JP2021022705A

JP2021022705A - 駆動装置、ダイボンダ、及びボンディング方法

Info

Publication number: JP2021022705A
Application number: JP2019140034A
Authority: JP
Inventors: 哲也末田; Tetsuya Sueda
Original assignee: Canon Machinery Inc
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: JP7454925B2

Abstract

【課題】Ｙ可動部及び反力キャンセル部材のＹ軸方向への移動の際に発生する振動を抑えることができ、装置として高速化を図って生産性に優れる駆動装置、ダイボンダ、およびボンディング方法を提供する。【解決手段】Ｙ可動部はＹ固定部とともにリニアモータ機構を構成する。Ｚ可動部はＺ固定部とともにリニアモータ機構を構成する。Ｘ可動部は駆動機構を介してＸ軸方向の駆動が可能とされる。Ｘ可動部に、Ｙ可動部を搭載するとともに、Ｙ可動部にＺ可動部を搭載する。Ｙ固定部をＹ軸方向に沿った可動を可能とする。Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部はこの駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材となる。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置、ダイボンダ、及びボンディング方法に関する。

半導体素子とは、半導体の電気的特性を利用して作られる電子部品（メモリ、LED、もしくはFET等）である。半導体素子は、一般的には、図９に示す工程で製造される。この工程は、ウエハ作成工程Ｓ１、回路形成工程Ｓ２、ダイシング工程Ｓ３，ボンディング工程Ｓ４、モールド工程Ｓ５等を備える。

ウエハ作成工程Ｓ１は、シリコンインゴットを円盤上にスライスしてウエハを作成する。回路形成工程Ｓ２は、ウエハ上に半導体の層を形成し、この半導体の層の組み合わせで複数の電子回路を形成する。ダイシング工程Ｓ３は、複数の電子回路が形成されたウエハを複数の半導体チップに切り分ける。図８に示すように、多数個の素子を一括して造り込まれたウエハをダイシングして個々の半導体チップに分離する。ボンディング工程Ｓ４は、半導体チップをボンディング位置にボンディングする。そして、このチップボンディングには図３に示すようなダイボンダ（ボンディング装置）が用いられる。モールド工程Ｓ５は、チップを、パッケージ化して半導体素子を製造する。

ボンディング装置は、図７に示すように、供給部１０２の半導体チップ１０１を吸着するコレット１０３を有するボンディングアーム（図示省略）と、供給部１０２の半導体チップ１０１を観察する確認用カメラ（図示省略）と、ボンディング位置でリードフレーム１０４のアイランド部１０５を観察する確認用カメラ（図示省略）とを備える。

供給部１０２は半導体ウエハ１０６（図８参照）を備え、半導体ウエハ１０６が多数の半導体チップ１０１に分割されている。すなわち、ウエハ１０６は粘着シート（ダイシングシート）に貼り付けられ、このダイシングシートが環状のフレームに保持される。そして、このダイシングシート上のウエハ１０６に対して、円形刃（ダイシング・ソー）等を用いて、個片化してチップ１０１を形成する。また、コレット１０３を保持しているボンディングアームは搬送手段を介して、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動が可能となっている。

また、このコレット１０３は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ１０１が真空吸引され、このコレット１０３の下端面にチップ１０１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット１０３からチップ１０１が外れる。

次にこのダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、供給部１０２の上方に配置される確認用カメラにてピックアップすべきチップ１０１を観察して、コレット１０３をこのピックアップすべきチップ１０１の上方に位置させた後、矢印Ｂのようにコレット1０３を下降させてこのチップ１０１をピックアップする。その後、矢印Ａのようにコレット１０３を上昇させる。

次に、ボンディング位置の上方に配置された確認用カメラにて、ボンディングすべきリードフレーム１０４のアイランド部１０５を観察して、コレット１０３を矢印Ｅ方向へ移動させて、このアイランド部１０５の上方に位置させた後、コレット１０３を矢印Ｄのように下降移動させて、このアイランド部１０５にチップ１０１を供給する。また、アイランド部１０５にチップを供給した後は、コレット１０３を矢印Ｃのように上昇させた後、矢印Ｆのように、ピップアップ位置の上方の待機位置に戻す。

コレット１０３は、搬送手段としての移動機構にて、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。移動機構は図示省略の制御手段にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。

ところで、このようなコレット１０３を移動させる移動機構としては、特許文献１等に記載のような駆動機構を用いることができる。

この駆動機構は図１０に示すように、ボンディングヘッド１１０をＺ（高さ）方向に昇降させ、Ｙ軸方向に移動させるＺＹ駆動軸１１１と、Ｘ軸方向に移動させＸ駆動軸(図示省略)を有し、ＺＹ駆動軸１１１は、コレット１０３を有するボンディングヘッド１１０をピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間を往復するＹ駆動軸１１２と、ダイ(チップ)１０１をウエハ１０６からピックアップする又は基板にボンディングするために昇降させるＺ駆動軸１１３とを有する。Ｘ駆動軸は、ＺＹ駆動軸１１０全体を、Ｘ軸方向に移動させる。

ＺＹ駆動軸１１１は、Ｙ駆動軸１１２と、Ｚ駆動軸１１３と、Ｙ駆動軸１１２のＹ軸可動部１１２ａとＺ駆動軸１１３のＺ軸可動部１１３ａとを連結する連結部１１５と、ボンディングヘッド１１１をＺ軸中心に回転させる回転駆動部(図示省略)と、これら全体を支える支持体１１６とを有する。この場合の支持体１１６は、上部支持体１１６ａと、側部支持体１１６ｂと、下部支持体１１６ｃと、上部支持体１１６ａと下部支持体１１６ｃとの間のＹ駆動軸支持体１１６ｄとを有する。

Ｙ駆動軸１１２は、Ｎ極とＳ極の永久磁石が交互にＹ軸方向に多数配列された上下の固定磁石部１１８を有する逆コの字状のＹ軸固定部１１２ｂと、Ｙ軸固定部１１２ｂとＹ駆動軸支持体１１６ｄとの間に設けられ、Ｙ軸固定部１１２ｂをＹ軸方向に移動可能するリニアガイド１２０とを有する。また、Ｙ駆動軸１１２は、前記配列方向に少なくとも１組のＮ極とＳ極の電磁石を有し、逆コの字状の凹部に挿入され凹部内を移動するＹ軸可動部１１２ａと、Ｙ軸可動部１１２ａを支持する連結部１１５に固定され、連結部１１５と下部支持体１１６ｃとの間に設けられたＹ軸リニアガイド１２１とを有する。なお、リニアガイド１２０は、Ｙ駆動軸支持体側のガイドレール１２０ａと、Ｙ軸固定部１１２ｂ側のスライダ１２０ｂからなる。また、リニアガイド１２１は、下部支持体１１６ｃ側のガイドレール１２１ａと、Ｙ駆動軸支持体１１６側のスライダ１２１ｂとからなる。

Ｚ駆動軸１１３は、Ｙ駆動軸１１２と同様に、Ｎ極とＳ極の電磁石が交互にＺ軸方向に多数配列された左右の固定磁石部１２２、１２２を有する逆Ｕの字状のＺ軸固定部１１３ｂと、Ｚ軸固定部１１３ｂの配列方向に少なくとも１組のＮ極とＳ極の電磁石を上部に有し、逆Ｕの字状の凹部に挿入され凹部内を移動するＺ軸可動部１１３ａと、Ｚ軸可動部１１３ａと連結部１１５との間のリニアガイド１２３とを有する。リニアガイド１２３は、連結部１１５側のガイドレール１２３ａとＺ軸可動部１１３ａ側のスライダ１２３ｂとからなる。

Ｚ軸可動部１１３ａは連結部１１５を介してＹ軸可動部１１２ａと繋がっており、Ｙ軸可動部１１２ａがＹ軸方向に移動するとＺ軸可動部１１３も共にＹ軸方向に移動する。そして移動先の所定の位置でＺ軸可動部１１３ａ(ボンディングヘッド)が昇降できるようにする必要がある。

このように、構成することによって、Ｙ軸固定部１１２ｂと一体となって動く固定一体部（Ｙ軸固定部１１２ｂ、固定磁石１１８，１１８、Ｙ軸リニアガイド１２０のＹ軸固定部１１２ｂ側のスライダ）をカウンタウエイトとしてＹ軸方向に移動できるようにして、振動を相殺し制振する。すなわち、特許文献１では、Ｙ駆動軸１１２のＹ軸可動部１１２ａとＺ駆動軸１１３のＺ軸可動部１１３ａとを連結し、Ｙ軸固定部１１２ｂを反力キャンセル部材として使用することになる。

特開２０１３−１７９２０６号公報

このため、特許文献１に記載のものでは、Ｘ軸可動部に、Ｚ軸固定部、Ｙ軸固定部(反力キャンセル部材)が搭載されることになり、可動部質量が大きくなる。従って、Ｘ可動部のＸ軸方向の移動の高速化を図る場合、振動が大きくなって、安定した駆動とならない。

また、装置のコンパクト化を図る上で、反力キャンセル部材のストロークを小さくするのが好ましい。ストロークを小さくするために、反力キャンセル部材の質量を、Ｙ可動部の質量よりも数倍大きくするのが一般的である。しかしながら、反力キャンセル部材の質量を大きくするとＸ軸可動部の高速化に支障をきたすことになる。

本発明は、上記課題に鑑みて、Ｙ可動部及び反力キャンセル部材のＹ軸方向への移動の際に発生する振動を抑えることができ、装置として高速化を図って生産性に優れる駆動装置、このような駆動装置を用いたダイボンダ、およびボンディング方法を提供する。

本発明の駆動装置は、Ｘ軸方向に移動可能なＸ可動部と、前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ移動可能なＹ可動部と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動可能なＺ可動部とを備えた駆動装置であって、Ｙ可動部はＹ固定部とともにリニアモータ機構を構成するとともに、Ｚ可動部はＺ方向駆動機構を介してＺ軸方向の駆動が可能とされ、前記Ｘ可動部はＸ方向駆動機構を介してＸ軸方向の駆動が可能とされ、前記Ｘ可動部に、Ｙ可動部を搭載するとともに、Ｙ可動部にＺ可動部を搭載し、さらに、Ｙ固定部をＹ軸方向に沿った可動を可能として、Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部はこのＹ可動部の駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材となるものである。

本発明の駆動装置によれば、Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部はこの駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材となるので、Ｙ可動部のＹ軸方向への移動の際に発生する振動を抑えることができる。また、Ｘ可動部に、Ｙ可動部を搭載するとともに、Ｙ可動部にＺ可動部を搭載するものであるので、Ｘ可動部に、Ｙ固定部およびＺ固定部を搭載する必要がない。

Ｘ方向駆動機構が、Ｘ可動部とＸ固定部とで構成されるリニアモータ機構で構成されるものであっても、ボールねじ駆動機構で構成されるものでっあてもよい。また、Ｚ方向駆動機構が、Ｚ可動部とＺ固定部とで構成されるリニアモータ機構で構成されるものであっても、ボールねじ駆動機構で構成されるものであってもよい。このため、この駆動装置として、設計の自由度が大となる。

前記Ｚ固定部が固定側に固定されていても、さらには、前記Ｙ固定部がＺ固定部に固定されて、Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部及びＺ固定部はこの駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材となるものであってもよい。Ｙ固定部とＺ固定部とで反力キャンセル部材を構成したものでは、反力キャンセル部材の重量が大となって、反力キャンセル時の動作が小さくなって、装置全体のコンパクト化を達成できる。

前記Ｘ可動部はＸ方向リニアガイド機構を介してＸ軸方向の往復動可能として固定ベースに載置され、Ｙ可動部は、第１のＹ方向リニアガイド機構を介してＹ軸方向の往復動可能としてＸ可動部に搭載され、Ｚ可動部は、Ｚ方向リニアガイド機構を介してＺ軸方向の往復動可能としてＸ可動部に搭載されているのが好ましい。

このように構成することによって、Ｘ可動部、Ｙ可動部、及びＺ可動部はそれぞれの駆動方向に安定して駆動することができる。

Ｙ固定部及びＺ固定部は第２のＹ方向リニアガイド機構を介してＹ軸方向の往復動可能とされるものであってもよい。このように構成することによって、Ｙ固定部及びＺ固定部は、反力キャンセル部材として安定して移動することができる。

装置全体のＹ軸方向に可動するＹ可動構造部の重心と、一体化されたＹ固定部とＺ固定部にて構成されてなる可動部の重心とを一致させるのが好ましい。このため、この装置では、Ｙ可動構造部の重心を、一体化されたＹ固定部とＺ固定部にて構成されてなる可動部の重心の近傍にくるように設計している。しかしながら、一致させるように設計したとしても、設計上誤差や加工上の誤差や組立上の誤差等によって、一致せずに多少ずれる場合がある。このため、一致させるとは、完全に一致する場合、及び、Ｙ可動構造部の重心と可動部（一体化されたＹ固定部とＺ固定部の重心）とが近傍に配置される場合を含むものである。

ところで、Ｙ可動構造部の重心と、Ｙ固定部とＺ固定部にて構成されてなる可動部の重心とが一致しない場合、モーメントが発生し、駆動時において振動が発生することになる。これに対して、Ｙ可動構造部の重心と、Ｙ固定部とＺ固定部にて構成されてなる可動部の重心とが一致する場合、モーメントの発生を抑えることができて、駆動時に発生する振動が小さくなる。このため、駆動装置として、安定し、精度のよい動作が可能となる。しかも、Ｘ可動部を駆動させる際には、Ｙ固定部及びＺ固定部をこのＸ可動部の駆動に伴って移動させる必要がなく、Ｘ可動部として軽くなって、装置全体の駆動速度のスピードアップ化を図ることができる。また、一体化されたＹ固定部とＺ固定部を駆動させるための駆動源を設ける必要がなく、装置全体のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。さらに、装置として振動が小さくなるので、本装置外部の他の機器への振動による悪影響を防止できる。

本発明のダイボンダは、前記駆動装置を備えたダイボンダであって、前記Ｚ可動部にワークを吸着保持する吸着コレットが配設されているものである。

本発明のダイボンダによれば、本発明に係るボンディング方法が可能となる。すなわち、ピックアップポジションでＺ可動部に配設された吸着コレットにてチップをピックアップし、Ｘ可動部とＹ可動部の少なくとも１つを移動させることにより、吸着コレットをボンディングポジション上に搬送し、このボンディングポジションでＺ可動部の下降により吸着コレットを下降させてチップをボンディングすることができる。

本発明は、Ｙ可動部及び反力キャンセル部材のＹ軸方向への移動の際に発生する振動を抑えることができ、装置として高速化を図って生産性に優れるものとなる。

本発明の第１の駆動装置の簡略全体図である。本発明の駆動装置を用いたボンディング方法を示す簡略図である。本発明の第２の駆動装置の簡略全体図である。本発明の第３の駆動装置の簡略全体図である。本発明の第４の駆動装置の簡略全体図である。本発明の第５の駆動装置の簡略全体図である。一般的なダイボンダ(ボンディング装置)の簡略図である。ウエハの簡略図である。半導体素子の製造工程を示すブロック図である。従来の駆動装置の要部断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１は本発明に係る駆動装置（搬送装置）の簡略図を示し、図２はこの搬送装置を用いたダイボンダ（ボンディング装置）を示している。ボンディング装置は、図２に示すように、ウエハから切り出されるチップ１１をピックアップポジションＰにてコレット１３でピックアップして、リードフレームなどの基材１２のボンディングポジションＱに移送（搭載）するものである。ウエハは、金属製のリング（ウエハリング）に張設されたウェーハシート（粘着シート１５）上に粘着されており、ダイシング工程によって、多数のチップ１1に分断（分割）される。

コレット１３は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ１１が真空吸引され、このコレット１３の下端面にチップ１１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット１３からチップ１１が外れる。

コレット１３は、移動機構である本発明に係る駆動装置にて、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。ステージ装置は図示省略の制御手段にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。制御手段は、例えば、マイクロコンピューターで構成できる。

駆動装置は、図１に示すように、Ｘ軸方向に駆動可能なＸ可動部２１ａと、前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ駆動可能なＹ可動部２２ａと、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に駆動可能なＺ可動部２３ａを有する。

Ｘ可動部２１ａは駆動機構Ｍ１にてＸ軸方向の駆動が可能となっている。この場合、Ｘ可動部２１ａはリニアガイド機構２５にてＸ軸方向の往復動がガイドされている。リニアガイド機構２５は、ベース５０上に配設されたＸ軸方向に延びるＸ軸方向ガイドレール２５ａと、このガイドレール２５ａに嵌合されているスライダ２５ｂとからなり、スライダ２５ｂがＸ可動部２１ａの下面に取り付けられている。

Ｘ可動部２１ａはＸ固定部２１ｂとともにリニアモータ機構を構成し、このリニアモータ機構をもって駆動機構Ｍ１としたものである。すなわち、Ｘ可動部２１ａにコイル部４１を設け、このコイル部４１が遊嵌状に嵌入する固定部２１ｂを固定側である固定部材５１に固定している。そして、このコイル部４１と磁石を有する固定部２１ｂとで、Ｘ駆動機構部（Ｘ方向リニアモータ機構）２１を構成する。このため、Ｘリニアモータ機構２１は、固定子を構成するＸ固定部（Ｘモータ固定部）２１ｂと、可動子を構成するＸ可動部２１ａとを備えたリニアモータである。

Ｙ可動部２２ａは、側方（後述するＺ固定部２３ｂ）側に開口する断面コ字形状にＹ固定部２２ｂとで、Ｙ駆動機構（Ｙリニアモータ機構）２２を構成する。すなわち、Ｙリニアモータ機構２２は、固定子を構成するＹ固定部（Ｙモータ固定部）２２ｂと、可動子を構成するＹ可動部２２ａとを備えたリニアモータである。なお、Ｙ固定部２２ｂは、上壁２２ｂ１と、下壁２２ｂ３と、上壁２２ｂ１の一方の端部と下壁２２ｂ３の一方の端部とを連結する側壁２２ｂ２とからなる。

Ｙ可動部２２ａは、Ｙ軸方向リニアガイド機構３０を介してＸ可動部２１ａにＹ軸方向の往復動が可能に取り付けられている。Ｙ軸方向リニアガイド機構３０は、Ｘ可動部２１ａに取り付けられＹ軸方向に延びるＹ軸方向ガイドレール３０ａと、このガイドレール３０ａに嵌合するスライダ３０ｂとからなる。また、Ｙ可動部２２ａは、本体部３１ａと、この本体部３１ａから横方向に延びるコイル部３１ｂとを有する。この本体部３１ａにスライダ３０ｂが取り付けられている。

また、Ｙ固定部２２ｂは、固定部材５２にＹ軸方向スライド可能としてＹ軸方向リニアガイド機構３３を介して取り付けられている。ガイド機構３３は、固定部材５２にＹ軸方向に沿って取り付けられるガイドレール３３ａと、このガイドレール３３ａに嵌合するスライダ３３ｂとからなる。そして、スライダ３３ｂがＹ固定部２２ｂの上壁２２ｂ１に取り付けられている。

前記Ｚ可動部２３ａは、駆動機構Ｍ２を介してＺ軸方向に沿って往復動するものであって、この実施形態では、駆動機構Ｍ２は、Ｚ可動部２３ａと、下方に開口する断面コ字形状のＺ固定部２３ｂとで構成されるＹ駆動機構（Ｚリニアモータ機構）２３を用いている。すなわち、Ｚ駆動モータ２３は、固定子を構成するＺ固定部（Ｚモータ固定部）２３ｂと、可動子を構成するＺ可動部２３ａとを備えたリニアモータである。また、Ｚ固定部２３ｂは、上壁２３ｂ１と、一対の側壁２３ｂ２、２３ｂ３とからなる。Ｚ可動部２３ａは、本体部３５ａとこの本体部３５ａから上方に延びるコイル部３５ｂとを有する。そして、この本体部３５ａに、先端に吸着コレット１３が付設されたボンディングヘッド４５が連結されている。

ところで、Ｘリニアモータ機構２１、Ｙリニアモータ機構２２、及びＺリニアモータ機構２３は、固定子がマグネット（磁石）で可動子がコイルであるＭＣ型であっても、固定子がコイルで可動子がマグネット（磁石）であるＭＭ型であってもよい。

また、Ｚ可動部２３ａは、Ｚ方向リニアガイド機構３６を介してＹ可動部２２ａに設けられている。ガイド機構３６は、Ｚ軸方向に延びてＹ可動部２２ａの本体部３１ａに取り付けられるガイドレール３６ａと、このガイドレール３６ａに嵌合するスライダ３６ｂとからなり、スライダ３６ｂがＺ可動部２３ａの本体部３５ａに取り付けられている。

また、この装置では、Ｚ固定部２３ｂが固定側に固定されている。すなわち、上壁２３ｂ１の上面及び一対の側壁２３ｂ２、２３ｂ３の上面が固定部材５３に固定されている。

このように構成された駆動装置では、Ｘ可動部２１ａのＸ軸方向の駆動にて、Ｙ可動部２２ａ及びＺ可動部２３ａ等を介してコレット１３がＸ軸方向に沿って往復動が可能となっている。また、Ｙ可動部２２ａのＹ軸方向の駆動にて、Ｚ可動部２３ａを介してコレット１３がＹ軸方向に沿って往復動が可能となっている。そして、Ｚ可動部２３ａがＺ軸方向に駆動することによって、コレット１３がＺ軸方向に沿って往復動が可能となっている。

このため、コレット１３は、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。

ところで、図１に示す実施形態においては、Ｙ可動部２２ａがＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部２２ｂはこの駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材を構成することになる。このため、Ｙ可動部２２ａのＹ軸方向への移動の際に発生する振動を抑えることができる。また、Ｘ可動部２１ａに、Ｙ可動部２２ａを搭載するとともに、Ｙ可動部２２ａにＺ可動部２３ａを搭載するものであるので、Ｘ可動部２１ａに、Ｙ固定部２２ｂおよびＺ固定部２２を搭載する必要がない。

すなわち、Ｙ可動部２２ｂ及び反力キャンセル部材のＹ軸方向への移動の際に発生する振動を抑えることができ、装置として高速化を図って生産性に優れるものとなる。

また、本実施形態の駆動装置では、Ｘ可動部２１ａはＸ方向リニアガイド機構２５を介してＸ軸方向の往復動可能として固定ベース５０に載置され、Ｙ可動部２２ａは、第１のＹ方向リニアガイド機構３０を介してＹ軸方向の往復動可能としてＸ可動部２１ａに搭載され、Ｚ可動部２３ａは、Ｚ方向リニアガイド機構３６を介してＺ軸方向の往復動可能としてＸ可動部２１ａに搭載されているものである。このため、Ｘ可動部２１ａ、Ｙ可動部２２ａ、及びＺ可動部２３ａはそれぞれの駆動方向に安定して駆動することができる。

図１に示す駆動装置では、可動部２１ａはＸ固定部２１ｂとともにリニアモータ機構を構成し、このリニアモータ機構をもって駆動機構Ｍ１としたものである。これに対して、図３では、駆動機構Ｍ１は、ボールねじ駆動機構２６にて構成される。すなわち、ボールねじ駆動機構２６は、ねじ軸２６ａとねじ軸２６ａに螺合するナット部材（図示省略）を有し、駆動用モータ２７の駆動にて、ねじ軸２６ａが回転して、ナット部材が螺進退し、これによって、Ｘ可動部２１ａがＸ軸方向に往復動する。この場合、駆動用モータ２７は、モータ本体２７ａと、このモータ本体２７ａから突出した出力軸２７ｂとからなり、この出力軸２７ｂがカップリング２８を介してねじ軸２６ａに連結されている。なお、モータ本体２７ａは、ベース５０から立設された支持片２９に支持されている。

図３における駆動装置の他の構成は、図１に示す駆動装置と同様であり、同一部材については、図１に示す符号と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。このため、図３に示す駆動装置であっても、図１に示す駆動装置と同様の作用効果を奏する。

図４では、図３に示す駆動装置Ｍ２において、Ｚ方向リニアモータ機構２３をボールねじ駆動機構５６に変えている。この場合、Ｚ可動部２３ａに、Ｙ方向リニアガイド６０及びＸ方向リニアガイド６１が付設されている。すなわち、Ｚ可動部２３ａの上面にＹ方向に沿って伸びるＹ方向ガイドレール６１，６１を配設し、このガイドレール６１，６１にこのガイドレール６１，６１に沿ってスライドするスライダ６２，６２を基板６３の下面６３ａに固定している。また、この基板６３の上面６３ｂには、Ｘ方向に延びるＸ方向ガイドレール６５が固定され、このＸ方向ガイドレール６５にこのガイドレール６５に沿ってスライドするスライダ６６，６６を配設している。そして、このスライダ６６，６６が支持板６７の下面に固定されている。

ボールねじ駆動機構５６は、ねじ軸５６ａとねじ軸５６ａに螺合するナット部材（図示省略）を有し、駆動用モータ７０の駆動にて、ねじ軸５６ａが回転して、ナット部材が螺進退し、これによって、Ｚ可動部２３ａがＺ軸方向に往復動する。この場合、駆動用モータ７０は、モータ本体７０ａと、このモータ本体７０ａから突出した出力軸７０ｂとからなり、この出力軸７０ｂがカップリング７１を介してねじ軸５６ａに連結されている。なお、モータ本体７０ａは、固定部材７３から突設される支持片７４に支持されている。

図４における駆動装置の他の構成は、図３に示す駆動装置と同様であり、同一部材については、図３に示す符号と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。このため、図４に示す駆動装置であっても、図３に示す駆動装置と同様の作用効果を奏する。

次に図５では、Ｙ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂとが一体固定されている。すなわち、図５に示すＹ固定部２２ｂは、下方に開口する断面コ字形状であって、上壁２２ｂ４と、一対の側壁２２ｂ５、２２ｂ６とからなる。このため、Ｙ固定部２２ｂの側壁２２ｂ６と、Ｚ固定部２３ｂの側壁２３ｂ２とが固着されている。このため、Ｙ可動部２２ａのＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部２２ｂ及びＺ固定部２３ｂはこの駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材となる。このように、Ｙ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂとで反力キャンセル部材を構成したものでは、反力キャンセル部材の重量が大となって、反力キャンセル時の動作が小さくなって、装置全体のコンパクト化を達成できる。

この場合、装置全体のＹ軸方向に可動するＹ可動構造部４０の重心Ｇ１と、可動部（一体化されたＹ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂとで構成されてなる可能部）の重心Ｇ２とが一致するように設計している。しかしながら、一致させるように設計したとしても、設計上誤差や加工上の誤差や組立上の誤差等によって、一致せずに多少ずれる場合がある。このため、一致させるとは、完全に一致する場合、及び、Ｙ可動構造部の重心と可動部（一体化されたＹ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂの重心）とが近傍に配置される場合を含むものである。ここで、Ｙ可動構造部４０は、Ｙ可動部２２ａと、Ｚ可動部２３ａと、ガイド機構３６と、吸着コレット１３が付設されたボンディングヘッド４５等で構成される。

ところで、Ｙ可動構造部の重心と、Ｙ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂにて構成されてなる可動部の重心とが一致しない場合、モーメントが発生し、駆動時において振動が発生することになる。これに対して、Ｙ可動構造部の重心と、Ｙ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂにて構成されてなる可動部の重心とが一致する場合、モーメントの発生を抑えることができて、駆動時に発生する振動が小さくなる。このため、駆動装置として、安定し、精度のよい動作が可能となる。しかも、Ｘ可動部２１ａを駆動させる際には、Ｙ固定部２２ｂ及びＺ固定部２３ｂをこのＸ可動部２１ａの駆動に伴って移動させる必要がなく、Ｘ可動部２１ａとして軽くなって、装置全体の駆動速度のスピードアップ化を図ることができる。また、一体化されたＹ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂを駆動させるための駆動源を設ける必要がなく、装置全体のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。さらに、装置として振動が小さくなるので、本装置外部の他の機器への振動による悪影響を防止できる。

このため、このように構成されたものであっても、コレット１３は、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。

ところで、本装置においては、Ｙ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂとは一体化され、しかもガイド機構３３を介してＹ軸方向の往復動が可能とされる。このため、Ｙ可動部２２ａのＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部２２ｂ及びＺ固定部２３ｂはこの駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材を構成することになる。このため、Ｙ可動部２２ａのＹ軸方向への移動の際に発生する振動を抑えることができる。Ｙ固定部２２ｂとＺ固定部２３ｂとで反力キャンセル部材を構成したものでは、反力キャンセル部材の重量が大となって、反力キャンセル時の動作が小さくなって、装置全体のコンパクト化を達成できる。

また、図５に示す駆動装置の構成は、図３等に示す駆動装置と同様であり、同一部材については、図３に示す符号と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。このため、図５に示す駆動装置であっても、図３に示す駆動装置と同様の作用効果を奏する。

次に、図６では、Ｘ可動部２１ａはＸ固定部２１ｂとともにリニアモータ機構を構成し、このリニアモータ機構をもって駆動機構Ｍとしたものである。すなわち、Ｘ可動部２１ａにコイル部４１を設け、このコイル部４１が遊嵌状に嵌入する固定部２１ｂを固定側である固定部材５１に固定されている。そして、このコイル部４１と磁石を有する固定部２１ｂとで、Ｘ駆動機構部（Ｘ方向リニアモータ機構）２１を構成する。

図６における駆動装置の他の構成は、図５に示す駆動装置と同様であり、同一部材については、図５に示す符号と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。このため、図６に示す駆動装置であっても、図５に示す駆動装置と同様の作用効果を奏する。

各実施形態で分かるように、Ｘ方向駆動機構Ｍ１が、Ｘ可動部２１ａとＸ固定部２１ｂとで構成されるリニアモータ機構２１で構成されるものであっても、ボールねじ駆動機構２６で構成されるものであってもよい。また、Ｚ方向駆動機構Ｍ２が、Ｚ可動部２３ａとＺ固定部２３ｂとで構成されるリニアモータ機構２３で構成されるものであっても、ボールねじ駆動機構５６で構成されるものであってもよい。このため、本発明に係る駆動装置として、設計の自由度が大となる。

前記各駆動装置を用いることによって、ピックアップポジションＰでＺ可動部２３ａに配設された吸着コレット１３にてチップ１１をピックアップし、Ｘ可動部２１ａとＹ可動部２２ａの少なくとも１つを移動させることにより、吸着コレット１３をボンディングポジションＱ上に搬送し、このボンディングポジションＱでＺ可動部２３ａの下降により吸着コレットを１３下降させてチップ１１をボンディングすることができる。

また、前記各駆動装置を用いて行うボンディング方法にてボンディングしたチップ１１を、パッケージ化して半導体素子（メモリ、LED、もしくはFET等）を製造することができる。

この半導体素子製造方法にて製造した半導体素子を自動車に実装することができる。すなわち、自動車の電子化はあらゆる部分で進んでおり、カーオーディオやナビゲーションシステムなど車載情報系や、ダッシュボードや電動ミラーなど車体制御系、さらには、エンジンやブレーキなど走行に関わる制御分野等において、種々の半導体素子が用いられる。また、ハイブリッド車や電気自動車は、電気をエネルギーとして、電動モータを動力源に使用する。このため、ハイブリッド車や電気自動車で不可欠なモータ、電池の制御、監視等に種々の半導体素子が用いられる。そこで、このように自動車に実装される半導体素子として、本発明に係る半導体素子製造方法にて製造した半導体素子を用いることができる。

本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ボンディング装置以外の組立装置、検査装置、又は加工装置等の種々の装置に用いることができる。

ところで、図５及び図６において、Ｘ可動部２１ａがＸ軸方向に駆動する場合、Ｙ可動部２２ａ及びＺ可動部２３ａもＸ軸方向に移動するものであるので、Ｙ固定部２２ｂ及びＺ固定部２３ｂのＸ軸方向の移動に同期してＸ軸方向に移動するようにするのが好ましい。すなわち、Ｘ可動部２１ａがＸ軸方向に駆動した場合に、Ｙ固定部２２ｂ及びＺ固定部２３ｂがＸ軸方向に移動しない場合、Ｙ固定部２２ｂに対してＹ可動部２２ａがＸ軸方向に位置ずれするとともに、Ｚ固定部２３ｂに対してＺ可動部２３ａがＸ軸方向に位置ずれすることになる。この状態では、各Ｙ・Ｚ可動部２２ａ、２３ａが安定した駆動力を得にくくなる。このため、支持体３２にリニアモータ機構やボールねじ駆動機構等を連設して、この支持体３２、延いてはＹ固定部２２ｂ及びＺ固定部２３ｂがＸ可動部２１ａのＸ軸方向に往復動させるのが好ましい。

１１チップ
１２基材
１３吸着コレット
２１Ｘ方向リニアモータ機構
２１ａＸ可動部
２１ｂＸ固定部
２２Ｙ方向リニアモータ機構
２２ａＹ可動部
２２ｂ Y固定部
２３Ｚ方向リニアモータ機構
２３ａＺ可動部
２３ｂＺ固定部
２５Ｘ方向リニアガイド機構
２６ボールねじ駆動機構
３０第１のＹ方向リニアガイド機構
３３第２のＹ方向リニアガイド機構
３６Ｚ方向リニアガイド機構
５６ボールねじ駆動機構
４０反力キャンセル部材
Ｇ１，Ｇ２重心
Ｍ１、Ｍ２駆動機構
Ｐピックアップポジション
Ｑボンディングポジション

Claims

Ｘ軸方向に移動可能なＸ可動部と、前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ移動可能なＹ可動部と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動可能なＺ可動部とを備えた駆動装置であって、
Ｙ可動部はＹ固定部とともにリニアモータ機構を構成するとともに、Ｚ可動部はＺ方向駆動機構を介してＺ軸方向の駆動が可能とされ、前記Ｘ可動部はＸ方向駆動機構を介してＸ軸方向の駆動が可能とされ、前記Ｘ可動部に、Ｙ可動部を搭載するとともに、Ｙ可動部にＺ可動部を搭載し、さらに、Ｙ固定部をＹ軸方向に沿った可動を可能として、Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部はこのＹ可動部の駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材となることを特徴とする駆動装置。
Ｘ方向駆動機構が、Ｘ可動部とＸ固定部とで構成されるリニアモータ機構で構成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
Ｘ方向駆動機構が、ボールねじ駆動機構で構成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
Ｚ方向駆動機構が、Ｚ可動部とＺ固定部とで構成されるリニアモータ機構で構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
Ｚ方向駆動機構が、ボールねじ駆動機構で構成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記Ｚ固定部が固定側に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
前記Ｙ固定部がＺ固定部に固定されて、Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ固定部及びＺ固定部はこの駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する反力キャンセル部材となることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
前記Ｘ可動部はＸ方向リニアガイド機構を介してＸ軸方向の往復動可能として固定ベースに載置され、Ｙ可動部は、第１のＹ方向リニアガイド機構を介してＹ軸方向の往復動可能としてＸ可動部に搭載され、Ｚ可動部は、Ｚ方向リニアガイド機構を介してＺ軸方向の往復動可能としてＸ可動部に搭載されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の駆動装置。
Ｙ固定部及びＺ固定部は第２のＹ方向リニアガイド機構を介してＹ軸方向の往復動可能とされることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の駆動装置。
前記請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の駆動装置を備えたダイボンダであって、前記駆動装置の前記Ｚ可動部にワークを吸着保持する吸着コレットが配設されていることを特徴とするダイボンダ。
前記請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の駆動装置を用いるボンディング方法であって、
ピックアップポジションで前記Ｚ可動部に配設された吸着コレットにてチップをピックアップし、Ｘ可動部とＹ可動部との少なくとも１つを移動させることにより、吸着コレットをボンディングポジション上に搬送し、このボンディングポジションでＺ可動部の下降により吸着コレットを下降させてチップをボンディングすることを特徴とするボンディング方法。