JP2021093527A

JP2021093527A - 実装装置

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Publication number: JP2021093527A
Application number: JP2020190216A
Authority: JP
Inventors: 徳和冨樫; Tokukazu Togashi
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2040-11-16
Also published as: TW202123376A; TWI776306B; JP7465199B2

Abstract

【課題】押さえプレートが傾いたままウエーハシートを引き伸ばしてしまった状態で、チップをピックアップしてしまうことを防止したウエーハシートのエキスパンド機構を有する実装装置を提供する。【解決手段】実装装置において、押さえプレート２２は、円環形状を有し、ウエーハシート１０２を保持するウエーハリング１０３を押さえ込みながら、中心孔２２１に円筒体２４を通すように、円筒体２４の一端部を超えて移動する。傾き検査部は、ウエーハシート１０２が伸張された後、円筒体２４に対する押さえプレート２２の傾きを検査する。そして、傾き検査部の検査結果に応じて、チップ１０１を移す実装動作を実行又は中止する。【選択図】図８

Description

本発明は、ウエーハシートのエキスパンド機構を有する実装装置に関する。

リードフレームや回路基板等の基板にウエーハから個片化されたチップを実装する実装装置は、ウエーハシートを引き伸ばすエキスパンド機構を備えている。ここで、ウエーハシートは、チップ毎に個片化されたウエーハが貼着され、ウエーハリングに保持されたものである。以下、チップの集合体であるウエーハ、ウエーハシート及びウエーハリングにより成る一体品をウエーハホルダと呼ぶ。

エキスパンド機構は、ウエーハシートを引き伸ばすことによって、チップ間に十分なギャップを生成する。このエキスパンド機構は、円環形状の押さえプレートと円筒体を同軸配置して備えている。ウエーハホルダは、押さえプレートと円筒体の一端部との間に、ウエーハリングが押さえプレートとオーバーラップした状態で同軸配置される。そして、押さえプレートは、円筒体の一端部を超えて中心孔に円筒体を通すように移動可能となっている。

従って、押さえプレートが移動すると、ウエーハリングも押さえプレートに押さえ込まれて、ウエーハリングの中心孔に円筒体を通すように、円筒体の一端部を超えて移動する。但し、ウエーハシートは円筒体の一端部に着地して移動が規制されている。その結果、ウエーハリングとウエーハシートとの高さが相違し、ウエーハシートは引き伸ばされる。

特開平１０−２７０５３２号公報特開２００４−３２７７１４号公報特開２００４−２３５４７４号公報

押さえプレートを動作させる典型的な駆動機構は、押さえプレートの円周等配位置に配置された複数の送りねじ機構と、複数の送りねじ機構に架け渡されたタイミングベルトを備えており、タイミングベルトを通じて送りねじ機構を同期して同量駆動させる。同量駆動は、押さえプレートと円筒体の一端部との平行を精度良く保ったまま、押さえプレートを移動させることを目的としている。この目的が達成されることで、ウエーハシートは各放射方向に等量引き伸ばされる。

しかしながら、このような駆動機構を有するエキスパンド機構では、タイミングベルトに発生する歯面損傷又は歯飛び等、各種駆動部品に発生する各種原因により、押さえプレートの各所が同期して同量だけ移動することができず、押さえプレートが傾いてしまう虞がある。押さえプレートが傾いてしまうと、ウエーハシートの引き伸ばし量が放射方向ごとにばらばらになり、隣接チップとの間に十分なギャップが得られないチップが生じる虞がある。

十分なギャップが得られないまま、実装装置を稼働させ、チップをピックアップすると、ピックアップしようとしたチップが隣のチップに引っ掛かってしまい、チップが脱落する虞がある。最悪の場合、チップ同士の引っ掛かりによって、チップに欠け等の損傷を与える虞もある。

押さえプレートの傾きは、このような駆動機構に限らず生じ得る。例えば、押さえプレートの各所にエアシリンダを接続して、空気圧によって押さえプレートを移動させる態様も提案されている。しかし、同一の空気圧を各所同時に与える制御が非常に難しく、押さえプレートが傾き易い。

押さえプレートの内周面と円筒体の外周面との間に周方向に連通する密閉された隙間を形成し、この隙間に押さえプレートに設けた開口部を通じて真空吸引力を作用させることで、押さえプレートを移動させる態様も提案されている。しかし、開口から真空装置までの経路長の相違に起因する圧損や、開口に近い領域と遠い領域が発生することによって、押さえプレートの傾きが生じる可能性がある。

また、押さえプレートの下面に電磁石を配置し、電磁石の励磁により押さえプレートを移動させる態様も提案されている。しかし、電磁石の磁気特性が経時的に変化してしまうと、押さえプレートの傾きが生じる可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、押さえプレートが傾いたままウエーハシートを引き伸ばしてしまった状態で、チップをピックアップしてしまうことを防止する実装装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る実装装置は、エキスパンド機構によって伸張されたウエーハシートからチップをピックアップして基板へ実装する実装動作を行う実装装置であって、前記ウエーハシートを一端部で支持する円筒体と、円環形状を有し、前記ウエーハシートを保持するウエーハリングを押さえ込みながら、中心孔に前記円筒体を通すように、前記円筒体の前記一端部を超えて移動する押さえプレートと、前記押さえプレートと前記円筒体によって前記ウエーハシートが伸張された後、前記円筒体に対する前記押さえプレートの傾きを検査する傾き検査部と、を備え、前記傾き検査部の検査結果に応じて前記実装動作を実行又は中止すること、を特徴とする。

前記傾き検査部は、前記押さえプレート上の複数箇所の高さを測定し、複数箇所の高さの差に基づき、前記押さえプレートの傾きを検査するようにしてもよい。

前記実装動作で、前記チップをピックアップする保持部と、前記実装動作で、前記保持部を前記チップに向けて移動させるピックアップ移動機構と、を備え、前記傾き検査部は、前記保持部及び前記ピックアップ移動機構を含み、前記保持部を前記押さえプレートの複数箇所において接触するまで移動させ、複数箇所での前記保持部の移動量に基づき、複数箇所の高さを測定するようにしてもよい。

前記傾き検査部は、前記保持部に設けられ、当該保持部の接触を検出するセンサと、前記センサが接触を検出するまで、前記保持部の移動量を検出する移動量検出部と、を更に備えるようにしてもよい。

測定用のコレットが収容されたコレットチェンジャを備え、前記保持部は、前記押さえプレートの複数箇所に接触する際、前記測定用のコレットを装着しているようにしてもよい。

本発明によれば、実装動作前に押さえプレートの傾きが検出できるため、押さえプレートが傾くことで、実装動作によってチップを台無しにすることを防止できる。

実装装置の全体構成を示す上面図である。ウエーハステージの構成を示す側面図である。ウエーハステージの構成を示す上面図である。移載部の構成を示す模式図である。実装装置の制御構成を示す模式図である。傾き検査動作におけるコレットチェンジャの位置合わせを示す模式図である。傾き検査動作における押さえプレートの位置合わせを示す模式図である。傾き検査動作における押さえプレートの高さ測定を示す模式図である。傾き検査動作及び実装動作を示すフローチャートである。傾き検査動作を示すフローチャートである。傾き検査動作における押さえプレートの位置合わせの他の例を示し、ウエーハステージと保持部の両方が動くケースの遷移図である。傾き検査動作におけるコレットチェンジャと保持部の位置合わせの例を示し、ウエーハステージと保持部の両方が動くケースの遷移図である。傾き検査動作における押さえプレートの位置合わせの他の例を示し、ウエーハステージと共にバックアップ体も動くケースの遷移図である。傾き検査動作におけるコレットチェンジャと保持部の位置合わせの例を示し、ウエーハステージと共にバックアップ体も動くケースの遷移図である。傾き検査動作における押さえプレートの位置合わせの更に別の例を示す模式図である。

（全体構成）
本発明に係る実装装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、実装装置１は、ウエーハホルダ１００上のチップ１０１をピックアップして、基板２００に向けて搬送し、基板２００に実装する。この実装装置１は、ウエーハステージ２、移載部３、実装部４及び基板ステージ５を備えている。

また、実装装置１内には、規定のピックアップポジション８１、規定の実装ポジション８２及び規定の受渡しポジション８３が設定されている。以下、ピックアップポジション８１と受渡しポジション８３とを結ぶ線分の方向をＹ軸方向とも呼ぶ。また、Ｙ軸方向と直交し、水平面に平行な方向をＸ軸方向とも呼び、Ｘ軸とＹ軸の両方に直交する鉛直方向をＺ軸方向とも呼ぶ。

移載部３は、チップ１０１の保持部３３を有し、保持部３３をＺ軸方向に移動させてピックアップポジション８１でチップ１０１をピックアップさせ、保持部３３をＹ軸方向に移動させて受渡しポジション８３で実装部４に受け渡す。実装部４は、チップ１０１の保持部４１を有し、受渡しポジション８３で移載部３からチップ１０１を受け取った保持部４１をＹ軸方向に移動させ、実装ポジション８２で保持部４１をＺ軸方向に移動させてチップ１０１を基板２００に実装させる。

ウエーハステージ２はウエーハホルダ１００を保持する。そして、ウエーハステージ２は、ウエーハホルダ１００をＸＹ平面に沿って水平移動させ、移載部３にチップ１０１を渡すために、ピックアップポジション８１に各チップ１０１を順番に位置合わせする。基板ステージ５は基板２００を保持する。基板２００には、チップ１０１が実装される実装領域（不図示）が並んでいる。この基板２００は、例えばリードフレーム、回路基板又は疑似ウエーハを形成するための支持基板等である。基板ステージ５は、この基板２００をＸＹ平面に沿って水平移動させ、実装部４からチップ１０１を受け取るために、実装ポジション８２に各実装領域を順番に位置合わせしておく。

（ウエーハステージ）
このような実装装置１において、図２に示すように、ウエーハステージ２は、エキスパンド機構２１を備える。エキスパンド機構２１は、隣接するチップ１０１間にギャップを生成する。このエキスパンド機構２１は、押さえプレート２２、押さえプレート２２の駆動機構２３及び円筒体２４を備える。押さえプレート２２は、中心孔２２１を有する円環状の板である。押さえプレート２２の内径及び外径は、ウエーハリング１０３と同心円状の位置関係にあるとき、押さえプレート２２とウエーハリング１０３とがオーバーラップする領域を有するように設定されている。円筒体２４の外径は、押さえプレート２２の中心孔２２１よりも小さく、ウエーハリング１０３の内径よりも小さい。この押さえプレート２２と円筒体２４は同軸配置される。

ウエーハホルダ１００は、押さえプレート２２と円筒体２４との間に距離が作出された状態で、押さえプレート２２と円筒体２４との間に、押さえプレート２２及び円筒体２４と中心を合わせて配置される。ウエーハホルダ１００が配置された状態で、押さえプレート２２は、円筒体２４を中心孔２２１に通すように、円筒体２４の一端部を超えて移動（下降）する。そのため、ウエーハリング１０３は押さえプレート２２に押さえ込まれ、ウエーハリング１０３の中心孔を円筒体２４に通すように、円筒体２４の一端部を超えて移動する。一方でウエーハホルダ１００のうちの、ウエーハリング１０３に保持されたウエーハシート１０２は円筒体２４に着地（接触）して、円筒体２４の一端部の位置に固定される。その結果、ウエーハシート１０２は引き伸ばされる。

駆動機構２３はナット２３１、ネジ軸２３２、軸受け２３３、プーリ２３４、タイミングベルト２３５、駆動プーリ２３６及び回転モータ２３７を備える。ナット２３１は、押さえプレート２２の中心孔２２１に沿って円周等配位置にそれぞれ埋設されている。本実施形態では、ナット２３１は円周上の４箇所に埋設されている。ナット２３１のネジ孔は、押さえプレート２２の板面と直交する。ネジ軸２３２はナット２３１と螺合し、また軸受け２３３によって、ネジ軸２３２の軸方向及び半径方向の変位を規制されつつ、軸回転可能となっている。プーリ２３４は、各ネジ軸２３２に一個ずつ装着され、同一のタイミングベルト２３５が架け渡されている。タイミングベルト２３５は、更に、回転モータ２３７の駆動プーリ２３６に架け渡されている。尚、プーリ２３４と駆動プーリ２３６は、タイミングベルト２３５の歯に対応する歯を備えた、所謂、タイミングプーリである。

回転モータ２３７の駆動により、タイミングベルト２３５は駆動プーリ２３６を介して走行する。タイミングベルト２３５の走行により、全てのプーリ２３４を介して全てのネジ軸２３２が同期して同量回転する。軸受け２３３によってネジ軸２３２の軸方向移動は規制されており、ナット２３１側がネジ軸２３２に沿って移動する。そのため、ナット２３１が埋設された押さえプレート２２も円筒体２４の一端部を超えて移動する。

このようなエキスパンド機構２１は水平移動する。即ち、図３に示すように、ウエーハステージ２は、直交２軸の直動機構２５ｘ、２５ｙを備えている。直動機構２５ｘは、エキスパンド機構２１を摺動可能に支持して、Ｘ軸方向に、エキスパンド機構２１を移動させる。直動機構２５ｙは、直動機構２５ｘを摺動可能に支持して、Ｙ軸方向に、直動機構２５ｘを移動させる。

この直動機構２５ｘ、２５ｙの各々は、例えば送りねじ機構であり、ガイドレール２５１及びネジ軸２５２を備えている。直動機構２５ｘ及び直動機構２５ｙのガイドレール２５１及びネジ軸２５２は、少なくとも押さえプレート２２の直径分以上の長さを有する。即ち、直動機構２５ｘ及び直動機構２５ｙは、各チップ１０１に加えて、押さえプレート２２の上面各所についてもピックアップポジション８１に位置合わせ可能にしている。

（移載部）
次に、移載部３について更に詳細に説明する。図４に示すように、移載部３は、チップ１０１をピックアップする保持部３３、中継移動機構３１及びピックアップ移動機構３２を備えている。中継移動機構３１にピックアップ移動機構３２が取り付けられ、ピックアップ移動機構３２にアーム３４を介して保持部３３が取り付けられている。

中継移動機構３１は、保持部３３をＹ軸方向に沿って受渡しポジション８３へ移動させる直動機構であり、例えば送りねじ機構を備える。ピックアップ移動機構３２は、保持部３３をＺ軸方向に沿って移動させる。

ピックアップ移動機構３２は、例えば送りねじ機構であり、ガイドレール３２１、ネジ軸３２２、ガイドレール３２１を摺動可能に把持すると共にネジ軸２３２に螺合したスライダ３２３、及びネジ軸３２２の回転モータ３２４を備えている。回転モータ３２４は、例えばステッピングモータ等のパルスモータである。従って、回転モータ３２４に入力されるパルス数によって、保持部３３の降下量が検出可能となっている。尚、回転モータ３２４はサーボモータであってもよく、回転モータ３２４がサーボモータである場合には、エンコーダを備え、保持部３３の降下量を検出可能にしておく。

アーム３４は、一端がピックアップ移動機構３２のスライダ３２３に固定され、スライダ３２３から突き出すように延びる。アーム３４には、ガイドレール３４１が設置されている。ガイドレール３４１は、アーム３４からＺ軸方向下方に延設されている。保持部３３は、アーム３４のガイドレール３４１に対し摺動可能に取り付けられている。

保持部３３にはコレット３３１が着脱自在に装着される。この保持部３３は、コレット３３１を用いたチップ１０１のピックアップと、コレット３３１への負圧供給路の終端部等を担う。コレット３３１は、円筒形状を有し、両端面に開口する貫通孔を有する。コレット３３１には、保持部３３を通じて負圧が供給される。従って、コレット３３１をチップ１０１に接触させると、負圧の作用によってチップ１０１がコレット３３１に吸着される。

移載部３には、更に保持部３３（コレット３３１）の先端（下端）の接触を検知するためのセンサとして、タッチセンサ３５が設置されている。タッチセンサ３５は、例えば渦電流式等のギャップセンサである。タッチセンサ３５は、検出用ドグ３５ａ、センサコイル３５ｂ及び付勢体３５ｃを備える。センサコイル３５ｂがアーム３４に設置される。検出用ドグ３５ａは保持部３３に設置される。付勢体３５ｃは、例えばバネ体、シリンダ又はボイスコイルモータ等であり、保持部３３をＺ軸方向に沿ってピックアップポジション８１側へ付勢する。検出用ドグ３５ａとセンサコイル３５ｂは、付勢体３５ｃにより保持部３３が押し出された状態で接触するように設置してある。

保持部３３がピックアップ移動機構３２によってＺ軸方向に沿って下降し、コレット３３１が物体に接触すると、保持部３３は、付勢体３５ｃの付勢力に抗して、ガイドレール３４１を摺動する。このとき保持部３３は、アーム３４に対して相対的に持ち上がる。そうすると、センサコイル３５ｂと検出用ドグ３５ａとは離間し、タッチセンサ３５は離間を検知する。即ち、タッチセンサ３５は、コレット３３１が物体に接触したことを感知できる。

尚、コレット３３１は、コレットチェンジャ３６に保管されている（図３参照）。コレットチェンジャ３６は、保持部３３が到達可能な場所に設置されている。例えば、コレットチェンジャ３６は、ウエーハステージ２上に設置され、直動機構２５ｘ及び直動機構２５ｙによってピックアップポジション８１に移動可能となっている。コレットチェンジャ３６には、外径、内径及び材質が異なる各種のコレット３３１が収容されている。コレットチェンジャ３６には、チップ１０１を吸着保持するためのゴム製のコレット３３１の他、接触で荷重がかかっても撓みが生じ難い測定用のコレット３３１が収容されている。測定用のコレット３３１は例えば金属製又は樹脂製等の硬質材により成る。

コレット３３１は、保持部３３をコレットチェンジャ３６に近づけることにより装着される。例えば、保持部３３に磁石を設け、コレット３３１に金属部を設ける。また、例えばコレット３３１とコレットチェンジャ３６の両方に鍔部を設け、鍔部同士を引っ掛けることで、コレット３３１を保持部３３から引き剥がす。ここで、測定用のコレット３３１は、チップ１０１を吸着保持するためのコレット３３１と同様に鍔部を備えた円柱形状の部材である。測定用のコレット３３１は、押さえプレート２２の傾きの検出に用いられるだけで、チップ１０１を吸着する必要は無いので、吸着用の孔を設けておく必要は無い。

（制御部）
以上のウエーハステージ２及び移載部３は、押さえプレート２２の傾き検出に利用される。図５は、実装装置１の制御構成を示すブロック図である。図５に示すように、実装装置１は、ウエーハステージ２、移載部３、実装部４及び基板ステージ５の動作を制御する制御部６を備えている。制御部６は、所謂コンピュータにより構成され、制御プログラム及び各種データが記憶されている。制御プログラムは、二つのプログラム部により成る。第１のプログラム部は、チップ１０１を基板２００に実装する実装動作の制御内容が記述されている。第２のプログラム部は、ウエーハホルダ１００が実装装置１内に搬入されたときに実装動作に先立って行われる傾き検査動作が記述されている。

第２のプログラム部が実行されることにより、制御部６は、ウエーハステージ２の直動機構２５ｘ及び２５ｙ、並びに移載部３のピックアップ移動機構３２、保持部３３及びタッチセンサ３５を高さ測定部７１の要素として機能させる。また、この制御部６は、高さ測定部７１の他の要素として、ピックアップ移動機構３２の駆動量を検出する駆動量検出部６１を備える。この駆動量検出部６１は、ピックアップ移動機構３２による保持部３３の下降量を示すパルス数をカウントする。つまり、駆動量検出部６１は、保持部３３の下降量（移動量）を検出する移動量検出部として機能する。更に、制御部６は、高さ比較部７２を備える。高さ比較部７２は、高さ測定部７１の検出結果から押さえプレート２２の傾きを測定する。即ち、この実装装置１は、押さえプレート２２の傾きを検査する傾き検査部７を備えている。

（傾き検査動作）
制御部６の制御に従った傾き検査部７の動作について説明する。図６に示すように、直動機構２５ｘ及び２５ｙは、高さ測定部７１の一要素として、コレットチェンジャ３６をピックアップポジション８１に位置合わせする。この位置合わせは、押さえプレート２２がウエーハリング１０３を押し下げる最中又はその前後に行われる。ピックアップ移動機構３２は、高さ測定部７１の一要素として、保持部３３をコレットチェンジャ３６に近づけ、保持部３３に測定用のコレット３３１を装着させる。測定用のコレット３３１は硬質材のため、ゴム製のコレット３３１とは異なり、押さえプレート２２への接触によっても歪まず、高さが精度良く検出でき、傾き検査用に好適である。

次に、押さえプレート２２の傾きを検査するために、押さえプレート２２の高さを測定する位置である押さえプレート２２上に設定される高さ測定ポイント７３に、測定用のコレット３３１を装着した保持部３３を位置付ける。例えば、実装装置１における押さえプレート２２の高さを検出する位置をピックアップポジション８１とした場合、保持部３３と押さえプレート上の高さ測定ポイント７３とをピックアップポジション８１に位置付ける。

図７は、傾き検査動作における押さえプレート２２の位置合わせを示す模式図であり、押さえプレート２２とピックアップポジション８１との相対的な変位が押さえプレート２２を基準にして描かれている。図７に示すように、押さえプレート２２がウエーハリング１０３を押さえ込んだ状態で、直動機構２５ｘ及び２５ｙは、高さ測定部７１の一要素として、押さえプレート２２上に設定された複数の高さ測定ポイント７３を順番にピックアップポジション８１に位置合わせする。高さ測定ポイント７３は、押さえプレート２２上に例えば４点設定される。

高さ測定ポイント７３は、最低３点あればよく、また押さえプレート２２上の何れの箇所に設定されてもよい。但し、ネジ軸２３２及びナット２３１が設置された力点箇所を高さ測定ポイント７３に設定すれば、各高さ測定ポイント７３の高低差が最も顕著に表れる。従って、高さ測定ポイント７３は、ネジ軸２３２及びナット２３１が設置された力点箇所近傍が望ましい。本実施形態では、ネジ軸２３２を４箇所に配置しているので、それぞれの近傍位置である４箇所を高さ測定ポイント７３としている。

また、中継移動機構３１は、高さ測定部７１の一要素として、保持部３３をピックアップポジション８１に位置合わせする。図８は、傾き検査動作における押さえプレートの高さ測定を示す模式図であり、押さえプレート２２と保持部３３との相対的な関係が押さえプレート２２を基準にして描かれている。図８に示すように、各高さ測定ポイント７３をピックアップポジション８１に位置合わせする毎に、ピックアップ移動機構３２は、高さ測定部７１の一要素として、保持部３３を同一の基準高さ８４から降下させる。コレット３３１が押さえプレート２２に接触すると、タッチセンサ３５は、高さ測定部７１の一要素として、接触のタイミングを示す感知信号を制御部６へ出力する。

制御部６は、高さ測定部７１の一要素として、基準高さ８４から下降を開始してから、タッチセンサ３５からの感知信号が入力されるまで、ピックアップ移動機構３２の回転モータ３２４に与えたパルス数をカウントする。このパルス数は、基準高さ８４から押さえプレート２２に接触するまでの高さを示す。尚、回転モータ３２４がサーボモータであれば、エンコーダからエンコーダ値を受け取ればよい。全ての高さ測定ポイント７３においてパルス数を受け取ると、制御部６は、高さ比較部７２として、各パルス数のうちの最大値と最小値を選択し、最大値と最小値の差を演算する。そして、制御部６は、高さ比較部７２として、予め記憶している閾値と演算結果とを比較する。

閾値は、押さえプレート２２の傾きの許容限界値である。閾値は、チップ１０１の脱落や欠け等の損傷の発生頻度の実測若しくはシミュレーション、又はチップ１０１間のギャップの均一さの実測若しくはシミュレーションによって決定されればよい。比較の結果、演算結果が閾値以下であれば、押さえプレート２２の傾きは許容内であると判定でき、演算結果が閾値超であれば、押さえプレート２２の傾きは不良であると判定できる。

（全体動作）
図９は、この制御部６による傾き検査動作及び実装動作を示すフローチャートである。図１０は、傾き検査の動作を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、制御部６は、ウエーハホルダ１００が交換等によってウエーハステージ２に装着されたことを検知する（ステップＳ０１）。例えば、ウエーハステージ２にウエーハホルダ１００を装着するロボットアームを実装装置１に備え付けるようにしてもよい。ロボットアームがウエーハホルダ１００をウエーハステージ２に装着し、制御部６に対して装着の完了信号を出力する。また、制御部６はシーケンス制御にて、ウエーハホルダ１００がウエーハステージ２に装着されたと判断するようにしてもよい。

ウエーハホルダ１００が装着されると、制御部６は、エキスパンド機構２１を制御して、ウエーハシート１０２を伸張させる（ステップＳ０２）。ウエーハシート１０２を伸張させると（ステップＳ０２）、制御部６は傾き検査を行う（ステップＳ０３）。

ステップＳ０３の傾き検査では、図１０に示すように、まず、保持部３３は、測定用のコレット３３１を装着する（ステップＳ１１）。次に、ウエーハステージ２は、押さえプレート２２上の高さ測定ポイント７３をピックアップポジション８１に位置合わせし、移載部３は、保持部３３をピックアップポジション８１に位置合わせする（ステップＳ１２）。そして、保持部３３を基準高さ８４から高さ測定ポイント７３に向けて降ろして、基準高さ８４から保持部３３が高さ測定ポイント７３に接触するまでの降下量を測定する（ステップＳ１３）。

未測定の高さ測定ポイント７３があれば（ステップＳ１４，Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻り、次の高さ測定ポイント７３の高さ測定を行う。尚、ウエーハステージ２は、次の高さ測定ポイント７３をピックアップポジション８１に位置合わせする。一方、保持部３３は、一度ピックアップポジション８１に位置合わせされると、ピックアップポジション８１に留まり続け、各高さ測定ポイント７３が順次ピックアップポジション８１に送られてくる度に、基準高さ８４から高さ測定ポイント７３に接触するまで降下を繰り返していればよい。

一方、全ての高さ測定ポイント７３への降下量の測定が終了していれば（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、制御部６は、各高さ測定ポイント７３に対する降下量の最大値と最小値を検索し（ステップＳ１５）、該当の最大値と最小値の差を演算し（ステップＳ１６）、閾値と比較する（ステップＳ１７）。

図９に戻り、傾き検査の結果、押さえプレート２２の傾きが許容限界値以内であれば（ステップＳ０４，Ｙｅｓ）、換言すると、降下量の最大値と最小値との差が閾値以内であれば、制御部６は実装動作に移行させる（ステップＳ０５）。実装動作では、制御部６は、ウエーハステージ２、移載部３、実装部４及び基板ステージ５を制御し、チップ１０１をピックアップして基板２００に実装させる。一方、傾き検査の結果、押さえプレート２２の傾きが許容限界値を超えていれば（ステップＳ０４，Ｎｏ）、制御部６は、実装動作を中止させる（ステップＳ０６）。

（作用効果）
以上のように、この実装装置１は傾き検査部７を備えるようにした。この傾き検査部７は、エキスパンド機構２１によってウエーハシート１０２が伸張された後、押さえプレート２２の傾きを検査する。そして、この実装装置１は、傾き検査部７の検査結果に応じて、ウエーハリング１０３に張設されたウエーハシート１０２に貼着されたウエーハから基板２００へチップ１０１を移す実装動作を実行又は中止する。これにより、実装動作前に押さえプレート２２の傾きが検出できるため、押さえプレート２２が傾くことで、実装動作によってチップ１０１を脱落や損傷等によって台無し（無駄）にすることを防止できる。

本実施形態では、実装動作でチップ１０１をピックアップする保持部３３と、実装動作で保持部３３をチップ１０１に向けて下降させるピックアップ移動機構３２とを含み傾き検査部７を構成するようにした。即ち、傾き検査部７は、保持部３３を押さえプレート２２の複数の高さ測定ポイント７３に接触するまで下降させ、複数の高さ測定ポイント７３での保持部３３の下降量に基づき、高さ測定ポイント７３の高さを測定するようにした。保持部３３とピックアップ移動機構３２を傾き検査部７として用いることで、傾き検査のために別途機器を用意する必要はなく、実装装置１のコスト高を抑制することができる。

また、この実装装置１は、測定用のコレット３３１が収容されたコレットチェンジャ３６を備えるようにした。そして、この実装装置１は、保持部３３とピックアップ移動機構３２を含み構成される傾き検査部７において、保持部３３は、押さえプレート２２の高さ測定ポイント７３に接触する際、測定用のコレット３３１を装着しているようにした。これにより、高さ測定のためにコレット３３１を押さえプレート２２に接触させても、コレット３３１が撓んで測定値に誤差が生じることを抑制でき、押さえプレート２２の傾きを精度良く検査することができる。また、仮に押さえプレート２２の高さ測定ポイント７３に塵埃等の異物が付着しており、その異物が測定用のコレット３３１に転写されたとして、測定用のコレット３３１によってチップ１０１が保持されることはない。そのため、チップ１０１に異物が付着することによる品質低下等の不具合を防止することができ、品質の向上を図ることができる。

測定用のコレット３３１の形状は、実装用のコレット３３１と異なっていてもよく、例えば高さ測定時に周囲の部材との干渉を避けるような形状とすることもできる。これにより、高さ測定時における他との干渉による誤差が生じることや、部材の破損を抑制することができる。

ここで、図１１及び図１２に示すように、実装装置１は、チップ１０１のピックアップを補助するために、バックアップ体２６を備えることができる。このバックアップ体２６は、円筒体２４内に配置されており、ピックアップポジション８１で固定される。このバックアップ体２６は、ピックアップポジション８１に位置合わせされたチップ１０１をウエーハシート１０２の下から支える。バックアップ体２６としては、チップ１０１を下から突き上げる突き上げ機構を有してもよい。

このバックアップ体２６が存在する場合、ウエーハステージ２の可動範囲は、バックアップ体２６が円筒体２４の内周面に干渉しない範囲に限定される。即ち、バックアップ体２６が存在すると、円筒体２４の外に配置される高さ測定ポイント７３やコレットチェンジャ３６をピックアップポジション８１に位置づけることができない。

この場合には、図１１及び図１２の太点線矢印が示すように、ウエーハステージ２を直動機構２５ｘ及び２５ｙを用いて移動させるのみならず、同図の太実線矢印が示すように、保持部３３もＹ軸方向に加えてＸ軸方向にも可動とし、ウエーハステージ２と保持部３３を協働させるようにしてもよい。保持部３３も協働させることで、ウエーハステージ２の可動範囲を超えて、保持部３３とウエーハステージ２とを相対的に変位させることができる。

そのため、図１１に示すように、実装装置１がバックアップ体２６を備えていても、ウエーハステージ２は、バックアップ体２６と円筒体２４の内周面とが干渉しない程度に移動し、残りの距離を保持部３３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動して埋め、保持部３３を高さ測定ポイント７３に接触させることができる。また、図１２に示すように、ウエーハステージ２は、バックアップ体２６と円筒体２４の内周面とが干渉しない程度に移動し、残りの距離を保持部３３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動して埋め、保持部３３をコレットチェンジャ３６に位置させることができる。

または、図１３及び図１４に示すように、バックアップ体２６もウエーハステージ２と共に、あるいは相対的に可動であってもよい。図中、二点鎖線の矢印はバックアップ体２６の移動を示し、太点線の矢印はウエーハステージ２の移動を示す。例えば、バックアップ体２６をＸ軸方向及びＹ軸方向に延びるレール上に摺動可能とし、傾き検査の際にのみ、ウエーハステージ２とバックアップ体２６を機械的に接続することで、直動機構２５ｘ及び直動機構２５ｙを用いてバックアップ体２６を移動させてもよい。または、バックアップ体２６をＸ軸及びＹ軸方向に移動させる、直動機構２５ｘ及び直動機構２５ｙとは独立した駆動機構を備えるようにしてもよい。

図１３に示すように、バックアップ体２６もウエーハステージ２と共に可動とすることにより、ウエーハステージ２を円筒体２４の半径以上に動かすことができるので、高さ測定ポイント７３をピックアップポジション８１に位置させることができ、保持部３３と高さ測定ポイント７３とを接触させることができる。また、図１４に示すように、バックアップ体２６もウエーハステージ２と共に可動とすることにより、コレットチェンジャ３６と保持部３３とを位置合わせできる。

更に、バックアップ体２６を円筒体２４の下端よりも下方へ降ろす昇降機構を、バックアップ体２６が備えるようにし、ウエーハステージ２を移動させても円筒体２４とバックアップ体２６との接触が起こらないようにしてもよい。また、バックアップ体２６が円筒体２４の下端よりも下方で横倒しになる回転機構を、バックアップ体２６に備えるようにし、ウエーハステージ２を移動させても円筒体２４とバックアップ体２６との接触が起こらないようにしてもよい。

もっとも、高さ測定ポイント７３やコレットチェンジャ３６に対して保持部３３を位置合わせすることができればよく、位置合わせ場所はピックアップポジション８１に限られない。高さ測定ポイント７３やコレットチェンジャ３６が存在する位置に保持部３３が到達できれば、傾き検査は可能である。換言すれば、保持部３３が到達可能な範囲に移動可能な箇所を高さ測定ポイント７３に選定し、保持部３３が到達可能な範囲に移動可能な箇所にコレットチェンジャ３６を設置すればよい。

例えば、図１に示すように保持部３３がＹ軸方向とＺ軸方向のみに可動な場合でも、図１５に示すように、保持部３３は、ピックアップポジション８１と受渡しポジション８３とを通る直線Ｌ１上の各点に移動可能である。ウエーハステージ２を移動させることで、この直線Ｌ１上に移動可能な押さえプレート２２上の位置を高さ測定ポイント７３に設定する。また、ウエーハステージ２を移動させることで、この直線Ｌ１上に移動可能な位置にコレットチェンジャ３６を配置する。

具体的には、図１５の（ａ）に示すように、円筒体２４とバックアップ体２６が接触しない限界まで、ウエーハステージ２をＸ軸正方向に移動させたものとする。このとき、押さえプレート２２上の直線Ｌ１からＸ軸正方向の領域を領域Ｒ１とする。また、図１５の（ｂ）に示すように、円筒体２４とバックアップ体２６が接触しない限界まで、ウエーハステージ２をＸ軸負方向に移動させたものとする。このとき、押さえプレート２２上の直線Ｌ１からＸ軸負方向の領域を領域Ｒ２とする。

この領域Ｒ１と領域Ｒ２とが重複する領域は、Ｙ軸方向とＺ軸方向のみに可動な保持部３３が移動可能な領域である。押さえプレート２２上の領域Ｒ１と領域Ｒ２とが重複する領域内に、高さ測定ポイント７３を設定する。また、図１５の（ａ）においてウエーハステージ２の直線Ｌ１からＸ軸正方向と、図１５の（ｂ）においてウエーハステージ２の直線Ｌ１からＸ軸負方向とに挟まる領域にコレットチェンジャ３６を設置する。

そして、ウエーハステージ２を移動させて、この高さ測定ポイント７３を、ピックアップポジション８１と受渡しポジション８３とを通る直線Ｌ１上に位置付ける。移載部３は、保持部３３を、ピックアップポジション８１と受渡しポジション８３とを通る直線Ｌ１に沿って移動させ、高さ測定ポイント７３上に位置付ける。これにより、ピックアップポジション８１上ではなく、直線Ｌ１上で高さ測定ポイント７３と保持部３３は位置合わせされる。そして、保持部３３は、規定位置で基準高さ８４から高さ測定ポイント７３に接触するまで降下できる。

また、傾き検査部７としては、押さえプレート２２上の高さ測定ポイント７３の高さ測定ができればよく、保持部３３とピックアップ移動機構３２とを備える態様に限定されない。例えば、保持部３３に、高さ測定部７１としてレーザ測定器を設け、レーザ測定器で各高さ測定ポイント７３の高さを測定するようにしてもよい。更に、傾き検査部７としては、押さえプレート２２上の高さ測定ポイント７３の高さ測定に基づかなくともよい。例えば、押さえプレート２２の各所に傾き検査部７として水平器を設置するようにしてもよい。

レーザ測定器や水平器を傾き検査部７とすることで、バックアップ体２６の存在に影響されずに、高さ測定ポイント７３の高さを測定したり、押さえプレート２２の各所の傾きを検出することができる。また、保持部３３、ピックアップ移動機構３２及びウエーハステージ２が実装動作とは異なる傾き検査動作する必要がなくなるので、例えば実装動作中等のようにいつでも傾き検査を行うことができる。

また、押さえプレート２２上の高さ測定ポイント７３の高さ測定ができれば、測定用のコレット３３１を用いる態様に限定されない。例えば、チップ１０１を吸着保持するためのゴム製のコレット３３１、又は金属製や樹脂製等の硬質材により成るが、チップ１０１を吸着保持するために吸着用の孔が設けられたコレット３３１を用いるようにしてもよい。ゴム製のコレット３３１を用いる場合、押さえプレート２２との接触によってゴム製のコレット３３１に撓みが生じ、この撓みが測定誤差となるのであれば、接触によるゴム製のコレット３３１の潰れ量を予め測定しておき、この潰れ量を補正値として高さの測定値に加味するようにしてもよい。

以上、この実装装置１の実施形態を説明したが、傾き検査部７を備える実装装置１は、押さえプレート２２が傾く可能性があれば、何れの駆動機構２３を用いようとも適用可能である。

例えば、押さえプレート２２の各所にエアシリンダを接続して、空気圧によって押さえプレート２２を移動させることもできる。しかしながら、この機構では、経時的な変化に関わらず、同一の空気圧を各所同時に与える制御が非常に難しく、押さえプレート２２が傾き易い。従って、エアシリンダで押さえプレート２２を移動させる態様であっても、傾き検査部７は有用である。

また、押さえプレート２２の内周面と円筒体２４の外周面との間に周方向に連通する密閉された隙間を形成し、この隙間に押さえプレート２２に設けた開口部を通じて真空吸引力を作用させることで、押さえプレート２２を移動させることもできる。しかしながら、開口から真空装置までの経路長の相違に起因する圧損や、開口に近い領域と遠い領域が発生することによって、押さえプレート２２の傾きが生じる。従って、この態様で押さえプレート２２を移動させる態様であっても、傾き検査部７は有用である。

また、押さえプレート２２の下面に電磁石を配置し、電磁石の励磁により押さえプレート２２を移動させることもできる。しかしながら、電磁石の磁気特性が経時的に変化してしまうと、押さえプレート２２の傾きが生じる。従って、この態様で押さえプレート２２を移動させる態様であっても、傾き検査部７は有用である。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

例えば、保持部３３には、真空チャック方式に限らず、クランプ式又は静電チャック方式等を採用することができる。また、ピックアップポジション８１と実装ポジション８２との間を移載部３と実装部４で分担せず、移載部３のみでチップ１０１を基板２００まで搬送して実装するようにしてもよい。

また、本実施形態では、ウエーハステージ２等が水平に寝かされるように設置されたが、ウエーハステージ２を立てかけるように設置してもよい。この場合、ウエーハホルダ１００はＸＺ平面に沿って垂直方向に移動するものであり、ピックアップ移動機構３２は、保持部３３をＹ軸方向に移動する。即ち、各種移動方向は各装置のレイアウトに応じるものである。

１実装装置
２ウエーハステージ
２１エキスパンド機構
２２押さえプレート
２２１中心孔
２３駆動機構
２３１ナット
２３２ネジ軸
２３３軸受け
２３４プーリ
２３５タイミングベルト
２３６駆動プーリ
２３７回転モータ
２４円筒体
２５ｘ直動機構
２５ｙ直動機構
２５１ガイドレール
２５２ネジ軸
２６バックアップ体
３移載部
３１中継移動機構
３２ピックアップ移動機構
３２１ガイドレール
３２２ネジ軸
３２３スライダ
３２４回転モータ
３３保持部
３３１コレット
３４アーム
３４１ガイドレール
３５タッチセンサ
３５ａ検出用ドグ
３５ｂセンサコイル
３５ｃ付勢体
３６コレットチェンジャ
４実装部
４１保持部
５基板ステージ
６制御部
６１駆動量検出部
７傾き検査部
７１高さ測定部
７２高さ比較部
７３高さ測定ポイント
８１ピックアップポジション
８２実装ポジション
８３受渡しポジション
８４基準高さ
１００ウエーハホルダ
１０１チップ
１０２ウエーハシート
１０３ウエーハリング
２００基板

Claims

エキスパンド機構によって伸張されたウエーハシートからチップをピックアップして基板へ実装する実装動作を行う実装装置であって、
前記ウエーハシートを一端部で支持する円筒体と、
円環形状を有し、前記ウエーハシートを保持するウエーハリングを押さえ込みながら、中心孔に前記円筒体を通すように、前記円筒体の前記一端部を超えて移動する押さえプレートと、
前記押さえプレートと前記円筒体によって前記ウエーハシートが伸張された後、前記円筒体に対する前記押さえプレートの傾きを検査する傾き検査部と、
を備え、
前記傾き検査部の検査結果に応じて前記実装動作を実行又は中止すること、
を特徴とする実装装置。
前記傾き検査部は、前記押さえプレート上の複数箇所の高さを測定し、複数箇所の高さの差に基づき、前記押さえプレートの傾きを検査すること、
を特徴とする請求項１記載の実装装置。
前記実装動作で、前記チップをピックアップする保持部と、
前記実装動作で、前記保持部を前記チップに向けて移動させるピックアップ移動機構と、
を備え、
前記傾き検査部は、
前記保持部及び前記ピックアップ移動機構を含み、
前記保持部を前記押さえプレートの複数箇所において接触するまで移動させ、複数箇所での前記保持部の移動量に基づき、複数箇所の高さを測定すること、
を特徴とする請求項２記載の実装装置。
前記傾き検査部は、
前記保持部に設けられ、当該保持部の接触を検出するセンサと、
前記センサが接触を検出するまで、前記保持部の移動量を検出する移動量検出部と、
を更に備えること、
を特徴とする請求項３記載の実装装置。
測定用のコレットが収容されたコレットチェンジャを備え、
前記保持部は、前記押さえプレートの複数箇所に接触する際、前記測定用のコレットを装着していること、
を特徴とする請求項３又は４記載の実装装置。