JP2023084390A - コレット傾き検知構造、コレット傾き修正構造、コレット傾き検知方法、コレット傾き修正方法、ボンディング装置、およびボンディング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コレットホルダに対するコレットの装着状態を検出することができる、コレット傾き検知構造、コレット傾き修正構造、コレット傾き検知方法、コレット傾き修正方法、ボンディング装置、およびボンディング方法を提供する。【解決手段】コレットの傾きを検知するコレット傾き検知構造である。コレットホルダの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するホルダ用検出手段と、コレットの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するコレット用検出手段と、ホルダ用検出手段にて検出された変位量からコレットホルダの傾きを検出するホルダ傾き検出手段と、コレット用検出手段にて検出された変位量からコレットの傾きを検出するコレット傾き検出手段とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、コレット傾き検知構造、コレット傾き修正構造、コレット傾き検知方法、コレット傾き修正方法、ボンディング装置、およびボンディング方法に関するものである。

半導体装置の製造においては、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し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。そして、このチップボンディングにはボンディング装置（ダイボンダ）が用いられる。

一般に、ボンディング装置（ダイボンダ）は、図９に示すように、ウエハから切り出されるチップ（半導体チップ）１をピックアップポジションＰにてコレット３でピックアップして、リードフレームなどの基材２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）に張設されたウエハシート（粘着シート５）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１に分断（分割）される。

コレット３は、図９に示すように、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。コレット３は、ボンディングヘッド（図示省略）に付設され、このボンディングヘッドはボンディングアーム（図示省略）に付設される。

このようなボンディング装置では、チップ１のサイズの相違やコレット３の劣化等により交換する必要がある。コレット３を交換すれば、コレット３のチップ吸着面３ａがチップ１に対して任意の角度で傾斜するおそれがあった。

このようにコレットに傾斜があれば、ピックアップポジションＰでは、チップ１を吸着する際に、安定した吸着とならず、また、ボンディングポジションＱでは、チップ１を基板等のボンディング位置に接着するための正規の押圧力をチップに付与できない状態が生じる。

このため、従来には、コレットの交換後に、コレットの傾きの調整を行うコレット位置調整方法（特許文献１）、及びコレットの傾きを検出するボンディング装置およびボンディング方法（特許文献２）等が提案されている。

特許文献１では、コレット交換前後で、コレットの裏面を裏面撮像カメラにより撮像し、コレット交換前後のコレットの画像が一致するようにコレットの位置を補正するものである。また、特許文献２では、コレットが接触できる位置に突起を設け、コレットの複数の箇所が突起に接触したときの各々の高さに基づきコレットの傾きを判定するものである。

ところで、ダイボンダにおいては、図１０に示すように、弾性材からなるコレット３を、金属製のコレットホルダ６に装着されて使用されるものがある。この場合、下端面（吸着面）３ａに開口する吸着用の吸着孔（図示省略）が形成され、この吸着孔にコレットホルダ６及びボンディングアーム(図示省略)を介して図外の真空発生器が接続されている。この真空発生器の駆動にて吸着孔のエアが吸引され、チップが真空吸引され、コレット３の下端面である吸着面３ａにチップ１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３からチップ１が外れる。

特許第６１６６０６９号公報 特許第６５３８３５８号公報

コレットホルダ６にコレット３が装着される場合、コレットホルダ６にコレット３が嵌合される嵌合部７が設けられ、コレットホルダ６にコレット３が正常に装着された場合、図１０（ａ）で示すように、コレットの裏面（反吸着面）３ｂが、コレットホルダ６の受面８に接触した状態となっている。

しかしながら、コレットホルダ６にコレット３が正常に装着されていない場合には、図１０（ｂ）に示すように、コレット３の裏面（反吸着面）３ｂとコレットホルダ６の受面８との間に隙間Ｓが設けられた状態となる。

このような場合において、従来の特許文献１や特許文献２に記載のもので、コレット３の傾き（例えば、水平面に対する傾き）を検出したとしても、コレットホルダ６に対するコレット３の傾きを検出できない。

すなわち、コレット３の傾斜を検出して、この傾斜を修正したとしても、コレット３の裏面（反吸着面）３ａとコレットホルダ６の受面８との間に図１０（ｂ）に示すような隙間Ｓが形成されたままとなっている場合がある。このような場合、コレットホルダ６に対してコレット３の傾きを検出できていないので、コレット３に対する水平面(例えば、ボンディング位置)に対して傾いていないと判断される。ところが、このような隙間Ｓが生じたまま作業（ボンディング動作）を行っていけば、ボンディング動作中にチップ１からの反力を受けて、コレット３の裏面（反吸着面）とコレットホルダ６の受面８との間の隙間Ｓがなくなっていく場合がある。

このため、ボンディング工程開始前に、コレット自体の傾き(水平面等に対する傾き)が解消されていても、このように隙間が解消されていなければ、新たにコレット(交換したコレット)３に再び傾きが生じることになり、高精度のボンディングを行うことができない。すなわち、ピックアップポジションでは、コレット３の吸着面３ａが傾斜した状態でチップ１に接触し、安定したピックアップができない場合や、チップ１の一部に大きな荷重が付加されたりする。また、ボンディングポジションでは、コレット３に吸着しているチップ１がボンディングポジションに対して傾いた状態となって、安定したボンディングができない状態や、均一のボンディング荷重が付加されない状態になったりする。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、コレットホルダに対するコレットの装着状態を検出することができる、コレット傾き検知構造、コレット傾き修正構造、コレット傾き検知方法、コレット傾き修正方法、ボンディング装置、およびボンディング方法を提供する。

本発明のコレット傾き検知構造は、弾性材からなるコレットと、前記コレットの反吸着面が接触するコレット受面を有する剛体からなるコレットホルダとを備えたチップ吸着手段におけるコレットの傾きを検知するコレット傾き検知構造であって、コレットホルダの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するホルダ用検出手段と、コレットの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するコレット用検出手段と、ホルダ用検出手段にて検出された変位量からコレットホルダの傾きを検出するホルダ傾き検出手段と、コレット用検出手段にて検出された変位量からコレットの傾きを検出するコレット傾き検出手段とを備えたものである。

本発明のコレット傾き検知構造では、ホルダ用検出手段にて、コレットホルダの基準位置からの変位量を検出することができる。コレット用検出手段にて、コレットの基準位置からの変位量を検出することができる。ホルダ傾き検出手段にて、コレットホルダの傾きを検出することができる。コレット傾き検出手段にて、コレットの傾きを検出することができる。これにより、コレットホルダに対してのコレットの傾きを検出することができる。

コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットホルダの傾きの変位と、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットの傾きの変位とに基づいて、コレットのコレットホルダへの装着状態を検出する装着状態検出手段を備えたものとすることができる。ここで、装着状態検出とは、コレットホルダに対するコレットが傾いているか否かの検出である。すなわち、コレットがコレットホルダに正しく装着された場合、コレットの反吸着面がコレットホルダのコレット受面に接触する状態となり、正しく装着されていない場合、すなわち、コレットがコレットホルダに傾いた状態で装着されている場合、コレットの裏面（反吸着面）とコレットホルダの受面との間に隙間が生じる状態となる。

コレットホルダの外形がコレットの外形よりも大きいように設定できる。このように設定することにより、コレットホルダの外形側にホルダの測定点を設けた場合、コレットの外形側にコレットの測定点を設けれても、コレットホルダの変位量の検出とコレットの変位量の検出とに、支障をきたさない。なお、コレットホルダとコレットが同じサイズであってもよく。この場合、コレットに設けられる吸着孔とは別にコレット側にコレットホルダの傾きを検出する孔を設けておけばよい。ここで、同じサイズとは、外形寸法が同一寸法であり、同一寸法とは寸法公差内に収まる範囲を含むものとする。

コレットホルダの測定点は、コレットホルダの４つのコーナ部であり、コレットの測定点は、コレットの４つのコーナ部であるのが好ましい。このように設定することにより、コレットホルダ及びコレットの傾き方向がいずれであってもそれぞれ安定して傾きを検出することが可能である。

ホルダ用検出手段とコレット用検出手段とは共通の変位センサを用いることができる。このように共通の変位センサを用いることにより、コレット傾き検知構造のコンパクト化および低コストが可能である。

変位センサは、接触式および非接触式のいずれかを用いることができる。これにより、設計の自由度が向上する。例えば、ボンディングアーム等に内蔵されるタッチセンサを用いて、傾きを検出することができる。この場合、非検出体の追加のみとなる。

本発明のコレット傾き修正構造は、前記コレット傾き検知構造を用いて、検出した装着状態を修正する傾き修正手段を備えたものである。このように、傾き修正手段を備えたことにより、前記コレット傾き検知構造で検出した傾きを修正することができる。特に、装着状態検出手段にて、コレットのコレットホルダへの装着状態を検出することによって、その装着状態を正規状態に戻すことができる。すなわち、傾き修正手段は、コレットの裏面（反吸着面）とコレットホルダの受面との間に生じる隙間を解消する手段である。

傾き修正手段は、コレットの反吸着面と、コレットホルダのコレット受面との間の隙間を詰める荷重をコレットに付加する荷重付加手段で構成することができる。すなわち、荷重付加手段を介してコレットを平坦面等に押し付ければ、この平坦面からの反力でコレットはコレットホルダの受面側に押圧され、コレットの裏面（反吸着面）とコレットホルダの受面との間に生じる隙間を解消させることができる。

本発明に係るボンディング装置は、ピックアップポジションにてワークとしてのチップをピックアップし、ピックアップした前記チップをボンディングポジションに搬送して、このボンディングポジションにてチップをボンディングするボンディング装置であって、前記コレット傾き修正構造を備えたものである。

本発明に係るボンディング装置では、前記したコレット傾き修正構造を備えるので、前記コレット傾き修正構造の作用効果を具備したものとなり、高精度のボンディング工程を安定して行うことができる。

本発明に係るコレット傾き検出方法は、弾性材からなるコレットと、前記コレットの反吸着面が接触するコレット受面を有する剛体からなるコレットホルダとを備えたチップ吸着手段におけるコレット傾きを検知するコレット傾き検知方法であって、コレットホルダの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するホルダ検出工程と、コレットの複数の測定点における変位量を検出するコレット検出工程と、ホルダ用検出手段にて検出された変位量からコレットホルダの傾きを検出するホルダ傾き検出工程と、コレット用検出手段にて検出された基準位置からの変位量からコレットの傾きを検出するコレット傾き検出工程とを備えたものである。

本発明に係るコレット傾き検出方法では、ホルダ用検出工程にて、コレットホルダの基準位置からの変位量を検出することができる。コレット用検出工程にて、コレットの基準位置からの変位量を検出することができる。ホルダ傾き検出工程にて、コレットホルダの傾きを検出することができる。コレット傾き検出工程にて、コレットの傾きを検出することができる。これにより、コレットホルダに対してのコレットの傾きを検出することができる。

また、コレット傾き検出方法として、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットホルダの傾きの変位と、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットの傾きの変位とに基づいて、コレットのコレットホルダへの装着状態を検出する装着状態検出工程を備えたものであってもよい。

本発明に係るコレット傾き修正方法は、前記コレット傾き検知方法にて検出された装着状態に基づいて、コレットの反吸着面と、コレットホルダのコレット受面との間の隙間を詰める荷重を前記コレットに付加するものであるのが好ましい。

本発明に係るボンディング方法は、ピックアップポジションにてワークとしてのチップをピックアップし、ピックアップした前記チップをボンディングポジションに搬送して、このボンディングポジションにてチップをボンディングするボンディング工程を備えたボンディング方法であって、前記コレット傾き修正方法によって、コレットの傾きを修正して前記ボンディング工程を行うものである。

本発明に係るボンディング方法では、前記コレット傾き修正方法によって、コレットの傾きを修正するものであるので、高精度のボンディング工程を安定して行うことができる。

本発明は、コレットホルダに対するコレットの傾きを検出でき、コレットの裏面（反吸着面）とコレットホルダの受面との間に生じる隙間を解消させた状態で、コレットの吸着動作等を行うことができ、作業時（生産時）にコレットが傾くことがなく、高精度の作業を行うことができる。

本発明に係るコレット傾き修正構造の簡略ブロック図である。 本発明に係るコレット傾き修正方法の工程図である。 本発明に係るボンディング装置の簡略図である。 コレットホルダにコレットが装着された状態を示し、（ａ）は上方からの斜視図であり、（ｂ）は下方からの斜視図である。 コレットホルダとコレットとの分解状態を示し、（ａ）は上方からの斜視図であり、（ｂ）は下方からの斜視図である。 コレットがコレットホルダに正常に装着された状態の下方からの斜視図である。 コレットがコレットホルダに異常に装着された状態の下方からの斜視図である。 ホルダ用検出手段およびコレット用検出手段の測定点の説明用斜視図である。 ボンディング装置の簡略図である。 従来のコレットとコレットホルダを示し、（ａ）は正常に装着された状態の断面図であり、（ｂ）は正常に装着された状態の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１～図８に基づいて説明する。

図１は本発明に係るコレット傾き修正構造を示し、図２は本発明に係るコレット傾き修正方向の工程図を示し、図３は本発明に係るボンディング装置（ダイボンダ）を示す。このボンディング装置は、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）に張設されたウエハシート（粘着シート１０）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。なお、チップ１１はウエハを素材とし、この素材を正方形や短冊状（矩形）に切断することによって最終製品となる。このため、チップ１１には正方形や短冊状（矩形）のものがある。

すなわち、ボンディング装置は、搬送手段（移動機構）を介して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との間の移動が可能なボンディングアーム（図示省略）を備え、ボンディングアームの先端部は、コレットホルダ１４に装着されたコレット１３（半導体チップ１１を吸着するコレット１３）を保持している。なお、本発明では、コレットホルダ１４にコレット１３が装着されたものをチップ吸着体１６と呼ぶ。

この場合、チップ吸着体１６延いてはコレットホルダ１４は、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。移動機構はコンピュータ制御にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。なお、移動機構としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、モーターリニア機構等の種々の機構にて構成することができ，ＸＹＺθ軸ステージや、ＸＹＺθ方向に移動可能なロボットアーム等を使用することができる。

なお、本実施形態では、ピックアップポジションＰにおけるチップ１１をコレット１３を介してピックアップする工程をピックアップ工程と呼び、ボンディングポジションＱにチップ１１をボンディングする工程をボンディング工程と呼び、ピックアップ工程とボンディング工程とを含む工程をボンディング動作と呼ぶ。

コレット１３は、弾性変形可能なゴムや樹脂製の矩形平板形状体からなり、図４及び図５に示すように、上端面（反吸着面）１３ｂから下端面（吸着面）１３ａに貫通する吸着用の吸着孔１５が形成され、この吸着孔１５にコレットホルダ１４及びボンディングアーム(図示省略)を介して図外の真空発生器が接続されている。この真空発生器の駆動にて吸着孔のエアが吸引され、チップ１１が真空吸引され、コレット１３の下端面１３ａ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。真空発生器としては、真空ポンプを用いるものであっても、高圧空気を開閉制御してノズルよりディフューザに放出して拡散室に負圧を発生させるエジェクタ方式のものであってもよい。

また、多数のチップ１１に分断（分割）されたウエハは、例えばＸＹθテーブル上に配置され、このＸＹθテーブルには突き上げピンを備えた突き上げ手段が配置される。すなわち、突き上げ手段によって、ピックアップしようとするチップ１１を下方から突き上げ、粘着シートから剥離しやすくする。この状態で、下降してきたコレット１３にこのチップ１１が吸着する。

コレットホルダ１４は、金属製の剛体からなり、平板状の本体部２０と、この本体部２０の各辺から、それぞれ２本が垂下される柱部２１（合計８本）とを備えたものであり、本体部２０と、８本の柱部２１とで、コレット１３が嵌合される嵌合部２２が形成される。この場合、コレット１３が嵌合部２２に嵌合されることによって、コレット１３がコレットホルダ１４に装着されることなり、正常に装着された場合、コレット１３の反吸着面１３ｂが、コレットホルダ１４のコレット受面１４ａが接触状態（隙間のない状態）となる。

柱部２１の長さ寸法Ｈとして、図４（ｂ）に示すように、コレット１３の厚さ寸法Ｔよりも小とされる。このため、コレット１３がコレットホルダ１４に装着された状態では、柱部２１がコレット１３の吸着面１３ａよりも後退した状態となって、柱部２１がコレット１３の吸着面１３ａから突出しない状態となる。また、コレットホルダ１４の嵌合部２２の外形寸法とコレット１３の外形寸法と同一乃至コレット１３の外形寸法がわずかに大きい寸法に設定され、コレットホルダ１４の嵌合部２にコレット１３が嵌合（嵌着）する。
。この際、コレット１３の吸着面１３ａが、平面状を維持し、かつ各吸着孔１５が変形して塞がらないものとする。

本発明に係るコレット傾き検出機構は、図１に示すように、コレットホルダ１４の複数の測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４(図４及び図５参照)における基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４(図８参照)からの変位量を検出するホルダ用検出手段２５と、コレット１３の複数の測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４における基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの変位量を検出するコレット用検出手段２６と、ホルダ用検出手段２５にて検出された変位量からコレットホルダ１４の傾きを検出するホルダ傾き検出手段２７と、コレット用検出手段２６にて検出された変位量からコレットの傾きを検出するコレット傾き検出手段２８とを備える。

ここで、コレットホルダ１４の測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４は、コレットホルダ１４の本体部２０のコレット対応における４つのコーナ部である。また、コレット１３の測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４は、コレット１３の吸着面１３ａの４つのコーナ部である。

また、基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、図８に示すような治具J内に設けている。図例の治具Jは、平板形状の基盤３０と、この基盤３０の上面コーナ部から立設される四角柱の柱部３１とからなる。そして、各柱部３１の上面３１ａが基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を構成する。

ホルダ用検出手段２５及びコレット用検出手段２６は、変位センサにて構成できる。変位センサとは、対象物の物理変化量をさまざまな素子で検知し，その変化量を距離に演算することでセンサから対象物までの距離（変位）を計測する機器である。変位センサには、接触式及び非接触式がある。接触式には、作動トランス式があり、非接触式には、渦電流式、超音波式、光学式、及び静電容量式等があり、これらの変位センサから採用することができる。

また、ホルダ傾き検出手段２７は、ホルダ用検出手段２５にて検出した測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４における基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの変位量を検出するものである。この場合、変位センサとしては、接触式の変位センサとする。コレットホルダ１４の傾きを検出する場合、測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４を基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に順次接触させることによって、各測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４の各基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の変位量を検出する。また、コレット１３の傾きを検出する場合、各測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４を基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に順次接触させることによって、各測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４の各基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の変位量を検出する。

この場合、前記した移動機構（図示省略）介してコレットホルダ１４をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させた後、Ｚ方向に沿って下降させることによって、測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４を基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に順次接触させることができ、また、測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４を基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に順次接触させることができる。

また、図１に示すように、本発明に係るコレット傾き検知構造に、傾き修正手段３０である荷重付加手段３３を加えたものが、本発明に係るコレット傾き修正構造を構成することになる。荷重付加手段３３は、後述するように、コレット１３の反吸着面１３ｂとコレットホルダ１４のコレット受面１４ａとの間に隙間Ｓが生じている場合に、この隙間Ｓを詰める荷重をコレットホルダ１４を介してコレット１３に付加するものである、この場合、荷重付加手段３３は、ダイボンダ（ボンディング装置）のボンディングアーム等で構成できる。すなわち、ボンディングアームを駆動させることにより、コレットホルダ１４を、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動させることができる。このため、コレット１３に隙間Ｓを詰める荷重を付加することができる。

次に、このコレット傾き修正構造を用いたコレット傾き修正方法を図２に示す工程図を用い説明する。ホルダ用検出工程４１とコレット用検出工程４２のいずれかを行う。すなわち、先にホルダ用検出工程４１を行った後、コレット用検出工程４２を行うか、先のコレット用検出工程４２を行った後、ホルダ用検出工程４１を行うかのいずれかである。

ホルダ用検出工程４１は、ホルダ用検出手段２５を用いて、コレットホルダ１４の複数の測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４における基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの変位量を検出する。コレット用検出工程４２は、コレット用検出手段２６を用いて、コレット１３の複数の測定点における基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの変位量を検出する。

次に、ホルダ用検出手段２５にて検出した変位量からホルダ傾きを検出するホルダ傾き検出工程４３を行い、コレット用検出手段２６にて検出した変位量からコレット１３の傾きを検出するコレット傾き検出工程４４を行う。すなわち、少なくともコレットホルダ１４の４つのコーナ部における変位量からこのコレットホルダ１４における傾き方向及び傾き量(傾き角度)を検出することができ、少なくともコレット１３の４つのコーナ部における変位量からこのコレット１３における傾き方向及び傾き量(傾き角度)を検出することができる。

その後は、装着状態検出手段２９にて、コレット１３のコレットホルダ１４への装着状態を検出する装着状態検出工程４５を行う。この装着状態検出は、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットホルダ１４の傾きの変位と、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレット１３の傾きの変位とに基づいて、コレットのコレットホルダへの装着状態を検出するものである。このため、ホルダ用検出手段２５によりホルダ用検出工程４１，ホルダ傾き検出手段２７によるホルダ傾き検出工程４３、コレット用検出手段によるコレット用検出工程４２,ホルダ傾き検出手段２７によるホルダ傾き検出工程４３、及びコレット傾き検出手段２８によるコレット傾き検出工程４４を、コレット交換前とコレット交換後で行う。

ここで、装着状態検出とは、コレットホルダ１４に対するコレット１３が傾いているか否かの検出である。すなわち、コレット１３がコレットホルダ１４に正しく装着された場合、コレット１３の反吸着面１３ｂがコレットホルダ１４のコレット受面１４ａに接触する状態となり、正しく装着されていない場合、すなわち、コレット１３がコレットホルダ１４に傾いた状態で装着されている場合、コレット１３の裏面（反吸着面１３ｂ）とコレットホルダ１４のコレット受面１４ａとの間に隙間Ｓが生じる状態となる。

そして、コレット１３のコレットホルダ１４への装着状態を検出して、コレット１３がコレットホルダ１４に対して傾いていれば、荷重付加手段３３にて、コレット１３にコレット受面１４ａ側へのコレット１３の反吸着面１３ｂと、コレットホルダ１４のコレット受面１４ａとの間の隙間Ｓを詰める荷重を付加する荷重付加工程４６を行う。これによって、コレット１３のコレットホルダ装着状態で、コレット１３の反吸着面１３ｂと、コレットホルダ１４のコレット受面１４ａとの間に隙間Ｓが形成されていない状態となる。

このように、隙間Ｓが形成されていない状態で確認工程４７を行う。すなわち、再度、ホルダ用検出手段２５によりホルダ用検出工程４１，ホルダ傾き検出手段２７によるホルダ傾き検出工程４３、コレット用検出手段によるコレット用検出工程４２,ホルダ傾き検出手段２７によるホルダ傾き検出工程４３、及びコレット傾き検出手段２８によるコレット傾き検出工程４４を行うものである。コレットホルダ１４の傾きおよびコレット１３の傾きを再度検出し、これらの傾きがあらかじめ設定した閾値内か確認する確認工程４７を行うことになる。

次に、前記図２に示す工程の具体例を示す。この場合、コレット１３を交換する前においては、測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４が基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に対して変位していないとして、次の表１のように、０とする。また、コレット１３を交換する前においても、測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４が基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に対して変位していないとして、表１のように、０とする。この場合、コレット１３は、その反吸着面１３ｂがコレットホルダ１４のコレット受面１４ａに接触し、かつ、コレットホルダ１４が傾いていないことを示している。

次に、コレット交換後における各測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４の基準位置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４に対する変位量を検出する。表２の結果１では、測定点Ｐａ１が基準位置Ｓ１に対して５μｍ変位し、測定点Ｐａ２が基準位置Ｓ２に対して２０μｍ変位し、測定点Ｐａ３が基準位置Ｓ３に対して２０μｍ変位し、測定点Ｐａ４が基準位置Ｓ４に対して５μｍ変位している。また、コレット交換後における各測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４の基準位置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４に対する変位量を検出する。表２の結果１では、測定点Ｐｂ１が基準位置Ｓ１に対して５μｍ変位し、測定点Ｐｂ２が基準位置Ｓ２に対して２０μｍ変位し、測定点Ｐｂ３が基準位置Ｓ３に対して２０μｍ変位し、測定点Ｐｂ４が基準位置Ｓ４に対して５μｍ変位している。

このため、表２の結果１は、コレットホルダ１４とコレット１３とは平行で、コレットホルダ１４が傾いていることになる。従って、この表１の結果１の場合、コレット１３の反吸着面１３ｂとコレットホルダ１４のコレット受面１４ａとの間に隙間Ｓが設けられておらず、荷重付加工程４６を必要としない。しかしながら、コレットホルダ１４が正規の状態に対して傾いていることになる。そこで、このコレットホルダ１４の傾きを調整する必要がある。コレットホルダ１４の調整は、コレットホルダ１４を支持するボンディングアームの取り付け姿勢を調整することによって、行うことができる。なお、アームの取り付け姿勢を調整する手段は手動であっても、自動であってもよい。また、装着する前のコレット厚さが４コーナで異なる場合（本検出手段を使い治具Ｊ上にコレット１３をセットして４コーナを計測して厚さの違いを測定）、予めコレットホルダ１４をコレット厚さに合わせて傾けておく。これは、コレット反吸着面１３ｂとホルダ受面１４ａにおいて正常な装着状態のときに、コレットホルダ１４が傾いていても正常と判定するためである。

表２の結果２では、コレット交換後において、測定点Ｐａ１が基準位置Ｓ１に対して変位なし、測定点Ｐａ２が基準位置Ｓ２に対して変位なし、測定点Ｐａ３が基準位置Ｓ３に対して変位なし、測定点Ｐａ４が基準位置Ｓ４に対して変位なしである。また、コレット交換後において、測定点Ｐｂ１が基準位置Ｓ１に対して変位なし、測定点Ｐｂ２が基準位置Ｓ２に対して３０μｍ変位し、測定点Ｐｂ３が基準位置Ｓ３に対して６０μｍ変位し、測定点Ｐｂ４が基準位置Ｓ４に対して２０μｍ変位している。

このため、表２の結果２では、コレットホルダ１４に傾きがなく、コレット１３が傾いている状態である。すなわち、コレット１３の反吸着面１３ｂとコレットホルダ１４のコレット受面１４ａとの間に隙間Ｓが生じてる状態である。そこで、荷重付加手段３３にて、コレット１３に、コレット受面１４ａ側へのコレット１３の反吸着面１３ｂと、コレットホルダ１４のコレット受面１４ａとの間の隙間Ｓを詰める荷重を付加する。

表３は、再測定結果（コレット装着修正を１度行ったものを再測定した結果）を示している。表３の再測定結果１は、測定点Ｐａ１が基準位置Ｓ１に対して変位なし、測定点Ｐａ２が基準位置Ｓ２に対して変位なし、測定点Ｐａ３が基準位置Ｓ３に対して変位なし、測定点Ｐａ４が基準位置Ｓ４に対して変位なしである。測定点Ｐｂ１が基準位置Ｓ１に対して変位なし、測定点Ｐｂ２が基準位置Ｓ２に対して５μｍ変位し、測定点Ｐｂ３が基準位置Ｓ３に対して５μｍ変位し、測定点Ｐｂ４が基準位置Ｓ４に対して３μｍ変位している。

このため、表３の再測定結果１では、コレットホルダ１４に傾きが生じておらず、コレット１３に閾値以上の傾きが生じており、荷重付加手段３３にて、コレット１３にコレット受面１４ａ側へのコレット１３の反吸着面１３ｂと、コレットホルダ１４のコレット受面１４aとの間の隙間Sを詰める荷重を付加する。

表３の再測定結果２は、測定点Ｐａ１が基準位置Ｓ１に対して変位なし、測定点Ｐａ２が基準位置Ｓ２に対して変位なし、測定点Ｐａ３が基準位置Ｓ３に対して変位なし、測定点Ｐａ４が基準位置Ｓ４に対して変位なしである。測定点Ｐｂ１が基準位置Ｓ１に対して変位なし、測定点Ｐｂ２が基準位置Ｓ２に対して５μｍ変位し、測定点Ｐｂ３が基準位置Ｓ３に対して５μｍ変位し、測定点Ｐｂ４が基準位置Ｓ４に対して３μｍ変位している。

このため、表３の再測定結果１では、コレットホルダ１４に傾きが生じておらず、コレット１３に閾値以上の傾きが生じており、荷重付加手段にて、コレットにコレット受面側へのコレットの反吸着面と、コレットホルダのコレット受面との間の隙間を詰める荷重を付加する。（この場合、閾値を３μｍとしているが、これに限るものではない。）

ところで、ホルダ用検出手段２５，コレット用検出手段２６、ホルダ傾き検出手段２７、
コレット傾き検出手段２８、装着状態検出手段２９、及び荷重付加手段３３は、図示省略のコンピュータにて制御（コンピュータ制御）される。ここで、コンピュータは、基本的には、入力機能を備えた入力手段と、出力機能を備えた出力手段と、記憶機能を備えた記憶手段と、演算機能を備えた演算手段と、制御機能を備えた制御手段にて構成される。入力機能は、外部からの情報を、コンピュータに読み取るためのものであって、読み込まれたデータやプログラムは、コンピュータシステムに適した形式の信号に変換される。出力機能は、演算結果や保存されているデータなどを外部に表示するものである。記憶手段は、プログラムやデータ、処理結果などを記憶して保存するものである。演算機能は、データをプログラムの命令に随って、計算や比較して処理するものである。制御機能は、プログラムの命令を解読し、各手段に指示を出すものであり、この制御機能はコンピュータの全手段の統括をする。入力手段には、キーボード、マウス、タブレット、マイク、ジョイスティック、スキャナ、キャプチャーボード等がある。また、出力手段には、モニタ、スピーカー、プリンタ等がある。記憶手段には、メモリ、ハードディスク、ＣＤ・ＣＤ－Ｒ，ＰＤ・ＭＯ等がある。演算手段には、ＣＰＵ等があり、制御手段には、ＣＰＵやマザーボード等がある。

このように、本発明では、コレットホルダ１４に対するコレット１３の傾きを検出でき、コレット１３の裏面（反吸着面）１３ｂとコレットホルダ１４の受面１４aとの間に生じる隙間を解消させた状態で、コレット１３の吸着動作等を行うことができ、作業時（生産時）にコレット１３が傾きことがなく、高精度の作業を行うことができる。

また、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットホルダ１４の傾きの変位と、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレット１３の傾きの変位とに基づいて、コレット１３のコレットホルダ１４への装着状態を検出する装着状態検出手段４５を備えたものとすることができる。このように、装着状態検出手段４５を備えたものでは、コレット１３の裏面（反吸着面１３ｂ）とコレットホルダ１４の受面１４ａとの間に隙間Ｓが生じているか、生じていないかを検出できる。生じている場合には、荷重付加手段３３にて、この隙間Ｓを、ボンディング工程（動作）前に解消させて、高精度のボンディング工程を安定して行うことができる。

実施形態のように、コレットホルダ１４の外形がコレット１３の外形よりも大きいように設定できる。このように設定することにより、コレットホルダ１４の外形側にホルダ１３の測定点を設けた場合、コレット１３の外形側にコレット１３の測定点を設けれていても、コレットホルダ１４の変位量の検出とコレット１３の変位量の検出とに、支障をきたさない。なお、コレットホルダとコレットが同じサイズであってもよく、この場合、コレットに設けられる吸着孔とは別にコレット側にコレットホルダの傾きを検出する孔を設けておけばよい。

さらに、コレットホルダ１４の測定点は、コレットホルダの４つのコーナ部であり、コレット１３の測定点は、コレット１２の４つのコーナ部であるのが好ましい。このように設定することにより、コレットホルダ１４及びコレット１３の傾き方向がいずれであってもそれぞれ安定して傾きを検出することが可能とある。

ホルダ用検出手段２５とコレット用検出手段２６とは共通の変位センサを用いることができる。このように共通の変位センサを用いることにより、コレット傾き検知構造のコンパクト化および低コストが可能である。

変位センサは、接触式および非接触式のいずれかを用いることができる。これにより、設計の自由度が向上する。例えば、ボンディングアーム等に内蔵されるタッチセンサを用いて、傾きを検出することができる。この場合、非検出体の追加のみとなる。

本発明のコレット傾き修正構造は、前記コレット傾き検知構造を用いて、検出した装着状態を修正する傾き修正手段３０を備えたものである。このように、傾き修正手段３０を備えたことにより、コレット傾き検知構造で検出した傾きを修正することができる。特に、装着状態検出手段２９にて、コレット１３のコレットホルダ１４への装着状態を検出することによって、その装着状態を正規状態に戻すことができる。すなわち、傾き修正手段３０は、コレットの裏面（反吸着面）とコレットホルダの受面との間に生じる隙間Ｓを解消する手段である。

傾き修正手段３０は、コレット１３の反吸着面１３ｂと、コレットホルダ１３のコレット受面との間の隙間Ｓを詰める荷重を、コレッ３に付加する荷重付加手段３３で構成することができる。すなわち、荷重付加手段３３を介してコレット１３を平坦面等に押し付ければ、この平坦面からの反力でコレット１３はコレットホルダ１４の受面１４ａ側に押圧され、コレット１３の裏面（反吸着面１３ｂ）とコレットホルダ受面１４ａとの間に生じる隙間Ｓを解消させることができる。

本発明に係るボンディング装置では、前記したコレット傾き修正構造を備えるので、前記コレット傾き修正構造の作用効果を具備したものとなり、高精度のボンディング工程を安定して行うことができる。

本発明に係るボンディング方法では、コレット傾き修正方法によって、コレット１３の傾きを修正するものであるので、高精度のボンディング工程を安定して行うことができる。

ところで、メモリチップ用高精度ダイボンダにおいては、ピックアップＰとボンディング位置Ｑの間に受け渡し位置を設けて２種類のコレットを具備してボンディング作業を行うこともある。そのためシングルヘッドダイボンダーより２倍の交換作業と、コレット装着状態の作業を必要とする。従って、このようなメモリチップ用高精度ダイボンダにおいて、コレット傾き修正構造を備えたものとすることによって、高精度のボンディング工程を安定して行うことができる。

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、コレットホルダ１４の測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４、及びコレット１３の測定点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４は、図例の位置に限らず、設定された基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の変位量を検出できる位置であればよい。また、コレットホルダ１４の測定点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４、及びコレットの測定点ｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４の数としても、コレットホルダ１４やコレット１３の傾きを検出できる数（データ）を得られるものであればよい。また、基準位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が設けられる治具Jとしても、図例のものに限らない。コレットホルダ１４の傾きの閾値、及びコレット１３の傾きの閾値としても、コレット１３にて吸着されるワーク(チップ)、ワーク(チップ)をピックアップするピックアップ位置、及びワーク(チップ)をボンディングするボンディング位置等により種々設定することができる。また、コレットホルダ１４の柱部２１の数としては、本体部２０の各辺に２本ずつに限るものではなく、数は任意であり、柱部２１の代わりに、本体部の各辺から垂下される壁を形成し、上壁を有する角筒体で構成してもよい。

ところで、コレット傾きを修正する方法の動作として、傾きに対して鉛直方向から荷重を加えるだけではなく、荷重を加えながらコレットホルダ１４を前後左右（ＸＹ方向）に移動させることで傾きを修正することができる。これは、コレット１３とコレットホルダ１４の摩擦が大きい場合に有効である。

１３ コレット
１３ａ 吸着面
１３ｂ 反吸着面
１４ コレットホルダ
１４ａ コレット受面
２５ ホルダ用検出手段
２６ コレット用検出手段
２７ ホルダ傾き検出手段
２８ コレット傾き検出手段
２９ 装着状態検出手段
３３ 荷重付加手段
４１ ホルダ用検出工程
４２ コレット用検出工程
４３ ホルダ傾き検出工程
４４ コレット傾き検出工程
４５ 装着状態検出工程
４６ 荷重付加工程
４７ 確認工程
Ｐ ピックアップポジション
Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４ 測定点
Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４ 測定点
Ｑ ボンディングポジション
Ｓ 隙間
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 基準位置

Claims (13)

1. 弾性材からなるコレットと、前記コレットの反吸着面が接触するコレット受面を有する剛体からなるコレットホルダとを備えたチップ吸着手段におけるコレットの傾きを検知するコレット傾き検知構造であって、
   コレットホルダの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するホルダ用検出手段と、
   コレットの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するコレット用検出手段と、
   ホルダ用検出手段にて検出された変位量からコレットホルダの傾きを検出するホルダ傾き検出手段と、
   コレット用検出手段にて検出された変位量からコレットの傾きを検出するコレット傾き検出手段とを備えたことを特徴とするコレット傾き検知構造。
2. コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットホルダの傾きの変位と、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットの傾きの変位とに基づいて、コレットのコレットホルダへの装着状態を検出する装着状態検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のコレット傾き検知構造。
3. コレットホルダの外形がコレットの外形よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコレット傾き検知構造。
4. コレットホルダの測定点は、コレットホルダの４つのコーナ部であり、コレットの測定点は、コレットの４つのコーナ部であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のコレット傾き検知構造。
5. ホルダ用検出手段とコレット用検出手段とは共通の変位センサを用いることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のコレット傾き検知構造。
6. 変位センサは、接触式および非接触式のいずれかを用いることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のコレット傾き検知構造。
7. 前記請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のコレット傾き検知構造を用いて、検出した装着状態を修正する傾き修正手段を備えたことを特徴とするコレット傾き修正構造。
8. 傾き修正手段は、コレットの反吸着面と、コレットホルダのコレット受面との間の隙間を詰める荷重を前記コレットに付加する荷重付加手段であることを特徴とする請求項７に記載のコレット傾き修正構造。
9. ピックアップポジションにてワークとしてのチップをピックアップし、ピックアップした前記チップをボンディングポジションに搬送して、このボンディングポジションにてチップをボンディングするボンディング装置であって、
   前記請求項７及び請求項８に記載のコレット傾き修正構造を備えたことを特徴とするボンディング装置。
10. 弾性材からなるコレットと、前記コレットの反吸着面が接触するコレット受面を有する剛体からなるコレットホルダとを備えたチップ吸着手段におけるコレット傾きを検知するコレット傾き検知方法であって、
    コレットホルダの複数の測定点における基準位置からの変位量を検出するホルダ検出工程と、
    コレットの複数の測定点における変位量を検出するコレット検出工程と、
    ホルダ用検出手段にて検出された変位量からコレットホルダの傾きを検出するホルダ傾き検出工程と、
    コレット用検出手段にて検出された基準位置からの変位量からコレットの傾きを検出するコレット傾き検出工程とを備えたことを特徴とするコレット傾き検知方法。
11. コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットホルダの傾きの変位と、コレット交換後におけるコレット交換前に対するコレットの傾きの変位とに基づいて、コレットのコレットホルダへの装着状態を検出する装着状態検出工程を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のコレット傾き検知方法。
12. 前記請求項１１に記載のコレット傾き検知方法にて検出された装着状態に基づいて、コレットの反吸着面と、コレットホルダのコレット受面との間の隙間を詰める荷重を前記コレットに付加することを特徴とするコレット傾き修正方法。
13. ピックアップポジションにてワークとしてのチップをピックアップし、ピックアップした前記チップをボンディングポジションに搬送して、このボンディングポジションにてチップをボンディングするボンディング工程を備えたボンディング方法であって、
    前記請求項１２に記載のコレット傾き修正方法によって、コレットの傾きを修正して前記ボンディング工程を行うことを特徴とするボンディング方法。

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