JP2023180386A - 半導体チップピックアップ装置および半導体チップピックアップ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップを適切にピックアップすることができる半導体チップピックアップ装置を提供する。【解決手段】半導体チップピックアップ装置は、半導体チップ３１に接触してその半導体チップ３１を保持するためのノズル９を有するヘッド８と、半導体チップ３１を下方から突き上げるためのニードル２２を有するエジェクタ２１と、ヘッド８が有するノズル９の昇降を制御するヘッド制御部８１と、エジェクタ２１が有するニードル２２の昇降を制御する突き上げ制御部２５とを備え、ヘッド制御部８１は、突き上げ制御部２５による制御によってニードル２２が上昇しながら半導体チップ３１を突き上げている状態で、半導体チップ３１がノズル９に接触すると、ニードル２２の上昇に伴って半導体チップ３１からノズル９にかかる荷重が閾値以下に保たれるように、ノズル９を上昇させる。【選択図】図３

Description

本開示は、半導体チップをピックアップする装置などに関する。

従来、ウエハシート上に貼り付けられた半導体チップをピックアップするピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このピックアップ装置では、突き上げピンと、吸着ノズルとを備える。突き上げピンは、ウエハシート上に貼り付けられている半導体チップを下方から突き上げ、吸着ノズルは、その突き上げられた半導体チップを上方から吸着する。吸着ノズルがその半導体チップを吸着した状態で上昇すると、半導体チップは、ウエハシートから引き剥がされる。これにより、半導体チップはピックアップされる。ピックアップされた半導体チップは、トレイの所定の位置に移載される。

特開２００１－１６０５６０号公報

しかしながら、上記特許文献１のピックアップ装置では、半導体チップを適切にピックアップすることが難しいという課題がある。

そこで、本開示は、半導体チップを適切にピックアップすることができる半導体チップピックアップ装置などを提供する。

本開示の一態様に係る半導体チップピックアップ装置は、半導体チップに接触して前記半導体チップを保持するためのノズルを有するヘッドと、前記半導体チップを下方から突き上げるためのニードルを有する突き上げ部と、前記ヘッドが有する前記ノズルの昇降を制御するヘッド制御部と、前記突き上げ部が有する前記ニードルの昇降を制御する突き上げ制御部とを備え、前記ヘッド制御部は、前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが上昇しながら前記半導体チップを突き上げている状態で、前記半導体チップが前記ノズルに接触すると、前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）などの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。また、記録媒体は、非一時的な記録媒体であってもよい。

本開示の半導体チップピックアップ装置は、半導体チップを適切にピックアップすることができる。

なお、本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施の形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。

図１は、実施の形態における部品装着装置の平面図である。 図２は、実施の形態における部品装着装置の一部の側面を示す図である。 図３は、実施の形態における部品装着装置の半導体チップのピックアップに関わる構成の一例を示すブロック図である。 図４は、実施の形態におけるノズルおよびニードルを制御するための構成の一例を簡単に示す図である。 図５は、半導体チップが適切にピックアップされない例を示す図である。 図６は、実施の形態におけるモードの切り換えを伴うノズルおよびニードルの動作を説明するための図である。 図７は、実施の形態における部品装着装置の処理動作の一例を示すシーケンス図である。

（本開示の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した特許文献１のピックアップ装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。

上記特許文献１のピックアップ装置では、半導体チップをピックアップするために、突き上げピンおよび吸着ノズルのそれぞれの動きを同期させる必要がある。つまり、突き上げピンが半導体チップを突き上げながら上昇するとともに、吸着ノズルがその突き上げられている半導体チップを吸着しながら上昇する。このとき、突き上げピンの上昇のタイミングと、吸着ノズルの上昇のタイミングとにずれがあれば、その半導体チップを適切にピックアップすることができない。例えば、半導体チップが吸着ノズルから外れたり、半導体チップが突き上げピンと吸着ノズルとの間で強く挟まれて割れる可能性がある。また、このようなタイミングのずれは、突き上げピンおよび吸着ノズルのそれぞれの位置に基づいて上昇のタイミングが制御される場合に生じ易い。

そこで、このような課題を解決するために、本開示の一態様に係る半導体チップピックアップ装置は、半導体チップに接触して前記半導体チップを保持するためのノズルを有するヘッドと、前記半導体チップを下方から突き上げるためのニードルを有する突き上げ部と、前記ヘッドが有する前記ノズルの昇降を制御するヘッド制御部と、前記突き上げ部が有する前記ニードルの昇降を制御する突き上げ制御部とを備え、前記ヘッド制御部は、前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが上昇しながら前記半導体チップを突き上げている状態で、前記半導体チップが前記ノズルに接触すると、前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる。

これにより、ノズルはその位置に関わらず荷重に応じて上昇する。つまり、上昇するニードルによって半導体チップがノズルに押し付けられる場合には、そのノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるようにノズルが上昇する。したがって、ニードルおよびノズルのそれぞれの位置に基づいてそれらを上昇させる場合よりも、ニードルとノズルとの間隔を一定に保つことができる。その結果、半導体チップがノズルから外れたり、半導体チップが割れたりすることを抑えることができる。よって、半導体チップを適切にピックアップすることができる。

また、前記ヘッド制御部は、前記ノズルの上昇では、前記荷重を示すパラメータを取得し、前記パラメータによって示される前記荷重が前記閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させてもよい。

これにより、ノズルにかかる荷重を適切に閾値以下に保つことができる。

また、前記ヘッド制御部は、モータを制御することによって、前記ノズルを昇降させ、前記ノズルの上昇では、前記モータにかかるトルクを前記パラメータとして取得してもよい。

これにより、ノズルを昇降させるモータのトルクに基づいて、荷重が閾値以下に保たれるため、荷重を検出するための特別なセンサを設ける必要がなく、装置構成の簡略化を図ることができる。

また、前記ヘッド制御部は、さらに、前記ニードルによる半導体チップの突き上げが開始される前に、前記ノズルを第１速度で下降させて前記半導体チップから隙間を空けた状態で停止させ、前記ニードルによって突き上げられる前記半導体チップが前記ノズルに接触するまで前記ノズルを待機させ、前記第１速度は、前記ニードルが上昇する第２速度よりも速くてもよい。

これにより、半導体チップから隙間を空けた状態で停止しているノズルに、低速で上昇するニードルによって突き上げられた半導体チップが接触する。したがって、ノズルが高速で下降して停止することなく半導体チップに接触する場合よりも、半導体チップがノズルから受ける衝撃荷重を抑えることができる。さらに、その停止しているノズルは、固定されておらず、上述のように、半導体チップから受ける荷重が閾値以下に保たれるように上昇するため、その衝撃荷重をさらに抑えることができる。

また、前記ヘッド制御部は、さらに、前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが前記半導体チップを突き上げた状態で停止すると、前記半導体チップを保持する前記ノズルを、前記ノズルの位置に基づいて上昇させてもよい。

これにより、半導体チップがピックアップされ易い高さまで突き上げられると、ノズルは、荷重に関わらず、半導体チップを保持しながらノズルの位置に基づいて上昇する。したがって、その半導体チップをピックアップして適切な位置まで移動させることができる。

また、前記ヘッド制御部は、前記位置に基づく前記ノズルの上昇では、前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置から目標位置まで前記ノズルを上昇させてもよい。

これにより、現在位置から目標位置までノズルを適切に上昇させることができる。

また、前記ヘッド制御部は、さらに、前記ニードルが停止したときの前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置が許容範囲外である場合には、前記ヘッドによる作業を中断または停止してもよい。

例えば、ニードルによって突き上げられた半導体チップが高すぎたり低すぎたりする場合に、ノズルが半導体チップを適切に保持せずに上昇する可能性がある。したがって、このような場合に、ヘッドによる作業が中断または停止することによって、その作業を異常終了することができる。その結果、異常な状態に基づく作業が継続して行われることを抑えて、早めに措置を取ることができる。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態）
［部品装着装置の構成］
図１は、本実施の形態における部品装着装置の平面図である。つまり、図１は、部品装着装置の内部構成を上方から見た状態を示す。なお、本開示において、鉛直方向をＺ軸方向または上下方向と称し、鉛直方向に対して垂直な面における一方向をＹ軸方向または奥行き方向と称し、その垂直な面においてＹ軸方向と垂直な方向をＸ軸方向、左右方向または横方向と称す。また、本開示において、Ｚ軸方向の正側は、上向きまたは上であり、Ｚ軸方向の負側は、下向きまたは下である。また、本開示において、Ｙ軸方向の正側は、奥側または奥であり、Ｙ軸方向の負側は、手前側または手前である。また、本開示において、Ｘ軸方向の正側は、右側または右であり、Ｘ軸方向の負側は左側または左である。

本実施の形態における部品装着装置１は、ヘッド８によって部品を吸着して基板３に装着することにより、装着基板を生産する生産設備である。このような部品装着装置１は、基台１ａと、基板搬送機構２と、部品供給部４と、ウエハ供給部２０と、２つのＹ軸ビーム６と、Ｘ軸ビーム７と、ヘッド８と、基板認識カメラ１２と、２つの部品認識カメラ１１とを備える。

基台１ａは、基板搬送機構２と、２つのＹ軸ビーム６と、Ｘ軸ビーム７と、２つの部品認識カメラ１１とを配設するための台である。

基板搬送機構２は、Ｘ軸方向に沿う２つのレールを備え、基台１ａのＹ軸方向中央に配設される。基板搬送機構２は、上流側（例えばＸ軸方向負側）から搬入された基板３を搬送し、部品装着作業を実行するための位置である装着ステージにその基板３を位置決めして保持する。

部品供給部４は、基板搬送機構２よりもＹ軸方向正側に配置されている。また、部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ軸方向に沿って配列されている。テープフィーダ５は、単にフィーダとも呼ばれ、部品を供給する。具体的には、テープフィーダ５は、部品を収納したキャリアテープをテープ送り方向にピッチ送りすることによってその部品を供給する。なお、テープフィーダ５から供給される部品は、例えばＩＣ（Integrated Circuit）チップなどの電子部品である。

ウエハ供給部２０は、基板搬送機構２よりもＹ軸方向負側に配置され、ウエハ３０を供給する。ウエハ３０は、ウエハシート上に貼り付けられ、ダイシングされている。つまり、ウエハ３０は複数の半導体チップ３１に分割されている。したがって、ウエハ供給部２０は、そのウエハ３０に含まれる複数の半導体チップ３１を部品として供給する。

２つのＹ軸ビーム６は、基台１ａ上面におけるＸ軸方向の正側および負側（図１に示す例では右端および左端）に、それぞれＹ軸方向に沿うように配設されている。

Ｘ軸ビーム７は、Ｘ軸方向に沿った状態で２つのＹ軸ビーム６に間に架け渡され、Ｙ軸方向に移動自在に配置されている。例えば、Ｘ軸ビーム７は、駆動機構による駆動によって、Ｙ軸方向に水平移動する。

ヘッド８は、結合プレート８ａを介してＸ軸ビーム７に、Ｘ軸方向に移動自在に装着されている。したがって、ヘッド８は、２つのＹ軸ビーム６とＸ軸ビーム７とによって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動する。ヘッド８には、部品を吸着して保持し昇降可能な複数のノズル９が着脱自在に装着されている。ヘッド８は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動することによって、部品供給部４から供給される部品をノズル９によって吸着し、基板搬送機構２によって位置決めされている基板３の実装点にその部品を装着する。また、ヘッド８は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動することによって、ウエハ供給部２０から供給される半導体チップ３１をノズル９によって吸着し、基板搬送機構２によって位置決めされている基板３の実装点にその半導体チップ３１を装着する。

基板認識カメラ１２は、Ｘ軸ビーム７の下面側に位置し、ヘッド８と一体的に移動するように結合プレート８ａに配設されている。具体的には、基板認識カメラ１２は、撮像方向を下向きにした姿勢で結合プレート８ａに配設されている。基板認識カメラ１２は、基板搬送機構２によって位置決めされている基板３上にヘッド８と共に移動し、その基板３の位置および種別などを認識するために、その基板３を撮像する。

２つの部品認識カメラ１１は、基板搬送機構２をＹ軸方向に挟むように基台１ａ上に配設されている。２つの部品認識カメラ１１のそれぞれは、ヘッド８が部品または半導体チップ３１を吸着した状態でその部品認識カメラ１１上を移動するときに、その部品または半導体チップ３１をＺ軸方向負側から撮像する。この撮像によって得られた画像に対して認識処理が行われることによって、ヘッド８に吸着保持されている部品または半導体チップ３１の位置、角度および種類などが識別される。

図２は、部品装着装置１の一部の側面を示す図である。

ウエハ供給部２０は、図２に示すように、エジェクタ２１を備えている。ウエハ３０は、このエジェクタ２１上に載置されている。エジェクタ２１は、そのウエハ３０に含まれる半導体チップ３１を突き上げるための突き上げピンとも呼ばれるニードル２２を備える。ニードル２２は、Ｚ軸方向正側に移動することによって、すなわち上昇することによって、半導体チップ３１を突き上げる。なお、エジェクタ２１は、例えばウエハ供給部２０に備えられている駆動機構によってＸ軸方向およびＹ軸方向に沿って移動し得る。その結果、エジェクタ２１のニードル２２は、ウエハ３０の任意の位置にある半導体チップ３１の下方に位置することができ、その半導体チップ３１を突き上げることができる。また、本実施の形態におけるエジェクタ２１は、突き上げ部とも呼ばれる。

ヘッド８は、Ｘ軸ビーム７のＹ軸方向への移動と共に移動する。そして、ヘッド８がウエハ３０の上方に位置すると、そのヘッド８のノズル９は下降する。下降したノズル９は、ニードル２２によって突き上げられている半導体チップ３１に接触してその半導体チップ３１を吸着する。つまり、半導体チップ３１はノズル９に保持される。ノズル９は、半導体チップ３１を吸着すると、その半導体チップ３１を吸着した状態で上昇する。ノズル９が上昇すると、ヘッド８は、基板搬送機構２に位置決めされている基板３に向かって移動する。このとき、ヘッド８は部品認識カメラ１１の上方を通過する。部品認識カメラ１１は、上方にある半導体チップ３１を撮像する。例えば、この部品認識カメラ１１による撮像の結果に基づいて、半導体チップ３１とノズル９との位置ずれが特定され、その位置ずれによる影響が抑えられるように半導体チップ３１の基板３への装着が行われる。例えば、基板３の実装点の上方にある位置に対して上述の位置ずれに応じた補正が行われ、その補正後の位置にノズル９が配置される。その後、ノズル９は下降して、その実装点に半導体チップ３１を装着する。

このような本実施の形態における部品装着装置１は、半導体チップ３１をピックアップする半導体チップピックアップ装置を備えている。半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置１の全体または一部から構成されていてもよい。また、半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置１のうちの基板搬送機構２および部品供給部４を除く各構成要素からなる装置であってもよい。

図３は、部品装着装置１の半導体チップ３１のピックアップに関わる構成の一例を示すブロック図である。

部品装着装置１は、ヘッド８およびウエハ供給部２０を制御するメイン制御部１５を備える。メイン制御部１５は、第１制御線Ｌ１を介してヘッド８に接続され、ヘッド８を制御する。また、メイン制御部１５は、第２制御線Ｌ２を介してウエハ供給部２０に接続され、ウエハ供給部２０を制御する。

ヘッド８は、ヘッド制御部８１と、モータ８２と、真空ポンプ８３とを備える。ヘッド制御部８１は、第１制御線Ｌ１を介してメイン制御部１５に接続され、メイン制御部１５による制御に基づいて、モータ８２と真空ポンプ８３とを制御する。モータ８２は、ヘッド制御部８１による制御に基づいて、ノズル９を昇降させる。真空ポンプ８３は、ヘッド制御部８１による制御に基づいて、ノズル９の内部空間の圧力を調整する。例えば、真空ポンプ８３は、ノズル９の内部を負圧にする。これにより、ノズル９は、半導体チップ３１を吸着して保持する。

ウエハ供給部２０は、上述のエジェクタ２１と、突き上げ制御部２５と、コネクタ２６とを備える。突き上げ制御部２５は、第２制御線Ｌ２とコネクタ２６とを介してメイン制御部１５に接続され、メイン制御部１５による制御に基づいて、エジェクタ２１を制御する。エジェクタ２１は、上述のニードル２２と、モータ２３とを備える。モータ２３は、突き上げ制御部２５による制御に基づいて、ニードル２２を昇降させる。

つまり、本実施の形態における部品装着装置１の全てまたは一部を構成する半導体チップピックアップ装置は、ヘッド８と、突き上げ部であるエジェクタ２１と、ヘッド制御部８１と、突き上げ制御部２５とを備える。ヘッド８は、半導体チップ３１に接触して半導体チップ３１を保持するためのノズル９を有する。エジェクタ２１は、半導体チップ３１を下方から突き上げるためのニードル２２を有する。ヘッド制御部８１は、ヘッド８が有するノズル９の昇降を制御する。突き上げ制御部２５は、エジェクタ２１が有するニードル２２の昇降を制御する。

図４は、ノズル９およびニードル２２を制御するための構成の一例を簡単に示す図である。

例えば、メイン制御部１５は、ノズル９を昇降させるときには、ヘッド制御部８１に対してノズル９の昇降を指示する。その結果、ヘッド制御部８１は、その指示に基づいてヘッド８のモータ８２を制御することによって、ノズル９を昇降させる。一方、メイン制御部１５は、ニードル２２を昇降させるときには、突き上げ制御部２５に対してニードル２２の昇降を指示する。その結果、突き上げ制御部２５は、その指示に基づいてエジェクタ２１のモータ２３を制御することによって、ニードル２２を昇降させる。

ここで、メイン制御部１５は、第１制御線Ｌ１を介してヘッド８のヘッド制御部８１に接続され、第２制御線Ｌ２を介してウエハ供給部２０の突き上げ制御部２５に接続されている。つまり、ヘッド制御部８１および突き上げ制御部２５は、互いに分離された部材（例えば電子基板）によって構成され、部品装着装置１における互に離れた部位に配置されている。したがって、メイン制御部１５が第１制御線Ｌ１および第２制御線Ｌ２を介してヘッド制御部８１および突き上げ制御部２５に対して、ノズル９およびニードル２２の昇降を同じタイミングで指示しても、それらの指示が実行されるタイミングにタイムラグが生じ易い。つまり、ノズル９およびニードル２２の昇降を同期させようとしても、それらの昇降にタイムラグが生じ易い。このタイムラグの大きさは、一定ではなく、昇降の指示がされるたびに異なる。また、そのタイムラグの最大値は、例えば２ｍｓである。

また、半導体チップ３１をピックアップするためには、ニードル２２で半導体チップ３１を突き上げながら、その半導体チップ３１を吸着しているノズル９が上昇する必要がある。つまり、ニードル２２とノズル９との間に半導体チップ３１を挟ませた状態で、ニードル２２とノズル９とを同期させて上昇させる必要がある。なお、このような上昇は、同期上昇とも呼ばれる。

しかし、メイン制御部１５からニードル２２およびノズル９へのそれらの現在位置に応じた指示に基づいて同期上昇が行われる場合には、上述のようなタイムラグがある。その結果、半導体チップ３１を適切にピックアップできない可能性がある。

図５は、半導体チップ３１が適切にピックアップされない例を示す図である。ここで、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、半導体チップ３１は、ウエハシート３２に貼り付けられた状態でエジェクタ２１に載置されている。

例えば、図５の（ａ）に示す例のように、ニードル２２が上昇しながらウエハシート３２を介して半導体チップ３１を突き上げる前に、半導体チップ３１を吸着しているノズル９の上昇が先に開始されると、半導体チップ３１はノズル９から外れる可能性がある。

また、図５の（ｂ）に示す例のように、半導体チップ３１を吸着したノズル９が上昇する前に、ウエハシート３２に接したニードル２２が先に上昇して半導体チップ３１を突き上げると、そのニードル２２によって半導体チップ３１がノズル９側に押し付けられて割れる可能性がある。

具体的には、上述のタイムラグが２ｍｓである場合、ニードル２２とノズル９との間は、ウエハシート３２および半導体チップ３１を適切に挟み込むための間隔から、０．０５ｍｍだけずれ得る。その結果、図５の（ａ）および（ｂ）に示す例が生じる可能性が十分にある。

そこで、本実施の形態におけるヘッド制御部８１は、ノズル９およびニードル２２の上昇を同期させるときには、ノズル９の上昇のモードを、位置制御モードから定荷重制御モードに切り換える。

図６は、本実施の形態におけるモードの切り換えを伴うノズル９およびニードル２２の動作を説明するための図である。

まず、ヘッド制御部８１は、時刻ｔ１において、モータ８２を制御することによって、位置制御モードでノズル９を高速下降させる。位置制御モードは、ノズル９の現在位置を確認しながら目標位置までノズル９を昇降させるモードである。そして、ヘッド制御部８１は、時刻ｔ２において、ウエハシート３２に貼り付けられている半導体チップ３１から予め定められた高さの位置でノズル９を停止させる。この位置は、以下、所定位置とも呼ばれる。さらに、このとき、ヘッド制御部８１は、ノズル９の昇降のモードを位置制御モードから定荷重制御モードに切り換える。さらに、ヘッド制御部８１は、真空ポンプ８３を制御することによって、ノズル９によるエアの吸引を開始させる。定荷重制御モードは、ノズル９の位置決めを優先することなく、ノズル９にかかる荷重が閾値を超えないように、そのノズル９を上昇させるモードである。

一方、突き上げ制御部２５は、時刻ｔ１において、ニードル２２を待機位置で待機させている。待機位置は、半導体チップ３１の裏面（すなわちＺ軸方向負側の面）から所定の距離だけＺ軸方向負側に離れた位置（または高さ）であって、ニードル２２が前回に昇降して戻された予め定められた位置である。また、ニードル２２が待機位置にあるときには、ニードル２２はウエハシート３２に接触していない。突き上げ制御部２５は、時刻ｔ２においてノズル９が上述の所定位置に到達すると、ニードル２２の上昇を開始させる。具体的には、突き上げ制御部２５は、モータ２３を制御することによって、ニードル２２を上昇させて半導体チップ３１およびウエハシート３２に近づける。なお、ニードル２２の上昇速度は、ノズル９の高速下降の速度よりも遅い。したがって、ニードル２２は、低速上昇するとも言える。

時刻ｔ３では、上昇するニードル２２がウエハシート３２を撓ませて、そのウエハシート３２から半導体チップ３１を引き剥がしながら、ウエハシート３２を介して半導体チップ３１を上方に突き上げる。そして、突き上げられた半導体チップ３１は、待機しているノズル９に接触する。半導体チップ３１がノズル９に接触すると、ノズル９は、既にエアの吸引を開始しているため、その半導体チップ３１を吸着して保持する。

このように、本実施の形態では、図６の時刻ｔ２に示すように、ヘッド制御部８１は、ニードル２２による半導体チップ３１の突き上げが開始される前に、ノズル９を第１速度で下降させて半導体チップ３１から隙間を空けた状態で停止させる。そして、ヘッド制御部８１は、図６の時刻ｔ３に示すように、ニードル２２によって突き上げられる半導体チップ３１がノズル９に接触するまでノズル９を待機させる。ここで、その第１速度は、ニードル２２が上昇する第２速度よりも速い。すなわち、ノズル９は高速下降し、ニードル２２は低速上昇する。

これにより、半導体チップ３１から隙間を空けた状態で停止しているノズル９に、低速で上昇するニードル２２によって突き上げられた半導体チップ３１が接触する。したがって、ノズル９が高速で下降して停止することなく半導体チップ３１に接触する場合よりも、半導体チップ３１がノズル９から受ける衝撃荷重を抑えることができる。さらに、その停止しているノズル９は、固定されておらず、上述のように、半導体チップ３１から受ける荷重が閾値以下に保たれるように上昇する。すなわち、ノズル９は、既に設定されている定荷重制御モードで上昇するため、その衝撃荷重をさらに抑えることができる。

そして、時刻ｔ３以降、ニードル２２が引き続き上昇すると、ノズル９は、そのニードル２２の上昇に伴う荷重を、半導体チップ３１を介して受ける。その荷重は、ノズル９に対して下方から上方に向けてかけられ、ヘッド８のモータ８２のトルクに影響を与える。例えば、下方から上方に向けてノズル９に荷重がかけられると、そのノズル９を現在位置に留まらせようとモータ８２においてトルクが発生する。ヘッド制御部８１は、そのトルクの変動に基づいて、ノズル９の受ける荷重が閾値を超えないように、モータ８２を制御する。つまり、ヘッド制御部８１は、荷重の増加を検知し、その荷重が閾値未満の制御荷重値を超えると、その荷重が減少するようにノズル９を上昇させる。言い換えれば、ヘッド制御部８１は、突き上げるニードル２２からノズル９を逃がすように、ノズル９を上昇させる。これにより、閾値を超える荷重がノズル９にかからない状態で、ニードル２２とノズル９とは、半導体チップ３１を挟みながら上昇する。つまり、ニードル２２とノズル９との間の距離が一定に保たれた状態で、ニードル２２とノズル９との同期上昇が実行される。言い換えれば、ノズル９にかかる荷重が閾値以下に抑えられながら、半導体チップ３１とノズル９とがニードル２２によって下方から押し上げられる。

ニードル２２は、時刻ｔ４において、予め定められた高さまで上昇すると、その高さで停止する。なお、その高さは、同期上昇位置とも呼ばれる。ニードル２２が停止すると、ヘッド制御部８１は、定荷重制御モードを位置制御モードに切り換える。

このように、本実施の形態におけるヘッド制御部８１は、図６の時刻ｔ３～ｔ４のように、突き上げ制御部２５による制御によってニードル２２が上昇しながら半導体チップ３１を突き上げている状態で、半導体チップ３１がノズル９に接触すると、ニードル２２の上昇に伴って半導体チップ３１からノズル９にかかる荷重が閾値以下に保たれるように、ノズル９を上昇させる。

これにより、ノズル９はその位置に関わらず定荷重制御モードで上昇する。つまり、上昇するニードル２２によって半導体チップ３１がノズル９に押し付けられる場合には、そのノズル９にかかる荷重が閾値以下に保たれるようにノズル９が上昇する。したがって、ニードル２２およびノズル９のそれぞれの位置に基づいてそれらを上昇させる位置制御モードの場合よりも、ニードル２２とノズル９との間隔を一定に保つことができる。その結果、半導体チップ３１がノズル９から外れたり、半導体チップ３１が割れたりすることを抑えることができる。よって、半導体チップ３１を適切にピックアップすることができる。

また、本実施の形態では、ヘッド制御部８１は、荷重を示すパラメータを取得し、そのパラメータによって示される荷重が閾値以下に保たれるように、ノズル９を上昇させる。これにより、ノズル９にかかる荷重を適切に閾値以下に保つことができる。具体的には、ヘッド制御部８１は、モータ８２を制御することによって、ノズル９を昇降させ、モータ８２にかかるトルクを上述のパラメータとして取得する。これにより、ノズル９を昇降させるモータ８２のトルクに基づいて、荷重が閾値以下に保たれるため、荷重を検出するための特別なセンサを設ける必要がなく、装置構成の簡略化を図ることができる。

時刻ｔ４の後、すなわち、ノズル９のモードが位置制御モードに切り換えられた後、時刻ｔ５では、ヘッド制御部８１は、ノズル９を高速上昇させる。また、突き上げ制御部２５は、ニードル２２を高速下降させる。これにより、ニードル２２は、上述の待機位置に戻る。

図７は、本実施の形態における部品装着装置１の処理動作の一例を示すシーケンス図である。なお、その処理動作は、具体的には、ヘッド８とウエハ供給部２０との間における処理動作である。

まず、メイン制御部１５は、ヘッド８のヘッド制御部８１に指示することによって、ヘッド８のノズル９の高速下降を開始させる（ステップＳ１１）。つまり、ヘッド制御部８１は、位置制御モードでモータ８２を制御することによって、ノズル９を半導体チップ３１に向けて高速に下降させる。

次に、ヘッド制御部８１は、そのノズル９の現在位置（すなわち、現在の高さ）が所定位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、ヘッド制御部８１は、ノズル９が所定位置に到達していないと判定すると（ステップＳ１２のＮｏ）、再びステップＳ１２の処理を繰り返し実行する。

一方、ヘッド制御部８１は、ノズル９が所定位置に到達したと判定すると（ステップＳ１２のＹｅｓ）、その所定位置にノズル９を停止させて、ノズル９のモードを、位置制御モードから定荷重制御モードに切り換える（ステップＳ１３）。このとき、ヘッド制御部８１は、荷重の閾値、制御荷重値、ノズル９の同期上昇位置、およびその同期上昇位置の許容範囲を設定してもよい。ノズル９の同期上昇位置は、同期上昇によって上昇するノズル９の目標とされる最も高い位置である。また、その許容範囲は、例えば同期上昇位置を中心に±ΔＺだけＺ軸方向に離れた位置間の範囲である。ΔＺは、予め定められた距離であってもよい。そして、ヘッド制御部８１は、真空ポンプ８３をオンすることによって、ノズル９のエアの吸引を開始させる（ステップＳ１４）。さらに、ヘッド制御部８１は、ステップＳ１４の処理が完了すると、ノズル９の準備が完了したことをウエハ供給部２０に通知する（ステップＳ１５）。

ウエハ供給部２０の突き上げ制御部２５は、ヘッド制御部８１からメイン制御部１５を介して、その準備完了の通知を受ける。突き上げ制御部２５は、その準備完了の通知に応じて、エジェクタ２１のモータ２３を制御することによって、ニードル２２の低速での上昇を開始させる（ステップＳ３１）。このとき、突き上げ制御部２５は、ニードル２２の同期上昇位置を設定してもよい。このニードル２２の同期上昇位置は、同期上昇によって上昇するニードル２２の目標とされる最も高い位置である。そして、上昇するニードル２２がウエハシート３２に接触すると、そのニードル２２は、ウエハシート３２を介して半導体チップ３１を突き上げながら上昇する（ステップＳ３２）。

次に、突き上げ制御部２５は、同期上昇位置にニードル２２が到達したか否かを判定する（ステップＳ３３）。ここで、突き上げ制御部２５は、同期上昇位置にニードル２２が到達していないと判定すると（ステップＳ３３のＮｏ）、ステップＳ３２からの処理を繰り返し実行する。

一方、突き上げ制御部２５は、同期上昇位置にニードル２２が到達したと判定すると（ステップＳ３３のＹｅｓ）、ニードル２２の上昇を停止させて、ニードル２２の同期上昇位置への到達をヘッド８に通知する。

ヘッド８のヘッド制御部８１は、突き上げ制御部２５からメイン制御部１５を介して、ニードル２２の同期上昇位置への到達の通知を受ける。ヘッド制御部８１は、その到達の通知に応じて、ノズル９の現在位置を特定し、その現在位置がノズル９の同期上昇位置の許容範囲内にあるか否か、すなわち、その現在位置が正常か否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、ヘッド制御部８１は、現在位置が正常でない、すなわち現在位置が許容範囲内にないと判定すると（ステップＳ１６のＮｏ）、異常終了する（ステップＳ２０）。異常終了では、ヘッド８による作業が中断または停止される。そして、部品装着装置１に備えられているランプが点灯または点滅することによって、その異常終了が、部品装着装置１を用いる作業者に対して報知される。

このように、本実施の形態におけるヘッド制御部８１は、ニードル２２が停止したときのノズル９の現在位置を取得し、その現在位置が許容範囲外である場合には、ヘッド８による作業を中断または停止する。例えば、ニードル２２によって突き上げられた半導体チップ３１が高すぎたり低すぎたりする場合に、ノズル９が半導体チップ３１を適切に保持せずに上昇する可能性がある。したがって、このような場合に、ヘッド８による作業が中断または停止することによって、その作業を異常終了することができる。その結果、異常な状態に基づく作業が継続して行われることを抑えて、早めに措置を取ることができる。

一方、ヘッド制御部８１は、現在位置が正常であると判定すると（ステップＳ１６のＹｅｓ）、ノズル９のモードを、定荷重制御モードから位置制御モードに切り換える（ステップＳ１７）。さらに、ヘッド制御部８１は、モータ８２を制御することによって、ノズル９の高速上昇を開始させる（ステップＳ１８）。さらに、ヘッド制御部８１は、その高速上昇の開始をウエハ供給部２０に通知する（ステップＳ１９）。

このように、本実施の形態におけるヘッド制御部８１は、突き上げ制御部２５による制御によってニードル２２が半導体チップ３１を突き上げた状態で停止すると、半導体チップ３１を保持するノズル９を、そのノズル９の位置に基づいて上昇させる。これにより、半導体チップ３１がピックアップされ易い高さまで突き上げられると、ノズル９は、荷重に関わらず、半導体チップ３１を保持しながらノズル９の位置に基づいて上昇する。したがって、その半導体チップ３１をピックアップして適切な位置まで移動させることができる。具体的には、ヘッド制御部８１は、位置に基づくノズル９の上昇では、ノズル９の現在位置を取得し、現在位置から目標位置までノズル９を上昇させる。例えば、ノズル９の現在位置は、モータ８２のエンコーダから取得される。これにより、現在位置から目標位置までノズル９を適切に上昇させることができる。

ウエハ供給部２０の突き上げ制御部２５は、ヘッド制御部８１からメイン制御部１５を介して、その高速上昇の開始の通知を受ける。突き上げ制御部２５は、その高速上昇の開始の通知に応じて、エジェクタ２１のモータ２３を制御することによって、ニードル２２の高速での下降を開始させる（ステップＳ３５）。

以上のように、本実施の形態における部品装着装置１の半導体チップピックアップ装置は、位置制御モードと定荷重制御モードとを切り換えて半導体チップ３１をピックアップする。これにより、半導体チップ３１を適切にピックアップすることができる。

（その他の形態）
以上、本開示に係る半導体チップピックアップ装置などについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲に含まれてもよい。

上記実施の形態では、半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置１に組み込まれているが、部品装着装置１に組み込まれずに単独の装置として構成されていてもよい。この場合、半導体チップピックアップ装置は、例えば、ヘッド８と、メイン制御部１５と、ウエハ供給部２０とを備え、部品供給部４などを備えていない。また、半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置１以外の装置に組み込まれていてもよい。

また、上記実施の形態では、ヘッド制御部８１は、モータのトルクに基づいてノズル９を定荷重制御モードで上昇させるが、トルク以外のパラメータに基づいてノズル９を定荷重制御モードで上昇させてもよい。例えば、半導体チップピックアップ装置は、ノズル９にかかる荷重を検出するセンサを備え、そのセンサの検出結果を示すパラメータに基づいてノズル９を上昇させてもよい。

また、上記実施の形態では、図７のステップＳ１３およびＳ３１で、ノズル９およびニードル２２の同期上昇位置がそれぞれ設定されるが、これらの同期上昇位置は予め設定されていてもよい。

なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態の半導体チップピックアップ装置などを実現するソフトウェアは、図７に示すフローチャートに含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。

なお、以下のような場合も本開示に含まれる。

（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。

（４）本開示は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。

また、本開示は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。

また、本開示は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。

また、本開示は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。

また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。

（５）上記実施の形態及びその他の形態を組み合わせてもよい。

本開示は、例えば半導体チップを扱う装置およびシステムなどに利用可能である。

１ 部品装着装置
２ 基板搬送機構
３ 基板
４ 部品供給部
５ テープフィーダ
６ Ｙ軸ビーム
７ Ｘ軸ビーム
８ ヘッド
８ａ 結合プレート
９ ノズル
１１ 部品認識カメラ
１２ 基板認識カメラ
１５ メイン制御部
２０ ウエハ供給部
２１ エジェクタ（突き上げ部）
２２ ニードル
２３ モータ
２５ 突き上げ制御部
２６ コネクタ
３０ ウエハ
３１ 半導体チップ
３２ ウエハシート
８１ ヘッド制御部
８２ モータ
８３ 真空ポンプ

Claims (8)

1. 半導体チップに接触して前記半導体チップを保持するためのノズルを有するヘッドと、
   前記半導体チップを下方から突き上げるためのニードルを有する突き上げ部と、
   前記ヘッドが有する前記ノズルの昇降を制御するヘッド制御部と、
   前記突き上げ部が有する前記ニードルの昇降を制御する突き上げ制御部とを備え、
   前記ヘッド制御部は、
   前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが上昇しながら前記半導体チップを突き上げている状態で、前記半導体チップが前記ノズルに接触すると、前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる、
   半導体チップピックアップ装置。
2. 前記ヘッド制御部は、前記ノズルの上昇では、
   前記荷重を示すパラメータを取得し、前記パラメータによって示される前記荷重が前記閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる、
   請求項１に記載の半導体チップピックアップ装置。
3. 前記ヘッド制御部は、
   モータを制御することによって、前記ノズルを昇降させ、
   前記ノズルの上昇では、
   前記モータにかかるトルクを前記パラメータとして取得する、
   請求項２に記載の半導体チップピックアップ装置。
4. 前記ヘッド制御部は、さらに、
   前記ニードルによる半導体チップの突き上げが開始される前に、前記ノズルを第１速度で下降させて前記半導体チップから隙間を空けた状態で停止させ、前記ニードルによって突き上げられる前記半導体チップが前記ノズルに接触するまで前記ノズルを待機させ、
   前記第１速度は、前記ニードルが上昇する第２速度よりも速い、
   請求項１に記載の半導体チップピックアップ装置。
5. 前記ヘッド制御部は、さらに、
   前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが前記半導体チップを突き上げた状態で停止すると、前記半導体チップを保持する前記ノズルを、前記ノズルの位置に基づいて上昇させる、
   請求項１に記載の半導体チップピックアップ装置。
6. 前記ヘッド制御部は、
   前記位置に基づく前記ノズルの上昇では、
   前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置から目標位置まで前記ノズルを上昇させる、
   請求項５に記載の半導体チップピックアップ装置。
7. 前記ヘッド制御部は、さらに、
   前記ニードルが停止したときの前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置が許容範囲外である場合には、前記ヘッドによる作業を中断または停止する、
   請求項５に記載の半導体チップピックアップ装置。
8. ニードルが上昇しながら半導体チップを突き上げる第１ステップと、
   前記ニードルによって突き上げられる前記半導体チップにノズルが接触して前記半導体チップを保持する第２ステップと、
   前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる第３ステップと、
   を含む半導体チップピックアップ方法。

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