JP7398896B2

JP7398896B2 - 駆動装置、ダイボンダ、ボンディング方法、及び半導体素子製造方法

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Publication number: JP7398896B2
Application number: JP2019143095A
Authority: JP
Inventors: 哲也末田
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Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2023-12-15
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Description

本発明は、駆動装置、ダイボンダ、ボンディング方法、及び半導体素子製造方法に関する。

半導体チップをプリント基板に配置する装置であるダイボンダは、半導体チップを吸着するコレットを、移動機構を用いて移動させる必要があり、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１２に示すように、ボンディングヘッドを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１１１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１１０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、振動が大きくなる。

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。

本発明は、Ｘ・Ｙ・Ｚの３軸方向の移動の高速化を図ることが可能な駆動装置、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、さらには、このようなボンディング方法を用いる半導体素子製造方法、このような半導体素子製造方法にて製造された半導体素子が実装（搭載）された自動車の製造方法を提供する。

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軸方向に移動可能なＸ・Ｙ可動部と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に駆動可能なＺ可動部を有するＺ駆動機構部とを備えた駆動装置であって、前記Ｘ可動部はＸ軸方向の駆動が可能とされるとともに、前記Ｙ可動部又はＸ・Ｙ可動部はＹ軸方向への駆動が可能とされ、Ｙ可動部又はＸ・Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、前記Ｙ可動部又はＸ・Ｙ可動部のＹ軸方向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備えるものである。

本発明の駆動装置によれば、Ｙ可動部又はＸ・Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴い、前記Ｙ可動部又はＸ・Ｙ可動部のＹ軸方向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備えるので、Ｙ可動部又はＸ・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。

前記Ｘ・Ｙ可動部は固定ベースにＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能として支持されるとともに、前記Ｘ可動部及びＺ駆動機構部は前記Ｘ・Ｙ可動部に支持され、前記Ｘ・Ｙ可動部は、Ｘ可動部のＸ軸方向の駆動に伴ってＸ軸方向に移動し、前記Ｙ可動部が、前記Ｘ・Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、前記Ｘ・Ｙ可動部の駆動方向と反対のＹ軸方向へ移動する前記反力キャンセル部材を構成す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、Ｘ・Ｙ可動部は、Ｘ可動部のＸ軸方向の駆動に伴ってＸ軸方向に移動するものであるので、Ｘ・Ｙ可動部をＸ軸方向へ移動させるための駆動機構を設ける必要がない。また、Ｙ可動部が反力キャンセル部材を構成するので、別途反力キャンセル部材を設ける必要がない。さらに、Ｙ可動部は、Ｘ・Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴ってＹ軸方向へ移動するものであり、Ｙ可動部をＹ軸方向へ駆動させるための駆動機構を設ける必要がない。

Ｙ可動部は、固定ベースにＹ軸方向に移動可能として支持される第１Ｙ・第２Ｙ可動部を有し、前記Ｘ可動部及びＺ駆動機構部は、前記Ｘ・Ｙ可動部に支持され、前記Ｘ・Ｙ可動部は前記Ｘ可動部のＸ軸方向の駆動に伴ってＸ軸方向へ移動し、前記第１Ｙ可動部が、前記第２Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、前記第２Ｙ可動部の移動方向と反対のＹ軸方向へ移動する前記反力キャンセル部材を構成す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、Ｘ・Ｙ可動部は、Ｘ可動部のＸ軸方向の駆動に伴ってＸ軸方向に移動するものであるので、Ｘ・Ｙ可動部をＸ軸方向へ移動させるための駆動機構を設ける必要がない。第１Ｙ可動部が、第２Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、Ｙ軸方向へ移動するものであり、第１Ｙ可動部をＹ軸方向へ移動させるための駆動機構を設ける必要がない。

固定ベースに固定されるＸ固定部と、前記Ｘ可動部とでＸ駆動モータを構成し、Ｘ可動部が前記Ｘ固定部に非接触でＸ軸方向に駆動し、かつ、前記Ｘ・Ｙ可動部に延長部を設け、前記延長部でもって前記Ｘ可動部を構成したものであってもよい。このように構成することによって、装置構成の簡略化を達成できる。

反力キャンセル部材の質量をＸ・Ｙ可動部の質量よりも大きくしたり、反力キャンセル部材の質量を第２Y可動部とＸ・Ｙ可動部の合計の質量よりも大きくしたりできる。このように構成することによって、反力キャンセル部材のＹ軸方向のストロークを小さくでき、装置全体のコンパクト化を達成できる。

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可動部とＸ・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。

本発明の半導体素子製造方法は、前記ボンディング方法にてボンディングしたチップを、パッケージ化して半導体素子を製造するものである。

本発明は、Ｙ可動部又はＸ・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、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。本発明の第１の駆動装置のＺ駆動機構を示す簡略図である。本発明に係る駆動装置を用いることが可能なダイボンダの全体簡略構成図である。ボンディング動作を示す簡略図である。ウエハの簡略図である。本発明の第１の駆動装置の変形例を示す簡略全体図である。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２の駆動装置の変形例を示す簡略全体図である。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３の駆動装置の変形例を示す簡略全体図である。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１１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３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本発明に係る駆動装置Ｍを備え、その上流側にチップ供給部７０が配設され、その下流側にチップ被供給部７１が配設されている。

チップ供給部７０は、ウエハリング保持部７３を有し、ウエハシート１５が貼り付けられたウエハリング１４を保持するもので、図示省略のエキステンション機構を備えている。ここで、エキステンション機構とは、ウエハシート１５にテンションを付与して、このウエハシート１５上に貼り付けれたチップ１１同士の間隔を拡大するためのものである。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１５）上にウエハ１６が粘着されており、ダイシング工程によって、このウエハ１６が多数のチップ１１に分断（分割）される。

なお、この実施形態では、図示省略するが、ウエハシート（粘着シート）１５が貼り付けられたウエハリング１４を複数段保持するマガジンを備える。このマガジンは、複数のウエハリング収納室を有し、図示省略のエレベータ機構にて、昇降して、全てのウエハリング収納室を、収納・引き出し可能位置に対応させることができる。そして、マガジンのウエハリング収納室のウエハリング１４が、図示省略の移送手段を構成する移送アーム等によって、ウエハリング保持部７３に供給される。

また、チップ被供給部７１は、リートフレーム等の基板１２であり、基板１２のアイランド（ボンディング部）に、チップ１１が供給（ボンディング）される。なお、基板１２は例えば、図示省略の基板搬送コンベアに配設され、このコンベアにて、基板が基板収納用の図示省略のマガジン等に収納される。なお、このマガジンは、複数の基板収納室を有し、図示省略のエレベータ機構にて、昇降して、全ての基板収納室を、収納・引き出し可能位置に対応させることができる。

すなわち、このウエハリング保持部７３において、本発明に係る駆動装置Ｍに付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、このピックアップしたチップ１１を基板１２のアイランドにボンディングすることになる。

駆動装置Ｍは、図２に示すように、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３３が設けられている。そして、ボンディングヘッド３３の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となっている。すなわち、図４に示すように、ウエハ１６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。

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。

そして、コレット１２は、移動機構である本発明に係る駆動装置Ｍ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。なお、この制御手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成される。

ところで、ピックアップポジションＰである供給部１０の半導体チップ１１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（基板１２）のアイランド部を観察する確認用カメラ（図示省略）とを備える。

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１０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１１を観察して、コレット１３をこのピックアップすべきチップ１１の上方に位置させた後、矢印Ｂのようにコレット１３を下降させてこのチップ１をピックアップする。その後、矢印Ａのようにコレット１３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１２のアイランド部を観察して、コレット１３を矢印Ｅ方向へ移動させて、このアイランド部の上方に位置させた後、コレット１３を矢印Ｄのように下降移動させて、このアイランド部にチップ１１を供給する。また、アイランド部にチップを供給した後は、コレット１３を矢印Ｃのように上昇させた後、矢印Ｆのように、ピックアップ位置の上方の待機位置に戻す。

駆動装置Ｍは、図１に示すように、Ｘ軸方向に移動可能なＸ可動部２１ａと、前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ移動可能なＹ可動部２２ａと、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動可能なＺ可動部２３ａを有するＺ駆動機構部２３と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能なＸ・Ｙ可動部２４ａとを備える。

Ｘ可動部２１ａとＸ固定部２１ｂとでＸ駆動機構（Ｘ駆動モータ）２１を構成する。すなわち、Ｘ駆動モータ２１は、固定子としてのＸ固定部（Ｘモータ固定部）２１ｂと、可動子としてのＸ可動部２１ａとを備えたリニアモータである。この場合、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。Ｘモータ固定部２１ｂは固定ベース２０に固定される。この場合、ベース２０は、ベース本体２０ａと、このベース本体２０ａから立設される立ち上がり壁２０ｂとを有し、立ち上がり壁２０ｂにＸモータ固定部２１ｂが固定されている。Ｘ可動部２１ａは、本体部２１ａ１と、この本体部２１ａ１から伸びる副部２１ａ２とからなり、副部２１ａ２は断面コの字形状のＸモータ固定部２１ｂに嵌入される。

Ｘ可動部２１ａは、Ｘ・Ｙ可動部２４ａにＹガイド機構２５を介して載置されている。Ｙガイド機構２５は、Ｘ可動部２１ａの本体部２１ａ１の下面に固定されてＹ軸方向に延びるガイドレール２５ａと、ガイドレール２５ａに嵌合しているスライダ２５ｂとを有する。Ｘ・Ｙ可動部２４ａは磁石（図示省略）を有する角筒体からなり、このＸ・Ｙ可動部２４ａにコイルからなるＹ可動部２２ａが遊嵌状に嵌入されている。このため、Ｘ・Ｙ可動部２４ａとＹ可動部２２ａとで、Ｘ・Ｙ可動部２４ａをＹ軸方向に往復動させるためのＹ駆動モータを構成する。すなわち、Ｘ・Ｙ可動部２４ａが可動子となり、Ｙ可動部２２ａが固定子となる。この場合、Ｘ・Ｙ可動部２４ａは、上壁２４ａ１と、下壁２４ａ２と、側壁２４ａ３、２４ａ４とからなり、上壁２４ａ１にガイド機構２５のスライダ２５ｂが固定されている。

また、Ｘ・Ｙ可動部２４ａは、Ｘ・Ｙスライド許容部２６を介してベース２０のべース本体２０ａにＸ軸方向及びＹ軸方向にスライド可能となっている。Ｘ・Ｙスライド許容部２６としては、公知公用の流体軸受４５（例えば、エアベアリング）等にて構成できる。なお、Ｘ・Ｙ可動部２４ａは、そのＸストロークを考慮して、内部のＸ方向寸法を設定する必要がある。

また、Ｙ可動部２２ａは、Ｙ軸方向に沿って伸び、第２のＹガイド機構３０を介してＹ軸方向に沿って移動可能となっている。Ｙガイド機構３０は、図１に示すように、ベース２０の立ち上がり壁２０ｂに固定されるガイドレール３０ａと、このガイドレール３０ａに嵌合したスライダ３０ｂとを有する。また、スライダ３０ｂとＹ可動部２２ａとが連結部材３１を介して連結されている。

ところで、Ｘ・Ｙ可動部２４ａと、Ｙ可動部２２ａとでＹ駆動モータを構成し、Ｘ・Ｙ可動部２４ａのＹ軸方向の駆動が可能となっている。そして、このＸ・Ｙ可動部２４ａのＹ軸方向の駆動に伴って、Ｙ可動部２２ａがＸ・Ｙ可動部２４ａのＹ軸方向と反対のＹ軸方向に移動する構成となっている。このため、このＹ可動部２２ａが反力キャンセル部材を構成する。

固定子としてのＺモータ固定部２３ｂと、可動子としてのＺ可動部２３ａとを備えたリニアモータにて構成されるＺ駆動モータ（Ｚ駆動機構部）２３がＸ・Ｙ可動部２４ａに付設されている。この場合、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。そして、Ｚモータ固定部２３ｂは、図２に示すように、Ｘ・Ｙ可動部２４ａの一方の側壁２４ａ３に付設（固定）され、Ｚ可動部２４ａにはＺテーブル３４が連設されている。この場合、側壁２４ａ３にＺ軸方向に延びるガイドレール３２ａと、このガイドレール３２ａに嵌合するスライダ３２ｂとを有するガイド機構３２を介して、Ｚテーブル３４がＸ・Ｙ可動部２４ａに取り付けられている。このＺテーブル３４には、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３３が連結されている。

前記のように構成された駆動装置Ｍは、Ｘ駆動モータの駆動によって、Ｘ可動部２１ａがＸ軸方向に駆動して、この駆動に伴ってＸ・Ｙ可動部２４ａがＸ軸方向に移動して、延いてはコレット１３がＸ軸方向に往復動できる。また、Ｘ・Ｙ可動部２４ａのＹ軸方向の駆動でコレット１３がＹ軸方向に往復動できる。さらに、Ｚ駆動モータ２９の駆動によって、吸着コレット１３がＺ軸方向に往復動できる。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。

本発明の駆動装置Ｍによれば、Ｘ・Ｙ可動部２４ａのＹ軸方向への駆動に伴い、Ｙ可動部２２ａがこの移動方向と反対のＹ軸方向へ移動することになる。このため、Ｙ可動部２２ａはＹ軸方向の反力キャンセル部材を構成することになり、Ｙ可動部２２ａ又はＸ・Ｙ可動部２４ａ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可動部２２ａ又はＸ・Ｙ可動部２４ａ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、図１に示す駆動装置Ｍでは、Ｘ・Ｙ可動部２４ａは、Ｘ可動部２４ａのＸ軸方向の駆動に伴ってＸ軸方向に移動するものであるので、Ｘ・Ｙ可動部２４ａをＸ軸方向へ移動させるための駆動機構を設ける必要がない。また、Ｙ可動部２２ａが反力キャンセル部材を構成するので、別途反力キャンセル部材を設ける必要がない。さらに、Ｙ可動部２２ａは、Ｘ・Ｙ可動部２４ａのＹ軸方向への駆動に伴ってＹ軸方向へ移動するものであり、Ｙ可動部２２ａをＹ軸方向へ移動させるための駆動機構を設ける必要がない。

この場合、Ｙ可動部２２ａからなる反力キャンセル部材の質量をＸ・Ｙ可動部２４ａの質量よりも大きくするのが好ましい。このように構成することによって、反力キャンセル部材のＹ軸方向のストロークを小さくでき、装置全体のコンパクト化を達成できる。

図６に示すものでは、Ｘ・Ｙ可動部２４ａの上壁２４ａ１に延長部３５を設け、この延長部３５でもってＸ可動部２１ａを構成している。すなわち、図１におけるＹガイド機構２５及びＸ可動部２１ａの本体部２１ａ１を省略し、Ｘ可動部２１ａの副部２１ａ２を直接Ｘ・Ｙ可動部２４ａに連設している形状をしている。図６に示す構成は、図１に示す駆動装置Ｍ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６に示す駆動装置Ｍであっても、図１に示す駆動装置Ｍと同様の作用効果を奏する。

図７は第２の駆動装置Ｍを示し、この駆動装置Ｍでは立ち上がり壁５０ｂからなる固定ベース５０に対して、Ｙ軸方向の往復動可能な第１・第２Ｙ可動部４１，４２と、Ｘ可動部２１ａのＸ軸方向の駆動に伴ってＸ軸方向に移動可能なＸ・Ｙ可動部４３とを備える。

第２Ｙ可動部４２は、上壁４２ａと、下壁４２ｂと、側壁４２ｃと、側壁４２ｄとを有する角筒体からなり、前記図１に示すＸ・Ｙ可動部２４ａと同様、図示省略の磁石を有する。また、第２Ｙ可動部４２に、コイルからなる第１Ｙ可動部４１が嵌入されている。第１Ｙ可動部４１は、図１に示すＹ可動部２２ａと同様、ガイド機構３０を介してＹ軸方向に沿って移動可能となっている。ガイド機構３０は、固定ベース５０に固定されてＹ軸方向に延びるガイドレール３０ａと、このガイドレール３０ａに嵌合するスライダ３０ｂとを有する。そして、ガイド機構３０のスライダ３０ｂとＹ可動部２２ａとが連結部材３１を介して連結されている。

また、第２Ｙ可動部４２は、ガイド機構５１、５１を介して固定ベース５０に沿ったＹ軸方向の往復動が可能となっている。すなわち、ガイド機構５１は、固定ベース５０の側面にＹ軸方向に沿って伸びるガイドレール５１ａと、このガイドレール５１ａに嵌合するスライダ５１ｂとを有し、スライダ５１ｂが、第２Ｙ可動部４２に連設された取付片５２に取り付けられている。

Ｘ・Ｙ可動部４３は、上壁４３ａと、下壁４３ｂと、側壁４３ｃとを有する断面コの字形状の部材からなり、磁石を有さない。そして、このＸ・Ｙ可動部４３に、第２Ｙ可動部４２が、上下のガイド機構５４，５５を介して嵌入されている。

上方のガイド機構５４は、第２Ｙ可動部４２の上壁４２ａの上面に配置されてＸ軸方向に延びるガイドレール５４ａと、このガイドレール５４ａに嵌合するスライダ５４ｂ、５４ｂとを有し、スライダ５４ｂ、５４ｂが、Ｘ・Ｙ可動部４３の上壁４３ａの下面に取り付けられている。また、下方のガイド機構５５は、第２Ｙ可動部４２の下壁４２ｂの下面に配置されてＸ軸方向に延びるガイドレール５５ａと、このガイドレール５５ａに嵌合するスライダ５５ｂ、５５ｂとを有し、スライダ５５ｂ、５５ｂが、Ｘ・Ｙ可動部４３の下壁４３ｂの上面に取り付けられている。

Ｘ可動部２１ａは、Ｙガイド機構２５を介してＸ・Ｙ可動部４２に付設されている。この場合、Ｙガイド機構２５のスライダ２５ｂがＸ・Ｙ可動部４３の上壁４３ａの上面に取り付けられている。なお、Ｘ可動部２１ａは、本体部２１ａ１と副部２１ａ２とからなり、本体部２１ａ１にガイド機構２５のガイドレール２５ａが取り付けられている。また、Ｚ駆動モータ（Ｚ駆動機構部）２３がＸ・Ｙ可動部４３の側壁４３ｃに付設されている。

図７に示す駆動装置の他の構成は、図１に示す駆動装置Ｍと同様の構成であるので、同一部材に同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図７に示す駆動装置Ｍでは、Ｘ駆動モータの駆動によって、Ｘ可動部２１ａがＸ軸方向に沿って駆動し、この駆動に伴ってＸ・Ｙ可動部４３がＸ軸方向に移動して、コレット１３がＸ軸方向に往復動できる。また、第２Ｙ可動部４２のＹ軸方向の駆動によって、Ｘ・Ｙ可動部４３がＹ軸方向に移動して、コレット１３がＹ軸方向に往復動でき、Ｚ駆動モータ２９の駆動によって、吸着コレット１３がＺ軸方向に往復動できる。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。

また、第１Ｙ可動部４１は、第２Ｙ可動部４２のＹ軸方向の駆動によって、第２可動部４２のＹ軸方向と逆のＹ軸方向に移動する。このため、この駆動装置Ｍも第１Ｙ可動部４１が反力キャンセル部材を構成する。したがって、第１Ｙ可動部４１又はＸ・Ｙ可動部４３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、このように構成することによって、Ｘ・Ｙ可動部４３は、Ｘ可動部２１ａのＸ軸方向の駆動に伴ってＸ軸方向に移動するものであるので、Ｘ・Ｙ可動部４３がＸ軸方向へ移動させるための駆動機構を設ける必要がない。また、Ｙ可動部４１が反力キャンセル部材を構成するので、別途反力キャンセル部材を設ける必要がない。さらに、Ｙ可動部４１は、Ｙ可動部４２のＹ軸方向への移動に伴ってＹ軸方向へ移動するものであり、Ｙ可動部４１をＹ軸方向へ移動させるための駆動機構を設ける必要がない。

また、第１Ｙ可動部４１からなる反力キャンセル部材の質量を第２Ｙ可動部４２とＸ・Ｙ可動部４３の合計の質量よりも大きくするのが好ましい。このように構成することによって、反力キャンセル部材のＹ軸方向のストロークを小さくでき、装置全体のコンパクト化を達成できる。

次に図８に示すものでは、図７に示す駆動装置Ｍにおいて、Ｘ・Ｙ可動部４３の上壁４３ａに延長部５７を設け、この延長部５７でもってＸ可動部２１ａを構成している。すなわち、図８におけるＹガイド機構２５を省略し、この上壁４３ａは延長部５７を連設している。なお、延長部５７は、上壁４３ａから立設される立ち上がり片５７ａと、この立ち上がり片５７ａから固定ベース５０側へ延びる水平片５７ｂとを有し、この水平片５７ｂがＸ固定部に遊嵌状に嵌入している。図８に示す駆動装置Ｍの他の構成は、図７に示す駆動装置Ｍと同様であり、同一部材については、図７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８に示す駆動装置Ｍにおいても、図７に示す駆動装置Ｍと同様の作用効果を奏することになる。

図９に示す駆動装置Ｍでは、図７に示す駆動装置Ｍにおいて、取付片５２及びガイド機構５１を省略し、第２Ｙ可動部４２内に他のガイド機構６０を設けたものである。すなわち、ガイド機構６０は、第２Ｙ可動部４２の側壁４２ｃと第１Ｙ可動部４１との間に介在されるものであって、第１可動部４１の側壁４２ｃ対応面にＹ軸方向に延びるガイドレール６０ａと、このガイドレール６０ａに嵌合するスライダ６０ｂとを有する。スライダ６０ｂが第２可動部４２の側壁４２ｃの内面に取り付けられている。図９に示す駆動装置Ｍの他の構成は、図７に示す駆動装置Ｍと同様であり、同一部材については、図７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９に示す駆動装置Ｍにおいても、Ｘ駆動モータの駆動によって、Ｘ可動部２１ａがＸ軸方向に沿って駆動し、この駆動に伴ってＸ・Ｙ可動部４３がＸ軸方向に移動して、コレット１３がＸ軸方向に往復動できる。また、第２Ｙ可動部４２のＹ軸方向の駆動によって、Ｘ・Ｙ可動部４３がＹ軸方向に移動して、コレット１３がＹ軸方向に往復動でき、Ｚ駆動モータ２９の駆動によって、吸着コレット１３がＺ軸方向に往復動できる。

また、第１Ｙ可動部４１は、第２Ｙ可動部４２のＹ軸方向の駆動によって、第２可動部４２のＹ軸方向と逆のＹ軸方向に移動する。このため、この駆動装置Ｍも第１Ｙ可動部４１が反力キャンセル部材を構成する。

このため、図９に示す駆動装置Ｍにおいても、図７に示す駆動装置Ｍと同様の作用効果を奏することになる。

図１０に示す駆動装置Ｍは、図９において、Ｘ・Ｙ可動部４３の上壁４３ａに延長部５７を設け、この延長部５７でもってＸ可動部２１ａを構成している。図１０に示す駆動装置Ｍの他の構成は、図９に示す駆動装置Ｍと同様であり、同一部材については、図９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１０に示す駆動装置Ｍにおいても、図９に示す駆動装置Ｍと同様の作用効果を奏することになる。

このように、各駆動装置Ｍ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（４１，４２）とＸ・Ｙ可動部２４ａ（４３）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、各駆動装置Ｍ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（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））を製造することができる。ところで、半導体素子の製造工程は、図１１に示すように、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。多数個の素子を一括して造り込まれたウエハ１６をダイシングして個々の半導体チップ１１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本発明に係るダイボンダ（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。

また、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。また、駆動装置Ｍとして、実施形態ではＸ・Ｙ・Ｚテーブルであったが、Ｘ・Ｙ・Ｚ・θテーブルであってもよい。

１１半導体チップ
１３コレット
２０固定ベース
２０ａベース本体
２１ａＸ可動部
２２ａＹ可動部
２３ａＺ可動部
２３Ｚ駆動機構部
２４ａＸ・Ｙ可動部
４１第１Ｙ可動部
４２第２Ｙ可動部
４３Ｘ・Ｙ可動部
５０固定ベース
Ｐピックアップポジション（ピックアップ位置）
Ｑボンディングポジション（ボンディング位置）

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軸方向に移動可能なＸ・Ｙ可動部と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に駆動可能なＺ可動部を有するＺ駆動機構部とを備えた駆動装置であって、
前記Ｘ可動部はＸ軸方向の駆動が可能とされるとともに、前記Ｘ・Ｙ可動部はＹ軸方向への駆動が可能とされ、前記Ｘ・Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、前記Ｘ・Ｙ可動部のＹ軸方向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備え、
前記Ｘ・Ｙ可動部は固定ベースにＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能として支持されるとともに、前記Ｘ可動部及び前記Ｚ駆動機構部は前記Ｘ・Ｙ可動部に支持され、前記Ｙ可動部が、前記Ｘ・Ｙ可動部のＹ軸方向への駆動に伴って、前記Ｘ・Ｙ可動部の移動方向と反対のＹ軸方向へ移動する前記反力キャンセル部材を構成することを特徴とする駆動装置。
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軸方向に移動可能なＸ・Ｙ可動部と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に駆動可能なＺ可動部を有するＺ駆動機構部とを備えた駆動装置であって、
前記Ｙ可動部は、固定ベースにＹ軸方向に移動可能として支持される第１Ｙ可動部及び第２Ｙ可動部を有し、前記第２Ｙ可動部に第１Ｙ可動部が遊嵌状に嵌入され、かつ、前記Ｘ・Ｙ可動部に、前記第２Ｙ可動部がＸ軸方向のスライドを許容するガイド機構を介して嵌入されるとともに、前記Ｘ可動部及び前記Ｚ駆動機構部は前記Ｘ・Ｙ可動部に支持され、
前記第１Ｙ可動部は、前記第２Ｙ可動部のＹ軸方向の駆動によって、前記第２Ｙ可動部のＹ軸方向の逆方向のＹ軸方向に移動する反力キャンセル部材を構成することを特徴とする駆動装置。
前記固定ベースに固定されるＸ固定部と、前記Ｘ可動部とでＸ駆動モータを構成し、前記Ｘ可動部が前記Ｘ固定部に非接触でＸ軸方向に駆動し、かつ、前記Ｘ・Ｙ可動部に延長部を設け、前記延長部でもって前記Ｘ可動部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記反力キャンセル部材の質量を前記Ｘ・Ｙ可動部の質量よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記反力キャンセル部材の質量を前記第２Ｙ可動部とＸ・Ｙ可動部の合計の質量よりも大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
前記請求項１～請求項５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Ｚ可動部にワークとしてのチップ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５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、前記Ｘ可動部と前記Ｙ可動部と前記Ｘ・Ｙ可動部の少なくとも１つを移動させることにより、前記吸着コレットをボンディングポジション上に搬送し、前記ボンディングポジションで前記Ｚ可動部の下降により前記吸着コレットを下降させて前記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。
前記請求項７に記載のボンディング方法にてボンディングしたチップを、パッケージ化して半導体素子を製造する半導体素子製造方法。