特開 2022-45098 コレット調整装置、ボンディング装置、コレット調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022045098

(43)【公開日】2022-03-18

(54)【発明の名称】コレット調整装置、ボンディング装置、コレット調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20220311BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020150597

(22)【出願日】2020-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000110859

【氏名又は名称】キヤノンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100207181

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 朋

(72)【発明者】

【氏名】永元 信裕

【テーマコード（参考）】

5F047

【Ｆターム（参考）】

5F047FA01

5F047FA08

5F047FA14

5F047FA71

(57)【要約】

【課題】本発明では、コレットの被検出面内の位置分布を検出することを課題とする。
【解決手段】チップ２１を吸着してピックアップするコレット２２の位置または状態を検出するコレット検出装置３０であって、光反射型の検出機構３１と、アーム３２とを備え、アーム３２が、検出機構３１あるいはコレット２２の一方を、他方に対して、検出機構３１とコレット２２との接離方向と直交する方向へ相対移動させることで、検出機構３１が３次元的な検出を行うことを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出するコレット検出装置であって、
前記コレットを検出する検出機構と、
移動機構とを備え、
前記移動機構が、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させることで、前記検出機構が３次元的な検出を行うことを特徴とするコレット検出装置。

【請求項2】

前記検出機構には検知素子が複数並設され、
前記移動機構は、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させる請求項１記載のコレット検出装置。

【請求項3】

請求項１または２記載のコレット検出装置と、
前記コレットを調整する調整手段と、を備えたコレット調整装置であって、
前記調整手段は、前記検出機構の検出結果に基づいて、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行うコレット調整装置。

【請求項4】

前記調整手段として、前記コレットの被検出面を部分的に押圧する押圧部材が設けられる請求項３記載のコレット調整装置。

【請求項5】

前記コレットにより前記チップをピックアップしてボンディング位置まで搬送し、当該ボンディング位置にボンディングするボンディング装置であって、
請求項３または４記載のコレット調整装置により前記コレットの調整を行うボンディング装置。

【請求項6】

検出機構により、チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出するコレット検出方法であって、
前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させ、前記検出機構が３次元的な検出を行うことを特徴とするコレット検出方法。

【請求項7】

前記検出機構には検知素子が複数並設され、
前記移動機構は、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させる請求項６記載のコレット検出方法。

【請求項8】

請求項６または７記載のコレット検出方法により前記コレットの位置を検出する第１検出工程と、
前記第１検出工程の検出結果に基づいて、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行う第１調整工程とを備えたコレット調整方法。

【請求項9】

前記コレットが前記チップを吸着した状態で、
前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向であって、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させ、前記検出機構が前記コレットおよび前記チップの少なくとも一方の位置を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程の検出結果に基づいて、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行う第２調整工程とをさらに備えた請求項８記載のコレット調整方法。

【請求項10】

前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行う調整手段として、押圧部材を備え、
前記押圧部材は、前記コレットの被検出面のうち、前記検出機構側へ凸状になった凸状部を部分的に押圧する請求項８または９記載のコレット調整方法。

【請求項11】

請求項６または７記載のコレット検出方法により前記コレットの位置を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記コレットの経時による変形量を算出する変形量算出工程と、
前記変形量算出工程により算出された変形量が所定の閾値を超えた場合に、前記コレットを新規のコレットに交換するコレット調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コレット検出装置、コレット調整装置、ボンディング装置、コレット検出方法、および、コレット調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

従来においては、特許文献１等に記載のように、チップをピックアップ位置においてピックアップ用コレットにてピックアップして、ピックアップ用コレットにて吸着されているチップを中間ステージに供給する。そして、この中間ステージ上に供給されているチップをボンディング用コレットにてピックアップして、ボンディング用コレットにて吸着されているチップをボンディング位置に供給するものがある。

【0004】

この特許文献１に記載のボンディング装置は、図６に示すように、半導体ウエハを保持する第１保持手段としてのウエハ保持台１と、シートを保持する第２保持手段としてのシート保持台２と、ウエハ保持台１とシート保持台２との間に配置される中間ステージ３とを備える。

【0005】

そして、ウエハ保持台１のチップを吸着して中間ステージ３としてのガラス載置台に供給するためのピックアップヘッド（コレットおよびそのホルダ）５と、中間ステージ３のチップを吸着してシート保持台２に供給するためにピックアップヘッド（コレットおよびそのホルダ）６とを備える。

【0006】

各ピックアップヘッド５，６は、Ｙ軸方向に沿って往復動するアーム７，８に付設され、各アーム７，８の本体部７ａ，８ａが、Ｘ軸方向に沿って基台１１上を往復動するブロック体９，１０にＺ軸方向に沿って往復動可能として付設されている。

【0007】

すなわち、ピックアップヘッド５がウエハからのピックアップ用のヘッドとなり、ピックアップヘッド６がボンディング用のヘッドとなる。このため、ピックアップヘッド５は、各Ｘ・Ｙ・Ｚ軸に沿って移動することができて、ウエハ保持台１のチップを中間ステージ３に供給でき、ピックアップヘッド６は、各Ｘ・Ｙ・Ｚ軸に沿って移動することができて、中間ステージ３上のチップをシート保持台２のボンディング位置のボンディングすることができる。

【0008】

このようなボンディング装置等では、チップのサイズの相違やコレットの劣化等の理由で、コレットを交換する必要がある。そしてコレット交換時には、例えば、新規のコレットのコレットホルダに対する差し込みが不十分であったり、新規のコレットがコレットホルダに対して傾く等して、新規のコレットがコレットホルダに対して位置ズレしたり、新規のコレットおよびコレットホルダがこれらを保持するアームなどの部材に対して位置ズレする場合があり、コレットの位置を検出し、その補正をする必要があった。

【0009】

例えば特許文献２のボンディング装置では、移動機構によりコレットを移動させてその４隅を突起に接触させることで、コレットの高さおよび傾きを検出できる。

【0010】

また特許文献３の装置では、交換後のコレットをその背面側から撮像した画像の大きさと形状により、コレットの高さと傾きを検出できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００６－１３０７３号公報

【特許文献2】特許第６５３８３５８号公報

【特許文献3】特開２０１４－１７９５６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

特許文献２の装置では、コレットの４隅のみを位置測定してその傾きを算出するため、コレットの被検出面内の位置の分布である面内分布を測定できないという問題があった。従って、被検出面に付着した異物の付着を検出できないという問題や、被検出面内の凹凸を検出できず、被検出面に形成された凹部が、チップ吸着時にボイドの発生の原因となるといった問題があった。

【0013】

また特許文献３の装置でも、同じくコレットの被検出面内の位置分布を検出できないという課題があった。

【0014】

以上のことから、本発明では、コレットの被検出面内の位置分布を検出することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記の課題を解決するため、本発明は、チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出するコレット検出装置であって、コレットを検出する検出機構と、移動機構とを備え、移動機構が、検出機構あるいはコレットの一方を、他方に対して、検出機構とコレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させることで、検出機構が３次元的な検出を行うことを特徴とする。

【0016】

本発明のコレット検出装置によれば、検出機構と、検出機構をコレットに対して相対移動させる移動機構とを組み合わせることにより、検出機構が検出する範囲をその相対移動方向へ拡大させて３次元的な検出ができる。従って、コレットの被検出面内の位置分布を検出でき、コレットの傾きや被検出面の中心位置の位置ズレ、被検出面への異物の付着や面内の凹凸、膨張状態、欠損などを一度に検出できる。

【0017】

また、検出機構には検知素子が複数並設され、移動機構は、検出機構あるいはコレットの一方を、他方に対して、検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させるコレット検出装置とすることができる。

【0018】

上記コレット検出装置と、コレットを調整する調整手段と、を備えたコレット調整装置であって、調整手段は、検出機構の検出結果に基づいて、コレットの位置補正あるいはコレットの被検出面の調整を行うコレット調整装置とすることができる。コレット検出装置の検出結果に基づいて、調整手段は、コレットの傾きや被検出面の中心位置の位置ズレ、被検出面に付着した異物の除去、凹凸状態の緩和などの調整を行うことができる。

【0019】

コレット調整装置が備える調整手段として、コレットの被検出面を部分的に押圧する押圧部材が設けられてもよい。これにより、被検出面の凸状部を部分的に押圧し、被検出面の凹凸を緩和できる。

【0020】

ボンディング装置として、コレットによりチップをピックアップしてボンディング位置まで搬送し、当該ボンディング位置にボンディングするボンディング装置であって、上記コレット調整装置によりコレットの調整を行うことができる。

【0021】

また上記課題を解決するため、本発明は、検出機構により、チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出するコレット検出方法であって、検出機構あるいはコレットの一方を、他方に対して、検出機構とコレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させ、検出機構が３次元的な検出を行うことを特徴とする。

【0022】

上記コレット検出方法として、検出機構には検知素子が複数並設され、移動機構は、検出機構あるいはコレットの一方を、他方に対して、検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させることができる。

【0023】

上記コレット検出方法によりコレットの位置を検出する第１検出工程と、第１検出工程の検出結果に基づいて、コレットの位置補正あるいはコレットの被検出面の調整を行う第１調整工程とを備えたコレット調整方法とすることができる。これにより、コレットの傾きや被検出面の中心位置の位置ズレ、被検出面に付着した異物の除去、凹凸状態の緩和などの調整を行うことができる。

【0024】

上記コレット調整方法として、コレットがチップを吸着した状態で、検出機構あるいはコレットの一方を、他方に対して、検出機構とコレットとの接離方向と直交する方向であって、検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させ、検出機構がコレットおよびチップの少なくとも一方の位置を検出する第２検出工程と、第２検出工程の検出結果に基づいて、コレットの位置補正あるいはコレットの被検出面の調整を行う第２調整工程とをさらに備えたものとすることもできる。コレットがチップを吸着した状態での検出を実施することにより、コレットの位置ズレやボイドの発生をより確実に防止できる。

【0025】

上記コレット調整方法として、コレットの位置補正あるいはコレットの被検出面の調整を行う調整手段として、押圧部材を備え、押圧部材は、コレットの被検出面のうち、検出機構側へ凸状になった凸状部を部分的に押圧することができる。

【0026】

上記コレット調整方法として、コレット検出方法によりコレットの位置を検出する検出工程と、検出工程の検出結果に基づいて、コレットの経時による変形量を算出する変形量算出工程と、変形量算出工程により算出された変形量が所定の閾値を超えた場合に、コレットを新規のコレットに交換することができる。これにより、より適切なタイミングでコレットの交換を実施できる。

【発明の効果】

【0027】

本発明のコレット検出装置あるいはコレット検出方法によれば、コレットの被検出面内の位置の分布を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態に係るダイボンダを示し、（ａ）はピックアップ工程を示す簡略図であり、（ｂ）はボンディング工程を示す簡略図である。

【図2】コレット調整装置の全体簡略ブロック図である。

【図3】コレット検出装置を示す簡略図である。

【図4】コレットの位置検出および調整の工程を示すフロー図である。

【図5】コレットの定期な検査の工程を示すフロー図である。

【図6】中間ステージを有する従来のダイボンダの簡略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

【0030】

以下、図１を用いて本発明の一実施形態に係るダイボンダ（ボンディング装置）を説明する。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ダイボンダ１００は、コレットホルダ２３に保持されたピックアップ用コレット２２と、コレットホルダ２５に保持されたボンディング用コレット２４とを有する。コレット２２およびコレット２４は、例えばゴムなどの弾性材により形成される弾性部を有する。またコレット２２およびコレット２４は、コレットホルダ２３あるいはコレットホルダ２５により、適宜の方法で保持されており、例えばコレットホルダ２３あるいはコレットホルダ２５にネジ止めされている。

【0031】

まず、図１（ａ）に示すように、ピックアップ用コレット２２が、ピックアップ位置Ａにおいて１つのチップ２１をその表面に吸着し、ピックアップする。そして、ピックアップ用コレット２２は、ピックアップしたチップ２１を中間ステージ２７まで運搬した後、チップ２１に対する吸着状態を解除してチップ２１を中間ステージ２７上に載置する。図１（ｂ）に示すように、ボンディング用コレット２４は、中間ステージ２７上のチップ２１をピックアップし、チップを基板２８等のボンディング位置Ｂに供給する。なお、ピックアップ位置Ａのチップ２１は、ウエハ２６から多数に分割されたものである。

【0032】

ピックアップ用コレット２２は、コレットホルダ２３を介してアーム（図示省略）が接続され、このアームがピックアップ側搬送手段（図示省略）にて、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に駆動およびθ方向へ回転できる。この場合、ピックアップ側搬送手段としては、ロボットアーム機構やＸＹＺθ軸ステージ等で構成できる。また、コレット２２は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ２１が真空吸引され、このコレット２２の下端面にチップ２１が吸着する。この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット２２からチップ２１が外れる。ピックアップ用コレット２２としては、吸着面がフラットなフラットコレットであっても、吸着時にチップのエッジを案内するテーパ部を有する角錐コレットであってもよい、チップの２辺で吸着するタイプであっても、チップの４辺で吸着するタイプであってもよい。なお、このピックアップ用コレット２２の真空引きには、真空ポンプやエジェクタ等の真空発生器を使用する。本実施形態では、θ方向は、Ｘ－Ｙ平面に沿う回転の方向である。

【0033】

図１（ａ）に示すように、ピックアップ用コレット２２は、コレットホルダ２３と一体的に、ウエハ２６と中間ステージ２７との間を移動可能である。より具体的には、ピックアップ用コレット２２は、待機位置、つまり、ピックアップ位置Ａと中間ステージ２７との中間位置の上部位置から、矢印Ｃ１方向に沿ってピックアップ位置Ａの上方位置までの移動、この位置から矢印Ｄ１方向に沿って下降して、ピックアップ位置Ａにおけるチップ２１を吸着するための移動、この位置から矢印Ｄ２方向に沿って上昇してピックアップ位置Ａの上方位置までの移動、この位置から矢印Ｃ２方向に沿って待機位置まで戻す移動が可能である。またピックアップ用コレット２２は、待機位置から矢印Ｃ３方向に沿って中間ステージ２７の上方位置までの移動、この位置から矢印Ｄ３方向に沿って下降して、中間ステージ２７上のチップ供給位置へチップを供給するための移動、この位置から矢印Ｄ４方向に沿って上昇して中間ステージ２７の上方位置までの移動、この位置から矢印Ｃ４方向に沿って待機位置まで戻す移動が可能である。

【0034】

ボンディング用コレット２４は、コレットホルダ２５を介してアーム（図示省略）が接続され、このアームがボンディング側コレット搬送手段にて、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に駆動およびθ方向へ回転できる。このボンディング側コレット搬送手段も、ロボットアーム機構やＸＹＺθ軸ステージ等で構成できる。また、コレット２４としても、吸着面がフラットなフラットコレットであっても、吸着時にチップのエッジを案内するテーパ部を有する角錐コレットであってもよい、チップの２辺で吸着するタイプであっても、チップの４辺で吸着するタイプであってもよい。なお、コレット２４の真空引きには、真空ポンプやエジェクタ等の真空発生器を使用する。

【0035】

図１（ｂ）に示すように、ボンディング用コレット２４は、コレットホルダ２５と一体的に、中間ステージ２７と基板２８との間を移動可能である。より具体的には、ボンディング用コレット２４は、ボンディング位置Ｂと中間ステージ２７との中間位置の上部位置から、矢印Ｅ１方向に沿って中間ステージ２７の上方位置までの移動、この位置から矢印Ｆ１方向に沿って下降して、中間ステージ２７上のチップ２１を吸着するための移動、この位置から矢印Ｆ２方向に沿って上昇して中間ステージ２７の上方位置までの移動、この位置から矢印Ｅ２方向に沿って待機位置まで戻す移動が可能である。またボンディング用コレット２４は、待機位置から矢印Ｅ３方向に沿ってボンディング位置Ｂの上方位置までの移動、この位置から矢印Ｆ３方向に沿って下降して、ボンディング位置Ｂへチップ２１を供給するための移動、この位置から矢印Ｆ４方向に沿って上昇してボンディング位置Ｂの上方位置までの移動、この位置から矢印Ｅ４方向に沿って待機位置まで戻す移動が可能である。

【0036】

ところで、このようなダイボンダ１００においては、チップ２１のサイズの相違やコレット２２（あるいはコレット２４）の劣化等により、コレット２２（２４）を交換する必要がある。そして、交換後の新規のコレット２２（２４）がコレットホルダ２３（２５）に対して位置ズレする場合があり、コレット２２（２４）の位置を検出および補正する必要がある。なお、以下の説明では一例としてピックアップ用のコレット２２について説明する。

【0037】

本実施形態では、以上のコレットの位置検出および補正などをコレット調整装置により行う。図２に示すように、コレット調整装置１１０は、コレット検出装置３０と、演算手段４１と、調整手段４２とを備える。コレット検出装置３０のコレット検出結果に基づいて、演算手段４１が補正値等を演算する。そして調整手段４２は、算出された補正値などに基づいて、コレットの位置を補正あるいは被検出面を調整する。

【0038】

コレット検出装置３０は、検出機構３１と、移動機構としてのアーム３２とを備える。検出機構３１は、光反射型のセンサであり、光源３１１と、Ｙ方向に複数並設された受光素子（検知素子）３１２とを備える。図３に示すように、検出機構３１は、コレット２２の下端面である、被検出面としてのチップ吸着面２２ａに対向して設けられる。アーム３２は、前述のように、コレット２２およびコレットホルダ２３を保持し、これらをＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動およびθ方向へ回転できる。ただし、移動機構を別途設けてもよい。

【0039】

図３の左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向、紙面に直交する方向をＹ方向とすると、検出機構３１から照射されるレーザ光Ｌの方向はＺ方向である。またアーム３２は、コレット２２およびコレットホルダ２３を一体的にＸ方向（受光素子の並設方向に交差する方向で、本実施形態では特に直交する方向）へ往復移動させることができる。なお、Ｚ方向はコレット２２と検出機構３１の接離方向であり、検出機構３１の被検出面に対する検出方向でもある。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は互いに直交する方向である。

【0040】

次に、本実施形態のコレット検出方法について説明する。
検出機構３１は、コレット２２のチップ吸着面２２ａへ向けてレーザ光Ｌを照射し、チップ吸着面２２ａから反射された光を受光することにより、Ｘ方向の特定位置におけるチップ吸着面２２ａのＺ方向の高さ分布（Ｙ方向の分布）を検出できる。そして、アーム３２により、コレット２２をＸ方向に移動させて再び検出機構３１によるチップ吸着面２２ａの位置検出を行うことで、Ｘ方向の異なる位置における、チップ吸着面２２ａのＺ方向の高さ分布を検出できる。以上の検出機構３１による検出およびコレット２２の移動の動作を繰り返すことにより、３次元的な位置の検出、つまり、チップ吸着面２２ａ全体の面内の位置分布（つまり、吸着面２２ａ全体のＺ方向の高さの分布）を検出できる。

【0041】

次に、本実施形態のコレット調整方法について説明する。
図２に示すように、演算手段４１は、以上のコレット検出装置３０の検出結果から、補正の有無や補正値の算出を行う。具体的には、演算手段４１は、チップ吸着面２２ａ全体の面内分布から、コレットの傾き、Ｘ－Ｙ方向の位置ズレ、Ｚ方向の高さのズレ、チップ吸着面２２ａの凹凸量の算出、チップ吸着面２２ａへの異物の付着の有無の判断、コレット２２の熱膨張量や摩耗量等を算出できる。調整手段４２は、演算手段４１の演算結果に基づいて、コレットの調整を行う。

【0042】

コレットの傾きに関して、演算手段４１は、例えばチップ吸着面２２ａの４隅の位置からコレットの傾きを算出し、その値が閾値以上であれば補正が必要とする。またＸ－Ｙ方向の位置ズレに関して、演算手段４１は、例えばチップ吸着面２２ａの外寸からその中心位置を算出し、理想位置からのズレ量を算出して補正値とする。異物の付着に関しては、例えばチップ吸着面２２ａ全体の平均高さを算出し、平均高さよりも閾値以上突出した部分がある場合には異物有りと判断する。ただし、各項目の演算方法は以上の方法に限らない。例えば、コレットの傾きは、チップ吸着面２２ａの４隅ではなく、面全体の高さから算出してもよい。また演算手段４１は、コレット２２の外形の算出結果から、コレット２２の熱膨張状態を算出することもできる。

【0043】

演算手段４１としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。記憶手段としての記憶装置がこの演算手段４１に接続される。記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ－Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等からなる。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

【0044】

調整手段４２は、演算手段４１によって算出された補正値等に基づいて、コレット位置の補正やチップ吸着面２２ａの調整を行う。

【0045】

調整手段４２として、本実施形態では、前述のアーム３２を用いる。つまり、アーム３２をＸ、Ｙ方向に駆動あるいはθ方向に回転させることにより、コレット位置の補正、具体的には、コレットの傾きの補正やＸ－Ｙ方向の位置ズレの補正ができる。この場合、コレットをコレットホルダと一体的に位置補正する。また、コレットの差し込み不良により、コレットがＺ方向に位置ズレしている場合には、コレットをコレットホルダに対して再度差し込み、Ｚ方向の位置を補正する。

【0046】

また調整手段４２はチップ吸着面２２ａの調整を行う。具体的には、チップ吸着面２２ａに付着した異物の除去や凹凸の緩和を行う。

【0047】

調整手段４２として、チップ吸着面２２ａの特定箇所を押圧する押圧部材４３が設けられる。演算手段４１の演算結果により、チップ吸着面２２ａの一部が凸状になっており、かつ、異物の付着でないと判断された場合には、押圧部材４３が、チップ吸着面２２ａの検出機構３１側へ凸状になった凸状部を部分的に押圧する。これにより、チップ吸着面２２ａの凹凸を緩和し、チップ吸着時のボイドの発生を抑制できる。

【0048】

さらに、調整手段４２として、異物を取り除くための粘着テープやブラシ、エアブローが設けられる。また、チップ吸着面２２ａの異物が付着した部分を押し付けて、異物をコレット２２内に埋め込むこともできる。

【0049】

調整手段４２は、上記のように駆動源によって自動で駆動するアームなどの駆動機構であってもよいし、手動により調整するものであってもよい。

【0050】

次に、上記コレット調整方法の手順を、図２および図４のフロー図を用いて説明する。
図４に示すように、まず、コレットの交換が行われた際には、コレット検出装置３０によりコレットの位置検出が行われ（ステップＳ１の第１検出工程）、検出結果に基づいて、演算手段４１が補正値の算出などを行う（ステップＳ２の第１算出工程）。そして、上記の補正や異物の除去などの調整が必要ない場合には、次の工程へ進む（ステップＳ３）。また、調整が必要な場合には調整手段４２により調整を行い（ステップＳ４の第１調整工程）、以降、調整が不要になるまでステップＳ１～Ｓ４の工程を繰り返す。

【0051】

そして、上記の第１の調整を終えた後、第２の調整を行う。第２の調整は、コレットがチップを吸着した状態で行う。具体的には、コレット２２のチップ吸着面２２ａにチップを吸着させた後、コレット検出装置３０によりチップの下面（チップのコレットに吸着される面とは反対の面）の位置検出を行う（ステップＳ５の第２検出工程）。演算手段４１は、コレット検出装置３０の検出結果に基づいて、チップ位置の補正の有無や補正値を算出する（ステップＳ６の第２算出工程）。そして、補正などの調整が必要な場合には、調整手段４２により調整を行う（ステップＳ７、および、ステップＳ８の第２調整工程）。例えば、コレット２２に吸着された状態でのチップ表面の凹凸量を算出し、その凹凸が閾値を超える場合には、これを補正する。これにより、ボイドの発生を抑制できる。そして、調整の必要がなくなるまで、ステップＳ５～Ｓ８の工程を繰り返す。ただし、第１調整工程あるいは第２調整工程を一度だけ行うこともできる。

【0052】

以上のように本実施形態のコレット検出装置３０は、アーム３２により検出機構３１をコレット２２に対して相対移動させて各位置でコレット２２を検出することにより、コレット２２のチップ吸着面２２ａ内の位置分布を検出できる。つまり、２次元の測定（Ｙ－Ｚ平面の測定）しかできない検出機構３１を、Ｘ方向へ移動させて繰り返し検出動作をさせることにより、３次元的な検出動作が可能になる。従って、コレット２２の傾きやＸ－Ｙ方向のズレ、異物の有無、面内の凹凸の有無を検出できる。従って、調整手段により、コレット２２の傾きやＸ－Ｙ方向のズレの補正、異物の除去、ピンポイントでの凹凸の緩和が可能になる。これにより、コレットが精度良く所定の位置でチップを保持することができ、コレットがチップを中間ステージや基板に載置する際の位置精度を向上させることができる。また、チップ吸着時のボイドの発生を抑制できる。さらに、これらの検出を一度に行うことができるので、検出の時間を短縮できる。また本実施形態のように、２次元の検出と移動機構を組み合わせることにより、３次元の位置検出が可能な検出機構を使用してコレット２２のチップ吸着面２２ａを検出する場合と比較しても、短時間の検出が可能になる。

【0053】

検出機構３１は、非接触でコレット２２の位置を検出できるため、接触時の加圧によるコレット２２の変形や位置ズレ、異物の付着を防止できる。

【0054】

本実施形態のコレット検出装置３０は、画像を撮影してコレットの位置を検出する方法と比較すると、コレット表面の光沢状態に影響を受けにくいため、より精度の高い位置検出が可能になる。また、上記のようにチップ吸着面２２ａの凹凸を検出することができるため、画像を撮影する方法と比較して高精度に異物の判別が可能になる。

【0055】

またコレットの外形や面全体の検出結果から、異なるサイズのコレットが誤ってコレットホルダに装着されている場合やコレットの縦横の装着姿勢が間違っている場合、またコレットの穴径や穴数の違いから、ピックアップ用のコレットとボンディング用のコレットを間違えて装着している場合等を検出でき、コレットの誤組みを防止できる。

【0056】

また、第２の調整を行うことにより、コレットが実際にチップを吸着した状態でのコレットの位置検出および調整が可能になり、より高精度な位置補正や被検出面の調整が可能になる。

【0057】

さらに、コレット２２の高さの検出結果から、コレットホルダ２３とのＺ方向の相対位置を検出し、コレット２２のコレットホルダ２３に対する押し込み量を検出できる。従って、その押し込み量が少ない場合には、コレット２２の差し込み異常と判断できる。この場合、コレット２２を再度、コレットホルダ２３へ押し込むことで、コレット２２のコレットホルダ２３に対する差し込み不良を解消できる。この際、検出機構３１のＺ方向の検出深度が足りない場合には、検出機構３１あるいはコレット２２をＺ方向へ移動させる移動機構を設けることができる。

【0058】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

【0059】

以上の説明では、ウエハ２６からチップ２１をピックアップして、中間ステージ２７に載置するコレット２２に対して、位置検出および調整を行う場合を例示した（図１参照）。しかし、中間ステージ２７からチップ２１をピックアップして、基板２８に載置するコレット２４に対して位置検出および調整を行ってもよい。また、ボンディング装置の構成に関しても本発明に限らない。例えば、中間ステージを介さず、ウエハからピックアップしたチップを直にボンディングするボンディング装置であってもよい。

【0060】

以上の説明では、コレット交換時に、本実施形態のコレット検出装置によってコレット位置を検出および調整する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らない。例えば、コレットホルダに保持されたコレットの状態を定期的に検査するために、本実施形態のコレット検出装置を用いてもよい。

【0061】

例えば図５に示すように、コレットの継続使用時間が所定の時間に達した場合に、前述した方法によりコレット位置の検出を行う（ステップＳ１１の検出工程）。そして、検出工程の検出結果に基づいて、コレットの経時による変形量を算出する（ステップＳ１２の変形量算出工程）。具体的には、検出されたコレットのチップ吸着面２２ａの外形から膨潤や熱膨張による変形量、欠損した面積量、そして、Ｚ方向の高さの変位などから摩耗量を算出する。そして、これらの変形量が設定した閾値以下の場合には、工程を終了する。そして、変形量が閾値を超える場合には、新しいコレットに交換する（ステップＳ１３、Ｓ１４の交換工程）。なお、コレットを新規に交換した場合には、前述の図４で示したフロー図により、交換後のコレットの位置検出および調整を行う。

【0062】

以上のように、定期的にコレットの検出および変形量を算出することにより、より適切なタイミングでコレットを交換でき、ダイボンダのランニングコストの低下や品質の向上を実現できる。また、上記の実施形態ではコレットの変形量のみを算出して交換のタイミングのみを判断するものとしたが、前述した図４のフロー図のように、新しいコレットに交換しない場合に、コレットの位置補正や被検出面の調整を行ってもよい。これにより、コレットの位置精度を高めることができ、ダイボンダの品質を向上させることができる。

【0063】

以上の実施形態では、移動機構により、コレットの側を移動させる場合を示した。しかしこれに限らず検出機構をコレットに対して、両者の接離方向と直交する方向へ移動させてもよい。

【0064】

以上の実施形態では、受光素子をＹ方向に並設した検出機構に対して、コレットをその並設方向と交差する方向であるＸ方向へ移動させる場合を例示した。しかし、単一の受光素子を有する１次元の検出機構に対して、コレットをＸ方向およびＹ方向に移動させて、コレットの被検出面を検出するコレット検出装置であってもよい。また本発明では、３次元的な検出が可能な検出機構を上記移動機構により移動させてもよい。つまり、この検出機構が検出したい全範囲を一度に検出できない場合に、移動機構により検出機構を移動させることで、全範囲の検出を可能にすることもできる。

【0065】

以上の説明では、コレット２２を、コレット２２と検出機構３１の接離方向（Ｚ方向）と直交する方向であるＸ方向へ移動させる場合を例示した。しかし、厳密に直交する方向である必要はなく、検出機構３１の検出精度を過度に損なわない程度に、直交する方向から多少の誤差があってもよい。

【符号の説明】

【0066】

２１ チップ
２２ コレット
２２ａ チップ吸着面（被検出面）
２３ コレットホルダ
２４ コレット
２５ コレットホルダ
３０ コレット検出装置
３１ 検出機構
３１２ 受光素子（検知素子）
３２ アーム（移動機構）
４１ 演算手段
４２ 調整手段
１００ ダイボンダ（ボンディング装置）
１１０ コレット調整装置
Ａ ピックアップ位置
Ｂ ボンディング位置
Ｓ１ 第１検出工程
Ｓ２ 第１算出工程
Ｓ４ 第１調整工程
Ｓ５ 第２検出工程
Ｓ６ 第２算出工程
Ｓ８ 第２調整工程
Ｓ１１ 検出工程
Ｓ１２ 変形量算出工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2021-11-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出して、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行うコレット調整装置であって、
前記コレットを検出する検出機構と、
移動機構と、
前記コレットの前記被検出面を押圧する押圧部材と、を備え、
前記移動機構が、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させることで、前記検出機構が３次元的な検出を行い、
前記押圧部材は、前記検出機構の検出結果に基づいて、前記コレットの被検出面を部分的に押圧することを特徴とするコレット調整装置。

【請求項2】

前記検出機構には検知素子が複数並設され、
前記移動機構は、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させる請求項１記載のコレット調整装置。

【請求項3】

前記コレットにより前記チップをピックアップしてボンディング位置まで搬送し、当該ボンディング位置にボンディングするボンディング装置であって、
請求項１または２記載のコレット調整装置により前記コレットの調整を行うボンディング装置。

【請求項4】

検出機構により、チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出して、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行うコレット調整方法であって、
前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させ、前記検出機構が３次元的な検出を行う第１検出工程と、
前記第１検出工程の検出結果に基づいて、押圧部材により前記コレットの前記被検出面を部分的に押圧する第１調整工程とを備えたことを特徴とするコレット調整方法。

【請求項5】

前記検出機構には検知素子が複数並設され、
移動機構は、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させる請求項４記載のコレット調整方法。

【請求項6】

前記コレットが前記チップを吸着した状態で、
前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向であって、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させ、前記検出機構が前記コレットおよび前記チップの少なくとも一方の位置を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程の検出結果に基づいて、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行う第２調整工程とをさらに備えた請求項４または５記載のコレット調整方法。

【請求項7】

前記第１検出工程の検出結果に基づいて、前記コレットの経時による変形量を算出する変形量算出工程と、
前記変形量算出工程により算出された変形量が所定の閾値を超えた場合に、前記コレットを新規のコレットに交換するコレット交換工程とをさらに備えた請求項４から６いずれか１項に記載のコレット調整方法。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

本発明は、コレット調整装置、ボンディング装置、および、コレット調整方法に関する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0015】

上記の課題を解決するため、本発明は、チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出して、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行うコレット調整装置であって、前記コレットを検出する検出機構と、移動機構と、前記コレットの被検出面を押圧する押圧部材と、を備え、前記移動機構が、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させることで、前記検出機構が３次元的な検出を行い、前記押圧部材は、前記検出機構の検出結果に基づいて、前記コレットの前記被検出面を部分的に押圧することを特徴とする。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0021】

また上記課題を解決するため、本発明は、検出機構により、チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出して、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行うコレット調整方法であって、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させ、前記検出機構が３次元的な検出を行う第１検出工程と、前記第１検出工程の検出結果に基づいて、押圧部材により前記コレットの前記被検出面を部分的に押圧する第１調整工程とを備えたことを特徴とする。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0027】

本発明のコレット調整装置あるいはコレット調整方法によれば、コレットの被検出面内の位置の分布を検出できる。

【手続補正書】

【提出日】2022-02-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出して、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行うコレット調整装置であって、
前記コレットを検出する検出機構と、
移動機構と、
前記コレットの前記被検出面を押圧する押圧部材と、を備え、
前記移動機構が、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させることで、前記検出機構が３次元的な検出を行い、
前記押圧部材は、前記検出機構の検出結果に基づいて、前記コレットの被検出面を部分的に押圧することを特徴とするコレット調整装置。

【請求項2】

前記検出機構には検知素子が複数並設され、
前記移動機構は、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させる請求項１記載のコレット調整装置。

【請求項3】

前記コレットにより前記チップをピックアップしてボンディング位置まで搬送し、当該ボンディング位置にボンディングするボンディング装置であって、
請求項１または２記載のコレット調整装置により前記コレットの調整を行うボンディング装置。

【請求項4】

検出機構により、チップを吸着してピックアップするコレットの位置または状態を検出して、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行うコレット調整方法であって、
前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向へ相対移動させ、前記検出機構が３次元的な検出を行う第１検出工程と、
前記第１検出工程の検出結果に基づいて、押圧部材により前記コレットの前記被検出面を部分的に押圧する第１調整工程とを備えたことを特徴とするコレット調整方法。

【請求項5】

前記検出機構には検知素子が複数並設され、
移動機構は、前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させる請求項４記載のコレット調整方法。

【請求項6】

前記コレットが前記チップを吸着した状態で、
前記検出機構あるいは前記コレットの一方を、他方に対して、前記検出機構と前記コレットとの接離方向と直交する方向であって、前記検知素子の並設方向と交差する方向へ相対移動させ、前記検出機構が前記コレットおよび前記チップの少なくとも一方の位置を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程の検出結果に基づいて、前記コレットの位置補正あるいは前記コレットの被検出面の調整を行う第２調整工程とをさらに備えた請求項５記載のコレット調整方法。

【請求項7】

前記第１検出工程の検出結果に基づいて、前記コレットの経時による変形量を算出する変形量算出工程と、
前記変形量算出工程により算出された変形量が所定の閾値を超えた場合に、前記コレットを新規のコレットに交換するコレット交換工程とをさらに備えた請求項４から６いずれか１項に記載のコレット調整方法。