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特許7270535単一電気モータで回転運動と並進運動を可能にするデバイス、及びそのデバイスに関連する装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-27
(45)【発行日】2023-05-10
(54)【発明の名称】単一電気モータで回転運動と並進運動を可能にするデバイス、及びそのデバイスに関連する装置
(51)【国際特許分類】
H02P 25/064 20160101AFI20230428BHJP
【ＦＩ】
H02P25/064
【請求項の数】
17
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019219711
(22)【出願日】2019-12-04
(65)【公開番号】P2020099185
(43)【公開日】2020-06-25
【審査請求日】2020-12-07
(31)【優先権主張番号】18212980.9
(32)【優先日】2018-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】517438583
【氏名又は名称】ネクスペリア ベー．フェー．
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ストッケルマンズ ユープ
(72)【発明者】
【氏名】ナシブリナ ネイリア
(72)【発明者】
【氏名】カンプスフレール トム
【審査官】柏崎 翔
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－２０８８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２２４７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－３８４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－３１６７１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３３６２０７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ２５／０６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多相コイル配列を含み、複数のコイル又はコイルセットを備える固定子と、その回転軸の軸方向に移動可能であり、少なくとも１つの永久磁石をそれぞれ含む複数の極を有する回転子と、
計算式によって、少なくとも前記複数のコイル又はコイルセットのコイル数又はコイル セット数と、前記回転子の回転角と、前記回転子の軸方向位置に応じたパラメータとに基づいて電流（Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）を決定するように動作する制御ユニットと、
を備える直線・回転運動のための単一電気モータを備えるデバイスであって、
各電流（Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）は、トルクを生成する電流成分（ＩｒΦ，ＩｓΦ，ＩｔΦ ）と、軸力を生成する電流成分（Ｉｒｘ，Ｉｓｘ，Ｉｔｘ）とを有し、決定した電流を開 ループで前記複数のコイル又はコイルセットに供給し、前記電流の合計はゼロであり、さらに、前記固定子と前記回転子の双方がバックアイアンを含み、
前記単一電気モータは、絶縁層と冷却システムをさらに含み、
前記複数のコイル又は前記コイルセットは、前記絶縁層を介して前記固定子の前記バックアイアンに取り付けられており、当該バックアイアン自体が前記冷却システムに取り付けられている、デバイス。
【請求項2】
前記単一電気モータの前記回転子は、その外面、又はその内面に、複数の前記永久磁石が、極性が交互に反転するように取り付けられたシャフトからなる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記回転角を検知し、それを前記制御ユニットに供給するよう構成された第１のセンサと、前記回転子の前記軸方向位置を検知し、それを前記制御ユニットに供給するよう構成された第２のセンサとを備えている、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項4】
前記回転子を支え、前記回転軸に沿った線形自由度と前記回転軸周りの回転自由度を除くすべての自由度を制約するよう構成された軸受システムを備えている、請求項１～３の いずれか一項に記載のデバイス。
【請求項5】
前記軸受システムは、アクティブ磁気軸受システムを含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項6】
前記パラメータの変化は、前記軸方向位置に応じて反比例する、請求項１～５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項7】
前記制御ユニットは、前記軸方向位置には依存しないさらなるパラメータにも基づいて前記電流を決定するよう構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項8】
前記制御ユニットは、第１のコイル又はコイルセットの電流を
Ｉｒ＝ＩｒΦ＋Ｉｒｘ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ））＋Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ））として、
第２のコイル又はコイルセットの電流を
Ｉｓ＝ＩｓΦ＋Ｉｓｘ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）－（２π／３ｎ））＋Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）－（２π／３ｎ））として、そして
第３のコイル又はコイルセットの電流を
Ｉｔ＝－Ｉｒ－Ｉｓ＝ＩｔΦ＋Ｉｔｘ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ）） ＋Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ））として
決定するよう構成され、ここで
Ａは前記軸方向位置に応じたパラメータ、ｎは磁極対数、Φは前記回転角、θは０と２π／ｎとの間のアライメント角、Ｂは追加パラメータである、請求項１～７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項9】
前記単一電気モータは、直流電気モータである、請求項１～８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項10】
半導体デバイスをウエハから目標位置に移送する装置であって、請求項１～９のいずれか一項に記載のデバイスと、
回転移送アセンブリの回転軸を中心に回転して半導体デバイスをピックアップ位置から 移送位置に移送し、その回転面に対して軸方向に移動可能な移送ヘッドを備えた回転移送アセンブリと、
を備え、
前記移送ヘッドの回転、又は前記移送ヘッドの軸方向の移動、又は前記移送ヘッドの回転及び移送ヘッド軸方向の移動は、前記デバイスによって行われる、
装置。
【請求項11】
前記回転移送アセンブリは、その前記移送ヘッドを前記ピックアップ位置まで回転させ、前記移送ヘッドを前記移送位置まで回転させるよう動作する、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記移送位置は前記目標位置を含む、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項13】
前記目標位置は、キャリア構造上への載置のために前記半導体デバイスが配置される位置を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項14】
前記目標位置は、キャリアテープ上への載置のために半導体デバイスが配置される位置を含む、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項15】
前記目標位置は、リードフレーム上への載置のために半導体デバイスが配置される位置を含む、請求項１２～１４のいずれかに記載の装置。
【請求項16】
前記回転移送アセンブリは、前記移送位置での前記半導体デバイスの移送と同時に前記軸方向に移動可能である、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項17】
基板のアライメントを行う装置であって、請求項１～９のいずれか一項に記載のデバイスと、
処理位置で前記基板の処理を行うため、基板を搬送方向に搬送するように動作する基板搬送装置と、
前記基板上のインデックス要素の位置を検出するように動作する基板位置検出器と、
前記インデックス要素の検出位置が、処理が発生する可能性のある前記処理位置と一致するかどうかを判断するように動作するミスアライメント検出器と、
を備え、
前記検出位置と前記処理位置とのミスアライメントの判断に応じて、前記デバイスは、前記インデックス要素の位置が前記処理位置と一致するよう、前記搬送方向に、又は前記搬送方向に対して横方向に、又は前記搬送方向及び前記搬送方向に対して横方向に、前記基板の位置を調整するように動作する、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、単一モータによって回転・並進運動を可能にするデバイスに関する。また、本発明は、そのデバイスを組み込んだ装置、及び、その装置を組み込んだ、半導体デバイスをウエハから目標位置に移動させるためのシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のブラシレス永久磁石アイアンレス回転モータ又は他の種類の回転モータは、トルクしか伝達できない、つまり、回転運動しか実行できない。ただし、多くの用途では、回転・並進運動が必要になる場合がある。通常、このような回転・並進運動は、２つのモータによって、又は、複雑な電子機器と制御技術を備えた特別に設計されたモータによって行われる。
【0003】
特許文献１には、修正されたブラシレス直流（ＤＣ）モータを使用する回転モータとリニアモータを組み合わせたものが開示されている。このモータは、とりわけ、回転子、モータケーシング、モータケーシングの内部円筒面に取り付けられた半径方向に等間隔の３つのコイルを備えている。回転子の角度位置θ及びその回転軸（ｚ軸）に沿った直線位置ｚは、それぞれ命令値θｃ、ｚｃに従って制御される。これは、それに応じてコイルを駆動することにより実現される。コイルに供給される電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは、とりわけ、電流Ｉａ、Ｉｂを検知する電流センサ、ならびに、比例積分（ＰＩ）コントローラを含むフィードバックループによって決定される。
【0004】
特許文献１には、コイルに供給される電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに関する明示式を開示されていない。電流Ｉａ、Ｉｂは、電流フィードバックによって得られるため、電流センサによって検知する必要がある。さらに、フィードバックループを実装するにはＰＩコントローラが必要となる。これらのＰＩコントローラは動的要素であり、動作させるには調整が必要である。つまり、ＰＩパラメータを調整する必要がある。従って、特許文献１に記載されている回転モータとリニアモータの組み合わせを動作させるには、ある程度の電子部品及び／又はソフトウェアコンポーネントが必要である。
【0005】
特許文献２には、単一モータ、いわゆる「Ｎフォーサモータ（Ｎ－ｆｏｒｃｅｒ ｍｏｔｏｒ）」によって回転・並進運動を可能にするデバイスが開示されている。このデバイスは、直線・回転運動用のアイアンレス電気モータを備え、複数のコイル又はコイルセットを含む多相コイル配列を有する固定子と、その回転軸の方向に沿って移動可能であり、それぞれ少なくとも１つの永久磁石を含む複数の極を有する回転子とを備えていてもよい。制御ユニットは、少なくとも上記複数のコイル又はコイルセット、回転子の回転角、回転子の軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流を決定し、決定された電流をコイル又はコイルセットに供給してもよい。
【0006】
従来、半導体デバイスは、このような回路の複数の行列からなるマトリックスで、ウエハとも呼ばれる円形平面基板上及びその中で製造され、通常はすべて同一であり、同じ寸法を有するが、これらは必須条件ではない。ウエハ製造後、ウエハの表面は柔軟なキャリア膜に接着される。そして、キャリア膜を切断せずにウエハを一方の面から反対側の面に切断することにより、それぞれの回路を物理的に互いに分離する。これにより、キャリア膜上に配置された複数の個々の半導体デバイス又は回路（以下「チップ」又は「ダイ」ともいう）が得られる。
【0007】
通常のチップ移送装置では、チップ移送ユニットとチップフリップユニットにより半導体ウエハから半導体チップをピックアップし、半導体チップの向きを反転させて、目標位置、例えば、キャリア構造上に載置する。例えば、チップ移送ユニットにより、ウエハから集積回路（ＩＣ）ダイをピックアップし、通常はチップ移送ユニットと目標位置の間に配置されているチップフリップユニットにそのＩＣダイを移送することができる。チップフリップユニットにより、ＩＣダイの向きを反転させ、その反転させたＩＣダイを目標位置に載置することができる。例えば、ウエハは、通常、アクティブ側（バンプ側、上面又は前面ともいう）がチップ移送ユニットとチップフリップユニットに向くように配置される。チップフリップユニットによってバンプ側が下になるようにＩＣダイを反転させる間に、チップ移送ユニットによってバンプ側のＩＣダイをピックアップし、バンプ側が下に向いた状態でその反転させたＩＣダイを目標位置に載置する。
【0008】
各チップは、チップ移送ユニットのチップピックアップ位置にある移送ヘッドと相互作用する針機構によってキャリア膜から機械的にピックアップされ、切り離される。各チップピックアップ処理の前に、ウエハを移動させることにより、チップをチップピックアップ位置に移動させる。ピックアップ後、チップは移送ヘッドによってリードフレームに移され、そこでチップボンディング位置にある移送ヘッドから外されて、リードフレームに固定的に取り付けられる（ボンディングされる）。次に、各チップのコンタクトパッドが、ワイヤボンディング処理においてリードフレームのコンタクトピンに電気的に接続される。チップを移送する他の処理では、ピックアップ後、チップは移送ヘッドによってキャリアテープ又はチップフリップユニット（チップを反転させる場合）に移送される。
【0009】
通常、チップ移送装置のチップ移送ユニットは、多数の移送ヘッドがその上に配置された回転ヘッドを備えている。各移送ヘッドは、真空でチップをピックアップするよう動作するコレット又は真空ピペットを備えている。従って、回転ヘッドの別の移送ヘッドがチップを目標位置、例えば、キャリア構造上に配置している間に、回転ヘッドの移送ヘッドがウエハからチップをピックアップすることができる。移送処理中は、チップのハンドオーバーが２回、すなわち、ウエハから移送ヘッドへのピックアップ時と、移送ヘッドから目標位置、例えば、リードフレームやキャリアテープなどのキャリア構造への配置時とに行われることが理解されよう。
【0010】
いわゆる「フリップチップ」構成では、第２のチップ移送ユニット（すなわち、チップフリップユニット）が設けられる。従って、チップ移送ユニットの移送ヘッドは、ウエハからチップをピックアップすることができる。チップを担持した移送ヘッドをピックアップ位置からハンドオーバー位置に移動させるように回転ヘッドを回転させることにより、チップをハンドオーバー位置、すなわち、チップをチップフリップユニットの移送ヘッドに渡す位置に移送する。このハンドオーバー位置において、チップは、チップフリップユニットの移送ヘッドに渡される。その後、チップフリップユニットが動作して、チップを、例えば、目標位置に載置するように別の場所に移動することができる。フリップチップ移送処理では、さらなるハンドオーバー、すなわち、第１のチップ移送ユニットからチップフリップユニットへのハンドオーバーが必要であることが理解されよう。従って、ウエハから移送ヘッドへのピックアップと、チップ移送ユニットの移送ヘッドからチップフリップユニットの移送ヘッドへのハンドオーバーと、チップフリップユニットの移送ヘッドから目標位置への配置とを含む３回のハンドオーバーがある。
【0011】
上記のような直線・回転運動用のアイアンレス電気モータを備えたデバイスで十分であり、特定の動作条件に関しても変わらず十分である場合があるが、発明者らが認識したところでは、単一の電気モータにバックアイアンを含めることが、高速動作が必要な機器、例えば上記の「ピックアンドプレース」型装置やチップ移送装置などでＮフォーサモータの性能を向上させるのに有利となり得る。また、発明者らが認識したところでは、モータにバックアイアンを設けると、磁束密度および関連する力Ｔ、Ｆｚ（線形運動及び回転運動を実現する力）が増加し、同じ入力電力に対して、上記モータによってより大きな力とトルクが生成されることになり、スペースが限られた用途において、及び／又は、より高い生産性／速度を達成するのに有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】米国特許第６４２９６１１号明細書
【文献】欧州特許第２４１２０８６号明細書
【0013】
本発明は、上記を念頭に置いてなされたものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の一態様によれば、多相コイル配列を含み、複数のコイル又はコイルセットを備える固定子と、その回転軸の軸方向に移動可能であり、少なくとも１つの永久磁石をそれぞれ含む複数の極を有する回転子と、計算式によって、少なくとも上記複数のコイル又はコイルセットのコイル数又はコイルセット数と、回転子の回転角と、回転子の軸方向位置に応じたパラメータとに基づいて電流（Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）を決定するように動作する制御ユニットとを備える、直線・回転運動のための単一モータを備えるデバイスであって、各電流（Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）は、トルクを生成する電流成分（ＩｒΦ，ＩｓΦ，ＩｔΦ）と、軸力を生成する電流成分（Ｉｒｘ，Ｉｓｘ，Ｉｔｘ）とを有し、決定した電流を開ループで上記個数のコイル又はコイルセットに供給し、電流の合計はゼロであり、さらに、上記固定子と回転子のうちの少なくとも１つがバックアイアンを含む、デバイスが提供される。
【0015】
上記デバイスの単一電気モータにバックアイアンを設けることにより、バックアイアンのないモータよりも効率的なモータが提供され、同じ入力電力に対してより大きな力とトルクを生成することが可能となる。これは、スペースが限られた用途、及び／又は、高い生産性／速度を実現するのに有利となり得る。これにより、デバイスがチップ移送装置で用いられる場合に、チップに対して比較的高速のチップ移送装置やフリップチップ移送装置を提供し得る。
【0016】
必要に応じて、上記単一電気モータは、外部回転子トポロジと内部回転子トポロジのうちの１つを含んでいてもよい。
【0017】
必要に応じて、上記デバイスは、上記回転角を検知し、それを上記制御ユニットに供給するよう構成された第１のセンサと、上記回転子の上記軸方向位置を検知し、それを上記制御ユニットに供給するよう構成された第２のセンサとを備えていてもよい。
【0018】
必要に応じて、上記デバイスは、上記回転子を支え、上記回転軸に沿った線形自由度と上記回転軸周りの回転自由度を除くすべての自由度を制約するよう構成された軸受システムを備えていてもよい。
【0019】
必要に応じて、上記軸受システムは、アクティブ磁気軸受システムを備えてもよい。
【0020】
必要に応じて、上記パラメータの変化は、上記軸方向位置に応じて反比例してもよい。
【0021】
必要に応じて、上記制御ユニットは、上記軸方向位置には依存しないさらなるパラメータにも基づいて上記電流を決定するよう構成されていてもよい。
【0022】
必要に応じて、上記制御ユニットは、第１のコイル又はコイルセットの電流をＩｒ＝ＩｒΦ＋Ｉｒｘ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ））＋Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ））として、第２のコイル又はコイルセットの電流をＩｓ＝ＩｓΦ＋Ｉｓｘ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）－（２π／３ｎ））＋Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）－（２π／３ｎ））として、そして第３のコイル又はコイルセットの電流をＩｔ＝－Ｉｒ－Ｉｓ＝ＩｔΦ＋Ｉｔｘ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ））＋Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ））として決定するよう構成されていてもよい。ここで、Ａは軸方向位置に応じたパラメータ、ｎは磁極対数、Φは回転角、θは０と２π／ｎとの間のアライメント角、Ｂは追加パラメータである。
【0023】
必要に応じて、上記電気モータは、直流電気モータであってもよい。
【0024】
本発明の別の態様によれば、半導体デバイスをウエハから目標位置に移送する装置が提供される。この装置は、上記及び以下に示すデバイスと、回転移送アセンブリの回転軸を中心に回転して半導体デバイスをピックアップ位置から移送位置に移送し、その回転面に対して軸方向に移動可能な移送ヘッドを備えた回転移送アセンブリとを備え、移送ヘッドの回転及び／又は軸方向の移動は、上記装置によって行われる。
【0025】
必要に応じて、上記回転移送アセンブリは、その移送ヘッドを上記ピックアップ位置まで回転させ、移送ヘッドを上記移送位置まで回転させるよう動作する。
【0026】
必要に応じて、上記移送位置は上記目標位置を含み、及び／又は、必要に応じて、上記目標位置は、キャリア構造上への載置のために上記半導体デバイスが配置される位置を含み、及び／又は、必要に応じて、上記目標位置は、キャリアテープ上への載置のために半導体デバイスが配置される位置を含み、又は、必要に応じて、上記目標位置は、リードフレーム上への載置のために半導体デバイスが配置される位置を含む。
【0027】
必要に応じて、上記回転移送アセンブリは、上記移送位置での上記半導体デバイスの移送と同時に上記軸方向に移動可能であってもよい。
【0028】
本発明のさらなる態様によれば、基板のアライメントを行う装置が提供される。この装置は、上記及び以下に示すデバイスと、処理位置で上記基板の処理を行うため、基板を搬送方向に搬送するように動作する基板搬送装置と、上記基板上のインデックス要素の位置を検出するように動作する基板位置検出器と、そのインデックス要素の検出された位置が、処理が発生する可能性のある上記処理位置の所望の位置と一致するかどうかを判断するように動作するミスアライメント検出器とを備え、上記検出位置と上記所望位置とのミスアライメントの判断に応じて、上記デバイスは、上記インデックス要素の位置が上記所望位置と一致するよう、上記搬送方向及び／又は上記搬送方向に対して横方向に上記基板の位置を調整するように動作する。
【0029】
本発明の態様による１つ又は複数の特定の実施形態を、ほんの一例として、以下の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図19】直線・回転運動のために電気モータを制御する方法の基本的なステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0031】
図１は、１つ又は複数の実施形態に係るデバイス１０の配置を示す概略ブロック図である。このデバイス１０は、固定子１４と回転子１６を含む電気モータ１２を備えていてもよく、その固定子１４と回転子１６の少なくとも一方にバックアイアンが配置される。このモータは、例えば、直流（ＤＣ）モータなどのほぼコギングフリーの電気モータである。固定子１４は、複数の３つのコイル（３、６、９、…）を備えていてもよい。回転子１６は、永久磁石回転子であってもよい。電気モータ１２は、回転モータを含む。
【0032】
このデバイス１０は、制御ユニット１８、第１のセンサ２０、第２のセンサ２２をさらに備えていてもよい。制御ユニット１８は、固定子１４のコイル又はコイルセットに供給される電流を決定してもよい。第１のセンサ２０は、回転子１６の回転角を検知可能である。第２のセンサ２２は、回転子１６の軸方向位置や変位を検知可能である。
【0033】
図２は、本例のデバイス１０のコイル及び極の構成を示す概略図である。このような描写は、軸に沿って片側で電気モータ１２を切断して開くことにより得られる。固定子１４は、多数のコイル又はコイルセットを含む多相コイル配列を有していてもよい。本例のデバイス１０では、固定子１４は、第１のコイル又はコイルセット２４、第２のコイル又はコイルセット２６、第３のコイル又はコイルセット２８を備えていてもよい。図２では単一の第１～第３コイル２４、２６、２８が示されているが、それぞれのコイルセットであってもよい。本例のデバイス１０の電気モータ１２は三相モータであってもよく、複数の３つのコイルが設けられてもよい。
【0034】
回転子１６は、多数の極３０を有していてもよい。これらの極３０は、それぞれ少なくとも１つの永久磁石を含んでいてもよい。図２に示す構成では、永久磁石をそれぞれ含む極が４つある。ｐで示される両矢印は、極３０間のピッチ、すなわち、磁石ピッチを示す。これは、ｐ＝π／ｎとして表すことができ、ｎは磁極対数を示す。Φで示される矢印は、回転子１６の回転角をラジアン（ｒａｄ）で示す、すなわち、回転子１６の角度位置又は円周に沿った変位を示す。ｘで示される矢印は、回転子１６の回転軸に沿った変位を示し、回転軸の方向も示す。
【0035】
図３は、本例のデバイス１０における軸受システム３４と回転子１６を示す概略断面図である。回転子１６は、回転軸３２を中心に回転可能である。回転子１６は、軸受システム３４によって支えられてもよい、すなわち、軸受システム３４によってその回転軸３２をガイド又は支持可能である。軸受システム３４は、回転軸３２に沿った線形自由度及び回転軸３２を中心とした回転自由度を除くすべての自由度を制限してもよい。軸受システム３４は、例えば、アクティブ磁気軸受システムであってもよい。
【0036】
図４は、第１の動作状態にある本例のデバイス１０の電気モータ１２を示す概略図である。図４に示すように、回転子１６は、通常、３の倍数（３、６、９、…）である固定子１４のコイルの中心に配置してもよい。このようにして、これらのコイルの端部効果を相殺可能である。
【0037】
図５は、第２の動作状態にある本例のデバイス１０の電気モータ１２を示す概略図である。図５に示すように、回転子１６は、回転軸３２に沿ってシフト可能である。その結果、コイルの端部効果はもはや相殺できなくなり、増加する可能性がある。通常の回転運動及び／又はトルクの場合、３つの相関電流を適切なコイルに印加することができる。異なる相関電流を印加することにより、コイルの端部効果による軸力が支配的になる場合がある。すなわち、回転子１６の位置シフトは、例えば、復元力などのｘ力を与えることを可能にする。従って、トルク及び軸力は、互いにほぼ独立して制御し得る。これについては、以下でさらに詳しく説明する。
【0038】
上述したように、電気モータ１２や他の三相モータには３つのコイル（又は３の倍数のコイル）２４、２６、２８があってもよい。３つのコイル又はコイルセット２４、２６、２８のそれぞれの電流は、回転子１６の位置から導出することができる。すなわち、コイル又はコイルセット２４、２６、２８に供給される電流は、制御ユニット１８によって回転子１６の回転角に基づいて決定してもよい。回転子１６の回転角は、第１のセンサ２０によって検知することができる。
【0039】
第１のコイル又はコイルセット２４の電流は、Ｉｒで示され得る。第２のコイル又はコイルセット２６の電流は、Ｉｓで示され得る。第３のコイル又はコイルセット２８の電流は、Ｉｔで示され得る。これらの各電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔは、２つの各部分又は成分を含むことができる。すなわち、電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔは、以下の式により決定又は計算してもよい。
【0040】
Ｉｒ＝ＩｒΦ＋Ｉｒｘ・・・（１）
Ｉｓ＝ＩｓΦ＋Ｉｓｘ・・・（２）
Ｉｔ＝ＩｔΦ＋Ｉｔｘ・・・（３）
Ｉｓ＝ＩｓΦ＋Ｉｓｘ・・・（２）
Ｉｔ＝ＩｔΦ＋Ｉｔｘ・・・（３）
【0041】
ＩｒΦ、ＩｓΦ、ＩｔΦは、トルク、つまりΦ方向の力ＦΦを生成する電流成分であり、Ｉｒｘ、Ｉｓｘ、Ｉｔｘは、軸力、すなわち、ｘ方向の力Ｆｘを生成する電流成分である。これらの成分は、以下の式により決定又は計算可能である。
【0042】
ＩｒΦ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ））・・・（４）
ＩｓΦ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）－２π／３ｎ）・・・（５）
ＩｔΦ＝－ＩｒΦ－ＩｓΦ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ）・・・（６）
Ｉｒｘ＝Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ））・・・（７）
Ｉｓｘ＝Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）－２π／３ｎ）・・・（８）
Ｉｔｘ＝－Ｉｒｘ－Ｉｓｘ＝Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ）・・・（９）
ＩｓΦ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）－２π／３ｎ）・・・（５）
ＩｔΦ＝－ＩｒΦ－ＩｓΦ＝Ａｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ）・・・（６）
Ｉｒｘ＝Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ））・・・（７）
Ｉｓｘ＝Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）－２π／３ｎ）・・・（８）
Ｉｔｘ＝－Ｉｒｘ－Ｉｓｘ＝Ｂｃｏｓ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ）・・・（９）
【0043】
上記式において、Ａは、回転子１６の軸方向位置ｘと必要なトルクに依存し、回転子１６の回転角に依存しないパラメータであってもよい。すなわち、ＩｒΦ＝Ａ（ｘ）ｓｉｎ（ｎ（Φ－θ））、ＩｓΦ＝Ａ（ｘ）ｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）－２π／３ｎ）、ＩｔΦ＝Ａ（ｘ）ｓｉｎ（ｎ（Φ－θ）＋（２π／３ｎ）が適用され得る。回転子１６の軸方向位置は、第２のセンサ２２により検知可能である。
【0044】
値ｎは、磁極対数を示す。値Φは、回転子１６の回転角をラジアン（ｒａｄ）で示す、すなわち、回転子１６の角度位置又は円周に沿った変位を示すことができる。値θは、転流角を電気モータ１２の磁気トラック内の磁場の磁気角と整列させるアライメント角を示していてもよい。このアライメント角は、０から２π／ｎの値を取ることができる。Ｂは、回転子１６の軸方向位置とその回転角の両方に依存せず、かつ、必要な力に依存し得る追加パラメータであってもよい。
【0045】
式（４）～（６）から分かるように、電流間の関係は、磁石ピッチｐの２倍を磁極対数ｎの３倍で割った位相シフトであってもよい。アライメント処理後、ΦはＦΦが最大になる点でゼロであるといえる。この場合、Ｆｘはゼロになる可能性がある。角度位置と電流の関係が２＊ｐ／（ｎ＊４）を超えると、式（７）～（９）により計算した電流が得られる。この場合、ＦΦはゼロになる可能性があり、Ｆｘは最大になることがある。
【0046】
一方の式（４）～（６）と他方の式（７）～（９）で定められた電流セットを追加することができる（正弦及び余弦）。その結果、ＦΦとＦｘが混在する場合がある。例えば、合力Ｆは、以下の式により決定又は計算することができる。
【0047】
Ｆ＝ＣＦΦ＋ＤＦｘ＝ＣＦΦ（ＩｒΦ，ＩｓΦ，ＩｔΦ）＋ＤＦｘ（Ｉｒｘ，Ｉｓｘ，Ｉｔｘ） （１０）
【0048】
ＦΦとＦｘは、互いにほぼ独立して制御し得る。従って、電気モータ１２は、トルクだけでなくその軸に沿った力も伝達することができ、トルクと軸力は互いに独立して設定することができる。そのために、さらなる整流を行うことができる。
【0049】
図６～図１１は、デバイス１０の電気モータ１２の断面を示す概略図であり、電気モータ１２は異なるトポロジを含む。図６は、デバイス１０の電気モータ１２の断面を示す概略図であり、電気モータ１２は、回転子バックアイアン４２を有する内部回転子トポロジを含む。図７は、デバイス１０の電気モータ１２の断面を示す概略図であり、電気モータ１２は、固定子バックアイアン４４を有する内部回転子トポロジを含む。図８は、デバイス１０の電気モータ１２の断面を示す概略図であり、電気モータ１２は、回転子バックアイアン４２と固定子バックアイアン４４を有する内部回転子トポロジを含む。図９は、デバイス１０の電気モータ１２の断面を示す概略図であり、電気モータ１２は、回転子バックアイアン４２を有する外部回転子トポロジを含む。図１０は、デバイス１０の電気モータ１２の断面を示す概略図であり、電気モータ１２は、固定子バックアイアン４４を有する外部回転子トポロジを含む。図１１は、デバイス１０の電気モータ１２の断面を示す概略図であり、電気モータ１２は、回転子バックアイアン４２と固定子バックアイアン４４を有する外部回転子トポロジを含む。
【0050】
【0051】
モータ１２の固定子１４は、（固定子バックアイアンがある場合）冷却システム３６に取り付けられた、又は（固定子バックアイアンがない場合）絶縁層３８を介して冷却システム３６に取り付けられた固定子バックアイアン４４に絶縁層３８を介して取り付けられたコイル２４、２６、２８を含む。
【0052】
モータ１２の回転子１６は、（内部回転子トポロジでは）その外面に、又は、（外部回転子トポロジでは）その内面に、交互の極性の磁石が取り付けられたシャフトを有している。回転子バックアイアン４２がある場合、磁石は回転子バックアイアン４２に取り付けられる。必要に応じて、磁石の湾曲した磁化と平行な磁化の両方を採用してもよい。また、必要に応じて、磁石の形状は、長方形及び／又は湾曲していてもよい。さらに、必要に応じて、磁石はネオジム鉄ホウ素磁石を含んでいてもよい。さらに、必要に応じて、ハルバッハ磁石アレイを採用してもよい。必要に応じて、ソリッド回転子バックアイアンが採用される。
【0053】
必要に応じて、冷却システムは水冷システムであってもよい。また、必要に応じて、固定子バックアイアン４４の材料は、電気積層鋼を含んでいてもよい。さらに、必要に応じて、コイルはカプセル化され、絶縁層に取り付けられていてもよい。制御目的で、多相巻線を採用してもよい。
【0054】
内部回転子トポロジの例（図６～図８）では、回転子１６は回転可能なシャフトを備え、固定子１４は回転子１６が配置される穴を有するシャフトを備えている。固定子１４は、回転子１６に対して、２自由度軸受、又は、複数の１自由度軸受（例えば、ボールブッシュ軸受や板ばね軸受）の組み合わせで取り付けられていてもよい。
【0055】
外部回転子トポロジの例（図９～図１１）では、回転子１６は、固定子１４が配置される穴を有する回転可能なシャフトを備えている。この場合も同様に、固定子１４は、回転子１６に対して、２自由度軸受、又は、複数の１自由度軸受（例えば、ボールブッシュ軸受や板ばね軸受）の組み合わせで取り付けられていてもよい。
【0056】
図１２は、本発明の１つ又は複数の実施形態に係る、半導体デバイスをウエハから目標位置に移送するシステム１００を示す概略ブロック図である。目標位置は、リードフレームやキャリアテープなどのキャリア構造に又はその上にある。このシステム１００は、装置１０２、ウエハ保持装置１１２、キャリア移動機構１１４、アライメント監視装置１１６、コントローラ１１８を備えている。
【0057】
装置１０２は、２つの回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２、上述のデバイス１０、ピックアップ装置アクチュエータ１１０を備えている。デバイス１０は、移送アセンブリの直線・回転運動を生じさせるモータを備え、ピックアップ装置アクチュエータ１１０は、２つの回転移送アセンブリのピックアップ部の動きを生じさせる駆動装置を備えている。デバイス１０とピックアップ装置アクチュエータ１１０とによって、コントローラ１１８からの制御信号の受信に応じて動きを生じさせる。
【0058】
このシステム１００は、半導体デバイスのパッケージングに使用可能である。例えば、システム１００によって、半導体デバイスをウエハから目標位置、例えば、リードフレームやキャリアテープなどのキャリア構造に移送することができる。システム１００によって移送可能な半導体デバイスの例には、集積回路（ＩＣ）チップ、ＩＣダイ、その他のＩＣモジュールが含まれるが、これらに限定されるものではない。ＩＣダイのサイズは、任意の適切な範囲にすることができる。装置１０２の回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２によって、ウエハ保持装置１１２によって保持されたウエハから、キャリア移動機構１１４に位置するキャリア構造の表面へと半導体デバイスが移送される。各回転移送アセンブリは、少なくとも２つの移送ヘッドを有していてもよく、各移送ヘッドにより一度に１つの半導体デバイスが移送される。回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２は、その上にピックアップ装置（例えば、コレット）を使用して、吸引、力又は他の適用可能な手段により、半導体デバイスをピックアップして保持することができる。
【0059】
デバイス１０とピックアップ装置アクチュエータ１１０は、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２の移送ヘッドの位置を制御するように動作する。この位置決めについては、図１８を参照してさらに詳しく説明する。
【0060】
システム１００のウエハ保持装置１１２は、少なくとも１つの回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２による半導体デバイスのピックアップの代わりに、多数の半導体デバイス（例えば、その上に製造されたＩＣダイやチップ及び半導体パッケージ）を含むウエハを保持するよう構成されている。
【0061】
システム１００のキャリア移動機構１１４によって、キャリア構造（例えば、リードフレームやキャリアテープ）の配置又は移動が行われる。キャリア移動機構１１４は、キャリア構造が供給されるチャネルを有していてもよい。キャリア構造は、半導体デバイスが載置される接合面を備えていてもよい。キャリア構造の例には、リードフレームおよびキャリアテープが含まれるが、これらに限定されるものではない。キャリア移動機構１１４は、半導体デバイスが載置される位置をキャリア構造が連続的に変更できるような移動プラットフォーム（例えば、搬送システム）であってもよい。キャリア移動機構の例としては、オープンリール式リードフレームインデクサ、ストリップ間インデクサ、オープンリール式キャリアテープインデクサが挙げられる。
【0062】
システム１００のアライメント監視装置１１６は、ウエハ保持装置１１２のウエハからキャリア移動機構１１４に位置するキャリア構造への移送処理中に、移送アセンブリ１０４－１、１０４－２の移送ヘッドのピックアップ装置のアライメントをチェックするよう構成されている。アライメント監視装置１１６は、ピックアップ装置のアライメントを光学的にチェックしてもよい。１つ又は複数の実施形態において、アライメント監視装置１１６は、コントローラによって制御される機械視覚システム（例えば、ＣＭＯＳカメラなどの光学システム）を含んでいてもよい。アライメント監視装置１１６は、ウエハ保持装置１１２でウエハから半導体デバイスをピックアップする前、半導体デバイスの移送中、半導体デバイスをキャリア構造上への載置の前、及び／又は、半導体デバイスがキャリア構造上に載置された後にピックアップ装置のアライメントをチェックすることができる。
【0063】
システム１００のコントローラ１１８によって、デバイス１０を制御して、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２を回転させる、例えば、デバイス１０に回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２を駆動させ、ウエハ保持装置１１２にあるウエハからキャリア移動機構１１４に位置するキャリア構造の接合面へと半導体デバイスを移送させる。さらに、コントローラ１１８は、アライメント監視装置１１６によって得られた位置データの受信に応じて、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２の回転運動を調整するよう動作する。また、コントローラ１１８は、アライメント監視装置１１６によって得られた位置データの受信に応じて、デバイス１０を制御し、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２を軸方向に移動させる。すなわち、軸方向アクチュエータ１０６によって、移送アセンブリの１つ又は複数の移送ヘッドの回転面に対して、回転移送アセンブリを軸方向に移動させる。さらに、コントローラ１１８は、アライメント監視装置１１６によって得られた位置データの受信に応じて、ピックアップ装置アクチュエータ１１０を制御し、１つ又は複数のピックアップ装置を径方向に移動させるよう動作可能である。
【0064】
従って、コントローラ１１８は、接線方向、径方向、及び／又は、軸方向に、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２の１つ又は複数のピックアップ装置の位置を調整することができる。
【0065】
図１３は、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２の中心が、キャリア移動機構１１４によって位置決めされたキャリア構造１２０の接合面が延在する平面と平行に位置決めされるシステム１００を示す。図１３に概略的に示される半導体デバイス移送システム１００では、２つの回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２によって、ウエハ保持デバイス１１２が保持するウエハから、キャリア移動機構によって位置決めされたキャリア構造１２０の接合面１２４へと半導体デバイス１２２（例えば、ＩＣチップ又はダイ）が移送される。アライメント監視装置１１６－１、１１６－２、１１６－３によって、異なる位置での半導体デバイスの移送をチェックする。回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２の回転中心１２６－１、１２６－２は、図１３に示される点線１２８に位置している（図示の実施形態では回転中心１２６－１、１２６－２の水平方向のアライメントを示すため、すなわち、中心が同じ平面にあることを示すため）。他の実施形態では、回転移送アセンブリの回転軸は、水平に整列する必要はない。
【0066】
ウエハ保持装置１１２によって保持されたウエハは、第１の平面１３０に配置され、その平面内で移動可能である。目標位置が存在する表面（例えば、キャリア構造の表面）は、任意に点線１２８に平行であり、任意に第１の平面１３０に垂直であってもよい第２の平面１３２に延在している。符号１３４は、半導体デバイスがウエハからピックアップされ、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２によってキャリア構造に移送される第３の平面（すなわち、デバイス移送面）を示す。この第３の平面１３４は、必要に応じて、第１の平面１３０と第２の平面１３２に垂直であってもよい。図１３に示す回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２とアライメント監視装置１１６－１、１１６－２、１１６－３は、図１２のブロック図に概略的に示された回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２とアライメント監視装置１１６の例である。
【0067】
各回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２は、複数の移送ヘッドを有し、移送ヘッドは、任意の適切な個数であればよい（例えば、４つ又は８つの移送ヘッド）。図２に示す例では、回転移送アセンブリ１０４－１は４つの移送ヘッド１３６－１、１３６－２、１３６－３、１３６－４を有し、回転移送アセンブリ１０４－２も４つの移送ヘッド１３６－５、１３６－６、１３６－７、１３６－８を有している。
【0068】
一般に、４ヘッド構成は、４×９０度の増分移動で移動し、半導体ダイの移送サイクルが完了する。９０度移動するたびに、例えば、３時のピックアップ、１２時のダイ検査、９時のダイハンドオーバなどといった処理が実行される。各移送ヘッドによって、一度に１つの半導体デバイスが移送される。例えば、移送サイクル内では、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド１３６－１によって第１の半導体デバイスのピックアップを行い、移送ヘッド１３６－２によって第２の半導体デバイスの移送を行い、移送ヘッド１３６－３によって第３の半導体デバイスの移送を行い、移送ヘッド１３６－４によって第４の半導体デバイスの移送を行うことができる。第２の回転移送アセンブリ１０４－２を回転移送アセンブリ１０４－１の隣、かつ、キャリア構造１２０の接合面１２４と平行に配置することにより、移送プロセスにおける半導体デバイスの回転がキャリア構造と平行になる。その結果、非フリップ半導体移送システムと同様の速度及び同様の処理で、半導体デバイスのフリップ機能を有効化することができる。
【0069】
アライメント監視装置１１６－１、１１６－２、１１６－３は、システム１００内の異なる位置に配置され、それにより異なる位置での半導体デバイスの移送をチェックする。具体的には、アライメント監視装置１１６－１は、回転移送アセンブリ１０４－１と回転移送アセンブリ１０４－２の間に配置され、それにより移送（ハンドオーバー）位置で回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２の移送ヘッドのアライメントをチェックする。このチェックによって、ある移送アセンブリの移送ヘッドが別の移送アセンブリの移送ヘッドと整列しているかどうかを判断し、及び／又は、両方の移送アセンブリの移送ヘッドが移送位置の目標位置に整列しているかどうかを判断してもよい。
【0070】
アライメント監視装置１１６－２は、回転移送アセンブリ１０４－１を監視するために配置され、それによりピックアップ位置及び／又は移送位置での移送ヘッドの整列をチェックすることができる。このチェックにより、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッドがピックアップ位置の目標位置と整列しているかどうかを判断することができる。このチェックにより、必要に応じて、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッドが他の回転可能な移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッド、及び／又は、移送位置の目標位置と整列しているかどうかを判断してもよい。
【0071】
アライメント監視装置１１６－３は、回転移送アセンブリ１０４－２を監視するために配置され、それにより移送（ハンドオーバ）位置及び／又はダイ配置位置、すなわち、キャリア構造１２０上への載置のためにダイが配置されている位置での移送ヘッドのアライメントをチェックすることができる。このチェックにより、回転移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッドがダイ載置位置の目標位置と整列しているかどうかを判断することができる。このチェックは、必要に応じて、回転移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッドが他の回転可能な移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド、及び／又は、移送位置の目標位置と整列しているかどうかを判断してもよい。
【0072】
アライメント監視装置１１６－１、１１６－２、１１６－３は、例えば、ピックアップ位置、ハンドオーバー位置、ダイ載置位置に光を照射し、該位置でのその光の反射を移送ヘッドによってチェックすることにより、移送ヘッドのアライメントを光学的にチェックすることができる。
【0073】
図１４は、アライメントチェック工程が実行される場合の図１３のシステム１００を示す図である。このチェック工程により、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッドがピックアップ位置の目標位置と整列しているかどうか、１つの移送アセンブリの移送ヘッドが別の移送アセンブリの移送ヘッドと整列し、及び／又は、両方の移送アセンブリの移送ヘッドが移送位置の目標位置と整列しているかどうか、回転移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッドがダイ載置位置の目標位置と整列しているかどうかを判断することができる。
【0074】
図１４に示すように、アライメント監視装置１１６－２は、ピックアップ位置１３８でのウエハ保持装置１１２に対する回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド１３６－１、１３６－２、１３６－３、１３６－４のアライメントをチェックする。アライメント監視装置１１６－２は、ウエハ保持装置１１２に対する回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド１３６－１、１３６－２、１３６－３、１３６－４のアライメントを光学的にチェックする。例えば、アライメント監視装置１１６－２は、光１４０をピックアップ位置のある領域に向けて照射し、移送ヘッド１３６－２がピックアップ位置と整列しているかどうかを判断するよう、その領域からの光の反射をチェックすることにより、回転移送アセンブリ１０４－１の転写ヘッド１３６－１、１３６－２、１３６－３、１３６－４のアライメントをチェックする。このアライメントチェック工程で移送ヘッド１３６－２（ひいては回転移送アセンブリ１０４－１）がピックアップ位置と適切に整列していないと判断した場合、コントローラ１１８は、アライメント監視装置１１６－２から受信した位置データを含む信号に応答して、デバイス１０かピックアップ装置アクチュエータ１１０の少なくとも一方にアライメント信号を伝達し、回転移送アセンブリ（及び／又はその一部）を軸方向（すなわち、図のページに出入りする方向）、接線方向（すなわち、移送アセンブリ１０４－１を回転させることによる）、径方向（すなわち、移送ヘッドのピックアップ装置の先端を動かすことによる）の少なくとも１つの方向に移動させる。
【0075】
移送位置（すなわち、ダイが回転移送アセンブリ１０４－１から回転移送アセンブリ１０４－２にハンドオーバーされる位置）でのアライメントチェックは、アライメント監視装置１１６－１によって実行される。例えば、アライメント監視装置１１６－１は、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２のアライメントを（それらの移送ヘッドが同じ平面内で回転するように配置されるよう）光学的にチェックする。これは、移送位置の領域で光１４２－１を照射し、移送ヘッド１３６－４、１３６－６が移送位置と、かつ、互いに整列しているかどうかを判断するようその領域からの光の反射をチェックすることにより行われる。アライメントチェック工程により、移送ヘッド１３６－４、１３６－６（ひいては回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２）の一方又は両方が移送位置と適切に整列していないと判断した場合、コントローラ１１８は、アライメント監視装置１１６－１から受信した位置データを含む信号に応答して、アライメント信号をデバイス１０とピックアップ装置アクチュエータ１１０の少なくとも一方に伝達して、回転移送アセンブリ１０４－１及び／又は１０４－２（及び／又はその一部）を軸方向（すなわち、図の紙面に出入りする方向）、接線方向（すなわち、移送アセンブリ１０４－１及び／又は１０４－２を回転させることによる）、径方向（すなわち、移送ヘッドのピックアップ装置の先端を動かすことによる）の少なくとも１つの方向に移動させる。
【0076】
目標位置、例えば、載置位置（すなわち、ダイがキャリア構造１２０上に載置される位置）でのアライメントチェックは、アライメント監視装置１１６－３によって実行される。例えば、アライメント監視装置１１６－３は、回転移送アセンブリ１０４－２のアライメントを光学的にチェックする。これは、移送ヘッド１３６－７が載置位置と整列しているかどうかを判定するよう、載置位置の領域に光１４４を照射することにより行われる。アライメントチェック工程により、移送ヘッド１３６－７（ひいては回転移送アセンブリ１０４－２）が載置位置と適切に整列していないと判断した場合、コントローラ１１８は、アライメント監視装置１１６－３から受信した位置データを含む信号に応答して、アライメント信号をデバイス１０とピックアップ装置アクチュエータ１１０の少なくとも一方に伝達して、回転移送アセンブリ１０４－２（及び／又はその一部）を軸方向（すなわち、図の紙面に出入りする方向）、接線方向（すなわち、移送アセンブリ１０４－２を回転させることによる）、径方向（すなわち、移送ヘッドのピックアップ装置の先端を動かすことによる）の少なくとも１つの方向に移動させる。
【0077】
図１４に示すアライメントチェック工程により、回転移送アセンブリ１０４－１、１０４－２が適切に整列していると判断した後、半導体デバイスがウエハからピックアップされる。
【0078】
図１５は、半導体デバイスが回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド１３６－３によってウエハからピックアップされた直後のシステム１００を示す。図１５に示すように、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド１３６－３が回転して半導体デバイスをピックアップ位置から搬送する。回転移送アセンブリ１０４－１をさらに回転させることで、移送ヘッド１３６－４をチップピックアップ位置まで回転させて、別の半導体デバイスをピックアップする。この移送移動において、移送ヘッド１３６－２は、９時のダイ移送位置にインデックスされる。
【0079】
半導体デバイス１２２がウエハ保持デバイス１１２からピックアップされた後、回転移送アセンブリ１０４－１を回転させて、半導体デバイスを回転移送アセンブリ１０４－２に移送する。
【0080】
図１６は、半導体デバイスが回転移送アセンブリ１０４－１から回転移送アセンブリ１０４－２に移送される半導体デバイス移送工程を示す。図１６に示すように、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド１３６－３は、移送（すなわち、ハンドオーバー又はチップフリップ）位置１４８まで回転され、そこから半導体デバイスが回転移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッド１３６－７によってピックアップされる。１つ又は複数の実施形態において、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッド１３６－３は、ピックアップ位置１３８から移送位置１４８まで１８０度回転される。
【0081】
半導体デバイス１２２が回転移送アセンブリ１０４－２に移送された後、回転移送アセンブリ１０４－２を回転させて、半導体デバイスをキャリア構造１２０上に載置する。半導体デバイス（例えば、半導体ダイ）は、ダイボンディング処理の水平ボンディングパッド上に載置することができる。あるいは、半導体デバイス（例えば、半導体チップ又はクアッドフラットノーリード（ＱＦＮ）パッケージ）は、ダイソート又はテーピング処理のブリスターテープやキャリアテープのキャビティに載置することができる。
【0082】
図１７は、半導体デバイス１２２が回転移送アセンブリ１０４－２からキャリア構造の接合面１２４に移送される前のシステム１００を示す。図１７に示すように、回転移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッド１３６－７を回転させて、半導体デバイスをキャリア構造の接合面上の開口部１５０（例えば、ギャップ又は穴）に入れる。いくつかの実施形態において、カバー層１４６（例えば、テープ層）がその開口部を覆って（例えば、その上に転がって）半導体デバイスをキャリア構造１２０内に密封する。
【0083】
図１８は、図１３の回転移送アセンブリ１０４－１の実施形態を示す。回転移送アセンブリ１０４－１は、４つの移送ヘッド１３６－１、１３６－２、１３６－３、１３６－４を含む。回転移送アセンブリは、軸１５２を中心に回転するよう構成され、デバイス１０によって時計回り又は逆時計回り（反時計回り）に駆動されて、移送アセンブリの動作運動と、移送アセンブリの補正運動（すなわち、図の矢印Ｔで示す、位置補正のための移送ヘッドの小さな運動）を制御する。ウエハ１５５上のチップ１２０の表面は、チップピックアップ位置で移送ヘッド１３６に対向して配置される。回転アセンブリの動作において、チップ１２０は、移送ヘッド１３６－１によってウエハ１５５からピックアップされ、２つのインデックス工程後、移送、ハンドオーバー又はチップフリップ位置まで（すなわち、図の移送ヘッド１３６－３が占める位置まで）まで回転される。図１３に示す回転移送アセンブリ１０４－２は、図１８に示す回転移送アセンブリ１０４－１と同一又は同様に実装することができる。
【0084】
回転移送アセンブリ１０４－１では、各移送ヘッド１３６－１、１３６－２、１３６－３、１３６－４は、それぞれアーム１５６ａ～１５６ｄ、一対の平行な板バネ１５８、ブロック１６０ａ～１６０ｄ、コレット１６２ａ～１６２ｄ、アーム１６４ａ～１６４ｄ、圧力バネ１６６ａ～１６６ｄを備えている。各コレット１６２ａ～１６２ｄは、（図では矢印Ｒで示される）軸１５２に対して直角に径方向に短距離にわたって前後に移動可能である。この径方向の動きは、ピックアップ装置アクチュエータ１１０から受信した信号に応答して制御されるモータ１５４によって生じる（図１２を参照）。
【0085】
移送ヘッドは、軸１５２を中心にアセンブリを駆動させるのに用いられるデバイス１０に接続される。各アーム１５６ａ～１５６ｄは、回転移送アセンブリから軸１５２まで基本的には径方向に延在する。アーム１５６ａ～１５６ｄのそれぞれの端部に、またはその近位に、一対の平行な板バネ１５８の端部が固定して取り付けられ、一対の板バネ１５８の両端によりブロック１６０ａ～１６０ｄがそれぞれ支持される。各ブロック１６０ａ～１６０ｄでは、コレット１６２ａ～１６２ｄがそれぞれ固定的に取り付けられている。コレット１６２ａ～１６２ｄは、吸引、力又は他の適用可能な方法により、半導体デバイス１２０（例えば、ＩＣチップ又はダイ）をピックアップして保持するのに用いられる。このコレットは、必要に応じて、ピックアップ開口部の圧力を変化させることにより半導体デバイスをピックアップ、保持、解放する少なくとも１つのピックアップ開口部を有していてもよい。コレットが半導体デバイスのピックアップ位置にあるとき、ピックアップ開口部が半導体デバイスに近接し、開口部に低圧（例えば真空）が発生し、それにより開口部に対して半導体デバイスが吸引される。低圧を維持しながら、半導体デバイスはコレットによって別のチップ移送位置に移送され、ピックアップ開口部により高い圧力を加えることにより解放することができる。
【0086】
各移送ヘッドには、それぞれ、回転移送アセンブリから軸１５２に基本的に径方向に延在するアーム１６４ａ～１６４ｄも含まれる。圧力ばね１６６ａ～１６６ｄは、アーム１６４ａ～１６４ｄの端部と各ブロック１６０ａ～１６０ｄの間に取り付けられている。
【0087】
移送ヘッド１３６－１のブロック１６０ａは、ワイヤ１６８によって移送ヘッド１３６－３のブロック１６０ｃに接続され、移送ヘッド１３６－２のブロック１６０ｂは、移送ヘッド１３６－４のブロック１６０ｄに接続される。ワイヤ１６８は、モータに駆動される回転シャフトに接続されたレバーに固定的に接続、例えば、締め付けられている。
【0088】
コントローラ（図示せず）は、アライメント監視装置１１６からの信号の受信に応答して、アライメント処理を開始して、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッドとピックアップ位置の目標位置及び／又は移送位置とのアライメントを行うように機能する。移送位置が第２の回転移送アセンブリへのハンドオーバー位置である場合、コントローラは、アライメント処理を開始して、回転移送アセンブリ１０４－１の移送ヘッドと第２の回転移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッドとのアライメント、第２の回転移送アセンブリ１０４－２の移送ヘッドと載置位置とのアライメントを行うようにも機能する。コントローラは、デバイス１０及び／又はピックアップ装置アクチュエータ１１０の１つ又は複数に制御信号を送信することによりこれを行う。デバイス１０は、軸１５２に沿って（すなわち、矢印Ａで示す軸方向に）１つ又は複数の移送アセンブリを移動させる。デバイス１０は、１つ又は複数の移送アセンブリの移送ヘッドを回転方向（すなわち、図中の矢印Ｔで示す方向）にも移動させる。ピックアップ装置アクチュエータ１１０は、モータ１５４を制御して、１つ又は複数の移送アセンブリの移送ヘッドを半径方向（すなわち、図中の矢印Ｒで示す方向）に移動させる。このように、上記システムは、３自由度で移送ヘッドの位置を調整することができる。
【0089】
図１９は、直線・回転運動のために電気モータを制御する方法の基本的なステップを示すフローチャートである。ステップＳ１９０２において、少なくとも電気モータの固定子のコイル数又はコイルセット数、電気モータの回転子の回転角、回転子の軸方向位置に依存するパラメータに基づいて電流を決定することができる。ステップＳ１９０４では、決定された電流をコイル又はコイルセットに供給してもよい。
【0090】
図２０は、上記方法のソフトウェアベースの実装例を示す図である。ここで、デバイス２０００は、処理ユニット（ＰＵ）２００２を備えていてもよく、この処理ユニットは、単一のチップ又はチップモジュール上に設けられてもよく、メモリ（ＭＥＭ）２００４に格納された制御プログラムのソフトウェアルーチンに基づいて制御を実行する制御ユニットを有する任意のプロセッサ又はコンピュータデバイスであってもよい。図１９に関連して説明したような処理ステップを実行するために、プログラムコード命令をＭＥＭ２００４からフェッチし、ＰＵ２００２の制御ユニットにロードしてもよい。処理ステップは、入力データＤＩに基づいて実行可能であり、出力データＤＯを生成してもよい。この入力データＤＩは、例えば、電気モータなどの構成及び動作データを表してもよく、出力データＤＯは、例えば、電気モータのコイル又はコイルセットに供給される電流などを表してもよい。
【0091】
上述のデバイスは、例えば、ピックアンドプレース機、外科用ドリル、写真及びビデオ機器のフォーカス・ズームモータ、車のトランスミッション、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）プレーヤーなどに使用可能なアクチュエータに適用することができる。
【0092】
上述のデバイスによって、トルクや軸力が、互いに独立して、標準的なモータに基づいて生成することが可能となる。従って、特別に設計されたモータや複雑な電子機器や制御技術を必要とせずに、並進・回転運動を実現し得る。このようにして、余分なモータや難しい設計パスを削減することができる。第１及び第２のセンサが検知した値に基づく整流アルゴリズムが実装されてもよい。従って、コイル又はコイルセットに供給される電流は、トルクと軸力が常に互いにほぼ独立して（切り離されて）生成されるように決定することができる。これは、電流のフィードバックなしで、つまり、電流センサなしで可能である。従って、コントローラを含むフィードバックループがなく、コントローラを調整する手間も省くことができる。
【0093】
要約すると、本発明の１つ又は複数の実施形態は、単一モータによって回転・並進運動を可能にするためのデバイス、そのデバイスを組み込んだ装置、その装置を組み込んだシステムに関する。直線・回転運動用の電気モータは、複数のコイル又はコイルセットを含む多相コイル配列を有する固定子と、その回転軸の方向に沿って移動可能であり、それぞれ少なくとも１つの永久磁石を有する複数の極を有する回転子とを備えることができる。制御ユニットは、少なくともコイル数又はコイルセット数、回転子の回転角、回転子の軸方向位置に応じたパラメータに基づいて電流を決定し、決定された電流をコイル又はコイルセットに供給してもよい。バックアイアンは、回転子、固定子、又は回転子と固定子の両方に配置される。
【0094】
本発明を図面および前述の説明において詳細に図示及び説明してきたが、そのような図示および説明は、限定的ではなく、例示を目的とした例であると見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。例えば、制御ユニット１８は、固定子のコイル又はコイルセットに供給される電流、すなわち、モータ電流を決定し得ると上記では説明されているが、例えば、アナログハードウェアなどの他のハードウェアによって行われてもよい。そのようなハードウェアは、例えば、モータ電流用の電力増幅器であってもよい。一実施形態では、２つのホールセンサを使用して、磁石の位置依存磁場を測定する場合もある。これらのセンサは空間的に９０度離れていてもよく、コイルに対するセンサの位置は固定（及び既知）であってもよい。２つのホール信号は、電力増幅器の一部であるアナログデバイスに供給されてもよい。これらのホール信号は、回転角（Φ）に対して正弦関数であってもよい。これら２つの信号の（位相シフトした）線形結合の合計により、所望のモータ電流を得ることができる。一般に、回転位置情報は、所望の力とトルクの設定点とともにアナログ装置に入力され、それに基づいて、異なるモータコイルの所望の電流を決定することができる。所望の電流を決定するために、上記以外のハードウェアを代替的又は追加的に使用してもよい。
【0095】
開示された実施形態に対する変形は、図面、開示、添付の特許請求の範囲の検討から、請求された発明を実施する当業者によって理解され達成され得る。
【0096】
請求項において、「含む」という語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されたいくつかのアイテムの機能を果たし得る。
【0097】
請求された特徴を達成するプロセッサを制御可能なコンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに、又は他のハードウェアの一部として提供される光記憶媒体やソリッドステート媒体などの適切な媒体に格納／配布できるが、インターネットやその他の有線又は無線の通信システムを介するなど、他の形式で配布することもできる。新しいシステムと組み合わせて使用可能であるが、請求された特徴を達成するために、既存のシステムの更新時に適用することも可能である。
【0098】
コンピュータ用のコンピュータプログラム製品は、例えば、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるとき、図１９に関連して説明されたような処理ステップを実行するためのソフトウェアコード部分を備えることができる。コンピュータプログラム製品は、例えば、光記憶媒体やソリッドステート媒体など、ソフトウェアコード部分が格納されるコンピュータ可読媒体をさらに備えていてもよい。
【0099】
請求項中の参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【0100】
本発明の特定かつ好適な態様は、添付の独立請求項に記載されている。従属請求項及び／又は独立請求項からの特徴の組み合わせは、請求項に記載されているだけでなく、必要に応じて組み合わせることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
