(57)【要約】      （修正有）【課題】吸着部材の軸誤差、並びにピック・アンド・プレース・システムや基板ベースの変形が、接合力が蓄積される間に生じる問題を、ピック・アンド・プレース・システムを特別強固に構成する必要なく認識する又はなくす製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】吸着部材３により構成要素を受け取り、接合頭部２を基板６に対して第１の移動軸及び第２の移動軸により変位させ、構成要素が基板６に接触するまで吸着部材３を第３の移動軸により下げ、所定接合力を生成し、吸着部材３が構成要素を基板６に押し付ける。接合力が蓄積される間に生じた吸着部材３の傾斜位置を補正するために、第１の移動軸により補正値Ｗ１だけ、及び／又は第２の移動軸により補正値Ｗ２だけ接合頭部２及び／又は基板６を変位させ、吸着部材３の傾斜位置を測定し、記録する。吸着部材３の傾斜位置によるせん断力を測定し、せん断力を記録及び／又は補償する。【選択図】図６
2014212306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（６）上に電子構成要素又は光学構成要素を組み付ける方法であって、
接合頭部（２）に組み付けた吸着部材（３）により前記構成要素を受け取ることであって、前記接合頭部（２）は、平面にかかる第１の移動軸及び第２の移動軸により前記基板（６）に対して変位可能であり、前記接合頭部（２）及び／又は前記吸着部材（３）は、前記面に直角に延在する第３の移動軸により変位可能である、受け取ること；
前記構成要素を前記基板（６）の上の標的位置に位置決めするために、前記接合頭部（２）を前記第１の移動軸及び前記第２の移動軸により変位させること；
前記構成要素が前記基板（６）に接触するまで前記第３の移動軸により前記吸着部材（３）を下げ、所定接合力を生成することであって、前記所定接合力を用いて前記吸着部材（３）が前記構成要素を前記基板（６）に押し付ける、生成すること；及び
前記接合力が蓄積される間に生じた前記吸着部材（３）の傾斜位置を補正するために、第１の方向に沿って補正値Ｗ１だけ、及び／又は第２の方向に沿って補正値Ｗ２だけ前記接合頭部（２）及び／又は前記基板（６）を変位させること
を含む方法であり、前記補正値Ｗ１及びＷ２は、
保存較正データによって決定するか、又は
センサ（１４）によって供給される測定値、及び前記保存較正データから決定するか、又は
前記センサ（１４）によって供給される測定信号に基づく閉ループ制御により生成される、方法。
【請求項２】
基板（６）上に電子構成要素又は光学構成要素を組み付ける方法であって、
接合頭部（２）に組み付けた吸着部材（３）により前記構成要素を受け取ることであって、前記接合頭部（２）は、平面にかかる第１の移動軸及び第２の移動軸により前記基板（６）に対して変位可能であり、前記接合頭部（２）及び／又は前記吸着部材（３）は、前記面に直角に延在する第３の移動軸により変位可能である、受け取ること；
前記構成要素を前記基板（６）の上の標的位置に位置決めするために前記第１の移動軸及び前記第２の移動軸により前記接合頭部（２）を変位させること；
前記構成要素が前記基板（６）に接触するまで前記第３の移動軸により前記吸着部材（３）を下げ、所定接合力を生成することであって、前記所定接合力を用いて前記吸着部材（３）が前記構成要素を前記基板（６）に押し付ける、生成すること；及び
前記接合頭部（２）から前記吸着部材（３）に作用する力の結果として存在する少なくとも１つのせん断力を測定すること；及び
少なくとも１つのアクチュエータ（１６）を作動させること
を含み、前記少なくとも１つのアクチュエータ（１６）を用いて前記測定した少なくとも１つのせん断力を補償又は低減するように、前記接合頭部（２）に所定方向で作用する力を生成することができる、方法。
【請求項３】
基板（６）上に電子構成要素又は光学構成要素を組み付ける方法であって、
接合頭部（２）に組み付けた吸着部材（３）により前記構成要素を受け取ることであって、前記接合頭部（２）は、面にかかる第１の移動軸及び第２の移動軸により前記基板（６）に対して変位可能であり、前記接合頭部（２）及び／又は前記吸着部材（３）は、前記面に直角に延在する第３の移動軸により変位可能である、受け取ること；
前記構成要素を前記基板（６）上の標的位置に位置決めするために、前記第１の移動軸及び前記第２の移動軸により前記接合頭部（２）を変位させること；
前記構成要素が前記基板（６）に接触するまで前記第３の移動軸により前記吸着部材（３）を下げ、所定接合力を生成することであって、前記所定接合力を用いて前記吸着部材（３）が前記構成要素を前記基板（６）に押し付ける、生成すること；及び
センサにより、前記吸着部材（３）の起こり得る傾斜位置、又は前記吸着部材（３）の傾斜位置に依存する物理量、及び／又は前記接合頭部（２）によって前記吸着部材（３）に作用する力の結果として存在する少なくとも１つのせん断力を少なくとも測定し、記録すること
を含む方法。
【請求項４】
測定したトルクが限界値を超えたとき、又は測定したせん断力が限界値を超えたときに前記工程を停止すること
を更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記センサ（１４）は、２軸力トルクセンサ又は多軸力トルクセンサである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
基板（６）上に電子構成要素又は光学構成要素を組み付ける装置であって、
接合頭部（２）に組み付けた吸着部材（３）により前記構成要素を受け取るステップであって、前記接合頭部（２）は、平面にかかる第１の移動軸及び第２の移動軸により前記基板（６）に対して変位可能であり、前記接合頭部（２）及び／又は前記吸着部材（３）は、前記面に直角に延在する第３の移動軸により変位可能である、ステップ；
前記構成要素を前記基板（６）上の標的位置に位置決めするために、前記第１の移動軸及び前記第２の移動軸により前記接合頭部（２）を変位させるステップ；
前記構成要素が前記基板（６）に接触するまで前記第３の移動軸により前記吸着部材（３）を下げ、所定接合力を生成するステップであって、前記所定接合力を用いて前記吸着部材（３）が前記構成要素を前記基板（６）に押し付ける、ステップ；及び
前記接合力が蓄積される間に生じた前記吸着部材（３）の傾斜位置を補正するために、第１の方向に沿って補正値Ｗ１だけ、及び／又は第２の方向に沿って補正値Ｗ２だけ前記接合頭部（２）及び／又は前記基板（６）を変位させるステップ
を実施するように構成し、前記補正値Ｗ１及びＷ２は、
保存較正データによって決定するか、又は
センサ（１４）によって供給される測定値、及び前記保存較正データから決定するか、又は
前記センサ（１４）によって供給される測定信号に基づく閉ループ制御により生成される、装置。
【請求項７】
基板（６）上に電子構成要素又は光学構成要素を組み付ける装置であって、
接合頭部（２）に組み付けた吸着部材（３）により前記構成要素を受け取るステップであって、前記接合頭部（２）は、平面にかかる第１の移動軸及び第２の移動軸により前記基板（６）に対して変位可能であり、前記接合頭部（２）及び／又は前記吸着部材（３）は、前記面に直角に延在する第３の移動軸により変位可能である、ステップ；
前記構成要素を前記基板（６）上の標的位置に位置決めするために、前記第１の移動軸及び前記第２の移動軸により前記接合頭部（２）を変位させるステップ；
前記構成要素が前記基板（６）に接触するまで前記第３の移動軸により前記吸着部材（３）を下げ、所定接合力を生成するステップであって、前記所定接合力を用いて前記吸着部材（３）が前記構成要素を前記基板（６）に押し付ける、ステップ；及び
前記接合頭部（２）から前記吸着部材（３）に作用する力の結果として存在する少なくとも１つのせん断力を測定するステップ；及び
少なくとも１つのアクチュエータ（１６）を作動させるステップ
を実施するように構成し、前記少なくとも１つのアクチュエータ（１６）を用いて前記測定した少なくとも１つのせん断力を補償又は低減するように、前記接合頭部（２）に所定方向で作用する力を生成することができる、装置。
【請求項８】
基板（６）上に電子構成要素又は光学構成要素を組み付ける装置であって、
接合頭部（２）に組み付けた吸着部材（３）により前記構成要素を受け取るステップであって、前記接合頭部（２）は、平面にかかる第１の移動軸及び第２の移動軸により前記基板（６）に対して変位可能であり、前記接合頭部（２）及び／又は前記吸着部材（３）は、前記面に直角に延在する第３の移動軸により変位可能である、ステップ；
前記構成要素を前記基板（６）上の標的位置に位置決めするために、前記第１の移動軸及び前記第２の移動軸により前記接合頭部（２）を変位させるステップ；
前記構成要素が前記基板（６）に接触するまで前記第３の移動軸により前記吸着部材（３）を下げ、所定接合力を生成するステップであって、前記所定接合力を用いて前記吸着部材（３）が前記構成要素を前記基板（６）に押し付ける、ステップ；及び
センサにより、前記吸着部材（３）の可能性のある傾斜位置、又は前記吸着部材（３）の前記傾斜位置に依存する物理量、及び／又は前記接合頭部（２）によって前記吸着部材（３）に作用した力の結果として存在する少なくとも１つのせん断力を少なくとも測定し、記録するステップ
を実施するように構成した装置。
【請求項９】
測定したトルクが限界値を超えたとき、又は測定したせん断力が限界値を超えたときに前記工程を停止する
ように更に構成した、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記センサ（１４）は、２軸力トルクセンサ又は多軸力トルクセンサである、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子構成要素又は光学構成要素、具体的には半導体チップ（ダイとしても公知）を基板上に組み付ける方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業において、構成要素の組付けは、ダイボンダ又はピック・アンド・プレース機として当技術分野では公知である自動半導体組付け機により行われる。構成要素は、種々の種類の基板上に置かれ、接合される半導体チップであることが多い。構成要素は、チップ把持器、特に吸着部材によって持ち上げられ、基板上の付着位置に移動され、基板上の正確に画定した位置に置かれる。チップ把持器又は吸着部材は、通常、その縦軸周りに回転可能に接合頭部に組み付けられる。接合頭部は、ピック・アンド・プレース・システムに固定され、このピック・アンド・プレース・システムは、３つの空間方向、Ｘ、Ｙ及びＺへの要求される移動を可能にする。Ｚ方向は、この場合、及び以下のテキストを参照して垂直方向と対応し、ＸＹ面は、水平面を形成する。
【０００３】
構成要素のＸＹ面への高度に正確な位置決めに加えて、構成要素は面に平行に置かれ、且つ基板へのせん断力がないことが大変重要である。構成要素を傾けて配置すると、保持力の低減、不十分な電気接点若しくは電気接点の損失、構成要素と基板との間の不規則な熱伝達、又は構成要素への損傷等、望ましくない特性をもたらすことがある。せん断力により、半導体チップがずれることがある。
【０００４】
構成要素を基板に押し付けるときに押圧力の結果として反力が生成されることは組付け工程中の深刻な問題であり、この反力は、この工程で発生するものであって、些細なこととは言い難く、且つピック・アンド・プレース・システム及び／又は基板が位置するベースの変形をもたらす恐れがある。そのような変形により、接合頭部が基板の表面に対して傾き、したがって、軸誤差（傾き）をもたらし、構成要素の基板の表面に対するそれぞれの位置が傾くことになる恐れがある。そのような変形は、せん断力を更に生成し、結果として半導体チップがずれることになる。図１及び図２は、ピック・アンド・プレース・システム１の単純な概略図に基づいた軸誤差の発生を示しており、このピック・アンド・プレース・システム１には、接合頭部２が固定され、この接合頭部２は、半導体チップ４を吸着する吸着部材３、及び基板６を載置ししっかりと保持する基板ベース５を備える。吸着部材３が基板６に加える力は、接合力として一般に公知である。図１は、無負荷状態の上述の物体、及び図２は、軸誤差によりもたらされた接合力Ｆの影響下にある上述の物体を示す。軸誤差を角度θと指定する。
【０００５】
ピック・アンド・プレース・システムをできる限り硬く構成することが、この望ましくない軸誤差を回避することは公知である。軽量構造が技術を最適にするにも関わらず、システムを硬く構成すると、比較的大きな質量になることは避けられない。重量のある構造により、半導体ダイボンダの処理能力は、所与の駆動力では著しく低下する。更に、ピック・アンド・プレース・システム及び基板ベースのかなり重量のある構成の場合でさえ、基板を押圧する間に吸着部材がわずかに広がることを完全に防止することはできない。
【０００６】
以下において、用語「傾き（ｔｉｌｔ）」及び「傾斜（ｉｎｃｌｉｎｅｄ）位置」、並びにそれらから派生される用語は、同義で使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、吸着部材の起こり得る軸誤差、並びにピック・アンド・プレース・システム及び／又は基板ベースの変形が、接合力が蓄積される間に生じることで生じる更なる問題を、ピック・アンド・プレース・システムを特別強固に構成する必要なく認識する及び／又はなくす目的に基づくものである。
【０００８】
本発明は、システムの変形が接合力によって生じることで、２つの望ましくない影響を実質的に伴うという知見に基づくものであり、このうちの一方は主要影響であり、もう一方はシステムの構成に依存する二次的影響である。一次的影響は、傾き、及び傾きがもたらす接合頭部の位置ずれであり、吸着部材の傾斜位置（傾き）を引き起こす。吸着部材の傾斜位置は、システムの変形が、吸着部材が接合頭部に対して傾くことができる枢動点とは異なる枢動点周りの接合頭部の傾きをもたらした場合に生成される。二次的影響は、吸着部材に作用する復元力によって生じ、この復元力は、基板上の構成要素のずれを引き起こし得る。そのような復元力は、システムの変形により接合頭部が吸着部材に対して傾く結果をもたらすと、接合頭部の軸受に生成され、吸着部材に作用する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、一次的影響の補償は、
Ａ）接合頭部に組み付けた吸着部材により構成要素を受け取るステップであって、接合頭部は、平面にかかる第１の移動軸及び第２の移動軸により基板に対して変位可能であり、接合頭部及び／又は吸着部材は、上述の面に直角に延在する第３の移動軸により変位可能である、ステップ；
Ｂ）構成要素を基板上の標的位置に位置決めするために、前記第１の移動軸及び前記第２の移動軸により接合頭部を変位させるステップ；
Ｃ）構成要素が基板に接触するまで第３の移動軸により吸着部材を下げ、所定接合力を生成するステップであって、この所定接合力を用いて吸着部材は構成要素を基板に押し付ける、ステップ；及び
Ｄ）接合力が蓄積される間に生じた吸着部材の傾斜位置を補正するために、第１移動軸により補正値Ｗ１だけ、及び／又は第２の移動軸により補正値Ｗ２周りに接合頭部及び／又は基板を変位させるステップ
を含む第１の方法であって、補正値Ｗ１及びＷ２は、
−保存較正データによって決定するか、若しくは
−センサによって供給される測定値、及び保存較正データから決定するか、又は
−センサによって供給される測定信号に基づく閉ループ制御により生成される、第１の方法によって行われる。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、第２の方法は、第１の方法のステップＡからステップＣ、並びに、
Ｄ）吸着部材（３）の起こり得る傾斜位置、又は吸着部材（３）の起こり得る傾斜位置に依存する物理量をセンサにより測定するステップ；
Ｅ）センサによって供給される測定値を記録するステップ、及び任意選択で
Ｆ）センサによって供給される測定値が、吸着部材の傾斜位置が所定の限界値を超えたという結果をもたらしたときに工程を終了するステップ
を含む。
【００１１】
吸着部材の傾斜位置に依存する物理量は、例えばトルクである。２軸トルクセンサ又は多軸トルクセンサは、この場合、例えばＸＺ面及びＹＺ面の吸着部材の傾斜位置によって生成されたトルクを少なくとも測定するセンサとして適切である。センサとしては、吸着部材の傾斜位置を測定できるあらゆる他のセンサを使用することも可能である。センサは、例えば、吸着部材の３点の高度を検出する光学センサとすることができ、この光学センサは、互いからある距離で配置され、したがって面を画定する。空間における面の位置は、吸着部材の位置に依存する。
【００１２】
第３の態様によれば、二次的影響の補償は、第１の方法のステップＡからステップＣ、並びに、
Ｄ）接合頭部から吸着部材に作用する力の結果として存在する少なくとも１つのせん断力をセンサにより測定するステップ、及び
Ｅ）少なくとも１つのアクチュエータを作動させるステップ
を含む第３の方法によって行い、少なくとも１つのアクチュエータを用いて、測定した少なくとも１つのせん断力を補償又は低減するために、接合頭部の所定方向に作用する力を生成することができる。
【００１３】
この目的で適切である半導体組付け装置は、好ましくは２つのアクチュエータを備える。この場合では、センサは、好ましくはＸＹ面のＸ方向に生成されたせん断力、及び／又はＹ方向に生成されたせん断力を測定するように構成する。アクチュエータの力の方向は、ＸＹ面にある。好ましくは、第１のアクチュエータの力の方向は、Ｘ方向であり、第２のアクチュエータの力の方向は、Ｙ方向である。この場合、ステップＤ及びステップＥは、
Ｄ）センサによって第１のせん断力及び第２のせん断力を測定するステップ、及び
Ｅ）第１のアクチュエータ及び／又は第２のアクチュエータを作動させるステップ
であり、測定した１つ又は複数のせん断力を補償又は低減するために、接合頭部の第１の方向に作用する力は、第１のアクチュエータによって生成することができ、接合頭部の第２の方向に作用する力は、第２のアクチュエータによって生成することができる。
【００１４】
しかし、この目的で適切である半導体組付け装置は、３つのアクチュエータを備えることもでき、それぞれ１２０°互いに角度をずらして配置され、測定した１つ又は複数のせん断力を補償又は低減するために使用される。
【００１５】
本発明の第４の態様によれば、第４の方法は、第３の方法のステップＡからステップＤ、並びに、
Ｅ）センサによって供給される測定値を記録するステップ、及び任意選択で
Ｆ）センサによって供給される測定値が、測定した少なくとも１つのせん断力が所定限界値を超えたという結果をもたらしたときに工程を終了するステップ
を含む。
【００１６】
一次的影響及び二次的影響の両方、即ち両方の影響は、半導体組付け装置により補償することができ、この半導体組付け装置は、上述の３つの移動軸及び上述の２つのアクチュエータを備える。この場合では、センサは、少なくとも４軸力トルクセンサであり、一方ではＸＺ面及びＹＺ面の吸着部材の傾斜位置によって生成されたトルクを測定し、他方ではＸＹ面のＸ方向及びＹ方向に生成されたせん断力を測定する。６軸力トルクセンサは４軸力トルクセンサよりも容易に入手できるので、６軸力トルクセンサを使用できることは理解されよう。
【００１７】
センサという用語は、センサがいくつかの個別のセンサを有するセンサシステムであってもよく、及び／又はセンサが２つ以上の出力信号を供給できるという点で、広範な意味で理解するものとする。
【００１８】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の１つ又は複数の実施形態を例示するものであり、詳細な説明と共に、本発明の原理及び実装形態を説明する役割を果たす。図面は一定の縮尺でない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】無負荷状態の半導体組付け装置の部品の概略図である。
【図２】負荷状態の上述の部品である。
【図３】本発明に従った方法を理解するのに必要である限りの半導体組付け装置の概略図である。
【図４】本発明に従った方法における、かなり誇張したスナップショットである。
【図５】本発明に従った方法における、かなり誇張したスナップショットである。
【図６】本発明に従った方法における、かなり誇張したスナップショットである。
【図７】更なる半導体組付け装置である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による電子構成要素又は光学構成要素、特に半導体チップを基板上に組み付ける方法は、吸着部材３を有する接合頭部２を備える自動半導体組付け装置、即ち、特にダイボンダ又はピック・アンド・プレース機によって実施される。図３は、本発明に従った方法を理解する必要に応じた、半導体組付け装置の一実施形態を示す。半導体組付け装置は、第１の移動軸及び第２の移動軸を備え、これらは所定の面で基板６に対して接合頭部２を変位させるのに使用される。２つの移動軸にかかるＸＹ面は、この例では水平面である。接合頭部２及び／又は吸着部材３は、ＸＹ面に直角に延在する第３の移動軸によりＺ方向に変位可能である。３つの移動軸は、電気式及び／又は空気式に駆動される軸であり、ピック・アンド・プレース・システム、及び／又は基板６を搬送する搬送装置の一部であり、基板６に対する吸着部材３の相対的な変位を可能にする。そのような移動軸は、ガイド、可動部分、例えばガイド内可動キャリッジ及び関連付けたドライブを備える。キャリッジの軸受は、例えば空気軸受又は玉軸受を用いて様々に存在してもよい。したがって、特定量の弾性が、ガイドと可動組付けキャリッジとの間にあり、この弾性は、典型的には玉軸受の弾性よりも空気軸受の方がわずかに大きい。
【００２１】
第１の移動軸は、第１のキャリッジ８がＸ方向に変位可能な第１のガイド７を備える。第２の移動軸は、第２のキャリッジ１０がＹ方向に変位可能な第２のガイド９を備える。第２のガイド９は、第１のキャリッジ８に取り付けられる。第３の移動軸は、第２のキャリッジ１０に取り付けられる第３のガイド１１、及び接合頭部２を締結する第３のキャリッジ１２を備える。この実施形態では、３つの移動軸は、ＸＹＺピック・アンド・プレース・システムの一部である。各移動軸は、関連付けたガイドに沿って関連付けたキャリッジを変位させるためのドライブ（図示せず）を更に備える。
【００２２】
吸着部材３を接合頭部２に対して移動可能にする第４の移動軸が有利には設けられ、第４の移動軸の方向は、第３の移動軸の方向、即ちこの場合はＺ方向に等しい。したがって、第４の移動軸は、吸着部材３をその縦軸１３に沿って移動可能にする。第４の移動軸は、受動移動（のみ）を可能にするようにドライブを備えなくてもよい。吸着部材３は、通常は、その縦軸１３周りに回転可能に接合頭部２に組み付けられる。接合頭部２にある吸着部材３の軸受は、好ましくは空気軸受を使用して存在する。接合力は、好ましくは空気式又は電気機械式に生成され、この目的で必要な構成要素は、好ましくは接合頭部２と吸着部材３との間に配置される。
【００２３】
半導体チップ４を組み付ける間に接合力が蓄積されると、第３のキャリッジ１２の接合頭部２の単方向非対称軸受の結果としてトルクが生成され、このトルクは、移動軸の剛性、又はそれら移動軸の軸受の弾性が制限されることで吸着部材３の縦軸方向を変更する。吸着部材３の縦軸は、もはやＺ方向に平行に延在せず、Ｚ方向に対して対角的に延在する。傾き位置は、２つの角度θ１及びθ２、即ち、ＸＺ面の吸着部材３の縦軸の傾斜角度θ１、及びＹＺ面の傾斜角度θ２を特徴とする。このことは、半導体チップ４の傾斜位置ももたらし、結果として、半導体チップ４の底側及び基板６は、互いの面に対して平行に位置合わせされなくなる。吸着部材３の縦軸に出現するトルク又は出現する方向は、一方では接合力に依存し、もう一方では、第１のキャリッジ８が第１のガイド７に対して位置し、第２のキャリッジ１０が第２のガイド９に対して位置し、且つ接合頭部２を有する第３のキャリッジ１２が第３のガイド１１に対して位置する場合は、場所に依存する。
【００２４】
この傾斜位置を補正するために、吸着部材３の縦軸が再びＺ方向に平行に延在する程度に接合頭部２を第１の移動軸及び／又は第２の移動軸により変位させる。半導体チップ４と基板６との間の静摩擦により、半導体チップ４が基板６上でずれないことが保証される。したがって、接合力の蓄積が完了したときに第１の移動軸及び第２の移動軸の補正移動を実施すれば十分である。
【００２５】
したがって、本発明による、半導体チップ又は構成要素を組み付ける方法は、そのような半導体組付け装置において、一次的影響を補正する、即ち吸着部材３の傾斜位置を補正するための：
−吸着部材３により構成要素を受け取るステップ；
−基板６上の標的位置に構成要素を位置決めするために、第１の移動軸及び第２の移動軸により接合頭部２を変位させるステップ；
−構成要素が基板６に接触するまで第３の移動軸により吸着部材３を下げ、所定接合力を生成するステップであって、この所定接合力を用いて吸着部材３は構成要素を基板６に押し付けなければならない、ステップ、及び
−接合力の蓄積の間生じた吸着部材３の縦軸の傾斜位置を補正するために、第１の移動軸により補正値Ｗ１周りに、及び／又は第２の移動軸により補正値Ｗ２周りに接合頭部２を変位させるステップ
を含む。
【００２６】
トルクの発生を防止し、したがって、吸着部材３の縦軸の傾斜位置を開始から正確にするために、接合力の生成及び接合頭部２の変位は実質的に同時に行う。
【００２７】
移動軸により「接合頭部２を変位させる」という表現は、相対的な変位が関連するので、移動軸のために選択した構造に従って接合頭部２又は基板６のいずれかを変位させることを意味する。
【００２８】
補正値Ｗ１及びＷ２は、
１）保存較正データにより決定するか、又は
２）センサ１４によって供給される測定値、及び保存較正データから決定するか、又は
３）センサ１４によって供給される測定信号により制御回路で生成する。
【００２９】
変形形態１では、補正値Ｗ１及びＷ２は、位置データ、即ち、基板位置の上の接合頭部２が取る第１の移動軸及び第２の移動軸の標的位置、並びに保存較正データに基づいて決定される。変形形態２では、補正値Ｗ１及びＷ２は、センサ１４によって供給される測定信号、及び保存較正データにより決定される。その名前が示す通り、較正データは、センサ１４による事前の較正工程で決定され、このセンサ１４は、基板ベース５上の基板６の位置に位置決めされるか、又は吸着部材３若しくは接合頭部２に配置若しくは設置される。図３に示す実施形態では、センサ１４は吸着部材３内に内蔵される。較正データは、例えばルックアップ・テーブル若しくは関数の形態、又はあらゆる他の適切な形態で記憶することができる。
【００３０】
センサという用語は、関連する電子機器も含めて使用される。センサ１４は、少なくとも２つの測定信号を供給する。測定信号は、例えば吸着部材３の縦軸の傾斜角度θ１及び傾斜角度θ２に対する情報、並びに／又はＸＺ面のトルク及びＹＺ面のトルクに対する情報を含み、このトルクは、基板６上で吸着部材３によって保持される構成要素によって加えられる。吸着部材３の傾斜位置は、非常に小さいので目では見ることができない。この理由で、センサ１４は、好ましくは基板ベース５上で吸着部材３によって第１の移動軸に沿って加えられるトルク、及び第２の移動軸に沿って加えられるトルクを測定できるセンサである。そのようなセンサは、例えば２軸トルクセンサである。市販の６軸力トルクセンサも適切である。光学三角測量測定システム若しくは誘導センサ等の光学センサ、又は、あらゆる他の適切なセンサを使用することができる。
【００３１】
補正値Ｗ１及びＷ２を決定する好ましい様式は、言及する３つの変形形態において以下でより詳細に説明する。
【００３２】
変形形態１＝補正値Ｗ１及びＷ２を決定するための位置データ及び保存較正データの使用
半導体チップ４を組み付ける間、接合頭部２を基板６の上のそれぞれのＸ、Ｙ位置に移動する。次に、この位置に割り当てた補正値Ｗ１及びＷ２をルックアップ・テーブルに記憶したときの較正データにより、必要な場合は補間により決定する。したがって、較正データは、接合頭部２のＸ、Ｙ位置（及び任意選択で接合力等の更なるパラメータ）と、補正値Ｗ１及びＷ２との関係を表す。
【００３３】
変形形態２＝補正値Ｗ１及びＷ２を決定するためのセンサ及び記憶データの使用
この変形形態は、変形形態１と同様であるが、センサ１４が基板ベース５又は吸着部材３若しくは接合頭部２に永続的に設置されるという点で異なる。半導体チップ４を組み付ける間、接合頭部２を基板６上のそれぞれのＸ、Ｙ位置に移動し、接合力が蓄積されるまで接合頭部２を下げる。次に、補正値Ｗ１及びＷ２をセンサ１４によって供給される測定値に割り当て、ルックアップ・テーブルに記憶したときの較正データにより、必要な場合は補間により決定する。したがって、較正データは、センサ１４の測定信号と補正値Ｗ１及びＷ２との関係を表す。
【００３４】
変形形態３＝センサの測定信号に基づいた補正値Ｗ１及びＷ２の制御による、第１の移動軸及び／又は第２の移動軸に沿った接合頭部の変位
この変形形態では、センサ１４は、基板ベース５又は吸着部材３若しくは接合頭部２に永続的に設置する。センサ１４の測定信号は、トルクが消失するように第１の移動軸が取る接合頭部２のＸ位置、及び第２の移動軸が取る接合頭部２のＹ位置を制御するために使用する。このように、閉ループ制御は、補正値Ｗ１及びＷ２に必要な補正によって接合頭部２のＸ位置及びＹ位置の補正をもたらす。
【００３５】
図４から図６は、本発明に従った方法の間のピック・アンド・プレース・システムの３つのスナップショットを概略的に示す。接合力Ｆによって生成されたシステムの変形をかなり強調して示す。この変形は、肉眼では見ることができない。図４は、第１の移動軸が標的位置Ｘに位置し、且つ接合力Ｆがまだ蓄積されていない時点での状態を示し、この接合力Ｆを用いて吸着部材３は半導体チップ４を基板６に押し付ける。移動軸は、それらの標的方向に延在する。図５は、接合力が蓄積された時点での状態を示す。移動軸は、印加された接合力Ｆ及びシステムの弾性のために、もはやそれらの標的方向に延在せず、それにより、吸着部材３の縦軸の傾斜がＸＺ面に角度θ１周りで、ＹＺ面に角度θ２（図示せず）周りでもたらされる。これは、ピック・アンド・プレース・システムの第３のキャリッジ１２及び吸着部材３の傾斜位置により図５に強調して示される。図６は、距離Ｗ１周りの補正移動が完了した時点でのピック・アンド・プレース・システムの状態を示す。第１の移動軸は、現在、位置Ｘ＋Ｗ１に位置する。吸着部材３の縦軸は、現在、再度基板６の表面に直角に延在する。接合力Ｆは依然として作用している。これは、ピック・アンド・プレース・システムの移動軸の方向が依然として標的方向からそれているためである。図４から図６に示す例では、吸着部材３と接合頭部２との間の軸受の弾性により、吸着部材３の縦軸１３が、補正移動の間に角度θ１及びθ２それぞれの周りを回転することができ、それによって縦軸１３は、補正移動の最後には基板６に対して直角に位置合わせされる。補正移動によって達成された、基板６に直角な吸着部材３の縦軸１３の向きは、他の方法、例えば、ピック・アンド・プレース・システム１の他の部品が要求される弾性を有することによって達成するか、又は接合頭部２が中実継手及び／又はカルダン軸受若しくはボール・ソケット継手によりピック・アンド・プレース・システム１の第３のキャリッジ１２に組み付けられることによって達成することもできる。ボール・ソケット継手１５による接合頭部２の軸受の一例を図７に示す。
【００３６】
トルク、したがって、吸着部材３の縦軸の傾斜位置の発生を開始から正確に防止するために、接合力の生成及び接合頭部２の変位は、同時に行うことができる。
【００３７】
図６に示すように、吸着部材３は、補正移動の後、直角に位置合わせされるが、これは、接合頭部２には必ずしも適用されない。したがって、接合頭部２は、１つ又は複数の力を吸着部材３に加え、次に上述のせん断力を半導体チップ４と基板６との間にもたらす。
【００３８】
二次的影響、即ち、図３に示す半導体組付け装置において吸着部材３又は半導体チップ４が加えたせん断力を少なくとも検出するために、センサ１４は、４軸力トルクセンサ又は６軸力トルクセンサであり、これらのセンサは、一方ではＸＺ面及びＹＺ面における吸着部材３の傾斜位置によって作用するトルク、並びに他方ではＸＹ面のＸ方向及びＹ方向に作用するせん断力を測定する。次に、半導体組付け装置は、好ましくはセンサによって測定される値を記録し、及び／又は測定したせん断力のうち少なくとも１つが所定の限界値を超えたときに組付け工程を停止するように構成する。
【００３９】
二次的影響を補償するために、半導体組付け装置は、第３のキャリッジ１２と接合頭部２との間に少なくとも１つのアクチュエータ（好ましくは２つ又は３つのアクチュエータ）を更に備える。２つのアクチュエータ１６を有する構成の場合、第１のアクチュエータが、例えば接合頭部２のＸ方向に作用する力を生成でき、第２のアクチュエータが、例えば接合頭部２のＹ方向に作用する力を生成できる。そのような半導体組付け装置の一例を図７に示す。吸着部材３の望ましくない傾斜位置及びやはり望ましくないせん断力をこの半導体組付け装置で補償することができる。３つのアクチュエータ１６を有する構成の場合、アクチュエータは、例えばそれぞれの角度を互いに対して１２０°ずらして配置する。
【００４０】
この半導体組付け装置では、アクチュエータ１６は、半導体チップ４が基板６に影響を及ぼす間に発生するかもしれない吸着部材３の傾斜位置を検出、測定するためにセンサとして使用することができ、このアクチュエータ１６は、アクチュエータ１６の位置モードでは、吸着部材３の傾斜位置によって生じた位置の変化に対する情報を含むフィードバック信号を提供し、又はアクチュエータ１６の力モードでは、吸着部材３の傾斜位置によって生じた力の変化に対する情報を含むフィードバック信号を提供する。
【００４１】
吸着部材３の傾斜位置の接合力によってもたらされるシステムの変形レベル、及び発生するせん断力の大きさは、半導体組付け装置の特定の構造に依存する。一般的には、傾斜位置はあらゆる所望の方向を取ることができ、せん断力もあらゆる所望の方向を取ることができるが、個々のケースでは、傾斜位置は所定の面で発生し、及び／又はせん断力は所定方向に発生する場合がある。この場合は、センサが１つのトルク又は１つのせん断力を測定し、それに従って補正を行うことができれば十分である。結果としては、１つのアクチュエータのみが必要となる。
【００４２】
本発明の実施形態及び適用例を示し、説明してきたが、上述したものよりも更に多くの修正形態が本明細書における本発明の概念から逸脱することなく可能であることは、本開示の利益を有する当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物以外には限定すべきではない。
【符号の説明】
【００４３】
２  接合頭部
３  吸着部材
６  基板
１４  センサ
１６  アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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