(57)【要約】【課題】  半導体チップ等のピックアップ対象物を高速で且つ安定してピックアップする装置および方法の提供。【解決手段】  ピックアップ装置は、ピックアップ対象物４が配置される架台５を挟んで対向配置される突き上げユニット２とピックアップユニット３を備えている。ピックアップユニット３は駆動手段１９により架台５方向に往復移動される本体１４と、その本体１４に設けた吸着部１５を備え、突き上げユニット２は圧力検出手段１２と駆動手段１１により架台５方向に往復移動される突き上げピン９とを備え、突き上げピン９の先端とピックアップ対象物４との接触圧が圧力検出手段１２で検出される。【選択図】        図１
2008300437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピックアップ対象物(4)が配置される架台(5)を挟んで対向配置される突き上げユニット(2)とピックアップユニット(3)を備えたピックアップ装置において、ピックアップユニット(3)は駆動手段(17)により架台(5)方向に往復移動される本体(14)と、その本体(14)に設けた吸着部(15)とを備え、突き上げユニット(2) は圧力検出手段(12)と駆動手段(11)により架台(5)方向に往復移動される突き上げピン(9)とを備え、突き上げピン(9)の先端とピックアップ対象物(4)との接触圧を圧力検出手段(12)で検出するように構成されていることを特徴とするピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、本体(14)の駆動手段(17)と突き上げピン(9)の駆動手段(11)はリニアモータで構成されることを特徴とするピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、ピックアップユニット(3)は回転駆動手段(16)で回転する本体(14)と、その本体(14)に設けた２つの吸着部(15)とを備え、本体(14)が１８０度回転するごとに２つの吸着部(15)が交互に架台(5)に対向するように構成されていることを特徴とするピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、圧力検出手段(12)は突き上げユニット(2)の移動方向におけるＺ方向接触圧と、前記移動方向に直交する２つのＸ方向接触圧とＹ方向接触圧とからなる３成分の接触圧を検出できるように構成されていることを特徴とするピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、ピックアップ対象物(4)が粘着シート(6) 上に配列された半導体チップ(4a)であり、前記架台(5)はピックアップすべき半導体チップ(4a)をピックアップ位置に移動するための二次元駆動手段(7) を備え、移動した架台位置を検出する位置検出手段(8)と、その位置検出手段(8)により検出される架台位置に関連付けて圧力検出手段(12)で検出した突き上げピン(9) の先端と半導体チップ(4a)との接触圧をピックアップごとに記憶する記憶手段(22)が設けられていることを特徴とするピックアップ装置。
【請求項６】
ピックアップ対象物(4)が配置される架台(5)を挟んで対向配置される突き上げユニット(2)とピックアップユニット(3)を備えたピックアップ装置を用いて前記ピックアップ対象物(4)をピックアップする方法において、ピックアップユニット(3)は架台方向に往復駆動可能な本体(14)と該本体(14)に設けた吸着部(15)を備え、突き上げユニット(2)は圧力検出手段(12)と架台方向に往復駆動可能な突き上げピン(9)を備え、
突き上げピン(9)を架台(5)に接近する方向に駆動操作してその先端を架台(5)に配置したピックアップ対象物(4)に接触させ、圧力検出手段(12)によるその接触圧検出により、突き上げピン(9)の先端がピックアップ対象物(4)に接触したことを検出し、その検出結果に基づいて突き上げピン(9)の駆動操作を停止し若しくは更に所定距離だけ追加移動してから駆動操作を停止し、その状態でピックアップユニット(3)を架台(5)に接近する方向に駆動操作してその吸着部(15)をピックアップ対象物(4)に接触させ、その接触圧を前記圧力検出手段(12)で検出し、その検出圧力が予め設定された値になるように本体(14)の駆動力を調整し、次いで吸着部(15)でピックアップ対象物(4)を吸着してから本体(14)を架台(5)から離反する方向に駆動操作することを特徴とするピックアップ方法。
【請求項７】
請求項６において、ピックアップ対象物(4)が粘着シート(6)上に配列された半導体チップ(4a)であり、前記架台(5)を二次元駆動手段(7)で駆動することにより、ピックアップすべき半導体チップ(4a)をピックアップ位置に移動して突き上げピン(9)の駆動操作を行い、圧力検出手段(12)で検出した突き上げピン(9)の先端と半導体チップ(4a)との各接触圧を架台位置に関連付けて記憶手段(22)に記憶し、記憶された各接触圧を表示手段(23)で二次元的に表示することを特徴とするピックアップ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体チップなどのピックアップ対象物を高速でピックアップ可能なピックアップ装置とピックアップ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣチップ等の半導体チップをプリント基板等に装着する方法として超音波による方法や熱圧着方法が採用されている。半導体ウエハからで切り出された状態で配列された多数の半導体チップは、粘着性のシートの片面にそのまま貼着され、二次元的に駆動制御されるリング状の架台に装着される。架台に装着された半導体チップはピックアップ装置で１つずつピックアップされて圧着装置（熱圧着装置その他の圧着装置）に受け渡される。
【０００３】
一般的なピックアップ装置は、半導体チップを装着した架台の下方に配置される突き上げユニットと、それに対向するように架台の上方に配置されるピックアップユニットを備えており、そのようなピックアップ装置は例えば特許文献１に記載されている。一方、ピックアップ速度を上げる技術として、ピックアップユニットの本体に複数の吸着部を設け、ピックアップユニットを回転させることにより複数の吸着部を順次架台に対向させながら半導体チップを次々と吸着していく方法が特許文献２に記載されている。
【０００４】
従来のピックアップ装置における突き上げユニットは、本体と、その本体に設けた突き上げピンを備えており、突き上げピンは回転モータやシリンダ等の駆動手段により架台方向に往復駆動される。ピックアップユニットはシリンダ等の駆動手段により架台方向に往復駆動する本体と、その本体に設けた吸着部を備えており、吸着部は半導体チップをその先端で吸着する微小口径の筒体を有している。筒体の内部空間は真空装置に連通しており、真空装置による吸引力で半導体チップを吸着部先端に吸着するようになっている。なお架台の駆動制御、突き上げピンの駆動制御、ピックアップユニットの駆動制御と吸着制御などは、例えばコンピュータ装置で構成される制御手段により互いに連携されて自動制御される。
【０００５】
上記ピックアップ装置により半導体チップを１つずつピックアップするには、先ず多数の半導体チップを粘着性のシート上に配列したものを架台の所定位置に位置合わせして装着し、ピックアップすべき半導体チップをピックアップ位置に移動させるように架台を水平方向に二次元的に駆動する。次に突き上げピンを架台方向に駆動（上昇）し、その先端で粘着性のシートを貫通して半導体チップに接触させる。
【０００６】
次いで上方からピックアップユニットを架台方向に駆動（下降）し、その吸着部の先端で半導体チップを吸着する。次に半導体チップを吸着したピックアップユニットを上昇してから水平方向に移動し、吸着した半導体チップを圧着装置に受け渡す。
【０００７】
上記のように半導体チップをピックアップユニットで吸着する際に、吸着部の先端と半導体チップの表面の間に微小な隙間が存在すると安定した真空吸着ができないので、吸着部の先端と半導体チップの表面とは接触時にはある程度の圧力で互いに密着させなければならない。このような密着状態を達成する方法として、吸着部を本体に移動自在に装着し、その吸着部を本体から突出させる方向に押し出すバフィングバネを設ける方法が一般に採用されている。そのようなバフィングバネを設けたピックアップユニットの吸着部を半導体チップに接触させると、バフィングバネの反発作用により吸着部が半導体チップに所定の圧力で押し付けられて密着する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００―１９６４４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体チップを吸着するピックアップユニットは、架台に対する往復移動と、圧着装置に対する往復移動を行い、且つそれらの移動途中で複数の方向転換も行われる。半導体チップのピックアップ速度を上げるためには、ピックアップユニットの移動を高速化する必要があるが、あまり高速にするとバフィングバネを介してピックアップユニットに装着されている吸着部がバネ振動により不安定化し、半導体チップのピックアップ操作や圧着装置への受け渡し操作の安定性が損なわれる。そのためには吸着部がバネ振動を起こさないように、バフィングバネの押圧力を或る程度高い範囲に設定することが望ましい。
【００１０】
しかしバフィングバネの押圧力をあまり高い範囲に設定すると、その押圧力により半導体チップが損傷を受ける恐れがある。そのためバフィングバネによる押圧力は半導体チップに損傷を与えない範囲に制限せざるを得ないので、ピックアップ速度もそれに応じた範囲までしか上げられない。
【００１１】
一方、従来の標準的な半導体チップの厚さ（またはウエハの厚さ）は１００μ〜２００μ程度であったが、その厚さは年々薄くなっており、最近では３０μ以下のものまで出現している。そのような薄い半導体チップは強度も低いので、それに対応するためにはバフィングバネの押圧力も更に下げなければならないが、従来の技術では安定性の点からも限界がある。
【００１２】
さらに、一般にバフィングバネによる押圧力の設定精度はそれほど高くできないので、設定に際しての安全係数を考慮すると、ピックアップ速度をある程度犠牲にしなければならない。そこで本発明はこのような諸問題を解決することを課題とし、そのための新しいピックアップ装置およびピックアップ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決する本発明のピックアップ装置は、ピックアップ対象物が配置される架台を挟んで対向配置される突き上げユニットとピックアップユニットを備えたピックアップ装置である。そして、ピックアップユニットは駆動手段により架台方向に往復移動される本体と、その本体に設けた吸着部を備え、突き上げユニットは圧力検出手段と駆動手段により架台方向に往復移動される突き上げピンとを備え、突き上げピンの先端とピックアップ対象物との接触圧を圧力検出手段で検出するように構成されていることを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
上記ピックアップ装置において、本体の駆動手段と突き上げピンの駆動手段をリニアモータで構成することができる（請求項２）。
【００１５】
上記いずれかのピックアップ装置において、ピックアップユニットは回転駆動手段で回転する本体と、その本体に設けた２つの吸着部とを備え、本体が１８０度回転するごとに２つの吸着部が交互に架台に対向するように構成することができる（請求項３）。
【００１６】
さらに上記いずれかのピックアップ装置において、圧力検出手段は突き上げユニットの移動方向におけるＺ方向接触圧と、前記移動方向に直交する２つのＸ方向接触圧とＹ方向接触圧とからなる３成分の接触圧を検出できるように構成することができる（請求項４）。
【００１７】
さらに上記いずれかのピックアップ装置において、ピックアップ対象物が粘着シート上に配列された半導体チップである場合に、前記架台はピックアップすべき半導体チップをピックアップ位置に移動するための二次元駆動手段を備え、移動した架台位置を検出する位置検出手段と、その位置検出手段により検出される架台位置に関連付けて圧力検出手段で検出した突き上げピンの先端と半導体チップとの接触圧をピックアップごとに記憶する記憶手段を設けることができる（請求項５）。
【００１８】
前記課題を解決する本発明のピックアップ方法は、ピックアップ対象物が配置される架台を挟んで対向配置される突き上げユニットとピックアップユニットを備えたピックアップ装置を用いて前記ピックアップ対象物をピックアップする方法である。そして、ピックアップユニットは架台方向に往復駆動可能な本体と該本体に設けた吸着部を備え、突き上げユニットは圧力検出手段と架台方向に往復駆動可能な突き上げピンを備え、突き上げピンを架台に接近する方向に駆動操作してその先端を架台に配置したピックアップ対象物に接触させ、圧力検出手段によるその接触圧検出により、突き上げピンの先端がピックアップ対象物に接触したことを検出し、その検出結果に基づいて突き上げピンの駆動操作を停止し若しくは更に所定距離だけ追加移動してから駆動操作を停止し、その状態でピックアップユニットを架台に接近する方向に駆動操作してその吸着部をピックアップ対象物に接触させ、その接触圧を前記圧力検出手段で検出し、その検出圧力が予め設定された値になるように本体の駆動力を調整し、次いで吸着部でピックアップ対象物を吸着してから本体を架台から離反する方向に駆動操作することを特徴とする（請求項６）。
【００１９】
上記ピックアップ方法において、ピックアップ対象物が粘着シート上に配列された半導体チップである場合に、前記架台を二次元駆動手段で駆動することにより、ピックアップすべき半導体チップをピックアップ位置に移動してから突き上げピンの駆動操作を行い、圧力検出手段で検出した突き上げピンの先端と半導体チップとの各接触圧を移動した架台位置に関連付けて記憶手段に記憶し、記憶された各接触圧を表示手段で二次元的に表示することができる（請求項７）。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のピックアップ装置は、請求項１に記載のように、ピックアップユニットは駆動手段により架台方向に往復移動される本体に吸着部を設け、突き上げユニットは圧力検出手段と駆動手段により架台方向に往復移動される突き上げピンとを備え、突き上げピンの先端とピックアップ対象物との接触圧を圧力検出手段で検出するように構成されている。
【００２１】
上記のように構成すると、突き上げピンの先端とピックアップ対象物との接触の有無（接触圧の有無）を圧力検出手段で検出できるので、その検出信号を利用して突き上げピンの駆動停止、ピックアップユニットの移動制御などを行うことができる。また吸着部とピックアップ対象物との接触圧も同じ圧力検出手段で検出できるので、その検出信号を利用してピックアップユニットを位置制御から圧力制御（もしくはトルク制御）に切り換えることができ、装置構成も簡単化する。
【００２２】
さらに、このようなピックアップユニットの圧力制御方式を採用すると、従来採用されていたバフィングバネを使用しなくても、吸着部からピックアップ対象物への押圧力を細かく且つ高精度で設定することができる。そのためピックアップ対象物の強度に適合した最適な押圧力が容易に設定できる。
【００２３】
また他の周辺部材に比べて比較的重量の大きな圧力検出手段は、ピックアップ対象物を吸着して架台や圧着装置への往復移動などを行うピックアップユニット側に設けるのではなく、移動距離が少なく且つピックアップ対象物の運搬を行わなくて良い突き上げユニット側に設けているので、ピックアップユニットの高速化のネックとなるピックアップの重量を低減でき、結果としてピックアップの高速化を達成することができる。
【００２４】
上記ピックアップ装置において、請求項２に記載のように、本体の駆動手段と突き上げピンの駆動手段をリニアモータで構成することができる。リニアモータを使用することにより装置のコンパクト化と軽量化をより容易に達成でき、特にピックアップユニットの軽量化はピックアップの高速化に大きく寄与できる。
【００２５】
上記いずれかのピックアップ装置において、請求項３に記載のように、ピックアップユニットは回転駆動手段で回転する本体と、その本体に設けた２つの吸着部とを備え、本体が１８０度回転するごとに２つの吸着部が交互に架台に対向するように構成することができる。このように構成すると、ピックアップを更に高速化できる。本発明では前記のように圧力検出手段を突き上げユニット側に設けているので、ピックアップユニットの高速回転が可能になり、その面からもピックアップの高速化が図られる。
【００２６】
さらに上記いずれかのピックアップ装置において、請求項４に記載のように、圧力検出手段は突き上げユニットの移動方向におけるＺ方向接触圧と、前記移動方向に直交する２つのＸ方向接触圧とＹ方向接触圧とからなる３成分の接触圧を検出できるように構成することができる。例えば架台に対するピックアップ対象物の位置あわせ調整が不具合であると突き上げピンがピックアップ対象物の中心部に一致しなくなり、突き上げられたピックアップ対象物が傾斜してしまうことがある。しかし圧力検出手段が３成分の接触圧を検出できると、そのような傾斜を３成分の接触圧から検出できるので、その検出結果を基に前記位置あわせ調整の不具合を容易に修正することができる。
【００２７】
さらに上記いずれかのピックアップ装置において、請求項５に記載のように、ピックアップ対象物が粘着シート上に配列された半導体チップである場合に、前記架台はピックアップすべき半導体チップをピックアップ位置に移動するための二次元駆動手段を備え、移動した架台位置を検出する位置検出手段と、その位置検出手段により検出される架台位置に関連付けて圧力検出手段で検出した突き上げピンの先端と半導体チップとの接触圧をピックアップごとに記憶する記憶手段を設けることができる。
【００２８】
円板状の半導体ウエハから切り出された多数の半導体チップは、切り出されたままの状態で粘着シート上に配列されて架台に装着されるが、例えば架台の水平度調整が僅かでもずれてくると、半導体チップの配列位置により突き上げピンと半導体チップとの接触圧が変化する。しかし上記のように架台位置に関連付けて圧力検出手段で検出した突き上げピンの先端と半導体チップとの接触圧をピックアップごとに記憶する記憶手段を設けると、記憶された接触圧分布から前記調整ずれを確認してそれを修正することができる。
【００２９】
本発明のピックアップ方法は、請求項６に記載のように、突き上げピンを架台に接近する方向に駆動操作してその先端を架台に配置したピックアップ対象物に接触させ、圧力検出手段によるその接触圧検出により、突き上げピンの先端がピックアップ対象物に接触したことを検出し、その検出結果に基づいて突き上げピンの駆動操作を停止し若しくは更に所定距離だけ追加移動してから駆動操作を停止し、その状態でピックアップユニットを架台に接近する方向に駆動操作してその吸着部をピックアップ対象物に接触させ、その接触圧を前記圧力検出手段で検出し、その検出圧力が予め設定された値になるように本体の駆動力を調整し、次いで吸着部でピックアップ対象物を吸着してから本体を架台から離反する方向に駆動操作することを特徴としている。
【００３０】
このようなピックアップユニットの圧力制御方式を採用すると、従来使用されていたバフィングバネを用いなくても、吸着部からピックアップ対象物への押圧力を高精度で設定することができる。そのためピックアップ対象物の強度に適合した最適な押圧力を容易に設定できると共に、ピックアップも高速化される。
【００３１】
上記ピックアップ方法において、請求項７に記載のように、ピックアップ対象物が粘着シート上に配列された半導体チップである場合に、前記架台を二次元駆動手段で駆動することにより、ピックアップすべき半導体チップをピックアップ位置に移動して突き上げピンの駆動操作を行い、圧力検出手段で検出した突き上げピンの先端と半導体チップとの各接触圧を移動した架台位置に関連付けて記憶手段に記憶し、記憶された各接触圧を表示手段で二次元的に表示することができる。このようにすると、記憶された接触圧分布から架台の水平度の調整ずれなどを確認してそれを修正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に図面に基づいて本発明の最良の実施形態を説明する。図１は本発明に係るピックアップ装置の主要部を模式的に示す全体図であり、図２は図１におけるピックアップ部分の側面図である。ピックアップ装置１は突き上げユニット２とピックアップユニット３を備えており、これら突き上げユニット２とピックアップユニット３はそれぞれ図示しない装置基盤もしくはフレームに取り付けられた状態で架台５を挟むようにして対向配置される。架台５はピックアップ対象物４を着脱自在に装着できるようになっており、図１ではピックアップ対象物４の１例として粘着シート６に配列された半導体チップ４ａを着脱自在に装着した状態が示されている。
【００３３】
架台５は二次元駆動手段７によりＸ−Ｙ軸方向に二次元的な移動が可能になっており、架台５を二次元的に移動することによりそれに装着されたピックアップ対象物４のいずれかがピックアップ位置に移動される。なお架台５の移動位置は光学式エンコーダ等の位置検出手段８により検出され、その検出信号は後述する制御装置に伝送される。
【００３４】
突き上げユニット２は先端に突き上げピン９を設けた軸体１０と、軸体１０を架台方向に往復移動する駆動手段１１を有し、駆動手段１１はリニアモータ（もしくはボイスコイルモータ（ＶＣＭ））で構成されている。軸体１０の途中には突き上げユニット２に加わる圧力を検出する圧力検出手段１２と軸体１０の移動位置を検出する位置検出手段１３が配置されている。位置検出手段１３は光学式のエンコーダ１３ａとエンコーダガラススケール１３ｂを有し、エンコーダ１３ａによりエンコーダガラススケール１３ｂの目盛りを検出することにより軸体１０の移動位置を検出するようになっており、その検出信号は後述する制御装置に伝送される。
【００３５】
本実施形態では圧力検出手段１２として突き上げユニット２の移動方向におけるＺ方向接触圧と、その移動方向に直交する２つのＸ方向接触圧とＹ方向接触圧とからなる３成分の圧力を検出できる水晶圧電式の圧力センサが用いられる。このような水晶圧電式の圧力センサは市販品（例えば日本キスラー株式会社から販売されている形式９２５１Ａ、９２５２Ａ等）を利用できる。なお圧力検出手段１２の検出信号も後述する制御装置に伝送される。
【００３６】
突き上げピン９は円錐台形の基部９ａとその基部９ａから軸方向に延長するピン部９ｂを有している。突き上げピン９のＡ部分の断面形状を図３に示す。突き上げピン９はその中心にピン部９ｂが配置され、その周囲に等間隔で複数個（本実施形態では６個）の吸着孔９ｃが配置される。これら吸着孔９ｃは図１に示すように吸着制御弁９ｅを設けた配管９ｄを介して図示しない真空装置に連通している。後述するように、ピックアップ対象物４として粘着シート６上に支持された半導体チップ４ａを突き上げピン９で下方から突き上げたときに、ピン部９ｂが粘着シート６を貫通してその上側の半導体チップ４ａを突き上げるが、その際、吸着孔９ｃによる真空吸着作用で粘着シート６を下方から吸着してそれを把持するようになっている。
【００３７】
図１および図２において、ピックアップユニット３は本体１４と、その本体１４に設けた2つの吸着部１５を備えている。本体１４は回転駆動手段１６で回転されると共に、その回転駆動手段１６に取り付けられた本体１４はリニアモータ（もしくはボイスコイルモータ）で構成される駆動手段１７により架台５方向に往復移動される。２つの吸着部１５は互いに本体１４の反対側から突出され、本体１４が１８０度回転するごとに交互に架台５に対向するようになっている。
【００３８】
２つの吸着部１５はそれぞれ吸着制御弁１５ｂを設けた配管１５ａを介して図示しない真空装置に連通され、真空による吸着作用でピックアップ対象物４を吸着するようになっている。なお回転駆動手段１６には他の駆動手段１９が設けられ、回転駆動手段１６を駆動手段１９で駆動して吸着部１５に吸着したピックアップ対象物を図示しない圧着装置に受け渡すようになっている。なお図２は図１の上側の吸着部１５を省略した状態で示されている。
【００３９】
図２に示すように、本体１４には光学式のエンコーダ１８ａとエンコーダガラススケール１８ｂで構成される位置検出手段１８が設けられ、エンコーダ１８ａによりエンコーダガラススケール１８ｂの目盛りを検出することにより本体１４の架台５方向の移動位置を検出するようになっており、その検出信号は後述する制御装置に伝送される。なお図２には示されていないが、本体１４の回転角度を検出する角度検出手段を設けることもでき、その検出信号を後述する制御装置に伝送し、その検出値に基づいて本体１４の回転制御を行うこともできる。
【００４０】
図４はピックアップ装置１の主要部の制御を行う制御装置とそれに接続される各検出手段と駆動手段のブロック図である。制御装置２０はパソコン等のコンピュータ装置で構成され、制御部２１、記憶部２２、表示部２３、入力部２４、インターフェイス２５，２６を備えている。
【００４１】
制御部２１は制御プログラムと各検出手段の検出信号に基づいて各駆動手段を制御する。記憶部２２は制御プログラムを記憶すると共に、各検出手段による検出値や各駆動手段の制御状況などを記憶する。表示部２３は液晶ディスプレーで構成され、記憶部２２に記憶された各検出手段の検出値や入力部２４からの入力情報等を表示する。入力部２４はキーボードやマウスで構成され、ピックアップ装置１の起動−停止指令、制御の初期条件や必要な制御パラメータ等の入力を行う。
【００４２】
インターフェイス２５は、突き上げユニット２の圧力検出手段１２、突き上げユニット２の位置検出手段１３、ピックアップユニット３の位置検出手段１８および架台５の位置検出手段８等の各検出手段と制御部２１間の信号変換を行うために設けられる。またインターフェイス２６は、架台５の二次元駆動手段７、突き上げユニット２の駆動手段１１、ピックアップユニット３における駆動手段１７、回転駆動手段１６および駆動手段１９、突き上げピン９の吸着制御弁９ｅ、ピックアップユニット３における吸着部１５の吸着制御弁１５ｂ等の各駆動手段や制御弁と制御部２１間の信号変換を行うために設けられる。
【００４３】
次に上記ピックアップ装置１を用いてピックアップ対象物である半導体チップ４ａをピックアップする方法を説明する。先ず粘着シート６上に多数の半導体チップ４ａが配列されているもの（半導体ウエハ）を図１に示す架台５に位置合わせして装着する。次にピックアップすべき半導体チップ４ａをピックアップ位置に移動させるための架台５の二次元的移動制御、突き上げユニット２の移動制御、ピックアップの移動および吸着制御等を順次行う。これらの制御は制御装置２０に組み込まれた制御プログラムに従って自動的に行われ、且つ半導体チップ４ａの全てのピックアップが終了するまで繰り返し行われる。
【００４４】
図５は半導体チップ４ａのピックアップ工程を具体的に示す図である。先ず（ａ）工程において、制御装置２０は駆動手段１１を制御して突き上げユニット２の突き上げピン９を架台5方向に移動させる。突き上げユニット２が移動して突き上げピン９の先端（具体的にはピン部９ｂの先端）が粘着シート６を貫通して半導体チップ４ａの下側に接触すると、圧力検出手段１２によるその接触圧の検出信号が制御装置２０に伝送される。検出信号を受けた制御装置２０は予め設定された微小距離だけ駆動手段１１をさらに駆動してから停止する制御を行う。
【００４５】
この微小移動により突き上げピン９の先端（ピン部９ｂの先端）が半導体チップ４ａの下側に予め設定された接触圧で接触する。その際に、制御装置２０は吸着制御弁９ｅを開けて吸着孔９ｃを真空吸着状態にする制御を行い、その真空吸着作用により突き上げピン９で粘着シート６を把持し、半導体チップ４ａの粘着シート６からの剥離を助ける。
【００４６】
次に（ｂ）工程において、制御装置２０は駆動手段１９を制御してピックアップユニット３を架台５方向に移動し、その吸着部１５の先端を半導体チップ４ａの上側に接触させる。この接触による接触圧は突き上げピン９側にも伝達されるので、その接触圧は間接的に圧力検出手段１２で検出され、その検出信号が制御装置２０に伝送される。検出信号を受けた制御装置２０は吸着制御弁１５ｂを開けて吸着部１５を真空吸着状態にする制御を行い、その真空吸着作用により半導体チップ４ａを確実に吸着部１５に吸着させる。
【００４７】
次に（ｃ）工程において、制御装置２０は駆動手段１９を位置制御から圧力制御（もしくはトルク制御）への切換制御を行い、予め設定された接触圧になるまで駆動手段１９をさらに駆動してから停止する。
【００４８】
次に（ｄ）工程において、制御装置２０は上記圧力制御を維持した状態で、すなわち吸着部１５と半導体チップ４ａの接触圧を予め設定された値に維持した状態で、駆動手段１９を駆動制御してピックアップユニット３を架台５から離れる方向に移動（上昇）させ、それに追従するように駆動手段１１を駆動制御して突き上げピン９を架台方向に移動（上昇）させる。
【００４９】
次に（ｅ）工程において、ピックアップユニット３の移動により半導体チップ４ａが粘着シート６はから離反した時点で、制御装置２０はピックアップユニット３の駆動制御を圧力制御から位置制御に戻し、所定位置まで上昇させてから駆動手段１９を制御してピックアップユニット３を圧着装置側に移動させる。一方制御装置２０は駆動手段１１を駆動制御して突き上げピン９を架台５から離反する方向に移動（下降）させて次のピックアップ操作に備える。
【００５０】
図６は図５の各工程における各部の移動と接触圧の変化を示す図であり、縦軸は移動位置または接触圧、横軸は工程（サイクル）の経過時間である。図６のａは突き上げピン９の移動、ｂはピックアップユニット３の移動、ｃは圧力検出手段１２で検出された接触圧を示し、接触圧のうちｄ部分は（ａ）工程における突き上げピン９と半導体チップ４ａが接触したときの接触圧、ｅ部分は（ｃ）（ｄ）工程における吸着部１５と半導体チップ４ａが接触したときの接触圧である。
【００５１】
図７は突き上げユニット２の移動方向におけるＺ方向接触圧と、その移動方向に直交する２つのＸ方向接触圧とＹ方向接触圧とからなる３成分の圧力を検出する圧力検出手段１２により、突き上げピン９の突き上げ状態の正常・異常を検出する例を説明した図である。図７の（ａ）は突き上げピン９が半導体チップ４ａを正常に突き上げた状態であり、この場合は３成分のうちＺ方向接触圧だけが検出され、Ｘ方向接触圧とＹ方向接触圧は検出されない。
【００５２】
図７の（ｂ）は突き上げピン９のピン部９ｂが曲がった状態で半導体チップ４ａに接触した場合であり、Ｚ方向接触圧が小さくなり、Ｘ方向接触圧とＹ方向接触圧が検出される。図７の（ｃ）はピックアップすべき半導体チップ４ａがピックアップ位置から僅かにずれている場合であり、Ｚ方向接触圧が小さくなり、Ｘ方向接触圧とＹ方向接触圧が検出される。図７の（ｄ）は架台５の高さ調整がずれて規定レベルより高くなった場合であり、Ｚ方向接触圧が極めて小さいかゼロになり、Ｘ方向接触圧とＹ方向接触圧は検出されない。
【００５３】
上記各検出信号は制御装置２０に伝送され、そこで記憶部２２に予め記憶された正常圧力と比較され、該当する部分の圧力偏差（設定圧力と検出圧力のずれ）が表示部２３に表示される。従ってその表示内容から装置調整をして正常な突き上げ状態に修正することができる。
【００５４】
図８は３成分の圧力を検出する圧力検出手段１２により、粘着シート６に多数の半導体チップ４ａを二次元的に配列した半導体ウエハにおける各部の突き上げ傾向を検出する例を説明した図であり、図８の（ａ）は半導体チップ４ａごとに突き上げ時における３成分の接触圧を順次検出していく状態の図である。
【００５５】
図８の（ｂ）は円形の半導体ウエハの周辺領域の接触圧（突き上げ力）が規定値より低く、それ以外の中央寄りの領域の接触圧が正常である場合である。図８の（ｃ）は円形の半導体ウエハの上半分の領域の接触圧（突き上げ力）が規定値より大きく、下半部の領域の接触圧が規定値より低い場合である。これらの各検出信号は制御装置２０に伝送され、制御装置２０はそれら検出値を記憶部２２に検出位置に関連付けて記憶する。
【００５６】
上記のように記憶部２２に半導体ウエハの各部の接触圧をその検出位置に関連付けて記憶するため、ピックアップごとに半導体ウエハの位置を架台５の位置検出手段８で検出し、その検出信号が制御装置２０に伝送される。記憶部２２に記憶された半導体ウエハの各部の接触圧は表示部２３に表示することができ、その表示された接触圧分布等により架台５の位置調整や突き上げピン９の調整を行うことができる。
【００５７】
図９（Ａ）〜（Ｄ）はピックアップユニット３を回転駆動して２つの吸着部１５を切り換える操作を複数のステップに分けて説明した図である。その（Ａ）は架台５に対向する側を下側の吸着部１５から上側の吸着部１５に切り替える最初の状態であり、（Ｂ）、（Ｃ）はピックアップユニット３が回転駆動される途中の状態であり、（Ｄ）は上側の吸着部１５と下側の吸着部１５が完全に切り替わった状態である。このように２つの吸着部を切り換えて使用する切り換え方式を採用すると、１つの吸着部１５だけを有するピックアップユニット３に対し、ピックアップ速度を２倍にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のピックアップ装置およびピックアップ方法は、半導体チップ等のピックアップ対象物をピックアップして圧着装置などに受け渡すために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係るピックアップ装置の主要部を模式的に示す全体図。
【図２】図１におけるピックアップ部分の側面図。
【図３】図１における突き上げピン９のＡ部分の断面図。
【図４】ピックアップ装置１の主要部の制御を行う制御装置とそれに接続される各検出手段と駆動手段のブロック図。
【図５】半導体チップ４ａのピックアップ工程を示す図。
【００６０】
【図６】図５の各工程における各部の移動と接触圧の変化を示す図。
【図７】３成分の圧力を検出する圧力検出手段１２により、突き上げピン９の突き上げ状態の正常・異常を検出する例を説明した図。
【図８】３成分の圧力を検出する圧力検出手段１２により、粘着テープ６に多数の半導体チップ４ａを二次元的に配列した半導体ウエハにおける各部の突き上げ傾向を検出する例を説明した図。
【図９】ピックアップユニット３を回転駆動して２つの吸着部１５を切り換える操作を説明した図。
【符号の説明】
【００６１】
１  ピックアップ装置
２  突き上げユニット
３  ピックアップユニット
４  ピックアップ対象物
４ａ  半導体チップ
５  架台
６  粘着シート
７  二次元駆動手段
８  位置検出手段
【００６２】
９  突き上げピン
９ａ  基部
９ｂ  ピン部
９ｃ  吸着孔
９ｄ  配管
９ｅ  吸着制御弁
１０  軸体
１１  駆動手段
１２  圧力検出手段
【００６３】
１３  位置検出手段
１３ａ  エンコーダ
１３ｂ  エンコーダガラススケール
１４  本体
１５  吸着部
１５ａ  配管
１５ｂ  吸着制御弁
１６  回転駆動手段
【００６４】
１７  駆動手段
１８  位置検出手段
１８ａ  エンコーダ
１８ｂ  エンコーダガラススケール
１９  駆動手段
２０  制御装置
２１  制御部
２２  記憶部
２３  表示部
２４  入力部
２５，２６  インターフェイス
【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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【図８】
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【図９】
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