(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小ワークを真空吸着によってピックアップして所定位置へ移載する微小ワークの移載装置であって、前記微小ワークに当接してこの微小ワークを吸着保持する吸着ノズルと、この吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段と、この真空吸引手段の吸引流量を吸着保持用の吸引流量として設定される第１の吸引流量と、この第１の吸引流量にて微小ワークを吸着保持した状態で吸着状態検出用の吸引流量として設定される第２の吸引流量との間で切り換える流量切り換え手段と、吸着ノズルに連通した真空吸引回路の真空圧を検出する真空圧検出手段と、前記第２の吸引流量で吸引したときの前記真空圧検出手段による真空圧検出結果に基づいて吸着ノズルへの微小ワークの吸着状態を判定する吸着状態判定手段とを備えたことを特徴とする微小ワークの移載装置。
【請求項２】
前記第２の吸引流量は、第１の吸引流量よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の微小ワークの移載装置。
【請求項３】
微小ワークを真空吸着によってピックアップして所定位置へ移載する微小ワークの移載方法であって、吸着ノズルを微小ワークに当接させた状態でこの吸着ノズルから吸着保持用の吸引流量として設定される第１の吸引流量で真空吸引することにより微小ワークを吸着ノズルに吸着保持させる工程と、この第１の吸引流量で微小ワークを吸着保持した状態で真空吸引手段の吸引流量を吸着状態検出用の吸引流量として設定される第２の吸引流量へ切り換える工程と、第２の吸引流量で吸引したときに吸着ノズルに連通した真空吸引回路の真空圧を検出する工程と、この真空圧検出結果に基づいて吸着ノズルへの微小ワークの吸着状態を判定する工程とを含むことを特徴とする微小ワークの移載方法。
【請求項４】
前記第２の吸引流量は、第１の吸引流量よりも小さいことを特徴とする請求項３記載の微小ワークの移載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微少な半導体チップなどの微小ワークをピックアップして移載する微小ワークの移載装置および移載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、半導体チップなどのワークをピックアップして所定位置に搭載する移載装置が多用される。この移載装置においては、ワークを吸着する方法として真空吸着による方法が広く用いられている。そして真空吸着によってワークを吸着保持した後には、ワークが正しい状態で吸着されているか否かを確認する吸着状態の判定が行われる。この吸着状態判定は、一般に吸着ノズルの下端部におけるワークの有無を光学センサによって検出する方法や、吸着ノズル内の真空吸引回路の真空圧を検出する方法などが用いられる。この真空圧による方法は、ワークが吸着された状態では真空吸引回路内の真空度が上昇することを利用して、この真空度を検出することによりワークの有無や吸着状態の良否を判定するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらワークの微小化に伴い、上記検出方法でのワーク検出において次のような難点が生じている。すなわち、光学センサでワークを検出する方法では、ワーク裏面の表面性状によっては吸着ノズルとワークの区別がつき難く正確なワーク検出が難しい。また吸着ノズル内の真空度を検出する方法では、微小ワークを対象とする場合には吸着孔径が小さい細径ノズルを用いることに起因して、吸着状態の判定が困難になっている。
【０００４】
すなわち、細径ノズルでは真空吸引時の圧力損失が大きいため、チップを吸着した状態での吸着ノズル内の真空度と、チップが吸着されていない場合の真空度との間に大きな差が生じない。吸着ノズルを真空吸引する吸引手段の吸引容量との対比においては、ワークがない状態で細径の吸着孔から吸引される吸引空気量と、ワークが吸着保持された状態でワークと吸着ノズルとの間のリークによって吸引される吸引空気量との間に大きな差が存在しないからである。
【０００５】
このように従来の微小ワークの移載装置においては、ピックアップ動作後の吸着状態の良否を正確に判定できず、安定した移載動作が行えないという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、微小ワークを対象として吸着状態の良否を正確に判定して、安定した移載動作を行うことができる微小ワークの移載装置および移載方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の微小ワークの移載装置は、微小ワークを真空吸着によってピックアップして所定位置へ移載する微小ワークの移載装置であって、前記微小ワークに当接してこの微小ワークを吸着保持する吸着ノズルと、この吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段と、この真空吸引手段の吸引流量を吸着保持用の吸引流量として設定される第１の吸引流量と、この第１の吸引流量にて微小ワークを吸着保持した状態で吸着状態検出用の吸引流量として設定される第２の吸引流量との間で切り換える流量切り換え手段と、吸着ノズルに連通した真空吸引回路の真空圧を検出する真空圧検出手段と、前記第２の吸引流量で吸引したときの前記真空圧検出手段による真空圧検出結果に基づいて吸着ノズルへの微小ワークの吸着状態を判定する吸着状態判定手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の微小ワークの移載装置は請求項１記載の微小ワークの移載装置であって、前記第２の吸引流量は、第１の吸引流量よりも小さい。
【０００９】
請求項３記載の微小ワークの移載方法は、微小ワークを真空吸着によってピックアップして所定位置へ移載する微小ワークの移載方法であって、吸着ノズルを微小ワークに当接させた状態でこの吸着ノズルから吸着保持用の吸引流量として設定される第１の吸引流量で真空吸引することにより微小ワークを吸着ノズルに吸着保持させる工程と、この第１の吸引流量で微小ワークを吸着保持した状態で真空吸引手段の吸引流量を吸着状態検出用の吸引流量として設定される第２の吸引流量へ切り換える工程と、第２の吸引流量で吸引したときに吸着ノズルに連通した真空吸引回路の真空圧を検出する工程と、この真空圧検出結果に基づいて吸着ノズルへの微小ワークの吸着状態を判定する工程とを含む。
【００１０】
請求項４記載の微小ワークの移載方法は、請求項３記載の微小ワークの移載方法であって、前記第２の吸引流量は、第１の吸引流量よりも小さい。
【００１１】
本発明によれば、吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段の吸引流量を真空吸着用の第１の吸引流量から吸着状態検出用の第２の吸引流量へ切り換える流量切り換え手段を備え、第２の吸引流量で吸引したときの真空圧検出結果に基づいて吸着ノズルへの微小ワークの吸着状態を判定することにより、細径ノズルを用いる場合にあっても、真空圧によって吸着状態を正しく判定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の半導体チップの移載装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態の半導体チップの移載装置による半導体チップのピックアップ動作のタイミングチャートである。
【００１３】
まず図１を参照して、微小ワークである半導体チップを基板に移載する移載装置としての半導体チップの移載装置の構成について説明する。図１においてチップ供給部１は、図示しないＸＹテーブルによって移動するウェハ保持テーブル２を備えている。ウェハ保持テーブル２には半導体チップ４（以下、単に「チップ４」と略記する）が所定パターンで多数貼着されたウェハシート３が装着されている。ウェハ保持テーブル２の下方にはエジェクタユニット５が配設されている。エジェクタユニット５のピン５ａは、移載ヘッド８によるチップ４のピックアップ位置に位置合わせされており、ピン５ａを上方に突出させることにより、ウェハシート３上のチップ４を突き上げる。
【００１４】
チップ供給部１の上方には、ヘッド移動部６が配設されており、ヘッド移動部６は移載ヘッド８が装着された移動テーブル７を備えている。移載ヘッド８は移動テーブル７によって水平動自在となっており、ピン５ａによって突き上げられたチップ４は移載ヘッド８の吸着ノズル８ａによって真空吸着によりピックアップされる。ピックアップされたチップ４は移動テーブル７によって移動し、保持テーブル９に載置された基板１０上に実装される。
【００１５】
次にチップ４の移載装置の制御系および吸着ノズル８ａを真空吸引する真空吸引系について説明する。吸着ノズル８ａは吸着／ブロー切換用のバルブ１２を介して、エアブローオンオフ用のバルブ１３および吸引流量切り換え用のバルブ１４に接続されている。バルブ１２，１３，１４はそれぞれＳＯＬ１，２，３を備えた３ポートの電磁弁であり、バルブ１２のＡポートが吸着ノズル８ａに、Ｐポート、Ｒポートがそれぞれバルブ１３のＡポート、バルブ１４のＡポートに接続されている。ＳＯＬ１を制御部１８によって切り換えることにより、吸着ノズル８ａはバルブ１３のＡポートおよびバルブ１４のＡポートのいずれかに接続される。
【００１６】
また、吸着ノズル８ａをバルブ１２に接続する吸引回路には、圧力センサ１１が接続されている。圧力センサ１１は、吸着ノズル８ａから真空吸引する際に、吸着ノズル８ａと連通した真空吸引回路内の真空圧を検出する。したがって圧力センサ１１は真空圧検出手段となっている。
【００１７】
バルブ１３のＰポートはエア供給源１５に接続されており、ＳＯＬ２を制御部１８によって制御しバルブ１３を切り換えてＰポートとＡポートを連通させることにより、エア供給源１５がバルブ１２のＰポートと連通する。このときバルブ１２においてＡポートとＰポートを連通させることにより、吸着ノズル８ａからエアブローが行われる。
【００１８】
またバルブ１４のＰポートは可変絞り１６を介して真空吸引源１７に、Ｒポートは直接真空吸引源１７にそれぞれ接続されている。ＳＯＬ３を制御部１８によって制御しＲポートとＡポートが連通した状態で真空吸引源１７を駆動することにより、最大吸引流量で吸着ノズル８ａから真空吸引される。このときの吸引流量は、ピックアップ動作時において吸着ノズル８ａによってチップ４を吸着保持する際の吸引流量（第１の吸引流量）である。
【００１９】
またＰポートとＡポートが連通した状態で真空吸引源１７を駆動することにより、可変絞り１６の開度に応じた吸引流量で吸着ノズル８ａから真空吸引される。すなわち、可変絞り１６を調整することにより、吸着ノズル８ａから真空吸引される吸引流量を任意に設定することができる。後述するようにこの吸引流量は、吸着ノズル８ａにチップ４が正しく吸着されているか否かを判定するための吸着状態判定用の吸引流量（第２の吸引流量）である。
【００２０】
この半導体チップの移載装置は上記のように構成されており、以下図２のタイムチャートを参照して半導体チップのピックアップ動作について説明する。図２は、チップ供給部１における移載ヘッド８によるチップ４のピックアップ動作時の、移載ヘッド動作（吸着ノズル８ａの昇降動作）、バルブ１２による吸着／ブロー切り換え、バルブ１４による吸引流量切り換え、の各タイミングの関連およびこの吸着動作における圧力センサ１１による検出結果、すなわち吸着ノズル８ａ内の真空圧を示すヘッド真空圧を示したものである。ピックアップ動作開始時には、吸着ノズル８ａは上昇位置にあり、バルブ１２は吸着側（バルブ１４側）に切り換えられた状態にあり、そして吸引流量は、チップ４の吸着保持用の第１の吸引流量側に切り換えられた状態にある。
【００２１】
これよりピックアップ動作が開始されるとまず吸着ノズル８ａが下降し、吸着ノズル８ａの下端部がチップ４の上面に当接する（タイミングｔ１）。これにより吸着ノズル８ａ内のヘッド真空圧は、吸着ノズル８ａになにも吸着されていない状態で第１の吸引流量で吸引したときの真空圧Ｐ１から、吸着ノズル８ａがチップ４に当接することにより真空度が増加した分だけ高い真空度Ｐ２まで上昇する。
【００２２】
なおここでは、真空圧は圧力が低下して真空度が上昇する方向を増加側（上向き矢印側）、反対に圧力が増加する方向を減少側と定義している。すなわち、吸着ノズル８ａの下端部をチップ４で閉塞した状態で真空吸引することにより、ヘッド真空圧は上昇し、吸着ノズル８ａの先端部から空気が吸引された状態ではヘッド真空圧は低下する。
【００２３】
この後タイミングｔ１から所定の吸着時間が経過した後吸着ノズル８ａは上昇を開始し、タイミングｔ２において上昇位置に到達する。そしてこのタイミングｔ２において、吸着ノズル８ａがチップ４を吸着保持した状態で、バルブ１４が切り換えられ、吸着ノズル８ａからの吸引流量は第１の吸引流量よりも少ない第２の吸引流量に切り換えられる。これにより、ヘッド真空圧は、前述のＰ２から吸引流量の減少による低下分だけ低い真空度Ｐ３まで低下する。このときの真空圧Ｐ３は、吸着ノズル８ａでチップ４を保持するには十分な真空圧となっている。
【００２４】
そしてこの状態で、圧力センサ１１による真空圧検出結果に基づく吸着状態の判定が行われる。すなわち、吸着ノズル８ａにチップ４が正常に吸着保持されている場合には、所定の計測時間経過後には真空圧検出値は図２に示すように、前述の真空圧Ｐ３を示す。
【００２５】
これに対し、チップ４が吸着されていないか、もしくは吸着されていても大きく位置ずれして真空リークを生じているような吸着状態の異常時における真空圧検出結果は、図２のヘッド真空圧のグラフにおいて破線で示すように、吸引流量切り換え後に下方に検出値が移動する。吸引流量が減少することにより、吸着ノズル８ａ内の絶対圧が上昇するからである。すなわち、この場合には所定の計測時間を経過した後の真空圧は、前述の真空圧Ｐ３よりも低い真空圧Ｐ４を示す。
【００２６】
したがって、これらの真空圧Ｐ３，Ｐ４の間にしきい値ＴＨを設定し、チップ４のピックアップ動作において、吸着ノズル８ａが上昇した後所定の計測時間経過後の真空圧検出結果をしきい値ＴＨと比較することにより、チップ４が正常に吸着保持されているか否かを判定することができる。そして上記吸着状態の検出において、吸引流量を吸着保持用として設定される第１の吸引流量よりも小さい第２の吸引流量に切り換えるようにしていることから、吸着保持用の吸引流量で吸引した状態のまま吸着状態検出を行う従来の方法と比較して、正常吸着時と異常時との間で生じる真空圧検出値の差ΔＰをより大きくすることができ、正常・異常の切り分けをより正確に行うことが可能となっている。
【００２７】
従来は、吸着保持用に十分な吸着力を確保できるよう設定された大きな吸引流量で吸引した状態で吸着状態判定を行っていた。このため、図２（ｂ）の従来のヘッド真空圧検出結果に示すように、正常吸着時と異常時との間で生じる真空圧検出値の差ΔＰ’が小さいことから正常・異常の明瞭な切り分けができず、正確な判定が困難であった。
【００２８】
これに対し、本実施の形態では、可変絞り１６の調整により吸着ノズル８ａのサイズに応じて適正な吸着状態検出用の吸引流量（第２の吸引流量）を任意に設定することができ、これによりワーク吸着の有無による真空圧検出値の差を大きくすることができるので、微小チップを対象とする場合にあっても、吸着状態の判定を正しく行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段の吸引流量を真空吸着用の第１の吸引流量から吸着状態検出用の第２の吸引流量へ切り換える流量切り換え手段を備え、第２の吸引流量で吸引したときの真空圧検出結果に基づいて吸着ノズルへの微小ワークの吸着状態を判定するようにしたので、ワーク吸着の有無による真空圧検出値の差を大きくすることができ、細径ノズルを用いる場合にあっても、真空圧によって吸着状態を正しく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体チップの移載装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の半導体チップの移載装置による半導体チップのピックアップ動作のタイミングチャート
【符号の説明】
４  （半導体）チップ
８  移載ヘッド
８ａ  吸着ノズル
１１  圧力センサ
１２、１３、１４  バルブ
１６  可変絞り
１７  真空吸引源
１８  制御部
【図１】
0003956636.tif 000002
【図２】
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