(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直進動作あるいは回転動作する駆動部と、駆動部の駆動源となるモータとを備え、駆動部の状態を判定し、異常の自己診断機能を有する半導体製造装置であって、
モータに駆動信号を出力しモータから実位置データ信号を受取って、前記駆動信号と前記実位置データ信号とから、前記駆動部の固有振動数に演算するモータコントローラと、駆動部の固有振動数が、前記モータコントローラから送られて異常の自己診断を行う制御部とを備え、
前記制御部は、
初期運転をしたときの駆動部の固有振動数、駆動部の固有振動数であってその値以下になると駆動部の部品の寿命を示す限界値、及び駆動部の運転時間の経過単位に設けられた固有振動数であって、その値以下かつ前記限界値より大となると、駆動部の部品の寿命以外の異常が起こったとみなす許容値とを格納する初期情報格納エリアと、初期運転が終了した後、運転開始以降において、一定期間の駆動部の固有振動数が格納される複数の期間情報格納エリアとからなる情報格納部と、
初期運転した場合に、初期情報格納エリアに格納された固有振動数と許容値に基づいて、運転開始前の不具合を知るとともに、初期運転が終了した後、運転開始以降は、前記初期情報格納エリアに格納された情報と、各期間情報格納エリアに格納された固有振動数とを比較演算する演算処理部と、
前記演算処理部にて演算された演算結果に基づいて前記駆動部の状況を表示する表示部とを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
駆動部の一定期間の固有振動数は、前記複数の期間情報格納エリアに順次格納されていき、駆動部の古い一定期間の固有振動数から順次消滅していくことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
駆動源となるモータの作動によって直進動作あるいは回転動作する駆動部の状態を判定し、異常の自己診断機能を有する半導体製造方法であって、
初期運転を行って、モータに駆動信号を出力し、駆動信号とモータから受け取った実位置データ信号とから駆動部の固有振動数に演算し、駆動部の固有振動数、駆動部の固有振動数であってその値以下になると、駆動部の部品の寿命を示す限界値、及び駆動部の運転時間の経過単位に設けられた固有振動数であって、その値以下かつ前記限界値より大となると、駆動部の部品の寿命以外の異常が起こったとみなす許容値を初期情報格納エリアに格納し、
初期情報格納エリアに格納された固有振動数と許容値に基づいて、運転開始前の不具合を検知し、
初期運転が終了した後、運転開始以降は、一定期間の駆動部の固有振動数を期間情報格納エリアに格納し、
初期情報格納エリアに格納された情報と、各期間情報格納エリアに格納された固有振動数とを比較演算して、
演算結果に基づいて前記駆動部の状況を表示することを特徴とする半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速運転をすることで駆動部に過大な負荷がかかる半導体製造装置（ダイボンダ、ワイヤボンダ、テーピング装置など）に係り、その中で駆動部の劣化状態を監視しながら、その状態を判定し、異常の自己診断機能を有する半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ダイ（以降ダイと呼ぶ）は、６インチや８インチの大きさのウェーハを素材とし、それから矩形状に切断されて最終製品となる。その大きさは、□０．２ｍｍから□３０ｍｍに至るほぼ正方形状、あるいは場合によって横長の短冊状まで様々である。そのダイは、ダイボンダによって一つずつリードフレーム上に載置接着され、その後各ダイはリードとワイヤボンディングされ、モールド形成された後、リードフレームは各ダイ単位毎に切断・リード成型される。そして特性検査を経て、製品となったものがテーピング装置によってテープのポケット内に収納される。さらにその後、実装機によってプリント基板上の目的個所に実装される。これが通常採られるＩＣなど半導体製品を製造する上の後工程であり、ここでは先に述べたような種々の半導体製造装置が用いられている。
今後の説明は、それら装置の中から、ダイボンダを例に採って進める。ダイボンダは、ウェーハから矩形状に切断されたダイを、一つずつピックアップし、リードフレーム上の所定の位置に載置する装置である。図３を用いて、それを詳しく説明する。図３は、ピックアンドプレースユニット２を中心に描いた、ダイボンダ１の斜視図である。
【０００３】
粘着シート３に貼られた状態で、格子状に切断されたウェーハ４の中のダイ６を、ピックアンドプレースユニット２で一つずつピックアップし、定ピッチ送りされるリードフレーム７のランド部８に載置するものである。
ピックアップされるダイ６の上方と、ダイ６が載置されるランド部８の上方には、カメラが設置されている（図示省略）。前者のカメラは、ピックアップされるダイ６の位置を認識して、粘着シート３ごとその位置を合わせ込むためのものである。一方、後者のカメラは、ランド部８の位置を認識し、その位置に合わせて、ダイ６を搬送中に位置修正させるためのものである。
【０００４】
従って、ピックアンドプレースユニット２に関しては、Ｙ軸（前後）方向・Ｚ軸（上下）方向とともに、Ｘ軸（左右）方向の動作が必要となる。なお、Ｘ軸方向に関しては、図示を省略しているが、ダイ６を搬送中に左右方向にも位置修正が必要であるからである。
Ｙ軸方向の駆動部を見てみると、モータ９を駆動源とし、その回転軸に連結されたボールねじ１１が回転することにより、ナット部１２が前後動する。また、ボールねじ１１と並行にガイド棒１３が配されており、ナット部１２はガタなく直進動作が可能となっている。
【０００５】
一方、ナット部１２には、ＬＭガイド（直進ガイド）１４が配され、そのＬＭガイド１４に沿って、先端のダイ吸着部１６が上下動する。なお、この上下動に関しても、連結バー１７の背部に設けられたモータ（図示省略）が駆動源となる。
更に、Ｘ軸方向の動作に関しては、前述のとおり図示はしていないが、Ｘ軸方向に移動可能なスライドユニットに乗せて、モータにより、図示したピックアンドプレースユニット２全体を左右動させる方法が通常採られている。
従って、ピックアンドプレースユニット２は、通常５ｋｇを超える重量となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上述べた従来のダイボンダには、次の課題があった。
それは、近年益々サイクルタイムを短縮するよう要求が増え、それに応えるダイボンダを提供しなければならない状況にあることである。中でも、高速なものは、従来約０．３５秒／ダイであったサイクルタイムが、０．２〜０．２５秒／ダイと短くなっている。その反面、リードフレーム７のランド部８に載置する際は、依然高い位置決め精度が要求されている。これは、ダイ６の大きさに対するランド部８の大きさの余裕しろが、だんだん小さくなっていること、あるいは、後の製造工程（例えば、ワイヤーボンディング工程）において、ダイ６の小型化に伴って一層高い位置決め精度が必要になっていることによる。
【０００７】
このように、高い精度でダイ６を位置決めしようとすると、図３で示すような構造にせざるを得ない。すると、ピックアンドプレースユニット２の重量もそれ相応に大きいままとなり、その状態で高速運転をすると、機械駆動部に大きな負担をかけることになる。
Ｙ軸を例にとり、加速度を比較してみると、従来のサイクルタイムであれば約５Ｇであったものが、それを０．２〜０．２５秒／ダイに短縮すると、２０Ｇにも及ぶと予測されている。
【０００８】
こういう環境下でダイボンダ１の運転を続けると、高速駆動部（中でも、ボールねじやＬＭガイド）が直ぐ劣化してしまい、正常な運転ができなくなった。一旦異常が発生すると、部品を交換するしか他に復旧の方法はなかった。ところが、交換から装置の再立ち上げには、長い場合数日間を要した。しかも、いつ異常が発生するかわからないため、その作業は、事後の対症療法としかならなかった。
【０００９】
その対応策として、次の方法が試みられていた。
部品の一部が磨耗劣化したり、元もとの組付け状態が悪かったりすると、駆動部にびびりやかじりを生じることとなる。それらは、ある固有振動数を持った振動となって現れる。そこで、駆動部に振動を検出するセンサーを取付けて、センサーでその振動の変化を見ることができる。
【００１０】
ところが、この対応策の場合、多くの駆動部に対してそれぞれセンサーを取り付けなければならない。また、振動の大きさは、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して解析する方法がよく採られるが、この場合、解析の度に、ＦＦＴ解析器やＰＣをダイボンダ１に接続しなければならない。これらは、ダイボンダ１自体の構造を複雑にするだけでなく製造価格を押し上げたし、また、解析作業も手間のかかるものであった。
それに、異常が発生するスパンは、ダイボンダ１によって、また駆動部位によって様々であり、一様ではなかった。そのため、各ダイボンダ１に対して、一律に同じスパンで解析作業をしたのでは、駆動部の異常を事前に発見することはできなかった。
【００１１】
そこで、高速運転をする場合であっても、高速駆動部の劣化状態を常に把握でき、その状態によって、最善の対応策がとれるダイボンダの開発が必要になった。同時に、ダイボンダを組立てる際には、最良の状態で各駆動部を組付けることができて、それによってダイボンダの寿命を少しでも延ばすことが要求された。また、ダイボンダだけではなく、冒頭で触れた他の半導体製造装置に関しても、益々高速化が要求される中、同様の課題を有しており、当然この解決も必要であった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するために提案された半導体製造装置である。
まず第一の特徴は、駆動部の駆動源となるモータと、モータに駆動信号を出力するとともにモータから実位置データ信号を受取るモータコントローラと、装置全体を制御する制御部とからなり、モータコントローラでは、駆動信号と実位置データとから、駆動部の振動の情報がつくり出される。そして、その駆動部の振動の情報が制御部に送られる。一方、制御部は、信号の情報を格納する情報格納部と、その格納された情報を演算する演算処理部と、その演算結果に基づいて駆動部の状況を表示する表示部を有し、モータコントローラから制御部に送られた駆動部の振動の情報を基に、その状況を表示する。
【００１３】
また、情報格納部には、駆動部の振動の初期情報を格納する初期情報格納エリアと、一定期間の駆動部の振動情報を格納する複数の期間情報格納エリアを有している。そこで、演算処理部では、初期情報格納エリアに格納された駆動部の振動の初期情報と、複数の期間情報格納エリアに格納された駆動部の振動の情報とを比較演算し、その演算結果に基づいて駆動部の状況を表示部に表示するものである。
【００１４】
更に、上述した複数の期間情報格納エリアは、新しい情報格納エリアが順次作成されるにつれて、最も古い情報格納エリアが順次消滅していくことも特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面にしたがって、本発明に係る半導体製造装置の実施形態について詳説する。なお、従来例と同じ構成部品については、従来例と同符号を用いており、この実施例形態に関してもダイボンダを例にとって説明を進める。
図１は、本発明をイメージしたブロック図である。この構成について説明する。直進動する駆動部２１の回転軸にモータの回転軸が接続されており、モータの正転・逆転動作によって、駆動部２１は前後動あるいは左右動を行なう。
モータは、サーボモータであり、モータコントローラ２２から受ける駆動信号（所定パルスなど）２３により、所定量回転動作をする。また、モータのエンコーダからは、モータの実位置データ信号２４がモータコントローラ２２へ出力される。
【００１６】
ここで、モータコントローラ２２は、駆動信号２３と実位置データ信号２４の位相差を読み取って、その結果をＦＦＴ処理した後、これを駆動部の振動情報として、ダイボンダの制御部２６に送る役目も担っている。制御部２６には、情報格納部２７と演算処理部２８と表示部２９とがある。
【００１７】
情報格納部２７はいくつかのエリアに分かれている。まず、初期情報格納エリアが単独で存在する。そしてその他に、一定期間の駆動部の振動情報を格納する複数の期間情報格納エリアが存在する。いま図１には、１〜ｎにわたる合計ｎ個の期間情報格納エリアがある。
初期情報格納エリアには、まず、駆動部２１やモータを組付けて初期運転をしたときの、駆動部２１の振動情報が格納される。それに加えて、運転時間の経過に比して、この駆動部２１が発生する振動の大きさの許容値や限界値の情報が格納される。（これについては、図２を用いて、後で詳しく説明する。）
【００１８】
一方、それぞれの期間情報格納エリアの設定期間は全て同一であり、いまそれを例えば３０日間とする。通常の運転を開始すると、そのときの駆動部２１の振動情報が、モータコントローラ２２から制御部２６に逐一送られる。初期運転が終了した後、運転開始以降３０日分の情報は、まず期間情報格納エリア１に格納される。３０日を経過すると、期間情報格納エリア１に格納された情報は、期間情報格納エリア２に移される。このように運転時間が経過するにつれて、当初、期間情報格納エリア１に格納された情報は、順次期間情報格納エリアを経由して、期間情報格納エリアｎに達する。そして、この後も新しい情報が制御部２６に送られた場合、先程期間情報格納エリアｎに達した情報は情報格納部２７から消失する。つまり、期間情報格納エリアの数は、常に一定数となっている。
ｎを１２とした場合、情報格納部２７の中には、初期運転時の情報とともに、最新の情報を常に含め、最長約１２ケ月分の情報が格納されることとなる。
【００１９】
次に、演算処理部２８には、初期情報格納エリアに格納された情報と、各期間情報格納エリアに格納された情報とが送られる。そして、それらは演算処理部２８で比較演算され、その演算結果に基づいて、駆動部２１の状況を表示部２９に表示する。これについて、図２を用いて以下に詳説する。
【００２０】
図２は、横軸に運転時間、縦軸に或る駆動部２１の固有振動数をとったグラフである。
固有振動数は、駆動部２１の機械的な剛性度を表す指標とすることができ、これが小さくなっていくと、剛性度が低くなる。つまり、駆動部２１にガタなどが生じてくると、その固有振動数は小さくなり、言い換えると振動の大きさは大きくなる。
通常、運転時間が増えるにつれて、駆動部２１には機械的なガタが大きくなりあるいは劣化が進行するために、その固有振動数は減少していく。その大きさには限界値があり、或る程度以下（限界値の上側の状態）になると、駆動部２１をそれ以上使用するべきではない。また同時に、限界値までであっても、運転経過時間単位に許容値が設けられるべきであり、一時的にこの許容値以下（許容値の上側にある状態）となった場合も、何か異常が起こったとみなすべきである。
【００２１】
ここで、発生し得る代表的な以下の３つの振動データを引用しながら説明を加える。
まず、図２中の振動データ１について説明する。この場合、固有振動数は蛇行しながら減少しているが、常に許容値以下になることはなく、ｎ回目の期間情報取得時に限界値に達している。従って、ｎ回目の期間情報を取得した際に、駆動部の部品に寿命が来た旨を表示部に表示させて、部品の交換を促せばよい。
次に、振動データ２に関しては、３回目の期間情報取得時に、突如固有振動数が許容値を外れている。従ってこの場合は、突発性の異常が発生した旨を表示部に表示させて、原因の究明を促せばよい。
また、振動データ３のようなカーブもあるであろうが、これは、運転時間が経過しても固有振動数にはさほど変化がなく、ほぼ一定値のまま推移している状態である。これは、部品の品質が高かったり、組付け状態がよかったりした場合に起こり得る。この場合は、部品交換や異常発生の表示をすることなく、このまま運転を続ければよい。なおここで、期間情報格納エリアはｎ回目まで使用しているので、この後情報格納部の中には、格納された古い情報が順次消されていき、代わりに新しい情報が順次格納されていく。
【００２２】
ここで、本発明の別な特徴とその効果を述べる。
これまでに説明したように、各駆動部を組付けて初期運転をする際に、駆動部の振動情報を初期情報格納エリアに格納する。ところが、その時点でその固有振動数が小さく、図２に示す許容値から既に外れている場合が起こり得る。この要因として、部品の品質が悪い、または組付け状態が悪いことなどが考えられる。従って、この場合は、組付けをやり直して、固有振動数を許容値内のレベルになるように調整すればよい。また、何回組付けをやり直しても状態が変わらない場合は、部品を交換するべきである。
これは言い換えると、本発明であれば、運転途中の異常発生が分かるだけではなく、運転開始前の不具合をも知ることができる。これを利用すれば、そのまま知らずに運転を開始して、直ぐに不具合を発生することはない。
【００２３】
以上、本発明の特徴とその作用効果を述べたが、以下に何点か補足をする。
まず、表示部に関することであるが、これは適当な電気回路を組んで、内容毎の表示ランプで不具合の情報を知らせる方法が簡素で良いが、広い応用範囲また将来の発展性を考えると、ＬＣＤなどのモニターを用いた文字表示とした方がよい。また、これまでの説明では、この表示部を制御部の中に配置したが、必ずしもこの必要はない。制御部から独立させて、制御部の演算部から所定の信号を受ける形でもよい。
【００２４】
また、表示の内容は、部品交換や異常発生だけではなく、より細かなメッセージにすることもできる。このためには、駆動部の様々な振動の状態とその時の駆動部の状態との関係を知って、それを経験則として、それに対応したメッセージをあてはめていけばよい。このことで、より緻密に不具合モードを知ることができ、設備のトラブルを未然に防ぐことができるし、間違いの少ない対応ができる。
また、データの取得を積み重ねることで、より現状に即したメッセージとすることができる。同時に、図２で説明した限界値や許容値を、積み重ねたデータに応じて書き換えていけばよい。
【００２５】
更に、これまでの説明では、駆動源をサーボモータとし、実位置データをモータに内蔵されたエンコーダからの信号とした。しかしながら、本発明はその形態にとらわれることなく、リニアモータを駆動源とし、実位置データをリニアスケールの読取り値としても、適用は十分に可能である。
即ち、回転モータを駆動源とし、その回転をボールねじやＬＭガイドを用いて直進動する駆動部の振動情報を知るだけではなく、元来直進動するリニアモータであっても、それにつなげられた駆動部の振動情報を知ることができる訳である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体製造装置であれば、駆動部の駆動源であるモータをコントロールするモータコントローラから、制御部に、駆動部の振動情報が送られる。その振動情報は、制御部内の情報格納部に格納されるとともに、演算処理部で演算され、その演算結果に基づいた駆動部の状況が、随時表示部に表示される。
そのため、装置に特殊な解析機器やＰＣをわざわざ接続しなくても、何か駆動部に異常が発生した場合、その内容を知ることができる。従って、トラブルの発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のダイボンダの制御系を主にイメージしたブロック図
【図２】  駆動部の振動の大きさが、運転時間の経過とともに変化する様子を表した図
【図３】  ダイボンダを、ピックアンドプレースユニットを中心に描いた斜視図
【符号の説明】
１  ダイボンダ
２  ピックアンドプレースユニット
３  粘着シート
４  ウェーハ
６  ダイ
７  リードフレーム
８  ランド部
９  モータ
１１  ボールねじ
１２  ナット部
１３  ガイド棒
１４  ＬＭガイド
１６  ダイ吸着部
１７  連結バー
２１  駆動部
２２  モータコントローラ
２３  駆動信号
２４  実位置データ信号
２６  制御部
２７  情報格納部
２８  演算処理部
２９  表示部
【図１】
0004166424.tif 000002
【図２】
0004166424.tif 000003
【図３】
0004166424.tif 000004