JP2017204559A - リペアユニットを有するシステム - Google Patents

Abstract

【課題】導電性ボールの搭載欠陥の処理速度を高めたリペアユニットを有するシステムを提供する。【解決手段】導電性ボールが搭載されたワークの搭載欠陥を処理するリペアユニットを有するシステムを提供する。リペアユニットは、搭載欠陥の処理のために対象物にアクセスしてピックアップするピックアップユニットを含み、ピックアップユニットは、対象物に接触する先端と、先端を支持する部分が上下に摺動する支持ユニットとを含み、さらに、先端が下降して対象物に接触して停止する際の支持部分の摺動距離を検出する検出ユニットと、先端を、支持ユニットを介して上下に移動する駆動ユニットであって、支持ユニットを第１の速度で下降する第１の動作、第１の速度より遅い第２の速度で上昇する第２の動作、および第２の動作の前に、第２の速度より速い第３の速度で、摺動距離だけ上昇する第３の動作を含む動作を行う駆動ユニットとを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、導電性ボールが搭載された基板、ウエハなどのワークにおける導電性ボールの搭載欠陥の処理を行うリペアユニットを有するシステムに関するものである。

特許文献１には、ステージに対する搭載ノズルの高さ位置が既定値と異なった場合であっても、リペアを行う際に、ボールをワークの搭載面に適切に搭載することができるボール搭載装置およびボールの搭載方法を提供することが記載されている。特許文献１のボール搭載装置においては、前記転写ピン移動量測定手段により測定される前記転写ピンの前記移動量と、前記搭載ノズル移動量測定手段により測定される前記搭載ノズルの前記移動量と、前記付勢移動位置測定手段により測定される前記転写ピンの前記付勢移動位置とに基づいて、前記ボール搭載手段により前記ボールを前記所定位置に搭載する際に必要な前記搭載ノズルの上下方向の移動量である搭載時移動量を制御する。

特開２０１４−２２０４０５号公報

基板、ウエハなどのワークに搭載された導電性ボールの搭載の際の欠陥を処理するための速度を向上することは重要である。

本発明の一態様は、導電性ボールが搭載されたワークの搭載欠陥を処理するリペアユニットを有するシステムである。リペアユニットは、搭載欠陥の処理のために対象物にアクセスしてピックアップするピックアップユニットを含み、ピックアップユニットは、対象物に接触する先端と、先端を支持する部分が上下に摺動する支持ユニットとを含む。リペアユニットは、さらに、ピックアップユニットの先端が下降して対象物に接触して停止する際の支持する部分の摺動距離を検出する検出ユニットと、ピックアップユニットの先端を、支持ユニットを介して上下に移動する駆動ユニットであって、支持ユニットを第１の速度で下降する第１の動作、支持ユニットを第１の速度より遅い第２の速度で上昇する第２の動作、および、第２の動作の前に、第２の速度よりも速い第３の速度で、摺動距離だけ支持ユニットを上昇する第３の動作を含む動作を行う駆動ユニットとを有する。

このシステムのリペアユニットは、搭載欠陥の１つである余剰ボールなどの処理対象物を吸着するピックアップユニットの先端を上下に摺動するように支持する支持ユニットを含む。したがって、駆動ユニットにより第１の速度で下降して処理対象物に接する際に、処理対象物の高さが事前に正確に把握されていなくても支持ユニットの摺動可能な距離の間で駆動ユニットによる支持ユニットの動きを停止することによりピックアップユニットの先端を処理対象物である、たとえば余剰ボールに過度な衝撃や力を与えずに接触させることができる。

先端を上昇する際は、処理対象物である余剰ボールを確実に吸引保持してワークから除去あるいはピックアップするために第１の速度より遅い第２の速度で上昇させる必要がある。処理対象物の高さの差あるいはばらつきに対処するためには摺動可能な距離が大きいことが望ましい。一方、摺動距離が長くなると、遅い第２の速度で上昇する期間が長くなり、余剰ボールの除去などの搭載欠陥の処理に要する時間が長くなる。このため、このリペアユニットにおいては、先端が停止する際に支持ユニットが摺動した距離（摺動距離）だけ、支持ユニットを、駆動ユニットにより、第２の速度よりも速い第３の速度で上昇させる。支持ユニットが摺動距離だけ上昇している間は、先端自身は上昇せず、余剰ボール等の処理対象物の吸引搬送に影響を与えない。したがって、処理対象物の高さのばらつきに確実に対応でき、吸引搬送に影響を与えずに処理時間を短縮または長くなることを抑制できるリペアユニットを提供できる。

駆動ユニットの動作は、第１の動作の前、および／または第２の動作の後に、第１の速度より速い第４の速度で支持ユニットを下降および上昇する第４の動作を含んでもよい。先端が対象物に接触しない第１の動作の前、および／または、対象物を剥離するピックアップが完了した第２の動作の後は、支持ユニットを第１の速度より速い第４の速度で下降または上昇することにより、処理速度をさらに短縮できる。システムは駆動ユニットの動作を制御する制御ユニットを含んでいてもよい。

ピックアップユニットの一例は、ワークの上の余剰ボールをピックアップするユニットである。余剰ボールは上下・斜めなどに重なっていたりする可能性があるが、このリペアユニットにおいては、処理対象物に接触する高さのばらつきに対する対応が容易である。

ピックアップユニットは、内側に吸引用の流路を備えたノズルであって、流路が先端近傍で先端に向かってテーパー状に拡張したノズルを含んでもよい。ワークの上の余剰ボールを吸着して除去する処理において、流路がテーパー状に拡張（拡幅）された先端であれば、テーパー状になったノズルの内面に余剰ボールが接触する。このため、余剰ボール吸引面積を拡大でき、また、ノズルのエッジが余剰ボールに接するのを抑制できる。したがって、余剰ボールをより確実に保持でき、落下などのトラブルを未然に防止して、処理時間を短縮できる。

先端が出し入れされるクリーニングユニットをさらに有し、クリーニングユニットは、挿入された先端に接触するように配置された回転ブラシを含んでもよい。クリーニングユニットは振動タイプのブラシを含んでいてもよいが、回転ブラシに対して偏心した位置でピックアップユニットの先端をクリーニングすることよりピックアップユニットの先端から余剰ボールを短時間で除去できる。したがって、余剰ボールの除去処理において、吸着能力の高い先端からもボールを確実に短時間で除去でき、次の余剰ボールの処理を開始できる。

クリーニングユニットは、回転ブラシが収納されたハウジングと、ハウジング内を負圧にする負圧ユニットとを含んでいてもよい。回転ブラシによりノズルから除去された導電性ボールが散逸するのを抑制できる。

このシステムは、リペアユニットが搭載欠陥のリペアを開始する前に、ワークの表面全体の状態を観察して搭載欠陥の場所を特定する検査ユニットと、ピックアップユニットに隣接して配置され、処理対象の搭載欠陥の位置を、処理の前に再確認するアライメントカメラユニットとを有していてもよい。検査ユニットにより特定された搭載欠陥の位置を、個々の搭載欠陥の処理前にピックアップユニットに隣接したアライメントカメラユニットにより再確認し、搭載欠陥の位置を、より高精度で求めて各処理を開始することにより処理の精度を向上でき、処理速度をさらに向上できる。

このシステムは、ワークを搭載した状態でリペアユニットに対し相対的にワークを移動するステージユニットを有していてもよい。システムは、さらに、リペアユニットの上流に配置された、ワークに複数の導電性ボールを搭載するボール搭載装置と、ボール搭載装置の上流に配置された、ワークにフラックスを塗布する装置とを有していてもよい。

本発明の異なる態様の１つは、導電性ボールが搭載されたワークの搭載欠陥の処理を行うリペアユニットを有するシステムの制御方法であり、以下のステップを有する。
１．制御ユニットが、駆動ユニットにより、支持ユニットを第１の速度で下降すること。
２．支持ユニットを第１の速度より遅い第２の速度で上昇すること。
３．第２の速度で上昇する前に、第２の速度よりも速い第３の速度で、摺動距離だけ支持ユニットを上昇すること。

当該制御方法はさらに次のステップを有していてもよい。
４．制御ユニットが、駆動ユニットにより、第１の速度で降下する前、および／または第２の速度で上昇した後に、第１の速度より速い第４の速度で支持ユニットを下降および／または上昇すること。

リペアユニットを含むシステムの全体構成の概略を示す平面図。 リペアユニットを含むシステムの全体構成の概略を示す正面図。 ワークに搭載された導電性ボールの搭載欠陥の例を示す図であり、図３（ａ）は正常状態、図３（ｂ）は搭載漏れがある状態、図３（ｃ）は位置ずれがある状態、図３（ｄ）は余剰搭載がある状態を示している。 観察ユニットによりワークの状態を観察した結果を模式的に示す図。 余剰ボール除去ユニットの概略構成と処理の様子を模式的に示す図であり、図５（ａ）はピックアップユニットの待機状態を示し、図５（ｂ）〜図５（ｅ）は、吸引ノズルが余剰ボールをピックアップする様子を示す。 余剰ボール除去ユニットの吸引ノズルの先端を拡大して示す図であり、図６（ａ）は吸引ノズルが導電性ボールに向かって下降する様子を示し、図６（ｂ）は吸引ノズルが導電性ボールを吸引保持した様子を示す。 クリーニングユニットの概略構成を示す図であり、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は側面図である。 リペア装置の処理の流れを示すフローチャート。 ピックアップユニットを下降および上昇させるシーケンスを示すフローチャート。

図１に、リペアユニットを含むシステム（リペア装置）の全体構成の概略を平面図により示している。図２に、システムの全体構成の概略を正面図により示している。このシステム（リペア装置）１は、導電性ボールＢが搭載されたワークＷの導電性ボールＢの搭載欠陥の処理（リペア）をするリペアユニット３０を含む。ワークＷは、回路基板、半導体チップを製造するウエハ、ウエハレベルＣＳＰ（Chip Size Package）などを含み、導電性ボールＢが搭載されるすべての基板、パッケージを含む。導電性ボールＢの搭載欠陥とは、導電性ボールＢが搭載されていない電極（搭載ミス、搭載抜け、搭載漏れ）が発見されること、ワークＷの予定されていない位置に導電性ボール（余剰ボール）が発見されることなどを示す。余剰ボールは、１つの電極Ｅに複数の導電性ボールＢの搭載が発見されることや、変形していたり、サイズが異なる導電性ボールが発見されることも含む。

リペアユニット３０は、搭載状態を検査し、搭載欠陥（搭載ミス）がある場合は、搭載抜け（搭載漏れ）したワークＷの電極Ｅ上にフラックスを塗布して導電性ボールＢを搭載したり、余剰に搭載されたボールＢをワークＷから排除して、所定の位置（電極Ｅ上）に導電性ボールＢを再搭載する機能を含む。

リペア装置１は、処理対象のワークＷをステージ１１に搭載し、リペアユニット３０にワークＷのリペア処理が必要な個所を相対的に移動するステージユニット１０と、リペアユニット３０で処理を行う前にワークＷの表面全体の状態を観察して搭載欠陥の場所を特定する検査ユニット（観察ユニット）２０と、ストッカーやベルトコンベアからワークＷを受け入れる受入ユニット２と、受入ユニット２からワークＷをステージ１１に搭載するハンドユニット２ａと、リペアユニット３０における処理が終了したワークＷを排出する排出ユニット３と、排出ユニット３にワークＷを移動するハンドユニット３ａと、これらのユニットの動きを制御する制御装置７０とを有する。ステージユニット１０は、ワークＷが搭載されたステージ１１を左右方向（Ｘ方向）および前後方向（Ｙ方向）に移動して、検査ユニット２０でワークＷの搭載欠陥を観察した後、搭載欠陥の処理が必要な個所をリペアユニット３０の下で位置合わせし、リペアユニット３０で搭載欠陥を１か所ずつ処理する。

このリペア装置１において処理の対象となるワークＷの一例は、複数のＩＣチップが形成されたウエハ、１または複数のＩＣチップを搭載した基板、あるいは、それらの基板を製造するための基板プレートなどであり、少なくとも一方の面の少なくとも一部に導電性ボールＢが配置（搭載）されたものである。ワーク（ワークピース）Ｗはプリント配線板、半導体基板、積層型の半導体装置、ガラス基板などであってもよい。積層型の半導体基板は、インターポーザにチップ（半導体集積回路装置）が搭載された状態でエポキシ樹脂などの適当なモールド樹脂により一体でパッケージングされたもの、コアレス基板にチップが搭載された状態でパッケージングされたもの、さらには、ＷＬＰなどを含む。以下の説明のワークＷは積層型半導体装置であり、ワークＷの表面（実装面）には複数の電極Ｅが所定のパターンで形成され、上流のボール搭載装置により導電性ボールＢが搭載されている。

ワークＷの表面に形成された複数の電極Ｅに搭載される導電性ボールＢは、電気的な接続を得るための電極（バンプ）として機能するものであり、その直径は例えば１ｍｍ以下具体的には１０〜５００μｍ程度である。本例の導電性ボールは、６０μｍ程度の半田ボールである。

ステージユニット１０は、本体ベース４に対し、ステージ１１をＸ方向に移動するＸユニット１２と、ステージ１１をＹ方向に移動するＹユニット１３とを含む。ステージユニット１０は、ステージ１１をＸＹ面内で回転させたり、上下方向（Ｚ方向）に移動させたりする機能を含んでいてもよい。ステージユニット１０は、各ピックアップユニット４１、５１および６１のノズル４４、５４および６４のＸ−Ｙ方向およびＺ方向の位置を検出するキャリブレーションユニット１６を含む。

検査ユニット２０は、ステージユニット１０に搭載されたワークＷの表面全体の状態を観察する２台の検査カメラユニット（観察カメラユニット）２１および２２と、ワークＷの搭載欠陥をオペレータが監視（目視、修正）するためのベリファイカメラユニット２３とを含む。検査カメラユニット２１および２２は、それぞれのカメラをＺ方向に移動するユニット２１ａおよび２２ｂを含み、ベリファイカメラユニット２３も、カメラをＺ方向に移動するユニット２３ａを含む。ワークＷを搭載したステージ１１は検査ユニット２０の下で組織的に動いてワークＷの全域を検査ユニット２０が観察し、検査ユニット２０により搭載欠陥の場所を特定する。

検査カメラユニット２１および２２は、Ｙ方向に延びる第１のフレーム５にＹ方向に２台並んで設置されている。検査カメラユニット２１は、カメラ駆動ユニット２４により第１のフレーム５に沿ってＹ方向に移動可能に支持されている。カメラ駆動ユニット２４により２台の検査カメラユニット２１および２２の距離（ピッチ）を変更することにより、サイズの異なるワークＷに対しても効率的にワークＷの表面全体を検査できる。ベリファイカメラ２３は、ベース４に固定されてＹ方向に延びる第２のフレーム６と第１のフレーム５とを接続するＸ方向に延びた接続フレーム７に固定されている。

リペアユニット３０は、検査ユニット２０により位置が特定された搭載欠陥のそれぞれを個別に処理する。リペアユニット３０は、ワークＷの導電性ボールＢが搭載されていない個々の電極Ｅ上にフラックスＦを転写（塗布）するフラックス転写ユニット（フラックス塗布ユニット）４０と、フラックスＦが転写された電極Ｅのそれぞれの上に導電性ボールＢを１つずつ搭載するボール搭載ユニット５０と、ワークＷ上に発見された余剰ボールを個々に、１つずつ除去（排除）する余剰ボール除去ユニット６０とを含む。フラックス塗布ユニット４０、ボール搭載ユニット５０および余剰ボール除去ユニット６０は、Ｘ方向に沿ってこの順番にそれぞれ接続フレーム７に固定されている。

リペアユニット３０は、検査ユニット２０とは別に、フラックス転写ユニット４０、ボール搭載ユニット５０および余剰ボール除去ユニット６０のそれぞれのピックアップユニットに隣接して配置され、処理対象の搭載欠陥の位置を、それぞれのユニットの処理の前に再確認するアライメントカメラユニット（個別カメラユニット）３９を含む。それぞれのユニットの近傍に設けられたアライメントカメラユニット３９により、リペア処理前に、リペア処理対象の位置を個別に、さらに高精度で確認して処理対象の位置合わせを行う。

たとえば、余剰ボール除去ユニット６０は、ピックアップユニット６１に接近した位置、具体的には隣り合う位置に、余剰ボール除去ユニット６０のピックアップユニット６１に対するワークＷの処理対象の位置決めを行うアライメントカメラユニット３９を含む。ピックアップユニット６１に対する移動距離が短い位置に設置されたアライメントカメラユニット３９により除去すべき余剰ボールＢ１の位置を認識することにより、認識した位置からピックアップユニット６１の下までの移動距離が短くなる。このため、処理対象の余剰ボールＢ１と、それをピックアップするピックアップユニット６１の先端との位置合わせを、より高精度で行うことが可能となる。フラックス転写ユニット４０およびボール搭載ユニット５０も、同様にアライメントカメラ３９を備えており、上記と同様に、個々のユニットで処理するための位置決め精度を向上できる。

リペアユニット３０は、フラックス転写ユニット４０の下方をＹ方向に出入りするフラックス供給トレイ（フラックストレイ）３１を有する。フラックス転写ユニット４０は、フラックストレイ３１からフラックスＦをピックアップしてワークＷの電極Ｅに転写するピックアップユニット４１と、ピックアップユニット４１をＺ方向に移動することにより先端４９を上下に移動する駆動ユニット４３とを含む。搭載欠陥の処理のための対象物（処理対象物）であるフラックスＦを転写するピックアップユニット４１の先端部分は、先細りになった針状部材（ニードル、転写ノズル、転写ピン）であり、ピックアップユニット４１は、先端４９を支持する部材である転写ピン４４と、転写ピン４４が上下に摺動する支持ユニット４５と、支持ユニット４５を保持するホルダー４８とを含み、ホルダー４８を駆動ユニット４３が制御ユニット７５の制御により上下に動かす。支持ユニット４５の一例はリニアセンサである。

リペアユニット３０は、さらに、ボール搭載ユニット５０の下方をＹ方向に出入りするボール供給トレイ（ボールトレイ）３２を有する。ボール搭載ユニット５０は、ボールトレイ３２から導電性ボールＢをピックアップして、フラックスＦが塗布されたワークＷの電極Ｅに搭載するピックアップユニット５１と、ピックアップユニット５１をＺ方向に移動することにより先端５９を上下に移動する駆動ユニット５３とを含む。

ピックアップユニット５１は、吸引ノズル５４と、吸引ノズル５４を上下に摺動するように支持する支持ユニット５５と、支持ユニット５５を保持するホルダー５８とを含み、ホルダー５８を駆動ユニット５３が制御ユニット７６の制御により上下に動かす。支持ユニット５５の一例はリニアセンサである。

リペアユニット３０は、さらに、余剰ボール除去ユニット６０の下方をＹ方向に出入りするクリーニングユニット８０を有する。余剰ボール除去ユニット６０は、ワークＷから余剰ボールＢ１をピックアップしてクリーニングユニット８０に廃棄するピックアップユニット６１と、吸引ノズル６４と、吸引ノズル６４を上下に摺動するように支持する支持ユニット６５と、支持ユニット６５を保持するホルダー６８とを含み、ホルダー６８を駆動ユニット６３が制御ユニット７７の制御により上下に動かす。支持ユニット６５の一例はリニアセンサである。

制御装置（制御ユニット）７０は、ＣＰＵおよびメモリを含み、ステージ１１に搭載されたワークＷを検査ユニット２０により検出（観察）して、ワークＷの搭載欠陥の位置を特定する機能（欠陥検出機能、欠陥位置特定機能）７１と、検出された搭載欠陥を１つずつリペアユニット３０によりリペアする機能（リペア機能）７２とを含む。リペア機能７２は、フラックス転写ユニット４０、ボール搭載ユニット５０および余剰ボール除去ユニット６０をそれぞれ制御する制御ユニット７５、７６および７７を含む。

図３に、搭載欠陥のいくつかの例を模式的に示している。図３（ａ）は、正常状態であり、すべての電極Ｅ上に導電性ボールＢが一対一で搭載されている。図３（ｂ）は、搭載欠陥の１つである搭載漏れを示す。電極Ｅ１上に導電性ボールＢが搭載されていない。リペアユニット３０は、搭載漏れの電極Ｅ１上に、フラックス転写ユニット４０によりフラックスＦを転写した後、ボール搭載ユニット５０により導電性ボールＢを搭載する。

図３（ｃ）は、搭載欠陥の１つである余剰ボールＢ１を示す。この例は位置ずれであり、電極Ｅ１の位置からずれて搭載された余剰ボールＢ１がある。リペアユニット３０は、余剰ボール除去ユニット６０により、ずれて搭載されたボールＢ１をワークＷ上から除去する。続いて、フラックス転写ユニット４０よりこの電極Ｅ１上にフラックスＦを転写し、ボール搭載ユニット５０により導電性ボールＢを搭載する。図３（ｄ）も余剰ボールの例である。この例は過剰搭載であり、電極Ｅ１の位置に２つの導電性ボールＢ１およびＢ２が搭載されている。リペアユニット３０は、ボール除去ユニット６０により、この電極Ｅ１上の導電性ボールＢ１およびＢ２をそれぞれ取り除く。続いて、フラックス転写ユニット４０よりこの電極Ｅ１上にフラックスＦを転写し、ボール搭載ユニット５０により導電性ボールＢを搭載する。余剰の導電性ボールＢ２を除去した後に、導電性ボールＢ１の状態が正常と判断される場合は、ボールＢ１の除去および新たな導電性ボールの搭載を省略してもよい。

図４に、余剰ボールの他の例を示している。電極Ｅとは無関係な位置に余剰ボールＢ１が搭載されている。検査ユニット２０により、余剰ボールＢ１が発見されると、ベリファイカメラ２３により得られた画像によりオペレータが余剰ボールＢ１であることを確認でき、オペレータが余剰ボールＢ１の除去を含むリペア処理の開始を指示できる。オペレータを介さずに検査カメラユニット２１および２２で観察された結果に基づいてシステム１（制御ユニット７０）が自動的にリペアユニット３０を用いてリペア処理を開始してもよい。

図５に、リペアユニット３０の余剰ボール除去ユニット６０の構成と動きとを示している。余剰ボールＢ１をピックアップするピックアップユニット６１の先端は、先細りで処理対象物である余剰ボール（導電性ボール）Ｂ１を吸引する吸引ノズル６４であり、ピックアップユニット６１は、先端６９を支持する部分（支持部材、支持部分）である吸引ノズル６４と、吸引ノズル６４を上下に摺動するように支持する支持ユニット６５と、支持ユニット６５を保持するホルダー（キャリッジ）６８とを含み、ホルダー６８を駆動ユニット６３が制御ユニット７７の制御により上下に動かす。駆動ユニット６３は、エンコーダなどを用いて駆動ユニット６３がホルダー６８の駆動量（変位量、移動量）を制御ユニット７７にフィードバックする駆動量検出ユニット６６を含む。

支持ユニット６５は接触センサまたは接触式変位センサ（摺動式リニアセンサ）であり、高精度のリニアセンサであれば、先端６９の摺動を０．１μｍ程度の精度で検出し、変位を１μｍ程度の精度で測定することができる。リニアセンサ６５の検出精度は、一例であり、ピックアップする対象物により精度は変更できる。この余剰ボール除去ユニット６０においては、支持ユニットであるリニアセンサ６５がピックアップユニット６１の先端６９が処理対象物ある余剰ボールＢ１に接触したことを検出する接触検出ユニットとしても動作する。摺動式または接触式のリニアセンサ６５は、本体６５ａに対して摺動するセンサヘッド（プローブ）６５ｂと、本体６５ａに対するヘッド６５ｂの変位の有無と変位量（摺動距離）とを検出して制御ユニット７７にフィードバックする検出ユニット６５ｃとを含む。

低摺動抵抗型のリニアセンサ６５としては、マグネットスケールタイプのリニアセンサが市販されている。渦電流センサ、エンコーダ、静電容量センサ、光学センサなどの他のタイプのリニアセンサであってもよい。

ピックアップユニット６１は、さらに、吸引ノズル６４の先端６９に吸引（吸着）用の負圧を形成するために、吸引ノズル６４を外部の真空ポンプなどの負圧を生成するユニット（不図示）と接続するコネクタ６７と、コネクタ６７を介して吸引ノズル６４からの空気のフローを検出するフローセンサ６７ａとを含む。フローセンサ６７ａにより吸引ノズル６４の先端６９に導電性ボールＢが吸着されているか否かを判断できる。吸引ノズル６４は、コネクタ６７を介してリニアセンサ６５のセンサヘッド６５ｂに接続されており、駆動ユニット６３により、リニアセンサ６５を介して上下に移動する。

余剰ボール除去ユニット６０を制御する制御ユニット７７は、駆動ユニット６３によりピックアップユニット６１を第１の速度Ｖ１で下降させる第１の動作Ｍ１を行う第１のユニット７７ａ、第１の速度Ｖ１より遅い第２の速度Ｖ２でピックアップユニット６１を上昇させる第２の動作Ｍ２を行う第２のユニット７７ｂ、第２の動作Ｍ２の前に、第２の速度Ｖ２よりも速い第３の速度Ｖ３でピックアップユニット６１を上昇させる第３の動作Ｍ３を行う第３のユニット７７ｃ、第１の動作Ｍ１の前および第２の動作Ｍ２の後に、第１の速度Ｖ１より速い第４の速度Ｖ４でピックアップユニット６１を上下させる第４の動作Ｍ４を行う第４のユニット７７ｄを含む。なお、図５（ｂ）〜（ｅ）は、制御ユニット７７の図示を省略している。

図５（ａ）に示すように、まず、余剰ボール除去ユニット６０のアライメントカメラユニット３９により確認された位置へワークＷを移動し、除去対象の導電性ボールＢ１が吸引ノズル６４の真下となるようにワークＷをセットする。第４のユニット７７ｄが、駆動ユニット６３によりピックアップユニット６１、具体的にはホルダー６８を、ワークＷが移動する際にホルダー６８がセットされる上方のホームポジションから速度（第４の速度）Ｖ４、たとえば２００ｍｍ／ｓで、予め設定された高さまで降下し（第４の動作Ｍ４）、設定された高さに到達すると降下速度を第４の速度Ｖ４より遅い第１の速度Ｖ１、たとえば２０ｍｍ／ｓに切り替える（第１の動作Ｍ１）。速度を切り替える高さは、ピックアップユニット６１の先端６９が余剰ボールＢ１に接触することがない高さ、たとえば、ワークＷの表面から導電性ボールの３〜１０倍程度に設定される。速度を切り替える高さ（位置）は、処理対象の余剰ボールＢ１の存在形態や形状により自動的に変更してもよい。

図５（ｂ）に示すように、速度Ｖ１で降下中に、先端６９が、余剰ボールＢ１に当たる（接触する）と、吸引ノズル６４に除去ボール（余剰ボール）Ｂ１が密着し、フローメータ（フローセンサ）６７ａによりボールＢ１が吸着したことを検出できる。また、先端６９が導電性ボールＢ１に接触すると、リニアセンサ６５のセンサヘッド６５ｂが本体６５ａに対して変位する。このため、ユニット７７ａは、リニアセンサ６５が接触センサとして先端６９がボールＢ１に到達したことを示す結果、および／またはフローセンサ６７ａにより先端６９にボールＢ１が密着した結果を使用して、駆動ユニット６３を停止する。この例においては、リニアセンサ６５の感度が高いので、リニアセンサ６５により駆動ユニット６３を停止し、フローセンサ６７ａの結果により先端６９にボールＢが吸着しているか否かを判断する。この際、リニアセンサ６５のセンサヘッド６５ｂは、ホルダー６８が停止するまで摺動距離ＳＤだけ変位する。

フローセンサ６７ａのみの検出で先端６９がボールＢ１に接触したことを判断することは可能であるが、フローセンサ６７ａにより接触を検出した後、即座に、駆動ユニット６３を停止しないと先端６９がボールＢ１に食い込んだり、先端６９がボールＢ１をワークＷに押し込む可能性があり、除去対象の余剰ボールＢ１を除去し難くなる可能性がある。このため、駆動ユニット６３の降下速度を非常に低く、たとえば、１ｍｍ／ｓ以下に設定し、フローセンサ６７ａが動作した後に先端６９がほとんど降下しないようにする必要がある。

センサヘッド６５ｂが摺動するリニアセンサ６５を採用することにより、リニアセンサ６５が先端６９の接触を感知してから摺動可能な距離内で駆動ユニット６３を停止すれば、上記のようなトラブルは防止できる。したがって、先端６９を余剰ボールＢ１に接触させる工程において、ピックアップユニット６１の降下速度を大幅に高速化でき、余剰ボールＢ１の除去作業に要する時間を短縮できる。

リニアセンサ６５の検出ユニット６５ｃは、リニアセンサ６５のセンサヘッド６５ｂの摺動距離ＳＤを測定して、ユニット７７ａにフィードバックする。摺動距離ＳＤは、吸引ノズル６４の先端６９が導電性ボールＢ１に当たってからホルダー６８が停止するまでにホルダー６８が降下した距離に相当する。

図５（ｃ）に示すように、第３のユニット７７ｃは、駆動ユニット６３によりホルダー６８を、第３の速度Ｖ３、たとえば降下速度Ｖ１と同じ２０ｍｍ／ｓで、摺動距離ＳＤだけ上昇する（第３の動作Ｍ３）。ホルダー６８が停止した位置からリニアセンサ６５が摺動した距離ＳＤだけホルダー６８を上昇しても、リニアセンサ６５のセンサヘッド６５ｂがリニアセンサ６５内のホームポジションに戻るだけでありセンサヘッド６５ｂは動かない。このため、センサヘッド６５ｂの先に装着された吸引ノズル６４の先端６９は上昇せず、除去ボール（余剰ボール）Ｂ１と先端６９との位置は変わらない。したがって、摺動距離ＳＤだけ比較的速い速度でホルダー６８を上昇することによる弊害はなく、ホルダー６８の上昇に要する時間を短縮できる。また、低摺動抵抗型のリニアセンサ６５を採用することによりホルダー６８が停止するまでにリニアセンサ６５が摺動する距離ＳＤが長くなっても、摺動距離ＳＤだけ比較的高速で引き上げることにより、摺動距離ＳＤが長くなるディメリットは解消でき、分解能の高いリニアセンサ６５を採用できる。

図５（ｄ）に示すように、第２のユニット７７ｂは、摺動距離ＳＤだけホルダー６８を上昇した後、駆動ユニット６３によりホルダー６８を、非常に低い（遅い）速度（第２の速度）Ｖ２、たとえば、０．０５ｍｍ／ｓに切り替えて上昇する（第２の動作Ｍ２）。先端６９を引き上げる際は、先端６９が吸引した余剰ボールＢ１がワークＷに残ったり、落下して再付着しないように低速度で、ゆっくりと（徐々に）ワークＷまたは隣接した導電性ボールＢから離す（剥がす、分離する）必要がある。この余剰ボール除去ユニット６０においては、吸引ノズル６４をワークＷから低速Ｖ２で、徐々に引き上げる第２の動作Ｍ２に先立って、摺動距離ＳＤだけ、速度Ｖ２よりも高速の速度Ｖ３でホルダー６８を引き上げることにより、余剰ボールＢ１を除去する処理に要する時間を短縮できる。

図５（ｅ）に示すように、第４のユニット７７ｄは、先端６９がワークＷから所定の距離Ｄ１だけ離れると、駆動ユニット６３によりホルダー６８を上昇する速度を第２の速度Ｖ２から、それよりも早い速度（第４の速度）Ｖ４、たとえば、ホームポジションから下降する速度と同じ２００ｍｍ／ｓで上昇させる（第４の動作Ｍ４）。余剰ボールＢ１が吸着した先端６９がワークＷに影響を与えない範囲に上昇した後は、ホルダー６８を下降したときと同様に高速でホルダー６８を上昇することにより、上昇に要する時間を短縮できる。

上昇速度を高速に切り替える位置（第１の変位）Ｄ１は、余剰ボールＢ１の直径の１〜２０倍程度が望ましく、上限は、直径の３倍または２．５倍程度であることが望ましい。たとえば、距離Ｄ１は，０．０６〜０．１５ｍｍである。この距離Ｄ１は、予め設定してあってもよく、摺動距離ＳＤなどにより自動的に設定してもよく、移動時間により判断してもよい。吸引ノズル６４の先端６９またはそれに相当する位置を検出する光学的あるいはその他のタイプのセンサを設けて、先端６９の変位（第１の変位）Ｄ１を取得して、ワークＷ等から分離中か否かを判断してもよい。

上述した各速度Ｖ１〜Ｖ４は一例であり、たとえば、余剰ボールＢ１に接触するまで下降する第１の速度Ｖ１は、０．５〜１００ｍｍ／ｓ、さらに１〜５０ｍｍ／ｓが望ましく、余剰ボールＢ１をワークＷから引き剥がす際に上昇する第２の速度Ｖ２は、０．０５〜５ｍｍ／ｓ、さらに０．１〜１ｍｍ／ｓが好ましい。摺動距離ＳＤだけ高速に上昇させる第３の速度Ｖ３は、１〜１００ｍｍ／ｓ、さらに５〜５０ｍｍ／ｓが望ましい。ホームポジションから下降する速度およびホームポジションへ上昇する速度は、２０〜２０００ｍｍ／ｓである。

余剰ボール除去ユニット６０が余剰ボールＢ１をピックアップしてホームポジションまで上昇すると、余剰ボール除去ユニット６０の下方にクリーニングユニット８０が移動する。駆動ユニット６３は、ホルダー６８を降下させて、吸引ノズル６４の先端６９をクリーニングユニット８０に挿入し、吸引ノズル６４の先端６９に吸着した余剰ボール（導電性ボール）Ｂ１を除去する。

図６に、吸着ノズル（吸引ノズル）６４の先端６９を拡大し、先端の部分を断面により示している。図６（ａ）に示すように、吸引ノズル６４は、外径が余剰ボール（導電性ボール）Ｂ１の直径と同程度または若干大きな管状または先細りの円筒状で、内部に軸方向に沿って余剰ボールＢ１を吸引するために先端６９を負圧にする流路（吸引孔）９１を含む。吸引ノズル６４は、少なくとも先端部分９２が先端６９に向かって先細りになっている方が、除去対象の余剰ボールＢ１のみに対してアクセス（アプローチ）しやすい。吸引ノズル６４の先端６９の内側は、吸引孔９１が先端６９に向けてテーパー状に拡張した吸着面９３を含む。

図６（ｂ）に示すように、テーパー状に先端６９に向かって内部が広がる吸着面９３を設けることにより、余剰ボールＢ１（導電性ボールＢ）は先端６９ではなく吸着面９３に接する。このため、吸引孔９１を広げずに先端６９に導く形状と比較し、鋭角になりやすい先端６９が余剰ボールＢ１に接して余剰ボールＢ１が先端６９に食い込んで、先端６９から離れにくくなる可能性を抑制できる。また、先端６９に向かってテーパー状に広がった吸着面９３は、余剰ボールＢ１の球面とフィットしやすく、余剰ボールＢ１の球面との接触を安定して保持できる。吸着面９３は、平面であってもよく、内側に凸の曲面であってもよく、凹面であってもよい。

図７に、クリーニングユニット８０の概略構成を示している。図７（ａ）は、クリーニングユニット８０の正面図であり、図７（ｂ）は、側面図である。クリーニングユニット８０は、挿入された余剰ボール除去ユニット６０のノズル６４の先端６９をクリーニングする回転ブラシ８１と、回転ブラシ８１を回転駆動するモータ８２と、回転ブラシ８１が収納されたハウジング８３と、ハウジング８３内を負圧にする負圧ユニット８４とを含む。負圧ユニット８４は、ハウジング８３の側壁に形成された吸引ダクト８５および吸気口８６と、真空ポンプなどの負圧発生部（不図示）とを含む。ハウジング８３は、上壁に、除去ノズルが出入りする開口８７を含む。回転ブラシ８１は、回転軸８９方向に延びる複数の毛８８の束を含み、吸引ノズル６４に対して回転軸８９が直交し、回転ブラシ８１の頂点に対して回転方向の後側ＢＷで回転ブラシの毛８８が吸引ノズル６４に接触するように偏心して配置されている。

クリーニングユニット８０に除去ユニット６０の吸引ノズル６４を挿入し、吸引ノズル６４による吸引を解除するとともに、吸引ノズル６４の先端６９を回転ブラシ８１の毛８８に接触させることにより、吸引ノズル６４の先端６９に保持された余剰ボールＢ１を、素早く、確実に取り除くことができる。余剰ボールＢ１は、回転ブラシ８１によりハウジング８３の下方に向かって掃き落とされる（掻き落とされる）ため、開口８７等から周囲に飛び散ることを抑制できる。さらに、ハウジング８３内は負圧ユニット８４により負圧にされているため、掻き落とされた余剰ボールＢ１が、ハウジング８３の外に飛び出すことをさらに抑制できる。回転ブラシ８１は、回転軸８９が吸引ノズル６４と平行になるように配置してもよく、回転ブラシ８１の毛８８の方向を回転軸８９に対して直交するように配置してもよい。回転ブラシ８１の毛８８は、樹脂細線や金属細線などで形成できる。回転ブラシ８１に代えて、先端６９に対して上下や左右等に振動（搖動）するブラシを採用してもよい。

図８に、リペア装置１における処理をフローチャートにより示している。ステップ１００において、制御ユニット７０の欠陥検出機能７１により、検査ユニット２０がステージユニット１０に搭載されたワークＷを観察し、ワークＷの導電性ボールＢの搭載欠陥の場所と種類とを特定して記録する。その後、ステップ１０１以降において、特定された搭載欠陥のリペアを１つ１つ行う。

ステップ１０１において、リペア対象となった搭載欠陥が、余剰ボールＢ１を含むものであれば、ステップ１０２において、制御ユニット７０は、ステージユニット１０によりワークＷのリペア対象の位置が余剰ボール除去ユニット６０のアライメントカメラユニット３９の真下に位置するようにワークＷを移動する。制御ユニット７０は、アライメントカメラユニット３９により余剰ボールＢ１の位置を確認する。ステップ１０３において、アライメントカメラユニット３９により、余剰ボールＢ１の確認された位置がピックアップユニット６１の真下になるようにステージユニット１０を移動する。

ステップ１０４において、制御ユニット７０のユニット７７は、余剰ボール除去ユニット６０のピックアップユニット６１を、速度Ｖ４から速度Ｖ１に切り替えて降下し、摺動距離ＳＤだけ高速の速度Ｖ３で上昇し、その後、低速の速度Ｖ２に切り替え、さらに、高速の速度Ｖ４に切り替えてワークＷから余剰ボールＢ１をピックアップする（ステップ１２０）。次に、ステップ１０５において、制御ユニット７０は、クリーニングユニット８０をピックアップユニット６１の下方に移動して、吸引ノズル６４の先端６９からワークＷから除去されたボールＢ１を除去する。

図９に、ピックアップユニット６１を下上する具体的な処理を示している（ステップ１２０）。ステップ１２１において、制御ユニット７７が、駆動ユニット６３によりピックアップユニット６１を第４の速度Ｖ４で高速で降下させ（第４の動作）、ステップ１２２で降下速度を中速の第１の速度Ｖ１に切り替え、支持ユニット６５を先端６９が処理対象物である余剰ボールＢ１に接触するまで下降する（第１の動作）。ステップ１２３において、リニアセンサ６５により先端６９が余剰ボールＢ１に当たって停止したことを検出すると、駆動ユニット６３により降下を停止し、停止するまでにリニアセンサ６５が摺動した距離ＳＤを検出する。

ステップ１２４において、制御ユニット７７は、駆動ユニット６３により、ホルダー６８を、次の過程の、余剰ボールＢ１をゆっくりと引き上げる上昇速度（第２の速度）Ｖ２より速い、第１の速度Ｖ１と同程度の速度（第３の速度）Ｖ３で、摺動距離ＳＤだけ上昇する（第３の動作）。

ステップ１２５において、制御ユニット７７は、吸着した余剰ボールＢ１がワークＷから離れるまで、最もゆっくりした速度である第２の速度Ｖ２でホルダー６８を上昇する（第２の動作）。ステップ１２６において、吸着した余剰ボールＢ１がワークＷから完全に離れると、制御ユニット７７は、駆動ユニット６３によりホルダー６８を第２の速度Ｖ２より速い第４の速度Ｖ４で上昇する（第４の動作）。このようなシーケンスでホルダー６８（支持ユニット６５）を下降および上昇させることにより、吸引ノズル６４の先端６９で余剰ボール（導電性ボール）Ｂ１を吸引でき、そのために要する時間を短縮できる。

ステップ１０６において、余剰ボールＢ１を除去することにより搭載欠陥が解消される場合は、ステップ１１３へ移行し、次の搭載欠陥の処理を開始する。一方、余剰ボールＢ１を除去した位置にフラックス転写およびボール搭載が必要であれば、ステップ１０７に移行して、導電性ボールＢを再搭載する処理を行う。ステップ１０７において、フラックス転写ユニット４０は、余剰ボールＢ１を除去した電極Ｅ１または搭載漏れのある電極Ｅ１にフラックスＦを転写する。具体的には、制御ユニット７０は、フラックストレイ３１をピックアップユニット４１の下に移動し、ステップ１０８において、ピックアップユニット４１を下降および上昇させて、フラックストレイ３１からフラックスＦをピックアップする。次に、制御ユニット７０は、フラックストレイ３１を退避位置に移動し、フラックス転写ユニット４０の下にワークＷを移動して、アライメントカメラユニット３９により確認された、導電性ボールＢが搭載されていない電極Ｅ１に対し、ステップ１０９によりピックアップユニット４１の先端４９を下降および上昇させて、ピックアップしたフラックスＦを転写する。

次に、ステップ１１０において、ボール搭載ユニット５０が、フラックスＦが転写された電極Ｅ上に導電性ボールＢを搭載する。具体的には、制御ユニット７０は、ボールトレイ３２をボール搭載ユニット５０のピックアップユニット５１の下方に移動し、ステップ１１１により、ピックアップユニット５１を下降および上昇してボールトレイ３２から導電性ボールＢをピックアップする。続いて、ボールトレイ３２を退避位置に移動し、ボール搭載ユニット５０の下にワークＷを移動して、アライメントカメラユニット３９により確認された、フラックスＦが転写された電極Ｅに対し、ステップ１１２において、ピックアップユニット５１の先端５９を下降および上昇させて、ピックアップした導電性ボールＢを電極Ｅ上に搭載する。

ステップ１１３において、処理すべき次の搭載欠陥があれば、ステップ１０１に戻って、すべての搭載欠陥の処理が終了するまでリペアを続ける。全ての搭載欠陥がリペアされると、ステージユニット１０は、ワークＷを排出ユニット３に受け渡し、リペア装置１から排出される。

以上においては、ステップ１２０を余剰ボール除去の工程に対して実施する方法を説明したが、ステップ１２０をフラックス転写およびボール搭載の処理に対して行うようにしてもよい。さらに、フラックス転写およびボール搭載の各工程に対して処理対象物であるフラックスや導電性ボールのピックアップと、その後の処理とにステップ１２０を実施してもよく、どちらか一方であってもよい。また、フラックス転写およびボール搭載の工程においては、ステージユニット１０のキャリブレーションユニット１６により、予め転写ノズル４４の先端４９および吸引ノズル５４の先端５９のＸＹ位置の補正を行っておくことにより、アライメントカメラ３９による処理位置の再確認を行わずにリペア処理を行ってもよい。

なお、上記では、吸引ノズル６４を摺動支持するリニアセンサ６５を、先端６９が余剰ボールＢ１などの処理対象物に接触したことを検出する接触センサとして使用しているが、フローセンサなどの他のセンサを接触センサとして使用してもよい。

また、上記ではリペアユニット３０が独立したシステム（リペア装置）１を例に説明しているが、リペアユニット３０の上流に配置されたボール搭載装置と、フラックス塗布装置とを含むシステムであってもよい。ボール搭載装置の一例は、ワークＷに複数の導電性ボールＢを、マスクなどを用いて搭載する装置であり、リペアユニット３０の上流に配置される。フラックス塗布装置の一例は、ワークＷにマスクなどを用いてフラックスを塗布する装置であり、ボール搭載装置の上流に配置される。

１ リペア装置（システム）
１０ ステージユニット
２０ 検査ユニット
３０ リペアユニット
４０ フラックス転写ユニット
５０ ボール搭載ユニット
６０ 余剰ボール除去ユニット
６１ ピックアップユニット
６３ 駆動ユニット
６４ 除去ノズル
６５ 接触検出ユニット（支持ユニット）

Claims (11)

1. 導電性ボールが搭載されたワークの搭載欠陥を処理するリペアユニットを有するシステムであって、
   前記リペアユニットは、搭載欠陥の処理のために対象物にアクセスしてピックアップするピックアップユニットを含み、
   前記ピックアップユニットは、前記対象物に接触する先端と、
   前記先端を支持する部分が上下に摺動する支持ユニットとを含み、
   さらに、前記先端が下降して前記対象物に接触して停止する際の前記支持する部分の摺動距離を検出する検出ユニットと、
   前記先端を、前記支持ユニットを介して上下に移動する駆動ユニットであって、前記支持ユニットを第１の速度で下降する第１の動作、前記支持ユニットを前記第１の速度より遅い第２の速度で上昇する第２の動作および、前記第２の動作の前に、前記第２の速度より速い第３の速度で、前記摺動距離だけ前記支持ユニットを上昇する第３の動作を含む動作を行う駆動ユニットとを有する、システム。
2. 請求項１において、
   前記駆動ユニットの前記動作は、前記第１の動作の前、および前記第２の動作の後に、前記第１の速度より速い第４の速度で前記支持ユニットを下降および上昇する第４の動作を含む、システム。
3. 請求項１または２において、
   前記駆動ユニットの前記動作を制御する制御ユニットを有する、システム。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記ピックアップユニットは、前記ワークの上の余剰ボールをピックアップするユニットである、システム。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記ピックアップユニットは、内側に吸引用の流路を備えたノズルであって、前記流路が前記先端近傍で前記先端に向かってテーパー状に拡張したノズルを含む、システム。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   前記先端が出し入れされるクリーニングユニットをさらに有し、
   前記クリーニングユニットは、挿入された前記先端に接するように配置された回転ブラシを含む、システム。
7. 請求項６において、
   前記クリーニングユニットは、前記回転ブラシが収納されたハウジングと、
   前記ハウジング内を負圧にする負圧ユニットとを含む、システム。
8. 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
   前記リペアユニットが搭載欠陥のリペアを開始する前に、前記ワークの表面全体の状態を観察して搭載欠陥の場所を特定する検査ユニットと、
   前記ピックアップユニットに隣接して配置され、処理対象の搭載欠陥の位置を処理の前に再確認するアライメントカメラユニットとを有する、システム。
9. 請求項１ないし８のいずれかにおいて、
   前記ワークを搭載した状態で前記リペアユニットに対し相対的に前記ワークを移動するステージユニットを有するシステム。
10. 導電性ボールが搭載されたワークの搭載欠陥の処理を行うリペアユニットを有するシステムの制御方法であって、
    前記リペアユニットは、搭載欠陥の処理のために対象物にアクセスしてピックアップするピックアップユニットを含み、
    前記ピックアップユニットは、前記対象物に接触する先端と、前記先端を支持する部分が上下に摺動する支持ユニットとを含み、
    さらに、前記リペアユニットは、前記先端が下降して前記対象物に接触して停止する際の前記支持する部分の摺動距離を検出する検出ユニットと、
    前記先端を前記支持ユニットを介して上下に移動する駆動ユニットと、
    前記駆動ユニットを制御する制御ユニットとを含み、
    当該制御方法は、
    前記制御ユニットが、前記駆動ユニットにより、前記支持ユニットを第１の速度で下降することと、
    前記支持ユニットを前記第１の速度より遅い第２の速度で上昇することと、
    前記第２の速度で上昇する前に、前記第２の速度より速い第３の速度で、前記摺動距離だけ前記支持ユニットを上昇することとを有する方法。
11. 請求項１０において、
    前記制御ユニットが、前記駆動ユニットにより、前記第１の速度で下降する前、および前記第２の速度で上昇した後に、前記第１の速度より速い第４の速度で前記支持ユニットを下降および上昇することを有する、方法。

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