JP7408434B2 - モータ制御装置、ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

モータ制御装置、ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本開示はモータ制御装置に関し、例えば複数のモータで駆動する装置を備えるダイボンダに適用可能である。
一般に、ダイと呼ばれる半導体チップを、例えば、配線基板やリードフレームなど(以下、総称して基板という。)の表面に搭載するダイボンダにおいては、一般的に、コレット等の吸着ノズルを用いてダイを基板上に搬送し、押付力を付与すると共に、接合材を加熱することによりボンディングを行うという動作(作業)が繰り返して行われる。
ダイボンダ等の半導体製造装置によるダイボンディング工程の中には、半導体ウェハ(以下、ウェハという。)から分割されたダイを剥離する剥離工程がある。剥離工程では、ダイシングテープ裏面から突上げユニットによってダイを突き上げて、ダイ供給部に保持されたダイシングテープから、1個ずつ剥離し、コレット等の吸着ノズルを使って基板上に搬送する。コレットはボンディングヘッドの先端に取り付けられる。
ボンディングヘッドは、例えば、電圧指令の速度/トルク制御系のモータであるサーボモータにより昇降動作が行われる。突上げユニットのブロックは、例えば、パルス指令系のモータであるステップモータにより昇降動作が行われる。
特開2012-175768号公報
パルス指令系のモータと電圧指令の速度/トルク制御系のモータを混在させてモータ同期動作させることは困難である。
本開示の課題は異なる指令系のモータの同期動作が可能な装置を提供することにある。
本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、モータ制御装置は、(a)第一理想波形生成部と、(b)第二理想波形生成部と、(c)第二理想波形生成部から理想的な波形を読み出し、第二モータから出力される第二エンコーダ信号による実位置と位置の理想的な指令波形である目標指令位置とに基づいて、加加速度、加速度、速度、および位置の指令波形を再生成し、再生成された速度の指令波形を出力する指令波形生成部と、(d)第一理想波形生成部により生成された指令波形に基づいてパルス列を生成する第一出力回路と、(e)再生成された速度の指令波形をアナログデータに変換する第二出力回路と、を有するモーションコントローラを備える。
本開示によれば、異なる指令系のモータの同期動作をすることが可能である。
図1は第一実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図2は図1の理想波形生成部における指令波形の生成を説明する図である。 図3は図1の指令波形生成部の構成を示す図である。 図4は第二実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図5は第三実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図6は実施例におけるダイボンダの構成を示す概略上面図である。 図7は図6のダイボンダの概略構成とその動作を説明する図である。 図8は図6のダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図である。 図9は図6のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。 図10は図6の突上げユニットとピックアップヘッドのうちコレット部との構成を示す図である。 図11は図6のダイボンダを用いた半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図12は突上げユニットのブロックおよびコレットの動作タイミングの一例を示す図である。
以下、実施形態および実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
<第一実施形態>
図1は第一実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
モータ制御装置100はモーションコントローラ110と第一モータドライバ120aと第二モータドライバ120bとを備え、第一モータ130aと第二モータ130bを制御する。モーションコントローラ110は、理想的な指令波形の生成処理を行う第一理想波形生成部111aと、第二理想波形生成部111bと、指令波形生成部112と、第一出力回路としてのパルス発生器113a、第二出力回路としてのデジタル/アナログ変換器(DAC(Digital to Analog Converter))113bと、を備える。第一モータドライバ120aは位置ループ制御部121と速度ループ制御部122aとを備える。第二モータドライバ120bは速度ループ制御部122bを備える。
モータ制御装置100は、第一モータ130aについてはモーションコントローラ110からみるとオープン制御となっており、現在の指令位置と、第一モータ130aから得られる実位置および実速度を使用して、第一モータドライバ120a(速度ループ制御部122aおよび位置ループ制御部121)でのみ位置と速度の補償を行っている。即ち、目標位置、目標速度、目標加速度および目標加加速度がモーションコントローラ110に与えられると、第一理想波形生成部111aは位置指令値を出力し、指令パルス列生成部としてのパルス発生器113aは位置指令値を指令パルス列として順番に第一モータドライバ120aに出力する。第一モータドライバ120aは、入力された位置指令値に応答して、位置ループ制御部121および速度ループ制御部122aが第一モータ130aに制御信号を出力する。即ち、制御信号に応じて第一モータ130aが回転し、回転に応じて、実位置および実速度が位置ループ制御部121および速度ループ制御部122aに帰還して、帰還制御が行われる。
モータ制御装置100は、第二モータ130bについてはモーションコントローラ110からみるとクローズドループ制御となっている。従って、モーションコントローラ110は、現在の指令位置と、第二モータ130bから得られる実位置を使用して、速度制御を行う。ただし、その速度制御を、モーションコントローラ110が第二モータ130bからの実位置を得て加加速度を制限しながら、指令波形を再生成することによって行っている。
なお、第一理想波形生成部111a、第二理想波形生成部111bおよび指令波形生成部112は、例えば、CPU(Central Processing Unit)とCPUが実行するプログラムを格納するメモリで構成される。すなわち、モーションコントローラ110は、例えば、CPU、メモリ、パルス発生器113aおよびDAC113bを備えるマイクロコントローラで構成され、第一モータ130aの指令値と第二モータ130bの指令値を同期して生成する。
例えば、図1において、第一理想波形生成部111aおよび第二理想波形生成部111bには上位制御装置から目標位置、目標速度、目標加速度および目標加加速度が与えられる。そして、指令波形生成部112には、第二モータ130bから実位置がエンコーダ信号として逐次入力される。
モーションコントローラ110の第一理想波形生成部111aおよび第二理想波形生成部111bは、上位制御装置から入力された加加速度、加速度、速度及び位置の目標値から、(a)指令加加速度波形、(b)指令加速度波形、(c)指令速度波形、(d)指令位置波形をそれぞれ生成する。第一理想波形生成部111aは(d)指令位置波形をパルス発生器113aに出力する。第二理想波形生成部111bは(a)指令加加速度波形、(b)指令加速度波形、(c)指令速度波形、(d)指令位置波形を指令波形生成部112に出力する。
指令波形生成部112は、第二理想波形生成部111bから出力される出力信号波形(理想的な位置の指令波形から得られる現在の指令位置)と、第二モータ130bから入力されるエンコーダ信号(実位置)に基づいて、加加速度を制限しながら、今後の指令速度波形を逐次再生成して、DAC113bに逐次出力する。例えば、指令波形生成部112は、(1)指令波形入出力処理、(2)エンコーダ信号カウント処理、および(3)指令波形再生処理を行う。
パルス発生器113aは、入力されたデジタルの指令値に基づいてパルス列を生成し、第一モータドライバ120aの位置ループ制御部121に出力する。DAC113bは、入力されたデジタルの指令値をアナログ信号の速度指令値に変換して、第二モータドライバ120bの速度ループ制御部122bに出力する。なお、エンコーダ信号は、エンコーダシグナルカウンタ(後述の図3参照)にて位置偏差量をパルスとして蓄積する。
第一モータドライバ120aの位置ループ制御部121および速度ループ制御部122aは、モーションコントローラ110から入力される位置指令と、第一モータ130aから入力されるエンコーダ信号に応じて、駆動電流を調節して第一モータ130aの回転速度を制御する。第二モータドライバ120bの速度ループ制御部122bは、モーションコントローラ110から入力される速度指令と、第二モータ130bから入力されるエンコーダ信号に応じて、駆動電流を調節して第二モータ130bの回転速度を制御する。
第一モータ130aは、第一モータドライバ120aから入力される駆動電流に応じた回転速度で回転し、実位置および実速度をエンコーダ信号としてそれぞれ第一モータドライバ120aの位置ループ制御部121および速度ループ制御部122aに出力する。第二モータ130bは、第二モータドライバ120bから入力される駆動電流に応じた回転速度で回転し、実位置および実速度をエンコーダ信号としてそれぞれモーションコントローラ110の指令波形生成部112および第二モータドライバ120bの速度ループ制御部122bに出力する。
なお、図1の実施形態では、第一モータ130aおよび第二モータ130bのカウント値(回転回数および回転角度)から被駆動体の実位置を算出し、算出された実位置をもとに実速度を算出している。しかし、被駆動体の位置を直接検出する位置検出装置を備え、当該位置検出装置が検出した位置を実位置とするようにしても良い。
以下、第一理想波形生成部および第二理想波形生成部について図2を用いて詳細に説明する。図2は図1の理想波形生成部における指令波形の生成を説明する図である。
上位制御装置からモーションコントローラ110の第一理想波形生成部111aおよび第二理想波形生成部111b,にそれぞれの目標加加速度(Jobj)、目標加速度(Aobj)、目標速度(Vobj)および目標位置(Pobj)が与えられる。第一理想波形生成部111aおよび第二理想波形生成部111bはそれぞれの目標加加速度(Jobj)から指令加加速度波形(JD)を生成し、それぞれの目標加速度(Aobj)と指令加加速度波形(JD)の積分から指令加速度波形(AD)を生成し、それぞれの目標速度(Vobj)と指令加速度波形(AD)の積分から指令速度波形(VD)を生成し、それぞれの目標位置(Pobj)と指令速度波形(VD)の積分から指令位置波形(PD)を生成する。
図2において、nは1パルスの指令波形を出力する指令出力周期の回数であり、8の倍数である。被移動体を駆動する第一モータ130aおよび第二モータ130bは、移動開始から最初の期間(T1)では徐々に加速され、中央部の期間(T2)では定速度で、最終移動位置に近付く期間(T3)では徐々に減速して停止するように加加速度制御される。
以下、指令波形生成部について図3を用いて詳細に説明する。図3は図1の指令波形生成部の構成を示す図である。
指令波形生成部112は、指令波形入出力部410と指令波形再生成処理部420とエンコーダシグナルカウンタ430を備える。指令波形生成部112は、指令出力処理および指令波形再生成処理を行う。このとき、指令波形(例えば、加加速度の指令波形)に、偏差量を加味した加加速度加算波形を加算するようにして、指令波形再生成処理が行われる。
第二理想波形生成部111bから指令加加速度波形(JD)、指令加速度波形(AD)、指令速度波形(VD)、および指令位置波形(PD)のパルスがそれぞれ理想的な指令波形として、指令波形生成部112の指令波形入出力部410に出力される。
なお、指令波形入出力部410は、前回の指令出力タイミングで再生成した指令加加速度波形(JD’1~JD’n)と、前回の指令出力タイミングで再生成された指令波形の中で指令出力周期1回分手前からの指令加速度波形(AD’0~AD’n)、指令速度波形(VD’0~VD’n)、および指令位置波形(PD’0~PD’n)を保存している。
指令波形入出力部410は、指令波形再生成処理部420の偏差量算出部421に目標指令位置(PD’0)を出力する。指令波形入出力部410は、指令波形再生成部423にそれぞれ前回のタイミングで再生成した指令加加速度波形(JD’1~JD’n)、指令出力周期1回分手前からの指令加速度波形(AD’0~AD’n-1)、指令出力周期1回分手前からの指令速度波形(VD’0~VD’n-1)、および指令出力周期1回分手前からの指令位置波形(PD’0~PD’n-1)を出力する。
この時、エンコーダシグナルカウンタ430は、第二モータ130bのエンコーダカウント値からそれぞれの現在の実位置(PA0)を取得し、偏差量算出部421に出力する。
偏差量算出部421は、現在の目標指令位置(PD’0)から現在の実位置(PA0)を減じて偏差量(Perr)を算出し、加加速度加算波形生成部422に出力する。
加加速度加算波形生成部422は、指令出力周期n回で偏差量(Perr)が将来的に“0”になるような加加速度加算波形(C1~Cn)を生成する。次に、加加速度加算波形生成部422は、加加速度加算波形(C1~Cn)を指令波形再生成部423に出力する。
指令波形再生成部423は、加加速度加算波形(C1~Cn)と前回のタイミングで生成した指令加加速度波形(JD’1~JD’n)とを加算して、指令出力周期n回分の全ての指令加加速度波形(JD’’1~JD’’n)を再生成する。例えば、再生成された指令加加速度波形は、JD’’1=JD’1+C1、JD’’2=JD’2+C2、JD’’3=JD'3+C3、~、JD’’n=JD’n+Cnとなる。
指令波形再生成部423は、再生成された指令加加速度波形(JD’’1~JD’’n)と前回のタイミングで生成した指令出力周期1回分手前からの指令加速度波形(AD’0~AD’n-1)とを加算して、指令出力周期n回分の全ての指令加速度波形(AD’’1~AD’’n)を再生成する。例えば、再生成された指令加速度波形は、AD’’1=AD’0+JD’’1、AD’’2=AD’1+JD’’2、AD’’3=AD’2+JD’’3、~、AD’’n=AD’(n-1)+JD’’nとなる。
指令波形再生成部423は、再生成された指令加速度波形(AD’’1~AD’’n)と前回のタイミングで生成した指令出力周期1回分手前からの指令速度波形(VD’0~VD’n-1)とを加算して、指令出力周期n回分の全ての指令加速度波形(VD’’1~VD’’n)を再生成する。例えば、再生成された指令速度波形は、VD’’1=VD’0+AD’’1、VD’’2=VD’1+AD’’2、VD’’3=VD’2+AD’’3、~、VD’’n=VD’(n-1)+AD’’nとなる。
指令波形再生成部423は、再生成された指令速度波形(VD’’1~VD’’n)と前回のタイミングで生成した指令出力周期1回分手前からの指令位置波形(PD’0~PD’n-1)とを加算して、指令出力周期n回分の全ての指令位置波形(PD’’1~PD’’n)を再生成する。例えば、再生成された指令位置波形は、PD’’1=PD’0+VD’’1、PD’’2=PD’1+VD’’2、PD’’3=PD’2+VD’’3、~、PD’’n=PD’(n-1)+VD’’nとなる。
加加速度制限部427は、再生成された指令加加速度波形(JD’’1~JD’’n)が上限(または下限)を超えないかどうか確認する。加加速度上限(Jmax)および加加速度下限(-Jmax)はあらかじめ定められている。指令波形再生成部423では、前回のタイミングで生成した指令加加速度波形(JD’1~JD’n)に、加算波形パルス(C1~Cn)が加加速度波形に加算されている(指令加加速度波形JD’’1~JD’’n)。
この場合、加加速度制限部427は、現在時刻でのパルス波形(C1~Cn)が上限(Jmax)と下限(-Jmax)の間にあるか否かを検出して、再生成が可(OK)か否(NG)を判定する。例えば、現在時刻でパルス波形(C1~Cn)が、上限(Jmax)未満であるか否かを検出する(JD’’1~JD’’n<Jmax)。そしてNGであれば、指令波形復元部424にNG情報を出力する。またOKであれば、現在時刻でのパルス波形(C1~Cn)が、下限(Jmax)超であるか否かを検出する(-Jmax<JD’’1~JD’’n)。そしてNGであれば、指令波形復元部424にNG情報を出力する。またOKであれば、加速度制限部428に指令加加速度波形(JD’’1~JD’’n)、指令加速度波形(AD’’1~AD’’n)、指令速度波形(VD’’1~VD’’n)、および指令位置波形(PD’’1~PD’’n)を出力する。
次に、加速度制限部428は、加加速度制限部427と同様に、現在時刻での加速度波形が、上限(Amax)未満であるか否かを検出する(AD’’1~AD’’n<Amax)。そしてNGであれば、指令波形復元部424にNG情報を出力する。またOKであれば、現在時刻での加速度波形が、下限(Amax)超であるか否かを検出する(-Amax<AD’’1~AD’’n)。そしてNGであれば、指令波形復元部424にNG情報を出力する。またOKであれば、速度制限部429に指令加加速度波形(JD’’1~JD’’n)、指令加速度波形(AD’’1~AD’’n)、指令速度波形(VD’’1~VD’’n)、および指令位置波形(PD’’1~PD’’n)を出力する。
さらに、速度制限部429は、加加速度制限部427と同様に、現在時刻での速度波形が、上限(Vmax)未満であるか否かを検出する(VD’’1~VD’’n<Vmax)。そしてNGであれば、指令波形復元部424にNG情報を出力する。またOKであれば、現在時刻での速度波形が、下限(Vmax)を超えるか否かを検出する(-Vmax<VD’’1~VD’’n)。そしてNGであれば、指令波形復元部424にNG情報を出力する。またOKであれば、指令波形入出力部410に指令加加速度波形(JD’’1~JD’’n)、指令加速度波形(AD’’1~AD’’n)、指令速度波形(VD’’1~VD’’n)、および指令位置波形(PD’’1~PD’’n)を出力する。
指令波形復元部424は、NG情報が、加加速度制限部427、加速度制限部428、または速度制限部429のいずれかから入力された場合には、前回の指令波形(JD’1~JD’n、AD’1~AD’n、VD’1~VD’n、およびPD’1~PD’n)を復元し、全偏差量の補正を次回指令出力時まで持ち越す(上限と下限の確認処理)。即ち、復元した前回の指令波形を指令波形入出力部410に出力する。
なお、上記実施形態では、指令波形復元部424が前回の指令波形を復元したが、NG情報を出力し、指令波形入出力部410がNG情報に応じて、保存していた前回の指令波形を現在の指令波形とするようにしても良い。
この後、再生成した指令波形(JD’’1~JD’’n、AD’’1~AD’’n、VD’’1~VD’’n、およびPD’’1~PD’’n)を新たな指令波形として保存する。
指令波形の速度指令値である指令速度波形(VD’’1)は、指令波形入出力部410からDAC113bに出力され、DAC113bは、入力された指令速度波形(VD’’1)をアナログ値に変換して第二モータドライバ120bに出力する。第二モータドライバ120bは、入力されたアナログデータに応じて第二モータ130bを回転駆動し、かつ第二モータ130bから出力された回転位置(および回転速度)をエンコーダ信号として、指令波形生成部112のエンコーダシグナルカウンタ430に出力する。
第二モータドライバ120bは、入力された速度指令値(VD’’1)に従って第二モータ130bを制御する。
実施形態によれば、以下の一つまたは複数の効果を有する。
(a)モータ制御装置は、加加速度、加速度、速度および位置の理想的な指令波形を生成する理想波形生成部をモータに対応して複数有し、それぞれの理想波形生成部から理想的な波形を読み出し、理想的な波形に基づいて、パルス列、速度指令など別々の指令値を出力する。これにより、指令出力方式の異なるモータの制御が可能となる。
(b)複数の理想波形生成部における理想波形の生成を同期して行うことにより、指令出力方式の異なるモータの同期制御が可能となる。
<第二実施形態>
図4は第二実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
第一実施形態では、第一モータ130aは、第一モータドライバ120aの速度ループ制御部122aから入力される回転速度の制御に応じた回転速度で回転し、実位置および実速度をエンコーダ信号として第一モータドライバ120aの位置ループ制御部121および速度ループ制御部122aに出力している。第二実施形態におけるモータ制御装置200では、第一モータ130aは、実位置を、さらに、モーションコントローラ210に出力し、位置の補正を行うようにしている。
モーションコントローラ210は、モーションコントローラ110に対して、さらに、第一理想波形生成部111aからの指令位置波形を実位置のエンコード信号に基づいて補正する指令位置補正部212を有する。第一モータ130aから出力されたエンコーダ信号は、指令位置補正部212のエンコーダシグナルカウンタ(不図示)に入力される。エンコーダシグナルカウンタは、所定のサイクルでカウントしてカウント値から現在の実位置(PA0)を取得する。指令位置補正部212は、現在の目標指令位置(PD0)と現在の実位置(PA0)との差分である偏差量を算出し、偏差量に基づいて指令位置波形を補正し、パルス変換器113dにより速度指令値を単位時間あたりのパルス数に変換しパルス発生器113aに出力する。ここで、指令位置補正部212は、指令波形生成部112と同様の構成である。
<第三実施形態>
図5は第三実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
モータ制御装置300はモーションコントローラ310と第一モータドライバ120aと第二モータドライバ120bと第三モータドライバ120cとを備え、第一モータ130a,第二モータ130bおよび第三モータ130cを制御する。モーションコントローラ310は、理想的な指令波形の生成処理を行う第一理想波形生成部111a、第二理想波形生成部111bおよび第三理想波形生成部111cと、指令波形生成部112と、パルス発生器113aと、DAC113bと、第三出力回路としてのDAC113cと、を備える。第三理想波形生成部111cは第一理想波形生成部111aおよび第二理想波形生成部111bと同様の構成である。DAC113cはDAC113bと同様の構成である。
モータ制御装置300は、モーションコントローラ310と、第一モータドライバ120a、第二モータドライバ120bおよび第三モータドライバ120cと、がそれぞれクローズドループ制御となっている。従って、モーションコントローラ310は、現在の指令位置と、第一モータ130a、第二モータ130bおよび第三モータ130cから得られる実位置を使用して、位置制御、速度制御またはトルク制御を行う。ただし、その位置制御、速度制御またはトルク制御を、モーションコントローラ310が第一モータ130a、第二モータ130bおよび第三モータ130cからの実位置を得て加加速度を制限しながら、指令波形を再生成することによって行っている。なお、第三理想波形生成部111cは、第一理想波形生成部111aおよび第二理想波形生成部111bと同様に、例えば、CPUとCPUが実行するプログラムを格納するメモリで構成される。すなわち、モーションコントローラ310は、例えば、CPU、メモリ、パルス発生器113aおよびDAC113b,113cを備えるマイクロコントローラで構成され、第一モータ130aの指令値と第二モータ130bの指令値と第三モータ130cの指令値を同期して生成する。
第一理想波形生成部111a、第二理想波形生成部111bおよび第三理想波形生成部111cには上位制御装置から目標位置、目標速度、目標加速度および目標加加速度が与えられる。そして、指令波形生成部112には、第一モータ130a、第二モータ130bおよび第三モータ130cからそれぞれの実位置がエンコーダ信号として逐次入力される。
指令波形生成部112は、第一理想波形生成部111a、第二理想波形生成部111bおよび第三理想波形生成部111cから出力される出力信号波形(理想的な位置の指令波形から得られる現在の指令位置)と、第一モータ130a、第二モータ130bおよび第三130cから入力されるエンコーダ信号(実位置)に基づいて、加加速度を制限しながら、今後の指令位置波形、指令速度波形、指令加速度波形を逐次再生成して、パルス発生器113aおよびDAC113b,113cに逐次出力する。例えば、指令波形生成部112は、第一モータ130a、第二モータ130bおよび第三モータ130cに対する(1)指令波形入出力処理、(2)エンコーダ信号カウント処理、および(3)指令波形再生処理を第一実施形態と同様に行う。
指令波形の位置指令値である指令位置波形(PD’’1)は、指令波形入出力部410からパルス発生器113aに出力され、パルス発生器113aは、入力された指令位置波形(PD’’1)に基づいてパルス列を生成し、第一モータドライバ120aの位置ループ制御部121に出力する。第一モータドライバ120aの位置ループ制御部121および速度ループ制御部122aは、モーションコントローラ310から入力される位置指令値と、第一モータ130aから入力されるエンコーダ信号に応じて、駆動電流を調節して第一モータ130aの回転速度および停止位置を制御する。
指令波形の速度指令値である指令速度波形(VD’’1)は、指令波形入出力部410からDAC113bに出力され、DAC113bは、入力されたデジタル信号の指令位置波形(VD’’1)をアナログ信号の速度指令値に変換して第二モータドライバ120bの速度ループ制御部122bに出力する。第二モータドライバ120bの速度ループ制御部122bは、モーションコントローラ310から入力される速度指令と、第二モータ130bから入力されるエンコーダ信号に応じて、駆動電流を調節して第二モータ130bの回転速度を制御する。
指令波形の加速度指令値である指令加速度波形(AD’’1)は、指令波形入出力部410からDAC113cに出力され、DAC113cは、入力されたデジタル信号の指令加速度波形(AD’’1)をアナログ信号の加速度指令値に変換して第三モータドライバ120cに出力する。第三モータドライバ120cは、モーションコントローラ310から入力されるトルク指令と、第三モータ130bを駆動電流に応じて、第三モータ130cのトルクを制御する。第三モータ130cは、第三モータドライバ120cから入力される駆動電流に応じた回転速度で回転し、実位置をエンコーダ信号として指令波形生成部112に出力する。
第三実施形態によれば、以下の一つまたは複数の効果を有する。
(a)モータ制御装置は、加加速度、加速度、速度および位置の理想的な指令波形および目標指令位置に基づいて、加加速度、加速度、速度および位置の指令波形を再生成し、再生成された指令波形に基づいて、パルス列、速度指令、トルク指令など別々の指令値を出力する。これにより、指令出力方式の異なるモータの制御が可能となる。
(b)モータ制御装置は、一定周期毎の指令値を各モータ軸の設定に合わせた方式で出力すると供にエンコーダ値から算出した偏差を指令値にフィードバックする。これにより、指令出力方式の異なるモータ同士の偏差を一定に抑えた状態での同期動作が可能となる。
図6は実施例に係るダイボンダの概略を示す上面図である。図7は図6において矢印A方向から見たときに、ピックアップヘッド及びボンディングヘッドの動作を説明する図である。
ダイボンダ10は、大別して、基板Sに実装するダイDを供給するダイ供給部1と、ピックアップ部2、中間ステージ部3と、ボンディング部4と、搬送部5、基板供給部6と、基板搬出部7と、各部の動作を監視し制御する制御部8と、を有する。Y軸方向がダイボンダ10の前後方向であり、X軸方向が左右方向である。ダイ供給部1がダイボンダ10の手前側に配置され、ボンディング部4が奥側に配置される。ここで、基板Sは最終1パッケージとなる、一つ又は複数の製品エリア(以下、パッケージエリアPという。)がプリントされている。
まず、ダイ供給部1は基板SのパッケージエリアPに実装するダイDを供給する。ダイ供給部1は、ウェハ11を保持するウェハ保持台12と、ウェハ11からダイDを突き上げる点線で示す突上げユニット13と、を有する。ダイ供給部1は図示しない駆動手段によってXY方向に移動し、ピックアップするダイDを突上げユニット13の位置に移動さ せる。
ピックアップ部2は、ダイDをピックアップするピックアップヘッド21と、ピックアップヘッド21をY方向に移動させるピックアップヘッドのY駆動部23と、コレット22を昇降、回転及びX方向移動させる図示しない各駆動部と、を有する。ピックアップヘッド21は、突き上げられたダイDを先端に吸着保持するコレット22(図7も参照)を有し、ダイ供給部1からダイDをピックアップし、中間ステージ31に載置する。ピックアップヘッド21は、コレット22を昇降、回転及びX方向移動させる図示しない各駆動部を有する。
中間ステージ部3は、ダイDを一時的に載置する中間ステージ31と、中間ステージ31上のダイDを認識する為のステージ認識カメラ32を有する。
ボンディング部4は、中間ステージ31からダイDをピックアップし、搬送されてくる基板SのパッケージエリアP上にボンディングし、又は既に基板SのパッケージエリアPの上にボンディングされたダイの上に積層する形でボンディングする。ボンディング部4は、ピックアップヘッド21と同様にダイDを先端に吸着保持するコレット42(図7も参照)を備えるボンディングヘッド41と、ボンディングヘッド41をY方向に移動させるY駆動部43と、基板SのパッケージエリアPの位置認識マーク(図示せず)を撮像し、ボンディング位置を認識する基板認識カメラ44とを有する。このような構成によって、ボンディングヘッド41は、ステージ認識カメラ32の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、中間ステージ31からダイDをピックアップし、基板認識カメラ44の撮像データに基づいて基板にダイDをボンディングする。
搬送部5は、基板Sを掴み搬送する基板搬送爪51と、基板Sが移動する搬送レーン52と、を有する。基板Sは、搬送レーン52に設けられた基板搬送爪51の図示しないナットを搬送レーン52に沿って設けられた図示しないボールネジで駆動することによって移動する。このような構成によって、基板Sは、基板供給部6から搬送レーン52に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後、基板搬出部7まで移動して、基板搬出部7に基板Sを渡す。
ダイボンダ10は、ウェハ11上のダイDの姿勢を認識するウェハ認識カメラ24と、中間ステージ31に載置されたダイDの姿勢を認識するステージ認識カメラ32と、ボンディングステージBS上の実装位置を認識する基板認識カメラ44とを有する。認識カメラ間の姿勢ずれ補正しなければならないのは、ボンディングヘッド41によるピックアップに関与するステージ認識カメラ32と、ボンディングヘッド41による実装位置へのボンディングに関与する基板認識カメラ44である。
次に、制御部8について図8を用いて説明する。図8は制御系の概略構成を示すブロック図である。制御系80は制御部8と駆動部86と信号部87と光学系88とを備える。制御部8は、大別して、主としてCPU(Central Processor Unit)で構成される制御・演算装置81と、記憶装置82と、入出力装置83と、バスライン84と、電源部85とを有する。記憶装置82は、処理プログラムなどを記憶しているRAMで構成されている主記憶装置82aと、制御に必要な制御データや画像データ等を記憶しているHDDで構成されている補助記憶装置82bとを有する。入出力装置83は、装置状態や情報等を表示するモニタ83aと、オペレータの指示を入力するタッチパネル83bと、モニタを操作するマウス83cと、光学系88からの画像データを取り込む画像取込装置83dと、を有する。また、入出力装置83は、ダイ供給部1のXYテーブル(図示せず)やボンディングヘッドテーブルのZY駆動軸等の駆動部86を制御するモータ制御装置83eと、種々のセンサ信号や照明装置などのスイッチ等の信号部87から信号を取り込み又は制御するI/O信号制御装置83fとを有する。光学系88には、ウェハ認識カメラ24、ステージ認識カメラ32、基板認識カメラ44が含まれる。制御・演算装置81はバスライン84を介して必要なデータを取込み、演算し、ピックアップヘッド21等の制御や、モニタ83a等に情報を送る。
制御部8は画像取込装置83dを介してウェハ認識カメラ24、ステージ認識カメラ32および基板認識カメラ44で撮像した画像データを記憶装置82に保存する。保存した画像データに基づいてプログラムしたソフトウェアにより、制御・演算装置81を用いてダイDおよび基板SのパッケージエリアPの位置決め、並びにダイDおよび基板Sの表面検査を行う。制御・演算装置81が算出したダイDおよび基板SのパッケージエリアPの位置に基づいてソフトウェアによりモータ制御装置83eを介して駆動部86を動かす。このプロセスによりウェハ上のダイの位置決めを行い、ピックアップ部2およびボンディング部4の駆動部で動作させダイDを基板SのパッケージエリアP上にボンディングする。使用するウェハ認識カメラ24、ステージ認識カメラ32および基板認識カメラ44はグレースケール、カラーカメラ等であり、光強度を数値化する。
次に、ダイ供給部1の構成について図9を用いて説明する。図9は図6のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。
ダイ供給部1は、水平方向(XY軸方向)に移動するウェハ保持台12と、上下方向に移動する突上げユニット13と、を備える。ウェハ保持台12は、ウェハリング14を保持するエキスパンドリング15と、ウェハリング14に保持され複数のダイDが接着されたダイシングテープ16を水平に位置決めする支持リング17と、を有する。突上げユニット13は支持リング17の内側に配置される。
ダイ供給部1は、ダイDの突き上げ時に、ウェハリング14を保持しているエキスパンドリング15を下降させる。その結果、ウェハリング14に保持されているダイシングテープ16が引き伸ばされダイDの間隔が広がり、突上げユニット13によりダイD下方よりダイDを突き上げ、ダイDのピックアップ性を向上させている。なお、ダイを基板に接着する接着剤は、液状からフィルム状となり、ウェハ11とダイシングテープ16との間にダイアタッチフィルム(DAF)18と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けている。ダイアタッチフィルム18を有するウェハ11では、ダイシングは、ウェハ11とダイアタッチフィルム18に対して行なわれる。従って、剥離工程では、ウェハ11とダイアタッチフィルム18をダイシングテープ16から剥離する。なお、以降では、ダイアタッチフィルム18の存在を無視して、剥離工程を説明する。
次に、突上げユニットとコレットとの関係について図10、11を用いて説明する。図10は実施例に係る突上げユニットとピックアップヘッドのうちコレット部との構成を示した図である。図11は突上げユニットのブロックおよびコレットの動作タイミングを示す図である。
図10に示すようにコレット部20は、コレット22と、コレット22を保持するコレットホルダー25と、それぞれに設けられダイDを吸着するための吸引孔22v、25vとを有する。コレット22のダイを吸着する吸着面はダイDと略同じ大きさである。
突上げユニット13はブロックA1~A4を有するブロック部13a1と、複数の吸着孔を有するドームヘッド13a2と、吸引孔13a3と、ドーム吸着の吸引孔13a4と、を有する。突上げユニット13は上面周辺部にドームヘッド13a2を有する。ドームヘッド13a2は複数の吸着孔HLと空洞部CVとを有し、吸引孔13a3から吸引して、コレット22でピックアップされるダイDの周辺のダイDdをダイシングテープ16を介して吸引する。図10ではブロック部13a1の周囲に吸着孔HLを一列のみ示しているが、ピックアップ対象でないダイDdを安定し保持するために複数列設けている。同心四角状のブロックA1~A4の各ブロックの間の隙間A1v、A2v、A3vおよびドーム内の空洞部を介してドーム吸着の吸引孔13a4から吸引して、コレット22でピックアップされるダイDをダイシングテープ16を介して吸引する。吸引孔13a3からの吸引と吸引孔13a4からの吸引は独立に行うことができる。
突上げユニット13は、周辺部に四つのモータを備え、中央部にはモータの回転をカムまたはリンクによって上下動に変換する四つのプランジャ機構を備える。四つのプランジャ機構のそれぞれはブロックA1~A4に上下動を与える。4つのブロックA1~A4の突上げ速度、突上げ量をプログラマブルに設定可能である。制御部8はこれらの設定に基づいて四つのモータを制御してブロックA1~A4に独立に上下運動を与える。モータ制御装置83eは、例えば第一実施形態のモーションコントローラ110と同様に構成され、四つのモータは例えば第一モータ130aで構成されている。
ピックアップヘッド21のコレット22は突上げユニット13のブロックA1~A4に連動して動作する。ピックアップヘッド21を駆動するモータは例えば第二モータ130bで構成され、第一実施形態のモーションコントローラ110と同様な構成のモータ制御装置83eにより制御される。
ピックアップ動作の一例について図11を用いて説明する。
制御部8はダイシングテープ16上の目的とするダイDを突上げユニット13とコレット22に位置決めするところから開始する。位置決めが完了すると、制御部8は突上げユニット13の吸引孔13a4や間隙A1v、A2v、A3vを介して真空引きすることによって、ダイシングテープ16が突上げユニット13の上面に吸着される(第零ステップ(STP0))。このとき、ブロックA1~A4の上面はドームヘッド13a2の上面と同一の高さ(初期位置)にある。その状態で、制御部8は真空供給源から真空を供給し、コレット22をダイDのデバイス面に向けて真空引きしながら所定速度で降下させ(第一ステップ(STP1a))、減速した所定速度で着地させる(第二ステップ(STP2a))。
その後、制御部8のモータ制御装置83eはブロックA1~A4を同時に所定の高さまでそれぞれ一定の速度で上昇させる(第一ステップ(STP1))。ここで、コレット22の突上げ速度はブロックA1、ブロックA2、ブロックA3、ブロックA4の順に遅くなっている。モータ制御装置83eは突上げ速度が一番早い最外周のブロックA1の突上げ動作に連動してコレット22を上昇させる(第三ステップ(STP3a))。モータ制御装置83eはブロックA1~A4の一段目の突上げ動作後所定時間経過して真空吸引によりダイシングテープ16の吸着を行う。
その後、モータ制御装置83eは、ブロックA1~A4を同時に所定の高さまでそれぞれ一定の速度で三回上昇させる(第二ステップ(STP2)、第三ステップ(STP3)、第四ステップ(STP4))。このとき、モータ制御装置83eは突上げ速度が一番早い最外周のブロックA1の突上げ動作に連動してコレット22を上昇させる(第四ステップ(STP4a)、第五ステップ(STP5a)、第六ステップ(STP6a))。
制御部8は、ブロックA1~A4の四段目の突上げ動作後所定時間経過して真空吸引を停止すると共にエアーの吹出しを開始する(第四ステップ(STP4))。その後、モータ制御装置83eは、コレット22を上昇させダイD全体をダイシングテープ16から剥離する。その後、モータ制御装置83eは、ブロックA1~A4を初期位置に戻す(第五ステップ(STP5))。制御部8は、コレットを初期位置に戻るタイミングでエアーの吹出しを停止する。コレット22がダイDをピックアップして上昇しエアーの吹出しによりダイシングテープ16は突上げユニット13からの離脱が可能にされる。
次に、実施例に係るダイボンダを用いた半導体装置の製造方法について図12を用いて説明する。図12は半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
(ウェハ・基板搬入工程:ステップS11)
ウェハ11から分割されたダイDが貼付されたダイシングテープ16を保持したウェハリング14をウェハカセット(不図示)に格納し、ダイボンダ10に搬入する。制御部8はウェハリング14が充填されたウェハカセットからウェハリング14をダイ供給部1に供給する。また、基板Sを準備し、ダイボンダ10に搬入する。制御部8は基板供給部6で基板Sを基板搬送爪51に取り付ける。
(ピックアップ工程:ステップS12)
制御部8は、図11を用いて説明したように、分割したダイをウェハからピックアップする。
(ボンディング工程:ステップS13)
制御部8は、ピックアップしたダイを基板S上に搭載又は既にボンディングしたダイの上に積層する。制御部8はウェハ11からピックアップしたダイDを中間ステージ31に載置し、ボンディングヘッド41で中間ステージ31から再度ダイDをピックアップし、搬送されてきた基板Sにボンディングする。
(基板搬出工程:ステップS14)
制御部8は基板搬出部7で基板搬送爪51からダイDがボンディングされた基板Sを取り出す。ダイボンダ10から基板Sを搬出する。
実施例によれば、以下の一つまたは複数の効果を有する。
(a)ダイボンディング装置は、ダイシングテープと接触する複数のブロックを有する突上げユニットと、ダイを吸着するコレットを有し、上下動が可能なヘッドと、複数のブロックおよびヘッドを駆動するモータを制御する実施形態のモータ制御装置と、を備える。これにより、モータ制御装置は、モータ軸毎にパルス列、速度、トルクなどの異なる指令出力方式を設定でき、一定周期間隔毎のモータ軸の指令値を、各モータの設定に合わせた方式で出力することが可能である。
(b)複数のブロックを駆動する複数のモータと、複数のブロックと連動して動作するコレットの上下動を与えるモータと、を別々の指令出力方式(例えば、パルスモータ、サーボモータ等)で制御する場合でも、一定周期毎の指令値を各モータ軸の設定に合わせた方式で出力すると同時にエンコーダ値から算出した偏差を指令値にフィードバックすることで、指令出力方式の異なるモータ同士の偏差を一定に抑えた状態での同期動作が可能となる。
(c)複数のブロックを駆動する同じ指令方式の複数のモータ同士の偏差を一定に抑えた状態での同期動作が可能となり、複数のモータで複数のブロックを突上げる多軸突き上げの最適化された動作の再現性を向上させることが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態および実施例に基づき具体的 に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、第一実施形態および第二実施形態では、モータ制御装置は、パルス列および速度のそれぞれでモータを制御する例について説明したが、パルス列および加速度のそれぞれでモータを制御するようにしてもよい。
また、第三実施形態では、モータ制御装置は、パルス列、速度および加速度のそれぞれでモータを制御する例について説明したが、パルス列および速度のそれぞれでモータを制御するようにしてもよいし、パルス列および加速度のそれぞれでモータを制御するようにしてもよいし、速度および加速度のそれぞれでモータを制御するようにしてもよい。
また、実施例のモータ制御装置83eは、第一実施形態のモーションコントローラ110と同様に構成され、突上げユニットの四つのモータは例えば第一モータ130aで構成され、ピックアップヘッド21を駆動するモータは第二モータ130bで構成されている例について説明したが、モータ制御装置83eは、第二実施形態のモーションコントローラ210と同様に構成され、四つのモータは例えば第一モータ130aで構成され、ピックアップヘッド21を駆動するモータは第二モータ130bで構成されてもよい。
また、モータ制御装置83eは、第三実施形態のモーションコントローラ310と同様に構成され、四つのモータは例えば第三モータ130cで構成され、ピックアップヘッド21を駆動するモータは第二モータ130bで構成されてもよい。これにより、突き上げ動作中のトルクの測定およびその測定値のフィードバックが可能になる。
また、実施例ではピックアップヘッドおよびボンディングヘッドをそれぞれ1つ備えているが、それぞれ2つ以上であってもよい。また、実施例では中間ステージを備えているが、中間ステージがなくてもよい。この場合、ピックアップヘッドとボンディングヘッドは兼用してもよい。
また、実施例ではダイの表面を上にしてボンディングされるが、ダイをピックアップ後ダイの表裏を反転させて、ダイの裏面を上にしてボンディングしてもよい。この場合、中間ステージは設けなくてもよい。この装置はフリップチップボンダという。
100:モータ制御装置
110:モーションコントローラ
111a:第一理想波形生成部
111b:第二理想波形生成部
112:指令波形生成部
113a:パルス発生器(第一出力回路)
113b:DAC(第二出力回路)
120a:第一モータドライバ
120b:第二モータドライバ
130a:第一モータ
130b:第二モータ

Claims (10)

  1. その実位置を第一エンコーダ信号として出力する第一モータ、その実位置を第二エンコーダ信号として出力する第二モータおよびその実位置を第三エンコーダ信号として出力する第三モータで被駆動体を駆動して制御するモータ制御装置であって、
    (a)前記第一モータに対応する、加加速度、加速度、速度、および位置の第一の理想的な指令波形を生成する第一理想波形生成部と、
    (b)前記第二モータに対応する、加加速度、加速度、速度、および位置の第二の理想的な指令波形を生成する第二理想波形生成部と、
    (c)前記第三モータに対応する、加加速度、加速度、速度、および位置の第三の理想的な指令波形を生成する第三理想波形生成部と、
    (d)前記第一理想波形生成部から前記第一の理想的な指令波形を読み出し、前記第一エンコーダ信号による実位置と前記位置の第一の理想的な指令波形である目標指令位置とに基づいて、加加速度、加速度、速度、および位置の指令波形を再生成し、再生成された位置の指令波形を出力し、
    前記第二理想波形生成部から前記第二の理想的な指令波形を読み出し、前記第二エンコーダ信号による実位置と前記位置の第二の理想的な指令波形である目標指令位置とに基づいて、加加速度、加速度、速度、および位置の指令波形を再生成し、再生成された速度の指令波形を出力し、
    前記第三理想波形生成部から前記理想的な波形を読み出し、前記第三エンコーダ信号による実位置と前記位置の理想的な指令波形である目標指令位置とに基づいて、加加速度、加速度、速度、および位置の指令波形を再生成し、再生成された前記加速度の指令波形を出力し、
    前記位置の指令波形と前記速度の指令波形と前記加速度の指令波形とを同期して再生成するよう構成される指令波形生成部と、
    (e)前記指令波形生成部によって再生された前記位置の指令波形に基づいてパルス列を生成する第一出力回路と、
    (f)前記指令波形生成部によって再生成された前記速度の指令波形をアナログデータに変換する第二出力回路と、
    (g)前記指令波形生成部によって再生成された前記加速度の指令波形をアナログデータに変換する第三出力回路と、
    を有するモーションコントローラと、
    前記パルス列に基づいて前記第一モータを駆動する第一モータドライバと、
    前記第二出力回路から出力される前記アナログデータに基づいて前記第二モータを駆動する第二モータドライバと、
    前記第三出力回路から出力される前記アナログデータに基づいて前記第三モータを駆動する第三モータドライバと、
    を備えるモータ制御装置。
  2. 請求項1のモータ制御装置において、
    前記第一理想波形生成部は目標加加速度、目標加速度、目標速度および目標位置に基づいて、前記加加速度、前記加速度、前記速度、および前記位置の理想的な指令波形を生成するよう構成され、
    前記第二理想波形生成部は目標加加速度、目標加速度、目標速度および目標位置に基づいて、前記加加速度、前記加速度、前記速度、および前記位置の理想的な指令波形を生成するよう構成され
    前記第三理想波形生成部は目標加加速度、目標加速度、目標速度および目標位置に基づいて、前記加加速度、前記加速度、前記速度、および前記位置の理想的な指令波形を生成するよう構成されるモータ制御装置。
  3. 請求項のモータ制御装置において、
    前記指令波形生成部は、
    前記第一エンコーダ信号または前記第二エンコーダ信号または前記第三エンコーダ信号による実位置と前記目標指令位置とに基づいて加加速度加算波形を生成し、生成された前記加加速度加算波形を、前回の指令加加速度波形に加算して、加加速度指令波形を再生成し、さらに指令加速度波形、指令速度波形、および指令位置波形を再生成する指令波形再生成処理部と、
    前記生成された理想的な指令波形と、前記再生成された加加速度指令波形、前記再生成された指令加速度波形、前記再生成された指令速度波形および前記再生成された指令位置波形とを保存する指令波形入出力部と、
    を備えるモータ制御装置。
  4. 請求項1のモータ制御装置において、
    前記第一モータドライバは、前記第一モータから前記第一エンコーダ信号として前記実位置と実速度を受け取るよう構成され、
    前記第二モータドライバは、前記第二モータから前記第二エンコーダ信号として前記実位置と実速度を受け取るよう構成され
    前記第三モータドライバ、前記第三モータから前記第三エンコーダ信号として前記実位置と実速度を受け取るよう構成されるモータ制御装置。
  5. 請求項1からの何れか1項のモータ制御装置と、
    ダイシングテープと接触する複数のブロックと、該複数のブロックの外側に設けられ、前記ダイシングテープが吸着可能なドームヘッドと、を有し、前記複数のブロックによりダイを前記ダイシングテープの下から突き上げる突上げユニットと、
    前記ダイを吸着するコレットを有し、上下動が可能なヘッドと、
    を備え、
    前記モータ制御装置は前記ブロックおよび前記ヘッドを駆動するよう構成されるダイボンディング装置。
  6. 請求項のダイボンディング装置において、
    前記第一モータは前記ブロックを駆動し、
    前記第二モータは前記ヘッドを駆動するダイボンディング装置。
  7. 請求項のダイボンディング装置において、
    前記ヘッドはピックアップヘッドであり、
    さらに、
    前記ピックアップヘッドでピックアップされるダイを載置する中間ステージと、
    前記中間ステージに載置されるダイを基板または既にボンディングされているダイの上にボンディングするボンディングヘッドと、
    を備えるダイボンディング装置。
  8. 求項のダイボンディング装置に、前記ダイシングテープを保持するウェハリングを搬入する搬入工程と、
    記突き上げユニットで前記ダイを突き上げて前記コレットで前記ダイをピックアップするピックアップ工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  9. 請求項の半導体装置の製造方法において、さらに、
    記ダイを基板または既にボンディングされているダイの上にボンディングするボンディング工程を備える半導体装置の製造方法。
  10. 請求項の半導体装置の製造方法において、
    前記ピックアップ工程はさらに前記ピックアップしたダイを中間ステージに載置する工程を有し、
    前記ボンディング工程はさらに前記中間ステージから前記ダイをピックアップする工程を有する半導体装置の製造方法。
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