JP6470088B2 - ボンディング装置及びボンディング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボンディング装置及びボンディング方法に係わり、特に、信頼性の高いボンディング装置及びボンディング方法に関する。

ダイ(半導体チップ)を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、ウェハからダイを吸着し基板にボンディングするダイボンディング工程がある。
ダイボンディング工程では、基板のボンディング面に正確にダイをボンディングする必要がある。しかしながら、基板面はＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）でボンディングの場合は、８０℃〜１６０℃程度の高温に加熱されている。またＸＹＺ軸動作を行う駆動部からの発熱や雰囲気温度変化もある。加熱、駆動部発熱若しくは雰囲気温度変化によって、構成部材の位置ずれ等が発生しダイを正確な位置にボンディングできない。

この種の問題を解決する従来技術としては特許文献１がある。特許文献１の発明は、半導体素子を被搭載対象に搭載する半導体製造装置において、前記被搭載対象に搭載した前記半導体素子と前記被搭載対象上の搭載目標位置とのずれ量を検出するずれ検出部と、前記ずれ検出部で検出した複数個のずれ量の値を統計処理し、前記半導体素子の位置補正計算にフィードバックする補正回路とを有する。

特開２００４‐３１１５６９号公報

しかしながら、昨今のパッケージの小型・薄型化、ダイの薄型化によるchip on chipの技術の発達により、ダイのボンディングはより高精度の（十数〜数μm）位置決めが必要になってきている。それ故、特許文献１の課題に加えて、基板を搬送する搬送路等の熱膨張により基板側のボンディング位置ずれが問題になってきた。

従って、本発明の目的は、ダイを実装位置に正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及びボンディング方法を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、８０℃〜１６０℃前後の高温にさらされ基板の姿勢ずれをもたらしている搬送路に対して、加熱、輻射熱、駆動部発熱若しくは雰囲気温度変化による自体の姿勢ずれを含めてボンディングヘッド、実装撮像カメラの経時変化による経時姿勢ずれを検出し、これら３者の相関位置を定め、実装位置における位置決め精度を向上させる。その実例を挙げれば、
本発明は、第１の撮像視野を有するピックアップ撮像手段と、
ダイの載置位置を撮像できる第２の撮像視野を有する載置位置撮像手段と、
第１の撮像視野内のダイをピックアップして第２の撮像視野内の載置位置にダイを載置し得るダイ移送ツールであって、ダイをピックアップするときは第１の撮像視野内で撮像可能な位置でありダイを載置位置に載置するときは第２の撮像視野内で撮像可能な位置に基準マークを備えたダイ移送ツールと、
ダイ移送ツールで保持する予定のダイをピックアップ撮像手段により撮像された第１画像と、
ダイを保持したダイ移送ツールに備えられた基準マークをピックアップ撮像手段により撮像された第２画像と、
ダイ移送ツールで載置する予定対象の基板を載置位置撮像手段により撮像された第３画像と、
ダイを保持したダイ移送ツールに備えられた基準マークを載置位置撮像手段により撮像された第４画像と、
第１、第２、第３及び第４画像に基づき、ダイ移送ツールが保持するダイの載置を補正する補正手段と
を有するボンディング装置である。

また、本発明は、ダイ移送ツールで保持する予定のダイをピックアップ撮像手段が撮像する第１ステップと、
ダイを保持したダイ移送ツールに備えられた基準マークをピックアップ撮像手段が撮像する第２ステップと、
ダイを載置予定の基板を載置位置撮像手段が撮像する第３ステップと、
ダイを保持したダイ移送ツールに備えられた基準マークを載置位置撮像手段が撮像する第４ステップと、
第１、第２、第３及び第４ステップに基づき、ダイ移送ツールが保持するダイの載置を補正するステップと、
を有するボンディング方法である。

ここで、ダイ移送ツールは、ダイをボンディングするボンディングヘッドの他、ウェハからピックアップするピックアップヘッド、中間ステージと何か他の場所の間を移動するヘッドを含む。

また、ピックアップ撮像手段は、ウェハからダイをピックアップする場合の撮像手段、中間ステージ上に載置されたダイをピックアップする際の撮像手段、他のダイを保持するツールからダイをピックアップする場合の撮像手段など、要するにダイをピックアップする際に撮像できる撮像手段を含む。また、載置位置撮像手段は、ダイを中間ステージに載置する場合の撮像手段、ダイを基板に載置する場合の撮像手段など、ダイを移送する対象部分、例えば基板、に載置する際に撮像する撮像手段を含む。
また、ダイを載置するとは、ダイを対象場所に置く場合の他、仮圧着若しくは本圧着等のボンディング行為のいずれも含む。

また、補正手段は、ダイ移送ツールのみよる補正に限らず、ダイ移送ツールが保持するダイの載置場所を補正できるような補正手段であれば何でもよく、下記に述べるように、補正方法としてはダイ移送ツールの位置・角度を補正することにより、ダイの載置場所を補正してもよいし、中間ステージの位置・角度を補正することにより、ダイの載置場所を補正してもよいし、その他、要するにダイの載置場所を補正できるような補正手段であれば、何でもよい。

また、これらの補正は、下記でも述べるが、例えば、制御手段が、第１画像内のダイの位置若しくは方向等と第２画像内の基準マークの位置若しくは方向等の関係に基づき、基準マークからダイの位置若しくは方向等を推定する。また、制御手段が、第３画像内の基板の位置若しくは方向等と第４画像内の基準マークの位置若しくは方向の関係から、基準マークの位置、方向から基板の位置、方向を推定する。そして基準マークから推定されたダイの位置若しくは方向と、基準マークから推定された基板の位置若しくは方向を一致するよう、制御手段が補正する行為を含む。

さらに、本発明は、ピックアップ撮像手段は、第１画像と第２画像を同じ位置で撮像する撮像手段であってもよい。

また、本発明は、載置位置撮像手段は、第３画像と第４画像を同じ位置で撮像する撮像手段であってもよい。

さらに、本発明は、補正手段は、第１画像内のダイの位置若しくは方向と第２画像内の基準マークの位置若しくは方向の関係に基づき、第３の画像内の基準マークの位置若しくは方向から、補正する手段であってもよい。

また、本発明は、基準マークは、移送ツールに設けられたプリズムを有する光学系を介してピックアップ撮像手段若しくは載置位置撮像手段で撮像できる基準マークであってもよい。

さらに、本発明は、ダイを反転できると共に、載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段を有し、
補正手段は、ピックアップ手段により補正してもよい。

また、本発明は、ピックアップ撮像手段は、第１ステップと第２ステップで同じ位置で撮像してもよい。 さらに、本発明は、載置位置撮像手段は、第３ステップと第４ステップで同じ位置で撮像してもよい。

また、本発明は、補正するステップは、第１ステップで撮像されたダイの位置若しくは方向、第２ステップで撮像された基準マークの位置若しくは方向、
第３ステップで撮像された基板の位置若しくは方向、及び第４ステップで撮像された基準マークの位置若しくは方向、に基づき補正するステップであってもよい。

さらに、本発明は、第２若しくは第３ステップは、移送ツールに設けられたプリズムを有する光学系を介して基準マークを撮像するステップであってもよい。

また、本発明は、補正するステップは、ダイを反転できると共に、載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段により補正するステップであってもよい。

本発明によれば、ダイを実装位置に正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及びボンディング方法を提供できる。

本発明に好適なダイボンダの第１の実施形態における本発明の第１の実施例の主要部の概略側面図である。 搬送路における実装撮像カメラ、ボンディングヘッドの状態を示す図である。 第１の実施例におけるボンディングヘッドの構造を模式的に示す図である。 実装撮像カメラとボンディングヘッドの経時姿勢ずれを検出するための実装撮像カメラとボンディングヘッドの動作を示す図である 図４に示す動作によって得られた結果を示し、(ａ)は実装撮像カメラの検出結果を示す図で、(ｂ)はボンディングヘッドの検出結果を示す図である。 実装撮像カメラのＸ駆動軸を搬送基準マークの位置に動作させ、搬送基準マークを経時姿勢ずれによる動作原点としたときの図を示す図である。 撮像カメラの経時姿勢ずれの検出処理フローを示す図である。 処理によって得られた中間ステージ撮像カメラのボンディイングヘッドに対する処理姿勢ずれの検出結果を示す図である。 (ａ)はアタッチステージに搬送されてきた破線で基板Ｐ又は既実装ダイに新たなダイＤの実装位置を実装撮像カメラで撮像したときの図を示し、（ｂ）は中間ステージに載置されたダイＤを中間ステージ撮像カメラで撮像したときの図である。 経時姿勢ずれ及び処理姿勢ずれを同時に行う時の実装処理フローを示す図である。 本発明に好適なダイボンダの第２の実施形態の主要部の概略側面図で、本発明の第４の実施例である。

以下に本発明の一実施形態を、図面等を用いて説明する。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
なお、本書では、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複をできるだけ避ける。

図１は、本発明に好適なダイボンダの第１の実施形態における本発明の第１の実施例の主要部の概略側面図である。本ダイボンダ１００は、ピックアップヘッド１３でピックアップしたダイＤを一度中間ステージ(保持位置)２２に載置し、載置したダイＤをボンディングヘッド２３で再度ピックアップし、実装位置に搬送されてきた基板Ｐにボンディングし、実装する装置である。

ダイボンダ１００は、ウェハ上のダイＤの姿勢を認識する供給ステージ撮像カメラ１１と、中間ステージ２２に載置されたダイＤの姿勢を認識する中間ステージ撮像カメラ２１と、アタッチステージ３２上の実装位置を認識する実装撮像カメラと３１とを有する。なお、本実施例では、中間ステージ撮像カメラ２１が本発明におけるピックアップ撮像カメラとなる。

また、ダイボンダ１００は、中間ステージ２２に設けられた旋回駆動装置２５と、中間ステージ２２とアタッチステージ３２の間に設けられたアンダビジョンカメラ４１と、アタッチステージ３２に設けられた加熱装置３４と、制御装置５０と、を有する。

アンダビジョンカメラ４１はボンディングヘッド２３が移動中に吸着しているダイＤの状態を真下から観察し、加熱装置３４はダイＤをピックアップまたは実装し易くするためにステージ３２を加熱する。

制御装置５０、図示しないＣＰＵ(Central processor unit)、制御プログラム格納するＲＯＭ(Read only memory)やデータ格納するＲＡＭ(Random access memory)、コントロールバスをなど有し、ダイボンダ１００を構成する各要素を制御し、以下に述べる実装制御を行う。

本実施例でボンディング処理に関与する実装ユニットは、搬送系を構成するアタッチステージ３２も含む搬送路６０、実装撮像カメラ３１、ボンディングヘッド２３、中間ステージ撮像カメラ２１及び中間ステージ２２である。実装撮像カメラ３１、ボンディングヘッド２３及び中間ステージ撮像カメラ２１は、実装位置を有する図２に示す実装面３２ｍに平行な面内をＸ、Ｙ方向に移動させるＸＹ駆動軸を有し、実装面３２ｍに直交する軸に対して回転する回転軸を有さない。中間ステージ２２は、中間ステージ面２２ｍ(図1参照)を実装面３２ｍに平行な面で中間ステージ２２を回転させる旋回駆動装置２５を有する。

なお、本実施例におけるＹ方向とは、ボンディングヘッド２３が、中間ステージ２２とアタッチステージ３２と間を移動する方向であり、Ｘ方向とは、実装面３２ｍに平行面内でＹ方向と直交する方向である。また、ＸＹ駆動軸は、図１に示すようにリニアスケール位置が検出される。例えば、２６、３６は、ボンディングヘッド２３及び実装撮像カメラのそれぞれのＹ駆動軸用リニアスケールである。

図２は、搬送路６０における実装撮像カメラ３１、ボンディングヘッド２３の状態を示す図である。実装ユニットのうち、アタッチステージ３２を含む搬送路６０、搬送路６０の上側に存在するボンディングヘッド２３及び実装撮像カメラ３１が、ダイＤをボンディングし易くするために加熱装置３４により８０℃〜１６０℃前後の影響を受ける。即ち、搬送路６０は高温により熱膨張し、ボンディングヘッド２３及び実装撮像カメラ３１が輻射熱等により姿勢ずれが発生する。

そこで、本発明では、基板Ｐの姿勢ずれをもたらしている搬送路６０に対して、加熱等自体による姿勢ずれを含めてボンディングヘッド２３、実装撮像カメラ３１の経時変化による経時姿勢ずれを検出し、これら３者の相関位置を定め、実装位置における位置決め精度を向上させる。経時姿勢ずれには、後述するように回転角ずれ及び位置ずれがある。以下の説明おいて、前者を経時回転角ずれといい、後者を経時位置ずれという。

上記の経時姿勢ずれの検出を実現するために、本実施例では次の２つの基準マークを有する。
第１に、搬送路６０の動作原点からの経時姿勢ずれを検出すために設けられた搬送基準マークＨＭである。本実施例では、図２に示すように、搬送路６０の両側凸部にＨＭ１,ＨＭ２を設ける。搬送基準マークＨＭ１、ＨＭ２は、実装撮像カメラ３１とボンディングヘッド２３がＹ方向に移動する線に沿って、かつ、実装撮像カメラ３１の撮像範囲に入るように設けられる。搬送基準マークＨＭ１、ＨＭ２は、搬送路６０とコントラストが採れ、撮像カメラの分解能で弁別できるほどの形状を有していればよい。なお、搬送基準マークＨＭ１、ＨＭ２をアタッチステージ３２上に所定距離離間した位置に設けてもよい。

第２に、ボンディンヘッド２３に設けられたヘッド基準マークＢＭである。図３(ａ)は、本実施例におけるボンディングヘッド２３の構造を模式的に示す図である。基準マークＢＭは、ボンディングヘッド２３を真上から撮像したときに、ダイＤを吸着保持するコレット２３Ｃの中心位置２３cpが撮像カメラの撮像視野の中心位置と一致するように、コレット２３Ｃの中心位置２３cpからオフセットした位置に設けられている。また、撮像カメラの撮像面からヘッド基準マークＢＭまでの距離Ｌは、図３(ｂ)に示す撮像カメラの焦点距離ＷＤとなる位置になる距離、即ちL１＋Ｌ２＋Ｌ３となる。さらに、ヘッド基準マークＢＭは、マーク部２３ｍとコントラストが採れ、撮像カメラの分解能で弁別できるほどの形状を有していればよい。例えば、黒点マークの他、マーク部２３ｍに切欠きマークを設けてもよいし、マーク部２３ｍにＸ方向又はＹ方向に平行な直線マークを設けてもよい。

次に、ボンディングヘッド２３の構造を説明する。ボンディングヘッド２３は、ダイＤを吸着保持するコレット２３Ｃと、コレット２３Ｃを昇降させ、実装面３２ｍに平行な２次元面上を移動する本体２３Ｈと、ヘッド基準マークＢＭを有する撮像カメラ姿勢ずれ検出部２３Ｋとを有する。ボンディングヘッド２３は、コレットを実装面３２ｍに平行面で旋回させる旋回軸を有していない。

撮像カメラ姿勢ずれ検出部２３Ｋは、本体２３Ｈから延在し、ヘッド基準マークＢＭが設けられたマーク部２３ｍと、ヘッド基準マークＢＭの像をコレット２３Ｃの中心位置２３cpを通り、実装面３２ｍに直交する中心軸２３ｊ上に導く光学系２３ｏを有する。なお、図３(ａ)に示す中心位置２３cpは、紙面に平行な辺上に便宜上示している。

本実施例では、光学系２３ｏは、本体２３Ｈの上部に設けられた２つのプリズム２３p1、２３p2と、それらを本体２３Ｈに支持する光学系支持部２３ｓとを有する。プリズム２３p2は、その光軸が中心軸２３ｊと一致するように設けられている。光学系としては、例えば他に、一端をヘッド基準マークＢＭに面し、他端を前記プリズム２３p2の位置で撮像カメラの撮像面に面するように設けられたファイバースコープを用いてもよい。

まず、搬送路６０を基準とした実装撮像カメラ３１とボンディングヘッド２３の経時姿勢ずれの検出方法と、実装撮像カメラ３１のボンディングヘッド２３に対する経時姿勢ずれの検出方法を図４、図５を用いて説明する。

図４は、実装撮像カメラ３１とボンディングヘッド２３の経時姿勢ずれを検出するための実装撮像カメラ３１とボンディングヘッド２３の動作を示す図である。図５は、図４に示す動作によって得られた結果を、搬送基準マークＨＭ１、ＨＭ２を結ぶ破線で示す基準マーク直線ＨＭＬを基準に、実装撮像カメラ３１、ボンディングヘッド２３に対して示した図である。図５(ａ)は実装撮像カメラ３１の結果を、図５(ｂ)はボンディングヘッド２３の結果を示す図である。図５(ａ)、図５(ｂ)におけるＨＭＭの位置は、搬送基準マークＨＭ１、ＨＭ２の中点であり、仮想の搬送基準マークＨＭＭを示す。

図４(ａ)に示すように、実装撮像カメラ３１の撮像視野の中心位置が搬送基準マークＨＭ１の中心位置に一致するように実装撮像カメラ３１を移動させ、図５(ａ)に示す実装撮像カメラ３１の搬送基準マークＨＭ１からの位置(Ｘcg1，Ｙcg1)を得る。その後、図４(ｂ)に示すように、ヘッド基準マークＢＭの中心位置が実装撮像カメラ３１の撮像視野の中心位置に一致するようにボンディングヘッド２３を移動させ、図５(ｂ)に示すボンディングヘッド２３の搬送基準マークＨＭ１からの位置(Ｘbg1，Ｙbg1)を得る。

次に、実装撮像カメラ３１とボンディングヘッド２３を順次搬送基準マークＨＭ２上に移動させ、搬送基準マークＨＭ１上の処理を搬送基準マークＨＭ２上に対しても行い、図５(ａ)、図５(ｂ)にそれぞれ示す実装撮像カメラ３１の搬送基準マークＨＭ２からの位置(Ｘcg2，Ｙcg2)、ボンディングヘッド２３の搬送基準マークＨＭ１からの位置(Ｘbg2，Ｙbg2)を得る。Ｘは基板Ｐの搬送方向を正とし、Ｙはボンディングヘッド２３がアタッチステージ３２から中間ステージ２２に向かう方向を正とする。

図５に示す結果から、ボンディングヘッド２３の基準マーク直線ＨＭＬに対する経時回転角ずれは、時計回りを正としてθbgとなり、実装撮像カメラ３１の搬送基準マークＨＭ１とＨＭ２とを結ぶ基準マーク直線ＨＭＬに対する経時回転角ずれは、時計回りを正としてθcgとなる。また、実装撮像カメラ３１のボンディングヘッド２３に対する経時回転角ずれθbcは、時計回りを正としてθbg−θcgとなる。それぞれの回転角ずれは、必ずしも時計方向を正とする必要がない。要は同一回りに対して正とする必要がある。以下の説明でも回転角ずれは時計方向を正として行う。

仮に、ボンディングヘッド２３が回転軸を有していれば、回転軸を基準マーク直線ＨＭＬ上に動作原点Ｂｇとして移動させ、経時回転角ずれ−θbgだけ回転させれば、ボンディングヘッド２３の移動軌跡Ｂｒが基準マーク直線ＨＭＬと一致する。本実施例では、ボンディングヘッド２３が回転軸を有していないので、後述する中間ステージ２２の回転によって行われる。なお、Jcgは、実装撮像カメラ３１のＹ駆動軸の動作原点であり、Ｊcrは、実装撮像カメラ３１の移動軌跡である。

図６は、ボンディングヘッド２３のＸ駆動軸の動作原点を搬送基準マークＨＭ１にした例である。図６において、当初又は前回の経時姿勢ずれ検出時の搬送基準マークＨＭ１、ＨＭ２間の距離をＬｙとすれば、今回の経時姿勢ずれ検出時ではΔＹｂ伸びたことになる。しかし、ΔＹｂは実装撮像カメラ３１が実装位置にきた時に、実装位置が視野範囲からずれるほど大きくはないので実際のボンディング時に、実装撮像カメラ３１で得られる像から補正できる。なお、Ｘ駆動軸の動作原点は、搬送基準マークＨＭ１に限らずＨＭ２でも中点であるＨＭＭでもよい。

実装撮像カメラ３１についても図６に示すボンディングヘッド２３と同じ説明ができるので省略する。実装撮像カメラ３１に移動軌跡は、ボンディングヘッド２３の移動軌跡Ｂｒと基準マーク直線ＨＭＬと一致する。実装撮像カメラ３１の動作原点は、ボンディングヘッド２３の動作原点の搬送基準マークＨＭ１と必ずしも一致しなくてもよい。

次に、中間ステージ撮像カメラ２１の経時姿勢ずれの検出を図７、図８を用いて説明する。図７は、中間ステージ撮像カメラ２１の経時姿勢ずれの検出処理フローを示す図である。図８は、処理によって得られた中間ステージ撮像カメラ２１のボンディイングヘッド２３に対する経時姿勢ずれの検出結果を示す図である。なお、搬送路６０の加熱及び中間ステージ２２の加熱の影響が少なく、かつ中間ステージ撮像カメラ自体の経時姿勢ずれが無視できるのであれば実施しなくてもよい。

図７の検出フローを実施する前に、中間ステージ撮像カメラ２１の視野中心位置２１ｃが中間ステージ２２の回転軸と一致していない場合は、中間ステージ撮像カメラ２１を移動し一致させる。

まず、図８に示すように、ボンディングヘッド２３を中間ステージ撮像カメラ２１の撮像視野の中心位置２１cを通る一点鎖線上にＹ方向に平行移動させ、ヘッド基準マークＢＭの撮像ＢＭ１を得る(Ｓ１)。その後、ボンディングヘッド２３をＸ方向に所定距離平行移動させ、その時のヘッド基準マークＢＭの撮像ＢＭ２を得る(Ｓ２)。所定距離平行移動は、Ｙ方向であってもよい。

図８に示すように、ヘッド基準マークＢＭをＸ方向に平行して移動させたにも拘らず、ヘッド基準マークＢＭ１，ＢＭ２を結び直線が傾斜していることは、中間ステージ撮像カメラ２１がボンディングヘッド２３に対して傾斜していることを示し、即ち経時回転角ずれθabを得る(Ｓ３)。ヘッド基準マークＢＭ１はコレット２３Ｃの中心位置２３cｐ上にあることから、ＢＭ１と実装撮像カメラ３１の撮像視野の中心位置２１ｃとのずれが、中間ステージ撮像カメラ３１のボンディングヘッド３１に対する経時位置ずれとなり、経時位置ずれ(Ｘab、０)を得る(Ｓ４)。なお、ヘッド基準マークＢＭがＸ方向又はＹ方向に直線形状の直線マークの場合は、Ｓ２を行うことなく、直線マークに対する中間ステージ撮像カメラ２１の撮像視野の中心位置２１cを通る一点鎖線の傾きによって経時回転角ずれθabを得ることができる。

その後、中間ステージ２２を回転させ各実装ユニットの経時回転角ずれを補正するが、回転によって位置ずれが生じないように、各ユニットのＸ位置が直線上に乗るように経時姿勢ずれの原点位置を補正する。具体的には、ボンディングヘッド２３及び実装撮像カメラ３１の位置の原点位置を−Ｘab移動させる。この結果、中間ステージ撮像カメラ２１の位置動作原点、ボンディングヘッド２３及び実装撮像カメラ３１のＸ方向の動作原点は、一直線上に乗っていることから、互いに位置ずれはなくなる。当該直線は、搬送基準マークＨＭ１からＸabずれた位置となる。Ｙ方向の位置ずれは、前述したように撮像カメラの視野でカバーできるので、見かけ上無視できる。

経時回転角ずれの補正は、中間ステージ撮像カメラ２１による経時回転角ずれθabだけでなく、搬送路６０の搬送基準マークＨＭによって得られる実装撮像カメラの経時回転角ずれθcg、ボンディングヘッド２３の実装撮像カメラ３１に対する経時回転角ずれθbcを合わせた経時回転角ずれに対して行う必要がある。それ故、中間ステージ撮像カメラ２１の搬送路６０に対する全経時回転角ずれθagは、式(1)、又は、式(２)となる。そこで、中間ステージ２２を−θag回転させ、全経時回転角ずれの補正を行う。

θag＝θcg＋θbc＋θab （１）
＝θcg＋(θbg−θcg)＋θab
＝θbg＋θab （２）
なお、式(2)によれば、ボンディングヘッド２３が回転軸を有すれば、すべての実装ユニットの搬送路６０に対する経時回転角ずれを補正できることを示している。

搬送路６０、実装撮像カメラ３１、ボンディングヘッド２３など経時姿勢ずれが刻々と変化する場合は上記の経時変化による経時姿勢ずれ検出をその都度行い、一定時間姿勢ずれを維持できる場合は、一定時間毎に行う。

以上説明したように、本実施例によれば、実装ユニットの搬送路６０に対する経時姿勢ずれ、即ち搬送路６０に正しい姿勢で載置された基板Ｐに対する各実装ユニット、特にボンディングヘッド２３、実装撮像カメラ３１の経時姿勢ずれを補正でき、搬送路、即ち搬送されてくる基板Ｐ(実装位置)に対する位置決め精度を向上させることができる。

次に、実装処理を説明する。実装処理では、ダイをピックアップする際にダイの姿勢を撮像する中間ステージカメラ(ピックアップ撮像カメラ)と、ダイをボンディングする際に、実装位置を撮像する実装撮像カメラ間のボンディングヘッドに対する回転角ずれθacが、ダイの実装位置への位置決め精度へ影響する。

θac＝θab−θcb＝θab＋θbc （３)
式(３)の内容は、式(１)に含まれており経時姿勢ずれの処理において補正されている。

また、実装処理は、更に精度よく位置決めする場合は、次に説明する処理姿勢ずれを加味して補正する。
処理姿勢ずれとは、アタッチステージ３２に搬送されてきた基板Ｐ又は既に実装された既実装ダイＤの実装撮像カメラ３１に対する姿勢ずれ、及び中間ステージ２１に載置されたダイＤの中間ステージ撮像カメラ２１に対する姿勢ずれを総称していう。以下、図９を用いて処理姿勢ずれを説明する。処理姿勢ずれにも、経時姿勢ずれと同様に処理回転角ずれ、処理位置ずれがある。

図９(ａ)は、アタッチステージ３２に搬送されてきた破線で示す基板Ｐ又は既実装ダイＤに新たなダイＤの実装位置を実装撮像カメラ３１で撮像したときの図を示す。図９(ａ)から実装撮像カメラ３１に対する実装位置の処理姿勢ずれは、処理回転角ずれがθcdとなり、処理位置ずれが(Ｘcd、Ｙcd)となる。同様に、図９(ｂ)は、中間ステージ２１に載置されたダイＤを撮像し、ダイの処理姿勢ずれは、処理回転角ずれがθadとなり、処理位置ずれが(Ｘad、Ｙad)となる。

図９から中間ステージ２１上のダイＤのアタッチステージ３２上の実装位置に対する処理回転角ずれは、式(４)となる。
処理回転角ずれθd ：θcd−θad （４）
従って、経時姿勢ずれの補正と処理姿勢ずれの補正を同時に行うとき、回転角づれに対しては、式(５)に示すように両方姿勢ずれの回転角ずれを足した全回転角ずれを中間ステージ２２の回転で補正する。
全回転角ずれθｓ ：θag＋θd （５）
一方、位置ずれに対しては、式（５）の全回転角ずれを補正後、回転後に得られる中間ステージ上のダイＤの処理位置ずれ(Ｘad`、Ｙad`)を得て、ボンディングヘッド２３の位置を補正する。

次に、経時姿勢ずれ及び処理姿勢ずれを同時に行う時の実装処理フローを、図１０を用いて説明する。
まず、予めアタッチステージ３２では搬送路６０に対する経時回転角ずれθcg、θbc又はθcgを得る（Ｓ１０１）と共に、実装撮像カメラ３１に対する実装位置の処理回転角ずれのθcd、処理位置ずれ(Ｘcd、Ｙcd)を得る（１０２）。次に、中間ステージ２２において、ボンディングヘッド２３に対する中間ステージ撮像カメラ２１の経時回転角ずれθabを得る（Ｓ１０３）と共に、中間ステージ撮像カメラ２１に対するダイＤの処理回転角ずれθadを得る(Ｓ１０４)。その後、Ｓ１０１からＳ１０４で得られたそれぞれ回転角ずれから、式(５)に示す全回転角ずれθｓを得て、中間ステージを−θｓ回転させる(Ｓ１０５)。

次に、中間ステージ２２上のダイＤを撮像し、回転後のダイＤの処理位置ずれ(Ｘad`、Ｙad`)を得る(Ｓ１０６)。ボンディングヘッド２３を移動し、処理位置ずれ(Ｘad`、Ｙad`)を補正して、ダイＤをピックアップする(１０７)。ボンディングヘッド２３は、アタッチステージ３２に移動し、実装位置の処理位置ずれ(Ｘcd、Ｙcd)を補正して、ダイＤをボンディングする(１０８)。

一定時間姿勢ずれを維持できる場合は、経時姿勢ずれの補正の要否を判断(Ｓ１００）し、要の場合は、上記ステップＳ１０１乃至Ｓ１０８を行う。否の場合は、処理姿勢ずれの補正のみを行う。即ち、予めアタッチステージでは、実装撮像カメラ３１に対する実装位置の処理回転角ずれθcd、処理位置ずれ(Ｘcd、Ｙcd)を得る（Ｓ１１１）。次に中間ステージ２２において、中間ステージ撮像カメラ２１に対するダイＤの処理回転角ずれθadを得る(Ｓ１１２)。そして、式(４)に示す処理回転角ずれθｄを得て、中間ステージ２２を−θｄ回転させる(Ｓ１１３)。その後は、Ｓ１０６乃至Ｓ１０８の処理を行う。

また、図１に示すようにダイを積層して行く積層処理の場合は、アタッチステージ３２の既実装のダイＤの姿勢から積層するダイＤの処理姿勢ずれが所定の位置決め精度で得られる場合は、Ｓ１１１を省略し、Ｓ１０８では積層による実装位置の処理位置ずれをシフトとして補正して、ダイＤをボンディングする。

以上の説明では、処理位置ずれ補正は、それぞれのステージで行った。しかし、ボンディングヘッド２３のコレット２３ＣがダイＤを内部に取り込むタイプではなく、ダイＤを面一で吸着するタイプの場合は、中間ステージ２２におけるダイＤのピックアップに対する位置決めは必ずしも精度よく行う必要がないので、処理位置ずれ補正をどちらかのステージで、あるいはアタッチステージ３２への移動中に行ってもよい。

以上説明した本実施例によれば、搬送路に対する実装ユニットの経時姿勢ずれを検出することで、実装ユニットの経時変化を検出でき、実装位置へダイを精度よくボンディングできる。

また、以上説明した本実施例によれば、搬送路に対する実装ユニットの経時姿勢ずれを検出することで、中間ステージ撮像カメラと実装撮像カメラ間の経時回転角ずれを検出でき、補正できるので、さらに実装位置にダイを精度よくボンディングできる。

次に、搬送路６０に対する経時姿勢ずれの検出方法の第２の実施例を説明する。第１の実施例では、ボンディングヘッド２３の搬送路６０に対する経時姿勢ずれ検出を、実装撮像カメラ３１の搬送路６０に対する経時姿勢ずれ検出を２つの搬送基準マークＨＭに対して同時に行ったが、本実施例では、まず、実装撮像カメラ３１の搬送路６０に対する経時姿勢ずれ検出を行い、次にボンディングヘッド２３の実装撮像カメラ２１に対する経時姿勢ずれを検出する。

本実施例における実装撮像カメラ３１の経時姿勢ずれ検出は、第１の実施例と実施の仕方は同じである。また、ボンディングヘッド２３の実装撮像カメラ２１に対する経時姿勢ずれ検出は、中間ステージ撮像カメラのボンディングヘッド２３に対する処理姿勢ずれ検出処理と同様に行う。即ち、実装撮像カメラ３１に対してボンディングヘッド２３をＸ方向又はＹ方向に移動させて行う。但し、第１の実施例では、中間ステージ撮像カメラ２１のボンディングヘッド２３に対する経時姿勢ずれであるのに対し、本実施例では、ボンディングヘッド２３の実装撮像カメラ３１に対する経時姿勢ずれを検出する。

第２の実施例においても、第１の実施例と同様な効果を奏することができる。

さらに、搬送路６０に対する経時姿勢ずれ検出方法の第３の実施例を説明する。第１、第２の実施例では、一定距離離れた２つの搬送基準マークを用いて、実装撮像カメラ３１、ボンディングヘッド２３搬送路６０に対する経時姿勢ずれを検出した。第３の実施例は、アタッチステージ３２を含めた搬送路６０に設けられた１つの搬送基準マークＨＭ、例えばヘッド基準マークＨＭ１を用いて行う。

第３の実施例では、１つの搬送基準マークＨＭに対して実装撮像カメラ３１をＸ方向又はＹ方向に平行に移動させ、その時の１つの搬送基準マークＨＭの軌跡から、搬送路６０に対する実装撮像カメラ３１の経時姿勢ずれを検出する。即ち、図７、図８において撮像カメラに対するボンディングヘッド２３の有するヘッド基準マークＢＭを移動させたが、本実施例では、固定された搬送基準マークＨＭに対して実装撮像カメラ３１を移動させて、実装撮像カメラ３１の搬送路６０に対する経時姿勢ずれを検出する。その後のボンディングヘッド２３の実装撮像カメラ３１に対する経時姿勢ずれ検出を、実施例２と同様に行う。

第３の実施例においても、第１の実施例と同様な効果を奏することができる。

次に、本発明の第４の実施例を説明する。第４の実施例は、本発明に好適なダイボンダの第２の実施形態であり、図１１を用いて説明する。第２の実施形態のダイボンダ２００は、第１の実施例とは異なり、中間ステージ２２がなく、ボンディングヘッド２３が、ウェハ（保持位置）Ｗから直接ダイＤをピックアップし、アタッチテーブル３２の実装位置に直接ボンディングする装置である。

第２の実施形態では、供給ステージ１２上のウェハＷ上のダイＤの姿勢を確認する供給ステージ撮像カメラ１１がピックアップ撮像カメラとなる。即ち、実装ユニットを構成するのは、搬送路６０のほか、実装撮像カメラ３１、ボンディングヘッド２３及び供給ステージ撮像カメラ１１となる。

第２の実施形態では、供給ステージ撮像カメラ１１を第1の実施形態の中間ステージ撮像カメラ２１と、供給ステージ１２を第1の実施形態の中間ステージ２２とすることにより、実施例1乃至３を適用することができる。

第４の実施例においても、第１の実施例と同様な効果を奏することができる。

次に、本発明の第５の実施例を説明する。第５の実施例は、本発明に好適なダイボンダの第３の実施形態である。第３の実施形態は、フリップチップボンダである。フリップチップボンダは、ダイＤをウェハＷからピックアップし、受け渡しのために反転させると共に、実装位置を有する実装面３２ｍに平行な面内で回転可能なピックアップヘッド１３を有し、ボンディングヘッド２３がピックアップヘッド１３でダイＤを反転した位置(保持位置)でダイＤを吸着保持し、実装位置にボンディングする。反転した位置が実施例１の中間ステージ２２に対応する。それ以外の構成は、ダイボンダの実施形態１と同じである。従って、実施例１乃至３をダイボンダの本実施形態３に適用できる。

第５の実施例においても、第１の実施例と同様な効果を奏することができる。

１１：供給ステージ撮像カメラ １２：供給ステージ
１３：ピックアップヘッド ２１：中間ステージ撮像カメラ
２１ｃ：中間ステージ撮像カメラの撮像視野の中心位置
２２：中間ステージ ２３：ボンディングヘッド
２３Ｃ：コレット ２３cp：コレットの中心位置
２３ｊ：コレット中心軸 ２３ｍ：マーク部
２３ｏ；光学系 ２３p1、２３p2：プリズム
２３ｓ：光学系支持部 ２３Ｋ：撮像カメラ姿勢ずれ検出部
２３Ｈ：ボンディングヘッドの本体 ２５：旋回駆動装置
３１：実装撮像カメラ
３１ｃ：実装撮像カメラの撮像視野の中心位置
３２：アタッチステージ ３２ｍ：実装面
３４：加熱装置 ４１：アンダビジョンカメラ
６０：搬送路 １００，２００：ダイボンダ
Ｄ：ダイ(半導体チップ) ＢＭ、ＢＭ１、ＢＭ２：ヘッド基準マーク
ＨＭ、ＨＭ１、ＨＭ２：搬送基準マーク ＨＭＬ：基準マーク直線
Ｐ：基板 Ｗ：ウェハ
θag：中間ステージ撮像カメラの搬送路に対する全経時回転角ずれ
θab:中間ステージ撮像カメラのボンディングヘッドに対する回転角ずれ
θbc：ボンディングヘッドの実装撮像カメラに対する経時回転角ずれ
θbg：ボンディングヘッドの基準マーク直線に対する経時回転角ずれ、
θcg：実装撮像カメラの基準マーク直線に対する経時回転角ずれ
θcd：実装撮像カメラに対する実装位置の処理回転角ずれ
θad：中間ステージ撮像カメラに対する中間ステージ上のダイの処理回転角ずれ

Claims (10)

1. 第１の撮像視野を有するピックアップ撮像手段と、
   ダイの載置位置を撮像できる第２の撮像視野を有する載置位置撮像手段と、
   前記第１の撮像視野内のダイをピックアップして前記第２の撮像視野内の載置位置に前記ダイを載置し得るダイ移送ツールであって、前記ダイをピックアップするときは前記第１の撮像視野内で撮像可能な位置であり前記ダイを前記載置位置に載置するときは前記第２の撮像視野内で撮像可能な位置に基準マークを備えた前記ダイ移送ツールと、
   前記ダイ移送ツールで保持する予定のダイを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第１画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第２画像と、
   前記ダイ移送ツールで載置する予定対象の基板を前記載置位置撮像手段により撮像された第３画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段により撮像された第４画像と、
   前記第１画像、前記第２画像、前記第３画像および前記第４画像に基づき、前記ダイ移送ツールが保持するダイの載置を補正する補正手段と
   を有し、
   前記ピックアップ撮像手段は、前記第１画像と前記第２画像を同じ位置で撮像する撮像手段であるボンディング装置。
2. 第１の撮像視野を有するピックアップ撮像手段と、
   ダイの載置位置を撮像できる第２の撮像視野を有する載置位置撮像手段と、
   前記第１の撮像視野内のダイをピックアップして前記第２の撮像視野内の載置位置に前記ダイを載置し得るダイ移送ツールであって、前記ダイをピックアップするときは前記第１の撮像視野内で撮像可能な位置であり前記ダイを前記載置位置に載置するときは前記第２の撮像視野内で撮像可能な位置に基準マークを備えた前記ダイ移送ツールと、
   前記ダイ移送ツールで保持する予定のダイを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第１画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第２画像と、
   前記ダイ移送ツールで載置する予定対象の基板を前記載置位置撮像手段により撮像された第３画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段により撮像された第４画像と、
   前記第１画像、前記第２画像、前記第３画像および前記第４画像に基づき、前記ダイ移送ツールが保持するダイの載置を補正する補正手段と
   を有し、
   前記載置位置撮像手段は、前記第３画像と前記第４画像を同じ位置で撮像する撮像手段であるボンディング装置。
3. 前記補正手段は、前記第１画像内の前記ダイの位置または方向と前記第２画像内の前記基準マークの位置または方向の関係に基づき、前記第３画像内の前記基準マークの位置または方向から、補正する手段である請求項１または２に記載のボンディング装置。
4. 第１の撮像視野を有するピックアップ撮像手段と、
   ダイの載置位置を撮像できる第２の撮像視野を有する載置位置撮像手段と、
   前記第１の撮像視野内のダイをピックアップして前記第２の撮像視野内の載置位置に前記ダイを載置し得るダイ移送ツールであって、前記ダイをピックアップするときは前記第１の撮像視野内で撮像可能な位置であり前記ダイを前記載置位置に載置するときは前記第２の撮像視野内で撮像可能な位置に基準マークを備えた前記ダイ移送ツールと、
   前記ダイ移送ツールで保持する予定のダイを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第１画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第２画像と、
   前記ダイ移送ツールで載置する予定対象の基板を前記載置位置撮像手段により撮像された第３画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段により撮像された第４画像と、
   前記第１画像、前記第２画像、前記第３画像および前記第４画像に基づき、前記ダイ移送ツールが保持するダイの載置を補正する補正手段と
   を有し、
   前記基準マークは、前記ダイ移送ツールに設けられたプリズムを有する光学系を介して前記ピックアップ撮像手段または前記載置位置撮像手段で撮像できる基準マークであるボンディング装置。
5. 第１の撮像視野を有するピックアップ撮像手段と、
   ダイの載置位置を撮像できる第２の撮像視野を有する載置位置撮像手段と、
   前記第１の撮像視野内のダイをピックアップして前記第２の撮像視野内の載置位置に前記ダイを載置し得るダイ移送ツールであって、前記ダイをピックアップするときは前記第１の撮像視野内で撮像可能な位置であり前記ダイを前記載置位置に載置するときは前記第２の撮像視野内で撮像可能な位置に基準マークを備えた前記ダイ移送ツールと、
   前記ダイ移送ツールで保持する予定のダイを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第１画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記ピックアップ撮像手段により撮像された第２画像と、
   前記ダイ移送ツールで載置する予定対象の基板を前記載置位置撮像手段により撮像された第３画像と、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段により撮像された第４画像と、
   前記第１画像、前記第２画像、前記第３画像および前記第４画像に基づき、前記ダイ移送ツールが保持するダイの載置を補正する補正手段と
   を有し、
   前記ダイを反転できると共に、前記載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段を有し、
   前記補正手段は、前記ピックアップ手段により補正するボンディング装置。
6. ダイ移送ツールで保持する予定のダイをピックアップ撮像手段が撮像する第１ステップと、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた基準マークを前記ピックアップ撮像手段が撮像する第２ステップと、
   前記ダイを載置予定の基板を載置位置撮像手段が撮像する第３ステップと、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段が撮像する第４ステップと、
   前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップおよび前記第４ステップに基づき、前記ダイ移送ツールが保持する前記ダイの載置を補正する第５ステップと、
   を有し、
   前記ピックアップ撮像手段は、前記第１ステップと前記第２ステップで同じ位置で撮像するボンディング方法。
7. ダイ移送ツールで保持する予定のダイをピックアップ撮像手段が撮像する第１ステップと、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた基準マークを前記ピックアップ撮像手段が撮像する第２ステップと、
   前記ダイを載置予定の基板を載置位置撮像手段が撮像する第３ステップと、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段が撮像する第４ステップと、
   前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップおよび前記第４ステップに基づき、前記ダイ移送ツールが保持する前記ダイの載置を補正する第５ステップと、
   を有し、
   前記載置位置撮像手段は、前記第３ステップと前記第４ステップで同じ位置で撮像するボンディング方法。
8. 前記第５ステップは、前記第１ステップで撮像された前記ダイの位置または方向、前記第２ステップで撮像された前記基準マークの位置または方向、前記第３ステップで撮像された前記基板の位置または方向、および前記第４ステップで撮像された前記基準マークの位置または方向、に基づき補正するステップである請求項６または７に記載のボンディング方法。
9. ダイ移送ツールで保持する予定のダイをピックアップ撮像手段が撮像する第１ステップと、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた基準マークを前記ピックアップ撮像手段が撮像する第２ステップと、
   前記ダイを載置予定の基板を載置位置撮像手段が撮像する第３ステップと、
   前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段が撮像する第４ステップと、
   前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップおよび前記第４ステップに基づき、前記ダイ移送ツールが保持する前記ダイの載置を補正する第５ステップと、
   を有し、
   前記第２ステップまたは前記第３ステップは、前記ダイ移送ツールに設けられたプリズムを有する光学系を介して前記基準マークを撮像するステップであるボンディング方法。
10. ダイ移送ツールで保持する予定のダイをピックアップ撮像手段が撮像する第１ステップと、
    前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた基準マークを前記ピックアップ撮像手段が撮像する第２ステップと、
    前記ダイを載置予定の基板を載置位置撮像手段が撮像する第３ステップと、
    前記ダイを保持した前記ダイ移送ツールに備えられた前記基準マークを前記載置位置撮像手段が撮像する第４ステップと、
    前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップおよび前記第４ステップに基づき、前記ダイ移送ツールが保持する前記ダイの載置を補正する第５ステップと、
    を有し、
    前記第５ステップは、前記ダイを反転できると共に、載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段により補正するステップであるボンディング方法。

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