JP2003243453A - 半導体装置の製造方法ならびにフリップチップボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明はヘッドテーブルとカメラテーブル
との直交誤差や分解能の誤差を補正する半導体装置の製
造方法を提供することにある。 【解決手段】 第１の撮像系と第２の撮像系とが一体に
載置されるカメラテーブルのＸ、Ｙ軸の交差角度の誤
差、ボンディングヘッドを駆動するヘッドテーブルの
Ｘ、Ｙ軸の交差角度の誤差、カメラテーブルとヘッドテ
ーブルとの倍率の相対誤差、第１、第２の撮像系とにお
けるカメラオフセット、ヘッドテーブルに設けられボン
ディングヘッドをボンディングヘッドのＺ軸を中心に回
動させるΘ軸の回転中心の誤差をそれぞれティーチング
して、ボンディングヘッドにより保持するチップとボン
ディングステージに載置される配線基板との位置決めを
行なう際に、第２の撮像系による配線基板の撮像結果を
用いて半導体チップの位置を相対位置決めするための位
置補正量を算出するパラメータを決定する工程を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体チップなど
の電子部品を基板に実装する工程を有する半導体装置の
製造方法ならびにフリップチップボンディング装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品としての半導体チップを基板に
実装する実装装置としてフリップチップボンダが知られ
ている。フリップチップボンダは、ウエハステージ上の
チップをピックアップ反転ツールによってピックアップ
する。

【０００３】ピックアップ反転ツールにより反転された
チップはボンディングヘッドのボンディングツールに受
け渡す。ボンディングヘッドはヘッドテーブルにＸ、
Ｙ、Ｚ、θ方向に対して駆動されるよう設けられてい
る。ボンディングヘッドに保持されたチップは部品認識
カメラで撮像し、その撮像結果からチップの位置ずれを
検出する。

【０００４】ボンディングステージ上の基板は基板認識
カメラで撮像し、その撮像結果から基板の位置ずれを求
める。基板及びチップの位置ずれの結果からボンディン
グ位置の補正量を求め、ボンディングヘッドを相対的に
移動させて位置を補正した後、チップを基板にボンディ
ングするようにしている。

【０００５】上記部品認識カメラと上記基板認識カメラ
とはカメラテーブルに設けられている。カメラテーブル
はＸ、Ｙ方向に駆動される。それによって、上記部品認
識カメラはボンディングツールに保持されたチップを撮
像し、上記基板認識カメラは基板を撮像することができ
るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のボンディングにおいては、上記部品認識カメラと基
板認識カメラとで認識された基板に対するチップのずれ
量を、そのままボンディングヘッドの補正量として用い
ていた。

【０００７】上記カメラテーブルのＸ、Ｙ方向の動き
は、ボンディングヘッドが設けられたヘッドテーブルの
Ｘ、Ｙ方向の動きと精密に一致していないことがある。
その場合、これらテーブルの分解能の誤差や直交誤差が
上記ボンディングヘッドの位置補正に影響するため、上
記チップの上記基板に対する位置決め精度の低下を招く
ということがあった。

【０００８】この発明は、ヘッドテーブルとカメラテー
ブルとの分解能の誤差や直交誤差を考慮して電子部品を
基板に対して位置決めすることで、位置決め精度を向上
させることができるようにした半導体装置の製造方法な
らびにフリップチップボンディング装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載されたこ
の発明は、ボンディングヘッドに対向する第１の撮像系
とボンディングステージに対向する第２の撮像系とが一
体に載置されるカメラテーブルのＸ軸及びＹ軸の交差角
度の誤差、前記ボンディングヘッドを駆動するヘッドテ
ーブルのＸ軸及びＹ軸の交差角度の誤差、前記カメラテ
ーブルと前記ヘッドテーブルとの倍率の相対誤差、前記
第１の撮像系と前記第２の撮像系とにおけるカメラオフ
セット、ならびに前記ヘッドテーブルに設けられ前記ボ
ンディングヘッドを前記ボンディングヘッドのＺ軸を中
心に回動させるΘ軸の回転中心の誤差をそれぞれティー
チングして、前記ボンディングヘッドにより保持する半
導体チップと前記ボンディングステージに載置される配
線基板との位置決めを行なう際に、前記第２の撮像系に
よる前記配線基板の撮像結果を用いて前記半導体チップ
の位置を相対位置決めするための位置補正量を算出する
ためのパラメータを決定する工程を有することを特徴と
する半導体装置の製造方法にある。

【００１０】請求項２に記載されたこの発明は、ボンデ
ィングヘッドに対向する第１の撮像系とボンディングス
テージに対向する第２の撮像系とが一体に載置されるカ
メラテーブルのＸ軸及びＹ軸の交差角度の誤差、前記ボ
ンディングヘッドを駆動するヘッドテーブルのＸ軸及び
Ｙ軸の交差角度の誤差、前記カメラテーブルと前記ヘッ
ドテーブルとの倍率の相対誤差、前記第１の撮像系と前
記第２の撮像系とにおけるカメラオフセット、ならびに
前記ヘッドテーブルに設けられ前記ボンディングヘッド
を前記ボンディングヘッドのＺ軸を中心に回動させるΘ
軸の回転中心の誤差がそれぞれティーチングされること
により、前記第２の撮像系による前記配線基板の撮像結
果を用いて前記半導体チップの位置を相対位置決めする
ための位置補正量を算出することを特徴とするフリップ
チップボンディング装置にある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態を説明する。

【００１２】図１はこの発明の一実施の形態に係るボン
ディング装置を示す。このボンディング装置は電子部品
の供給部としてのウエハステージ１を備えている。この
ウエハステージ１は、ベース２上に順次設けられたＸテ
ーブル３、Ｙテーブル４及びθテーブル５を有し、θテ
ーブル５上には電子部品としての多数のチップ６に分割
された半導体ウエハ７が載置される載置テーブル８が設
けられている。

【００１３】上記チップ４はピックアップ反転ツール１
１によって取り出される。このピックアップ反転ツール
１１はＬ字状をなし、支軸１２を支点として１８０度の
範囲で回転駆動されるとともに、先端部にチップ６を真
空吸着するノズル１３が設けられている。

【００１４】上記ベース２には、上記ウエハステージ１
と対向する位置に架台１５が設けられている。この架台
１５の上面には、上記ウエハステージ１側に一端部を突
出させて第１の載置盤１６が水平に設けられている。こ
の第１の載置盤１６の他端部側の上面にはステージテー
ブル１７が設けられている。

【００１５】このステージテーブル１７はＹテーブル１
８と、このＹテーブル１８上に設けられ上記ウエハステ
ージ１に対して接離するＸ方向に駆動されるＸテーブル
１９及びこのＸテーブル１９上に設けられ上記Ｘ方向と
交差するＹ方向に駆動されるボンディングステージ２０
を有する。このボンディングステージ２０は上記Ｘ、Ｙ
方向がなす平面に対して直交するＺ方向に駆動されるよ
うになっている。

【００１６】上記ボンディングステージ２０の上方には
搬送ガイド２１が設けられている。この搬送ガイド２１
には、上記ピックアップ反転ツール１１によって上記載
置テーブル７から取り出されたチップ６が後述するごと
くボンディングされる基板２２が搬送される。

【００１７】上記第１の載置盤１６の一端部には第１の
スペーサ２４を介して第２の載置盤２５が一端部を固定
して水平に設けられている。この第２の載置盤２５の他
端部上面にはカメラテーブル２６が設けられている。こ
のカメラテーブル２６はＹテーブル２７を有する。この
Ｙテーブル２７上にはＸ方向に駆動されるＸテーブル２
８が設けられている。このＸテーブル２８上には上記Ｘ
方向と直交するＹ方向に駆動される取付け部材２９が設
けられている。

【００１８】上記取付け部材２９にはカメラ用筐体３１
が設けられている。このカメラ用筐体３１内には、図２
に示すように上記搬送ガイド２１に沿って搬送される基
板２２を撮像するＣＣＤからなる基板認識カメラ３２
と、上記ピックアップ反転ツール１１から後述するボン
ディングツール４９に受け渡されたチップ６を撮像する
ＣＣＤからなる部品認識カメラ３３とが設けられてい
る。

【００１９】上記カメラ用筐体３１の先端部の上面と下
面とにはそれぞれ透過窓３６が形成されている。カメラ
用筐体３１の先端部内には上記透過窓３６に対して４５
度の角度で傾斜した２つの反射面３７を有するミラー３
８が収容されている。

【００２０】下側の透過窓３６から入射して一方の反射
面３７で反射した光は上記基板認識カメラ３２を形成す
るＣＣＤに入射し、上側の透過窓３６から入射して他方
の反射面３７で反射した光は上記部品認識カメラ３３を
形成するＣＣＤに入射する。

【００２１】各カメラ３２，３３からの撮像信号は制御
装置３９に設けられた画像処理部（図示せず）で処理さ
れてデジタル信号に変換されるようになっている。

【００２２】上記第２の載置盤２５の一端部の上面には
第２のスペーサ４１が設けられている。この第２のスペ
ーサ４１には第３の載置盤４２が一端部を固定して水平
に設けられている。

【００２３】第３の載置盤４２の上面にはヘッドテーブ
ル４３が設けられている。このヘッドテーブル４３はＹ
テーブル４４を有する。このＹテーブル４４の上面には
Ｘ方向に駆動されるＸテーブル４５が設けられている。
このＸテーブル４５の上面にはＹ方向と直交するＸ方向
に駆動される取付け体４６が設けられている。

【００２４】この取付け体４６の前端面にはＺテーブル
４７が設けられ、このＺテーブル４７には上記Ｘ方向と
Ｙ方向とがなす平面に対して直交するＺ方向に駆動され
るボンディングヘッド４８が設けられている。上記ボン
ディングヘッド４８の先端には上記ボンディングツール
４９が設けられている。

【００２５】上記ピックアップ反転ツール１１が上記載
置テーブル８からチップ６を取り出すと、このピックア
ップ反転ツール１１は支軸１２を中心にして図１に矢印
で示す方向に約１８０度回転し、チップ６を保持したノ
ズル１３を上方に向ける。

【００２６】その状態で、上記ヘッドテーブル４３が作
動してボンディングツール４９がノズル１３の上方に位
置決めされる。ついで、ピックアップ反転ツール１１が
上昇することで、このボンディングツール４９に上記ノ
ズル１３に吸着保持されたチップ６が受け渡されること
になる。

【００２７】つぎに、上記構成の実装装置によってチッ
プ６を基板２２に実装する手順を図３のフローチャート
を参照しながら説明する。

【００２８】チップ６を基板２２に実装する工程は、実
装に先立って行なわれるＳ_１ 〜Ｓ _６ に示すティーチ
ング工程と、Ｓ_７ 〜Ｓ_１２で示す実装工程からなる。
Ｓ_１ ではヘッドテーブル４３の原点位置決めが行なわ
れ、Ｓ_２ ではステージテーブル１７の原点位置決めが
行なわれる。Ｓ_３ ではカメラテーブル２６の原点位置
決めが行なわれる。

【００２９】ヘッドテーブル４３とステージテーブル１
７との原点位置決めは、図４（ａ）に示すように基板２
２を搬送する搬送ガイド２１に治具５１を設ける。この
治具５１には搬送ガイド２１の中心に対応する位置決め
孔５２が形成されている。

【００３０】上記治具５１を所定の位置に位置決めした
ならば、上記位置決め孔５２の中心にボンディングステ
ージ２０の中心と、ボンディングツール４９の中心を位
置決めする。その位置を、ヘッドテーブル４３とステー
ジテーブル１７との原点位置とする。なお、ヘッドテー
ブル４３の原点位置をＨｄ（０，０）とする。

【００３１】カメラテーブル２６の原点位置は、図４
（ｂ）、（ｃ）に示すように上記ボンディングステージ
２０の上端面の中心に設けられたマーク５３を基板認識
カメラ３２で撮像し、その視野の中心に上記マーク５３
の中心を一致させ、その位置をカメラテーブル２６の原
点位置Ｃａ（０，０）とする。

【００３２】Ｓ_４ では１画素当たりの基板認識カメラ
３２のＸＹ方向の移動量（倍率）が求められ、Ｓ_５ で
は１画素当たりの部品認識カメラ３３のＸＹ方向の移動
量（倍率）が求められる。

【００３３】すなわち、Ｓ_４ は、図５（ａ）に示すよ
うに搬送ガイド２１に倍率登録用の治具５４を設ける。
この治具５４はたとえば透明なガラス板によって形成さ
れ、中心部には十字状の認識マーク５５が設けられてい
る。

【００３４】基板認識カメラ３２（カメラテーブル２
６）をＸＹ方向に駆動し、図５（ｂ）に示すようにその
視野５６の中心に上記認識マーク５５を一致させ、その
位置をBD.Pix（０，０）として登録する。

【００３５】つぎに、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように
BD.Pix（０，０）の位置からカメラテーブル２６を右、
左、上、下にそれぞれ同じ距離だけ順次移動させ、その
ときのＸＹ座標を検出する。つまり、右、左、上、下の
座標は、（Pix[０].ｘ，Pix[０].ｙ）、（Pix[１].ｘ，
Pix[１].ｙ）、（Pix[２].ｘ，Pix[２].ｙ）、（Pix
[３].ｘ，Pix[３].ｙ）となる。

【００３６】上記座標より、基板認識カメラ３２のＸ方
向の移動量ｘは、 ｘ＝Ｘ[１]−Ｘ[０]（ｍｍ） となり、Ｙ方向の移動量ｙは、 ｙ＝Ｙ[３]−Ｙ[２]（ｍｍ） となる。

【００３７】基板認識カメラ３２がＸ方向とＹ方向とに
１ｍｍ移動するための画素数は、Ｘ方向においては、 PixＸ.ｘ＝（Pix[１].ｘ−Pix[０].ｘ）／ｘ となり、そのときのＹ方向へのずれ量PixＸ.ｙは、 PixＸ.ｙ＝（Pix[１].ｙ−Pix[０].ｙ）／ｘ となる。

【００３８】同様に、Ｙ方向においては、 PixＹ.ｙ＝（Pix[３].ｙ−Pix[２].ｙ）／ｙ となり、そのときのＸ方向へのずれ量PixＹ.ｘは、 PixＹ.ｘ＝（Pix[３].ｘ−Pix[２].ｘ）／ｙ となる。

【００３９】以上より、Ｘ方向１画素当たりの基板認識
カメラ３２のＸ方向の移動量BD.MagＸ.ｘ（ｍｍ）は、 BD.MagＸ.ｘ＝PixＹ.ｙ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となり、Ｘ方向１画素当たりの基板認識カメラ３２のＹ
方向の移動量BD.MagＸ.ｙ（ｍｍ）は、 BD.MagＸ.ｙ＝−PixＸ.ｙ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となる。

【００４０】同様に、Ｙ方向１画素当たりの基板認識カ
メラ３２のＹ方向の移動量BD.MagＹ.ｙ（ｍｍ）は、 BD.MagＹ.ｙ＝PixＸ.ｘ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となり、Ｙ方向１画素当たりの基板認識カメラ３２のｘ
方向の移動量BD.MagＹ.ｘ（ｍｍ）は、 BD.MagＹ.ｘ＝−PixＹ.ｘ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となる。

【００４１】Ｓ_５ では、図７に示すようにボンディン
グツール４９にチップ６を吸着し、このチップ６に付け
られたチップの認識マークが部品認識カメラ３２の視野
に入るよう、この部品認識カメラ３３（カメラテーブル
２６）を手動で動かす。そして、その位置をICPix
（０，０）とする。

【００４２】つぎに、上記部品認識カメラ３３を、Ｓ
_４ のときと同様、右、左、上、下の順に移動し、各位
置での画像を取り込み、マークを検出してその位置を求
める。以上より、基板認識カメラ３２のときと同様、Ｘ
方向１画素当たりの部品認識カメラ３３のＸ方向の移動
量IＣＡagＸ.ｘ（ｍｍ）は、 IＣMagＸ.ｘ＝PixＹ.ｙ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となり、Ｘ方向１画素当たりの部品認識カメラ３３のＹ
方向の移動量IＣMagＸ.ｙ（ｍｍ）は、 IＣMagＸ.ｙ＝−PixＸ.ｙ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となる。

【００４３】同様に、Ｙ方向１画素当たりの部品認識カ
メラ３３のＹ方向の移動量IＣMagＹ.ｙ（ｍｍ）は、 BD.MagＹ.ｙ＝PixＸ.ｘ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となり、Ｙ方向１画素当たりの部品認識カメラ３３のｘ
方向の移動量IＣMagＹ.ｘ（ｍｍ）は、 IＣMagＹ.ｘ＝−PixＹ.ｘ／（PixＸ.ｘ・PixＹ.ｙ−Pix
Ｘ.ｙ・PixＹ.ｘ） となる。

【００４４】Ｓ_６ ではヘッドテーブル４３と、カメラ
テーブル２６との相関関係が登録される。この登録は、
まず、ヘッドテーブル４３をＳ_１ で設定した原点Ｈｄ
（０，０）に移動し、カメラテーブル２６をＳ_３ で設
定した原点Ｃａ（０，０）に移動する。

【００４５】つぎに、図８（ａ）に示すように、原点か
ら所定方向に所定距離離間させて配置した認識マーク
［０］〜［３］に対してカメラテーブル２６を移動し、
図８（ｂ）に示すように部品認識カメラ３３の視野５７
の中心に、ボンディングツール４９に吸着されたチップ
６の認識マーク６ａの中心を一致するよう手動で微調整
する。そして、認識マーク６ａの画像を登録する。

【００４６】つぎに、図９（ａ）に示す座標においてヘ
ッドテーブル４３を左下の認識マーク[０]の位置、たと
えば原点０からｘ＝−１０ｍｍ、ｙ＝−１５ｍｍの位置
に移動する。つぎに、カメラテーブル２６をヘッドテー
ブル４３と同様、ｘ＝−１０ｍｍ、ｙ＝−１５ｍｍ移動
させる。図９（ｂ）に示すように部品認識カメラ３３で
これらの移動のずれ量Δｘ、Δｙを求め、図９（ｃ）に
示すようにそのずれ量がなくなるようカメラテーブル２
６を補正移動する。最終的に、ずれ量Δｘ、Δｙが図９
（ｃ）に示すようにカメラテーブル２６の分解能の１／
２以下になるまで、カメラテーブル２６の補正を繰り返
す。

【００４７】ずれ量Δｘ、Δｙがなくなったカメラテー
ブル２６の位置をＣａ[０].ｘ，ｙとして登録し、ヘッ
ドテーブル４３の位置をＨｄ[０].ｘ，ｙとして登録す
る。

【００４８】同様に、ヘッドテーブル４３を右下の[１]
の位置、右上の[２]の位置、左上の[３]の位置に順次移
動し、それぞれの位置でカメラテーブル２６とヘッドテ
ーブル４３とのずれ量量Δｘ、Δｙがカメラテーブル２
６の分解能の１／２以下になるまで、カメラテーブル２
６の補正を繰り返し、その位置を登録する。

【００４９】つまり、右下の[１]の位置では、Ｃａ
[１].ｘ，ｙ、Ｈｄ[１].ｘ，ｙとなり、右上の[２]の位
置では、Ｃａ[２].ｘ，ｙ、Ｈｄ[２].ｘ，ｙ、左上の
[３]の位置では、Ｃａ[３].ｘ，ｙ、Ｈｄ[３].ｘ，ｙと
なる。

【００５０】つぎに、カメラテーブル２６の４点の座標
をヘッドテーブル４３の４点の座標に変換する変換式、
つまりカメラテーブル２６とヘッドテーブル４３との相
関関係を求める。

【００５１】図１０（ａ）はヘッドテーブル４３の４点
の座標Ｈｄ[０]〜[３]ｘ，ｙが直交していると仮定した
状態を示し、図１０（ｂ）はカメラテーブル２６の４点
の座標Ｃａ[０]〜[３]ｘ，ｙを結ぶと平行四辺形になる
と仮定した状態を示す。

【００５２】図１０（ａ）に示すヘッドテーブル４３の
４点の座標がなす四角形と、図１０(ｂ)に示すカメラテ
ーブル２６の４点の座標がなす平行四辺形を、図１１
（ａ）、（ｂ）に示すように第１象限に移して考える
と、図１１（ｃ）に示すようにヘッドテーブル４３のＸ
軸に対してカメラテーブル２６のＸ軸はθｘ傾いている
ことになるから、その傾きθｘを求める。

【００５３】カメラテーブル２６の座標をθｘ回転させ
ると、図１１（ｄ）に示すようにＸ軸が一致し、ヘッド
テーブル４３のＹ軸に対してカメラテーブル２６のＹ軸
がθＹ傾くから、この傾きθｙを求め、カメラテーブル
２６の座標をθｙ回転させる。

【００５４】図１１（ｅ）に示すように、カメラテーブ
ル２６とヘッドテーブル４３とのＸ軸とＹ軸とを一致さ
せたならば、つぎに、カメラテーブル２６のＸ軸とヘッ
ドテーブル４３のＸ軸の長さの比、及びＹ軸の長さの比
を求める。

【００５５】つまり、Ｘ軸の長さの比は、 ＣａＨｄ・ｋｘ＝Ｈｄ´[１]．ｘ／Ｃａ´[１]．ｘ となり、Ｙ軸の長さの比は、 ＣａＨｄ・ｋｙ＝Ｈｄ´[２]．ｘ／Ｃａ´[２]．ｘ となる。なお、ｋは定数である。

【００５６】以上より、ヘッドテーブル４３のＸ軸に対
するカメラテーブル２６の傾きθｘを相関係数ＣａＨｄ
・Ｔｘ、ヘッドテーブル４３のＸＹ軸とカメラテーブル
２６のＸＹ軸の直交誤差θｙを相関係数ＣａＨｄ・Ｔｘ
とする。

【００５７】さらに、カメラテーブル２６のＸ軸に対す
るヘッドテーブル４３のＸ軸の長さの比率を相関係数Ｃ
ａＨｄ・ｋｘとし、カメラテーブル２６のＹ軸に対する
ヘッドテーブル４３のＹ軸の長さの比率を相関係数Ｃａ
Ｈｄ・ｋｙとする。

【００５８】これによって、ヘッドテーブル４３とカメ
ラテーブル２６との相関係数の登録が終了する。

【００５９】Ｓ_７ では基板認識カメラ３２と部品認識
カメラ３３とのオフセットを登録する。つまり、最初に
図１２（ａ）に示すように上下から十字状の認識マーク
６１見えるガラス製の治具６２をボンディングステージ
２０に供給したならば、図１２（ｂ）に示すように上記
認識マーク６１に基板認識カメラ３２のピントを合わせ
る。

【００６０】つぎに、図１２（ｃ）に示すようにカメラ
テーブル２６を退避させてボンディングツール４９を下
降させ、治具６２を吸着する。治具６２を吸着したなら
ば、図１２（ｄ）に示すようにボンディングツール４９
を上昇させるとともにカメラテーブル２６を進入させ、
部品認識カメラ３３のピントをボンディグツール４９に
吸着された治具６２の認識マーク６１に合わせ、この認
識マーク６１を登録する。

【００６１】ついで、カメラテーブル２６を後退させ、
ボンディングツール４９を下降させて治具６２をボンデ
ィングステージ２０に吸着させたならば、その治具６２
を図１２（ｅ）に示すように基板認識カメラ３２によ
り、部品認識カメラ３３で登録した認識マーク６１を使
って検出する。それによって、検出結果（Pix.ｘ，Pix.
ｙ）が得られる。これがカメラオフセットである。

【００６２】このようにして求めたカメラオフセットは
画素単位であるから，それをmm単位に直す。つまり、検
出結果（Pix.ｘ，Pix.ｙ）からカメラテーブル２６の
Ｘ，Ｙ座標（CaPos.ｘ，CaPos.ｙ）を以下のように算出
する。

【００６３】CaPos.ｘ＝Pix.ｘ・BD.MagＸ.ｘ＋Pix.ｙ
・BD.MagＹ.ｘ CaPos.ｙ＝Pix.ｘ・BD.MagＸ.ｙ＋Pix.ｙ・BD.MagＹ.ｙ となる。つまり、カメラテーブル２６を移動すれば、基
板認識カメラ３２で治具６２を見たとき、画面の中心に
認識マーク６１が位置することになる。

【００６４】Ｓ_８ ではボンディングツール４９の回転
中心の登録が行なわれる。この登録では、まず、ボンデ
ィングツール４９を部品認識カメラ３３の上方に移動さ
せ、そこでボンディングツール４９を−α度回転させた
のち、図１３（ａ）に示すように上記部品認識カメラ３
３の視野６５の中心Ｏに上記ボンディングツール４９の
角部が一致するよう、部品認識カメラ３３をＸＹ方向に
移動させる。このときの部品認識カメラ３３のＸＹ座標
をＣ_１ とする。

【００６５】つぎに、ボンディングツール４９を＋α度
回転させた後、図１３（ｂ）に示すよう、ボンディング
ツール４９の角部が視野６５の中心Ｏに一致するよう部
品認識カメラ３３をＸＹ方向に移動させる。このときの
部品認識カメラ３３のＸＹ座標をＣ_２ とする。

【００６６】つぎに、上記部品認識カメラ３３の各座標
Ｃ_１ 、Ｃ_２ をボンディングツール４９の相対座標に
変換すると、 Ｃ_１ …Ｈｄ・Ｃ_１ Ｃ_２ …Ｈｄ・Ｃ_２ となる。この変換座標とボンディングツール４９の回転
中心Ｐ_０ （Ｈｄ・Ｃ）との関係は図１３（ｃ）に示す
ようになるから、以下に示す式によって回転中心Ｐ_０
のＸ座標（Ｐ_０ ｘ）と、Ｙ座標（Ｐ_０ ｙ）とを求め
ることができる。

【００６７】Ｐ_０ ｘ＝｛sinθ×（sinθ×ＨｄC_１ .
x＋ＨｄC_１ .y−ＨｄC_２ .y）＋cosθ（cosθ×ＨｄC
_１ .x−ＨｄC_１ .x−ＨｄC_２ .x）＋ＨｄC_２ .x｝
／Ｖ Ｐ_０ ｙ＝｛sinθ×（ＨｄC_２ .x−ＨｄC_２ .x＋sin
θ×ＨｄC_１ .y）＋cosθ（cosθ×ＨｄC_１ .y−Ｈｄ
C_１ .y−ＨｄC_２ .y）＋ＨｄC_２ .y｝／Ｖ ただし、Ｖ＝（sinθ）^２ ＋（cosθ−１）^２＝２−２
cosθ である。

【００６８】以上でティーチング工程が終了する。

【００６９】つぎに、チップ６を基板２２に実装する場
合についてＳ_９ 〜Ｓ_１４に基づいて説明する。

【００７０】まず、Ｓ_９ ではチップ６の認識座標をボ
ンディングツール４９の座標に変換して登録する。すな
わち、図１４に示すようにチップ６に設けられた２つの
認識マークＩＣ_１ 、ＩＣ_２ を部品認識カメラ３３で
撮像し、そのときの座標を求め、その座標をＳ_４ で求
めたヘッドテーブル４３とカメラテーブル２６との相関
関係の式からヘッドテーブル４３の座標に変換する。つ
まり、ＩＣ_１ をＨｄ _１ に変換し、ＩＣ_２ をＨｄ
_２ に変換する。

【００７１】Ｓ_１０では基板２２の２つの認識マークＢ
ｄ_１ 、Ｂｄ_２ を以下の手順でヘッドテーブル４３の
座標に変換する。まず、図１５（ａ）に示すように基板
認識カメラ３２によって２つの認識マークＢｄ_１ 、Ｂ
ｄ_２ を撮像し、この座標をＳ_７ で登録された基板認
識カメラ３２と部品認識カメラ３３とのオフセット量に
基づき、部品認識カメラ３３で見た座標（ＣａＰｏｓ）
に変換する。

【００７２】つぎに、図１５（ｂ）に示すように、部品
認識カメラ３３で見た座標（ＣａＰｏｓ）をＳ_６ で登
録したヘッドテーブル４３とカメラテーブル２６との相
関関係からヘッドテーブル４３の座標Ｈ_１ 、Ｈ_２ に
変換する。

【００７３】このようにしてチップ６の認識マークの座
標ＩＣ_１ 、ＩＣ_２ と、基板２２の認識マークＢｄ
_１ 、Ｂｄ_２ の座標とを登録したならば、Ｓ_１１では
ＩＣ_１ とＢｄ_１ 、ＩＣ_２ とＢｄ_２ とが一致するよ
う、目合わせでボンディングツール４９を移動させ、一
致したときの座標を登録する。

【００７４】Ｓ_１２〜Ｓ_１４ではＳ_９ 〜Ｓ_１１で登録
された座標に対し、実際に搬送位置決めされた基板２２
の認識マークＢｄ_１ 、Ｂｄ_２ の座標と、チップ６の
認識マークの座標ＩＣ_１ 、ＩＣ_２ とのずれ量から、
補正量を算出し、その補正量に基づいて位置を補正して
基板２２にチップ６がボンディングされることになる。

【００７５】Ｓ_１２では、まず、図１６に示すように、
基板認識カメラ３２によって基板２２の第１の視野７１
と、第２の視野７２とを認識し、これらの視野７１，７
２の中心座標をＳ_１０で登録した基板認識座標と比較す
る。つまり、第１の視野７１における認識座標α（Ｂ
Ｄ.Ｃ_１ x，ＢＤ.Ｃ_１ y）が座標α´（ＢＤ.Ｃ_１´
x，ＢＤ.Ｃ_２ ´y）にずれ、第２の視野７２における
認識座標β（ＢＤ.Ｃ_２ x，ＢＤ,Ｃ_２ y）が座標β´
（ＢＤ.Ｃ_２ ´x，ＢＤ.Ｃ_２ ´y）にずれることにな
る。

【００７６】したがって、第１の視野７１のずれ画素
は、（ΔＢＤ.ｐｘ_１ ，ΔＢＤ.ｐｙ _１ ）となり、第
２の視野７２のずれ画素は、（ΔＢＤ.ｐｘ_２ ，ΔＢ
Ｄ.ｐｙ _２ ）となる。（なお、ｐはPixの略である。） 第１の視野７１のＸ座標とＹ座標とを、Ｓ_４ でのティ
ーチングに基づいて画素座標からｍｍ座標に変換する
と、 ＢＤ.Ｃ_１ ´x＝ＢＤ.Ｃ_１ x＋ΔＢＤ.ｐｘ_１ ×ＢＤ.magＸ.ｘ ＋ΔＢＤ.ｐｙ_１ ×ＢＤ.magＹ.ｘ となる。同様に、 ＢＤ,Ｃ_１ ´y＝ＢＤ.Ｃ_１ ｙ＋ΔＢＤ.ｐｘ_１ ×ＢＤ.magＸ.ｙ ＋ＢＤ.ｐｙ_１ ×ＢＤ.magＹ.ｙ となる。第２の視野７２のＸ座標とＹ座標とを、Ｓ_４
でのティーチングに基づいて画素座標からｍｍ座標に変
換すると、 ＢＤ.Ｃ_２ ´x＝ＢＤ.Ｃ_２ x＋ΔＢＤ.ｐｘ_２ ×ＢＤ.magＸ.ｘ ＋ΔＢＤ.ｐｙ_２ ×ＢＤ.magＹ.ｘ となる.同様に、 ＢＤ,Ｃ_２ ´y＝ＢＤ.Ｃ_２ ｙ＋ΔＢＤ.ｐｘ_２ ×ＢＤ.magＸ.ｙ ＋ΔＢＤ.ｐｙ_２ ×ＢＤ.magＹ.ｙ となる。

【００７７】つぎに、Ｓ_７ でティーチングしたオフセ
ット量に基づき、第１の視野７１と第２の視野７２との
画素座標からｍｍ座標に変換された座標を、基板認識カ
メラ３２の座標系から部品認識カメラ３３の座標系に変
換すると、第１の視野７１の座標は、 （ＢＤ.Ｃ_１ ´x−Ｃａｐｏｓ．ｘ，ＢＤ.Ｃ_１ ´y−Ｃａｐｏｓ．ｙ） となり、第２の視野７２の座標は、 （ＢＤ.Ｃ_２ ´x−Ｃａｐｏｓ．ｘ，ＢＤ.Ｃ_２ ´y−Ｃａｐｏｓ．ｙ） となる。

【００７８】つぎに、各視野の中心座標を、Ｓ_６ での
登録に基づき、部品認識カメラ３３の座標からヘッドテ
ーブル４３の座標系に変換する。つまり、第１の視野７
１の中心座標を（ＢＤ.Ｈ_１ ´ｘ，ＢＤ.Ｈ_１ ´ｙ）
とすると、 ＢＤ.Ｈ_１ ´ｘ＝Ｆ・（ＢＤ.Ｃ_１ ´x−Ｃａｐｏｓ．ｘ） ＢＤ.Ｈ_１ ´ｙ＝Ｆ・（ＢＤ,Ｃ_１ ´y−Ｃａｐｏｓ．ｙ） となる。同様に，第２の視野７２の座標を（ＢＤ.Ｈ
_２ ´ｘ，ＢＤ.Ｈ_２ ´ｙ）とすると、 ＢＤ.Ｈ_２ ´ｘ＝（ＢＤ.Ｃ_２ ´x−Ｃａｐｏｓ．ｘ） ＢＤ.Ｈ_２ ´ｙ＝（ＢＤ,Ｃ_２ ´y−Ｃａｐｏｓ．ｙ） となる。

【００７９】なお、上記各式におけるＦは、

【数１】 である。

【００８０】つぎに、図１７に示すように、部品認識カ
メラ３３によってチップ６の第１の視野７５と第２の視
野７６とを認識し，これらの視野７５，７６の中心座標
をＳ _９ で登録したチップ認識座標と比較する。つま
り、第１の視野７５における認識座標Ｍ（ＩＣ.Ｃ
_１ x，ＩＣ,Ｃ_１ y）が座標Ｍ´（ＩＣ.Ｃ_１ ´x，
ＩＣ.Ｃ_２ ´y）にずれ、第２の視野７２における認識
座標Ｎ（ＩＣ.Ｃ_２ x，ＩＣ.Ｃ_２ y）が座標Ｎ´（Ｉ
Ｃ.Ｃ_２ ´x，ＩＣ.Ｃ_２ ´y）にずれることになる。

【００８１】したがって、第１の視野７５のずれ画素
は、（ΔＩＣ.ｐｘ_１ ，ΔＩＣ.ｐｙ _１ ）となり、第
２の視野７６のずれ画素は、（ΔＩＣ.ｐｘ_２ ，ΔＩ
Ｃ.ｐｙ _２ ）となる。

【００８２】第１の視野７５のＸ座標とＹ座標とを、Ｓ
_５ でのティーチングに基づいて画素座標からｍｍ座標
に変換すると、 ＩＣ.Ｃ_１ ´x＝ＩＣ.Ｃ_１ x＋ΔＩＣ.ｐｘ_１ ×ＩＣ.magＸ.ｘ＋ ΔＩＣ.ｐｙ_１ ×ＩＣ.magＹ.ｘ となる。同様に、 ＩＣ,Ｃ_１ ´y＝ＩＣ.Ｃ_１ ｙ＋ΔＩＣ.ｐｘ_１ ×ＩＣ.magＸ.ｙ＋ ΔＩＣ.ｐｙ_１ ×ＩＣ.magＹ.ｙ となる。第２の視野７６のＸ座標とＹ座標とを、Ｓ_５
でのティーチングに基づいて画素座標からｍｍ座標に変
換すると、 ＩＣ.Ｃ_２ ´x＝ＩＣ.Ｃ_２ x＋ΔＩＣ.ｐｘ_２ ×ＩＣ.magＸ.ｘ ＋ΔＩＣ.ｐｙ_２ ×ＩＣ.magＹ.ｘ となる.同様に、 ＩＣ,Ｃ_２ ´y＝ＩＣ.Ｃ_２ ｙ＋ΔＩＣ.ｐｘ_２ ×ＩＣ.magＸ.ｙ ＋ΔＩＣ.ｐｙ_２ ×ＩＣ.magＹ.ｙ となる。

【００８３】つぎに、各視野７５，７６の座標を、Ｓ
_６ での登録に基づき、部品認識カメラ３３の座標から
ヘッドテーブル４３の座標系に変換する。つまり、第１
の視野７５の座標Ｍを（ＩＣＨ_１ ´ｘ，ＩＣＨ_１ ´
ｙ）とすると、座標Ｍ´は、 ＩＣ.Ｈ_１ ´ｘ＝Ｆ・（ＩＣ.Ｃ_１ ´ｘ） ＩＣ.Ｈ_１ ´ｙ＝Ｆ・（ＩＣ.Ｃ_１ ´ｙ） となる。同様に、第２の視野の座標Ｎを（ＩＣＨ_２ ´
ｘ，ＩＣＨ_２ ´ｙ）とすると、座標Ｎ´は、 ＩＣ.Ｈ_２ ´ｘ＝Ｆ・（ＩＣ.Ｃ_２ ´ｘ） ＩＣ.Ｈ_２ ´ｙ＝Ｆ・（ＩＣ.Ｃ_２ ´ｙ） となる。

【００８４】つぎに、Ｓ_１３で示す基板２２とチップ６
との位置合わせが行なわれる。この位置合わせは、第１
の視野と第２の視野との中心の各座標の中点を一致させ
るように計算される。すなわち、基板２２を基準にして
チップ６の補正量を計算する。

【００８５】補正量の計算は、基板２２とチップ６との
２点間の中点を一致させるよう、チップ６の移動量を計
算する。つまり、図１８に示すように基板２２の第１、
第２の視野７１，７２の中心座標α、α´をＢＤＨ_１
´、ＢＤＨ_２ ´とし、チップ６の第１、第２の視野７
５，７６の中心座標Ｍ、Ｍ´をＩＣＨ_１ ´、ＩＣＨ
_２ ´とすると、基板２２の第１、第２の視野７１，７
２の中心座標α、α´の中点Ｐの座標（ＢＤ.Ｈ
_ｃｘ´，ＢＤ.Ｈ_ｃｙ´）は、 ＢＤ.Ｈ_ｃｘ´＝（ＢＤ.Ｈ_１ ´ｘ＋ＢＤ.Ｈ_２ ´ｘ）／２ ＢＤ.Ｈ_ｃｙ´＝（ＢＤ.Ｈ_１ ´ｙ＋ＢＤ.Ｈ_２ ´ｙ）／２ となり、この基板２２の中点の傾き（ＢＤ.Ｈ_ｃθ´）は、 ＢＤ.Ｈ_ｃθ´＝ｔａｎ^−１｛（ＢＤ.Ｈ_２ ´ｙ−ＢＤ.Ｈ_１ ´ｙ）／ （ＢＤ.Ｈ_２ ´ｘ−ＢＤ.Ｈ_１ ´ｘ） となる。

【００８６】同様に、チップ６の第１、第２の視野７
５，７６の中心座標Ｍ、Ｍ´の中点Ｐ´の座標（ＩＣＨ
_ｃｘ´、ＩＣＨ_ｃｙ´）は、 ＩＣＨ_ｃｘ´＝(ＩＣ.Ｈ_１ ´ｘ＋ＩＣ.Ｈ_２ ´ｘ)／２ ＩＣＨ_ｃｙ´＝（ＩＣ.Ｈ_１ ´ｙ＋ＩＣ.Ｈ_２ ´ｙ）／２ となり、このチップ６の中点の傾き（ＩＣ.Ｈ_ｃθ´）は、 ＩＣ.Ｈ_ｃθ´＝ｔａｎ^−１｛（ＩＣ.Ｈ_２ ´ｙ−ＩＣ.Ｈ_１ ´ｙ）／ （ＩＣ.Ｈ_２ ´ｘ−ＩＣ.Ｈ_１ ´ｘ）｝ となる。

【００８７】このようにして、基板２２とチップ６との
中点Ｐ、Ｐ´の座標と傾き角度を求めたら、図１９に示
す基板２２とチップ６との傾き角度のずれ量Δθを下記
式によって求める。

【００８８】Δθ＝ＢＤ.Ｈ_ｃθ´−ＩＣ.Ｈ_ｃθ´ そして、この式に基づいてボンディングツール４９をそ
の中心座標Ｖを中心にしてΔθ回転させチップ６の中心
Ｐ´をＰ´´に移動し、このチップ６の中心Ｐ´´の傾
き角度を基板２２の中点Ｐ´の傾きに一致させる。

【００８９】ついで、ボンディングツール４９の中心座
標（Ｈｄ._ｃｘ，Ｈｄ._ｃｙ）を中心にしてチップ６をΔ
θ回転させたときのチップ６の中心座標（ＩＣＨ_ｃｘ´
´，ＩＣＨ_ｃｙ´´）を求める。

【００９０】 ＩＣＨ_ｃｘ´´＝（cos（Δθ）−sin（Δθ））・（ＩＣＨ_ｃｘ´−Ｈｄ._{ｃ ｘ} ） ＋ＨＤ._ｃｘ ＩＣＨ_ｃｙ´´＝（sin（Δθ）−cos（Δθ））・（ＩＣＨ_ｃｙ´−Ｈｄ._{ｃ ｙ} ） ＋ＨＤ._ｃｙ つぎに、基板２２とチップ６との中点のＸＹ座標のずれ
量（Δｘ，Δｙ）を求める。

【００９１】Δｘ＝ＢＤ.Ｈ_ｃｘ´−ＩＣＨ_ｃｘ´´ Δｙ＝ＢＤ.Ｈ_ｃｙ´−ＩＣＨ_ｃｙ´´ 以上より、Δｘ，Δｙ及びΔθの補正量に基づき、基板
２２に対してチップ６の位置を補正すれば、カメラテー
ブル２６とヘッドテーブル４３との直交度や分解能に誤
差があっても、その誤差を補正してチップ６を基板２２
に実装することができる。

【００９２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ヘッド
テーブルとカメラテーブルとの直交度や分解能に誤差が
あっても、その誤差を補正して電子部品を基板に実装す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る実装装置の概略
的構成図。

【図２】基板認識カメラと部品認識カメラとの構成を示
す説明図。

【図３】ティーチング工程とボンディング工程とを示す
フローチャート。

【図４】ヘッドとテーブル、ボンディングステージ及び
カメラテーブルの原点合わせの説明図。

【図５】１画素当たりの基板認識カメラの移動量を求め
るための説明図。

【図６】１画素当たりの基板認識カメラの移動量を求め
るための説明図。

【図７】１画素当たりの部品認識カメラの移動量を求め
るための説明図。

【図８】ヘッドテーブルとカメラテーブルとの相関関係
を求めるための説明図。

【図９】同じくヘッドテーブルとカメラテーブルとの相
関関係を求めるための説明図。

【図１０】同じくヘッドテーブルとカメラテーブルとの
相関関係を求めるための説明図。

【図１１】同じくヘッドテーブルとカメラテーブルとの
相関関係を求めるための説明図。

【図１２】基板認識カメラと部品に認識カメラとのオフ
セットを求めるための説明図。

【図１３】ボンディングツールの回転中心を求めるため
の説明図。

【図１４】チップの認識座標をヘッドテーブルの座標系
に変換して登録する説明図。

【図１５】基板の認識座標をヘッドテーブルの座標系に
変換して登録する説明図。

【図１６】登録された基板の座標と撮像された基板の座
標とのずれ量をヘッドテーブルの座標系に変換する説明
図。

【図１７】登録されたチップの座標と撮像されたチップ
の座標とのずれ量をヘッドテーブルの座標系に変換する
説明図。

【図１８】ヘッドテーブルの座標系に変換された基板と
チップとを位置合わせするための説明図。

【図１９】同じくヘッドテーブルの座標系に変換された
基板とチップとを位置合わせするための説明図。

【符号の説明】

６…チップ（電子部品） ２２…基板 ２６…カメラテーブル ３２…基板認識カメラ ３３…部品認識カメラ ４３…ヘッドテーブル ４８…ボンディングヘッド ４９…ボンディングツール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボンディングヘッドに対向する第１の撮
   像系とボンディングステージに対向する第２の撮像系と
   が一体に載置されるカメラテーブルのＸ軸及びＹ軸の交
   差角度の誤差、前記ボンディングヘッドを駆動するヘッ
   ドテーブルのＸ軸及びＹ軸の交差角度の誤差、前記カメ
   ラテーブルと前記ヘッドテーブルとの倍率の相対誤差、
   前記第１の撮像系と前記第２の撮像系とにおけるカメラ
   オフセット、ならびに前記ヘッドテーブルに設けられ前
   記ボンディングヘッドを前記ボンディングヘッドのＺ軸
   を中心に回動させるΘ軸の回転中心の誤差をそれぞれテ
   ィーチングして、前記ボンディングヘッドにより保持す
   る半導体チップと前記ボンディングステージに載置され
   る配線基板との位置決めを行なう際に、前記第２の撮像
   系による前記配線基板の撮像結果を用いて前記半導体チ
   ップの位置を相対位置決めするための位置補正量を算出
   するためのパラメータを決定する工程を有することを特
   徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 ボンディングヘッドに対向する第１の撮
   像系とボンディングステージに対向する第２の撮像系と
   が一体に載置されるカメラテーブルのＸ軸及びＹ軸の交
   差角度の誤差、前記ボンディングヘッドを駆動するヘッ
   ドテーブルのＸ軸及びＹ軸の交差角度の誤差、前記カメ
   ラテーブルと前記ヘッドテーブルとの倍率の相対誤差、
   前記第１の撮像系と前記第２の撮像系とにおけるカメラ
   オフセット、ならびに前記ヘッドテーブルに設けられ前
   記ボンディングヘッドを前記ボンディングヘッドのＺ軸
   を中心に回動させるΘ軸の回転中心の誤差がそれぞれテ
   ィーチングされることにより、前記第２の撮像系による
   前記配線基板の撮像結果を用いて前記半導体チップの位
   置を相対位置決めするための位置補正量を算出すること
   を特徴とするフリップチップボンディング装置。