JP2004207603A - ボンディング装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像される画像の歪みにかかわらず、また画像座標系と駆動座標系との軸ずれにかかわらず、高精度の位置合わせが可能なボンディング装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】チップ認識カメラ５１（および基板認識カメラ５２）により撮像される画像の歪みを捕らえ、その歪みを補正するための座標変換式を検出して保持する。そして、この座標変換式で補正される画像の座標をカメラ移動用の座標に補正するための座標変換係数を検出し、保持する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品を基板にボンディングするボンディング装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスは、電子部品たとえば半導体ウエハのＩＣ（集積回路）チップを基板にボンディングすることにより製造される。ボンディング用として、フリップチップボンダなどのボンディング装置が知られている。
【０００３】
このボンディング装置では、ウエハステージにダイシングされた半導体ウエハからＩＣチップがピックアップされ、ピックアップされたＩＣチップがボンディングヘッドのボンディングツールに渡される。ボンディングツールに渡されたＩＣチップは、モータ駆動による移動が自在な撮像手段たとえばＣＣＤカメラにより、基板と共に撮像される。
【０００４】
そして、撮像により得られる画像に基づいて、基板とＩＣチップと位置合わせが行われる。たとえば、ＣＣＤカメラで撮像されるＩＣチップおよび基板の画像に従ってＣＣＤカメラを移動しながら、そのＣＣＤカメラの動きにボンディングヘッドを追従させることにより、基板とＩＣチップの位置合わせを行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＣＤカメラの撮像により得られる画像の画素位置を画素数（ドット）単位で表わす画像座標系と、ＣＣＤカメラのモータ駆動による移動位置を距離（mm）単位で表わす駆動座標系との間には、駆動機構の介在などに起因する軸ずれが存在する。
また、ＣＣＤカメラのレンズに歪みがあったり、ボンディングツールのチップ吸着面や基板の搬送路がＣＣＤカメラに対して傾いて設置されている場合、ＣＣＤカメラで撮像される画像に歪みが生じてしまう。
このような座標系の軸ずれや画像の歪みは、ボンディングの位置合わせに悪影響を与える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的は、撮像される画像の歪みにかかわらず、また画像座標系と駆動座標系との軸ずれにかかわらず、高精度の位置合わせが可能なボンディング装置およびその制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のボンディング装置は、移動自在な撮像手段の撮像によりボンディングの位置合わせを行うものであって、画像を補正するための標準画像が記載された第1補正用部材を撮像手段により撮像し、この撮像により得られる画像の画素と第1補正用部材における実際の標準画像の画素との座標ずれを撮像手段で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための座標変換式を生成する。続いて、特定画像パターンが記載された第２補正用部材を撮像手段で撮像し、この撮像により得られる画像の画素の座標を座標変換式により補正する。そして、この補正される画像中の特定画像パターンの重心画素が撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように撮像手段を移動し、その状態から撮像手段を設定距離だけ移動し、その移動後、上記座標変換式により補正される画像中の特定画像パターンの重心画素が撮像認識領域のどの位置に存するかを捕らえ、捕らえた位置と上記中心位置との間に存する画素数で設定距離を除算することにより、撮像認識領域の１画素当りに対応する撮像手段の移動量を検出する。この検出した結果を、撮像手段の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系と撮像手段の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための座標変換係数として、保持する。ボンディングに際しては、撮像手段の撮像により得られる画像の画素の座標を上記座標変換式により補正し、この補正される画像の画素の座標を上記座標変換係数により実際の位置合わせのための座標に補正する。
【０００８】
請求項２に係る発明のボンディング装置は、移動自在な撮像手段の撮像によりボンディングの位置合わせを行うものであって、互いに等間隔で配列された複数のドットパターンが画像の歪みを補正するための標準画像として記載された補正用部材を撮像し、この撮像により得られる画像の各ドットパターンの重心画素と補正用部材における実際の各ドットパターンの重心画素との座標ずれを撮像手段で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための座標変換式を生成する。続いて、補正用部材の撮像により得られる画像の画素の座標を上記座標変換式により補正する。そして、この補正される画像中の各ドットパターンのうち第１ドットパターンの重心画素が撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように撮像手段を移動し、その状態から、上記補正される画像中の各ドットパターンのうち第２ドットパターンの重心画素が撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように前記撮像手段を移動し、その第１ドット画像パターンの重心画素と第２ドット画像パターンの重心画素との間に存する画素数でその第１ドットパターンと第２ドットパターンとの間の補正用部材上の規定距離を除算することにより、撮像手段の撮像認識領域の１画素当りに対応する同撮像手段の移動量を検出する。この検出した結果を、撮像手段の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系と撮像手段の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための座標変換係数として、保持する。ボンディングに際しては、撮像手段の撮像により得られる画像の画素の座標を上記座標変換式により補正し、この補正される画像の画素の座標を上記座標変換係数により実際の位置合わせのための座標に補正する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［１］第１の実施形態
以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
図１はこの発明に係る半導体製造装置の要部を示している。１はウエハステージで、ベース２、このベース２上に設けられたＸＹ方向テーブル３、およびこのＸＹ方向テーブル３上に設けられたθ方向テーブル４を有している。θ方向は、Ｚ方向に沿う軸線を中心として回転する方向のことである。
【００１０】
θ方向テーブル４上に、電子部品である半導体ウエハ５が図示しないシートに貼着された状態で載置されている。半導体ウエハ５は、多数のＩＣ（集積回路）チップ６に分割されている。
【００１１】
各ＩＣチップ６はピックアップ反転ユニット７により１つずつ取出される。ピックアップ反転ユニット７は、Ｚ方向ガイド８、このＺ方向ガイド８に移動自在に設けられたＺ方向テーブル９、このＺ方向テーブル９に回転自在に突設された回転ロッド１０、この回転ロッド１０の先端に設けられたＬ字状のピックアップ反転ツール１１を有している。ピックアップ反転ツール１１は、ＩＣチップ６を真空吸着するためのノズル１２を先端に有し、回転ロッド１０の回転を受けて、図示実線で示す状態と図示破線で示す状態との間で往復動する。
【００１２】
上記半導体ウエハ５の上方に、その半導体ウエハ５を撮像するウエハ認識カメラ（ＣＣＤカメラ）１３が配設されている。このウエハ認識カメラ１３で撮像される画像に基づき、各ＩＣチップ６のいずれかがボンディング対象として指定され、その指定されたＩＣチップ６に対してピックアップ反転ツール１１のノズル１２が当接し得るように、θ方向テーブル４がＸ，Ｙ，θ方向に適宜に動く。
【００１３】
ピックアップ反転ツール１１のノズル１２に吸着されたＩＣチップ６は、ピックアップ反転ツール１１が図示実線で示す状態に回動した後、受け渡し認識カメラ（ＣＣＤカメラ）１４で撮像される。この受け渡し認識カメラ１４で撮像される画像に基づき、ノズル１２上のＩＣチップ６が後述のボンディングツール３２に渡される。
【００１４】
一方、２０は帯状のフィルムで、両側部に搬送用の多数の係合孔２１を有している。このフィルム２０を両側から挟み込むようにして搬送レール２２ａ，２２ｂが係合している。搬送レール２２ａ，２２ｂは、フィルム２０の長手方向に沿って往復動しながらフィルム２０の各係合孔２１に対する係合・離脱を繰返すことにより、フィルム２０を図示矢印方向に搬送する。
【００１５】
こうして搬送されるフィルム２０の上面に、多数の基板２３が一定間隔で順次に貼付されている。この基板２３に対して上記ＩＣチップ６がボンディングされることにより、半導体デバイスが製造されることになる。
【００１６】
フィルム２０の上方にボンディングヘッド３０が配設されている。ボンディングヘッド３０は、図示しない駆動機構によりＸ，Ｙ，θ方向への動きが自在なベース３１にボンディングツール３２を取付けたもので、ピックアップ反転ツール１１から渡されるＩＣチップ６をボンディングツール３２の下端面で受けて吸着保持し、その吸着保持したＩＣチップ６を押圧および超音波振動によりフィルム２０上の基板２３にボンディングする。
【００１７】
フィルム２０の下方にはボンディングステージ４０が配設されている。ボンディングステージ４０は、図示しない駆動機構によりＸ，Ｙ，θ方向への動きが自在なベース４１、およびこのベース４１上に設けたステージトップ４２を有し、上昇によりステージトップ４２が上記搬送レール２２ａ，２２ｂの相互間に進入してフィルム２０の下面に当接することにより、ボンディング時の押圧力を受け止める。
【００１８】
ボンディングツール３２とフィルム２０上の基板２３との間に、図示しない駆動機構によりＸ，Ｙ方向への移動が自在なカメラテーブル５０が設けられている。このカメラテーブル５０の上面にチップ認識カメラ（ＣＣＤカメラ）５１が設けられ、同カメラテーブル５０の下面に基板認識カメラ（ＣＣＤカメラ）５２が設けられている。チップ認識カメラ５１は、ボンディングツール３２に吸着保持されるＩＣチップ６を撮像する。基板認識カメラ５２は、フィルム２０上の基板２３を撮像する。このチップ認識カメラ５１で撮像される画像、および基板認識カメラ５２で撮像される画像は、基板２３とＩＣチップ６の位置合わせ制御に使用される。
【００１９】
これらボンディングヘッド３０、ボンディングステージ４０、カメラテーブル５０、チップ認識カメラ５１、および基板認識カメラ５２により、ＩＣチップ６を基板２３にボンディングするボンディング装置が構成されている。
【００２０】
図２は本装置の制御回路の要部を示している。
【００２１】
本装置の統括的な制御を行うメインコントローラ６０に、画像認識制御部６１、ウエハステージ制御部６２、ピックアップ制御部６３、搬送レール制御部６４、ボンディングヘッド制御部６５、ボンディングステージ制御部６６、カメラテーブル制御部６７、および操作表示部６８が接続されている。
【００２２】
画像認識制御部６１は、ウエハ認識カメラ１３、受け渡し認識カメラ１４、チップ認識カメラ５１、基板認識カメラ５２で撮像される画像をそれぞれ認識する。
【００２３】
ウエハステージ制御部６２は、ウエハステージ１の駆動モータ１ｍを制御する。ピックアップ制御部６３は、ピックアップ反転ユニット７の駆動モータ７ｍを制御する。搬送レール制御部６４は、搬送レール２２ａ，２２ｂの駆動モータ２２ｍを制御する。ボンディングヘッド制御部６５は、ボンディングヘッド３０の駆動モータ３０ｍを制御する。ボンディングステージ制御部６６は、ボンディングステージ４０の駆動モータ４０ｍを制御する。カメラテーブル制御部６７は、カメラテーブル５０の駆動モータ５０ｍを制御する。
【００２４】
操作表示部６８は、各種条件設定用のキーおよび液晶ディスプレイを有するとともに、ティーチングモード設定スイッチ６８ａを有している。ティーチングモード設定スイッチ６８ａは、ボンディングの位置合わせを最適化するためのティーチングモードの設定用である。
【００２５】
なお、ボンディングの位置合わせを最適化するためのティーチングモードで使用する第１補正用部材として図３に示すようなガラス製の補正用チップ７１が用意され、同じくティーチングモードで使用する第２補正用部材として図４に示すようなガラス製の補正用チップ７２が用意されている。
【００２６】
補正用チップ７１には、チップ認識カメラ５１および基板認識カメラ５２で撮像される画像の歪みを補正するための標準画像として、互いに等間隔（規定値）ｄでマトリクス状に配列され且つドット径ｒを有する複数のドットパターン７１ａが記載されている。なお、撮像される画像の歪みは、カメラのレンズの歪み、ボンディングツール３２のチップ吸着面や搬送レール２２ａ，２２ｂがカメラに対して傾いているなどが原因で起こるものである。
【００２７】
補正用チップ７２には、特徴的な形状を有する特定画像パターンとして球形の画像パターン７２ａおよび十字形の画像パターン７２ｂが記載されている。
【００２８】
メインコントローラ６０は、ボンディングの位置合わせに関する主要な機能として、次の（１）〜（１０）の手段を備えている。
（１）ティーチングモード設定スイッチ６８ａのオン操作によるティーチングモードの設定時（補正用チップ７１がボンディングツール３２に吸着保持される）、補正用チップ７１をチップ認識カメラ５１で撮像することにより得られる画像の傾きを検出し、検出した傾きをボンディングヘッド３０のθ方向の回動により修正し、修正した画像の画素（各ドットパターンの重心画素）と補正用チップ７１における実際の標準画像の画素（各ドットパターン７１ａの重心画素）との座標ずれをチップ認識カメラ５１で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための第１座標変換式を生成して保持（内部メモリに記憶）する処理手段。なお、実際の標準画像の画素（各ドットパターン７１ａの重心画素）の座標は、内部メモリに予め記憶されている。
【００２９】
（２）上記第１座標変換式を生成・保持した後（補正用チップ７１に代えて補正用チップ７２がボンディングツール３２に吸着保持される）、補正用チップ７２をチップ認識カメラ５１で撮像することにより得られる画像の画素の座標を上記第１座標変換式により補正する第１補正手段。
【００３０】
（３）上記第１補正手段で補正される画像中の特定画像パターン（例えば球形の画像パターン７２ａ）の重心画素がチップ認識カメラ５１の撮像認識領域の中心位置に収まるようにチップ認識カメラ５１を移動し、その状態からチップ認識カメラ５１を設定距離だけ移動し、その移動後、上記第１補正手段で補正される画像中の特定画像パターンの重心画素がチップ認識カメラ５１の撮像認識領域のどの位置に存するかを捕らえ、捕らえた位置と上記中心位置との間に存する画素数で上記設定距離を除算することにより撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１の移動量を検出し、検出した結果を、チップ認識カメラ５１の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系とチップ認識カメラ５１の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための第１座標変換係数として保持（内部メモリに記憶）する処理手段。
【００３１】
（４）上記第１座標変換係数の保持後（補正用チップ７１がボンディングステージ４１のステージトップ４２に載置される）、補正用チップ７１を基板認識カメラ５２で撮像することにより得られる画像の傾きを検出し、検出した傾きをボンディングヘッド３０のθ方向の回動により修正し、修正した画像の画素（各ドットパターン７１ａの重心画素）と補正用チップ７１における実際の標準画像の画素（各ドットパターン７１ａの重心画素）との座標ずれを基板認識カメラ５２で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための第２座標変換式を生成して保持（内部メモリに記憶）する処理手段。
【００３２】
（５）上記第２座標変換式を生成・保持した後（補正用チップ７１に代えて補正用チップ７２がステージトップ４２に載置される）、補正用チップ７２を基板認識カメラ５２で撮像することにより得られる画像の画素の座標を上記第２座標変換式により補正する第２補正手段。
【００３３】
（６）上記第２補正手段で補正される画像中の特定画像パターン（例えば球形の画像パターン７２ａ）の重心画素が基板認識カメラ５２の撮像認識領域の中心位置に収まるように基板認識カメラ５２を移動し、その状態から基板認識カメラ５２を設定距離だけ移動し、その移動後、上記第２補正手段で補正される画像中の特定画像パターンの重心画素が基板認識カメラ５２の撮像認識領域のどの位置に存するかを捕らえ、捕らえた位置と上記中心位置との間に存する画素数で上記設定距離を除算することにより撮像認識領域の１画素当りに対応する基板認識カメラ５２の移動量を検出し、検出した結果を、基板認識カメラ５２の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系と基板認識カメラ５２の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための第２座標変換係数として保持（内部メモリに記憶）する処理手段。
【００３４】
（７）基板２３とＩＣチップ６のボンディングに際し、チップ認識カメラ５１の撮像により得られる画像（ＩＣチップ６の画像）の画素の座標を上記第１座標変換式により補正する第３補正手段。
【００３５】
（８）上記第３補正手段で補正される画像の画素の座標を、上記第１座標変換係数により、チップ認識カメラ５１の移動に基づく実際の位置合わせのための座標に補正する第４補正手段。
【００３６】
（９）基板２３とＩＣチップ６のボンディングに際し、基板認識カメラ５２の撮像により得られる画像（基板２３の画像）の画素の座標を上記第２座標変換式により補正する第５補正手段。
【００３７】
（１０）上記第５補正手段で補正される画像の画素の座標を、上記第２座標変換係数により、基板認識カメラ５２の移動に基づく実際の位置合わせのための座標に補正する第６補正手段。
【００３８】
以下、ティーチングから位置合わせまでの作用を図５のフローチャートに従って説明する。
作業員は、補正用チップ７１をボンディングツール３２に吸着保持させ、ティーチングモード設定スイッチ６８ａをオン操作してティーチングモードを設定するとともに、操作表示部６８でチップ認識カメラ５１側のティーチング開始操作を行う。
【００３９】
ティーチングモードが設定され（ステップ１０１）、かつチップ認識カメラ５１側のティーチング開始操作が行われると（ステップ１０２のＹＥＳ）、ボンディングツール３２に吸着保持された補正用チップ７１の各ドットパターン７１ａがチップ認識カメラ５１で撮像される（ステップ１０３）。この撮像により得られる画像の例を図６に示している。この例の画像には、補正用チップ７１の保持状態などが原因で生じる傾き（画像座標系に対する各ドットパターンのマトリクス配列の傾き）がある。
【００４０】
チップ認識カメラ５１で撮像された画像の傾きは、画像中の各ドットパターンのマトリクス配列と画像座標系との対比により検出され、その検出とボンディングヘッド３０のθ方向の回動とが交互に繰返されることにより修正される（ステップ１０４）。傾きの角度が例えば０．０２度以下に修正される。
【００４１】
この修正後、修正された画像中の各ドットパターンの重心画素（重心位置に存する画素）と補正用チップ７１における実際の各ドットパターン７１ａの重心画素との座標ずれが、チップ認識カメラ５１で撮像された画像の歪みとして検出される（ステップ１０５）。実際の各ドットパターン７１ａの重心画素の座標については、予め記憶されている。そして、検出された歪みを補正するための第１座標変換式が生成されてメインコントローラ６０に保持される（ステップ１０６）。
【００４２】
歪みのある画像の概略パターンおよび歪みのない画像の概略パターンを図７に示している。歪みのある画像を上記第１座標変換式によって歪みのない画像に補正することができる。実験では、１．３μｍの歪みを検出した場合に、その歪みを補正によって０．５μｍまで低減することができる。
【００４３】
第１座標変換式の生成・保持が完了すると、その旨が操作表示部６８の液晶ディスプレイで表示される。作業員は、この表示を見ることにより、第１座標変換式の生成・保持が完了したことを察知する。そして、作業員は、それまで使用していた補正用チップ７１に代えて補正用チップ７２をボンディングツール３２に吸着保持させ、操作表示部６８でティーチング続行操作を行う。
【００４４】
このティーチング続行操作により、ボンディングツール３２に吸着保持された補正用チップ７２がチップ認識カメラ５１で撮像される（ステップ１０７）。そして、撮像された画像の画素の座標が上記保持された第１座標変換式により補正される（ステップ１０８）。この補正により、画像の歪みが解消される。
【００４５】
歪みの解消後、画像の画素位置を表わす画像座標系とチップ認識カメラ５１の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための第１座標変換係数が検出および保持される（ステップ１０９）。
【００４６】
すなわち、図８に示すように、第１座標変換式により補正される画像中の画像パターン７２ａの重心画素（重心位置に存する画素）がチップ認識カメラ５１の撮像認識領域の中心位置に収まるように、チップ認識カメラ５１が移動される。そして、この状態からカメラテーブル５０が図１に実線矢印で示すように補正用チップ７２の板面に沿う４つのＡ方向，Ｂ方向，Ｃ方向，Ｄ方向へそれぞれ設定距離Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ（単位；mm）ずつ順次に移動される。撮像認識領域における画像パターン７２ａの位置がこれら４方向の移動によってどのように変わるかを図９に示している。
【００４７】
この４方向の移動ごとに、画像パターン７２ａの重心画素が撮像認識領域のどの位置に存するかが捕らえられ、捕らえられた位置と撮像認識領域の中心位置との間に存する画素数Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ（単位；dot）がそれぞれ検出される。そして、検出された画素数Ｐａによって設定距離Ｔａが除算［＝Ｔａ／Ｐａ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＡ方向の移動量Ｍａ（mm/dot）が検出される。
【００４８】
同様に、画素数Ｐｂによって設定距離Ｔｂが除算［＝Ｔｂ／Ｐｂ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＢ方向の移動量Ｍｂ（mm/dot）が検出される。画素数Ｐｃによって設定距離Ｔｃが除算［＝Ｔｃ／Ｐｃ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＣ方向の移動量Ｍｃ（mm/dot）が検出される。画素数Ｐｄによって設定距離Ｔｄが除算［＝Ｔｄ／Ｐｄ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＤ方向の移動量Ｍｄ（mm/dot）が検出される。
【００４９】
これら検出されたＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄ（mm/dot）が、チップ認識カメラ５１の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系とチップ認識カメラ５１の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための第１座標変換係数（倍率ともいう）として、メインコントローラ６０に保持される。
【００５０】
関係式は次のようになる。
【００５１】
【数１】

【００５２】
第１座標変換式の生成・保持が完了すると、その旨が操作表示部６８の液晶ディスプレイで表示される。作業員は、この表示を見ることにより、チップ認識カメラ５１側のティーチング完了を察知する。そして、作業員は、補正用チップ７１をボンディングステージ４１のステージトップ４２に載置し、操作表示部６８で基板認識カメラ５２側のティーチング開始操作を行う。
【００５３】
このティーチング開始操作により（ステップ１０２のＮＯ）、ステージトップ４２上の補正用チップ７１の各ドットパターン７１ａが基板認識カメラ５２で撮像される（ステップ１１０）。この撮像により得られる画像には例えば図６に示したのと同様の傾き（画像座標系に対する各ドットパターンのマトリクス配列の傾き）がある。この傾きは、補正用チップ７１の載置状態などが原因で生じる。
【００５４】
基板認識カメラ５２で撮像された画像の傾きは、画像中の各ドットパターンのマトリクス配列と画像座標系との対比により検出され、その検出とボンディングヘッド３０のθ方向の回動とが交互に繰返されることにより修正される（ステップ１１１）。
【００５５】
この修正後、修正された画像中の各ドットパターンの重心画素（重心位置に存する画素）と補正用チップ７１における実際の各ドットパターン７１ａの重心画素との座標ずれが、基板認識カメラ５２で撮像された画像の歪みとして検出される（ステップ１１２）。そして、この歪みを補正するための第２座標変換式が生成されてメインコントローラ６０に保持される（ステップ１１３）。
【００５６】
第２座標変換式の生成・保持が完了すると、その旨が操作表示部６８の液晶ディスプレイで表示される。作業員は、この表示を見ることにより、第２座標変換式の生成・保持が完了したことを察知する。そして、作業員は、それまで使用していた補正用チップ７１に代えて補正用チップ７２をステージトップ４２に載置し、操作表示部６８でティーチング続行操作を行う。
【００５７】
このティーチング続行操作により、ステージトップ４２に載置された補正用チップ７２が基板認識カメラ５２で撮像される（ステップ１１４）。そして、撮像された画像の画素の座標が上記保持された第２座標変換式により補正される（ステップ１１５）。この補正により、画像の歪みが解消される。
【００５８】
歪みの解消後、画像の画素位置を表わす画像座標系と基板認識カメラ５２の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための第２座標変換係数が検出および保持される（ステップ１１６）。第２座標変換係数の検出方法については、第１座標変換係数の検出と同じなので、説明を省略する。
【００５９】
第２標変換式の生成・保持が完了すると、ティーチングモードが解除され（ステップ１１７）、その旨が操作表示部６８の液晶ディスプレイで表示される。作業員は、この表示を見ることにより、ティーチング完了を察知し、ステージトップ４２上の補正用チップ７２を取除く作業を行う。
【００６０】
基板２３とＩＣチップ６のボンディングに際しては（ステップ１１８のＹＥＳ）、チップ認識カメラ５１の撮像により得られる画像（ＩＣチップ６の画像）の画素の座標がティーチングモードで保持された第１座標変換式により補正される（ステップ１１９）。さらに、基板認識カメラ５２の撮像により得られる画像（基板２３の画像）の画素の座標がティーチングモードで保持された第２座標変換式により補正される（ステップ１２０）。
【００６１】
そして、第１座標変換式により補正された画像の画素の座標が、ティーチングモードで保持された第１座標変換係数により、チップ認識カメラ５１の移動に基づく実際の位置合わせのための座標に補正される（ステップ１２１）。さらに、第２座標変換式により補正された画像の画素の座標が、ティーチングモードで保持された第２座標変換係数により、基板認識カメラ５２の移動に基づく実際の位置合わせのための座標に補正される（ステップ１２２）。
【００６２】
実際の位置合せでは、チップ認識カメラ５１で撮像されるＩＣチップ６および基板認識カメラ５２で撮像される基板２３の画像に従ってカメラテーブル５０がＡ方向，Ｂ方向，Ｃ方向，Ｄ方向に適宜に移動され、そのカメラテーブル５０の動きにボンディングヘッド３０が追従することにより、基板２３とＩＣチップ６の高精度の位置合わせを行うことができる。
【００６３】
以上のように、撮像される画像の歪みを捕らえてその歪みを補正するための座標変換式を検出して保持し、かつその座標変換式で補正される画像の座標をカメラ移動用の座標に補正するための座標変換係数を検出して保持することにより、撮像される画像の歪みにかかわらず、また撮像される画像の画像座標系とカメラを移動させるための駆動座標系との軸ずれにかかわらず、常に高精度の位置合わせが可能となる。よって、ボンディング装置としての高い信頼性を確保することができる。
【００６４】
しかも、撮像される画像に傾きがある場合はその傾きを予め修正し、その修正後の画像の歪みを捕らえるようにしているので、画像の傾きに左右されない適正な座標変換式および座標変換係数を得ることができる。このことは、位置合わせ精度の大幅な向上につながる。
【００６５】
［２］第２の実施形態
第１の実施形態では２つの補正用チップ７１，７２を使用したが、この第２の実施形態では、補正用チップ７１のみを使用して座標変換式および座標変換係数を得るようにしている。この点が第１の実施形態と異なる。
【００６６】
補正用チップ７１の画像が撮像されて座標変換式が生成されると、補正用チップ７１を使用したまま（補正用チップ７２に換えることなく）、補正用チップ７１から画像が撮像されて座標変換係数が検出される。以下、この検出について説明する。
【００６７】
図１０に示すように、第１座標変換式により補正される画像中の各ドットパターン７１ａのうち略中央のドットパターンＱｏの重心画素（重心位置に存する画素）がチップ認識カメラ５１の撮像認識領域の中心位置に収まるように、チップ認識カメラ５１が移動される。この状態からカメラテーブル５０が図１に実線矢印で示すように補正用チップ７１の板面に沿う４つのＡ方向，Ｂ方向，Ｃ方向，Ｄ方向へ順次に移動される。
【００６８】
図１１に示すように、Ａ方向移動では、ドットパターンＱｏから所定個数目のドットパターンＱａの重心画素がチップ認識カメラ５１の撮像認識領域の中心位置に収まるように、チップ認識カメラ５１が移動される。Ｂ方向移動では、ドットパターンＱｏから所定個数目のドットパターンＱｂの重心画素が撮像認識領域の中心位置に収まるように、チップ認識カメラ５１が移動される。Ｃ方向移動では、ドットパターンＱｏから所定個数目のドットパターンＱｃの重心画素が撮像認識領域の中心位置に収まるように、チップ認識カメラ５１が移動される。Ｄ方向移動では、ドットパターンＱｏから所定個数目のドットパターンＱｄの重心画素が撮像認識領域の中心位置に収まるように、チップ認識カメラ５１が移動される。
【００６９】
この４方向の移動に伴い、第１座標変換式により補正された画像中のドットパターンＱｏの重心画素とドットパターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄの重心画素との間に存する画素数Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ（単位；dot）がそれぞれ検出される。
【００７０】
補正用チップ７１上の各ドットパターン７１ａのうち、画像中のドットパターンＱｏに相当するドットパターン７１ａの重心とドットパターンＱａに相当するドットパターン７１ａの重心との間の距離は、各ドットパターン７１ａが等間隔（規定値）ｄでマトリクス状に配列されていることから、その等間隔ｄの所定数倍の規定距離Ｔａとして予め把握することができる。
【００７１】
同様に、ドットパターンＱｏに相当するドットパターン７１ａの重心とドットパターンＱｂに相当するドットパターン７１ａの重心との間の距離、ドットパターンＱｏに相当するドットパターン７１ａの重心とドットパターンＱｃに相当するドットパターン７１ａの重心との間の距離、ドットパターンＱｏに相当するドットパターン７１ａの重心とドットパターンＱｄに相当するドットパターン７１ａの重心との間の距離についても、等間隔ｄの所定数倍の規定距離Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄとして予め把握することができる。
【００７２】
そして、上記検出された画素数Ｐａによって規定距離Ｔａが除算［＝Ｔａ／Ｐａ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＡ方向の移動量Ｍａ（mm/dot）が検出される。
【００７３】
同様に、画素数Ｐｂによって規定距離Ｔｂが除算［＝Ｔｂ／Ｐｂ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＢ方向の移動量Ｍｂ（mm/dot）が検出される。画素数Ｐｃによって規定距離Ｔｃが除算［＝Ｔｃ／Ｐｃ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＣ方向の移動量Ｍｃ（mm/dot）が検出される。画素数Ｐｄによって規定距離Ｔｄが除算［＝Ｔｄ／Ｐｄ］されることにより、撮像認識領域の１画素当りに対応するチップ認識カメラ５１のＤ方向の移動量Ｍｄ（mm/dot）が検出される。
【００７４】
これら検出されたＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄ（mm/dot）が、チップ認識カメラ５１の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系とチップ認識カメラ５１の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための第１座標変換係数（倍率ともいう）として、メインコントローラ６０に保持される。
【００７５】
基板認識カメラ５２側の第２座標変換係数についても、同じ方法で検出および保持される。
【００７６】
以上のように、補正用チップ７１のみの使用で座標変換式および座標変換係数が得られることにより、補正用チップ７１から補正用チップ７２への交換作業が不要となり、作業員にかかる負担を軽減することができる。作業時間として１０分から１５分の短縮が可能となる。補正用チップの使用間違いもなくなる。
他の作用および効果は第１の実施形態と同じである。
【００７７】
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、撮像される画像の歪みにかかわらず、また画像座標系と駆動座標系との軸ずれにかかわらず、高精度の位置合わせが可能なボンディング装置およびその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の各実施形態に係る半導体製造装置の要部の構成を示す図。
【図２】各実施形態における制御回路の要部を示すブロック図。
【図３】各実施形態における補正用チップ（第１補正用部材）の構成を示す図。
【図４】第１の実施形態における補正用チップ（第２補正用部材）の構成を示す図。
【図５】第１の実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図６】各実施形態における補正用チップを撮像して得られる画像の例を示す図。
【図７】各実施形態における歪みのある画像の概略パターンおよび歪みのない画像の概略パターンを示す図。
【図８】第１の実施形態における撮像認識領域の中心位置に特定画像パターンが収まっている状態を示す図。
【図９】第１の実施形態における撮像認識領域内の特定画像パターンの位置がカメラ移動によりどのように変わるかを示す図。
【図１０】第２の実施形態における撮像認識領域の中心位置に所定のドットパターンが収まっている状態を示す図。
【図１１】第２の実施形態における撮像認識領域内の各ドットパターンの位置がカメラ移動によりどのように変わるかを示す図。
【符号の説明】
１…ウエハステージ、５…半導体ウエハ、６…ＩＣチップ、７…ピックアップ反転ユニット、１１…ピックアップ反転ツール、１２…ノズル、１３…ウエハ認識カメラ、１４…受け渡し認識カメラ、２０…フィルム、２２ａ，２２ｂ…搬送レール、２３…基板、３０…ボンディングヘッド、３２…ボンディングツール、４０…ボンディングステージ、５０…カメラテーブル、５１…チップ認識カメラ、５２…基板認識カメラ

Claims (5)

1. 移動自在な撮像手段の撮像によりボンディングの位置合わせを行うボンディング装置において、
   画像の歪みを補正するための標準画像が記載された第1補正用部材と、
   前記第１補正用部材を前記撮像手段で撮像することにより得られる画像の画素と前記第1補正用部材における実際の標準画像の画素との座標ずれを前記撮像手段で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための座標変換式を生成する第１処理手段と、
   特定画像パターンが記載された第２補正用部材と、
   前記第２補正用部材を前記撮像手段で撮像することにより得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する第１補正手段と、
   前記第１補正手段で補正される画像中の特定画像パターンの重心画素が前記撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように前記撮像手段を移動し、その状態から前記撮像手段を設定距離だけ移動し、その移動後、前記第１補正手段で補正される画像中の特定画像パターンの重心画素が前記撮像認識領域のどの位置に存するかを捕らえ、捕らえた位置と前記中心位置との間に存する画素数で前記設定距離を除算することにより前記撮像認識領域の１画素当りに対応する前記撮像手段の移動量を検出し、検出した結果を、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系と前記撮像手段の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための座標変換係数として保持する第２処理手段と、
   前記ボンディングに際し、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する第２補正手段と、
   前記第２補正手段で補正される画像の画素の座標を前記座標変換係数により実際の位置合わせのための座標に補正する第３補正手段と、
   を備えたことを特徴とするボンディング装置。
2. 移動自在な撮像手段の撮像によりボンディングの位置合わせを行うボンディング装置において、
   互いに等間隔で配列された複数のドットパターンが画像の歪みを補正するための標準画像として記載された補正用部材と、
   前記補正用部材を前記撮像手段で撮像することにより得られる画像の各ドットパターンの重心画素の座標と前記補正用部材における実際の各ドットパターンの重心画素の座標とのずれを前記撮像手段で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための座標変換式を生成する第１処理手段と、
   前記補正用部材を前記撮像手段で撮像することにより得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する第１補正手段と、
   前記第１補正手段で補正される画像中の各ドットパターンのうち第１ドットパターンの重心画素が前記撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように前記撮像手段を移動し、その状態から、前記第１補正手段で補正される画像中の各ドットパターンのうち第２ドットパターンの重心画素が前記撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように前記撮像手段を移動し、その第１ドット画像パターンの重心画素と第２ドット画像パターンの重心画素との間に存する画素数でその第１ドットパターンと第２ドットパターンとの間の前記補正用部材上の規定距離を除算することにより前記撮像手段の撮像認識領域の１画素当りに対応する同撮像手段の移動量を検出し、検出した結果を、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系と前記撮像手段の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための座標変換係数として保持する第２処理手段と、
   前記ボンディングに際し、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する第２補正手段と、
   前記第２補正手段で補正される画像の画素の座標を前記座標変換係数により実際の位置合わせのための座標に補正する第３補正手段と、
   を備えたことを特徴とするボンディング装置。
3. 請求項２に記載のボンディング装置において、
   前記第１処理手段は、補正用部材を撮像手段で撮像することにより得られる画像の傾きを検出して修正し、修正した画像の各ドットパターンの重心画素と補正用部材における実際の各ドットパターンの重心画素との座標ずれを撮像手段で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための座標変換式を生成することを特徴とするボンディング装置。
4. 移動自在な撮像手段の撮像によりボンディングの位置合わせを行うボンディング装置において、
   画像を補正するための標準画像が記載された第1補正用部材を前記撮像手段により撮像する行程と、
   前記第１補正用部材の撮像により得られる画像の画素と前記第1補正用部材における実際の標準画像の画素との座標ずれを前記撮像手段で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための座標変換式を生成する行程と、
   特定画像パターンが記載された第２補正用部材を前記撮像手段で撮像する行程と、
   前記第２補正用部材の撮像により得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する行程と、
   前記座標変換式により補正される画像中の特定画像パターンの重心画素が前記撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように前記撮像手段を移動し、その状態から前記撮像手段を設定距離だけ移動し、その移動後、前記座標変換式により補正される画像中の特定画像パターンの重心画素が前記撮像認識領域のどの位置に存するかを捕らえ、捕らえた位置と前記中心位置との間に存する画素数で前記設定距離を除算することにより前記撮像認識領域の１画素当りに対応する前記撮像手段の移動量を検出し、検出した結果を、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系と前記撮像手段の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための座標変換係数として保持する行程と、
   前記ボンディングに際し、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する行程と、
   この行程で補正される画像の画素の座標を前記座標変換係数により実際の位置合わせのための座標に補正する行程と、
   を備えたことを特徴とするボンディング装置の制御方法。
5. 移動自在な撮像手段の撮像によりボンディングの位置合わせを行うボンディング装置において、
   互いに等間隔で配列された複数のドットパターンが画像の歪みを補正するための標準画像として記載された補正用部材を撮像する行程と、
   前記補正用部材の撮像により得られる画像の各ドットパターンの重心画素と前記補正用部材における実際の各ドットパターンの重心画素との座標ずれを前記撮像手段で撮像される画像の歪みとして検出し、検出した歪みを補正するための座標変換式を生成する行程と、
   前記補正用部材の撮像により得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する行程と、
   前記補正される画像中の各ドットパターンのうち第１ドットパターンの重心画素が前記撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように前記撮像手段を移動し、その状態から、前記補正される画像中の各ドットパターンのうち第２ドットパターンの重心画素が前記撮像手段の撮像認識領域の中心位置に収まるように前記撮像手段を移動し、その第１ドット画像パターンの重心画素と第２ドット画像パターンの重心画素との間に存する画素数でその第１ドットパターンと第２ドットパターンとの間の前記補正用部材上の規定距離を除算することにより前記撮像手段の撮像認識領域の１画素当りに対応する同撮像手段の移動量を検出し、検出した結果を、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素位置を表わす画像座標系と前記撮像手段の移動位置を表わす駆動座標系との軸ずれを補正するための座標変換係数として保持する行程と、
   前記ボンディングに際し、前記撮像手段の撮像により得られる画像の画素の座標を前記座標変換式により補正する行程と、
   この行程で補正される画像の画素の座標を前記座標変換係数により実際の位置合わせのための座標に補正する行程と、
   を備えたことを特徴とするボンディング装置の制御方法。

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