JP2010041001A - ボンディング装置、ボンディング装置の補正量算出方法及びボンディング方法 - Google Patents

ボンディング装置、ボンディング装置の補正量算出方法及びボンディング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行う。
【解決手段】
ボンディング装置１には、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なボンディングヘッド２１に、コレット２４が脱着可能に取り付けられたスライドアーム２３がＺ方向に移動可能に取り付けられており、このスライドアーム２３の先端部に、十字線のマーク２６が刻印されたターゲット２５が取り付けられている。また、ボンディング装置１には、ボンディングヘッド２１がピックアップ位置となるときにターゲット２５のマーク２６を撮像するマーク撮像カメラ３１が取り付けられている。そして、制御部４０は、マーク撮像カメラ３１により撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置補正量を算出し、更に、この算出したピックアップ位置補正量に基づいて、ボンディング位置補正量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップしてボンディング対象にボンディングするボンディング装置、ボンディング装置の補正量算出方法及びボンディング方法に関する。
半導体装置の製造においては、半導体ダイをリードフレームや基盤などの上に接合するボンディング装置が用いられている。このボンディング装置には、半導体ダイを吸着するコレットが先端に取り付けられたボンディングヘッドが設けられている。そして、ボンディング装置は、ボンディングヘッドを移動させることで、ピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップし、その後、ボンディング位置において搬送されてくるリードフレームや基板などの所定位置に半導体ダイをボンディングする（例えば、特許文献１）。
このようなボンディング装置を稼動させると、ボンディングヘッドを駆動させるモータ等の駆動部の発熱により、ボンディングヘッドが熱変形され、ボンディング装置を停止させると、ボンディングヘッドが冷却されて復元しようとする。しかも、ボンディングヘッドにおける変形及び復元の変位量は、ピックアップ位置とボンディング位置とで異なる。そこで、従来のボンディング装置では、予め計測しておいた稼動時間及び停止時間に対応するピックアップ位置及びボンディング位置での補正量をテーブルに記憶させておき、このテーブルに記憶された補正量を参照しながら、ボンディング装置の稼働時間及び停止時間に対応してピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行っていた。
特開平１１−１５０１６２号公報
ところで、近年、半導体装置の製造工程がインライン化され、ボンディング装置が複数台直列的に並べられ、また、ダイボンディング装置に複数のワイヤーボンディング装置が直列に並べられるようになってきた。この結果、他のダイボンディング装置や、他のワイヤーボンディング装置などに障害が発生して停止すると、障害の発生していないボンディング装置まで停止させられるため、頻繁に稼動と停止を繰り返す状況が発生するようになってきた。ところが、従来のダイボンディング装置では、予め計測された補正量に基づいて補正を行うため、頻繁に稼動と停止が繰り返されると、誤差が増大してしまい、ピックアップ位置及びボンディング位置の補正を高精度に行うのが困難になってきた。
そこで、本発明は、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができるボンディング装置、ボンディング装置の補正量算出方法及びボンディング方法を提供することを目的とする。
本発明に係るボンディング装置は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドにより、ピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、ボンディング位置においてピックアップした半導体をボンディング対象にボンディングするボンディング手段と、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのマークを撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出手段と、第１補正量算出手段により算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出手段と、を有することを特徴とする。
本発明に係るボンディング装置では、ボンディング制御手段により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像手段が、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出手段が、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出手段が、この算出した第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置によれば、第１補正量は、撮像手段による実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像手段による実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像手段を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
この場合、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方は、ピックアップ位置であり、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方は、ボンディング位置であることが好ましい。このボンディング装置では、ボンディングヘッドがピックアップ位置にあるときにボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、この撮像したマーク画像に基づいて、ピックアップ位置の補正量を算出し、更に、この算出したピックアップ位置の補正量に基づいて、ボンディング位置の補正量を算出する。このように、ボンディングの前工程となるピックアップのピックアップ位置において、実測による位置補正を行うため、ボンディング装置を稼動させた直後であっても、ピックアップ位置を高精度に補正することができる。
また、第２補正量算出手段は、第１補正量に所定の定数を積算して第２補正量を算出することが好ましい。このボンディング装置によれば、第１補正量に所定の定数を積算して第２補正量を算出するため、第２補正量を簡易に算出することができる。このため、定数を変更するだけで、第１補正量と第２補正量との相関関係を調整することができる。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法では、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出ステップにおいて、この算出した第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差が増大することなく、常に、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を、高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差が増大することなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を、高精度に補正することができる。特に、稼動を開始してから暫くの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。さらに、第２補正量を算出するために撮像手段を別途設ける必要がないためコストの増加を抑制することができる。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、マークを撮像する撮像手段と、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御手段と、を備えるボンディング装置を用いて、ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法では、ボンディング制御手段により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出ステップにおいて、この算出した第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像手段を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
また、本発明に係るボンディング方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、マークを撮像する撮像手段と、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御手段と、を備えるボンディング装置を用いて、ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を第１補正量で補正する第１補正ステップと、第１補正ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を第２補正量で補正する第２補正ステップと、第１補正ステップ又は第２補正ステップにより補正されたピックアップ位置において半導体ダイをピックアップするダイピックアップステップと、第１補正ステップ又は第２補正ステップにより補正されたボンディング位置にピックアップした半導体ダイを移送する移送ステップと、移送ステップより移送された半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディングステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係るボンディング方法では、ボンディング制御手段により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて算出される第１補正量でピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を補正し、更に、第２補正ステップにおいて、この算出した第１補正量に基づいて算出される第２補正量でピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を補正する。そして、ダイピックアップステップにおいて、第１補正ステップで補正されたピックアップ位置において半導体ダイをピックアップし、ボンディングステップにおいて、第２補正ステップで補正されたボンディング位置において半導体ダイをボンディングする。このように、本発明に係るボンディング方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。これにより、半導体ダイを高精度にピックアップすることができるとともに、ピックアップした半導体ダイを高精度にボンディングすることができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像手段を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
これらの場合、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方は、ピックアップ位置であり、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方は、ボンディング位置であることが好ましい。このボンディング方法では、ボンディングヘッドがピックアップ位置にあるときにボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、この撮像したマーク画像に基づいて、ピックアップ位置の補正量を算出し、更に、この算出したピックアップ位置の補正量に基づいて、ボンディング位置の補正量を算出する。このように、ボンディングの前工程となるピックアップのピックアップ位置において、実測による位置補正を行うため、ボンディング装置を稼動させた直後であっても、ピックアップ位置を高精度に補正することができる。
本発明によれば、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。
以下、図面を参照して、本発明に係るボンディング装置、ボンディング装置の補正量算出方法及びボンディング方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
図１は、実施形態に係るボンディング装置を示した図である。図１に示すように、本実施形態のボンディング装置１は、ダイシングされた半導体ダイ２を半導体ウェハ３からピックアップして、リードフレーム４の所定位置にボンディングするものである。このため、ボンディング装置１は、リードフレーム４を搬送する搬送装置５と、半導体ウェハ３を保持するウェハホルダ６と、半導体ダイ２をピックアップしてボンディングを行うヘッドユニット７とを備えている。
ここで、搬送装置５により搬送されるリードフレーム４の構成について説明する。図２は、リードフレームの上面図である。図２に示す、リードフレーム４は、３ピン構造リードフレームである。そして、リードフレーム４には、半導体ダイ２がボンディングされるアイランド１０と、アイランド１０と離間するとともにＸ方向においてアイランド１０の両側方に配置される一対のリード１１とが設けられている。なお、アイランド１０には、半導体ダイ２を接合するための銀ペーストが塗布されている。なお、本実施形態では、半導体ダイ２を銀ペーストにより接合するものとしているが、熱共晶による熱圧着などによりアイランド１０に半導体ダイ２を接合するものとしてもよい。
図１に示すように、搬送装置５は、リードフレーム４をＸ方向にガイドしながら搬送するものである。そして、搬送装置５には、搬送されるリードフレーム４の表面をウィンドクランパ（不図示）で押さえつけて保持するボンディングステージ１２が取り付けられている。このボンディングステージ１２の内部には、リードフレーム４に半導体ダイ２を接合させやすくするために、搬送されるリードフレーム４を加熱するヒータ１３が取り付けられている。なお、ウィンドクランパは、リードフレーム４に半導体ダイ２をボンディングするために、一部が開放されている。
ウェハホルダ６は、半導体ウェハ３をダイシングテープである保護シート１４に貼り付けられた状態で保持するものである。この半導体ウェハ３は、保護シート１４に貼り付けられた状態でダイシングされており、複数の半導体ダイ２により構成されている。そして、ウェハホルダ６は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なＸＹテーブル（不図示）に設置されており、搬送装置５に隣接して配置されている。
ヘッドユニット７は、ウェハホルダ６に保持された半導体ウェハ３から所定の半導体ダイ２をピックアップし、このピックアップした半導体ダイ２を搬送装置５に搬送されたリードフレーム４のアイランド１０にボンディングするものである。ヘッドユニット７は、第１スライド面１６と第２スライド面１７とが２段構成になったベース１８を備えている。
ベース１８の第１スライド面１６には、Ｘ軸モータ１９とＹ軸モータ２０とにより第１スライド面１６上をＸ方向及びＹ方向に移動可能なボンディングヘッド２１が設置されている。このボンディングヘッド２１の先端には、Ｚ軸モータ２２によってＺ方向に移動可能なスライドアーム２３が取り付けられており、スライドアーム２３の先端には、半導体ダイ２を吸着するコレット２４が脱着可能に取り付けられている。コレット２４は、半導体ダイ２を吸着するため、先端に吸引孔が形成されている。なお、図１において、コレット２４は、微細な半導体ダイ２を吸着可能とするため、先端が細くなった円錐台形状に形成されている。
そして、スライドアーム２３の先端部には、コレット２４の位置を確認するためのターゲット２５が取り付けられている。ターゲット２５は、略Ｚ方向に向いた板状に形成されており、上面に十字線のマーク２６が刻まれている。
また、ベース１８の第２スライド面１７には、カメラ用Ｙ軸モータ２７により第２スライド面１７上をＹ方向に移動可能なカメラユニット２８が設置されている。このカメラユニット２８は、第２スライド面１７に沿って、搬送装置５及びウェハホルダ６方向に延在している。そして、カメラユニット２８には、ボンディング位置を撮像するボンディング位置撮像カメラ２９と、ピックアップ位置を撮像するピックアップ位置撮像カメラ３０と、ターゲット２５のマーク２６を撮像するマーク撮像カメラ３１とが取り付けられている。
ボンディング位置撮像カメラ２９は、光学系の中心軸が、搬送装置５により搬送されるリードフレーム４の表面に対して垂直となるように配置されている。そして、ボンディング位置撮像カメラ２９は、搬送装置５により搬送されるリードフレーム４のうち、半導体ダイ２をボンディングするアイランド１０を撮像する。
ピックアップ位置撮像カメラ３０は、ボンディング位置撮像カメラ２９よりも先端側に配置されている。ピックアップ位置撮像カメラ３０は、光学系の中心軸が、ウェハホルダ６に保持された半導体ウェハ３の表面に対して垂直となるように配置されている。そして、ピックアップ位置撮像カメラ３０は、ウェハホルダ６に保持された半導体ウェハ３のうち、ピックアップする半導体ダイ２を撮像する。
図３は、マーク撮像カメラの配置を説明するための図である。図３に示すように、マーク撮像カメラ３１は、ピックアップ位置撮像カメラ３０のＸ方向に離間して配置されている。また、マーク撮像カメラ３１は、光学系の中心軸が、ターゲット２５のマーク２６の中心（十字線の交差点）を通るように傾斜して配置されている。すなわち、マーク撮像カメラ３１は、ピックアップ位置撮像カメラ３０の光学系の中心軸、すなわち、半導体ダイ２の表面に対して垂直となる軸に対して傾斜している。そして、マーク撮像カメラ３１は、ボンディングヘッド２１のスライドアーム２３がピックアップ位置となるときの、ターゲット２５のマーク２６を撮像する。
そして、図１に示すように、ボンディング装置１には、搬送装置５、ウェハホルダ６、ヘッドユニット７などを制御する制御部４０が設けられている。制御部４０は、ＣＰＵ５０と、制御データなどが格納されるメモリ５１とを主構成要素とするコンピュータにより構成されている。そして、制御部４０は、カメラ用Ｙ軸モータ２７に対して駆動制御信号を送信するカメラ用Ｙ軸モータインタフェース５２と、ボンディング位置撮像カメラ２９、ピックアップ位置撮像カメラ３０及びマーク撮像カメラ３１に対して撮像制御信号を送信するとともに、ボンディング位置撮像カメラ２９、ピックアップ位置撮像カメラ３０及びマーク撮像カメラ３１で撮像した画像を取得するカメラインタフェース５３と、Ｙ軸モータ２０に対して駆動制御信号を送信するＹ軸モータインタフェース５４と、Ｘ軸モータ１９に対して駆動制御信号を送信するＸ軸モータインタフェース５５と、Ｚ軸モータ２２に対して駆動制御信号を送信するＺ軸モータインタフェース５６と、搬送装置５に対してリードフレーム４を搬送させる搬送制御信号を送信する搬送装置インタフェース５７と、ヒータ１３に対して加熱制御信号を送信するヒータインタフェース５８とを備えている。
図４は、制御部の機能構成を例示する機能ブロック図である。図４に示すように、制御部４０は、機能的には、駆動制御部４２と、撮像制御部４１と、補正量算出部４３とを備えている。
撮像制御部４１は、カメラ用Ｙ軸モータ２７の駆動制御を行うとともに、ボンディング位置撮像カメラ２９、ピックアップ位置撮像カメラ３０及びマーク撮像カメラ３１の撮像制御を行う。すなわち、撮像制御部４１は、ボンディング位置撮像カメラ２９に対して、ボンディングするリードフレーム４のアイランド１０を撮像させ、ピックアップ位置撮像カメラ３０に対して、半導体ウェハ３におけるピックアップする半導体ダイ２を撮像させる。また、撮像制御部４１は、マーク撮像カメラ３１に対して、ボンディングヘッド２１がピックアップ位置となるときに、ターゲット２５のマーク２６を撮像させ、撮像したマーク画像を取得する。
駆動制御部４２は、Ｘ軸モータ１９、Ｙ軸モータ２０及びＺ軸モータ２２の駆動制御を行うとともに、コレット２４の吸引制御を行う。これにより、ボンディングヘッド２１をピックアップ位置に移動させて半導体ダイ２をピックアップさせ、その後、ボンディングヘッド２１をボンディング位置に移動させて半導体ダイ２をリードフレーム４にボンディングさせる。
補正量算出部４３は、ボンディングヘッド２１がピックアップ位置となるときのコレット２４（スライドアーム２３）のずれ量（ピックアップ位置補正量）と、ボンディングヘッド２１がボンディング位置となるときのコレット２４（スライドアーム２３）のずれ量（ボンディング位置補正量）とを算出する。
ピックアップ位置でのコレット２４のずれ量は、マーク撮像カメラ３１で撮像されたマーク画像に基づいて算出する。すなわち、補正量算出部４３は、任意のタイミングで撮像したマーク画像を基準位置として登録する。そして、この基準位置と撮像したマーク画像とを対比させ、マーク２６の中心のずれ量を算出することで、ピックアップ位置でのコレット２４のずれ量を算出することができる。ずれ量は、Ｘ方向のずれ量Δｘ１と、Ｙ方向のずれ量Δｙ１とに分けて算出する。そして、補正量算出部４３は、算出したずれ量をピックアップ位置補正量とする。なお、この算出したピックアップ位置補正量は、駆動制御部４２がボンディングヘッド２１を駆動制御する際の補正量となる。
一方、ボンディング位置でのコレット２４のずれ量（ボンディング位置補正量）は、ピックアップ位置でのコレットのずれ量（ピックアップ位置補正量）に、所定の定数を積算して算出する。図５は、時間の経過に伴うコレット２４のＸ方向におけるボンディング位置とピックアップ位置でのずれ量の一例を示した図であり、図５（ａ）は、ボンディング位置のずれ量を示しており、図５（ｂ）は、ピックアップ位置でのずれ量を示している。図６は、時間の経過に伴うコレット２４のＹ方向におけるボンディング位置とピックアップ位置でのずれ量の一例示をした図であり、図６（ａ）は、ボンディング位置のずれ量を示しており、図６（ｂ）は、ピックアップ位置でのずれ量を示している。図５及び図６において、時間ｔは、ボンディング装置を稼動させてから、ヘッドユニット７の温度が安定する定常状態になるまでの時間を示している。図５及び図６に示すように、ボンディング位置でのコレット２４のずれ量と、ピックアップ位置でのコレット２４のずれ量とでは、所定の相関関係が成立する。例えば、ボンディング位置でのずれ量を（Δｘ１，Δｙ１）とし、ピックアップ位置でのずれ量を（Δｘ２，Δｙ２）とすると、Δｘ２＝α・Δｘ１ …（１） および Δｙ２＝β・Δｘ２ …（２）の相関式が成立する。なお、図５及び図６の場合を考えると、定数αには０．５が当てはまり、定数βには０．８が当てはまる。そこで、補正量算出部４３は、上記（１）式及び（２）式を用いて、ピックアップ位置補正量に定数α及び定数βを積算して、ボンディング位置補正量を算出する。なお、この算出したボンディング位置補正量は、駆動制御部４２がボンディングヘッド２１を駆動制御する際の補正量となる。
次に、図７〜９を参照しながら、本実施形態に係るボンディング装置１の動作について説明する。図７は、基準位置の登録処理を示すフローチャート、図８は、ボンディング処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明するボンディング装置１の処理動作は、制御部４０の制御により行われる。
まず、図７を参照して、基準位置の登録処理について説明する。基準位置の登録処理は、任意のタイミングで行われ、例えば、コレット２４を取り替えたとき、ボンディング装置１を始動させたときなどに行われる。
図７に示すように、基準位置の登録処理では、まず、ボンディングヘッド２１をピックアップ位置に移動させる（ステップＳ１）。すなわち、ステップＳ１では、Ｘ軸モータ１９及びＹ軸モータ２０の駆動制御を行い、ピックアップする半導体ダイ２の中心を通る垂直軸上にコレット２４が位置するように、ボンディングヘッド２１を移動させる。
次に、マーク画像を撮像させる（ステップＳ２）。すなわち、ステップＳ２では、マーク撮像カメラ３１の撮像制御を行い、スライドアーム２３に取り付けられたターゲット２５のマーク２６を撮像させて、この撮像画像であるマーク画像を取得する。
次に、マーク画像を基準位置として登録する（ステップＳ３）。すなわち、ステップＳ３では、ステップＳ２において取得したマーク画像を二値化し、マーク２６の十字線の中心を求める。そして、この中心の座標を、基準位置として登録する。
このようにして、基準位置を登録すると、基準位置の登録処理が終了する。
次に、図８を参照して、ボンディング処理について説明する。
図８に示すように、ボンディング処理では、まず、ヒータ１３によりボンディングステージ１２を加熱させる（ステップＳ１１）。すなわちステップＳ１１では、例えば、ボンディングステージ１２が４００℃になるまで加熱する。
次に、リードフレーム４をＸ方向に搬送して、ボンディングするアイランド１０を検出する（ステップＳ１２）。すなわち、ステップＳ１２では、まず、駆動制御部４２がカメラ用Ｙ軸モータ２７の駆動制御を行い、ボンディング位置撮像カメラ２９を、リードフレーム４の搬送路上に移動させる。そして、撮像制御部４１が搬送装置５の駆動制御を行い、リードフレーム４のアイランド１０がボンディング位置撮像カメラ２９の視野の中心位置に到来するまで、リードフレーム４を搬送させる。図９は、ボンディング位置撮像カメラの視野を示した図である。図９において、十字線６１は、ボンディング位置撮像カメラ２９の視野の中心を示している。そして、図９に示すように、アイランド１０の中心が十字線６１の中心に合致すると、リードフレーム４の搬送を停止させる。
次に、ウェハホルダ６に保持された半導体ウェハ３のうち、ピックアップする半導体ダイ２を検出する（ステップＳ１３）。すなわち、ステップＳ１３では、まず、カメラ用Ｙ軸モータ２７の駆動制御を行い、ピックアップ位置撮像カメラ３０を、ウェハホルダ６に保持された半導体ウェハ３上のピックアップ位置に移動させる。そして、ピックアップ位置撮像カメラ３０の撮像制御を行い、半導体ウェハ３の各半導体ダイ２を撮像する。そして、ピックアップする半導体ダイ２が、ピックアップ位置撮像カメラ３０の視野の中心位置となるように、ウェハホルダ６をＸ方向及びＹ方向に移動させる。図１０は、ピックアップ位置撮像カメラ３０の視野を示した図である。図１０において、十字線６２は、ピックアップ位置撮像カメラ３０の視野の中心を示している。そして、図１０に示すように、ピックアップする半導体ダイ２の中心が十字線６２の中心となるように、ウェハホルダ６を移動させる。
次に、コレット２４をピックアップ位置に移動させる（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１４では、Ｘ軸モータ１９及びＹ軸モータ２０の駆動制御を行い、ピックアップする半導体ダイ２の中心を通る垂直軸上にコレット２４が位置するように、ボンディングヘッド２１を移動させる。
次に、マーク画像を撮像させる（ステップＳ１５）。すなわち、ステップＳ１５では、マーク撮像カメラ３１の撮像制御を行い、スライドアーム２３に取り付けられたターゲット２５のマークを撮像させて、この撮像画像であるマーク画像を取得する。
次に、撮像したマーク画像に基づいて、ピックアップ位置補正量を算出する（ステップＳ１６）。すなわち、ステップＳ１６では、まず、ステップＳ１５において取得したマーク画像を二値化し、マーク２６の十字線の中心を求める。そして、この中心の座標と、前述した基準位置の登録処理のステップＳ３において登録した登録位置とのずれ量を算出する。このとき、算出するずれ量は、Ｘ方向とＹ方向とに分けて算出し、Ｘ方向のずれ量Δｘ１とし、Ｙ方向のずれ量Δｙ１とする。そして、算出したずれ量（Δｘ１，Δｙ１）をピックアップ位置補正量（Δｘ１，Δｙ１）とする。
次に、撮像したマーク画像に基づいて、コレット２４のピックアップ位置を補正する（ステップＳ１７）。すなわち、ステップＳ１７では、Ｘ軸モータ１９及びＹ軸モータ２０の駆動制御を行い、ステップＳ１６において算出されたピックアップ位置補正量だけコレット２４が移動するように、ボンディングヘッド２１を移動させる。
次に、半導体ダイ２をピックアップする（ステップＳ１８）。すなわち、ステップＳ１８では、まず、Ｚ軸モータ２２の駆動制御を行い、スライドアーム２３を下降させて、コレット２４を半導体ダイ２に近接させる。そして、保護シート１４の裏側から半導体ダイ２を突き上げさせるとともに、コレット２４を吸引させて、半導体ダイ２をコレット２４に吸着させて、半導体ダイ２を保護シート１４から剥離させる。なお、半導体ダイ２の突き上げは、例えば、突き上げ機構（不図示）などにより、保護シート１４の裏側から針状部材を突き上げることで、行うことができる。そして、Ｚ軸モータ２２の駆動制御を行い、スライドアーム２３を上昇させて、コレット２４を元の位置に戻す。
次に、ピックアップ位置補正量に基づいて、ボンディング位置補正量を算出する（ステップＳ１９）。すなわち、ステップＳ１９では、まず、ステップＳ１７において算出したボンディング位置補正量に対して、上述した（１）式及び（２）式を用いて、ボンディング位置補正量を算出する。このとき、算出するボンディング位置補正量は、Ｘ方向とＹ方向とに分けて算出する。そして、Ｘ方向のずれ量Δｘ２とし、Ｙ方向のずれ量Δｙ２とすると、ボンディング位置補正量（Δｘ２，Δｙ２）は、ピックアップ位置補正量（Δｘ１，Δｙ１）のＸ成分及びＹ成分にそれぞれ定数α及び定数βを積算することで、算出することができる。
次に、コレット２４をボンディング位置に移動させる（ステップＳ２０）。すなわち、ステップＳ２０では、まず、ステップＳ１９において算出したボンディング位置補正量（Δｘ２，Δｙ２）で、ボンディング位置を補正する。そして、Ｘ軸モータ１９及びＹ軸モータ２０の駆動制御を行い、コレット２４が補正したボンディング位置となるように、ボンディングヘッド２１を移動させる。
次に、半導体ダイ２をボンディングする（ステップＳ２１）。すなわち、ステップＳ２１では、まず、Ｚ軸モータ２２の駆動制御を行い、スライドアーム２３を下降させて、コレット２４に吸着されている半導体ダイ２をアイランド１０に圧接させる。このとき、リードフレーム４は、ヒータ１３により加熱されているため、半導体ダイ２をアイランド１０に圧接することで、半導体ダイ２がアイランド１０に接合される。そして、Ｚ軸モータ２２の駆動制御を行い、スライドアーム２３を上昇させて、コレット２４を元の位置に戻す。
そして、ステップＳ２１が終了すると、リードフレーム４の全てのアイランド１０に半導体ダイ２をボンディングしたか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして、ボンディングしていないアイランド１０が残っていると判定した場合は（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、再度、ステップＳ１２〜ステップＳ２１を繰り返す。一方、全てのアイランド１０にボンディングしたと判定した場合は（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ボンディング処理を終了する。
このように、本実施形態に係るボンディング装置１では、制御部４０の駆動制御部４２により、コレット２４がピックアップ位置に移動されると、マーク撮像カメラ３１が、ボンディングヘッド２１に取り付けられたターゲット２５のマーク２６を撮像する。そして、制御部４０の補正量算出部４３が、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置補正量を算出し、更に、補正量算出部４３が、この算出したピックアップ位置補正量に基づいて、ボンディング位置補正量を算出する。このように、本実施形態に係るボンディング装置１によれば、ピックアップ位置補正量は、マーク撮像カメラ３１による実測により算出することができるため、ボンディング装置１が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置を高精度に補正することができる。一方、ボンディング位置補正量は、実測により算出したピックアップ位置補正量に基づいて算出することができるため、ボンディング装置１が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ボンディング位置を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ヘッドユニット７の温度が安定する定常状態になるまでの間はヘッドユニット７の変位量の変動が大きくなるが、マーク撮像カメラ３１による実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。しかも、ボンディング位置補正量を算出するためにカメラを別途設ける必要がないためコストの増加を抑制することができる。
また、このボンディング装置１によれば、ボンディングの前工程となるピックアップのピックアップ位置において、実測による位置補正を行うため、ボンディング装置１を稼動させた直後であっても、ピックアップ位置を高精度に補正することができる。
また、このボンディング装置１によれば、補正量算出部４３が、ピックアップ位置補正量に所定の定数を積算してボンディング位置補正量を算出するため、ボンディング位置補正量を簡易に算出することができる。このため、定数を変更するだけで、ピックアップ位置補正量とボンディング位置補正量との相関関係を調整することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、ボンディング位置補正量の算出は、ピックアップ位置補正量に所定の定数を積算するものとして説明したが、ボンディング位置補正量とピックアップ位置補正量との間で相関関係が成立する如何なる算術式を用いて算出してもよい。例えば、ボンディング装置１の駆動を開始してからの経過時間ｔを変数とする関数Ｆ（ｔ）を用いて算出してもよい。
また、上記実施形態において、ピックアップ位置補正量は、マーク撮像カメラ３１により撮像したマーク画像に基づいて算出し、ボンディング位置補正量は、ピックアップ位置補正量に基づいて算出するように説明したが、ボンディング位置補正量を、マーク撮像カメラ３１により撮像したマーク画像に基づいて算出し、ピックアップ位置補正量は、ボンディング位置補正量に基づいて算出してもよい。この場合、制御部４０の撮像制御部４１は、コレット２４がボンディング位置となったときに、マーク撮像カメラ３１にマーク２６を撮像させることで、マーク画像に基づいてボンディング位置補正量を算出することができる。
また、上記実施形態において、マーク画像の撮像は、コレット２４がピックアップ位置となるようにボンディングヘッド２１を移動させたときに行うものとして説明したが、更にその後、スライドアーム２３を下降させて、コレット２４を半導体ダイ２に近接させた状態で行うものとしてもよい。
実施形態に係るボンディング装置を示した図である。 リードフレームの上面図である。 マーク撮像カメラの配置を説明するための図である。 制御部の機能構成を例示する機能ブロック図である。 時間の経過に伴うコレットのＸ方向におけるボンディング位置とピックアップ位置でのずれ量を示しており、（ａ）はボンディング位置、（ｂ）はピックアップ位置を示している。 時間の経過に伴うコレットのＹ方向におけるボンディング位置とピックアップ位置でのずれ量を示しており、（ａ）はボンディング位置、（ｂ）はピックアップ位置を示している。 基準位置の登録処理を示すフローチャートである。 ボンディング処理を示すフローチャートである。 ボンディング位置撮像カメラの視野を示した図である。 ピックアップ位置撮像カメラの視野を示した図である。
符号の説明
１…ボンディング装置、２…半導体ダイ、３…半導体ウェハ、４…リードフレーム、５…搬送装置、６…ウェハホルダ、７…ヘッドユニット、１０…アイランド、１１…リード、１２…ボンディングステージ、１３…ヒータ、１４…保護シート、１６…第１スライド面、１７…第２スライド面、１８…ベース、１９…Ｘ軸モータ、２０…Ｙ軸モータ、２１…ボンディングヘッド、２２…Ｚ軸モータ、２３…スライドアーム、２４…コレット、２５…ターゲット、２６…マーク、２７…カメラ用Ｙ軸モータ、２８…カメラユニット、２９…ボンディング位置撮像カメラ、３０…ピックアップ位置撮像カメラ、３１…マーク撮像カメラ（撮像手段）、４０…制御部（ボンディング制御手段、第１補正量算出手段、第２補正量算出手段）、４１…撮像制御部、４２…駆動制御部（ボンディング制御手段）、４３…補正量算出部（第１補正量算出手段、第２補正量算出手段）、５０…ＣＰＵ、５１…メモリ、５２…カメラ用Ｙ軸モータインタフェース、５３…カメラインタフェース、５４…Ｙ軸モータインタフェース、５５…Ｘ軸モータインタフェース、５６…Ｚ軸モータインタフェース、５７…搬送装置インタフェース、５８…ヒータインタフェース、６１…十字線、６２…十字線。
本発明に係るボンディング装置は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御部と、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方にあるときにマークを撮像する撮像装置と、撮像装置で撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出手段と、第１補正量算出手段により算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出手段と、を有する。
本発明に係るボンディング装置では、ボンディング制御部により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像装置が、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出手段が、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出手段が、この算出した第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置によれば、第１補正量は、撮像装置による実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像装置による実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出ステップと、を有する。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法では、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出ステップにおいて、この算出した第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差が増大することなく、常に、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を、高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差が増大することなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を、高精度に補正することができる。特に、稼動を開始してから暫くの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。さらに、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないためコストの増加を抑制することができる。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、マークを撮像する撮像装置と、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御部と、を備えるボンディング装置を用いて、ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出ステップと、を有する。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法では、ボンディング制御部により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出ステップにおいて、この算出した第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
この場合、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方は、ピックアップ位置であり、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方は、ボンディング位置であることが好ましい。このボンディング方法では、ボンディングヘッドがピックアップ位置にあるときにボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、この撮像したマーク画像に基づいて、ピックアップ位置の補正量を算出し、更に、この算出したピックアップ位置の補正量に基づいて、ボンディング位置の補正量を算出する。このように、ボンディングの前工程となるピックアップのピックアップ位置において、実測による位置補正を行うため、ボンディング装置を稼動させた直後であっても、ピックアップ位置を高精度に補正することができる。
また、本発明に係るボンディング方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、マークを撮像する撮像装置と、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御部と、を備えるボンディング装置を用いて、ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を第１補正量で補正する第１補正ステップと、第１補正ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を第２補正量で補正する第２補正ステップと、第１補正ステップ及び第２補正ステップの何れか一方により補正されたピックアップ位置において半導体ダイをピックアップするダイピックアップステップと、第１補正ステップ及び第２補正ステップの何れか他方により補正されたボンディング位置にピックアップした半導体ダイを移送する移送ステップと、移送ステップより移送された半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディングステップと、を有する。
本発明に係るボンディング方法では、ボンディング制御部により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて算出される第１補正量でピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を補正し、更に、第２補正ステップにおいて、この算出した第１補正量に基づいて算出される第２補正量でピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を補正する。そして、ダイピックアップステップにおいて、第１補正ステップで補正されたピックアップ位置において半導体ダイをピックアップし、ボンディングステップにおいて、第２補正ステップで補正されたボンディング位置において半導体ダイをボンディングする。このように、本発明に係るボンディング方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置の補正を行うことができる。これにより、半導体ダイを高精度にピックアップすることができるとともに、ピックアップした半導体ダイを高精度にボンディングすることができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
１…ボンディング装置、２…半導体ダイ、３…半導体ウェハ、４…リードフレーム、５…搬送装置、６…ウェハホルダ、７…ヘッドユニット、１０…アイランド、１１…リード、１２…ボンディングステージ、１３…ヒータ、１４…保護シート、１６…第１スライド面、１７…第２スライド面、１８…ベース、１９…Ｘ軸モータ、２０…Ｙ軸モータ、２１…ボンディングヘッド、２２…Ｚ軸モータ、２３…スライドアーム、２４…コレット、２５…ターゲット、２６…マーク、２７…カメラ用Ｙ軸モータ、２８…カメラユニット、２９…ボンディング位置撮像カメラ、３０…ピックアップ位置撮像カメラ、３１…マーク撮像カメラ（撮像装置）、４０…制御部（ボンディング制御部、第１補正量算出手段、第２補正量算出手段）、４１…撮像制御部、４２…駆動制御部（ボンディング制御部）、４３…補正量算出部（第１補正量算出手段、第２補正量算出手段）、５０…ＣＰＵ、５１…メモリ、５２…カメラ用Ｙ軸モータインタフェース、５３…カメラインタフェース、５４…Ｙ軸モータインタフェース、５５…Ｘ軸モータインタフェース、５６…Ｚ軸モータインタフェース、５７…搬送装置インタフェース、５８…ヒータインタフェース、６１…十字線、６２…十字線。
本発明に係るボンディング装置は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御部と、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方にあるときにマークを撮像する撮像装置と、撮像装置で撮像されたマーク画像に基づいて、ボンディングヘッドのピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を補正するための第１補正量を算出する第１補正量算出手段と、ボンディングヘッドのピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を補正するための第２補正量を、第１補正量算出手段により算出された第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出する第２補正量算出手段と、を有する。
本発明に係るボンディング装置では、ボンディング制御部により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像装置が、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出手段が、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を補正する第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出手段が、この算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を補正する第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置によれば、第１補正量は、撮像装置による実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像装置による実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置でのボンディングヘッドの位置の補正を行うことができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を補正する第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を補正する第２補正量を、第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出する第２補正量算出ステップと、を有する。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法では、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を補正する第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出ステップにおいて、この算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を補正する第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差が増大することなく、常に、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を、高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差が増大することなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を、高精度に補正することができる。特に、稼動を開始してから暫くの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置でのボンディングヘッドの位置の補正を行うことができる。さらに、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないためコストの増加を抑制することができる。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、マークを撮像する撮像装置と、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御部と、を備えるボンディング装置を用いて、ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を補正する第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を補正する第２補正量を、第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出する第２補正量算出ステップと、を有する。
本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法では、ボンディング制御部により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正量算出ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を補正する第１補正量を算出し、更に、第２補正量算出ステップにおいて、この算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を補正する第２補正量を算出する。このように、本発明に係るボンディング装置の補正量算出方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置でのボンディングヘッドの位置の補正を行うことができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。
この場合、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方は、ピックアップ位置であり、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方は、ボンディング位置であることが好ましい。このボンディング方法では、ボンディングヘッドがピックアップ位置にあるときにボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、この撮像したマーク画像に基づいて、ピックアップ位置でのボンディングヘッドの位置の補正量を算出し、更に、この算出したピックアップ位置でのボンディングヘッドの位置の補正量に基づいて、ボンディング位置でのボンディングヘッドの位置の補正量を算出する。このように、ボンディングの前工程となるピックアップのピックアップ位置において、実測による位置補正を行うため、ボンディング装置を稼動させた直後であっても、ピックアップ位置でのボンディングヘッドの位置を高精度に補正することができる。
また、本発明に係るボンディング方法は、位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、マークを撮像する撮像装置と、ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御部と、を備えるボンディング装置を用いて、ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、マークを撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を補正する第１補正量を算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を第１補正量で補正する第１補正ステップと、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を補正する第２補正量を、第１補正ステップにより算出された第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を第２補正量で補正する第２補正ステップと、第１補正ステップ及び第２補正ステップの何れか一方により補正された位置において半導体ダイをピックアップするダイピックアップステップと、第１補正ステップ及び第２補正ステップの何れか他方により補正された位置にピックアップした半導体ダイを移送する移送ステップと、移送ステップより移送された半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディングステップと、を有する。
本発明に係るボンディング方法では、ボンディング制御部により、ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方に移動されると、撮像ステップにおいて、ボンディングヘッドに設けられたマークを撮像する。そして、第１補正ステップにおいて、撮像されたマーク画像に基づいて算出される第１補正量でピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を補正し、更に、第２補正ステップにおいて、この算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出される第２補正量でピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を補正する。そして、ダイピックアップステップにおいて、第１補正ステップで補正されたボンディングヘッドのピックアップ位置において半導体ダイをピックアップし、ボンディングステップにおいて、第２補正ステップで補正されたボンディングヘッドのボンディング位置において半導体ダイをボンディングする。このように、本発明に係るボンディング方法によれば、第１補正量は、撮像ステップによる実測により算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方でのボンディングヘッドの位置を高精度に補正することができる。一方、第２補正量は、実測により算出した第１補正量、および、第１補正量と第２補正量との相関関係に基づいて算出することができるため、例えば、ボンディング装置が稼動と停止を頻繁に繰り返したとしても、誤差を増大させることなく、所定の範囲内において、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方でのボンディングヘッドの位置を所定の誤差範囲内において補正することができる。特に、ボンディングヘッドの温度が安定する定常状態になるまでの間はボンディングヘッドの変位量の変動が大きくなるが、撮像ステップによる実測を行うことで、この間も、高精度にピックアップ位置及びボンディング位置でのボンディングヘッドの位置の補正を行うことができる。これにより、半導体ダイを高精度にピックアップすることができるとともに、ピックアップした半導体ダイを高精度にボンディングすることができる。しかも、第２補正量を算出するために撮像装置を別途設ける必要がないため、コストの増加を抑制することができる。

Claims (7)

  1. 位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、
    前記ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御手段と、
    前記ボンディングヘッドがピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方にあるときに前記マークを撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段で撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出手段と、
    前記第１補正量算出手段により算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出手段と、
    を有することを特徴とするボンディング装置。
  2. ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方は、ピックアップ位置であり、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方は、ボンディング位置であることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
  3. 前記第２補正量算出手段は、第１補正量に所定の定数を積算して第２補正量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のボンディング装置。
  4. 位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、前記マークを撮像する撮像ステップと、
    前記撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、
    前記第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出ステップと、
    を有することを特徴とするボンディング装置の補正量算出方法。
  5. 位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、前記マークを撮像する撮像手段と、前記ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御手段と、を備えるボンディング装置を用いて、
    前記ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、前記マークを撮像する撮像ステップと、
    前記撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出する第１補正量算出ステップと、
    前記第１補正量算出ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出する第２補正量算出ステップと、
    を有することを特徴とするボンディング装置の補正量算出方法。
  6. 位置決め用のマークが設けられたボンディングヘッドと、前記マークを撮像する撮像手段と、前記ボンディングヘッドにより、所定のピックアップ位置において保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップして、所定のボンディング位置において半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング制御手段と、を備えるボンディング装置を用いて、
    前記ボンディングヘッドが、保護シートに貼り付けられた半導体ダイをピックアップするピックアップ位置、及び、半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディング位置の何れか一方にあるときに、前記マークを撮像する撮像ステップと、
    前記撮像ステップで撮像されたマーク画像に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方の第１補正量を算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方を第１補正量で補正する第１補正ステップと、
    前記第１補正ステップにより算出された第１補正量に基づいて、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方の第２補正量を算出するとともに、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方を第２補正量で補正する第２補正ステップと、
    前記第１補正ステップ又は前記第２補正ステップにより補正されたピックアップ位置において半導体ダイをピックアップするダイピックアップステップと、
    前記第１補正ステップ又は前記第２補正ステップにより補正されたボンディング位置にピックアップした半導体ダイを移送する移送ステップと、
    前記移送ステップより移送された半導体ダイをボンディング対象にボンディングするボンディングステップと、
    を有することを特徴とするボンディング方法。
  7. ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか一方は、ピックアップ位置であり、ピックアップ位置及びボンディング位置の何れか他方は、ボンディング位置であることを特徴とする請求項５又は６に記載のボンディング方法。

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