JP2012248728A - ダイボンダ及びボンディング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ボンディングヘッドに設けた基準ピンが基板へのボンディング時に、基板や周囲の部品に接触する等の干渉をせず、フライ認識時には、基準ピン及びダイのどちらも結像する点がずれず、画像がぼけないダイボンダ及びダイボンディング方法を提供することにある。
【解決手段】本発明ダイボンダ及びダイボンディング方法において、ボンディングヘッドは、ダイを吸着して保持する吸着ノズルと、基準ピンと、吸着ノズル及び基準ピンを取り付けた実装ヘッドとを具備し、部品認識カメラは、ボンディングヘッドの吸着ノズルに保持されたダイから出射される反射光を透過し基準ピンとダイの焦点距離をほぼ等しくする光学ガラスを具備し、基準ピンとダイを撮像するものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、ダイボンダ及びボンディング方法に係わり、基板にボンディングするためにダイをピックアップした時にダイの保持状態の認識に関する。

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、半導体ウェハからダイをピックアップ（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を行う方法として、ピックアップしたダイを一度プリアライメントステージ（第１の作業ステージ）に載置し、ボンディングヘッドでプリアライメントステージから再度ダイをピックアップし、第２の作業ステージの搬送されてきた基板にボンディング（装着）する方法（特許文献１）がある。また、ウェハからダイをピックアップ（吸着）したダイの保持状態を部品認識カメラで撮像し、その撮像結果に基づいてボンディング位置及び姿勢を補正してボンディングする方法（特許文献２）がある。

基板にダイボンディングする場合には、ボンディングヘッドの吸着ノズルに吸着保持されたダイを部品認識カメラで撮像し、その撮像結果に基づいてボンディング位置及び姿勢を補正して搬送されてきた基板にボンディングする。
ダイボンディングのスループットを向上させるために、近年は、プリアライメントステージから基板に移動する途中で停止せず、移動中のボンディングヘッドの吸着ノズルのダイを撮像して位置及び姿勢を認識するフライ認識が一般的となっている。
フライ認識の認識開始トリガとして、一般的に、ボンディングヘッドをプリアライメントステージから基板に移動させるためのＹ軸駆動モータのエンコーダ信号を用いる。そして、Ｙ軸駆動モータのエンコーダ信号から得た認識開始トリガによって、ボンディングヘッド４１が基板Ｐにボンディングする位置及び姿勢の補正動作を開始する。
例えば、図１２に示すように、Ｙ軸駆動モータのエンコーダ４６は、認識開始トリガ（検査開始信号）を画像処理部４７に出力する。画像処理部４６は、部品認識カメラ４２に撮像開始の指令信号を出力する。部品認識カメラ４２は、撮像を開始し、画像処理部４６に撮像し、取得した画像（撮像結果）を出力する。部品認識カメラ４２は、入力された画像を画像処理して、ボンディングヘッド４１が基板Ｐにボンディングする位置及び姿勢の補正量を算出し、算出した前記補正量を制御部８に出力する。制御部８は、入力された補正量に基づいて、ボンディングヘッド４１が基板Ｐにボンディングする位置及び姿勢を補正制御する。

図８は、基準マークを設けた場合のボンディングヘッド及び吸着ノズルを説明するための図である。図８（ａ）は、Ｚ軸に沿って下から上に見た平面図、図８（ｂ）は、横方向から見た正面図、図８（ｃ）は、側面図である。図９は、吸着ノズルにダイが吸着されている場合の正面図の一例である。さらに、図１０は、従来の部品認識カメラの構成例を示す図である。図１０は、横方向から見た正面図で吸着ノズルにダイが吸着されている場合の一実施例を示す図である。
図１０において、部品認識カメラ４２’は、ビームスプリッタ４２２、光源４２３、及びカメラ４２４を有する。ビームスプリッタ４２２は、入射された入射光（ビーム）を透過光と反射光の２つに分岐する機能を有する。光源４２３からの照明光は、ビームスプリッタ４２２を透過して被写体であるボンディングヘッド８１、基準ピン８３、及びダイＤに照射される（同軸照明）。ボンディングヘッド８１、基準ピン８３、及びダイＤは、ハーフミラー４２２に反射光を出射し、出射された反射光ＯＰ０はビームスプリッタ４２２で反射し、カメラ４２４に入射する。カメラ４２４は、入射光を電気信号（画像）に変換して、制御部８に出力する。

正確にダイボンディングするために、ダイボンダにおけるボンディング機構の初期調整時には、実装ヘッド８１の吸着ノズル８２の中心軸Ｃにダイが吸着されているとして調整がなされる。しかし、実際のダイの計測開始（フライ認識の開始）時には、上記認識開始トリガを感知するタイミングにばらつきがある。このため、認識タイミングで吸着ノズル８２の中心が明確とならない。さらに、吸着ノズル８２は、ダイＤを吸着しているため、上記ボンディング機構の初期調整時に見えた吸着ノズル８２の中心が見えない。従って、吸着ノズルの中心軸Ｃの代用として、基準ピン８３を用いるのが一般的である。

しかし、吸着ノズル８２に吸着されたダイＤの高さと、基準ピン８３の高さが異なるため、焦点距離にΔｆの差があり、基準ピン８３またはダイＤのいずれかは結像する点からずれ、画像がぼける。即ち、被写界深度が浅い画像しか得られない。
このため、その撮像結果に基づいてボンディング位置及び姿勢を補正しようとしても、正確な位置及び姿勢が検出できず、補正が難しかった。
基準ピンを焦点距離にΔｆの差が小さくなるように延ばし、ダイＤの高さとほぼ一致するようにした場合には、基板にボンディングする時に、基準ピンが基板や周囲の部品に接触する恐れがある。

特開２００９−２４６２８５号公報 特開２００９−１０５３５２号公報

以上のような従来の問題点に鑑み、本発明の目的は、ボンディングヘッドの吸着ノズルに吸着保持されたダイを部品認識カメラで撮像し、その撮像結果に基づいてボンディング位置及び姿勢を補正して搬送されてきた基板にボンディングするダイボンダ及びダイボンディング方法において、ボンディングヘッドに設けた基準ピンが基板へのボンディング時に、基板や周囲の部品に接触する等の干渉をせず、フライ認識時には、基準ピン及びダイのどちらも結像する点がずれず、画像がぼけないダイボンダ及びダイボンディング方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のダイボンダの第１の特徴は、ウェハを保持するダイ供給部と、ウェハからダイをピックアップしプリアライメントステージに前記ダイを載置するピックアップ部と、前記プリアライメントステージから前記ダイをピックアップし基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドによる前記ダイの保持状態を撮像する部品認識カメラとを有するボンディングヘッド部と、前記部品認識カメラが撮像した画像を画像処理し、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢の補正量を算出する画像処理部と、算出した前記補正量に基づいて、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢を補正制御する制御部と、を備え、前記ボンディングヘッドは、前記ダイを吸着して保持する吸着ノズルと、基準ピンと、前記吸着ノズル及び基準ピンを取り付けた実装ヘッドとを具備し、前記部品認識カメラは、前記基準ピンから出射する反射光と前記ダイから出射する反射光を撮像するときに、前記ボンディングヘッドの前記基準ピンから出射される反射光を透過し前記基準ピンからの反射光と前記ダイからの反射光の焦点距離をほぼ等しくする光学ガラスを具備し、前記基準ピンと前記ダイを撮像するものである。
ことを特徴とする

また上記本発明の第１の特徴のダイボンダにおいて、前記吸着ノズルの中心軸を基に予め前記基準ピンの位置を計測しておくことを本発明の第２の特徴とする。
また上記本発明の第１の特徴または第２の特徴のダイボンダにおいて、前記基準ピンは、前記吸着ノズルに吸着される前記ダイより外側に設けることを本発明の第３の特徴とする。
また本発明の第３の特徴のダイボンダにおいて、前記吸着ノズルの前記基準ピンは、前記基板に前記ダイをボンディングするために、前記ボンディングヘッドを前記プリアライメントステージから前記基板に移動する方向であって、前記吸着のノズルの中心軸を通過する直線上に設けたことを本発明の第４の特徴とする。
また本発明の第４の特徴のダイボンダにおいて、前記基準ピンは、前記吸着ノズルの両側に設けられることを本発明の第５の特徴とする。
また本発明の第１〜第５の特徴のダイボンダにおいて、前記部品認識カメラは、さらに前記吸着ノズル、前記基準ピン、及び前記実装ヘッドに照明光を照射する光源と、前記照明光と、前記吸着ノズル、前記基準ピン、及び前記実装ヘッドからの出射する反射光を、透過光と反射光に分岐するビームスプリッタを具備し、前記光学ガラスは、前記ハーフミラーに設けられることを第６の特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明は、ダイ供給部に保持されたウェハからダイをピックアップし、プリアライメントステージに前記ダイを載置する第１のピックアップステップと、ボンディングヘッドの吸着ノズルによって前記プリアライメントステージから前記ダイをピックアップし基板にダイボンディングする第２のピックアップステップと、部品認識カメラによって前記吸着ノズルがピックアップした前記ダイの保持状態を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップが撮像した画像を画像処理し、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢の補正量を算出する補正量算出ステップと、算出した前記補正量に基づいて、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢を補正制御する制御ステップと、を備え、前記撮像ステップは、光学ガラスを透過した入射光として、前記吸着ノズルに保持された前記ダイから出射される反射光を取得し、前記ボンディングヘッドの基準ピンから出射される反射光と焦点距離がほぼ等しい画像を取得することを第７の特徴とするボンディング方法である。

また、本発明の第７の特徴のボンディング方法において、予め前記ボンディングヘッドの前記吸着ノズルの中心軸及び前記基準ピンの位置を計測する計測ステップを備えたことを第８の特徴とする。
また、本発明の第８の特徴のボンディング方法において、前記補正量算出ステップは、前記基準ピンの位置を算出し、算出した前記基準ピンの位置と前記計測ステップで計測した前記吸着ノズル及び基準ピンの位置を基に前記吸着ノズルの中心軸の位置を算出し、算出した前記中心軸の位置に基づいて前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢の補正量を算出することを第９の特徴とする。

従って、本発明によれば、ダイ供給部のウェハ保持台のを部品認識カメラとの干渉を避けるように、部品認識カメラの設置位置より下部に設けることで小型なダイボンダを提供できる。
また、本発明よれば、プリアライメントステージとボンディンヘッドとを協調して受渡位置に移動させることでスループットを低減できるダイボンダ及びボンディング方法を提供できる。

本発明の一実施形態であるダイボンダの基本的な構成を示す概略図を示す図である。 本発明の一実施形態であるウェハ保持台の動作を模式的に示す図である。 図２に示す４台のウェハ保持台（ウェハ）のうち格子状に示したウェハを有するウェハ保持台の部品認識カメラとの関係を示す図である。 本発明の一実施形態の部品認識カメラの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の部品認識カメラが撮像した画像を示す図である。 本発明の一実施形態の部品認識カメラが撮像した画像を示す図である。 本発明の一実施形態の部品認識カメラが撮像した画像を示す図である。 基準マークを設けた場合のボンディングヘッド及び吸着ノズルを説明するための図である。 図８の吸着ノズルにダイが吸着されている場合の正面図の一例である。 従来の部品認識カメラの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態の部品認識カメラの構成を示す図である。 従来の部品認識カメラの動作タイミングを説明するための図である。 本発明の一実施形態の部品認識カメラの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
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。
また、各図の説明において、従来の技術を説明した図８と図９を含め、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付して重複を避け、できるだけ説明を省略する。

まず、本発明の一実施形態のダイボンダについて、各部の基本的な構成と動作を、図１と図２を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるダイボンダ１００の基本的な構成を示す概略図を示す図である。図１（ａ）は、ダイボンダ１００の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）において矢印Ａから見た正面図である。図２は、本発明の一実施形態であるウェハ保持台の動作を模式的に示す図である。
ダイボンダ１００は、大別して、ダイ供給部１、ピックアップ部２、プリアライメント部３、ボンディング部４、搬送部５、ダイＤがボンディング（装着）された基板Ｐを基板搬送パレット５１から受け取る基板搬出部７、及び各部の動作を監視し制御する制御部８とを有する。

まず、ダイ供給部１について説明する。
ダイ供給部１は、複数のウェハ１１（図１では４枚）をそれぞれ保持する複数のウェハ保持台１２、突き上げユニット１３（点線で示す）、複数のウェハ保持台１２それぞれを固定するウェハ保持台１４、ＸＹ駆動部１５、回転駆動部１６、及び保持部基台１７を有する。突上げユニット１３は、ウェハ１１からダイＤを突き上げ、ピックアップヘッド２１にダイＤをピックアップさせるユニットである。
ウェハ保持台１２は、ウェハ保持ステージ１４（図１（ａ）参照）の４辺側に固定されている。ウェハ保持ステージ１４は、図１（ｂ）に示す保持部基台１７に設けられたＸＹ駆動部１５により、図２（ａ）に示すＹ方向の移動例のようにＸ方向、Ｙ方向に移動し、さらにＸＹ駆動部１５上に設けられた回転駆動部１６により図２（ｂ）示すよう回転可能に設けられている。一方、突き上げユニット１３は、保持部基台１７の所定位置に基本的には固定され、その位置に存在するウェハ１１のダイＤを突き上げる。基本的とは、微調整機構を有することもあることを示す。
上記の構成のうち回転駆動部１６によってウェハ１１（ウェハ保持台１２）を選択し、ＸＹ駆動部１５によって選択されたウェハ上の所定位置のダイＤを突き上げユニット１３の上部に移動させる。

本実施形態では４枚のウェハから１個ずつダイをピックアップするから、まず、ピックアップされるダイの位置、即ちダイ供給部をピックアップヘッド２１に垂直な面内で移動させるＸＹ駆動部（２方向移動手段）１５で決め、その後９０度ずつウェハ保持台１２を順次回転させて４枚のウェハからダイＤを順次ピックアップする。この場合、回転したときにピックアップ位置においてダイＤが同一姿勢になうように各ウェハをウェハ保持台に載置することが望ましい。次に、隣接するダイをピックアップできるようにウェハ保持ステージ１４をＸＹ駆動部１５で移動する。そして、これ等動作を繰り返して行う。
上記実施形態では、ダイのピックアップ位置をＸＹ駆動部１５で決めたが、ＸＹ方向に突き上げユニット１３を移動させる突き上げユニット移動手段を設けて突き上げユニット１３を移動させても良い。

次に、ピックアップ部２について説明する。
ピックアップ部２は、突き上げユニット１３で突き上がられたダイＤを吸着してピックアップするピックアップヘッド２１、ピックアップヘッド２１をＸ方向に移動させるＸ駆動軸２２、ウェハ１１のアライメントマーク（図示せず）を撮像し、ピックアップすべきダイＤの位置を認識するウェハ認識カメラ２３（図２（ｂ）参照）、及びピックアップ用ノズルストッカ２４とを有する。ピックアップ部２において、ピックアップヘッド２１は、突き上げユニット１３で突き上げられたダイＤを吸着してピックアップし、プリアライメントステージ（以下、単にプリステージという）３１に載置する。
Ｘ駆動軸２２によってピックアップヘッド２１は、ダイＤの突き上げ位置とプリステージ３１間を往復し、４個のダイをプリステージ３１にプリステージの長手（Ｙ）方向に列状に配置する。

次に、プリアライメント部３について説明する。
プリアライメント部３は、プリステージ３１、Ｚ軸駆動部３２、Ｙ軸駆動部３３、Ｘ軸駆動部３４、及び載置部品認識カメラ３５を有する。プリアライメント部３において、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３３、及びＺ軸駆動部３２は、図１（ａ）に示すＸ方向とＹ方向、及び図１（ｂ）に示すＺ方向に、ダイＤを載置したプリステージ３１を移動させる。プリステージ３１には、複数個（例えば、４個）のダイＤが、Ｙ方向に均等な間隔で載置（図示せず）される。

プリアライメント部３の動作を図２及び図３を用いて説明する。図３は、図２（ａ）に示す４台のウェハ保持台１２（ウェハ１１）のうち格子状に示したウェハ１１を有するウェハ保持台１２と部品認識カメラ４２とのＹ方向における関係を示す図である。ウェハ保持台１２（ウェハ１１）は、図２を用いて既に説明したようにＸ、Ｙ方向に移動する。図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）は、それぞれ、プリアライメント部３の構成を示す図である。
なお、部品認識カメラ４２は、ボンディングヘッド４１がプリステージ３１から基板Ｐに矢印Ｇに示す方向に水平移動する途中で、ボンディングヘッド４１にピックアップされているダイＤの保持状態を撮像する。

まず、図３(ｃ)では、ボンディングヘッド４１は、ダイＤのピックアップ及びボンディングに必要な最低限の上下移動し、プリステージ３１と基板Ｐとの間を矢印Ｇに示すように水平往復移動するようにしている。そのために、部品認識カメラ４２は、ボンディングヘッド４１にピックアップされているダイＤの保持状態を監視するために、プリステージ３１と基板Ｐより下のウェハ保持台１２と同じか同一レベルになるように配置していた。同一レベルとは、ボンディングヘッド４１の水平往復移動に差し支えないようにその移動レベルに近接した位置をいう。

また、図３(ａ)、図３(ｂ)では、ダイ供給部１の小型化を図るために、部品認識カメラ４２をダイ供給部１と干渉しないように、ダイ供給部１の上面より上側の高い位置に設ける。その結果、４台のウェハ保持台１２が隣接する位置をまで狭くすることができる。例えば、部品認識カメラ４２を４台のウェハ保持台１２の中心位置の上部に配置した時の１台のウェハ保持台１２による効果が図３に示すようにΔαであるとすれば、ダイ供給部１のＸ、Ｙ方向の幅をそれぞれ２α小さくできる。その他の構成部の兼ね合いがあるので、必ずしも２α分小さくできると限らないが、少なくとも格子状の位置のＹ方向のαの効果は奏する。
以上のように、図３（ａ）または図３（ｂ）のプリアライメント部３の構成では、ウェハ保持台１２（ウェハ１１）を４台設ける場合を説明したが、１台でも、さらに、２台、３台または５台以上でも同様な手段で同様な効果を奏することができる。
また、ダイ供給部１の小型化の結果、ダイＤのウェハ１１からピックアップから基板Ｐへのボンディングする間の処理時間の短縮をできる。

次に、ボンディング部４について説明する。
ボンディング部４は、プリステージ３１からダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐにボンディングするボンディングヘッド４１、ボンディングヘッド４１のダイＤの保持状態を撮像する部品認識カメラ４２、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動軸４３、搬送されていた基板Ｐの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンディングすべきダイＤのボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４、及びボンディングヘッド用ノズルストッカ４５を有する。また、ボンディングヘッド４１は、Ｙ軸駆動部４３でＹ方向に移動するほか、先端に複数設けられた吸着ノズル４１ａを昇降する図示しないヘッド昇降手段を有する。
このような構成によって、ボンディングヘッド４１は、プリステージ３１上に載置されたダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐにボンディングする。部品認識カメラ４２は、Ｙ駆動軸に沿って移動中のボンディングヘッド４１に保持されたダイＤの保持状態を撮像し、その結果に基づいてボンディングヘッド４１が基板Ｐにボンディングする位置及び姿勢を補正して、基板ＰにダイＤをボンディングする。この動作をプリステージ３１上の４個のダイに対して同時にまたは個別に行なう。

搬送部５は、一枚または複数枚の基板（図１では４枚）を載置した基板搬送パレット５１と、基板搬送パレット５１が移動するパレットレール５２とを具備する同一構造の第１、第２搬送部とが並行して設けられている。基板搬送パレット５１は、基板搬送パレットに設けられた図示しないナットをパレットレール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、基板搬送パレット５１は、基板供給部６で基板を載置され、パレットレール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に基板を渡す。第１、第２搬送部は、互いに独立して駆動され、一方の基板搬送パレット５１の基板ＰにダイＤをボンディング中に、他方の基板搬送パレット５１は、基板を搬出し、基板供給部６に戻り、新たな基板を載置するなどの準備を行なう。
なお、本実施形態のダイボンダにおいて、直線的に移動させる駆動機構にもボールネジ／ナット方式など採用している。また、搬送部等の駆動機構としては、上記のボールネジ／ナット方式に限らず、リニアモータ方式を用いても良い。

基板供給部６は、基板搬送パレット５１に基板を供給する。なお、１枚の基板搬送パレット５１は、複数枚（例えば、４枚）の基板Ｐを搬送する。
搬送部５は、基板供給部６からボンディング位置を経由して、基板搬送パレット５１を基板搬出部７まで搬送する。基板搬出部７は、ダイＤがボンディング（装着）された基板Ｐを基板搬送パレット５１から受け取るユニットである。
制御部８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、各部の動作を監視し、制御する。制御部８は、例えば、部品認識カメラ４２が撮像した画像を画像処理し、ボンディングヘッド４１のダイＤの保持状態を解析し、解析した保持状態（撮像結果）に基づいてＸ軸駆動制御する。

以上、図１〜図３を用いて、本発明のダイボンダの各部の基本的な構成と動作を説明した。
次に、図１〜図３、及び図４〜図７によって、本発明のダイボンダ及びダイボンディング方法の一実施例を説明する。図４は、本発明の一実施形態の部品認識カメラの構成を示す図である。図４は、横方向から見た正面図で吸着ノズルにダイが吸着されている場合の一実施例を示す図である。図５〜図７は、本発明の一実施形態の部品認識カメラが撮像した画像を示す図である。部品認識カメラが撮像した画像の一実施例である。

図８で説明したように、吸着ノズル８２に吸着されたダイＤの高さと、基準ピン８３の高さが異なる。このため、焦点距離にΔｆの差があり、基準ピン８３またはダイＤのいずれかは結像する点からずれ、画像がぼけてしまっていた。
図８の従来例に対して、本発明の部品認識カメラ４２は、基準ピン８３から出射する反射光が通過する光路（図４の実線矢印ＯＰ３）の途中に光学ガラス４２１を設けた。この結果、本発明では、基準ピン８３から出射する反射光（ＯＰ３、ＯＰ３）は、光学ガラス４２１を通過し、ダイＤから出射する反射光（ＯＰ１、ＯＰ２）は、空気中（または周囲環境を満たす気体中）を通過する。従って、ダイＤから出射する反射光（ＯＰ１、ＯＰ２）と基準ピン８３から出射する反射光（ＯＰ３、ＯＰ３）の焦点距離をほぼ等しくすることができる。この結果、被写界深度が深い画像を取得できる。
なお、ここで、光学ガラス４２１は、例えば、直方体とし、保持具でビームスプリッタ４２２上に保持される。保持具は、例えば、カギ爪（若しくは、Ｌ字）状に折り曲げた、金属板等の板であり、両側から挟みこむようにビームスプリッタ４２２上に取り付ける。また好ましくは、保持具は、ボンディングヘッド４１の移動方向（Ｙ方向）から両側を挟みこむようにビームスプリッタ４２２上に取り付ける。また保持具ではなく、例えば、光学ガラス４２１の下面とビームスプリッタ４２２の上面を、透明な接着剤で固定するようにしても良い。
なお、図４で使用するビームスプリッタ４２２は、図１０で説明したビームスプリッタと同じものである。ビームスプリッタ４２２には、プリズム型、平面型、ウェッジ基板型がある。図４のビームスプリッタ４２２は、プリズム型である。プリズム型は、２つの直角プリズム４２２Ａと４２２Ｂを貼り合わせ、接合面４２２Ｃには、誘電体多層膜や金属薄膜のコーティングを施してあるタイプである（キューブビームスプリッタ）。簡単なものは、薄いガラス膜でできている。

例えば、本発明の一実施形態では、図５に示すように、例えば、カメラ４２４は、有効画素数を横６４０pixel（画素）×縦４８０pixel（画素）とする。このカメラ４２４が撮像した画像５００では、２３μｍ／pixelとして、対応チップ（サイズが最大１１ｍｍ角のダイＤ）が、４８０pixel×４８０pixelで撮像可能である（領域ＳＰ）。そして、実装ヘッド８１に、カメラの両側８０pixelの空きがある領域ＳＳに撮像されるように基準ピン８３を設けることができる。
また、例えば、カメラ４２４の有効画素数を横８００pixel（画素）×縦６００pixel（画素）とする。このカメラが撮像した画像では、２３μｍ／pixelとして、対応チップ（サイズが最大１３．８ｍｍ角のダイＤ）が、６００pixel×６００pixelで撮像可能である（領域ＳＰ）。また、カメラの両側１００pixelの空きがある領域ＳＳに撮像されるように、基準ピン８３を設けることができる。または、対応チップ（ダイＤ）のサイズが最大１４．７ｍｍ×１３．８ｍｍのダイＤで、カメラの両側８０pixelの空きがある領域ＳＳに撮像されるように、基準ピン８３を設けるようにしても良い。

なお、従来技術でも述べたが、正確にダイボンディングするために、ダイボンダでは、初めに予めボンディング機構の初期調整が実行される。この時、図６に示すように、予めボンディングヘッド４１の実装ヘッド８１の吸着ノズル８２の中心軸Ｃがカメラの光軸中心と一致するように設定され、吸着ノズル８２の中心軸Ｃまたはカメラの光軸中心を基準として両側の２つの基準ピン８３の位置を計測しておく。
なお、この調整は、カメラ４２４が撮像した、実装ヘッド８１、吸着ノズル８２、及び基準ピン８３を含む画像を使用することによって行われる。
なお、吸着ノズル８２の両側の基準ピン８３、及び光学ガラス４２１は、Ｙ方向に平行で、ダイを吸着する吸着ノズル８２の中心軸Ｃを通過する直線上に設ける。即ち、基準ピン８３と吸着ノズル８２は、プリステージ３１からダイＤをピックアップし基板Ｐにダイボンディングするために移動する方向（Ｙ方向）と同一である。

次に、吸着ノズル８２にダイＤが保持されている場合（運転時の場合）には、図７の画像７００に示すように吸着ノズル８２が見えない。しかし、制御部８は、部品認識カメラ４２が取得した画像７００を画像処理によって解析することで算出することができる。即ち、ダイＤとその両側の基準ピン８３のいずれにも焦点が合っているので、それらの画像が鮮明である。このため制御部８は、ダイＤとその両側の基準ピン８３のどちらの位置も容易に検出できる。そのために、図６で説明したように、ダイボンダのボンディング機構の初期調整で、予め実装ヘッド８１の吸着ノズル８２の中心軸Ｃがカメラの光軸中心と一致するように設定され、さらに、中心軸Ｃを基に、両側の２つの基準ピン８３の位置が予め計測されている。従って、２つの基準ピン８３の少なくとも１つの位置が分かれば、吸着ノズルの中心軸Ｃの位置を算出することができる。
その結果、吸着ノズルの中心軸Ｃの位置と検出されたダイＤの位置との違いから、ダイの位置及び姿勢の補正データを算出することができる。

なお、ボンディングヘッド４１は、プリステージ３１から基板Ｐまで、Ｙ方向に移動し、その移動の途中で、部品認識カメラ４２が撮像して、位置及び姿勢の補正データを算出する。このことから、基準ピン８３は、Ｙ方向に平行で、ダイを吸着する吸着ノズル８２の中心軸Ｃを通過する直線上に設けるのが良い。また、部品認識カメラ４２が撮像するタイミングは、従来と同様で、例えば、ボンディングヘッド４１をプリステージ３１から基板Ｐに移動させるためのＹ軸駆動モータのエンコーダ信号を用いる。そして、Ｙ軸駆動モータのエンコーダ信号から得た認識開始トリガによって、ボンディングヘッドの吸着ノズルに吸着されたダイの計測（撮像とダイの位置及び姿勢の補正）を開始する（図１２参照。）。部品認識カメラ４２に使用する光源４２３は、例えば、認識開始トリガ（検査開始信号）に基づいて、ストロボ発光する。

なお、図４において、実装ヘッド８１、吸着ノズル８２、及び基準ピン８３の材質は、例えば、ＳＵＳであり、その表面を窒化処理している。また、基準ピン８３の頭部（反射面）Ｌは、鏡面研磨処理している。

以上のように、上述の実施例の部品認識カメラでは、ボンディングヘッドの吸着ノズルに吸着保持されたダイを認識開始トリガのタイミングで部品認識カメラによって撮像し、その撮像結果に基づいてボンディング位置及び姿勢を補正して搬送されてきた基板にボンディングするダイボンダ及びダイボンディング方法において、ボンディングヘッドに設けた基準ピンが基板へのボンディング時に、基板や周囲の部品に接触する等の干渉をせず、フライ認識時には、基準ピン及びダイのどちらも結像する点がずれず、画像がぼけない。
従って、上記実施例によれば、鮮明な画像が取得できるため、その撮像結果に基づいて正確な位置及び姿勢が検出できる。
さらに、ダイＤの高さと基準ピンの高さがほぼ一致するようにした場合には、基板にボンディングする時に、基準ピンが基板や周囲の部品に接触する恐れがあったが、本発明の部品認識カメラでは、ダイＤの高さと基準ピンの高さがことなるため、周囲の部品に接触しない。

なお、上記図４の部品認識カメラ４２の構成は、図４のビームスプリッタ４２２に対して、横方向にカメラ４２４、上下方向に光源４２２を設けている。しかし、図１３の部品認識カメラ４２’の構成に示すように、ハーフミラー４２２’を用いて横方向から光源４２２の照明光を出射し、カメラ４２４が、上からの反射光ＯＰ１及びＯＰ３を、下側から撮像するように構成しても良い。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正または変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正または変形を包含するものである。

１：ダイ供給部、 ２：ピックアップ部、 ３：プリアライメント部、 ４：ボンディング部、 ５：搬送部、 ６：基板供給部、 ７：基板搬出部、 ８：制御部、 １１：ウェハ、 １２：ウェハ保持台、 １３：突き上げユニット、 １４：ウェハ保持ステージ、 １５：ＸＹ軸駆動部、 １６：回転駆動部、 ２１：ピックアップヘッド、 ２２：Ｘ軸駆動部、 ２３：ウェハ認識カメラ、 ２４：ピックアップ用ノズルストッカ、 ３１：プリアライメントステージ（プリステージ）、 ３２：Ｚ軸駆動部、 ３３：Ｙ軸駆動部、 ３４：Ｘ軸駆動部、 ３５：載置部品認識カメラ、 ４１：ボンディングヘッド、 ４２、４２’：部品認識カメラ、 ４３：Ｙ軸駆動部、 ４４：基板認識カメラ、 ４５：ボンディングヘッド用ノズルストッカ、 ５１：基板搬送パレット、 ５２：パレットレール ８１：実装ヘッド、 ８２：吸着ノズル、 ８３：基準ピン、 １００：ダイボンダ、 ４２１：光学ガラス、４２２：ビームスプリッタ、 ４２２’：ハーフミラー、 ４２２Ａ、４２２Ｂ：直角プリズム、 ４２２Ｃ：接合面、 ４２３：光源、 ４２４：カメラ、 Ｃ：ノズルの中心軸、 Ｄ：ダイ、 Ｐ：基板。

Claims (9)

1. ウェハを保持するダイ供給部と、
   ウェハからダイをピックアップしプリアライメントステージに前記ダイを載置するピックアップ部と、
   前記プリアライメントステージから前記ダイをピックアップし基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドによる前記ダイの保持状態を撮像する部品認識カメラとを有するボンディングヘッド部と、
   前記部品認識カメラが撮像した画像を画像処理し、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢の補正量を算出する画像処理部と、
   算出した前記補正量に基づいて、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢を補正制御する制御部と、
   を備え、
   前記ボンディングヘッドは、前記ダイを吸着して保持する吸着ノズルと、基準ピンと、前記吸着ノズル及び基準ピンを取り付けた実装ヘッドとを具備し、
   前記部品認識カメラは、前記基準ピンから出射する反射光と前記ダイから出射する反射光を撮像するときに、前記ボンディングヘッドの前記基準ピンから出射される反射光を透過し前記基準ピンからの反射光と前記ダイからの反射光の焦点距離をほぼ等しくする光学ガラスを具備し、前記基準ピンと前記ダイを撮像することを特徴とするダイボンダ。
2. 請求項１記載のダイボンダにおいて、前記吸着ノズルの中心軸を基に予め前記基準ピンの位置を計測しておくことを特徴とするダイボンダ。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載のダイボンダにおいて、前記基準ピンは、前記吸着ノズルに吸着される前記ダイより外側に設けることを特徴とするダイボンダ。
4. 請求項３記載のダイボンダにおいて、前記吸着ノズルの前記基準ピンは、前記基板に前記ダイをボンディングするために、前記ボンディングヘッドを前記プリアライメントステージから前記基板に移動する方向であって、前記吸着のノズルの中心軸を通過する直線上に設けたことを特徴とするダイボンダ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のダイボンダにおいて、前記基準ピンは、前記吸着ノズルの両側に設けられることを特徴とするダイボンダ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のダイボンダにおいて、前記部品認識カメラは、さらに前記吸着ノズル、前記基準ピン、及び前記実装ヘッドに照明光を照射する光源と、前記照明光と、前記吸着ノズル、前記基準ピン、及び前記実装ヘッドからの出射する反射光を、透過光と反射光に分岐するビームスプリッタを具備し、前記光学ガラスは、前記ハーフミラーに設けられることを特徴とするダイボンダ。
7. ダイ供給部に保持されたウェハからダイをピックアップし、プリアライメントステージに前記ダイを載置する第１のピックアップステップと、
   ボンディングヘッドの吸着ノズルによって前記プリアライメントステージから前記ダイをピックアップし基板にダイボンディングする第２のピックアップステップと、
   部品認識カメラによって前記吸着ノズルがピックアップした前記ダイの保持状態を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップが撮像した画像を画像処理し、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢の補正量を算出する補正量算出ステップと、
   算出した前記補正量に基づいて、前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢を補正制御する制御ステップと、
   を備え、
   前記撮像ステップは、光学ガラスを透過した入射光として、前記吸着ノズルに保持された前記ダイから出射される反射光を取得し、前記ボンディングヘッドの基準ピンから出射される反射光と焦点距離がほぼ等しい画像を取得することを特徴とするボンディング方法。
8. 請求項７記載のボンディング方法において、予め前記ボンディングヘッドの前記吸着ノズルの中心軸及び前記基準ピンの位置を計測する計測ステップを備えたことを特徴とするボンディング方法。
9. 請求項８記載のボンディング方法において、前記補正量算出ステップは、前記基準ピンの位置を算出し、算出した前記基準ピンの位置と前記計測ステップで計測した前記吸着ノズル及び基準ピンの位置を基に前記吸着ノズルの中心軸の位置を算出し、算出した前記中心軸の位置に基づいて前記ボンディングヘッドが前記基板にボンディングする位置及び姿勢の補正量を算出することを特徴とするボンディング方法。

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