JP2016171106A - ボンディング装置及びボンディング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ボンディングに必要な構成部材の経時変化に影響されなく、ダイを精度よく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。【解決手段】本発明は、ウェハからダイをピックアップし、１台の実装撮像手段でダイの実装位置を真上から撮像し、吸着保持しているダイの位置及び回転角で規定される姿勢を認識できる構造を有するコレットを、該コレットを昇降させる側部から離間して有しているボンディングヘッドでダイを実装位置にボンディングし、ボンディングは、実装撮像手段でダイとアタッチステージ上の実装位置とを常に同時に撮像しながら、その撮像による撮像結果に基づいて、ダイの位置、回転角のうち少なくとも位置を制御して行う。【選択図】図４

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、ボンディングするのに必要な構成部材の経時変化に対して補正不要な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ボンディング工程がある。
ボンディング工程では、基板のボンディング面に正確に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、駆動部発熱や雰囲気温度変化によって、構成部材の位置ずれ等の経時変化が発生する。しかし、ボンディングヘッドの構造上の問題で、１台のカメラでは、ダイ及びコレットの両方、又は基板及びコレットの両方を同時に真上から見ることはできない。そのために、ダイを正確に実装位置にボンディングできない。
上記の経時変化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では、図１１に示すように、ダイと基板を同時に撮像するために、複数のカメラ２１ａ、２１ｂで斜めから透明板１２や透明板に設けられた反射膜１２ｐ、１２ｑを有する光学系からミラー構造体を用いて、ダイを基板に実装する技術を開示している。
また、上記の構成部材の位置ずれ等の記載がないが、１台のカメラでダイと基板を同時に見る技術としては、引用文献１の従来技術として開示されている引用文献２がある。引用文献２では、ダイと基板の間に例えばハーフミラーと垂直鏡からなる光学系である反射体を挿入し、真横からダイと基板を同時に撮像する技術が開示されている。
特開２００７−１０３６６７号公報 特開２０００−２４４１９５号公報
一方、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の積層技術の発達により、ダイのボンディングはより厳しい一桁オーダーのμmの位置決めが必要になってきている。
引用文献１に開示された技術は、斜め撮像では、光学系を構成する透明板や反射膜での屈折によって誤差が発生する。また、ダイと基板とを同時に撮像できるのは図１１に示した時の状態のみであり、これらによって、必ずしも実装位置で精度を得られることができない、課題がある。また、複数のカメラが必要である。
引用文献２では、光学系である反射体を往復運動させる駆動機構の前記高熱等による経時変化によって、反射体の姿勢が変化し、ダイと基板の位置ずれを正確に検出できなくなり、精度よく実装することができない、課題がある。
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、ボンディングに必要な構成部材の経時変化に影響されなく、ダイを精度よく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にある。
本発明は、上記目的を達成するために、例を挙げるならば次の特徴を有する。
本発明は、ダイを移動し、載置できるツールと、
ダイが載置される位置を真上から撮像する1台の撮像手段と、
を備えるボンディング装置であって、
ツールは、ダイを吸着保持できるコレットを備え、撮像手段がコレットの保持するダイ及び載置される位置の双方を認識できるよう構成された形態のツールであるボンディング装置である。
また、本発明は、ダイを吸着保持したコレットを略上方からダイを載置する位置へ下降するステップと、下降するステップの途中で、ダイ及び載置する位置の双方を真上に備えられた撮像手段により真上から撮像する撮像ステップと、を有するボンディング方法である。
さらに、本発明は、ダイを吸着保持したコレットを略上方からダイを載置する位置へ下降するステップと、コレットがダイを載置する位置へ下降した後に、ダイ及び載置する位置の双方を真上に備えられた撮像手段により真上から撮像する撮像ステップと、を有するボンディング方法である。
また、本発明は、コレットは、撮像手段とツールが保持するダイの間の空間に撮像を阻害するものが存在しない形態であってもよい。その一つの形態としては、ダイを吸着するコレットの他方側が、載置出来るツールの直線上と異なる位置に備えられていることにより、認識カメラにより、コレットが備えるダイを観察できる形態を含む。
さらに、本発明は、ツールは、さらに、コレットを昇降する昇降機構を有し、コレットは、昇降機構の重心と異なる重心の位置に備えられたものであってもよい。
ここでコレットが昇降機構の重心と異なる重心の位置に備えられるとは、昇降機構にコレットが備えられることにより、昇降機構の重心の位置が異なってしまうような位置にコレットが備えられてしまうことを含む。その一つの形態としては、クランクの形態が挙げられる。すなわち、クランクの一方の直線に沿って昇降機構がある場合に、そのクランクの他方の直線に沿ってコレットが備えられているケースである。ここで、クランクの中央の道の長さは短くてもよい。すなわち、クランクにおける入り口の直線と出口の直線が平行であって交わらない関係にあればよい。
また、本発明は、ツールは、コレットを昇降させる側部から離間した位置に備えられたコレットであってもよい。
さらに、本発明は、ツールは、ダイを載置する位置である実装位置に仮圧着するボンディングヘッドであり、さらに仮圧着されたダイを本圧着する本圧着ヘッドを有してもよい。
また、本発明は、コレットは、撮像手段がコレットに吸着されたダイを載置する位置に載置するとき、ダイの一辺を撮像できる構成であってもよい。
さらに、本発明は、コレットは、撮像手段がコレットに吸着されたダイを載置する位置に載置するとき、ダイの２つの角部を含み相対する２辺を撮像できる構成であってもよい。
また、本発明は、ツールは、載置する位置と平行な面内でコレットを旋回させるコレット旋回手段を有してもよい。
さらに、本発明は、撮像ステップにより得られた画像に基づき、ダイを載置すべき位置に対してダイを吸着保持するコレットの位置を制御装置により補正して、所定の載置すべき場所にダイを載置する位置に載置するステップと、を有してもよい。
また、本発明は、移動するステップは、コレットを昇降する昇降機構を備えたツールにより移動するステップであり、昇降機構の重心と異なる重心の位置に備えられたコレットでダイを吸着してもよい。
さらに、本発明は、下降するステップはダイを載置する位置である実装位置に仮圧着するボンディングヘッドによる下降するステップであり、さらに仮圧着されたダイを本圧着する本圧着ヘッドによりボンディングするステップとを有してもよい。
また、本発明は、下降するステップにおいて、撮像ステップはダイの一辺を撮像するステップであってもよい。
さらに、本発明は、下降するステップにおいて、ダイの２つの角部を含み相対する２辺を撮像するステップであってもよい。
また、本発明は、ツールは、載置する位置と平行な面内でコレットを旋回させるコレット旋回手段を有してもよい。
本発明によれば、ボンディングに必要な構成部材の経時変化に影響されなく、ダイを精度よく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一実施例の主要部の概略側面図である。 ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドの一実施例を示す概略図である。 基板にダイを本圧着する本圧着ヘッドの一実施例を示す概略図である。 中間ステージからダイをピックアップし、基板又は実装済みのダイに新たなダ イを仮圧着する本発明の仮圧着ヘッド一実施例を示す構造図である。 本発明の仮圧着ヘッドのコレットの他の実施例を示す図である。 本発明の仮圧着ヘッドの動作フローを示す図である。 （ａ）は、ステージ上のダイの旋回ずれを模式的に示す図であり、（ｂ）は、アタッチステージ３２上に基板の旋回ずれを模式的に示す図である。 本発明のダイボンダ全体の一連の処理の前半を説明する図である。 本発明のダイボンダ全体の一連の処理の後半を説明する図である。 本発明のコレット旋回機構の一例を示した図である。 従来技術を示す図である。
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の実施例の主要部の概略側面図である。本ダイボンダ１００は、供給ステージ１２からダイＤをピックアップし、一度中間ステージ２２に載置し、そして、再び中間ステージ２２からピックアップし、ボンディング作業をするためのアタッチステージ３２で載置して仮圧着(ボンディング)、その後本圧着して、基板Ｐに実装する装置である。
ダイボンダ１００は、後述する構成のほか、次の３つの構成と制御装置５０を有している。第１に、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であり、後述する仮圧着ヘッド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する。第２に、アタッチステージ３２に設けられた加熱装置３４であり、加熱することによって仮圧着や本圧着し易くしている。第３に、中間ステージ２２を実装面に平行な面で旋回させる旋回駆動装置２５であり、実装するダイＤの姿勢を補正する。制御装置５０は、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。なお、本発明における姿勢とは、位置及び回転角で規定される姿勢を表す。
まず、図２に示すピックアップヘッド１３の構造及びそれによる処理を説明する。ピックアップヘッド１３は、供給ステージ１１のウェハＷからダイＤをピックアップし、図１に示す一点鎖線で示す経路を移動し、中間ステージ２２にダイＤを載置する。ピックアップヘッド１３は、本体１３Ｈのガイドレール１３ｇに沿って昇降する昇降部１３ｍなどによって、コレット１３ｃを真上から見ることができない。従って、予めダイ認識カメラ１１で、ピックアップするダイＤ１（半導体チップ）を真上から撮像し、ダイＤの姿勢を検出し、その検出結果に基づいて、ピックアップヘッド１３の姿勢を補正し、ダイをピックアップし、その姿勢でダイを中間ステージ２２に載置する。コレット１３ｃは、吸着孔によりダイＤを吸着して剥離するために、ダイ全体を吸着保持する。特に、例えば厚さ２０μｍの波状になり易いダイを安定してピックアップするために、ダイ全体の吸着保持が好ましい。
次に、本発明の特徴を有する図４に示す仮圧着ヘッド２３を説明する前に、図３に示す本圧着ヘッド３３の構造及びそれによる本圧着処理を説明する。仮圧着ヘッド２３は、アタッチステージ３２上又は既に実装されているダイ上に仮圧着し、中間ステージに向かって移動する。その後、本圧着ヘッド３３は図１に示す破線で示す経路で仮圧着されたダイＤの位置に移動し、下降してコレット３３ｃで本圧着する。コレット３３ｃの圧着面積は、ダイＤの被圧着面積より、十分広く設けられているために、本圧着ヘッド３３の位置決め精度は厳しくなくてもよく、また姿勢を補正する必要はない。また、コレット３３ｃを含め本圧着ヘッド３３に吸着機構に設ける必要はない。なお、３３Ｈは、本圧着ヘッドの本体を、３３ｇは、本体３３Ｈに設けられたガイドレールを示す。
本圧着ヘッド３３が本圧着したダイＤの位置から移動した後、本圧着したダイＤの状態を圧着カメラ３１で撮像し、検査する。ダイのワレ等の異常が発生した場合は、その後積層処理は行わず次の基板Ｐへの処理を行う。なお、検査用にカメラを圧着カメラ３１とは別に設けてもよい。また、図１では、一つの基板Ｐに３か所に位置にダイＤをずらしながら積層実装していくので、後述する仮圧着ヘッド２３は、アタッチステージ３２の右端まで移動し、順次３か所で実装する。なお、本圧着ヘッド３３の右端の移動位置は、仮圧着ヘッド２３が右端の基板Ｐを仮圧着するときの退避位置である。
次に、本発明の特徴を有する図４に示すボンディングヘッドである仮圧着ヘッド２３の構造及びそれによる処理を説明する。図４(ａ)は、コレット２３ｃを昇降させる昇降駆動軸２３Ｅの構造を示す図である。図４(ｂ)は、図４(ａ）において、コレット２３ｃとコレット保持部２３ｓを矢印Ａの方から見た図である。図４(ｃ)は、中間ステージ２２からダイＤをピックアップするときの該ダイＤとコレット２３ｃを真上から撮像した図である。図４(ｃ)では、ダイＤの左右２辺が認識できている。
仮圧着ヘッド２３は、ヘッド全体を図１に示す基板の搬送方向Ｘに移動させるＸ駆動軸（図示せず）と、搬送方向Ｘと直交し中間ステージ２２とアタッチステージ３２間を結ぶＹ方向に移動させるＹ駆動軸（図示せず）とを有する本体２３Ｈと、コレット２３ｃを昇降させる昇降駆動軸２３Ｅとを有する。仮圧着ヘッド２３は、ダイＤのＸＹ平面における回転角である傾きを補正する旋回軸は有していない。当該傾きの補正は、中間ステージ２２の旋回によって行う。本実施例では、仮圧着ヘッド２３が旋回軸は有しないことで、基板Ｐに仮圧着する時の制御の簡略化を図ることができる。
昇降駆動軸２３Ｅは、仮圧着ヘッド２３の本体２３Ｈの側部２３ｗに設けられたガイドレール２３ｇに沿って昇降する。昇降駆動軸２３Ｅは、その先端に設けられ、ダイを吸着する吸着孔を有するコレット２３ｃと、コレット２３ｃを保持するコレット保持部２３、本体２３Ｈに固定されたガイドレール２３ｇを移動する昇降部２３ｍと、コレット２３ｃの昇降部を昇降させる側部２３ｗから離間距離ＬだけオフセットさせるＬ字状の離間部２３ｄとを有する。コレット２３ｃとコレット保持部２３ｓには、ダイＤを吸着するために、図示しない吸引装置に吸引ケーブル２３ｋを介して連通する吸着孔を有する。なお、本実施例では、コレット２３ｃとコレット保持部２３ｓとで形成される形状は、仮圧着力を伝えるのに好適なクランク道路のような形状を有しているが、必ずしも前記形状に限るものではない。要は、コレット２３ｃを所定の離間距離Ｌだけ離間させればよい。
離間距離Ｌは、例えば、仮圧着ヘッド２３で中間ステージ２２からダイＤをピックアップするとき、障害物となる仮圧着ヘッド２３の構造物を避け、中間ステージ２２の真上に固定された中間ステージカメラ２１でダイＤとコレット２３ｃの両方を同時に撮像できる距離があげられる。また、この離間距離Ｌは、仮圧着ヘッド２３でアタッチステージ３２上の基板Ｐ又は既に実装済みのダイＤ上に新たなダイＤを仮圧着するときに、障害物となる仮圧着ヘッド２３の構造物を避け、仮圧着(実装)位置に移動してきた圧着カメラ３１で、基板Ｐ又は実装済みのダイＤと新たなダイＤ（コレット２３ｃ）とを同時に撮像できる距離でもよい。なお、その都度アタッチステージ３２上に搬送される基板Ｐが一つのときは、圧着カメラ３１は固定される。例えば、障害物とは、具体的には昇降部やガイドレールがある。仮圧着ヘッド２３は、図２に示すピックアップヘッド１１と同様な構造を有するが、コレット２３ｃが図２に示すように側部２３ｗに密着していると、撮像カメラの視野が昇降部１３ｍやガイドレール１３ｇによって遮られてしまう。
また、コレット２３ｃは、ダイＤを吸着したときに、認識カメラが真上から下方に向けて見たときにコレット２３ｃに対するダイＤの位置の姿勢が認識できる構造を有する。認識できる構造とは、認識カメラが、ダイＤを吸着保持しているコレット２３を真上から見たときに、ダイＤの少なくとも一辺を視野に入れることができる構造である。前記認識できる構造は、認識カメラがダイの真上から下方に向けて見たときに、コレット２３ｃから露出したダイＤの部分は、認識カメラが、ダイＤを吸着保持しているコレット２３を真上から見たときに、ダイＤの２辺以上を視野に入れることができる構造であることが望ましい。例えば、図４（ｃ）では、ダイＤの相対する短辺の２辺が見える寸法となっている。その他、例えば、図５(ａ）、図５(ｂ)に示すように、ダイＤの２乃至４角が見える構造、或いは、図５（ｃ）に示すように、ダイＤの４辺が見える構造などがある。また、コレット保持部２３ｓとコレット２３ｃの断面形状が同じである場合、ダイＤとの関係が明白になるように、相対する２辺がコレット２３ｃより大きく、ダイＤの長辺より短い平板をコレット２３ｃの上部に設け、上記役割をコレット２３ｃに代わりに行うようにしてもよい。
コレット保持部２３ｓ及び離間部２３ｄは、ダイＤを吸着したときに、真上から見たときにコレット２３ｃに対するダイＤの姿勢認識の障害とならない寸法を有する。例えば、コレット保持部２３ｓ及び離間部２３ｄのコレット平行な断面積の縦横の寸法は、コレット２３ｃを上から見たとき縦横の寸法より小さくする。
次に、仮圧着ヘッド２３で中間ステージ２２からダイＤをピックアップし、アタッチステージ３２上に仮圧着するために必要な動作フローを図６を用いて説明する。
まず、図１において、基板Ｐがアタッチステージ３２上に搬送されてきたときに、図７(ａ）に模式的に示すように、基準マークで示された基板Ｐ上のダイＤの実装位置と、実装位置又は実装位置上のコレット２３ｃを、1台の圧着カメラ３１で真上から同時に撮像し、基板Ｐのコレットに対する回転角である傾きθｐを検出する（Ｓ１）。なお、図４(ｃ)で示した角部マ−クは基板マークＰｍの一例であり、基板Ｐ上のダイＤの載置位置を示せるものであればよい。図７(ｂ)に模式的に示すように、仮圧着ヘッド２３を中間ステージ２２に載置されたダイＤの真上に移動させる(Ｓ２)。中間ステージ２２に載置されたダイＤと、ダイＤの直前の真上に降下してきたコレット２３ｃとを、１台の中間ステージカメラ２１で真上から同時に撮像し、コレット２３ｃに対するダイＤの回転角である傾きθｄを検出する(Ｓ３)。中間ステージ２２上のダイＤの傾きが、アタッチステージ３２上の基板Ｐの傾きθｐとなるように、中間ステージ２２を角度（θｐ−θｄ）旋回させる(Ｓ４)。なお、ステップＳ１、Ｓ２及びＳ４における傾きθｐ、θｄ及び角度（θｐ−θｄ）は、時計まわりを正としている。ステップＳ１、Ｓ３で、回転角である傾きと共に、基板Ｐ及びダイＤのそれぞれ中心位置のコレットの中心位置からの位置ずれを検出してもよい。
次に、仮圧着ヘッド２３を降下して、ダイＤを吸着保持する(Ｓ５)。この結果、仮圧着ヘッド２３は、基板Ｐの傾きθｐを持ってダイＤを吸着保持している。その後、仮圧着ヘッド２３をアタッチステージ３２上の基板Ｐの上方に移動させる(Ｓ６)。ステップＳ１、Ｓ３において、回転角である傾きと共に、基板Ｐ及びダイＤのそれぞれ中心位置のコレットの中心位置からの位置ずれを検出して、前記移動中に位置ずれを補正してもよい。
次に、１台の圧着カメラ３１で、仮圧着ヘッド２３ｃに吸着保持されているダイＤと基板上の基板マークＰｍの両方を常に真上から同時に撮像しながら、該ダイＤの角部が基板マークＰｍの有する角部と一致するように仮圧着ヘッド２３をＸＹ方向に移動させ、仮圧着を行う（Ｓ７)。たとえ、ダイＤと基板上の基板マークＰｍの両方を常に斜方から同時に撮像したとして、斜めによる誤差が発生して、数μｍ単位の正確な位置合わせをすることができない。仮圧着後は、仮圧着ヘッド２３は再び中間ステージの真上に移動する（Ｓ８）
この後は、ダイＤの上に新たなダイＤを積層処理に入るが、ダイＤの積層傾きは基板Ｐの傾きθｐとなるので、所定の積層枚数になるまで、基板Ｐを既実装ダイＤに置き換えてステップＳ２からステップＳ８の処理を繰り返す（Ｓ９）。
一般的に、図６に示す処理を繰り返しているうちに、中間ステージカメラ２１、圧着カメラ３１、仮圧着ヘッド２３などの位置ずれ、回転角などの経時変化が発生する。
しかしながら、上記実施例によれば、経時変化を起こしている構成要素で、経時変化を起こしている実装位置に対するダイＤの姿勢を検出でき、１台の撮像カメラで真上から常に実装するダイＤと実装位置とを常にフィードバックしながら実装できる。
従って、以上説明した本実施例によれば、図１に構成する構成要素に経時変化が発生しても、その影響を受けることなく、ダイを実装位置に正確に実装することができる。
また、以上説明した本実施例によれば、１台の撮像カメラと中間ステージ２２及びアタッチステージとの間に、撮像するための光学系を設けていないので、該光学系による位置ずれがなく、正確に実装できる。
次に、ダイボンダ１００の全体の一連の処理を図８、図９を用いて説明する。図８、図９では、説明を分かり易くするために、図１と異なり基板Ｐには１か所のみの実装位置がある場合の例を用いて説明する。以下説明では、図に示すステップ毎に各ステージにおける処理を説明する。図８、図９において、各カメラの下に矢印がある場合には、そのカメラが撮像処理をしていることを示す。
図８(ａ)：
アタッチステージ３２では、搬送されてきた基板Ｐの真上にコレット２３ｃを移動させ、圧着カメラ３１で撮像し、基板Ｐの状態を検査すると共に、図６のステップＳ１の処理を行い、基板の回転角である傾きθｐを検出する。
供給ステージで１２では、ピックアップヘッド１３でウェハＷからダイＤをピックアップし、中間ステージ２２に載置する。
図８(ｂ)：
中間ステージでは、中間ステージカメラ２１で載置されたダイＤの真上にコレット２３ｃを移動させ、図６のステップＳ３の処理を行い、ダイＤの回転角である傾きθｄを検出する。
供給ステージ１２では、供給ステージ１２に戻ってきたピックアップヘッド１３で次のダイＤのピックアップ動作に入る。
なお、アタッチステージ３２では、破線で示したようにダイＤが存在すれば、本圧着ヘッド３３で本圧着を行う。
図８(ｃ)：
中間ステージでは、図６のステップＳ４の処理に基づいて、旋回駆動装置２５により中間ステージ２２を角度（θｐ−θｄ）旋回させ、θ補正を行う。
なお、アタッチステージ３２では、図８(ｂ)で本圧着を行ったときは、処理終了後圧着カメラ３１で圧着の状態を撮像し、退避位置に移動する。異常を検出したときは、その後積層処理を中止する。
図９(ｄ)：
中間ステージでは、図６のステップＳ５の処理を行い、仮圧着ヘッド２３でダイＤを基板Ｐの傾きθｐで吸着保持する。
図９(ｅ)：
中間ステージでは、図６のステップＳ６の処理を行い、仮圧着ヘッド２３でダイＤをピックアップし、アタッチステージ３２に向かう。その途中で、アンダビジョンカメラ４１で、ダイＤを真下から撮像し、ダイの傾きθｐを確認すると共に、吸着保持状態やごみの有無を把握することも可能である。
供給ステージ１２では、ピックアップした次のダイＤを中間ステージ２２に向けて搬送する。
図９(ｆ)：
中間ステージでは、ピックアップヘッド１３により次のダイＤが載置される。
アタッチステージ３２では、図６のステップＳ７の処理に伴い、仮圧着ヘッド２３で搬送されてきたダイを、基板Ｐ又は既に実装された破線で示すダイＤの上に載置する。
図９(ｆ)の処理後、積層処理に入り、本圧着する図８(ｂ)に戻る。この場合、アタッチステージ３２において、図８(ａ)から図９(ｅ)で破線で示すダイＤが実線となる。所定の積層数になったら、搬送されてきた新しい基板の、或いは、図１では、隣のラインの基板の処理に入るために、図８(ａ)に戻る。
なお、例えば、仮圧着する仮圧着ヘッドの荷重（Light Place Load）は０．５〜２［Ｎ］（荷重負荷時間（Short Place Time）：０．１〜０．５［ｓ］）であり、本圧着する本圧着ヘッドの荷重（Heavy Place Load）は１〜７０［Ｎ］（荷重負荷時間（Heavy Place Time）：０．５［ｓ］以上）である。
以上説明した本実施例によれば、仮圧着に対する位置合わせを、従来のように中間ステージにダイの姿勢を整えて載置する、或いは、アンダビジョンカメラによってダイの姿勢を検出することなく、アタッチステージのみの位置合わせで行うことができ、ダイボンダ全体の実装工数を削減することができる。
次に、本発明に好適なダイボンダの第２の実施例を説明する。本実施例の第１の実施例と異なる点、第１に仮圧着ヘッド２３であり、第２に、第１の変更に伴う仮圧着ヘッド２３の動作に伴う制御方法の変更、及び中間ステージ２２の変更である。
第１の実施例では、仮圧着ヘッド２３はコレット２３ｃを旋回させる機能を有していなかった。本実施例では、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれ補正と共に、回転角補正も同時に行えるように、仮圧着ヘッド２３にコレット旋回機構を設ける。コレット旋回機構は、仮圧着時若しくは仮圧着前に、仮圧着カメラ３１が基板Ｐ又は実装済みダイＤとコレットが吸着しているダイとを常に同時に撮像できる状態で、コレットの旋回ができる。コレットが吸着保持するダイが、基板Ｐ若しくは実装済みダイＤの上方から近接する際若しくは接触する寸前の段階において、仮圧着カメラ３１は、常に、これらのコレットが吸着するダイ及び基板Ｐ若しくは実装済みダイＤの双方を撮像できるよう構成する。
図１０は、そのような条件を満足する一例であるコレット旋回機構の２３Ｔを示した図である。コレット旋回機構２３Ｔは、図４(ａ)において、図４の破線で示す領域Ｂに設けられ、図示しない機構によって離間部２３ｄに支持されている。
コレット旋回機構２３Ｔは、コレット保持部２３ｓの軸中心から伸びる旋回軸棒２３ｂと、旋回軸棒の両端からコレット２３ｃの吸着面に対して平行な面内において、該両端から駆動棒２３に対して直交してそれぞれ設けられた２本の駆動ロッド２３ｐと、２本の駆動ロッドをそれぞれに伸縮させる２本の伸縮アクチュエータ２３ａを有する。
この機構において、２本の伸縮アクチュエータ２３ａを互いに反対方向に伸縮させることによって、コレット保持部２３ｓの軸中心、即ちコレットの吸着面積の中心から旋回することができ、回転角調整を容易にすることができる。
本実施例では、コレット旋回機構２３Ｔを有することによって、実装位置において、１台の圧着カメラで基板Ｐ又は実装済みダイＤとコレットが吸着しているダイを常に真上から撮像しながら、コレット２３ｃの位置及び回転角を制御し、実装できる。従って、本実施例では、基板Ｐの傾きθｐ及び中間ステージ２２に載置されたダイＤの傾きθｄを予め検出し、中間ステージ２２による回転角補正をする必要がなくなる。それ故、本実施例では、中間ステージ２２の旋回駆動装置２５も必要なくなる。
以上説明した本実施例によれば、本実施例の仮圧着ヘッドを用いて仮圧着を行うことによって、基板Ｐ又は既実装ダイと新たなダイ(コレット２３ｃ)を常に同時に撮像し、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれ補正と共に、回転角補正も同時に行うことができる。これに伴い、基板Ｐの回転角である傾きθｐ及び中間ステージ２２に載置されたダイＤの回転角である傾きθを予め検出しなくてもよく、また中間ステージ２２による回転角補正も必要もなく、工数低減を図ることでできる。
また、以上説明した本実施例においても、図１を構成する構成要素に経時変化が発生しても、実装位置において、基板Ｐ又は既実装ダイと新たなダイ(コレット２３ｃ)を常に同時に撮像し、新たなダイを実装位置にくるように、コレット２３ｃを制御できるので、経時変化の影響を受けることなく実装することができる。
また、以上説明した本実施例においても、仮圧着するときに、図１１に示す状態のみ位置合わせが可能な引用文献２とは異なり、基板Ｐ又は既に実装されたダイと新たな実装するダイを常に真上から撮像し、両者の位置合わせをすることができるので、精度よく実装できる。
すなわち、コレットが吸着保持したダイが、ダイを載置する場所に接触させる直前まで、圧着カメラ含むカメラが、前記ダイとダイを載置する場所の双方を真上から撮像することができるため、傾きにより生じる位置の誤差が生じず、かつ画像の焦点を合わせて撮像することができる。さらに、上述の通り、ダイを吸着保持したコレットが、ダイを載置する場所に接触させる後においても、圧着カメラ含むカメラにより撮像された画像に基づき、ダイとダイを設置する場所の位置関係に補正が必要な場合（例えば、制御装置が、ダイとダイを設置する場所を撮像した画像と、正しいダイとダイを設置する場所を事前に撮像した正しい所定の画像とを比較して、ダイとダイを設置する場所の関係が所定の値以上ずれが生じていた場合など）、前記ダイの位置を補正することができる。これは、コレットに吸着されたダイを、ダイを設置する場所の位置に接触させた後でも補正することができることにより、コレットに吸着されたダイとダイを設置する場所の距離によって生じたずれなく補正をすることができる効果がある。
以上説明した第１、第２の実施例では、中間ステージを有し、仮圧着、本圧着するダイボンダの例を示した。例えば、本発明のダイ吸着保持姿勢が認識できるようにコレットを離間して有しているボンディングヘッドで、１台の撮像カメラで真上からダイと実装位置を同時に見ながら実装することは、引用文献２に示すようなフリップフロップボンダにおけるに実装やダイの受け渡しにも適用できる。
１１：ピックアップカメラ １２：供給ステージ １３：ピックアップヘッド
１３ｃ：コレット １３ｍ：昇降部 ２１：中間ステージカメラ
２２：中間ステージ ２３：仮圧着ヘッド ２３ａ：伸縮アクチュエータ
２３ｂ：旋回軸棒 ２３ｃ：コレット ２３ｄ：離間部
２３ｐ：駆動ロッド ２３ｓ：コレット保持部 ２３ｗ：仮圧着ヘッドの本体側部
２３ｋ：吸引ケーブル ２３Ｅ：昇降駆動軸 ２３Ｈ：仮圧着ヘッドの本体
２３Ｔ：コレット旋回機構 ２５：旋回駆動装置 ３１：圧着カメラ
３２：アタッチステージ ３３：本圧着ヘッド ３３ｃ：コレット
３４：加熱装置 ４１：アンダビジョンカメラ
１００：ダイボンダ Ｄ：ダイ(半導体チップ) Ｌ：離間距離
Ｐ：基板 Ｐｍ：基板マーク Ｗ：ウェハ
θｄ：ダイの傾き θｐ：基板の傾き

Claims (16)

  1. ダイを移動し、載置できるツールと、
    前記ダイが載置される位置を真上から撮像する1台の撮像手段と、
    を備えるボンディング装置であって、
    前記ツールは、前記ダイを吸着保持できるコレットを備え、前記撮像手段が前記コレットの保持するダイ及び前記載置される位置の双方を認識できるよう構成された形態の前記ツールであるボンディング装置。
  2. 前記コレットは、前記撮像手段と前記ツールが保持するダイの間の空間に撮像を阻害するものが存在しない形態である、請求項１記載のボンディング装置。
  3. 前記ツールは、さらに、前記コレットを昇降する昇降機構を有し、
    前記コレットは、前記昇降機構の重心と異なる重心の位置に備えられた、請求項１記載のボンディング装置。
  4. 前記ツールは、前記コレットを昇降させる側部から離間した位置に備えられた前記コレットである請求項１記載のボンディング装置。
  5. 前記ツールは、ダイを前記載置する位置である実装位置に仮圧着するボンディングヘッドであり、
    さらに仮圧着された前記ダイを本圧着する本圧着ヘッドを有する請求項１から３のいずれかにに記載したボンディング装置。
  6. 前記コレットは、前記撮像手段が前記コレットに吸着されたダイを前記載置する位置に載置するとき、前記ダイの一辺を撮像できる構成である請求項１乃至４のいずれかに記載のボンディング装置。
  7. 前記コレットは、前記撮像手段が前記コレットに吸着されたダイを前記載置する位置に載置するとき、前記ダイの２つの角部を含み相対する２辺を撮像できる構成である請求項１乃至５のいずれかに記載のボンディング装置。
  8. 前記ツールは、前記載置する位置と平行な面内で前記コレットを旋回させるコレット旋回手段を有する請求項１乃至７のいずれかに記載のボンディング装置。
  9. ダイを吸着保持したコレットを略上方から前記ダイを載置する位置へ下降するステップと、
    前記下降するステップの途中で、前記ダイ及び前記載置する位置の双方を真上に備えられた撮像手段により真上から撮像する撮像ステップと、
    を有するボンディング方法。
  10. 前記撮像ステップにより得られた画像に基づき、前記ダイを載置すべき位置に対して前記ダイを吸着保持するコレットの位置を制御装置により補正して、所定の載置すべき場所にダイを載置する位置に載置するステップと、
    を有する請求項9記載のボンディング方法。
  11. 前記移動するステップは、前記コレットを昇降する昇降機構を備えたツールにより移動するステップであり、
    前記昇降機構の重心と異なる重心の位置に備えられた前記コレットでダイを吸着する、請求項９記載のボンディング方法。
  12. 前記下降するステップはダイを前記載置する位置である実装位置に仮圧着するボンディングヘッドによる下降するステップであり、
    さらに仮圧着された前記ダイを本圧着する本圧着ヘッドによりボンディングするステップとを有する請求項９乃至１１のいずれかにに記載したボンディング方法。
  13. 前記下降するステップにおいて、撮像ステップは前記ダイの一辺を撮像するステップである請求項９乃至１２のいずれかに記載のボンディング方法。
  14. 前記下降するステップにおいて、前記ダイの２つの角部を含み相対する２辺を撮像するステップである請求項９乃至１２のいずれかに記載のボンディング方法。
  15. 前記ツールは、前記載置する位置と平行な面内で前記コレットを旋回させるコレット旋回手段を有する請求項１乃至７のいずれかに記載のボンディング方法。
  16. ダイを吸着保持したコレットを略上方から前記ダイを載置する位置へ下降するステップと、
    前記コレットが前記ダイを載置する位置へ下降した後に、前記ダイ及び前記載置する位置の双方を真上に備えられた撮像手段により真上から撮像する撮像ステップと、
    を有するボンディング方法。
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