JP2020194895A - ボンディング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 移動手段による移動誤差や機械的な誤差を可及的に減少させつつ、効率的な動作が可能なボンディング装置３を提供する。【解決手段】 ボンディングステージ４に上記基板２を供給する基板供給手段６と、中継ステージ５に上記チップ１を供給するチップ供給手段７と、上記チップ１をボンディングステージ４上の基板２に接合するボンディングヘッド８とを備えたボンディング装置３に関する。水平な第１方向（Ｘ方向）に向けてガイド部材９を設けるとともに、上記基板供給手段６、上記チップ供給手段７、上記ボンディングヘッド８を上記ガイド部材９に沿って配置し、ボンディングステージおよび中継ステージは、ボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段によって上記ガイド部材に沿って移動するようになっている。【選択図】 図１
Description
本発明はボンディング装置に関し、詳しくはチップを基板に接合するボンディング装置に関する。
従来、チップを基板に接合するボンディング装置として、基板を載置するボンディングステージと、上記チップを載置する中継ステージと、上記ボンディングステージに基板を供給する基板供給手段と、上記中継ステージにチップを供給するチップ供給手段と、チップを基板に接合するボンディングヘッドを備えたものが知られている。
上記構成において、上記ボンディングステージおよび中継ステージをそれぞれ移動手段によって移動させることで、基板やチップがボンディングヘッドまで搬送されるようになっている。
ここで、基板とチップとを正確に接合するためには、上記移動手段による基板やチップの移動を正確に行う必要があるが、実際には移動手段の移動誤差や機械的な誤差が存在しているため、その調整が必要となっている。
そこで、例えば上記中継ステージとボンディングステージとを一体的に設けて、これらを一体的に移動させることで移動誤差や機械的な誤差を減少させようとしたものが知られている（特許文献１）。
上記構成において、上記ボンディングステージおよび中継ステージをそれぞれ移動手段によって移動させることで、基板やチップがボンディングヘッドまで搬送されるようになっている。
ここで、基板とチップとを正確に接合するためには、上記移動手段による基板やチップの移動を正確に行う必要があるが、実際には移動手段の移動誤差や機械的な誤差が存在しているため、その調整が必要となっている。
そこで、例えば上記中継ステージとボンディングステージとを一体的に設けて、これらを一体的に移動させることで移動誤差や機械的な誤差を減少させようとしたものが知られている（特許文献１）。
しかしながら上記特許文献１の構成は、中継ステージとボンディングステージとが一体的に構成されているため、ボンディングステージに対する作業と中継ステージに対する作業とを個別に行うことが困難であり、チップ供給手段や基板供給手段のレイアウトに制約があった。
このような問題に鑑み、本発明は移動手段による移動誤差や機械的な誤差を可及的に減少させつつ、効率的な動作が可能なボンディング装置を提供するものである。
このような問題に鑑み、本発明は移動手段による移動誤差や機械的な誤差を可及的に減少させつつ、効率的な動作が可能なボンディング装置を提供するものである。
すなわち請求項１の発明にかかるボンディング装置は、基板が載置されるボンディングステージと、当該ボンディングステージを移動させるボンディングステージ移動手段と、チップが載置される中継ステージと、当該中継ステージを移動させる中継ステージ移動手段と、上記ボンディングステージに上記基板を供給する基板供給手段と、上記中継ステージに上記チップを供給するチップ供給手段と、上記中継ステージから上記チップを取り出すとともに当該チップをボンディングステージ上の基板に接合するボンディングヘッドとを備えたボンディング装置であって、
水平な第１方向に向けて設けられたガイド部材を設けるとともに、上記基板供給手段、上記チップ供給手段、上記ボンディングヘッドを上記ガイド部材に沿って配置し、
上記ボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段は、ボンディングステージおよび中継ステージを上記ガイド部材に沿って移動させることを特徴としている。
また請求項２の発明は、請求項１に記載のボンディング装置において、上記ボンディングヘッドは、上記チップを当該チップの主面が下方を向いた状態で保持して、上記主面を上記基板に接合するフェイスダウン接合と、上記チップの主面が上方を向いた状態で保持して、上記主面が上方を向いたままチップを上記基板に接合するフェイスアップ接合とが可能な構成を有し、
上記ボンディングステージに載置された基板を上方から撮像する基板撮像手段と、フェイスアップ接合の際に上記中継ステージに載置されたチップの主面を上方から撮像するチップ上面撮像手段とを上記ガイド部材に沿って設け、
さらに、フェイスダウン接合の際に上記ボンディングヘッドに保持されたチップの主面を下方から撮像するチップ下面撮像手段を、上記ガイド部材に沿って移動可能に設けたことを特徴としている。
さらに請求項３の発明は、請求項２に記載のボンディング装置において、上記基板撮像手段と、チップ上面撮像手段と、チップ下面撮像手段とのキャリブレーション作業を行うためのターゲットマークを備え、当該ターゲットマークを上記ガイド部材に沿って移動可能に設け、
上記フェイスダウン接合のために、上記基板撮像手段およびチップ下面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ下面撮像手段の上方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ下面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影し、
上記フェイスアップ接合のために、上記基板撮像手段およびチップ上面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ上面撮像手段の下方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ上面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影することを特徴としている。
水平な第１方向に向けて設けられたガイド部材を設けるとともに、上記基板供給手段、上記チップ供給手段、上記ボンディングヘッドを上記ガイド部材に沿って配置し、
上記ボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段は、ボンディングステージおよび中継ステージを上記ガイド部材に沿って移動させることを特徴としている。
また請求項２の発明は、請求項１に記載のボンディング装置において、上記ボンディングヘッドは、上記チップを当該チップの主面が下方を向いた状態で保持して、上記主面を上記基板に接合するフェイスダウン接合と、上記チップの主面が上方を向いた状態で保持して、上記主面が上方を向いたままチップを上記基板に接合するフェイスアップ接合とが可能な構成を有し、
上記ボンディングステージに載置された基板を上方から撮像する基板撮像手段と、フェイスアップ接合の際に上記中継ステージに載置されたチップの主面を上方から撮像するチップ上面撮像手段とを上記ガイド部材に沿って設け、
さらに、フェイスダウン接合の際に上記ボンディングヘッドに保持されたチップの主面を下方から撮像するチップ下面撮像手段を、上記ガイド部材に沿って移動可能に設けたことを特徴としている。
さらに請求項３の発明は、請求項２に記載のボンディング装置において、上記基板撮像手段と、チップ上面撮像手段と、チップ下面撮像手段とのキャリブレーション作業を行うためのターゲットマークを備え、当該ターゲットマークを上記ガイド部材に沿って移動可能に設け、
上記フェイスダウン接合のために、上記基板撮像手段およびチップ下面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ下面撮像手段の上方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ下面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影し、
上記フェイスアップ接合のために、上記基板撮像手段およびチップ上面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ上面撮像手段の下方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ上面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影することを特徴としている。
上記請求項１の発明によれば、ガイド部材に沿って基板供給手段、チップ供給手段、ボンディングヘッドを設け、ボンディングステージおよび中継ステージはこのガイド部材に沿って第１方向に移動するようになっている。
つまり、ボンディングステージおよび中継ステージは、共通するガイド部材に沿って第１方向に移動することから、ボンディングステージと中継ステージとの第１方向への機械的な誤差が生じにくくなっている。
一方、ボンディングステージおよび中継ステージはボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段によって個別に移動可能であることから、ボンディングステージおよび中継ステージに対する作業を独立して行うことが可能となり、効率的なボンディングを行うことが可能となっている。
上記請求項２の発明によれば、フェイスアップ接合およびフェイスダウン接合を兼用して行うことが可能であり、さらに請求項３の発明では、このようなフェイスアップ接合およびフェイスダウン接合を兼用可能なボンディング装置に設けられた撮像手段のキャリブレーション作業を行うことが可能となっている。
つまり、ボンディングステージおよび中継ステージは、共通するガイド部材に沿って第１方向に移動することから、ボンディングステージと中継ステージとの第１方向への機械的な誤差が生じにくくなっている。
一方、ボンディングステージおよび中継ステージはボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段によって個別に移動可能であることから、ボンディングステージおよび中継ステージに対する作業を独立して行うことが可能となり、効率的なボンディングを行うことが可能となっている。
上記請求項２の発明によれば、フェイスアップ接合およびフェイスダウン接合を兼用して行うことが可能であり、さらに請求項３の発明では、このようなフェイスアップ接合およびフェイスダウン接合を兼用可能なボンディング装置に設けられた撮像手段のキャリブレーション作業を行うことが可能となっている。
以下図示実施例について説明すると、図１はチップ１を基板２に接合するボンディング装置３の構成図を示し、上記チップ１のいずれか一方の面には、電極やＬＥＤの発光部、回路パターン等が形成されており、以下の説明において、このような電極等が形成された面をチップ１の主面と呼ぶこととする。
そして本実施例のボンディング装置３は、チップ１の主面が上方を向いた状態で基板２に接合するフェイスアップ接合と、チップ１の主面が下方を向いた状態で上記基板２に接合するフェイスダウン接合とを行うことが可能となっている。
そして本実施例のボンディング装置３は、チップ１の主面が上方を向いた状態で基板２に接合するフェイスアップ接合と、チップ１の主面が下方を向いた状態で上記基板２に接合するフェイスダウン接合とを行うことが可能となっている。
上記ボンディング装置３は、上記基板２が載置されるボンディングステージ４と、上記チップ１が載置される中継ステージ５と、上記ボンディングステージ４に上記基板２を供給する基板供給手段６と、上記中継ステージ５にチップ１を供給するチップ供給手段７と、上記チップ１を基板２に接合するボンディングヘッド８とを備えている。
ここで、以下の説明では、本発明にかかる第１方向としてのＸ方向を図１の図示左右方向で示し、第２方向としてのＹ方向を図１の紙面奥行き方向で示し、図示上下方向をＺ方向として説明する。
本実施例のボンディング装置３は、上記Ｘ方向に向けて第１ガイド部材９が設けられており、当該第１ガイド部材９の図示右方端に上記基板供給手段６が、中央部にボンディングヘッド８が、左方端に上記チップ供給手段７がそれぞれ配置されている。
そして上記ボンディングステージ４および中継ステージ５は、それぞれボンディングステージ移動手段１０および中継ステージ移動手段１１によって上記第１ガイド部材９に沿って個別に移動するようになっている。
このような構成を有するボンディング装置３は、制御手段１２によって制御されるようになっており、予め設定を行うことで、フェイスアップ接合とフェイスダウン接合との切り替えも行うことが可能となっている。
ここで、以下の説明では、本発明にかかる第１方向としてのＸ方向を図１の図示左右方向で示し、第２方向としてのＹ方向を図１の紙面奥行き方向で示し、図示上下方向をＺ方向として説明する。
本実施例のボンディング装置３は、上記Ｘ方向に向けて第１ガイド部材９が設けられており、当該第１ガイド部材９の図示右方端に上記基板供給手段６が、中央部にボンディングヘッド８が、左方端に上記チップ供給手段７がそれぞれ配置されている。
そして上記ボンディングステージ４および中継ステージ５は、それぞれボンディングステージ移動手段１０および中継ステージ移動手段１１によって上記第１ガイド部材９に沿って個別に移動するようになっている。
このような構成を有するボンディング装置３は、制御手段１２によって制御されるようになっており、予め設定を行うことで、フェイスアップ接合とフェイスダウン接合との切り替えも行うことが可能となっている。
上記ボンディングステージ４は、その上面に上記基板２が載置されると、図示しない吸着機構により当該基板２を吸着保持する構成を有し、また図示しないヒータによってボンディングの際に上記基板２を加熱することが可能となっている。
図２は上記ボンディングステージ４の平面図を示しており、Ｘ方向に平行に設けられた一対のレールによって構成された上記第１ガイド部材９をまたぐように設けられている。
上記ボンディングステージ移動手段１０は、上記第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動するＸスライダ１０ａと、当該Ｘスライダ１０ａの上面にＹ方向に向けて設けられた１対のＹ方向ガイド部材１０ｂと、当該Ｙ方向ガイド部材１０ｂに沿って上記Ｙ方向に移動するＹスライダ１０ｃとから構成され、上記Ｙスライダ１０ｃの上部に上記ボンディングステージ４が固定されている。
なお、図２に示す基板２には一つのチップ１が接合される構成となっているが、複数のチップ１を接合可能な基板２であってもよい。
図２は上記ボンディングステージ４の平面図を示しており、Ｘ方向に平行に設けられた一対のレールによって構成された上記第１ガイド部材９をまたぐように設けられている。
上記ボンディングステージ移動手段１０は、上記第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動するＸスライダ１０ａと、当該Ｘスライダ１０ａの上面にＹ方向に向けて設けられた１対のＹ方向ガイド部材１０ｂと、当該Ｙ方向ガイド部材１０ｂに沿って上記Ｙ方向に移動するＹスライダ１０ｃとから構成され、上記Ｙスライダ１０ｃの上部に上記ボンディングステージ４が固定されている。
なお、図２に示す基板２には一つのチップ１が接合される構成となっているが、複数のチップ１を接合可能な基板２であってもよい。
上記中継ステージ５は上記ボンディングステージ４と同様、その上面に上記チップ１が載置されると、図示しない吸着機構により当該チップ１を吸着保持する構成を有し、上記フェイスアップ接合をする際にはチップ１の主面が上方を向いた状態で保持し、フェイスダウン接合をする際にはチップ１の主面が下方を向いた状態で保持するようになっている。
上記中継ステージ移動手段１１も、上記第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動するＸスライダ１１ａと、当該Ｘスライダ１１ａの上面にＹ方向に向けて設けられたＹ方向ガイド部材１１ｂと、当該Ｙ方向ガイド部材１０ｂに沿って上記Ｙ方向に移動するＹスライダ１１ｃとから構成され、上記Ｙスライダ１１ｃの上部に上記中継ステージ５が固定されている。
上記中継ステージ移動手段１１も、上記第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動するＸスライダ１１ａと、当該Ｘスライダ１１ａの上面にＹ方向に向けて設けられたＹ方向ガイド部材１１ｂと、当該Ｙ方向ガイド部材１０ｂに沿って上記Ｙ方向に移動するＹスライダ１１ｃとから構成され、上記Ｙスライダ１１ｃの上部に上記中継ステージ５が固定されている。
上記基板供給手段６は、チップ１が接合される前の基板２を収容する基板ストッカ２１と、チップ１が接合されて製品化された基板２を収容する製品ストッカ２２と、上記基板２を保持する基板保持ヘッド２３と、当該基板保持ヘッド２３を移動させる基板保持ヘッド移動手段２４とから構成されている。
上記基板保持ヘッド２３は基板２の上面を吸着保持する構成を有し、上記基板保持ヘッド移動手段２４は、上記第１ガイド部材９の上部にＸ方向に設けられた第２ガイド部材２４ａを備え、さらに上記基板保持ヘッド２３を第２ガイド部材２４ａに沿ってＸ方向に移動させるとともにＺ方向に昇降させる機構を有している。
第２ガイド部材２４ａの下方には上記基板ストッカ２１および製品ストッカ２２がＸ方向に整列して設けられており、また当該第２ガイド部材２４ａの図示左方側の端部は上記第１ガイド部材９の図示右方側の端部に重複して設けられている。
そして、上記第２ガイド部材２４ａと第１ガイド部材９とが重複した部分には、上記ボンディングステージ４および上記基板保持ヘッド２３が停止して基板２を受け渡す基板供給位置Ａが設定されている。
なお、上記基板保持ヘッド２３をＹ方向に移動可能な構成とするとともに、上記基板ストッカ２１および製品ストッカ２２をＹ方向に整列させた構成としてもよく、また基板保持ヘッド２３を２つ設けて、一方を上記ボンディングステージ４に基板２を受け渡すために用い、他方をボンディングステージ４から基板２を取り出すために用いるようにしてもよい。
上記基板保持ヘッド２３は基板２の上面を吸着保持する構成を有し、上記基板保持ヘッド移動手段２４は、上記第１ガイド部材９の上部にＸ方向に設けられた第２ガイド部材２４ａを備え、さらに上記基板保持ヘッド２３を第２ガイド部材２４ａに沿ってＸ方向に移動させるとともにＺ方向に昇降させる機構を有している。
第２ガイド部材２４ａの下方には上記基板ストッカ２１および製品ストッカ２２がＸ方向に整列して設けられており、また当該第２ガイド部材２４ａの図示左方側の端部は上記第１ガイド部材９の図示右方側の端部に重複して設けられている。
そして、上記第２ガイド部材２４ａと第１ガイド部材９とが重複した部分には、上記ボンディングステージ４および上記基板保持ヘッド２３が停止して基板２を受け渡す基板供給位置Ａが設定されている。
なお、上記基板保持ヘッド２３をＹ方向に移動可能な構成とするとともに、上記基板ストッカ２１および製品ストッカ２２をＹ方向に整列させた構成としてもよく、また基板保持ヘッド２３を２つ設けて、一方を上記ボンディングステージ４に基板２を受け渡すために用い、他方をボンディングステージ４から基板２を取り出すために用いるようにしてもよい。
上記チップ供給手段７は、チップ１が供給されるチップ供給部３１と、当該チップ供給部３１のチップ１を保持するチップ保持ヘッド３２と、当該チップ保持ヘッド３２を移動させるチップ保持ヘッド移動手段３３と、チップ１を反転させるチップ反転手段３４とを備えている。
上記チップ供給部３１には、チップ１がウェハリングやトレイに収容された状態で供給され、当該チップ１はフェイスアップ接合もしくはフェイスダウン接合にかかわらず、主面が上方を向いた状態で供給される。
上記チップ保持ヘッド３２は、チップ供給部３１に供給されたチップ１の上面を吸着保持するように構成され、上記チップ保持ヘッド移動手段３３は、上記第１ガイド部材９の上部にＸ方向に設けられた第３ガイド部材３３ａを備え、上記チップ保持ヘッド３２を当該第３ガイド部材３３ａに沿ってＸ方向に移動させるとともにＺ方向に昇降させる構成を有している。
上記第３ガイド部材３３ａの下方には上記チップ供給部３１およびチップ反転手段３４が設けられており、上記第３ガイド部材３３ａの図示右方側の端部は上記第１ガイド部材９の図示左方側の端部に重複して設けられている。
上記チップ供給部３１には、チップ１がウェハリングやトレイに収容された状態で供給され、当該チップ１はフェイスアップ接合もしくはフェイスダウン接合にかかわらず、主面が上方を向いた状態で供給される。
上記チップ保持ヘッド３２は、チップ供給部３１に供給されたチップ１の上面を吸着保持するように構成され、上記チップ保持ヘッド移動手段３３は、上記第１ガイド部材９の上部にＸ方向に設けられた第３ガイド部材３３ａを備え、上記チップ保持ヘッド３２を当該第３ガイド部材３３ａに沿ってＸ方向に移動させるとともにＺ方向に昇降させる構成を有している。
上記第３ガイド部材３３ａの下方には上記チップ供給部３１およびチップ反転手段３４が設けられており、上記第３ガイド部材３３ａの図示右方側の端部は上記第１ガイド部材９の図示左方側の端部に重複して設けられている。
上記チップ反転手段３４はフェイスダウン接合を行う際にされ、上記チップ保持ヘッド３２が吸着保持したチップ１の下面を吸着保持するように構成され、さらにＺ方向に設けられた第４ガイド部材３４ａに沿って昇降するとともに、図示しない回転機構によって１８０°回転するようになっている。
そして、上記第３ガイド部材３３ａと第１ガイド部材９とが重複した部分には、上記チップ反転手段３４が設けられた第１チップ供給位置Ｂ１と、上記中継ステージ５および上記チップ保持ヘッド３２が停止してチップ１を受け渡す第２チップ供給位置Ｂ２が設定されている。
なお、上記チップ反転手段３４として、上記チップ１を吸着する吸着部を対向する位置に設けて、一方の吸着部でチップ１が吸着保持した状態で回転機構を作動させると、当該チップ１を吸着した吸着部が下方を向き、他方の吸着部が上方を向いて、新たなチップ１が吸着可能となるようにしてもよい。
そして、上記第３ガイド部材３３ａと第１ガイド部材９とが重複した部分には、上記チップ反転手段３４が設けられた第１チップ供給位置Ｂ１と、上記中継ステージ５および上記チップ保持ヘッド３２が停止してチップ１を受け渡す第２チップ供給位置Ｂ２が設定されている。
なお、上記チップ反転手段３４として、上記チップ１を吸着する吸着部を対向する位置に設けて、一方の吸着部でチップ１が吸着保持した状態で回転機構を作動させると、当該チップ１を吸着した吸着部が下方を向き、他方の吸着部が上方を向いて、新たなチップ１が吸着可能となるようにしてもよい。
上記ボンディングヘッド８は上記第１ガイド部材９に沿って設けられており、上記チップ１の上面を吸着保持するとともに保持したチップ１を加熱する機構を有している。
またボンディングヘッド８は、Ｚ方向に昇降するとともに保持したチップ１を水平面内（Ｚ軸回り）で回転させる機構を備えている。換言すると、ボンディングヘッドには水平方向に移動する機構が設けられていない。
またボンディングヘッド８に隣接した位置には、チップ１の下面または基板２の上面に接合補助剤（熱硬化性樹脂等の接着剤、フラックス等の酸化防止剤）を供給する図示しないディスペンサが設けられている。
さらに、ボンディングヘッド８の設けられた位置には、上記ボンディングステージ４および中継ステージ５が停止するボンディング位置Ｃが設定されており、上記ボンディングヘッド８は当該ボンディング位置Ｃに停止した中継ステージ５から上記チップ１を取り出すとともに、ボンディング位置Ｃに停止したボンディングステージ４の基板２に上記チップ１を接合するようになっている。
その際、チップ１を正確に基板２に接合するためには、ボンディングヘッド８が保持するチップ１とボンディングステージ４に載置された基板２との位置ずれおよび傾きのずれを補正する必要がある。
そこで、上記ボンディング位置Ｃでは、ボンディングステージ移動手段１０が上記ボンディングステージ４をＸ方向およびＹ方向に移動させることで、上記基板２を移動させてチップ１と基板２との位置を補正する。一方、上記ボンディングヘッド８がチップ１を水平面内で回転させることにより、チップ１と基板２との位置を補正するようになっている。
なお、上記ボンディングヘッド８によって、上記基板２とチップ１とを接合する技術自体は従来公知であるため、詳細な説明については省略する。
またボンディングヘッド８は、Ｚ方向に昇降するとともに保持したチップ１を水平面内（Ｚ軸回り）で回転させる機構を備えている。換言すると、ボンディングヘッドには水平方向に移動する機構が設けられていない。
またボンディングヘッド８に隣接した位置には、チップ１の下面または基板２の上面に接合補助剤（熱硬化性樹脂等の接着剤、フラックス等の酸化防止剤）を供給する図示しないディスペンサが設けられている。
さらに、ボンディングヘッド８の設けられた位置には、上記ボンディングステージ４および中継ステージ５が停止するボンディング位置Ｃが設定されており、上記ボンディングヘッド８は当該ボンディング位置Ｃに停止した中継ステージ５から上記チップ１を取り出すとともに、ボンディング位置Ｃに停止したボンディングステージ４の基板２に上記チップ１を接合するようになっている。
その際、チップ１を正確に基板２に接合するためには、ボンディングヘッド８が保持するチップ１とボンディングステージ４に載置された基板２との位置ずれおよび傾きのずれを補正する必要がある。
そこで、上記ボンディング位置Ｃでは、ボンディングステージ移動手段１０が上記ボンディングステージ４をＸ方向およびＹ方向に移動させることで、上記基板２を移動させてチップ１と基板２との位置を補正する。一方、上記ボンディングヘッド８がチップ１を水平面内で回転させることにより、チップ１と基板２との位置を補正するようになっている。
なお、上記ボンディングヘッド８によって、上記基板２とチップ１とを接合する技術自体は従来公知であるため、詳細な説明については省略する。
次に、上述したように、ボンディングヘッド８によってチップ１を基板２に接合する際には、チップ１と基板２との位置ずれおよび傾きのずれを補正するが、そのために上記チップ１の位置および傾きと、基板２の位置および傾きを予め認識しておく必要がある。
そこで本実施例のボンディング装置３は、上記ボンディングステージ４上の基板２を撮像する基板撮像手段４１と、フェイスダウン接合をする際に上記ボンディングヘッド８に保持されたチップ１の下面を撮像するチップ下面撮像手段４２と、フェイスアップ接合をする際に上記中継ステージ５に載置されたチップ１の上面を撮像するチップ上面撮像手段４３とを備えている。
上記制御手段１２には、これら撮像手段４１〜４３が撮影した画像を画像認識して、撮影されたチップ１や基板２の位置や傾きを認識する画像認識手段が設けられている。
具体的な画像認識方法については従来公知であるため詳細な説明は省略するが、上記チップ１の主面や基板２の上面には予めアライメントマークが設けられており、画像処理手段はこのアライメントマークに基づいて、チップ１の中心や基板２における載置位置の中心を認識したり、これらの傾きを認識することが可能となっている。なお、チップ１の位置や傾きを認識するため、必ずしもアライメントマークは必要ではなく、例えばチップ１に形成された所定形状の部品や配線パターンを認識することで、当該チップ１の位置や傾きを認識することも可能である。
そこで本実施例のボンディング装置３は、上記ボンディングステージ４上の基板２を撮像する基板撮像手段４１と、フェイスダウン接合をする際に上記ボンディングヘッド８に保持されたチップ１の下面を撮像するチップ下面撮像手段４２と、フェイスアップ接合をする際に上記中継ステージ５に載置されたチップ１の上面を撮像するチップ上面撮像手段４３とを備えている。
上記制御手段１２には、これら撮像手段４１〜４３が撮影した画像を画像認識して、撮影されたチップ１や基板２の位置や傾きを認識する画像認識手段が設けられている。
具体的な画像認識方法については従来公知であるため詳細な説明は省略するが、上記チップ１の主面や基板２の上面には予めアライメントマークが設けられており、画像処理手段はこのアライメントマークに基づいて、チップ１の中心や基板２における載置位置の中心を認識したり、これらの傾きを認識することが可能となっている。なお、チップ１の位置や傾きを認識するため、必ずしもアライメントマークは必要ではなく、例えばチップ１に形成された所定形状の部品や配線パターンを認識することで、当該チップ１の位置や傾きを認識することも可能である。
上記基板撮像手段４１は、上記ボンディングヘッド８と基板供給手段６との間に位置し、上記ボンディングステージ４は当該基板撮像手段４１の下方に設定された基板撮影位置Ｄに停止し、ボンディングステージ４に載置された基板２を上方から撮影するようになっている。
上記チップ上面撮像手段４３は、上記ボンディングヘッド８とチップ供給手段７との間に位置し、上記中継ステージ５は当該チップ上面撮像手段４３の下方に設定されたチップ上面撮影位置Ｅに停止し、中継ステージ５に載置されて主面が上方を向いたチップ１を上方から撮影するようになっている。
一方、上記チップ下面撮像手段４２は、図２に示すように、上記ボンディングステージ４を移動させるボンディングステージ移動手段１０に設けられており、ボンディングステージ４とチップ下面撮像手段４２とが一体的に移動する構成となっている。
上記チップ下面撮像手段４２は上記ボンディングステージ移動手段１０のＸスライダ１０ａによってＸ方向に移動するとともに、Ｙスライダ１０ｃによってＹ方向に移動することで、上記ボンディングヘッド８の下方に設定されたボンディング位置Ｃに停止し、ボンディングヘッド８に吸着された主面が下方を向いたチップ１を下方から撮影するようになっている。
なお、上記チップ下面撮像手段４２を上記ボンディングステージ４に対してＸ方向に整列するように設ければ、ボンディングヘッド８に吸着されたチップ１を撮影する際に、上記Ｙスライダ１０ｃによるＹ方向への移動が不要となる。
上記チップ上面撮像手段４３は、上記ボンディングヘッド８とチップ供給手段７との間に位置し、上記中継ステージ５は当該チップ上面撮像手段４３の下方に設定されたチップ上面撮影位置Ｅに停止し、中継ステージ５に載置されて主面が上方を向いたチップ１を上方から撮影するようになっている。
一方、上記チップ下面撮像手段４２は、図２に示すように、上記ボンディングステージ４を移動させるボンディングステージ移動手段１０に設けられており、ボンディングステージ４とチップ下面撮像手段４２とが一体的に移動する構成となっている。
上記チップ下面撮像手段４２は上記ボンディングステージ移動手段１０のＸスライダ１０ａによってＸ方向に移動するとともに、Ｙスライダ１０ｃによってＹ方向に移動することで、上記ボンディングヘッド８の下方に設定されたボンディング位置Ｃに停止し、ボンディングヘッド８に吸着された主面が下方を向いたチップ１を下方から撮影するようになっている。
なお、上記チップ下面撮像手段４２を上記ボンディングステージ４に対してＸ方向に整列するように設ければ、ボンディングヘッド８に吸着されたチップ１を撮影する際に、上記Ｙスライダ１０ｃによるＹ方向への移動が不要となる。
このように、本実施例のボンディング装置３では、上記撮像手段４１〜４３を用いてチップ１や基板２の位置ずれや傾きのずれを認識するようになっている。
しかしながら、ボンディング装置３の使用による径時変化によって、装置全体における機械的な誤差やずれが発生し、特に上記撮像手段４１〜４３においては、取り付け位置のずれや歪み等により、撮像位置がずれてしまうことがある。
このような撮像手段４１〜４３の位置ずれは、上記画像認識手段による認識結果に影響を及ぼし、正確なボンディングができなくなってしまうことから、これら撮像手段４１〜４３のずれを補正するキャリブレーション作業が必要となる。
本実施例では、フェイスダウン接合を行う際に用いる基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２とのキャリブレーション作業と、フェイスアップ接合を行う際に用いる基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３とのキャリブレーション作業をすることが可能となっている。
しかしながら、ボンディング装置３の使用による径時変化によって、装置全体における機械的な誤差やずれが発生し、特に上記撮像手段４１〜４３においては、取り付け位置のずれや歪み等により、撮像位置がずれてしまうことがある。
このような撮像手段４１〜４３の位置ずれは、上記画像認識手段による認識結果に影響を及ぼし、正確なボンディングができなくなってしまうことから、これら撮像手段４１〜４３のずれを補正するキャリブレーション作業が必要となる。
本実施例では、フェイスダウン接合を行う際に用いる基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２とのキャリブレーション作業と、フェイスアップ接合を行う際に用いる基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３とのキャリブレーション作業をすることが可能となっている。
上記キャリブレーション作業を行うために、本実施例のボンディング装置は、図２に示すように上記ボンディングステージ４に隣接して設けられたターゲットマーク５１を使用するようになっている。
上記ターゲットマーク５１は透明な素材から構成される本体に、表面および裏面からそれぞれに撮像可能な十字型のマークが記載された板状の部材となっており、上記ボンディングステージ移動手段１０によって上記ボンディングステージ４および上記チップ下面撮像手段４２と一体的に移動するようになっている。
ターゲットマーク５１は上記ボンディングステージ移動手段１０のＹスライダ１０ｃに設けられた移動機構５２によって進退動可能に設けられており、上記チップ下面撮像手段４２の撮影範囲外に退避した退避位置（ａ）と、上撮影範囲内に突出した突出位置（ｂ）とに移動するようになっている。
そしてターゲットマーク５１は、ボンディングを行う際には退避位置に位置し、キャリブレーション作業を行う際に突出位置に位置するようになっている。
上記ターゲットマーク５１は透明な素材から構成される本体に、表面および裏面からそれぞれに撮像可能な十字型のマークが記載された板状の部材となっており、上記ボンディングステージ移動手段１０によって上記ボンディングステージ４および上記チップ下面撮像手段４２と一体的に移動するようになっている。
ターゲットマーク５１は上記ボンディングステージ移動手段１０のＹスライダ１０ｃに設けられた移動機構５２によって進退動可能に設けられており、上記チップ下面撮像手段４２の撮影範囲外に退避した退避位置（ａ）と、上撮影範囲内に突出した突出位置（ｂ）とに移動するようになっている。
そしてターゲットマーク５１は、ボンディングを行う際には退避位置に位置し、キャリブレーション作業を行う際に突出位置に位置するようになっている。
このような構成により、ターゲットマーク５１を突出位置に位置させることで、上記チップ下面撮像手段４２によってターゲットマーク５１を撮影することが可能となり、また上記ボンディングステージ移動手段１０によってターゲットマーク５１を上記基板撮影位置Ｄおよびチップ上面撮影位置Ｅに停止させることで、上記基板撮像手段４１およびチップ上面撮像手段４３によってターゲットマーク５１を撮影することが可能となる。
そして図３は、上記基板撮像手段４１、チップ下面撮像手段４２、チップ上面撮像手段４３によって上記ターゲットマーク５１を撮影した結果を示す模式図を示している。
具体的には、画像認識手段は基板撮像手段４１について、撮影中心４１ｃに対するターゲットマーク５１の位置および傾きを認識し、これを基板撮像手段４１のずれ量４１ｇとして認識する。
これと同様、画像認識手段は上記チップ下面撮像手段４２についても撮影中心４２ｃのずれ量４２ｇを認識し、またチップ上面撮像手段４３についても撮影中心４３ｃのずれ量４３ｇを認識することが可能となっている。
そして図３は、上記基板撮像手段４１、チップ下面撮像手段４２、チップ上面撮像手段４３によって上記ターゲットマーク５１を撮影した結果を示す模式図を示している。
具体的には、画像認識手段は基板撮像手段４１について、撮影中心４１ｃに対するターゲットマーク５１の位置および傾きを認識し、これを基板撮像手段４１のずれ量４１ｇとして認識する。
これと同様、画像認識手段は上記チップ下面撮像手段４２についても撮影中心４２ｃのずれ量４２ｇを認識し、またチップ上面撮像手段４３についても撮影中心４３ｃのずれ量４３ｇを認識することが可能となっている。
このようにして各撮像手段４１〜４３のずれ量４１ｇ〜４３ｇが認識されると、以下のようにしてキャリブレーション作業を行うことができる。
まず、第１のキャリブレーション作業の手順を説明すると、最初に、フェイスダウン接合に用いる基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２とのキャリブレーション量は、認識された基板撮像手段４１のずれ量４１ｇと、チップ下面撮像手段４２のずれ量４２ｇとを合算することで算出することができる。
続いてフェイスアップ接合に用いる基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３とのキャリブレーション量は、認識された基板撮像手段４１のずれ量４１ｇと、チップ上面撮像手段４３のずれ量４３ｇとを合算することで算出することができる。
まず、第１のキャリブレーション作業の手順を説明すると、最初に、フェイスダウン接合に用いる基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２とのキャリブレーション量は、認識された基板撮像手段４１のずれ量４１ｇと、チップ下面撮像手段４２のずれ量４２ｇとを合算することで算出することができる。
続いてフェイスアップ接合に用いる基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３とのキャリブレーション量は、認識された基板撮像手段４１のずれ量４１ｇと、チップ上面撮像手段４３のずれ量４３ｇとを合算することで算出することができる。
これに対し、第２のキャリブレーション作業の手順として以下の方法が考えられる。
最初にフェイスダウン接合に用いる基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２とのキャリブレーション量として、上記第１の方法と同様、基板撮像手段４１のずれ量４１ｇと、チップ下面撮像手段４２のずれ量４２ｇとを合算する。
続いてフェイスアップ接合に用いる基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３とのキャリブレーション作業を行うため、最初にチップ上面撮像手段４３のずれ量４３ｇと、チップ下面撮像手段４２のずれ量４２ｇとを合算する。
そして、合算したずれ量４３ｇとずれ量４２ｇとの値と、先に算出したずれ量４１ｇとずれ量４２ｇとからなるフェイスダウン接合用のキャリブレーション量との差を求め、これがフェイスアップ接合用のキャリブレーション量となる。
最初にフェイスダウン接合に用いる基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２とのキャリブレーション量として、上記第１の方法と同様、基板撮像手段４１のずれ量４１ｇと、チップ下面撮像手段４２のずれ量４２ｇとを合算する。
続いてフェイスアップ接合に用いる基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３とのキャリブレーション作業を行うため、最初にチップ上面撮像手段４３のずれ量４３ｇと、チップ下面撮像手段４２のずれ量４２ｇとを合算する。
そして、合算したずれ量４３ｇとずれ量４２ｇとの値と、先に算出したずれ量４１ｇとずれ量４２ｇとからなるフェイスダウン接合用のキャリブレーション量との差を求め、これがフェイスアップ接合用のキャリブレーション量となる。
以下、上記構成を有するボンディング装置３の動作を図４〜図８を用いて説明する。このうち図４〜図７はフェイスダウン接合についての動作を、図８、図９はフェイスアップ接合についての動作を示している。
図４は、上記ボンディングステージ４に基板２を供給するとともに、上記中継ステージ５に主面が下方を向いた状態のチップ１を供給する作業を示している。
まずボンディングステージ４は、上記ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記基板供給位置Ａで停止する。
すると上記基板供給手段６では、基板保持ヘッド２３が上記基板ストッカ２１の位置で昇降してストッカ２１内の基板２を保持すると、上記基板供給位置Ａにおいて下降し、ボンディングステージ４上に基板２を載置する。
図４は、上記ボンディングステージ４に基板２を供給するとともに、上記中継ステージ５に主面が下方を向いた状態のチップ１を供給する作業を示している。
まずボンディングステージ４は、上記ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記基板供給位置Ａで停止する。
すると上記基板供給手段６では、基板保持ヘッド２３が上記基板ストッカ２１の位置で昇降してストッカ２１内の基板２を保持すると、上記基板供給位置Ａにおいて下降し、ボンディングステージ４上に基板２を載置する。
一方、中継ステージ５は、中継ステージ移動手段１１によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記第１チップ供給位置Ｂ１で停止する。
すると上記チップ供給手段７では、チップ保持ヘッド３２が上記チップ供給部３１の位置で昇降して主面が上方を向いたチップ１を保持すると、上記第１チップ供給位置Ｂ１に設けられたチップ反転手段３４の上方へと移動し、その後下降してチップ１を上記チップ反転手段３４の吸着部に受け渡す。
続いて、チップ反転手段３４は回転機構により吸着部を１８０°回転させてチップ１の主面が下方を向くようにし、その状態で吸着部が下降して、中継ステージ５上にチップ１を載置する。
すると上記チップ供給手段７では、チップ保持ヘッド３２が上記チップ供給部３１の位置で昇降して主面が上方を向いたチップ１を保持すると、上記第１チップ供給位置Ｂ１に設けられたチップ反転手段３４の上方へと移動し、その後下降してチップ１を上記チップ反転手段３４の吸着部に受け渡す。
続いて、チップ反転手段３４は回転機構により吸着部を１８０°回転させてチップ１の主面が下方を向くようにし、その状態で吸着部が下降して、中継ステージ５上にチップ１を載置する。
次に、図５は、ボンディングステージ４上の基板２の位置を認識するとともに、中継ステージ５のチップ１を上記ボンディングヘッド８に受け渡す作業を示している。
まずボンディングステージ４は、上記ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記基板撮影位置Ｄに停止する。
すると基板撮像手段４１は、ボンディングステージ４上の基板２を撮影し、画像認識手段はボンディングステージ４における基板２の位置および傾きを認識する。
まずボンディングステージ４は、上記ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記基板撮影位置Ｄに停止する。
すると基板撮像手段４１は、ボンディングステージ４上の基板２を撮影し、画像認識手段はボンディングステージ４における基板２の位置および傾きを認識する。
一方、中継ステージ５は、中継ステージ移動手段１１によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記ボンディング位置Ｃで停止する。
するとボンディングヘッド８はＺ方向に昇降して、中継ステージ５上のチップ１を吸着保持する。
するとボンディングヘッド８はＺ方向に昇降して、中継ステージ５上のチップ１を吸着保持する。
次に、図６は、ボンディングヘッド８に保持されたチップ１の位置を認識するとともに、中継ステージ５をチップ供給手段７へと移動させる作業を示している。
まずボンディングステージ４と一体的に設けられたチップ下面撮像手段４２が、上記ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記ボンディング位置Ｃに停止する。
すると、上記チップ下面撮像手段４２がボンディングヘッド８に吸着されたチップ１の下方から撮影し、画像認識手段はボンディングヘッド８に吸着されたチップ１の位置および傾きを認識する。
まずボンディングステージ４と一体的に設けられたチップ下面撮像手段４２が、上記ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記ボンディング位置Ｃに停止する。
すると、上記チップ下面撮像手段４２がボンディングヘッド８に吸着されたチップ１の下方から撮影し、画像認識手段はボンディングヘッド８に吸着されたチップ１の位置および傾きを認識する。
一方、中継ステージ５は、中継ステージ移動手段１１によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記第１チップ供給位置Ｂ１に停止する。
チップ供給手段７では、上記チップ保持ヘッド３２が上記チップ供給部３１において主面が上方を向いたチップ１を吸着保持するとともに、当該チップ１を上記第１チップ供給位置Ｂ１に位置するチップ反転手段３４の上方まで移動させる。
チップ供給手段７では、上記チップ保持ヘッド３２が上記チップ供給部３１において主面が上方を向いたチップ１を吸着保持するとともに、当該チップ１を上記第１チップ供給位置Ｂ１に位置するチップ反転手段３４の上方まで移動させる。
そして図７は、ボンディングヘッド８がチップ１を基板２に接合するとともに、チップ供給手段７が中継ステージ５にチップ１を供給する作業を示している。
まず、上記ボンディングステージ４は、ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記ボンディング位置Ｃに停止する。
一方画像認識手段は、上記基板撮像手段４１が撮影した基板２の位置および傾きと、上記チップ下面撮像手段４２が撮影したチップ１の位置および傾きとに基づいて、ボンディングステージ４に載置された基板２とボンディングヘッド８に保持されたチップ１との間の位置ずれ量および傾きのずれ量とを算出している。
すると制御手段１２は、上記ボンディングステージ移動手段１０を制御して、上記基板２とチップ１との位置ずれが解消するようにボンディングステージ４をＸ方向およびＹ方向に移動させる。このとき、上記キャリブレーション作業を行っていた場合にはキャリブレーション量も加味して移動させる。
さらに制御手段１２は、上記ボンディングヘッド８の回転機構を制御して、上記基板２とチップ１との傾きのずれが解消するよう、ボンディングヘッド８を水平面内で回転させる。このとき、上記キャリブレーション作業を行っていた場合にはキャリブレーション量も加味して回転させるようにしても良い。
その状態で、上記ボンディングヘッド８がＺ方向に下降し、主面が下方を向いたチップ１が基板２の上面に当接すると、ボンディングヘッド８およびボンディングステージ４によって加熱されていたチップ１と基板２とが接合される。
一方、チップ供給手段７では、上記チップ保持ヘッド３２が下降し、チップ反転手段３４における上方を向いた吸着部にチップ１を受け渡すようになっている。
まず、上記ボンディングステージ４は、ボンディングステージ移動手段１０によって第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動し、上記ボンディング位置Ｃに停止する。
一方画像認識手段は、上記基板撮像手段４１が撮影した基板２の位置および傾きと、上記チップ下面撮像手段４２が撮影したチップ１の位置および傾きとに基づいて、ボンディングステージ４に載置された基板２とボンディングヘッド８に保持されたチップ１との間の位置ずれ量および傾きのずれ量とを算出している。
すると制御手段１２は、上記ボンディングステージ移動手段１０を制御して、上記基板２とチップ１との位置ずれが解消するようにボンディングステージ４をＸ方向およびＹ方向に移動させる。このとき、上記キャリブレーション作業を行っていた場合にはキャリブレーション量も加味して移動させる。
さらに制御手段１２は、上記ボンディングヘッド８の回転機構を制御して、上記基板２とチップ１との傾きのずれが解消するよう、ボンディングヘッド８を水平面内で回転させる。このとき、上記キャリブレーション作業を行っていた場合にはキャリブレーション量も加味して回転させるようにしても良い。
その状態で、上記ボンディングヘッド８がＺ方向に下降し、主面が下方を向いたチップ１が基板２の上面に当接すると、ボンディングヘッド８およびボンディングステージ４によって加熱されていたチップ１と基板２とが接合される。
一方、チップ供給手段７では、上記チップ保持ヘッド３２が下降し、チップ反転手段３４における上方を向いた吸着部にチップ１を受け渡すようになっている。
その後、ボンディングの終了したボンディングヘッド８がボンディングステージ４の上方に退避すると、ボンディングステージ４はボンディングステージ移動手段１０によって基板供給位置Ａへと移動する。
すると、基板供給手段６の基板保持ヘッド２３がボンディングステージ４からチップ１の接合された基板２を保持して、その後当該基板２を上記製品ストッカ２２に収容する。
その後基板供給手段６は、基板保持ヘッド２３により新たな基板２を上記基板ストッカ２１より取り出し、当該新たな基板２をボンディングステージ４上に供給する。
すると、基板供給手段６の基板保持ヘッド２３がボンディングステージ４からチップ１の接合された基板２を保持して、その後当該基板２を上記製品ストッカ２２に収容する。
その後基板供給手段６は、基板保持ヘッド２３により新たな基板２を上記基板ストッカ２１より取り出し、当該新たな基板２をボンディングステージ４上に供給する。
次に、図８、図９を用いてフェイスアップ接合を行う際の動作について説明する。なお、上記フェイスダウン接合と共通する作業については説明を省略する。
図８は、図４で説明した作業に対応する作業であって、ボンディングステージ４上に基板２を供給するとともに、中継ステージ５にチップ１を供給する作業を示している。
ボンディングステージ４に基板２を供給する作業については、フェイスダウン接合の際と同様、基板供給手段６によって基板２をボンディングステージ４上に載置するものとなっている。
一方中継ステージ５にチップ１を供給する作業では、上記中継ステージ移動手段１１が中継ステージ５を第２チップ供給位置Ｂ２に停止させるようになっている。
そしてチップ供給手段７では、チップ保持ヘッド３２がチップ供給部３１より取り出したチップ１を中継ステージ５に直接載置し、これにより、主面が上方を向いた状態でチップ１が中継ステージ５上に載置されることとなる。
図８は、図４で説明した作業に対応する作業であって、ボンディングステージ４上に基板２を供給するとともに、中継ステージ５にチップ１を供給する作業を示している。
ボンディングステージ４に基板２を供給する作業については、フェイスダウン接合の際と同様、基板供給手段６によって基板２をボンディングステージ４上に載置するものとなっている。
一方中継ステージ５にチップ１を供給する作業では、上記中継ステージ移動手段１１が中継ステージ５を第２チップ供給位置Ｂ２に停止させるようになっている。
そしてチップ供給手段７では、チップ保持ヘッド３２がチップ供給部３１より取り出したチップ１を中継ステージ５に直接載置し、これにより、主面が上方を向いた状態でチップ１が中継ステージ５上に載置されることとなる。
図９は、図５で説明した作業に対応する作業であって、ボンディングステージ４上の基板２の位置を認識するとともに、中継ステージ５上のチップ１の位置を認識する作業を示している。
ボンディングステージ４の基板２の位置を認識する作業は、フェイスダウン接合の際と同様、上記ボンディングステージ４を基板撮影位置Ｄに移動させ、上記基板撮像手段４１によってボンディングステージ４上の基板２を撮像する。
一方、中継ステージ５のチップ１の位置を認識する作業では、まず上記中継ステージ移動手段１１が中継ステージ５をチップ上面撮影位置Ｅに移動させる。
すると、上記チップ上面撮像手段４３が中継ステージ５上のチップ１を撮像するようになっている。
ボンディングステージ４の基板２の位置を認識する作業は、フェイスダウン接合の際と同様、上記ボンディングステージ４を基板撮影位置Ｄに移動させ、上記基板撮像手段４１によってボンディングステージ４上の基板２を撮像する。
一方、中継ステージ５のチップ１の位置を認識する作業では、まず上記中継ステージ移動手段１１が中継ステージ５をチップ上面撮影位置Ｅに移動させる。
すると、上記チップ上面撮像手段４３が中継ステージ５上のチップ１を撮像するようになっている。
それ以降の作業は、チップ下面撮像手段４２による撮像を除いて、フェイスダウン接合と同様となり、図５に示すように中継ステージ５をボンディング位置Ｃに位置させて、ボンディングヘッド８によりチップ１を吸着する作業、図７に示すように基板２とチップ１との位置ずれおよび傾きのずれを修正してから、チップ１を基板２に接合する作業を行う。
これにより、主面が上方を向いたチップ１が基板２に接合されることとなる。
これにより、主面が上方を向いたチップ１が基板２に接合されることとなる。
このように、本実施例のボンディング装置３によれば、上記基板２が載置されるボンディングステージ４と、チップ１が載置される中継ステージ５とは、上記第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動するようになっている。
そのうえで、基板２を供給する基板供給手段６、チップ１を供給するチップ供給手段７、ボンディングヘッド８を、上記第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に整列するように設けている。
つまり、ボンディングステージ４と中継ステージ５とはひとつの第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に相対移動することから、相対的なＹ方向への移動が少なくなっており、またボンディングステージ４と中継ステージ５とを異なるガイド部材に沿って移動させる場合に比べて、Ｙ方向への機械的な誤差が生じにくい構造となっている。
このように、本実施例のボンディング装置３は、移動手段による移動誤差や機械的な誤差を可及的に減少させることが可能な構成を有しているものと言える。
また、本実施例では、ボンディングステージ４および中継ステージ５とはボンディングステージ移動手段１０および中継ステージ移動手段１１によって個別に移動可能となっており、上述したボンディング動作において、ボンディングステージ４および中継ステージ５に対して個別に作業が可能となっている。
これに対し、特許文献１のようにボンディングステージと中継ステージとが一体的に設けられている場合、本実施例のように基板供給手段６とチップ供給手段７とが離隔している場合、一体化されたボンディングステージと中継ステージとを頻繁に移動させる必要が生じ、ボンディング作業が非効率的となってしまう。
このように、本実施例のボンディング装置３は、効率的な動作が可能な構成を有しているものと言え、特に本実施例のボンディング装置３はフェイスダウン接合およびフェイスアップ接合に兼用可能であることから、より効率的な構成を有しているものと言える。
そのうえで、基板２を供給する基板供給手段６、チップ１を供給するチップ供給手段７、ボンディングヘッド８を、上記第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に整列するように設けている。
つまり、ボンディングステージ４と中継ステージ５とはひとつの第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に相対移動することから、相対的なＹ方向への移動が少なくなっており、またボンディングステージ４と中継ステージ５とを異なるガイド部材に沿って移動させる場合に比べて、Ｙ方向への機械的な誤差が生じにくい構造となっている。
このように、本実施例のボンディング装置３は、移動手段による移動誤差や機械的な誤差を可及的に減少させることが可能な構成を有しているものと言える。
また、本実施例では、ボンディングステージ４および中継ステージ５とはボンディングステージ移動手段１０および中継ステージ移動手段１１によって個別に移動可能となっており、上述したボンディング動作において、ボンディングステージ４および中継ステージ５に対して個別に作業が可能となっている。
これに対し、特許文献１のようにボンディングステージと中継ステージとが一体的に設けられている場合、本実施例のように基板供給手段６とチップ供給手段７とが離隔している場合、一体化されたボンディングステージと中継ステージとを頻繁に移動させる必要が生じ、ボンディング作業が非効率的となってしまう。
このように、本実施例のボンディング装置３は、効率的な動作が可能な構成を有しているものと言え、特に本実施例のボンディング装置３はフェイスダウン接合およびフェイスアップ接合に兼用可能であることから、より効率的な構成を有しているものと言える。
次に、図１０、図１１を用いて、基板撮像手段４１、チップ下面撮像手段４２、チップ上面撮像手段４３のキャリブレーション作業の際の動作を説明する。
図１０はフェイスダウン接合に用いる基板撮像手段４１およびチップ下面撮像手段４２のキャリブレーション作業を示した図となっている。
ここで、キャリブレーション作業を行うため、図２に示すように上記ターゲットマーク５１は退避状態から突出状態に移動しており、ターゲットマーク５１は上記チップ下面撮像手段４２の上方に位置している。
この状態で、ボンディングステージ移動手段１０はボンディングステージ４およびチップ下面撮像手段４２とともに上記ターゲットマーク５１を基板撮影位置Ｄへと移動させる。
すると、上記基板撮像手段４１は上方からターゲットマーク５１を撮影するとともに、チップ下面撮像手段４２は下方からターゲットマーク５１を撮影する。
画像認識手段は、上述したように基板撮像手段４１が撮影したターゲットマーク５１の画像と、チップ下面撮像手段４２が撮影したターゲットマーク５１の画像とに基づいて、基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２との間の位置ずれ量や傾きのずれ量を算出し、これを記憶する。
なお、チップ下面撮像手段４２については、必ずしも基板撮影位置Ｄでターゲットマーク５１の撮影をする必要はなく、任意の位置での撮影を行っても良い。
図１０はフェイスダウン接合に用いる基板撮像手段４１およびチップ下面撮像手段４２のキャリブレーション作業を示した図となっている。
ここで、キャリブレーション作業を行うため、図２に示すように上記ターゲットマーク５１は退避状態から突出状態に移動しており、ターゲットマーク５１は上記チップ下面撮像手段４２の上方に位置している。
この状態で、ボンディングステージ移動手段１０はボンディングステージ４およびチップ下面撮像手段４２とともに上記ターゲットマーク５１を基板撮影位置Ｄへと移動させる。
すると、上記基板撮像手段４１は上方からターゲットマーク５１を撮影するとともに、チップ下面撮像手段４２は下方からターゲットマーク５１を撮影する。
画像認識手段は、上述したように基板撮像手段４１が撮影したターゲットマーク５１の画像と、チップ下面撮像手段４２が撮影したターゲットマーク５１の画像とに基づいて、基板撮像手段４１とチップ下面撮像手段４２との間の位置ずれ量や傾きのずれ量を算出し、これを記憶する。
なお、チップ下面撮像手段４２については、必ずしも基板撮影位置Ｄでターゲットマーク５１の撮影をする必要はなく、任意の位置での撮影を行っても良い。
次に図１１は上記フェイスアップ接合に用いる基板撮像手段４１およびチップ上面撮像手段４３のキャリブレーション作業を示した図となっている。
まず、図１０に示すように、ボンディングステージ移動手段１０はボンディングステージ４とともに上記ターゲットマーク５１を基板撮影位置Ｄへと移動させ、上記基板撮像手段４１は上方からターゲットマーク５１を撮影する。
その後、図１１に示すように、ボンディングステージ移動手段１０はターゲットマーク５１をチップ上面撮影位置Ｅへと移動させ、上記チップ上面撮像手段４３は上方からターゲットマーク５１を撮影する。
画像認識手段は、上述したように基板撮像手段４１が撮影したターゲットマーク５１の画像と、チップ上面撮像手段４３が撮影したターゲットマーク５１の画像とに基づいて、基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３との間の位置ずれ量や傾きのずれ量を算出し、これを記憶する。
まず、図１０に示すように、ボンディングステージ移動手段１０はボンディングステージ４とともに上記ターゲットマーク５１を基板撮影位置Ｄへと移動させ、上記基板撮像手段４１は上方からターゲットマーク５１を撮影する。
その後、図１１に示すように、ボンディングステージ移動手段１０はターゲットマーク５１をチップ上面撮影位置Ｅへと移動させ、上記チップ上面撮像手段４３は上方からターゲットマーク５１を撮影する。
画像認識手段は、上述したように基板撮像手段４１が撮影したターゲットマーク５１の画像と、チップ上面撮像手段４３が撮影したターゲットマーク５１の画像とに基づいて、基板撮像手段４１とチップ上面撮像手段４３との間の位置ずれ量や傾きのずれ量を算出し、これを記憶する。
このように、本実施例によれば、フェイスダウン接合およびフェイスアップ接合を兼用可能なボンディング装置３において、これらに用いる撮像手段４１〜４３のキャリブレーション作業を行うことが可能となっている。
またこの場合においても、上記ボンディングステージ４が第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動するようになっているため、Ｙ方向への機械的な誤差を可及的に抑えることが可能となっている。
またこの場合においても、上記ボンディングステージ４が第１ガイド部材９に沿ってＸ方向に移動するようになっているため、Ｙ方向への機械的な誤差を可及的に抑えることが可能となっている。
なお上記実施例では、上記チップ下面撮像手段４２およびターゲットマーク５１を上記ボンディングステージ４と一体的に移動させる構成となっているが、これらを上記中継ステージ移動手段１１によって中継ステージ５と一体的に移動可能な構成としてもよい。さらには、チップ下面撮像手段４２およびターゲットマーク５１をそれぞれ上記第１ガイド部材９に沿って個別に移動可能な構成とすることも可能である。
また上記実施例における基板供給手段６およびチップ供給手段７は、図１において上記基板保持ヘッド２３やチップ保持ヘッド３２が第１ガイド部材９と同じＸ方向に移動させて、基板２およびチップ１を供給するようになっているが、これらの保持ヘッド２３、３２をＹ方向に移動させてもよく、これらのレイアウトは種々の変更が可能となっている。
また上記実施例における基板供給手段６およびチップ供給手段７は、図１において上記基板保持ヘッド２３やチップ保持ヘッド３２が第１ガイド部材９と同じＸ方向に移動させて、基板２およびチップ１を供給するようになっているが、これらの保持ヘッド２３、３２をＹ方向に移動させてもよく、これらのレイアウトは種々の変更が可能となっている。
１ チップ ２ 基板
３ ボンディング装置 ４ ボンディングステージ
５ 中継ステージ ６ 基板供給手段
７ チップ供給手段 ８ ボンディングヘッド
９ 第１ガイド部材 １０ ボンディングステージ移動手段
１１ 中継ステージ移動手段 ４１ 基板撮像手段
４２ チップ下面撮像手段 ４３ チップ上面撮像手段
５１ ターゲットマーク
３ ボンディング装置 ４ ボンディングステージ
５ 中継ステージ ６ 基板供給手段
７ チップ供給手段 ８ ボンディングヘッド
９ 第１ガイド部材 １０ ボンディングステージ移動手段
１１ 中継ステージ移動手段 ４１ 基板撮像手段
４２ チップ下面撮像手段 ４３ チップ上面撮像手段
５１ ターゲットマーク
Claims (4)
- 基板が載置されるボンディングステージと、当該ボンディングステージを移動させるボンディングステージ移動手段と、チップが載置される中継ステージと、当該中継ステージを移動させる中継ステージ移動手段と、上記ボンディングステージに上記基板を供給する基板供給手段と、上記中継ステージに上記チップを供給するチップ供給手段と、上記中継ステージから上記チップを取り出すとともに当該チップをボンディングステージ上の基板に接合するボンディングヘッドとを備えたボンディング装置であって、
水平な第１方向に向けて設けられたガイド部材を設けるとともに、上記基板供給手段、上記チップ供給手段、上記ボンディングヘッドを上記ガイド部材に沿って配置し、
上記ボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段は、ボンディングステージおよび中継ステージを上記ガイド部材に沿って移動させることを特徴とするボンディング装置。 - 上記ボンディングヘッドは、上記チップを当該チップの主面が下方を向いた状態で保持して、上記主面を上記基板に接合するフェイスダウン接合と、上記チップの主面が上方を向いた状態で保持して、上記主面が上方を向いたままチップを上記基板に接合するフェイスアップ接合とが可能な構成を有し、
上記ボンディングステージに載置された基板を上方から撮像する基板撮像手段と、フェイスアップ接合の際に上記中継ステージに載置されたチップの主面を上方から撮像するチップ上面撮像手段とを上記ガイド部材に沿って設け、
さらに、フェイスダウン接合の際に上記ボンディングヘッドに保持されたチップの主面を下方から撮像するチップ下面撮像手段を、上記ガイド部材に沿って移動可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。 - 上記基板撮像手段と、チップ上面撮像手段と、チップ下面撮像手段とのキャリブレーション作業を行うためのターゲットマークを備え、当該ターゲットマークを上記ガイド部材に沿って移動可能に設け、
上記フェイスダウン接合のために、上記基板撮像手段およびチップ下面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ下面撮像手段の上方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ下面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影し、
上記フェイスアップ接合のために、上記基板撮像手段およびチップ上面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ上面撮像手段の下方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ上面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影することを特徴とする請求項２に記載のボンディング装置。 - 上記チップ下面撮像手段および上記ターゲットマークを、上記ボンディングステージ移動手段によって上記ボンディングステージと一体的に移動可能に設け、
さらに上記ターゲットマークは、当該ターゲットマークを上記チップ下面撮像手段による撮影範囲内に突出する突出位置と、当該撮影範囲から退避する退避位置とに移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項３に記載のボンディング装置。
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