JP2024016319A - 実装装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】素子や基板の位置決めや表面検査等の精度を高くすることが可能な技術を提供することにある。【解決手段】実装装置は、撮像装置と、色収差を有するレンズと、照明装置と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される。【選択図】図4
Description
本開示は実装装置に関し、例えば、ダイの側面を検査するダイボンダに適用可能である。
ダイボンダ等の実装装置は、接合材料を用いて、例えば、素子を基板または素子の上にアタッチする(取り付ける)装置である。接合材料は、例えば、液状またはフィルム状の樹脂やはんだ等である。素子は、例えば、半導体チップやMEMS(Micro Electro Mechanical System)、ガラスチップ等のダイである。基板は、例えば、配線基板や金属薄板で形成されるリードフレーム、ガラス基板等である。
ダイボンダにおいては、例えば、カメラを用いて取得した画像に基づいて、素子や基板の位置決めが行われたり、素子や基板の表面検査が行われたりする。
本開示の課題は素子や基板の位置決めや表面検査等の精度を高くすることが可能な技術を提供することにある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、実装装置は、撮像装置と、色収差を有するレンズと、照明装置と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される。
すなわち、実装装置は、撮像装置と、色収差を有するレンズと、照明装置と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される。
本開示によれば、素子や基板の位置決めや表面検査等の精度を高くすることができる。
以下、実施形態および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
まず、実施形態のダイボンダの構成について図1および図2を用いて説明する。図1は実施形態におけるダイボンダの概略上面図である。図2は図1に示すダイボンダの概略側面図である。
ダイボンダ1は、大別して、ダイ供給部10と、ピックアップ部20と、中間ステージ部30と、ボンディング部40と、搬送部50と、各部の動作を監視し制御する制御部(制御装置)80と、を有する。Y軸方向がダイボンダ1の前後方向であり、X軸方向が左右方向である。ダイ供給部10がダイボンダ1の前側に配置され、ボンディング部40が後側に配置される。
ダイ供給部10は、ウエハWを保持するウエハ保持台(不図示)と、ウエハWからダイDを剥離する剥離ユニット13と、を有する。ウエハ保持台は図示しない駆動手段によってXY方向に動かされ、ピックアップするダイDが剥離ユニット13の位置に動かされる。剥離ユニット13は図示しない駆動手段によって上下方向に動かされる。ウエハWはダイシングテープDT上に接着されており、複数のダイDに分割されている。ウエハWが貼付されたダイシングテープDTは図示しないウエハリングに保持されている。ウエハWとダイシングテープDTとの間にダイアタッチフィルム(DAF)と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けている。ダイアタッチフィルムは加熱することで硬化する。
ピックアップ部20は、ピックアップヘッド21と、ウエハ認識カメラ24と、照明装置25と、を有する。ピックアップヘッド21は、剥離されたダイDを先端に吸着保持するコレット22を有し、ダイ供給部10からダイDをピックアップし、中間ステージ31に載置する。ウエハ認識カメラ24はウエハWからピックアップするダイDのピックアップ位置を把握する。なお、ピックアップ部20は、図示しない、ピックアップヘッド21を昇降、回転、X方向およびY方向に動かす各駆動部を有する。
中間ステージ部30は、中間ステージ31と、ステージ認識カメラ34と、照明装置35と、を有する。中間ステージ31は、ミラー311と、台座312と、ベース313と、を有する。ステージ認識カメラ34は中間ステージ31の上方に設置され、中間ステージ31上のダイDを撮影する。照明装置35は、例えば、ステージ認識カメラ34と中間ステージ31との間に設置される同軸照明である。
また、ミラー311は、ステージ認識カメラ34の光学軸に対して所定角度傾いた反射面を有し、ベース313の上に四つ設置されている。なお、ミラー311は四つに限定されるものではなく、ダイDの特定の側面のみを認識する場合は、その側面の数に対応する数であってもよい。ダイDの一側面に対向する一つのミラー311は複数のミラーで構成されていてもよい。
ミラー311は、例えば、対向する側面が直角二等辺三角形状であり、他の側面、底面および反射面を有する斜面が矩形状である三角柱で構成されている。すなわち、反射面は平面状である。
所定角度は、ダイDの側面に対して垂直に近い角度で照明装置35の照明光が照射されると共に、ダイDの側面を垂直に近い角度で撮像が可能となる角度である。所定角度は、例えば、45度±3度である。所定角度は、45度±1度であるのがより好ましい。
台座312にはダイDが一時的に載置される。台座312のダイDが載置される載置面はミラー311が設置される面(ベース313の上面)よりも高い。また、台座312は例えば柱状であり、その上面である載置面はダイD同等以下である。この場合、ダイDが載置面に吸着されている状態においてダイDの外周端部が撓んで変形しない大きさである。これにより、ミラー311をダイDに近づけて設けることが可能となる。また、ダイDの下端部の撮影が容易になる。また、載置するダイのサイズが変わった場合の対応も可能となる。このため、台座312を設けるのが好ましいが、設けなくてもよい。
ステージ認識カメラ34は、例えば、中間ステージ31の直上に設置され、かつ中間ステージ31の中心軸とステージ認識カメラ34の光軸が一致するように垂直下方に視野角を向けて設置される。ステージ認識カメラ34は、ダイDおよび四つのミラー311の反射面が視野内に位置するように設置される。照明装置35は、中間ステージ31に載置されるダイDをステージ認識カメラ34が撮影可能な明るさにするため、光を照射する。照射された光の反射光は、四つのミラー311に入射する。この構成によって、ステージ認識カメラ34は、ダイDの側面から上面まで撮影することができる。
四つのミラー311に入射した光像は、四つのミラー311の上方に設置されたステージ認識カメラ34の光軸に沿って入射する。ステージ認識カメラ34は、ダイDの上面および四つのミラー311でそれぞれ反射された被写体像を撮影する。ステージ認識カメラ34が撮影した画像は、制御部80に出力され、画像処理され、また、表示画面(図示しない)にも表示され得る。
ボンディング部40は、ボンドヘッド41と、基板認識カメラ44と、ボンドステージ46と、を有する。ボンドヘッド41はピックアップヘッド21と同様にダイDを先端に吸着保持するコレット42を有する。基板認識カメラ44は基板Sの位置認識マーク(図示せず)を撮像し、ボンド位置を認識する。ここで、基板Sには、最終的に一つのパッケージとなる、複数の製品エリア(以下、パッケージエリアPという。)が形成されている。位置認識マークはパッケージエリアPごとに設けられる。ボンドステージ46は、基板SにダイDが載置される際、上方向に動かされ、基板Sを下方から支える。ボンドステージ46は基板Sを真空吸着するための吸引口(不図示)を有し、基板Sを固定することが可能である。ボンドステージ46は基板Sを加熱する加熱部(不図示)を有する。なお、ボンディング部40は、図示しない、ボンドヘッド41を昇降、回転、X方向およびY方向に動かす各駆動部を有する。
このような構成によって、ボンドヘッド41は、ステージ認識カメラ34の撮像データに基づいてピックアップ位置および姿勢の両方または一方を補正し、中間ステージ31からダイDをピックアップする。そして、ボンドヘッド41は、基板認識カメラ44の撮像データに基づいて基板SのパッケージエリアP上にボンドし、又は既に基板SのパッケージエリアPの上にボンドされたダイの上に積層する形でボンドする。
搬送部50は基板Sが移動する搬送レーン52を有する。搬送レーン52は基板SをX軸方向に搬送する。このような構成によって、基板Sは、図示しない基板供給部から搬送レーン52に沿ってボンド位置(実装位置)まで移動し、ボンド後、図示しない基板搬出部まで移動したり、基板供給部まで戻ったりする。
制御部80は、ダイボンダ1の上述した各部の動作を監視し制御するプログラム(ソフトウェア)を格納するメモリと、メモリに格納されたプログラムを実行する中央処理装置(CPU)と、を備える。
ダイボンダ1を用いた半導体装置の製造工程の一工程であるボンド工程(製造方法)について図3を用いて説明する。図3は図1に示すダイボンダによる半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。以下の説明において、ダイボンダ1を構成する各部の動作は制御部80により制御される。
(ウエハ搬入工程:工程S1)
ウエハリング(不図示)がダイボンダ1のウエハカセット(不図示)に供給される。供給されたウエハリングがダイ供給部10に供給されてダイボンダ1に搬入される。ここで、ウエハリングにはウエハWを分割したダイDが貼付されたダイシングテープDTが保持されている。
ウエハリング(不図示)がダイボンダ1のウエハカセット(不図示)に供給される。供給されたウエハリングがダイ供給部10に供給されてダイボンダ1に搬入される。ここで、ウエハリングにはウエハWを分割したダイDが貼付されたダイシングテープDTが保持されている。
(基板搬入工程:工程S2)
基板Sが格納された基板搬送治具が基板供給部に供給されてダイボンダ1に搬入される。基板供給部で基板Sが基板搬送治具から取り出されて不図示の搬送爪に固定される。
基板Sが格納された基板搬送治具が基板供給部に供給されてダイボンダ1に搬入される。基板供給部で基板Sが基板搬送治具から取り出されて不図示の搬送爪に固定される。
(ピックアップ工程:工程S3)
工程S1後、所望するダイDをダイシングテープDTからピックアップできるようにウエハ保持台が動かされる。ウエハ認識カメラ24によりダイDが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイDの位置決めおよび表面検査が行われる。
工程S1後、所望するダイDをダイシングテープDTからピックアップできるようにウエハ保持台が動かされる。ウエハ認識カメラ24によりダイDが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイDの位置決めおよび表面検査が行われる。
位置決めされたダイDは剥離ユニット13およびピックアップヘッド21によりダイシングテープDTから剥離される。ダイシングテープDTから剥離されたダイDは、ピックアップヘッド21に設けられたコレット22に吸着、保持されて、中間ステージ31に搬送されて載置される。
ステージ認識カメラ34により中間ステージ31の上のダイDが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイDの位置決めおよび表面検査が行われる。画像データを画像処理することによって、ダイボンダのダイ位置基準点からの中間ステージ31上のダイDのずれ量(X、Y、θ方向)が算出されて位置決めが行われる。なお、ダイ位置基準点は、予め、中間ステージ31の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。画像データを画像処理することによって、ダイDの表面検査が行われる。
ダイDを中間ステージ31に搬送したピックアップヘッド21はダイ供給部10に戻される。上述した手順に従って、次のダイDがダイシングテープDTから剥離され、以後同様の手順に従ってダイシングテープDTから1個ずつダイDが剥離される。
(ボンド工程:工程S4)
搬送部50により基板Sがボンドステージ46に搬送される。ボンドステージ46上に載置された基板Sが基板認識カメラ44により撮像され、撮影によって画像データが取得される。画像データが画像処理されることによって、ダイボンダ1の基板位置基準点からの基板Sのずれ量(X、Y、θ方向)が算出される。なお、基板位置基準点は、予め、ボンディング部40の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。
搬送部50により基板Sがボンドステージ46に搬送される。ボンドステージ46上に載置された基板Sが基板認識カメラ44により撮像され、撮影によって画像データが取得される。画像データが画像処理されることによって、ダイボンダ1の基板位置基準点からの基板Sのずれ量(X、Y、θ方向)が算出される。なお、基板位置基準点は、予め、ボンディング部40の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。
工程S3において算出された中間ステージ31上のダイDのずれ量からボンドヘッド41の吸着位置が補正されてダイDがコレット42により吸着される。中間ステージ31からダイDを吸着したボンドヘッド41によりボンドステージ46に支持された基板Sの所定箇所にダイDがボンドされる。ここで、基板Sの所定箇所は、基板SのパッケージエリアP、または、すでに素子が載置されており、それに加える形で素子をボンドする際の領域、または、積層ボンドする素子のボンド領域である。基板認識カメラ44により基板SにボンドされたダイDが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイDが所望の位置にボンドされたかどうか等の検査が行われる。検査されたダイDが不良の場合、ボンドヘッド41によりダイDを捨て置き領域へ搬送される。
ダイDを基板Sにボンドしたボンドヘッド41は中間ステージ31に戻される。上述した手順に従って、次のダイDが中間ステージ31からピックアップされ、基板Sにボンドされる。これが繰り返されて基板Sのすべての所定箇所にダイDがボンドされる。
(基板搬出工程:工程S5)
ダイDがボンドされた基板Sが基板搬出部に搬送される。基板搬出部で基板搬送爪から基板Sが取り出されて基板搬送治具に格納される。ダイボンダ1から基板搬送治具に格納された基板Sが搬出される。
ダイDがボンドされた基板Sが基板搬出部に搬送される。基板搬出部で基板搬送爪から基板Sが取り出されて基板搬送治具に格納される。ダイボンダ1から基板搬送治具に格納された基板Sが搬出される。
工程S5後、ダイDがボンドされた基板Sがワイヤボンディング工程に搬送され、ダイDの電極はAuワイヤ等を介して基板Sの電極と電気的に接続される。例えば、積層ボンドする場合は、続いて、ダイDがボンドされた基板Sがダイボンダに搬入されて基板S上にボンドされたダイDの上にダイDが積層され、ダイボンダから搬出された後、ワイヤボンディング工程でAuワイヤを介して基板Sの電極と電気的に接続される。第二段目より上のダイDは、上述した方法でダイシングテープDTから剥離された後、ボンディング部40に搬送されてダイDの上に積層される。上記工程が所定回数繰り返された後、基板Sをモールド工程に搬送し、複数個のダイDとAuワイヤとをモールド樹脂(図示せず)で封止することによって、積層パッケージが完成する。
次に、照明装置35について説明する。図4は実施形態におけるステージ認識カメラ、同軸照明および中間ステージを示す模式図である。図5は図4に示す面発光照明の構成を示す模式図である。
図4に示すように、照明装置35はステージ認識カメラ34と中間ステージ31との間に配置されている。照明装置35は、面発光照明(光源)351、ハーフミラー(半透過鏡)352と、拡散板353と、を備えている。ステージ認識カメラ34は撮像装置341とレンズ342とを備える。面発光照明351からの照射光は、ハーフミラー352によってステージ認識カメラ34と同じ光軸方向へ反射され、中間ステージ31の上の撮像対象物(被写体)に照射される。ステージ認識カメラ34と同じ光軸方向へ撮像対象物に照射されたその照射光は、撮像対象物であるダイDで反射し、ハーフミラー352を透過してステージ認識カメラ34に達し、撮像対象物の映像を形成する。照明装置35は同軸落射照明(同軸照明)装置である。
図5に示すように、面発光照明351は、ピーク波長の異なる二種類のLED351b,351cを市松模様状に高密度で実装した基板351aで構成される。例えば、LED351bはLED351cよりも長い波長の光を発光する。そして、発光(点灯)するLED351b,351cが切り替えられる。これにより、ダイDの上面における外観検査(上面検査)および上面による位置決め(アライメント)と、ダイDの側面における外観検査(側面検査)と、の照明の色を分けることができる。
側面検査には長波長の照明であるLED351bが用いられ、上面検査とアライメントには短波長の照明であるLED351cが用いられる。長波長の照明には、例えば、赤色が使用され、短波長の照明には、例えば、青色が使用される。レンズ342には色収差が補正されていないものが用いられる。レンズ342は色収差の大きいものが好ましい。
このような構成により、ステージ認識カメラ34は異なる波長の照明によりダイDを二回撮影することになる。すなわち、画像の取り込みは2回になる(ダブルショット取り込みになる)。
次に、実施形態をより明確にするため上面撮影および側面撮影の問題点について図4を用いて説明する。
ダイDの側面検査は中間ステージ31の上に仰角45度に傾けたミラー311を設置して行われる。ダイDの上面による位置決めおよび上面検査と、ダイDの側面検査と、の撮影を同時に(一回の露光で)行うことで処理時間の高速化が図られる。そのためには、一回の露光においてダイDの上面と側面の焦点が合っている必要がある。
しかし、図4に示すように、レンズ342から見てダイDの側面の被写体距離(WDs)は、ダイDの厚さ(t)とダイDの側面からミラー311までの距離(d)を加算した加算距離(AD=t+d)だけ、ダイDの上面の被写体距離(WDu)よりも遠くなってしまう。すなわち、WDs=WDu+ADである。なお、ダイDの側面において厚さ方向のどの位置でも加算距離(AD)は同じ長さである。この加算距離(AD)をレンズ342の被写界深度内に収めるよう設定しなければならない。そのため倍率の上限などが発生し、十分な倍率を得ることができない。
また、2ショット取り込みを行う場合は、中間ステージ31またはステージ認識カメラ34に上下移動する機構を設けたり、レンズ342にフォーカス機能を設けたりして焦点が合う位置を維持することも考えられる。しかし、これらは機械的な駆動動作を含むため、一旦位置を変更した後に元に戻すと再現性にどうしても機械的な機構の精度が影響してしまう。このため、ボンド精度の劣化を招いたり、移動時間がかかったりする。
本実施形態が上記問題点を解決できる理由について図6および図7を用いて説明する。図6は波長とワーキングディスタンス変動の関係を示す図である。図7は本実施形態の原理を説明する図である。
レンズは色により焦点位置がわずかにずれる色収差を有する。すなわち、照明の波長(λ)によりレンズの先端から焦点が合った被写体までの距離(ワーキングディスタンス:WD)が変動する。
図6に示すように、単レンズ(SL)は補正を一切行わないので波長別での焦点位置は大きく変動する。すなわち、WDの変動(ΔWD)が大きくなる。一般的に、これらの変動を抑える(色収差を補正する)ために凸レンズに凹レンズなどを組み合わせたアクロマートレンズ(ACL)やアポクロマートレンズ(APL)などが用いられる。これらの色収差を補正するレンズは照明の波長領域を限定できない場合、つまり白色光源での光学系などでは必須となる。
撮影の対象物(被写体)の反射スペクトルが広域帯に広がっていて、照明に使用する波長領域を限定しなくてよい場合、例えば、アライメントや傷などの存在の有無を確認する検査およびその判定機能では特に使用波長を細かく制限する必要はない。可視領域で反射率が0になるわけではないため、どの波長でも可視化は可能である。すなわち、単レンズおよびアクロマートレンズ等の色収差を有するレンズを使用することができる。
本実施形態では、レンズの色収差を利用し、所定波長の照明光においてWDの異なる(例えば、段差のある)被写体OBの2つの面SF1,SF2を機械的な動作なく焦点を合わせる。ここで、面SF1のWDをWD1、面SF2のWDをWD2とする。例えば、図7に示すように、単レンズ等のレンズLNZを用いて色収差を強調した場合、レンズLNZに近いほうの被写体OBの面SF1は短波長光(例えば青色)の照明を照射し画像を得る。レンズLNZに遠いほうの被写体OBの面SF2は長波長光(例えば赤色)の照明を照射し画像を得る。段差(ds)は既知であり、どちらの波長光の照明もレンズLNZを透過後に撮像装置IDの同じ位置で集光するように、段差に合う波長が選択される。これにより、照明の色を変更するだけで、WDの異なる2つの面の焦点があう画像を得ることができる。
実施形態によれば、一つまたは複数の下記の効果を有する。
(1)ダイDとミラー311との間隔を広くとることができる。
(2)上記(1)によりミラー311にプリズムタイプのミラーを使用することができる。
(3)上記(1)によりミラー311の反射面とダイDの不用意な衝突を低減することができる。
(4)ステージ認識カメラ34や中間ステージ31を動かさない、および焦点調整機構を用いないので、位置決め精度の低下を抑制することができる。
(5)ステージ認識カメラ34や中間ステージ31を動かさない、および焦点調整機構を用いないので、焦点の切り替えを高速に行うことができる。
(6)倍率の高いレンズを使用することができる。
(7)被写界深度の浅いレンズを使用することができる。
(8)上記(7)により解像度の良いレンズを用いることができる。
<変形例>
以下、実施形態の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施例の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
以下、実施形態の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施例の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
(第一変形例)
実施形態では、中間ステージ31においてダイDの上面および側面が撮影される例を説明した。ボンドステージ46において基板SおよびダイDが撮影される場合(第一変形例)にも適用できる。
実施形態では、中間ステージ31においてダイDの上面および側面が撮影される例を説明した。ボンドステージ46において基板SおよびダイDが撮影される場合(第一変形例)にも適用できる。
第一変形例について図8を用いて説明する。図8は基板認識カメラ、同軸照明および基板が載置されたボンドステージを示す模式図である。
第一変形例では、基板SにボンドされたダイDが所定の位置にボンドされているかどうかを検査する場合、基板SおよびダイDの両方が撮影される。よって、第一変形例においても、ダイDの厚さが被写界深度を超える場合、実施形態と同様の問題があり得る。第一変形例においても実施形態と同様にその問題を解決することができる。
レンズ442から見てダイDの被写体距離(WDd)は、ダイDの厚さ(t)だけ、ダイDの上面の被写体距離(Wdu)よりも遠くなってしまう。すなわち、WDd=Wdu+tである。ダイDの厚さ(t)をレンズ442の被写界深度内に収めるよう設定しなければならない。そのため倍率の上限などが発生し、十分な倍率を得ることができない。
また、ダブルショット取り込みを行う場合は、ボンドステージ46または基板認識カメラ44に上下移動する機構を設けたり、レンズ442にフォーカス機能を設けたりして焦点が合う位置を維持することも考えられる。しかし、これらは機械的な駆動動作を含むため、いったん位置を変更した後に元に戻すと再現性にどうしても機械的な機構の精度が影響してしまう。このため、ボンド精度の劣化を招いたり、移動時間がかかったりする。
第一変形例における、基板認識カメラ44の撮像装置441、レンズ442および照明装置45は、実施形態における、ステージ認識カメラ34の撮像装置341、レンズ342および照明装置35と同様の構成である。
面発光照明451は実施形態における面発光照明351と同様に構成される。そして、基板Sの撮影時とダイDの撮影時において発光(点灯)するLEDが切り替えられる。これにより、基板Sを撮影するときの照明と、ダイDを撮影するときの照明と、の色を分けることができる。
基板Sの撮影時には長波長の照明が用いられ、ダイDの撮影時には短波長の照明が用いられる。長波長の照明には、例えば、赤色が使用され、短波長の照明には、例えば、青色が使用される。
このような構成により、高さの異なる被写体の位置決めを高精度で行うことができる。
(第二変形例)
第一変形例では、ボンドステージ46において基板Sおよび厚いダイDが撮影される例を説明した。ボンドステージ46において基板Sおよび多段に積層されるダイDが撮影される場合(第二変形例)にも適用できる。
第一変形例では、ボンドステージ46において基板Sおよび厚いダイDが撮影される例を説明した。ボンドステージ46において基板Sおよび多段に積層されるダイDが撮影される場合(第二変形例)にも適用できる。
第二変形例について図9から図11を用いて説明する。図9は基板認識カメラ、同軸照明および基板が載置されたボンドステージを示す模式図である。図10は図9に示す面発光照明の構成を示す模式図である。図11は図10に示す面発光照明の発光スペクトルを示す図である。図11に示す横軸は波長(λ)、縦軸は発光強度(EI)である。
第二変形例においても、実施形態と同様の問題があり得る。第二変形例においても実施形態と同様にその問題を解決することができる。
図9に示すように、ボンド済みのダイの上にダイをボンドする積層構造では、積層段数が多くなるに従い、基板Sを基準とする最上層のダイ高さが変わってしまう。なお、各層のダイD1~D8は基板Sを基準に位置決めされる。これにより、以下の問題がある。
(a)微細な異物などは焦点が合わなくなりぼやけてしまい、検出できなくなってしまう。
(b)ピンボケ画像になってしまうことからダイのエッジ部分を高精度で検出できなくなり、ダイの位置決め精度がわるくなってしまう。
(c)機械的な高さ調整機構や焦点合わせ機構を搭載すると、一旦変化に合わせて位置や形状を変化させたのちに元に戻したとき、その再現性の影響を受けてしまい、同じ位置でも位置決め処理でも異なる結果が取得されてしまうことがある。
第二変形例における、基板認識カメラ44は、第一変形における、基板認識カメラ44と同様の構成である。第二変形例における照明装置45は、面発光照明451、ハーフミラー452および拡散板453を備えている。
図10に示すように、面発光照明451は発光強度のピーク波長の異なる八種類のLED(C1~C8)を高密度で実装した基板451aで構成される。ここで、LED(C1~C8)は図11に示すような発光スペクトルを有する。そして、波長毎に発光(点灯)するLEDが切り替えられる。これにより、積層した段数別に使用する照明光の波長を選択することができる。なお、同一波長のLEDが離散して配置されるので、拡散板453により発光面の均一化を図るようにするのが好ましい。
基板Sに最も近いダイD1には最も長い波長のLED(C1)の照明光を選択し、ダイD2にはLED(C2)の照明光を選択し、ダイD3にはLED(C3)の照明光を選択し、ダイD4にはLED(C4)の照明光を選択し、ダイD5にはLED(C5)の照明光を選択し、ダイD6にはLED(C6)の照明光を選択し、ダイD7にはLED(C7)の照明光を選択し、基板Sに最も遠いダイD8には最も短い波長のLED(C8)の照明光を選択する。これにより、積層された八つのダイのどの高さでも焦点の合った画像を得ることができる。また、機械的に被写体の検査対象高さを変更したのちに元に戻す調整機構のシステムよりも高い再現性を得ることができる。
(第三変形例)
実施形態、第一変形例および第二変形例では、波長の異なる複数種類の照明光を一種類ずつ照射して撮影し、照明光の種類だけ複数回撮影する例を説明した。第三変形例では、複数板式カメラにより同時に(一回の露光で)撮影する。
実施形態、第一変形例および第二変形例では、波長の異なる複数種類の照明光を一種類ずつ照射して撮影し、照明光の種類だけ複数回撮影する例を説明した。第三変形例では、複数板式カメラにより同時に(一回の露光で)撮影する。
実施形態、第一変形例および第二変形例に示すように、光源色を複数用意しても、同時に光を照射すると、一個の撮像素子を使用する単板式カメラを用いている場合は、焦点の合う画像と合わない画像の合成画像になってしまう。ここで、撮像素子はCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)のイメージセンサである。
そこで、第三変形例では、ステージ認識カメラ34または基板認識カメラ44に、例えば、二個の撮像素子を使用する2板式カメラを用いる。そして、一方の受光素子には青のみを通すフィルタ、他方の受光素子には赤のみを通すフィルタを設ける。ここで、青のみを通すフィルタはバンドパスフィルタであってもよいし、ハイパスフィルタであってもよい。赤のみを通すフィルタはバンドパスフィルタであってもよいし、ローパスフィルタであってもよい。そして、照明を赤と青の混合色にする。これにより、それぞれの焦点ではそれぞれの色しか見えないため、複数の被写体の画像を一回の露光で撮影できる。すなわち、被写界深度を大きく超える段差等がある被写体に対して、複数のWDを設け、一回の露光で撮影できる。
具体的には、実施形態における構成において、ミラー311の反射面にダイDの側面像を反射させ、中間ステージ31上方に設置してあるステージ認識カメラ34にてダイDの上面および四つの側面を同時に(同一露光内に)撮像し検査することが可能である。
また、三個の撮像素子を使用する3板式カメラを用いれば、第二変形例の多段積層において3段までは一回の露光で撮影が可能である。この時光源光は広域発光スペクトルを有する白色光ではなく、各指定波長にピークを有する複数の光源の混合光のほうが望ましい。
以上、本開示者によってなされた開示を実施形態および変形例に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、ダイボンダをはじめとする組立装置は半導体チップ、MEMS、ウエハなど各種素子を基板などに実装することから平面上のXYの位置決めが重要であるが、その過程おいて立体形状の影響を受けた段差(WDの差異)を持つ複数の層での位置決めや検査機能を必要とされる。本開示はこれらにも適用できる。
第二変形例では、波長の段階的な切り替えをピーク波長の異なるLEDの点灯を切替えて行う例を説明したが、通過する波長が異なるバンドバスフィルタを複数用意し、白色光の発光面の前面に配置するバンドバスフィルタを切り替えるようにしてもよい。
第三変形例では、複数板式カメラを使用して一回の露光で撮影する例を説明したが、二次元的に配置されたカラーフィルタを受光面に貼り合わせた1個の撮像素子で構成される単板式カメラを使用して、赤(R)、緑(G)、青(B)の色を分離して画像を再生するようにしてもよい。
実施形態では、ダイ供給部からダイをピックアップヘッドによりピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドによりピックアップして基板にボンディングするダイボンダについて説明したが、ピックアップヘッドがなく、ダイ供給部のダイをボンディングヘッドによりピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドによりピックアップして基板にボンディングするようにしてもよい。
実施形態ではウエハの裏面にDAFが貼付されているが、DAFはなくてもよい。
実施形態ではダイの表面を上にしてボンディングされるが、ダイをピックアップ後ダイの表裏を反転させて、ダイの裏面を上にしてボンディングしてもよい。この装置はフリップチップボンダという。
実施形態では、ダイ供給部のウエハからダイをピックアップする例を説明したが、トレイからダイをピッアップしてもよい。
実施形態では、ダイボンダを例に説明したが、電子部品や半導体チップを配線基板に配置するチップマウンタ(表面実装機)にも適用できる。
1・・・ダイボンダ(実装装置)
80・・・制御部(制御装置)
341,441・・・撮像装置
342、442・・・レンズ
35,45・・・照明装置
80・・・制御部(制御装置)
341,441・・・撮像装置
342、442・・・レンズ
35,45・・・照明装置
Claims (12)
- 撮像装置と、
色収差を有するレンズと、
照明装置と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。 - 請求項1の実装装置において、
前記照明装置は面発光照明と半透過鏡とを有する同軸照明であり、
前記面発光照明は、前記異なる波長の照明光の何れか一つまたは複数を出力可能なよう構成される実装装置。 - 請求項2の実装装置において、
前記制御装置は、
前記照明装置から第一の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影し、
前記照明装置から前記第一の波長と異なる第二の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。 - 請求項2の実装装置において、
前記撮像装置は2板式カメラであり、
前記制御装置は、前記照明装置から第一の波長の照明光および前記第一の波長と異なる第二の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。 - 請求項2の実装装置において、
前記撮像装置は3板式カメラであり、
前記制御装置は、前記照明装置から第一の波長の照明光、前記第一の波長と異なる第二の波長の照明光および前記第二の波長と異なる短い第三の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。 - 請求項3または4の実装装置において、
前記第二の波長は前記第一の波長よりも短い実装装置。 - 請求項5の実装装置において、
前記第二の波長は前記第一の波長よりも短く、
前記第三の波長は前記第二の波長よりも短い実装装置。 - 請求項3または4の実装装置において、
さらに、その上面にミラーが設置される中間ステージを備え、
前記撮像装置は、前記中間ステージの上方であって、前記中間ステージに載置されるダイおよび前記ミラーの反射面が視野内に位置するように設けられ、
前記照明装置は前記撮像装置より下方であって前記中間ステージより上方に設けられ、
前記被写体は、前記中間ステージに載置されるダイの上面および側面である実装装置。 - 請求項3または4の実装装置において、
さらに、ボンドステージを備え、
前記撮像装置は、前記ボンドステージの上方であって、前記ボンドステージに載置される基板および当該基板にボンドされたダイが視野内に位置するように設けられ、
前記照明装置は前記撮像装置より下方であって前記ボンドステージより上方に設けられ、
前記被写体は、前記ダイおよび前記基板である実装装置。 - 請求項3または5の実装装置において、
さらに、ボンドステージを備え、
前記撮像装置は、前記ボンドステージの上方であって、前記ボンドステージに載置される基板および当該基板にボンドされたダイが視野内に位置するように設けられ、
前記照明装置は前記撮像装置より下方であって前記ボンドステージより上方に設けられ、
前記被写体は、前記基板および前記ダイの上にボンドされたダイである実装装置。 - 撮像装置と、色収差を有するレンズと、照明装置と、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される制御装置と、を備えるダイボンディング装置にダイシングテープに貼付されたウエハを搬入する工程と、
前記ウエハからダイをピックアップしてステージに載置する工程と、
前記ステージから前記ダイをピックアップして基板に載置する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項11の半導体装置の製造方法において、
さらに、前記ステージに載置された前記ダイの側面を検査する工程を含む半導体装置の製造方法。
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