JP3757254B2 - ボンディング装置およびボンディング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング装置およびボンディング方法に係り、特にボンディング位置を検出する位置検出用カメラとツールなどの二つの処理部材のオフセット量を正確に算出する装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、一例としてワイヤボンディング装置について説明する。ＸＹテーブル上に搭載されたボンディングヘッドには、半導体デバイス上のボンディング点の位置を検出するための位置検出用カメラと、ボンディングを行うツールが一端に取り付けられたボンディングアームとが設けられている。そして、位置検出用カメラがボンディング点の位置を検出する際に、ツールおよびボンディングアームが位置検出用カメラの視野の妨げにならないように、位置検出用カメラの光軸とツールの軸心とは一定距離ずらしてボンディングヘッドに組付けられている。一般に、位置検出用カメラの光軸とツールの軸心との距離をオフセットと呼んでいる。
【０００３】
位置検出用カメラはツールを移動させる位置を知るための基準点を求めるものであるので、位置検出用カメラがツールからどれだけオフセットされているかを知ることは非常に重要である。しかし、実際のオフセット量は、高温のボンディングステージからの輻射熱によるカメラホルダやボンディングアームの熱膨張により刻々変化するため、ボンディング作業の開始の際や作業の合間の適宜のタイミングで、オフセット量を較正する必要がある。
【０００４】
この目的から、出願人が提案しているボンディング方法および装置（特許第２９８２０００号）では、所定位置にリファレンス部材を設置し、このリファレンス部材のリファレンス部の上方に位置検出用カメラを移動させてリファレンス部と位置検出用カメラの光軸との位置関係を測定し、また予め記憶されたオフセット量に従ってツールをリファレンス部上に移動させ、リファレンス部とツールとの位置関係をオフセット較正用カメラにより測定し、これらの測定結果に基づいて前記予め記憶されたオフセット量を補正して正確なオフセット量を求めている。この構成によれば、リファレンス部材を介することにより位置検出用カメラとツールのオフセット量を精度よく求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この構成におけるリファレンス部材の一例としては、略円柱の突起状のものが用いられており、このリファレンス部材とツールとを対向させた状態で、オフセット較正用カメラにより両者を側方から測定していた。しかし、リファレンス部材とツールとのずれはＸ方向のみならずＹ方向の成分をもつため、このような突起状のリファレンス部材を用いるにはＸ方向とＹ方向の像を測定する２台のオフセット較正用カメラが必要であって、大きな設置スペースを要し装置の大型化を招くという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的は、突起状のリファレンス部材を用いる場合にも２台のオフセット較正用カメラを用いずに済むような装置および方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るボンディング装置は、ボンディング装置の所定位置に設置されたリファレンス部材と、前記リファレンス部材を検出する単一のカメラと、ボンディング用のツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像を前記カメラに導く光学部材と、前記カメラにより撮影された前記ツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像に基づいて前記ツールと前記リファレンス部材との位置座標を算出する演算処理装置とを備え、前記光学部材は、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記カメラに導かれることを特徴とするボンディング装置である。
【０００８】
上記構成により、ツールおよびリファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像をカメラに導く光学部材を備えたので、これにより、突起状のリファレンス部材を用いる場合にも２台のカメラを用いずに済ますことができる。
また、各反射体からの画像のカメラへの入射角が互いに同等になるように光学部材を設計でき、これにより画像の処理を簡易化できる。
【０００９】
本発明に係るボンディング装置は、ボンディング部品の位置を検出する位置検出用カメラと、当該位置検出用カメラに対しオフセットして設けられたボンディング用のツールと、所定位置に設置されたリファレンス部材と、前記リファレンス部材を検出する単一のオフセット較正用カメラと、前記ツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像を前記オフセット較正用カメラに導く光学部材と、前記位置検出用カメラを前記リファレンス部材に近接させた第一の姿勢における前記位置検出用カメラと前記リファレンス部材との位置関係を前記位置検出用カメラで測定した測定値と、前記ツールを前記リファレンス部材に近接させた第二の姿勢における前記ツールおよび前記リファレンス部材の像であって前記光学部材によりオフセット較正用カメラに導かれた複数の異なる方向からの像を前記オフセット較正用カメラで測定した測定値と、前記第一の姿勢と第二の姿勢との間における前記位置検出用カメラおよび前記ツールの移動量とに基づいて、正確なオフセット量を求める演算制御装置とを備え、前記光学部材は、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記オフセット較正用カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記オフセット較正用カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記オフセット較正用カメラに導かれることを特徴とするボンディング装置である。
【００１０】
上記構成によれば、位置検出用カメラをリファレンス部材に近接させた第一の姿勢における位置検出用カメラとリファレンス部材との位置関係を測定した測定値と、ツールをリファレンス部材に近接させた第二の姿勢におけるツールおよびリファレンス部材の像をオフセット較正用カメラで測定した測定値と、第一の姿勢と第二の姿勢との間における位置検出用カメラおよびツールの移動量とに基づいて、演算制御装置が正確なオフセット量を求める。ここでは、光学部材によって、ツールおよびリファレンス部材の複数の異なる方向からの像をオフセット較正用カメラに導くので、２台のカメラを用いずに済ますことができる。
【００１７】
本発明に係るボンディング装置は、前記第一の反射体からの像と前記第二の反射体からの像とを選択的に前記オフセット較正用カメラに導く像切替手段を備えることを特徴とするボンディング装置である。
【００１８】
上記構成によれば、像切替手段により第一の反射体からの像と第二の反射体からの像とを選択的に前記オフセット較正用カメラに導くことにより、各反射体からの像を容易に識別でき、これにより画像の処理を更に簡易化できる。
【００１９】
本発明に係るボンディング装置において、前記像切替手段は、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を前記第一の反射体に供給するための第一の光源と、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を前記第二の反射体に供給するための第二の光源と、前記第一または第二の光源の明度比を変更する明度比変更手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、明度比変更手段により第一または第二の光源の明度比を変更することにより、各反射体からの像の切替を容易に実行できる。
【００２１】
本発明に係るボンディング装置において、前記像切替手段は、前記ツールおよび前記リファレンス部材から前記第一の反射体を経て前記ハーフミラーに至る第一の光路と、前記ツールおよび前記リファレンス部材から前記第二の反射体を経て前記ハーフミラーに至る第二の光路との遮断度比を変更する遮断度比変更手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、遮断度比変更手段により第一または第二の光路の遮断度比を変更することにより、各反射体からの像の切替を容易に実行できる。
【００２３】
本発明に係るボンディング方法は、ボンディング部品の位置を検出する位置検出用カメラと、当該位置検出用カメラに対しオフセットして設けられたボンディング用のツールと、所定位置に設置されたリファレンス部材と、前記リファレンス部材を検出する単一のオフセット較正用カメラと、前記ツールおよび前記リファレンス部材を互いに異なる方向から捉えた像を前記オフセット較正用カメラに導く光学部材であって、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射してオフセット較正用カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記オフセット較正用カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記オフセット較正用カメラに導く光学部材と、を備えたボンディング装置を用いて行われるボンディング方法であって、前記位置検出用カメラを前記リファレンス部材に近接させた第一の姿勢における前記位置検出用カメラと前記リファレンス部材との位置関係を前記位置検出用カメラで測定するステップと、前記ツールを前記リファレンス部材に近接させた第二の姿勢における前記ツールおよび前記リファレンス部材の像であって前記光学部材により前記オフセット較正用カメラに導かれた複数の異なる方向から捉えた像から、前記ツールと前記リファレンス部材との位置関係を前記オフセット較正用カメラで測定するステップと、これらの測定結果と、前記第一の姿勢と第二の姿勢との間における前記位置検出用カメラおよび前記ツールの移動量とに基づいて正確なオフセット量を求めるステップと、を備える。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を以下に図面に従って説明する。図１は本発明の第１実施形態である。図示のように、ＸＹテーブル１に搭載されたボンディングヘッド２には、ボンディングアーム３が上下動可能に設けられ、ボンディングアーム３は図示しない上下駆動手段で上下方向に駆動される。ボンディングアーム３の先端部にはツール４が取り付けられ、ツール４にはワイヤ５が挿通されている。またボンディングヘッド２にはカメラホルダ６が固定されており、カメラホルダ６の先端部には、電荷結合素子（ＣＣＤ）を備えた光電変換式の画像検出部材である位置検出用カメラ７が固定されている。位置検出用カメラ７の光軸７ａ、およびツール４の軸心４ａはいずれも垂直に下方へ向かっている。光軸７ａと軸心４ａはＸＹ方向にオフセット量Ｘｔ、Ｙｔだけオフセットされている。ＸＹテーブル１は、その近傍に設置された図示しない２個のパルスモータによりＸ方向およびＹ方向に正確に移動できるように構成されている。以上は周知の構造である。
【００２５】
図示しない半導体デバイスを位置決め載置する図示しないボンディングステージの近傍には、リファレンス部材３０およびオフセット較正用カメラ１２等が載置されたリファレンス部支持台１１が設けられている。リファレンス部支持台１１には、プリズム１３，１４、ハーフミラー１５、および照明用の光源としての発光ダイオード１６，１７が設置されている。
【００２６】
図２に示すように、プリズム１３はリファレンス部材３０に対して図中右側に、またプリズム１４はリファレンス部材３０に対して図中上側に、それぞれ設置されている。リファレンス部材３０を挟んでプリズム１３の反対側には発光ダイオード１６が、またプリズム１４の反対側には発光ダイオード１７がそれぞれ設置されている。プリズム１４とオフセット較正用カメラ１２との間の光路中にはハーフミラー１５が設置されている。
【００２７】
プリズム１３，１４の反射面とハーフミラー１５の反射面とは互いに平行とし、いずれもＸ方向（すなわち、発光ダイオード１６とプリズム１３とのなす方向）との交差角を４５°とする。したがって、発光ダイオード１７からの光はプリズム１４で反射し、ハーフミラー１５を透過してオフセット較正用カメラ１２に導かれると共に、発光ダイオード１６からの光はプリズム１３で反射し、ハーフミラー１５の反射面で反射してオフセット較正用カメラ１２に導かれる。オフセット較正用カメラ１２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）を備えた光電変換式の画像検出部材であり、レンズ１９を備える。なお、プリズム１３，１４に代えてミラー等の鏡面体を用いてもよい。
【００２８】
図３に示すように、ＸＹテーブル１は、演算制御装置２０の指令によりＸＹテーブル制御装置２１を介して駆動される。位置検出用カメラ７およびオフセット較正用カメラ１２により撮像した画像は、電気信号に変換されて画像処理装置２２により処理され、コンピュータよりなる演算制御装置によって後述する方法により正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔが算出される。メモリ２３には予めオフセット量Ｘｗ、Ｙｗが記憶されている。そこで、正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔとメモリ２３に予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗとの差、すなわちオフセット較正量をΔＸ、ΔＹとすると、これら正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔ、予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗ、およびオフセット較正量ΔＸ、ΔＹは数１の関係になる。なお、図中２４は入出力装置を示す。
【数１】
Ｘｔ＝Ｘｗ＋ΔＸ
Ｙｔ＝Ｙｗ＋ΔＹ
【００２９】
次にオフセット量Ｘｔ、Ｙｔの算出方法を説明する。まず、図４中実線で示すように、ツール４の軸心４ａがリファレンス部材３０の近傍に位置するように、演算処理装置２０の指令によりＸＹテーブル制御装置２１を介してＸＹテーブル１を駆動し（図３）、ツール４をリファレンス部材３０すれすれの高さまで下降させる。ここで、ツール４は、オフセット較正用カメラ１２がツール４およびリファレンス部材３０を撮像できる位置であればよく、リファレンス部材３０の軸心３０ａにツール４の軸心４ａを一致させる必要はない。
【００３０】
そして、オフセット較正用カメラ１２によりツール４およびリファレンス部材３０の両方を撮像し、両者の位置関係、すなわちΔＸ1、ΔＹ1を測定する。
【００３１】
まず、発光ダイオード１６を点灯し、発光ダイオード１７を消灯した状態とすれば、ツール４およびリファレンス部材３０の像は、発光ダイオード１６からの光に対する影として、プリズム１３およびハーフミラー１５の反射面で反射してオフセット較正用カメラ１２に導かれる。その結果、オフセット較正用カメラ１２では図５（ａ）のとおりの像が撮影される。この画像に適宜の画像処理を施すことにより、ツール４の軸心４ａとリファレンス部材３０の軸心３０ａとのＹ方向のずれ量ΔＹ1が算出される。
【００３２】
次に、発光ダイオード１６を消灯し、発光ダイオード１７を点灯した状態とすれば、ツール４およびリファレンス部材３０の像は、発光ダイオード１７からの光に対する影として、プリズム１４を反射しハーフミラー１５を透過してオフセット較正用カメラ１２に導かれる。その結果、オフセット較正用カメラ１２では図５（ｂ）のとおりの像が撮影される。この画像に適宜の画像処理を施すことにより、ツール４の軸心４ａとリファレンス部材３０の軸心３０ａとのＸ方向のずれ量ΔＸ1が算出される。
【００３３】
このようにしてツール４とリファレンス部材３０との位置関係すなわちΔＸ1、ΔＹ1が測定されると、次に演算制御装置２０は、メモリ２３に予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗにより、ＸＹテーブル制御装置２１を介してＸＹテーブル１を駆動し、図４において点線で示すように、位置検出用カメラ７をリファレンス部材３０の近傍に移動させる。ここで、位置検出用カメラ７は、位置検出用カメラ７がリファレンス部材３０を撮像できる位置であればよく、リファレンス部材３０の中心に位置検出用カメラ７の光軸７ａを一致させる必要はない。そして、この状態で、位置検出用カメラ７によりリファレンス部材３０を撮影し、その画像に適宜の画像処理を施すことにより、リファレンス部材３０の軸心３０ａと、位置検出用カメラ７の光軸７ａとのずれ量ΔＸ2、ΔＹ2を算出する。
【００３４】
もし、予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗが正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔであれば、オフセット較正量ΔＸ、ΔＹは０であるので、ΔＸ1，ΔＹ1はΔＸ2，ΔＹ2に一致する筈である。しかし、予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗが大体の値であった場合、またカメラホルダ６やボンディングアーム３が熱的影響により熱膨張し、オフセット量Ｘｔ、Ｙｔが変化した場合には、ΔＸ1，ΔＹ1はΔＸ2，ΔＹ2に一致せず、誤差（オフセット較正量）ΔＸ、ΔＹが生じる。そこで、測定値ΔＸ1、ΔＹ1と測定値ΔＸ2、ΔＹ2とにより、数２によりオフセット較正量ΔＸ、ΔＹを算出する。
【数２】
ΔＸ＝ΔＸ1−ΔＸ2
ΔＹ＝ΔＹ1−ΔＹ2
【００３５】
そこで、演算制御装置２０は数２によりオフセット較正量ΔＸ、ΔＹを算出し、数１により予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗにオフセット較正量ΔＸ、ΔＹを加算して正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔを算出し、メモリ２３に記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗを正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔに補正（更新）する。このようにして求められたオフセット量Ｘｔ、Ｙｔは、以後のボンディング作業において位置検出用カメラ７とツール４のオフセット量として用いられる。
【００３６】
このように、本実施形態では、ツール４およびリファレンス部材３０を複数の互いに異なる方向から捉えた像をカメラに導くプリズム１３，１４およびハーフミラー１５を設置したので、これにより、突起状のリファレンス部材３０を用いる場合にも１台のオフセット較正用カメラ１２で足り、２台のカメラを用いずに済ますことができる。
【００３７】
また本実施形態では、位置検出用カメラ７とリファレンス部材３０の位置関係を位置検出用カメラ７で測定するので、半導体デバイス上のボンディング点の位置を検出するための位置検出用カメラ７をオフセット量の算出に利用できる点で有利である。
【００３８】
また本実施形態では、ツール４およびリファレンス部材３０の像は、プリズム１４を反射しハーフミラー１５を透過してオフセット較正用カメラ１２に導かれる一方、プリズム１３を反射しハーフミラー１５の反射面を反射してオフセット較正用カメラ１２に導かれるので、これにより複数の異なる方向からの像を光路長を同じとしてオフセット較正用カメラ１２に導くことができ、その上、プリズム１３，１４の反射面とハーフミラー１５の反射面とを上述のごとく配置したのでプリズム１３，１４からの画像のオフセット較正用カメラ１２への入射角が互いに同等になり、これにより画像の処理を簡易化できる。
【００３９】
また、本実施形態では、発光ダイオード１６，１７の選択的点灯によりプリズム１４からの像（Ｘ方向のずれ量検出に用いられる）とプリズム１３からの像（Ｙ方向のずれ量検出に用いられる）とを選択的にオフセット較正用カメラ１２に導くことにより、各プリズム１３，１４からの像を容易に識別でき、これにより画像の処理を更に簡易化できる。なお、本実施形態では照明用の光源として発光ダイオード１６，１７を用い、リファレンス部材３０を背面側から照射する構成としたが、このような構成に代えて、光源をオフセット較正用カメラ１２に内蔵させることにより、リファレンス部材３０を正面側から照射する構成としてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、発光ダイオード１６，１７を選択的に点灯、すなわち一方が点灯しているときに他方が消灯している構成としたが、このような構成に変えて、発光ダイオード１６，１７の一方の明度を上昇し、他方を下降する等により、両者の明度比を変更する構成としてもよい。また、発光ダイオード１６，１７の光の波長を互いに異にすると共に、オフセット較正用カメラ１２の撮影した画像を波長に応じて分離し、分離された各波長の画像に画像処理を施すことによりΔＸ1、ΔＹ1を算出する構成とすることもでき、この場合には発光ダイオード１６，１７を同時に点灯する構成とすることも可能である。
【００４１】
さらに、リファレンス部材３０からプリズム１４を経てハーフミラー１５に至る光路と、リファレンス部材３０からプリズム１３を経てハーフミラー１５に至る光路とに、それぞれ機械式のシャッターや、液晶シャッターを配置し、これらによりプリズム１３，１４からの画像をオフセット較正用カメラ１２に向け選択的に、あるいは遮断度（ないし透過度）を異にして導入する構成としても、同様の効果を得ることができる。この場合には更に、オフセット較正用カメラ１２の撮影した画像を、機械式シャッターや液晶シャッターによる遮断度の変更と同期させて振り分けることにより、プリズム１３，１４からの画像を互いに分離することができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、ツール４およびリファレンス部材３０を、互いに９０°角度を異にして捉えた像を用いて、両者のずれ量を測定する構成としたが、両者の相対角度は９０°でなくてもよい。また、角度を異にして捉えた２種類の像をハーフミラー１５を介してオフセット較正用カメラ１２に導く構成としたが、これらの像はハーフミラーを介せずにオフセット較正用カメラ１２に導く構成としてもよい。
【００４３】
すなわち、図６に示すように、ミラー３３，３４を互いに非直交方向に配置し、リファレンス部材３０からのＸＹテーブル座標軸におけるＸ方向の射影がミラー３３を経てオフセット較正用カメラ３２に導かれ、かつ、リファレンス部材３０からのＸＹテーブル座標軸におけるＹ方向の射影がミラー３４を経てオフセット較正用カメラ３２に導かれるように構成してもよい。オフセット較正用カメラ３２の近傍には、リファレンス部材３０を照射する発光ダイオード３６を設置する。
【００４４】
この場合には、オフセット較正用カメラ３２により撮影される画像は図７に示すとおりとなり、図中左側にはツール４の反射像４ｃおよびリファレンス部材３０の反射像３０ｃが、また図中右側にはツール４の反射像４ｄおよびリファレンス部材３０の反射像３０ｄが撮影される。この画像に適宜の画像処理を施すことにより、ツール４とリファレンス部材３０とのずれ量ΔＸ1、ΔＹ1を求める。なお、この画像においてはミラー３３，３４のなす角度に応じて非直交座標系が形成されるため、測定値はこの角度に応じ三角関数を用いて処理することとなる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、ツール４とリファレンス部材３０との位置関係を測定してからツールを移動して位置検出用カメラ７とリファレンス部材３０との位置関係を測定する構成としたが、両測定の順番は逆であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では光学部材としてプリズム１３，１４、ハーフミラー１５やミラー３３，３４を用いる構成としたが、本発明における光学部材は、複数の互いに異なる方向からの像を画像検出部材に導きうる構成であればよく、例えばリファレンス部材３０に向けて互いに角度を異にして配置された光ファイバであってもよい。また、上記実施形態では画像検出部材としてカメラを用いたが、本発明における画像検出部材は画像を検出しうる構成であればよく、例えばラインセンサでもよい。また上記実施形態では、本発明をワイヤボンディング装置に適用した場合について説明したが、本発明をダイボンディング装置、テープボンディング装置、フリップチップボンディング装置などの他の各種のボンディング装置に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るボンディング装置の要部を示す斜視図である。
【図２】 リファレンス部材、オフセット較正用カメラおよび関連する光学系を示す平面図である。
【図３】 制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】 オフセット補正におけるツール、位置検出用カメラおよびリファレンス部材の配置状態を示す平面図である。
【図５】 （ａ）及び（ｂ）はツールをリファレンス部材に近接させた姿勢における画像を示す説明図である。
【図６】 実施形態の変形例を示す平面図である。
【図７】 実施形態の変形例でのオフセット補正においてツールをリファレンス部材に近接させた姿勢における画像を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ＸＹテーブル、２ ボンディングヘッド、３ ボンディングアーム、４ ツール、４ａ 軸心、４ｃ，４ｄ，３０ｃ，３０ｄ 反射像、７ 位置検出用カメラ、７ａ 光軸、１２，３２ オフセット較正用カメラ、１３，１４ プリズム、１５ ハーフミラー、１６，１７ 発光ダイオード、３０ リファレンス部材、３０ａ 軸心。
【０００１】
本発明は、ボンディング装置およびボンディング方法に係り、特にボンディング位置を検出する位置検出用カメラとツールなどの二つの処理部材のオフセット量を正確に算出する装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、一例としてワイヤボンディング装置について説明する。ＸＹテーブル上に搭載されたボンディングヘッドには、半導体デバイス上のボンディング点の位置を検出するための位置検出用カメラと、ボンディングを行うツールが一端に取り付けられたボンディングアームとが設けられている。そして、位置検出用カメラがボンディング点の位置を検出する際に、ツールおよびボンディングアームが位置検出用カメラの視野の妨げにならないように、位置検出用カメラの光軸とツールの軸心とは一定距離ずらしてボンディングヘッドに組付けられている。一般に、位置検出用カメラの光軸とツールの軸心との距離をオフセットと呼んでいる。
【０００３】
位置検出用カメラはツールを移動させる位置を知るための基準点を求めるものであるので、位置検出用カメラがツールからどれだけオフセットされているかを知ることは非常に重要である。しかし、実際のオフセット量は、高温のボンディングステージからの輻射熱によるカメラホルダやボンディングアームの熱膨張により刻々変化するため、ボンディング作業の開始の際や作業の合間の適宜のタイミングで、オフセット量を較正する必要がある。
【０００４】
この目的から、出願人が提案しているボンディング方法および装置（特許第２９８２０００号）では、所定位置にリファレンス部材を設置し、このリファレンス部材のリファレンス部の上方に位置検出用カメラを移動させてリファレンス部と位置検出用カメラの光軸との位置関係を測定し、また予め記憶されたオフセット量に従ってツールをリファレンス部上に移動させ、リファレンス部とツールとの位置関係をオフセット較正用カメラにより測定し、これらの測定結果に基づいて前記予め記憶されたオフセット量を補正して正確なオフセット量を求めている。この構成によれば、リファレンス部材を介することにより位置検出用カメラとツールのオフセット量を精度よく求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この構成におけるリファレンス部材の一例としては、略円柱の突起状のものが用いられており、このリファレンス部材とツールとを対向させた状態で、オフセット較正用カメラにより両者を側方から測定していた。しかし、リファレンス部材とツールとのずれはＸ方向のみならずＹ方向の成分をもつため、このような突起状のリファレンス部材を用いるにはＸ方向とＹ方向の像を測定する２台のオフセット較正用カメラが必要であって、大きな設置スペースを要し装置の大型化を招くという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的は、突起状のリファレンス部材を用いる場合にも２台のオフセット較正用カメラを用いずに済むような装置および方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るボンディング装置は、ボンディング装置の所定位置に設置されたリファレンス部材と、前記リファレンス部材を検出する単一のカメラと、ボンディング用のツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像を前記カメラに導く光学部材と、前記カメラにより撮影された前記ツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像に基づいて前記ツールと前記リファレンス部材との位置座標を算出する演算処理装置とを備え、前記光学部材は、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記カメラに導かれることを特徴とするボンディング装置である。
【０００８】
上記構成により、ツールおよびリファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像をカメラに導く光学部材を備えたので、これにより、突起状のリファレンス部材を用いる場合にも２台のカメラを用いずに済ますことができる。
また、各反射体からの画像のカメラへの入射角が互いに同等になるように光学部材を設計でき、これにより画像の処理を簡易化できる。
【０００９】
本発明に係るボンディング装置は、ボンディング部品の位置を検出する位置検出用カメラと、当該位置検出用カメラに対しオフセットして設けられたボンディング用のツールと、所定位置に設置されたリファレンス部材と、前記リファレンス部材を検出する単一のオフセット較正用カメラと、前記ツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像を前記オフセット較正用カメラに導く光学部材と、前記位置検出用カメラを前記リファレンス部材に近接させた第一の姿勢における前記位置検出用カメラと前記リファレンス部材との位置関係を前記位置検出用カメラで測定した測定値と、前記ツールを前記リファレンス部材に近接させた第二の姿勢における前記ツールおよび前記リファレンス部材の像であって前記光学部材によりオフセット較正用カメラに導かれた複数の異なる方向からの像を前記オフセット較正用カメラで測定した測定値と、前記第一の姿勢と第二の姿勢との間における前記位置検出用カメラおよび前記ツールの移動量とに基づいて、正確なオフセット量を求める演算制御装置とを備え、前記光学部材は、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記オフセット較正用カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記オフセット較正用カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記オフセット較正用カメラに導かれることを特徴とするボンディング装置である。
【００１０】
上記構成によれば、位置検出用カメラをリファレンス部材に近接させた第一の姿勢における位置検出用カメラとリファレンス部材との位置関係を測定した測定値と、ツールをリファレンス部材に近接させた第二の姿勢におけるツールおよびリファレンス部材の像をオフセット較正用カメラで測定した測定値と、第一の姿勢と第二の姿勢との間における位置検出用カメラおよびツールの移動量とに基づいて、演算制御装置が正確なオフセット量を求める。ここでは、光学部材によって、ツールおよびリファレンス部材の複数の異なる方向からの像をオフセット較正用カメラに導くので、２台のカメラを用いずに済ますことができる。
【００１７】
本発明に係るボンディング装置は、前記第一の反射体からの像と前記第二の反射体からの像とを選択的に前記オフセット較正用カメラに導く像切替手段を備えることを特徴とするボンディング装置である。
【００１８】
上記構成によれば、像切替手段により第一の反射体からの像と第二の反射体からの像とを選択的に前記オフセット較正用カメラに導くことにより、各反射体からの像を容易に識別でき、これにより画像の処理を更に簡易化できる。
【００１９】
本発明に係るボンディング装置において、前記像切替手段は、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を前記第一の反射体に供給するための第一の光源と、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を前記第二の反射体に供給するための第二の光源と、前記第一または第二の光源の明度比を変更する明度比変更手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、明度比変更手段により第一または第二の光源の明度比を変更することにより、各反射体からの像の切替を容易に実行できる。
【００２１】
本発明に係るボンディング装置において、前記像切替手段は、前記ツールおよび前記リファレンス部材から前記第一の反射体を経て前記ハーフミラーに至る第一の光路と、前記ツールおよび前記リファレンス部材から前記第二の反射体を経て前記ハーフミラーに至る第二の光路との遮断度比を変更する遮断度比変更手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、遮断度比変更手段により第一または第二の光路の遮断度比を変更することにより、各反射体からの像の切替を容易に実行できる。
【００２３】
本発明に係るボンディング方法は、ボンディング部品の位置を検出する位置検出用カメラと、当該位置検出用カメラに対しオフセットして設けられたボンディング用のツールと、所定位置に設置されたリファレンス部材と、前記リファレンス部材を検出する単一のオフセット較正用カメラと、前記ツールおよび前記リファレンス部材を互いに異なる方向から捉えた像を前記オフセット較正用カメラに導く光学部材であって、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射してオフセット較正用カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記オフセット較正用カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記オフセット較正用カメラに導く光学部材と、を備えたボンディング装置を用いて行われるボンディング方法であって、前記位置検出用カメラを前記リファレンス部材に近接させた第一の姿勢における前記位置検出用カメラと前記リファレンス部材との位置関係を前記位置検出用カメラで測定するステップと、前記ツールを前記リファレンス部材に近接させた第二の姿勢における前記ツールおよび前記リファレンス部材の像であって前記光学部材により前記オフセット較正用カメラに導かれた複数の異なる方向から捉えた像から、前記ツールと前記リファレンス部材との位置関係を前記オフセット較正用カメラで測定するステップと、これらの測定結果と、前記第一の姿勢と第二の姿勢との間における前記位置検出用カメラおよび前記ツールの移動量とに基づいて正確なオフセット量を求めるステップと、を備える。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を以下に図面に従って説明する。図１は本発明の第１実施形態である。図示のように、ＸＹテーブル１に搭載されたボンディングヘッド２には、ボンディングアーム３が上下動可能に設けられ、ボンディングアーム３は図示しない上下駆動手段で上下方向に駆動される。ボンディングアーム３の先端部にはツール４が取り付けられ、ツール４にはワイヤ５が挿通されている。またボンディングヘッド２にはカメラホルダ６が固定されており、カメラホルダ６の先端部には、電荷結合素子（ＣＣＤ）を備えた光電変換式の画像検出部材である位置検出用カメラ７が固定されている。位置検出用カメラ７の光軸７ａ、およびツール４の軸心４ａはいずれも垂直に下方へ向かっている。光軸７ａと軸心４ａはＸＹ方向にオフセット量Ｘｔ、Ｙｔだけオフセットされている。ＸＹテーブル１は、その近傍に設置された図示しない２個のパルスモータによりＸ方向およびＹ方向に正確に移動できるように構成されている。以上は周知の構造である。
【００２５】
図示しない半導体デバイスを位置決め載置する図示しないボンディングステージの近傍には、リファレンス部材３０およびオフセット較正用カメラ１２等が載置されたリファレンス部支持台１１が設けられている。リファレンス部支持台１１には、プリズム１３，１４、ハーフミラー１５、および照明用の光源としての発光ダイオード１６，１７が設置されている。
【００２６】
図２に示すように、プリズム１３はリファレンス部材３０に対して図中右側に、またプリズム１４はリファレンス部材３０に対して図中上側に、それぞれ設置されている。リファレンス部材３０を挟んでプリズム１３の反対側には発光ダイオード１６が、またプリズム１４の反対側には発光ダイオード１７がそれぞれ設置されている。プリズム１４とオフセット較正用カメラ１２との間の光路中にはハーフミラー１５が設置されている。
【００２７】
プリズム１３，１４の反射面とハーフミラー１５の反射面とは互いに平行とし、いずれもＸ方向（すなわち、発光ダイオード１６とプリズム１３とのなす方向）との交差角を４５°とする。したがって、発光ダイオード１７からの光はプリズム１４で反射し、ハーフミラー１５を透過してオフセット較正用カメラ１２に導かれると共に、発光ダイオード１６からの光はプリズム１３で反射し、ハーフミラー１５の反射面で反射してオフセット較正用カメラ１２に導かれる。オフセット較正用カメラ１２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）を備えた光電変換式の画像検出部材であり、レンズ１９を備える。なお、プリズム１３，１４に代えてミラー等の鏡面体を用いてもよい。
【００２８】
図３に示すように、ＸＹテーブル１は、演算制御装置２０の指令によりＸＹテーブル制御装置２１を介して駆動される。位置検出用カメラ７およびオフセット較正用カメラ１２により撮像した画像は、電気信号に変換されて画像処理装置２２により処理され、コンピュータよりなる演算制御装置によって後述する方法により正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔが算出される。メモリ２３には予めオフセット量Ｘｗ、Ｙｗが記憶されている。そこで、正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔとメモリ２３に予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗとの差、すなわちオフセット較正量をΔＸ、ΔＹとすると、これら正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔ、予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗ、およびオフセット較正量ΔＸ、ΔＹは数１の関係になる。なお、図中２４は入出力装置を示す。
【数１】
Ｘｔ＝Ｘｗ＋ΔＸ
Ｙｔ＝Ｙｗ＋ΔＹ
【００２９】
次にオフセット量Ｘｔ、Ｙｔの算出方法を説明する。まず、図４中実線で示すように、ツール４の軸心４ａがリファレンス部材３０の近傍に位置するように、演算処理装置２０の指令によりＸＹテーブル制御装置２１を介してＸＹテーブル１を駆動し（図３）、ツール４をリファレンス部材３０すれすれの高さまで下降させる。ここで、ツール４は、オフセット較正用カメラ１２がツール４およびリファレンス部材３０を撮像できる位置であればよく、リファレンス部材３０の軸心３０ａにツール４の軸心４ａを一致させる必要はない。
【００３０】
そして、オフセット較正用カメラ１２によりツール４およびリファレンス部材３０の両方を撮像し、両者の位置関係、すなわちΔＸ1、ΔＹ1を測定する。
【００３１】
まず、発光ダイオード１６を点灯し、発光ダイオード１７を消灯した状態とすれば、ツール４およびリファレンス部材３０の像は、発光ダイオード１６からの光に対する影として、プリズム１３およびハーフミラー１５の反射面で反射してオフセット較正用カメラ１２に導かれる。その結果、オフセット較正用カメラ１２では図５（ａ）のとおりの像が撮影される。この画像に適宜の画像処理を施すことにより、ツール４の軸心４ａとリファレンス部材３０の軸心３０ａとのＹ方向のずれ量ΔＹ1が算出される。
【００３２】
次に、発光ダイオード１６を消灯し、発光ダイオード１７を点灯した状態とすれば、ツール４およびリファレンス部材３０の像は、発光ダイオード１７からの光に対する影として、プリズム１４を反射しハーフミラー１５を透過してオフセット較正用カメラ１２に導かれる。その結果、オフセット較正用カメラ１２では図５（ｂ）のとおりの像が撮影される。この画像に適宜の画像処理を施すことにより、ツール４の軸心４ａとリファレンス部材３０の軸心３０ａとのＸ方向のずれ量ΔＸ1が算出される。
【００３３】
このようにしてツール４とリファレンス部材３０との位置関係すなわちΔＸ1、ΔＹ1が測定されると、次に演算制御装置２０は、メモリ２３に予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗにより、ＸＹテーブル制御装置２１を介してＸＹテーブル１を駆動し、図４において点線で示すように、位置検出用カメラ７をリファレンス部材３０の近傍に移動させる。ここで、位置検出用カメラ７は、位置検出用カメラ７がリファレンス部材３０を撮像できる位置であればよく、リファレンス部材３０の中心に位置検出用カメラ７の光軸７ａを一致させる必要はない。そして、この状態で、位置検出用カメラ７によりリファレンス部材３０を撮影し、その画像に適宜の画像処理を施すことにより、リファレンス部材３０の軸心３０ａと、位置検出用カメラ７の光軸７ａとのずれ量ΔＸ2、ΔＹ2を算出する。
【００３４】
もし、予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗが正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔであれば、オフセット較正量ΔＸ、ΔＹは０であるので、ΔＸ1，ΔＹ1はΔＸ2，ΔＹ2に一致する筈である。しかし、予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗが大体の値であった場合、またカメラホルダ６やボンディングアーム３が熱的影響により熱膨張し、オフセット量Ｘｔ、Ｙｔが変化した場合には、ΔＸ1，ΔＹ1はΔＸ2，ΔＹ2に一致せず、誤差（オフセット較正量）ΔＸ、ΔＹが生じる。そこで、測定値ΔＸ1、ΔＹ1と測定値ΔＸ2、ΔＹ2とにより、数２によりオフセット較正量ΔＸ、ΔＹを算出する。
【数２】
ΔＸ＝ΔＸ1−ΔＸ2
ΔＹ＝ΔＹ1−ΔＹ2
【００３５】
そこで、演算制御装置２０は数２によりオフセット較正量ΔＸ、ΔＹを算出し、数１により予め記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗにオフセット較正量ΔＸ、ΔＹを加算して正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔを算出し、メモリ２３に記憶されたオフセット量Ｘｗ、Ｙｗを正確なオフセット量Ｘｔ、Ｙｔに補正（更新）する。このようにして求められたオフセット量Ｘｔ、Ｙｔは、以後のボンディング作業において位置検出用カメラ７とツール４のオフセット量として用いられる。
【００３６】
このように、本実施形態では、ツール４およびリファレンス部材３０を複数の互いに異なる方向から捉えた像をカメラに導くプリズム１３，１４およびハーフミラー１５を設置したので、これにより、突起状のリファレンス部材３０を用いる場合にも１台のオフセット較正用カメラ１２で足り、２台のカメラを用いずに済ますことができる。
【００３７】
また本実施形態では、位置検出用カメラ７とリファレンス部材３０の位置関係を位置検出用カメラ７で測定するので、半導体デバイス上のボンディング点の位置を検出するための位置検出用カメラ７をオフセット量の算出に利用できる点で有利である。
【００３８】
また本実施形態では、ツール４およびリファレンス部材３０の像は、プリズム１４を反射しハーフミラー１５を透過してオフセット較正用カメラ１２に導かれる一方、プリズム１３を反射しハーフミラー１５の反射面を反射してオフセット較正用カメラ１２に導かれるので、これにより複数の異なる方向からの像を光路長を同じとしてオフセット較正用カメラ１２に導くことができ、その上、プリズム１３，１４の反射面とハーフミラー１５の反射面とを上述のごとく配置したのでプリズム１３，１４からの画像のオフセット較正用カメラ１２への入射角が互いに同等になり、これにより画像の処理を簡易化できる。
【００３９】
また、本実施形態では、発光ダイオード１６，１７の選択的点灯によりプリズム１４からの像（Ｘ方向のずれ量検出に用いられる）とプリズム１３からの像（Ｙ方向のずれ量検出に用いられる）とを選択的にオフセット較正用カメラ１２に導くことにより、各プリズム１３，１４からの像を容易に識別でき、これにより画像の処理を更に簡易化できる。なお、本実施形態では照明用の光源として発光ダイオード１６，１７を用い、リファレンス部材３０を背面側から照射する構成としたが、このような構成に代えて、光源をオフセット較正用カメラ１２に内蔵させることにより、リファレンス部材３０を正面側から照射する構成としてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、発光ダイオード１６，１７を選択的に点灯、すなわち一方が点灯しているときに他方が消灯している構成としたが、このような構成に変えて、発光ダイオード１６，１７の一方の明度を上昇し、他方を下降する等により、両者の明度比を変更する構成としてもよい。また、発光ダイオード１６，１７の光の波長を互いに異にすると共に、オフセット較正用カメラ１２の撮影した画像を波長に応じて分離し、分離された各波長の画像に画像処理を施すことによりΔＸ1、ΔＹ1を算出する構成とすることもでき、この場合には発光ダイオード１６，１７を同時に点灯する構成とすることも可能である。
【００４１】
さらに、リファレンス部材３０からプリズム１４を経てハーフミラー１５に至る光路と、リファレンス部材３０からプリズム１３を経てハーフミラー１５に至る光路とに、それぞれ機械式のシャッターや、液晶シャッターを配置し、これらによりプリズム１３，１４からの画像をオフセット較正用カメラ１２に向け選択的に、あるいは遮断度（ないし透過度）を異にして導入する構成としても、同様の効果を得ることができる。この場合には更に、オフセット較正用カメラ１２の撮影した画像を、機械式シャッターや液晶シャッターによる遮断度の変更と同期させて振り分けることにより、プリズム１３，１４からの画像を互いに分離することができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、ツール４およびリファレンス部材３０を、互いに９０°角度を異にして捉えた像を用いて、両者のずれ量を測定する構成としたが、両者の相対角度は９０°でなくてもよい。また、角度を異にして捉えた２種類の像をハーフミラー１５を介してオフセット較正用カメラ１２に導く構成としたが、これらの像はハーフミラーを介せずにオフセット較正用カメラ１２に導く構成としてもよい。
【００４３】
すなわち、図６に示すように、ミラー３３，３４を互いに非直交方向に配置し、リファレンス部材３０からのＸＹテーブル座標軸におけるＸ方向の射影がミラー３３を経てオフセット較正用カメラ３２に導かれ、かつ、リファレンス部材３０からのＸＹテーブル座標軸におけるＹ方向の射影がミラー３４を経てオフセット較正用カメラ３２に導かれるように構成してもよい。オフセット較正用カメラ３２の近傍には、リファレンス部材３０を照射する発光ダイオード３６を設置する。
【００４４】
この場合には、オフセット較正用カメラ３２により撮影される画像は図７に示すとおりとなり、図中左側にはツール４の反射像４ｃおよびリファレンス部材３０の反射像３０ｃが、また図中右側にはツール４の反射像４ｄおよびリファレンス部材３０の反射像３０ｄが撮影される。この画像に適宜の画像処理を施すことにより、ツール４とリファレンス部材３０とのずれ量ΔＸ1、ΔＹ1を求める。なお、この画像においてはミラー３３，３４のなす角度に応じて非直交座標系が形成されるため、測定値はこの角度に応じ三角関数を用いて処理することとなる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、ツール４とリファレンス部材３０との位置関係を測定してからツールを移動して位置検出用カメラ７とリファレンス部材３０との位置関係を測定する構成としたが、両測定の順番は逆であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では光学部材としてプリズム１３，１４、ハーフミラー１５やミラー３３，３４を用いる構成としたが、本発明における光学部材は、複数の互いに異なる方向からの像を画像検出部材に導きうる構成であればよく、例えばリファレンス部材３０に向けて互いに角度を異にして配置された光ファイバであってもよい。また、上記実施形態では画像検出部材としてカメラを用いたが、本発明における画像検出部材は画像を検出しうる構成であればよく、例えばラインセンサでもよい。また上記実施形態では、本発明をワイヤボンディング装置に適用した場合について説明したが、本発明をダイボンディング装置、テープボンディング装置、フリップチップボンディング装置などの他の各種のボンディング装置に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るボンディング装置の要部を示す斜視図である。
【図２】 リファレンス部材、オフセット較正用カメラおよび関連する光学系を示す平面図である。
【図３】 制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】 オフセット補正におけるツール、位置検出用カメラおよびリファレンス部材の配置状態を示す平面図である。
【図５】 （ａ）及び（ｂ）はツールをリファレンス部材に近接させた姿勢における画像を示す説明図である。
【図６】 実施形態の変形例を示す平面図である。
【図７】 実施形態の変形例でのオフセット補正においてツールをリファレンス部材に近接させた姿勢における画像を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ＸＹテーブル、２ ボンディングヘッド、３ ボンディングアーム、４ ツール、４ａ 軸心、４ｃ，４ｄ，３０ｃ，３０ｄ 反射像、７ 位置検出用カメラ、７ａ 光軸、１２，３２ オフセット較正用カメラ、１３，１４ プリズム、１５ ハーフミラー、１６，１７ 発光ダイオード、３０ リファレンス部材、３０ａ 軸心。
Claims (6)
- ボンディング装置の所定位置に設置されたリファレンス部材と、
前記リファレンス部材を検出する単一のカメラと、
ボンディング用のツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像を前記カメラに導く光学部材と、
前記カメラにより撮影された前記ツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像に基づいて前記ツールと前記リファレンス部材との位置座標を算出する演算処理装置とを備え、
前記光学部材は、
前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記カメラに導かれることを特徴とするボンディング装置。 - ボンディング部品の位置を検出する位置検出用カメラと、
当該位置検出用カメラに対しオフセットして設けられたボンディング用のツールと、
所定位置に設置されたリファレンス部材と、
前記リファレンス部材を検出する単一のオフセット較正用カメラと、
前記ツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捉えた像を前記オフセット較正用カメラに導く光学部材と、
前記位置検出用カメラを前記リファレンス部材に近接させた第一の姿勢における前記位置検出用カメラと前記リファレンス部材との位置関係を前記位置検出用カメラで測定した測定値と、前記ツールを前記リファレンス部材に近接させた第二の姿勢における前記ツールおよび前記リファレンス部材の像であって前記光学部材によりオフセット較正用カメラに導かれた複数の異なる方向からの像を前記オフセット較正用カメラで測定した測定値と、前記第一の姿勢と第二の姿勢の間における前記位置検出用カメラおよび前記ツールの移動量とに基づいて、正確なオフセット量を求める演算制御装置とを備え、
前記光学部材は、
前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記オフセット較正用カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記オフセット較正用カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記オフセット較正用カメラに導かれることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項２に記載のボンディング装置であって、
前記第一の反射体からの像と前記第二の反射体からの像とを選択的に前記オフセット較正用カメラに導く像切替手段を備えることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項３に記載のボンディング装置であって、
前記像切替手段は、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を前記第一の反射体に供給するための第一の光源と、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を前記第二の反射体に供給するための第二の光源と、前記第一または第二の光源の明度比を変更する明度比変更手段とを備えることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項３に記載のボンディング装置であって、
前記像切替手段は、前記ツールおよび前記リファレンス部材から前記第一の反射体を経て前記ハーフミラーに至る第一の光路と、前記ツールおよび前記リファレンス部材から前記第二の反射体を経て前記ハーフミラーに至る第二の光路との遮断度比を変更する遮断度比変更手段とを備えることを特徴とするボンディング装置。 - ボンディング部品の位置を検出する位置検出用カメラと、
当該位置検出用カメラに対しオフセットして設けられたボンディング用のツールと、
所定位置に設置されたリファレンス部材と、
前記リファレンス部材を検出する単一のオフセット較正用カメラと、
前記ツールおよび前記リファレンス部材を複数の互いに異なる方向から捕らえた像を前記オフセット較正用カメラに導く光学部材であって、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記オフセット較正用カメラに導く第一の反射体と、前記第一の反射体と前記オフセット較正用カメラとの間の光路中に配置されたハーフミラーと、前記ツールおよび前記リファレンス部材の像を反射して前記ハーフミラーに導く第二の反射体とを備え、前記第一の反射体の反射面と前記第二の反射体の反射面と前記ハーフミラーの反射面とは平行で、いずれも、前記第１の反射体で反射しハーフミラーを透過して前記カメラに導かれる光の光路となす角度が４５°で、前記第二の反射体からの像が前記ハーフミラーによって反射されて前記オフセット較正用カメラに導かれる光学部材と、
を備えたボンディング装置を用いて行われるボンディング方法であって、
前記位置検出用カメラを前記リファレンス部材に近接させた第一の姿勢における前記位置検出用カメラと前記リファレンス部材との位置関係を前記位置検出用カメラで測定するステップと、
前記ツールを前記リファレンス部材に近接させた第二の姿勢における前記ツールおよび前記リファレンス部材の像であって前記光学部材により前記オフセット較正用カメラに導かれた複数の異なる方向から捉えた像から、前記ツールと前記リファレンス部材との位置関係を前記オフセット較正用カメラで測定するステップと、
これらの測定結果と、前記第一の姿勢と第二の姿勢との間における前記位置検出用カメラおよび前記ツールの移動量とに基づいて正確なオフセット量を求めるステップと、を備えるボンディング方法。
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