JP4490786B2 - ボンディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、チップの認識を行うボンディング装置に関する。

従来、ボンディング装置は、ウェーハリングに張設されたウェーハシート上のチップをボンディングヘッドでピックアップしてボンディングポイントへ移動しボンディングするように構成されている。

このボンディング装置では、ボンディングを開始する前段階として、ウェーハテーブルにセットされたウェーハリングのチップの情報を記憶するティーチング処理が行われている。

図６は、このティーチング処理を示すフローチャートであり、図７の（ａ）に示すように、画面１０１上において任意のチップ１０２ａの角部１０３を予め設定するとともに、ウェーハテーブルをＸ方向に所定値であるｎｐｉｘｅｌ移動して、その移動距離を算出し、１ｐｉｘｅｌ当たり何μｍ移動するかを演算してキャリブレーションを行う（ＳＢ１）。

次に、図７の（ｂ）に示すように、所定のチップ１０２ｂの角部１１１ａにカーソル１１２を合わせた後、このカーソル１１２が対角線上にある角部１１１ｂと合致するようにウェーハテーブルを移動することによってチップサイズを算出する（ＳＢ２）。また、所定のチップ１０２ｃの左角１１１ｃにカーソル１１２を合わせた後、このカーソル１１２が当該チップ１０２ｃより斜め方向に隣接したチップ１０２ｄの左角１１１ｄと合致するようにウェーハテーブルを移動することでＸ方向及びＹ方向のピッチを算出する（ＳＢ３）。

そして、図８に示すように、所定のチップ１０２ｅにおいて対角線上の両角部１２１ａ，１２１ｂにカーソル１１２，１１２を合わせて両カーソル１１２，１１２内に矩形形状を形成してチップ１０２ｅのテンプレート１２２を形成し、これをテンプレート１２２として登録していた（ＳＢ４）。

しかしながら、このようなボンディング装置にあっては、キャリブレーション、チップサイズ、ＸＹピッチ、及びテンプレートの登録をオペレータの目視作業によって行っていた。このため、精度不良が発生しやすく、手間がかかるものであった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、手間を掛けること無く、ティーチング精度を高めることができるボンディング装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明のボンディング装置にあっては、ウェハーリングに張設されたウェーハシート上の画像を取得し、この取得画像を用いて前記ウェーハシート上にて直交するＸ方向及びＹ方向に配列されたチップの状態を認識する機能を備えたボンディング装置において、前記取得画像にて前記Ｘ方向に隣接した複数のチップ及び前記Ｙ方向に隣接した複数のチップを同時に包囲するサーチエリア、及び単一のチップを包囲するチップエリアを設定するエリア設定手段と、前記チップエリア内の画像からチップの輪郭を示すエッジをエッジ認識によって抽出するエッジ認識手段と、該エッジ認識手段によるエッジ認識によって抽出されたエッジからチップサイズを算出して記憶するチップサイズティーチング手段と、前記エッジ認識手段によるエッジ認識によって抽出されたエッジで包囲された部位をテンプレートとして登録するテンプレート登録手段と、該テンプレート登録手段で登録された前記テンプレートを前記サーチエリア内の各チップ位置に合わせるパターンマッチングによって各チップの位置を認識するチップ位置認識手段と、該チップ位置認識手段で認識されたＸ方向に隣接するチップの間隔からＸピッチを算出して記憶するとともに、Ｙ方向に隣接するチップの間隔からＹピッチを算出して記憶するピッチティーチング手段と、前記チップ位置認識手段で認識された隣接するチップにおいて、一方のチップの位置を基準位置として前記ウェーハリングを移動し、他方のチップが前記基準位置に到達した際の送り量から１ピッチ当たりの送り量を算出して記憶するキャリブレーション手段と、を備えている。

すなわち、ボンディングの前段階でウェーハシート上のチップの位置情報をティーチングする際には、ウェハーリングに張設されたウェーハシート上の取得画像において、Ｘ方向に隣接した複数のチップ及びＹ方向に隣接した複数のチップを同時に包囲するサーチエリアと、単一のチップを包囲するチップエリアとを設定する。そして、前記チップエリア内の画像からチップの輪郭を示すエッジをエッジ認識によって抽出した後、この抽出されたエッジからチップサイズを算出して記憶するとともに、前記エッジで包囲された部位をテンプレートとして登録する。

次に、登録されたテンプレートを前記サーチエリア内の各チップ位置に合わせるパターンマッチングを行って各チップの位置を認識し、Ｘ方向に隣接するチップの間隔からＸピッチを算出して記憶するとともに、Ｙ方向に隣接するチップの間隔からＹピッチを算出して記憶する。

そして、隣接するチップにおいて、一方のチップの位置を基準位置として前記ウェーハリングを移動し、他方のチップが前記基準位置に到達した際の送り量から１ピッチ当たりの送り量を算出して記憶する。

このように、複数のチップを包囲するサーチエリアと単一のチップを包囲するチップエリアとを設定するだけで、ウェーハシート上のチップサイズと、チップのテンプレートと、隣接するチップ間のＸピッチ及びＹピッチと、１ピッチ当たりの送り量とが算出され記憶される。

以上説明したように本発明のボンディング装置にあっては、複数のチップを包囲するサーチエリアと単一のチップを包囲するチップエリアとを設定するだけで、ウェーハシート上のチップサイズと、チップのテンプレートと、隣接するチップ間のＸピッチ及びＹピッチと、１ピッチ当たりの送り量とを画像処理技術により算出して記憶することができる。

したがって、ウェーハシート上のチップの各情報をオペレータの目視作業によってティーチングしていた従来と比較して、手間を掛けること無く、ティーチング精度を高めることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるボンディング装置１を示すブロック図であり、該ボンディング装置１は、ウエーハリング２に張設されたウエーハシート３上のチップ４をピックアップして図外のリードフレーム上へ移送してボンディングする装置である。

このボンディング装置１は、ウェーハテーブル１１にセットされた前記ウェーハシート３上の画像をカメラで取得して画像認識する制御部１２を備えている。該制御部１２は、マイコンを中心に構成されており、制御信号を前記ウェーハテーブル１１に出力することによって前記ウェハーリング２を直交するＸ及びＹ方向並びに回転方向に移動できるように構成されている。

前記制御部１２は、ティーチング処理を実行することで、前記ウェーハシート３上に配列されたチップ４のサイズと、前記Ｘ方向及びＹ方向への送りピッチと、前記チップ４のテンプレートのティーチングと、１ピッチ当たりの送り量を算出するキャリブレーションとを行うように構成されている。

このボンディング装置１は、ボンディング時において前記ティーチングで取得した送り量毎に前記ウェーハテーブル１１を駆動して前記ウェハーリング２をピッチ送りするように構成されており、取得した前記テンプレートや前記チップサイズを用いて、チップ４の位置補正量を算出するとともに、算出した位置補正量によりウェーハテーブル１１の位置補正を行うように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態にかかるボンディング装置１の動作を、図２に示すフローチャートに従って説明する。

すなわち、ボンディングの前段階においてウェーハシート３上のチップ４の位置情報をティーチングする際には、ウェハーリング２に張設されたウェーハシート３上の所定位置の画像をカメラで取得してモニタに表示するとともに、図３の（ａ）に示すように、この取得画像２１において、Ｘ方向２２に隣接した複数のチップ４ａ〜４ｉ及びＹ方向２３に隣接した複数のチップ４ａ〜４ｉを同時に包囲するサーチエリア２４と、単一のチップ４ｅを包囲するチップエリア２５とを設定する（Ｓ１）。そして、図３の（ｂ）に示すように、前記チップエリア２５よりやや広い範囲をチップサーチエリア２５ｂとして、前記チップエリア２５内のチップ４ｅの輪郭を示すチップエッジ２６をエッジ認識によって抽出した後（Ｓ２）、この抽出されたチップエッジ２６からチップサイズ、すなわちＸ方向のチップ４ｅの長さ２７と、Ｙ方向のチップの長さ２８とを算出してメモリに記憶する。これにより、矩形状の前記チップエッジ２６が形成されるので、図４の（ａ）に示すように、このチップエッジ２６の一辺と、当該取得画像２１においてＸ方向２２に延在するＸ軸との傾斜角度によって、ウェーハシート３の回転角θを算出する（Ｓ３）。

このとき、前記回転角θが「０」であるか否かを判断し（Ｓ４）、前記取得画像２１に対して前記ウェーハシート３上のチップ４ｅが回転していると判断した場合には、ウェーハテーブル１１を前記回転角θ逆回転して前記取得画像２１に対する前記チップ４ｅの回転を相殺する（Ｓ５）。

次に、前記チップエッジ２６に囲まれた範囲内をテンプレート３１としてメモリに記憶した後（Ｓ６）、このテンプレート３１を、図４の（ｂ）に示すように、前記サーチエリア２４内のチップ位置に合わせるパターンマッチングを行って、九つのチップ４ａ〜４ｉを照合して、それぞれの位置を同時に認識する（Ｓ７）。これにより認識されたチップ４ａ〜４ｉにおいて、Ｘ方向２２に隣接したチップ４ｇの中心点３１ｇと、チップ４ｈの中心点３１ｈとの離間距離からＸピッチ３５を算出するとともに、Ｙ方向２３にて隣接したチップ４ｆの中心点３１ｆとチップ４ｉの中心点３１ｉとの離間距離からＹピッチ３６を算出してメモリに記憶する（Ｓ８）。

そして、図５に示すように、隣接するチップ４ｅ，４ｆにおいて、一方のチップ４ｆの中心点３１ｆを基準グリッド５１の交点によって基準位置として設定した状態で、前記ウェーハテーブル１１をＸ方向２２に駆動してウェーハリング２の移動を開始するとともに（Ｓ９）、他方のチップ４ｅの中心点３１ｅが基準グリッド５１の交点が示す基準位置に到達し、基準グリッド５１の交点と前記中心点３１ｅとが一致する又は最も近接して１ピッチ５２の送りが完了するまで前記ウェーハリング２の移動を継続する（Ｓ１０）。１ピッチ５２の送りが完了した際には、そのときの移動量（モータによるウェーハテーブル１１の移動量）を１ピッチとして、前記移動量から１ピッチ当たりの送り量（モータの送り回数×モータの分解能（μｍ）／１ピッチ（ｐｉｘｅｌ））を算出してメモリに記憶する（Ｓ１１）。また、前記送り量を利用することによって、前記チップサイズ及び前記各ピッチ３５，３６の単位を、前記取得画面２１上でのピクセル値からμｍに変換してメモリに記憶する（Ｓ１２）。

このように、複数のチップ４ａ〜４ｉを包囲するサーチエリア２４と単一のチップ４ｅを包囲するチップエリア２５とを設定するだけで、ウェーハシート３上のチップサイズと、チップ４のテンプレート３１と、隣接するチップ４，４間のＸピッチ３５及びＹピッチ３６と、１ピッチ当たりの送り量とを画像処理技術により算出して記憶することができる。

したがって、ウェーハシート３上のチップ４の各情報をオペレータの目視作業によってティーチングしていた従来と比較して、手間を掛けること無く、ティーチング精度を高めることができる。

本発明の一実施の形態の示すブロック図である。 同実施の形態の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は同実施の形態の動作を示す説明図であり、（ｂ）は同図の（ａ）に続く動作を示す説明図である。 （ａ）は図３の（ｂ）に続く動作を示す説明図であり、（ｂ）は同図の（ａ）に続く動作を示す説明図である。 図４の（ｂ）に続く動作を示す説明図である。 従来例の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は同従来例の動作を示す説明図であり、（ｂ）は同図の（ａ）に続く動作を示す説明図である。 図７の（ｂ）に続く動作を示す説明図である。

符号の説明

１ ボンディング装置
２ ウェハーリング
３ ウェーハシート
４ チップ
１２ 制御部
２１ 取得画像
２４ サーチエリア
２５ チップエリア
２６ チップエッジ
３１ テンプレート
３５ Ｘピッチ
３６ Ｙピッチ

Claims (1)

1. ウェハーリングに張設されたウェーハシート上の画像を取得し、この取得画像を用いて前記ウェーハシート上にて直交するＸ方向及びＹ方向に配列されたチップの状態を認識する機能を備えたボンディング装置において、
   前記取得画像にて前記Ｘ方向に隣接した複数のチップ及び前記Ｙ方向に隣接した複数のチップを同時に包囲するサーチエリア、及び単一のチップを包囲するチップエリアを設定するエリア設定手段と、
   前記チップエリア内の画像からチップの輪郭を示すエッジをエッジ認識によって抽出するエッジ認識手段と、
   該エッジ認識手段によるエッジ認識によって抽出されたエッジからチップサイズを算出して記憶するチップサイズティーチング手段と、
   前記エッジ認識手段によるエッジ認識によって抽出されたエッジで包囲された部位をテンプレートとして登録するテンプレート登録手段と、
   該テンプレート登録手段で登録された前記テンプレートを前記サーチエリア内の各チップ位置に合わせるパターンマッチングによって各チップの位置を認識するチップ位置認識手段と、
   該チップ位置認識手段で認識されたＸ方向に隣接するチップの間隔からＸピッチを算出して記憶するとともに、Ｙ方向に隣接するチップの間隔からＹピッチを算出して記憶するピッチティーチング手段と、
   前記チップ位置認識手段で認識された隣接するチップにおいて、一方のチップの位置を基準位置として前記ウェーハリングを移動し、他方のチップが前記基準位置に到達した際の送り量から１ピッチ当たりの送り量を算出して記憶するキャリブレーション手段と、
   を備えたことを特徴とするボンディング装置。
   

Images