JP5344145B2 - Method for aligning electronic component and substrate in bonding apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding device for conducting positional alignment by considering not only an amount of displacement between a substrate recognition camera and a chip recognition camera, but also an amount of displacement between the substrate recognition camera and a bonding head for accurate mounting. <P>SOLUTION: A bonding device includes a bonding head 3, a bonding stage 5, a head moving means 9, the chip recognition camera 6, the substrate recognition camera 7, and a camera moving means 9 for moving the substrate recognition camera independently of the bonding head. A head camera 8 moving integrally with the bonding head, a first target mark 10 for positioning in a field of view of the chip recognition camera, and a second target mark 11 provided on the bonding stage are provided. The positional alignment of an electronic component 1 and a substrate 2 is conducted by sandwiching the first target mark to grasp the amount of displacement of both cameras, recognizing the first target mark and the second target mark with the substrate recognition camera and the head camera to grasp the amount of displacement, and further considering these amounts of displacement. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は,ボンディング装置における電子部品と基板と位置合わせ方法の改良に関するもので,詳しくは,電子部品認識カメラと基板認識カメラのずれ量と,基板認識カメラとボンディングヘッドの位置を認識するヘッド認識カメラのずれ量とを把握し,これらのずれ量を加味して,電子部品と基板との位置合わせをする方法に関するものである。
The present invention relates to an improvement of a method of aligning an electronic component and a substrate in the bonding apparatus, and more particularly, head recognizes a deviation amount of the electronic component recognition camera and the board recognition camera, the position of the board recognition camera and the bonding head The present invention relates to a method for grasping the displacement amount of the recognition camera and aligning the electronic component and the substrate by taking these displacement amounts into consideration.

電子部品を基板に位置合わせをしてボンディングするボンディング装置には,従来より電子部品認識カメラと基板認識カメラが備えられていた。この電子部品認識カメラと基板認識カメラは,温度条件などの変化により基準位置よりずれてしまうことがあった。そのため電子部品認識カメラと基板認識カメラのずれ量を把握し,ずれ量を加味して位置合わせを行うことが行われていた。   Conventionally, a bonding apparatus for aligning and bonding electronic components to a substrate has been provided with an electronic component recognition camera and a substrate recognition camera. The electronic component recognition camera and the board recognition camera may be displaced from the reference position due to changes in temperature conditions and the like. For this reason, the amount of deviation between the electronic component recognition camera and the board recognition camera is grasped, and alignment is performed in consideration of the amount of deviation.

その上,特許文献1に示されるようにボンディング装置の生産性向上のため,ボンディングヘッドと基板認識カメラとは,別体の移動手段により同方向へ移動可能とされるようになった。基板認識カメラとボンディングヘッドとが別体の移動手段で移動する場合には,温度条件の変化などにより基板認識カメラとボンディングヘッドとの移動量にも,ずれが生じることが予想される。   In addition, as shown in Patent Document 1, in order to improve the productivity of the bonding apparatus, the bonding head and the substrate recognition camera can be moved in the same direction by separate moving means. When the substrate recognition camera and the bonding head are moved by separate moving means, it is expected that the amount of movement between the substrate recognition camera and the bonding head will also shift due to a change in temperature conditions.

近年,ボンディング装置では,電子部品を基板へ搭載する精度の高精度化が求められるため,基板認識カメラとボンディングヘッドのずれ量をも加味して電子部品と基板の位置合わせを行う必要性が生じてきた。   In recent years, bonding devices are required to have high precision in mounting electronic components on a substrate, and therefore, it is necessary to align the electronic component and the substrate in consideration of the amount of displacement between the substrate recognition camera and the bonding head. I came.

特許3555488号特許公報Japanese Patent No. 3555488

本発明は,基板認識カメラと電子部品認識カメラとのずれ量を加味して位置合わせをし,電子部品を基板に搭載するだけでなく,更に,基板認識カメラとボンディングヘッドとのずれ量をも加味して,位置合わせをして電子部品を基板に搭載することにより,高精度の搭載を可能とするボンディング装置における電子部品と基板との位置合わせ方法を提供することを目的とする。
The present invention not only mounts the electronic component on the substrate by taking into account the displacement amount between the substrate recognition camera and the electronic component recognition camera, but also reduces the displacement amount between the substrate recognition camera and the bonding head. In addition, an object is to provide a method for aligning an electronic component and a substrate in a bonding apparatus that enables high-precision mounting by aligning and mounting the electronic component on the substrate .

本発明は,上記課題を解決するため,ボンディング装置における電子部品と基板の位置合わせ方法に次の手段を採用する。
第1に,電子部品を保持するボンディングヘッドと,電子部品を搭載させる基板を支持するボンディングステージと,ボンディングステージに対してボンディングヘッドを移動させるヘッド移動手段と,ボンディングヘッドの移動路下方に設置されてボンディングヘッドに保持された電子部品を認識する第1カメラと,ボンディングステージ上に支持された基板を認識する第2カメラと,前記第2カメラをボンディングヘッドとは独立して移動させるカメラ移動手段とを備えたボンディング装置とする。
第2に,第1カメラで電子部品を認識し,第2カメラで基板を認識して,電子部品と基板を位置合わせしてボンディングするボンディング装置とする。
第3に,前記ヘッド移動手段によりボンディングヘッドと一体的に移動可能なヘッドカメラと,第1カメラの視野内に位置可能な第1ターゲットマークと,前記ボンディングステージ上に設けられた第2ターゲットマークとを設ける。
第4に,第1ターゲットマークを挟んで第1カメラと第2カメラを対向させて両者のずれ量を把握するとともに,第1ターゲットマークと第2ターゲットマークを第2カメラとヘッドカメラでそれぞれに認識して両者のずれ量を把握し,これら把握したずれ量を加味して電子部品と基板の位置合わせを行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means as a method for aligning an electronic component and a substrate in a bonding apparatus.
First, a bonding head for holding an electronic component, a bonding stage for supporting a substrate on which the electronic component is mounted, a head moving means for moving the bonding head with respect to the bonding stage, and a lower part of the bonding head moving path. A first camera for recognizing an electronic component held on the bonding head, a second camera for recognizing a substrate supported on the bonding stage, and a camera moving means for moving the second camera independently of the bonding head And a bonding apparatus provided with
Second, the electronic device is recognized by the first camera, the substrate is recognized by the second camera, and the electronic component and the substrate are aligned and bonded.
Third, a head camera that can move integrally with the bonding head by the head moving means, a first target mark that can be positioned within the field of view of the first camera, and a second target mark provided on the bonding stage And provide.
Fourthly, the first camera and the second camera are opposed to each other with the first target mark interposed therebetween to grasp the amount of deviation between them, and the first target mark and the second target mark are respectively determined by the second camera and the head camera. It is characterized in that the amount of deviation between the two is recognized and the electronic component and the substrate are aligned in consideration of the obtained amount of deviation.

本発明は,第1ターゲットマークを挟んで第1カメラと第2カメラを対向させて両者のずれ量を把握するとともに,第1ターゲットマークと第2ターゲットマークを第2カメラとヘッドカメラでそれぞれに認識して両者のずれ量を把握し,これら把握したずれ量を加味して電子部品と基板の位置合わせを行うものであるため,第1カメラと第2カメラのずれ量のみならず,第2カメラとヘッドカメラのずれ量を加味することで,基板を認識する第2カメラとボンディングヘッドのずれ量をも加味した精度の高い位置合わせをすることが可能となった。   In the present invention, the first camera and the second camera are opposed to each other with the first target mark interposed therebetween to grasp the amount of deviation between them, and the first target mark and the second target mark are respectively detected by the second camera and the head camera. It recognizes and recognizes the amount of deviation between the two, and performs positioning of the electronic component and the board in consideration of the amount of deviation thus grasped, so that not only the amount of deviation between the first camera and the second camera but also the second By taking into account the amount of deviation between the camera and the head camera, it has become possible to perform highly accurate positioning that also takes into account the amount of deviation between the second camera that recognizes the substrate and the amount of bonding head.

以下,図面に従って,実施例とともに本発明の実施の形態について説明する。
図1は,本発明に係るボンディング装置の1実施例である半導体チップボンディング装置の概要を示す斜視図であり,電子部品である半導体チップ1を基板2に位置合わせをしてボンディングする装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described together with examples according to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a semiconductor chip bonding apparatus which is an embodiment of a bonding apparatus according to the present invention, which is an apparatus for aligning and bonding a semiconductor chip 1 as an electronic component to a substrate 2. .

実施例に係る半導体チップボンディング装置は,ボンディングヘッド3と,半導体チップ供給部4と,基板2を支持するボンディングステージ部5と,半導体チップ1を認識するボトムカメラ6と,基板2を認識するトップカメラ7と,ボンディングヘッド3と一体的に移動可能なヘッドカメラ8と,ボンディングヘッド3及びトップカメラ7を移動させる移動装置9と,第1ターゲットマーク10及び第2ターゲットマーク11とを備えている。   The semiconductor chip bonding apparatus according to the embodiment includes a bonding head 3, a semiconductor chip supply unit 4, a bonding stage unit 5 that supports the substrate 2, a bottom camera 6 that recognizes the semiconductor chip 1, and a top that recognizes the substrate 2. The camera 7 includes a head camera 8 that can move integrally with the bonding head 3, a moving device 9 that moves the bonding head 3 and the top camera 7, and a first target mark 10 and a second target mark 11. .

ボンディングヘッド3は,半導体チップ1を吸着保持し,移動装置9により移動して基板2に半導体チップ1をボンディングするための部材であり,ボンディングヘッド3は,上下動を司るZ軸駆動機構32及び回転動を司るθ軸駆動機構(図示されていない)を有しており,Y方向(図1中左右方向)へ移動する移動装置9の可動テーブル18に装着されている。   The bonding head 3 is a member for sucking and holding the semiconductor chip 1 and moving it by the moving device 9 to bond the semiconductor chip 1 to the substrate 2. The bonding head 3 includes a Z-axis drive mechanism 32 that controls the vertical movement, It has a θ-axis drive mechanism (not shown) that controls rotation, and is mounted on a movable table 18 of a moving device 9 that moves in the Y direction (left and right direction in FIG. 1).

半導体チップ供給部4は,半導体チップ1が多数配置されたチップトレー12,チップトレー12が載置される供給ステージ13,供給ステージ13をX方向(図1中前後方向)に移動可能とするX軸駆動テーブル14を備えている。   The semiconductor chip supply unit 4 includes a chip tray 12 on which a large number of semiconductor chips 1 are arranged, a supply stage 13 on which the chip tray 12 is placed, and an X that enables the supply stage 13 to move in the X direction (front-rear direction in FIG. 1). A shaft drive table 14 is provided.

ボンディングステージ部5には基板2を支持するボンディングステージ15,ボンディングステージ15をX方向に移動可能とするX軸駆動テーブル16,ボンディングステージ15上で基板2の載置部分外に設置された第2ターゲットマーク11が備えられている。従って,第2ターゲットマーク11は,ボンディングステージ15と一体的に,X方向にのみ移動する。   The bonding stage 5 includes a bonding stage 15 that supports the substrate 2, an X-axis drive table 16 that enables the bonding stage 15 to move in the X direction, and a second that is installed outside the mounting portion of the substrate 2 on the bonding stage 15. A target mark 11 is provided. Therefore, the second target mark 11 moves only in the X direction integrally with the bonding stage 15.

ボンディングヘッド3とトップカメラ7の移動装置9は,1つのマグネットトラック17に,ボンディングヘッド3が装着される可動テーブル18及びトップカメラ7が装着される可動テーブル19を設けたものであって,両可動テーブル18,19はY方向(X方向に直交する方向,図1中左右方向)に独立駆動できるようにされたリニアスライダである。この移動装置9は,本発明におけるヘッド移動手段とカメラ移動手段の役割を持つ。実施例では,このように1つの移動装置9を,ヘッド移動手段とカメラ移動手段としているが,独立した2種類の移動装置を設けたものであってもよい。   The moving device 9 for the bonding head 3 and the top camera 7 is provided with a movable table 18 on which the bonding head 3 is mounted and a movable table 19 on which the top camera 7 is mounted on one magnet track 17. The movable tables 18 and 19 are linear sliders that can be independently driven in the Y direction (direction orthogonal to the X direction, left and right in FIG. 1). The moving device 9 serves as a head moving means and a camera moving means in the present invention. In the embodiment, one moving device 9 is used as the head moving device and the camera moving device in this way, but two independent moving devices may be provided.

ボトムカメラ6は,ボンディングヘッド3が吸着保持している半導体チップ1を認識するカメラであって,半導体チップ供給部4とボンディングステージ15の間のボンディングヘッド3の移動路下方に設置されている。ボトムカメラ6は,本発明における電子部品を認識する第1カメラに相応するカメラである。   The bottom camera 6 is a camera that recognizes the semiconductor chip 1 attracted and held by the bonding head 3, and is installed below the moving path of the bonding head 3 between the semiconductor chip supply unit 4 and the bonding stage 15. The bottom camera 6 is a camera corresponding to the first camera for recognizing an electronic component in the present invention.

トップカメラ7は,ボンディングステージ15上に支持された基板2を認識するカメラであって,移動装置9にボンディングヘッド3の移動方向と同方向に移動可能で,ボンディングヘッドとは独立して移動するように装着されている。トップカメラ7は,本発明における基板を認識する第2カメラに相応するカメラである。   The top camera 7 is a camera that recognizes the substrate 2 supported on the bonding stage 15, and can move to the moving device 9 in the same direction as the moving direction of the bonding head 3, and moves independently of the bonding head. It is so fitted. The top camera 7 is a camera corresponding to the second camera for recognizing the substrate in the present invention.

ヘッドカメラ8は,トップカメラ7とのずれ量を把握するためのカメラであり,実質的にはボンディングヘッド3とトップカメラ7のずれ量を把握する。ヘッドカメラ8は,ボンディングヘッド3と一体的に移動可能なるようボンディングヘッド3のボディ33に固定されている。   The head camera 8 is a camera for grasping the amount of deviation from the top camera 7, and substantially grasps the amount of deviation between the bonding head 3 and the top camera 7. The head camera 8 is fixed to the body 33 of the bonding head 3 so as to be movable integrally with the bonding head 3.

第1ターゲットマーク10は,表裏両面の同一位置に特定マークを設けたもので,進入機構20により,第1ターゲットマーク10を挟んで,ボトムカメラ6とトップカメラ7及びボトムカメラ6とヘッドカメラ8が同軸上に位置できるように,X方向で進入退避可能なるよう構成されている。尚,特定マークとして,実施例では最も一般的な基準位置指定用のマークである十字図形を利用している。十字図形の交点が第1ターゲットマーク10のマーク中心31となる。   The first target mark 10 is provided with a specific mark at the same position on both the front and back surfaces, and the bottom camera 6 and the top camera 7 and the bottom camera 6 and the head camera 8 sandwich the first target mark 10 by the approach mechanism 20. Is configured to be able to enter and retreat in the X direction so that can be positioned on the same axis. As the specific mark, a cross shape, which is the most common reference position designation mark, is used in the embodiment. The intersection of the cross shape is the mark center 31 of the first target mark 10.

第2ターゲットマーク11は,第1ターゲットマーク10と同様のマーク中心34を設けた十字図形を用いているが,表面のみに設けられ,ボンディングステージ15に固定されたものである点で,第1ターゲットマーク10とは異なる。従って,第2ターゲットマーク11は,ボンディングステージ15と一体的にX方向に移動可能である。   The second target mark 11 uses a cross shape having the same mark center 34 as the first target mark 10, but is provided only on the surface and fixed to the bonding stage 15. Different from the target mark 10. Therefore, the second target mark 11 can move in the X direction integrally with the bonding stage 15.

以下,実施例での位置合わせをしたボンディング動作の基本について説明する。
まず,ボンディングヘッド3が移動装置9により半導体チップ供給部4の上方へ移動する。移動装置9によるボンディングヘッド3のY方向への移動と,半導体チップ供給部4のX軸駆動テーブル14によるX方向への移動とにより,所定の半導体チップ1の上方にボンディングヘッド3が位置する。ボンディングヘッド3は,Z軸駆動機構32の作動により下降し,所定の半導体チップ1を吸着保持する。
In the following, the basics of the bonding operation in the embodiment will be described.
First, the bonding head 3 is moved above the semiconductor chip supply unit 4 by the moving device 9. The bonding head 3 is positioned above a predetermined semiconductor chip 1 by the movement of the bonding head 3 in the Y direction by the moving device 9 and the movement of the semiconductor chip supply unit 4 in the X direction by the X-axis drive table 14. The bonding head 3 is lowered by the operation of the Z-axis drive mechanism 32, and holds a predetermined semiconductor chip 1 by suction.

その後,ボンディングヘッド3は,Z軸駆動機構32により上昇し,移動装置9により図1及び図2(A)に示すように,ボトムカメラ6の上方の予め設定された位置に移動する。この位置で,ボトムカメラ6が,ボンディングヘッド3に吸着された半導体チップ1を認識し,図3(A)に示すようにボトムカメラ視野中心23を基準として,半導体チップ中心26が,どれだけずれているか(XY位置,θ角)を把握する。尚,図3(A)中符号22は,ボトムカメラの視野であるが,図3(A)におけるボトムカメラの視野22内の半導体チップ1の位置は,後述するトップカメラの視野24内の位置決めマーク21の位置と比較するため,上方から認識される半導体チップ1の位置に変換されて示されている。   Thereafter, the bonding head 3 is raised by the Z-axis drive mechanism 32 and moved to a preset position above the bottom camera 6 by the moving device 9 as shown in FIGS. 1 and 2A. At this position, the bottom camera 6 recognizes the semiconductor chip 1 attracted to the bonding head 3, and as shown in FIG. 3A, how much the semiconductor chip center 26 is displaced with respect to the bottom camera visual field center 23. Is grasped (XY position, θ angle). 3A is the field of view of the bottom camera, the position of the semiconductor chip 1 in the field of view 22 of the bottom camera in FIG. 3A is positioned in the field of view 24 of the top camera described later. For comparison with the position of the mark 21, the position is converted into the position of the semiconductor chip 1 recognized from above.

次に,移動装置9及びX軸駆動テーブル16が作動し,トップカメラ7とボンディングステージ15が移動し,図1及び図2(B)に示すように,ボンディング位置の上方にトップカメラ7が位置する。トップカメラ7は,基板2上の位置決めマーク21を認識し,図3(B)に示すようにトップカメラ視野中心25を基準として,位置決めマーク中心29がどれだけずれているか(XY位置,θ角)を把握する。尚,図3(B)中符号24は,トップカメラ視野である。   Next, the moving device 9 and the X-axis drive table 16 are operated, and the top camera 7 and the bonding stage 15 are moved. As shown in FIGS. 1 and 2B, the top camera 7 is positioned above the bonding position. To do. The top camera 7 recognizes the positioning mark 21 on the substrate 2, and how much the positioning mark center 29 is displaced with respect to the top camera visual field center 25 as shown in FIG. 3B (XY position, θ angle). ). In FIG. 3B, reference numeral 24 denotes the top camera view.

尚,ボンディングヘッド3が位置するボトムカメラ6上方の位置及び基板2上の各ボンディング位置は,予め設定されており,ボンディングヘッド3は半導体チップ1を保持してボトムカメラ6の上方に位置した後,Y方向へ移動して,図2(C)に示すように,ボンディング位置の上方に位置する。その際の移動量も予め設定されている。   The position above the bottom camera 6 where the bonding head 3 is located and each bonding position on the substrate 2 are set in advance, and the bonding head 3 holds the semiconductor chip 1 and is positioned above the bottom camera 6. , Moved in the Y direction, and located above the bonding position as shown in FIG. The amount of movement at that time is also set in advance.

この予め設定されているボンディングヘッド3の移動量に対して,ボトムカメラ6で把握したY方向のずれ量と,トップカメラ7で把握した基板2の位置決めマーク21のY方向のずれ量を加減して実際にボンディングヘッド3を移動させる。また,ボンディングステージ15の移動量も予め設定されており,ボトムカメラ6で把握したX方向のずれ量と,トップカメラ7で把握した基板2の位置決めマーク21のX方向のずれ量を加減してボンディングステージ15をX方向に移動させる。この移動量の補正は図3(C)のように行われる。   The amount of deviation in the Y direction grasped by the bottom camera 6 and the amount of deviation in the Y direction of the positioning mark 21 of the substrate 2 grasped by the top camera 7 are adjusted with respect to the preset movement amount of the bonding head 3. Then, the bonding head 3 is actually moved. Further, the movement amount of the bonding stage 15 is also set in advance, and the amount of deviation in the X direction grasped by the bottom camera 6 and the amount of deviation in the X direction of the positioning mark 21 of the substrate 2 grasped by the top camera 7 are adjusted. The bonding stage 15 is moved in the X direction. This movement amount correction is performed as shown in FIG.

これにより,基板2上の位置決めマーク中心29と半導体チップ中心26が位置合わせされる。尚,半導体チップ1と基板2の傾きはボンディングヘッド3をθ角回転させて,ずれている角度に応じて補正する。   Thereby, the positioning mark center 29 on the substrate 2 and the semiconductor chip center 26 are aligned. The inclination of the semiconductor chip 1 and the substrate 2 is corrected according to the angle of deviation by rotating the bonding head 3 by θ angle.

この補正動作を,図3に従って具体的に説明する。ボトムカメラ6の認識では,図3(A)に示すように,ボトムカメラ視野中心23に対して半導体チップ中心26(Cx,Cy)は,X方向に1,Y方向に1,反時計回りに10°ずれている。これに対し,トップカメラ7の認識では,トップカメラ視野中心25に対して位置決めマーク中心29(Mx,My)は,X方向に−1,Y方向に2,時計回りに5°ずれている。   This correction operation will be specifically described with reference to FIG. In recognition of the bottom camera 6, as shown in FIG. 3A, the semiconductor chip center 26 (Cx, Cy) is 1 in the X direction and 1 in the Y direction counterclockwise with respect to the bottom camera visual field center 23. It is shifted by 10 °. On the other hand, in the recognition of the top camera 7, the positioning mark center 29 (Mx, My) is deviated by −1 in the X direction and 2 ° in the Y direction by 5 ° with respect to the top camera visual field center 25.

このような状態で,半導体チップ中心26のY座標(Cy)を,位置決めマーク中心29のY座標(My)に近づける場合の移動量は,My−Cyとなり,ボンディングヘッド3をこの値だけ,Y方向に移動させる。ボンディングヘッド3の進行方向は,座標上マイナス方向なので,補正値としては,−(My−Cy)として求められる。   In such a state, the movement amount when the Y coordinate (Cy) of the semiconductor chip center 26 is brought close to the Y coordinate (My) of the positioning mark center 29 is My-Cy. Move in the direction. Since the traveling direction of the bonding head 3 is a minus direction in terms of coordinates, the correction value is obtained as-(My-Cy).

他方,位置決めマーク中心29のX座標(Mx)を,半導体チップ中心26のX座標(Cx)に近づける場合の移動量は,Cx−Mxとなり,ボンディングステージ15を,この値だけX方向に移動させる。   On the other hand, the movement amount when the X coordinate (Mx) of the positioning mark center 29 is brought close to the X coordinate (Cx) of the semiconductor chip center 26 is Cx−Mx, and the bonding stage 15 is moved in the X direction by this value. .

図3(A)(B)の場合は,−(My−Cy)=−(2−1)=−1,Cx−Mx=1−(−1)=2となり,ボンディングヘッド3は,予め設定されたY方向の移動量から1を減算した量だけ移動させ,ボンディングステージ15は予め設定された位置からプラス方向に2だけ移動させる。また,半導体チップ1と基板2の傾きに対しては,ボンディングヘッド3を時計回りに15°回転させることで対応する。   3A and 3B, − (My−Cy) = − (2-1) = − 1 and Cx−Mx = 1 − (− 1) = 2, and the bonding head 3 is set in advance. Then, the bonding stage 15 is moved by 2 in the plus direction from a preset position. Further, the inclination of the semiconductor chip 1 and the substrate 2 is dealt with by rotating the bonding head 3 clockwise by 15 °.

このようにして半導体チップ1と基板2の位置合わせをした後,ボンディングヘッド3は下降し,半導体チップ1を基板2にボンディングする。しかし,ボトムカメラ6とトップカメラ7の間に機械的なずれがある場合は,ボトムカメラ6とボンディングヘッド3の中心位置が合わず,半導体チップ1は誤った位置に認識され,半導体チップ1と基板2の位置決めマーク21の位置関係も誤ったものとなる。   After the positioning of the semiconductor chip 1 and the substrate 2 in this way, the bonding head 3 is lowered and the semiconductor chip 1 is bonded to the substrate 2. However, if there is a mechanical shift between the bottom camera 6 and the top camera 7, the center positions of the bottom camera 6 and the bonding head 3 do not match, and the semiconductor chip 1 is recognized as an incorrect position. The positional relationship of the positioning marks 21 on the substrate 2 is also incorrect.

上記のようなボトムカメラ6とトップカメラ7の機械的な位置ずれを補正するために,図4に示すように,トップカメラ7の視野中心25をボトムカメラ6の視野中心23に対応する設定位置に移動させ,両者の間に第1ターゲットマーク10を位置させて,両者のずれ量を把握し,トップカメラ7の中心(トップカメラ視野中心25)をボトムカメラ6の中心(ボトムカメラ視野中心23)へ位置させるための補正量を求める。   In order to correct the mechanical misalignment between the bottom camera 6 and the top camera 7 as described above, a set position corresponding to the visual field center 25 of the top camera 7 corresponds to the visual field center 23 of the bottom camera 6 as shown in FIG. , The first target mark 10 is positioned between them, the amount of deviation between them is grasped, and the center of the top camera 7 (top camera field center 25) is set to the center of the bottom camera 6 (bottom camera field center 23). ) To obtain the correction amount for positioning to.

図5に示すようにトップカメラ視野中心25(Tx,Ty)が,第1ターゲットマーク10のマーク中心31に対し,Tx=1,Ty=−1のずれ量を有し,ボトムカメラ視野中心23(Bx,By)が,Bx=0,By=0のずれ量(第1ターゲットマーク10のマーク中心31とボトムカメラ6の視野中心23にはずれがない)とする。   As shown in FIG. 5, the top camera field center 25 (Tx, Ty) has a deviation amount of Tx = 1, Ty = −1 with respect to the mark center 31 of the first target mark 10, and the bottom camera field center 23 Assume that (Bx, By) is a deviation amount of Bx = 0 and By = 0 (there is no deviation between the mark center 31 of the first target mark 10 and the visual field center 23 of the bottom camera 6).

このようなトップカメラ7とボトムカメラ6にずれ量があるとき,ボトムカメラ6が,半導体チップ中心26及びボンディングヘッド中心27を図6(A)のように認識した場合,トップカメラ7の認識した位置決めマーク中心29との関係で,半導体チップ1は,図6(B)の実線斜線部に存在するにもかかわらず,点線部28に半導体チップ1が存在するものと認識されてしまう。   When there is a deviation amount between the top camera 7 and the bottom camera 6 as described above, when the bottom camera 6 recognizes the semiconductor chip center 26 and the bonding head center 27 as shown in FIG. In relation to the positioning mark center 29, the semiconductor chip 1 is recognized as having the semiconductor chip 1 in the dotted line portion 28 although it exists in the solid line hatched portion in FIG. 6B.

そこで,トップカメラ7の視野中心25をボトムカメラ6の視野中心23に位置させるには,図5におけるBx−Tx及びBy−Tyにより補正値を求め,これにより,ボトムカメラ6で認識した半導体チップ1の位置を補正することで対応する。   Therefore, in order to position the visual field center 25 of the top camera 7 at the visual field center 23 of the bottom camera 6, correction values are obtained by Bx-Tx and By-Ty in FIG. This can be done by correcting the position of 1.

しかし,ボンディングヘッド3とトップカメラ7が別駆動で,各々の移動量にばらつきがある場合には,トップカメラ7とボトムカメラ6のキャリブレーションによる補正だけでは解決できない。特に,実施例のように駆動にリニアスライダを使用した場合には,発熱による精度誤差が大きくなり,トップカメラ7とボンディングヘッド中心27の位置ずれ量が,移動により変化している場合がある。   However, when the bonding head 3 and the top camera 7 are driven separately and there is a variation in the amount of movement of each, the correction cannot be solved only by correction by calibration of the top camera 7 and the bottom camera 6. In particular, when a linear slider is used for driving as in the embodiment, the accuracy error due to heat generation increases, and the amount of positional deviation between the top camera 7 and the bonding head center 27 may change due to movement.

図7(A)に示されるように,トップカメラ7とボンディングヘッド3をそれぞれボトムカメラ6の視野中心23に位置合わせすると,トップカメラ7の視野中心25とボンディングヘッド3の中心27にはずれが生じる場合がある。そのずれは移動装置9における可動テーブル18,19による独立した移動により,移動先のボンディングステージ15上では再現されず,ずれ量が変化してしまうため,図7(A)で示したボトムカメラ6の上方位置でのずれ量を加味して補正しても,図7(B)に示されるようにトップカメラ7の認識した位置決めマーク中心29との関係で,半導体チップ1は,図7(B)の実線斜線部に存在するにもかかわらず,点線部30に半導体チップ1が存在するものと認識されてしまう。   As shown in FIG. 7A, when the top camera 7 and the bonding head 3 are respectively aligned with the visual field center 23 of the bottom camera 6, a deviation occurs between the visual field center 25 of the top camera 7 and the center 27 of the bonding head 3. There is a case. The shift is not reproduced on the bonding stage 15 at the movement destination due to the independent movement by the movable tables 18 and 19 in the moving device 9, and the shift amount changes. Therefore, the bottom camera 6 shown in FIG. Even if the correction is made in consideration of the amount of deviation at the upper position of the semiconductor chip 1, as shown in FIG. 7 (B), the semiconductor chip 1 has the relationship with the positioning mark center 29 recognized by the top camera 7 as shown in FIG. ), It is recognized that the semiconductor chip 1 exists in the dotted line portion 30.

そこで,ボンディングヘッド3に一体的に設けられたヘッドカメラ8及びトップカメラ7で,第1ターゲットマーク10及び第2ターゲットマーク11を認識して,移動に伴う変化量を把握し,これをボトムカメラ6とトップカメラ7のキャリブレーションによる補正値に加味する。   Therefore, the head camera 8 and the top camera 7 provided integrally with the bonding head 3 recognize the first target mark 10 and the second target mark 11, grasp the amount of change caused by the movement, and use this as the bottom camera. 6 and the correction value by the calibration of the top camera 7 are added.

具体的には,図8(A)に示されるようにトップカメラ7で,第1ターゲットマーク10を観察し,トップカメラ7の視野中心25と第1ターゲットマーク10のマーク中心31とのずれ量を認識する。次に,図8(B)に示されるようにトップカメラ7は,ボンディングステージ15上方へ移動し,第2ターゲットマーク11を観察し,トップカメラ7の中心と第2ターゲットマーク11のマーク中心34とのずれ量を認識し,X方向及びY方向の変化値(Xt,Yt)を把握する。   Specifically, as shown in FIG. 8A, the first target mark 10 is observed with the top camera 7, and the shift amount between the visual field center 25 of the top camera 7 and the mark center 31 of the first target mark 10. Recognize Next, as shown in FIG. 8B, the top camera 7 moves above the bonding stage 15 and observes the second target mark 11, and the center of the top camera 7 and the mark center 34 of the second target mark 11. And the change values (Xt, Yt) in the X and Y directions are recognized.

他方,ヘッドカメラ8も,図8(B)に示されるように,第1ターゲットマーク10を観察し,ヘッドカメラ8の中心と第1ターゲットマーク10のマーク中心31とのずれ量を介して,ボンディングヘッド中心27と第1ターゲットマーク10のマーク中心31とのずれ量を認識する。次に,図8(C)に示されるようにヘッドカメラ8は,ボンディングステージ15上方へ移動し,第2ターゲットマーク11を観察し,ヘッドカメラ8の中心と第2ターゲットマーク11のマーク中心34とのずれ量を介して,ボンディングヘッド中心27と第2ターゲットマーク11のマーク中心34とのずれ量を認識し,ヘッドカメラ8と一体的に移動するボンディングヘッド3のボンディングヘッド中心27のX方向及びY方向の変化値(Xh,Yh)を把握する。   On the other hand, as shown in FIG. 8B, the head camera 8 also observes the first target mark 10 and determines the amount of deviation between the center of the head camera 8 and the mark center 31 of the first target mark 10. The amount of deviation between the bonding head center 27 and the mark center 31 of the first target mark 10 is recognized. Next, as shown in FIG. 8C, the head camera 8 moves above the bonding stage 15 and observes the second target mark 11, and the center of the head camera 8 and the mark center 34 of the second target mark 11. The amount of deviation between the bonding head center 27 and the mark center 34 of the second target mark 11 is recognized via the amount of deviation from the head, and the X direction of the bonding head center 27 of the bonding head 3 that moves together with the head camera 8 is recognized. And the change value (Xh, Yh) in the Y direction is grasped.

これによりトップカメラ7とボンディングヘッド3のずれ量(X,Y)を,X=Xt−Xh,Y=Yt−Yhと演算して把握し,補正値に加味するのである。これによりボトムカメラ6とトップカメラ7のキャリブレーション及びトップカメラ7とボンディングヘッド3のキャリブレーションが行われるのである。このようにして半導体チップ1と基板2とを正確に位置決めしてボンディングする。   As a result, the amount of deviation (X, Y) between the top camera 7 and the bonding head 3 is grasped by calculating X = Xt−Xh, Y = Yt−Yh, and added to the correction value. Thereby, the calibration of the bottom camera 6 and the top camera 7 and the calibration of the top camera 7 and the bonding head 3 are performed. In this way, the semiconductor chip 1 and the substrate 2 are accurately positioned and bonded.

本実施例に係る半導体チップボンディング装置の全体を示す概略斜視図Schematic perspective view showing the entire semiconductor chip bonding apparatus according to the present embodiment 基板と半導体チップの位置合わせ手順を示す説明図で,(A)は半導体チップ認識を示し,(B)は基板認識を示し,(C)はボンディング状態を示す。It is explanatory drawing which shows the alignment procedure of a board | substrate and a semiconductor chip, (A) shows semiconductor chip recognition, (B) shows board recognition, (C) shows a bonding state. 基板と半導体チップのずれ量の補正を示す説明図で,(A)は半導体チップのずれ量認識を示し,(B)は基板の位置決めマークのずれ量認識を示し,(C)は半導体チップと基板のずれ量の補正を示す。4A and 4B are explanatory diagrams showing correction of a shift amount between a substrate and a semiconductor chip, where FIG. 5A shows recognition of the shift amount of the semiconductor chip, FIG. 5B shows recognition of the shift amount of the positioning mark on the substrate, and FIG. The correction of the shift amount of the substrate is shown. ボトムカメラとトップカメラのずれ量認識位置を示す説明斜視図Explanatory perspective view showing displacement amount recognition position between bottom camera and top camera ボトムカメラとトップカメラのずれ量を示す説明図Explanatory drawing showing the amount of deviation between the bottom camera and top camera ボトムカメラとトップカメラのずれ量による認識の誤りを示す説明図で,(A)は半導体チップの認識を示し,(B)は半導体チップの認識位置と実際位置の相違を示す。It is explanatory drawing which shows the recognition error by the deviation | shift amount of a bottom camera and a top camera, (A) shows recognition of a semiconductor chip, (B) shows the difference of the recognition position and actual position of a semiconductor chip. トップカメラとボンディングヘッドのずれ量による認識の誤りを示す説明図で,(A)は両者のずれ量を示し,(B)は半導体チップの認識位置と実際位置の相違を示す。It is explanatory drawing which shows the recognition error by the deviation | shift amount of a top camera and a bonding head, (A) shows the deviation | shift amount of both, (B) shows the difference of the recognition position and actual position of a semiconductor chip. トップカメラとボンディングヘッドのずれ量の測定手順を示す説明斜視図であり,(A)はトップカメラでの第1ターゲットマーク認識時を示し,(B)はトップカメラでの第2ターゲットマーク認識及びヘッドカメラでの第1ターゲットマーク認識時を示し,(C)はヘッドカメラでの第2ターゲットマーク認識を示す。It is explanatory explanatory drawing which shows the measurement procedure of the deviation | shift amount of a top camera and a bonding head, (A) shows the time of the 1st target mark recognition with a top camera, (B) shows the 2nd target mark recognition with a top camera, and The first target mark recognition by the head camera is shown, and (C) shows the second target mark recognition by the head camera. トップカメラとボンディングヘッドのずれ量測定の説明図Explanatory drawing of measurement of displacement between top camera and bonding head

符号の説明Explanation of symbols

1・・・半導体チップ
2・・・基板
3・・・ボンディングヘッド
4・・・半導体チップ供給部
5・・・ボンディングステージ部
6・・・ボトムカメラ
7・・・トップカメラ
8・・・ヘッドカメラ
9・・・移動装置
10・・・第1ターゲットマーク
11・・・第2ターゲットマーク
12・・・チップトレー
13・・・供給ステージ
14,16・・・X軸駆動テーブル
15・・・ボンディングステージ
17・・・マグネットトラック
18,19・・・可動テーブル
20・・・進入機構
21・・・位置決めマーク
22・・・ボトムカメラ視野
23・・・ボトムカメラ視野中心
24・・・トップカメラ視野
25・・・トップカメラ視野中心
26・・・半導体チップ中心
27・・・ボンディングヘッド中心
28,30・・・点線部
29・・・位置決めマーク中心
31,34・・・マーク中心
32・・・Z軸駆動機構
33・・・ボディ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor chip 2 ... Board | substrate 3 ... Bonding head 4 ... Semiconductor chip supply part 5 ... Bonding stage part 6 ... Bottom camera 7 ... Top camera 8 ... Head camera DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Moving apparatus 10 ... 1st target mark 11 ... 2nd target mark 12 ... Chip tray 13 ... Supply stage 14, 16 ... X-axis drive table 15 ... Bonding stage 17 ... Magnet track 18, 19 ... Movable table 20 ... Approach mechanism 21 ... Positioning mark 22 ... Bottom camera field of view 23 ... Bottom camera field of view 24 ... Top camera field of view 25 ..Top camera visual field center 26... Semiconductor chip center 27... Bonding head center 28, 30. ... positioning mark center 31, 34 ... mark center 32 ... Z-axis drive mechanism 33 ... Body

Claims (1)

電子部品を保持するボンディングヘッドと,電子部品を搭載させる基板を支持するボンディングステージと,ボンディングステージに対してボンディングヘッドを移動させるヘッド移動手段と,ボンディングヘッドの移動路下方に設置されてボンディングヘッドに保持された電子部品を認識する第1カメラと,ボンディングステージ上に支持された基板を認識する第2カメラと,前記第2カメラをボンディングヘッドとは独立して移動させるカメラ移動手段とを備え,
第1カメラで電子部品を認識し,第2カメラで基板を認識して,電子部品と基板を位置合わせしてボンディングするボンディング装置における電子部品と基板の位置合わせ方法において,
前記ヘッド移動手段によりボンディングヘッドと一体的に移動可能なヘッドカメラと,第1カメラの視野内に位置可能な第1ターゲットマークと,前記ボンディングステージ上に設けられた第2ターゲットマークとを設け,
第1ターゲットマークを挟んで第1カメラと第2カメラを対向させて,
両者のずれ量を把握するとともに,第1ターゲットマークと第2ターゲットマークを第2カメラとヘッドカメラでそれぞれに認識して両者のずれ量を把握し,これら把握したずれ量を加味して電子部品と基板の位置合わせを行うことを特徴とするボンディング装置における電子部品と基板の位置合わせ方法
A bonding head for holding an electronic component, a bonding stage for supporting a substrate on which the electronic component is to be mounted, a head moving means for moving the bonding head relative to the bonding stage, and a bonding head installed below the bonding head moving path. A first camera for recognizing a held electronic component; a second camera for recognizing a substrate supported on a bonding stage; and a camera moving means for moving the second camera independently of a bonding head;
In a method of aligning an electronic component and a substrate in a bonding apparatus in which an electronic component is recognized by a first camera, a substrate is recognized by a second camera, and the electronic component and the substrate are aligned and bonded.
A head camera that can move integrally with the bonding head by the head moving means, a first target mark that can be positioned within the field of view of the first camera, and a second target mark provided on the bonding stage;
With the first target mark sandwiched between the first camera and the second camera,
In addition to grasping the amount of deviation between the two, the first target mark and the second target mark are recognized by the second camera and the head camera, respectively, and the amount of deviation between them is grasped. A method of aligning an electronic component and a substrate in a bonding apparatus, wherein the alignment of the substrate and the substrate is performed.
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