JP5385794B2 - チップ搭載方法およびチップ搭載装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体チップの回路基板への搭載に関するものであり、とくに上面側に位置合わせ用認識マークが付された半導体チップを、下方に配され位置合わせ用認識マークが付された回路基板に対し位置合わせした後、該基板に搭載するチップ搭載方法およびチップ搭載装置に関する。
上面側に位置合わせ用の認識マークが付された半導体チップ（以下、単に「チップ」と呼ぶ）を、下方に配され位置合わせ用認識マークが付された回路基板（以下、単に「基板」と呼ぶ）に対し位置合わせした後、チップを基板に搭載する搭載装置として、特許文献１に記載されているようなチップ搭載装置が知られている。
特許文献１に記載のチップ搭載装置においては、図５に示すように、まず、搭載前にチップ２を透明ステージ１２上に移載し、チップ２の上面側に付された認識マークと下面側に付された認識マークまたは外形シルエットとをチップ２の上下に配した認識手段１３、１４で読み取って記憶している。読み取りが完了すると、チップ２を搭載装置のボンディングヘッド６の下側の位置に搬送する。そして、チップ２を搭載装置のボンディングヘッド６の下端部に吸着保持し、基板３を基板保持ステージ８上に保持し、チップ２と基板３の間に２視野の認識手段９を挿入する。２視野の認識手段９は、チップ２の下面側の認識マークまたは外形シルエットを読み取るとともに、下方に位置する基板３の認識マークを読み取る。
そして、事前に読み取られ記憶されていたチップ２の上面側認識マークと下面側認識マークまたは外形シルエットとの相対位置関係に基づき、上面側認識マークを基準に、チップ２と基板３とのアライメントを行い、位置合わせされたチップ２を基板３に搭載している。
特開２００３−１４２８９２号公報
ところが、上記のようなチップ搭載装置においては、チップの搭載前にチップの下面側に付された認識マークまたは外形シルエットを認識する認識手段（図５における認識手段１４）と、チップの基板への搭載時にチップと基板の間に挿入される認識手段（図５における認識手段９）が互いに別の認識手段であるので、高精度にチップと基板をアライメントしようとすると、各認識手段の持っている画像の分解能の差により、位置合わせ誤差を発生するようになる。また、チップの外形を認識する際に用いる照明の発光量の違いや、認識手段ごとの微妙な焦点深度の違いにより認識画像がばらついてしまうという問題もある。
そのため、認識手段の持っている画像の分解能の差に影響されない、また、チップの外形を認識する際に用いる照明の発光量の違いや認識手段の焦点深度の違いにより影響されにくい、チップ搭載方法およびチップ搭載装置が求められていた。
そこで本発明の課題は、上述したような問題点に鑑み、上面側に位置合わせマークが付されたチップを精度よく下方に配され位置合わせ用マークの付された基板に位置合わせした後、搭載できるようにしたチップ搭載方法および搭載装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るチップ搭載方法は、チップをチップ保持手段上に載置した状態で前記チップの上面側のアライメントマークを前記チップ保持手段の上方に配置したチップ上面認識手段で認識し、前記チップの下面側のアライメントマークまたは前記チップの外形シルエットを前記チップ保持手段の下方に配置したチップ下面認識手段で認識し、認識した前記チップの上面側のアライメントマークと下面側のアライメントマークまたは外形シルエットの相対位置関係を記憶し、前記チップを基板への搭載のためにボンディングヘッドの位置まで搬送して該ボンディングヘッドの下端部に吸着保持させ、前記チップを基板に搭載する前に、前記ボンディングヘッドに吸着保持された前記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを搭載前チップ下面認識手段で認識するとともに、前記基板に付されたアライメントマークを搭載前基板認識手段で認識し、前記記憶されている相対位置関係に基づいて、前記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークと前記基板のアライメントマークとの位置合わせを行い、該位置合わせを行った状態で前記チップを前記基板に搭載するチップ搭載方法において、
前記チップ下面認識手段を、前記チップの前記ボンディングヘッドの位置への搬送に応じて、前記チップ保持手段の下方の位置から前記ボンディングヘッドの下方の位置へと移動させ、移動されたチップ下面認識手段を、前記搭載前チップ下面認識手段として機能させることを特徴とする方法からなる。
すなわち、従来別々の認識手段であったチップ下面認識手段と搭載前チップ下面認識手段が同一の手段に構成され、チップ下面認識手段をチップのボンディングヘッドの位置への搬送に応じてチップ保持手段の下方の位置からボンディングヘッドの下方の位置へと移動させて、移動されたチップ下面認識手段が搭載前チップ下面認識手段として用いられる。チップ保持手段の下方の位置でのチップ下面側の認識と、ボンディングヘッドの下方の位置でのチップ下面側の認識とに、同一の認識手段が用いられるので、それぞれの認識位置で別々の認識手段が使用されていた従来方法における、認識手段の違いによる分解能の差は発生しない。したがって、上記のようにチップと基板のアライメントを行う際の、認識手段の分解能の差に起因する位置合わせ誤差は発生しない。
また、チップ下面認識手段は、チップのボンディングヘッドの位置への搬送に応じて（つまり、チップの移動に対応した形態で）、チップ保持手段の下方の位置からボンディングヘッドの下方の位置へと移動されて搭載前チップ下面認識手段として用いられるので、両認識位置におけるチップとチップ下面認識手段との間の相対関係（相対位置関係を含む相対的な関係）については、容易に同等の関係にすることが可能になる。したがって、チップの下面側の外形シルエットを認識する際の照明の発光量の両認識位置における違いの発生を抑制あるいは防止したり、照明の発光量に差がある場合にも容易にかつ適切に補正したりすることが可能になる。また、同一の認識手段であるから、従来の別々の認識手段であった場合の、認識手段ごとの微妙な焦点深度の違いが発生することもない。
さらに、チップの下面側のアライメントマークとチップの外形シルエットの両方をチップ下面認識手段で認識しておけば、チップを基板に搭載した後でも搭載状態におけるチップの下面側と基板の上面側との位置関係、例えば、チップのバンプとそれに対応する基板の電極との位置関係を、測定あるいは正確に推測することが可能になる。そのため、チップの基板への搭載位置ズレをＸ線撮像装置や赤外線顕微鏡などの観察手段で搭載部の内部を観察しなくても、外観検査のみで搭載位置ズレを測定することが可能になる。
上記本発明に係るチップ搭載方法においては、チップを透明ステージからなるチップ保持手段上に載置することが好ましい。チップ保持手段を透明ステージから構成しておくことで、下方に位置するチップ下面認識手段によりチップ下面側のアライメントマークまたは外形シルエットが容易に正確に読み取られる。そして、この透明ステージにチップが密着した状態でチップ下面側のアライメントマークまたは外形シルエットが認識されることにより、高い認識精度が得られる。
また、上記本発明に係るチップ搭載方法においては、上記搭載前チップ下面認識手段として機能される上記チップ下面認識手段を、上記ボンディングヘッドの下方の位置でチップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを認識した後に、上記チップ保持手段の下方の位置に戻すようにすることが好ましい。このようにすれば、上記位置合わせを行った状態での上記チップの前記基板への搭載と、上記チップ保持手段の下方の位置に戻された上記チップ下面認識手段による次に搭載されるチップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットの認識とを、並行して行うこと、つまり、実質的に同時に行うことが可能になる。したがって、チップの基板への搭載を、連続的に効率よく行うことが可能になる。
また、上記本発明に係るチップ搭載方法においては、上記チップ保持手段上に載置されたチップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを認識するチップ下面認識手段として、上下方向に視野を有する２視野の認識手段を用いることができる。このようにすれば、上記ボンディングヘッドの下方の位置で、上記移動されたチップ下面認識手段を上記搭載前チップ下面認識手段および上記搭載前基板認識手段の両手段として機能させることが可能になり、この２視野の認識手段により、上記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットと上記基板に付されたアライメントマークの両方を認識することが可能になる。したがって、搭載前チップ下面認識手段と搭載前基板認識手段を互いに別の認識手段によって構成する場合に比べ、装置構成、認識動作ともに簡略化することが可能になる。
また、上記本発明に係るチップ搭載方法においては、上記搭載前基板認識手段として、上記基板に付されたアライメントマークの位置を予め記憶可能な基板形態記憶手段を用いることも可能である。すなわち、搭載位置で基板のアライメントマークを読み取ることなく、予め記憶されているアライメントマークの位置情報を利用する方法である。この方法では、上記の記憶されている相対位置関係に基づいて、上記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークとこの基板形態記憶手段に記憶されている基板のアライメントマークとの位置合わせを行うことが可能である。チップの基板への搭載精度がそれほど高くは要求されない場合には、このような予め記憶された情報に基づくことにより、位置合わせの動作を簡略化可能となる。
本発明に係るチップ搭載装置は、チップを載置するチップ保持手段と、該チップ保持手段上に載置された前記チップの上面側のアライメントマークを認識する、前記チップ保持手段の上方に配置されるチップ上面認識手段と、前記チップの下面側のアライメントマークまたは前記チップの外形シルエットを認識する、前記チップ保持手段の下方に配置されるチップ下面認識手段と、認識された前記チップの上面側のアライメントマークと下面側のアライメントマークまたは外形シルエットの相対位置関係を演算して記憶する演算記憶手段と、前記チップを基板への搭載のためにボンディングヘッドの位置まで搬送する搬送手段と、該搬送手段により搬送されたチップを下端部に吸着保持するボンディングヘッドと、前記チップを基板に搭載する前に前記ボンディングヘッドに吸着保持された前記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを認識する搭載前チップ下面認識手段と、前記基板に付されたアライメントマークを認識する搭載前基板認識手段とを備え、前記演算記憶手段により記憶されている相対位置関係に基づいて、前記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークと前記基板のアライメントマークとの位置合わせを行い、該位置合わせを行った状態で前記チップを前記基板に搭載するチップ搭載装置において、
前記チップ下面認識手段を、前記搬送手段による前記チップの前記ボンディングヘッドの位置への搬送に応じて前記チップ保持手段の下方の位置から前記ボンディングヘッドの下方の位置へと移動させる認識手段移動手段を有するとともに、前記チップ下面認識手段と前記搭載前チップ下面認識手段を同一の認識手段に構成したことを特徴とする装置からなる。
このような本発明に係るチップ搭載装置においては、チップ下面認識手段と搭載前チップ下面認識手段を同一の認識手段に構成し、それを認識手段移動手段によりチップの搬送に応じて移動できるようにすることで、それぞれ別の認識手段が使用されていた従来装置におけるような、認識手段の違いによる分解能の差は発生せず、該分解能の差に起因する位置合わせ誤差は発生しない。また、同一の認識手段とするこにより、チップ保持手段、ボンディングヘッドの両認識位置における認識の際の照明の発光量の違いの発生を抑制あるいは防止したり、照明の発光量に差がある場合にも容易にかつ適切に補正したりすることが可能になる。また、同一の認識手段であるから、従来の別々の認識手段であった場合の、認識手段ごとの微妙な焦点深度の違いも発生しない。
この本発明に係るチップ搭載装置においても、上記チップ保持手段は透明ステージで構成されていることが好ましい。また、上記認識手段移動手段は、上記搭載前チップ下面認識手段と同一の認識手段に構成された上記チップ下面認識手段を、上記ボンディングヘッドの下方の位置から上記チップ保持手段の下方の位置に戻すことが可能に構成されていることが好ましい。この場合、チップ下面認識手段が、チップ保持手段の下方に戻された位置で、上記位置合わせを行った状態でのチップの基板への搭載中に、次に搭載されるチップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを認識可能に構成されていることが好ましい。
また、上記搭載前チップ下面認識手段と同一の認識手段に構成された上記チップ下面認識手段は、上下方向に視野を有する２視野の認識手段から構成することができ、その場合、この２視野の認識手段により、上記ボンディングヘッドの下方の位置で、上記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットと上記基板に付されたアライメントマークの両方を認識可能に構成することができる。
さらに、上記搭載前基板認識手段が、上記基板に付されたアライメントマークの位置を予め記憶可能な基板形態記憶手段からなる形態を採用することも可能であり、その場合には、上記演算記憶手段により記憶されている相対位置関係に基づいて、上記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークと上記基板形態記憶手段に記憶されている基板のアライメントマークとの位置合わせを行えばよい。
本発明に係るチップ搭載方法およびチップ搭載装置によれば、チップ保持手段位置でのチップ下面認識手段とボンディングヘッド位置での搭載前チップ下面認識手段とが移動可能な同一の認識手段とされるので、従来技術の場合のような互いに異なる認識手段の場合に比べ、認識手段の違いによる分解能の差は発生せず、チップと基板のアライメントに際し分解能の差に起因する位置合わせ誤差は発生しない。したがって、極めて高精度のアライメントが可能になる。また、同一の認識手段が各位置に移動して認識動作を行うので、認識手段ごとの微妙な焦点深度の違いが発生することもなく、高精度のアライメントがより確実に保証されることとなる。
本発明の第１実施態様に係るチップ搭載装置の要部側面図である。 図１の装置のチップ搬送手段および認識手段移動機構の要部を示す拡大斜視図である。 図１の装置におけるチップ搭載方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施態様に係るチップ搭載装置の要部側面図である。 従来のチップ搭載装置の概略斜視図である。
符号の説明
１ チップ搭載装置
２ チップ
３ 基板
４ チップの上面側アライメントマーク
５ 基板のアライメントマーク
６ ボンディングヘッド
７ 吸引孔
８ 基板保持ステージ
９ チップ下面認識手段としての第２の認識手段（２視野の認識手段）
１０ チップの下面側アライメントマーク
１１ チップトレイ
１２ チップ保持手段としての透明ステージ
１３ チップ上面認識手段としての第１の認識手段
１５ 認識手段移動手段としての認識手段移動機構
１６ 演算記憶手段
１７ コレット
１８ ガイドレール
１９ チップスライダ
２０ ボールねじ
２１ サーボモータ
２２ 吸着穴
２３ 支柱
２４ Ｙ方向スライド台
２５ Ｘ方向スライド台
２６ 上側視野
２７ 下側視野
２８ チップ搬送手段
５０ チップ移載部
６０ チップ外観認識部
７０ チップ搭載部
８０ チップ受渡部
９０ 基板形態記憶手段
発明を実施するための形態
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、背景技術を説明する際に図５で用いた符号について本発明の実施の形態と同様の部分については、同じ符号を用いる。図１は本発明の第１実施態様に係るチップ搭載装置１の要部側面図である。チップ搭載装置１は、チップトレイ１１からチップ２をピックアップしてチップ保持手段（本実施態様では、透明ステージ１２からなるチップ保持手段）上に載置するチップ移載部５０と、透明ステージ１２上に保持されたチップ２の上面側のアライメントマーク４（図２に図示）と下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットを認識するチップ外観認識部６０と、チップ２を基板３に搭載するチップ搭載部７０と、演算記憶手段１６とから構成されている。
チップ移載部５０は、チップ２とチップトレイ１１とコレット１７から構成されている。チップ２には、例えば、ＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハなど、種類や大きさに関係なく基板３と接合される側の全ての形態のものが含まれる。コレット１７は、チップトレイ１１に収納されているチップ２を一つずつ真空吸着保持してピックアップし、図１の位置Ａに配送された透明ステージ１２上に移載する構成となっている。コレット１７は、上下方向およびガイドレール１８に沿って水平方向に移動可能になっている。図１では、コレット１７の移動ルートを点線で表記している。
チップ外観認識部６０は、チップ２の上面側のアライメントマーク４を画像認識するチップ上面認識手段１３（以下、第１の認識手段１３と呼ぶ。）と、透明ステージ１２を水平方向に移動させるチップ搬送手段２８と、チップ２の下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットを画像認識するチップ下面認識手段９（以下、第２の認識手段９と呼ぶ。）から構成されている。本実施態様では、第２の認識手段９は、上側視野２６と下側視野２７の２つの視野を備える２視野の認識手段から構成されている。
第１の認識手段１３と第２の認識手段９は、例えばＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、Ｘ線カメラなどからなり、チップ２の上面側のアライメントマーク４および下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットを画像認識できる。第１の認識手段１３は、図１に示す位置Ｂの上方に配置されている。
チップ搬送手段２８は、図２に示すようにチップスライダ１９とボールねじ２０とサーボモータ２１から構成されている。図２では、チップスライダ１９の水平方向でチップ移載部５０側をＸ−方向、チップ搭載部７０側をＸ＋方向、上下方向をＺ方向、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向をＹ方向としている。チップスライダ１９は、Ｌ形の部材で形成され、その水平面に透明ステージ１２を組み込んでいる。透明ステージ１２にはチップ２を吸着保持する吸着穴２２が開けてあり、吸着穴２２は、図示していない吸引ポンプに吸引ホースを経由して接続されている。チップ２は、透明ステージ１２の上側に載置され、吸着穴２２に吸着されて搬送されるようになっている。チップ２は、チップ２の上面側にアライメントマーク４がある状態で搬送される。チップスライダ１９は、ボールねじ２０とナットを介してＸ方向（水平方向）に移動可能に連結されており、ボールねじ２０に連結されたサーボモータ２１の駆動量に応じて、図１の位置Ａと位置Ｂと位置Ｃの間を移動し位置決めされるようになっている。また、ボールねじ２０とサーボモータ２１の代わりに、リニアスケールとリニアモータを用いてチップスライダ１９の水平移動を行ってもよい。図１では、チップスライダ１９を位置Ａにて実線で表記し、移動後の位置Ｂおよび位置Ｃでは点線で表記した。また、搬送されるチップ２は点線で表記した。
第２の認識手段９は図２に示すように認識手段移動機構１５に支持されている。認識手段移動機構１５は、Ｚ方向に移動可能な支柱２３と、Ｙ方向スライド台２４とＸ方向スライド台２５から構成されている。第２の認識手段９の片側は支柱２３に支持されており、支柱２３はＹ方向スライド台２４に支持されている。Ｙ方向スライド台２４は、Ｘ方向スライド台２５にそってＸ方向に移動可能になっている。支柱２３、Ｙ方向スライド台２４、Ｘ方向スライド台２５は、それぞれ図示していないサーボモータにより駆動され所定位置に位置決めされるようになっている。第２の認識手段９は、上下に視野を持っており、図１に示す位置Ｂに位置決めされたときに上側視野２６がチップ２の下面側アライメントマーク１０または外形シルエットを画像認識できるようになっている。第２の認識手段９は、Ｘ方向スライド台２５により図１に示す位置Ｂと位置Ｃの間を移動できるようになっている。図１では、第２の認識手段９を位置Ｂで実線で表記し、移動後の位置Ｃでは点線で表記した。Ｘ方向スライド台２５は、図１のチップ外観認識部６０とチップ搭載部７０の間を第２の認識手段９が移動できる長さに設けられている。
図１に戻り、チップ搭載部７０は、ボンディングヘッド６と基板保持ステージ８とから構成されている。ボンディングヘッド６にはチップ２を吸着保持できるように吸引孔７が備えられており、図示していない吸引ポンプが吸引ホースを介して接続されている。図１では、ボンディングヘッド６に吸着保持された状態のチップ２を実線で表記し、位置Ｃに搬送されたチップ２を点線で表記した。ボンディングヘッド６は上下方向（Ｚ方向）に昇降可能になっている。基板保持ステージ８はＸ、Ｙ方向および回転方向（θ方向）に移動可能になっている。ボンディングヘッド６の昇降により、チップ２が基板３に対して加圧されるようになっている。また、加圧とともに、ボンディングヘッド６に内蔵されたヒータ（図示略）により加熱も行うことができるようになっている。基板保持ステージ８に保持される基板３には、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フイルム基板など種類や大きさに関係なくチップと接合させる全ての形態のものが含まれる。また、基板保持ステージ８がＸＹ方向、θ方向に移動する代わりにボンディングヘッド６をＸＹ方向およびθ方向に移動可能にしてもよいし、ボンディングヘッド６および基板保持ステージ８の両方を移動可能にしてもよい。
ボンディングヘッド６に吸着保持されたチップ２と基板保持ステージ８に保持された基板３の間に、第２の認識手段９が挿入されチップ２と基板３のアライメントが行われる。このアライメントは、第２の認識手段９が図１に示す位置Ｂから位置Ｃに移動している最中にチップ２の下面側アライメントマーク１０または外形シルエットを上側視野２６で認識するとともに、基板３に付されているアライメントマーク５を下側視野２７で画像認識し、両画像認識を同期して読み取るようになっている。基板保持ステージ８への基板３の搬送は、図示していない基板搬送ツールで行われるようになっている。
演算記憶手段１６では、第１の認識手段１３で取り込まれたチップ２の上面側のアライメントマーク４の画像認識のデータと、第２の認識手段９で取り込まれたチップ２の下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットの画像認識のデータとが入力され、アライメントマーク４に対するアライメントマーク１０または外形シルエットの相対位置関係が計算され記憶される。相対位置関係の計算は、チップ２が透明ステージ１２に移載され図１の位置Ｂに停止した際に行われる。チップ２の基板３への搭載時は、第２の認識手段９で取り込まれたチップ２の下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットの画像認識のデータと、基板３に付されたアライメントマーク５の画像認識のデータとが、演算手段１６に入力される。そして、演算手段１６に記憶されている相対位置関係のデータに基づいて、チップ２の上面側のアライメントマーク４と基板３のアライメントマーク５との間の位置ズレ量が計算される。
また、演算記憶手段１６は、チップ移載部５０の制御と、チップ搬送手段２８の制御と、認識手段移動機構１５の制御、チップ搭載部７０の制御など、チップ搭載装置全体の制御を行うようになっている。
次に、図３に示す動作フロチャートを用いて本実施形態のチップ搭載方法について説明する。なお、ステップＳ０１からＳ０２はチップ移載部５０で行われ、ステップＳ０３からＳ０７はチップ外観認識部６０で行われ、ステップＳ０８からＳ１５はチップ搭載部７０で行われるため、図３のフロチャートの左側にそれぞれの動作域を記載した。
まず、チップスライダ１９がＸ−方向に移動し、位置Ａでチップ２の移載を待機する（ステップＳ０１）。
次に、コレット１７がチップトレイ１１に配膳されているチップ２をピックアップし、チップスライダ１９に組み込まれた透明ステージ１２上に移載する。チップ２が透明ステージ１２に開けられた吸引穴２２に吸着保持される（ステップＳ０２）。
次に、チップスライダ１９がＸ＋方向に移動し、位置Ｂで停止する（ステップＳ０３）。
次に、第２の認識手段９がＸ−方向に移動し位置Ｂで停止する（ステップＳ０４）。
次に、透明ステージ１２上に吸着保持されたチップ２の上面側アライメントマーク４を位置Ｂの上方に備えられている第１の認識手段１３により画像認識し、チップ２の下面側アライメントマーク１０または外形シルエットを第２の認識手段９により画像認識する（ステップＳ０５）。
次に、演算記憶手段１６でチップ２の上面側アライメントマーク４と下面側アライメントマーク１０または外形シルエットの相対位置関係を計算し記憶する（ステップＳ０６）。
次に、相対位置関係の記憶が完了すると（ステップＳ０７）、チップスライダ１９と第２の認識手段９が位置Ｃに移動する。位置Ｃにチップスライダ１９が到着すると、ボンディングヘッド６が下降しチップ２を吸着保持した後、所定位置まで上昇する（ステップＳ０８）。チップスライダ１９のチップ２の受け渡しが完了すると（ステップＳ０９）、チップスライダ１９がＸ−方向に移動し、位置Ａでの次のチップ２の移載に備える（ステップＳ１４）。
次に、位置Ｃに停止している第２の認識手段９がチップ２の下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットと基板３のアライメントマーク５を画像認識する（ステップＳ１０）。
次に、演算記憶手段１６に記憶されているチップ２の上面側アライメントマーク４と下面側アライメントマーク１０または外形シルエットの相対位置関係のデータを用いて、チップ２の上面側のアライメントマーク４を基準に基板３のアライメントマーク５との位置合わせを行う。アライメントが完了すると（ステップＳ１１）、第２の認識手段９はＸ−方向に移動し、位置Ｂでの次のチップ２の画像認識に備える（ステップＳ１３）。第２の認識手段９が位置Ｃから退避した後、ボンディングヘッド６が下降し、基板３にチップ２を搭載する（ステップＳ１２）。なお、チップ２の基板３への搭載の間に、チップスライダ１９によるチップ２の搬送と、位置Ｂでのチップ２の画像認識が行われる。
次に、チップ２の搭載が完了するとボンディングヘッド６が上昇し、次のチップ２の搭載に備える（ステップＳ１５）。
このように、透明ステージ１２でチップ２の下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットを認識する第２の認識手段９と、基板保持ステージ８上でチップ２の下面側を認識する第２の認識手段９を同一の認識手段としているので、認識手段の違いによる分解能の差は発生しない。そのため、チップ２と基板３のアライメントに際し位置合わせ誤差が発生しない。また、チップ２の外観を認識する際に用いる照明の発光量についても、認識位置に係わらず容易に同等の発光量とすることができ、照明の発光量の違いに起因する認識誤差の発生を抑制できる。また、上記の如く同一の認識手段とすることにより、認識手段が異なる場合における認識手段ごとの微妙な焦点深度の違いが発生することもない。
また、チップ２を連続して基板３に搭載する際、次に搭載するチップ２の下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットの認識と、今回搭載するチップ２の基板３への搭載が実質的に同時に行われるので、効率よくチップの搭載が行われる。
また、透明ステージ１２の下方に配置されたチップ２の下面側のアライメントマーク１０または外形シルエットを認識する第２の認識手段９とチップ２を基板３に搭載する際に用いる第２の認識手段９を兼用しているので（同一の認識手段９であるので）、装置構成を簡略化できる。
また、チップスライダ１９が位置Ｂに停止した状態でチップ２の上面側アライメントマーク４とチップ２の下面側アライメントマーク１０または外形シルエットを、第１の認識手段１３と第２の認識手段９で同時に認識するので、それぞれのアライメントマーク認識時にチップスライダ１９の停止精度誤差を含まない。このため、高精度に画像認識でき、その分チップ２の基板３への搭載精度が向上する。
上記実施態様では第２の認識手段９が上側視野２６と下側視野２７を備え、認識手段移動機構１５を用いて図１に示す位置Ｂと位置Ｃの間を移動できるようになっているが、この他にも、上側視野２６と下側視野２７を分離し上側視野２６のみが位置Ｂと位置Ｃを移動する形態、あるいは、ボンディングヘッド６が位置Ｂと位置Ｃを移動する形態、を採用することも可能である。
また、上記実施態様では、ボンディングヘッド６がチップ搭載部７０で昇降動作しチップ２を基板３に搭載する場合について説明したが、ボンディングヘッド６がチップ搭載部７０から移動し、移動した位置でチップ２を受け取り、チップ搭載部７０に復帰して基板３に搭載する形態の採用も可能である。
ボンディングヘッド６が移動する例を、図４に本発明の第２実施態様として示す。図４では、外観認識部６０とチップ搭載部７０の間にチップ受渡部８０を設け、チップ受渡部８０でチップスライダ１９からチップ２が受け渡されると、ボンディングヘッド６がチップ搭載部７０の基板３上へと移動するようになっている。チップ受渡部８０では、チップ２の受渡とともに、第２の認識手段９によりチップ２の下面側アライメントマークまたは外形シルエットを認識する。これにより、ボンディングヘッド６とチップ２の上面側の位置関係が精度良く認識できるようになり、チップ２の基板３への搭載精度が向上する。
また、本発明においては、チップ２の基板３への搭載に極めて高い精度が要求されない場合にあっては、図４に例示したように、搭載前基板認識手段として、基板３に付されたアライメントマーク５の位置を予め記憶可能な基板形態記憶手段９０を用いることも可能である。このような形態では、チップ搭載位置で基板３のアライメントマーク５を敢えて読み取ることなく、予め記憶されているアライメントマークの位置情報を利用することができ、演算記憶手段１６に記憶されているチップ２の上面側アライメントマーク４とチップ２の下面側アライメントマーク１０または外形シルエットとの相対位置関係に基づいて、チップ２の上面側アライメントマーク４を基準に、そのチップ上面側アライメントマーク４と基板形態記憶手段９０に記憶されている基板３のアライメントマーク５との位置合わせを行うことが可能である。したがって、チップ搭載の際の位置合わせ動作の簡略化が可能となる。
本発明は、チップの上面側アライメントマークを基準にしてチップと基板の位置合わせを行い、チップを基板に搭載するあらゆるチップ搭載方法および装置に適用できる。

Claims (12)

  1. チップをチップ保持手段上に載置した状態で前記チップの上面側のアライメントマークを前記チップ保持手段の上方に配置したチップ上面認識手段で認識し、前記チップの下面側のアライメントマークまたは前記チップの外形シルエットを前記チップ保持手段の下方に配置したチップ下面認識手段で認識し、認識した前記チップの上面側のアライメントマークと下面側のアライメントマークまたは外形シルエットの相対位置関係を記憶し、前記チップを基板への搭載のためにボンディングヘッドの位置まで搬送して該ボンディングヘッドの下端部に吸着保持させ、前記チップを基板に搭載する前に、前記ボンディングヘッドに吸着保持された前記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを搭載前チップ下面認識手段で認識するとともに、前記基板に付されたアライメントマークを搭載前基板認識手段で認識し、前記記憶されている相対位置関係に基づいて、前記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークと前記基板のアライメントマークとの位置合わせを行い、該位置合わせを行った状態で前記チップを前記基板に搭載するチップ搭載方法において、
    前記チップ下面認識手段を、前記チップの前記ボンディングヘッドの位置への搬送に応じて、前記チップ保持手段の下方の位置から前記ボンディングヘッドの下方の位置へと移動させ、移動されたチップ下面認識手段を、前記搭載前チップ下面認識手段として機能させることを特徴とするチップ搭載方法。
  2. 前記チップを透明ステージからなるチップ保持手段上に載置する、請求項１に記載のチップ搭載方法。
  3. 前記搭載前チップ下面認識手段として機能される前記チップ下面認識手段を、前記ボンディングヘッドの下方の位置でチップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを認識した後に、前記チップ保持手段の下方の位置に戻す、請求項１または２に記載のチップ搭載方法。
  4. 前記位置合わせを行った状態での前記チップの前記基板への搭載と、前記チップ保持手段の下方の位置に戻された前記チップ下面認識手段による次に搭載されるチップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットの認識とを、並行して行う、請求項３に記載のチップ搭載方法。
  5. 前記チップ下面認識手段として、上下方向に視野を有する２視野の認識手段を用い、前記ボンディングヘッドの下方の位置で、前記移動されたチップ下面認識手段を前記搭載前チップ下面認識手段および前記搭載前基板認識手段の両手段として機能させることにより、前記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットと前記基板に付されたアライメントマークの両方を認識する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のチップ搭載方法。
  6. 前記搭載前基板認識手段として、前記基板に付されたアライメントマークの位置を予め記憶可能な基板形態記憶手段を用い、前記記憶されている相対位置関係に基づいて、前記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークと前記基板形態記憶手段に記憶されている基板のアライメントマークとの位置合わせを行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載のチップ搭載方法。
  7. チップを載置するチップ保持手段と、該チップ保持手段上に載置された前記チップの上面側のアライメントマークを認識する、前記チップ保持手段の上方に配置されるチップ上面認識手段と、前記チップの下面側のアライメントマークまたは前記チップの外形シルエットを認識する、前記チップ保持手段の下方に配置されるチップ下面認識手段と、認識された前記チップの上面側のアライメントマークと下面側のアライメントマークまたは外形シルエットの相対位置関係を演算して記憶する演算記憶手段と、前記チップを基板への搭載のためにボンディングヘッドの位置まで搬送する搬送手段と、該搬送手段により搬送されたチップを下端部に吸着保持するボンディングヘッドと、前記チップを基板に搭載する前に前記ボンディングヘッドに吸着保持された前記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを認識する搭載前チップ下面認識手段と、前記基板に付されたアライメントマークを認識する搭載前基板認識手段とを備え、前記演算記憶手段により記憶されている相対位置関係に基づいて、前記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークと前記基板のアライメントマークとの位置合わせを行い、該位置合わせを行った状態で前記チップを前記基板に搭載するチップ搭載装置において、
    前記チップ下面認識手段を、前記搬送手段による前記チップの前記ボンディングヘッドの位置への搬送に応じて前記チップ保持手段の下方の位置から前記ボンディングヘッドの下方の位置へと移動させる認識手段移動手段を有するとともに、前記チップ下面認識手段と前記搭載前チップ下面認識手段を同一の認識手段に構成したことを特徴とするチップ搭載装置。
  8. 前記チップ保持手段が透明ステージで構成されている、請求項７に記載のチップ搭載装置。
  9. 前記認識手段移動手段が、前記搭載前チップ下面認識手段と同一の認識手段に構成された前記チップ下面認識手段を、前記ボンディングヘッドの下方の位置から前記チップ保持手段の下方の位置に戻すことが可能に構成されている、請求項７または８に記載のチップ搭載装置。
  10. 前記チップ下面認識手段が、前記チップ保持手段の下方に戻された位置で、前記位置合わせを行った状態での前記チップの前記基板への搭載中に、次に搭載されるチップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットを認識可能に構成されている、請求項９に記載のチップ搭載装置。
  11. 前記搭載前チップ下面認識手段と同一の認識手段に構成された前記チップ下面認識手段が、上下方向に視野を有する２視野の認識手段からなり、前記ボンディングヘッドの下方の位置で、前記チップの下面側のアライメントマークまたは外形シルエットと前記基板に付されたアライメントマークの両方を認識可能に構成されている、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のチップ搭載装置。
  12. 前記搭載前基板認識手段が、前記基板に付されたアライメントマークの位置を予め記憶可能な基板形態記憶手段からなり、前記演算記憶手段により記憶されている相対位置関係に基づいて、前記チップの上面側のアライメントマークを基準に該チップの上面側のアライメントマークと前記基板形態記憶手段に記憶されている基板のアライメントマークとの位置合わせが行われる、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のチップ搭載装置。
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