JP6510838B2 - ボンディング装置及びボンディング方法 - Google Patents
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Description
このようなボンディング装置として引用文献1がある。引用文献1では、ボンディングヘッドの重量化による位置決め精度の低下を防ぐために、重量化をもたらすボンディングヘッドの回転軸をボンディングヘッドに設けず、ボンディングステージ上の基板の回転方向の位置(角度)ずれを、プリサイサステージ(中間ステージ)上のペレット(ダイ)の回転によって補正する技術を開示している。
ダイの載置位置を撮像できる第2の撮像視野を有する載置位置撮像手段と、
第1の撮像視野内のダイをピックアップして第2の撮像視野内の載置位置にダイを載置し得るダイ移送ツールであって、ダイをピックアップするときは第1の撮像視野内で撮像可能でありダイを載置位置に載置するときは第2の撮像視野内で撮像可能な位置に基準マークを備えたダイ移送ツールと、
第1の撮像視野内で基準マークを検出できる第1の検出手段と、第2の撮像視野内で基準マークを検出できる第2の検出手段と、第1の検出手段と第2の検出手段の結果に基づきダイ移送ツールが保持するダイの載置場所を補正できる補正手段を有するボンディング装置である。
また、ダイを載置するとは、ダイを対象場所に置く場合の他、仮圧着若しくは本圧着等のボンディング行為のいずれも含む。
さらに、本発明は、基準マークは、移送ツールに設けられた2つのプリズムを有する光学系を介してピックアップ撮像手段若しくは載置位置撮像手段で撮像できる基準マークであってもよい。
さらに、本発明は、ダイを反転できると共に、載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段を有し、補正手段は、ピックアップ手段を回転させてもよい。
載置位置撮像手段により撮像された基準マークを検出する第2の検出ステップと、
第1の検出ステップと第2の検出ステップの検出結果に基づきダイ移送ツールが保持するダイの載置場所を補正するステップを有するボンディング方法である。
また、本発明は、第1若しくは第2の検出ステップは、移送ツールに設けられた2つのプリズムを有する光学系を介して基準マークが撮像されるステップであってもよい。
また、本発明は、補正ステップは、ダイを反転し、載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段を回転させて補正するステップであってもよい。
なお、本書では、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複をできるだけ避ける。
次に、基準マークMによる撮像カメラの姿勢ずれの検出方法を、実装撮像カメラ31の例を図2、図4及び図5を用いて説明する。図4は、撮像カメラの姿勢ずれの検出処理フローを示す図である。図5(a)は、処理によって得られた実装撮像カメラ31の姿勢ずれの検出結果を示す図である。なお、説明おいて、図1に示すように、ボンディングヘッド23が中間ステージ22とアタッチステージ32との間を移動する方向をY方向とし、実装面32mと平行面においてY方向と直交する方向をX方向とする。
回転角ずれΔθb :Δθba−Δθbc (1)
位置ずれ(ΔXb,ΔYb):(ΔXba−ΔXbc,ΔYba−ΔYbc) (2)
両撮像カメラ姿勢ずれが刻々と変化する場合はその都度検出し、一定時間姿勢ずれを維持できる場合は、一定時間毎に検出する。いずれの場合においても、回転角ずれ補正は、中間ステージ22を回転させて行う。回転させた結果、ダイDを再度認識して、一定範囲に入った後にコレット23Cで吸着しピックアップした後、実装位置に移動しボンディングする。
位置ずれ(ΔXb,ΔYb):(−ΔXbc,0) (2′)
その結果、以下の位置ずれ補正も含めて位置ずれ補正が容易になる。
処理姿勢ずれとは、アタッチステージ32に搬送されてきた基板P又は既に実装された既実装ダイDの実装撮像カメラ31に対する姿勢ずれ、及び中間ステージ21に載置されたダイDの中間ステージ撮像カメラ21に対する姿勢ずれを総称していう。以下、図6を用いて処理姿勢ずれを説明する。
回転角ずれΔθd :Δθad−Δθcd (3)
位置ずれ(ΔXd,ΔYd):(ΔXad−ΔXcd,ΔYad−ΔYcd) (4)
両撮像カメラ姿勢ずれと処理姿勢ずれを同時に行う場合のボンディングヘッド23の実装位置に対する全姿勢ずれは、式(1)、式(2)に示す両撮像カメラ姿勢ずれと(3)、式(4)に示す処理姿勢ずれをそれぞれ合わせた式(5)、式(6)となる。
全回転角ずれΔθ :Δθb+Δθd (5)
全位置ずれ(ΔX,ΔY):(ΔXb+ΔXd,ΔYa+ΔYd) (6)
従って、図1において基板Pに1個のダイDのみをボンディングする場合は、式(3)又は式(5)に基づいて中間ステージ22を旋回させて回転角ずれを補正し、式(6)にも基づいてボンディングヘッドより位置ずれを補正し、その後ダイDを中間ステージ22からピックアップし、実装位置にボンディングする。式(6)に基づく位置ずれの補正は、中間ステージ22で行わず、実装位置で行ってもよい。
第1、第2の実施例で示したボンディングヘッドがダイをピックアップし実装位置にボンディングするダイボンダであれば、本発明を適用できる。例えば、ボンディング装置であるフリップチップボンダのダイの受け渡しにも適用できる。フリップチップボンダは、ダイDをウェハWからピックアップし、受け渡しのために反転させると共に、実装位置を有する実装面に平行な面内で回転可能なピックアップヘッド13を有し、ボンディングヘッド23がピックアップヘッド13でダイDを反転した位置(保持位置)でダイDを吸着保持し、実装位置にボンディングする。反転した位置と実装位置で基準マークMを撮像し、それらの撮像結果から、ボンディングヘッド23の実装位置に対する位置ずれ及び回転角ずれ検出し、例えば、回転角ずれをピックアップヘッド13で、位置ずれをボンディングヘッド23で補正することができる。本例の場合、ダイDを反転するピックアップヘッドが第1の実施例1の中間ステージに相当する。
21:中間ステージ撮像カメラ 21c:中間ステージ撮像カメラの撮像視野の中心位置
22:中間ステージ 23:ボンディングヘッド
23C:コレット 23cp:コレットの中心位置
23j:コレット中心軸 23m:マーク部 23o;光学系
23p1、23p2:プリズム 23s:光学系支持部
23K:撮像カメラ姿勢ずれ検出部
23H:ボンディングヘッドの本体 25:旋回駆動装置
31:実装撮像カメラ 31c:実装撮像カメラの撮像視野の中心位置
32:アタッチステージ 34:加熱装置 41:アンダビジョンカメラ
100、200:ダイボンダ D:ダイ(半導体チップ)
P:基板 M、M1,M2,Mα、Mβ:基準マーク
W:ウェハ
Δθba:実装撮像カメラのボンディングヘッドに対する回転角ずれ
Δθbc:中間ステージ撮像カメラのボンディングヘッドに対する回転角ずれ
Claims (8)
- 第1の撮像視野を有するピックアップ撮像手段と、
ダイの載置位置を撮像できる第2の撮像視野を有する載置位置撮像手段と、
前記第1の撮像視野内のダイをピックアップして前記第2の撮像視野内の載置位置に前記ダイを載置し得るダイ移送ツールであって、前記ダイをピックアップするときは前記第1の撮像視野内で撮像可能であり前記ダイを載置位置に載置するときは前記第2の撮像視野内で撮像可能な位置に基準マークを備えたダイ移送ツールと、
前記第1の撮像視野内で前記基準マークを検出できる第1の検出手段と、
前記第2の撮像視野内で前記基準マークを検出できる第2の検出手段と、
前記第1の検出手段と前記第2の検出手段の結果から前記ピックアップ撮像手段と前記載置位置撮像手段の前記ダイ移送ツールに対する姿勢ずれをそれぞれ求め、これに基づき前記ダイ移送ツールが保持する前記ダイの載置位置を補正できる補正手段と、
を有し、
前記基準マークは、前記ダイ移送ツールに設けられた2つのプリズムを有する光学系を介して前記ピックアップ撮像手段若しくは載置位置撮像手段で撮像できる基準マークであり、
前記2つのプリズムは光学系支持部により前記ダイ移送ツールに支持され、
前記2つのプリズムのうち前記ピックアップ撮像手段または前記載置位置撮像手段と対向するように設けられる第1のプリズムは、その光軸が前記ダイ移送ツールの中心軸と一致するように設けられ、
前記2つのプリズムのうち前記基準マークと対向するように設けられる第2のプリズムは前記第1のプリズムと対向するように設けられているボンディング装置。 - 前記第1の検出手段または前記第2の検出手段は、前記ダイ移送ツールが前記ダイのピックアップ位置から前記ダイの前記載置位置へ移動する移動方向または前記移動方向に直交する方向に平面移動させた際に得られる前記基準マークの軌跡を検出できる請求項1記載のボンディング装置。
- 前記補正手段は、前記載置位置に関わる載置面に平行な面内で回転可能な中間ステージを回転させて補正できる請求項1または2に記載のボンディング装置。
- さらに、ダイを反転できると共に、前記載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段を有し、
前記補正手段は、前記ピックアップ手段を回転させて補正する請求項1または2に記載のボンディング装置。 - ピックアップ撮像手段により撮像されたダイ移送ツールに備えられた基準マークを検出する第1の検出ステップと、
載置位置撮像手段により撮像された前記基準マークを検出する第2の検出ステップと、
前記第1の検出ステップと前記第2の検出ステップの検出結果から前記ピックアップ撮像手段と前記載置位置撮像手段の前記ダイ移送ツールに対する姿勢ずれをそれぞれ求め、これに基づき前記ダイ移送ツールが保持するダイの載置位置を補正する補正ステップと、
を有し、
前記第1若しくは第2の検出ステップは、前記ダイ移送ツールに設けられた2つのプリズムを有する光学系を介して前記基準マークが撮像されるステップであり、
前記2つのプリズムは光学系支持部により前記ダイ移送ツールに支持され、前記2つのプリズムのうち前記ピックアップ撮像手段または前記載置位置撮像手段と対向するように設けられる第1のプリズムは、その光軸が前記ダイ移送ツールの中心軸と一致するように設けられ、前記2つのプリズムのうち前記基準マークと対向するように設けられる第2のプリズムは前記第1のプリズムと対向するように設けられているボンディング方法。 - 前記第1の検出ステップまたは前記第2の検出ステップは、前記ダイ移送ツールが前記ダイのピックアップ位置から前記ダイの前記載置位置へ移動する移動方向または前記移動方向に直交する方向に平面移動させた際に得られる前記基準マークの軌跡に基づき検出するステップである、請求項5記載のボンディング方法。
- 前記補正ステップは、前記第1の検出ステップおよび前記第2の検出ステップで得られた結果に基づいて載置面に平行な面内で回転可能な中間ステージを回転させて補正するステップである、請求項5または6に記載のボンディング方法。
- 前記補正ステップは、前記ダイを反転し、前記載置位置を有する載置面に平行な面内で回転可能なピックアップ手段を回転させて補正するステップである、請求項5または6に記載のボンディング方法。
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