JP6787612B2 - 第１物体を第２物体に対して位置決めする装置及び方法 - Google Patents

第１物体を第２物体に対して位置決めする装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、第１物体を第２物体に対して位置決めする装置及び方法に関する。
例えば、半導体装置の製造において、半導体ダイ等の電子部品を基板あるいは他の半導体ダイに実装する実装装置や、半導体ダイの電極と基板の電極にワイヤをボンディングするワイヤボンディング装置等の多くのボンディング装置が用いられている。ボンディング装置は、ＸＹテーブル上に搭載されたボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに取り付けられてボンディングツールを上下方向に移動させるボンディングアームと、ボンディングヘッドに取り付けられて基板のボンディング位置を検出する位置検出用カメラと、を備えている。ボンディングツールの中心線と位置検出用カメラの光軸とは所定のオフセット距離だけ離して配置されている。そして、位置検出用カメラの光軸をボンディング位置に合わせた後、オフセット距離だけボンディングヘッドを移動させてボンディングツールの中心線をボンディング位置に移動させてボンディングを行うものが多い。
一方、ボンディング動作を継続すると、温度上昇によりオフセット距離が変化する。このため、位置検出用カメラの光軸をボンディング位置に合わせた後、オフセット距離だけボンディングヘッドを移動させても、ボンディングツールの中心線がボンディング位置とならない場合がある。そこで、ボンディング動作の中間でオフセット距離を較正することにより、位置決め精度を向上させたボンディング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２０３２３４号公報
しかし、特許文献１に記載された従来技術のボンディング装置では、オフセット量を較正するためにリファレンス部材の位置までボンディングヘッドを移動させる必要がある。このボンディング装置では、ボンディングヘッドの移動の際にボンディングヘッド等の温度が変化してオフセット距離も変化してしまうために、位置決め精度が十分でないという問題がある。
そこで、本発明は、第２物体に対する第１物体の位置決め精度を向上させることを目的とする。
本発明の装置は、第１物体を第２物体に対して位置決めする装置であって、第２物体に対して直線移動する移動体と、移動体に取り付けられて第１物体を保持する保持部と、移動体の移動方向に沿って保持部と所定の間隔を開けて移動体に取り付けられ、第２物体の位置を特定する位置特定手段と、移動体の移動方向に沿って配置され、移動方向に沿って複数の目盛を有するスケールと、保持部に対応して移動体に取り付けられ、目盛に基づいて保持部の位置を検出する第１位置検出部と、位置特定手段に対応して第１位置検出部と所定の間隔を開けて移動体に取り付けられ、特定された第２物体の位置に対応するスケールの目盛位置を検出する第２位置検出部と、第１位置検出部が目盛位置を検出する位置に移動体を移動させて第１物体を第２物体に対して位置決めをする制御部とを備えることを特徴とする。
本発明の装置において、第１物体は、半導体ダイであり、第２物体は、半導体ダイが実装される、基板又は他の半導体ダイであり、装置は、第１物体を第２物体の予め定められた領域に位置決めをすることとしてもよい。
本発明の装置において、位置特定手段は、光学的に第２物体の位置を特定するカメラであって、制御部は、位置特定手段を第２物体の特定領域が位置特定手段の視野に入る第１位置に移動体を移動させ、第２位置検出部で第１位置におけるスケールの目盛位置を検出し、位置特定手段で第２物体の特定領域を撮像した画像に基づいて特定領域に対する位置特定手段の第１相対位置を検出し、第１相対位置に基づいて、第１物体を第２物体に対して位置決めをする際の移動体の位置を補正する補正量を算出してもよい。
本発明の装置において、保持部の保持面側に配置され、保持面に対する第１物体の第２相対位置を特定する保持位置特定手段をさらに含み、制御部は、第２相対位置に基づいて、第１物体を第２物体に対して位置決めをする際の移動体の位置を補正する補正量を算出してもよい。
本発明の装置において、制御部は、補正量に基づいて、スケールにおける目標目盛位置を算出してもよい。
本発明の第１物体を第２物体に対して位置決めする方法は、保持部により第１物体を保持する工程と、第１物体を保持する保持部及び位置特定手段が設けられた移動体を所定の位置に移動させる移動工程と、移動体の移動方向に沿って保持部と所定の間隔を開けて移動体に取り付けられた位置特定手段により、第２物体の位置を特定する位置特定工程と、位置特定手段に対応して第１位置検出部と所定の間隔を開けて移動体に取り付けられた第２位置検出部によって、特定された第２物体の位置に対応するスケールの目盛位置を検出する位置検出工程と、移動体に配置された第１位置検出部によりスケールの目盛を読み取って、目盛位置を検出する位置に保持部を移動させて第１物体を第２物体に対して位置決めをする位置決め工程と、を含むことを特徴とする。
本発明は、第２物体に対する第１物体の位置決め精度を向上させることができる。
実施形態における実装装置のシステムの構成を示す系統図である。 図１に示す実装装置においてリニアスケールが熱膨張した場合の基本動作を示す説明図で（ａ）は第１位置での状態、（ｂ）はカメラ側エンコーダヘッドで検出したリニアスケールの目盛位置にボンディングヘッド側エンコーダヘッドの中心線が合うようにベースを移動した状態を示す。 図１に示す実装装置においてベースが熱膨張した場合の基本動作を示す説明図で、（ａ）は第１位置での状態、（ｂ）はカメラ側エンコーダヘッドで検出したリニアスケールの目盛位置にボンディングヘッド側エンコーダヘッドの中心線が合うようにベースを移動した状態を示す。 図１に示す実装装置の動作を示すフローチャートである。 図４に示す実装装置の動作において、ベースが第１位置にある状態の立面図（ａ）と、ボンディングツールの中心位置とボンディングツールに吸着された半導体ダイの相対位置を示す説明図（ｂ）と、第１位置におけるカメラの視野（ｃ）を示す説明図である。 図４に示す実装装置の動作において、カメラ側エンコーダヘッドで検出したリニアスケールの目盛位置にボンディングヘッド側エンコーダヘッドの中心線が合うようにベースを移動した状態を示す立面図（ａ）と、その際のボンディングツールと基板のアライメントマークとの位置関係を示す説明図（ｂ）である。 図１に示す実装装置の他の動作を示すフローチャートである。 図１に示す実装装置の他の動作を示すフローチャートである。 図８に示す実装装置の動作において、目標目盛位置にボンディングヘッド側エンコーダヘッドの中心線が合うようにベースを移動した状態を示す立面図（ａ）と、その際のボンディングツールと基板のアライメントマークとの位置関係を示す説明図（ｂ）である。 図１に示す実装装置の他の動作を示すフローチャートである。
＜実装装置の構成＞
以下、第１物体を第２物体に対して位置決めする装置として、半導体ダイ１５を基板１６等に実装する実装装置１００を例に説明する。図１に示すように、本実施形態の実装装置１００は、第１物体である半導体ダイ１５を第２物体である基板１６または図示しない第２物体である他の半導体ダイの予め定められた領域に位置決めして実装するものである。実装装置１００は、移動体であるベース１０と、半導体ダイ１５を保持する保持部であるボンディングヘッド２０と、基板１６の位置を特定する位置特定手段であるカメラ２５と、第１位置検出部であるボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１と、第２位置検出部であるカメラ側エンコーダヘッド３２と、複数の目盛３４を有するリニアスケール３３と、制御部５０と、下カメラ４０と、基板１６を吸着固定するボンディングステージ１３とを備えている。ここで、実装装置１００は、例えば半導体ダイ１５を反転させた後に基板１６に実装するフリップチップボンディング装置でもよいし、半導体ダイ１５を反転させずに基板１６に実装するダイボンディング装置であってもよい。
ベース１０は、左右方向であるＸ方向に延びるガイドレール１１にガイドされてＸ方向に直線移動する。また、ベース１０にはベース１０をＸ方向に駆動するリニアモータ１２が取り付けられている。
ベース１０にはボンディングヘッド２０とカメラ２５とが取り付けられている。ボンディングヘッド２０は、半導体ダイ１５を真空吸着し基板１６にボンディングする実装ツールであるボンディングツール２１を上下方向であるＺ方向に移動させるものである。図１の符号２２ｚは、ボンディングヘッド２０のＺ方向の中心線を示す。また、ボンディングツール２１は、ボンディングヘッド２０のＺ方向の中心線２２ｚと同軸に配置されているので、中心線２２ｚはボンディングツール２１の中心を通る線でもある。カメラ２５は、基板１６上方から撮像してその画像を取得し、光学的に基板１６の位置を特定するものである。図１の符号２６ｚはカメラ２５の光軸を示す。ボンディングヘッド２０とカメラ２５とは、ボンディングヘッド２０のＺ方向の中心線２２ｚとカメラ２５の光軸２６ｚとがベース１０の移動方向であるＸ方向に所定の間隔ΔＨだけ離れてベース１０に取り付けられている。ここで所定の間隔ΔＨは、オフセット距離である。
また、ベース１０には、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１とカメラ側エンコーダヘッド３２とが取り付けられている。図１に示すようにボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１は、中心線３１ａがボンディングヘッド２０のＺ方向の中心線２２ｚと同一の位置となるようにベース１０に取り付けられている。また、カメラ側エンコーダヘッド３２は中心線３２ａがカメラ２５の光軸２６ｚの位置Ｃと同一の位置となるようにベース１０に取り付けられている。従って、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１とカメラ側エンコーダヘッド３２とはベース１０の移動方向であるＸ方向に所定の間隔ΔＨだけ離れてベース１０に取り付けられている。
ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１とカメラ側エンコーダヘッド３２とに対向する位置には、ベース１０の移動方向であるＸ方向に延びる共通のリニアスケール３３が配置されている。リニアスケール３３は所定の間隔で目盛３４が刻まれている。ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１とカメラ側エンコーダヘッド３２とはこの目盛３４を光学的に読み取って、リニアスケール３３の上の位置を検出するものである。また、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１は、光学的に読み取った目盛３４に基づいてボンディングヘッド２０の位置を検出し、カメラ側エンコーダヘッド３２は、特定された基板１６の位置に対応する目盛３４を光学的に検出する。
ボンディングステージ１３は、基板１６を真空吸着するものである。
下カメラ４０は、図１に示すように、ボンディングステージ１３から少し離れた位置に配置され、ボンディングツール２１とボンディングツール２１の下面に吸着された半導体ダイ１５を下から撮像するものである。下カメラ４０は、ボンディングツール２１の下面に対する半導体ダイ１５の相対位置を特定する保持位置特定手段である。
図１に示すように、リニアモータ１２と、ボンディングヘッド２０とは制御部５０に接続され、制御部５０の指令によって動作する。また、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１、カメラ側エンコーダヘッド３２は制御部５０に接続され、検出したリニアスケール３３の目盛位置のデータは、制御部５０に入力される。また、カメラ２５、下カメラ４０も制御部５０に接続され、カメラ２５、下カメラ４０が撮像した画像は、制御部５０に入力される。
制御部５０は、内部に情報処理を行うＣＰＵと動作プログラム、データを格納したメモリとを含むコンピュータであり、ベース１０のＸ方向位置を調整するものである。
図１に示す実装装置１００のガイドレール１１、リニアスケール３３は、図示しないＹ方向駆動機構によって一体となってＹ方向に移動可能である。Ｙ方向駆動機構は制御部５０に接続され、制御部５０の指令によって動作する。なお、Ｙ方向は、Ｘ方向と直交する水平方向である。
なお、本実施形態の実装装置１００では、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１は、中心線３１ａがボンディングヘッド２０のＺ方向の中心線２２ｚと同一の位置となるようにベース１０に取り付けられ、カメラ側エンコーダヘッド３２は中心線３２ａがカメラ２５の光軸２６ｚと同一の位置となるようにベース１０に取り付けられていることとして説明したがこれに限らない。ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１とカメラ側エンコーダヘッド３２とはＸ方向に所定の間隔ΔＨだけ離れて配置されていれば、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１をボンディングヘッド２０の近傍に配置し、カメラ側エンコーダヘッド３２をカメラ２５の近傍に配置してもよい。
＜実装装置の基本動作＞
次に、図２、図３を参照しながら本実施形態の実装装置１００の基本動作について説明する。図２（ａ）は、ベース１０が第１位置にある場合を示す。図２、図３の説明では、第１位置はカメラ２５の光軸２６ｚの位置Ｃが基板１６の特定領域であるボンディング領域の中心位置Ｓと一致する位置であり、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨと半導体ダイ１５の中心位置Ｄとは一致しており、ボンディングツール２１に吸着された半導体ダイ１５の中心位置Ｄはボンディングヘッド２０のＺ方向の中心線２２ｚの上にあるとして説明する。
図２（ａ）に示すように、第１位置では、カメラ２５の光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）がボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）と一致している。第１位置でカメラ側エンコーダヘッド３２の中心線３２ａはリニアスケール３３のＮ番目の目盛の位置にある。制御部５０には、カメラ側エンコーダヘッド３２からカメラ側エンコーダヘッド３２の中心線３２ａがリニアスケール３３のＮ番目の目盛の位置にあるデータが入力される。次に、制御部５０は、図１に示すリニアモータ１２によってベース１０をＸ方向に移動する。この際、制御部５０は、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１によりリニアスケール３３の目盛のデータを検出する。そして、制御部５０は、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１により検出したリニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置になるまでベース１０をＸ方向に移動する。図２（ｂ）に示す様に、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１により検出したリニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置になると、ボンディングヘッド２０の中心線２２ｚ、半導体ダイ１５の中心位置Ｄは、リニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置、つまり、ボンディング領域の中心位置Ｓとなる。本実施形態の実装装置１００は、このようにして、半導体ダイ１５の中心位置Ｄをボンディング領域の中心位置Ｓに一致させることができる。
図２（ａ）、図２（ｂ）において、破線で示すリニアスケール３３´、目盛３４´は、リニアスケール３３が熱膨張した状態を示す。リニアスケール３３が熱膨張している場合、第１位置においてカメラ側エンコーダヘッド３２が検出する目盛位置は、Ｎ´となる。そして、制御部５０は、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１により検出したリニアスケール３３の目盛がＮ´番目の目盛位置となるまでベース１０をＸ方向に移動させる。これにより、半導体ダイ１５の中心位置Ｄをリニアスケール３３の目盛がＮ´番目の目盛位置、つまり、ボンディング領域の中心位置Ｓに合わせることができる。
以上説明したように、本実施形態の実装装置１００は、リニアスケール３３が熱膨張しても、オフセット距離である所定の間隔ΔＨの較正を行わずに半導体ダイ１５の中心位置Ｄをボンディング領域の中心位置Ｓに合わせることができる。
図３（ａ）、図３（ｂ）は、ベース１０がＸ方向に熱膨張した場合を示す。図３（ａ）に示すように、第１位置では、カメラ２５の光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）がボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）と一致している。第１位置でカメラ側エンコーダヘッド３２の中心線３２ａはリニアスケール３３のＮ番目の目盛の位置にある。この際、ボンディングヘッド２０の中心線２２ｚは、カメラ２５の光軸２６ｚからＸ方向にΔＨ´だけ離れた位置にある。
制御部５０は、図２（ｂ）を参照して説明したと同様、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１により検出したリニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置になるまでベース１０をＸ方向に移動する。すると、半導体ダイ１５の中心位置Ｄは、リニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置、つまり、ボンディング領域の中心位置Ｓとなる。本実施形態の実装装置１００は、このようにして、ベース１０が熱膨張しても、オフセット距離である所定の間隔ΔＨの較正を行わずに半導体ダイ１５の中心位置Ｄをボンディング領域の中心位置Ｓに合わせることができる。
＜実装装置の実際の動作＞
図２、図３では、第１位置はカメラ２５の光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）がボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）と一致する位置であり、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨと半導体ダイ１５の中心位置Ｄとは一致しており、ボンディングツール２１に吸着された半導体ダイ１５の中心位置Ｄはボンディングヘッド２０の中心線２２ｚの上にあるとして説明したが、実際には、第１位置においてカメラ２５の光軸２６ｚの位置Ｃとボンディング領域の中心位置Ｓとにはズレが有り、ボンディングツール２１に吸着された半導体ダイ１５の中心位置Ｄとボンディングツール２１の中心位置ＢＨにもズレがある。そこで、次に図４から図６を参照しながら、実装装置１００の実際の動作（電子部品実装方法）について説明する。
図４のステップＳ１０１に示すように、制御部５０は、ボンディングヘッド２０を図示しないウェーハホルダ又は中間ステージに上に移動させ、ボンディングツール２１に半導体ダイ１５を吸着させて半導体ダイ１５をピックアップし、ボンディングツール２１によって半導体ダイ１５を保持する（保持する工程）。
次に、制御部５０は、図４のステップＳ１０２に示すように、ボンディングヘッド２０を下カメラ４０の上に移動させ、下カメラ４０によってボンディングツール２１と半導体ダイ１５の画像を取得する。この際、下カメラ４０の視野４１には、図５（ｂ）に実線で示すようにボンディングツール２１と半導体ダイ１５の画像が撮像される。図５（ｂ）に示すように、視野４１では、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）と半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）は位置差ΔＢＨ（ｘ，ｙ）だけずれている。なお、図５（ｂ）において、符号２２ｘ、２２ｙはボンディングヘッド２０のＸ方向の中心線、Ｙ方向の中心線を示す。従って、中心線２２ｘと中心線２２ｙとの交点がボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）となる。なお、下カメラ４０は下側からボンディングツール２１を撮像しているので視野４１においては、Ｘ軸の正の方向が図５（ｃ）に示す上方向から基板１６を撮像するカメラ２５の視野２７のＸ軸の方向と反対になっている。
制御部５０は、図５（ｂ）に示す画像を処理して、第２位置差である、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）と半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＢＨ（ｘ，ｙ）を検出する。位置差ΔＢＨは、保持面であるボンディングツール２１の下面に対する半導体ダイ１５の第２相対位置である。
次に、制御部５０は図４のステップＳ１０３に示すように、図５（ｃ）に示すカメラ２５の視野２７の中に基板１６のアライメントマーク１７が入る第１位置にベース１０を移動させる（移動工程）。そして、図４のステップＳ１０４に示すように、第１位置において、制御部５０は、カメラ側エンコーダヘッド３２によってリニアスケール３３の目盛位置を検出する。図５（ａ）に示すように、第１位置で、カメラ側エンコーダヘッド３２の中心線３２ａは、リニアスケール３３のＮ番目の目盛位置にあるので、制御部５０には、カメラ側エンコーダヘッド３２からカメラ側エンコーダヘッド３２の中心線３２ａがリニアスケール３３のＮ番目の目盛の位置にあるデータが入力される（位置検出工程）。
次に、制御部５０は、図４のステップＳ１０５に示すように、カメラ２５によってアライメントマーク１７を含むボンディング領域の画像を取得する。図５（ｃ）において、２６ｘ、２６ｙは光軸２６ｚに直交する視野２７の中心線であり、Ｘ方向中心線２６ｘとＹ方向中心線２６ｙとの交点がカメラ２５の光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）となる。そして、２つのアライメントマーク１７を結ぶ線の中央がボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）となる。制御部５０は、図５（ｃ）に示す画像を処理して、第１位置差である、光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）とボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＣ（ｘ，ｙ）を検出する（位置特定工程）。位置差ΔＣは、特定領域であるボンディング領域に対するカメラ２５の第１相対位置である。
次に、制御部５０は、図４のステップＳ１０６に示すように、図１に示すリニアモータ１２によってベース１０をＸ方向に移動する。この際、制御部５０は、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１によりリニアスケール３３の目盛のデータを検出する。そして、制御部５０は、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１により検出したリニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置になるまでベース１０をＸ方向に移動する。図６（ａ）に示す様に、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１により検出したリニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置になると、ボンディングヘッド２０の中心線２２ｚと同一位置であるボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）は、リニアスケール３３の目盛がＮ番目の目盛位置、つまり、先にカメラ２５の光軸２６ｚが位置していた位置Ｃ（ｘ，ｙ）に移動する。
図６（ｂ）は、この状態における、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）、ボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）を上方向から見た図である。なお、図６（ｂ）における半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）が図５（ｂ）と左右反転した位置になっているのは、図６（ｂ）は、上方向から見た図であるのに対し、図５（ｂ）は下方向から見た図となっているからである。
図６（ｂ）に示すように、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）は、先にカメラ２５の光軸２６ｚが位置していた位置Ｃ（ｘ，ｙ）の位置にあり、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）はボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）から左下に向かって位置差ΔＢＨ（ｘ，ｙ）だけ離れている。また、ボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）は、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）から左下に向かって位置差ΔＣ（ｘ，ｙ）だけ離れている。また、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）は、ボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）に対して右上に位置差（ΔＣ（ｘ，ｙ）−ΔＢＨ（ｘ，ｙ））だけ離れた位置にある。
従って、ボンディングヘッド２０の中心線２２ｚの位置をＸ方向左に向かって（ΔＣ（ｘ）−ΔＢＨ（ｘ））だけ移動させ、Ｙ方向下側に向かって（ΔＣ（ｙ）−ΔＢＨ（ｙ））だけ移動させると、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）がボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）に一致することになる。
そこで、制御部５０は、図４のステップＳ１０７に示すように、リニアモータ１２によってベース１０の位置をＸ方向左に向かって（ΔＣ（ｘ）−ΔＢＨ（ｘ））だけ移動させ、図示しないＹ方向駆動機構によってベース１０の位置をＹ方向下側に向かって（ΔＣ（ｙ）−ΔＢＨ（ｙ））だけ移動させる。このように、制御部５０は、ボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）と光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＣ（ｘ，ｙ）とボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）と半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＢＨ（ｘ，ｙ）に応じた距離だけベース１０を移動させる（位置決め工程）。
そして、制御部５０は、図４のステップＳ１０８に進み、ボンディングヘッド２０によりボンディングツール２１を降下させて半導体ダイ１５を基板１６の上にボンディングする。
以上説明したように、本実施形態の実装装置１００は、オフセット距離である所定の間隔ΔＨの較正を行わずに半導体ダイ１５の中心位置Ｄをボンディング領域の中心位置Ｓに合わせてボンディングを行うことができる。
次に図７を参照しながら実装装置１００の他の動作について説明する。先に図４を参照して説明したのと同様のステップには、同様の符号を付して説明は省略する。
図７に示す動作は、下カメラ４０によってボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）と半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＢＨ（ｘ，ｙ）の検出を行わない場合の動作を示す。この場合、図７に示すように、制御部５０は、図７のステップＳ１０６でベース１０を移動させた後、図７のステップＳ１１０に示すように、ボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）と光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＣ（ｘ，ｙ）に応じた距離だけベース１０を移動させる。つまり、制御部５０は、リニアモータ１２によってベース１０の位置をＸ方向左に向かって（ΔＣ（ｘ））だけ移動させ、図示しないＹ方向駆動機構によってベース１０の位置をＹ方向下側に向かって（ΔＣ（ｙ））だけ移動させる。
本動作も先に図４を参照して説明した動作と同様、オフセット距離である所定の間隔ΔＨの較正を行わずに半導体ダイ１５の中心位置Ｄをボンディング領域の中心位置Ｓに合わせてボンディングを行うことができる。
次に、図８を参照しながら、実装装置１００の他の動作について説明する。先に、図４を参照して説明した動作と同様の動作については簡単に説明する。
図８に示すステップＳ２０１からステップＳ２０５は、図４のステップＳ１０１からＳ１０５と同様である。本動作は、図８のステップＳ２０６において、リニアスケール３３の目盛位置をボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）と光軸２６ｚの位置Ｃ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＣ（ｘ，ｙ）とボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）と半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＢＨ（ｘ，ｙ）とによって補正して目標目盛位置Ｎ２を算出し、図８のステップＳ２０７に示すように、目標目盛位置Ｎ２にボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１の中心線３１ａがくるようにベース１０を移動させるものである。
図９は、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）がボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）に一致した状態を示している。先に図６（ｂ）を参照して説明したように、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）を、先にカメラ２５の光軸２６ｚが位置していた位置Ｃ（ｘ，ｙ）の位置とした場合、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）は、ボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）に対して右上に位置差（ΔＣ（ｘ，ｙ）−ΔＢＨ（ｘ，ｙ））だけ離れた位置となる。従って、ボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）を、先にカメラ２５の光軸２６ｚが位置していた位置Ｃ（ｘ，ｙ）から左下に位置差（ΔＣ（ｘ，ｙ）−ΔＢＨ（ｘ，ｙ））だけ離れた位置とすれば、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）は、ボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）に一致することになる。
そこで、制御部５０は、先にカメラ２５の光軸２６ｚが位置していた位置Ｃ（ｘ，ｙ）のリニアスケール３３の目盛位置Ｎを（ΔＣ（ｘ）−ΔＢＨ（ｘ））に対応する目盛分だけ補正した目標目盛位置Ｎ２を計算する。そして、図９に示すように、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１の中心線３１ａの位置が目標目盛位置Ｎ２となる位置、つまり、ボンディングヘッド側エンコーダヘッド３１の検出したリニアスケール３３の目盛位置が目標目盛位置Ｎ２となる位置までベース１０を移動させる（位置決め工程）。これにより、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ）をボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ）に一致させることができる。ここで、先にカメラ２５の光軸２６ｚが位置していた位置Ｃ（ｘ，ｙ）のリニアスケール３３の目盛位置Ｎと目標目盛位置Ｎ２との目盛差はベース１０の位置の補正量である。
また、制御部５０は、同時にベース１０をＹ方向下側に向かって（ΔＣ（ｙ）−ΔＢＨ（ｙ））だけ移動させる。これにより、半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）をボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ，ｙ）に一致させることができる。
図８を参照した動作は、Ｘ方向に１回の動作で半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ）をボンディング領域の中心位置Ｓ（ｘ）に一致させることができるので、先に図４を参照して説明した動作よりも高速で位置合わせができる。また、本動作でも、オフセット距離である所定の間隔ΔＨの較正を行わずに半導体ダイ１５の中心位置Ｄをボンディング領域の中心位置Ｓに合わせてボンディングを行うことができる。
図１０は、図８に示す動作において、図７に示す動作と同様、下カメラ４０によってボンディングツール２１の中心位置ＢＨ（ｘ，ｙ）と半導体ダイ１５の中心位置Ｄ（ｘ，ｙ）との位置差ΔＢＨ（ｘ，ｙ）の検出を行わない場合の動作を示すものである。
以上説明したように、本実施形態の実装装置１００は、オフセット距離である所定の間隔ΔＨの較正を行わずに半導体ダイ１５の中心位置Ｄをボンディング領域の中心位置Ｓに合わせてボンディングを行うことができるので、オフセット距離である所定の間隔ΔＨの較正を行わずにボンディング精度を向上させることができる。また、オフセット距離の較正が必要ないので、ボンディングの生産性を向上させることができる。
以上、実装装置１００を例として本発明の実施形態を説明したが、本発明は、フリップチップボンディング装置あるいはダイボンディング装置に限らず、さまざまな装置に適用することが可能である。例えば、ワイヤボンディング装置、工業用ロボット、搬送装置に適用することができる。搬送又は実装する対象物、対象物の大きさ、対象物の技術分野に限らず、あらゆる装置に適用することができる。
１０ ベース、１１ ガイドレール、１２ リニアモータ、１３ ボンディングステージ、１５ 半導体ダイ、１６ 基板、１７ アライメントマーク、２０ ボンディングヘッド、２１ ボンディングツール、２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ、３１ａ、３２ａ 中心線、２５ カメラ、２６ｘ Ｘ方向中心線、２６ｙ Ｙ方向中心線、２６ｚ 光軸、２７ 視野、３１ ボンディングヘッド側エンコーダヘッド、３２ カメラ側エンコーダヘッド、３３、３３´ リニアスケール、３４、３４´ 目盛、４０ 下カメラ、４１ 視野、５０ 制御部、１００ 実装装置、ＢＨ、Ｄ、Ｓ 中心位置、Ｃ 位置、Ｎ 目盛位置、Ｎ２ 目標目盛位置、ΔＢＨ、ΔＣ 位置差、ΔＨ 間隔。

Claims (9)

  1. 第１物体を第２物体に対して位置決めする装置であって、
    前記第２物体に対して直線移動する移動体と、
    前記移動体に取り付けられて前記第１物体を保持する保持部と、
    前記移動体の移動方向に沿って前記保持部と所定の間隔を開けて前記移動体に取り付けられ、前記第２物体の位置を特定する位置特定手段と、
    前記移動体の前記移動方向に沿って配置され、前記移動方向に沿って複数の目盛を有するスケールと、
    前記保持部に対応して前記移動体に取り付けられ、前記目盛に基づいて前記保持部の位置を検出する第１位置検出部と、
    前記位置特定手段に対応して前記第１位置検出部と前記所定の間隔を開けて前記移動体に取り付けられ、特定された前記第２物体の位置に対応する前記スケールの目盛位置を検出する第２位置検出部と、
    前記第１位置検出部が前記目盛位置を検出する位置に前記移動体を移動させて前記第１物体を前記第２物体に対して位置決めをする制御部とを備える、
    装置。
  2. 前記第１物体は、半導体ダイであり、
    前記第２物体は、前記半導体ダイが実装される、基板又は他の半導体ダイであり、
    前記装置は、前記第１物体を前記第２物体の予め定められた領域に位置決めをする装置であることを特徴とする、
    請求項１に記載の装置。
  3. 請求項１に記載の装置であって、
    前記位置特定手段は、光学的に前記第２物体の位置を特定するカメラであって、
    前記制御部は、
    前記位置特定手段を前記第２物体の特定領域が前記位置特定手段の視野に入る第１位置に前記移動体を移動させ、第２位置検出部で前記第１位置における前記スケールの前記目盛位置を検出し、
    前記位置特定手段で前記第２物体の前記特定領域を撮像した画像に基づいて前記特定領域に対する前記位置特定手段の第１相対位置を検出し、
    前記第１相対位置に基づいて、前記第１物体を前記第２物体に対して位置決めをする際の前記移動体の位置を補正する補正量を算出する、
    装置。
  4. 請求項２に記載の装置であって、
    前記位置特定手段は、光学的に前記第２物体の位置を特定するカメラであって、
    前記制御部は、
    前記位置特定手段を前記第２物体の特定領域が前記位置特定手段の視野に入る第１位置に前記移動体を移動させ、第２位置検出部で前記第１位置における前記スケールの前記目盛位置を検出し、
    前記位置特定手段で前記第２物体の前記特定領域を撮像した画像に基づいて前記特定領域に対する前記位置特定手段の第１相対位置を検出し、
    前記第１相対位置に基づいて、前記第１物体を前記第２物体に対して位置決めをする際の前記移動体の位置を補正する補正量を算出する、
    装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の装置であって、
    前記保持部の保持面側に配置され、保持面に対する前記第１物体の第２相対位置を特定する保持位置特定手段をさらに含み、
    前記制御部は、
    前記第２相対位置に基づいて、前記第１物体を前記第２物体に対して位置決めをする際の前記移動体の位置を補正する補正量を算出する、
    装置。
  6. 請求項３に記載の装置であって、
    前記制御部は、前記補正量に基づいて、前記スケールにおける目標目盛位置を算出する、
    装置。
  7. 請求項４に記載の装置であって、
    前記制御部は、前記補正量に基づいて、前記スケールにおける目標目盛位置を算出する、
    装置。
  8. 請求項５に記載の装置であって、
    前記制御部は、前記補正量に基づいて、前記スケールにおける目標目盛位置を算出する、
    装置。
  9. 第１物体を第２物体に対して位置決めする方法であって、
    保持部により前記第１物体を保持する工程と、
    前記第１物体を保持する前記保持部及び位置特定手段が設けられた移動体を所定の位置に移動させる移動工程と、
    前記移動体の移動方向に沿って前記保持部と所定の間隔を開けて前記移動体に取り付けられた前記位置特定手段により、前記第２物体の位置を特定する位置特定工程と、
    前記位置特定手段に対応して第１位置検出部と前記所定の間隔を開けて前記移動体に取り付けられた第２位置検出部によって、特定された前記第２物体の位置に対応するスケールの目盛位置を検出する位置検出工程と、
    前記移動体に配置された第１位置検出部により前記スケールの目盛を読み取って、前記目盛位置を検出する位置に前記保持部を移動させて前記第１物体を前記第２物体に対して位置決めをする位置決め工程と、
    を含む、方法。
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