JPH11218412A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JPH11218412A
JPH11218412A JP10035488A JP3548898A JPH11218412A JP H11218412 A JPH11218412 A JP H11218412A JP 10035488 A JP10035488 A JP 10035488A JP 3548898 A JP3548898 A JP 3548898A JP H11218412 A JPH11218412 A JP H11218412A
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JP
Japan
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prism
optical
image
bonding
optical system
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JP10035488A
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English (en)
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Shigeru Hayata
滋 早田
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Shinkawa Ltd
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Shinkawa Ltd
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Publication date
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】光学検知装置の小型化を図る。 【解決手段】光学プローブ20は、第1及び第2の部品
の第1及び第2の像を異なる方向に反射させる第1及び
第2の像取込み用プリズム21A、21Bと、第1の像
取込み用プリズム21Aを経た第1の像を2回反射させ
て第1の光学手段25Aに送る第1の光学系導入用プリ
ズム22Aと、第2の像取込み用プリズム21Bを経た
第2の像を1回反射させて第2の光学手段25Bに送る
第2の光学系導入用プリズム22Bとからなる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は2個の部品、例えば
半導体チップを基板、リードフレーム又はタブテープ等
にボンディングするボンディング装置に係り、特に2個
の部品間における位置ずれを検知して整合させる光学検
知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、対向して位置させられた2個の部
品間に移動可能な光学プローブと、この光学プローブか
らの前記2個の部品の各々の像を結像させる第1及び第
2の光学手段と、この第1及び第2の光学手段による結
像を撮像する第1及び第2の撮像手段とからなる光学検
知装置を備え、前記光学検知装置の検知結果に基づいて
2個の部品を位置整合させた後、ボンディングするボン
ディング装置として、例えば特公平6−28272号公
報が知られている。この装置を図3乃至図6により説明
する。
【0003】図3に示すように、基板1は、XYテーブ
ル2に設けられた基板用チャック3に位置決め保持され
る。半導体チップ4は、ボンディングヘッド5に設けら
れたチップ用チャック6により保持され、基板1の上方
に移送された後、ボンディングヘッド5が下降して基板
1にボンディングされる。ここで、ボンディングヘッド
5は支持部7に上下動可能に設けられている。光学検知
装置10は後記する光学プローブを有し、該光学プロー
ブが基板1と半導体チップ4間に移動可能となるように
XYテーブル11に取付けられ、XYテーブル11は前
記支持部7に取付けられている。光学検知装置10によ
る基板1と半導体チップ4の画像は、画像合成回路12
により合成されTVモニタ13に映し出される。
【0004】前記光学検知装置10は、図4に示すよう
に、基板1と半導体チップ4間に移動可能な光学プロー
ブ20と、それに関連した第1及び第2の光学手段25
A、25B及び第1及び第2の照明手段30A、30B
と、第1及び第2の光学手段25A、25Bによる結像
を撮像する第1及び第2の撮像手段35A、35Bとよ
りなっている。
【0005】光学プローブ20は、図4及び図5に示す
ように、半導体チップ4の表面の第1の像、例えば半導
体チップ4に付けられたアライメントマーク又は半導体
チップ4のバンプを90度反射させる第1の像取込み用
プリズム21Aと、基板1の表面の第2の像、例えば基
板1に付けられたアライメントマーク又は基板1のパッ
ドを前記第1の像と異なる方向に90度反射させる第2
の像取込み用プリズム21Bとを有している。第1の像
取込み用プリズム21Aによる第1の像は、90度反射
させる第1の光学系導入用プリズム22Aにより反射さ
れて第1の光学手段25Aに導かれる。第2の像取込み
用プリズム21Bによる第2の像も同様に、第2の光学
系導入用プリズム22Bにより90度反射されて第2の
光学手段25Bに導かれる。
【0006】第1及び第2の光学手段25A、25Bと
第1及び第2の撮像手段35A、35Bとの間には、そ
れぞれ垂直に第1及び第2の照明手段30A、30Bが
配設されており、第1及び第2の照明手段30A、30
Bによる照明光は、それぞれ第1及び第2のハーフミラ
ー31A、31Bによって第1及び第2の光学手段25
A、25Bの方向に投射光32A、32Bとして投光さ
れる。この投射光32A、32Bは、それぞれ第1及び
第2の光学手段25A、25B、第1及び第2の光学系
導入用プリズム22A、22B及び第1及び第2の像取
込み用プリズム21A、21Bを経て半導体チップ4及
び基板1に投射される。
【0007】投射光32Aは半導体チップ4に当たって
反射光33Aとなり、この反射光33Aによる第1の像
は、第1の像取込み用プリズム21A、第1の光学系導
入用プリズム22A、第1の光学手段25A、第1のハ
ーフミラー31Aを経て第1の撮像手段35Aにより撮
像される。投射光32Bは基板1に当たって反射光33
Bとなり、この反射光33Bによる第2の像は、第2の
像取込み用プリズム21B、第2の光学系導入用プリズ
ム22B、第2の光学手段25B、第2のハーフミラー
31Bを経て第2の撮像手段35Bにより撮像される。
【0008】ところで、第1の像取込み用プリズム21
Aには半導体チップ4を下向きにした表面の第1の像が
入射され、第2の像取込み用プリズム21Bには基板1
を上向きにした表面の第2の像が入射される。このた
め、第1及び第2の像取込み用プリズム21A、21B
による第1及び第2の像をそれぞれ第1及び第2の光学
系導入用プリズム22A、22Bで反射させたのみで
は、第1及び第2の撮像手段35A、35Bで撮像した
画像は、対応する像位置に整列された表面位置と重畳す
るに適した関係にはならない。そこで、第4図及び第6
図に示すように、第1の撮像手段35Aで撮像する第1
の像を反転ミラー40で反射させて鏡像とし、垂直に配
設された第1の撮像手段35Aで撮像するようにしてい
る。
【0009】第1及び第2の撮像手段35A、35Bで
撮像された第1及び第2の画像は、図3に示す画像合成
回路12で合成され、この合成した2つの画像はTVモ
ニタ13に映し出される。そこで、2つの画像の位置ず
れを補正するようにXYテーブル2を駆動させ、2つの
画像を整合させる。その後、XYテーブル11が駆動し
て光学検知装置10の光学プローブ20は基板1と半導
体チップ4間から退避する。次にボンディングヘッド5
が下降して半導体チップ4を基板1にボンディングす
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、2つ
の画像を対応する像位置に整列された表面位置と重畳す
るに適した関係にするため、一方の第1の像を反転ミラ
ー40で鏡像としている。この場合、第1の光学手段2
5Aの前側には、第1及び第2の像取込み用プリズム2
1A、21B、第1及び第2の光学系導入用プリズム2
2A、22Bが有るので、この部分に更に反転プリズム
40を配置するスペースがない。そこで、第1の光学手
段25Aと第1の撮像手段35A間に反転ミラー40を
配設している。
【0011】このように、第1の光学手段25Aの第1
の像を反転ミラー40で反射させ、この反射した第1の
像を第1の撮像手段35Aで撮像するので、光学検知装
置10が複雑化して大きくなる。光学検知装置10はボ
ンディング作業毎に基板用チャック3に保持された基板
1とチップ用チャック6に保持された半導体チップ4の
間に進入及びその間から退避するという動作を繰り返す
ため、光学検知装置10が大きくなると、XYテーブル
11がより高荷重に耐える大型なものとなる。その結
果、ボンディング装置も大型になり、装置コストもアッ
プする。またXYテーブル11が大きくなると、ボンデ
ィング毎に進退させるストロークが増え、ボンディング
スピードが遅くなる。また構造が複雑となることによ
り、熱や振動、経時変化による光軸のずれが生じ易くな
り、検知精度が低下する。
【0012】本発明の課題は、光学検知装置の小型化が
図れるボンディング装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1の手段は、対向して位置させられた2個
の部品間に移動可能な光学プローブと、この光学プロー
ブからの前記2個の部品の各々の像を結像させる第1及
び第2の光学手段と、この第1及び第2の光学手段によ
る結像を撮像する第1及び第2の撮像手段とからなる光
学検知装置を備え、前記光学検知装置の検知結果に基づ
いて2個の部品を位置整合させた後、ボンディングする
ボンディング装置において、前記光学プローブは、第1
及び第2の部品の第1及び第2の像を異なる方向に反射
させる第1及び第2の像取込み用プリズムと、前記第1
の像取込み用プリズムを経た第1の像を偶数回反射させ
て前記第1の光学手段に送る第1の光学系導入用プリズ
ム又はミラーと、第2の像取込み用プリズムを経た第2
の像を奇数回反射させて前記第2の光学手段に送る第2
の光学系導入用プリズム又はミラーとからなることを特
徴とする。
【0014】上記課題を解決するための本発明の第2の
手段は、上記第1の手段において、前記第1の光学系導
入用プリズムは、ペンタゴナルプリズム、ダハプリズ
ム、2回反射の45度偏角プリズム、2回反射の30度
偏角プリズム、4回反射のダブレスプリズム、4回反射
のポロプリズムのいずれかであることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図1によ
り説明する。なお、図3乃至図6と同じ又は相当部材に
は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施
の形態は、図4に示す第1の光学系導入用プリズム22
Aに代え、第1の光学系導入用プリズムとして2回反射
させる2回反射プリズム45を設けた。この2回反射プ
リズム45で鏡像が得られるので、図4に示す反転プリ
ズム40は不用となる。このため、第1の光学手段25
Aから第1の撮像手段35Aまでの構造の簡素化が図
れ、光学検知装置10の小型化が図れる。これにより、
図3に示すXYテーブル11をより小さなものとするこ
とができ、結果としてボンディング装置全体がより小型
化でき、装置コストの低減が図れる。
【0016】またボンディング時に光学検知装置10を
移動させるストロークが短くなり、ボンディングスピー
ドも速くすることができる。また光学素子(反転プリズ
ム40)が不用となり、より単純な構造となることによ
り、熱や振動、経時変化による光軸のずれが少なくな
り、検知精度が向上する。
【0017】なお、前記2回反射プリズム45として、
本実施の形態においては、ペンタゴナルプリズム(ペン
タプリズムともいう)を用いた場合を図示したが、ペン
タゴナルプリズムに限らなく、例えば、ダハプリズム
(ルーフプリズムともいう)、2回反射の45度偏角プ
リズム、2回反射の30度偏角プリズムを用いてもよ
い。また2回反射に限らなく、例えば、4回反射のダブ
レスプリズム、4回反射のポロプリズムのいずれかを用
いてもよい。即ち、光学系導入用プリズム22Bが奇数
回の反射を有し、光学系導入用プリズム45は2回反射
に限らなく、偶数回の反射であればよい。また2個の光
学系導入用プリズムの内、一方が奇数回の反射で、他方
が偶数回の反射であればよい。
【0018】また図示のようにペンタゴナルプリズムを
用いた場合は、第1の光学手段25Aの前方で2回反射
プリズム45で2回反射させるので、第1の光学手段2
5Aを2回反射プリズム45に近かづけることができ、
この点からも光学検知装置10の小型化が図れる。
【0019】図2は本発明の他の実施の形態を示す。本
実施の形態は、光学系導入用プリズムとして、前記実施
の形態の2回反射プリズム45の代わりに、2枚のミラ
ー46、47を用いたものである。このように構成して
も前記実施の形態と同様の効果が得られる。またミラー
46、47を用いた場合は、プリズムを用いる場合に発
生する色収差等の各種の収差を抑えることができる。こ
のミラーは前記実施の形態と同様に、2個に限らなく偶
数であればよい。
【0020】なお、第1及び第2の照明手段30A、3
0Bは本発明の要旨と直接関係ないが、第1及び第2の
照明手段30A、30B及び第1及び第2のハーフミラ
ー31A、31Bは、光学プローブ20の移動により、
第1及び第2の照明手段30A、30Bがボンディング
装置の半導体チップ4、ボンディングヘッド5、チップ
用チャック6等に干渉しない位置であればどこに設けて
もよい。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、光学プローブは、第1
及び第2の部品の第1及び第2の像を異なる方向に反射
させる第1及び第2の像取込み用プリズムと、前記第1
の像取込み用プリズムを経た第1の像を偶数回反射させ
て前記第1の光学手段に送る第1の光学系導入用プリズ
ム又はミラーと、第2の像取込み用プリズムを経た第2
の像を奇数回反射させて前記第2の光学手段に送る第2
の光学系導入用プリズム又はミラーとからなるなるの
で、光学検知装置の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボンディング装置に用いる光学検知装
置の一実施の形態をを示す平面図である。
【図2】本発明のボンディング装置に用いる光学検知装
置の他の実施の形態をを示す平面図である。
【図3】ボンディング装置の概略構成を示す説明図であ
る。
【図4】従来の光学検知装置を示す平面図である。
【図5】図4の像取込み用プリズム部分を矢印A方向よ
り見た説明図である。
【図6】図4の第1の撮像手段部分を矢印B方向より見
た説明図である。
【符号の説明】
1 基板 4 半導体チップ 10 光学検知装置 20 光学プローブ 21A 第1の像取込み用プリズム 21B 第2の像取込み用プリズム 22A 第1の光学系導入用プリズム 22B 第2の光学系導入用プリズム 25A 第1の光学手段 25B 第2の光学手段 35A 第1の撮像手段 35B 第2の撮像手段 45 2回反射プリズム(第1の光学系導入用プリズ
ム) 46、47 ミラー(第1の光学系導入用プリズム)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向して位置させられた2個の部品間に
    移動可能な光学プローブと、この光学プローブからの前
    記2個の部品の各々の像を結像させる第1及び第2の光
    学手段と、この第1及び第2の光学手段による結像を撮
    像する第1及び第2の撮像手段とからなる光学検知装置
    を備え、前記光学検知装置の検知結果に基づいて2個の
    部品を位置整合させた後、ボンディングするボンディン
    グ装置において、前記光学プローブは、第1及び第2の
    部品の第1及び第2の像を異なる方向に反射させる第1
    及び第2の像取込み用プリズムと、前記第1の像取込み
    用プリズムを経た第1の像を偶数回反射させて前記第1
    の光学手段に送る第1の光学系導入用プリズム又はミラ
    ーと、第2の像取込み用プリズムを経た第2の像を奇数
    回反射させて前記第2の光学手段に送る第2の光学系導
    入用プリズム又はミラーとからなることを特徴とするボ
    ンディング装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の光学系導入用プリズムは、ペ
    ンタゴナルプリズム、ダハプリズム、2回反射の45度
    偏角プリズム、2回反射の30度偏角プリズム、4回反
    射のダブレスプリズム、4回反射のポロプリズムのいず
    れかであることを特徴とする請求項1記載のボンディン
    グ装置。
JP10035488A 1998-02-02 1998-02-02 ボンディング装置 Pending JPH11218412A (ja)

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KR1019990002821A KR100306637B1 (ko) 1998-02-02 1999-01-29 본딩 장치
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