KR100417388B1 - 툴위치 측정방법, 오프셋 측정방법 및 본딩장치 - Google Patents

툴위치 측정방법, 오프셋 측정방법 및 본딩장치 Download PDF

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Abstract

툴의 위치를 정확히 검출한다.
위치검출용 카메라(7)로 기준구멍(30)을 촬영해서 위치검출용 카메라(7)와 기준구멍(30)의 위치관계를 측정한다. XY테이블(1)에 의해 위치검출용 카메라(7) 및 툴(4)을 이동시켜 툴(4)의 선단을 기준구멍(30)에 삽입하고, XY방향으로 이동시켜, 툴(4)과 기준구멍(30)의 맞닿음을, 툴(4)에 인가한 초음파진동의 파형변화에 기초하여 검출함으로써 툴(4)과 기준구멍(30)의 위치관계를 측정한다. 양 측정값과 그 사이의 이동량에 기초하여 오프셋량을 구한다.

Description

툴위치 측정방법, 오프셋 측정방법 및 본딩장치{TOOL POSITION MEASURING METHOD, OFFSET MEASURING METHOD AND BONDING APPARATUS}
본 발명은 반도체디바이스 조립장치 등의 처리장치에 있어서, 처리대상을 처리하는 툴의 위치를 정밀도 좋게 측정하기 위한 툴의 위치 측정방법, 및 이것과 관련되는 오프셋 측정방법, 기준부재 및 본딩장치에 관한 것이다.
이하 일예로서 와이어 본딩장치에 관하여 설명한다. XY테이블상에 탑재된 본딩헤드에는 반도체디바이스 등의 본딩부품상의 본딩점을 특정하기 위하여 본딩부품상의 기준패턴을 촬상하는 위치검출용 카메라와 본딩을 행하는 툴이 일단에 부착된 본딩암이 설치되어 있다. 그리고 위치검출용 카메라가 본딩부품상의 기준패턴을 촬상할 때에 툴 및 본딩암이 위치검출용 카메라의 시야의 방해가 되지 않도록 위치검출용 카메라의 광축과 툴의 축심은 일정거리를 비켜서 본딩헤드에 조립되어 있다. 일반적으로 위치검출용 카메라의 광축과 툴의 축심의 거리를 오프셋이라고 부르고 있다.
위치검출용 카메라는 툴을 이동시키는 위치를 알기 위한 기준점을 구하는 것 이므로 위치검출용 카메라가 툴에서 얼마만큼 오프셋되어 있는가를 아는것은 매우 중요하다. 그러나 실제의 오프셋량은 고온의 본딩스테이지로부터의 복사열에 의한 카메라홀더나 본딩암의 변형에 의해 시시 각각 변화하기 때문에 본딩작업을 개시할 때나 작업하는 짬짬이 적당한 타이밍에서 오프셋량을 교정할 필요가 있다.
이 목적에서 종래, 본딩범위내의 적당한 장소에 툴에 의해 가압흔적을 붙이고, 그 가압흔적의 위치를 위치검출용 카메라로 검출함으로써 툴의 위치를 검출하고, 이것에 기초하여 오프셋량을 교정하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 일본 국 특개소 59-69939호 공보). 이 방법에서는 위치검출용 카메라로부터의 광전변환된 화상데이터에 소정의 화상처리를 시행함으로써 가압흔적의 중심의 좌표를 구하고 이것에 기초하여 오프셋량을 산출하고 있다.
그러나 이 종래의 구성에서는 툴의 가압흔적은 반드시 명료한 것은 아닌데 더하여, 화상처리에 적합한 전용의 패턴과는 상이하여 개개의 가압흔적의 형상은 서로 상이하기 때문에 검출이 반드시 정확하지 않다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하도록 이루어진 것으로서, 그 목적은 툴의 위치의 검출을 정확히 실행할 수 있는 신규의 수단을 제공하는데 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 관한 본딩장치의 주요부를 도시하는 사시도,
도 2는 제 1 실시형태에서의 윈도우클램퍼를 도시하는 평면도,
도 3은 제어계를 도시하는 블록도,
도 4는 오프셋 보정에서의 툴, 위치검출용 카메라 및 기준구멍의 배치상태를 도시하는 평면도,
도 5는 오프셋 보정의 주요부를 도시하는 평면도, 및
도 6은 윈도우클램퍼의 다른 구성예를 도시하는 평면도.
"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"
1 : XY테이블 2 : 본딩헤드
3 : 본딩암 4 : 툴
4a : 축심 7 : 위치검출용 카메라
7a : 광축 30 : 기준구멍
30a : 중심 40 : 기준돌기
55 : 윈도우클램퍼 57 : 반도체칩
59 : 창
제 1의 본 발명은 처리대상에 처리작용을 행하는 툴을, 정위치에 배치된 기준부재에 상기 툴의 처리작용방향에 대하여 교차하는 방향으로 근접시키고, 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음(堂接)을 상기 툴측에서 검출함으로써 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정하는 것을 특징으로 하는 툴위치 측정방법이다.
제 1의 본 발명에서는 처리대상에 처리작용을 행하는 툴을, 소정의 위치에 배치된 기준부재에 툴의 처리작용방향에 대하여 교차하는 방향으로 근접시키고 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 상기 툴측에서 검출함으로써 툴과 상기 기준부재의위치관계를 측정한다. 즉 툴과 기준부재의 위치관계의 측정을, 툴을 기준부재에 근접시킨 경우의 툴과 기준부재의 맞닿음에 의해 실행하는 것으로 하였으므로, 종래의 가압흔적의 측정에 의한 경우에 비교하여, 툴의 위치를 명료하고 또한 정확하게 구하는 것이 가능하게 된다. 더욱 기준부재는 그것 전용으로 설치된 것이라도, 기존의 부재의 일부를 기준부재로서 이용하더라도 좋고 또 처리대상을 기준부재로 하여 사용해도 좋다.
제 2의 본 발명은 처리대상을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 당해 위치검출용 촬상기에 대해 오프셋해서 설치되어 상기 처리대상에 처리작용을 행하는 툴을 구비한 처리장치에서의 오프셋 측정방법으로서, 상기 위치검출용 촬상기를 정위치에 배치된 기준부재에 대향시킨 제 1의 자세에 있어서 상기 위치검출용 촬상기와 상기 기준부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정하는 단계, 상기 툴을 상기 기준부재에 대향시킨 제 2의 자세에 있어서 상기 툴을 상기 기준부재에 근접시켜서 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 상기 툴측에서 검출함으로써 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정하는 단계, 및 이들 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세 사이에서의 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 툴의 이동량에 기초하여 오프셋량을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프셋 측정방법이다.
제 2의 본 발명에서는 위치검출용 촬상기를 기준부재에 대향시킨 제 1의 자세에 있어서 위치검출용 촬상기와 기준부재의 위치관계를 위치검출용 촬상기로 측정하고, 한편 툴을 기준부재에 대향시킨 제 2의 자세에 있어서 툴을 기준부재에 근접시켜서 툴과 기준부재의 맞닿음을 툴측에서 검출함으로써 툴과 기준부재의 위치관계를 측정한다. 그리고 이들 측정결과와, 제 1의 자세와 제 2의 자세 사이에서의 위치검출용 촬상기 및 툴의 이동량에 기초하여, 오프셋량을 구한다. 또한 제 1의 자세에서의 측정과 제 2의 자세에서의 측정의 순번은 어느 쪽이 먼저이더라도 좋다. 그렇게 해서 제 2의 본 발명에서는 제 1의 자세에서의 툴과 기준부재의 위치관계의 측정을, 툴을 기준부재에 근접시켜서 툴과 기준부재의 맞닿음을 툴측에서 검출함으로써 실행하는 것으로 하였으므로, 제 1의 본 발명과 동일하게 툴의 위치를 명료하고 또한 정확하게 구하는 것이 가능하다.
제 3의 본 발명은 제 2의 본 발명의 오프셋 측정방법으로서, 상기 제 2의 자세에 있어서, 상기 툴과 상기 기준부재는 당해 툴의 처리작용방향에 대하여 교차하는 방향으로 근접하는 것을 특징으로 하는 오프셋 측정방법이다.
제 3의 본 발명에서는, 제 2의 자세에 있어서, 툴과 기준부재가 툴의 처리작용방향에 대하여 교차하는 방향으로 근접하므로, 제 1의 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 4의 본 발명은 제 2 또는 제 3의 본 발명의 오프셋 측정방법으로서, 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음의 검출을 상기 툴에 인가하는 진동의 변화에 기초하여 실행하는 것을 특징으로 하는 오프셋 측정방법이다.
제 4의 본 발명에서는, 툴과 기준부재의 맞닿음의 검출을, 툴에 인가하는 진동의 변화에 기초하여 실행하므로, 특히 툴과 처리대상의 맞닿음의 검출을 툴에 인가하는 진동의 변화에 기초하여 실행하도록 한 장치에 있어서, 본 발명의 방법을 용이하게 적용할 수 있다.
제 5의 본 발명은 정위치에 유지된 기준부재로서, 처리대상에 처리작용을 행하는 툴을 상기 처리작용의 방향에 대하여 교차하는 방향으로 이동한 경우에 당해 툴에 맞닿는 것을 특징으로 하는 기준부재이다. 제 5의 본 발명에서는 제 1의 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 6의 본 발명은 제 5의 본 발명의 기준부재로서, 상기 처리대상을 유지하는 클램프부재에 형성된 구멍인 것을 특징으로 하는 기준부재이다.
제 6의 본 발명에서는 처리대상을 유지하는 클램프부재에 형성된 구멍을 기준부재로 하였으므로 기준부재를 처리대상에 근접해서 배치할 수 있고, 처리작업과 오프셋 보정작업 사이에서의 툴의 이동량을 극히 작게 할 수 있다.
제 7의 본 발명은 제 6의 본 발명의 기준부재로서, 상기 구멍의 입구 가장자리는 상기 툴의 위치검출에 관한 좌표축방향을 따른 변을 갖는 것을 특징으로 하는 기준부재이다.
제 7의 본 발명에서는, 구멍의 입구 가장자리는 툴의 위치검출에 관한 좌표축 방향을 따른 변을 갖는 것으로 하였으므로 위치검출작업에서의 위치정보의 위치 좌표로의 변환처리를 극히 용이하게 실행할 수 있다.
제 8의 본 발명은, 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기와, 당해 위치검출용 촬상기에 대해 오프셋하여 설치되어 상기 본딩부품을 처리하는 툴을 구비한 본딩장치에 있어서, 상기 위치검출용 촬상기를 정위치에 설치된 기준부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서 상기 위치검출용 촬상기와 상기 기준부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정한 측정값, 상기 툴을 상기 기준부재에 근접시킨 제2의 자세에 있어서 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 검출함으로써 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정한 측정값, 및 이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세 사이에서의 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 툴의 이동량에 기초하여 오프셋량을 구하는 연산제어장치를 구비한 본딩장치이다. 제 8의 본 발명에서는 제 2의 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 9의 본 발명은, 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 당해 위치검출용 촬상기에 대해 오프셋하여 설치되어 상기 본딩부품을 처리하는 툴, 상기 위치검출용 촬상기와 상기 툴을 일체적으로 이동시키는 XY테이블, 상기 툴에 인가된 초음파진동의 변화에 기초하여 상기 툴과 상기 본딩부품의 맞닿음을 검출하는 검출수단을 구비한 본딩장치에 있어서, 상기 위치검출용 촬상기를 상기 XY테이블에 의해 정위치에 설치된 기준부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서 상기 위치검출용 촬상기와 상기 기준부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정한 측정값, 상기 툴을 상기 XY테이블에 의해 상기 기준부재에 근접시킨 제 2의 자세에 있어서 상기 툴에 인가된 초음파진동의 변화에 기초하여 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 상기 검출수단으로 검출함으로써 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정한 측정값, 및 이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세 사이에서의 상기 XY테이블의 이동량에 기초하여 오프셋량을 구하는 연산제어장치를 구비한 본딩장치이다. 제 9의 본 발명에서는 제 2 및 제 4의 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(발명의 실시형태)
본 발명의 실시형태를 이하에 도면에 따라서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 와이어본더를 도시한다. 도시하는 바와 같이 XY테이블(1)에 탑재된 본딩헤드(2)에는 본딩암(3)이 설치되고, 본딩암(3)은 도시하지 않은 상하구동수단으로 상하방향(즉 본 발명에서의 처리작용방향인 Z방향)으로 구동된다. 본딩암(3)의 선단부에는 툴(4)이 부착되고 툴(4)에는 와이어(5)가 삽통(揷通)되어 있다. 또 본딩헤드(2)에는 카메라홀더(6)가 고정되어 있고, 카메라홀더(6)의 선단부에는 전하결합소자(CCD)를 구비한 광전변환식의 촬상기인 위치검출용 카메라(7)가 고정되어 있다. 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a), 및 툴(4)의 축심(4a)은 어느 것이나 수직으로 하방, 즉 Z방향으로 향하고 있다. 광축(7a)과 축심(4a)은 XY방향으로 오프셋량(Xt, Yt)만큼 오프셋되어 있다. XY테이블(1)은 그 근방에 설치된 도시하지 않은 2개의 펄스모터에 의해 X방향 및 Y방향으로 정확히 이동될 수 있도록 구성되어 있고, 이것에 의해 위치검출용 카메라(7)와 툴(4)이 오프셋량을 유지한 그대로 일체적으로 X방향 및 Y방향으로 이동한다. 이들은 주지의 구조이다.
처리대상인 반도체칩(57)은 도시하지 않은 리드프레임의 표면에 고착유지되어 있다. 이 리드프레임을 반송하기 위해 리드프레임 반송용 레일(32)이 설치되어 있고, 리드프레임 반송용 레일(32)의 위에는 윈도우클램퍼(55)가 걸쳐 설치되어 있다. 리드프레임의 하면측에는 반도체칩(57)을 가열해야 할 히터가 내장된, 도시하지 않은 지그가 배치되어 있고, 이 지그는 적당한 구동기구(도시하지 않음)에 의해 승강자유로이 구성되어 있다. 또한 윈도우클램퍼(55)에도 이것을 승강시키기 위한 적당한 구동기구(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 양자의 승강에 의해 본딩작업중에 윈도우클램퍼(55)와 지그의 사이에서 리드프레임이 클램핑되도록 구성되어있다.
윈도우클램퍼(55)에는 반도체칩(57) 및 그 주위의 리드프레임을 상방에서 들여다보기 위한 창(59)이 형성되고 또 창(59)의 근방에는 연직방향의 관통구멍인 기준구멍(30)이 형성되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이 기준구멍(30)의 입구 가장자리는 직사각형을 이루고 있고, 그 도면중 세로방향의 변 (30a, 30b) 및 가로방향의 변(30c, 30d)은 각각 툴(4)의 위치검출에 관한 좌표축방향인 Y축 및 X축과 평행을 이루고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이 본딩암(3)의 기부에는 본딩작업시에 툴(4)에 초음파진동을 인가하기 위한 초음파트랜스듀서(27)가 내장되어 있다. 이 초음파트랜스듀서(27)는 전왜소자(압전소자)와 전극을 복수조 번갈아 적층해서 이루어지는 것이다. 이 초음파트랜스듀서(27)는 반도체칩(57)의 본딩부에 대하여 본딩암(3)과 툴(4)을 통하여 초음파진동을 부여하고, 이것과 툴(4)로부터의 하중에 의해 본딩작용을 행하기 위한 것이다. 초음파트랜스듀서(27)에는 이것에 교번전류를 인가하기 위한 US구동장치(25)와 전류값을 검출하기 위한 신호검출장치(26)가 접속되어 있다. 신호검출장치(26)는 툴(4)과 반도체칩(57)의 맞닿음이 있을 경우의 툴(4)의 진동의 변화에 따른 전류변화에 기초하여 툴(4)의 하중을 조절하기 위한 것이고, 이 종류의 와이어본더에 통상 사용되고 있는 것과 대략 동일한 구성을 갖는다.
XY테이블(1)은 컴퓨터로 이루어지는 연산제어장치(20)의 지령에 의해 XY테이블 제어장치(21)를 통하여 구동된다. 위치검출용 카메라(7)에 의해 촬상된 화상은 전기신호로 변환되어 화상처리장치(22)에 의해 처리되고, 이것을 이용해서 연산제어장치(20)에 의해 후술하는 방법으로 정확한 오프셋량(Xt, Yt)이 산출된다. 메모리(23)에는 미리 오프셋량(Xw, Yw)이 기억되어 있다. 또한 도면중 24는 출력장치를 도시한다.
여기서 정확한 오프셋량(Xt, Yt)과 메모리(23)에 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)과의 차이, 즉 오프셋 교정량을 ΔX, ΔY로 하면, 이들 정확한 오프셋량(Xt, Yt), 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw) 및 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)은 수학식 1의 관계로 된다.
Xt＝Xw＋ΔX
Yt＝Yw＋ΔY
다음에 오프셋량(Xt, Yt)의 산출방법을 설명한다. 먼저 도 4중 점선으로 도시하는 바와 같이, 위치검출용 카메라(7)를 기준구멍(30)의 상방으로 이동시킨다. 이 시점에서 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)과 기준구멍(30)의 중심(30a)이 일치할 필요는 없다. 그리고 이 상태에서 기준구멍(30)을 촬영하고 그 화상에 적당한 화상처리를 시행함으로써 기준구멍(30)의 축심(30a)과 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)의 어긋남 양(ΔX2, ΔY2)을 산출한다. 또한 이 촬영시의 자세가 본 발명에 있어서의 제 1의 자세이다.
이와 같이 해서 위치검출용 카메라(7)와 기준구멍(30)의 위치관계 즉 ΔX2, ΔY2가 측정되면, 연산제어장치(20)는 XY테이블 제어장치(21)를 통하여 XY테이블(1)을 구동하고 위치검출용 카메라(7)를 (－ΔX2, －ΔY2)만큼 이동시킨다. 이것에 의해 도 5에서 점선으로 도시하는 바와 같이 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)은 기준구멍(30)의 중심(30a)에 일치하게 된다.
다음에 연산제어장치(20)는 메모리(23)에 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)에 의해 XY테이블 제어장치(21)를 통하여 XY테이블(1)을 구동하고, 위치검출용 카메라(7) 및 툴(4)을 (Xw, Yw)만큼 이동시킨다. 또한 툴(4)을 하강시켜서 툴(4)의 선단을 도 5에서 실선으로 도시하는 바와 같이 기준구멍(30)의 위 가장자리내에 삽입한다.
그리고 US구동장치(25)에 의해 초음파트랜스듀서(27)를 구동하고 툴(4)에 초음파진동을 인가한 상태에서 XY테이블(1)의 구동에 의해 툴(4)을 일정한 작은 속도, 예를 들면 0.1㎛피치×매초수피치정도의 속도로, X방향으로 이동시킨다. 여기서 툴(4)이 기준구멍(30)의 입구 가장자리에 접촉하기까지의 동안은, 툴(4)은 외력의 영향을 받지 않으므로 초음파트랜스듀서(27)에 인가되는 전류의 파형에 변화는 없다. 그러나 툴(4)이 기준구멍(30)의 입구 가장자리에 접촉하면 이 접촉에 따라서 초음파진동이 구속되기 때문에 초음파트랜스듀서(27)에서의 임피던스와 위상의 변화가 생긴다. 이 임피던스와 위상의 변화가 신호검출장치(26)로부터 연산제어장치 (20)에 입력되면, 연산제어장치(20)에서는 변화가 소정의 기준값을 초과한 경우에, 툴(4)과 기준구멍(30)의 입구 가장자리가 맞닿은 것으로 판단하고 툴(4)의 이동을 정지함과 동시에 맞닿음 시점에서의 툴(4)의 이동량을 메모리(23)에 기록한다.
다음에 툴(4)을 동일속도로 －X방향으로 구동하고 기준구멍(30)의 반대측의 입구 가장자리에 맞닿게 하여 맞닿음 시점에서의 툴(4)의 이동량을 기록한다.
그리고 이동개시점을 기준으로 한 X방향의 이동량과 동일하게 이동개시점을 기준으로 한 －X방향의 이동시의 이동량과의 평균값, 즉 기준구멍(30)의 중심(30a)의 X좌표를 산출하고, 이 중심(30a)의 X좌표와, X방향 이동전의 툴(4)의 위치좌표와의 차이를 어긋남 양(ΔX)으로서 기록한다. 또한 이 툴(4)과 기준구멍(30)의 맞닿음을 검출할 때의 자세가 본 발명에서의 제 2의 자세이다.
동일하게 Y방향 및 －Y방향의 이동 및 측정을 행하고, 이것에 의해 기준구멍(30)의 중심(30a)의 Y좌표를 산출하고 이 중심(30a)의 Y좌표와, Y방향 이동전의 툴(4)의 위치좌표의 차이를 어긋남 양(ΔY)으로서 기록한다.
만약 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)이 정확한 오프셋량(Xt, Yt)이면, ΔX1, ΔY1(도 4 참조)은 ΔX2, ΔY2에 일치하므로, 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)은 영(0)으로 되어야 할 것이다. 그러나 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)이 대강의 값인 경우, 또 열적 영향에 의한 카메라홀더(6)나 본딩암(3)의 변형 등에 의해 오프셋량(Xt, Yt)이 변화된 경우에는 ΔX1, ΔY1은 ΔX2, ΔY2에 일치하지 않고, 양자의 오차로서 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)이 생긴다. 그리고 수학식 1에 의해 이 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)을 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)에 가산하여 정확한 오프셋량(Xt, Yt)을 산출하고, 메모리(23)에 기억된 오프셋량(Xw, Yw)을 정확한 오프셋량(Xt, Yt)으로 보정(갱신)한다. 이와 같이 해서 구해진 오프셋량(Xw, Yw)은 이후의 본딩작업에 있어서 위치검출용 카메라(7)와 툴(4)의 오프셋량으로서 사용된다.
이와 같이 본 실시형태에서는 툴(4)을 소정의 위치에 배치된 기준구멍(30)에 툴(4)의 처리작용방향 즉 대략 연직방향(Z방향)에 대하여 교차하는 방향인 수평방향(XY방향)으로 근접시켜, 툴(40)과 기준구멍(30)의 맞닿음을 툴(4)측에서 검출함으로써 툴(4)과 기준구멍(30)의 위치관계를 측정한다. 즉 툴(4)과 기준구멍(30)의 위치관계의 측정을, 툴(4)을 기준구멍(30)에 근접시킨 경우의 툴(4)과 기준구멍(30)의 맞닿음에 의해 실행하는 것으로 하였으므로, 종래의 가압흔적의 측정에 의한 경우에 비교해서 툴(4)의 위치를 명료하고 또한 정확히 구하는 것이 가능하게 된다.
또 본 실시형태에서는 툴(4)과 기준구멍(30)의 맞닿음의 검출을 툴(4)에 인가하는 초음파진동의 변화에 기초하여 실행하므로 특히 툴(4)과 반도체칩(57)의 맞닿음의 검출을 툴(4)에 인가하는 진동의 변화에 기초하여 실행하게 하는 장치에 있어서 본 발명의 방법을 용이하게 적용할 수 있다.
또 본 실시형태에서는 반도체칩(57)을 유지하는 윈도우클램퍼(55)에 기준구멍(30)을 형성하는 것으로 하였으므로 그 구성이 극히 간이할 뿐더러 기준구멍(30)을 반도체칩(57)에 근접시켜 배치할 수 있고, 처리작업과 오프셋 보정작업의 사이에서 툴(4)의 이동량을 극히 작게 할 수 있다.
또 본 실시형태에서는 기준구멍(30)의 입구 가장자리는 툴(4)의 위치검출에 관한 좌표축방향 즉 X방향 및 Y방향을 따른 변(30a, 30b, 30c, 30d)을 갖는 것으로 하였으므로 위치검출작업에서의 위치정보의 위치좌표로의 변환처리를 극히 용이하게 실행할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 제 1의 자세에서 위치검출용 카메라(7)와 기준구멍(30)의 위치관계를 측정하고서부터 제 2의 자세에서 툴(4)과 기준구멍(30)의 위치관계를 측정하는 구성으로 하였는데, 제 1의 자세에서의 측정과 제 2의 자세에서의 측정의 순번은 어느 쪽이 먼저이더라도 좋다.
또 본 실시형태에서는 제 1의 자세에서 위치검출용 카메라(7)와 기준구멍(30)의 위치관계를 측정하고서부터 일단 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)과 기준구멍(30)의 중심(30a)을 일치시키고, 이 상태에서 위치검출용 카메라(7)와 툴(4)을 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)만큼 이동시키는 구성으로 했는데, 이러한 구성을 대신하여 제 1의 자세에서 위치검출용 카메라(7)와 기준구멍(30)의 위치관계를 측정하고서부터 즉시 위치검출용 카메라(7)와 툴(4)을 미리 기억된 오프셋 양(Xw, Yw)만큼 이동시키는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에는 측정값(ΔX1, ΔY1)과 측정값(ΔX2, ΔY2)을 사용해서 수학식 2에 의해 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)을 산출하고 이와 같이 해서 산출된 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)을 사용해서 수학식 2의 연산을 행하여 정확한 오프셋량을 산출하면 좋다.
ΔY＝ΔY2－ΔY1
또 본 실시형태에서는 기준부재로서 윈도우클램퍼(55)에 설치된기준구멍(30)을 사용했는데 본 발명에서의 기준부재는 윈도우클램퍼(55) 이외의 어떠한 장소에 설치해도 좋다. 또 기준부재로서의 기준구멍(30)을 직사각형의 관통구멍으로 했는데, 본 발명에서의 기준부재의 형상은 직사각형이 아니고 3각형이나 원형이라도 좋고, 또 관통구멍이 아니고 바닥이 있는 구멍(오목부)이라도 좋고, 더욱이는 평면상에 형성된 보스형상·파형 형상 내지 기둥형상의 돌기이더라도 좋다. 또 도 6에 도시하는 바와 같이 윈도우클램퍼(55)의 창(59)의 입구 가장자리로부터 내측으로 돌출한 기준돌기(40)의 외부 가장자리에 툴(4)을 수평방향의 각 방향에서 순차 맞닿게 함으로써 툴(4)과 기준돌기(40)와의 위치관계를 검출해도 좋다. 더욱이 툴(4)의 첨단부의 경사면을 이용하든지 혹은 기준부재의 입구 가장자리를 연직면이 아닌 경사면으로 형성하면, 툴(4)의 연직방향의 하강에 따라 툴(4)과 기준부재의 위치관계에 따라서 상이한 툴(4)의 높이위치에서 툴(4)과 기준부재가 맞닿으므로, 이것에 의해 툴(4)과 기준부재의 위치관계를 측정할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 기준부재로서 그것 전용으로 설치된 기준구멍(30)을 사용했는데 본 발명에서의 기준부재는 이와 같은 구성에 한하지 않고 기존 부재의 일부, 예를 들면 윈도우클램퍼(55)의 창(59)의 입구 가장자리의 임의의 부분을 기준부재로서 이용할 수 있고 또 처리대상인 반도체칩(57)의 외부 가장자리를 기준부재로서 사용해도 좋다.
또 상기 실시형태에서는 기준구멍(30)의 화상에 그 외형을 기준으로 한 화상처리를 시행함으로써 그 위치를 검출하는 구성으로 하였는데 이러한 구성을 대신하여 기준구멍(30)의 근방에 화상처리에 적합한 기준패턴을 인쇄, 각인설치 내지 돌출설치하고 이것을 기준으로 한 화상처리에 의해 위치검출용 카메라(7)와 기준구멍(30)의 위치관계를 측정하는 구성으로 해도 좋다.
또 상기 실시형태에서는 위치검출용 촬상기로서 카메라를 사용했는데 본 발명에서의 위치검출용 촬상기는 라인센서 등의 빛을 검출할 수 있는 다른 구성이라도 좋고, 더욱이 촬상기를 대신하여 기준부재의 위치를 검출할 수 있는 다른 어떠한 비접촉식 또는 접촉식의 검출기를 채용해도 좋다. 또 상기 실시형태에서는 본 발명을 와이어본딩장치에 적용한 경우에 관해서 설명하였는데 본 발명을 다이 본딩장치, 테이프 본딩장치, 플립칩 본딩장치 등의 다른 각종 본딩장치에 적용할 수 있는 것은 물론이고, 더욱이는 촬상기와 툴이 오프셋 된 다른 모든 처리장치에 있어서도 적용하는 것이 가능하다.
위치검출용 카메라로 기준구멍을 촬영해서 위치검출용 카메라와 기준구멍의 위치관계를 측정한다. XY테이블에 의해 위치검출용 카메라 및 툴을 이동시켜 툴의 선단을 기준구멍에 삽입하고 XY방향으로 이동시켜 툴과 기준구멍과의 맞닿음을 툴에 인가한 초음파진동의 파형변화에 기초하여 검출함으로써, 툴과 기준구멍의 위치관계를 측정하여 양 측정값과 그 사이의 이동량에 의거하여 오프셋량을 구하여 툴의 위치를 정확히 검출한다.

Claims (9)

  1. 처리대상에 처리작용을 행하는 툴을, 정위치에 배치된 기준부재에 상기 툴의 처리작용방향에 대하여 교차하는 방향으로 근접시키고, 툴에 인가한 초음파진동의 파형변화에 기초하여 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 상기 툴측에서 검출함으로써, 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정하는 것을 특징으로 하는 툴위치 측정방법.
  2. 처리대상을 촬상하는 위치검출용 촬상기와 당해 위치검출용 촬상기에 대하여 오프셋하여 설치되고 상기 처리대상에 처리작용을 행하는 툴을 구비한 처리장치에서의 오프셋 측정방법에 있어서,
    상기 위치검출용 촬상기를 정위치에 배치된 기준부재에 대향시킨 제 1의 자세에 있어서 상기 위치검출용 촬상기와 상기 기준부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정하는 단계,
    상기 툴을 상기 기준부재에 대향시킨 제 2의 자세에 있어서 상기 툴을 상기 기준부재에 근접시켜서 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 상기 툴측에서 검출함으로써 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정하는 단계, 및
    이들 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세 사이에서의 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 툴의 이동량에 기초하여 오프셋량을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프셋 측정방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2의 자세에 있어서, 상기 툴과 상기 기준부재는 당해 툴의 처리작용방향에 대하여 교차하는 방향으로 근접하는 것을 특징으로 하는 오프셋 측정방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음의 검출을, 상기 툴에 인가하는 진동의 변화에 기초하여 실행하는 것을 특징으로 하는 오프셋 측정방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기와 당해 위치검출용 촬상기에 대하여 오프셋하여 설치되어 상기 본딩부품을 처리하는 툴을 구비한 본딩장치에 있어서,
    상기 위치검출용 촬상기를 정위치에 설치된 기준부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서 상기 위치검출용 촬상기와 상기 기준부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정한 측정값,
    상기 툴을 상기 기준부재에 근접시킨 제 2의 자세에 있어서 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 검출함으로써 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정한 측정값, 및
    이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세 사이에서의 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 툴의 이동량에 기초하여 오프셋량을 구하는 연산제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  9. 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 당해 위치검출용 촬상기에 대하여 오프셋하여 설치되어 상기 본딩부품을 처리하는 툴, 상기 위치검출용 촬상기와 상기 툴을 일체적으로 이동시키는 XY테이블, 및 상기 툴에 인가된 초음파진동의 변화에 기초하여 상기 툴과 상기 본딩부품의 맞닿음을 검출하는 검출수단을 구비한 본딩장치에 있어서,
    상기 위치검출용 촬상기를 상기 XY테이블에 의해 정위치에 설치된 기준부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서 상기 위치검출용 촬상기와 상기 기준부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정한 측정값,
    상기 툴을 상기 XY테이블에 의해 상기 기준부재에 근접시킨 제 2의 자세에 있어서 상기 툴에 인가된 초음파진동의 변화에 기초하여 상기 툴과 상기 기준부재의 맞닿음을 상기 검출수단으로 검출함으로써 상기 툴과 상기 기준부재의 위치관계를 측정한 측정값, 및
    이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세 사이에서의 상기 XY테이블의 이동량에 기초하여 오프셋량을 구하는 연산제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 본딩장치.
KR10-2001-0006356A 2000-02-10 2001-02-09 툴위치 측정방법, 오프셋 측정방법 및 본딩장치 KR100417388B1 (ko)

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