KR102319865B1 - Mounting device and mounting method - Google Patents

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토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

반도체 소자 등의 피접합물을 적층하는 실장 장치에 있어서, 하층과 상층의 위치 어긋남 정보를 분위기 온도의 영향을 받지 않고 측정하여 적층 위치를 수정할 수 있는, 실장 장치 및 실장 방법을 제공하는 것이다. 구체적으로는, 최하층에 대응하는 피접합물을 보유 지지하는 보유 지지 스테이지와, 최하층에 순차적으로 적층해 가는 피접합물을 보유 지지하는 본딩 헤드와, 하층의 피접합물에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 하층용 인식 수단과, 상층의 피접합부에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 상층용 인식 수단을 구비하고, 상기 하층용 인식 수단이 최하층에 순차적으로 적층된 피접합물의 실장 후의 위치 정렬 정밀도를 측정하는 기능과, 상기 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 화상 인식하고, 기준 마크의 화상 인식 결과로부터 하층용 인식 수단의 위치 어긋남을 측정하고, 피접합물을 순차적으로 적층하는 위치를 보정하는 기능을 갖는 제어부를 구비한 실장 장치 및 실장 방법을 제공한다.To provide a mounting apparatus and a mounting method for laminating an object to be joined, such as a semiconductor element, in which position shift information of a lower layer and an upper layer can be measured without being affected by ambient temperature and the lamination position can be corrected. Specifically, a holding stage for holding an object to be joined corresponding to the lowermost layer, a bonding head for holding an object to be laminated sequentially on the lowermost layer, and recognition of the alignment marks attached to the object to be joined on the lower layer a lower layer recognition means, and an upper layer recognition means for recognizing the alignment marks attached to the upper layer to be joined, wherein the lower layer recognition means measures the alignment accuracy after mounting the to-be-joined object sequentially stacked on the lowermost layer A control unit having a function and a function of image recognition of the reference mark provided on the holding stage, measuring the positional shift of the recognition means for the lower layer from the image recognition result of the reference mark, and correcting the position of sequentially stacking the objects to be joined It provides a mounting apparatus and a mounting method having a.

Description

실장 장치 및 실장 방법Mounting device and mounting method

본 발명은 반도체 소자 등의 피접합물을 상하 방향으로 순차적으로 적층하여 접합해 가는 3차원 실장에 있어서의, 실장 장치 및 실장 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mounting apparatus and a mounting method in three-dimensional mounting in which objects to be joined, such as semiconductor elements, are sequentially stacked and joined in the vertical direction.

반도체 소자의 3차원 실장 방법으로서, 반도체 칩 부품(이하, 칩이라 칭함) 위에 칩을 순차적으로 적층해 가는 COC 공법(Chip on Chip), 웨이퍼 위에 칩을 순차적으로 적층해 가는 COW 공법(Chip on Wafer), 웨이퍼 위에 웨이퍼를 순차적으로 적층해 가는 WOW 공법(Wafer on Wafer) 등이 있다. 어느 3차원 실장 방법에 있어서도, 하층의 피접합물의 전극(범프를 포함함)의 위치에 대하여 상층의 피접합물의 전극의 위치를 맞춘 상태에서 상층 피접합물을 순차적으로 접합해 갈 필요가 있다(예를 들어 특허문헌 1).As a three-dimensional mounting method for semiconductor devices, the COC method in which chips are sequentially stacked on a semiconductor chip component (hereinafter referred to as a chip), and the COW method in which chips are sequentially stacked on a wafer (Chip on Wafer) ), and the WOW method (Wafer on Wafer) in which wafers are sequentially stacked on top of each other. In any three-dimensional mounting method, it is necessary to sequentially join the upper layer to-be-joined object with the position of the upper layer to-be-joined object aligned with the position of the electrode (including bumps) of the lower layer to-be-joined object ( For example, Patent Document 1).

이와 같은 3차원 실장에 있어서는, 종래, 상층 피접합물을 순차적으로 적층할 때에, 하층의 피접합물의 위치(예를 들어, 그 전극의 위치나 얼라인먼트 마크의 위치)를 상방으로부터 인식 수단(예를 들어, CCD 카메라)에 의해 인식하고, 인식한 하층의 피접합물의 위치를 기준으로 그 위에 적층되는 상층 피접합물의 위치를 맞추고, 적층한 상층 피접합물의 위치를 상방으로부터 인식 수단에 의해 인식하고, 인식한 피접합물의 위치를 기준으로 그 위에 적층되는 상층 피접합물의 위치를 맞추고, 이들 동작을 필요 횟수 순차적으로 반복함으로써, 순차적으로 적층되어 가는 상층 피접합물의 위치 정렬을 행하였다.In such three-dimensional mounting, conventionally, when the upper layer to-be-joined objects are sequentially laminated, the position of the lower-layer to-be-joined object (for example, the position of the electrode or the position of the alignment mark) is recognized from above (for example, For example, by CCD camera), the position of the upper layer to be laminated is aligned based on the position of the recognized lower layer to be joined, and the position of the laminated upper layer to be joined is recognized by the recognition means from above, Position alignment of the upper layer to be laminated sequentially was performed by aligning the position of the upper layer to be laminated thereon based on the recognized position of the to be joined, and repeating these operations sequentially a necessary number of times.

이와 같은 적층 방법에 대하여, 하층의 피접합물의 전극에 대하여, 상층 피접합물을 고정밀도로 적층하기 위해, 하층의 전극 위치를 기억하고, 상층 피접합물을 접합한 후의 상층 피접합물의 상방으로부터의 전극의 위치 정보와 상기의 하층의 전극의 위치 정보를 비교하고, 그 어긋남량을 오프셋값으로 하여 다음에 적층되는 상층 피접합물의 적층 위치를 수정하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2).With respect to such a lamination method, in order to laminate the upper layer to-be-joined object with respect to the electrode of the lower layer to-be-joined object with high precision, the position of the lower layer electrode is memorized, and the upper layer to-be-joined object after joining the upper layer to-be-joined object from above. There is known a method of comparing the positional information of the electrode with the positional information of the lower electrode, and correcting the lamination position of the upper layer to be laminated next by using the shift amount as the offset value (for example, Patent Document 2) ).

일본 특허 공개 제2009-110995호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2009-110995 일본 특허 공개 제2014-17471호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2014-17471

상기와 같은 방법에 의해 상층 피접합물을 적층하는 경우, 범프의 위치 정보의 인식에는, 상하 2시야에 인식 수단을 구비한 일체형의 하우징으로 구성된 2시야 카메라가 사용되고 있다. 2시야 카메라는, 피접합물끼리의 사이에 삽입되어, 상측의 시야의 인식 카메라로 상측의 피접합물의 위치 정렬 마크를, 하측의 시야의 인식 카메라로 하측의 피접합물의 위치 정렬 마크를 각각 화상 인식하고 있다.In the case where the upper layer to be joined is laminated by the method as described above, a two-view camera configured with an integrated housing having a recognition means in upper and lower two views is used for recognizing the position information of the bump. A two-view camera is inserted between to-be-joined objects, and the upper visual field recognition camera images the alignment mark of the upper to-be-joined object, and the lower field-of-view recognition camera images the alignment mark of the lower to-be-joined object, respectively. are recognizing

특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 2시야 카메라의 하측의 시야의 인식 카메라를 사용하여, 하층의 전극의 위치를 기억하고, 상층 피접합물을 접합한 후 상층의 전극의 위치를 측정하고, 하층의 전극의 위치 정보와 상층의 전극의 위치 정보를 비교하여, 전극의 어긋남을 구하는 경우, 2시야 카메라를 지지하는 하우징이, 장치 내의 분위기 온도의 영향을 받아 정확하게 하층과 상층의 전극의 어긋남을 측정할 수 없는 문제가 있다.As disclosed in Patent Document 2, by using the recognition camera of the lower field of view of the two-view camera, the position of the lower electrode is stored, and the position of the upper electrode is measured after bonding the upper layer to be joined, When the position information of the lower electrode and the position information of the upper electrode are compared to determine the electrode misalignment, the housing supporting the two-view camera is affected by the ambient temperature in the device to accurately detect the misalignment between the lower and upper electrodes. There are problems that cannot be measured.

장치 내의 분위기 온도는, 예를 들어 TCB 공법의 경우, 본딩 히터의 온도는 280℃ 이상, 기반 보유 지지 스테이지의 온도는 100℃ 정도의 온도 설정으로 되어 있다. 그 때문에, 2시야 카메라의 하우징이 장치 내의 열의 영향에 의해 서서히 열팽창하여, 상층의 전극의 위치는 하층의 전극의 위치를 인식하고 기억하였을 때의 좌표 위치로부터 열팽창의 분만큼 연신분이 가산되게 되어, 전극의 어긋남의 측정 결과에 오차를 발생시키게 된다.As for the atmospheric temperature in an apparatus, in the case of the TCB construction method, the temperature of a bonding heater is 280 degreeC or more, and the temperature of a base holding stage is set to a temperature of about 100 degreeC, for example. Therefore, the housing of the two-view camera gradually thermally expands under the influence of heat in the device, and the position of the upper electrode is added by the amount of thermal expansion from the coordinate position when the position of the lower electrode is recognized and stored. An error is generated in the measurement result of the displacement of the electrode.

이와 같은 오차를 포함한 상태에서, 어긋남량을 오프셋값으로 하여 다음에 적층되는 상층 피접합물의 적층 위치를 수정하면, 그 오차분의 실장 어긋남이 발생해 버려 실장 정밀도가 악화되어 버리는 문제가 있다.In a state including such an error, if the lamination position of the upper layer to be laminated next is corrected using the offset amount as the offset value, there is a problem in that the mounting misalignment corresponding to the error occurs and the mounting accuracy deteriorates.

또한 2시야 카메라의 하우징의 열팽창분이 캔슬될 때까지, 이 오차분의 실장 어긋남을 어떤 허용값에 수렴될 때까지 반복하여 행하고자 하면, 시간이 걸리고, 또한 피접합물을 헛되게 해 버리는 문제도 있다.In addition, until the thermal expansion of the housing of the two-view camera is canceled, if the mounting misalignment for this error is repeatedly performed until it converges to a certain allowable value, it takes time, and there is also a problem that the to-be-joined object is wasted. .

특히, 피접합물을 적층하는 3차원 실장에 있어서는, 하층에 설치된 위치 정렬 마크가 피접합물로 덮여 실장 후에 인식할 수 없기 때문에, 2시야 카메라의 열팽창에 의한 연신은 실장 정밀도에 미치는 영향이 크다.In particular, in three-dimensional mounting in which an object to be joined is laminated, the alignment mark provided on the lower layer is covered by the object to be joined and cannot be recognized after mounting. .

따라서, 본 발명의 과제는, 반도체 소자 등의 피접합물을 적층하는 실장 장치에 있어서, 하층과 상층의 위치 어긋남 정보를 분위기 온도의 영향을 받지 않고 측정하여 적층 위치를 수정할 수 있는, 실장 장치 및 실장 방법을 제공하는 것으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is a mounting device for laminating a to-be-joined object such as a semiconductor element, wherein the positional shift information of the lower layer and the upper layer can be measured without being affected by ambient temperature to correct the stacking position, a mounting device and It is assumed that a mounting method is provided.

본 발명의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은,In order to solve the problems of the present invention, the invention described in claim 1,

반도체 소자 등의 피접합물을 상하 방향으로 순차적으로 적층하여 접합해 가는 3차원 실장에 사용되는 실장 장치이며,It is a mounting device used for three-dimensional mounting in which objects to be joined, such as semiconductor elements, are sequentially stacked and joined in the vertical direction.

최하층에 대응하는 피접합물을 보유 지지하는 보유 지지 스테이지와,a holding stage for holding a to-be-joined object corresponding to the lowest layer;

최하층에 순차적으로 적층해 가는 피접합물을 보유 지지하는 본딩 헤드와,A bonding head for holding a to-be-joined object which is laminated|stacked sequentially on the lowest layer, and

하층의 피접합물에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 하층용 인식 수단과,Recognizing means for the lower layer for recognizing the alignment mark attached to the lower layer to be joined;

상층의 피접합부에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 상층용 인식 수단을 구비하고,and an upper layer recognition means for recognizing the alignment marks attached to the upper layer to be joined;

상기 하층용 인식 수단이 최하층에 순차적으로 적층된 피접합물의 실장 후의 위치 정렬 정밀도를 측정하는 기능과, 상기 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 화상 인식하고, 기준 마크의 화상 인식 결과로부터 하층용 인식 수단의 위치 어긋남을 측정하고, 피접합물을 순차적으로 적층하는 위치를 보정하는 기능을 갖는 제어부를 구비한 실장 장치이다.The recognition means for the lower layer has a function of measuring the alignment accuracy after mounting of the to-be-joined object sequentially stacked on the lowest layer, and image recognition of the reference mark provided on the holding stage, and the recognition means for the lower layer from the image recognition result of the reference mark It is a mounting device provided with a control unit having a function of measuring the positional shift of and correcting the position of sequentially stacking objects to be joined.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서,The invention described in claim 2 is the invention described in claim 1,

하층용 인식 수단과 상층용 인식 수단을 일체형의 하우징으로 구성한 2시야 카메라를 구비한 실장 장치이다.It is a mounting device provided with a two-view camera in which the recognition means for the lower layer and the recognition means for the upper layer are constituted in an integrated housing.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 발명에 있어서,The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2,

상기 2시야 카메라의 내부에 주위 온도를 측정하는 온도 센서를 구비한 실장 장치이다.It is a mounting device provided with a temperature sensor for measuring the ambient temperature inside the two-view camera.

청구항 4에 기재된 발명은,The invention described in claim 4,

반도체 소자 등의 피접합물을 상하 방향으로 순차적으로 적층하여 접합해 가는 3차원 실장에 사용되는 실장 장치에 있어서의 실장 방법이며,It is a mounting method in a mounting device used for three-dimensional mounting in which objects to be joined, such as semiconductor elements, are sequentially stacked and joined in the vertical direction,

최하층에 대응하는 피접합물을 보유 지지하는 보유 지지 스테이지와,a holding stage for holding a to-be-joined object corresponding to the lowest layer;

최하층에 순차적으로 적층해 가는 피접합물을 보유 지지하는 본딩 헤드와,A bonding head for holding a to-be-joined object which is laminated|stacked sequentially on the lowest layer, and

하층의 피접합물에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 하층용 인식 수단과,Recognizing means for the lower layer for recognizing the alignment mark attached to the lower layer to be joined;

상층의 피접합부에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 상층용 인식 수단을 구비한 실장 장치에 있어서,A mounting apparatus provided with an upper layer recognition means for recognizing a position alignment mark attached to an upper layer to be joined, the mounting device comprising:

피접합물을 순차적으로 적층하는 작업에 앞서, 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 기준 마크의 화상 인식 정보를 실장 전 기준 마크의 위치 정보로서 기억하는 공정과,A step of image recognition of the reference mark provided on the holding stage by a lower layer recognition means prior to the operation of sequentially stacking the objects to be joined, and storing the image recognition information of the reference mark as position information of the reference mark before mounting;

보유 지지 스테이지에 보유 지지된 최하층에 대응하는 피접합물의 위치 정렬 마크 및 피접합물의 상층에 적층되는 피접합물의 상층측에 행해진 위치 정렬 마크를 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하여 하층의 위치 정렬 데이터로서 기억하는 공정과,The lower layer recognition means image-recognizes the alignment mark of the to-be-joined object corresponding to the lowest layer held by the holding stage and the alignment mark made on the upper layer side of the to-be-joined object laminated|stacked on the upper layer of the to-be-joined object, and lower-layer alignment data The process of remembering as

본딩 헤드에 보유 지지된 피접합물의 위치 정렬 마크를, 상층용 인식 수단에 의해 화상 인식하여 상층 위치 정렬 데이터로서 기억하는 공정과,A process of image-recognizing the alignment mark of the to-be-joined object hold|maintained by the bonding head by the recognition means for upper layer, and storing it as upper layer alignment data;

하층의 위치 정렬 데이터와 상층의 위치 정렬 데이터에 기초하여, 보유 지지 스테이지 혹은 본딩 헤드를 위치 정렬한 후, 피접합물끼리를 접합하는 공정과,A step of joining objects to be joined together after positioning a holding stage or a bonding head based on the alignment data of the lower layer and the alignment data of the upper layer;

적층 실장 후에, 상기 하층의 위치 정렬 데이터와 적층 실장된 피접합물의 상층부의 위치 정렬 마크로부터 실장 후의 위치 어긋남을 측정하는 공정과,After lamination and mounting, the step of measuring the positional shift after mounting from the alignment data of the lower layer and the alignment mark of the upper layer of the laminated mounted object;

보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 실장 중 기준 마크 데이터로서 기억하는 공정과,A step of image-recognizing the reference mark provided on the holding stage by the recognition means for the lower layer, and storing it as reference mark data during mounting;

실장 전 기준 마크 데이터와 실장 중 기준 마크 데이터로부터 하층용 인식 수단의 연신을 측정하여 위치 어긋남 데이터로서 기억하는 공정과,A step of measuring the elongation of the lower layer recognition means from the reference mark data before mounting and the reference mark data during mounting and storing it as positional shift data;

본딩 헤드에 보유 지지된, 다음에 적층되는 피접합물의 위치 정렬 마크를 상층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 화상 인식된 데이터에 상기 위치 어긋남 데이터의 보정을 가하여 상층 보정 위치 정렬 데이터로서 기억하는 공정을 포함하고,A step of image-recognizing the alignment marks of the next laminated object held by the bonding head by an upper layer recognition means, applying the correction of the misalignment data to the image-recognized data, and storing it as upper layer corrected alignment data. including,

상기 실장 중 기준 마크 데이터를 기억하는 공정과, 상기 상층 보정 위치 정렬 데이터를 기억하는 공정과, 상기 피접합물의 상층에 피접합물을 접합하는 공정을 반복하는 실장 방법이다.It is a mounting method which repeats the process of storing the reference mark data during the said mounting, the process of storing the said upper layer correction|amendment alignment data, and the process of joining a to-be-joined object to the upper layer of the said to-be-joined object.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 발명에 있어서,The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4,

하층용 인식 수단과 상층용 인식 수단을 일체형의 하우징으로 구성한 2시야 카메라의 내부에 설치된 온도 센서의 데이터로부터, 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 실장 중 기준 마크 데이터로서 기억하는 공정을 실시하지 않고, 전회의 실장 중 기준 마크 데이터를 사용하여, 하층용 인식 수단의 수평 방향의 연신을 측정하여 위치 어긋남 데이터로서 기억하는 공정을 갖는 실장 방법이다.From the data of the temperature sensor installed inside the two-view camera in which the recognition means for the lower layer and the recognition means for the upper layer are integrated into the housing, the reference mark installed on the holding stage is image-recognized by the recognition means for the lower layer, and the reference mark during mounting It is a mounting method which does not implement the process of memorizing as data, but has the process of measuring the horizontal direction elongation of the recognition means for lower layers using the reference mark data during the previous mounting, and storing it as position shift data.

청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 하층용 인식 수단이 최하층에 순차적으로 적층된 피접합물의 실장 후의 위치 정렬 정밀도를 측정하는 기능과, 상기 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 화상 인식하고, 기준 마크의 화상 인식 결과로부터 하층용 인식 수단의 위치 어긋남을 측정하고, 피접합물을 순차적으로 적층하는 위치를 보정하는 기능을 갖는 제어부를 구비하고 있으므로, 하층과 상층의 위치 어긋남 정보를 분위기 온도의 영향을 받지 않고 측정하여 적층 위치를 수정할 수 있다.According to the invention described in claim 1, the recognition means for the lower layer has a function of measuring the alignment accuracy after mounting of the to-be-joined object sequentially stacked on the lowest layer, and image recognition of the reference mark provided on the holding stage, and the image of the reference mark Since the control unit has a function of measuring the position shift of the recognition means for the lower layer from the recognition result and correcting the position of sequentially stacking the joined objects, the position shift information of the lower layer and the upper layer is not affected by the ambient temperature. The stacking position can be corrected by measuring.

청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 하층용 인식 수단과 상층용 인식 수단을 일체형의 하우징으로 구성한 2시야 카메라를 구비하고 있으므로, 효율적으로 측정을 행할 수 있다.According to the invention described in claim 2, since the two-view camera in which the recognition means for the lower layer and the recognition means for the upper layer are provided in an integrated housing, it is possible to efficiently measure.

청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 2시야 카메라의 내부에 주위 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하고 있으므로, 분위기 온도에 대한 2시야 카메라의 수평 방향의 연신을 측정할 수 있다. 측정된 온도와 연신의 관계로부터, 미리, 기준 마크를 측정하는 타이밍을 추정할 수 있으므로, 효율적으로 기준 마크의 측정을 행할 수 있어 생산 효율을 향상시킬 수 있다.According to the invention described in claim 3, since the temperature sensor for measuring the ambient temperature is provided inside the two-view camera, the horizontal extension of the two-view camera with respect to the ambient temperature can be measured. Since the timing for measuring the reference mark can be estimated in advance from the relationship between the measured temperature and the elongation, the reference mark can be efficiently measured and production efficiency can be improved.

청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 화상 인식하고, 실장 전 기준 마크 데이터와 실장 중 기준 마크 데이터를 기억하고 하층용 인식 수단의 수평 방향의 연신을 측정하여 위치 어긋남 데이터로서 기억하고 있다. 그리고, 다음에 적층되는 피접합물의 위치 정렬 마크를 상층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 화상 인식된 데이터에 상기 위치 어긋남 데이터의 보정을 가하여 상층 보정 위치 정렬 데이터로서 기억하고 있으므로, 하층과 상층의 위치 어긋남 정보를 분위기 온도의 영향을 받지 않고 측정하여 적층 위치를 수정할 수 있다.According to the invention described in claim 4, the reference mark installed on the holding stage is image recognized, the reference mark data before mounting and the reference mark data during mounting are stored, and the horizontal elongation of the recognition means for the lower layer is measured as positional shift data. I remember it. Then, the alignment marks of the next laminated object to be joined are image recognized by the upper layer recognition means, and the image recognized data is corrected for the position shift data and stored as the upper layer correction alignment data. The lamination position can be corrected by measuring the positional shift information without being affected by the ambient temperature.

청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 하층용 인식 수단과 상층용 인식 수단을 일체형의 하우징으로 구성한 2시야 카메라의 내부에 설치된 온도 센서의 데이터로부터, 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 실장 중 기준 마크 데이터로서 기억하는 공정을 실시하지 않고, 전회의 실장 중 기준 마크 데이터를 사용하여, 하층용 인식 수단의 수평 방향의 연신을 측정하여 위치 어긋남 데이터로서 기억하는 공정을 갖고 있으므로, 효율적으로 기준 마크의 측정을 행할 수 있어 생산 효율을 향상시킬 수 있다.According to the invention described in claim 5, from data of a temperature sensor installed inside a two-view camera in which the recognition means for the lower layer and the recognition means for the upper layer are formed in an integrated housing, the reference mark installed on the holding stage is determined by the recognition means for the lower layer. Instead of performing image recognition and storing as reference mark data during mounting, using the reference mark data during the previous mounting, measuring the horizontal elongation of the recognition means for lower layer and storing it as position shift data, Therefore, the reference mark can be measured efficiently, and the production efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 실장 장치의 개략 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 실장 장치의 보유 지지 스테이지의 평면도이다.
도 3은 웨이퍼의 개략 평면도이다.
도 4는 칩 부품의 개략 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 실장 장치의 동작을 설명하는 흐름도(그 1)이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 실장 장치의 동작을 설명하는 흐름도(그 2)이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 실장 장치의 개략 측면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic side view of the mounting apparatus of 1st Embodiment of this invention.
It is a top view of the holding stage of the mounting apparatus of 1st Embodiment of this invention.
3 is a schematic plan view of a wafer.
4 is a schematic plan view of a chip component.
Fig. 5 is a flowchart (part 1) for explaining the operation of the mounting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
6 is a flowchart (Part 2) for explaining the operation of the mounting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
7 is a schematic side view of a mounting apparatus according to a second embodiment of the present invention.

이하에, 본 발명의 제1 실시 형태의 실장 장치(1)에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에 있어서, 실장 장치(1)를 향하여 좌우 방향을 X축, 전방 방향을 Y축, X축과 Y축으로 구성되는 XY 평면에 직교하는 축을 Z축, Z축을 중심으로 하여 회전하는 방향을 θ 방향이라 한다. 실장 장치(1)는 피접합물로서의 웨이퍼(2)에 피접합물로서의 반도체 칩 부품(4)(이후, 칩 부품이라 칭함)을 압박 및 가열하는 본딩 헤드(10)와, 웨이퍼(2)를 흡착 보유 지지하는 보유 지지 스테이지(20)와, 칩 부품(4)을 본딩 헤드(10)에 수평 반송하는 반송 수단(25)과, 칩 부품(4)과 웨이퍼(2)에 붙은 위치 정렬 마크를 화상 인식하는 2시야 카메라(30)와, 실장 장치(1)의 전체를 제어하는 제어부(50)로 구성되어 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the mounting apparatus 1 of 1st Embodiment of this invention is demonstrated, referring drawings. In Fig. 1, toward the mounting device 1, the left-right direction is the X-axis, the forward direction is the Y-axis, the axis orthogonal to the XY plane composed of the X-axis and the Y-axis is the Z-axis, and the rotational direction is the Z-axis. It is called the θ direction. The mounting apparatus 1 includes a bonding head 10 that presses and heats a semiconductor chip component 4 (hereinafter referred to as a chip component) as a bonded object to a wafer 2 as a bonded object, and the wafer 2 . A holding stage 20 for adsorbing and holding, a conveying means 25 for horizontally conveying the chip component 4 to the bonding head 10 , and the alignment mark attached to the chip component 4 and the wafer 2 . It is comprised by the two-view camera 30 which recognizes an image, and the control part 50 which controls the whole mounting apparatus 1 .

보유 지지 스테이지(20)에는 도 2에 도시한 바와 같이 기준 마크(60)가 설치되어 있다. 기준 마크(60)는 보유 지지 스테이지(20)와 일체로 이동하는 장소이면 어느 위치에 설치해도 되지만, 흡착 보유 지지된 웨이퍼(2)에 인접하는 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 보유 지지 스테이지(20)는 XY 방향으로 이동 가능하며 도시하지 않은 구동 수단에 의해 구동되고 있다.A reference mark 60 is provided on the holding stage 20 as shown in FIG. 2 . The reference mark 60 may be provided at any position as long as it moves integrally with the holding stage 20 , but it is preferably provided at a position adjacent to the adsorbed and held wafer 2 . The holding stage 20 is movable in the XY direction and is driven by a driving means (not shown).

웨이퍼(2)에는, 도 3에 도시한 바와 같이 복수의 실장 개소(도 3에서는 부호 2a, 2b, 2c ‥로 나타냄)가 설치되어 있다. 개개의 실장 개소에는 위치 정렬 마크(도 3에서는 부호 3a, 3b, 3c ‥로 나타냄)가 붙어 있다.As shown in FIG. 3 , the wafer 2 is provided with a plurality of mounting locations (indicated by reference numerals 2a, 2b, 2c ... in FIG. 3 ). Position alignment marks (indicated by reference numerals 3a, 3b, 3c ... in Fig. 3) are attached to individual mounting locations.

칩 부품(4)의 이면(웨이퍼(2)와 접합되는 면) 및 표면(본딩 헤드(10)에 보유 지지되는 면)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 각각 위치 정렬 마크(5a, 5b)가 붙어 있다. 위치 정렬 마크(5a)는 이면(웨이퍼(2)와 접합되는 면)에 붙고, 위치 정렬 마크(5b)는 표면(본딩 헤드(10)에 보유 지지되는 면)에 붙어 있다. 도 4에서는 위치 정렬 마크(5b)는 점선으로 표기하였다.As shown in Fig. 4, alignment marks 5a and 5b are respectively provided on the back surface (surface joined to the wafer 2) and the surface (surface held by the bonding head 10) of the chip component 4, respectively. stuck The alignment mark 5a is affixed to the back surface (surface joined to the wafer 2), and the alignment mark 5b is affixed to the surface (surface held by the bonding head 10). In Fig. 4, the alignment mark 5b is indicated by a dotted line.

2시야 카메라(30)는 본딩 헤드(10)에 보유 지지된 칩 부품(4)에 붙은 위치 정렬 마크(5a)를 화상 인식하는 상측 시야(31)와, 보유 지지 스테이지(20)에 보유 지지된 웨이퍼(2)의 위치 정렬 마크(3a, 3b, 3c ‥)를 화상 인식하는 하측 시야(32)를 구비하고 있다. 2시야의 인식 수단(30)은 하우징(33)에 지지되어 있고, 하우징(33)의 내부에는 주위 온도를 측정하는 온도 센서(35)가 설치되어 있다. 상측 시야(31)는 본 발명의 상층용 인식 수단에 대응하고, 하측 시야(32)는 하층용 인식 수단에 대응한다.The two field of view camera 30 has an upper field of view 31 for image recognition of the alignment marks 5a attached to the chip component 4 held by the bonding head 10 , and a holding stage 20 held by the holding stage 20 . A lower visual field 32 for image recognition of the alignment marks 3a, 3b, 3c ... of the wafer 2 is provided. The two-view recognition means 30 is supported by the housing 33 , and a temperature sensor 35 for measuring the ambient temperature is installed inside the housing 33 . The upper field of view 31 corresponds to the recognition means for the upper layer of the present invention, and the lower field of view 32 corresponds to the recognition means for the lower layer of the present invention.

2시야 카메라(30)는 XY 방향 및 Z 방향으로 이동 가능하며 도시하지 않은 구동 수단에 의해 구동되고 리니어 인코더 등의 위치 검출 수단이 구비되어 있다.The two-view camera 30 is movable in the XY direction and the Z direction, is driven by a driving unit (not shown), and is provided with a position detecting unit such as a linear encoder.

본딩 헤드(10)는 Z 방향(상하 방향) 및 θ 방향(수평 회전 방향)으로 이동 가능하고, 칩 부품(4)을 흡착 보유 지지하여 소정 가압력으로 웨이퍼(2)에 압박하도록 구성되어 있다.The bonding head 10 is movable in the Z direction (vertical direction) and the θ direction (horizontal rotation direction), and is configured to hold the chip component 4 by suction and press it against the wafer 2 with a predetermined pressing force.

반송 수단(25)은 본딩 헤드(10)의 하측과 도시하지 않은 칩 부품(4)의 공급부 사이를 수평 이동하는 칩 슬라이더(26)를 구비하고 있다.The conveying means 25 is provided with the chip slider 26 which horizontally moves between the lower side of the bonding head 10 and the supply part of the chip component 4 not shown.

제어부(50)는 상기 2시야 카메라(30)의 구동 수단으로부터 얻어지는 위치 정보와 2시야 카메라(30)의 화상 인식하는 웨이퍼(2)와 칩 부품(4)의 위치 정렬 마크의 위치 정보에 기초하여, 보유 지지 스테이지(20)의 위치 정렬을 행하고, 소정의 가압력으로 본딩 헤드(10)를 웨이퍼(2)에 압박하는 제어를 행하고 있다. 2시야 카메라(30)는 실장 작업 전에, 보유 지지 스테이지(20)에 설치된 기준 마크(60)를 화상 인식하여 초기의 위치 정보 P0을 기억하고, 실장 후의 웨이퍼(2)와 칩 부품(4)의 위치 정밀도의 측정을 행하기 전에, 정기적으로 기준 마크(60)를 화상 인식하여 위치 정보 P1을 취득한다. 이에 의해, 분위기 온도의 변화에 의한 하우징(33)의 열팽창량을 P1-P0으로서 검출하고, 실장 정밀도 측정 시에 화상 인식한 데이터에 위치 어긋남 데이터의 보정을 행할 수 있도록 되어 있다. 실장 정밀도 측정 작업 중의 기준 마크(60)의 화상 인식은, 하우징(33)의 열팽창이 포화된 후에는 참조 빈도를 저감시키도록 하고 있다. 제어부(50)는 하우징(33)에 설치된 온도 센서(35)의 데이터와, 하우징(33)의 열팽창량의 데이터로부터 온도와 하우징의 연신의 관계를 기억하고 있다.The control unit 50 is based on the position information obtained from the driving means of the two-view camera 30 and the position information of the alignment marks of the wafer 2 and the chip component 4 for image recognition of the two-view camera 30 . , the holding stage 20 is aligned, and control is performed to press the bonding head 10 against the wafer 2 with a predetermined pressing force. The two-view camera 30 image-recognizes the reference mark 60 provided on the holding stage 20 before the mounting operation, stores the initial position information P0, and stores the wafer 2 and the chip component 4 after mounting. Before measuring positional accuracy, the reference mark 60 is image-recognized regularly, and the positional information P1 is acquired. Thereby, the amount of thermal expansion of the housing 33 due to the change of the ambient temperature is detected as P1-P0, and the positional shift data can be corrected for the image-recognized data at the time of mounting accuracy measurement. In the image recognition of the reference mark 60 during the mounting precision measurement operation, the reference frequency is reduced after the thermal expansion of the housing 33 is saturated. The control unit 50 stores the relationship between the temperature and the elongation of the housing from the data of the temperature sensor 35 provided in the housing 33 and the data of the amount of thermal expansion of the housing 33 .

이와 같은 실장 장치(1)를 사용하여, 웨이퍼(2)에 칩 부품(4)을 적층 실장하는 실장 방법을 도 5, 도 6의 흐름도를 사용하여 설명한다.A mounting method of stacking and mounting the chip components 4 on the wafer 2 using such a mounting apparatus 1 will be described using the flowcharts of Figs. 5 and 6 .

먼저, 보유 지지 스테이지(20)에 웨이퍼(2)를 흡착 보유 지지한다(스텝 ST01).First, the wafer 2 is adsorbed and held on the holding stage 20 (step ST01).

다음에, 반송 수단(25)이 칩 공급부로부터 칩 부품(4)을 칩 슬라이더(26)를 사용하여 수평 반송하고, 본딩 헤드(10)를 소정 높이까지 하강시키고, 칩 슬라이더(26)로부터 본딩 헤드(10)에 칩 부품(4)을 전달한다. 전달이 완료되면, 본딩 헤드(10)는 대기 위치의 높이로 상승하고, 칩 슬라이더(26)는 칩 공급부로 이동한다(스텝 ST02).Next, the conveying means 25 horizontally conveys the chip component 4 from the chip supply unit using the chip slider 26 , lowers the bonding head 10 to a predetermined height, and moves the bonding head from the chip slider 26 . The chip component (4) is transferred to (10). When the transfer is completed, the bonding head 10 rises to the height of the standby position, and the chip slider 26 moves to the chip supply section (step ST02).

상기 동작과 동시에, 2시야 카메라(30)를 본딩 헤드(10)와 보유 지지 스테이지(20) 사이에 삽입한다. 2시야 카메라(30)의 하측 시야(32)에 기준 마크(60)가 들어오도록, 보유 지지 스테이지(20)를 수평 이동시킨다. 하측 시야(32)에 의해 화상 인식하여 얻어진 데이터를 실장 전 기준 마크의 위치 정보의 초기의 위치 정보 P0으로서 제어부(50)에 기억한다(스텝 ST03).Simultaneously with the above operation, the two-view camera 30 is inserted between the bonding head 10 and the holding stage 20 . The holding stage 20 is horizontally moved so that the reference mark 60 enters the lower field of view 32 of the two-view camera 30 . The data obtained by image recognition by the lower visual field 32 is stored in the control unit 50 as the initial positional information P0 of the positional information of the reference mark before mounting (step ST03).

다음에, 본딩 헤드(10)의 하측에, 웨이퍼(2)의 실장 개소(2a)가 오도록, 보유 지지 스테이지(20)를 수평 이동시킨다. 웨이퍼(2)에는, 복수의 실장 위치가 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는 실장 개소(2a)로부터 칩 부품(4)의 실장을 행하는 것으로 한다(스텝 ST04).Next, the holding stage 20 is moved horizontally so that the mounting location 2a of the wafer 2 is located below the bonding head 10 . The wafer 2 is provided with a plurality of mounting positions. In this embodiment, it is assumed that the chip component 4 is mounted from the mounting location 2a (step ST04).

다음에, 본딩 헤드(10)에 흡착 보유 지지된 칩 부품(4)의 위치 정렬 마크(5a)를 상측 시야(31)에 의해 화상 인식하고, 웨이퍼(2)의 실장 개소(2a)의 위치 정렬 마크(3a)를 하측 시야(32)에 의해 화상 인식한다. 웨이퍼(2)의 위치 정렬 마크(3a)는 최하층 위치 정렬 데이터(72a)로서 제어부(50)에 기억되고, 칩 부품(4)의 위치 정렬 마크(5a)는 상층 위치 정렬 데이터(73a)로서 제어부(50)에 기억된다(스텝 ST05).Next, the alignment marks 5a of the chip components 4 adsorbed and held by the bonding head 10 are image-recognized by the upper visual field 31 , and the mounting locations 2a of the wafer 2 are aligned. The mark 3a is image-recognized by the lower visual field 32 . The alignment marks 3a of the wafer 2 are stored in the control unit 50 as the lowest layer alignment data 72a, and the alignment marks 5a of the chip component 4 are stored in the control unit as the upper layer alignment data 73a. It is stored in (50) (step ST05).

다음에, 2시야 카메라(30)를 대기 위치로 이동시키고, 최하층 위치 정렬 데이터(72a)와 상층 위치 정렬 데이터(73a)로부터, 보유 지지 스테이지(20)를 XY 방향, 본딩 헤드(10)를 θ 방향으로 위치 정렬한다(스텝 ST06).Next, the two-view camera 30 is moved to the standby position, and from the lowest layer alignment data 72a and the upper layer alignment data 73a, the holding stage 20 is moved in the XY direction and the bonding head 10 is θ. direction (step ST06).

다음에, 본딩 헤드(10)를 하강시켜, 웨이퍼(2)의 대상 실장 개소에 칩 부품(4)을 압박 및 가열하여 실장한다(스텝 ST07).Next, the bonding head 10 is lowered, and the chip component 4 is pressed and heated to the target mounting location of the wafer 2 to be mounted (step ST07).

다음에, 소정 시간의 압박과 가열이 완료되면 본딩 헤드(10)를 대기 위치까지 상승시킨다. 본딩 헤드(10)의 상승이 행해지면, 보유 지지 스테이지(20)를 XY 방향으로 이동시켜, 본딩 헤드(10)의 하측에 다음에 실장하는 실장 개소(2b)가 오도록 한다(스텝 ST08).Next, when the pressing and heating for a predetermined time are completed, the bonding head 10 is raised to the standby position. When the bonding head 10 is raised, the holding stage 20 is moved in the XY direction so that the mounting location 2b to be mounted next comes to the lower side of the bonding head 10 (step ST08).

다음에, 반송 수단(25)의 칩 슬라이더(26)가 칩 부품(4)을 칩 공급부로부터 본딩 헤드(10)에 수평 반송하고, 본딩 헤드(10)가 소정 높이까지 하강하고, 다음에 실장되는 칩 부품(4)이 칩 슬라이더(26)로부터 본딩 헤드(10)에 전달된다. 전달이 완료되면, 본딩 헤드(10)는 대기 위치의 높이로 상승하고, 칩 슬라이더(26)는 칩 공급부로 이동한다(스텝 ST09).Next, the chip slider 26 of the conveying means 25 horizontally conveys the chip component 4 from the chip supply unit to the bonding head 10, and the bonding head 10 descends to a predetermined height, and is mounted next. The chip component 4 is transferred from the chip slider 26 to the bonding head 10 . When the transfer is completed, the bonding head 10 rises to the height of the standby position, and the chip slider 26 moves to the chip supply section (step ST09).

다음에, 2시야 카메라(30)를 본딩 헤드(10)와 보유 지지 스테이지(20) 사이에 삽입한다(스텝 ST10).Next, the two-view camera 30 is inserted between the bonding head 10 and the holding stage 20 (step ST10).

다음에, 스텝 ST05 내지 스텝 ST10을 반복하여, 웨이퍼(2)의 모든 실장 개소에 칩 부품(4)을 실장한다. 또한, 스텝 ST05에서는 실장 개소가 참조 부호 2b, 2c ‥로 이동하고, 위치 정렬 마크도 참조 부호 3b, 3c ‥로 이동해 가고 최하층의 위치 정렬 데이터도 참조 부호 72a, 72b, 72c ‥로 제어부(50)에 기억되어 가고, 상층 위치 정렬 데이터도 참조 부호 73a, 73b, 73c ‥로 제어부(50)에 기억되어 간다. 모든 실장 개소에 칩 부품(4)이 실장 완료되면 다음 스텝으로 이동한다(스텝 ST11).Next, by repeating steps ST05 to ST10 , the chip component 4 is mounted at all mounting locations of the wafer 2 . Further, in step ST05, the mounting location moves to reference numerals 2b, 2c..., the alignment mark moves to 3b, 3c..., and the alignment data of the lowest layer is also indicated by reference numerals 72a, 72b, 72c... , and the upper layer alignment data are also stored in the control unit 50 by reference numerals 73a, 73b, 73c.... When the mounting of the chip component 4 is completed at all the mounting positions, it moves to the next step (step ST11).

다음에, 2시야 카메라(30) 및 보유 지지 스테이지(20)를 스텝 ST03과 동일한 장소로 이동한다. 2시야 카메라(30)의 하우징(33)은 실장 작업에 의해 분위기 온도가 상승함으로써 열팽창되어 있기 때문에, 하측 시야(32)에 의해 화상 인식되는 기준 마크(60)의 위치는, 스텝 ST03에서 인식한 위치로부터 어긋난 위치에서 인식된다. 제어부(50)는 기준 마크(60)의 위치를 열팽창 후의 기준 위치 정보 P1로서 기억하고, 스텝 ST03에서 기억한 초기의 실장 전 기준 마크의 위치 정보 P0과의 차를 계산하여, 위치 어긋남 데이터 P2로서 기억한다(스텝 ST12).Next, the two-view camera 30 and the holding stage 20 are moved to the same place as in step ST03. Since the housing 33 of the two-view camera 30 is thermally expanded as the ambient temperature rises due to the mounting operation, the position of the reference mark 60 recognized as an image by the lower field of view 32 is determined in step ST03. It is recognized at a position deviated from the position. The control unit 50 stores the position of the reference mark 60 as the reference position information P1 after thermal expansion, calculates a difference from the position information P0 of the initial pre-mounting reference mark stored in step ST03, and as the positional shift data P2. memorize (step ST12).

다음에, 본딩 헤드(10)의 하측에, 웨이퍼(2)의 실장 개소(2a)가 오도록, 보유 지지 스테이지(20)를 수평 이동시킨다. 실장 개소(2a)에는 칩 부품(4)이 실장되어 있기 때문에 위치 정렬 마크(3a)를 화상 인식할 수 없다. 그 때문에, 실장 개소(2a)에 실장된 칩 부품(4)의 실장 위치 정밀도의 측정은, 2시야 카메라(30)의 하측 시야(32)에 의해 이미 실장된 칩 부품(4)(스텝 ST07에서 실장한 칩 부품(4))의 표면의 위치 정렬 마크(5b)를 화상 인식하여 얻어진 위치 정보와, 스텝 ST05에서 기억한 최하층 위치 정렬 데이터(72a)를 사용하여, 제어부(50)는 이미 실장된 칩 부품(4)(스텝 ST07에서 실장한 칩 부품(4))의 실장 위치 어긋남량의 계산을 행한다. 이 실장 위치 어긋남량의 계산에서 사용하는 화상 인식된 위치 정렬 마크(5b)의 데이터는, 2시야 카메라(30)의 열팽창에 의한 연신을 포함하고 있으므로, 스텝 ST12에서 구한 위치 어긋남 데이터 P2를 사용하여 실장 위치 어긋남량의 보정을 행한다. 보정된 실장 위치 어긋남 데이터를 상층 보정 위치 정렬 데이터 P3으로서 제어부(50)에 기억한다(스텝 ST13).Next, the holding stage 20 is moved horizontally so that the mounting location 2a of the wafer 2 is located below the bonding head 10 . Since the chip component 4 is mounted in the mounting location 2a, the image recognition of the alignment mark 3a is not possible. Therefore, the measurement of the mounting positional accuracy of the chip component 4 mounted on the mounting location 2a is measured by the lower field of view 32 of the two-view camera 30 , the already mounted chip component 4 (in step ST07). Using the positional information obtained by image recognition of the alignment marks 5b on the surface of the mounted chip component 4) and the lowest level alignment data 72a stored in step ST05, the control unit 50 controls the already mounted The mounting position shift amount of the chip component 4 (the chip component 4 mounted in step ST07) is calculated. Since the data of the image-recognized alignment mark 5b used in the calculation of this mounting position shift amount includes stretching due to thermal expansion of the two-view camera 30, using the position shift data P2 obtained in step ST12, Correct the amount of mounting position shift. The corrected mounting position shift data is stored in the control unit 50 as upper layer correction position alignment data P3 (step ST13).

다음에, 본딩 헤드(10)에 흡착 보유 지지된 칩 부품(4)의 위치 정렬 마크(5a)를 상측 시야(31)에 의해 화상 인식하고, 웨이퍼(2)의 실장 개소(2a)에 실장된 칩 부품(4)의 표면의 위치 정렬 마크(5b)를 하측 시야(32)에 의해 화상 인식한다. 칩 부품(4)의 위치 정렬 마크(5a)의 위치 정보는, 상층 위치 정렬 데이터(73a)로서 제어부(50)에 기억된다(스텝 ST14).Next, the alignment marks 5a of the chip components 4 adsorbed and held by the bonding head 10 are image-recognized by the upper visual field 31, and mounted on the mounting location 2a of the wafer 2 The image recognition of the alignment mark 5b on the surface of the chip component 4 is carried out by the lower side visual field 32. As shown in FIG. The positional information of the alignment mark 5a of the chip component 4 is memorize|stored in the control part 50 as upper layer alignment data 73a (step ST14).

다음에, 2시야 카메라(30)를 대기 위치로 이동시키고, 최하층 위치 정렬 데이터(72a)와 상층 위치 정렬 데이터(73a)와 상기 상층 보정 위치 정렬 데이터 P3으로부터, 보유 지지 스테이지(20)를 XY 방향, 본딩 헤드(10)를 θ 방향으로 위치 정렬한다(스텝 ST15).Next, the two-view camera 30 is moved to the standby position, and the holding stage 20 is moved in the XY direction from the lowest layer alignment data 72a, the upper layer alignment data 73a, and the upper layer correction alignment data P3. , the bonding head 10 is aligned in the θ direction (step ST15).

다음에, 본딩 헤드(10)를 하강시켜, 실장 개소(2a)에 칩 부품(4)을 압박 및 가열하여 적층 실장한다(스텝 ST16).Next, the bonding head 10 is lowered, and the chip component 4 is pressed and heated at the mounting location 2a for lamination mounting (step ST16).

다음에, 소정 시간의 압박과 가열이 완료되면 본딩 헤드(10)를 대기 위치까지 상승시킨다. 본딩 헤드(10)의 상승이 행해지면, 보유 지지 스테이지(20)를 XY 방향으로 이동시켜, 본딩 헤드(10)의 하측에 다음에 실장하는 실장 개소(2b)가 오도록 한다(스텝 ST17).Next, when the pressing and heating for a predetermined time are completed, the bonding head 10 is raised to the standby position. When the bonding head 10 is raised, the holding stage 20 is moved in the XY direction so that the mounting location 2b to be mounted next comes to the lower side of the bonding head 10 (step ST17).

다음에, 반송 수단(25)의 칩 슬라이더(26)가 칩 부품(4)을 칩 공급부로부터 본딩 헤드(10)에 수평 반송하고, 본딩 헤드(10)가 소정 높이까지 하강하고, 다음에 실장되는 칩 부품(4)이 칩 슬라이더(26)로부터 본딩 헤드(10)에 전달된다. 전달이 완료되면, 본딩 헤드(10)는 대기 위치의 높이로 상승하고, 칩 슬라이더(26)는 칩 공급부로 이동한다(스텝 ST18).Next, the chip slider 26 of the conveying means 25 horizontally conveys the chip component 4 from the chip supply unit to the bonding head 10, and the bonding head 10 descends to a predetermined height, and is mounted next. The chip component 4 is transferred from the chip slider 26 to the bonding head 10 . When the transfer is completed, the bonding head 10 rises to the height of the standby position, and the chip slider 26 moves to the chip supply section (step ST18).

다음에, 2시야 카메라(30)를 본딩 헤드(10)와 보유 지지 스테이지(20) 사이에 삽입한다(스텝 ST19).Next, the two-view camera 30 is inserted between the bonding head 10 and the holding stage 20 (step ST19).

다음에, 스텝 ST13 내지 스텝 ST19를 반복하여, 실장 개소에 칩 부품(4)을 적층 실장한다. 또한, 스텝 ST13에서는 실장 개소가 참조 부호 2b, 2c ‥로 이동하고, 위치 정렬 마크도 참조 부호 3b, 3c ‥로 이동해 간다. 모든 실장 개소에 칩 부품(4)이 적층 실장 완료되면 다음 스텝으로 이동한다(스텝 ST20).Next, steps ST13 to ST19 are repeated to stack and mount the chip component 4 at the mounting location. In addition, in step ST13, the mounting location moves to 2b, 2c..., and the alignment mark also moves to 3b, 3c.... When the chip components 4 are stacked and mounted at all the mounting locations, the process moves to the next step (step ST20).

다음에, 적층수가 소정값에 도달하였는지 확인한다. 도달하지 않은 경우에는, 스텝 ST12로 되돌아가, 적층 실장을 속행한다(스텝 ST21). 도달한 경우에는, 웨이퍼(2)에의 칩 부품(4)의 적층 실장을 종료한다.Next, it is checked whether the number of stacks has reached a predetermined value. When not reached, it returns to step ST12 and lamination|stacking mounting is continued (step ST21). When it arrives, the lamination|stacking mounting of the chip component 4 on the wafer 2 is complete|finished.

이와 같이, 복수의 실장 개소를 갖는 웨이퍼(2)에 칩 부품(4)을 한 층마다 실장해 갈 때에, 기준 마크(60)를 2시야 카메라(30)의 하측 시야(32)에 의해 화상 인식하고 실장 전 기준 마크 데이터 위치 정보 P0과 열팽창 후의 기준 위치 정보 P1을 비교하여 위치 어긋남 데이터 P2를 작성하고 있으므로 분위기 온도의 변화에 의한 2시야 카메라(30)의 하우징(33)의 열팽창에 의한 연신을 보정하여 적층 실장을 행할 수 있다.In this way, when the chip component 4 is mounted on the wafer 2 having a plurality of mounting locations for each layer, the reference mark 60 is image recognized by the lower field of view 32 of the two-view camera 30 . And since the position shift data P2 is created by comparing the reference mark data position information P0 before mounting and the reference position information P1 after thermal expansion, elongation due to thermal expansion of the housing 33 of the two-view camera 30 due to the change in ambient temperature It can be corrected and laminated mounting can be performed.

기준 마크의 화상 인식은, 분위기 온도가 포화된 후에는, 적층 실장할 때마다 행하지 않아도 된다. 2시야 카메라(30)의 하우징(33)에 설치된 온도 센서(35)의 데이터와 하우징의 열팽창에 의한 연신의 데이터로부터, 적절히, 화상 인식의 타이밍을 생략할 수 있다.After the ambient temperature is saturated, the image recognition of the reference mark does not have to be performed every time the stack is mounted. The timing of image recognition can be abbreviate|omitted suitably from the data of the temperature sensor 35 provided in the housing 33 of the two-view camera 30, and the data of the extending|stretching by thermal expansion of the housing.

스텝 ST13에서 측정한 상층 보정 위치 정렬 데이터 P3을 스텝 ST15에서 가산하는 경우에, 실장 개소의 순으로 연속하여 n회의 취득한 데이터의 평균값을 사용하여 n회 후의 실장 개소에 가산하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 측정 변동이나 돌발 어긋남에 의한 이상 데이터의 영향을 최소한으로 할 수 있다.When adding the upper layer corrected alignment data P3 measured in step ST13 in step ST15, the average value of the data acquired n times consecutively in the order of the mounting locations may be used and added to the mounting locations n times later. In this way, it is possible to minimize the influence of abnormal data due to measurement fluctuations or abrupt deviations.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태의 실장 장치(100)에 대하여 설명한다. 도 7은 실장 장치(100)의 개략 측면도이다. 실장 장치(1)에서 사용한 부호는, 실장 장치(100)에서 유용한다. 실장 장치(1)는 기준 마크(60)를 보유 지지 스테이지(20)에 설치하였지만, 실장 장치(100)에서는, 기준 마크(61)를 본딩 헤드(10)에 설치된 브래킷(11)의 선단에 설치하고 있다.Next, a mounting apparatus 100 according to a second embodiment of the present invention will be described. 7 is a schematic side view of the mounting apparatus 100 . Reference numerals used in the mounting device 1 are useful in the mounting device 100 . In the mounting apparatus 1 , the reference mark 60 is provided on the holding stage 20 , but in the mounting apparatus 100 , the reference mark 61 is installed at the tip of the bracket 11 provided on the bonding head 10 . are doing

이와 같은 실장 장치(100)를 사용하여, 웨이퍼(2)에 칩 부품(4)을 적층 실장하는 실장 방법에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 2시야 카메라(30)의 하측 시야(32)에 의해, 기준 마크(60)를 화상 인식하였지만, 제2 실시 형태에서는 상측 시야(31)에 의해 기준 마크(61)를 화상 인식한다. 이것에 수반하여, 제1 실시 형태의 스텝 ST03, ST12가, 다음에 나타내는 바와 같이 변경된다. 다른 스텝은 제1 실시 형태와 마찬가지로 된다.A mounting method in which the chip component 4 is stacked and mounted on the wafer 2 using such a mounting apparatus 100 will be described. In the first embodiment, the reference mark 60 was image-recognized by the lower field of view 32 of the two-view camera 30 . In the second embodiment, the reference mark 61 is imaged by the upper field of view 31 . Recognize. In connection with this, steps ST03 and ST12 of the first embodiment are changed as shown below. Other steps are the same as in the first embodiment.

스텝 ST03은, 「2시야 카메라(30)를 본딩 헤드(10)와 보유 지지 스테이지(20) 사이에 삽입한다. 2시야 카메라(30)의 상측 시야(31)에 기준 마크(61)가 들어오도록, 2시야 카메라(30)를 이동시킨다. 상측 시야(31)에 의해 화상 인식하여 얻어진 실장 전 기준 마크의 위치 정보를 초기의 위치 정보 P0으로서 제어부(50)에 기억한다(스텝 ST03a)」로 변경한다.Step ST03 "inserts the two-view camera 30 between the bonding head 10 and the holding stage 20 . The two-view camera 30 is moved so that the reference mark 61 enters the upper field of view 31 of the two-view camera 30 . The position information of the pre-mounting reference mark obtained by image recognition by the upper visual field 31 is stored in the control unit 50 as the initial position information P0 (step ST03a)”.

스텝 ST12는, 「2시야 카메라(30)를 스텝 ST03과 동일한 장소로 이동한다. 2시야 카메라(30)의 하우징(33)은 실장 작업에 의해 분위기 온도가 상승함으로써 열팽창되어 있기 때문에, 상측 시야(31)에 의해 화상 인식되는 기준 마크(61)의 위치는, 스텝 ST03a에서 인식한 위치로부터 어긋난 위치에서 인식된다. 제어부(50)는 기준 마크(61)의 위치를 열팽창 후의 기준 위치 정보 P1로서 기억하고, 스텝 ST03a에서 기억한 초기의 실장 전 기준 마크의 위치 정보 P0과의 차를 계산하여, 위치 어긋남 데이터 P2로서 기억한다(스텝 ST12a)」로 변경한다.In step ST12, "the two-view camera 30 is moved to the same place as step ST03. Since the housing 33 of the two-view camera 30 is thermally expanded as the ambient temperature rises due to the mounting operation, the position of the reference mark 61 recognized as an image by the upper field of view 31 is determined in step ST03a. It is recognized at a position deviated from the position. The control unit 50 stores the position of the reference mark 61 as the reference position information P1 after thermal expansion, calculates a difference from the position information P0 of the reference mark before mounting at the initial stage stored in step ST03a, and as the position shift data P2 memorize (step ST12a)".

이와 같은 변경에 의해, 제2 실시 형태는 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.By such a change, 2nd Embodiment can exhibit the effect similar to 1st Embodiment.

본 실시 형태에서는, 2시야에 인식 수단을 구비한 일체형의 하우징으로 구성된 2시야 카메라(30)로 하고 있지만, 웨이퍼(2)측을 인식하는 하측 시야(32)와 칩 부품(4)측을 인식하는 상측 시야(31)를 각각 분리시킨 구성의 경우에도, 하측 시야(32)에 의해 실장 후 정밀도를 측정할 수 있으므로, 하측 시야(32)를 고정하는 하우징이 열팽창에 의해 변형된 경우라도 보유 지지 스테이지(20)측의 기준 마크(60)를 인식함으로써, 열팽창에 의한 광축의 변화량을 구할 수 있으므로, 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.In this embodiment, although it is set as the two field of view camera 30 comprised with the integrated housing provided with the recognition means for 2 fields of view, the lower side field of view 32 which recognizes the wafer 2 side, and the chip component 4 side are recognized. Even in the case of a configuration in which the upper visual field 31 is separated from each other, precision can be measured after mounting by the lower visual field 32, so that even when the housing for fixing the lower visual field 32 is deformed due to thermal expansion, it is held By recognizing the reference mark 60 on the side of the stage 20, the amount of change in the optical axis due to thermal expansion can be obtained, so that the same effect can be exhibited.

웨이퍼(2)측을 인식하는 하측 시야(32)와 칩 부품(4)측을 인식하는 상측 시야(31)를 일체형의 하우징으로 구성한 2시야 카메라(30)이면, 웨이퍼(2)와 칩 부품(4)의 각각의 위치 정렬 마크(3a, 5a, 5b)를 동기하여 인식할 수 있으므로, 고속으로 고정밀도의 실장이 가능해진다.If the two-view camera 30 is configured as an integrated housing with a lower view 32 for recognizing the wafer 2 side and an upper view 31 for recognizing the chip component 4 side, the wafer 2 and the chip component ( Since each alignment mark 3a, 5a, 5b of 4) can be recognized synchronously, high-precision mounting becomes possible at high speed.

또한 실장 후의 정밀도를 측정하기 위한 기준 마크(60)는, 위치 정렬 마크(3a, 5a, 5b) 이외에 적층되는 칩 부품(4)의 상하에서 동일한 배열 개소의 관통 전극의 헤드 꼭대기부를 사용해도 된다. 이렇게 하면, 전기 신호를 전달하는 전극끼리의 위치 정렬 정밀도를 고정밀도로 측정할 수 있으므로 보다 고품질의 접합을 행할 수 있다.In addition, as the reference mark 60 for measuring the precision after mounting, the head top of the through-electrode in the same arrangement position above and below the stacked chip component 4 other than the alignment marks 3a, 5a, 5b may be used. In this way, since it is possible to measure the alignment accuracy of the electrodes that transmit electrical signals with high accuracy, higher quality bonding can be performed.

1 : 실장 장치
2 : 웨이퍼
2a : 실장 개소
2b : 실장 개소
2c : 실장 개소
3a : 위치 정렬 마크
3b : 위치 정렬 마크
3c : 위치 정렬 마크
4 : 칩 부품(반도체 칩)
5a : 위치 정렬 마크
5b : 위치 정렬 마크
10 : 본딩 헤드
11 : 브래킷
20 : 보유 지지 스테이지
25 : 반송 수단
26 : 칩 슬라이더
30 : 2시야 카메라
31 : 상측 시야
32 : 하측 시야
33 : 하우징
35 : 온도 센서
50 : 제어부
60 : 기준 마크
61 : 기준 마크
72a : 최하층 위치 정렬 데이터
72b : 최하층 위치 정렬 데이터
72c : 최하층 위치 정렬 데이터
73a : 상층 위치 정렬 데이터
73b : 상층 위치 정렬 데이터
73c : 상층 위치 정렬 데이터1: Mounting device
2: Wafer
2a: mounting location
2b: mounting location
2c: mounting location
3a: Position alignment mark
3b: Position alignment mark
3c: Position alignment mark
4: Chip component (semiconductor chip)
5a: Position alignment mark
5b: Position alignment mark
10: bonding head
11: Bracket
20: holding stage
25: conveyance means
26 : Chip Slider
30: 2 field of view camera
31: upper view
32: lower vision
33: housing
35: temperature sensor
50: control unit
60: reference mark
61: reference mark
72a: lowest layer position alignment data
72b: lowest layer position alignment data
72c: lowest floor position alignment data
73a: upper layer position alignment data
73b: upper layer position alignment data
73c: upper layer position alignment data

Claims (5)

피접합물을 순차적으로 적층하여 접합해 가는 3차원 실장에 사용되는 실장 장치이며,
최하층에 대응하는 피접합물을 보유 지지하는 보유 지지 스테이지와,
최하층에 순차적으로 적층해 가는 피접합물을 보유 지지하는 본딩 헤드와,
하층의 피접합물에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 하층용 인식 수단과,
상층의 피접합부에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 상층용 인식 수단과,
적어도 상기 하층용 인식 수단을 지지하는 하우징을 구비하고,
상기 하층용 인식 수단이, 적층마다 순차적으로 적층된 피접합물의 실장 후의 위치 정렬 마크를 화상 인식하여 위치 정보를 얻는 기능과, 상기 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 실장 작업 전 및 상기 하우징이 열팽창하는 과정에서 화상 인식하고, 상기 기준 마크의 실장 작업 전 및 상기 하우징이 열팽창하는 과정의 화상 인식 결과로부터 상기 하층용 인식 수단의 위치 어긋남을 측정하고, 피접합물을 순차적으로 적층하는 위치를 보정하는 기능을 갖는 제어부를 구비한, 실장 장치.It is a mounting device used for three-dimensional mounting by sequentially stacking and joining objects to be joined.
a holding stage for holding a to-be-joined object corresponding to the lowest layer;
A bonding head for holding a to-be-joined object which is laminated|stacked sequentially on the lowest layer, and
Recognizing means for the lower layer for recognizing the alignment mark attached to the lower layer to be joined;
an upper layer recognition means for recognizing the alignment marks attached to the upper layer to be joined;
and a housing for supporting at least the lower layer recognition means,
The recognition means for the lower layer has a function of image recognition of the position alignment marks after the mounting of the to-be-joined object laminated sequentially for each lamination to obtain position information, and the reference mark installed on the holding stage before the mounting operation and the housing is thermally expanded. A function of recognizing an image in the process, measuring the position shift of the recognition means for the lower layer from the image recognition result before the mounting operation of the reference mark and during the process of thermal expansion of the housing, and correcting the position of sequentially stacking the joined objects A mounting device provided with a control unit having a. 제1항에 있어서,
상기 하층용 인식 수단과 상기 상층용 인식 수단이 일체형으로 구성된 2시야 카메라를 구비한, 실장 장치.According to claim 1,
and a two-view camera in which the recognition means for the lower layer and the recognition means for the upper layer are integrally configured. 제2항에 있어서,
상기 2시야 카메라의 내부에 주위 온도를 측정하는 온도 센서를 구비한, 실장 장치.3. The method of claim 2,
A mounting device provided with a temperature sensor for measuring an ambient temperature inside the two-view camera. 피접합물을 상하 방향으로 순차적으로 적층하여 접합해 가는 3차원 실장에 사용되는 실장 장치에 있어서의 실장 방법이며,
최하층에 대응하는 피접합물을 보유 지지하는 보유 지지 스테이지와,
최하층에 순차적으로 적층해 가는 피접합물을 보유 지지하는 본딩 헤드와,
하층의 피접합물에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 하층용 인식 수단과,
상층의 피접합부에 붙은 위치 정렬 마크를 인식하는 상층용 인식 수단과,
적어도 상기 하층용 인식 수단을 지지하는 하우징을 구비한 실장 장치에 있어서,
피접합물을 순차적으로 적층하는 작업에 앞서, 상기 보유 지지 스테이지에 설치된 기준 마크를 상기 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 상기 기준 마크의 화상 인식 정보를 실장 전 기준 마크의 위치 정보로서 기억하는 공정과,
상기 보유 지지 스테이지에 보유 지지된 최하층에 대응하는 피접합물의 위치 정렬 마크를 상기 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하여 최하층 위치 정렬 데이터로서 기억하는 공정과,
상기 본딩 헤드에 보유 지지된 피접합물의 이면의 위치 정렬 마크를, 상기 상층용 인식 수단에 의해 화상 인식하여 상층 위치 정렬 데이터로서 기억하는 공정과,
상기 최하층 위치 정렬 데이터와 상기 상층 위치 정렬 데이터에 기초하여, 상기 보유 지지 스테이지 혹은 상기 본딩 헤드를 위치 정렬한 후, 피접합물끼리를 접합하는 공정과,
적층 실장 후에, 상기 최하층 위치 정렬 데이터와 적층 실장된 피접합물의 표면의 위치 정렬 마크의 위치 정보로부터 실장 후의 위치 어긋남량을 계산하는 공정과,
상기 보유 지지 스테이지에 설치된 상기 기준 마크를 상기 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 상기 하우징의 열팽창 과정의 기준 위치 정보로서 기억하는 공정과,
상기 실장 전 기준 마크의 위치 정보와 상기 열팽창 과정의 기준 위치 정보로부터 하층용 인식 수단의 연신을 측정하여 위치 어긋남 데이터로서 기억하는 공정과,
상기 본딩 헤드에 보유 지지된, 다음에 적층되는 피접합물의 이면의 위치 정렬 마크를 상기 상층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 화상 인식된 데이터에 상기 위치 어긋남 데이터의 보정을 가하여 상층 보정 위치 정렬 데이터로서 기억하는 공정을 포함하고,
상기 열팽창 과정의 기준 위치 정보를 기억하는 공정과, 상기 상층 보정 위치 정렬 데이터를 기억하는 공정과, 상기 피접합물의 상층에 피접합물을 접합하는 공정을 반복하는, 실장 방법.It is a mounting method in a mounting device used for three-dimensional mounting in which objects to be joined are sequentially stacked and joined in the vertical direction,
a holding stage for holding a to-be-joined object corresponding to the lowest layer;
A bonding head for holding a to-be-joined object which is laminated|stacked sequentially on the lowest layer, and
Recognizing means for the lower layer for recognizing the alignment mark attached to the lower layer to be joined;
an upper layer recognition means for recognizing the alignment marks attached to the upper layer to be joined;
In the mounting device provided with a housing for supporting at least the lower layer recognition means,
Prior to the operation of sequentially stacking objects to be joined, image recognition of the reference mark installed on the holding stage is performed by the recognition means for the lower layer, and image recognition information of the reference mark is stored as position information of the reference mark before mounting process and
a step of image-recognizing the alignment marks of the to-be-joined object corresponding to the lowest layer held by the holding stage by the recognition means for the lower layer, and storing the alignment marks as the lowest layer alignment data;
a step of image-recognizing the alignment marks on the back surface of the to-be-joined object held by the bonding head by the upper-layer recognition means and storing them as upper-layer alignment data;
a step of bonding the objects to be joined together after aligning the holding stage or the bonding head based on the lowermost layer alignment data and the upper layer alignment data;
after lamination and mounting, calculating an amount of positional shift after mounting from the lowest layer alignment data and positional information of alignment marks on the surface of the laminated mounted object;
image recognition of the reference mark provided on the holding stage by the lower layer recognition means, and storing the reference mark as reference position information of the thermal expansion process of the housing;
a step of measuring the elongation of the lower layer recognition means from the positional information of the reference mark before mounting and the reference positional information of the thermal expansion process and storing it as positional shift data;
The upper layer correction alignment data by image recognition of the alignment mark on the back surface of the to-be-joined object held by the bonding head and to be laminated next by the upper layer recognition means, and applying the correction of the misalignment data to the image recognized data. including the process of remembering as
A mounting method comprising repeating a step of storing reference position information of the thermal expansion process, a step of storing the upper layer correction alignment data, and a step of bonding an object to be joined to an upper layer of the object to be joined. 제4항에 있어서,
상기 하층용 인식 수단과 상기 상층용 인식 수단을 일체형의 하우징으로 구성한 2시야 카메라의 내부에 설치된 온도 센서의 데이터로부터, 상기 보유 지지 스테이지에 설치된 상기 기준 마크를 상기 하층용 인식 수단에 의해 화상 인식하고, 상기 열팽창 과정의 기준 위치 정보로서 기억하는 공정을 실시하지 않고, 전회의 상기 열팽창 과정의 기준 위치 정보를 사용하여, 상기 하층용 인식 수단의 수평 방향의 연신을 측정하여 위치 어긋남 데이터로서 기억하는 공정을 갖는, 실장 방법.5. The method of claim 4,
Image recognition of the reference mark provided on the holding stage by the lower layer recognition means from data of a temperature sensor installed inside a two-view camera in which the recognition means for the lower layer and the recognition means for the upper layer are integrated into a housing, , A step of measuring the horizontal elongation of the recognition means for the lower layer using the reference position information of the previous thermal expansion process without carrying out the step of storing it as the reference position information of the thermal expansion process and storing it as position shift data , a mounting method.
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