KR20170015488A - 본딩 장치 및 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법 - Google Patents

본딩 장치 및 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

경사 광학계(30)를 가지는 본딩 장치(10)의 제어부(40)는 캐필러리(24)를 제1 높이 위치까지 하강시켜 경사 광학계(30)의 촬상면 상에 있어서의 캐필러리(24)의 선단부의 위치 A11과 캐필러리의 선단부의 상의 위치를 A12로서 산출하고, 마찬가지로 캐필러리(24)를 더욱 낮은 제2 높이 위치까지 하강시켜 촬상면 상에 있어서의 캐필러리(24)의 선단부의 위치 A21과 캐필러리의 선단부의 상의 위치를 A22로서 산출하고, 산출된 A11, A12, A21, A22의 4개의 위치 데이터와, 제1 높이 위치와 제2 높이 위치에 기초하여, 본딩 대상물(8)에 대한 캐필러리(24)의 착지점 위치를 추정한다. 이것에 의해 본딩 장치에 경사 광학계를 사용하여 본딩 처리의 위치 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

Description

본딩 장치 및 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법{BONDING DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING LANDING POINT POSITION OF BONDING TOOL}
본 발명은 본딩 장치 및 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법에 관련하여, 특히 본딩 툴과 위치 결정 카메라가 소정의 오프셋 거리만큼 떨어져서 설치되는 본딩 장치 및 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법에 관한 것이다.
예를 들면 와이어 본딩 처리에 있어서, 와이어를 본딩 대상물의 원하는 위치에 본딩하기 위해서는 와이어를 유지하는 툴의 선단 위치와 본딩 대상물의 원하는 위치를 정확하게 위치 결정할 필요가 있다. 그 때문에 위치 결정 카메라가 설치되는데, 본딩 툴의 위치에 위치 결정 카메라를 겹쳐서 배치할 수는 없으므로, 본딩 툴과 위치 결정 카메라를 소정의 오프셋 거리만큼 떨어져서 설치하고, 위치 결정 카메라와 본딩 대상물의 원하는 위치 사이에서 위치 결정하고, 그 후 오프셋 거리만큼 본딩 툴을 이동시키는 것이 행해진다.
특허문헌 1에는 본딩 장치에 있어서의 툴의 축심과 툴로부터 떨어져서 배치되는 위치 검출용 카메라의 광축과의 사이의 오프셋량을 정확하게 교정하기 위해서, 광원과 레퍼런스 부재와 프리즘 등의 광학계를 사용하는 것이 개시되어 있다. 여기서는 광원을 사용하여 봉형상의 레퍼런스 부재와 툴 선단을 조사(照射)하고, 광학계로 쌍방의 그림자를 위치 검출용 카메라로 검출하여, 쌍방의 그림자 사이의 어긋남에 기초하여 오프셋량을 정확하게 교정한다.
특허문헌 2에는 와이어 접속 장치에 있어서, 캐필러리가 가압을 행하기 직전에 카메라가 접속 영역의 연직 상방으로부터 상을 포착하는 것이 아니라, 캐필러리가 뻗는 방향에 대하여 소정의 각도로 경사 방향으로부터 조명하고, 캐필러리를 끼우고 대칭의 비스듬한 방향에 설치한 카메라로 그 상을 포착하도록 한 경사 광학계의 구성이 개시되어 있다. 여기서는 접속 영역의 이상 가압점의 2차원 좌표를 카메라로 특정하고, 캐필러리가 서치 높이를 통과할 때에 캐필러리의 움직임을 멈추고, 그 때의 캐필러리의 선단부와 그 음영을 경사 광학계의 카메라로 포착하여, 예측 가압점의 2차원 좌표를 구하고, 이상 가압점의 2차원 좌표와의 차를 구하여, 캐필러리의 움직임을 수정한다.
일본 특허 제3416091호 공보 일본 특개 2002-076050호 공보
특허문헌 1의 레퍼런스를 사용하여 오프셋량을 구성하는 방법은 조명을 포함하는 복잡한 광학계를 사용하기 때문에 고비용이 되고, 또 내열성 등에 과제가 남는다. 레퍼런스를 특허문헌 2의 경사 광학계로 관측하는 것으로 하면 구성이 간단해진다고 생각되지만, 경사 광학계에서는 대상물의 높이 위치가 변화하면 위치 어긋남이라고 오인한다. 대상물의 높이와 툴 선단의 높이의 관계를 미리 설정할 수 있지만, 온도 변화 등에 의해 이들 높이 관계나 경사 광학계의 경사 각도 등이 변동하여, 그대로로는 정확한 위치 검출이 곤란하다.
본 발명의 목적은 경사 광학계를 사용하여 본딩 처리의 위치 정밀도를 보다 향상시키는 본딩 장치 및 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 본딩 장치는 본딩 헤드에 부착되는 본딩 툴과, 본딩 헤드를 XY방향으로 슬라이딩운동이 자유롭게 이동시키는 스테이지와, 본딩 툴을 XY 평면에 수직인 Z방향으로 자유롭게 이동시키는 Z 이동 기구와, 본딩 툴의 하방에 배치되고, 본딩 툴에 관한 상(像)을 받아들이는 평면 물체와, 본딩 툴과 평면 물체를 비스듬히 상방으로부터 관측하는 경사 광학계와, 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 처리를 실행하는 제어부를 구비하고, 제어부는 본딩 툴을 Z방향을 따라 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 소정의 제1 높이 위치까지 하강시키는 공정과, 제1 높이 위치에 있어서, 경사 광학계로, 본딩 툴의 선단부와, 평면 물체가 받아들이는 본딩 툴의 선단부의 상을 촬상하고, 촬상면 상에 있어서의 본딩 툴의 선단부의 위치 A11과 본딩 툴의 선단부의 상의 위치를 A12로서 산출하는 공정과, 본딩 툴을 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 제1 높이 위치보다 낮은 제2 높이 위치까지 하강시키는 공정과, 제2 높이 위치에 있어서, 경사 광학계로, 본딩 툴의 선단부와, 평면 물체가 받아들이는 본딩 툴의 선단부의 상을 촬상하고, 촬상면 상에 있어서의 본딩 툴의 선단부의 위치 A21과 본딩 툴의 선단부의 상의 위치를 A22로서 산출하는 공정과, 산출된 A11, A12, A21, A22의 4개의 위치 데이터와, 제1 높이 위치와 제2 높이 위치에 기초하여, 본딩 대상물에 대한 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 공정을 실행 가능하도록 구성된다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 평면 물체는 미러이며, 미러가 받아들이는 본딩 툴에 관한 상은 미러에 비치는 본딩 툴의 허상이라고 해도 적합하다.
또 본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 평면 물체는 경면 형상 또는 확산면 형상의 표면에 패턴을 가지는 본딩 대상물이라고 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 본딩 툴을 끼우고 경사 광학계와 반대측의 비스듬히 상방으로부터 조명하는 조명 장치를 구비하고, 평면 물체는 조명 장치에 의해 조명된 본딩 툴의 그림자의 상을 받아들이는 평판이며, 경사 광학계는 본딩 툴의 선단부와, 평면 물체가 받아들이는 본딩 툴의 선단부의 그림자의 상을 촬상하는 것으로 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 본딩 툴은 와이어 본딩 처리를 행하는 캐필러리, 또는 다이 본딩 처리를 행하는 툴, 또는 플립 칩 실장 처리를 행하는 툴의 어느 하나라고 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 경사 광학계는 본딩 툴과 평면 물체에 대하여 샤임플러그 조건을 만족하는 렌즈와 투영면을 가지는 전단 광학계를 포함하고, 전단 광학계의 투영면 상의 상을 텔레센트릭 광학계로 촬상하는 것으로 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 경사 광학계는 본딩 툴의 선단부와, 평면 물체가 받아들이는 본딩 툴의 선단부의 상의 어느 일방에 대해서, 서로의 광로 길이를 동일하게 되도록 조정하는 광로 길이 보상 광학 소자를 사용하는 것으로 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 본딩 툴과 소정의 오프셋 거리만큼 떨어져 본딩 헤드에 부착되는 위치 결정 카메라를 더욱 포함하고, 평면 물체는 위치 결정의 기준이 되는 기준 패턴을 가지고, 제어부는 평면 물체에 있어서의 기준 패턴의 위치를 위치 결정 카메라로 검출하고, 검출된 기준 패턴의 위치로부터 소정의 오프셋 거리만큼 본딩 툴을 이동시키는 것으로 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 제어부는 기준 패턴의 위치라고 추정된 착지점 위치의 차분으로부터, 본딩에 있어서 발생하는 본딩 오프셋의 변화를 검지하는 것으로 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 제어부는 검지한 본딩 오프셋의 변화량을 피드백하여 본딩을 행하는 것으로 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 평면 물체 상의 기준 패턴 대신에, 본딩을 행하는 반도체 디바이스의 패턴을 위치 결정을 위한 기준 패턴으로서 사용하는 것으로 해도 적합하다.
본 발명에 따른 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법은 본딩 헤드에 부착되는 본딩 툴과, 본딩 헤드를 XY방향으로 슬라이딩운동이 자유롭게 이동시키는 스테이지와, 본딩 툴을 XY 평면에 수직인 Z방향으로 자유롭게 이동시키는 Z 이동 기구와, 본딩 툴의 하방에 배치되고, 본딩 툴에 관한 상을 받아들이는 평면 물체와, 본딩 툴과 평면 물체를 비스듬히 상방으로부터 관측하는 경사 광학계와, 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 처리를 실행하는 제어부를 구비하는 본딩 장치를 준비하는 공정과, 제어부는 본딩 툴을 Z방향을 따라 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 소정의 제1 높이 위치까지 하강시키는 공정과, 제1 높이 위치에 있어서, 경사 광학계가 구비하는 카메라로 본딩 툴의 선단부와, 평면 물체가 받아들이는 본딩 툴의 선단부의 상을 촬상하고, 촬상면 상에 있어서의 본딩 툴의 선단부의 위치 A11과 본딩 툴의 선단부의 상의 위치를 A12로서 산출하는 공정과, 제어부에 의해 본딩 툴을 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 제1 높이 위치보다 낮은 제2 높이 위치까지 하강시키는 공정과, 제2 높이 위치에 있어서, 경사 광학계가 구비하는 카메라로 본딩 툴의 선단부와, 평면 물체가 받아들이는 본딩 툴의 선단부의 상을 촬상하고, 제어부에 의해 촬상면 상에 있어서의 본딩 툴의 선단부의 위치 A21과 본딩 툴의 선단부의 상의 위치를 A22로서 산출하는 공정과, 산출된 A11, A12, A21, A22의 4개의 위치 데이터와, 제1 높이 위치와 제2 높이 위치에 기초하여, 본딩 대상물에 대한 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 공정을 포함한다.
상기 구성에 의하면, 본딩 툴의 선단부의 상 또는 그림자를 평면 물체로 받아들이고, 그 상 또는 그림자와 본딩 툴의 선단부 그 자체를 경사 광학계로 동시에 촬상한다. 본딩 툴이 본딩 대상물에 착지할 때는, 촬상면 상에서 본딩 툴에 관한 상 또는 그림자에 있어서의 본딩 툴의 선단부의 위치와, 본딩 툴의 선단부 그 자체의 위치가 일치할 것이다.
툴 선단의 위치는 온도 변화 등에 의해 설정값으로부터 변동하므로, 본딩 툴이 본딩 대상물의 어디에 착지할지는 정확하게는 불분명하다. 그래서 본딩 툴을 본딩 대상물에 착지시키지 않고 착지점의 좌표를 추정할 수 있으면, 그 착지점의 추정 좌표에 기초하여 본딩 처리를 행할 수 있고, 본딩 처리의 위치 정밀도가 보다 향상한다.
상기 구성에서는 본딩 툴을 대상물에 착지시키지 않는 2개의 높이 위치의 각각에 있어서, 본딩 툴의 선단부의 상 또는 그림자의 위치와 본딩 툴의 선단부 그 자체의 위치를 산출하여, 합계 4개의 위치 데이터로부터 착지점의 좌표를 추정할 수 있다. 이것에 의해 본딩 처리의 위치 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태에 있어서의 본딩 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1(a)은 본딩 처리를 행할 때의 상태를 나타내는 도면이며, (b)는 캐필러리의 착지점을 추정할 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시형태에 있어서 사용되는 텔레센트릭 광학계를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 본딩 장치에 있어서, 본딩 대상물에 대한 캐필러리의 착지점 위치를 추정하는 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 도 3의 순서 중, 제1 높이에 있어서, 촬상면 상의 캐필러리의 선단부의 위치와, 미러에 비치는 허상의 캐필러리의 선단부의 위치를 구하는 순서를 나타내는 도면이다. 도 4(a)는 캐필러리와 그 허상을 촬상할 때의 광로 관계를 나타내는 도면, (b)는 촬상면을 나타내는 도면, (c)는 촬상면 상의 캐필러리의 선단부의 위치와, 허상의 캐필러리의 선단부의 위치를 본딩 툴의 선단 높이에 관련지어 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 순서 중, 제2 높이에 대한 순서를 나타내는 도면이며, 도 4와 마찬가지의 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시형태의 본딩 장치에 있어서, 본딩 대상물에 대한 캐필러리의 착지점 위치를 추정하여 산출하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시형태의 본딩 장치에 있어서, 미러 대신에 확산판을 사용하는 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시형태의 본딩 장치에 있어서, 본딩 대상물의 표면의 경(鏡)면을 사용하여 캐필러리의 착지점을 추정하는 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본딩 장치가 플립 칩 실장 장치일 때에 캐필러리의 착지점을 추정하는 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본딩 장치가 다이 본딩 장치일 때에 캐필러리의 착지점을 추정하는 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 12는 별개의 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 작용을 나타내는 상세도이다.
이하에 도면을 사용하여 본 발명에 따른 실시형태를 상세하게 설명한다. 본딩 장치로서는 와이어 본딩 장치, 다이 본딩 장치, 플립 칩 실장 장치 등, 본딩 툴을 사용하여 본딩 처리를 행하는 것을 포함하는데, 이하에서는 특별히 언급하지 않는 한, 본딩 툴로서 캐필러리를 사용하는 와이어 본딩 장치에 대해 설명한다.
이하에서는 모든 도면에 있어서 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1은 와이어 본딩 장치(10)의 구성도이다. 와이어 본딩 장치(10)는 캐필러리(24)와 경사 광학계(30)를 포함하는 장치 본체부(11)와, 장치 본체부(11)를 구성하는 각 요소를 전체로서 제어하는 제어부(40)를 포함하여 구성된다. 장치 본체부(11)를 구성하는 각 요소는 가대(12) 상에 배치된다. 이하에서는 와이어 본딩 장치(10)를 특별히 언급하지 않는 한 본딩 장치(10)라고 부른다. 또한 도 1에는 와이어 본딩 장치(10)의 구성 요소는 아니지만, 본딩 대상물(8)이 표시되어 있다.
본딩 장치(10)는 캐필러리(24)를 사용하여 통상의 본딩 처리를 행함과 아울러, 여기서는 경사 광학계(30)를 사용하여 본딩 대상물(8)에 대한 캐필러리(24)의 착지점 위치를 추정한다. 도 1(a)은 통상의 본딩 처리를 행하는 상태의 본딩 장치(10)를 나타내고, (b)는 본딩 대상물(8)에 대한 캐필러리(24)의 착지점 위치를 추정할 때의 본딩 장치(10)의 상태를 나타내는 도면이다. 이하에서는 「본딩 대상물에 대한 캐필러리(24)의 착지점 위치의 추정」을 간단히 「착지점 위치의 추정」이라고 부른다. 착지점 위치의 추정은 3차원의 위치의 추정이 가능하지만, 이하에서는 특별히 언급하지 않는 한 XY 평면 내의 위치의 추정에 대해서 서술한다. 도 1에서는 3차원 좌표계의 X방향, Y방향, Z방향을 나타냈다. XY 평면은 가대(12)의 상면과 평행한 평면이다. Z방향은 XY 평면에 수직인 방향이다.
또한 경사 광학계(30)에 있어서의 촬상면 상의 평면 위치를 나타내기 위해서, 직교하는 xy 좌표계를 사용한다. 이 xy 좌표계의 x방향, y방향은 도 1의 X방향, Y방향과는 다른 것이다. 이 2개를 구별하기 위해서, 가대(12)의 상면과 평행한 평면에 대한 좌표계에는 대문자의 X, Y를 사용하고, 경사 광학계(30)의 촬상면에 대한 좌표계에는 소문자의 x, y를 사용한다. (X, Y)좌표계와 (x, y)좌표계 사이의 변환은 가대(12)의 상면과 경사 광학계(30)의 촬상면 사이의 기하학적 배치에 기초하여 행할 수 있다.
이하에서는 본딩 대상물(8)에 대한 캐필러리(24)의 착지점 위치를 추정하는 기능을 중심으로 설명하고, 통상의 본딩 처리에 대해서는 필요한 범위에서 서술한다.
본딩 스테이지(13)는 본딩 대상물(8)을 탑재하는 본딩 대상 유지대에서, 도시하고 있지 않은 피더부의 이송 클로에 의해 로더부로부터 본딩 대상물이 반송되어 온다. 본딩 대상물(8)은 예를 들면 반도체 디바이스가 탑재된 기판이다. 이 경우, 실제로 와이어 본딩 처리의 대상이 되는 것은 반도체 디바이스의 패드와 기판의 리드이다. 이 경우, 착지점 위치의 추정에 있어서의 착지점은 캐필러리(24)의 선단부가 반도체 디바이스의 패드의 표면에 착지한 점, 또는 캐필러리(24)의 선단부가 기판의 리드의 표면에 착지한 점이다. 이하에서는 캐필러리(24)의 선단부가 반도체 패드의 표면에 착지한 점을 착지점으로서 설명한다.
도 1에서는 착지점 위치의 추정을 위해서, 본딩 대상물(8) 대신에, 본딩 스테이지(13)에 미러(16)가 탑재된다. 미러(16)는 본딩 대상물(8)과 간섭하지 않는 본딩 스테이지(13)의 단의 부분에 탑재되고, 경면인 상면의 Z방향 위치가 본딩 대상물(8)의 반도체 패드의 상면의 Z방향 위치와 동일하게 설정된다. 도 1에서는 반송 레일(14) 상에 미러(16)가 탑재되는 예를 나타냈다. 미러(16)는 반사판이어도 된다.
미러(16)의 상면에 새겨진 레퍼런스 마크(18)는 본딩 처리에 있어서의 위치 기준에 사용되는 기준 패턴이며, 도 1의 예에서는 십자 패턴이 사용되고 있다. 위치 결정에 적합한 패턴이면 십자 패턴 이외의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 이중원의 패턴으로 할 수도 있다. 미러(16)에는 캐필러리(24)의 허상이 비치므로, 경사 광학계(30)를 사용함으로써, 캐필러리(24) 그 자체와 캐필러리(24)의 허상과 레퍼런스 마크(18)를 동시에 촬상하는 것이 가능하게 된다.
본딩 스테이지(13)에는 본딩 대상물(8)을 탑재 또는 배출할 때에, 가대(12)에 대하여 본딩 대상물(8)이 반송되어 온다. 와이어 본딩 처리시는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 캐필러리(24)는 본딩 대상물(8)에 마주 대한다. 와이어 본딩 처리 동안은 가대(12)에 대하여 본딩 스테이지(13)가 고정 상태로 되어 있다. 이에 대해, 착지점 위치의 추정시는 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 캐필러리(24)는 반송 레일(14) 상의 미러(16)에 마주 대한다. 착지점 위치의 추정 처리가 행해지고 있는 동안은 가대(12)에 대하여 반송 레일(14)이 설치되는 본딩 스테이지(13)가 고정 상태로 되어 있다.
이러한 본딩 스테이지(13)로서는 금속제의 이동 테이블을 사용할 수 있다. 또한 본딩 스테이지(13)가 가대(12)에 대하여 이동하는 방향이 X방향이다. 본딩 스테이지(13)는 본딩 장치(10)의 접지 전위 등의 기준 전위에 접속된다. 본딩 대상물과의 사이의 절연이 필요한 경우에는 본딩 스테이지(13)의 필요한 부분에 절연 처리가 마련된다.
XY 스테이지(15)는 본딩 헤드(20)를 탑재하고, 가대(12) 및 본딩 스테이지(13)에 대하여, 본딩 헤드(20)를 XY 평면 내의 원하는 위치로 이동시키는 이동 스테이지이다. XY 스테이지(15)의 이동 구동은 제어부(40)의 제어하에서 리니어 모터(17)에 의해 행해진다.
본딩 헤드(20)는 XY 스테이지(15)에 고정되어 탑재되고, Z모터를 내장하고, 그 회전 제어에 의해 본딩 암(21), 트랜스듀서(22)를 통하여 캐필러리(24)를 XY 평면에 수직인 Z방향으로 이동시키는 이동 기구이다. Z모터로서는 리니어 모터를 사용할 수 있다.
이와 같이 XY 스테이지(15)와 본딩 헤드(20)는 본딩 스테이지(13)에 대하여 캐필러리(24)를 소정의 순서에 따라서 X방향, Y방향, Z방향에 있어서의 소정의 위치로 이동 구동시키는 이동 기구부이다.
본딩 암(21)은 트랜스듀서(22)가 부착되고, Z모터의 회전 제어에 의해 본딩 헤드(20)에 설치되는 회전 중심의 둘레에 회전 가능한 부재이다.
트랜스듀서(22)는 근원부가 본딩 암(21)에 부착되고, 선단부에 캐필러리(24)가 부착되는 가늘고 긴 봉 부재이다. 트랜스듀서(22)에는 초음파 진동자가 부착되고, 초음파 진동자를 구동함으로써 발생하는 초음파 에너지를 본딩 에너지로서 캐필러리(24)에 전달한다. 트랜스듀서(22)는 초음파 진동자로부터의 초음파 에너지를 효율적으로 캐필러리(24)에 전달할 수 있도록, 선단측으로 갈수록 끝이 가늘어지는 혼 형상으로 형성된다. 초음파 진동자로서는 압전 소자가 사용된다.
캐필러리(24)는 선단면이 편평한 원추체이며, 길이 방향을 따라 도시되어 있지 않은 본딩 와이어를 삽입통과시킬 수 있는 중심 구멍을 가지는 본딩 툴이다. 이러한 캐필러리(24)로서는 절연체인 세라믹제의 것을 사용할 수 있다.
도시되어 있지 않지만, 본딩 와이어는 금, 은, 구리, 또는 알루미늄 등의 세선이다.
위치 결정 카메라(26)는 캐필러리(24)의 선단부의 위치를 본딩 처리의 대상이 되는 반도체 디바이스의 패드의 위치의 바로 위에 오도록 위치 결정을 하기 위해서 사용되는 카메라이다. 여기서는 레퍼런스 마크(18)의 바로 위에 위치 결정 카메라(26)의 좌표 중심이 오도록, 제어부(40)의 제어하에서 XY 스테이지(15)를 리니어 모터(17)로 이동 구동시킴으로써 위치 결정이 행해진다.
위치 결정 카메라(26)는 캐필러리(24)와 +X방향으로 소정의 오프셋 간격 D0만큼 떨어져서, 캐필러리(24)와 마찬가지로 본딩 헤드(20)에 부착된다. 따라서 만일 위치 결정 카메라(26)의 좌표 중심이 레퍼런스 마크(18)의 좌표 중심에 위치 결정된다고 하면, 그 위치 결정 상태로부터 본딩 헤드(20)를 +X방향으로 D0 이동시키면, 캐필러리(24)의 선단 위치는 레퍼런스 마크(18)의 바로 위에 온다. 따라서 반도체 디바이스의 원하는 패드의 위치에 위치 결정 카메라(26)의 좌표 중심이 오도록 위치 결정을 행하고, 그 상태로부터 +X방향으로 D0만큼 본딩 암(21)을 리니어 모터(17)로 이동 구동하고, 그 위치에서 캐필러리(24)를 -Z방향으로 하강시키면, 캐필러리(24)의 선단부가 정확히 원하는 패드의 위치에 온다. 거기서 본딩 처리를 행하면 원하는 패드에 본딩 와이어를 본딩할 수 있다.
조명 장치(28)는 LED(Light Emitting Diode) 등을 사용하여, 캐필러리(24)의 비스듬히 상방으로부터 본딩 대상물을 조명하는 장치이다. 착지점 위치의 추정을 위해서 미러(16)를 사용할 때에는 조명이 소등된다. 다른 실시형태에 있어서, 미러(16) 대신에 확산판(62)(도 7 참조)을 사용할 때는, 조명 장치(28)가 점등되어 캐필러리(24)를 측면으로부터 비추어, 캐필러리(24)의 그림자를 확산판(62)의 상면에 투영한다.
조명 장치(28)는 본딩 헤드(20)에 부착되는데, 경우에 따라서는 본딩 헤드(20)와는 별개로 독립하여 설치하는 것도 가능하다. 캐필러리(24)의 길이 방향에 대한 조명 장치(28)의 조명 방향의 경사 각도는 캐필러리(24)의 길이 방향에 대한 경사 광학계(30)의 광축의 경사 각도와 동일한 크기가 바람직하지만, 반드시 동일한 경사 각도로 하지 않아도 상관없다.
경사 광학계(30)는 캐필러리(24)를 끼우고 조명 장치(28)와 반대측에 배치되고, 캐필러리(24)와 미러(16)를 비스듬히 상방으로부터 관측하는 광학계이다. 경사 광학계(30)는 본딩 헤드(20)에 부착되는데, 경우에 따라서는 본딩 헤드(20)와는 별개로 독립하여 설치하는 것도 가능하다.
경사 광학계(30)는 텔레센트릭 광학계(32)와, 촬상면(34)을 가지는 촬상 카메라를 포함하여 구성된다(도 4, 5, 6 참조). 도 2는 텔레센트릭 광학계(32)를 나타내는 도면이다. 텔레센트릭 광학계(32)는 렌즈(32a)의 후측 촛점 거리 위치에 조리개(32b)를 두고, 물체면(32c)에 있어서 광축과 주광선이 평행하다고 간주할 수 있도록 한 광학계이다. 텔레센트릭 광학계(32)는 주광선이 광축에 평행하기 때문에 물체의 위치가 광축 방향으로 어긋나도 배율이 일정하게 된다.
경사 광학계(30)에 포함되는 촬상 카메라는 텔레센트릭 광학계(32)를 사용하여 캐필러리(24)의 선단부, 및 미러(16)에 비치는 캐필러리(24)의 허상을 촬상면(34)에 투영하고, 그 화상 데이터를 적당한 신호선으로 제어부(40)에 전송하는 촬상 장치이다. 촬상 카메라로서는 2차원 CCD형의 촬상 장치가 사용된다.
다시 도 1로 되돌아가, 제어부(40)는 장치 본체부(11)의 각 요소의 동작을 전체로서 제어한다. 이러한 제어부(40)는 적당한 컴퓨터로 구성할 수 있다. 제어부(40)는 본딩 처리를 실행하는 본딩 처리부(42)를 포함한다. 또한 착지점 위치의 추정을 행하는 툴 착지점 위치 추정부(44)를 포함한다. 툴 착지점 위치 추정부(44)는 오프셋 이동 처리부(46)와, 툴 높이 변경 처리부(48)와, 툴 및 그 상의 촬상 처리부(50)와, 착지점 위치 산출 처리부(52)를 가진다.
이들의 기능은 본딩 장치(10)에 있어서 소프트웨어를 실행함으로써 실현할 수 있다. 구체적으로는 본딩 프로그램을 실행함으로써 실현할 수 있다. 이들 기능의 일부를 하드웨어로 실현하는 것도 가능하다.
상기 본딩 장치(10)의 작용, 특히 제어부(40)의 각 기능에 대해서 도 3 내지 도 6을 사용하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 3은 본딩 장치(10)에 있어서, 착지점 위치를 추정하는 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다. 도 4, 도 5는 도 3의 처리 순서의 내용을 나타내는 도면이다. 도 3의 처리 순서는 제어부(40)의 툴 착지점 위치 추정부(44)에 의해 실행된다.
본딩 장치(10)에 있어서, 본딩 처리를 행하기 전에, 캐필러리(24)와 위치 결정 카메라(26) 사이의 오프셋 간격 D0의 교정을 행한다. 그 때문에 본딩 헤드(20)를 -X방향으로 이동 구동하고, 위치 결정 카메라(26)를 미러(16)의 바로 위로 이동시킨다. 그리고 미러(16)에 새겨진 위치 기준 패턴인 레퍼런스 마크(18)의 위치 검출을 위치 결정 카메라(26)에 의해 행한다(S10). 구체적으로는 XY 스테이지(15)를 리니어 모터(17)로 이동 구동하면서 레퍼런스 마크(18)의 십자 패턴의 교차점을 좌표 중심으로 하여, 거기에 위치 결정 카메라(26)의 좌표 중심인 시야의 중심 마크가 맞도록 한다. 또 시야 중심에 맞추지 않아도 시야 내에 있어서의 레퍼런스 마크(18)의 위치를 화상 처리로 검출하고, 그 위치를 기준으로 해도 된다.
이어서 본딩 헤드(20)를 미리 정한 거리만큼 오프셋 이동시킨다(S12). 또한 화상 처리에 있어서 검출한 레퍼런스 마크(18)의 위치를 기준으로 한 경우에는, 그 위치를 기준으로 하여 오프셋 이동시킨다. 이 처리 순서는 제어부(40)의 오프셋 이동 처리부(46)의 기능에 의해 실행된다. 구체적으로는 본딩 헤드(20)를 +X방향으로 오프셋 간격 D0만큼 이동 구동한다. 이것에 의해 레퍼런스 마크(18)의 바로 위의 위치에 캐필러리(24)가 이동한 것이 된다.
이 이후의 순서는 착지점 위치의 추정을 하기 위한 순서이다. 즉 S12를 행함으로써 캐필러리(24)를 하강하면 그 선단부가 정확히 레퍼런스 마크(18)가 있는 곳에 착지하지만, 실제의 착지점 위치가 레퍼런스 마크(18)의 위치가 아닌 일이 있다. 그 원인은 오프셋 간격 D0의 설정값이 정확하지 않은 것, 캐필러리(24)의 하강 방향이 위치 결정 카메라(26)의 광축과 평행하지 않은 것, 온도 변화가 있는 것 등이 생각된다. 착지점 위치의 추정은 캐필러리(24)를 하강시켜 그 선단부가 미러(16)의 표면에 접촉했을 때의 위치를 착지점으로 하여, 그 위치를 산출함으로써 행해진다. 이하에서는 캐필러리(24)를 실제로 착지시키지 않고 착지점 위치의 추정을 행하는 순서를 나타낸다.
그래서 캐필러리(24)를 소정의 제1 높이 Z1까지 하강시킨다(S14). 이 처리는 제어부(40)의 툴 높이 변경 처리부(48)의 기능에 의해 실행된다. 구체적으로는 본딩 헤드(20)에 내장되는 Z모터를 구동하여, 캐필러리(24)가 하강하도록 본딩 암(21)을 회전시킨다. Z모터의 이동량은 인코더로 측정되므로, 인코더의 측정값을 캐필러리(24)의 높이 위치 Z로 환산하고, 캐필러리(24)가 미러(16)에 접촉하지 않는 범위의 높이 위치까지 하강시켜 거기서 정지시킨다. 그 높이 위치 Z가 제1 높이 위치 Z1이다.
제1 높이 위치 Z1은 캐필러리(24)가 미러(16)에 접촉하지 않는 범위에서 소정의 높이 위치로 설정할 수 있다. 예를 들면 와이어 본딩 처리에서 사용되는 서치 높이의 위치를 제1 높이 위치 Z1로 할 수 있다. 서치 높이는 와이어 본딩 처리에 있어서, 캐필러리(24)를 제1 본드점의 위치로부터 제2 본드점의 위치로 이동시킬 때에, 처음에는 고속으로 이동하면서 하강하고, 제2 본드점의 바로 위의 소정의 높이에 오면 저속 하강으로 전환한다. 그 때의 높이 위치가 서치 높이의 위치이다. 서치 높이의 위치는 본딩 장치(10)의 사양에 따라 미리 설정된다. 예를 들면 본딩 대상의 표면으로부터 수백μm의 범위에 서치 높이 위치가 설정된다.
이어서 본딩 툴인 캐필러리(24)와 그 상의 위치 산출이 행해진다(S16). 이 처리 순서는 제어부(40)의 툴 및 그 상의 촬상 처리부(50)의 기능에 의해 실행된다. 캐필러리(24)의 위치와 그 허상의 위치는 경사 광학계(30)가 구비하는 촬상 카메라에 의해 캐필러리(24)와 그 허상을 촬상하여 표시하는 촬상면(34) 상의 2차원 xy 좌표계에 있어서의 위치이다. 또한 촬상된 화면 상의 2차원 좌표를 (x, y)로 하면, 2차원 좌표(x, y)와 도 1의 XY 스테이지(15)에 있어서의 2차원 좌표(X, Y)의 관계는 별도 구한 변환식 등을 사용하여 변환할 수 있다.
도 4는 제1 높이 위치 Z1에 있어서의 캐필러리(24)와 그 상의 위치 산출의 순서를 나타내는 도면이다. 도 4(a)는 XY 스테이지(15)에 관한 3차원의 XYZ 좌표계에 대해서, 캐필러리(24)를 포함하는 XZ 평면에 있어서, 캐필러리(24)와, 미러(16)에 비치는 캐필러리(24)의 허상(60)을 촬상할 때의 광로 관계를 나타내는 도면이다.
제1 높이 위치 Z1은 Z모터에 설치되는 인코더의 값으로부터 계산되는 값으로서, 반드시 미러(16)의 상면의 높이 위치를 기준으로 한 것은 아니지만, 도 4에서는 미러(16)의 상면의 높이 위치를 기준으로 하여 제1 높이 Z1을 나타냈다.
미러(16)는 유리판의 이면측에 반사 재료를 도포한 것으로, 반사 재료가 도포된 유리 이면이 반사면이다. 반사면을 비스듬하게 보면, 반사면을 끼우고 캐필러리(24)와 반대측의 이면측에 캐필러리(24)의 허상(60)이 보인다.
캐필러리(24)와 미러(16)를 경사 광학계(30)가 구비하는 촬상 카메라로 촬상하면, 캐필러리(24)로부터의 광선은 그대로 텔레센트릭 광학계(32)를 거쳐 촬상 카메라의 촬상면(34)에 표시된다. 레퍼런스 마크(18)로부터의 광선도 마찬가지로, 그대로 텔레센트릭 광학계(32)를 거쳐 촬상면(34)에 표시된다. 또 캐필러리(24)로부터의 광선이 미러(16)에서 반사한 광은 마치 캐필러리(24)의 허상(60)으로부터 나온 광선과 같이 텔레센트릭 광학계(32)를 거쳐 촬상면(34)에 표시된다. 또한 도면에 있어서는 미러(16)의 유리판의 굴절률의 영향은 생략하여 도시되어 있다.
도 4(b)는 도 4(a)에 나타내는 경사 광학계(30)의 촬상면(34)의 평면을 나타내는 도면이다. 촬상면(34)의 좌표계로서는 소문자로 나타내는 xy 좌표계를 사용하고, 서로 직교하는 x축과 y축을 나타내고, x축과 y축의 교점은 이중원으로 나타냈다. 교점은 xy 좌표계의 원점 O이다. 도 4(b)에는 촬상면(34) 상에 표시된 상으로서 캐필러리(25), 레퍼런스 마크(19), 캐필러리 허상(61)이 표시된다. 촬상면(34) 상에 표시되는 캐필러리(25), 레퍼런스 마크(19), 캐필러리 허상(61)은 경사 광학계(30)를 통과하기 전의 캐필러리(24), 레퍼런스 마크(18), 캐필러리 허상(60)과 구별하기 위해서 각각 부호를 바꾸었다.
이들 촬상면(34) 상의 소정의 점의 위치는 xy 좌표계의 원점 O로부터 x축에 따른 거리가 그 점의 x위치, 원점 O로부터 y축에 따른 거리가 y위치이다. 따라서 소정의 점의 위치는 2차원 좌표 A(x, y)로서 산출된다. 도 4(b)에는 그렇게 하여 산출된 캐필러리(25)의 선단부의 위치 A11(x11, y11), 허상(61)에 있어서의 캐필러리의 선단부의 위치 A12(x12, y12), 레퍼런스 마크(19)의 위치 A1R(x1R, y1R)가 표시된다. 이렇게 하여 촬상면(34) 상에서 캐필러리(25)의 선단부의 위치 A11(x11, y11)와, 허상(61)에 있어서의 캐필러리 선단부의 위치 A12(x12, y12)와 레퍼런스 마크(19)의 위치 A1R(x1R, y1R)를 산출할 수 있다.
도 4(c)는 이렇게 하여 산출된 2차원 좌표 중 y위치를 세로축으로 하고, 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z를 가로축에 취한 도면이다. 여기서는 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z가 Z1일 때의 캐필러리(25)의 선단부의 y위치=y11과 허상(61)에 있어서의 캐필러리의 선단부의 y위치=y12와 레퍼런스 마크(19)의 y위치=y1R가 표시된다. 이렇게 하여 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z와, 촬상면(34) 상의 각 요소의 y위치와의 관계가 표시된다. 또한 마찬가지의 방법으로 2차원 좌표 중 x위치를 세로축으로 하고, 가로축에 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z를 취한 도면을 작성하여, 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z와, 촬상면(34) 상의 각 요소의 x위치와의 관계를 나타낼 수 있다.
다시 도 3으로 되돌아가, S16 후에는 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z를 제1 높이 Z1로부터 더욱 제2 높이 Z2까지 하강시키고(S18), 촬상면(34) 상의 캐필러리(25)의 위치와 허상(61)의 위치를 산출한다(S20). 이들은 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 Z1로부터 Z2로 변경된 것 이외에는 S14, S16의 처리 내용과 동일하다. 도 5는 도 4에 대응하는 도면이다.
제2 높이 위치 Z2는 Z1보다 낮은 높이 위치, 즉 미러(16)에 가까운 높이 위치이며, 캐필러리(24)가 미러(16)에 접촉하지 않는 범위에서 소정의 높이 위치로 설정할 수 있다. 예를 들면 Z1=200μm로 하고 Z2=100μm라고 설정할 수 있다.
도 5(a)는 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 Z2가 되었을 때의 캐필러리(24)와 그 허상(60)과 레퍼런스 마크(18)가 경사 광학계(30)를 향하는 광의 광로를 나타내는 도면이다. 그 내용은 도 4(a)와 마찬가지이므로 상세한 설명을 생략한다.
도 5(b)는 도 4(b)에 대응하는 도면이며, 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 Z2일 때에 있어서의 경사 광학계(30)의 촬상면(34)을 나타내는 도면이다. 도 5(b)에는 이 촬상면(34)에 표시되는 캐필러리(25), 허상(61), 레퍼런스 마크(19)에 기초하여 산출된 캐필러리(25)의 선단부의 위치 A21(x21, y21), 허상(61)에 있어서의 캐필러리의 선단부의 위치 A22(x22, y22), 레퍼런스 마크(19)의 위치 A2R(x2R, y2R)를 나타냈다.
도 5(c)는 도 4(c)에 대응하는 도면이며, 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z와, 촬상면(34) 상의 각 요소의 y위치와의 관계가 표시된다. 여기서는 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z가 Z2일 때의 캐필러리(25)의 선단부의 y위치=y21과 허상(61)에 있어서의 캐필러리의 선단부의 y위치=y22와 레퍼런스 마크(19)의 y위치=y2R이 표시된다.
S14, S16, S18, S20은 제어부(40)에 있어서의 툴 및 그 상의 촬상 처리부(50)의 기능에 의해 실행된다.
다시 도 3으로 되돌아가, 이어서 착지점 위치 산출이 행해진다(S22). 이 처리 순서는 제어부(40)의 착지점 위치 산출 처리부(52)의 기능에 의해 실행된다. 착지점 위치는 S16, S20에서 산출된 A11, A12, A21, A22의 4개의 위치 데이터와, 제1 높이 위치 Z1과 제2 높이 위치 Z2에 기초하여 산출된다.
도 6은 도 4(c)와 도 5(c)의 내용을 하나의 도면에 정리한 것이다. 가로축은 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z, 세로축은 y위치이다. y11, y21을 연결하는 선은 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 Z1로부터 Z2로 변경되었을 때의 캐필러리(24)의 선단부의 y위치의 변화를 나타내고, y12, y22를 연결하는 선은 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 Z1로부터 Z2로 변경되었을 때의 허상(61)에 있어서의 캐필러리의 선단부의 y위치의 변화를 나타낸다.
이 2개의 선 사이의 y방향에 따른 간격의 크기는 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 미러(16)의 표면에 근접함에 따라 작아진다. 즉 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 미러(16)의 표면에 근접함에 따라, 캐필러리(25)의 선단부와, 허상(61)에 있어서의 캐필러리의 선단부는 점차 근접한다. 착지점에서는 캐필러리(25)의 선단부와, 허상(61)에 있어서의 캐필러리의 선단부는 서로 접촉할 것이다. 따라서 y11, y21을 연결하는 선과 y12, y22를 연결하는 선의 교점 P의 위치를 산출하면, 이것이 착지점에 있어서의 y위치의 추정 위치가 된다. 이렇게 하여 착지점에 있어서의 y위치의 산출이 행해진다.
또한 y1R, y2R을 연결하는 선은 캐필러리(24)의 높이 위치 Z가 Z1로부터 Z2로 변경되었을 때의 레퍼런스 마크(19)의 위치의 변화를 나타내는데, 이 변화는 거의 무시할 수 있는 정도이다. 이것은 레퍼런스 마크(18)가 미러(16)의 표면에 새겨진 것으로, 캐필러리(24)의 하강에 관계하지 않기 때문이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 착지점 위치인 교점 P의 y위치와 레퍼런스 마크(19)의 y위치와의 차분을 Δy로 하면, Δy는 S10, S12에 있어서 행해진 오프셋 간격 D0의 교정 처리의 오차를 나타낸다. 즉 오프셋 간격 D0의 교정 처리에 의해, 캐필러리(24)가 그대로 하강을 계속했을 때에 캐필러리(24)가 미러(16)에 접촉하는 추정 접촉 위치가 레퍼런스 마크(18)의 위치이므로, Δy는 오프셋 간격 D0의 교정 처리의 오차에 기초하여 발생하는 본딩에 있어서의 오프셋의 변화량이 된다. 마찬가지로 x방향에 대해서 오프셋 간격 D0의 교정 처리의 오차가 되는 Δx도 구할 수 있다.
다시 도 3에 되돌아가, 착지점 위치가 구해지면, 레퍼런스 마크(18)의 위치와의 차분 Δy가 피드백되어 오프셋 이동이 보정되고, 그 보정하에서 본딩 처리가 행해진다. 즉 본딩 처리에 있어서는 XY 스테이지(15)를 이동 구동하여, 본딩 대상물(8)에 있어서의 본딩을 하고자 하는 위치에 위치 결정 카메라(26)의 시야의 중심 좌표를 위치 결정한다. 그 후, 본딩 헤드(20)가 오프셋 간격 D0만큼 이동하여, 그 이동 후의 위치에서 캐필러리(24)를 하강시킨다. 이것은 S12의 오프셋 이동과 동일하다. 이 본딩 처리에 있어서의 오프셋 이동에 있어서, 차분 Δy가 피드백되어 이동량을 (D0+Δy)로 보정한다. 이것에 의해 본딩 처리에 있어서 본딩 대상물에 있어서의 본딩을 하고자 하는 위치에 캐필러리(24)는 정밀도 좋게 착지할 수 있다. Δx가 있을 때는 그 Δx가 피드백되어, 본딩 헤드(20)를 Δx만큼 이동시켜 그 보정을 행할 수 있다.
상기에서는 미러(16)에 비치는 캐필러리(24)의 허상(60)을 사용했다. 도 7, 8은 미러(16)에 비치는 캐필러리(24)의 허상(60)을 사용하지 않는 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 캐필러리(24)의 허상(60)을 사용하지 않고, 조명 장치(28)를 점등시켰을 때의 캐필러리(24)의 그림자의 상(64)을 사용하는 예를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 4(a), 도 5(a)에 대응하는 도면인데, 여기서는 캐필러리(24)의 선단부의 높이 위치 Z가 Z1일 때와 Z2일 때의 상태가 겹쳐져 표시되어 있다.
여기서는 미러(16)를 그대로 사용할 수도 있지만, 캐필러리(24)의 그림자의 상을 받아들이기에 적합한 평면 물체를 사용할 수 있다. 예를 들면 경면이 아니라 적당한 거칠기를 가지고, 광이 닿아도 반사의 법칙에 따른 정반사를 하지 않고, 거칠기에 따라 산란이나 확산을 발생시키는 확산면 형상의 표면을 가지는 확산판(62)을 사용할 수 있다. 확산판(62)은 본딩 스테이지(13)의 반송 레일(14)의 상면에 미러(16) 대신에 탑재된다. 확산판(62)으로서 레퍼런스 마크(18)를 마련한 일반적인 평판을 사용하는 것도 가능하다.
경사 광학계(30)는 캐필러리(24)와, 확산판(62) 상의 그림자의 상(64)을 텔레센트릭 광학계(32)를 통하여 촬상 카메라로 촬상한다. 촬상된 촬상면(34)은 도 4(b), 도 5(b)와 마찬가지의 것이 된다. 이 경우에도 캐필러리(24)가 확산판(62)의 상면에 근접함에 따라, 촬상면(34) 상에 있어서 캐필러리(25)의 선단부의 위치와 그림자의 상(64)의 캐필러리의 선단부의 위치는 점차 근접한다. 2개의 높이 위치와, 촬상면(34) 상에서 구해진 4개의 좌표 위치로부터 착지점 위치의 추정을 행할 수 있다.
본딩 대상물이 경면 형상 또는 확산면 형상의 표면에 특징적인 패턴을 가지는 것일 때에, 본딩 대상물에 캐필러리(24)의 그림자의 상을 받아들이게 할 수 있다. 그러한 본딩 대상물로서는 반도체 디바이스나 필름 기판이 있다. 도 8은 반도체 디바이스(66)의 경면 형상 또는 확산면 형상의 표면에 캐필러리(24)의 그림자의 상(64)을 받아들이게 했을 때의 경사 광학계(30)의 촬상면(34)이다. 여기서는 조명 장치(28)를 점등하고, 캐필러리(24)의 그림자의 상(64)을 반도체 디바이스(66)로 받아들인다. 레퍼런스 마크(18)로서는 반도체 디바이스(66)의 위치 결정 패턴(68)을 사용할 수 있다. 위치 결정 패턴(68)을 사용하지 않고, 반도체 디바이스(66) 상의 패드(69) 등의 특징적인 패턴을 레퍼런스 마크(18)로서 사용하는 것도 가능하다.
이와 같이 본딩 대상물이 경면 형상 또는 확산면 형상의 표면과, 특징적인 패턴을 가지는 것일 때는, 특징적인 패턴을 경사 광학계(30)로 촬상함으로써, 특별한 레퍼런스 부재가 불필요하게 되고, 특별한 레퍼런스 부재에 대하여 위치 결정 카메라(26)를 위치 결정하는 것도 불필요하게 할 수 있다.
상기에서는 본딩 장치(10)를 와이어 본딩 장치로 하고, 본딩 툴로서 캐필러리(24)를 설명했지만, 본딩 장치로서는 다이 본딩 장치, 플립 칩 실장 장치여도 되고, 본딩 툴로서는 다이 본딩용 툴, 플립 칩용 툴로 할 수도 있다.
도 9는 플립 칩 실장 장치(70)에 있어서 경사 광학계(30)를 사용하여 착지점 위치의 추정을 행할 때의 각 요소의 배치 관계를 나타내는 도면이다. 도 9(a)는 중간 스테이지(76)를 구비하는 플립 칩 실장 장치(70)를 XZ 평면에서 본 도면, (b)는 플립 칩용 툴(72)과 미러(16)의 배치를 나타내는 도면이다. 미러(16) 대신에 확산판(62) 등을 사용하는 것도 가능하다.
플립 칩 실장 장치(70)는 범프가 형성된 웨이퍼(74)로부터 1개의 범프 부착 칩을 픽업하고, 중간 스테이지(76)에 반송하고, 거기서 표리 반전시켜 범프 형성면을 하방향으로 한 상태로 한다. 이 상태의 범프 부착 칩을 플립 칩용 툴(72)로 유지하고, 이면 카메라(78)를 사용하여 기판(80) 상의 패드에 대한 실장의 위치 결정을 행하고, 플립 칩용 툴(72)을 하강시켜 실장이 행해진다. 여기서 레퍼런스 마크 부착(18)과 경사 광학계(30)를 사용하여, 플립 칩용 툴(72)의 착지점 위치의 추정을 행할 수 있다.
도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 미러(16)는 기판(80)의 앞에 배치되어 플립 칩용 툴(72)의 그림자의 상(82)을 미러(16)에 비추고, 플립 칩용 툴(72)과 함께, 경사 광학계(30)로 관측한다. 착지점 위치의 추정의 순서는 도 2 내지 도 6에서 설명한 것과 동일하다.
도 10은 다이 본딩 장치(71)에 있어서 경사 광학계(30)를 사용하여 착지점 위치의 추정을 행할 때의 각 요소의 배치 관계를 나타내는 도면이다. 도 10(a)에 있어서, 도 9(a)에 나타내는 중간 스테이지(76)가 없는 것이 상이하지만, 그 밖에 대해서는 도 9(a)와 동일하다. 도 10(b)은 플립 칩용 툴(72)과 동일한 다이 본딩 장치용 툴(72)과, 미러(16)의 배치를 나타내는 도면이다. 미러(16) 대신에 확산판(62) 등을 사용하는 것도 가능하다.
그런데 경사 광학계(30)를 사용하면, 촬상 대상인 캐필러리(24), 미러(16)에 있어서의 허상(60), 확산판(62)에 있어서의 그림자의 상(64)의 촬상면(34)에 대한 광로 길이가 각각 상이하다. 그래서 텔레센트릭 광학계(32)를 사용하여, 촬상 대상의 물체와 촬상면(34)의 투영상 사이의 배율을 일정하게 하고 있는데, 피사계 심도 내로부터 크게 벗어나면 흐릿함이 커진다. 광로 길이의 차에 의한 촬상면(34) 상의 흐릿함을 억제할 수 있는 방법을 도 11 내지 도 13을 사용하여 설명한다.
도 11은 샤임플러그의 원리의 조건을 만족하는 제1 광학계(90)를 사용한 경사 광학계를 나타내는 도면이다. 샤임플러그의 원리는 결상면과 렌즈의 주면이 있는 1개의 직선에서 교차할 때, 포커스가 맞는 물체도 또 동일한 직선에서 교차한다는 것이다. 도 11의 예에서는 촬상면(34)으로부터 광로 길이가 상이한 물체의 예 로서 확산판(62) 상에서 X방향으로 길게 뻗는 캐필러리(24)의 그림자의 상(64)이 표시된다. 따라서 포커스를 맞추고자 하는 물체는 캐필러리(24)의 그림자의 상(64)이 비추어지는 확산판(62)이다. 그림자의 상(64)의 전체에 대해서 포커스를 맞추기 위한 샤임플러그 조건은 확산판(62)의 표면과, 렌즈(92)의 주면과, 렌즈(92)에 의한 결상면(94)이 1개의 직선(96)에서 교차하는 것이다.
따라서 렌즈(92)에 의한 결상면(94)의 배치를 다음과 같이 하면, 확산판(62)의 표면에 있어서의 그림자의 상(64)의 전체가 결상면(94) 상에서 포커스가 맞은 상태로 할 수 있다. 즉 렌즈(92)에 의한 결상면(94)이 확산판(62)과 교차하는 직선(96)을 확산판(62)의 표면과 렌즈(92)의 주면이 교차하는 직선(96)과 일치하도록 결상면(94)을 배치한다.
결상면(94)에 투영된 상은 흐릿하지 않고 포커스가 맞아 있으므로, 결상면(94)에 대해서 텔레센트릭 광학계(32)를 통하여 촬상하여 촬상면(34)에 표시하는 것으로 할 수 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이 텔레센트릭 광학계(32) 대신에 일반적인 광학계를 사용할 수도 있다.
결상면(94)으로서는 제1 광학계(90)가 배치되는 측과는 반대측으로부터 촬상할 수 있도록, 투과형 스크린, 파이버 옵티컬 플레이트, 이미지 컨디트 등을 사용할 수 있다.
도 12는 촬상면(34)으로부터의 광로 길이의 차를 광로 길이 보상 소자를 사용하여 보상하는 예를 나타내는 도면이다. 도 12에서는 도 11과 마찬가지로 촬상면(34)으로부터 광로 길이가 상이한 물체의 예로서, 확산판(62) 상에서 X방향으로 길게 뻗는 캐필러리(24)의 그림자의 상(64)이 표시된다. 여기서는 보다 긴 광로 길이가 되는 곳에 광로 길이 보상 소자로서의 평행 평판 유리(98)가 배치된다. 평행 평판 유리(98) 이외의 광로 길이 보상 소자를 마련하는 것도 가능하다.
평행 평판 유리(98)의 두께를 d, 굴절률을 n으로 하면, ΔL=d{1-(1/n)}만큼 포커스 위치를 보상할 수 있다. 일례로서 d=1mm, n=1.52로 하면, ΔL=0.34mm가 된다. 이 경우에는 보상할 수 있는 거리로서는 그다지 크지 않지만, 보다 베스트에 가깝게 포커스 위치에 근접할 수 있다.
도 13은 도 12의 작용을 일반적으로 나타내는 도면이다. 도 13(a)은 광로 관계를 나타내는 도면, (b)는 촬상면(34) 상에서 포커스가 맞는 영역과 포커스가 맞지 않아 흐릿한 영역을 구별하여 나타내는 도면이다. 여기서는 촬상면(34)까지의 광로 길이가 상이한 2개의 물체(100, 102)가 표시된다. 텔레센트릭 광학계(32)를 사용하면, 촬상면(34)으로부터 보아 적당한 거리에 있는 물체(100)는 포커스가 맞는다. 촬상면(34)에서는 포커스가 맞는 영역(104)이라고 나타냈다. 촬상면(34)으로부터 보아 물체(100)보다 먼 거리에 있는 물체(102)는 포커스가 맞지 않는다. 촬상면(34)에서는 영역(104)의 외측의 영역(106, 108)은 포커스가 맞지 않는 영역이다.
여기서 물체(102)와 텔레센트릭 광학계(32) 사이에 광로 길이 보상용의 평행 평판 유리(98)를 배치하면, 촬상면(34) 상에서 영역(108)이 포커스가 맞는 영역으로 변한다. 영역(106)은 포커스가 맞지 않는 영역으로서 남겨진다. 적절한 형상의 평행 평판 유리(98)를 사용하여 영역(108)도 포커스가 맞는 영역으로 바꾸는 것도 가능하다. 이와 같이 광로 길이 보상용의 평행 평판 유리(98)를 사용함으로써, 경사 광학계(30)의 촬상면(34) 상에서 포커스가 맞지 않는 영역을 적게 할 수 있다.
본 발명은 이상 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구의 범위에 의해 규정되어 있는 본 발명의 기술적 범위 내지 본질로부터 일탈하지 않는 모든 변경 및 수정을 포함하는 것이다.
8…본딩 대상물
10…(와이어 본딩) 장치
11…장치 본체부
12…가대
13…본딩 스테이지
14…반송 레일
15…XY 스테이지
16…미러
17…리니어 모터
18…레퍼런스 마크(위치 결정의 기준이 되는 기준 패턴)
19…(촬상면 상의) 레퍼런스 마크
20…본딩 헤드
21…본딩 암
22…트랜스듀서
24…캐필러리
25…(촬상면 상의) 캐필러리
26…위치 결정 카메라28…조명 장치
30…경사 광학계
32…텔레센트릭 광학계
32a…렌즈
32b…조리개
32c…물체면
34…촬상면
40…제어부
42…본딩 처리부
44…툴 착지점 위치 추정부
46…오프셋 이동 처리부
48…툴 높이 변경 처리부
50…툴 및 그 상의 촬상 처리부
52…착지점 위치 산출 처리부
60…(캐필러리) 허상
61…(촬상면 상의) 캐필러리 허상
62…확산판
64…(캐필러리의) 그림자의 상
66…반도체 디바이스
68…위치 결정 패턴
69…패드
70…플립 칩 실장 장치
71…다이 본딩 장치
72…플립 칩용 툴(다이 본딩 장치용 툴)
74…웨이퍼
76…중간 스테이지
78…이면 카메라
80…기판
82…(플립 칩용 툴의) 그림자의 상
90…제1 광학계
92…렌즈
94…결상면
96…직선
98…평행 평판 유리
100, 102…물체
104, 106, 108…영역

Claims (12)

  1. 본딩 장치로서,
    본딩 헤드에 부착되는 본딩 툴;
    상기 본딩 헤드를 XY방향으로 슬라이딩운동이 자유롭게 이동시키는 스테이지;
    상기 본딩 툴을 XY 평면에 수직인 Z방향으로 자유롭게 이동시키는 Z 이동 기구;
    상기 본딩 툴의 하방에 배치되고, 상기 본딩 툴에 관한 상(像)을 받아들이는 평면 물체;
    상기 본딩 툴과 상기 평면 물체를 비스듬히 상방으로부터 관측하는 경사 광학계;
    상기 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 처리를 실행하는 제어부;
    를 구비하고,
    상기 제어부는
    상기 본딩 툴을 Z방향을 따라 상기 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 소정의 제1 높이 위치까지 하강시키는 공정,
    상기 제1 높이 위치에 있어서, 상기 경사 광학계로, 상기 본딩 툴의 선단부와, 상기 평면 물체가 받아들이는 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상을 촬상하고, 촬상면 상에 있어서의 상기 본딩 툴의 선단부의 위치 A11과 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상의 위치를 A12로서 산출하는 공정,
    상기 본딩 툴을 상기 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 상기 제1 높이 위치보다 낮은 제2 높이 위치까지 하강시키는 공정,
    상기 제2 높이 위치에 있어서, 상기 경사 광학계로, 상기 본딩 툴의 선단부와, 상기 평면 물체가 받아들이는 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상을 촬상하고, 상기 촬상면 상에 있어서의 상기 본딩 툴의 선단부의 위치 A21과 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상의 위치를 A22로서 산출하는 공정, 및
    산출된 A11, A12, A21, A22의 4개의 위치 데이터와, 상기 제1 높이 위치와 상기 제2 높이 위치에 기초하여, 상기 본딩 대상물에 대한 상기 본딩 툴의 상기 착지점 위치를 추정하는 공정,
    을 실행 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평면 물체는 미러이며,
    상기 미러가 받아들이는 상기 본딩 툴에 관한 상기 상은 상기 미러에 비치는 상기 본딩 툴의 허상인 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평면 물체는 경면 형상 또는 확산면 형상의 표면에 패턴을 가지는 상기 본딩 대상물인 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩 툴을 끼우고 상기 경사 광학계와 반대측의 비스듬히 상방으로부터 조명하는 조명 장치를 구비하고,
    상기 평면 물체는 상기 조명 장치에 의해 조명된 상기 본딩 툴의 그림자의 상을 받아들이는 평판이며,
    상기 경사 광학계는 상기 본딩 툴의 선단부와, 상기 평면 물체가 받아들이는 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 그림자의 상을 촬상하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩 툴은 와이어 본딩 처리를 행하는 캐필러리, 또는 다이 본딩 처리를 행하는 툴, 또는 플립 칩 실장 처리를 행하는 툴의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사 광학계는
    상기 본딩 툴과 상기 평면 물체에 대하여 샤임플러그 조건을 만족하는 렌즈와 투영면을 가지는 전단 광학계를 포함하고,
    상기 전단 광학계의 투영면 상의 상을 텔레센트릭 광학계로 촬상하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사 광학계는
    상기 본딩 툴의 선단부와, 상기 평면 물체가 받아들이는 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상의 어느 일방에 대해서, 서로의 광로 길이가 동일하게 되도록 조정하는 광로 길이 보상 광학 소자를 사용하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩 툴과 소정의 오프셋 거리만큼 떨어져 상기 본딩 헤드에 부착되는 위치 결정 카메라를 더욱 포함하고,
    상기 평면 물체는 위치 결정의 기준이 되는 기준 패턴을 가지고,
    상기 제어부는
    상기 평면 물체에 있어서의 상기 기준 패턴의 위치를 상기 위치 결정 카메라로 검출하고,
    상기 검출된 상기 기준 패턴의 위치로부터 상기 소정의 오프셋 거리만큼 상기 본딩 툴을 이동시키는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준 패턴의 위치와 상기 추정된 착지점 위치의 차분으로부터 본딩에 있어서 발생하는 본딩 오프셋의 변화를 검지하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검지한 본딩 오프셋의 변화량을 피드백하여 본딩을 행하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 평면 물체 상의 기준 패턴 대신에, 본딩을 행하는 반도체 디바이스의 패턴을 상기 위치 결정을 위한 기준 패턴으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  12. 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법으로서,
    본딩 장치로서,
    본딩 헤드에 부착되는 본딩 툴;
    상기 본딩 헤드를 XY방향으로 슬라이딩운동이 자유롭게 이동시키는 스테이지;
    상기 본딩 툴을 XY 평면에 수직인 Z방향으로 자유롭게 이동시키는 Z 이동 기구;
    상기 본딩 툴의 하방에 배치되고, 상기 본딩 툴에 관한 상을 받아들이는 평면 물체;
    상기 본딩 툴과 상기 평면 물체를 비스듬히 상방으로부터 관측하는 경사 광학계;
    상기 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 처리를 실행하는 제어부;
    를 구비하는 상기 본딩 장치를 준비하는 공정;
    상기 제어부는
    상기 본딩 툴을 Z방향을 따라 상기 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 소정의 제1 높이 위치까지 하강시키는 공정,
    상기 제1 높이 위치에 있어서, 상기 경사 광학계가 구비하는 카메라로 상기 본딩 툴의 선단부와, 상기 평면 물체가 받아들이는 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상을 촬상하고, 촬상면 상에 있어서의 상기 본딩 툴의 선단부의 위치 A11과 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상의 위치를 A12로서 산출하는 공정,
    상기 제어부에 의해 상기 본딩 툴을 상기 평면 물체에 접촉하지 않는 범위에서 상기 제1 높이 위치보다 낮은 제2 높이 위치까지 하강시키는 공정과,
    상기 제2 높이 위치에 있어서, 상기 경사 광학계가 구비하는 카메라로 상기 본딩 툴의 선단부와, 상기 평면 물체가 받아들이는 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상을 촬상하고, 상기 제어부에 의해 상기 촬상면 상에 있어서의 상기 본딩 툴의 선단부의 위치 A21과 상기 본딩 툴의 선단부의 상기 상의 위치를 A22로서 산출하는 공정,
    산출된 A11, A12, A21, A22의 4개의 위치 데이터와, 상기 제1 높이 위치와 상기 제2 높이 위치에 기초하여, 상기 본딩 대상물에 대한 상기 본딩 툴의 상기 착지점 위치를 추정하는 공정
    을 포함하는 본딩 툴의 착지점 위치를 추정하는 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9929121B2 (en) 2015-08-31 2018-03-27 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Bonding machines for bonding semiconductor elements, methods of operating bonding machines, and techniques for improving UPH on such bonding machines
KR101913292B1 (ko) * 2016-04-22 2018-10-30 사회복지법인 삼성생명공익재단 움직임 평가 시스템 및 이를 이용한 움직임 평가 방법
JP6330162B2 (ja) * 2016-11-24 2018-05-30 株式会社新川 ボンディング装置およびボンディング対象物の高さ検出方法
WO2019082558A1 (ja) * 2017-10-26 2019-05-02 株式会社新川 ボンディング装置
CN111566804B (zh) * 2018-01-09 2023-10-24 库利克和索夫工业公司 包括夹持系统的焊线机的操作系统及方法
US11031368B2 (en) * 2018-05-14 2021-06-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Bonding apparatus
KR20230130101A (ko) * 2021-01-18 2023-09-11 가부시키가이샤 신가와 본딩 장치, 본딩 방법 및 본딩 프로그램
JP2022114447A (ja) * 2021-01-26 2022-08-05 ファスフォードテクノロジ株式会社 ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法
JP7356199B1 (ja) 2021-11-16 2023-10-04 株式会社新川 実装装置、実装方法および実装制御プログラム
JP7396741B2 (ja) 2021-11-16 2023-12-12 株式会社新川 実装装置、実装方法および実装制御プログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010006742A (ko) * 1999-03-11 2001-01-26 게쉬메이 코포레이션 제지기용 다층 프레스 펠트 및 제지용 다층 패브릭
KR20010076276A (ko) * 2000-01-21 2001-08-11 후지야마 겐지 본딩장치 및 본딩방법
KR20010087325A (ko) * 2000-03-06 2001-09-15 후지야마 겐지 오프셋 측정방법, 툴위치 검출방법 및 본딩장치
JP2002076050A (ja) 2000-07-21 2002-03-15 Esec Trading Sa ワイヤ接続装置
JP2010267756A (ja) * 2009-05-14 2010-11-25 Shinkawa Ltd ボンディング装置及びボンディング方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3941486A (en) * 1974-06-03 1976-03-02 The Computervision Corporation Wire bonder
JPS52101883A (en) * 1976-02-23 1977-08-26 Toshiba Corp Illuminator
US4452526A (en) * 1980-02-29 1984-06-05 Optimetrix Corporation Step-and-repeat projection alignment and exposure system with auxiliary optical unit
US4671446A (en) * 1982-12-02 1987-06-09 Stanley Electric Company, Ltd. Method and system for automatically bonding a leadwire on a semiconductor
JP2688361B2 (ja) * 1988-08-02 1997-12-10 正己 山川 光電センサ
JP2953116B2 (ja) * 1991-06-11 1999-09-27 日本電気株式会社 ワイヤーボンディング装置
JP3757254B2 (ja) * 1999-12-28 2006-03-22 株式会社新川 ボンディング装置およびボンディング方法
JP3566166B2 (ja) * 2000-02-10 2004-09-15 株式会社新川 ツール位置測定方法、オフセット測定方法、基準部材およびボンディング装置
JP3569820B2 (ja) * 2000-04-26 2004-09-29 澁谷工業株式会社 位置合わせ装置及び位置合わせ方法
EP1174908A1 (en) 2000-07-21 2002-01-23 Esec Trading S.A. Apparatus for making wire connections
DE10133885A1 (de) * 2000-07-21 2002-03-21 Esec Trading Sa Vorrichtung zur Herstellung von Drahtverbindungen
JP2002261114A (ja) * 2001-03-02 2002-09-13 Nec Corp ワイヤーボンディング装置、及び、ワイヤボンディング方法
JP3802403B2 (ja) * 2001-11-27 2006-07-26 株式会社新川 ワイヤボンディング方法及び装置
JP3813088B2 (ja) * 2001-12-28 2006-08-23 株式会社新川 ボンディング装置
JP3857946B2 (ja) * 2002-04-08 2006-12-13 芝浦メカトロニクス株式会社 電子部品のボンディング方法及びボンディング装置
JP3765778B2 (ja) * 2002-08-29 2006-04-12 ローム株式会社 ワイヤボンディング用キャピラリ及びこれを用いたワイヤボンディング方法
JP4053898B2 (ja) * 2003-01-29 2008-02-27 株式会社モリテックス 面合せ装置及び面合せ方法
US7145162B2 (en) * 2003-10-31 2006-12-05 Asm Assembly Automation Ltd. Wire loop height measurement apparatus and method
JP4264404B2 (ja) * 2004-10-18 2009-05-20 株式会社新川 ボンディング装置
JP4343985B2 (ja) * 2008-01-24 2009-10-14 株式会社新川 ボンディング装置及びボンディング装置のボンディングステージ高さ調整方法
JP2010114265A (ja) * 2008-11-06 2010-05-20 Canon Inc 走査露光装置およびその制御方法、ならびにデバイス製造方法
JP5690535B2 (ja) * 2010-09-24 2015-03-25 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ ダイボンダ及び半導体製造方法
US8091762B1 (en) * 2010-12-08 2012-01-10 Asm Assembly Automation Ltd Wedge bonding method incorporating remote pattern recognition system
TWI458073B (zh) * 2011-07-08 2014-10-21 Orise Technology Co Ltd 校準標記及製造方法
JP5696076B2 (ja) * 2012-03-21 2015-04-08 株式会社東芝 半導体装置の検査装置及び半導体装置の検査方法
TWI545663B (zh) * 2014-05-07 2016-08-11 新川股份有限公司 接合裝置以及接合方法
JP5950994B2 (ja) * 2014-12-26 2016-07-13 株式会社新川 実装装置
CN107615465B (zh) * 2015-03-31 2020-05-12 株式会社新川 引线接合装置以及引线接合方法
US11031367B2 (en) * 2016-10-25 2021-06-08 Kulicke and Soffa Industries, In. Bond head assemblies including reflective optical elements, related bonding machines, and related methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010006742A (ko) * 1999-03-11 2001-01-26 게쉬메이 코포레이션 제지기용 다층 프레스 펠트 및 제지용 다층 패브릭
KR20010076276A (ko) * 2000-01-21 2001-08-11 후지야마 겐지 본딩장치 및 본딩방법
JP3416091B2 (ja) 2000-01-21 2003-06-16 株式会社新川 ボンディング装置およびボンディング方法
KR20010087325A (ko) * 2000-03-06 2001-09-15 후지야마 겐지 오프셋 측정방법, 툴위치 검출방법 및 본딩장치
JP2002076050A (ja) 2000-07-21 2002-03-15 Esec Trading Sa ワイヤ接続装置
JP2010267756A (ja) * 2009-05-14 2010-11-25 Shinkawa Ltd ボンディング装置及びボンディング方法

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Publication number Publication date
US20170154864A1 (en) 2017-06-01
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