WO2019039508A1 - 実装装置および温度測定方法 - Google Patents

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mounting
measurement
heater
stage
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庄司 和田
菊地　広
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株式会社新川
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    • H01L2224/75901—Means for monitoring the connection process using a computer, e.g. fully- or semi-automatic bonding

Definitions

  • the present invention relates to a mounting device capable of measuring the temperature of an object to be measured which is a mounting surface on which the object to be mounted is mounted or the object to be mounted, and a temperature measurement method.
  • the mounting apparatus which mounts mounting bodies, such as a semiconductor chip, in mounting bodies, such as a board
  • the mounting apparatus includes a stage on which an object to be mounted such as a substrate is mounted, and a bonding head movable with respect to the stage. The bonding head holds the semiconductor chip and bonds it to the mounting body.
  • a heater is usually provided inside the bonding head so that the held semiconductor chip can be heated.
  • a heater is usually provided on the stage so that the mounted object can be heated to a specified temperature.
  • the temperature of the stage surface be maintained at a prescribed target temperature. If the heating temperature of the stage is incorrect or if there is variation in the heating temperature at each location of the stage, the mounting quality may be degraded or varied.
  • Patent Document 1 discloses that a temperature measuring means including a thermocouple or the like for measuring the temperature of the upper surface portion of the stage is provided inside the stage.
  • thermocouple not on the inside of the stage but on the surface (mounting surface) of the stage.
  • thermocouple or the like is attached to the mounting surface, proper mounting processing can not be performed, and such a thermocouple needs to be removed before the mounting processing, which is troublesome.
  • the use of a thermo camera which measures temperature without contact is also conceivable, the thermo camera is not practical because the thermo camera is very expensive.
  • a mounting apparatus and a temperature measurement method capable of more accurately measuring the temperature of an object to be measured are disclosed.
  • the mounting apparatus disclosed in this specification is a mounting apparatus for mounting a mounting body on a mounting body, and has a mounting surface on which the mounting body is mounted and a first heater for heating the mounting surface.
  • a stage a contact surface contacting the object to be measured which is the mounting surface or the mounting surface, a measuring element for measuring the temperature of the object via the contact surface, and the contact surface being heated
  • a measuring head having two heaters and driving at least in a direction orthogonal to the mounting surface, and the mounting surface and the contact surface being set to predetermined target temperatures by the first heater and the second heater, respectively. After heating, the temperature of the object to be measured is measured based on the temperature detection value of the measuring element obtained when the contact surface is brought into contact with the object while the heating of the second heater is stopped.
  • a control unit is characterized by comprising.
  • the measurement head may be a bonding head for bonding the mounting body to the mounting body.
  • control unit may control the temperature of the object to be measured or the temperature of the object based on a temporal change of a temperature detection value of the measuring element obtained when the contact surface is brought into contact with the object. You may judge the good or bad of.
  • control unit may correct the control parameter of the second heater based on the measurement result of the temperature of the object to be measured.
  • a plurality of measurement points are set for the object to be measured, and the control unit measures the temperature for the plurality of measurement points, and measurement results are equal among the plurality of measurement points.
  • the control parameters may be corrected such that
  • the measurement head further includes a main body, and a measurement block having a smaller heat capacity than the main body and attached to the measurement head via a heat insulating material, and the contact surface is the measurement block.
  • the measuring element may be provided in the measuring block.
  • the temperature measurement method disclosed in the present specification is a temperature measurement method in which the temperature of the object mounted on the mounting surface of the stage of the mounting apparatus or the object to be measured which is the mounting surface of the stage is measured by the measurement head. Defining a contact surface which contacts the object to be measured among the mounting surface and the measuring head by the first heater provided inside the stage and the second heater provided to the measuring head; Heating the target surface to the target temperature, bringing the contact surface into contact with the object while the second heater is stopped after the heating, and providing the measurement head when the contact surface is brought into contact And D. measuring the temperature of the object based on a temperature detection value obtained by a temperature measurement element.
  • the amount of heat transfer between the object to be measured and the measurement head can be reduced because the object to be measured is brought into contact while the contact surface is heated in advance. As a result, the temperature of the object to be measured can be measured more quickly and accurately.
  • DELTA acquisition of
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of the mounting apparatus 10.
  • the mounting apparatus 10 is an apparatus for bonding by mounting the semiconductor chip 110 on a mounting target such as the substrate 100.
  • the mounting apparatus 10 includes a stage 14, a bonding head 12 to be bonded, and a control unit 16 to control the driving of these.
  • the stage 14 is a stage on which a mounted object such as the substrate 100 is mounted, and the surface thereof is a mounting surface on which the mounted body is mounted.
  • the stage 14 is movable in the horizontal direction, and the movement is controlled by the control unit 16.
  • one or more first heaters HS are built in the stage 14.
  • the first heater HS is a pulse heater, but may be another type of heater as long as the temperature can be raised in a relatively short time. Further, the number and the position of the first heaters HS are not particularly limited as long as the surface (mounting surface) of the stage 14 can be uniformly heated.
  • a first temperature sensor 22 is incorporated in each first heater HS.
  • the first temperature sensor 22 is a sensor that detects the temperature of the first heater HS as a first detection temperature T1, and is, for example, a thermocouple.
  • the control unit 16 controls the driving of the first heater HS based on the first detection temperature T1 detected by the first temperature sensor 22.
  • the bonding head 12 is a head for bonding a mounting body such as the semiconductor chip 110 to a mounting body mounted on the mounting surface of the stage 14.
  • the bonding head 12 is a measuring head for measuring the temperature of a mounting surface (hereinafter collectively referred to as a “object to be measured”) mounted on the mounting surface or the mounting surface of the stage 14. It also works as The bonding head 12 can hold the semiconductor chip 110 at its lower end, and can rotate around a vertical axis and move up and down. When bonding the semiconductor chip 110, the bonding head 12 is lowered toward the stage 14 with the semiconductor chip 110 held at its lower end, and the semiconductor chip 110 is pressed against the mounting object.
  • the parallelism with respect to the stage 14 of the bonding head 12 is adjusted with high accuracy so that the semiconductor chip 110 can be uniformly pressed.
  • a second heater HH is provided inside the tip of the bonding head 12. Like the first heater HS, the second heater HH is a pulse heater, but may be any other type of heater as long as the temperature can be raised in a relatively short time.
  • the second temperature sensor 20 is incorporated in the second heater HH.
  • the second temperature sensor 20 is a temperature measurement element that detects the temperature of the second heater HH as a second detection temperature T2, and is, for example, a thermocouple.
  • the control unit 16 controls the driving of the second heater HH based on the second detection temperature T2 detected by the second temperature sensor 20.
  • control unit 16 determines the temperature of the object under test based on the second detection temperature T2 detected by the second temperature sensor 20 when the bonding head 12 is brought into contact with the object under test. taking measurement.
  • the second heater HH and the second temperature sensor 20 are both disposed near the lower end of the tip end face of the bonding head 12 so that the second detection temperature T2 can reflect the temperature of the lower end face of the bonding head 12 ing.
  • the tip end surface of the bonding head 12 functions as a contact surface that contacts the object to be measured.
  • the control unit 16 controls the movement of the bonding head 12 and the stage 14 in accordance with the progress of the process and the like. Further, the control unit 16 controls the drive (for example, ON / OFF control, applied current value, etc.) of the first heater HS based on the first detected temperature T1, or the second heater HH based on the second detected temperature T2. Drive control (for example, ON / OFF control, applied current value, etc.) Furthermore, the control unit 16 also measures the temperature of the object to be measured, using the second detection temperature T2, as necessary.
  • drive for example, ON / OFF control, applied current value, etc.
  • measurement of the temperature of the object to be measured may be to acquire a specific numerical value of the temperature of the object to be measured, or to the predetermined reference temperature (for example, the target temperature Tt etc.) It may be detected whether or not the temperature deviates.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the temperature measurement process. In this temperature measurement process, it is detected whether the temperature of the mounting surface deviates from the specified target temperature Tt.
  • the control unit 16 raises the bonding head 12 which also functions as a measurement head and separates the bonding head 12 from the stage 14 (S12). In this state, the control unit 16 turns on the first and second heaters HS and HH (S14) to heat the stage 14 and the bonding head 12. This heating is performed such that the surface (contact surface) of the bonding head 12 and the surface (mounting surface) of the stage 14 respectively reach a specified target temperature Tt.
  • the first heater HS and the first temperature sensor 22 are embedded in the stage 14, and compared with the first detection temperature T1 detected by the first temperature sensor 22, the mounting surface of the stage 14 The temperature is slightly lower. Therefore, the first detection temperature T1 that may be obtained when the temperature of the mounting surface of the stage 14 reaches the target temperature Tt is defined in advance as the stage side target temperature TS. Then, the control unit 16 controls the amount of energization of the first heater HS so that the first detection temperature T1 becomes the stage side target temperature TS.
  • the second detection temperature T2 that may be obtained when the temperature of the lower end surface (contact surface) of the bonding head 12 reaches the target temperature Tt is defined in advance as the head-side target temperature TH. Then, the control unit 16 controls the amount of energization of the second heater HH such that the second detection temperature T2 becomes the head-side target temperature TH.
  • the second heater HH and the second temperature sensor 20 are disposed in the vicinity of the contact surface of the bonding head 12. Therefore, normally, the head side target temperature TH is substantially the same as the target temperature Tt (TH ⁇ Tt).
  • the stage side target temperature TS is slightly higher than the target temperature Tt (TS> Tt ).
  • target temperature Tt 235.degree. C.
  • head-side target temperature TH 235.degree. C.
  • stage-side target temperature TS 250.degree.
  • FIG. 3 is an image diagram showing the mounting device 10 at this time.
  • the colors inside the heaters HH and HS indicate the ON / OFF state
  • gray indicates the ON state
  • white indicates the OFF state.
  • the first heater HS and the second heater HH are both in the ON state.
  • the control unit 16 lowers the bonding head 12 (S18). As a result of the lowering, if the contact surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14 (Yes in S20), the control unit 16 turns off the second heater HH (S22). Further, the control unit 16 stores, as the initial temperature Tf, the second detection temperature T2 detected by the second temperature sensor 20 immediately after the contact surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14 (S24) .
  • FIG. 4 is an image view showing the bonding head 12 in contact with the stage 14. As shown in FIG. 4, the entire bonding surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14. At this time, the second heater HH is in the OFF state, and the first heater HS is in the ON state.
  • the initial temperature Tf is substantially the same as the head-side target temperature TH. Therefore, instead of the initial temperature Tf, the temperature change amount ⁇ T may be calculated using the head-side target temperature TH, and in this case, step S24 may be omitted.
  • the amount of temperature change ⁇ T is a value representing the amount of heat flowing into and out of the bonding head 12 after the second heater HH is turned off, and the contact surface of the bonding head 12 and the mounting surface of the stage 14 (object to be measured) It can be said that it is a value indicating the temperature difference of.
  • the control unit 16 determines the quality of the temperature of the mounting surface of the stage 14 based on the temperature change amount ⁇ T.
  • FIG. 5 is an image diagram for explaining the difference in temperature change of the second detection temperature T2 due to the difference in temperature of the mounting surface of the stage 14.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the second detection temperature T2.
  • time 0 indicates the timing at which the contact surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14
  • time ts indicates the timing at which the waiting time ts has elapsed.
  • the control unit 16 turns off the second heater HH.
  • the second detection temperature T2 hardly changes (or decreases by the amount of heat flow to the outside air). That is, in this case, as indicated by a solid line in FIG. 5, the second detection temperature T2 is maintained at a temperature substantially the same as or slightly lower than the head-side target temperature TH.
  • the second detection temperature T2 is expected to be higher than the head-side target temperature TH (initial temperature Tf), as indicated by the one-dot and dash line in FIG. Then, it is expected that the temperature change amount ⁇ T obtained at time ts becomes a positive value, and the absolute value thereof becomes large.
  • the second detection temperature T2 is expected to decrease compared to the head-side target temperature TH (initial temperature Tf), as indicated by the two-dot chain line in FIG. Then, it is expected that the temperature change amount ⁇ T obtained at time ts becomes a negative value, and the absolute value thereof becomes large.
  • the control unit 16 subsequently compares the absolute value of the temperature change amount ⁇ T with the prescribed reference change amount ⁇ def (S32).
  • the reference change amount ⁇ def is a change amount such that the contact surface of the bonding head 12 and the mounting surface (object to be measured) of the stage 14 can be regarded as substantially the same temperature. You should keep it.
  • the control unit 16 determines that the temperature of the mounting surface of the stage 14 is appropriate (S34). finish. On the other hand, if the temperature change amount ⁇ T exceeds the reference change amount ⁇ def (No in S32), the control unit 16 determines that the temperature of the mounting surface of the stage 14 is inappropriate (S36).
  • steps S32 to S36 only goodness or badness of the surface temperature is judged based on the temperature change amount ⁇ T, but a specific numerical value of the temperature of the mounting surface of the stage 14 is obtained based on the temperature change amount ⁇ T. You may do it.
  • the temperature change amount ⁇ T is expected to depend to some extent on the temperature difference between the bonding head 12 and the stage 12 when the bonding head 12 contacts the stage 14. Therefore, a map showing the correlation between the temperature difference between the two 12 and 14 at the time of contact and the temperature change amount ⁇ T is previously obtained by experiment etc., and the temperature change amount ⁇ T obtained in step S30 is the map
  • the temperature difference between the two may be determined. Then, a value obtained by adding or subtracting the obtained temperature difference from the initial temperature Tf or the head-side target temperature TH may be calculated as the temperature of the mounting surface of the stage 14.
  • the control parameter to be corrected is a parameter that can change the output value (the output heat quantity of the first heater HS) with respect to the input value (the target temperature of the surface of the stage 14) when controlling the first heater HS.
  • the control parameter to be corrected is, for example, an offset current value to be added to or subtracted from the current applied to the first heater HS or a detected voltage value output from the first temperature sensor 22 to the first detected temperature T1. It may be a sensor offset value to be added or subtracted, a stage side target temperature TS used when heating the temperature of the mounting surface of the stage 14 to the target temperature Tt, or the like.
  • the method of correction is not particularly limited as long as the temperature change amount ⁇ T is small.
  • the temperature change amount ⁇ T when the temperature change amount ⁇ T is positive (when the surface temperature of the stage 14 is high), the offset current value is decreased, the sensor offset value is increased, or the stage side target temperature TS is decreased. It is also good.
  • the temperature change amount ⁇ T when the temperature change amount ⁇ T is negative (when the surface temperature of the stage 14 is low), the offset current value is increased to decrease the sensor offset value or increase the target temperature TS on the stage side.
  • the increase / decrease amount (correction amount) of the control parameter may be a constant value or may be a variable value which changes according to the value of the temperature change amount ⁇ T. In any case, when the absolute value of the temperature change amount ⁇ T exceeds the reference change amount ⁇ def, the mounting surface of the stage 14 is corrected by correcting the control parameter according to the value of the temperature change amount ⁇ T, It is possible to heat more accurately.
  • the mounting apparatus 10 when measuring the surface temperature of the stage 14, not only the stage 14 which is an object to be measured but also the bonding head 12 which functions as a measurement head It heats to near target temperature Tt. As a result, the temperature difference between the bonding head 12 and the stage 14 at the initial stage of contact can be made relatively small, and the surface temperature of the stage 14 can be measured in a relatively short time.
  • FIG. 6 is an image diagram showing changes in the first detection temperature T1 and the second detection temperature T2 when the bonding head 12 is not heated in advance.
  • time 0 indicates the timing at which the contact surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14.
  • Tn has shown normal temperature.
  • the control unit 16 controls the first heater HS such that the first detection temperature T1 becomes the stage-side target temperature TS before the contact surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14 doing.
  • the control unit 16 increases the amount of energization to the first heater HS in order to compensate for the temperature decrease of the first detection temperature T1.
  • the first detection temperature T1 rises again and reaches near the stage side target temperature TS.
  • the temperature of the first detection temperature T1 is not stabilized and easily shakes.
  • the second detection temperature T2 gradually increases after the contact surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14. And if sufficient time tt passes, it will be stabilized at predetermined temperature. The time tt until the second detection temperature T2 is stabilized is sufficiently larger than the waiting time ts.
  • the bonding head 12 when the bonding head 12 is not heated in advance, the temperature difference between the bonding head 12 and the stage 14 at the initial stage of contact is large, and the amount of heat flowing in and out between the both 12 and 14 is large. As a result, a large temperature fluctuation occurs in any of the bonding head 12 and the stage 14, which causes problems such as a reduction in the measurement accuracy of the temperature of the mounting surface of the stage 14 and a prolongation of the measurement time.
  • the contact surface of the bonding head 12 is heated to near the target temperature Tt in advance. Therefore, the amount of heat inflow and outflow between the bonding head 12 and the stage 14 can be reduced, and the temperature of the mounting surface of the stage 14 can be measured more quickly and more accurately.
  • the bonding head 12 is used as a measurement head. As a result, there is no need to add a new member for measurement, and the contact surface of the bonding head 12 (measurement head) and the mounting surface of the stage 14 can be brought into accurate contact. That is, in order to bond the semiconductor chip 110 appropriately, the bonding head 12 is required to uniformly press the entire surface of the semiconductor chip 110. In order to meet the requirement, the parallelism of the bonding head 12 with respect to the stage 14 is adjusted with high accuracy. As a result, in the temperature measurement, the contact surface of the bonding head 12 can hit the mounting surface of the stage 14 straightly, so the thermal resistance between the two 12 and 14 when they are in contact is small. It can be suppressed. As a result, the temperature of the mounting surface of the stage 14 can be measured more accurately.
  • the second detection temperature T2 itself is not acquired as the surface temperature of the stage 14, but is set to a value (temperature change ⁇ T) indicating time change of the second detection temperature T2. Based on the quality of the surface temperature of the stage 14 or the specific numerical value of the surface temperature is determined. In this case, the time required for the temperature measurement process of the stage 14 can be further shortened. That is, in the case of acquiring the second detection temperature T2 itself as the surface temperature of the stage 14, it is naturally necessary to wait until the second detection temperature T2 is stabilized. However, when there is a temperature difference between the bonding head 12 and the stage 14, it takes time until the second detection temperature T 2 stabilizes, and as a result, the measurement time is prolonged.
  • the temperature change amount ⁇ T is not necessary to wait until the second detection temperature T2 is stabilized, and the surface temperature of the stage 14 can be measured in a relatively short time.
  • the temperature measurement is performed based on the temperature change amount ⁇ T in the above description, the temperature change amount ⁇ T is not limited to the temperature change amount ⁇ T as long as it indicates the time change of the second detection temperature T2. You may use. For example, temperature measurement may be performed based on the slope ( ⁇ ⁇ T / ts) of the time change curve of the second detection temperature T2.
  • FIG. 9 is a view showing the arrangement of the first heater HSn on the stage 14.
  • Each first heater HSn incorporates a first temperature sensor 22n that detects the temperature of the first heater HSn.
  • the temperature of the position directly above each of the nine first heaters HSn in the mounting surface of the stage 14 is measured, and the control parameter of the first heater HSn is changed according to the measurement result.
  • the position at which this temperature is measured that is, the position immediately above each of the first heaters HSn will be referred to as “measurement point Pn”.
  • control unit 16 determines that the second detection temperature T2 by the second temperature sensor 20 reaches the head-side target temperature TH, and the first detection temperature T1i by each temperature sensor 22i corresponds to the stage-side target temperature TSi. Is monitored (S56).
  • the control unit 16 lowers the bonding head 12 (S58). As a result of the lowering, if the contact surface of the bonding head 12 contacts the mounting surface of the stage 14 (Yes in S60), the control unit 16 turns off the second heater HH (S62). Then, the control unit 16 stores the second detection temperature T2 detected by the second temperature sensor 20 immediately after contact as the initial temperature Tf (S64).
  • the control unit 16 stores the second detected temperature T2 at that time as the end temperature Te (S68). Then, a value obtained by subtracting the initial temperature Tf from the terminal temperature Te is obtained as the temperature change amount ⁇ Tn (S70).
  • the control unit 16 determines whether the absolute value of the temperature change amount ⁇ Tn is less than or equal to a prescribed reference change amount ⁇ def (S44). As a result of the judgment, if
  • n 9
  • n 9
  • the temperature is measured for each of the plurality of measurement points Pn, and the control parameters of the plurality of first heaters HSn are adjusted according to the measurement result. doing. As a result, variations in temperature of the mounting surface of the stage 14 can be reduced, and more appropriate bonding can be performed.
  • control parameters are adjusted so that the temperature change amount ⁇ Tn at each measurement point Pn is equal to or less than the reference change amount ⁇ def, but the temperature variation between the plurality of measurement points Pn is reduced. Control parameters may be adjusted.
  • FIG. 10 is a flow chart showing the flow of the temperature adjustment process for reducing the variation in temperature among the plurality of measurement points Pn.
  • the control unit 16 first obtains the temperature change amounts ⁇ Tn of the plurality of measurement points Pn (S72 to S78). At this time, the flow of the acquisition process of the temperature change amount ⁇ Tn is the same as that in FIG.
  • the reference value Ddef is a value at which the plurality of measurement points Pn can be regarded as substantially the same temperature, and is a value obtained in advance by experiments or the like.
  • the control unit 16 determines that the temperatures of the plurality of measurement points Pn are substantially uniform, and ends the process. On the other hand, if MAX (.DELTA.Ti) -MIN (.DELTA.Ti) .ltoreq.Ddef (No in S82), the control unit 16 calculates the absolute value of the difference between the average change .DELTA.Tave and the temperature change .DELTA.Tn for each measurement point Pn. And the reference change amount .DELTA.def (S86).
  • the control parameter of each first heater HSn is adjusted such that the temperature change amount ⁇ T approaches the average change amount ⁇ Tave.
  • the average change amount Tave is used as a reference value, and the parameters are adjusted so that the temperature change amount ⁇ Tn approaches the average change amount Tave.
  • the parameter used as the reference value is other than the average change amount ⁇ Tave Good.
  • a thermocouple is attached in advance to one measurement point P * of the plurality of measurement points Pn, and the measurement value of the thermocouple corresponds to a desired value of the corresponding first heater HSn Adjust the control parameters. Then, the parameter may be adjusted so that the temperature change amount ⁇ Tn at another measurement point approaches the temperature change amount ⁇ T * obtained at this measurement point P *.
  • the measuring head and the stage 14 have the heaters HH and HS, and after heating to almost the same temperature as the surface of the object to be measured, the heater HH of the measuring head is turned off As long as the surface temperature of the object to be measured is measured based on the detected temperature obtained by the temperature sensor provided in the measurement head when performing the measurement, the other configuration may be changed as appropriate.
  • the temperature sensor for measuring the surface temperature of the object to be measured is provided inside the bonding head 12 in the above description, such a temperature sensor is a member having a sufficiently smaller heat capacity than the bonding head 12 It may be provided inside.
  • a measurement block 32 having a small heat capacity is attached to the lower end of the main body of the bonding head 12 via a heat insulator 34, and the measurement block 32 is provided with a temperature sensor 30 composed of a thermocouple or the like. It is also good. Then, in the case of measuring the temperature of the object to be measured, the tip surface of the measurement block 32 may be brought into contact with the object to be measured. In such a configuration, since the temperature sensor 30 is provided in the measurement block 32 whose thermal capacity is smaller than that of the main body of the bonding head 12, heat transfer after contact with the object to be measured hardly occurs. As a result, the temperature of the object to be measured can be measured more accurately.
  • the bonding head 12 is used as the measurement head, but a head dedicated to temperature measurement may be separately provided separately from the bonding head 12.
  • the temperature of the mounting surface of the stage 14 is measured as an object to be measured, but the temperature of the mounting object (for example, the substrate 100 etc.) mounted on the mounting surface of the stage 14 May be measured.
  • the mounting body mounted on the mounting body is a semiconductor chip
  • the present invention is not limited to an apparatus for mounting a semiconductor chip on a mounting body, and can be applied.
  • the present invention can also be applied to a device for bonding a piece-like object such as glass, metal or resin to a mounting object, or a device for electrically bonding an electronic component such as a transistor, capacitor or IC to a mounting substrate.

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Abstract

半導体チップ１１０が載置される載置面及び載置面を加熱する第一ヒータＨＳを有するステージ１４と、被測定物（半導体チップまたは載置面）に接触する接触面と、接触面を介して被測定物の温度を測定する第二温度センサ２０と、接触面を加熱する第二ヒータＨＨと、を有し、少なくとも載置面に対して直交方向に駆動するボンディングヘッド１２と、第一ヒータＨＳ及び第二ヒータＨＨにより載置面及び接触面をそれぞれ既定のターゲット温度に加熱した後、第二ヒータＨＨの加熱を停止した状態で接触面を被測定物に接触させた際に得られる第二温度センサ２０の温度検出値に基づいて被測定物の温度を測定する制御部１６と、を備える。

Description

実装装置および温度測定方法
　本発明は、被実装体が載置される載置面または被実装体である被測定物の温度を測定可能な実装装置、および、温度測定方法に関する。
　従来から、半導体チップ等の実装体を、基板等の被実装体に実装する実装装置が広く知られている。かかる実装装置は、基板等の被実装体が載置されるステージと、当該ステージに対して可動のボンディングヘッドと、を備えている。ボンディングヘッドは、半導体チップを保持して、被実装体にボンディングする。
　このボンディングヘッドの内部には、通常、ヒータが設けられており、保持した半導体チップを加熱できるようになっている。また、ステージにも、通常、ヒータが設けられており、載置された被実装体を規定の温度に加熱できるようになっている。
　ここで、実装処理を適切に行うためには、ステージ表面の温度は、規定のターゲット温度に保たれることが望まれる。ステージの加熱温度が不正確であったり、ステージの場所ごとに加熱温度のバラツキがあったりすると、実装品質の低下やバラツキを招く。
　そこで、従来からステージの載置面、または、載置面に載置された基板等の被実装体（以下「被測定物」と呼ぶ）の温度を測定することが提案されている。例えば、特許文献１には、ステージの内部に、当該ステージの上面部の温度を測定するための熱電対等からなる測温手段を設けることが開示されている。
特開平１１－１８６３３８号公報
　しかし、ステージの内部に設けられた測温手段では、ステージの載置面や、当該載置面に載置された被実装体の温度を正確に測定することは困難であった。そこで、熱電対等の測温手段を、ステージの内部ではなく、ステージの表面（載置面）に貼り付けることも考えられる。しかし、載置面に熱電対等が貼り付けられていると、適切な実装処理ができないため、こうした熱電対は、実装処理の前に取り外す必要があり、面倒であった。また、別の対策として、非接触で温度を測定するサーモカメラの利用も考えられるが、サーモカメラは、非常に高額であるため、当該サーモカメラの現実的ではない。
　さらに、別の形態として、温度を測定する測定素子を有した測定ヘッドを、被測定物に接触させて、当該被測定物の温度を測定することも考えられる。しかし、測定ヘッドと被測定物との間の温度差が大きいと、測定ヘッドを被測定物に接触させた後、両者の間で熱が移動し、正確な温度が測定できない、あるいは、正確な温度測定までに時間がかかるという問題があった。
　そこで、本明細書では、被測定物の温度をより正確に測定できる実装装置および温度測定方法を開示する。
　本明細書で開示する実装装置は、実装体を被実装体に実装する実装装置であって、前記被実装体が載置される載置面及び前記載置面を加熱する第一ヒータを有するステージと、前記被実装体又は前記載置面である被測定物に接触する接触面と、前記接触面を介して前記被測定物の温度を測定する測定素子と、前記接触面を加熱する第二ヒータと、を有し、少なくとも前記載置面に対して直交方向に駆動する測定ヘッドと、前記第一ヒータ及び前記第二ヒータにより前記載置面及び前記接触面をそれぞれ既定のターゲット温度に加熱した後、前記第二ヒータの加熱を停止した状態で前記接触面を前記被測定物に接触させた際に得られる前記測定素子の温度検出値に基づいて前記被測定物の温度を測定する制御部と、備えることを特徴とする。
　この場合、前記測定ヘッドは、前記実装体を、前記被実装体にボンディングするボンディングヘッドであってもよい。
　また、前記制御部は、前記接触面を前記被測定物に接触させた際に得られる前記測定素子の温度検出値の時間変化に基づいて、前記被測定物の温度または前記被測定物の温度の良否を判断してもよい。
　また、前記制御部は、前記被測定物の温度の測定結果に基づいて、前記第二ヒータの制御パラメータを補正してもよい。この場合、前記被測定物には、複数の測定ポイントが設定されており、前記制御部は、前記複数の測定ポイントについて、前記温度の測定を行い、前記複数の測定ポイント間で測定結果が均等になるように、前記制御パラメータを補正してもよい。
　また、前記測定ヘッドは、さらに、本体と、前記本体よりも熱容量が小さくかつ断熱材を介して前記測定ヘッドに取り付けられた測定ブロックと、を有しており、前記接触面は、前記測定ブロックの端面であり、前記測定素子は、前記測定ブロック内に設けられてもよい。
　本明細書で開示する温度測定方法は、実装装置のステージの載置面に載置された被実装体または前記ステージの載置面である被測定物の温度を測定ヘッドにより測定する温度測定方法であって、前記ステージの内部に設けられた第一ヒータおよび前記測定ヘッドに設けられた第二ヒータにより、前記載置面および前記測定ヘッドのうち前記被測定物に接触する接触面を、規定のターゲット温度に加熱するステップと、前記加熱した後、前記第二ヒータを停止した状態で前記接触面を前記被測定物に接触させるステップと、前記接触させた際に前記測定ヘッドに設けられた温度の測定素子で得られる温度検出値に基づいて前記被測定物の温度を測定するステップと、を備えることを特徴とする。
　本明細書で開示する実装装置および温度測定方法によれば、予め接触面を加熱した状態で被測定物に接触させるため、被測定物と測定ヘッド間での熱の移動量を小さくできる。結果として、被測定物の温度をより迅速に、かつ、正確に測定できる。
実装装置の構成を示す図である。 温度測定処理の流れを示すフローチャートである。 温度測定処理の過程を示すイメージ図である。 温度測定処理の過程を示すイメージ図である。 第二検出温度の時間変化を示すイメージ図である。 ボンディングヘッドを加熱しない場合における第一、第二検出温度の時間変化を示すイメージ図である。 温度測定処理を組み込んだ温度調節処理の流れを示すフローチャートである。 ΔＴｎの取得の流れを示すフローチャートである。 第一ヒータの配置の一例を示す図である。 他の温度調節処理の流れを示すフローチャートである。 他の実装装置の一例を示す図である。
　以下、実装装置１０の構成について図面を参照して説明する。図１は、実装装置１０の概略構成を示す図である。この実装装置１０は、半導体チップ１１０を基板１００等の被実装体にボンディングして、実装する装置である。実装装置１０は、ステージ１４と、ボンディングするボンディングヘッド１２と、これらの駆動を制御する制御部１６と、を備えている。
　ステージ１４は、基板１００等の被実装体が載置される台であり、その表面は、被実装体が載置される載置面となる。このステージ１４は、水平方向に移動可能となっており、その移動は、制御部１６によって制御されている。また、ステージ１４には、１以上の第一ヒータＨＳが内蔵されている。第一ヒータＨＳは、パルスヒータであるが、比較的、短時間で昇温できるヒータであれば、他の種類のヒータでもよい。また、第一ヒータＨＳの個数および位置は、ステージ１４の表面（載置面）を均等に加熱できるのであれば、特に限定されない。
　各第一ヒータＨＳには、第一温度センサ２２が組み込まれている。この第一温度センサ２２は、第一ヒータＨＳの温度を第一検出温度Ｔ１として検出するセンサで、例えば、熱電対である。制御部１６は、この第一温度センサ２２で検出された第一検出温度Ｔ１に基づいて第一ヒータＨＳの駆動を制御する。
　ボンディングヘッド１２は、ステージ１４の載置面に載置された被実装体に半導体チップ１１０等の実装体をボンディングするヘッドである。また、ボンディングヘッド１２は、後述するように、ステージ１４の載置面または載置面に載置された実装体（以下、まとめて「被測定物」という）の温度を測定するための測定ヘッドとしても機能する。ボンディングヘッド１２は、その下端に半導体チップ１１０を保持でき、また、鉛直な軸回りの回転と、昇降と、が可能となっている。半導体チップ１１０をボンディングする際、ボンディングヘッド１２は、その下端に半導体チップ１１０を保持したまま、ステージ１４側に向かって下降し、半導体チップ１１０を被実装体に圧接させる。ここで、半導体チップ１１０を均等に加圧できるように、ボンディングヘッド１２のステージ１４に対する平行度は、高精度で調整されている。
　このボンディングヘッド１２の先端部の内部には、第二ヒータＨＨが設けられている。第二ヒータＨＨは、第一ヒータＨＳと同様に、パルスヒータであるが、比較的、短時間で昇温できるヒータであれば、他の種類のヒータでもよい。第二ヒータＨＨには、第二温度センサ２０が組み込まれている。この第二温度センサ２０は、第二ヒータＨＨの温度を第二検出温度Ｔ２として検出する温度測定素子で、例えば、熱電対である。制御部１６は、この第二温度センサ２０で検出された第二検出温度Ｔ２に基づいて第二ヒータＨＨの駆動を制御する。また、後述するように、制御部１６は、ボンディングヘッド１２を、被測定物に接触させた際に第二温度センサ２０で検出された第二検出温度Ｔ２に基づいて、被測定物の温度を測定する。なお、第二検出温度Ｔ２が、ボンディングヘッド１２の下端面の温度を反映できるように、第二ヒータＨＨおよび第二温度センサ２０は、いずれも、ボンディングヘッド１２の先端面の下端近傍に配されている。なお、ボンディングヘッド１２の先端面は、被測定物に接触する接触面として機能する。
　制御部１６は、処理の進行状況等に応じて、ボンディングヘッド１２およびステージ１４の移動を制御する。また、制御部１６は、第一検出温度Ｔ１に基づいて第一ヒータＨＳの駆動（例えばＯＮ／ＯＦＦ制御、印加電流値等）を制御したり、第二検出温度Ｔ２に基づいて第二ヒータＨＨの駆動（例えばＯＮ／ＯＦＦ制御、印加電流値等）を制御したりする。さらに、制御部１６は、必要に応じて、第二検出温度Ｔ２を利用して、被測定物の温度の測定も行う。ここで、「被測定物の温度の測定」とは、被測定物の温度の具体的数値を取得することでもよいし、所定の基準温度（例えばターゲット温度Ｔｔ等）に対して被測定物の温度がズレているか否かを検出することでもよい。
　次に、この実装装置１０で、被測定物であるステージ１４の載置面の温度を測定する流れについて説明する。図２は、温度測定処理の流れを示すフローチャートである。この温度測定処理では、載置面の温度が、規定のターゲット温度Ｔｔからズレているか否かを検出している。
　温度測定処理では、まず、制御部１６は、測定ヘッドとしても機能するボンディングヘッド１２を、上昇させ、ステージ１４から離間させる（Ｓ１２）。その状態で、制御部１６は、第一、第二ヒータＨＳ，ＨＨを、ＯＮとし（Ｓ１４）、ステージ１４およびボンディングヘッド１２を加熱する。この加熱は、ボンディングヘッド１２の表面（接触面）およびステージ１４の表面（載置面）が、それぞれ、規定のターゲット温度Ｔｔになるように行う。
　ここで、第一ヒータＨＳおよび第一温度センサ２２は、ステージ１４の内部に埋め込まれており、第一温度センサ２２で検出された第一検出温度Ｔ１に比べて、ステージ１４の載置面の温度は、若干低くなる。そこで、ステージ１４の載置面の温度が、ターゲット温度Ｔｔに達した際に得られるであろう第一検出温度Ｔ１を、予めステージ側目標温度ＴＳとして規定しておく。そして、制御部１６は、第一検出温度Ｔ１が、ステージ側目標温度ＴＳになるように、第一ヒータＨＳの通電量を制御する。
　同様に、ボンディングヘッド１２の下端面（接触面）の温度が、ターゲット温度Ｔｔに達した際に得られるであろう第二検出温度Ｔ２を、予めヘッド側目標温度ＴＨとして規定しておく。そして、制御部１６は、第二検出温度Ｔ２が、ヘッド側目標温度ＴＨになるように、第二ヒータＨＨの通電量を制御する。なお、第二ヒータＨＨおよび第二温度センサ２０は、ボンディングヘッド１２の接触面の近傍に配されている。したがって、通常、ヘッド側目標温度ＴＨは、ターゲット温度Ｔｔとほぼ同じである（ＴＨ≒Ｔｔ）。一方、第一ヒータＨＳおよび第一温度センサ２２は、ステージ１４の載置面から離間しているため、ステージ側目標温度ＴＳは、ターゲット温度Ｔｔに比べてやや、高くなっている（ＴＳ＞Ｔｔ）。例えば、ターゲット温度Ｔｔ＝２３５℃の場合、ヘッド側目標温度ＴＨ＝２３５℃、ステージ側目標温度ＴＳ＝２５０℃とすることができる。
　図３は、このときの実装装置１０の様子を示すイメージ図である。以下の図面において、ヒータＨＨ，ＨＳの内部の色は、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を示しており、グレーは、ＯＮ状態を、白は、ＯＦＦ状態を示している。図３に示す通り、ボンディングヘッド１２とステージ１４とが離間した状態においては、第一ヒータＨＳ、第二ヒータＨＨは、いずれも、ＯＮ状態となっている。
　第一検出温度Ｔ１が、ステージ側目標温度ＴＳに達し、かつ、第二検出温度Ｔ２が、ヘッド側目標温度ＴＨに達した場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、制御部１６は、ボンディングヘッド１２を下降させる（Ｓ１８）。下降の結果、ボンディングヘッド１２の接触面が、ステージ１４の載置面に接触すれば（Ｓ２０でＹｅｓ）、制御部１６は、第二ヒータＨＨをＯＦＦする（Ｓ２２）。また、制御部１６は、ボンディングヘッド１２の接触面がステージ１４の載置面に接触した直後に第二温度センサ２０で検出された第二検出温度Ｔ２を、初期温度Ｔｆとして記憶する（Ｓ２４）。
　図４は、ボンディングヘッド１２が、ステージ１４に接触した状態を示すイメージ図である。図４に示す通り、ボンディングヘッド１２は、その接触面全体がステージ１４の載置面に接触する。また、このとき、第二ヒータＨＨは、ＯＦＦ状態であり、第一ヒータＨＳは、ＯＮ状態である。
　その後、制御部１６は、その状態のまま、すなわち、ボンディングヘッド１２の接触面がステージ１４の載置面に接触した状態かつ第一ヒータＨＳをＯＦＦかつ第二ヒータＨＨをＯＮした状態のまま、所定の待機時間ｔｓだけ待機する（Ｓ２６）。なお、この待機中、制御部１６は、第一検出温度Ｔ１＝ＴＳを保つように、第一ヒータＨＳの通電量を制御する。
　所定の待機時間ｔｓが経過すれば（Ｓ２６でＹｅｓ）、制御部１６は、第二温度センサ２０で検出された第二検出温度Ｔ２を、末期温度Ｔｅとして記憶する（Ｓ２８）。末期温度Ｔｅが得られれば、制御部１６は、温度変化量ΔＴ＝Ｔｅ－Ｔｆを算出する（Ｓ３０）。なお、通常、初期温度Ｔｆは、ヘッド側目標温度ＴＨとほぼ同じである。したがって、初期温度Ｔｆに変えて、ヘッド側目標温度ＴＨを用いて温度変化量ΔＴを算出してもよく、その場合、ステップＳ２４は、省略してもよい。
　この温度変化量ΔＴは、第二ヒータＨＨをＯＦＦした後、ボンディングヘッド１２に流入出した熱量を表す値であり、ボンディングヘッド１２の接触面と、ステージ１４の載置面（被測定物）と、の温度差を示す値と言える。制御部１６は、この温度変化量ΔＴに基づいて、ステージ１４の載置面の温度の良否を判断する。
　これについて、図５を参照して説明する。図５は、ステージ１４の載置面の温度の違いによる第二検出温度Ｔ２の温度変化の違いを説明するイメージ図である。図５において、横軸は、時刻を、縦軸は、第二検出温度Ｔ２を示している。また、図５において、時刻０は、ボンディングヘッド１２の接触面が、ステージ１４の載置面に接触したタイミングを示しており、時刻ｔｓは、待機時間ｔｓが経過したタイミングを示している。
　上述した通り、ボンディングヘッド１２の接触面が、ステージ１４の載置面に接触すれば、制御部１６は、第二ヒータＨＨをＯＦＦにする。このとき、ボンディングヘッド１２の接触面の温度と、ステージ１４の載置面の温度とが、ほぼ同じとなる加熱適切状態であれば、両者の間の熱の流入出はなく、第二検出温度Ｔ２は、殆ど変化しない（あるいは、外気への熱流出分だけ低下）と考えられる。すなわち、この場合、第二検出温度Ｔ２は、図５において実線で示すように、ヘッド側目標温度ＴＨとほぼ同じか、僅かに低い温度に保たれる。
　一方、ステージ１４の載置面面の温度が、ボンディングヘッド１２の接触面の温度に比べて高い加熱過剰状態の場合、ステージ１４の熱が、ボンディングヘッド１２に流入するため、第二検出温度Ｔ２は、上昇すると考えられる。すなわち、この場合、第二検出温度Ｔ２は、図５において一点鎖線で示すように、ヘッド側目標温度ＴＨ（初期温度Ｔｆ）に比べて、上昇することが予想される。そして、時刻ｔｓにおいて得られる温度変化量ΔＴが、正の値となり、その絶対値が大きくなることが予想される。
　また、ステージ１４の載置面の温度が、ボンディングヘッド１２の接触面の温度に比べて低い加熱不足状態の場合、ボンディングヘッド１２の熱が、ステージ１４に流入するため、第二検出温度Ｔ２は、降下すると考えられる。すなわち、この場合、第二検出温度Ｔ２は、図５において二点鎖線で示すように、ヘッド側目標温度ＴＨ（初期温度Ｔｆ）に比べて、下降することが予想される。そして、時刻ｔｓにおいて得られる温度変化量ΔＴが、負の値でとなり、その絶対値が大きくなることが予想される。
　再び図２に戻って、温度測定処理の流れを説明する。制御部１６は、温度変化量ΔＴが得られれば、続いて、その温度変化量ΔＴの絶対値を、規定の基準変化量Δｄｅｆと比較する（Ｓ３２）。基準変化量Δｄｅｆは、ボンディングヘッド１２の接触面と、ステージ１４の載置面（被測定物）とがほぼ同温度とみなせる変化量であり、かかる基準変化量Δｄｅｆは、実験等で予め規定しておけばよい。
　比較の結果、温度変化量ΔＴが、基準変化量Δｄｅｆ以下の場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、制御部１６は、ステージ１４の載置面の温度は、適正であると判断し（Ｓ３４）、処理を終了する。一方、温度変化量ΔＴが、基準変化量Δｄｅｆ超過の場合（Ｓ３２でＮｏ）、制御部１６は、ステージ１４の載置面の温度が不適切であると判断する（Ｓ３６）。
　なお、ステップＳ３２～Ｓ３６では、温度変化量ΔＴに基づいて、表面温度の良否のみを判断しているが、温度変化量ΔＴに基づいて、ステージ１４の載置面の温度の具体的数値を取得するようにしてもよい。例えば、温度変化量ΔＴは、ボンディングヘッド１２が、ステージ１４に接触した時点での両者１２，１４の温度差に有る程度、依存すると予想される。そこで、接触時点での両者１２，１４の温度差と、温度変化量ΔＴとの相関関係を示すマップを、予め実験等により求めておき、ステップＳ３０で得られた温度変化量ΔＴを、当該マップに照らし合わせて、両者１２，１４の温度差を求めてもよい。そして、初期温度Ｔｆまたはヘッド側目標温度ＴＨから、求めた温度差を加減算した値を、ステージ１４の載置面の温度として算出してもよい。
　温度測定処理としては、以上で終了となるが、制御部１６は、ステージ１４の載置面の温度が不適切であると判断されれば、温度変化量ΔＴが小さくなるように、第一ヒータＨＳの制御パラメータを補正する。ここで、補正される制御パラメータとしては、第一ヒータＨＳを制御する際の入力値（ステージ１４表面の目標温度）に対する出力値（第一ヒータＨＳの出力熱量）を変化でき得るパラメータであれば、特に限定されない。したがって、補正される制御パラメータは、例えば、第一ヒータＨＳの印加される電流に加減算されるオフセット電流値や、第一温度センサ２２が出力する検出電圧値を第一検出温度Ｔ１に変換する際に加減算されるセンサオフセット値、ステージ１４の載置面の温度をターゲット温度Ｔｔに加熱する際に用いられるステージ側目標温度ＴＳ等であってもよい。
　また、補正の方法としては、温度変化量ΔＴが小さくなるのであれば、特に限定されない。例えば、温度変化量ΔＴが正の場合（ステージ１４の表面温度が高い場合）には、オフセット電流値を小さくしたり、センサオフセット値を大きくしたり、ステージ側目標温度ＴＳを小さくしたりしてもよい。逆に、温度変化量ΔＴが負の場合（ステージ１４の表面温度が低い場合）には、オフセット電流値を大きく、センサオフセット値を小さくしたり、ステージ側目標温度ＴＳを大きくしたりしてもよい。また、こうした制御パラメータの増減量（補正量）は、一定値でもよいし、温度変化量ΔＴの値に応じて変化する可変値としてもよい。いずれにしても、温度変化量ΔＴの絶対値が、基準変化量Δｄｅｆ超過の場合には、温度変化量ΔＴの値に応じて、制御パラメータを補正することで、ステージ１４の載置面を、より正確に加熱することができる。
　以上の説明から明らかな通り、本明細書で開示する実装装置１０では、ステージ１４の表面温度を測定するにあたって、被測定物であるステージ１４だけでなく、測定ヘッドとして機能するボンディングヘッド１２も、ターゲット温度Ｔｔ近傍まで加熱している。その結果、接触初期におけるボンディングヘッド１２とステージ１４との間の温度差を比較的小さくすることができ、比較的短時間で、ステージ１４の表面温度を測定できる。
　これについて、ボンディングヘッド１２を事前に加熱しない場合と比較して説明する。図６は、ボンディングヘッド１２を事前に加熱しない場合の第一検出温度Ｔ１と第二検出温度Ｔ２との変化を示すイメージ図である。図６において、時刻０は、ボンディングヘッド１２の接触面が、ステージ１４の載置面に接触したタイミングを示している。また、Ｔｎは、常温を示している。
　この場合、ボンディングヘッド１２の接触面が、ステージ１４の載置面に接触する前、制御部１６は、第一検出温度Ｔ１が、ステージ側目標温度ＴＳになるように、第一ヒータＨＳを制御している。この状態で、常温Ｔｎのボンディングヘッド１２の接触面がステージ１４の載置面に接触すれば、ステージ１４の熱がボンディングヘッド１２に流出するため、その分、ステージ１４の温度（ひいては第一検出温度Ｔ１）が低下する。この場合、制御部１６は、この第一検出温度Ｔ１の温度低下を補うために、第一ヒータＨＳへの通電量を増加する。その結果、一定時間経過すれば、第一検出温度Ｔ１は、再び、上昇し、ステージ側目標温度ＴＳ近傍に達する。ただし、その後も、ボンディングヘッド１２の接触面がステージ１４の載置面と同じ温度に達するまでは、熱の流入出が生じるため、第一検出温度Ｔ１の温度は安定することなく、揺れやすい。
　一方、第二検出温度Ｔ２は、ボンディングヘッド１２の接触面がステージ１４の載置面に接触した後、徐々に増加していく。そして、十分な時間ｔｔが経過すれば、所定の温度で安定する。なお、この第二検出温度Ｔ２が安定するまでの時間ｔｔは、待機時間ｔｓに比べて十分に大きい。
　つまり、ボンディングヘッド１２を事前に加熱していない状態では、接触初期におけるボンディングヘッド１２とステージ１４との温度差が大きく、両者１２，１４間での熱の流入出量が大きくなる。その結果、ボンディングヘッド１２およびステージ１４のいずれにおいても、大きな温度変動が生じてしまうため、ステージ１４の載置面の温度の測定精度の低下や、測定時間の長期化といった問題を招いていた。
　一方、本明細書で開示する実装装置１０では、上述した通り、事前に、ボンディングヘッド１２の接触面を、ターゲット温度Ｔｔ近傍まで加熱している。そのため、ボンディングヘッド１２とステージ１４との間での熱の流入出量を小さく抑えることができ、より短時間、かつ、より正確にステージ１４の載置面の温度を測定できる。
　また、本明細書で開示する実装装置１０では、ボンディングヘッド１２を測定ヘッドとして用いている。その結果、測定のために、新規な部材を追加する必要が無く、また、ボンディングヘッド１２（測定ヘッド）の接触面とステージ１４の載置面とを正確に接触させることができる。すなわち、半導体チップ１１０を適切にボンディングするためには、ボンディングヘッド１２は、半導体チップ１１０の全面を均等に加圧することが要求される。その要求を満たすために、ボンディングヘッド１２のステージ１４に対する平行度は、高精度で調整されている。結果として、温度測定の際、ボンディングヘッド１２の接触面は、ステージ１４の載置面に真っ直ぐに当たることができるため、両者１２，１４が接触した際の両者１２，１４の間の熱抵抗を小さく抑えることができる。結果として、ステージ１４の載置面の温度をより正確に測定できる。
　また、本明細書で開示する実装装置１０では、第二検出温度Ｔ２自体を、ステージ１４の表面温度として取得するのでなく、第二検出温度Ｔ２の時間変化を示す値（温度変化量ΔＴ）に基づいてステージ１４の表面温度の良否、あるいは、表面温度の具体的数値を判断している。この場合、ステージ１４の温度測定処理に要する時間をより短縮できる。すなわち、第二検出温度Ｔ２自体を、ステージ１４の表面温度として取得する場合には、当然ながら、第二検出温度Ｔ２が安定するまで、待機する必要がある。しかし、ボンディングヘッド１２とステージ１４との間に温度差がある場合には、第二検出温度Ｔ２が安定化するまで時間がかかり、ひいては、測定時間が長期化する。一方、温度変化量ΔＴを利用すれば、第二検出温度Ｔ２が安定化するまで待つ必要はなく、比較的短時間で、ステージ１４の表面温度を測定できる。なお、これまでの説明では、温度変化量ΔＴに基づいて温度測定を行っているが、第二検出温度Ｔ２の時間変化を示す値であれば、温度変化量ΔＴに限らず、他の値を用いてもよい。例えば、第二検出温度Ｔ２の時間変化曲線の傾き（≒ΔＴ／ｔｓ）に基づいて、温度測定を行ってもよい。
　次に、これまで説明した温度測定処理を利用して、複数の第一ヒータＨＳｎのパラメータを調整する温度調整処理について説明する。図７、図８は、温度調整処理の流れを示すフローチャートである。また、図９は、ステージ１４における第一ヒータＨＳｎの配置を示す図である。
　図９に示す通り、この場合、ステージ１４は、３行３列で配置された９つの第一ヒータＨＳｎ（ｎ＝１，２，・・・，９）を有している。各第一ヒータＨＳｎには、当該第一ヒータＨＳｎの温度を検出する第一温度センサ２２ｎが組み込まれている。温度調整処理では、ステージ１４の載置面のうち、この９つの第一ヒータＨＳｎそれぞれの真上位置の温度を測定し、その測定結果に応じて第一ヒータＨＳｎの制御パラメータを変更する。以下では、この温度が測定される位置、すなわち、第一ヒータＨＳｎそれぞれの真上位置を「測定ポイントＰｎ」と呼ぶ。
　温度調整処理を行う場合には、図７に示す通り、まず、ｎ＝１に設定した上で（Ｓ４０）、測定ポイントＰｎ（＝Ｐ１）における温度変化量ΔＴｎを取得する（Ｓ４２）。ΔＴｎの取得の処理フローは、図８に示す通りであり、その内容は、図２を参照して説明した処理と類似している。すなわち、制御部１６は、ボンディングヘッド１２を、ステージ１４から離間した状態で、第二ヒータＨＨおよび全ての第一ヒータＨＳｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）をＯＮする（Ｓ５２，Ｓ５４）。その状態で、制御部１６は、第二温度センサ２０による第二検出温度Ｔ２がヘッド側目標温度ＴＨに達し、かつ、各温度センサ２２ｉによる第一検出温度Ｔ１ｉが、対応するステージ側目標温度ＴＳｉに達するか否かをモニタリングする（Ｓ５６）。
　Ｔ２＝ＴＨかつＴ１ｉ＝ＴＳｉになれば、制御部１６は、ボンディングヘッド１２を下降させる（Ｓ５８）。下降の結果、ボンディングヘッド１２の接触面がステージ１４の載置面に接触すれば（Ｓ６０でＹｅｓ）、制御部１６は、第二ヒータＨＨをＯＦＦにする（Ｓ６２）。そして、制御部１６は、接触した直後に第二温度センサ２０で検出された第二検出温度Ｔ２を、初期温度Ｔｆとして記憶する（Ｓ６４）。
　その後、所定の待機時間ｔｓが経過すれば（Ｓ６６でＹｅｓ）、制御部１６は、その時点の第二検出温度Ｔ２を、末期温度Ｔｅとして記憶する（Ｓ６８）。そして、得られた、末期温度Ｔｅから初期温度Ｔｆを減算した値を、温度変化量ΔＴｎとして算出する（Ｓ７０）。
　再び、図７を参照して説明する。温度変化量ΔＴｎが得られれば、続いて、制御部１６は、温度変化量ΔＴｎの絶対値が、規定の基準変化量Δｄｅｆ以下か否かを判断する（Ｓ４４）。判断の結果、｜ΔＴｎ｜＞Δｄｅｆの場合（Ｓ４４でＮｏ）、制御部１６は、得られた温度変化量ΔＴｎに応じて、第一ヒータＨＳｎの制御パラメータを変更する（Ｓ４６）。そして、再度、ステップＳ４２，Ｓ４４を実行し、制御パラメータの変更の要否を判断する。一方、｜ΔＴｎ｜≦Δｄｅｆの場合（Ｓ４４でＹｅｓ）、制御部１６は、ｎが９である否かを判断し（Ｓ４８）、ｎ≠９の場合は、ｎをインクリメントしたうえで（Ｓ５０）、ステップ４２に戻り、他の測定ポイントＰｎについてパラメータの変更の要否を判断する。一方、ｎ＝９の場合は、全ての測定ポイントＰｎについて、温度調整が完了したと判断し、処理を終了する。
　以上の説明から明らかな通り、図７、図８に示す処理によれば、複数の測定ポイントＰｎごとに、温度を測定し、その測定結果に応じて複数の第一ヒータＨＳｎの制御パラメータを調整している。その結果、ステージ１４の載置面の温度のバラツキを低減でき、より適切なボンディングが可能となる。
　なお、図７では、各測定ポイントＰｎの温度変化量ΔＴｎが基準変化量Δｄｅｆ以下になるように制御パラメータを調整しているが、複数の測定ポイントＰｎ間での温度のバラツキが小さくなるように制御パラメータを調整してもよい。図１０は、複数の測定ポイントＰｎ間での温度のバラツキが小さくする温度調整処理の流れを示すフローチャートである。
　図１０に示す処理では、制御部１６は、まず、複数の測定ポイントＰｎの温度変化量ΔＴｎを取得する（Ｓ７２～Ｓ７８）。このとき、温度変化量ΔＴｎの取得処理の流れは、図８と同様である。
　全ての測定ポイントＰｎについて、温度変化量ΔＴｎが得られれば（Ｓ７６でＹｅＳ）、制御部１６は、温度変化量ΔＴｎの平均値である平均変化量ΔＴａｖｅ＝Σ（ΔＴｎ）／９を算出する（Ｓ８０）。続いて、制御部１６は、得られた複数の温度変化量ΔＴｉのうち、最高値ＭＡＸ（ΔＴｉ）と、最小値ＭＩＮ（ΔＴｉ）との差が、所定の基準値Ｄｄｅｆ以下か否かを判断する（Ｓ８２）。ここで、基準値Ｄｄｅｆは、複数の測定ポイントＰｎが実質的に同じ温度とみなせる値であり、実験等により予め求めておく値である。
　制御部１６は、ＭＡＸ（ΔＴｉ）－ＭＩＮ（ΔＴｉ）≦Ｄｄｅｆであれば（Ｓ８２でＹｅｓ）、複数の測定ポイントＰｎの温度は、実質的に均一であると判断し、処理を終了する。一方、ＭＡＸ（ΔＴｉ）－ＭＩＮ（ΔＴｉ）≦Ｄｄｅｆであれば（Ｓ８２でＮｏ）、制御部１６は、各測定ポイントＰｎごとに、平均変化量ΔＴａｖｅと温度変化量ΔＴｎとの差分値の絶対値と、基準変化量Δｄｅｆとを比較する（Ｓ８６）。そして、差分値の絶対値が、基準変化量Δｄｅｆより大きい場合（Ｓ８６でＮｏ）には、対応する第一ヒータＨＳｎの制御パラメータを、差分値の絶対値が小さくなるように、調整する（Ｓ８８）。以上の処理を全ての測定ポイントＰｎ（図示の例ではｎ＝１～９（Ｓ８４，Ｓ９０））に対して行えば（Ｓ９０でＹｅｓ）、ステップＳ７２に戻り、ステップＳ８２でＹｅｓになるまで同様の処理を繰り返す。
　以上の説明から明らかな通り、図１０の温度調整処理では、温度変化量ΔＴが、平均変化量ΔＴａｖｅに近づくように、各第一ヒータＨＳｎの制御パラメータを調節している。平均変化量ΔＴａｖｅを基準としてパラメータ調節することで、測定ポイントＰｎ間の温度のバラツキがより効果的に解消される。
　なお、上述の説明では、平均変化量Ｔａｖｅを基準値とし、この平均変化量Ｔａｖｅに温度変化量ΔＴｎが近づくようにパラメータ調節しているが、基準値とするパラメータは、平均変化量ΔＴａｖｅ以外でもよい。例えば、複数の測定ポイントＰｎのうち、一つの測定ポイントＰ＊に、予め熱電対を貼り付けておき、当該熱電対での計測値が、所望の値になるように対応する第一ヒータＨＳｎの制御パラメータを調整しておく。そして、この測定ポイントＰ＊で得られた温度変化量ΔＴ＊に、他の測定ポイントの温度変化量ΔＴｎが近づくように、パラメータ調節してもよい。
　また、これまで説明した構成は、いずれも一例であり、測定ヘッドおよびステージ１４がヒータＨＨ，ＨＳを有し、被測定物の表面とほぼ同じ温度まで加熱した後、測定ヘッドのヒータＨＨをオフした際に、測定ヘッドに設けられた温度センサで得られる検出温度に基づいて、被測定物の表面温度を測定するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、これまでの説明では、被測定物の表面温度を測定するための温度センサを、ボンディングヘッド１２の内部に設けているが、かかる温度センサは、ボンディングヘッド１２よりも熱容量が十分に小さい部材内に設けてもよい。
　例えば、図１１に示すように、ボンディングヘッド１２の本体の下端に、熱容量の小さい測定ブロック３２を、断熱材３４を介して取り付け、当該測定ブロック３２に、熱電対等からなる温度センサ３０を設けてもよい。そして、被測定物の温度を測定する場合には、この測定ブロック３２の先端面を、被測定物に接触させるようにすればよい。かかる構成とした場合、温度センサ３０が、ボンディングヘッド１２の本体よりも熱容量の小さい測定ブロック３２に設けられているため、被測定物と接触させた後の熱移動が生じにくくなる。結果として、被測定物の温度をより正確に測定することができる。また、被測定物に接触する部分の面積が小さくなることで、より細かな温度分布を測定することができる。また、これまでの説明では、測定ヘッドとしてボンディングヘッド１２を用いているが、ボンディングヘッド１２とは別に、温度測定専用のヘッドを別途設けてもよい。また、これまでの説明では、被測定物として、ステージ１４の載置面の温度を測定しているが、ステージ１４の載置面に載置された被実装体（例えば基板１００等）の温度を測定してもよい。
　さらに、実施の形態では、被実装体に実装される実装体が半導体チップであると説明したが、本発明は、半導体チップを被実装体に実装する装置に限らず適用することができる。例えば、ガラス、金属、樹脂等の個片状の物体を被実装体に接合する装置、トランジスタ、コンデンサ、ＩＣ等の電子部品を実装基板に電気的に接合する装置にも適用することができる。
　１０　実装装置、１２　ボンディングヘッド、１４　ステージ、１６　制御部、２０　第二温度センサ、２２　第一温度センサ、３０　温度センサ、３２　測定ブロック、３４　断熱材、１００　基板、１１０　半導体チップ。

Claims (7)

  1. 　実装体を被実装体に実装する実装装置であって、
    　前記被実装体が載置される載置面及び前記載置面を加熱する第一ヒータを有するステージと、
    　前記被実装体又は前記載置面である被測定物に接触する接触面と、前記接触面を介して前記被測定物の温度を測定する測定素子と、前記接触面を加熱する第二ヒータと、を有し、少なくとも前記載置面に対して直交方向に駆動する測定ヘッドと、
    　前記第一ヒータ及び前記第二ヒータにより前記載置面及び前記接触面をそれぞれ既定のターゲット温度に加熱した後、前記第二ヒータの加熱を停止した状態で前記接触面を前記被測定物に接触させた際に得られる前記測定素子の温度検出値に基づいて前記被測定物の温度を測定する制御部と、
    　を備えることを特徴とする実装装置。
  2. 　請求項１に記載の実装装置であって、
    　前記測定ヘッドは、前記実装体を、前記被実装体にボンディングするボンディングヘッドである、ことを特徴とする実装装置。
  3. 　請求項１または２に記載の実装装置であって、
    　前記制御部は、前記接触面を前記被測定物に接触させた際に得られる前記測定素子の温度検出値の時間変化に基づいて、前記被測定物の温度または前記被測定物の温度の良否を判断する、ことを特徴とする実装装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の実装装置であって、
    　前記制御部は、前記被測定物の温度の測定結果に基づいて、前記第二ヒータの制御パラメータを補正する、ことを特徴とする実装装置。
  5. 　請求項４に記載の実装装置であって、
    　前記被測定物には、複数の測定ポイントが設定されており、
    　前記制御部は、前記複数の測定ポイントについて、前記温度の測定を行い、前記複数の測定ポイント間で測定結果が均等になるように、前記制御パラメータを補正する、
    　ことを特徴とする実装装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の実装装置であって、
    　前記測定ヘッドは、さらに、本体と、前記本体よりも熱容量が小さくかつ断熱材を介して前記測定ヘッドに取り付けられた測定ブロックと、を有しており、
    　前記接触面は、前記測定ブロックの端面であり、
    　前記測定素子は、前記測定ブロック内に設けられる、
    　ことを特徴とする実装装置。
  7. 　実装装置のステージの載置面に載置された被実装体または前記ステージの載置面である被測定物の温度を測定ヘッドにより測定する温度測定方法であって、
    　前記ステージの内部に設けられた第一ヒータおよび前記測定ヘッドに設けられた第二ヒータにより、前記載置面および前記測定ヘッドのうち前記被測定物に接触する接触面を、規定のターゲット温度に加熱するステップと、
    　前記加熱した後、前記第二ヒータを停止した状態で前記接触面を前記被測定物に接触させるステップと、
    　前記接触させた際に前記測定ヘッドに設けられた温度の測定素子で得られる温度検出値に基づいて前記被測定物の温度を測定するステップと、
    　を備えることを特徴とする温度測定方法。
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