JP2004241727A

JP2004241727A - Bonding method and its device

Info

Publication number: JP2004241727A
Application number: JP2003031632A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Matsumoto; 康久松本
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP4102990B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately position the surface 3A of a chip 3 with respect to a substrate 3. <P>SOLUTION: A bonding device 1 has a transparent glass pane 16 while having an upper camera 21 and a lower camera 15. The chips 3 are placed on the pane 16, and the chips 3 are photographed smultaneously from upper-lower places by both cameras 21 and 15. In a controller not shown, the quantities of displacements in the horizontal direction of the surfaces 3A and rears 3B of the chips 3 are obtained on the basis of image data from these both cameras 21 and 15. When the chips 3 are held by a bonding tool 6 and positioned in the joining region 2A of the substrate 2, the chips 3 are positioned so that the quantities of the displacements are eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に半導体チップ（レーザダイオード、フォトダイオード、ＩＣチップ）等の部品を接合するボンディング方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板にレーザダイオード等の半導体チップを接合するボンディング装置は知られている（例えば特許文献１）。こうした従来のボンディング装置では、基板の上面における接合領域に半導体チップの裏面を位置合せしてから、該半導体チップの裏面を基板の表面に接合するようにしている。
ところで、半導体チップとしてレーザダイオード等の発光素子を基板に接合する場合には、発光素子の表面（上面）側にある発光部などの特徴部分を、基板の上面の基準位置に位置合せするようにしている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】
特開平６−６１２７８号公報
【特許文献２】
特開平９−３１２３０２号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２（特開平９−３１２３０２号公報）のボンディング装置においては、ボンディングツールによってチップの表面を保持する際に、該チップの表面における特徴部分（所定箇所）を回避させる必要があった。この場合、チップの周辺部（輪郭の隣接箇所）を吸着保持すると、ボンディングツールでチップを基板に向けて押圧する際にチップの表面全域に均一な荷重を掛けられない上に均一に加熱することができないという問題もあった。しかも、チップの形状によっては、チップの形状に合わせてボンディングツールを交換する必要があり、また、チップを製造する際に、該チップの表面の特徴部分が所定箇所に位置するように調整する必要があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した事情に鑑み、請求項１に記載した第１の発明は、半導体チップ等の部品を基板の上面における所定位置に位置決めして接合するボンディング方法において、
上記部品を透明なテーブルに載置して該部品の表面及び裏面を撮影手段で撮影して、その表面及び裏面の画像をもとにして、それら両面のずれ量を求め、次に、ボンディングツールによって上記部品の表面を保持して、その際の部品の裏面を撮影手段で撮影し、その裏面の画像から求められる位置を先に求めた上記ずれ量の分だけ補正して上記基板の所定位置に対して上記部品の表面を位置決めするようにしたものである。
また、請求項２に記載した第２の発明は、半導体チップ等の部品を保持して基板に接合するボンディングツールと、上記基板を支持するボンディングステージと、上記部品を撮影する撮影手段とを備え、上記両撮影手段によって撮影した画像に基づいて上記基板における所定位置に上記部品を位置決めしてから基板に接合するボンディング装置において、
上記部品を載置可能な透明テーブルを設け、該透明テーブル上に載置した部品の表面と裏面を撮影手段によって撮影して該部品の表面と裏面の水平方向におけるずれ量を求め、該ずれ量に基づいて基板の上記所定位置と部品の表面とを位置合わせして接合するように構成したものである。
上記第１の発明及び第２の発明によれば、半導体チップ等の部品における表面と裏面とのずれ量を求めてから、そのずれ量を考慮して、部品の表面を基板の所定位置に位置決めするものである。したがって、半導体チップ等の部品の表面を基板の所定位置に正確に位置決めすることが出来る。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、１は基板２に薄板状の半導体チップ３を接合するボンディング装置である。
図２に平面図で示すように基板２は薄板状で正方形に形成してあり、Ｃ１を中心にしてチップ３の形状に一致した接合領域２Ａとし、そこに予めはんだが供給されている。また、中心Ｃ１を挟んで対角線上の所定位置に丸と四角のマークｍ１、ｍ２を設けている。
一方、図３ないし図６に示すように、本実施例のチップ３は、上記基板２よりも小さな薄板の正方形に形成している。チップ３の表面３Ａと裏面３Ｂは形状と寸法が同一で、しかも相互に平行となるように形成している。しかしながら、このチップ３の表面３Ａと裏面３Ｂは、現在のチップ３の製造技術においては、完全に位置ずれなく製造するのは困難であるため、図４および図６に示すように表面３Ａと裏面３Ｂとはそれら両面が伸びる方向（水平方向）において僅かに数μｍ程度の位置ずれが生じている。また、図３に示すように、本実施例においては、チップ３の表面３Ａには、その対角線上の所定位置に丸と四角のマークＭ１、Ｍ２を付している。後に詳述するが、本実施例は、基板に付したマークｍ１、ｍ２及びチップに付したマークＭ１、Ｍ２は位置合わせのため設けたものである。なお、本実施例では、基板２の上面やチップ３の表面３Ａに位置合わせ用のマークを付しているが、このようなマークを付けることなく、基板２やチップ３の対向する角部のエッジや表面に設けられている回路や搭載部品などの適当な部分を利用して位置ずれ量を求めても良い。
【０００６】
ボンディング装置１は、下方側に配置されて水平方向に移動可能な可動テーブル４と、この可動テーブル４上に設けたボンディングステージ５と、上記可動テーブル４の上方側に配置されてチップ３を保持して基板２に押圧して接合させるボンディグツール６と、さらに、このボンディングツール６とそのケーシング１７を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降させる昇降機構７とを備えている。
上記可動テーブル４は、モータ８によって水平面におけるＸ方向に移動する下方ステージ１１と、この下方ステージ１１の上面に載置されてモータ１２によって上記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動可能な上方ステージ１３とを備えている。この上方ステージ１３上の所定位置に上記ボンディングステージ５を水平となるように固定している。
上記各モータ８，１２は図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。制御装置は上記各モータ８，１２の作動を制御することで、上記ボンディングステージ５上に載置した基板２をボンディングツール６に対してＸ方向およびＹ方向に相対移動させることが出来るようになっている。
また、上方ステージ１３上の供給位置Ａに複数の供給トレイ１４を載置している。多数のチップ３を整列して収容した状態の供給トレイ１４を作業者が上記供給位置Ａに供給するようにしている。
【０００７】
他方、基板２は上記ボンディングステージ５における上面中央に設けられた基板保持部に作業者によって１個づつセットするようにしている。後述するようにボンディングツール６に保持したチップ３を基板２の接合領域２Ａに位置決めして接合が完了したら、作業者がボンディングステージ５から接合処理後の基板２を排出する一方、新たな基板２をボンディングステージ５上に供給するようにしている。
また、上方ステージ１３の所定位置には、鉛直上方を向けてチップ撮影用の下方カメラ１５を取り付けている。この下方カメラ１５によって、後述する透明なガラス板１６に載置したチップ３の裏面３Ｂ（下面）を撮影するとともに、ボンディングツール６に保持したチップ３の裏面３Ｂを撮影するようにしている。この下方カメラ１５で撮影した画像のデータは、図示しない制御装置へ送信されるようになっている。
【０００８】
次に、ボンディングツール６とそのケーシング１７は、上記昇降機構７によって鉛直方向（Ｚ方向）に所要量だけ昇降されるようになっている。また、ボンディングツール６は、ケーシング１７に駆動軸を鉛直下方に向けて取り付けたモータ１８に連動している。これにより、ボンディングツール６は、上記モータ１８によって、鉛直方向となる軸心Ｃ４を回転中心としてθ方向に回転されるようになっている。したがって、制御装置によって上記昇降機構７及びモータ１８の作動を制御することで、ボンディングツール６をボンディングステージ５上の基板２に対して昇降させるとともに、ボンディングツール６にチップ３を保持した状態においては、そのチップ３を基板２に対して回転させることができるようにしている。
上記ボンディングツール６の先端となる下面の中央には、吸引用の孔を開口させてあり、かつ、この孔から連続してケーシング１７の内部に負圧通路を形成している。制御装置が所要時に昇降機構７によってボンディングツール６の下面をチップ３に近接させた時に、負圧源から上記負圧通路に負圧を導入することで、チップ３をボンディングツール６によって吸着保持することが出来るようになっている。また、制御装置が負圧通路への負圧の導入を停止させることで、ボンディングツール６によるチップ３の保持状態を解放するようになっている。
【０００９】
ボンディングツール６は、ケーシング１７内に加熱手段を備えており、制御装置が所要時に上記加熱手段を作動させることで、ボンディングツール６を加熱することが出来るようになっている。
そして、ボンディングツール６にチップ３を吸着保持し、ボンディングツール６を昇降機構７によって下降させて、ボンディングツール６に保持したチップ３を基板２に押圧するとともにボンディングツール６を加熱することで、基板２の接合領域のはんだが溶融して基板２にチップ３を接合するようになっている。
このようなボンディングツール６の基本構成は、例えば上記特許文献２に開示された従来公知のものと同様であり、したがって、ボンディングツール６の構成に関する詳細な説明は省略する。
さらに、上記ケーシング１７の側部には、基板２およびチップ３を撮影する上方カメラ２１を鉛直下方に向けて取り付けている。この上方カメラ２１によって基板２あるいはチップ３を上方側から撮影できるようになっており、この上方カメラ２１で撮影した画像のデータは制御装置に送信されるようになっている。
制御装置は上記可動テーブル４のモータ１２、８の作動を制御することで、上記上方カメラ２１の下方位置にボンディングステージ５上の基板２あるいは供給トレイ１４上のチップ３を位置させることが出来る。これにより、ボンディングステージ５上の基板２および供給トレイ１４上のチップ３を上方カメラ２１によって撮影することで、制御装置は、基板２あるいはチップ３のＸＹ方向における位置およびθ方向における傾き角度を求めることができるようになっている。なお、ボンディングツール６による供給トレイ１４からチップ３の取り出し時における撮影は、チップ３の収容状態によって省略することも可能である。
【００１０】
しかして、本実施例は、上述したように、チップ３の製造時における表面３Ａと裏面３Ｂとの位置ずれに着目したものであり、チップ３の表面３Ａを基板２の接合領域２Ａに正確に位置決め出来るようにしたものである。
すなわち、図１に示すように、上記可動テーブル４の上方ステージ１３にエアシリンダ２２を水平に固定してあり、このエアシリンダ２２のピストンに円形の透明なガラス板１６を水平に取り付けている。このエアシリンダ２２の非作動状態では、ガラス板１６は図１に実線で示した後退端位置に位置している。他方、制御装置によって所要時にエアシリンダ２２が作動されると、ガラス板１６が図１の想像線で示した前進端位置まで前進するようになっている。そして、このガラス板１６の前進端位置は、下方カメラ１５の真上に位置するようになっている。なお、ガラス板１６の上面には、その中心Ｃ６で直交するＸＹ方向と平行な直線を表示している。
【００１１】
本実施例においては、供給トレイ１４上のチップ３をボンディングツール６で吸着保持して供給トレイ１４から取り出したら、その後に直ちに基板２に接合するのではなく、先ずチップ３をガラス板１６に載置するようにしている。
つまり、ボンディングツール６で供給トレイ１４上のチップ３を吸着保持して取り出したら、制御装置は可動テーブル４を作動させて、ボンディングツール６の直下位置に下方カメラ１５を位置させる。そして、チップ３を保持したボンディングツール６は、ガラス板１６よりも高い位置に支持されているので、エアシリンダ２２を作動させて、ガラス板１６を前進端に位置させ、ボンディングツール６に保持されたチップ３の直下位置にガラス板１６を位置させる。この後、制御装置がボンディングツール６を昇降機構７によって下降させるとともに、ボンディングツール６によるチップ３の保持状態を解除するので、上記ガラス板１６上にチップ３が載置されるようになっている。
そして、この後に制御装置が可動ステージ４を作動させて、上方カメラ２１の直下位置に上記ガラス板１６を位置させることにより、ガラス板１６に載置したチップ３は、上方カメラ２１及び下方カメラ１５の間に位置するようになる。
この状態で、両カメラ２１，１５によってガラス板１６の中心Ｃ６を同時に撮影するようにしている。そして、制御装置は両カメラ２１，１５の画像データをもとにして、両カメラ２１，１５のＸＹθ方向における位置関係を求めるようにしている。
【００１２】
本実施例においては、上方カメラ２１で撮影したチップ３の表面３Ａの画像データ及び下方カメラ１５で得たチップ３の裏面３Ｂの画像データを基にして制御装置は、後述するようにしてチップ３の表面３Ａと裏面３Ｂの水平方向の位置ずれ量を求めるようにしている。なお、撮影時に上方カメラ２１と下方カメラ１５の光軸を一致させておくことにより、チップ３の表面３Ａと裏面３Ｂのずれ量の計算が容易になる。
そして、制御装置は、表面３Ａと裏面３Ｂの位置ずれ量を求めたら、チップ３を基板２の接合領域２Ａに位置決めする際に、上記位置ずれ量を考慮してチップ３の表面３Ａを基板２の接合領域２Ａに一致するように位置決めするようにしている。
【００１３】
以上の構成において、上記ボンディング装置１により次のような処理を行って、チップ３をボンディングステージ５上の基板２に位置決めしてから接合するようにしている。
すなわち、図１および図１２において、先ず、最初に上方カメラ２１と下方カメラ１５のＸ方向、Ｙ方向における相対位置を把握できるようにするため、上方カメラ２１と下方カメラ１５における光軸を一致させる。
具体的には、制御装置はエアシリンダ２２を作動させてガラス板１６を前進端位置に位置させ、そのガラス板１６の直下位置に下方カメラ１５を位置させるとともに、可動テーブル４をＸＹ方向に移動させてガラス板１６の真上位置に上方カメラ２１を位置させるようにしている。この状態でガラス板１６を挟んで上下位置となった上方カメラ２１と下方カメラ１５とによってガラス板１６を同時に撮影して、制御装置は両カメラ２１，１５の画像データをもとに両カメラ２１、１５のＸＹ方向の位置関係を認識する。そして上方カメラ２１の光軸を上記ガラス板１６の中心Ｃ６に一致させる。なお、下方カメラ１５の光軸はガラス板１６の中心Ｃ６と一致しているものとする。もし、下方カメラ１５の光軸がガラス板１６の中心Ｃ６に対してずれている場合は、このずれ量を考慮して後工程における位置合せするようにする。（図１２のＳ１）。
このときには、既に作業者によって基板２がボンディングステージ５の中央部に供給されている。また、供給位置Ａに複数の供給トレイ１４が供給されている。
【００１４】
次に、制御装置は可動テーブル４をＸ方向およびＹ方向に移動させて供給トレイ１４の１つを上方カメラ２１の下方位置に位置させて、上方カメラ２１によって供給トレイ１４を撮影する。これにより、制御装置は、上方カメラ２１による画像を基にして、供給トレイ１４内に収容される１つのチップ３の位置を認識する（図１２のＳ２）。
この後、制御装置は、可動テーブル４をＸＹ方向に移動させて、供給トレイ１４上の特定のチップ３をボンディングツール６の直下位置に位置させる。この後、制御装置は昇降機構７によってボンディグツール６の先端とチップ３の間隔が所要の距離になるまでボンディングツール６を下降させてボンディングツール６に負圧を導入する。これにより、ボンディングツール６によって供給トレイ１４上の１つのチップ３が吸着保持されて取り出される（図１２のＳ３）。なお、取り出した後にボンディングツール６を上昇させておく。
この後、制御装置は可動テーブル４を移動させて、ボンディングステージ５上の基板２を上方カメラ２１の直下位置に位置させる。そして、この上方カメラ２１により基板２を撮影して、制御装置は、該基板２におけるマークｍ１、ｍ２の位置より接合領域の中心Ｃ１のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の位置を認識する（図１２のＳ４）。
そして、制御装置は、可動テーブル４を移動させて、ボンディングツール６の真下位置にガラス板１６を位置させて、ボンディングツール６を昇降機構７により所要量だけ下降させるとともに、ボンディングツール６によるチップ３の保持状態を解除する。これにより、チップ３がガラス板１６上に載置される（図１２のＳ５）。
【００１５】
つぎに、制御装置により、可動テーブル４を移動させて、ガラス板１６およびそれに載置したチップ３を、上方カメラ２１の直下位置に位置させて、上方カメラ２１の光軸を下方カメラの光軸と一致させる。これにより、上方カメラ２１と下方カメラ１５の間に撮影しようとするチップ３が存在していることになる。
この状態で、上方カメラ２１によってガラス板１６上のチップ３を撮影すると同時に、下方カメラ１５によってガラス板１６越しにチップ３を撮影する。
図７は上方カメラ２１によって撮影したチップ３の表面３Ａの画像データであり、図８はチップ３の裏面３Ｂの画像データである。なお、図９から図１１は、制御装置による処理工程を説明するための参考図である。
ここで、制御装置は、先ず図７に示した表面３Ａの画像データに基づいてマークＭ１、Ｍ２のＸＹ方向における位置を認識し、それに基づいて、表面３Ａの中心Ｃ２の位置とマークＭ１、Ｍ２を結ぶ仮想の直線の方向からθ方向の傾き角を求める。
そして、制御装置は、表面３Ａの中心Ｃ２が上方カメラ２１の中心２１Ｃに対するＸＹ方向における位置ずれ量ΔＡｘ、ΔＡｙを演算する（図７、図９、図１２のＳ６参照）。また、θ方向における角度θ_Ａも演算しておく。
【００１６】
次に、制御装置は、図８に示した下方カメラ１５の画像データを基にして、裏面３Ｂの中心Ｃ３の位置と傾き角を求める。本実施例においては、図８の右方側に示したように、制御装置に予め裏面３Ｂにおける対向位置の角部のパターンＰ１、Ｐ２を記憶しており、これらのパターンＰ１、Ｐ２を画像データにおける対応する角部に当てはめることで、裏面３Ｂの中心Ｃ３の位置と上記角部の頂点を結ぶ仮想直線の方向からθ方向の傾き角を求めるようにしている。そして、制御装置は、裏面３Ｂの中心Ｃ３が下方カメラ１５の中心１５Ｃに対するＸＹ方向における位置ずれ量ΔＢｘ、ΔＢｙを演算する（図８、図９、図１２のＳ７）。また、θ方向における角度θ_Ｂも演算しておく。
次に、制御装置は、図９に例示したように、上記表面３Ａ側の位置ずれ量ΔＡｘ（例えば＋２０μｍ）から裏面側の位置ずれ量ΔＢｘ（例えば＋５μｍ）を減算して、表面３Ａと裏面３ＢのＸ方向における位置ずれ量Ｘ１（１５μｍ）を演算する。同様にして、制御装置は、表面３Ａと裏面３ＢのＹ方向における位置ずれ量Ｙ１とθ方向における角度のずれ量θ１（θ_Ａ―θ_Ｂ）を求める（図９、図１２のＳ８参照）。
本実施例では、このようにして、先ずガラス板１６に載置したチップ３の表面３Ａと裏面３Ｂとの位置ずれ量Ｘ１、Ｙ１および角度のずれ量θ１を求める。
【００１７】
次に、制御装置は可動ステージ４を移動させてボンディングツール６を下方カメラの光軸１５Ｃに一致するようにチップ３の直上位置に位置させてから昇降機構７によりボンディングツール６を下降させて、ガラス板１６上のチップ３の表面３Ａを吸着保持する（図１２のＳ９）。
ここで下方カメラの光軸１５Ｃに対してチップ３の位置が図９と図１０で違っているのは、チップ吸着時にボンディングツール６先端とチップ３とは非接触でわずかに離れた状態で吸着するためにずれが発生したことによる。
次に、制御装置は、ガラス板１６を後退端位置に移動させる（図１０）。この状態において、下方カメラ１５によって、ボンディングツール６に保持したチップ３を下方側から撮影する。制御装置は、次に、下方カメラ１５からの画像データに基づいて、チップ３の表面３Ａの中心Ｃ２がボンディングツール６の軸心Ｃ４からＸＹ方向においてどれだけ位置ずれしているかを次のようにして演算する（図１０、図１２のＳ１０）。
つまり、図１０に示したＸ方向において、裏面３Ｂの中心Ｃ３が下方カメラ１５の中心あるいはボンディングツール６の軸心Ｃ４に対してＸ方向においてどれだけ位置ずれしているかを上記図１２のＳ８と同様の処理を行って求める。図１０に示すように、この値が例えば６μｍであったとすると、表面３Ａと裏面３ＢのＸ方向でのずれ量Ｘ１は先に１５μｍであると求めているので、１５μｍから６μｍを減算して求めた９μｍが、ボンディングツール６の軸心Ｃ４に対する表面３Ａの中心Ｃ２のＸ方向での位置ずれ量Ｘ２となる。
【００１８】
また、制御装置は、同様にしてボンディングツール６の軸心Ｃ４に対する表面３Ａの中心Ｃ２のＹ方向での位置ずれ量Ｙ２を求める。さらに、表面３Ａのθ方向における角度θ２も求める。
本実施例では、ボンディングステージ５上の基板２の接合領域２Ａに対してチップ３の表面３Ａを位置合せしてチップ３を基板２に接合する訳であるが、この位置合せは、基板２の接合領域２Ａに対して下方カメラ１５で撮影した裏面３Ｂの画像データを基に行なうことになる。
そこで、制御装置は、先に上方カメラ２１により基板２の接合領域２Ａの位置を求めているので、チップ３の表面３Ａの中心Ｃ２を接合領域２Ａの中心Ｃ１に一致する位置となるように、可動テーブル４を移動させるとともに、チップ３の表面に設けたマークＭ１、Ｍ２を結ぶ仮想直線を基板２の接合領域２Ａのマークｍ１、ｍ２を結ぶ仮想直線に一致するようにモータ１８によってボンディングツール６を僅かに回転させる（図１１、図１２のＳ１１）。
これにより、図１１に示すように、チップ３の表面３Ａと基板２の接合領域２Ａとが一致して、位置決めが完了する。
【００１９】
このようにして、基板２の接合領域２Ａに対するチップ３の表面３Ａの位置合せが終了したら、制御装置は昇降機構７によりボンディングツール６を所要量だけ下降させて、該ボンディングツール６に保持したチップ３の裏面３Ｂを基板２の接合領域２Ａに押圧すると同時にボンディングツール６で加熱する。これにより、基板２上のはんだが溶融してチップ３を基板２の接合領域に接合する（図１２のＳ１２）。
この後、制御装置はボンディングツール６によるチップ３の保持状態を解除して上昇する。
このようにして、ボンディングステージ５上の基板２の接合領域２Ａに対してチップ３の表面を位置決めして、該チップ３を基板２に接合するようにしている。
以下、上述した処理工程を繰り返すことにより、１つの基板２に対して１つのチップ３を接合するようになっている。
【００２０】
以上のように、本実施例においては、先ず、チップ３の表面３Ａと裏面３ＢのＸＹ方向における位置ずれ量Ｘ１、Ｙ１と角度のずれ量θ１を求めて、次にボンディングツール６でチップ３を保持した際におけるボンディングツール６の軸心Ｃ４に対する表面３Ａの中心の位置ずれ量Ｘ２，Ｙ２と傾き角度θ２を求めて、このＸ２、Ｙ２及び角度のずれ量が解消されるように、チップ３の表面３Ａを基板２に位置決めしている。しかも、事前に上方カメラ２１と下方カメラ１５の光軸を一致させてから、両カメラ２１，１５によりチップ３の表面３Ａと裏面３Ｂを撮影するようにしている。そのため、基板２の接合領域２Ａに対して数μｍ単位できわめて正確に表面３Ａを位置決めすることが出来る。
なお、上記実施例においては、ガラス板１６に載置したチップ３を上下位置のカメラ２１，１５によって、表面３Ａと裏面３Ｂを同時に撮影するようにしていたが、一台のカメラによってチップ３の表面３Ａおよ裏面３Ｂを撮影することも可能である。つまり、一台のカメラをエアシリンダ２２の延長上にガラス板１６と同じ高さで配置するとともに、上下３対で合計６枚の反射鏡をガラス板１６とカメラとの間に配置することにより、一台のカメラでチップ３の表面３Ａと裏面３Ｂとを同時に撮影可能である。
また、チップ３の表面３Ａおよび裏面３Ｂを撮影するために、上記両カメラ２１，１５とは別に、上下１組のチップ３の撮影用カメラを配置しても良い。つまり、この場合には、カメラを４台設けることになる。
さらに、上記実施例ではボンディングステージ５に載置した基板２を上方カメラ２１で撮影するようにしているが、基板２をボンディングステージ５上の所定位置に精度良くセットすることが出来れば、上方カメラ２１による基板２の撮影を省略できる。
また、チップ３の供給トレイ１４の供給、ボンディングステージ５への基板２の供給、および接合処理後の基板２の排出作業は、例えばロボットで処理するようにしても良い。
さらに、ガラス板１６を可動テーブル４の上方ステージ１３に取り付けずに、可動テーブル４とは別に設けたステージ上に配置するようにしても良い。
さらにまた、供給トレイ１４からガラス板１６にチップ３を移送するために、上記ボンディングツール６とは別の移送装置を設けても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、半導体チップ等の部品の表面を基板の所定位置に正確に位置決めすることが出来るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すボンディング装置の斜視図。
【図２】図１に示した基板２の拡大平面図。
【図３】図１に示したチップ３の表面３Ａの拡大平面図。
【図４】図３の矢印ＩＶ方向から見た側面図。
【図５】図１に示したチップ３の裏面３Ｂの拡大底面図。
【図６】図３の矢印ＶＩ方向から見た側面図。
【図７】図１の上方カメラ２１で撮影したチップ３の画像データを示す図。
【図８】図１の下方カメラ１５で撮影したチップ３の画像データを示す図。
【図９】図１に示したボンディング装置の制御装置による処理工程を示す図。
【図１０】図１に示したボンディング装置の制御装置による処理工程を示す図。
【図１１】図１に示したボンディング装置による処理工程を示す図。
【図１２】図１に示したボンディング装置による処理工程を示す図。
【符号の説明】
１…ボンディング装置２…基板
３…チップ３Ａ…表面
３Ｂ…裏面６…ボンディングツール
１５…下方カメラ１６…ガラス板
２１…上方カメラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bonding method and an apparatus for bonding components such as a semiconductor chip (laser diode, photodiode, IC chip) on a substrate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a bonding apparatus for bonding a semiconductor chip such as a laser diode to a substrate is known (for example, Patent Document 1). In such a conventional bonding apparatus, the back surface of the semiconductor chip is aligned with the bonding region on the upper surface of the substrate, and then the back surface of the semiconductor chip is bonded to the front surface of the substrate.
By the way, when a light emitting element such as a laser diode is bonded to a substrate as a semiconductor chip, a characteristic portion such as a light emitting portion on the surface (upper surface) side of the light emitting element is aligned with a reference position on the upper surface of the substrate. (For example, Patent Document 2).
[Patent Document 1]
JP-A-6-61278
[Patent Document 2]
JP-A-9-312302
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the bonding apparatus disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-312302), when the surface of the chip is held by a bonding tool, it is necessary to avoid a characteristic portion (predetermined portion) on the surface of the chip. Was. In this case, if the peripheral part of the chip (adjacent to the contour) is held by suction, when the chip is pressed toward the substrate by the bonding tool, a uniform load cannot be applied to the entire surface of the chip and the chip is heated uniformly. There was also a problem that it could not be done. In addition, depending on the shape of the chip, it is necessary to change the bonding tool according to the shape of the chip, and when manufacturing the chip, it is necessary to adjust the characteristic portion on the surface of the chip to be located at a predetermined position. was there.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above circumstances, a first invention according to claim 1 is a bonding method for positioning and bonding a component such as a semiconductor chip at a predetermined position on an upper surface of a substrate,
The above component is placed on a transparent table, and the front and back surfaces of the component are photographed by photographing means, and based on the images of the front and back surfaces, the amounts of displacement of both surfaces are obtained. By holding the front surface of the component, the back surface of the component at that time is photographed by photographing means, and the position obtained from the image of the back surface is corrected by the amount of the deviation previously obtained, and the predetermined position of the substrate is determined. The surface of the component is positioned with respect to.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a bonding tool for holding a component such as a semiconductor chip and joining the component to a substrate, a bonding stage for supporting the substrate, and a photographing unit for photographing the component. A bonding apparatus that positions the component at a predetermined position on the substrate based on images captured by the two capturing units and then bonds the component to the substrate.
A transparent table on which the above-mentioned components can be placed is provided, and the front and back surfaces of the components placed on the transparent table are photographed by photographing means to determine the amount of displacement between the front and back surfaces of the component in the horizontal direction. Based on the above, the predetermined position of the substrate and the surface of the component are aligned and joined.
According to the first and second aspects of the present invention, after determining a shift amount between a front surface and a back surface of a component such as a semiconductor chip, the surface of the component is positioned at a predetermined position on a substrate in consideration of the shift amount. Is what you do. Therefore, the surface of a component such as a semiconductor chip can be accurately positioned at a predetermined position on the substrate.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a bonding apparatus for bonding a thin semiconductor chip 3 to a substrate 2.
As shown in the plan view of FIG. 2, the substrate 2 is formed in a thin plate-like and square shape, and has a bonding area 2A conforming to the shape of the chip 3 with C1 as a center, and solder is supplied to the bonding area 2A in advance. Further, circles and square marks m1 and m2 are provided at predetermined positions on a diagonal line with respect to the center C1.
On the other hand, as shown in FIG. 3 to FIG. 6, the chip 3 of the present embodiment is formed in a thin plate square smaller than the substrate 2. The front surface 3A and the rear surface 3B of the chip 3 are formed to have the same shape and dimensions, and to be parallel to each other. However, since it is difficult to manufacture the front surface 3A and the back surface 3B of the chip 3 without complete displacement with the current manufacturing technology of the chip 3, as shown in FIGS. 3B, a slight displacement of about several μm occurs in the direction in which both surfaces extend (horizontal direction). Further, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, circles and square marks M1 and M2 are provided at predetermined positions on the diagonal line on the surface 3A of the chip 3. As will be described in detail later, in this embodiment, marks m1 and m2 on the substrate and marks M1 and M2 on the chip are provided for alignment. In the present embodiment, a mark for positioning is provided on the upper surface of the substrate 2 or the surface 3A of the chip 3, but without such a mark, the opposing corners of the substrate 2 or the chip 3 are not provided. The position shift amount may be obtained by using an appropriate portion such as a circuit or a mounted component provided on the edge or the surface.
[0006]
The bonding apparatus 1 includes a movable table 4 disposed below and movable in a horizontal direction, a bonding stage 5 provided on the movable table 4, and a chip 3 disposed above the movable table 4 and holding the chip 3. A bonding tool 6 for pressing and bonding to the substrate 2 and a lifting mechanism 7 for raising and lowering the bonding tool 6 and its casing 17 in the vertical direction (Z direction).
The movable table 4 includes a lower stage 11 that is moved in an X direction on a horizontal plane by a motor 8, and an upper stage 13 that is mounted on the upper surface of the lower stage 11 and that can be moved by a motor 12 in a Y direction orthogonal to the X direction. And The bonding stage 5 is fixed at a predetermined position on the upper stage 13 so as to be horizontal.
The operation of each of the motors 8 and 12 is controlled by a control device (not shown). The control device controls the operation of each of the motors 8 and 12 so that the substrate 2 placed on the bonding stage 5 can be moved relative to the bonding tool 6 in the X direction and the Y direction. ing.
Further, a plurality of supply trays 14 are placed at a supply position A on the upper stage 13. An operator supplies the supply tray 14 in a state in which a large number of chips 3 are arranged and stored to the supply position A.
[0007]
On the other hand, the substrates 2 are set one by one by a worker on a substrate holding portion provided at the center of the upper surface of the bonding stage 5. As will be described later, when the chip 3 held by the bonding tool 6 is positioned in the bonding area 2A of the substrate 2 and bonding is completed, the operator discharges the bonded substrate 2 from the bonding stage 5 while a new substrate 2 Is supplied onto the bonding stage 5.
At a predetermined position of the upper stage 13, a lower camera 15 for chip photographing is attached so as to face vertically upward. The lower camera 15 photographs the back surface 3B (lower surface) of the chip 3 placed on a transparent glass plate 16 to be described later, and also photographs the back surface 3B of the chip 3 held by the bonding tool 6. The data of the image taken by the lower camera 15 is transmitted to a control device (not shown).
[0008]
Next, the bonding tool 6 and its casing 17 are raised and lowered by a required amount in the vertical direction (Z direction) by the lifting mechanism 7. The bonding tool 6 is linked to a motor 18 mounted on a casing 17 with a drive shaft directed vertically downward. Thus, the bonding tool 6 is rotated by the motor 18 in the θ direction about the axis C4, which is the vertical direction, as the center of rotation. Therefore, by controlling the operation of the elevating mechanism 7 and the motor 18 by the control device, the bonding tool 6 is moved up and down with respect to the substrate 2 on the bonding stage 5, and the chip 3 is held by the bonding tool 6. The chip 3 can be rotated with respect to the substrate 2.
A hole for suction is opened at the center of the lower surface, which is the tip of the bonding tool 6, and a negative pressure passage is formed inside the casing 17 continuously from the hole. When the control device brings the lower surface of the bonding tool 6 close to the chip 3 by the elevating mechanism 7 when necessary, a negative pressure is introduced from the negative pressure source into the negative pressure passage, and the chip 3 is sucked and held by the bonding tool 6. You can do it. Further, the control device stops the introduction of the negative pressure into the negative pressure passage, thereby releasing the holding state of the chip 3 by the bonding tool 6.
[0009]
The bonding tool 6 is provided with a heating means in the casing 17, and the control device activates the heating means when necessary, so that the bonding tool 6 can be heated.
Then, the chip 3 is sucked and held by the bonding tool 6, the bonding tool 6 is lowered by the elevating mechanism 7, and the chip 3 held by the bonding tool 6 is pressed against the substrate 2 and the bonding tool 6 is heated. The solder in the bonding region 2 is melted to bond the chip 3 to the substrate 2.
The basic configuration of such a bonding tool 6 is the same as, for example, the conventionally known one disclosed in Patent Document 2, and therefore, a detailed description of the configuration of the bonding tool 6 is omitted.
Further, an upper camera 21 for photographing the substrate 2 and the chip 3 is attached to the side of the casing 17 vertically downward. The upper camera 21 can photograph the substrate 2 or the chip 3 from above, and data of an image photographed by the upper camera 21 is transmitted to the control device.
The control device can position the substrate 2 on the bonding stage 5 or the chip 3 on the supply tray 14 at a position below the upper camera 21 by controlling the operation of the motors 12 and 8 of the movable table 4. Thus, by photographing the substrate 2 on the bonding stage 5 and the chip 3 on the supply tray 14 by the upper camera 21, the control device obtains the position of the substrate 2 or chip 3 in the XY directions and the inclination angle in the θ direction. You can do it. It should be noted that photographing when the chip 3 is taken out of the supply tray 14 by the bonding tool 6 can be omitted depending on the accommodation state of the chip 3.
[0010]
As described above, this embodiment focuses on the positional deviation between the front surface 3A and the back surface 3B during the manufacture of the chip 3, and the front surface 3A of the chip 3 is accurately positioned on the bonding region 2A of the substrate 2. It is one that can be positioned.
That is, as shown in FIG. 1, an air cylinder 22 is horizontally fixed to the upper stage 13 of the movable table 4, and a circular transparent glass plate 16 is horizontally attached to a piston of the air cylinder 22. When the air cylinder 22 is not operated, the glass plate 16 is located at the retracted end position shown by the solid line in FIG. On the other hand, when the air cylinder 22 is operated by the control device when required, the glass plate 16 moves forward to the forward end position shown by the imaginary line in FIG. The forward end position of the glass plate 16 is located directly above the lower camera 15. Note that a straight line parallel to the XY directions orthogonal to the center C6 is displayed on the upper surface of the glass plate 16.
[0011]
In the present embodiment, after the chips 3 on the supply tray 14 are sucked and held by the bonding tool 6 and taken out from the supply tray 14, the chips 3 are first mounted on the glass plate 16 instead of immediately bonding to the substrate 2. Is placed.
That is, after the chips 3 on the supply tray 14 are sucked and held and taken out by the bonding tool 6, the control device operates the movable table 4 to position the lower camera 15 directly below the bonding tool 6. Since the bonding tool 6 holding the chip 3 is supported at a position higher than the glass plate 16, the air cylinder 22 is operated to position the glass plate 16 at the forward end, and the bonding tool 6 is held by the bonding tool 6. The glass plate 16 is positioned directly below the chip 3 thus placed. Thereafter, the control device lowers the bonding tool 6 by the elevating mechanism 7 and releases the holding state of the chip 3 by the bonding tool 6, so that the chip 3 is placed on the glass plate 16. .
Then, after that, the control device operates the movable stage 4 to position the glass plate 16 immediately below the upper camera 21, so that the chip 3 placed on the glass plate 16 is moved by the upper camera 21 and the lower camera 15. Will be located between.
In this state, the center C6 of the glass plate 16 is simultaneously photographed by both cameras 21 and 15. The control device obtains the positional relationship between the cameras 21 and 15 in the XYθ directions based on the image data of the cameras 21 and 15.
[0012]
In the present embodiment, the control device determines the position of the chip 3 based on image data of the front surface 3A of the chip 3 captured by the upper camera 21 and image data of the back surface 3B of the chip 3 obtained by the lower camera 15 as described later. Of the front surface 3A and the back surface 3B are obtained. It should be noted that by making the optical axes of the upper camera 21 and the lower camera 15 coincide with each other at the time of photographing, it becomes easy to calculate the shift amount between the front surface 3A and the rear surface 3B of the chip 3.
Then, when the control device obtains the positional shift amount between the front surface 3A and the rear surface 3B, when positioning the chip 3 in the bonding area 2A of the substrate 2, the control device takes the front surface 3A of the chip 3 Is positioned so as to coincide with the joining region 2A.
[0013]
In the above configuration, the following processing is performed by the bonding apparatus 1 to position the chip 3 on the substrate 2 on the bonding stage 5 before bonding.
That is, in FIGS. 1 and 12, first, the optical axes of the upper camera 21 and the lower camera 15 are made coincident with each other so that the relative positions of the upper camera 21 and the lower camera 15 in the X direction and the Y direction can be grasped. .
Specifically, the control device operates the air cylinder 22 to position the glass plate 16 at the forward end position, position the lower camera 15 immediately below the glass plate 16, and move the movable table 4 in the XY directions. Thus, the upper camera 21 is positioned directly above the glass plate 16. In this state, the glass plate 16 is simultaneously photographed by the upper camera 21 and the lower camera 15 which are positioned vertically above and below the glass plate 16, and the control device controls the cameras 21 based on the image data of the cameras 21 and 15. , 15 in the X and Y directions. Then, the optical axis of the upper camera 21 is made to coincide with the center C6 of the glass plate 16. It is assumed that the optical axis of the lower camera 15 coincides with the center C6 of the glass plate 16. If the optical axis of the lower camera 15 is displaced from the center C6 of the glass plate 16, the position of the lower camera 15 is adjusted in a subsequent process in consideration of the amount of displacement. (S1 in FIG. 12).
At this time, the substrate 2 has already been supplied to the center of the bonding stage 5 by the operator. Further, a plurality of supply trays 14 are supplied to the supply position A.
[0014]
Next, the control device moves the movable table 4 in the X direction and the Y direction, positions one of the supply trays 14 at a position below the upper camera 21, and takes an image of the supply tray 14 with the upper camera 21. Thereby, the control device recognizes the position of one chip 3 accommodated in the supply tray 14 based on the image from the upper camera 21 (S2 in FIG. 12).
Thereafter, the control device moves the movable table 4 in the X and Y directions to position the specific chip 3 on the supply tray 14 at a position immediately below the bonding tool 6. Thereafter, the control device lowers the bonding tool 6 by the elevating mechanism 7 until the distance between the tip of the bonding tool 6 and the chip 3 becomes a required distance, and introduces a negative pressure to the bonding tool 6. Thus, one chip 3 on the supply tray 14 is sucked and held by the bonding tool 6 and taken out (S3 in FIG. 12). After taking out, the bonding tool 6 is raised.
Thereafter, the control device moves the movable table 4 to position the substrate 2 on the bonding stage 5 at a position immediately below the upper camera 21. Then, the substrate 2 is photographed by the upper camera 21, and the control device recognizes the positions of the center C1 of the bonding area in the X direction, the Y direction, and the θ direction from the positions of the marks m1 and m2 on the substrate 2 (FIG. 12 S4).
Then, the control device moves the movable table 4 to position the glass plate 16 directly below the bonding tool 6, lowers the bonding tool 6 by a required amount by the elevating mechanism 7, and sets the chip 3 by the bonding tool 6. Release the holding state of. As a result, the chip 3 is placed on the glass plate 16 (S5 in FIG. 12).
[0015]
Next, the movable table 4 is moved by the control device so that the glass plate 16 and the chip 3 placed thereon are located at a position immediately below the upper camera 21, and the optical axis of the upper camera 21 is changed to the optical axis of the lower camera. To match. Thus, the chip 3 to be photographed exists between the upper camera 21 and the lower camera 15.
In this state, the chip 3 on the glass plate 16 is photographed by the upper camera 21, and the chip 3 is photographed through the glass plate 16 by the lower camera 15.
7 shows image data of the front surface 3A of the chip 3 taken by the upper camera 21, and FIG. 8 shows image data of the back surface 3B of the chip 3. FIG. 9 to FIG. 11 are reference diagrams for describing processing steps performed by the control device.
Here, the control device first recognizes the positions of the marks M1 and M2 in the X and Y directions based on the image data of the front surface 3A shown in FIG. 7, and based on the recognition, the position of the center C2 of the front surface 3A and the marks M1 and M2. Is obtained from the direction of the virtual straight line connecting.
Then, the control device calculates the positional deviation amounts ΔAx and ΔAy in the XY directions of the center C2 of the front surface 3A with respect to the center 21C of the upper camera 21 (see S6 in FIGS. 7, 9, and 12). Also, the angle θ in the θ direction _A Is also calculated.
[0016]
Next, the control device obtains the position and the tilt angle of the center C3 of the back surface 3B based on the image data of the lower camera 15 shown in FIG. In the present embodiment, as shown on the right side of FIG. 8, the control device stores in advance the patterns P1 and P2 of the corners at the opposing position on the back surface 3B, and stores these patterns P1 and P2 in the image data. The inclination angle in the θ direction is determined from the direction of the virtual straight line connecting the position of the center C3 of the back surface 3B and the apex of the corner by applying the angle to the corresponding corner. Then, the control device calculates the positional deviation amounts ΔBx and ΔBy in the XY directions with respect to the center 15C of the lower camera 15 with respect to the center C3 of the back surface 3B (S7 in FIGS. 8, 9, and 12). Also, the angle θ in the θ direction _B Is also calculated.
Next, as illustrated in FIG. 9, the control device subtracts the positional deviation amount ΔBx (eg, +5 μm) on the rear surface side from the positional deviation amount ΔAx (eg, +20 μm) on the front surface 3A side to obtain the front surface 3A and the rear surface 3B. Is calculated in the X direction (15 μm). Similarly, the control device calculates the positional deviation amount Y1 between the front surface 3A and the rear surface 3B in the Y direction and the angular deviation amount θ1 (θ _A ―Θ _B ) (See S8 in FIGS. 9 and 12).
In this embodiment, the positional deviation amounts X1, Y1 and the angular deviation amount θ1 between the front surface 3A and the rear surface 3B of the chip 3 placed on the glass plate 16 are obtained in this way.
[0017]
Next, the controller moves the movable stage 4 to position the bonding tool 6 at a position immediately above the chip 3 so as to coincide with the optical axis 15C of the lower camera, and then lowers the bonding tool 6 by the elevating mechanism 7, The surface 3A of the chip 3 on the glass plate 16 is held by suction (S9 in FIG. 12).
Here, the difference between the position of the chip 3 with respect to the optical axis 15C of the lower camera in FIGS. 9 and 10 is that the tip of the bonding tool 6 and the chip 3 are not contacted and slightly separated from each other when the chip is suctioned. This is due to the occurrence of misalignment.
Next, the control device moves the glass plate 16 to the retracted end position (FIG. 10). In this state, the lower camera 15 photographs the chip 3 held by the bonding tool 6 from below. The control device then determines, based on image data from the lower camera 15, how much the center C2 of the surface 3A of the chip 3 is displaced from the axis C4 of the bonding tool 6 in the XY directions as follows. (S10 in FIGS. 10 and 12).
That is, how much the center C3 of the back surface 3B is displaced in the X direction with respect to the center of the lower camera 15 or the axis C4 of the bonding tool 6 in the X direction shown in FIG. The same processing is performed to obtain the value. As shown in FIG. 10, if this value is, for example, 6 μm, the displacement X1 in the X direction between the front surface 3A and the back surface 3B is previously determined to be 15 μm, and thus is calculated by subtracting 6 μm from 15 μm. 9 μm is the positional deviation amount X2 in the X direction of the center C2 of the surface 3A with respect to the axis C4 of the bonding tool 6.
[0018]
Further, the control device similarly obtains the amount of displacement Y2 of the center C2 of the surface 3A in the Y direction with respect to the axis C4 of the bonding tool 6 in the Y direction. Further, the angle θ2 of the surface 3A in the θ direction is also obtained.
In the present embodiment, the chip 3 is bonded to the substrate 2 by aligning the surface 3A of the chip 3 with the bonding area 2A of the substrate 2 on the bonding stage 5; This is performed based on the image data of the back surface 3B taken by the lower camera 15 with respect to the joining area 2A.
Therefore, since the control device previously obtains the position of the bonding region 2A of the substrate 2 by the upper camera 21, the control device determines that the center C2 of the surface 3A of the chip 3 coincides with the center C1 of the bonding region 2A. The movable table 4 is moved, and the bonding tool 6 is rotated by the motor 18 so that the virtual straight line connecting the marks M1 and M2 provided on the surface of the chip 3 coincides with the virtual straight line connecting the marks m1 and m2 in the bonding area 2A of the substrate 2. Is slightly rotated (S11 in FIGS. 11 and 12).
As a result, as shown in FIG. 11, the surface 3A of the chip 3 and the bonding area 2A of the substrate 2 match, and the positioning is completed.
[0019]
After the positioning of the surface 3A of the chip 3 with respect to the bonding area 2A of the substrate 2 is completed, the control device lowers the bonding tool 6 by a required amount by the elevating mechanism 7, and the chip held by the bonding tool 6 The back surface 3B of the substrate 3 is pressed against the bonding area 2A of the substrate 2 and simultaneously heated by the bonding tool 6. Thereby, the solder on the substrate 2 is melted, and the chip 3 is bonded to the bonding region of the substrate 2 (S12 in FIG. 12).
Thereafter, the control device releases the holding state of the chip 3 by the bonding tool 6 and moves up.
In this way, the surface of the chip 3 is positioned with respect to the bonding area 2A of the substrate 2 on the bonding stage 5, and the chip 3 is bonded to the substrate 2.
Hereinafter, one chip 3 is bonded to one substrate 2 by repeating the above-described processing steps.
[0020]
As described above, in this embodiment, first, the positional deviation amounts X1, Y1 and the angular deviation amount θ1 in the XY directions of the front surface 3A and the rear surface 3B of the chip 3 are obtained, and then the chip 3 is The positional deviation amounts X2, Y2 and the inclination angle θ2 of the center of the surface 3A with respect to the axis C4 of the bonding tool 6 when the chip 3 is held are obtained. The front surface 3A is positioned on the substrate 2. In addition, after the optical axes of the upper camera 21 and the lower camera 15 are matched in advance, the front surface 3A and the rear surface 3B of the chip 3 are photographed by both cameras 21 and 15. Therefore, it is possible to position the surface 3A extremely accurately with respect to the bonding region 2A of the substrate 2 in a unit of several μm.
In the above-described embodiment, the front surface 3A and the back surface 3B of the chip 3 placed on the glass plate 16 are simultaneously photographed by the cameras 21 and 15 at the upper and lower positions. It is also possible to photograph the front surface 3A and the back surface 3B. That is, by arranging one camera at the same height as the glass plate 16 on the extension of the air cylinder 22, and by arranging a total of six reflecting mirrors in three pairs above and below between the glass plate 16 and the camera. In addition, the front surface 3A and the back surface 3B of the chip 3 can be simultaneously photographed by one camera.
Further, in order to photograph the front surface 3A and the back surface 3B of the chip 3, a pair of upper and lower cameras for photographing the chip 3 may be arranged separately from the cameras 21 and 15. That is, in this case, four cameras are provided.
Further, in the above embodiment, the substrate 2 placed on the bonding stage 5 is photographed by the upper camera 21. However, if the substrate 2 can be set at a predetermined position on the bonding stage 5 with high accuracy, the upper camera The photographing of the substrate 2 by 21 can be omitted.
The supply of the supply tray 14 for the chips 3, the supply of the substrate 2 to the bonding stage 5, and the discharge of the substrate 2 after the bonding process may be performed by, for example, a robot.
Further, instead of attaching the glass plate 16 to the upper stage 13 of the movable table 4, the glass plate 16 may be arranged on a stage provided separately from the movable table 4.
Furthermore, in order to transfer the chips 3 from the supply tray 14 to the glass plate 16, a transfer device different from the bonding tool 6 may be provided.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the effect that the surface of a component such as a semiconductor chip can be accurately positioned at a predetermined position on a substrate can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a bonding apparatus showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view of the substrate 2 shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged plan view of a surface 3A of the chip 3 shown in FIG.
FIG. 4 is a side view as seen from the direction of arrow IV in FIG. 3;
5 is an enlarged bottom view of a back surface 3B of the chip 3 shown in FIG.
FIG. 6 is a side view as seen from the direction of arrow VI in FIG. 3;
FIG. 7 is a diagram showing image data of the chip 3 taken by the upper camera 21 of FIG. 1;
8 is a diagram showing image data of the chip 3 taken by the lower camera 15 of FIG.
FIG. 9 is a diagram showing processing steps performed by a control device of the bonding apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 10 is a view showing processing steps performed by a control device of the bonding apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 11 is a view showing a processing step by the bonding apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 12 is a view showing a processing step by the bonding apparatus shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1. Bonding device 2. Substrate
3 ... tip 3A ... surface
3B: Back side 6: Bonding tool
15: Lower camera 16: Glass plate
21 Upper camera

Claims

半導体チップ等の部品を基板の上面における所定位置に位置決めして接合するボンディング方法において、
上記部品を透明なテーブルに載置して該部品の表面及び裏面を撮影手段で撮影して、その表面及び裏面の画像をもとにして、それら両面のずれ量を求め、
次に、ボンディングツールによって上記部品の表面を保持して、その際の部品の裏面を撮影手段で撮影し、その裏面の画像から求められる位置を先に求めた上記ずれ量の分だけ補正して上記基板の所定位置に対して上記部品の表面を位置決めすることを特徴とするボンディング方法。In a bonding method for positioning and bonding a component such as a semiconductor chip at a predetermined position on an upper surface of a substrate,
The part is placed on a transparent table, and the front and back surfaces of the part are photographed by photographing means.
Next, the front surface of the component is held by a bonding tool, and the back surface of the component at that time is photographed by photographing means, and the position obtained from the image of the back surface is corrected by the amount of the deviation previously obtained. A bonding method comprising: positioning a surface of the component with respect to a predetermined position of the substrate.

半導体チップ等の部品を保持して基板に接合するボンディングツールと、上記基板を支持するボンディングステージと、上記部品を撮影する撮影手段とを備え、上記両撮影手段によって撮影した画像に基づいて上記基板における所定位置に上記部品を位置決めしてから基板に接合するボンディング装置において、
上記部品を載置可能な透明テーブルを設け、該透明テーブル上に載置した部品の表面と裏面を撮影手段によって撮影して該部品の表面と裏面の水平方向におけるずれ量を求め、該ずれ量に基づいて基板の上記所定位置と部品の表面とを位置合わせして接合するように構成したことを特徴とするボンディング装置。A bonding tool for holding a component such as a semiconductor chip and joining to the substrate, a bonding stage for supporting the substrate, and a photographing unit for photographing the component, and the substrate based on an image photographed by both photographing units. In a bonding apparatus for positioning the component at a predetermined position in and then bonding the component to a substrate,
A transparent table on which the above-mentioned components can be placed is provided, and the front and back surfaces of the components placed on the transparent table are photographed by photographing means to determine the amount of displacement between the front and back surfaces of the component in the horizontal direction. A bonding apparatus characterized in that the predetermined position of the substrate and the surface of the component are aligned and joined based on the above.

上記撮影手段は下方に向けて配置された第１撮影手段と上方に向けて配置された第２撮影手段からなり、両撮影手段の光軸を一致させてから上記透明テーブル上の部品を両撮影手段によって同時に撮影するように構成したことを特徴とする請求項２に記載のボンディング装置。The photographing means comprises a first photographing means arranged downward and a second photographing means arranged upward, and both parts of the transparent table are photographed after the optical axes of the two photographing means are matched. 3. The bonding apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is configured to simultaneously capture images by means.