JP2015056592A - ダイボンダ及びダイボンディング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板または前記基板の近傍のボンディングヘッドテーブルのガイド上またはシュート上に設けられた認識マークと、前記認識マークと前記基板のダイ接着位置付近に設けられた認識マークとを撮像する撮像手段及び前記撮像手段によって得られた撮像データに基づいてダイボンディングに使用する機械的原点の位置を補正する第1の位置補正手段を具備するボンディング位置補正手段とを有する。
【選択図】図4
Description
ダイボンディング工程では、基板のボンディング面に正確にダイをボンディングする必要がある。しかしながら、基板は、上流から供給され、ダイボンディングされる位置(ボンディングヘッドテーブル)までベルト等の搬送機構で搬送され、ボンディングヘッドテーブル上の所定位置に固定されてボンディング作業が行われるのが一般的である。通常、ボンディングヘッドテーブルには、作業時は常時熱が加えられている。このため、ボンディングヘッドテーブル上の基板の位置は、経時的に変化し、テーブルオフセット量がシフトする(ずれる)ため、ボンディング位置が微妙にずれる。
ボンディングヘッドやボンドカメラ等を移動させるときの機械的位置の原点は、装置を初期化した時の機械的原点の位置である。この場合、基板がボンディングヘッドテーブル上の所定位置に固定されていることが前提であり、この所定位置がずれると、シフトした量(ずれた量)だけ、ボンディングヘッドによるボンディング位置がずれる。
上記位置補正は、基準マークと認識パターンを撮像して、パターン認識処理によって位置を特定し、特定した位置のずれからダイボンディング位置を補正している。しかし、搬送機構の経時変化によって基板位置がずれてしまうと、ボンディング位置精度が悪化し、ボンディングの信頼性が低下する。
本発明の目的は、上記の問題を鑑みてなされたもので、ダイを正確にかつ迅速にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及びダイボンディングを提供することである。
なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、各図の説明において、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、重複を避けるため、できるだけ説明を省略する。
なお、図1のダイボンダ100は、制御部200がフレーム供給装置を含めたダイボンダ内の各機器を制御して動作する。また、フレーム供給装置は、少なくとも、フレームプレッシャー部103、ローダフィーダ部104、ローダリフタ部105、メインフィーダ部107、及び制御部200で構成される。なお、制御部200の詳細は、後述の図3にて説明する。
なお、図1は、ダイボンダ100を上方から見た平面図であり、X方向は上流(紙面左)、下流方向(紙面右)である。被実装部材である基板は、X方向に沿って上流から下流に搬送されながら、ダイボンディングが行われる。
ボンディングヘッドテーブルでは、ボンディングヘッドは、ダイ突き上げユニット115と連動して、ウェハリングホルダ部116からダイを吸着し、基板上の所定のダイ接着位置にダイボンディングを行う。
図2において、基板141がメインフィーダ部107のボンディングヘッドテーブルに搬入されている場合には、ガイドレール143に沿って、ボンドカメラ221が移動しながら、基板141を撮像し、撮像した画像データを制御部200の画像処理部220に出力する。制御部200の画像処理部220は、入力された基板141の画像を解析して、ボンディング位置を確認してCPU基板部に出力する。CPU部201は、画像処理部220の出力に基づいてボンディング位置を補正して、ダイを所定の位置にボンディングする。
また、モータコントロール部210は、メインフィーダモータ211を制御する。また、モータコントロール部210は、メインフィーダ爪モータ212を制御する。またモータコントロール部210は、ボンドカメラモータ213を制御する。
さらに、画像処理部220は、ボンドカメラ221を制御する。
またさらに、I/O部230は、ブザー鳴動部231、回転灯表示部232を制御する。
また、操作パネル240は、ダイボンダ100の表示部241を制御し、表示部241にデータ入力画面やエラー表示を行うデータ入力画面、およびエラーを表示させる。
さらにまた、ハードディスク250は、ダイボンダ100およびウェハ供給装置200の制御プログラムを保存する制御プログラム部251と、データの保存および読み出しを行うためにデータの保存・読み出し部252とを制御する。
ボンディングヘッドテーブル10は、少なくとも、テーブル本体3と、テーブル本体3の上部に設けられ基板141を両脇から挟み込む2辺のガイド4を有している。
テーブル本体3には、基板141を吸着して固定するための図示しない吸着機構と、基板141を加熱するための図示しない加熱機構を備えている。また、例えば、メインフィーダ部が上流から基板141を搬入するときの進行方向の位置決め機構として、下流側には図示しないストッパを設けるようにしても良い。
ダイボンダ100のCPU部201は、モータコントロール部210と画像処理部220を制御する。この制御に応じて、モータコントロール部210は、ボンドカメラモータ213を制御して、基板141上の認識パターン8、9の写り込んだ領域を撮像できる位置にボンドカメラ221を移動させる。画像処理部220は、CPU201の制御に応じて、ボンドカメラ220を制御して、基板141上の認識パターン8、9の写り込んだ領域を撮像し、撮像データを画像処理部220に出力させる。次に、画像処理部220は、入力された撮像データを画像処理して、ダイ接着位置1を算出し、CPU部201に出力する。
CPU部201は、入力されたダイ接着位置1に基づいて、各機器を制御して、ウェハリングホルダ部116から吸着したダイを基板141上のダイ接着位置1にボンディングする。
そこで、本発明では、ダイを基板141にダイボンディングする作業回数Nが所定回数Kになる都度、第1の認識マーク6と第2の認識マーク7によって、位置補正を行うものである(NとKは、自然数)。
例えば、機械的原点の位置と、上述した第1の認識マーク6及び第2の認識マーク7の間のそれぞれの相対的位置は、搬送機構の経時変化によっても変わらない。そこで、第1の認識マーク6及び第2の認識マーク7の位置が画像処理によって決定されれば、機械的原点の位置が決定される。次に、第1の認識マーク6及び第2の認識マーク7の位置と、基板141上の認識パターン8、9との相対的位置のずれ量を算出する。この算出されたずれ量に基づいて機械的原点の位置を補正してダイボンディング位置を算出し、算出されたダイボンディング位置にダイボンディングするものである。
これらの処理は、ダイボンダ100のCPU分201が、各機器を制御して実行する。
また、図6は、図5のフローチャートにおける認識パターン8、9の撮像データの一実施例を示す図である。また、図7は、図5のフローチャートにおける第1の認識マーク6、第2の認識マーク7の撮像データの一実施例を示す図である。
図6には、分かり易いように、基板141、ダイ接着位置1、認識マーク8、9、及び機械的原点の位置P0のみ示している。なお、’(引用符(クォーテーション))が付けられたものは、基板141のパターンのバラツキによって位置補正する場合の基準となる基板とパターンの位置(認識マーク及びダイ接着位置)である。機械的原点の位置P0(xp,yp)は、例えば、ダイボンダ100の初期化した場合にボンディングヘッドが停止する位置である。初期設定ステップS101処理後には、xp=0、yp=0となっている。
このとき、認識パターン8の位置ずれ量△m1(△x1,△y1)は、ずれが無い場合の位置座標m10を(x10,y10)とすると、次式のように算出できる。
△x1=x10−x1
△y1=y10−y1
また、認識パターン9の位置ずれ量△m2(△x2,△y2)は、ずれが無い場合の位置座標m20を(x20,y20)とすると、次式のように算出できる。
△x2=x20−x1
△y2=y20−y1
このとき、中心座標dの位置ずれ量△d(△xd,△yd)は、ずれが無い場合の位置座標d0を(xd0,yd0)とすると、次式のように算出できる。
△dx=xd0−xd
△dy=yd0−yd
この位置ずれ量△dを、位置補正する場合の基準となるパターンの位置から求めていたもともとのボンディングヘッド移動量に対して補正することで、正確な位置にダイボンディング可能となる。
次に、Nの値がKの値より小さいか否かを判定する。Nの値がKの値より小さい(N<K)場合には、認識パターン撮像ステップS102に戻り、次のダイボンディングを繰り返す。また、Nの値がKの値と等しいか大きい(N≧K)場合には、認識マーク撮像ステップS108の処理に移行する。
今、図7では、熱的影響による経時変化によってボンディングヘッドテーブルがずれ、機械的原点の位置P0(xp=0、yp=0)が相対的にずれており、ずれた機械的原点の位置Pf(xp=△xp、yp=△yp)となっている。
従って、このずれた機械的原点の位置Pfを基準にして、ボンディングヘッド移動量算出ステップ104で位置補正量を算出しても(図6参照)、機械的原点の位置P0からずれた機械的原点の位置Pfまでのずれ量は補正できないので、ダイ接着位置がずれる。
そこで、認識マーク撮像ステップS108では、ボンドカメラ221が熱的影響による経時変化が少ない場所に設けられた第1の認識マーク6が写り込む所定の領域と、第2の認識マーク7が写り込む所定の領域を撮像する。なお、同時に撮像可能なら同時に撮像しても良い。
このとき、第1の認識マーク6の位置ずれ量△p1(△xp1,△yp1)は、ずれが無い場合の位置座標p10を(xp10,yp10)とすると、次式のように算出できる。
△xp1=xp10−xp1
△yp1=yp10−yp1
また、第2の認識マーク7の位置ずれ量△p2(△xp2,△yp2)は、ずれが無い場合の位置座標p20を(xp20,yp20)とすると、次式のように算出できる。
△xp2=xp20−xp2
△yp2=yp20−yp2
以上X軸及びY軸それぞれの2つのずれ量から、回転方向のずれを加味して、ずれた機械的原点の位置Pfとずれが無い機械的原点の位置P0との差分を機械的原点の位置のずれ量△mp(△xp,△yp)として算出する。
そして、算出したずれ量を、オフセット(Offset)値に入力する。即ち、初期設定ステップS101で、機械的原点の位置Pf(xp,yp)をxp=0、及びyp=0とする。
なお、図5の実施例では、認識パターンの撮像と認識マークの撮像を別々のステップで実行している。しかし、同時に実行しても良い。例えば、認識マーク撮像ステップS102で、認識パターンと共に認識マークを撮像して撮像データとし、認識アーク撮像ステップS108を省略しても良い。
なお、回転方向のずれを加味しないのであれば、第1の認識マーク6及び第2の認識マーク7と2つの認識マークは必要なく、1つあれば良い。
更に、第1の認識マーク6と第2の認識マーク7というように、認識マークを2辺のガイドに1つずつ設けている。しかし、認識マークを片方のガイドに2つ設けても良い。
また、認識マークは、2つではなく1つでも良く、3つ以上でも良い。
また更に、認識マークを設ける場所は、ガイドに限らない。基板141の近傍であって、基板141上には無く、熱の影響による経時変化の少ない場所で、かつボンドカメラ220が撮像可能な位置(例えば、フレームフィーダシュート部、等)であればどこでも良い。
Claims (5)
- 基板または前記基板の近傍のボンディングヘッドテーブルのガイド上またはシュート上に設けられた認識マークと、
前記認識マークと前記基板のダイ接着位置付近に設けられた認識マークとを撮像する撮像手段、及び、前記撮像手段によって得られた撮像データに基づいてダイボンディングに使用する機械的原点の位置を補正する第1の位置補正手段を具備するボンディング位置補正手段と、
を有することを特徴とするダイボンダ。 - 請求項1記載のダイボンダにおいて、前記第1の位置補正手段は、ダイを前記基板にダイボンディングする作業回数が所定回数になる都度、前記機械的原点の位置を補正するためのずれ量を算出し、算出したずれ量に基づいて前記機械的原点のオフセット値を更新することを特徴とするダイボンダ。
- 請求項1または請求項2に記載のダイボンダにおいて、前記ボンディング位置補正手段は、更に、前記機械的原点を基準にして、前記基板上に設けられた認識パターンの位置を算出し、算出した位置に前記ダイをダイボンディングするための位置を補正する第2の位置補正手段を具備することを特徴とするダイボンダ。
- 基板のボンディング位置付近に設けられた認識パターンの写り込んだ領域を撮像する第1の撮像ステップと、
前記撮像された認識パターンの写り込んだ領域を画像処理して、機械的原点を基準にして前記認識パターンの位置を算出する第1の位置算出ステップと、
前記認識パターンの位置に基づいてダイボンディング位置を補正する第1の位置補正ステップと、
前記基板の近傍のボンディングヘッドテーブルのガイド上またはシュート上に設けられた認識マークの写り込んだ領域を撮像する第2の撮像ステップと、
前記撮像された認識マークの写り込んだ領域を画像処理して、前記機械的原点を基準にして前記認識マークの位置を算出する第2の位置算出ステップと、
前記認識マークの位置に基づいて前記機械的原点の位置を補正する第2の位置補正ステップと、
前記第1の補正ステップによって補正されたダイボンディング位置にダイをダイボンディングするボンディングステップと、
を有することを特徴とするダイボンディング方法。 - 請求項4記載のダイボンディング方法において、前記第2の撮像ステップ、前記第2の位置算出ステップ、及び前記第2の位置補正ステップは、前記ダイを前記基板にダイボンディングする前記ボンディングステップの作業回数が所定回数になる都度、前記機械的原点の位置を補正するためのずれ量を算出し、算出したずれ量に基づいて前記機械的原点のオフセット値を更新することを特徴とするダイボンディング方法。
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