JP4102990B2 - ボンディング方法とその装置 - Google Patents
ボンディング方法とその装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4102990B2 JP4102990B2 JP2003031632A JP2003031632A JP4102990B2 JP 4102990 B2 JP4102990 B2 JP 4102990B2 JP 2003031632 A JP2003031632 A JP 2003031632A JP 2003031632 A JP2003031632 A JP 2003031632A JP 4102990 B2 JP4102990 B2 JP 4102990B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- substrate
- component
- chip
- bonding tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
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、
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、ボンディングツールとともに移動する下方に向けて配置された第１撮影手段と、ボンディングステージとともに移動する上方に向けて配置された第２撮影手段と、上記部品を載置するとともに移動可能な透明テーブルとを設け、
上記部品を透明テーブルに載置して、該部品の表面を上方から第１撮影手段によって撮影するとともに、部品の裏面を下方から第２撮影手段によって撮影して、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、
また、上記第１撮影手段により基板を上方から撮影してその基板の位置を求め、
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するとともに、上記透明テーブルを上記部品と第２撮影手段との間から外れる位置に移動させて、その際の部品の裏面を上記第２撮影手段で下方から撮影し、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３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、上記ボンディングツールとボンディングステージとを相対移動させる移動手段と、上記部品を撮影する撮影手段とを備え、上記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で移動可能な透明テーブルを設けるとともに、上記撮影手段は上記移動手段によってボンディングツールとともに移動する下方に向けて配置された第１撮影手段と、上記移動手段によってボンディングステージとともに移動する上方に向けて配置された第２撮影手段とから構成され、
上記第１撮影手段は上記透明テーブル上に載置した部品の表面および上記ボンディングステージに支持した基板を上方から撮影し、上記第２撮影手段は透明テーブル上に載置した部品の裏面およびボンディングツールに保持された部品の裏面を下方から撮影し、
上記透明テーブルは上記ボンディングツールが部品を保持すると上記部品と第２撮影手段との間から外れる位置に移動し、
第１撮影手段が撮影した部品の表面及び第２撮影手段が撮影した部品の裏面の画像をもとにして、それら両面の水平方向におけるずれ量を求め、
上記ボンディングツールおよびボンディングステージは相対移動して上記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θA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θB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（θA―θB）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
【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、
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、ボンディングツールとともに移動する下方に向けて配置された第１撮影手段と、ボンディングステージとともに移動する上方に向けて配置された第２撮影手段と、上記部品を載置するとともに移動可能な透明テーブルとを設け、
上記部品を透明テーブルに載置して、該部品の表面を上方から第１撮影手段によって撮影するとともに、部品の裏面を下方から第２撮影手段によって撮影して、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、
また、上記第１撮影手段により基板を上方から撮影してその基板の位置を求め、
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するとともに、上記透明テーブルを上記部品と第２撮影手段との間から外れる位置に移動させて、その際の部品の裏面を上記第２撮影手段で下方から撮影し、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３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、上記ボンディングツールとボンディングステージとを相対移動させる移動手段と、上記部品を撮影する撮影手段とを備え、上記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で移動可能な透明テーブルを設けるとともに、上記撮影手段は上記移動手段によってボンディングツールとともに移動する下方に向けて配置された第１撮影手段と、上記移動手段によってボンディングステージとともに移動する上方に向けて配置された第２撮影手段とから構成され、
上記第１撮影手段は上記透明テーブル上に載置した部品の表面および上記ボンディングステージに支持した基板を上方から撮影し、上記第２撮影手段は透明テーブル上に載置した部品の裏面およびボンディングツールに保持された部品の裏面を下方から撮影し、
上記透明テーブルは上記ボンディングツールが部品を保持すると上記部品と第２撮影手段との間から外れる位置に移動し、
第１撮影手段が撮影した部品の表面及び第２撮影手段が撮影した部品の裏面の画像をもとにして、それら両面の水平方向におけるずれ量を求め、
上記ボンディングツールおよびボンディングステージは相対移動して上記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θA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θB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（θA―θB）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
Claims (3)
- 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、
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、ボンディングツールとともに移動する下方に向けて配置された第１撮影手段と、ボンディングステージとともに移動する上方に向けて配置された第２撮影手段と、上記部品を載置するとともに移動可能な透明テーブルとを設け、
上記部品を透明テーブルに載置して、該部品の表面を上方から第１撮影手段によって撮影するとともに、部品の裏面を下方から第２撮影手段によって撮影して、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、
また、上記第１撮影手段により基板を上方から撮影してその基板の位置を求め、
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するとともに、上記透明テーブルを上記部品と第２撮影手段との間から外れる位置に移動させて、その際の部品の裏面を上記第２撮影手段で下方から撮影し、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。 - 上記第１撮影手段および第２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ことを特徴とする請求項１に記載のボンディング方法。
- 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、上記ボンディングツールとボンディングステージとを相対移動させる移動手段と、上記部品を撮影する撮影手段とを備え、上記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で移動可能な透明テーブルを設けるとともに、上記撮影手段は上記移動手段によってボンディングツールとともに移動する下方に向けて配置された第１撮影手段と、上記移動手段によってボンディングステージとともに移動する上方に向けて配置された第２撮影手段とから構成され、
上記第１撮影手段は上記透明テーブル上に載置した部品の表面および上記ボンディングステージに支持した基板を上方から撮影し、上記第２撮影手段は透明テーブル上に載置した部品の裏面およびボンディングツールに保持された部品の裏面を下方から撮影し、
上記透明テーブルは上記ボンディングツールが部品を保持すると上記部品と第２撮影手段との間から外れる位置に移動し、
第１撮影手段が撮影した部品の表面及び第２撮影手段が撮影した部品の裏面の画像をもとにして、それら両面の水平方向におけるずれ量を求め、
上記ボンディングツールおよびボンディングステージは相対移動して上記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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003031632A JP4102990B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | ボンディング方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003031632A JP4102990B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | ボンディング方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004241727A JP2004241727A (ja) | 2004-08-26 |
| JP4102990B2 true JP4102990B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=32958153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003031632A Expired - Lifetime JP4102990B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | ボンディング方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4102990B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4710432B2 (ja) * | 2005-06-22 | 2011-06-29 | ソニー株式会社 | 部品実装装置及び部品実装方法 |
| JP5365618B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2013-12-11 | ソニー株式会社 | 位置調整装置及び位置調整方法 |
| CN115954309B (zh) * | 2023-03-15 | 2023-06-13 | 昆山鸿仕达智能科技股份有限公司 | 高精度芯片植盖方法及植盖装置 |
-
2003
- 2003-02-07 JP JP2003031632A patent/JP4102990B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004241727A (ja) | 2004-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI397147B (zh) | Installation device and installation method of semiconductor wafer | |
| KR102132094B1 (ko) | 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법 | |
| JP2006351980A (ja) | 電子部品の熱圧着ツールおよび電子部品の実装装置ならびに実装方法 | |
| JP2000150970A (ja) | 発光素子のボンディング方法および装置 | |
| US7025244B2 (en) | Electronic component mounting apparatus and electronic component mounting method | |
| JP4102990B2 (ja) | ボンディング方法とその装置 | |
| US20040001140A1 (en) | Semiconductor chip mounting apparatus and mounting method | |
| CN112017992A (zh) | 接合装置 | |
| KR101193361B1 (ko) | 웨이퍼 정렬 장치 | |
| JP3962906B2 (ja) | 部品実装装置及び部品実装方法 | |
| TW202101605A (zh) | 安裝裝置及安裝方法 | |
| JP2000183404A (ja) | 発光素子アレイ、そのボンディング方法および装置 | |
| JP4147963B2 (ja) | 電子部品搭載装置および電子部品搭載方法 | |
| JPH0675199A (ja) | 液晶パネル製造装置、位置決め装置および加工装置 | |
| JP2003098533A (ja) | 基板の貼合わせ装置、及び貼合わせ方法 | |
| JP2009130028A (ja) | 画像認識カメラのキャリブレーション方法、部品接合方法、部品接合装置および校正用マスク | |
| JP2000340998A (ja) | 電気部品の位置出し供給方法及びその装置 | |
| KR20190138204A (ko) | 본딩 장치 | |
| JP5372366B2 (ja) | 実装方法および実装装置 | |
| JPH04192554A (ja) | 電子部品の組立方法及び組立装置 | |
| JP4161748B2 (ja) | 電子部品搭載装置 | |
| JP3397127B2 (ja) | 電子部品の実装装置および実装方法 | |
| TWI765549B (zh) | 電子零件的安裝裝置 | |
| JP4161747B2 (ja) | 電子部品搭載装置 | |
| JP4394822B2 (ja) | 部品実装装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050930 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070912 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070918 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071211 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080227 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080311 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4102990 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 5 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |