特開 2024-16319 実装装置および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024016319

(43)【公開日】2024-02-07

(54)【発明の名称】実装装置および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20240131BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022118333

(22)【出願日】2022-07-26

(71)【出願人】

【識別番号】515085901

【氏名又は名称】ファスフォードテクノロジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】小橋 英晴

【テーマコード（参考）】

5F047

【Ｆターム（参考）】

5F047FA01

5F047FA07

5F047FA73

5F047FA74

(57)【要約】

【課題】素子や基板の位置決めや表面検査等の精度を高くすることが可能な技術を提供することにある。
【解決手段】実装装置は、撮像装置と、色収差を有するレンズと、照明装置と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像装置と、
色収差を有するレンズと、
照明装置と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。

【請求項2】

請求項１の実装装置において、
前記照明装置は面発光照明と半透過鏡とを有する同軸照明であり、
前記面発光照明は、前記異なる波長の照明光の何れか一つまたは複数を出力可能なよう構成される実装装置。

【請求項3】

請求項２の実装装置において、
前記制御装置は、
前記照明装置から第一の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影し、
前記照明装置から前記第一の波長と異なる第二の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。

【請求項4】

請求項２の実装装置において、
前記撮像装置は２板式カメラであり、
前記制御装置は、前記照明装置から第一の波長の照明光および前記第一の波長と異なる第二の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。

【請求項5】

請求項２の実装装置において、
前記撮像装置は３板式カメラであり、
前記制御装置は、前記照明装置から第一の波長の照明光、前記第一の波長と異なる第二の波長の照明光および前記第二の波長と異なる短い第三の波長の照明光を照射して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される実装装置。

【請求項6】

請求項３または４の実装装置において、
前記第二の波長は前記第一の波長よりも短い実装装置。

【請求項7】

請求項５の実装装置において、
前記第二の波長は前記第一の波長よりも短く、
前記第三の波長は前記第二の波長よりも短い実装装置。

【請求項8】

請求項３または４の実装装置において、
さらに、その上面にミラーが設置される中間ステージを備え、
前記撮像装置は、前記中間ステージの上方であって、前記中間ステージに載置されるダイおよび前記ミラーの反射面が視野内に位置するように設けられ、
前記照明装置は前記撮像装置より下方であって前記中間ステージより上方に設けられ、
前記被写体は、前記中間ステージに載置されるダイの上面および側面である実装装置。

【請求項9】

請求項３または４の実装装置において、
さらに、ボンドステージを備え、
前記撮像装置は、前記ボンドステージの上方であって、前記ボンドステージに載置される基板および当該基板にボンドされたダイが視野内に位置するように設けられ、
前記照明装置は前記撮像装置より下方であって前記ボンドステージより上方に設けられ、
前記被写体は、前記ダイおよび前記基板である実装装置。

【請求項10】

請求項３または５の実装装置において、
さらに、ボンドステージを備え、
前記撮像装置は、前記ボンドステージの上方であって、前記ボンドステージに載置される基板および当該基板にボンドされたダイが視野内に位置するように設けられ、
前記照明装置は前記撮像装置より下方であって前記ボンドステージより上方に設けられ、
前記被写体は、前記基板および前記ダイの上にボンドされたダイである実装装置。

【請求項11】

撮像装置と、色収差を有するレンズと、照明装置と、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される制御装置と、を備えるダイボンディング装置にダイシングテープに貼付されたウエハを搬入する工程と、
前記ウエハからダイをピックアップしてステージに載置する工程と、
前記ステージから前記ダイをピックアップして基板に載置する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。

【請求項12】

請求項１１の半導体装置の製造方法において、
さらに、前記ステージに載置された前記ダイの側面を検査する工程を含む半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は実装装置に関し、例えば、ダイの側面を検査するダイボンダに適用可能である。

【背景技術】

【0002】

ダイボンダ等の実装装置は、接合材料を用いて、例えば、素子を基板または素子の上にアタッチする（取り付ける）装置である。接合材料は、例えば、液状またはフィルム状の樹脂やはんだ等である。素子は、例えば、半導体チップやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）、ガラスチップ等のダイである。基板は、例えば、配線基板や金属薄板で形成されるリードフレーム、ガラス基板等である。

【0003】

ダイボンダにおいては、例えば、カメラを用いて取得した画像に基づいて、素子や基板の位置決めが行われたり、素子や基板の表面検査が行われたりする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１７９５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の課題は素子や基板の位置決めや表面検査等の精度を高くすることが可能な技術を提供することにある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、実装装置は、撮像装置と、色収差を有するレンズと、照明装置と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、特定の波長におけるワーキングディスタンスが異なる位置の被写体を撮影する場合、前記照明装置から異なる波長の照明光を照射すると共に、前記レンズを通して前記撮像装置により前記被写体を撮影するよう構成される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、素子や基板の位置決めや表面検査等の精度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は実施形態におけるダイボンダの概略上面図である。

【図2】図２は図１に示すダイボンダの概略側面図である。

【図3】図３は図１に示すダイボンダによる半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図4】図４はステージ認識カメラ、同軸照明および中間ステージを示す模式図である。

【図5】図５は図４に示す面発光照明の構成を示す模式図である。

【図6】図６は波長とワーキングディスタンス変動の関係を示す図である。

【図7】図７は実施形態の原理を説明する図である。

【図8】図８は基板認識カメラ、同軸照明および基板が載置されたボンドステージを示す模式図である。

【図9】図９は基板認識カメラ、同軸照明および基板にダイが積層されたボンドステージを示す模式図である。

【図10】図１０は図９に示す面発光照明の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は図１０に示す面発光照明の発光スペクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

【0010】

まず、実施形態のダイボンダの構成について図１および図２を用いて説明する。図１は実施形態におけるダイボンダの概略上面図である。図２は図１に示すダイボンダの概略側面図である。

【0011】

ダイボンダ１は、大別して、ダイ供給部１０と、ピックアップ部２０と、中間ステージ部３０と、ボンディング部４０と、搬送部５０と、各部の動作を監視し制御する制御部（制御装置）８０と、を有する。Ｙ軸方向がダイボンダ１の前後方向であり、Ｘ軸方向が左右方向である。ダイ供給部１０がダイボンダ１の前側に配置され、ボンディング部４０が後側に配置される。

【0012】

ダイ供給部１０は、ウエハWを保持するウエハ保持台（不図示）と、ウエハＷからダイＤを剥離する剥離ユニット１３と、を有する。ウエハ保持台は図示しない駆動手段によってＸＹ方向に動かされ、ピックアップするダイＤが剥離ユニット１３の位置に動かされる。剥離ユニット１３は図示しない駆動手段によって上下方向に動かされる。ウエハＷはダイシングテープＤＴ上に接着されており、複数のダイＤに分割されている。ウエハＷが貼付されたダイシングテープＤＴは図示しないウエハリングに保持されている。ウエハＷとダイシングテープＤＴとの間にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けている。ダイアタッチフィルムは加熱することで硬化する。

【0013】

ピックアップ部２０は、ピックアップヘッド２１と、ウエハ認識カメラ２４と、照明装置２５と、を有する。ピックアップヘッド２１は、剥離されたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２を有し、ダイ供給部１０からダイＤをピックアップし、中間ステージ３１に載置する。ウエハ認識カメラ２４はウエハＷからピックアップするダイＤのピックアップ位置を把握する。なお、ピックアップ部２０は、図示しない、ピックアップヘッド２１を昇降、回転、Ｘ方向およびＹ方向に動かす各駆動部を有する。

【0014】

中間ステージ部３０は、中間ステージ３１と、ステージ認識カメラ３４と、照明装置３５と、を有する。中間ステージ３１は、ミラー３１１と、台座３１２と、ベース３１３と、を有する。ステージ認識カメラ３４は中間ステージ３１の上方に設置され、中間ステージ３１上のダイＤを撮影する。照明装置３５は、例えば、ステージ認識カメラ３４と中間ステージ３１との間に設置される同軸照明である。

【0015】

また、ミラー３１１は、ステージ認識カメラ３４の光学軸に対して所定角度傾いた反射面を有し、ベース３１３の上に四つ設置されている。なお、ミラー３１１は四つに限定されるものではなく、ダイＤの特定の側面のみを認識する場合は、その側面の数に対応する数であってもよい。ダイＤの一側面に対向する一つのミラー３１１は複数のミラーで構成されていてもよい。

【0016】

ミラー３１１は、例えば、対向する側面が直角二等辺三角形状であり、他の側面、底面および反射面を有する斜面が矩形状である三角柱で構成されている。すなわち、反射面は平面状である。

【0017】

所定角度は、ダイＤの側面に対して垂直に近い角度で照明装置３５の照明光が照射されると共に、ダイＤの側面を垂直に近い角度で撮像が可能となる角度である。所定角度は、例えば、４５度±３度である。所定角度は、４５度±１度であるのがより好ましい。

【0018】

台座３１２にはダイＤが一時的に載置される。台座３１２のダイＤが載置される載置面はミラー３１１が設置される面（ベース３１３の上面）よりも高い。また、台座３１２は例えば柱状であり、その上面である載置面はダイＤ同等以下である。この場合、ダイＤが載置面に吸着されている状態においてダイＤの外周端部が撓んで変形しない大きさである。これにより、ミラー３１１をダイＤに近づけて設けることが可能となる。また、ダイＤの下端部の撮影が容易になる。また、載置するダイのサイズが変わった場合の対応も可能となる。このため、台座３１２を設けるのが好ましいが、設けなくてもよい。

【0019】

ステージ認識カメラ３４は、例えば、中間ステージ３１の直上に設置され、かつ中間ステージ３１の中心軸とステージ認識カメラ３４の光軸が一致するように垂直下方に視野角を向けて設置される。ステージ認識カメラ３４は、ダイＤおよび四つのミラー３１１の反射面が視野内に位置するように設置される。照明装置３５は、中間ステージ３１に載置されるダイＤをステージ認識カメラ３４が撮影可能な明るさにするため、光を照射する。照射された光の反射光は、四つのミラー３１１に入射する。この構成によって、ステージ認識カメラ３４は、ダイＤの側面から上面まで撮影することができる。

【0020】

四つのミラー３１１に入射した光像は、四つのミラー３１１の上方に設置されたステージ認識カメラ３４の光軸に沿って入射する。ステージ認識カメラ３４は、ダイＤの上面および四つのミラー３１１でそれぞれ反射された被写体像を撮影する。ステージ認識カメラ３４が撮影した画像は、制御部８０に出力され、画像処理され、また、表示画面（図示しない）にも表示され得る。

【0021】

ボンディング部４０は、ボンドヘッド４１と、基板認識カメラ４４と、ボンドステージ４６と、を有する。ボンドヘッド４１はピックアップヘッド２１と同様にダイＤを先端に吸着保持するコレット４２を有する。基板認識カメラ４４は基板Ｓの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンド位置を認識する。ここで、基板Ｓには、最終的に一つのパッケージとなる、複数の製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）が形成されている。位置認識マークはパッケージエリアＰごとに設けられる。ボンドステージ４６は、基板ＳにダイＤが載置される際、上方向に動かされ、基板Ｓを下方から支える。ボンドステージ４６は基板Ｓを真空吸着するための吸引口（不図示）を有し、基板Ｓを固定することが可能である。ボンドステージ４６は基板Ｓを加熱する加熱部（不図示）を有する。なお、ボンディング部４０は、図示しない、ボンドヘッド４１を昇降、回転、Ｘ方向およびＹ方向に動かす各駆動部を有する。

【0022】

このような構成によって、ボンドヘッド４１は、ステージ認識カメラ３４の撮像データに基づいてピックアップ位置および姿勢の両方または一方を補正し、中間ステージ３１からダイＤをピックアップする。そして、ボンドヘッド４１は、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板ＳのパッケージエリアＰ上にボンドし、又は既に基板ＳのパッケージエリアＰの上にボンドされたダイの上に積層する形でボンドする。

【0023】

搬送部５０は基板Ｓが移動する搬送レーン５２を有する。搬送レーン５２は基板ＳをＸ軸方向に搬送する。このような構成によって、基板Ｓは、図示しない基板供給部から搬送レーン５２に沿ってボンド位置（実装位置）まで移動し、ボンド後、図示しない基板搬出部まで移動したり、基板供給部まで戻ったりする。

【0024】

制御部８０は、ダイボンダ１の上述した各部の動作を監視し制御するプログラム（ソフトウェア）を格納するメモリと、メモリに格納されたプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、を備える。

【0025】

ダイボンダ１を用いた半導体装置の製造工程の一工程であるボンド工程（製造方法）について図３を用いて説明する。図３は図１に示すダイボンダによる半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。以下の説明において、ダイボンダ１を構成する各部の動作は制御部８０により制御される。

【0026】

（ウエハ搬入工程：工程Ｓ１）
ウエハリング（不図示）がダイボンダ１のウエハカセット（不図示）に供給される。供給されたウエハリングがダイ供給部１０に供給されてダイボンダ１に搬入される。ここで、ウエハリングにはウエハＷを分割したダイＤが貼付されたダイシングテープＤＴが保持されている。

【0027】

（基板搬入工程：工程Ｓ２）
基板Ｓが格納された基板搬送治具が基板供給部に供給されてダイボンダ１に搬入される。基板供給部で基板Ｓが基板搬送治具から取り出されて不図示の搬送爪に固定される。

【0028】

（ピックアップ工程：工程Ｓ３）
工程Ｓ１後、所望するダイＤをダイシングテープＤＴからピックアップできるようにウエハ保持台が動かされる。ウエハ認識カメラ２４によりダイＤが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイＤの位置決めおよび表面検査が行われる。

【0029】

位置決めされたダイＤは剥離ユニット１３およびピックアップヘッド２１によりダイシングテープＤＴから剥離される。ダイシングテープＤＴから剥離されたダイＤは、ピックアップヘッド２１に設けられたコレット２２に吸着、保持されて、中間ステージ３１に搬送されて載置される。

【0030】

ステージ認識カメラ３４により中間ステージ３１の上のダイＤが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイＤの位置決めおよび表面検査が行われる。画像データを画像処理することによって、ダイボンダのダイ位置基準点からの中間ステージ３１上のダイＤのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出されて位置決めが行われる。なお、ダイ位置基準点は、予め、中間ステージ３１の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。画像データを画像処理することによって、ダイＤの表面検査が行われる。

【0031】

ダイＤを中間ステージ３１に搬送したピックアップヘッド２１はダイ供給部１０に戻される。上述した手順に従って、次のダイＤがダイシングテープＤＴから剥離され、以後同様の手順に従ってダイシングテープＤＴから１個ずつダイＤが剥離される。

【0032】

（ボンド工程：工程Ｓ４）
搬送部５０により基板Ｓがボンドステージ４６に搬送される。ボンドステージ４６上に載置された基板Ｓが基板認識カメラ４４により撮像され、撮影によって画像データが取得される。画像データが画像処理されることによって、ダイボンダ１の基板位置基準点からの基板Ｓのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出される。なお、基板位置基準点は、予め、ボンディング部４０の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。

【0033】

工程Ｓ３において算出された中間ステージ３１上のダイＤのずれ量からボンドヘッド４１の吸着位置が補正されてダイＤがコレット４２により吸着される。中間ステージ３１からダイＤを吸着したボンドヘッド４１によりボンドステージ４６に支持された基板Ｓの所定箇所にダイＤがボンドされる。ここで、基板Ｓの所定箇所は、基板ＳのパッケージエリアＰ、または、すでに素子が載置されており、それに加える形で素子をボンドする際の領域、または、積層ボンドする素子のボンド領域である。基板認識カメラ４４により基板ＳにボンドされたダイＤが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイＤが所望の位置にボンドされたかどうか等の検査が行われる。検査されたダイＤが不良の場合、ボンドヘッド４１によりダイＤを捨て置き領域へ搬送される。

【0034】

ダイＤを基板Ｓにボンドしたボンドヘッド４１は中間ステージ３１に戻される。上述した手順に従って、次のダイＤが中間ステージ３１からピックアップされ、基板Ｓにボンドされる。これが繰り返されて基板Ｓのすべての所定箇所にダイＤがボンドされる。

【0035】

（基板搬出工程：工程Ｓ５）
ダイＤがボンドされた基板Ｓが基板搬出部に搬送される。基板搬出部で基板搬送爪から基板Ｓが取り出されて基板搬送治具に格納される。ダイボンダ１から基板搬送治具に格納された基板Ｓが搬出される。

【0036】

工程Ｓ５後、ダイＤがボンドされた基板Ｓがワイヤボンディング工程に搬送され、ダイＤの電極はＡｕワイヤ等を介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。例えば、積層ボンドする場合は、続いて、ダイＤがボンドされた基板Ｓがダイボンダに搬入されて基板Ｓ上にボンドされたダイＤの上にダイＤが積層され、ダイボンダから搬出された後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。第二段目より上のダイＤは、上述した方法でダイシングテープＤＴから剥離された後、ボンディング部４０に搬送されてダイＤの上に積層される。上記工程が所定回数繰り返された後、基板Ｓをモールド工程に搬送し、複数個のダイＤとＡｕワイヤとをモールド樹脂（図示せず）で封止することによって、積層パッケージが完成する。

【0037】

次に、照明装置３５について説明する。図４は実施形態におけるステージ認識カメラ、同軸照明および中間ステージを示す模式図である。図５は図４に示す面発光照明の構成を示す模式図である。

【0038】

図４に示すように、照明装置３５はステージ認識カメラ３４と中間ステージ３１との間に配置されている。照明装置３５は、面発光照明（光源）３５１、ハーフミラー（半透過鏡）３５２と、拡散板３５３と、を備えている。ステージ認識カメラ３４は撮像装置３４１とレンズ３４２とを備える。面発光照明３５１からの照射光は、ハーフミラー３５２によってステージ認識カメラ３４と同じ光軸方向へ反射され、中間ステージ３１の上の撮像対象物（被写体）に照射される。ステージ認識カメラ３４と同じ光軸方向へ撮像対象物に照射されたその照射光は、撮像対象物であるダイＤで反射し、ハーフミラー３５２を透過してステージ認識カメラ３４に達し、撮像対象物の映像を形成する。照明装置３５は同軸落射照明（同軸照明）装置である。

【0039】

図５に示すように、面発光照明３５１は、ピーク波長の異なる二種類のＬＥＤ３５１ｂ，３５１ｃを市松模様状に高密度で実装した基板３５１ａで構成される。例えば、ＬＥＤ３５１ｂはＬＥＤ３５１ｃよりも長い波長の光を発光する。そして、発光（点灯）するＬＥＤ３５１ｂ，３５１ｃが切り替えられる。これにより、ダイＤの上面における外観検査（上面検査）および上面による位置決め（アライメント）と、ダイＤの側面における外観検査（側面検査）と、の照明の色を分けることができる。

【0040】

側面検査には長波長の照明であるＬＥＤ３５１ｂが用いられ、上面検査とアライメントには短波長の照明であるＬＥＤ３５１ｃが用いられる。長波長の照明には、例えば、赤色が使用され、短波長の照明には、例えば、青色が使用される。レンズ３４２には色収差が補正されていないものが用いられる。レンズ３４２は色収差の大きいものが好ましい。

【0041】

このような構成により、ステージ認識カメラ３４は異なる波長の照明によりダイＤを二回撮影することになる。すなわち、画像の取り込みは２回になる（ダブルショット取り込みになる）。

【0042】

次に、実施形態をより明確にするため上面撮影および側面撮影の問題点について図４を用いて説明する。

【0043】

ダイＤの側面検査は中間ステージ３１の上に仰角４５度に傾けたミラー３１１を設置して行われる。ダイＤの上面による位置決めおよび上面検査と、ダイＤの側面検査と、の撮影を同時に（一回の露光で）行うことで処理時間の高速化が図られる。そのためには、一回の露光においてダイＤの上面と側面の焦点が合っている必要がある。

【0044】

しかし、図４に示すように、レンズ３４２から見てダイＤの側面の被写体距離（ＷＤｓ）は、ダイＤの厚さ（ｔ）とダイＤの側面からミラー３１１までの距離（ｄ）を加算した加算距離（ＡＤ＝ｔ＋ｄ）だけ、ダイＤの上面の被写体距離（ＷＤｕ）よりも遠くなってしまう。すなわち、ＷＤｓ＝ＷＤｕ＋ＡＤである。なお、ダイＤの側面において厚さ方向のどの位置でも加算距離（ＡＤ）は同じ長さである。この加算距離（ＡＤ）をレンズ３４２の被写界深度内に収めるよう設定しなければならない。そのため倍率の上限などが発生し、十分な倍率を得ることができない。

【0045】

また、２ショット取り込みを行う場合は、中間ステージ３１またはステージ認識カメラ３４に上下移動する機構を設けたり、レンズ３４２にフォーカス機能を設けたりして焦点が合う位置を維持することも考えられる。しかし、これらは機械的な駆動動作を含むため、一旦位置を変更した後に元に戻すと再現性にどうしても機械的な機構の精度が影響してしまう。このため、ボンド精度の劣化を招いたり、移動時間がかかったりする。

【0046】

本実施形態が上記問題点を解決できる理由について図６および図７を用いて説明する。図６は波長とワーキングディスタンス変動の関係を示す図である。図７は本実施形態の原理を説明する図である。

【0047】

レンズは色により焦点位置がわずかにずれる色収差を有する。すなわち、照明の波長（λ）によりレンズの先端から焦点が合った被写体までの距離（ワーキングディスタンス：ＷＤ）が変動する。

【0048】

図６に示すように、単レンズ（ＳＬ）は補正を一切行わないので波長別での焦点位置は大きく変動する。すなわち、ＷＤの変動（ΔＷＤ）が大きくなる。一般的に、これらの変動を抑える（色収差を補正する）ために凸レンズに凹レンズなどを組み合わせたアクロマートレンズ（ＡＣＬ）やアポクロマートレンズ（ＡＰＬ）などが用いられる。これらの色収差を補正するレンズは照明の波長領域を限定できない場合、つまり白色光源での光学系などでは必須となる。

【0049】

撮影の対象物（被写体）の反射スペクトルが広域帯に広がっていて、照明に使用する波長領域を限定しなくてよい場合、例えば、アライメントや傷などの存在の有無を確認する検査およびその判定機能では特に使用波長を細かく制限する必要はない。可視領域で反射率が０になるわけではないため、どの波長でも可視化は可能である。すなわち、単レンズおよびアクロマートレンズ等の色収差を有するレンズを使用することができる。

【0050】

本実施形態では、レンズの色収差を利用し、所定波長の照明光においてＷＤの異なる（例えば、段差のある）被写体ＯＢの２つの面ＳＦ１，ＳＦ２を機械的な動作なく焦点を合わせる。ここで、面ＳＦ１のＷＤをＷＤ１、面ＳＦ２のＷＤをＷＤ２とする。例えば、図７に示すように、単レンズ等のレンズＬＮＺを用いて色収差を強調した場合、レンズＬＮＺに近いほうの被写体ＯＢの面ＳＦ１は短波長光（例えば青色）の照明を照射し画像を得る。レンズＬＮＺに遠いほうの被写体ＯＢの面ＳＦ２は長波長光（例えば赤色）の照明を照射し画像を得る。段差（ｄｓ）は既知であり、どちらの波長光の照明もレンズＬＮＺを透過後に撮像装置ＩＤの同じ位置で集光するように、段差に合う波長が選択される。これにより、照明の色を変更するだけで、ＷＤの異なる２つの面の焦点があう画像を得ることができる。

【0051】

実施形態によれば、一つまたは複数の下記の効果を有する。

【0052】

（１）ダイＤとミラー３１１との間隔を広くとることができる。

【0053】

（２）上記（１）によりミラー３１１にプリズムタイプのミラーを使用することができる。

【0054】

（３）上記（１）によりミラー３１１の反射面とダイＤの不用意な衝突を低減することができる。

【0055】

（４）ステージ認識カメラ３４や中間ステージ３１を動かさない、および焦点調整機構を用いないので、位置決め精度の低下を抑制することができる。

【0056】

（５）ステージ認識カメラ３４や中間ステージ３１を動かさない、および焦点調整機構を用いないので、焦点の切り替えを高速に行うことができる。

【0057】

（６）倍率の高いレンズを使用することができる。

【0058】

（７）被写界深度の浅いレンズを使用することができる。

【0059】

（８）上記（７）により解像度の良いレンズを用いることができる。

【0060】

＜変形例＞
以下、実施形態の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施例の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

【0061】

（第一変形例）
実施形態では、中間ステージ３１においてダイＤの上面および側面が撮影される例を説明した。ボンドステージ４６において基板ＳおよびダイＤが撮影される場合（第一変形例）にも適用できる。

【0062】

第一変形例について図８を用いて説明する。図８は基板認識カメラ、同軸照明および基板が載置されたボンドステージを示す模式図である。

【0063】

第一変形例では、基板ＳにボンドされたダイＤが所定の位置にボンドされているかどうかを検査する場合、基板ＳおよびダイＤの両方が撮影される。よって、第一変形例においても、ダイＤの厚さが被写界深度を超える場合、実施形態と同様の問題があり得る。第一変形例においても実施形態と同様にその問題を解決することができる。

【0064】

レンズ４４２から見てダイＤの被写体距離（ＷＤｄ）は、ダイＤの厚さ（ｔ）だけ、ダイＤの上面の被写体距離（Ｗｄｕ）よりも遠くなってしまう。すなわち、ＷＤｄ＝Ｗｄｕ＋ｔである。ダイＤの厚さ（ｔ）をレンズ４４２の被写界深度内に収めるよう設定しなければならない。そのため倍率の上限などが発生し、十分な倍率を得ることができない。

【0065】

また、ダブルショット取り込みを行う場合は、ボンドステージ４６または基板認識カメラ４４に上下移動する機構を設けたり、レンズ４４２にフォーカス機能を設けたりして焦点が合う位置を維持することも考えられる。しかし、これらは機械的な駆動動作を含むため、いったん位置を変更した後に元に戻すと再現性にどうしても機械的な機構の精度が影響してしまう。このため、ボンド精度の劣化を招いたり、移動時間がかかったりする。

【0066】

第一変形例における、基板認識カメラ４４の撮像装置４４１、レンズ４４２および照明装置４５は、実施形態における、ステージ認識カメラ３４の撮像装置３４１、レンズ３４２および照明装置３５と同様の構成である。

【0067】

面発光照明４５１は実施形態における面発光照明３５１と同様に構成される。そして、基板Ｓの撮影時とダイＤの撮影時において発光（点灯）するＬＥＤが切り替えられる。これにより、基板Ｓを撮影するときの照明と、ダイＤを撮影するときの照明と、の色を分けることができる。

【0068】

基板Ｓの撮影時には長波長の照明が用いられ、ダイＤの撮影時には短波長の照明が用いられる。長波長の照明には、例えば、赤色が使用され、短波長の照明には、例えば、青色が使用される。

【0069】

このような構成により、高さの異なる被写体の位置決めを高精度で行うことができる。

【0070】

（第二変形例）
第一変形例では、ボンドステージ４６において基板Ｓおよび厚いダイＤが撮影される例を説明した。ボンドステージ４６において基板Ｓおよび多段に積層されるダイＤが撮影される場合（第二変形例）にも適用できる。

【0071】

第二変形例について図９から図１１を用いて説明する。図９は基板認識カメラ、同軸照明および基板が載置されたボンドステージを示す模式図である。図１０は図９に示す面発光照明の構成を示す模式図である。図１１は図１０に示す面発光照明の発光スペクトルを示す図である。図１１に示す横軸は波長（λ）、縦軸は発光強度（ＥＩ）である。

【0072】

第二変形例においても、実施形態と同様の問題があり得る。第二変形例においても実施形態と同様にその問題を解決することができる。

【0073】

図９に示すように、ボンド済みのダイの上にダイをボンドする積層構造では、積層段数が多くなるに従い、基板Ｓを基準とする最上層のダイ高さが変わってしまう。なお、各層のダイＤ１～Ｄ８は基板Ｓを基準に位置決めされる。これにより、以下の問題がある。

【0074】

（ａ）微細な異物などは焦点が合わなくなりぼやけてしまい、検出できなくなってしまう。

【0075】

（ｂ）ピンボケ画像になってしまうことからダイのエッジ部分を高精度で検出できなくなり、ダイの位置決め精度がわるくなってしまう。

【0076】

（ｃ）機械的な高さ調整機構や焦点合わせ機構を搭載すると、一旦変化に合わせて位置や形状を変化させたのちに元に戻したとき、その再現性の影響を受けてしまい、同じ位置でも位置決め処理でも異なる結果が取得されてしまうことがある。

【0077】

第二変形例における、基板認識カメラ４４は、第一変形における、基板認識カメラ４４と同様の構成である。第二変形例における照明装置４５は、面発光照明４５１、ハーフミラー４５２および拡散板４５３を備えている。

【0078】

図１０に示すように、面発光照明４５１は発光強度のピーク波長の異なる八種類のＬＥＤ（Ｃ１～Ｃ８）を高密度で実装した基板４５１ａで構成される。ここで、ＬＥＤ（Ｃ１～Ｃ８）は図１１に示すような発光スペクトルを有する。そして、波長毎に発光（点灯）するＬＥＤが切り替えられる。これにより、積層した段数別に使用する照明光の波長を選択することができる。なお、同一波長のＬＥＤが離散して配置されるので、拡散板４５３により発光面の均一化を図るようにするのが好ましい。

【0079】

基板Ｓに最も近いダイＤ１には最も長い波長のＬＥＤ（Ｃ１）の照明光を選択し、ダイＤ２にはＬＥＤ（Ｃ２）の照明光を選択し、ダイＤ３にはＬＥＤ（Ｃ３）の照明光を選択し、ダイＤ４にはＬＥＤ（Ｃ４）の照明光を選択し、ダイＤ５にはＬＥＤ（Ｃ５）の照明光を選択し、ダイＤ６にはＬＥＤ（Ｃ６）の照明光を選択し、ダイＤ７にはＬＥＤ（Ｃ７）の照明光を選択し、基板Ｓに最も遠いダイＤ８には最も短い波長のＬＥＤ（Ｃ８）の照明光を選択する。これにより、積層された八つのダイのどの高さでも焦点の合った画像を得ることができる。また、機械的に被写体の検査対象高さを変更したのちに元に戻す調整機構のシステムよりも高い再現性を得ることができる。

【0080】

（第三変形例）
実施形態、第一変形例および第二変形例では、波長の異なる複数種類の照明光を一種類ずつ照射して撮影し、照明光の種類だけ複数回撮影する例を説明した。第三変形例では、複数板式カメラにより同時に（一回の露光で）撮影する。

【0081】

実施形態、第一変形例および第二変形例に示すように、光源色を複数用意しても、同時に光を照射すると、一個の撮像素子を使用する単板式カメラを用いている場合は、焦点の合う画像と合わない画像の合成画像になってしまう。ここで、撮像素子はＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）のイメージセンサである。

【0082】

そこで、第三変形例では、ステージ認識カメラ３４または基板認識カメラ４４に、例えば、二個の撮像素子を使用する２板式カメラを用いる。そして、一方の受光素子には青のみを通すフィルタ、他方の受光素子には赤のみを通すフィルタを設ける。ここで、青のみを通すフィルタはバンドパスフィルタであってもよいし、ハイパスフィルタであってもよい。赤のみを通すフィルタはバンドパスフィルタであってもよいし、ローパスフィルタであってもよい。そして、照明を赤と青の混合色にする。これにより、それぞれの焦点ではそれぞれの色しか見えないため、複数の被写体の画像を一回の露光で撮影できる。すなわち、被写界深度を大きく超える段差等がある被写体に対して、複数のＷＤを設け、一回の露光で撮影できる。

【0083】

具体的には、実施形態における構成において、ミラー３１１の反射面にダイＤの側面像を反射させ、中間ステージ３１上方に設置してあるステージ認識カメラ３４にてダイＤの上面および四つの側面を同時に（同一露光内に）撮像し検査することが可能である。

【0084】

また、三個の撮像素子を使用する３板式カメラを用いれば、第二変形例の多段積層において３段までは一回の露光で撮影が可能である。この時光源光は広域発光スペクトルを有する白色光ではなく、各指定波長にピークを有する複数の光源の混合光のほうが望ましい。

【0085】

以上、本開示者によってなされた開示を実施形態および変形例に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

【0086】

例えば、ダイボンダをはじめとする組立装置は半導体チップ、ＭＥＭＳ、ウエハなど各種素子を基板などに実装することから平面上のＸＹの位置決めが重要であるが、その過程おいて立体形状の影響を受けた段差（ＷＤの差異）を持つ複数の層での位置決めや検査機能を必要とされる。本開示はこれらにも適用できる。

【0087】

第二変形例では、波長の段階的な切り替えをピーク波長の異なるＬＥＤの点灯を切替えて行う例を説明したが、通過する波長が異なるバンドバスフィルタを複数用意し、白色光の発光面の前面に配置するバンドバスフィルタを切り替えるようにしてもよい。

【0088】

第三変形例では、複数板式カメラを使用して一回の露光で撮影する例を説明したが、二次元的に配置されたカラーフィルタを受光面に貼り合わせた１個の撮像素子で構成される単板式カメラを使用して、赤（Ｒ）、緑（Ｇ)、青（Ｂ）の色を分離して画像を再生するようにしてもよい。

【0089】

実施形態では、ダイ供給部からダイをピックアップヘッドによりピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドによりピックアップして基板にボンディングするダイボンダについて説明したが、ピックアップヘッドがなく、ダイ供給部のダイをボンディングヘッドによりピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドによりピックアップして基板にボンディングするようにしてもよい。

【0090】

実施形態ではウエハの裏面にＤＡＦが貼付されているが、ＤＡＦはなくてもよい。

【0091】

実施形態ではダイの表面を上にしてボンディングされるが、ダイをピックアップ後ダイの表裏を反転させて、ダイの裏面を上にしてボンディングしてもよい。この装置はフリップチップボンダという。

【0092】

実施形態では、ダイ供給部のウエハからダイをピックアップする例を説明したが、トレイからダイをピッアップしてもよい。

【0093】

実施形態では、ダイボンダを例に説明したが、電子部品や半導体チップを配線基板に配置するチップマウンタ（表面実装機）にも適用できる。

【符号の説明】

【0094】

１・・・ダイボンダ（実装装置）
８０・・・制御部（制御装置）
３４１，４４１・・・撮像装置
３４２、４４２・・・レンズ
３５，４５・・・照明装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】