特許 7292463 位置合わせ装置、位置合わせ方法、ボンディング装置、ボンディング方法、および半導体装置製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-08

(45)【発行日】2023-06-16

(54)【発明の名称】位置合わせ装置、位置合わせ方法、ボンディング装置、ボンディング方法、および半導体装置製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20230609BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

H01L21/52 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022053227

(22)【出願日】2022-03-29

【審査請求日】2022-10-28

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000110859

【氏名又は名称】キヤノンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100148987

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 礼子

(72)【発明者】

【氏名】河合 慎也

(72)【発明者】

【氏名】久保田 祐介

【審査官】安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第１０８６１８１９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１６－１７１１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９７６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９７６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４１００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２７７２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７９５１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／５０－２１／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／５８

Ｈ０１Ｌ ２１／６０－２１／６０７

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８７

Ｈ０５Ｋ １３／００－１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボンディングアームに付設されるターゲットマークと、
ピックアップポジションを撮像するピックアップ側撮像手段と、
ボンディングポジションを撮像するボンディング側撮像手段と、
ピックアップ側撮像手段の撮像画面内でターゲットマーク位置を登録するピックアップ側登録手段と、
ボンディング側撮像手段の撮像画面内でターゲットマーク位置を登録するボンディング側登録手段と、
ピックアップ側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とボンディング側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置との位置関係を検出する位置関係検出手段と、
ピックアップ側撮像手段で撮像したターゲットマーク位置と、ピックアップ側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とのずれ量を検出するピックアップ側ずれ量検出手段と、
ボンディング側撮像手段で撮像したターゲットマーク位置と、ボンディング側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とのずれ量を検出するボンディング側ずれ量検出手段と、
ピックアップ側ずれ量検出手段にて検出したずれ量と、ボンディング側ずれ量検出手段にて検出したずれ量と、前記位置関係検出手段にて検出した位置関係とに基づいてボンディング位置を調整する位置調整手段とを備え、
ターゲットマークの登録位置は、ピックアップ撮像画面内で中央よりもずれた位置に映し出されるとともに、ターゲットマークの登録位置は、ボンディング撮像画面内で中央よりもずれた位置に映し出されることを特徴とする位置合わせ装置。

【請求項2】

前記ターゲットマークの登録位置の撮像画面内における中央からのずれ量を、ずらさないときに生じる装置許容範囲外とすることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ装置。

【請求項3】

ピックアップポジションにてボンディングアームに付設されたコレットでチップをピックアップし、このピックアップしたチップをボンディングポジションに搬送して、そのボンディングポジションにてチップをボンディングするボンディング装置であって、
前記請求項１又は請求項２に記載の位置合わせ装置を備えたことを特徴とするボンディング装置。

【請求項4】

ピックアップポジションを撮像するピックアップ側撮像工程と、
ボンディングポジションを撮像するボンディング側撮像工程と、
ピックアップ側撮像工程の撮像画面内でボンディングアームに付設されるターゲットマークのマーク位置を登録するピックアップ側登録工程と、
ボンディング側撮像工程の撮像画面内でボンディングアームに付設されるターゲットマークのマーク位置を登録するボンディング側登録工程と、
ピックアップ側登録工程にて登録されたターゲットマーク位置とボンディング側登録工程にて登録されたターゲットマーク位置との位置関係を検出する位置関係検出工程と、
ピックアップ側撮像工程で撮像したターゲットマーク位置と、ピックアップ側登録工程にて登録されたターゲットマーク位置とのずれ量を検出するピックアップ側ずれ量検出工程と、
ボンディング側撮像工程で撮像したターゲットマーク位置と、ボンディング側登録工程にて登録されたターゲットマーク位置とのずれ量を検出するボンディング用ずれ量検出工程と、
ピックアップ側ずれ量検出工程にて検出したずれ量と、ボンディング側ずれ量検出工程にて検出したずれ量と、前記位置関係検出工程にて検出した位置関係とに基づいてボンディング位置を調整する位置調整工程とを備え、
ターゲットマークの登録位置を、ピックアップ撮像画面内で中央よりもずれた位置に映し出すとともに、ターゲットマークの登録位置を、ボンディング撮像画面内で中央よりもずれた位置に映し出すこと特徴とする位置合わせ方法。

【請求項5】

チップを被供給部材に供給して、半導体特性を利用することで機能する半導体装置を製造する半導体装置製造方法であって、
前記請求項１に記載の位置合わせ装置を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項6】

チップを被供給部材に供給して、半導体特性を利用することで機能する半導体装置を製造する半導体装置製造方法であって、
前記請求項４に記載の位置合わせ方法を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項7】

ピックアップポジションにてボンディングアームに付設されたコレットでチップをピックアップするピックアップ工程と、前記ピックアップ工程にてピックアップしたチップをボンディングポジションに搬送する搬送工程と、前記ボンディングポジションにてチップをボンディングするボンディング工程を備えたことを特徴とするボンディング方法であって、
前記請求項４の位置合わせ方法を用いて、ピックアップ工程前、又は、ピックアップ工程から所定時間経過後に位置合わせを行うことを特徴とするボンディング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位置合わせ装置、位置合わせ方法、ボンディング装置、ボンディング方法、および半導体装置製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置（半導体特性を利用することで機能する装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器が半導体装置である）の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウエハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。そして、このチップボンディングには、ダイボンダ（ボンディング装置）が用いられる。

【0003】

ボンディング装置は、供給部の半導体チップを吸着するコレットを有するボンディングアームと、供給部の半導体チップを観察する認識カメラと、ボンディング位置でリードフレームのアイランド部を観察する認識カメラとを備える。

【0004】

供給部は半導体ウエハを備え、半導体ウエハが多数の半導体チップに分割されている。すなわち、ウエハは粘着シート（ダイシングシート）に貼り付けられ、このダイシングシートが環状のフレームに保持される。そして、このダイシングシート上のウエハに対して、円形刃（ダイシング・ソー）等を用いて、個片化してチップを形成する。また、コレットを保持しているボンディングアームは搬送機構を介して、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動が可能となっている。

【0005】

また、このコレットは、その下端面に開口した吸着孔を介してチップが真空吸引され、このコレットの下端面にチップが吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレットからチップが外れる。

【0006】

次にこのダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、供給部２の上方に配置される認識カメラにてピックアップすべきチップを観察して、コレット３をこのピックアップすべきチップの上方に位置させた後、コレットを下降させてこのチップ１をピックアップする。その後、コレットを上昇させる。

【0007】

次に、ボンディング位置の上方に配置された認識カメラにて、ボンディングすべきリードフレームのアイランド部を観察して、コレットを矢印方向へ移動させて、このアイランド部の上方に位置させた後、コレットを下降移動させて、このアイランド部にチップを供給する。また、アイランド部にチップを供給した後は、コレットを上昇させた後、ピックアップ位置の上方の待機位置に戻す。

【0008】

ところで、チップの裏面には、リードフレームや基板等の被供給部材への接着用のダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）が装着されたものがある。ダイアタッチフィルムはフィルム状の接着剤であり、加熱することで硬化する。すなわち、ボンディング位置では、被供給部材は、加熱手段（例えば、加熱ヒータ）を備えたステージに載置され、所定の温度にまで加熱された被供給部材にチップをボンディングすることによって、ダイアタッチフィルムを介してチップを被供給部材にボンディングする。

【0009】

しかしながら、このように、加熱手段を備えたダイボンダでは、この加熱手段による加熱で、ボンディングヘッドや認識用カメラ取付部等の熱変形で、チップ搭載位置ズレを起こす場合がある。このため、従来から、チップ搭載位置ズレを修正する装置として種々提案されている（特許文献１および特許文献２）。

【0010】

特許文献１には、ピックアップ撮像カメラと実装撮像カメラ間の姿勢ずれを補正し、実装位置での位置決め精度の高いボンディング装置及びボンディング方法が記載されている。この場合、ピックアップ撮像手段と、載置位置撮像手段と、ダイ移送ツールと、第１の検査手段と、第２の検査手段と、補正手段とを備えたものである。そして、基準マークは、ダイ移送ツールに設けられて２つのプリズムを有する光学系を介してピックアップ撮像手段若しくは載置位置撮像手段で撮像できる基準マークである。２つのプリズムは光学系支持部によりダイ移送ツールに支持され、２つのプリズムのうちピックアップ撮像手段または載置位置撮像手段と対向するように設けられる第１のプリズムは、その光軸がダイ移送ツールの中心軸と一致するように設けられている。２つのプリズムのうち基準マークと対向するように設けられる第２のプリズムは第１のプリズムと対向するように設けられている。

【0011】

特許文献２には、外部状況および変化にかかわりなく高精度の配置を確実にする、半導体チップを取り上げて実装するための方法が記載されている。この場合、第１のカメラによって検出される実装されるべき半導体チップの位置が第１の座標系に関連する位置データの形で供給され、半導体チップが実装されるべき基板箇所の位置が第２の座標系に関連する位置データの形で供給され、ボンディングヘッドの位置が第３の座標系に関連するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２０１６－１７１１０７号公報

【文献】特表２０１０－５４１２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

特許文献１に記載のものでは、補正手段は、基板とダイとの姿勢のずれを補正するとともに、ダイの姿勢とボンディングアームの姿勢とのずれを修正するものである。すなわち、位置合わせを目的としたものではない。このため、ピックアップ撮像手段や載置位置撮像手段と対向する第１のプリズムの光軸を、ダイ搬送ツールの中心軸と一致させたり、基準マークと対向する第２のプリズムを第１のプリズムに対向するように設けたりする必要がある。したがって、装置構成が複雑化するとともに、高精度の組み立て精度を必要とした。しかも、複数の演算作業を行う必要がある。

【0014】

特許文献２に記載のものは、位置合わせのための複数な演算作業を行う必要がある。このため、複数のパラメータを有し、一のパラメータが正確でないと、この位置合わせ処理を正確に行えなくおそれがあった。

【0015】

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、簡単な処理で、正確に位置合わせを行うことができる位置合わせ装置、位置合わせ方法、ボンディング装置、ボンディング方法、および半導体装置製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の位置合わせ装置は、ボンディングアームに付設されるターゲットマークと、ピックアップポジションを撮像するピックアップ側撮像手段と、ボンディングポジションを撮像するボンディング側撮像手段と、ピックアップ側撮像手段の撮像画面内でターゲットマーク位置を登録するピックアップ側登録手段と、ボンディング側撮像手段の撮像画面内でターゲットマーク位置を登録するボンディング側登録手段と、ピックアップ側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とボンディング側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置との位置関係を検出する位置関係検出手段と、ピックアップ側撮像手段で撮像したターゲットマーク位置と、ピックアップ側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とのずれ量を検出するピックアップ側ずれ量検出手段と、ボンディング側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とのずれ量を検出するボンディング側ずれ量検出手段と、ピックアップ側ずれ量検出手段にて検出したずれ量と、ボンディング側ずれ量検出手段にて検出したずれ量と、前記位置関係検出手段にて検出した位置関係とに基づいてボンディング座標を調整する位置調整手段とを備え、ターゲットマークの登録位置は、ピックアップ撮像画面内で中央よりもずれた位置に映し出されるとともに、ターゲットマークの登録位置は、ボンディング撮像画面内で中央よりもずれた位置に映し出されるものである。ここで、ボンディング座標を調整するとは、ピックアップ側の撮像画面内のターゲットマーク位置と、ボンディング側の撮像画面内のターゲットマーク位置が、各撮像画面内の同一座標上に配置することである。ここでのターゲットマークの登録位置の撮像画面内での中央からのずれ量としては、少なくとも、設計上、製造上、及び組み立て上で生じる誤差の範囲外とする。すなわち、これらの誤差で生じるずれ量よりも大きなずれ量とするものであって、ターゲットマークの登録位置の撮像画面内における中央からのずれ量を、ずらさないときに生じる装置許容範囲外となる。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、簡単な処理で、熱変形に影響を受けることなく、正確に位置合わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の位置合わせ装置の簡略ブロック図である。

【図2】本発明のボンディング装置の簡略斜視図である。

【図3】ボンディング方法を示す簡略図である。

【図4】ターゲットマークと撮像手段のカメラとの関係を示す簡略図である。

【図5】ピックアップ側撮像手段の撮像画面とボンディング側撮像手段の撮像画面とを示し、（ａ）はターゲットマークの登録位置を示す図であり、（ｂ）はターゲットマークの登録位置と検出位置を示す図であり、（ｃ）はボンディング側撮像手段の撮像画面の位置合わせをした状態を示す図である。

【図6】本発明のボンディング方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下本発明の実施の形態を図１～図６に基づいて説明する。

【0020】

図２に本発明の位置合わせ装置を備えたボンディング装置を示し、このボンディング装置は、接着剤を介してダイ（電子回路を作り込んだシリコン基板のチップ）をリードフレームや基板等の被供給部材に接着するダイボンダに設置される装置である。本実施形態では、接着剤はチップの裏面に設けられたダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）である。ダイアタッチフィルムはフィルム状の接着剤であり、加熱することで硬化する。

【0021】

ボンディング装置は、図２に示すように、供給部２２のピックアップポジションＰの半導体チップ（以下、チップ２１という）を吸着するコレット２３を有するボンディングアーム３０(図１参照)と、供給部２２のチップ２１を観察する認識用カメラ２６と、ボンディング位置で被供給部材である基板２４のアイランド部２５を観察する認識用カメラ３２とを備える。すなわち、認識用カメラ２６は、後述するピックアップ側撮像手段３６を構成し、認識用カメラ３２が後述するボンディング側撮像手段３９を構成する。ここで、ピックアップポジションＰとは、ピックアップすべきチップ２１が有する部位である。

【0022】

供給部２２は、ウエハ支持装置２７に載置支持された半導体ウエハ２８を備えるものである。半導体ウエハ２８は多数のチップ２１に分割されている。また、コレット２３はコレットホルダ２９に連結され、このコレット２３とコレットホルダ２９等でボンディングアーム３０が構成される。そして、このボンディングアーム３０は駆動手段３１を介して、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動が可能となっている。駆動手段３１は、ボンディングアーム３０をＸ、Ｙ、θ及びＺ方向に駆動させることができる。

【0023】

また、このコレット２３は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ２１が真空吸引され、このコレット２３の下端面にチップ２１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット２３からチップ２１が外れる。

【0024】

基板２４は図示省略のステージに載置される。このステージには加熱手段（例えば、加熱ヒータ）が配置され、基板２４が加熱される。このため、基板２４が高温雰囲気に置かれることになり、熱圧着が可能な所定温度にまで到達した基板２４にチップ２１をボンディングすることによって、ダイアタッチフィルムを介してチップ２１を基板にボンディングすることができる。

【0025】

ステージには吸着穴が設けられるとともに、ステージには、図示省略の真空ポンプ等の真空源が接続されている。これら吸着穴と真空源とから構成される吸着機構が、基板２４をステージに固定する固定手段となる。すなわち、ステージに基板２４が載置された状態で真空源が駆動すると、吸着穴を介して基板２４が吸着され、基板２４は全面的にステージに吸着（固定）される。

【0026】

供給部２２の上方には、認識用カメラ２６が配置されており、この認識用カメラ２６は、ピックアップすべきチップ２１を観察する。また、ボンディングポジションＱの上方には認識用カメラ３２が配置されており、この認識用カメラ３２は、ボンディングすべき基板２４のアイランド部２５を観察する。各認識用カメラ２６，３２は例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等で構成できる。

【0027】

このため、このボンディング装置は、ピックアップポジションＰの上方に配置される認識カメラ２６にてピックアップすべきチップ２１を観察して、図３に示すように、コレット２３をこのピックアップすべきチップ２１の上方に位置させた後、矢印Ｂのようにコレット２３を下降させてこのチップ２１をピックアップする。その後、矢印Ａのようにコレット２３を上昇させる。

【0028】

次に、ボンディングポジションＱの上方に配置された認識カメラ３２にて、ボンディングすべきリードフレーム(基板)２４のアイランド部５を観察して、図３に示すように、コレット３を矢印Ｅ方向へ移動させて、このアイランド部２５の上方に位置させた後、コレット３を矢印Ｄのように下降移動させて、このアイランド部２５にチップ２１を供給する。また、アイランド部２５にチップ２１を供給した後は、コレット２３を矢印Ｃのように上昇させた後、矢印Ｆのように、ピックアップポジションＰの上方の待機位置に戻す。

【0029】

コレット２３は、ボンディングアーム３０にて、図３に示すように、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。駆動手段３１はコンピュータ制御にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。なお、駆動手段３１としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、モーターリニア機構等の種々の機構にて構成することができ，ＸＹＺθ軸ステージや、ＸＹＺθ方向に移動可能なロボットアーム等を使用することができる。

【0030】

ここで、コンピュータは、基本的には、入力機能を備えた入力手段と、出力機能を備えた出力手段と、記憶機能を備えた記憶手段と、演算機能を備えた演算手段と、制御機能を備えた制御手段にて構成される。入力機能は、外部からの情報を、コンピュータに読み取るためのものであって、読み込まれたデータやプログラムは、コンピュータシステムに適した形式の信号に変換される。出力機能は、演算結果や保存されているデータなどを外部に表示するものである。記憶手段は、プログラムやデータ、処理結果などを記憶して保存するものである。演算機能は、データをプログラムの命令に随って、計算や比較して処理するものである。制御機能は、プログラムの命令を解読し、各手段に指示を出すものであり、この制御機能はコンピュータの全手段の統括をする。入力手段には、キーボード、マウス、タブレット、マイク、ジョイスティック、スキャナ、キャプチャーボード等がある。また、出力手段には、モニタ、スピーカー、プリンタ等がある。記憶手段には、メモリ、ハードディスク、ＣＤ・ＣＤ－Ｒ，ＰＤ・ＭＯ等がある。演算手段には、ＣＰＵ等があり、制御手段には、ＣＰＵやマザーボード等がある。

【0031】

この位置合わせ装置は、図１に示すように、ボンディングアーム３０に付設されるターゲットマーク３５と、ピックアップ側撮像手段３６と、ピックアップ側登録手段３７と、ピックアップ側ずれ量検出手段３８と、ボンディング側撮像手段３９と、ボンディング側登録手段４０と、ボンディング側ずれ量検出手段４１と、位置関係検出手段４２と、位置調整手段４３とを備える。

【0032】

ピックアップ側撮像手段３６は認識用カメラ２６にて構成でき、ボンディング側撮像手段３９は認識用カメラ３２にて構成できる。また、ターゲットマーク３５は、例えば、突起片や凹部等で構成され、さらには、何らかの色彩が施された部位で構成される。この場合、各カメラ２６，３２の画面５０，５１内において、画面中央よりもずれた位置で映し出される。このため、ターゲットマーク３５は、図４に示すように、ピックアップポジションＰ上にボンディングアーム３０に付設されたコレット２３を位置させた際に、ターゲットマーク３５の画像が、認識用カメラ２６のカメラ光軸Ｏに対して、ずれた位置に認識用カメラ２６に入光する。また、ボンディングポジションＱ上にボンディングアーム３０に付設されたコレット２３を位置させた際に、ターゲットマーク３５の画像が、認識用カメラ３２のカメラ光軸Ｏに対して、ずれた位置に認識用カメラ３２に入光する。

【0033】

また、図４に示すように、光路変更機構４５がボンディングアーム３０に設けられている。光路変更機構４５が、例えば、複数個(２個)の反射ミラー４６（４６ａ、４６ｂ）で構成される。なお、反射ミラーに変えてプリズムを使用することができる。プリズムは、光を分散・屈折・全反射・複屈折させるための光学素子であるため、反射ミラーに変えてプリズムを使用することができる。なお、この光路変更機構４５は、ターゲットマーク３５に対してピントを合わせるために光路長を補正するものである。

【0034】

ここでのターゲットマーク３５の登録位置の撮像画面内での中央からのずれ量ｍ(図４参照)としては、少なくとも、設計上、製造上、及び組み立て上で生じる誤差の範囲外とする。すなわち、これらの誤差で生じるずれ量よりも大きなずれ量とするものであって、ターゲットマーク３５の登録位置の撮像画面５０，５１内における中央からのずれ量を、ずらさないときに生じる装置許容範囲外としている。このため、ずれないように設計して、装置を組立て状態で、装置許容範囲内でずれている装置は、本発明に係る装置ではない。なお、撮像画面内での中央からの具体的なずれ量は、例えば、４ｍｍ程度とすることができる。逆に、このずれ量ｍを４ｍｍと設定しても、設計上、製造上、及び組み立て上で生じる誤差の範囲でずれることを許容する。すなわち、ずれ量を４ｍｍと設定していても、装置を組立て状態で、種々の誤差でこの４ｍｍ外となっていても、本発明に係る装置に属するものとする。なお、画面５０，５１内における中央とは、画面５０，５１の対角線の交点である。

【0035】

ピックアップ側登録手段３７は、ピックアップポジションＰ上にボンディングアーム３０に付設されたコレット２３を位置させた際に、ピックアップ側撮像手段３６の画面５０上のターゲットマーク３５位置を登録するものである。すなわち、ピックアップ側撮像手段３６にて、ターゲットマーク３５を撮像した際に、この撮像したターゲットマーク３５がこの登録した位置に有していれば、コレット２３が正確にピックアップポジションＰ上に位置する状態となっている。このため、この状態のコレット２３を下降させることによって、ピックアップポジションＰに位置するチップ２１をピックアップすることができる。

【0036】

また、ボンディング側登録手段４０は、ボンディングポジションＱ上にボンディングアーム３０に付設されたコレット２３を位置させた際に、ボンディング側撮像手段３９の画面５１上のターゲットマーク３５位置を登録するものである。すなわち、ボンディング側撮像手段３９にて、ターゲットマーク３５を撮像した際に、この撮像したターゲットマーク３５がこの登録した位置に有していれば、コレット２３が正確にボンディングポジションＱ上に位置する状態となっている。このため、この状態のコレット２３を下降させることによって、ボンディングポジションＱにチップ２１をボンディングすることができる。

【0037】

位置関係検出手段４２は、ピックアップ側撮像手段３６の画面５０のターゲットマーク３５Ｐの座標と、ボンディング側撮像手段３９の画面５１のターゲットマーク３５Ｑの座標との関係を検出するものである。

【0038】

ピックアップ側ずれ量検出手段３８は、ピックアップ側撮像手段３６にて、ターゲットマーク３５を撮像したターゲットマーク３５の、ピックアップ側登録手段３７にて登録されているターゲットマーク３５の登録位置からのずれを検出するものである。

【0039】

また、ボンディング側ずれ量検出手段４１は、ボンディング側撮像手段３９にて、ターゲットマーク３５を撮像したターゲットマーク３５の、ボンディング側登録手段４０にて登録されているターゲットマーク３５の登録位置からのずれを検出するものである。

【0040】

位置調整手段４３は、ピックアップ側ずれ量検出手段３８にて検出したずれ量と、ボンディング側ずれ量検出手４１にて検出したずれ量と、位置関係検出手段４２にて検出した位置関係とに基づいてボンディング座標を調整するものである。

【0041】

ところで、ピックアップ側登録手段３７，ボンディング側登録手段４０，位置関係検出手段４２，ピックアップ側ずれ量検出手段３８、およびボンディング側ずれ量検出手段４１，および位置調整手段４３等の各種の手段としては、前記したコンピュータにて構成することができる。

【0042】

次に、前記のように構成した位置決め装置を用いて位置決めする方法を説明する。この位置決め方法は、図６に示すように、ピックアップ側撮像工程Ｓ１と、ボンディング側撮像工程Ｓ２と、ピックアップ側登録工程Ｓ３と、ボンディング側登録工程Ｓ４と、位置関係検出工程Ｓ５と、ずれ量検出工程Ｓ６と、位置調整工程Ｓ７とを備える。

【0043】

まず、ボンディングアーム３０等側の熱影響を受けていない初期状態において、ピックアップ側撮像手段３６にて、ピックアップポジションＰを撮像するピックアップ側撮像工程Ｓ１と、ボンディング側撮像手段３９にて、ボンディングポジションＱを撮像するボンディング側撮像工程Ｓ２を行う。その後は、ピックアップ側登録手段３７にて、初期状態のピックアップ側撮像手段３６の画面５０上のターゲットマーク３５Ｐの座標を記憶する。また、ボンディング側登録手段４０にて、初期状態のボンディング側撮像手段３９の画面５１上のターゲットマーク３５Ｑの座標を記憶する。

【0044】

この場合、画面５０上のターゲットマーク３５Ｐの座標を（ａ、ｂ）とし、画面上５１上のターゲットマーク３５Ｑの座標を（ｃ、ｄ）として記憶する。このように、画面５０上のターゲットマーク３５Ｐの座標が（ａ、ｂ）のときに、ボンディングアーム３０に付設されたコレット２３が、ピックアップすべきチップ２１の上方に位置し、このチップ２１を正確にピックアップすることができる。また、画面５１上のターゲットマーク３５Ｑの座標が（ｃ、ｄ）のときに、ボンディングアーム３０に付設されたコレット２３に吸着されているチップ２１をボンディングすべき位置の上方に位置し、このチップ２１を正確にボンディングすることができる。

【0045】

そして、位置関係検出手段４２にて、画面５０上のターゲットマーク３５Ｐを記憶している座標と、画面上５１上のターゲットマーク３５Ｑを記憶している座標との位置関係を検出する位置関係検出工程Ｓ５を行う。この場合、各画面上の座標の関係を検出することができる。すなわち、画面５０上のターゲットマーク３５Ｐが座標（ａ、ｂ）とした場合に、画面５１上のターゲットマーク３５Ｑを（ｃ、ｄ）としておく。

【0046】

このようにセットした状態で、ボンディングアーム３０を駆動させて、ピックアップすべきチップ２１をコレットにて吸着するピックアップ動作と、ボンディングアーム３０を駆動させて、このピックアップしたチップ２１をボンディングするボンディング動作とを順次行っていくことができる。

【0047】

動作毎に、ピックアップポジションＰの上方に配置した認識カメラ２６にて、ピックアップすべきチップ２１を観察し、ボンディングポジションＱの上方に配置された認識カメラ３２にて、ボンディングすべきリードフレーム(基板)２４のアイランド部５を観察することになる。

【0048】

このように観察することよって、ターゲットマーク３５の位置が、図５（ｂ）に示すように、ピックアップ側撮像手段３６の画面５０上、３５Ｐ１の位置にずれたり、ボンディング側撮像手段３９の画面５１上、３５Ｑ１の位置にずれたりする。このような場合、ピックアップ側ずれ量検出手段３８によるずれ量検出工程Ｓ６を行うことになり、ボンディング側ずれ量検出手段４１によるずれ量検出工程Ｓ６を行うことになる。

【0049】

すなわち、本発明に係る位置合わせ装置では、ピックアップ側撮像手段３６にてピックアップポジションＰを撮像することができ、ボンディング側撮像手段３９にてボンディングポジションＱを撮像することができる。また、ピックアップ側登録手段３７にて、ボンディングアーム３０に付設されたターゲットマーク３５のピックアップ側撮像手段３６の撮像画面５０内でマーク位置を登録でき、ボンディング側登録手段４０にて、ボンディングアーム３０に付設されたターゲットマーク３５のボンディング側撮像手段３９の撮像画面５１内でマーク位置を登録できる。さらに、位置関係検出手段４２にて、ピックアップ側登録手段３７にて登録されたターゲットマーク位置とボンディング側登録手段４０にて登録されたターゲットマーク位置との位置関係を登録できる。また、位置調整手段４３にて、ピックアップ側ずれ量検出手段３８にて検出したずれ量と、前記位置関係検出手段４２にて検出した位置関係とに基づいてボンディング座標を調整することができる。

【0050】

例えば、ピックアップ側撮像手段３６の撮像画面５０の原点(中央：画面５０の対角線の交点)に対して、座標Ｐ（ａ、ｂ）の位置にターゲットマーク３５があれば、ピックアップポジションＰ上にボンディングアーム３０に付設されている吸着コレット２３を配置できて、ピックアップすべき対象物（チップ２１）をピックアップできるように設定できる。また、ボンディング側撮像手段３９の撮像画面５１の原点(中央：画面５１の対角線の交点)に対して、座標Ｑ（ｃ、ｄ）の位置にターゲットマーク３５があれば、ボンディングすべき対象物（チップ２１）をボンディングできるように設定できる。

【0051】

また、ピックアップ側撮像手段３６の撮像画面５０において、登録しているターゲットマーク３５の座標を、Ｐ（ａ、ｂ）とし、ボンディング側撮像手段３９の撮像画面５１において、登録しているターゲットマーク３５の座標を、Ｑ（ｃ、ｄ）とする。そして、実際にピックアップ側撮像手段３６にて撮像したターゲットマーク３５の座標が、Ｐ１(ａ＋１、ｂ＋１)となり、実際にボンディング側撮像手段３９にて撮像したターゲットマーク３５の座標が、Ｑ１（ｃ＋２、ｄ＋２）となっていれば、このボンディング側撮像手段３９の撮像画面５１のターゲットマーク３５が、Ｑ２(ｃ＋１、ｄ＋１)となるようにボンディングアーム３０の位置を調節する。これによって、ピックアップ側の撮像画面５０内のターゲットマーク位置と、ボンディング側の撮像画面５１内のターゲットマーク位置は、各撮像画面内で同一量だけずれることになる。このため、このピックアップ側の撮像画面内のターゲットマーク位置を（＋１、＋１）ずれている場合に、ボンディング側の撮像画面内のターゲットマーク位置の（＋１、＋１）となるように位置合わせを行うことができる。

【0052】

すなわち、前記の場合では、ターゲットマーク３５の位置が、実際にピックアップ撮像手段３６にて撮像したターゲットマーク３５の座標が登録している座標位置に対して（＋１、＋１）だけずれ、実際にボンディング側撮像手段３９にて撮像したターゲットマーク３５の座標が登録している座標位置に対して（＋２、＋２）だけずれている場合、ボンディング側がピックアップ側よりも（＋１、＋１）だけ多くずれていることになる。このため、ボンディング側の座標を（－１、－１）だけずらすとすることになる。従って、ピックアップ側の登録の座標位置と、ボンディング側の登録の座標位置とが相違していても、つまり、ピックアップ側の登録の座標Ｐ（a、ｂ）に対して、ボンディング側の登録の座標Ｑ（ｃ、ｄ）であっても、ピックアップ側のずれ量を、ボンディング側のずれ量に反映できる。

【0053】

従って、ピックアップ側の登録時の座標と、ボンディング側の登録時の座標とに関係なく、ピックアップ側のずれ量を、ボンディング側のずれ量に反映できる。すなわち、ボンディング側のずれ量を、ピックアップ側のずれ量に合わせることができ、これにより、ピックアップポジションＰにてピックアップした対象物（チップ２１）を、ポンデングポジションＱで、ピックアップポジションＰでの位置ずれを反映でき、チップ２１を正確かつ安定してボンディングすることができる。

【0054】

本発明に係る位置決め装置によれば、チップ搭載位置の位置ズレを生じた状態でのボンディング動作（作業）を有効に防止でき、ボンディング装置の熱変形に影響を受けることなく、高精度のボンディング動作（作業）を行うことができる。このため、簡単な処理で、熱変形に影響受けることなく、正確に位置合わせを行うことができる。また、この位置決め装置を備えたボンディング装置および位置決め方法を用いるボンディング方法では、簡単な処理で、ボンディングアーム３０に付設されたコレット２３を正確にボンディングポジションＱ上に位置合わせを行うことができ、安定したボンディング動作（作業）を行うことができる。

【0055】

ところで、従来のこの種の位置合わせ装置において、ターゲットマーク３５の登録位置が、ピックアップ撮像画面内やボンディング撮像画面内で中央に映し出すように設定するのが一般的（原則）である。このため、従来では、比較的、高精精度に設計したり、高精度に組み立てたりする必要がある。しかしながら、ずらせるように設定していれば、このような高精度の設計や組み立て精度を必要とせず、生産性の向上を図ることができる。

【0056】

本発明のボンディング装置は、ピックアップポジションＰにてボンディングアーム３０に付設されたコレット２３でチップ２１をピックアップし、このピックアップしたチップ２１をボンディングポジションＱに搬送して、そのボンディングポジションＱにてチップ２１をボンディングするボンディング装置であって、前記位置合わせ装置を備えたものである。

【0057】

本発明のボンディング装置は、簡単な処理で、ボンディングアーム３０に付設されたコレット２３を正確にボンディングポジションＱ上に位置合わせを行うことができ、安定したボンディング動作（作業）を行うことができる。

【0058】

本発明に係る位置合わせ方法によれば、ピックアップ側撮像工程Ｓ１にてピックアップポジションＰを撮像することができ、ボンディング側撮像工程Ｓ２にてボンディングポジションＱを撮像することができる。また、ピックアップ側登録工程Ｓ３にて、ボンディングアーム３０に付設されたターゲットマーク３５のピックアップ側撮像手段３６の撮像画面内でマーク位置を登録でき、ボンディング側登録工程Ｓ４にて、ボンディングアーム３０に付設されたターゲットマーク３５のボンディング側撮像手段３９の撮像画面内でマーク位置を登録できる。さらに、位置関係検出工程Ｓ５にて、ピックアップ側登録工程Ｓ３にて登録されたターゲットマーク位置とボンディング側登録工程Ｓ４にて登録されたターゲットマーク位置との位置関係を登録できる。また、位置調整工程Ｓ７にて、ピックアップ側ずれ量検出工程３８にて検出したずれ量と、ボンディング側ずれ量検出工程４１にて検出したずれ量と、前記位置関係検出工程Ｓ５にて検出した位置関係とに基づいてボンディング座標を調整することができる。

【0059】

位置合わせ方法として、位置合わせ装置を用いて位置合わせを行うことができる。このため、ピックアップ側の登録時の座標と、ボンディング側の登録時の座標とに関係なく、ピックアップ側のずれ量を、ボンディング側のずれ量に反映できる。すなわち、ボンディング側のずれ量を、ピックアップ側のずれ量に合わせることがき、これにより、ピックアップポジションＰにてピックアップした対象物（チップ２１）を、ボンディングポジションＱで、ピックアップポジションＰでの位置ずれを反映でき、チップ２１を正確かつ安定してボンディングすることができる。

【0060】

ボンディング方法は、ピックアップポジションＰにてボンディングアーム３０に付設されたコレット２３でチップ２１をピックアップするピックアップ工程と、前記ピックアップ工程にてピックアップしたチップ２１をボンディングポジションに搬送する搬送工程と、前記ボンディングポジションＱにてチップ２１をボンディングするボンディング工程を備えたものであって、前記位置合わせ方法を用いて、ピックアップ工程前、又は、ピックアップ工程から所定時間経過後に位置合わせを行うものである。

【0061】

本発明のボンディング方法によれば、チップ搭載位置の位置ズレが生じた状態でのボンディング動作（作業）を有効に防止でき、ボンディング装置の熱変形に影響を受けることなく、高精度のボンディング動作（作業）を行うことができる。

【0062】

また、ボンディング方法において、位置合わせとしては、ピックアップ工程前、又はピックアップ工程開始から所定時間経過後に行うことができ、ピックアップ工程前では、チップ２１を基板２４のアイランド部２５にボンディングする作業開始前に、位置合わせを行うことがで、所定時間経過後では、所定時間だけボンディングする作業を行った熱影響で、位置ずれが発生していると予想されるときに、位置合わせを行うことができる。

【0063】

ところで、前記した位置決め装置を利用して、チップ２１を被供給部材（例えば、基板
２４）に供給して、半導体特性を利用する半導体装置を製造することができる。すなわち、本発明かかる位置合わせ装置を用い、又は、本発明に係るボンディング装置を利用して、さらには、本発明に係る位置合わせ方法を用い、又は本発明に係るボンディング方法を利用して、半導体装置を製造することができる。

【0064】

このため、製造された半導体装置は、高品質の電気光学装置、半導体回路、又は電子機器等を構成することができる。

【0065】

本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、位置ずれ量や位置ずれ方向も装置材料や装置大きさ等に応じて、種々のものがある。ところで、ボンディング装置として、チップをピックアップ位置においてピップアップ用コレットにてピックアップして、ピップアップ用コレットにて吸着されているチップを中間ステージに供給し、この中間ステージ上に供給されているチップをボンディング用コレットにてピックアップして、ボンディング用コレットにて吸着されているチップをボンディング位置に供給するものがある。このため、このようなボンディング装置に、本発明に係る位置決め装置を適用してもよい。

【0066】

なお、座標補正する場合、前記実施形態では、ピックアップ側の登録されたターゲットマーク位置座標と、ボンディング側の登録されたターゲット位置座標とが異なる位置であったが、同じ位置の場合であってもよい。また、実際の撮像時のピックアップ側のずれ量や実際の撮像時のボンディング側のずれ量として、実施形態のものに限らない。

【符号の説明】

【0067】

Ｐ ピックアップポジション
Ｑ ボンディングポジション
Ｓ１ ピックアップ側撮像工程
Ｓ２ ボンディング側撮像工程
Ｓ３ ピックアップ側登録工程
Ｓ４ ボンディング側登録工程
Ｓ５ 位置関係検出工程
Ｓ６ ずれ量検出工程
Ｓ７ 位置調整工程
２１ チップ
２３ コレット
３０ ボンディングアーム
３５ ターゲットマーク
３６ ピックアップ側撮像手段
３７ ピックアップ側登録手段
３８ ピックアップ側ずれ量検出手段
３９ ボンディング側撮像手段
４０ ボンディング側登録手段
４１ ボンディング側ずれ量検出手段
４２ 位置関係検出手段
４３ 位置調整手段
５０、５１ 画面

【要約】

【課題】簡単な処理で、正確に位置合わせを行うことができる位置合わせ装置、位置合わせ方法、ボンディング装置、ボンディング方法、及び半導体装置製造方法を提供する。
【解決手段】ピックアップ側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とボンディング側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置との位置関係を検出する位置関係検出手段と、ピックアップ側撮像手段で撮像したターゲットマーク位置と、ピックアップ側登録手段にて登録されたターゲットマーク位置とのずれ量を検出するピックアップ側ずれ量検出手段と、ピックアップ側ずれ量検出手段にて検出したずれ量と、ボンディング側ずれ量検出手段にて検出したずれ量と位置関係検出手段にて検出した位置関係とに基づいてボンディング位置を調整する位置調整手段とを備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】