(57)【要約】【課題】ボンディング装置において、簡便な方法でボンディング中にボンディング状態を精度良く監視する。【解決手段】カメラ１６を視野に半導体チップ２３の特定領域が入るように移動させ、カメラ１６によって半導体チップ２３画像を取得して半導体チップ２３の各パッドの位置を検出した後、キャピラリ１４を各パッド２４の上に移動させて、各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングするボンディング装置であって、第１の光源と、第２の光源と、を備え、半導体チップ２３の各パッドの位置を検出する場合には、第２の光源３２を消灯して第１の光源３１を点灯させ、ボンディング中は、第１の光源３１を消灯して第２の光源３２を点灯させ、共通のカメラ１６によってパッド２４の位置検出とボンディング中のボンディング状態の各画像を選択的に取得する。【選択図】図１
2010267756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング装置であって、
ボンディングヘッドと、
ボンディングツールと、
撮像装置と、
第１の光源と、
第２の光源と、
光学部材と、
第１の光源と第２の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、
ボンディングヘッドはＸＹ方向に移動するよう構成され、
ボンディングツールは、ボンディングヘッドに取り付けられ、Ｚ方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするよう構成され、
撮像装置は、ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像するように構成され、
第１の光源は、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明するように構成され、
第２の光源は、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明するように構成され、
光学部材は、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導くように構成され、
制御部は、
撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第２の光源を消灯して第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出手段と、
ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第１の光源を消灯して第２の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得手段と、
を含んで構成されることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング装置であって、
撮像装置は、半導体チップの表面を垂直上方から撮像するよう配置され、
第１の光源から放射された光は、半導体チップから撮像装置への撮像光路と少なくとも一部が同軸の照明光路を通って半導体チップの特定領域を照明し、
第２の光源と光学部材とは、それぞれボンディングツールの斜め上方に配置され、第２の光源から前記一のパッドに向かう光軸と前記一のパッドから光学部材に向う光軸とが同一面内にあってボンディングツールのＺ方向の移動面に対して対象となるよう配置されていること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のボンディング装置であって、
制御部は、
ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出手段、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のボンディング装置であって、
制御部は、
ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出手段、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のボンディング装置であって、
第１の光源から半導体チップの特定領域を経て撮像装置に至る第１の光路と、
第２の光源から前記一のパッドを経て撮像装置に至る第２の光路と、
第１の光路を遮断する第１のシャッタと、
第２の光路を遮断する第２のシャッタと、を備え、
制御部は、
半導体チップの特定領域の画像を撮像する場合には、第２のシャッタを閉として第１のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には第１のシャッタを閉として第２のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
半導体チップの複数のパッドへのボンディング方法であって、
ＸＹ方向に移動するボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに取り付けられ、各半導体チップの各パッドの上に移動し、挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの各パッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明する第１の光源と、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第２の光源と、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導く光学部材と、を含むボンディング装置を準備する工程と、
撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第２の光源を消灯し、第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出工程と、
パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得工程と、
取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出工程と、
を有することを特徴とするボンディング方法。
【請求項７】
請求項６に記載のボンディング方法であって、
パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出工程を有すること、
を特徴とするボンディング方法。
【請求項８】
ＸＹ方向に移動するボンディングヘッドと、
ボンディングヘッドに取り付けられ、Ｚ方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、
ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、を備え、
撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出した後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングするボンディング装置であって、
撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明する第１の光源と、
ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第２の光源と、
撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導く光学部材と、
第１の光源と第２の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、
制御部は、
半導体チップの各パッドの位置を検出する場合には、第２の光源を消灯して第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、
ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、第１の光源を消灯して第２の光源を点灯させ、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得すること、
を特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング装置の構造及びそのボンディング装置によるボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程において、回路基板に取り付けられた半導体チップの電極であるパッドと回路基板の電極であるリードとをワイヤで接続するワイヤボンディングが行われる。ワイヤボンディングにおいては、キャピラリなどのボンディングツールによってワイヤを半導体チップのパッドとリードとに接合してパッドとリードとの間をワイヤで接続する方法の他に、キャピラリによってワイヤをパッドの上に押し付けてバンプを形成し、そのバンプを介してパッドとリードとの間をワイヤで接続する方法がある。ワイヤでパッドとリードとの間を接続するにはワイヤボンディング装置が用いられ、パッドの上にバンプを形成するにはバンプボンディング装置が用いられる。
【０００３】
これらの装置は半導体チップの表面の画像を撮像するカメラを備えている。カメラはキャピラリからＸまたはＹ方向あるいはＸＹの両方向に一定の距離だけオフセットしてボンディングヘッドに取りつけられている。ボンディングの際には、半導体チップの取り付けけられた基板をボンディングステージの上に吸着固定した後、カメラによって半導体チップ表面の特徴的な回路パターン等の画像を取得し、その取得した画像から半導体チップの位置及び、半導体チップの上に配置されているパッドの位置を取得する。そして、オフセット量だけボンディングヘッドを移動させ、キャピラリをパッドの位置に合わせてボンディングを行うものが多い。この構造のボンディング装置では、ボンディングを行っている間、カメラはキャピラリから離れた位置にあってボンディングの状態を撮像することが出来ないので、半導体チップの複数のパッドへのボンディングが終了した後、カメラを各パッドの上に移動させてボンディングの状態を確認したり、例えば特許文献１の図１に記載されているように、キャピラリの先端を監視する別のカメラを設けたりしていた。
【０００４】
しかし、複数のパッドへのボンディングが終わってからボンディングの状態を確認する方法では、ボンディングの不良が発生した場合の検出が遅くなり、製品の手直しに時間が掛かったり、不良品が多くなったりする場合があるという問題があった。また、別途監視用カメラを設ける場合は視野を広くする必要から高倍率の画像を取得することが出来ず、精度良くボンディング状態を監視することが出来ないという問題があった。そこで、位置合わせ用のカメラでボンディングの途中でもキャピラリの先端の位置や、キャピラリ先端に形成されるボールの大きさ、形状を監視する方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ボンディングの際には位置合わせ用のカメラと半導体チップとの間にカメラの光軸をキャピラリの先端の方に屈折させるプリズムと焦点位置を調整するレンズとを挿入し、キャピラリ先端付近の画像を取得してボンディング状態を監視する方法が提案されている。また、特許文献２には、位置合わせ用のカメラの下側に可動式のミラーあるいはプリズムと機械式のシャッタを組み合わせた光路切り替え手段を設け、ボンディングを行う際には光路切り替え手段によってキャピラリ先端からの光がカメラに入るように光路を切り替えてキャピラリ先端付近の画像を取得し、その状態を監視する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平１−４５６６４号公報
【特許文献２】特許第２８８７９４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１，２に記載された従来技術のボンディング装置では、機械的にプリズムやレンズを移動させたり、ミラーの位置を移動させたりするので、光路を切り替える際に振動が発生し、検出画像の精度が低下する上、耐久性があまり高くないという問題があった。そして、ボンディング装置が高速化すると、この問題はより大きな問題となった。
【０００８】
本発明は、ボンディング装置において、簡便な方法でボンディング中にボンディング状態を精度良く監視することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のボンディング装置は、ボンディングヘッドと、ボンディングツールと、撮像装置と、第１の光源と、第２の光源と、光学部材と、第１の光源と第２の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、ボンディングヘッドはＸＹ方向に移動するよう構成され、ボンディングツールは、ボンディングヘッドに取り付けられ、Ｚ方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするよう構成され、撮像装置は、ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像するように構成され、第１の光源は、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明するように構成され、第２の光源は、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明するように構成され、光学部材は、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導くように構成され、制御部は、撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第２の光源を消灯して第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出手段と、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第１の光源を消灯して第２の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１０】
本発明のボンディング装置において、撮像装置は、半導体チップの表面を垂直上方から撮像するよう配置され、第１の光源から放射された光は、半導体チップから撮像装置への撮像光路と少なくとも一部が同軸の照明光路を通って半導体チップの特定領域を照明し、第２の光源と光学部材とは、それぞれボンディングツールの斜め上方に配置され、第２の光源から前記一のパッドに向かう光軸と前記一のパッドから光学部材に向う光軸とが同一面内にあってボンディングツールのＺ方向の移動面に対して対象となるよう配置されていること、としても好適である。
【００１１】
本発明のボンディング装置において、制御部は、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出手段、を有すること、としても好適であるし、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出手段、を有することとしても好適である。
【００１２】
本発明のボンディング装置において、第１の光源から半導体チップの特定領域を経て撮像装置に至る第１の光路と、第２の光源から前記一のパッドを経て撮像装置に至る第２の光路と、第１の光路を遮断する第１のシャッタと、第２の光路を遮断する第２のシャッタと、を備え、制御部は、半導体チップの特定領域の画像を撮像する場合には、第２のシャッタを閉として第１のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には第１のシャッタを閉として第２のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えること、としても好適である。
【００１３】
本発明のボンディング方法は、半導体チップの複数のパッドへのボンディング方法であって、ＸＹ方向に移動するボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに取り付けられ、各半導体チップの各パッドの上に移動し、挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの各パッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明する第１の光源と、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第２の光源と、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導く光学部材と、を含むボンディング装置を準備する工程と、撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第２の光源を消灯し、第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出工程と、パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得工程と、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のボンディング方法において、パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第１の光源を消灯し、第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出工程を有すること、としても好適である。
【００１５】
本発明のボンディング装置は、ＸＹ方向に移動するボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに取り付けられ、Ｚ方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、を備え、撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出した後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングするボンディング装置であって、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明する第１の光源と、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第２の光源と、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導く光学部材と、第１の光源と第２の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、制御部は、半導体チップの各パッドの位置を検出する場合には、第２の光源を消灯して第１の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、第１の光源を消灯して第２の光源を点灯させ、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、ボンディング装置において、簡便な方法でボンディング中にボンディング状態を精度良く監視することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態におけるボンディング装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップの位置検出を行う場合の撮像装置の視野を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップの位置検出を行う状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態におけるボンディング装置で半導体チップのパッドとボンディングによる圧着ボールとの画像を取得する状態を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態におけるボンディング装置でイニシャルボールの不着検出を行う際の画像を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態におけるボンディング装置の他の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態におけるボンディング装置でキャピラリとイニシャルボールとの画像を取得する状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるボンディング装置でイニシャルボールの偏芯検出を行う際の画像を示す説明図である。
【図１１】本発明の他の実施形態におけるボンディング装置でイニシャルボールの不着検出を行う際の画像を示す説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施形態におけるボンディング装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、Ｘ軸モータ１８とＹ軸モータ１９とによってＸＹ方向に自在に移動するＸＹテーブル１１と、ＸＹテーブル１１によってＸＹ方向に自在に移動するボンディングヘッド１２と、キャピラリ１４が先端に取り付けられた超音波トランスデューサ２８と、超音波トランスデューサ２８のフランジ部２９が固定されるボンディングアーム１３と、ボンディングヘッド１２に取り付けられ、ボンディングアーム１３をＺ軸方向に駆動するＺ軸モータ２０と、ボンディングヘッド１２に取り付けられた撮像装置であるカメラ１６と、カメラ１６に取り付けられた第１の光源３１と、半導体チップ２３の電極であるパッドを照明する第２の光源３２と、半導体チップ２３のパッドからの光をカメラ１６に導く光学部材３３と、半導体チップ２３が取り付けられたリードフレーム２２を吸着固定するボンディングステージ２６と、を備えている。図１において、リードフレーム２２の送り方向がＸ方向、リードフレーム２２の表面に沿ってＸ方向に直角方向がＹ方向、リードフレーム２２の面あるいは半導体チップ２３の表面に垂直な上下方向がＺ方向で、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直角である。また、カメラ１６は半導体チップ２３に向うカメラ光軸１７が半導体チップ２３に対して垂直となるように取り付けられている。
【００１９】
ボンディングアーム１３先端の超音波トランスデューサ２８に取り付けられたキャピラリ１４は先端が細くなった円錐形であり、その中心にはワイヤ２７が挿通される孔が設けられている。ワイヤ２７の先端には図示しない電気トーチ等によってイニシャルボール２５が形成される。超音波トランスデューサ２８に取り付けられたキャピラリ１４の先端は、Ｚ軸モータ２０とボンディングアーム１３によってリードフレーム２２またはリードフレーム２２に取り付けられた半導体チップ２３に対して接離方向に動作する。また、キャピラリ１４はボンディングアーム１３に固定された超音波トランスデューサ２８後端に取りつけられた超音波振動子によってＹ方向に振動する。キャピラリ中心軸１５は、キャピラリ１４の先端が半導体チップ２３又はリードフレーム２２表面に対して垂直に接する様に配置されている。
【００２０】
図２は図１に示したワイヤボンディング装置１０の光学系を取り出して模式的に記載したものであり、半導体チップ２３に向う鏡筒１６ｄのから撮像素子１６ａに向うカメラ光軸１７とカメラ１６の鏡筒１６ｄは直線として記載してある。図２に示すように、カメラ１６は鏡筒１６ｄと、鏡筒１６ｄの中に取り付けられたレンズ１６ｅやハーフミラー１６ｂ，１６ｃなどによって構成される光学系と光学系によって結像した画像を電気信号に変換するＣＣＤ或いはＣＭＯＳ等の撮像素子１６ａとを含んでおり、光学系の中心軸であるカメラ光軸１７は撮像素子１６ａの中心を通る線で、取得画像の中心位置を通る線である。カメラ光軸１７は撮像する半導体チップ２３あるいはリードフレーム２２の表面に対して垂直になるように配置されている。カメラ１６の鏡筒１６ｄの外側には第１の光源３１が取り付けられている。第１の光源は発光ダイオードを用いたものであり、第１の光源３１から放射された光は、鏡筒１６ｄ内のハーフミラー１６ｂによってその光路が半導体チップ２３からカメラ１６への撮像光路となるカメラ光軸１７と同軸の照明光路１７ａを通って半導体チップ２３の表面を照明するよう構成されている。
【００２１】
図１に示すように、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７とはいずれも半導体チップ２３あるいはリードフレーム２２の表面に垂直となるように配置されているので、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７とは略平行となっている。そして、図１に示すように、カメラ光軸１７は、キャピラリ中心軸１５からからＸ方向オフセット量Ｘｗ、Ｙ方向オフセット量Ｙｗだけ離れて配置されている。キャピラリ１４はボンディングアーム１３を介してボンディングヘッド１２に取り付けられており、カメラ１６はボンディングヘッド１２に固定されているので、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７とは常にＸ方向オフセット量Ｘｗ、Ｙ方向オフセット量Ｙｗを含むオフセット量Ｗだけ離れてＸＹ方向に同時に移動する。
【００２２】
図１に示すように、第２の光源３２は取りつけアームによってボンディングヘッド１２に取り付けられている。第２の光源３２は第１の光源３１と同様、発光ダイオードを用いたものである。図２に示すように、第２の光源３２はキャピラリ１４の斜め上方で、キャピラリ１４に対してＸ方向にカメラ１６と反対側となるように配置されている。また、カメラ１６に取り付けられている光学部材３３も、キャピラリ１４の斜め上方に配置されている。そして、キャピラリ中心軸１５がボンディングしようとするパッド２４１の上に来た際には、第２の光源３２からパッド２４１に向かう光軸３４とパッド２４１から光学部材３３に向う光軸３４とが同一面内にあってキャピラリ中心軸１５に対して対象となるよう配置されている。キャピラリ中心軸１５と各光軸３４,３５との角度はそれぞれθ１となっている。
【００２３】
図２に示すように、光学部材３３は、ボンディングしようとするパッド２４１からの光の方向を変更してカメラ１６の鏡筒１６ｄに向わせるミラー３６と、焦点の調整を行うレンズ３７とが取り付けられている。レンズ３７は、パッド２４１の表面にピントが合うように選択されている。第２の光源３２から放射された光は光軸３４に沿ってパッド２４１に進み、パッド２４１の表面で反射して光軸３５に沿って光学部材３３のレンズ３７に入り、レンズ３７を通った後、ミラー３６によってカメラ１６の鏡筒１６ｄの方向に向かう。そして、カメラ１６の鏡筒１６ｄの内部に設けられたハーフミラー１６ｃによって撮像素子１６ａに向うよう構成されている。
【００２４】
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０のＸＹテーブル１１を駆動するＸ軸モータ１８、Ｙ軸モータ１９、ボンディングアーム１３を駆動するＺ軸モータ２０、第１の光源３１、第２の光源３２、カメラ１６はそれぞれ制御部６０のＸ軸モータ駆動インターフェース６５、Ｙ軸モータ駆動インターフェース６６、Ｚ軸モータ駆動インターフェース６７、第１の光源駆動インターフェース６２、第２の光源駆動インターフェース６３、カメラ駆動インターフェース６４に接続されている。各インターフェース６２〜６７はデータバス６８を介して信号処理を行うＣＰＵ６１に接続されている。また、制御部６０のＣＰＵ６１には、データバス６８を介して動作プログラムやデータを記憶するメモリ７０が接続されている。メモリ７０には、後で説明するワイヤボンディング装置１０のボンディング動作の制御を行うボンディング制御部プログラム７１と、その制御用データであるボンディング制御用データ７２と、各パッド２４の位置を検出するパッド位置検出プログラム７３と、カメラ１６によって各パッド２４の画像を取得するパッド画像取得プログラム７４と、イニシャルボールの不着検出を行う不着検出プログラム７５と、イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出プログラム７６と、第１のシャッタと第２のシャッタの開閉を切り替えるシャッタ切り替えプログラム７７とが格納されている。以上説明したように、制御部６０は内部に信号処理を行うＣＰＵ６１とメモリ７０とを含むコンピュータである。
【００２５】
図３から図７を参照しながら、以上のように構成されたワイヤボンディング装置１０の動作について説明する。図３のステップＳ１０１に示すように、制御部６０は図４に示す半導体チップ２３の複数のパッド２４の位置検出を行うパッド位置検出工程を開始する。図４に示すように、半導体チップ２３は、その中央に電子回路が形成されている回路領域２３ａが配置され、この回路領域２３ａの外側に回路領域２３ａと接続されている電極である複数のパッド２４が配置されている。回路領域２３ａは単純なパターンの領域と回路パターンが特徴的な特定領域２３ｄ，２３ｅを含んでいる。
【００２６】
図５に示すように、制御部６０は、第１の光源３１を点灯させ、第２の光源３２を消灯させる。第１の光源３１から放射された光は、鏡筒１６ｄ内のハーフミラー１６ｂによってその光路が半導体チップ２３からカメラ光軸１７と同軸の照明光路１７ａを通って半導体チップ２３の表面を半導体チップ２３の垂直上方から照明する。このとき第２の光源３２は消灯されているので、第２の光源３２から光学部材３３を通ってカメラ１６に入る光はなく、カメラ１６の撮像素子１６ａには第１の光源３１によって照明される半導体チップ２３の表面の画像のみが入力される。
【００２７】
図４に示すように、制御部６０は、ボンディングヘッド１２をＸＹ方向に移動させ、カメラ光軸１７の位置をカメラ１６の視野４１の中に半導体チップ２３の特定領域２３ｄと半導体チップ２３の一つの角２３ｂとが含まれる様に位置を調整する。そして、制御部６０はメモリに格納している特定領域２３ｄのパターンとカメラ１６の撮像素子１６ａによって取得した画像の中の特定領域２３ｄのパターンとを比較し、視野４１の中の特定領域２３ｄの位置から半導体チップ２３の特定領域２３ｄの位置を取得する。また、制御部６０は取得した画像の特定領域２３ｄと角２３ｂとの距離から半導体チップ２３の一つの角２３ｂの位置を取得する。次に、制御部６０は先に位置を取得した角２３ｂと対角にある角２３ｃの近傍の特定領域２３ｅと角２３ｃとが視野４２に含まれるようにボンディングヘッド１２を移動させてカメラ光軸１７の位置を調整する。そして、そして、制御部６０はメモリに格納している特定領域２３ｅのパターンとカメラ１６の撮像素子１６ａによって取得した画像の中の特定領域２３ｅのパターンとを比較し、視野４２の中の特定領域２３ｅの位置から半導体チップ２３の特定領域２３ｅの位置を取得し、取得した画像の特定領域２３ｅと角２３ｃとの距離から角２３ｂの対角である角２３ｃの位置を取得する。制御部６０は角２３ｂと角２３ｃの位置から半導体チップ２３のＸＹ方向の位置、Ｘ及びＹ軸に対する傾きを計算し、メモリに格納している半導体チップ２３の各パッド２４の配置データに基づいて各パッド２４のそれぞれの位置を計算してメモリに格納する（パッド位置検出工程）。
【００２８】
図３のステップＳ１０２及び図２に示すように、制御部６０は、ボンディングヘッド１２によって図３のステップＳ１０１で検出した各パッド２４の内のボンディングしようとするパッド２４１の上にキャピラリ１４を移動させる。ボンディングしようとするパッド２４１の上にキャピラリ１４が移動すると、図２に示す様に、キャピラリ中心軸１５はボンディングしようとするパッド２４１の略中央に位置し、キャピラリ１４はパッド２４１から少し離れた上方に位置し、キャピラリ１４に挿通されたワイヤ２７の先端はイニシャルボール２５に成形され、キャピラリ１４の先端に保持されている。キャピラリ中心軸１５がパッド２４１の上に移動すると、カメラ１６はカメラ光軸１７がキャピラリ中心軸１５とからオフセット量Ｗだけ離れた位置に移動し、カメラ光軸１７は半導体チップ２３から外れた位置となっている。なお、図２はＸＺ面でのワイヤボンディング装置１０を示しているので、キャピラリ中心軸１５とカメラ光軸１７との距離はＸ方向オフセット量Ｘｗとなっている。
【００２９】
図２に示すように、制御部６０は、第１の光源３１を消灯し、第２の光源３２を点灯する。すると、第１の光源３１から放射された光によって照明されていた半導体チップ２３の表面が照明されなくなるので、その部分からカメラ光軸１７に沿って撮像素子１６ａに入射する光がなくなる。一方、第２の光源３２が点灯されると、第２の光源３２から放射された光は、パッド２４１に向かって光軸３４に沿って斜め下に向かって進み、キャピラリ中心軸１５と角度θ１を持ってパッド２４１に当たる。パッド２４１の表面は鏡面状となっているのでパッド２４１に当たった光はパッド２４１の表面で反射し、キャピラリ中心軸１５と角度θ１の光軸３５に沿って斜め上方に向かって進んで、光学部材３３に入る。このように、第１の光源３１を消灯し、第２の光源３２を点灯することで第２の光源３２によって照明されている領域の画像のみをカメラ１６の撮像素子１６ａに入力することができる。
【００３０】
光学部材３３に入った光は、レンズ３７を通った後、ミラー３６によってカメラ１６の鏡筒１６ｄに方向を変換される。そして、カメラ１６の鏡筒１６ｄに取り付けられたハーフミラー１６ｃによってカメラ光軸１７の方向に方向が変換され、カメラ光軸１７に沿ってレンズ１６ｅを経て撮像素子１６ａに入る。
【００３１】
第２の光源３２から放射された光は、パッド２４１の表面だけでなく、その周辺部分にも到達するが、半導体チップ２３のパッド２４１及び各パッド２４の周辺部分は、パッド２４，２４１の表面のように鏡面状となってないので、パッド２４，２４１よりも反射する光が少なく、カメラ１６の視野では図７に示す様にパッド２４１の表面が白く映りそれ以外の部分は黒く映る。
【００３２】
キャピラリ１４をボンディングしようとするパッド２４１の上に移動したら、制御部６０は図３のステップＳ１０３に示すようにボンディングを開始する。制御部６０は図２に示した状態から図１に示すＺ方向モータを駆動してキャピラリ１４を降下させキャピラリ１４の先端に保持されているイニシャルボール２５をパッド２４１に向かって押しつける。また、図示しない超音波振動子によってキャピラリ１４の先端をＹ方向に振動させてイニシャルボール２５をパッド２４１に圧着する。この際、半導体チップ２３はボンディングステージ２６によって所定の温度に加熱されている。
【００３３】
図６に示すように、キャピラリ１４によってイニシャルボール２５をパッド２４１の上に押しつけると、イニシャルボール２５は押しつけ力によって半球状の圧着ボール２５ａとなってパッド２４１に圧着される。そして、制御部６０は、図１に示すＺ方向モータを駆動してキャピラリ１４を上昇させる。ワイヤ２７の一端に形成されていたイニシャルボール２５は圧着ボール２５ａとなってパッド２４１の表面に圧着されているので、キャピラリ１４を上昇させると圧着ボール２５ａからキャピラリ１４に向かってワイヤ２７が伸びていく。
【００３４】
図３のステップＳ１０４に示すように、ボンディングが終わったら、カメラ１６の撮像素子１６ａによってボンディングされたパッド２４１の画像を取得するパッド画像取得工程を開始する。カメラ１６の視野４３には図７（ａ）に示すように、ボンディングしたパッド２４１とすでにボンディングを終了している隣接するパッド２４０と、次にボンディングするパッド２４２の３つのパッドの画像が含まれている。先に説明した様に、各パッド２４０，２４１，２４２の各表面は白く映り、半導体チップ２３の各パッド２４０，２４１，２４２以外の部分は黒くなる。つまり黒い背景の中に白いパッドか浮き出るような画像となる。また、パッド２４１にボンディングされている圧着ボール２５ａ及び圧着ボールから伸びるワイヤ２７は、第２の光源３２から撮像素子１６ａまでの光路をさえぎるので、視野４３の中には黒い影として現れる。このため、視野４３では、パッド２４０，２４１の圧着ボール２５ａの位置する部分とワイヤ２７の伸びる部分とが白いパッド２４１の画像の上に黒い画像として現れる（パッド画像取得工程）。
【００３５】
パッドの画像を取得したら、制御部６０は、図３のステップＳ１０５に示すように、不着検出工程を開始する。制御部６０は、取得した図７（ａ）に示すような画像の中から、ボンディングしたパッド２４１の表面に圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７と見られる画像があるかどうかを判断する。この判断は、制御部６０のメモリに圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７の基準画像を格納しておき、その基準画像と取得画像を比較してもよいし、各画像を二値化処理し、処理後の画像を比較するようにしてもよいし、パターンマッチングによって比較してもよい。そして、所定の基準を満足する場合には、圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７がパッド２４１の上に存在していると判断し、イニシャルボール２５はパッド２４１に圧着され、不着となっていないと判断する（不着検出工程）。
【００３６】
イニシャルボール２５が良好にパッド２４１に圧着されている場合には、図３のステップＳ１０６に示すように、制御部６０は、半導体チップ２３のすべてのパッド２４へのボンディングが終了したかを判断する。そして、すべてのパッド２４へのボンディングが終了したらボンディングを停止して次の半導体チップ２３のパッド２４のボンディングに移行する。また。半導体チップ２３のすべてのパッド２４へのボンディングが終了していない場合には、図３に示すステップＳ１０２に戻って、次にボンディングするパッド２４の上にキャピラリ１４を移動させ、ボンディングとイニシャルボール２５の不着検出を続けていく。
【００３７】
一方、イニシャルボール２５が良好に圧着されていない場合には、図７（ｂ）に示すように、視野４４にはパッド２４１の上には圧着ボール２５ａ、ワイヤ２７を示す黒い画像がなくなる。制御部６０はこの画像と先に説明した基準画像とを比較して、所定の基準以上の差異がある場合には、イニシャルボール２５の不着が発生しているものと判断する。そして、制御部６０は図３のステップＳ１０７に示すように、不着発生のアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりする。
【００３８】
以上説明した実施形態は、第２の光源３２を点灯させて第１の光源を消灯するという機械的な動作を含まない簡便な動作によって、ボンディング中にボンディングしたパッド２４１の表面の画像を取得し、イニシャルボール２５の不着発生の有無を監視することができる。このため、高精度の検出画像によって精度よく不着の発生を監視することができる。また、機械的な可動部分がないのでワイヤボンディング装置が高速となっても精度のよい画像を取得することができると共に、十分な耐久性を備えることができる。さらに、イニシャルボール２５の不着が発生した場合に、すぐにアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりして、不良品の発生を抑制することができ、効率的にボンディングを行うことができる。
【００３９】
また、本実施形態では、ボンディングを行う毎にパッド２４１の画像を取得してイニシャルボール２５の不着検出を行うこととして説明したが、カメラ１６の視野に複数のパッド２４を含めることができる場合には、複数のパッド２４へのボンディングか終了した後、複数のパッド２４の画像を一括して取得して複数のパッド２４へのイニシャルボール２５の不着検出を行うようにしてもよい。また、幾つかの検査対象となっているパッド２４についてのみイニシャルボール２５の不着検出を行うようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態ではイニシャルボール２５の不着検出を行うこととして説明したが、図３のステップＳ１０４で取得した画像からパッド２４１の外辺と圧着ボール２５ａの外周との隙間寸法を検出してパッド２４１の中心に対する圧着ボール２５ｂの偏り量を検出し、圧着ボール２５ｂがパッド２４１の中心から所定以上偏った位置に有る場合には、ボンディング不良としてイニシャルボール２５の不着と同様の処理をすることとしても良い。
【００４１】
図８から図１０を参照して図１から図７を参照して説明した実施形態のワイヤボンディング装置１０の他の動作について説明する。図１から図７を参照して説明した部分と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
【００４２】
図８のステップＳ２０１に示すように、制御部６０はカメラ１６の視野の中に図４に示した半導体チップ２３の特定領域２３ｄあるいは２３ｅが含まれる位置にボンディングヘッド１２を移動し、先に説明した実施形態の動作と同様に第１の光源３１を点灯し、第２の光源３２を消灯して半導体チップ２３の各パッド２４の位置を検出する。そして、図８のステップＳ２０２及び図２に示す様に、キャピラリ１４をボンディングしようとするパッド２４１の上に移動する。制御部６０は第１の光源３１を消灯し、第２の光源３２を点灯してボンディングしようとするパッド２４１を照明する。
【００４３】
図８のステップＳ２０３に示すように、制御部６０は、ボンディング動作を開始し、図１に示すＺ軸モータ２０を駆動して、キャピラリ１４の降下を開始する。そして、図９に示すように、キャピラリ１４の先端がパッド２４１の表面の直上まで降下した際に、図８のステップＳ２０４に示すように、イニシャルボール２５がパッド２４１に接する直前のイニシャルボール２５とキャピラリ１４の先端とパッド２４１との画像を取得する。先に説明したように、キャピラリ１４、イニシャルボール２５ともに第２の光源３２から放射される光をさえぎるので、図１０（ａ）に示すようにカメラ１６の視野４７にはそれぞれ黒い影あるいは画像として現れる。また、イニシャルボール２５がパッド２４１の直上にある状態でキャピラリ１４とイニシャルボール２５の画像を取得するので、パッド２４１の表面にピントが合うように選択させている光学部材３３の中に入っているレンズ３７や、ミラー３６の角度を調整することなく精度のよいキャピラリ１４、イニシャルボール２５の画像を取得することができる。
【００４４】
制御部６０は、図８のステップＳ２０５に示すように、イニシャルボールの偏芯検出工程を開始する。制御部６０は、取得した図１０（ａ）に示すような画像の中から、キャピラリ１４とキャピラリ１４の先端から伸びているイニシャルボール２５の画像を認識し、制御部６０のメモリに格納されたキャピラリ１４からイニシャルボール２５が延出したイニシャルボール２５の基準画像とを比較し、イニシャルボール２５中心とキャピラリ中心軸１５との偏芯量を検出する（ボール偏芯検出工程）。
【００４５】
そして、その偏芯量がボンディング不良を発生させないような所定の基準以内であれば、イニシャルボール２５の偏芯はないものと判断する。そして、図８のステップＳ２０６に示すように、ボンディングを継続し、イニシャルボール２５をパッド２４１にボンディングする。そして、パッド２４１に圧着ボール２５ａが形成され、キャピラリ１４が上昇したら、図８のステップＳ２０７に示すように、ボンディングしたパッド２４１の画像を取得し、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したようなパッド２４１と圧着ボール２５ａとワイヤ２７とを含む画像を取得し、図８のステップＳ２０８に示すように、イニシャルボール２５の不着検出を行う。そして、イニシャルボール２５の不着がない場合には、図８のステップＳ２０９に示すように、すべてのパッド２４にボンディングしたかどうかを判断し、すべてのパッド２４にボンディングしていない場合には、図８のステップＳ２０３に戻って次にボンディングするパッド２４の上にキャピラリ１４を移動させる。そして、すべてのパッド２４へのボンディングが終了したらワイヤボンディング装置を停止する。
【００４６】
一方、取得した画像が図１０（ｂ）に示す視野４８のような画像で、イニシャルボール２５がキャピラリ１４のキャピラリ中心軸１５から傾いており、キャピラリ中心軸１５とイニシャルボール２５の中心との間の偏芯量ｄが所定の基準を超えている場合には、イニシャルボール２５の偏芯があるものと判断する。そして、図８のステップＳ２１０に示すように、アラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりする。また、図８のステップＳ２０８でイニシャルボール２５の不着が検出された場合も同様にアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりする。
【００４７】
以上説明した実施形態は、先に説明した実施形態と同様の効果に加えて、ボンディングする前にイニシャルボール２５の偏芯を検出し、イニシャルボール２５の偏芯により発生するボンディング不良を早い段階で検出することができるので、ボンディング不良の発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００４８】
図１１を参照しながら本発明をバンプボンディング装置に適用した場合について説明する。バンプボンディング装置は先に説明したワイヤボンディング装置と同様の構造で、キャピラリ１４によってイニシャルボール２５をボンディングしようとするパッド２４１の表面に圧着した後、ワイヤ２７を切断してパッド２４１の上にバンプ２５ｃを形成するものである。バンプ２５ｃの形状は圧着ボール２５ａと同様の形状であってもよいし、その目的に応じていろいろな形状とすることができる。
【００４９】
このようにしてイニシャルボール２５を圧着させてバンプ２５ｃを形成する際も、圧着ボール２５ａを形成した場合と同様、第２の光源３２を点灯させ、第１の光源を消灯してパッド２４１周辺の画像を取得すると、図１１に示す視野４５の画像のように、パッド２４１は白く、バンプ２５ｃとパッド２４１の周辺の半導体チップ２３の表面は黒い画像となる。このように白いパッド２４１の画像の上に黒いバンプ２５ｃの画像が現れるので、黒いバンプ２５ｃの画像の有無を判断することによってバンプ２５ｃの有無を判断できる。図１１（ｂ）に示す視野４６の画像のように、パッド２４１の表面にバンプ２５ｃ黒い画像がない場合にはイニシャルボール２５の不着が発生したと判断する。先に説明した実施形態と同様、イニシャルボール２５の不着が発生した場合には、制御部６０はアラームを発報したり、バンプボンディング装置を停止されたりする。
【００５０】
本発明をバンプボンディング装置に適用した場合には、本発明をワイヤボンディング装置に適用した場合と同様の効果を奏する。
【００５１】
図１２を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図７を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付してその説明は省略する。
【００５２】
図１２に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、カメラ１６の鏡筒１６ｄに２つの液晶式の第１、第２のシャッタ５１，５２を備えている。第１のシャッタ５１はカメラ１６の先端に設けられており、第２のシャッタ５２は、光学部材３３とカメラ１６との間の光路を遮断する位置に設けられている。第１のシャッタ５１は、第１の光源から放射された光の照明光路１７ａのカメラ１６と半導体チップ２３との間であって第２の光源３２からカメラ光軸１７に至る光路を妨げない位置であれば上記以外の位置に配置してもよい。また、第２のシャッタ５２は、第２の光源３２からの光がパッド２４１、レンズ３７、ミラー３６を経て鏡筒１６ｄのハーフミラー１６ｃによってカメラ光軸１７の方向に変更される光路の間であって第１の光源３１からの照明光路１７ａ、カメラ光軸１７に沿った撮像光路を妨げない位置であれば上記以外の位置に配置してもよい。各シャッタ５１，５２はそれぞれ制御部６０に接続され、制御部６０によって開閉される。
【００５３】
本実施形態の動作は、図３、図８を参照して説明した実施形態の動作と同様で、制御部６０は、図３のステップＳ１０１、図８のステップＳ２０１に示すように、パッド２４の位置を検出する際に第１の光源１を点灯させ第２の光源３２を消灯させる場合には、第１のシャッタ５１を開として第２のシャッタ５２を閉とし、図３のステップＳ１０４、図８のステップＳ２０７に示すパッド２４１の画像を取得する際及び図８のステップＳ２０４に示すキャピラリ１４とイニシャルボール２５との画像を取得する際に第２の光源３２を点灯させて第１の光源３１を消灯する場合には、第２のシャッタを開として第１のシャッタを閉とする（シャッタ切り替え工程）。なお、第１の光源３１と第２の光源３２は消灯させずに点灯させたままシャツターの切り替えを行ってもよい。
【００５４】
本実施形態は、第１の光源３１、第２の光源３２を例えばハロゲンランプ等のように点灯、消灯に時間がかかるものを適用した場合、ワイヤボンディング装置１０の速度に合わせて第１の光源３１からの光と第２の光源からの光とを切り替えることができるという効果を奏する。
【００５５】
図１３を参照しながら、他の実施形態のワイヤボンディング装置１０について説明する。図１から図１２を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
【００５６】
図１３に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、カメラ１６の鏡筒１６ｄが直線状に配置され、カメラ１６はカメラ光軸１７が半導体チップ２３に対して垂直となるようにボンディングへッド１２に取り付けられている。また、キャピラリ１４はボンディングアーム１３の先端に取り付けられており、キャピラリ１４はボンディングアーム１３の後端に取りつけられた超音波振動子によってＹ方向に振動する。図１３に示すように、ワイヤボンディング装置１０のＸＹテーブル１１を駆動するＸ軸モータ１８、Ｙ軸モータ１９、ボンディングアーム１３を駆動するＺ軸モータ２０、カメラ１６、第１の光源３１、第２の光源３２はそれぞれ制御部６０に接続されている。制御部６０は、図１に示したように内部に信号処理を行うＣＰＵ６１と動作プログラムやデータを記憶するメモリ７０とを含むコンピュータであり、その内部の構成は図１に記載した構成と同様である。
【００５７】
図１３に示したワイヤボンディング装置１０は先に図１から図１２を参照して説明した実施形態と同様のボンディング動作、パッド位置検出動作、パッド画像取得動作、不着検出動作、ボール偏芯検出動作を行うことができ、先に説明した実施形態と同様、機械的な動作を含まない簡便な動作によって、イニシャルボール２５の不着発生の有無を監視することができ、高精度の検出画像によって精度よく不着の発生を監視することができる。また、機械的な可動部分がないのでワイヤボンディング装置が高速となっても精度のよい画像を取得することができると共に、十分な耐久性を備えることができる。さらに、イニシャルボール２５の不着が発生した場合に、すぐにアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置１０を停止させたりして、不良品の発生を抑制することができ、効率的にボンディングを行うことができる。
【００５８】
以上本発明の実施形態につて説明したが、本発明は、ワイヤボンディング装置、バンプボンディング装置のみならず、パッド上にワイヤ等を接続する他のボンディング装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ワイヤボンディング装置、１１  ＸＹテーブル、１２  ボンディングヘッド、１３  ボンディングアーム、１４  キャピラリ、１５  キャピラリ中心軸、１６  カメラ、１６ａ  撮像素子、１６ｂ，１６ｃ  ハーフミラー、１６ｄ  鏡筒、１６ｅ，３７  レンズ、１７  カメラ光軸、１７ａ  照明光路、１８  Ｘ軸モータ、１９  Ｙ軸モータ、２０  Ｚ軸モータ、２２  リードフレーム、２３  半導体チップ、２３ａ  回路領域、２３ｂ，２３ｃ  角、２３ｄ，２３ｅ  特定領域、２４，２４０，２４１，２４２  パッド、２５  イニシャルボール、２５ａ  圧着ボール、２５ｃ  バンプ、２６  ボンディングステージ、２７  ワイヤ、３１  第１の光源、３２  第２の光源、３３  光学部材、３４，３５  光軸、３６  ミラー、４１〜４８  視野、５１  第１のシャッタ、５２  第２のシャッタ、６０  制御部、６１  ＣＰＵ、６２  第１の光源駆動インターフェース、６３  第２の光源駆動インターフェース、６４  カメラ駆動インターフェース、６５  Ｘ軸モータ駆動インターフェース、６６  Ｙ軸モータ駆動インターフェース、６７  Ｚ軸駆動モータインターフェース、６８  データバス、７０  メモリ、７１  ボンディング制御プログラム、７２  ボンディング制御データ、７３  パッド位置検出プログラム、７４  パッド画像取得プログラム、７５  不着検出プログラム、７６  ボール偏芯検出プログラム、７７  シャッタ切り替えプログラム、ｄ  偏芯量、Ｗ  オフセット量、Ｘｗ  方向オフセット量、Ｙｗ  方向オフセット量、θ１  角度。
【図１】
2010267756.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年8月12日(2010.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング装置であって、
ボンディングヘッドと、
ボンディングツールと、
撮像装置と、
第１の光源と、
第２の光源と、
光学部材と、
前記第１の光源と前記第２の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、
前記ボンディングヘッドはＸＹ方向に移動するよう構成され、
前記ボンディングツールは、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、Ｚ方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするよう構成され、
前記撮像装置は、前記ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされて前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記半導体チップの画像を撮像するように構成され、
前記第１の光源は、前記撮像装置に取り付けられ、前記半導体チップの特定領域を照明するように構成され、
前記第２の光源は、前記ボンディングツールに対して前記撮像装置と反対側の前記ボンディングヘッドに取り付けられ、その上に前記ボンディングツールが来ている一のパッドを照明するように構成され、
前記光学部材は、前記撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を前記撮像装置に導くように構成され、
前記制御部は、
前記撮像装置の視野に前記半導体チップの前記特定領域が入るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第２の光源を消灯して前記第１の光源を点灯させて前記撮像装置によって前記半導体チップの前記特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて前記半導体チップの前記各パッドの位置を検出するパッド位置検出手段と、
前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第１の光源を消灯して前記第２の光源を点灯させた状態で前記ボンディングツールによって前記各一のパッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングし、前記撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得手段と、
を含んで構成されるボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング装置であって、
前記撮像装置は、前記半導体チップの表面を垂直上方から撮像するよう配置され、
前記第１の光源から放射された光は、前記半導体チップから前記撮像装置への撮像光路と少なくとも一部が同軸の照明光路を通って前記半導体チップの前記特定領域を照明し、
前記第２の光源と前記光学部材とは、それぞれ前記ボンディングツールの斜め上方に配置され、前記第２の光源から前記一のパッドに向かう光軸と前記一のパッドから前記光学部材に向う光軸とが同一面内にあって前記ボンディングツールのＺ方向の移動面に対して対象となるよう配置されているボンディング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のボンディング装置であって、
前記制御部は、
前記ボンディングツールによって前記各パッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて前記各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出手段、
を有するボンディング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のボンディング装置であって、
前記制御部は、
前記ボンディングツールによって前記各パッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、前記各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、前記第１の光源を消灯し、前記第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上の前記ボンディングツールと前記各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて前記各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出手段、
を有するボンディング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のボンディング装置であって、
前記第１の光源から前記半導体チップの前記特定領域を経て前記撮像装置に至る第１の光路と、
前記第２の光源から前記一のパッドを経て前記撮像装置に至る第２の光路と、
前記第１の光路を遮断する第１のシャッタと、
前記第２の光路を遮断する第２のシャッタと、を備え、
前記制御部は、
前記半導体チップの前記特定領域の画像を撮像する場合には、前記第２のシャッタを閉として前記第１のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には前記第１のシャッタを閉として前記第２のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えるボンディング装置。
【請求項６】
請求項２に記載のボンディング装置であって、
前記第１の光源から前記半導体チップの前記特定領域を経て前記撮像装置に至る第１の光路と、
前記第２の光源から前記一のパッドを経て前記撮像装置に至る第２の光路と、
前記第１の光路を遮断する第１のシャッタと、
前記第２の光路を遮断する第２のシャッタと、を備え、
前記制御部は、
前記半導体チップの前記特定領域の画像を撮像する場合には、前記第２のシャッタを閉として前記第１のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には前記第１のシャッタを閉として前記第２のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えるボンディング装置。
【請求項７】
半導体チップの複数のパッドへのボンディング方法であって、
ＸＹ方向に移動するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記各半導体チップの各パッドの上に移動し、挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを前記半導体チップの前記各パッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、前記ボンディングツールからＸ方向及び／又はＹ方向にオフセットされて前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、前記撮像装置に取り付けられ、前記半導体チップの特定領域を照明する第１の光源と、前記ボンディングツールに対して前記撮像装置と反対側の前記ボンディングヘッドに取り付けられ、その上に前記ボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第２の光源と、前記撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を前記撮像装置に導く光学部材と、を含むボンディング装置を準備する工程と、
前記撮像装置の視野に前記半導体チップの前記特定領域が入るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第２の光源を消灯し、前記第１の光源を点灯させて前記撮像装置によって前記半導体チップの前記特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて前記半導体チップの前記各パッドの位置を検出するパッド位置検出工程と、
パッド位置検出工程の後、前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記第１の光源を消灯し、前記第２の光源を点灯させた状態で前記ボンディングツールによって前記各一のパッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングし、前記撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得工程と、
取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて前記各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出工程と、
を有するボンディング方法。
【請求項８】
請求項７に記載のボンディング方法であって、
前記パッド位置検出工程の後、前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に移動させ、前記各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、前記第１の光源を消灯し、前記第２の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上の前記ボンディングツールと前記各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて前記各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出工程を有するボンディング方法。