(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを撮像する第１の撮像装置と、前記第１の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記ワークの所定の第１の基準位置を抽出する画像処理部と、前記抽出された第１の基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、
前記第１の撮像装置の第１の電子シャッター速度が、前記ワークの停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とするダイボンダ。
【請求項２】
請求項１記載のダイボンダにおいて、
吸着ヘッドに保持される前の半導体チップを撮像する第２の撮像装置を備え、前記画像処理部は、前記第２の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記半導体チップの所定の第２の基準位置を抽出し、
前記位置制御部は、前記抽出された第２の基準位置に基づいて位置合わせし、
前記第２の撮像装置の第２の電子シャッター速度が、前記半導体チップの停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とするダイボンダ。
【請求項３】
ワークを撮像する第１の撮像装置と、前記第１の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記ワークの所定の第１の基準位置を抽出する画像処理部と、前記抽出された第１の基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、
前記第１の撮像装置の第１の電子シャッター速度が、前記ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第１の振動波形の１波長より長く、かつ、前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とするダイボンダ。
【請求項４】
請求項３記載のダイボンダにおいて、
吸着ヘッドに保持される前の半導体チップを撮像する第２の撮像装置を備え、
前記画像処理部は、前記第２の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記半導体チップの所定の第２の基準位置を抽出し、
前記位置制御部は、前記抽出された第２の基準位置に基づいて位置合わせし、
前記第２の撮像装置の第２の電子シャッター速度が、前記半導体チップが停止した後に発生する第２の振動波形の１波長より長く、かつ、前記半導体チップの停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とするダイボンダ。
【請求項５】
請求項３記載のダイボンダにおいて、
前記第１の振動波形は、前記半導体チップが停止した時間を起点とする時間と前記第１の基準位置からのオフセットを複数回測定して得られた振動波形であることを特徴とするダイボンダ。
【請求項６】
請求項４記載のダイボンダにおいて、
前記第２の振動波形は、前記半導体チップが停止した時間を起点とする時間と前記第２の基準位置からのオフセットを複数回測定して得られた振動波形であることを特徴とするダイボンダ。
【請求項７】
吸着ヘッドによって半導体チップを取り出すステップと、
ワークの停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長い第１の撮像装置の電子シャッター速度により、前記第１の撮像装置によって撮像するステップと、
前記撮像された第１の画像を画像処理し、前記ワークの所定の第１の基準位置を抽出するステップと、
前記抽出された第１の基準位置に基づいて位置合わせして前記ワークに前記半導体チップをダイマウントするステップと、
を有することを特徴とするダイボンディング方法。
【請求項８】
吸着ヘッドによって半導体チップを取り出すステップと、
ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第１の振動波形の１波長より長くかつ前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長い第１の撮像装置の電子シャッター速度により、前記第１の撮像装置によって撮像するステップと、
前記撮像された第１の画像を画像処理し、前記ワークの所定の第１の基準位置を抽出するステップと、
前記抽出された第１の基準位置に基づいて位置合わせして前記ワークに前記半導体チップをダイマウントするステップと、
を有することを特徴とするダイボンディング方法。
【請求項９】
請求項８記載のダイボンディング方法において、
前記第１の振動波形は、前記半導体チップが停止した時間を起点とする時間と前記第１の基準位置からのオフセットを複数回測定して得られた振動波形であることを特徴とするダイボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイボンダおよびダイボンディング方法に関わり、特に、位置合わせ時間を短縮するダイボンダおよびダイボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のダイボンディング工程では、ダイ（半導体チップ、以下、単にダイと称する）を分割する工程を経た半導体ウエハ（以下、単にウエハという）を配線基板やリードフレームなどの基板にマウントしてパッケージを組み立てる。
ダイボンダにおいて、まず、配線基板やリードフレームなどのサブストレート基板は、フレームローダから搬入される。搬入されたサブストレート基板上には、プリフォームヘッド部でダイ接着剤が塗布される（接着剤塗布工程）。ダイ接着剤は、例えば、ペースト状の接着剤である。
ダイ接着剤を塗布されたサブストレート基板は、ボンディング部で、ウエハホルダからピックアップされ（ピックアップ工程）たダイをマウント（ボンディング工程）される。
上述の接着剤塗布工程時、ピックアップ工程時、およびボンディング工程時には、各々の工程に合わせ、サブストレート基板やウエハを撮像し、撮像した画像に基づいて画像処理により位置決めおよび検査を行う（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７２９９６号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８６００号公報
【特許文献３】特開平６−１９７３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サブストレート基板は、ダイボンダに搬入され、ダイボンディングされた後搬送される。即ち、サブストレート基板は、ダイボンダの上流から下流に搬送される。一般的に、高精度が要求される産業機械では、当然ながら、装置内部での振動や気流の管理を高精度に行う必要がある。しかし、駆動部や発熱部を持つ産業用ロボットでは、それらの影響をゼロにすることは、物理的に困難である。特に、画像処理装置を搭載するダイボンダ等の装置では、これらの影響が顕著に受け易い。
搬送動作により発生する振動は、サブストレート基板に直接伝わるほか、ダイボンダ本体にも伝達される。また、搬送動作だけではなく、ピックアップ工程でもピックアップするために発生する振動が、ダイボンダ中に機械的に伝達される。例えば、ピックアップ時の加重は、約９．８〜１４７［ｍ／ｓ２］程度である。
【０００５】
また、プリフォーム工程以降、ダイ接着剤の塗布性を良くするために、約８０〜２００［℃］程度に基板を予熱している。
従って、ダイボンダ内には、予熱や排気管等による空気の乱れがある。さらに、搬送動作やピックアップの動作などによって、ダイボンダ内には、気流が発生する。
特に、位置合わせをするときには、ダイボンダでは、撮像装置が位置合わせしたいターゲット（サブストレート基板やダイ）を撮像し、画像処理装置が撮像した画像を画像処理してターゲットの基準位置（位置合わせマーク）を抽出している。しかし、撮像装置が撮像する箇所は、熱発生源に近く、気流の動きが激しい。このため、撮像装置は、気流の動きによる光学的な揺らぎの影響を受ける。また明るい画像を取得するために、照明の輝度を上げて撮像することが多いが、照明光が照射されることにより発生する熱も無視できない。
【０００６】
そもそも、撮像装置が撮像する画像は、位置合わせのために使用する。この画像が撮像された時点での位置から、実際に作業するときの位置がずれていれば、撮像した画像は位置合わせに不適切で、使用できない。従って、基板搬送が終わって、振動が所定の大きさ以内に小さくなるまで、位置合わせのための画像を取得できない。このため、ダイボンディングのタクトタイムが長くなる問題があった。さらに、熱の影響による光学的な揺らぎのために、撮影画像には時間的に不確定な要因が入り、位置合わせ精度が向上しないという問題があった。
本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、タクトタイムが短く、位置合わせ精度が高いダイボンダおよびダイボンディング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明のダイボンダは、ワークを撮像する第１の撮像装置と、前記第１の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記ワークの所定の第１の基準位置を抽出する画像処理部と、前記抽出された第１の基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、前記第１の撮像装置の第１の電子シャッター速度が、前記ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第１の振動波形の１波長より長い又は前記ワークの前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とする。
さらに、上記本発明のダイボンダにおいて、吸着ヘッドに保持される前の半導体チップを撮像する第２の撮像装置を備え、前記画像処理部は、前記第２の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記半導体チップの所定の第２の基準位置を抽出し、前記位置制御部は、前記抽出された第２の基準位置に基づいて位置合わせし、前記第２の撮像装置の第２の電子シャッター速度が、前記半導体チップが停止した後に発生する振動波形の１波長より長い又は前記半導体チップの停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のダイボンダは、ワークを撮像する第１の撮像装置と、前記第１の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記ワークの所定の第１の基準位置を抽出する画像処理部と、前記抽出された第１の基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、前記第１の撮像装置の第１の電子シャッター速度が、前記ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第１の振動波形の１波長より長く、かつ、前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とする。
さらに、上記本発明のダイボンダにおいて、吸着ヘッドに保持される前の半導体チップを撮像する第２の撮像装置を備え、前記画像処理部は、前記第２の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記半導体チップの所定の第２の基準位置を抽出し、前記位置制御部は、前記抽出された第２の基準位置に基づいて位置合わせし、前記第２の撮像装置の第２の電子シャッター速度が、前記半導体チップが停止した後に発生する第２の振動波形の１波長より長く、かつ、前記半導体チップの停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長いことを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記本発明のダイボンダにおいて、前記第１の振動波形及び前記第２の振動波形は、前記半導体チップが停止した時間を起点とする時間と前記第１の基準位置及び前記第２の基準位置からのオフセットを複数回測定して得られた振動波形であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のダイボンディング方法は、吸着ヘッドによって半導体チップを取り出すステップと、ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第１の振動波形の１波長より長い又は前記ワークの停止基準位置の光学的な揺らぎの第１の波形の前記停止基準位置に対する分散を算出できるだけ長い第１の撮像装置の電子シャッター速度により、前記第１の撮像装置によって撮像するステップと、前記撮像された第１の画像を画像処理し、前記ワークの所定の第１の基準位置を抽出するステップと、前記抽出された第１の基準位置に基づいて位置合わせして前記ワークに前記半導体チップをダイマウントするステップと、を有することを特徴とするダイボンディング方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タクトタイムが短く、位置合わせ精度が高いダイボンダおよびダイボンディング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例のダイボンダを上から見た概念図である。
【図２】本発明のダイボンダの一実施例における撮像装置の機能について説明するための模式的な断面図である。
【図３】本発明の位置合わせ機構の制御系の一実施例を説明するための図である。
【図４】駆動部のユニットが移動から停止に移行したときに発生する振動波形の一例を示す図である。
【図５】ワークやウエハから光学系までの光路内の気流（空気の乱れ）に起因する光学的な揺らぎによるオフセット波形の一例を示す図である。
【図６】本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、振動による揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。
【図７】本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、気流による光学的な揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。
【図８】図６、図７の本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例における画像を説明する図である。
【図９】本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法において、振動による影響を除去可能なシャッター時間の別の算出手段および方法を説明するための図である。
【図１０】撮像装置が撮像した画像から測定した画像に与える振動を説明する図である。
【図１１】縦軸と振動波形の交点（黒丸）が振動発生タイミングとその座標であることを示す図である。
【図１２】本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法においての、気流等による光学的な揺らぎの影響を除去可能なシャッター時間の算出手段および方法の一実施例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避けるため、説明を省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１によって、ダイボンダの基本的な構成を説明する。図１は、本発明の一実施例のダイボンダを上から見た概念図である。１００はダイボンダ、１１はウエハ供給部、１２はワーク供給・搬送部、１３はダイボンディング部である。このように、ダイボンダ１００は、ウエハ供給部１１とワーク供給・搬送部１２とダイボンディング部１３とから成る。
ウエハ供給部１１において、１１１はウエハカセットリフタ、１１２はピックアップ装置である。またワーク供給・搬送部１２において、１２１はスタックローダ、１２２はフレームフィーダ、１２３はアンローダである。またダイボンディング部１３において、１３１はプリフォーム部、１３２はボンディングヘッド部である。
【００１５】
図１において、ウエハカセットリフタ１１１は、ウエハリングが充填されたウエハカセット（図示しない）を有し、順次、ウエハリングをピックアップ装置１１２に供給する。ピックアップ装置１１２は、所望するダイをウエハリングからピックアップできるように、ウエハリングを移動する。
スタックローダ１２１は、ダイを接着するワーク（リードフレーム）をフレームフィーダ１２２に供給する。フレームフィーダ１２２は、ワークをフレームフィーダ１２２上の２箇所の処理位置（プリフォーム部およびダイボンディング部それぞれの処理位置）を介してアンローダ１２３に搬送する。アンローダ１２３は、搬送されたワークを保管する。
プリフォーム部（ダイ接着剤塗布装置）１３１は、フレームフィーダ１２２により搬送されてきたワーク（例えば、リードフレーム）に、ダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部１３２は、ピックアップ装置１１２から、ダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ１２２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部１３２は、移動したボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布されたワーク上のボンディングポイントにダイをボンディングする。なお、ダイの裏面（接着面）にも、フィルム状の接着剤が予め付着している。
【００１６】
図２によって、さらに、ダイボンダに使用する撮像装置の基本的な機能について説明する。図２は、本発明のダイボンダの一実施例における撮像装置の機能について説明するための模式的な断面図である。図２（ａ）は横方向（Ｙ方向）から見た図、図２（ｂ）は上方向（Ｚ方向）から見た図である。なお、図２においては、ダイボンダにおける撮像装置とその撮像画像について説明している。このため、説明に関係のない機能部分（他の構成要素、結線）については、図示および説明を省略している。２３２はプリフォーム部の処理位置、２３３はダイボンディング部処理位置、２１１はピックアップ装置１１２に装着されたウエハリングのウエハ、２０１はピックアップ装置１１２の上からウエハ２１１のダイを撮像する撮像装置、２１２はプリフォーム部２３２に搬入されたワーク（例えば、リードフレーム）、２０２はプリフォーム部１３１のダイ接着位置（ボンディングポイント）を撮像する撮像装置、２１３はボンディングヘッド部の処理位置２３３に搬入されたワーク、２０３はボンディングヘッド部の処理位置１３２のダイ接着位置を撮像する撮像装置、２５１はプリフォーム部の処理位置２３２とダイボンディング部２３３間のピッチである。ワーク２１２と２１３は、ピッチ２５１の間隔を保ちローダから搬入され、アンローダ１２３に搬送される。
撮像装置は、例えば、ＣＣＤ撮像素子若しくはＣＭＯＳ撮像素子を用いた撮像装置である。
【００１７】
図２において、撮像装置２０１は、ピックアップ装置１１２のウエハ２１１のパターン面（表面）を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、１つのダイの中心位置と、ピックアップ装置１１２の吸着ノズルの中心および突き上げブロックの中心位置とのずれをなくすように位置補正する。
同様に、撮像装置２０２は、プリフォーム部２３２の所定のダイ接着位置（ボンディングポイント）を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、ダイ接着位置にプリフォーム樹脂が塗布されるように位置ずれ補正を行い、プリフォーム樹脂を塗布する。
また同様に、撮像装置２０３は、ダイボンディング部２３３の所定のダイ接着位置を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、ダイ接着位置の中心位置にダイがマウントされるように位置ずれ補正を行い、ダイをマウントする。
【００１８】
なお、画像処理装置が撮像装置によって画像を取得するとき（電子シャッター：蓄積露光時）には、ダイボンダ自身が起こしている振動や気流の乱れなどの影響を受け、撮像した画像の再現性に、揺らぎが発生する。振動などに対してはシャッター速度を短縮することでぶれを抑えることはできる。しかし、振幅の範囲内において、位置が不定となる。即ち、撮像した画像に基づく位置（撮像時の位置）が、その後の振動で動き、現在の位置が撮像時の位置と異なる。
これらの現象は、画像処理を用いた位置決め機能を低下させ、最終的には、ボンディング精度が低化する。
【００１９】
次に、図３の位置合わせ機構によって、位置ずれ補正をさらに説明する。図３は、本発明の位置合わせ機構の制御系の一実施例を説明するための図である。３０１は画像処理装置、３０２は位置制御装置、３０３はＸ軸駆動部、３０４はＹ軸駆動部、３０５はθ軸駆動部、３０６はＸ軸モータ、３０７はＹ軸モータ、３０８はθ軸モータである。
【００２０】
図３において、撮像装置２０１は、ウエハ２１１のパターン面（表面）を撮像し、撮像した画像データを画像処理装置３０１に出力する。
画像処理装置３０１は、入力された画像データを、パターン認識等の周知の画像処理によって解析し、ウエハおよびダイの所定の箇所の位置合わせマークについてＸ座標、Ｙ座標およびθ座標のずれを抽出し、ピックアップの中心位置にピックアップするダイの中心３００が来るように位置補正量を算出し、算出した位置補正量を位置制御装置３０２に出力する。
位置制御装置３０２は、入力された位置補正量に基づいて、駆動部３０３〜３０５に制御信号を出力する。駆動部３０３〜３０５は、入力された制御信号に基づいてそれぞれのモータ（Ｘ軸モータ３０６、Ｙ軸モータ３０７、およびθ軸モータ）を制御し、Ｘ座標、Ｙ座標、θ（回転）座標を補正する。
上述の実施例では、ピックアップ装置１１２についての位置補正を説明した。以下、プリフォーム部１３１およびボンディングヘッド部１３２についても同様である。
【００２１】
次に、図４を用いて、駆動ユニットが移動から停止に移行する（搬送動作が停止し、ワークが停止基準位置で停止した）タイミングで発生する振動について説明する。図４は、駆動部のユニットが移動から停止に移行したときに発生する振動波形の一例を示す図である。
なお、駆動ユニットが移動から停止し、撮像装置が画像処理によって位置を決定する工程としては、図２で説明したように、本発明では、（１）ピックアップ装置１１２のウエハカセットリフタ１１１からピックアップ装置１１２へのウエハリングの移動時およびピックアップ装置１１２内でのダイ位置の移動、（２）プリフォーム部２３２へのワーク２１２の搬入、（３）ダイボンディング部２３２へのワーク２１３の搬入である。以下の説明では、（３）ダイボンディング部２３２へのワーク２１３の搬入を例として説明する。
【００２２】
図４において、横軸は時間を示し、縦軸は基準位置（整定位置）からのオフセットを示す。図４（ａ）は、時刻ｔ４１ではワーク２１３が移動中で、時刻ｔ４２で停止基準位置に停止（ワーク搬送動作が停止）したことを示す。しかし、振動によって、ワーク２１３は、時刻ｔ４２では完全に停止せず、停止基準位置を中心にワーク搬送方向に振動する。振動の振幅（停止の基準位置からのずれ）は時間の経過と共に漸減し、整定時間が経過すると所定の許容振幅値（整定値）内に収まる。即ち、ワーク２１３を移動および停止させる駆動ユニットの剛体部分の形状の位置関係が大幅に変化しない限り、換言すると振動支点部と測定点の位置関係が大幅に変化しない限り、振動周期は、ある程度一定で、振幅が過渡的に減衰し、収束する。
【００２３】
次に、図４（ｂ）に示すように、例えば、時刻ｔ４３のタイミングで撮像装置がワーク２１３の画像を取得し、取得した画像を画像処理し、位置合わせマークに基づいて位置決定する。この結果、ワーク２１３は、収束時の位置（真値：オフセットゼロの停止基準位値）に比べて距離ｄずれた位置で位置合わせすることになる。このため、さらにオフセット値（距離ｄ）分の位置補正が必要となる。
なお、ダイボンディング工程において、吸着ノズルがダイをワーク２１３の所定に位置にマウントするまでに、すでにワーク２１３が収束位置（停止基準位置にほぼ近い整定位置）にある。同様に、プリフォーム部１３１で、ダイ接着剤を塗布する塗布ヘッドがワーク２１２に塗布するまでに、すでにワーク２１２が整定位置にある。また、ピックアップ装置１１２でも同様に、ピックアップ装置の吸着ノズルがダイをピックアップするまでに、すでにダイの中心位置が整定位置にある。
しかし、位置精度を高くするために、減衰がほとんどなくなっている時刻ｔ４５まで待って、撮像装置によってワーク２１３の画像を取得し、取得した画像を画像処理し、位置決定すると、停止制御からの遅延時間を多く必要となるため、タクトタイムが長くなる。
【００２４】
図４（ｃ）に示すように、ワーク停止時刻ｔ４２から時刻ｔ４４までの短時間Ｔ４０の区間内で、従来より正確に真値を算出可能なダイボンダを、以下で、説明する。
【００２５】
次に、図５を用いて、ワークやウエハから光学系までの光路内の気流（空気の乱れ）に起因する光学的な揺らぎについて説明する。この光学的な揺らぎは、温度変化や噴出しエアーなどによって発生する。図５は、ワークやウエハから光学系までの光路内の気流（空気の乱れ）に起因する光学的な揺らぎによるオフセットの一例を示す図である。図５（ａ）および（ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸は基準位置からのオフセットを示す。
図５（ａ）は、ダイマウンタで一般的に光路内の気流によって発生する、オフセット振幅波形の一例を示す図である。山ＰＡ１谷ＰＡ２の発生タイミング（周期）や振幅は、ランダムに近いが、振幅の最大値Ａｍａｘや周期の最大値Ｌｍａｘは、ある所定の範囲内に収まる。
図５（ｂ）は、図５（ａ）の振幅波形の揺らぎの振幅波形に対して、撮像を繰り返し行った時刻での振幅をＰ１〜Ｐ４のドットで示した図である。
図５（ｃ）は、図５（ｂ）のように撮像した都度の揺らぎの振幅値をヒストグラムにした図である。横軸は頻度、縦軸は振幅（例えば、中央値はオフセットゼロである）のクラス代表値を示す。
このように、振幅のばらつきは、確率分布に依存する標準偏差で表すことができる。
【００２６】
さて、図６を用いて、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例を説明する。図６は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、振動による揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。横軸は時間を示し、縦軸は基準位置からのオフセットを示す。
図６（ａ）は、撮像装置の電子シャッター時間（蓄積時間）が、振動の１波長に対して比較的短い場合のぶれ幅ｗ、ぶれ幅中心ｃ、およびオフセット基準位置（整定位置）の関係を示す図である。ぶれ幅ｗは、シャッター時間内の“オフセット最大値”と“オフセット最小値”の差である。
ｗ  ＝  “オフセット最大値”−“オフセット最小値”
従って、ぶれ幅中心ｃの位置は、シャッター時間内の“オフセット最大値”と“オフセット最小値”の和の１／２の値である。
ｃ  ＝  （“オフセット最大値”＋“オフセット最小値”）／２
図６（ｂ）は、撮像装置の電子シャッター時間（蓄積時間）が、振動の１波長に対して十分短い場合のぶれ幅ｗ、ぶれ幅中心ｃ、およびオフセット基準位置（整定位置）の関係を示す図である。ぶれ幅ｗは小さくなるが、ぶれ幅中心ｃは整定位置に対して振幅分の範囲で不定になる。振動とシャッターの同期がとれない場合には、位置が確定できない。
図６（ｃ）は、撮像装置の電子シャッター時間（蓄積時間）が、振動の１波長より十分長い場合のぶれ幅ｗ、ぶれ幅中心ｃ、およびオフセット基準位置（整定位置）の関係を示す図である。ぶれ幅ｗは大きくなるが、ぶれ幅中心ｃの変動範囲が、整定位置に対して、プラス側に、“正側オフセット絶対値の最大”と“負側オフセット絶対値の最大”の差の絶対値の１／２の値、及びマイナス側に、正側オフセット絶対値の最大”と“負側オフセット絶対値の最大”の差の絶対値の１／２の値となる。
±｜“正側オフセット絶対値の最大”−“負側オフセット絶対値の最大”｜／２
振幅が比較的安定している振動に対しては、その値が小さくなる。
【００２７】
図７を用いて、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例を説明する。図７は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、気流による光学的な揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。
気流による光学的な揺らぎは、気流や粗密に何らかの傾向がない場合には、通常、ランダムに発生すると考えて良い。本実施例では、気流による光学的な揺らぎが、ランダムに発生するとして以下のように検討した。
即ち、画像処理による位置は、真値に対して、一定の確率分布で分散する。このため、整定位置が、図７のような揺らぎ波形の中央付近に存在する確率が最も高い。その分散をほぼ算出できるだけ長いシャッター時間（蓄積時間）を設けるようにすることによって、真値を中心に挟んだ画像データになる。この画像データは、短いシャッター時間で撮像した画像よりも、正確に真値を算出することができる。
【００２８】
図８は、上述の図６若しくは図７で説明したシャッター時間に対する画像データの一例を示す図である。図８には、（ａ）シャッター時間が揺らぎ周期（１波長）に対して十分短い場合、（ｂ）シャッター時間が揺らぎ周期（１波長）に対して比較的短い場合、（ｃ）シャッター時間が揺らぎ周期（１波長）に対して十分長い場合について、それぞれ、テンプレート登録時の画像、ランタイム時間の画像を示す。
図８（ａ）は、それぞれの画像がぶれない。しかし、中心位置も確定しない。そして、ランタイム時の画像は、テンプレート登録された画像と異なる。
図８（ｂ）は、それぞれの画像がぶれる。従って、中心位置も確定しない。そして、ランタイム時の画像は、テンプレート登録された画像と異なる。
図８（ｃ）は、それぞれの画像がぶれる。しかし、中心位置は、実際の中心位置に近くなる。さらに、ランタイム時の画像は、テンプレート登録された画像に類似する。
即ち、図６、図７、および図８で説明したように、ランタイム時若しくはそれに加えてテンプレート画像登録時に、シャッター時間を揺らぎ周期（１波長）に対して十分長くし、にじんだ画像でパターンマッチングする画像処理アルゴリズムとする。これによって、にじみの中心が真値に近くなる。この結果、位置決め精度が向上する。
【実施例２】
【００２９】
本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の他の実施例を、図９によって説明する。実施例１においては、シャッター時間を揺らぎ波長より十分長いシャッター速度で画像を取得し、にじんだ画像でパターンマッチングする画像処理アルゴリズムを用いた。
図９によって、振動による影響を除去可能なシャッター時間の別の算出手段および方法を説明する。図９は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例を説明するための図である。９０１はＣＣＤ撮像素子若しくはＣＭＯＳ撮像素子を用いた撮像装置、９０５は撮像装置９０１の光軸、９１４はレンズ、９１１は撮像装置９０１の光軸９０５上でかつ撮像素子（撮像装置９０１の上側）側に設けられたセンサ、９１２は撮像装置９０１の光軸９０５上でかつレンズ９１４側（撮像装置９０１の下側）に設けられたセンサである。また、９０１’はＣＤ撮像素子若しくはＣＭＯＳ撮像素子を用いた撮像装置、９０５’は撮像装置９０１’の光軸、９１４’はレンズ、９１１’は撮像装置９０１’の光軸９０５’上でかつ撮像素子（撮像装置９０１’の上側）側に設けられたセンサ、９１２’は撮像装置９０１’の光軸９０５’上でかつレンズ９１４’側（撮像装置９０１’の下側）に設けられたセンサである。
【００３０】
図９の実施例では、シャッター開口（蓄積開始および終了）タイミング制御によって振動の波形を測定する方法について述べる。即ち、振動抑制のために振動周期若しくは振動終息時間を算出するものである。
使用するセンサとしては、一般的には、加速度センサや振動センサが考えられる。しかし、振動センサでの測定は、以下の理由で、取り込み画像への影響を確認することが難しくなる虞がある。
即ち、図９（ａ）は、撮像装置９０１の光軸が、垂直方向になるようにセットされている模式図である。図９（ｂ）は、振動により、光軸が垂直な撮像装置９０１から、少し光軸が回転した（角度θ）場合の模式図である。
光軸上に上下２つの振動センサを取り付けた場合には、（１）センサが回転の支点中心になる場合には反応しない、（２）光学系が長い光路を持つ場合にはオフセットが反映されない、等の問題がある。
また、加速度センサでも、一般的には、オフセットは算出できないが、取りだした波形を積分すれば、類推できる。ただ、図９によって加速度センサを使用しても、画像上でのオフセットを正確に算出することは難かしいので、センサでの測定結果より実画像での影響度を測定して、最適なシャッター時間を選択する。
【００３１】
図９の実施例について、図１０を用いてさらに説明する。図１０は、撮像装置が撮像した画像から測定した画像に与える振動を説明する図である。横軸は時間を示し、縦軸はオフセットを示す。図１０（ａ）は１つの連続して撮像した画像の振動波形について、フレームサイクル（垂直同期：ＶＤ）とシャッタースピードの関係を示した図である。図１０（ｂ）は、１回目、２回目、および３回目に撮像した画像の振動波形を併記した図である。
【００３２】
図１０において、繰り返し発生する装置振動が、画像に与える影響は、その撮像装置によって測定できる。画像は、一般的に、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子などの撮像素子を用いた撮像装置によって撮像される。しかし、撮像された画像は、撮像素子の画像吐き出し時間（画像転送時間）より高周期で撮像を繰り返すことができない。従って、撮像された画像は、その連続性を正確に維持できない。このため、振動などの軌跡解析に使用することは一般的に難かしい。即ち、図１０（ａ）に示すように、シャッター時間ｓはフレームサイクルＶＤより短くできても、タイミングはフレームサイクルに依存する。このため映像の連続性を維持できなくなる。
【００３３】
しかし、本発明の一実施例では、シャッター時間を測定する上で、撮像装置が撮像した実際の画像が、振動の影響をどのように受けているかを正確に測定することが重要である。このため、図１０（ｂ）に示すように、本実施例２では、装置の動作再現性を利用している。
図１１は、縦軸と振動波形の交点（黒丸）が振動発生タイミングとその座標であることを示す図である。横軸が時間を示し、縦軸は基準位置からのオフセットを示す。
図１（ａ）は測定１回目、図１１（ｂ）は測定２回目、図１１（ｃ）は、測定３回目、・・・、図１１（ｄ）は、測定Ｎ回目である（Ｎは、２以上の自然数）。
発生起因が常に同じで、装置の剛性が十分ある場合、その振動の描く軌跡は周期測定を行うレベルでの再現性は大きい。
これにより、振動周期、振幅、および減衰時間が測定でき、必要精度に対するシャッター時間を算出できる。
即ち、振動波形を何回発生しても、装置の剛性が高ければ再現性が大きいことを利用したものである。その結果、振動の周期、振幅の幅がほぼ一定であることによって、シャッター速度およびシャッタータイミングを決定することができる。このため、上記実施例２によって振動を測定し、測定した振動波形を用いて、実施例１を適用することによって位置決め精度が向上する。その結果、ボンディング精度が向上する。
【実施例３】
【００３４】
本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の他の実施例を、図１２によって説明する。図１２は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の実施例１を実施するにあたって、さらに、気流等による光学的な揺らぎの影響を除去可能なシャッター時間の算出手段および方法の一実施例を説明するための概略図である。即ち、図１２は、繰り返し認識による気流影響除去に必要なシャッター時間を測定するための手段および方法を説明する図である。横軸はシャッター時間を示し、縦軸は標準偏差を示す。
図１２において、装置を停止させた状態で、パターマッチング等の画像処理を行う。“画像取り込み”と“位置検出”とを繰り返し実行する。これによって、検出のばらつき（検出精度）を測定する。
即ち、シャッター時間を変化させながら、上記“画像取り込み”と“位置検出”とを繰り返し実行することによって、それぞれのシャッター時間における検出精度の傾向を測定することができる。
このシャッター時間毎の検出精度の傾向は、揺らぎの周期傾向によって定まる。揺らぎの周期に対比して十分にシャッター時間が得られていない場合には、繰り返し精度は劣化する（シャッター時間がポイントｓ０未満）。ポイントｓ０以上に、シャッター時間を延ばすと、その精度が安定してくる（シャッター時間がポイントｓ０以上でかつポイントｓ１未満）。これにより、必要精度に対する必要なシャッター時間（例えば、ポイントｓｓ）を算出することができる。
【００３５】
この結果、上記実施例３によって気流の揺らぎを測定し、測定したシャッター速度−位置決め精度の標準偏差の波形を用いて、実施例１若しくは実施例２を適用することによって位置決め精度が向上する。即ち、その結果、ボンディング精度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ダイボンダに限らず、駆動機構や搬送系を有し、位置合わせを画像処理によって行うワイヤボンダ、チップマウンタ、ディスペンサ、ビームはんだ付け装置、シーリング装置等の半導体製造装置に適用可能であり、発熱部を有しない装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１１：ウエハ供給部、  １２：ワーク供給・搬送部、  １３：ダイボンディング部、  １００：ダイボンダ、  １１１：ウエハカセットリフタ、  １１２：ピックアップ装置、  １２１：スタックローダ、  １２２：フレームフィーダ、  １２３：アンローダ、  １３１：プリフォーム部、  １３２：ボンディングヘッド部、  ２０１：撮像装置、  ２０２：撮像装置、  ２０３：撮像装置、  ２１１：：ウエハ、  ２１２、２１３：ワーク、  ２３２：プリフォーム部の処理位置、  ２３３：ダイボンディング部の処理位置、  ２５１：ピッチ、  ３０１：画像処理装置、  ３０２：位置制御装置、  ３０３：Ｘ軸駆動部、  ３０４：Ｙ軸駆動部、３０５：θ軸駆動部、  ３０６：Ｘ軸モータ、  ３０７：Ｙ軸モータ、  ３０８：θ軸モータ、  ９０１、９０１’：撮像装置、  ９０５、９０５’：光軸、  ９１１、９１１’、９１２、９１２’：センサ  ９１４，９１４’：レンズ。
【図１】
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【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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