(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを保持してボンディングするボンディングヘッド側へチップを供給する前に、チップをその反ボンディング面を吸着手段により吸着保持したままチップを所定形状のチップ押当部材に当接させ吸着手段に対するチップの位置を調整することによりチップと吸着手段の相対位置を決め、位置決めされたチップを吸着手段で吸着保持したままボンディングヘッド側へ供給することを特徴とするチップボンディング装置におけるチップ供給方法。
【請求項２】
チップのボンディング面を非接触状態に保って、吸着手段でチップを吸着保持したままチップと吸着手段の相対位置を決める、請求項１のチップボンディング装置におけるチップ供給方法。
【請求項３】
チップと吸着手段の相対位置を、吸着手段の移動制御プログラムにより設定する、請求項１または２のチップボンディング装置におけるチップ供給方法。
【請求項４】
決めるべきチップと吸着手段の相対位置の変更を、前記チップ押当部材を一定形状、一定位置にしたまま、吸着手段の移動制御プログラムの変更のみにより行う、請求項３のチップボンディング装置におけるチップ供給方法。
【請求項５】
チップの中心部を吸着手段により吸着保持するようにチップと吸着手段の相対位置を決める、請求項１ないし４のいずれかに記載のチップボンディング装置におけるチップ供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶基板等の回路基板に半導体チップをボンディングするチップボンディング装置におけるチップ供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶基板等の回路基板に半導体チップを加熱圧着、すなわち、ボンディングするチップボンディングは、広く実用に供されているが、このボンディングにおいては、ミクロン単位の精度が要求され、かつ、それが一段と高精度になりつつある。
【０００３】
その為、一般に、回路基板と半導体チップとをボンディング位置に位置決めするように移送した後、回路基板と半導体チップとの相対位置をカメラで検出し、その位置ずれ量の算出結果に基づいて回路基板と半導体チップとの位置的精密整合を行ってボンディングしている。
【０００４】
すなわち、例えば、特開平２−２２６７３７号公報において開示されているように、ＸＹテーブル装置を構成している上段テーブル（Ｘテーブル若しくはＹテーブル）のスライドテーブル上に載置された回路基板と、この基板の上方において半導体チップを吸着保持しているボンディングツールを装着したボンデイングヘッドとの間に二視野光学系を移動させて、回路基板と半導体チップとの相対位置を検出し、その位置ずれ量の算出結果に基づいて、回路基板を支持しているボンディングステーを微動させて回路基板と半導体チップとを位置的に精密整合せしめた後、ボンディングヘッドを下方に移動させてボンディングするようにしている。
【０００５】
しかし、このボンディングは、回路基板と半導体チップとの相対位置を、二視野光学系で検出している為、この光学系自体の精度に左右、すなわち、上方の半導体チップに印されている位置決め基準用アライメントマークを検出する一方の光学系と、下方の回路基板の電極部に印されている位置決め基準用アライメントマークを検出する他方の光学系との同心的関係のずれに左右されて、ミクロン単位で、しかも、一段と高精度が要求される場合（例えば、液晶基板の電極にボンディングする所謂、ＣＯＧの場合等）のボンディングには適していなかった。
【０００６】
その為、二視野光学系に代えて、半導体チップに印されている位置決め基準用アライメントマークと、回路基板の一端の電極部に印されている位置決め基準用アライメントマークとを、その下方から検出する一視野光学系を採用することが検討さるようになり、既に、この種のボンディングが特開平４−１９９５２５号公報において提案されている。
【０００７】
しかし、このボンディングも、前者と同様に、回路基板を支持しているボンディングステーを微動させて回路基板と半導体チップとの位置的精密整合を行うものであるから、回路基板の大型化に伴って重量が大きくなると、かかる微動による位置的精密整合を高精度に行うことが困難になる欠点を有していた。
【０００８】
また、一視野光学系を採用することに伴ってボンディングステージの下方に、カメラを位置させる為の通路を形成する必要がある関係上、ボンディングステージを移動制御するＸＹθテーブル装置等で構成されたステージ移動制御装置に、ボンディングステージを片持ち状態に装着することが余儀無くされていたが、このように装着されたボンディングステージで回路基板を支持してボンディングすると、ボンディングステージに歪みが発生し易く、その為、特に、液晶基板の電極にボンディングする場合等のように、一段と大きな押圧条件下でボンディングする場合においてそれが顕著であって、高精度にボンディングを行うことが困難であることの欠点も有していた。
【０００９】
更に、ボンディングステージ上に載置されている回路基板の精密位置決め基準用アライメントマークを、ボンディングステージの下方に移動された前記カメラにより検出する為に、かかるボンディングステージを、光を透過し得る透明材で構成しなければならなく、従って、実用的で無いといった欠点も有していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような諸々の欠点に着目し、それらを解決すべく鋭意検討の結果、その第１に、ボンディング位置における回路基板と半導体チップとの位置的精密整合を、ボンディングステージの方で行わずにボンディングヘッドの方で、しかも、ボンディングヘッド全体を移動させないでボンディングヘッドの下端に装着されている、半導体チップを吸着保持するボンディングツールだけを微動させて行うことにより、重い大型の回路基板にボンディングする場合においても、ボンディング位置における回路基板と半導体チップとの位置的精密整合を高精度に、かつ容易に行うことができることを見い出した。
【００１１】
また、その第２に、ＸＹテーブルで構成されたステージ移動制御装置に対してボンディングステージを、ＸＹテーブルを構成している上段テーブルのスライドテーブル上に装着されたステージベースと、ステージベース上に装着された基板受けと、ＸＹテーブルを構成している下段テーブルのスライドテーブル上に装着された門型透視架台と、基板受けと門型透視架台間において水平に上下動し得るようにステージベース上に装着されたサクション板と、サクション板上に装着された複数の吸着パッドとで構成するという如くに、ボンディングステージ側を特殊な構造に設けることにより、一段と大きな押圧条件下でのボンディングにおいても、ボンディングステージに歪みが発生するのを防止し得て高精度にボンディングを行うことができることを見い出した。
【００１２】
上記のような方式により、回路基板と半導体チップとの位置的精密整合を高精度に、かつ容易に行うことができることが可能になった。ところが現実には、ボンディングすべき半導体チップのサイズは種々変更され、サイズの異なるチップが供給されることから、ボンディングヘッド側にチップを供給するチップ供給機構にも、供給のための精度の良い位置決め、および、治具等の交換を行うことなく容易にチップサイズの変更に対処できる機能が求められるようになってきた。
【００１３】
そこで本発明の課題は、とくに、チップボンディング装置においてボンディングヘッド側にチップを供給するチップ供給機構に関し、供給のための精度の良い位置決め、および、治具等の交換を行うことなく容易にチップサイズの変更に対処できる機能を有する、チップボンディング装置におけるチップ供給方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るチップボンディング装置におけるチップ供給方法は、半導体チップを保持してボンディングするボンディングヘッド側へチップを供給する前に、チップをその反ボンディング面を吸着手段により吸着保持したままチップを所定形状のチップ押当部材に当接させ吸着手段に対するチップの位置を調整することによりチップと吸着手段の相対位置を決め、位置決めされたチップを吸着手段で吸着保持したままボンディングヘッド側へ供給することを特徴とする方法からなる。
【００１５】
この方法においては、チップのボンディング面を非接触状態に保って、吸着手段でチップを吸着保持したままチップと吸着手段の相対位置を決めることが好ましい。
【００１６】
また、チップと吸着手段の相対位置は、吸着手段の移動制御プログラムにより設定することができる。チップサイズの変更等がある場合には、決めるべきチップと吸着手段の相対位置の変更を、前記チップ押当部材を一定形状、一定位置にしたまま、吸着手段の移動制御プログラムの変更のみにより行うことができる。
【００１７】
また、決めるべきチップと吸着手段の相対位置に関しては、たとえば、チップの中心部を吸着手段により吸着保持するようにチップと吸着手段の相対位置を決めることができる。
【００１８】
本発明に係るチップボンディング装置におけるチップ供給方法に用いるチップ供給装置としては、例えば、半導体チップを保持してボンディングするボンディングヘッド側へチップを供給する装置であって、チップをその反ボンディング面を吸着して取り出すとともにボンディングヘッド側へ移動して供給するす吸着手段と、吸着手段の移動経路途中に設けられ、吸着手段で吸着保持されボンディング面が非接触状態に保たれたチップに当接され該当接により吸着手段に対するチップの位置を調整することによりチップと吸着手段の相対位置決めが可能な所定形状のチップ押当部材を備えた位置決め機構と、を有するものからなる。
【００１９】
この装置においては、チップと吸着手段の相対位置を設定する、吸着手段の移動制御プログラムを備えた構成とすることもできる。その場合、チップ押当部材が一定形状、一定位置とされ、決めるべきチップと吸着手段の相対位置の変更が、前記吸着手段の移動制御プログラムの変更のみにより行われるようにすることができる。
【００２０】
また、この装置においても、位置決め機構におけるチップと吸着手段の相対位置決めについて、チップの中心部が吸着手段により吸着保持されるように行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
まず、チップボンティング装置のチップボンティング部の構造を説明し、続いて、チップボンティング部へチップを供給する供給装置の構造について説明する。
【００２２】
図１において、鎖線で示されている回路基板１は、その一端が、ボンディングステージ２の基板受け３で支持されていると共に電極が形成されている方の他端が門型透視架台４で支持され、かつ、サクション板５に装着されている複数の吸着パッド６で吸着保持されている。なお、門型透視架台４の上端に透視ガラス７が装着されている。
【００２３】
この状態において、ＸＹＺテーブルで構成されたカメラ移動制御装置８に装着されているＣＣＤカメラ９がカメラ移動制御装置８の駆動制御により移動され、その撮像ヘッド１０が、門型透視架台４により区画された空間領域１１内に移動され、門型透視架台４により支持されている回路基板１の一端に印されている精密位置決め基準用アライメントマークをその下方より検出する。
【００２４】
続いて、Ｘテーブルである下段テーブル１２のスライドテーブル１３がＸａ方向へ移動されて門型透視架台４がボンディング位置Ａから退避される。すると、ＣＣＤカメラ９が、ボンディング位置Ａに位置されている上方のボンディングヘッド１４のボンディングツール１５が吸着保持している半導体チップ１６に印されている精密位置決め基準用アライメントマークを、その下方より検出する。
【００２５】
次いで、下段テーブル１２のスライドテーブル１３がＸｂ方向へ移動され、門型透視架台４がボンディング位置Ａにリターンされると共にボンディングツール１５が両アライメントマークの位置ずれを無くするように所定に移動制御され、これにより、回路基板１と半導体チップ１６とが位置的に精密整合せしめられ、以下、ボンディングヘッド１４が下方へ移動して加熱圧着、すなわち、ボンディングする。
【００２６】
その際、回路基板１の荷重が作用しない方のボンディングヘッド１４側で、しかも、ボンディングヘッド１４全体を微動させないで、このヘッドの一部分であるボンディングツール１５だけを微動させるから、高精度に整合させることができる。また、下段テーブル１２のスライドテーブル１３上に装着されている門型透視架台４によって回路基板１のボンディング側一端を支持しているから、ボンディング時におけるボンディングステージ２の歪みを一段と微小にすることができる。
【００２７】
そして、ボンディングを終えてボンディングヘッド１４が、上方の元の位置へ移動されると、サクション板５が上方へ移動されて、基板受け３及び門型透視架台４で支持されていた回路基板１が上方へ移動され、かつ、Ｙテーブルである上段テーブル１７のスライドテーブル１８がＹｂ方向へ移動される。なお、この移動は、続いてボンディングを行う箇所をボンディング位置Ａに位置決めさせるように行われる。よって、上述と同様の工程を経て、次々とボンディングを行うことができる。
【００２８】
次に、チップボンティング部へチップを供給する供給装置の構造について説明するに、チップボンティング装置の全体的斜視姿が示されている図２において、機台２０上に、ボンディングヘッド１４、ボンディングステージ２、ＣＣＤカメラ９、チップスライダー２１、ボンディングヘッド１４側へとチップ１６を供給するチップローダー２２等が装着されているが、チップローダー２２は、水平面内において互いに直交するＸＹ方向に移動し得るように装着されているアーム２３にシリンダー２４を装着すると共に、このシリンダー２４のロッド先端に吸着手段としての吸着パッド２５を装着して構成されている。
【００２９】
その為、アーム２３のＸＹ方向への移動制御と、シリンダー２４による吸着パッド２５のＺ方向（上下方向）への移動制御とにより、チップ収納部としてのチップトレー２６の所定の収納区画内から半導体チップ１６を、その反ボンディング面にて吸着保持し、それを、本発明におけるチップの位置決め機構の外形位置決め板２７の所に移送することができる。なお、外形位置決め板２７は、機台２０に水平に装着されていると共に、これの上面に、図３において示されているように、所定形状の、本実施態様では一対のＬ字形の、チップ押当部材としてのチップ押当板２８を装着している。
【００３０】
その為、吸着パッド２５により吸着保持されて両チップ押当板２８間に移送されて来た半導体チップ１６は、吸着パッド２５に位置ずれが可能なように吸着保持されたままの状態で、アーム２３の図示矢印方向（ＸＹ方向）への移動制御により、つまり、吸着パッド２５ＸＹ方向への移動制御により、両チップ押当板２８のＬ字形の各面に当接されて、チップ１６と吸着パッド２５の相対位置が目標とする所定の位置関係に決められる。本実施態様では、チップ１６の中心部が吸着パッド２５により吸着保持されるように位置決めされる。
【００３１】
その際、半導体チップ１６は、その下面が、外形位置決め板２７の上面に接触しないような高さに（ボンディング面が非接触の状態で）吸着保持されて位置決めされるので、半導体チップ１６のボンディングしようとする方の面（ボンディング面）、すなわち、下面の損傷を防止することができる。また、このようなチップ位置決め方法によると、半導体チップ１６の大きさが変っても、チップローダー２２の移動制御プログラム（つまり、吸着パッド２５の移動制御プログラム）を所定に変更するだけで対処することができ、従って、高精度の位置決めを確保できるとともに、治具交換等を行なわずに容易にチップサイズ変更に対処することができる。
【００３２】
引き続いて、かかる位置決めを終えると、アーム２３のＸＹ方向への移動制御と、シリンダー２４による吸着パッド２５のＺ方向への移動制御とにより、チップスライダー２１上に半導体チップ１６が移載されると共に、このスライダー２１が、ボンディングヘッド１４の方へと移動される（つまり、チップ１６がボンディングヘッド１４側へと供給される）。なお、チップスライダー２１は、図示されていないサーボモータで駆動回転される螺子軸に螺着されて水平に移動し得るように装着され、チップ受取り位置Ｂ（原点）からボンディングヘッド１４に接近されたチップ待機位置に水平に移動される。
【００３３】
そして、ボンディングヘッド１４が、その下方におけるボンディングを終えて上方のヘッド原点にリターンされると、チップスライダー２１が、かかる待機位置からボンディングヘッド１４の下方に移動される。その為、半導体チップ１６をボンディングヘッド１４の下方に迅速に移送することができる。
【００３４】
次に、ボンディングヘッド１４は、ボンディング位置Ａに装着されているが、このヘッド１４は、機台２０上に装着されている支柱３０の上端に装着の反力受け３１等で構成されている。すなわち、その拡大された姿が示されている図４において、ブラケット用縦ガイド３２及びＺテーブル３３は、機台２０上に装着されている箱状ブラケット３４（図２参照）に装着され、そして、シリンダーブラケット３５は、ブラケット用縦ガイド３２で案内されてＺ方向（上下方向）に摺動し得るように装着されていると共にヘッドブラケット３６も、Ｚテーブル３３で案内されて同方向に摺動し得るように装着されている。
【００３５】
なお、ヘッドブラケット３６は、ＸＹθテーブル３８の上部を構成しているＸＹテーブル３８ａに装着されていると共にツールブラケット３７は、ＸＹθテーブル３８の下部を構成しているθテーブル３８ｂに装着されている。
【００３６】
また、Ｚテーブル３３は、サーボモータ３９によってネジ軸を回転させてピッチ送りするネジ軸送り機構（図示されていない）を備えているが、この機構にヘッドブラケット３６が連携されている。従って、かかる機構を介してヘッドブラケット３６が移動されると、ツールブラケット３７も一緒に移動される。
【００３７】
一方、シリンダーブラケット３５に装着されているエアーシリンダー４１のピストンロッド４２は、加圧伝達軸４３と上下方向に同心的に位置され、かつ、ピストンロッド４２の下端は、通常においては（図示のように、ピストンロッド４２が上方の原点位置に没されているときには）、加圧伝達軸４３の上端に対して一定間隔に離別されている。
【００３８】
また、加圧伝達軸４３は、ヘッドブラケット３６、ＸＹθテーブル３８及びツールブラケット３７を貫通して上下動し得るように装着されていると共に、その下端がボンディングツール１５の上端に当接されて抜け止めされている。なお、軸受１９はヘッドブラケット３６に装着されている。
【００３９】
その為、ヘッドブラケット３６及びツールブラケット３７を静止させた状態において、エアーシリンダー４１のピストンロッド４２を下方に突出させることにより、その下端を加圧伝達軸４３の上端に当接させ、更に下方へ突出させることにより加圧伝達軸４３を下方へ摺動させることができ、そして、このようにして加圧伝達軸４３を下方へ摺動させることにより、その下端でボンディングツール１５を押して下方へ移動させることができる。
【００４０】
なお、下方へ突出されていたピストンロッド４２が没されて上方へ移動されると、加圧伝達軸４３は、後述するように、弾性体（コイルバネ）４７を介してツールブラケット３７に吊り下げられた状態に装着されているボンディングツール１５により押されて上方へ摺動されて元の位置にリターンされる。
【００４１】
加えて、ボンディングツール１５は、その一端が、このツール１５の下端側部（先端側部）に設けられている吸気通路（図示されていない）に接続されている耐圧ホースを経て吸気することにより、前記吸気通路と連通されるようにツール下端面（チップ吸着保持面）に開口されている吸気孔から吸気して半導体チップ１６を吸着保持し得ると共にヒータを内蔵し、パルスヒータ制御装置４４（図２参照）により迅速に所定温度に加熱し得るように構成され、かつ、ツールブラケット３７に装着のピン４５とボンディングツール１５に装着のピン４６とに弾性体（コイルバネ）４７が係止されている（図示されていない反対側の方にも同様に係止されている）。すなわち、この一対の弾性体（コイルバネ）４７によってツールブラケット３７に吊り下げられた状態に装着されている。
【００４２】
なお、このツール１５は、ツールブラケット３７の縦ガイド穴４０に摺動し得るように嵌挿されているガイド部５１を備えており、従って、ヘッドブラケット３６が下方へ移動されると、このテーブル３６と一体的に下方へ移動されるツールブラケット３７に追従してボンディングツール１５も同方向に移動し、これと反対に、ヘッドブラケット３６が上方へ移動されると、ボンディングツール１５も同方向に移動する。
【００４３】
同様に、シリンダーブラケット３５に装着のピン４８と反力受け３１に装着のピン４９とにも弾性体（コイルバネ）５０が係止されている。なお、シリンダーブラケット３５の上面側にロードセル２９が装着されている。また、前記耐圧ホースの他端は図示されていない真空ポンプに接続されている。
【００４４】
而して、Ｚテーブル３３の前記ネジ軸送り機構により、ヘッドブラケット３６を下方へ移動させてボンディングツール１５をボンディング開始高さに位置決めし、次いで、エアーシリンダー４１のピストンロッド４２を下方へ所定ストローク突出させて加熱圧着、すなわち、ボンディングすることができる。
【００４５】
そして、ボンディングを終えると、エアーシリンダー４１のピストンロッド４２を没して上方の原点位置にリターンさせると共にＺテーブル３３の前記ネジ軸送り機構によりヘッドブラケット３６を上方へ移動させてボンディングツール１５を上方の原点位置にリターンさせることができる。
【００４６】
図４においては、この状態が示されているが、引き続いて、チップスライダー２１により、その下方に半導体チップ１６が移送されて来ると、Ｚテーブル３３の前記ネジ軸送り機構により、下方へ所定ストローク移動されてチップスライダー２１上の半導体チップ１６をボンディングツール１５で吸着保持し、次いで、上方の原点位置へリターンされる。
【００４７】
このように、ボンディングヘッド１４を、ボンディング位置Ａから他所へ移動し得ないように装着して、常にボンディング位置Ａにおいて半導体チップ１６を吸着保持するように設けている。その為、ボンディングヘッド１４を、ボンディング位置Ａ以外の他の所へ移動させて半導体チップ１６を吸着保持し、それを、ボンディング位置Ａにリターンさせるようなチップ供給態様に比してチップ供給サイクルの短縮化を図ることができる。
【００４８】
次に、拡大図である図１において、ボンディングステージ２は、ステージ移動制御装置５５上に装着されているが、この移動制御装置５５は、Ｘテーブルである下段テーブル１２とＹテーブルである上段テーブル１７とで構成され、かつ、下段テーブル１２のスライドテーブル１３は、固定側テーブル５６で案内されてＸ方向へ移動し得るように装着されていると共に、このスライドテーブル１３上に上段テーブル１７が装着、すなわち、上段テーブル１７のスライドテーブル１８は、スライドテーブル１３上に装着されている固定側テーブル５７で案内されてＹ方向へ移動し得るように装着されている。
【００４９】
一方、ボンディングステージ２は、スライドテーブル１８上に装着されたステージベース５８と、このベース５８上に装着された基板受け３及びサクション板５と、下段テーブル１２のスライドテーブル１３上に装着された門型透視架台４とで構成されている。なお、基板受け３は、ステージベース５８の上端にＸ方向に延設された一対のガイドレール５９で案内されて移動し得るように装着され、また、サクション板５は、図１の縦断面図である図５において示されているように、ステージベース５８に装着されたエアーシリンダー６０のピストンロッド先端に装着されている可動ブラケット６１上に装着され、このシリンダー６０によって水平に上下動し得るように装着されている。
【００５０】
なお、可動ブラケット６１は、ステージベース５８に装着されている左右の縦ガイドレール６２で案内されて移動し得るように装着されている。加えて、サクション板５には、複数の吸引孔６３が設けられていると共にこの孔６３と連通されるようにサクション板５の上面側に複数の吸着パッド６が装着されている。その為、一端が真空ポンプ（図示されていない）に接続されている管路６４の他端を、サクション板５の吸気口に接続することにより、吸着パッド６群から吸気することができる。
【００５１】
また、門型透視架台４は、これの縦断面した姿が図５において示されているが、基板受け３とほぼ同一レベルに設けられ、その上端に透視ガラス７が装着されている。なお、透視ガラス７の上面を基板受け３の上面より、僅かに高くするのが好ましく、かつ、透視ガラス７の下方には透視孔６５が設けられている。
【００５２】
更に、ＣＣＤカメラ９は、ＸＹＺテーブルで構成されているカメラ移動制御装置８上に装着されている。すなわち、この移動制御装置８は、下段のＸテーブル７０上にＹテーブル７１を装着すると共にＹテーブル７１上にＺテーブル７２を装着して構成され、かつ、かかるＺテーブル７２にＣＣＤカメラ９を装着している。なお、Ｚテーブル７２は、サーボモータ７３でネジ軸７４を駆動回転させることによりＺ方向へ移動し得るように装着されている。
【００５３】
また、ステージ移動制御装置５５及びカメラ移動制御装置８を構成している各スライドテーブル１３，１８，７５，７６も、サーボモータ７３でネジ軸を回転させてピッチ送りをするネジ軸送り機構を介して移動し得るように装着されている。
【００５４】
而して、このボンディング装置によると、次のようにして、加熱圧着、すなわち、ボンティングすることができる。なお、ボンティングを行うに当って、ボンティングステージ２上に回路基板１が供給されるが、これは上段テーブル１７のスライドテーブル１８をＹａ方向へ移動させた状態において作業員により行われる。その際、ボンディングヘッド１４は、上方のヘッド原点位置に移動されている。また、Ｙａ方向へ移動されたボンティングステージ２のサクション板５は、これに装着されている吸着パッド６群の上端が、基板受け３又は門型透視架台４の上面よりも少し上方に位置されるようにシリンダー６０を介して上方へ移動されている。
【００５５】
そして、作業員が、吸着パッド６群上に、回路基板１を、電極が形成されている方の一端を門型透視架台４側へ位置させるように載置すると、図示されていない真空ポンプによる吸気が開始されて回路基板１が吸着パッド６群で吸着保持される。次いで、上段テーブル１７のスライドテーブル１８がＹｂ方向へ移動されて、最初にボンディングする箇所がボンディング位置Ａに位置決めされ、かつ、その後、サクション板５がシリンダー６０を介して下方へ移動される。
【００５６】
この姿が図５において示されている。同図において、回路基板１は、吸着パッド６群で吸着保持されたまま、ボンディング位置Ａに移動されている門型透視架台４と基板受け３とで支持されている。また、これと並行して、チップスライダー２１により、ボンディング位置Ａに半導体チップ１６が移送されて来て、ボンティングヘッド１４のボンディングツール１５により吸着保持される。この状態が図１において示されている。
【００５７】
続いて、Ｘｂ方向へ退避されていたＣＣＤカメラ９がカメラ移動制御装置８の駆動制御によりＸａ方向へ移動され、その撮像ヘッド１０が門型透視架台４により区画された空間領域１１内に移動され、門型透視架台４により支持されている回路基板１の一端に印されている精密位置決め基準用アライメントマークを、その下方より検出する。その際、カメラ移動制御装置８は、必要に応じてＸ、Ｙ及びＺ方向のうちから選ばれた所定方向に各テーブル７２，７５，７６を移動せしめるように所定に駆動制御される。
【００５８】
そして、かかる検出を終えると、下段テーブル１２のスライドテーブル１３がＸａ方向へ移動され、門型透視架台４がボンディング位置ＡからＸａ側へ退避、すなわち、ＣＣＤカメラ９の撮像視野外へ退避される。すると、ＣＣＤカメラ９が、その上方のボンディングツール１５が吸着保持している半導体チップ１６に印されている精密位置決め基準用アライメントマークをその下方より検出する。なお、その際、必要ならば、ＣＣＤカメラ９がＺａ方向へ移動せしめられる。そして、この検出を終えると、Ｘｂ側の元の退避位置へリターンされる。
【００５９】
引き続いて、下段テーブル１２のスライドテーブル１３がＸｂ方向へ移動され、門型透視架台４がボンディング位置Ａにリターンされると共に、ボンディングツール１５が、両アライメントマーク同士の位置ずれを無くするように所定に移動制御され、これにより、回路基板１と半導体チップ１６とが位置的に精密整合せしめられる。なお、両アライメントマークの位置ずれの判定は、画像処理系内において行われ、その結果に基づいて、かかる移動制御、すなわち、ボンディングツール１５だけの移動制御が行われる。その際、ＸＹθテーブル３８によりＸ方向、Ｙ方向及びθ回転のうちから選ばれた所定方向にボンディングツール１５が微動される。
【００６０】
換言すると、ボンディング位置Ａにおける回路基板１と半導体チップ１６との位置的精密整合を、ボンディングステージ２の方で行わずにボンディングヘッド１４の方で、しかも、ボンディングヘッド１４全体を移動させないでボンディングヘッド１４の下端に装着されている、半導体チップ１６を吸着保持のボンディングツール１５だけを微動させて行っている。
【００６１】
その為、重い大型の回路基板１にボンディングする場合においても、そのこととは無関係に、ボンディング位置Ａにおける回路基板１と半導体チップ１６との位置的精密整合を高精度に、かつ、容易に行うことができる。なお、このような位置的精密整合を、必要に応じて複数回行うことにより、より一段と精密に整合させることができる。
【００６２】
なお、ミクロン単位の精度が要求される関係上、必要に応じてキャリブシーションが行われる。すなわち、ボンディングツール１５に設けられている基準指標を、ＸＹθテーブル３８若しくはカメラ移動制御装置８を所定に駆動してＣＣＤカメラ９で前記基準指標をサーチすることにより得られる所定の補正パラメータにより、制御系に入力されている各種のパラメータ（例えば、ＸＹθテーブル３８における、θテーブルの回転中心、Ｘテーブル及びＹテーブルの軸傾き、実送り量、或いは、カメラ移動制御装置８における、各テーブルの軸傾き、実送り量等）を補正更新する。これにより、機械的特性が経時的に変化しても、ボンディング精度を高精度に保つことができる。
【００６３】
以下、かかる精密整合を終えると、ボンディングヘッド１４が下方へ移動して加熱圧着、すなわち、ボンディングする。これは、上述のように最初にＺテーブル３３を介して、上方の原点位置のボンディングツール１５が下方へ移動されて回路基板１に接近されたボンディング開始位置に位置決めされ、次いで、エアーシリンダー４１のピストンロッド４２の下方への突出によりボンディングツール１５が回路基板１に押し付けられる。
【００６４】
その際、回路基板１のボンディングする方の一端、すなわち、大きな押圧力が作用する方の一端が、下段テーブル１２のスライドテーブル１３上に装着されている門型透視架台４で支持されているので、ボンディングステージを片持ち構造に装着した場合において問題視されていたステージ歪みの発生を、一段と大きな押圧条件下でのボンディングにおいても防止することができて高精度にボンディングを行うことができる。
【００６５】
そして、ボンディングを終えてボンディングヘッド１４が上方の原点位置にリターンされると、エアーシリンダー６０を介してサクション板５が上方へ移動されて、基板受け３及び門型透視架台４で支持されていた回路基板１が上方へ移動され、かつ、この状態において、Ｙテーブルである上段テーブル１７のスライドテーブル１８がＹｂ方向へ移動される。
【００６６】
この移動は続いてボンディングを行う箇所をボンディング位置Ａに位置決めさせるように行われ、その後、サクション板５が下方へ移動されて回路基板１が、再び基板受け３及び門型透視架台４で支持される。よって、上述と同様の工程を経て次々と高精度にボンディングすることができる。なお、ボンディングツール１５による半導体チップ１６の吸着保持は、ボンディングを終えると解除され、そして、半導体チップ１６を受け取るときに吸気が開始されて吸着保持することができる。
【００６７】
このように、回路基板１を移送してボンディング位置Ａに位置決めさせるように回路基板１を支持したボンディングステージ２を移動制御する基板位置決め用ステージ移動制御工程と、ボンディング位置Ａに位置決めされた回路基板１の精密位置決め基準用アライメントマークを回路基板１の下方からＣＣＤカメラ９で検出する基板位置検出工程と、ボンディング位置Ａのボンディングヘッド１４に備えられているボンディングツール１５により吸着保持された半導体チップ１６の精密位置決め基準用アライメントマークをボンディングヘッド１４の下方からＣＣＤカメラ９で検出するチップ位置検出工程と、チップ位置検出工程に先立ってボンディングステージ２をＣＣＤカメラ９の撮像視野外へ退避させるようにボンディングステージ２を移動制御する退避用ステージ移動制御工程と、ＣＣＤカメラ９により検出された両アライメントマークの位置ずれ量の算出結果に基いて回路基板１と半導体チップ１６との位置的精密整合をボンディングツール１５だけを微動させて行った後、ボンディングヘッド２によりボンディングするボンディング工程とを経てチップボンディングするようにしている。
【００６８】
なお、次にボンディングしようとする回路基板１が、先行のそれと大きさが異なるものである場合には、基板受け３をＸｂ側へ移動させて止めネジ等の適当な手段で所定位置に固定すればよく、このような簡単な調整作業により、大きさが異なる回路基板１を次々とボンディングすることができる。その際、上述のように、門型透視架台４を、上段テーブル１７のスライドテーブル１８上に装着しないで、下段テーブル１２のスライドテーブル１３上に装着しているので、大きな押圧条件下でのボンディングにおいても、ボンディングステージに歪みが発生するのを防止することができる。
【００６９】
また、前述したように、ボンディングしようとするチップ１６の大きさが変っても、チップローダー２２の移動制御プログラム（つまり、吸着パッド２５の移動制御プログラム）を所定に変更するだけで対処することができ、高精度の位置決めを確保できるとともに、治具交換等を行なわずに容易にチップサイズ変更に対処することができる。
【００７０】
以上、本発明に係る一実施例について述べたが、本発明においては、ボンディングしようとする回路基板は、液晶基板のような透明基板に限定されず他の不透明の回路基板であってもよく、また、上段テーブルをＸ方向に配すると共に下段テーブルをＹ方向へ配してもよく、更に、基板受けを、ねじ軸送り機構等を介して自動的に移動し得るように装着してもよい。
【００７１】
また、半導体チップ及び回路基板に印される位置決め基準用アライメントマークについても、いかなる態様のものであってもよい。また、ボンディングヘッドは、ボンディング位置から他所へ移動し得ないように装着するのが好ましいが、他の態様、例えば、ボンディング位置以外の所へ移動して半導体チップを吸着保持し、それをボンディング位置に移送する所謂、移動式に装着してもよい。
【００７２】
なお、サクション板の装着についても、大型の門型透視台を設置、すなわち、例えば、回路基板の全長よりも長い支持上端面（回路基板を支持する上端面）を形成し得るような大型の門型透視台を設置する場合においては上下動させない態様に装着してもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るチップボンディング装置におけるチップ供給方法によれば、ボンディングヘッド側にチップを供給するに際し、その供給途中でチップを吸着保持したまま、簡単にかつ高精度にチップ吸着手段とチップとの相対位置を所望の位置関係に決めることができ、かつ、チップのサイズの変更に対しても、治具交換等を行なわずに吸着手段の移動制御プログラムを変更するだけで容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディングステージ部の拡大斜視図である。
【図２】チップボンディング装置の全体的構成を示す斜視図である。
【図３】外形位置決め態様を示す斜視図である。
【図４】ボンディングヘッドの斜視図である。
【図５】図１の縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ  ボンディング位置
１  回路基板
２  ボンディングステージ
３  基板受け
４  門型透視台
５  サクション板
６  吸着パッド
７  透視ガラス
８  カメラ移動制御装置
９  ＣＣＤカメラ
１０  撮像ヘッド
１２  下段テーブル
１３  スライドテーブル
１４  ボンディングヘッド
１５  ボンディングツール
１６  半導体チップ
１７  上段テーブル
１８  スライドテーブル
２１  チップスライダー
２２  チップローダー
２３  アーム
２４  シリンダー
２５  吸着手段としての吸着パッド
２６  チップ収納部としてのチップトレー
２７  チップ位置決め機構の外形位置決め板
２８  チップ押当部材としてのチップ押当板
５５  ステージ移動制御装置
５８  ステージベース
【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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