(57)【要約】【課題】半導体チップの厚みの大きな実装処理と実装処理以外の付帯処理とを良好な精度で実行する。【解決手段】ボンディング装置１０は、撮像装置２１により撮像された画像を用いて、半導体チップの実装処理と実装処理以外の付帯処理とを実行する。ボンディング装置１０は、撮像装置２１の光学系に設けられた絞り切替機構であり、少なくとも、第１の絞りと、絞り穴径が第１の絞りより大きい第２の絞りとに切り換え可能である絞り切替機構４０と、絞り切替機構４０を制御して第１の絞りと第２の絞りとのいずれかに切り換える制御部５２とを備える。制御部５２は、第１の絞りに切り替えて撮像された画像を用いて実装処理を実行し、第２の絞りに切り替えて撮像された画像を用いて付帯処理を実行する。
2019082558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置により撮像された画像を用いて、半導体チップの実装処理と前記実装処理以外の付帯処理とを実行するボンディング装置であって、
前記撮像装置の光学系に設けられた絞り切替機構であり、少なくとも、第１の絞りと、絞り穴径が前記第１の絞りより大きい第２の絞りとに切り換え可能である絞り切替機構と、
前記絞り切替機構を制御して前記第１の絞りと前記第２の絞りとのいずれかに切り換える制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１の絞りに切り替えて撮像された画像を用いて前記実装処理を実行し、前記第２の絞りに切り替えて撮像された画像を用いて前記付帯処理を実行する、
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において、
前記制御部は、
前記絞り切換機構を前記第１の絞りに切り換えて前記実装処理を実行する場合には、絞りを切り換えた後に焦点距離の調整を行わず、
前記絞り切換機構を前記第２の絞りに切り換えて前記付帯処理を実行する場合には、絞りを切り換えた後に焦点距離の調整を行う、
ことを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のボンディング装置において、
前記付帯処理は、前記実装処理前の調整処理である、
ことを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のボンディング装置において、
前記付帯処理は、前記実装処理後の測定処理である、
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において、
前記実装処理は、ワイヤボンディングである、
ことを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載のボンディング装置において、
前記実装処理は、ダイボンディングである、
ことを特徴とするボンディング装置。
【請求項７】
請求項１に記載のボンディング装置において、
前記付帯処理は、前記実装処理後の前記半導体チップのパッドに接続されたワイヤの高さの計測処理であり、
前記制御部は、
前記計測処理において、前記撮像装置の焦点距離を一定にし、前記撮像装置の光学的位置を変化させて前記ワイヤにピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における前記撮像装置の光学的位置に基づいて前記ワイヤの高さを取得する、
ことを特徴とするボンディング装置。
【請求項８】
請求項１に記載のボンディング装置において、
前記付帯処理は、基板からの前記半導体チップの高さを計測する計測処理であり、
前記制御部は、
前記計測処理において、前記撮像装置の焦点距離を一定にし、前記撮像装置の光学的位置を変化させて前記半導体チップにピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における前記撮像装置の前記光学的位置に基づいて前記基板からの前記半導体チップの高さを取得する、
ことを特徴とするボンディング装置。
【請求項９】
請求項１に記載のボンディング装置において、
前記付帯処理は、前記半導体チップのパッドに圧着されたワイヤにより形成された圧着ボールの高さを計測する計測処理であり、
前記制御部は、
前記計測処理において、前記撮像装置の焦点距離を一定にし、前記撮像装置の光学的位置を変化させて前記圧着ボールにピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における前記撮像装置の前記光学的位置に基づいて前記圧着ボールの高さを取得する、
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、ボンディング装置に設けられた撮像装置の光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボンディング装置に撮像装置（カメラおよび光学系）が設けられ、撮像装置で撮像した画像を用いて、半導体チップ実装前の装置の較正、実装中のボンディング位置の確認、実装後のパッド上のボール形状の検査等が行われている。【０００３】
特許文献１には、実装後の半導体チップのパッド上のボール形状を検査するための撮像装置が開示されている。特許文献１には、低照射角度リング状照明器の低い照射角度からの照明を用いることによって、半導体チップの上面からの反射光の対物レンズへの入射を極力少なくした上で、更に、光学系の絞りを大きくして被写界深度を浅くすることにより、撮影対象物でないワイヤからの反射光をぼけた画像にし、撮影対象であるボールのみを明るく映し出す方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９８１９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、半導体チップを複数枚積層した積層デバイスが増加してきている。このような積層デバイスは大きな厚みを有し、例えば、積層デバイスの最上面のパッドとリードとの間の段差が大きい。撮像装置を用いて位置を確認しながら、このような積層デバイスを実装する際には、より厚み方向の見える範囲を広くする必要があるため、光学系の絞りを小さくし、被写界深度を深くすることが望まれる。【０００６】
しかし、光学系の絞りを小さくした場合には光学分解能が低くなってしまい、例えば、高い光学分解能を必要とするオフセット調整等ができなくなってしまう虞がある。なお、オフセット調整とは、カメラの光軸とキャピラリとのオフセット量を半導体チップ実装前に計測するものであり、計測されたオフセット量は実装時に使用される。【０００７】
一方、オフセット調整等のために光学分解能を高くしたい場合には、光学系の絞りを大きくする必要がある。しかし、その場合には、被写界深度が浅くなってしまい、積層デバイスの実装に支障が生じる。このように相反する要求が、ボンディング装置には存在する。【０００８】
本発明の目的は、半導体チップの厚みの大きな実装処理と実装処理以外の付帯処理とを良好な精度で実行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、撮像装置により撮像された画像を用いて、半導体チップの実装処理と実装処理以外の付帯処理とを実行するボンディング装置であって、撮像装置の光学系に設けられた絞り切替機構であり、少なくとも、第１の絞りと、絞り穴径が第１の絞りより大きい第２の絞りとに切り換え可能である絞り切替機構と、絞り切替機構を制御して第１の絞りと第２の絞りとのいずれかに切り換える制御部と、を備え、制御部は、第１の絞りに切り替えて撮像された画像を用いて実装処理を実行し、第２の絞りに切り替えて撮像された画像を用いて付帯処理を実行する、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、制御部は、絞り切換機構を第１の絞りに切り換えて実装処理を実行する場合には、絞りを切り換えた後に焦点距離の調整を行わず、絞り切換機構を第２の絞りに切り換えて付帯処理を実行する場合には、絞りを切り換えた後に焦点距離の調整を行う、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、付帯処理は、実装処理前の調整処理である、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、付帯処理は、実装処理後の測定処理である、としても好適である。【００１３】
本発明のボンディング装置において、実装処理は、ワイヤボンディングである、としても好適である。【００１４】
本発明のボンディング装置において、実装処理は、ダイボンディングである、としても好適である。【００１５】
本発明のボンディング装置において、付帯処理は、実装処理後の半導体チップのパッドに接続されたワイヤの高さの計測処理であり、制御部は、計測処理において、撮像装置の焦点距離を一定にし、撮像装置の光学的位置を変化させてワイヤにピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における撮像装置の光学的位置に基づいてワイヤの高さを取得する、としても好適である。【００１６】
本発明のボンディング装置において、付帯処理は、基板からの半導体チップの高さを計測する計測処理であり、制御部は、計測処理において、撮像装置の焦点距離を一定にし、撮像装置の光学的位置を変化させて半導体チップにピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における撮像装置の光学的位置に基づいて基板からの半導体チップの高さを取得する、としても好適である。【００１７】
本発明のボンディング装置において、付帯処理は、半導体チップのパッドに圧着されたワイヤにより形成された圧着ボールの高さを計測する計測処理であり、制御部は、計測処理において、撮像装置の焦点距離を一定にし、撮像装置の光学的位置を変化させて圧着ボールにピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における撮像装置の光学的位置に基づいて圧着ボールの高さを取得する、としても好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体チップの厚みの大きな実装を精度良く行うことができると共に、絞り穴径が大きい第２の絞りの状態で撮像装置を用いることで光学分解能を高くして実装処理以外の付帯処理を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】撮像装置を有するワイヤボンダを示す斜視図である。
【図２】撮像装置の斜視図である。
【図３】撮像装置の光学系の構成を示す説明図である。
【図４】撮像装置の絞り切替機構の一例の斜視図である。
【図５】絞り穴径に対する分解能、被写界深度、および行う処理を示す図である。
【図６】（Ａ）通常絞りにして撮像された画像と、（Ｂ）高分解能絞りにして撮像された画像とを示す図である。
【図７】ワイヤボンダの制御構成の概略を示すブロック図である。
【図８】制御部が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】積層デバイスのワイヤボンディング前の状態の断面と、調整処理における撮像装置の被写界深度とを示す図である。
【図１０】積層デバイスのワイヤボンディング前の状態の上面図である。
【図１１】オフセット調整におけるパッド上の打痕を示す図である。
【図１２】積層デバイスのワイヤボンディング後の状態の断面と、ワイヤボンディング（実装処理）における撮像装置の被写界深度とを示す図である。
【図１３】測定処理における撮像装置の被写界深度を示す図である。
【図１４】ワイヤが接続されたパッドの拡大図である。
【図１５】ワイヤの高さを計測する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。以下の説明ではリードフレーム６１の送り方向をＸ方向、リードフレーム６１の幅方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向として説明する。なお、リードフレーム６１は、基板の一例である。
【００２１】
本実施形態のボンディング装置はワイヤボンダ１０である。図１は、ワイヤボンダ１０の斜視図である。図１に示すように、ワイヤボンダ１０はＸＹテーブル１２の上に取り付けられてＸＹ方向に自在に移動することができるボンディングへッド１１の中に取り付けられたＺ方向駆動機構１８を備えている。Ｚ方向駆動機構１８には超音波ホーン１３とクランパ１５とが取り付けられ、超音波ホーン１３の先端にはキャピラリ１４が取り付けられている。キャピラリ１４にはワイヤ１６が挿通され、ワイヤ１６はスプール１７から供給されるように構成されている。そして、ボンディングヘッド１１には撮像装置２１が固定されている。
【００２２】
ワイヤボンダ１０の図示しないフレームには、ダイボンディング工程において半導体チップ６３が取り付けられたリードフレーム６１をガイドするガイドレール８１ａ，８１ｂと、リードフレーム６１を真空吸着するボンディングステージ８３が取り付けられている。
【００２３】
ワイヤボンダ１０は、撮像装置２１によって取得した画像によって半導体チップ６３とリードフレーム６１との位置を検出し、ＸＹテーブル１２によってキャピラリ１４の位置を半導体チップ６３上のパッドの位置に合うように移動させた後、Ｚ方向駆動機構１８を動作させて超音波ホーン１３の先端に取り付けられたキャピラリ１４をＺ方向に駆動し、キャピラリ１４に挿通したワイヤ１６によって半導体チップ６３のパッドとリードフレーム６１のリードとの間にワイヤ１６をボンディング（ワイヤボンディング）していく。
【００２４】
ワイヤボンダ１０は、１つの半導体チップ６３のパッドとリードフレーム６１のリードとのボンディングが終了したら、ＸＹテーブル１２によってキャピラリ１４を次のパッドの上に移動させ、上記と同様に各パッドとリードとの間をワイヤ１６によってボンディングする。そして、１つの半導体チップ６３の全てのパッドをワイヤ１６によってリードフレーム６１の各リードと接続したら、次の半導体チップ６３がボンディング位置に来るようにリードフレーム６１が搬送される。撮像装置２１はこの半導体チップ６３とリードフレーム６１との画像を取得し、取得した画像に基づいてキャピラリ１４の位置決めを行い、ワイヤボンディングを行う。なお、後述するように、実装処理であるワイヤボンディングに加えて、実装処理の前後で行う付帯処理においても、撮像装置２１が用いられる。
【００２５】
図２は、撮像装置２１の斜視図である。図２に示すように撮像装置２１は、被写体である半導体チップ６３あるいはリードフレーム６１からの光を導入する導入部２２と、内部にレンズあるいはミラーなどの光学部品を備え、導入部２２に入った光を導く鏡筒２３と、鏡筒２３に取り付けられ、鏡筒２３を通ってきた光を受ける撮像素子を含むカメラ２５とを備えている。なお、図２には図示されていないが、導入部２２の内側には被写体を照らす照明が設けられている。
【００２６】
図３は、撮像装置２１の光学系の構成を示す図である。図３に示すように、撮像装置２１は、被写体である半導体チップ６３またはリードフレーム６１から導入部２２を経由して被写体側レンズ３３と、絞り（絞り切替機構４０）と、カメラ側レンズ３４とを経て撮像面３６に至る光路を備える光学系を有している。また、撮像装置２１は、撮像面３６に結像した画像を電気信号に変換する撮像素子３１を有している。撮像素子３１は多数の画素を含むＣＣＤあるいはＣＭＯＳ素子またはＣＣＤ及びＣＭＯＳ素子などで構成され、画像を各画素の各電気信号に変換して出力することができるものである。本実施形態の撮像装置２１は、絞り切替機構４０を有することにより絞り穴径を変化させることができるものである。また、本実施形態の撮像装置２１は、カメラ側レンズ３４を前後させることにより、フォーカス調整を行えるものである。
【００２７】
図４は、撮像装置の鏡筒２３に設けられた絞り切替機構４０の一例の斜視図である。図４に示すように、絞り切替機構４０は、穴径小の絞りを構成する２つの小穴４８ａ，４８ｂと穴径大の絞りを構成する２つの大穴５０ａ，５０ｂ（但し、大穴５０ｂは不図示）とが形成された円筒部４７と、円筒部４７を回転させる駆動モータ４２と、円筒部４７と伴に回転する回転検出ドグ４６と、鏡筒２３の内壁に固定され回転検出ドグ４６（円筒部４７）の回転量を検出する回転検出センサ４４とを備えている。円筒部４７には、２つの小穴４８ａ，４８ｂが対向するように形成されており、同様に、２つの大穴５０ａ，５０ｂが対向するように形成されている。２つの小穴４８ａ，４８ｂの穴の径（半径）は同じであり、同様に、２つの大穴５０ａ，５０ｂの穴の径は同じである。また、小穴４８ａ，４８ｂの穴の径は、大穴５０ａ，５０ｂの穴の径よりも小さい。
【００２８】
図４に示すように、円筒部４７は鏡筒２３の内部に配置されており、それにより、２つの小穴４８ａ，４８ｂ、又は、２つの大穴５０ａ，５０ｂが光路に位置するようになっている。図４には、穴径小の絞りを構成する２つの小穴４８ａ，４８ｂが光路に位置している状態が示されている。駆動モータ４２により円筒部４７を９０度回転させることにより、穴径大の絞りを構成する２つの大穴５０ａ，５０ｂが光路に位置することになる。なお、円筒部４７を回転させる際には回転検出ドグ４６と回転検出センサ４４とにより回転量が検出されることにより、２つの小穴４８ａ，４８ｂ、又は、２つの大穴５０ａ，５０ｂが光路に正確に位置合わせされる。このように、本実施形態の撮像装置は、絞り切替機構４０により、穴径小の絞り（第１の絞り）と穴径大の絞り（第２の絞り）とを切り替え可能となっている。
【００２９】
図５は、撮像装置の絞り穴径に対する光学分解能、被写界深度、および行う処理を示す表である。図５に示すように、絞り穴径が大きい場合（穴径大の絞りを使用した場合）には、絞り穴径が小さい場合（穴径小の絞りを使用した場合）に比べて、光学分解能が高くなる特徴がある。このことは既知であり、例えば、以下の（数１）式により分解能値δを算出することができる。分解能値δが小さい値である程、光学分解能が高いことを示す。
【００３０】
δ＝０．６１×（λ／ＮＡ）      （数１）
【００３１】
なお、（数１）式におけるλは光の波長であり、ＮＡは絞りの開口率である。
【００３２】
以降、穴径小の絞りを「通常絞り」と、穴径大の絞りを「高分解能絞り」とも言う。図６（Ａ）は、通常絞り（穴径小の絞り）を使用して撮像装置により撮像された画像であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と同じ被写体を高分解能絞り（穴径大の絞り）を使用して撮像装置により撮像された画像である。図６に示すように、高分解能絞りの場合の図６（Ｂ）の画像の方が、通常絞りの場合の図６（Ａ）の画像に比べて、くっきりとした画像となることがわかる。
【００３３】
一方、図５に示すように、通常絞りの場合（穴径小の絞りを使用した場合）には、高分解能絞りの場合（穴径大の絞りを使用した場合）に比べて、被写界深度が深くなる特徴がある。そこで、本実施形態では、高い光学分解能が必要とされる処理では高分解能絞りに切り替えて撮像装置を使用し、深い被写界深度が必要とされる処理では通常絞りに切り替えて撮像装置を使用する。具体的には、図５に示すように、ワイヤボンディング等の実装処理前の調整処理および実装処理後の測定処理（以下、付帯処理とも言う）では高分解能絞りに切り替えて撮像装置を使用し、実装処理では通常絞りに切り替えて撮像装置を使用する。
【００３４】
次に、本実施形態のワイヤボンダの制御構成について説明する。図７は、ワイヤボンダ１０の制御構成の概略を示すブロック図である。図７に示すように、ワイヤボンダ１０は、制御部５２と、記憶部５４と、処理受付部５６とを備えている。制御部５２は、ＣＰＵ等のプロセッサを含み、記憶部５４に格納されているプログラムに従って処理を実行する。それにより、制御部５２は、絞り切替機構４０の穴径小の絞りと穴径大の絞りとの切り替えを行うと共に、処理受付部５６を介して受け付けられた処理を実行する。記憶部５４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等であり、制御部５２が実行するプログラムや、一時的なデータ等を記憶する。処理受付部５６は、例えばタッチパネルであり、設定画面等を表示すると共に、オペレータからの処理の指示を受け付ける。制御部５２は、処理受付部５６、撮像装置２１、ＸＹテーブル１２、およびＺ方向駆動機構１８と接続され、各々を制御可能となっている。
【００３５】
次に、本実施形態のワイヤボンダ１０の制御部５２が行う処理について説明する。図８は、制御部５２が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【００３６】
図８に示すように、まず、Ｓ１００で、制御部５２は処理受付部５６を介してオペレータから処理の指示を受け付ける。ここでは、実装処理前の調整処理、実装処理（ワイヤボンディング）、および実装処理後の測定処理のうちのいずれかの処理の種別が受け付けられる。なお、実際には、調整処理のうちの具体的な処理の内容（後述するオフセット調整やボンド座標設定など）や、測定処理のうちの具体的な処理の内容（後述するパッド上のクリアランス量の測定やパッド上のボール径検出など）が受け付けられることになる。
【００３７】
次に、Ｓ１０２で、制御部５２は、受け付けられた処理が実装処理前の調整処理かを確認する。ここで、調整処理とは、装置の較正の１つであるオフセット調整や、実装前のボンド座標設定などである。これら処理を精度良く行うためには撮像装置によって高分解能の画像を撮像する必要がある。そこで、後述するように調整処理では高分解能絞りが用いられる。
【００３８】
ここで、オフセット調整とボンド座標設定とについて簡単に説明する。まず、オフセット調整について説明する。撮像装置２１はその光軸がキャピラリ１４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１１に取り付けられている。ワイヤボンディングの際には、撮像装置２１によって半導体チップ６３表面のマーク等の画像を取得し、その取得した画像から半導体チップ６３の位置及び、半導体チップ６３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１１を移動させ、キャピラリ１４をパッドの位置に合わせてボンディングを行う。このオフセット量は、撮像装置２１の光軸とキャピラリ１４の軸心との距離であるから事前に取得されているものであるが、ボンディングステージ８３からの輻射熱等による撮像装置２１の鏡筒や超音波ホーン１３のアーム等の熱膨張により刻々変化する。よって、オフセット量を計測して較正する必要があり、これがオフセット調整である。
【００３９】
オフセット調整には、種々の方法があるが、そのうちの１つの方法を説明する。図９は、半導体チップ６３を積層した積層デバイスのワイヤボンディング前の状態の断面図であり、図１０は、その積層デバイスの上面図である。オフセット調整は、例えば、図１０に示された半導体チップ６３の複数のパッド６４のうちの１つのパッド６４を用いて行われる。まず、図１１に示すように、キャピラリ１４によってパッド６４上に圧痕９０が付けられる。そして、事前に取得されているオフセット量だけボンディングヘッド１１を移動させ、撮像装置２１の光軸がそのパッド６４の上にくるようにする。そして、撮像装置２１によってパッド６４上の圧痕９０を撮像し、その圧痕９０の位置を特定する。これにより、正確なオフセット量が取得される。このようなオフセット調整では、圧痕９０の位置等を精度良く取得する必要があり、高い光学分解能での撮像が要求される。
【００４０】
次に、ボンド座標設定について説明する。ワイヤボンディングがされる前に、図１０に示すような複数のパッド６４と複数のリード６２の各々におけるボンディングする位置を決定するものがボンド座標設定である。これは、例えば、撮像装置２１によってリードフレーム６１表面のマーク（不図示）や半導体チップ６３表面のマーク（不図示）の画像を取得し、それらのマークの位置を特定して、その特定された位置に基づいて行われる。また、撮像装置２１によって所定のパッド６４や所定のリード６２の画像を取得し、それらの位置を特定して、ボンディングする位置（ボンド座標）を設定してもよい。このようなボンド座標設定では、マークやパッド６４，リード６２の位置を精度良く取得する必要があり、高い光学分解能での撮像が要求される。
【００４１】
図８に戻って、フローの説明を続ける。Ｓ１０２で、受け付けられた処理が調整処理の場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）には、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４で、制御部５２は、撮像装置２１の絞り切替機構４０を制御して、光学系の絞りを高分解能絞り（穴径大の絞り）に切り替える。具体的には、制御部５２は、絞り切替機構４０の駆動モータ４２を制御して、絞り切替機構４０の円筒部４７を回転させて、光路に穴径大の絞りがくるようにする。これにより、高い光学分解能の画像が撮像されることになる。
【００４２】
次に、Ｓ１０６で、制御部５２は、撮像装置２１の照明（被写体を照らす照明）を制御して、明るさを調整する。次に、Ｓ１０８で、制御部５２は、撮像装置２１のカメラ側レンズ３４（図３参照）を前後させて、フォーカス調整を行う。すなわち、焦点距離の調整を行う。このフォーカス調整を行う理由は、撮像装置２１の絞りを穴径大の絞りに切り替えたことで被写界深度が浅くなっており、被写体（半導体チップのパッドやリードフレームのリード）に対してピントが合っていない可能性が高いからである。換言すれば、被写体にピントを合わせるためにフォーカス調整を行う。
【００４３】
次に、Ｓ１１０で、制御部５２は、前述したオフセット調整やボンド座標設定などの調整処理を行う。撮像装置２１により高い光学分解能の画像が撮像されるため、精度良く調整処理を行うことができる。図９には、撮像装置２１の導入部２２と、調整処理を行う際の撮像装置２１の被写界深度ＤＳの一例とが示されている。図９に示すように、穴径大の絞りを使用することで、被写界深度は浅くなる。
【００４４】
図８のＳ１０２で、受け付けられた処理が調整処理ではない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）には、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２で、受け付けられた処理が実装処理（ワイヤボンディング）である場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）には、Ｓ１１４に進む。Ｓ１１４で、制御部５２は、撮像装置２１の絞り切替機構４０を制御して、光学系の絞りを通常絞り（穴径小の絞り）に切り替える。具体的には、制御部５２は、絞り切替機構４０の駆動モータ４２を制御して、絞り切替機構４０の円筒部４７を回転させて、光路に穴径小の絞りがくるようにする。これにより、深い被写界深度の画像が撮像されることになる。
【００４５】
次に、Ｓ１１６で、制御部５２は、撮像装置２１の照明（被写体を照らす照明）を制御して、明るさを調整する。なお、ここでは、フォーカス調整（焦点距離の調整）は必ずしも必要とされない。これは、撮像装置２１の絞りを穴径小の絞りに切り替えたことで被写界深度が深くなっており、被写体（半導体チップのパッドやリードフレームのリード）に対してピントが合っている可能性が高いからである。そして、Ｓ１１８で、制御部５２は、実装処理（ワイヤボンディング）を行う。本実施形態では、図９に示すリードフレーム６１の上に３層に半導体チップ６３ａ，６３ｂ，６３ｃが積層された積層デバイスのワイヤボンディングを行う。図１２は、図９の積層デバイスにワイヤボンディングがされた後の状態を示す断面図である。図１２に示すように、実装処理により、各層の半導体チップ６３ａ，６３ｂ，６３ｃの各パッド６４ａ，６４ｂ，６４ｃとそれに対応するリードフレーム６１の各リード６２ａ，６２ｂ，６２ｃとがワイヤ１６で接続される。各半導体チップ６３ａ，６３ｂ，６３ｃはそれぞれ厚みを持っており、このため各パッド６４ａ，６４ｂ，６４ｃは、相互に高さ方向であるＺ方向の段差を持っている。
【００４６】
図１２には、撮像装置２１の導入部２２と、実装処理を行う際の撮像装置２１の被写界深度ＤＬの一例が合わせて示されている。図１２に示すように、積層デバイスの最上面のパッド６４ｃとリード６２ｃとの間の段差は非常に大きい。よって、このような積層デバイスのワイヤボンディングを行うためには、撮像装置２１によって、厚み方向（Ｚ方向）の見える範囲を広くする必要がある。本実施形態では、実装処理を行う際には、穴径小の絞りを用いて被写界深度を深くするので、図１２に示すように厚み方向の見える範囲が広くなり、ワイヤボンディングを精度良く行うことが可能である。
【００４７】
図８に戻って、フローの説明を続ける。Ｓ１１２で、受け付けられた処理が実装処理ではない場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）には、Ｓ１２０に進む。この場合、本実施形態では、実装処理後の測定処理が受け付けられたものとして扱う。ここで、実装処理後の測定処理とは、例えば、パッド上のクリアランス量の測定や、パッド上のボール径検出などである。これらの処理を精度良く行うためには撮像装置によって高分解能の画像を撮像する必要がある。よって、後述するように測定処理では高分解能絞りが用いられる。
【００４８】
パッド上のクリアランス量の測定とは、図１４に示すように、ワイヤ１６が接続（ボンディング）されたパッド６４におけるクリアランス量ＣＬを測定するものである。また、パッド上のボール径検出とは、例えば、特許第４２６４４５８号公報や特許第４２４７２９９号公報に開示された方法で、ボール径を検出するものである。
【００４９】
図８のＳ１２０で、制御部５２は、撮像装置２１の絞り切替機構４０を制御して、光学系の絞りを高分解能絞り（穴径大の絞り）に切り替える。これにより、撮像装置２１により高い光学分解能の画像が撮像されることになる。次に、Ｓ１２２で、制御部５２は、撮像装置２１の照明（被写体を照らす照明）を制御して、明るさを調整する。そして、Ｓ１２４で、制御部５２は、撮像装置２１のカメラ側レンズ３４を前後させて、フォーカス調整（焦点距離の調整）を行う。これらのＳ１２０〜Ｓ１２４の各ステップは、調整処理におけるＳ１０４〜Ｓ１０８の各ステップと同様である。
【００５０】
次に、Ｓ１２６で、制御部５２は、前述したパッド上のクリアランス量の測定や、パッド上のボール径検出などの測定処理を行う。撮像装置２１により高い光学分解能の画像が撮像されるため、精度良く測定処理を行うことができる。図１３には、撮像装置２１の導入部２２と、測定処理を行う際の撮像装置２１の被写界深度ＤＳの一例とが示されている。図１３に示すように、穴径大の絞りを使用することで、被写界深度は浅くなる。
【００５１】
以上説明した本実施形態のワイヤボンダ１０によれば、絞り穴径が小さい第１の絞りの状態で撮像装置２１を用いることで被写界深度を深くして、積層デバイス等の厚みの大きな実装を精度良く行うことができると共に、絞り穴径が大きい第２の絞りの状態で撮像装置を用いることで光学分解能を高くして実装処理前後の付帯処理（調整処理、測定処理）を精度良く行うことができる。
【００５２】
以上説明した実施形態では、積層デバイスのワイヤボンディングを行う場合を例とした。しかし、積層デバイスではなくリードフレーム６１にダイボンディングされた１つの半導体チップ６３に対して、ワイヤボンディングを行う場合であってもよい。すなわち、１層の半導体チップ６３をワイヤボンディングする場合であっても、撮像装置２１の厚み方向の見える範囲を広くすることが要求されるため、絞り穴径が小さい第１の絞りの状態で撮像装置２１を用いることで被写界深度を深くする。それにより、精度良くワイヤボンディングを行うことができる。
【００５３】
以上説明した実施形態では、撮像装置２１の絞り切替機構４０は、図４に示したものであった。しかし、絞り切替機構４０は図４に示したものに限定されない。例えば、絞り切替機構４０は、３種類以上の絞り穴径を切り替えることができるものであってもよい。また、絞り切替機構４０は、絞り穴径を連続的に変化させることができるものであってもよい。また、絞り切替機構４０は、駆動モータ４２の動力を用いず、オペレータが手動で絞り穴径を切り替えることができるものであってもよい。また、絞り切替機構４０は、複数種類の絞り穴径の穴が周方向に沿って形成された円盤状部材を、鏡筒２３の側壁に設けた切り込みの断面に回転可能に接続し、円盤状部材を回転させることで、円盤状部材の特定の絞り穴が光路にくるようにしたものであってもよい。また、絞り切替機構４０は、複数種類の絞り穴径の穴が長手方向に沿って形成された略長方形の可撓性部材を、鏡筒２３内部に配置（可撓性部材の一部が光路に位置するように対向する２つの内壁に沿って配置）し、可撓性部材を長手方向にスライドさせることで、可撓性部材の特定の絞り穴が光路にくるようにしたものであってもよい。
【００５４】
次に、撮像装置２１を高分解能絞りにして、半導体チップのパッドに接続されたワイヤ１６の高さを計測する処理について説明する。図１５は、ワイヤ１６の高さを計測する方法を説明するための図である。図１５には、撮像装置２１の鏡筒の導入部２２の位置と、被写界深度ＤＳとが合わせて示されている。撮像装置２１を高分解能絞りにした場合には、図１５に示すように被写界深度ＤＳは浅くなる。よって、導入部２２（鏡筒）のＺ方向（上下方向）の位置を少しだけ変化させた場合であっても、ワイヤ１６がぼやけて（ピントが合わなくなって）見えることになる。そこで、この原理を利用して、ワイヤ１６の高さを計測する。
【００５５】
まず、ワイヤ１６に対してピントが合う位置まで導入部２２（鏡筒）を上下させ、ワイヤ１６にピントが合う位置を探索する。これは、焦点距離を一定にさせて行う。そして、ピントが合った位置で導入部２２を停止させ、制御部５２は、導入部２２のＺ方向の停止位置を取得する。図１５の左側には、ワイヤ１６に対してピントが合った位置で導入部２２を停止させた状態が示されている。この導入部２２のＺ方向の停止位置から、ワイヤ１６の高さ（Ｚ方向の位置）を求めることができる。なお、ここでは撮像装置２１の導入部２２（鏡筒）を上下させたが、撮像装置２１内のレンズを動かしてワイヤ１６にピントが合う位置を探索し、ピントが合ったレンズの位置からワイヤ１６の高さを求めてもよい。このように、撮像装置２１の光学的位置を変化させてワイヤ１６にピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における撮像装置２１の光学的位置からワイヤ１６の高さを求める。
【００５６】
また、次のようにしてワイヤ１６の高さの変化量を計測することもできる。図１５の左側における、導入部２２のＺ方向の停止位置を「第１停止位置」とする。そして、ワイヤ１６の別の位置での高さを検出するため、図１５の右側に示すように、導入部２２をＸ方向に移動させて、上記と同様の処理を行う。すなわち、ワイヤ１６に対してピントが合う位置まで導入部２２を上下させ、ピントが合った位置で導入部２２を停止させる。なお、これは、焦点距離を一定にさせて行い、図１５の左側の第１停止位置を検出した際と同一の焦点距離で行う。制御部５２は、導入部２２のＺ方向の停止位置（以下、「第２停止位置」と言う）を取得する。これにより、第１停止位置と第２停止位置との差から、ワイヤ１６の高さの変化量ｈを取得することができる。
【００５７】
なお、この方法を用いれば、ワイヤ１６に限らず、リードフレーム（基板）からの半導体チップの高さを計測することも可能である。すなわち、撮像装置２１の焦点距離を一定にし、撮像装置２１の光学的位置を変化させて半導体チップの上面にピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における撮像装置２１の光学的位置に基づいてリードフレームからの半導体チップの高さを取得することができる。さらに、この方法を用いれば、ワイヤ１６を半導体チップ６３のパッド（電極）に圧着した際に形成される圧着ボールの高さを計測することも可能である。すなわち、撮像装置２１の焦点距離を一定にし、撮像装置２１の光学的位置を変化させて圧着ボールにピントが合う位置を探索し、ピントが合った位置における撮像装置２１の光学的位置に基づいて圧着ボールの高さを取得することができる。圧着ボール高さを計測することにより、ワイヤ１６とパッド（電極）との間の接合不良を検出することが可能になる。以上説明した方法は、撮像装置２１を通常絞りにして被写界深度を深くした場合には、ピントが合う範囲が広くなるので、精度良く行うことができない。すなわち、以上説明した方法は、撮像装置２１を高分解能絞りにすることによって、精度良く行える方法である。
【００５８】
以上説明した実施形態では、ボンディング装置はワイヤボンダであった。しかし、ボンディング装置はダイボンダ又はフリップチップボンダであってもよい。すなわち、以上で説明した撮像装置２１がダイボンダ又はフリップチップボンダに設けられていてもよい。半導体チップをリードフレームにダイボンディング（実装処理）する際には、撮像装置２１を通常絞りにして、被写界深度を深くして行う。そして、実装処理後の測定処理（検査処理）の際には、撮像装置２１を高分解能絞りにして、高い光学分解能で行う。特に、ダイボンディング後には、半導体チップのパーティクルやクラックの有無、半導体チップとリードフレームとの間のペーストのはみ出し等を検査する必要があり、撮像装置２１を高分解能絞りにして撮像することで、これらの検査を精度良く行うことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ワイヤボンダ（ボンディング装置）、１１  ボンディングヘッド、１２  ＸＹテーブル、１３  超音波ホーン、１４  キャピラリ、１５  クランパ、１６  ワイヤ、１７  スプール、１８  Ｚ方向駆動機構、２１  撮像装置、２２  導入部、２３  鏡筒、２５  カメラ、３１  撮像素子、３３  被写体側レンズ、３４  カメラ側レンズ、３６  撮像面、４０  絞り切替機構、４２  駆動モータ、４４  回転検出センサ、４６  回転検出ドグ、４７  円筒部、４８ａ，４８ｂ  小穴、５０ａ，５０ｂ  大穴、５２  制御部、５４  記憶部、５６  処理受付部、６１  リードフレーム、６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ  リード、６３，６３ａ，６３ｂ，６３ｃ  半導体チップ、６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ  パッド、８１ａ，８１ｂ  ガイドレール、８３  ボンディングステージ、９０  圧痕。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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