(57)【要約】【課題】  装置が稼動している場合においても、ツール面の汚れを検出できるようにする。【解決手段】  汚れ検出部１３は、アライメントカメラ５にて撮像されたツール面４ａの画像に基づいてステージ面２ａの汚れ８を検出し、ツール交換部１６は、汚れ検出部１３にて圧着ツール４の汚れ８が検出されると、汚れ８が検出された圧着ツール４を予備の圧着ツール２４と交換し、交換された予備の圧着ツール２４を用いて半導体チップＣ３を実装基板Ｔ上に圧着することで、半導体チップＣ３を実装基板Ｔ上に実装する。【選択図】      図１
2006253385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、
ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、
前記ツール面の撮像結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、
ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、
前記チップおよび前記実装基板の撮像を行うアライメントカメラと、
前記アライメントカメラによる撮像結果に基づいて前記吸着ステージまたは前記圧着ツールを駆動することにより、前記チップと前記実装基板との間の位置合わせを行う駆動制御手段と、
前記アライメントカメラによる前記ツール面の撮像結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、
ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、
前記チップ面の複数の箇所における焦点深度の検出結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、
ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、
前記チップおよび前記実装基板の撮像を行うアライメントカメラと、
前記アライメントカメラによる撮像結果に基づいて前記吸着ステージまたは前記圧着ツールを駆動することにより、前記チップと前記実装基板との間の位置合わせを行う駆動制御手段と、
前記チップ面の複数の箇所における前記アライメントカメラでの焦点深度の検出結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、
ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、
所定位置に基準面が配置された基準テーブルと、
前記基準面に配置された荷重センサと、
前記荷重センサに荷重がかかるまで前記圧着ツールを前記基準面上に移動させた時の前記圧着ツールの移動量に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
予備の圧着ツールを貯蔵するツールストッカと、
前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを前記予備の圧着ツールと交換するツール交換部とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のボンディング装置。
【請求項７】
前記汚れが検出された圧着ツールのツール面を洗浄する洗浄手段をさらに備えることを特徴とする請求項６記載のボンディング装置。
【請求項８】
圧着ツールのツール面の撮像結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出するステップと、
前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを予備の圧着ツールと交換するステップと、
吸着ステージ上に実装基板を搬送するステップと、
前記交換された圧着ツールにてチップを保持するステップと、
前記圧着ツールにて保持されたチップを前記実装基板上に圧着するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
吸着ステージのステージ面上に実装基板を搬送するステップと、
圧着ツールのツール面上にチップを保持するステップと、
前記ツール面上に保持されたチップの複数の箇所における焦点深度の検出結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出するステップと、
前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを予備の圧着ツールと交換するステップと、
前記交換された圧着ツールにてチップを保持するステップと、
前記圧着ツールにて保持されたチップを前記実装基板上に圧着するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
所定位置に配置された基準面上に圧着ツールを移動させるステップと、
前記基準面上に配置された荷重センサに荷重がかかるまで前記圧着ツールを前記基準面上に移動させた時の前記圧着ツールの移動量に基づいて、前記ツール面の汚れを検出するステップと、
前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを予備の圧着ツールと交換するステップと、
吸着ステージ上に実装基板を搬送するステップと、
前記交換された圧着ツールにてチップを保持するステップと、
前記圧着ツールにて保持されたチップを前記実装基板上に圧着するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【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および半導体装置の製造方法に関し、特に、ボンディング時のツール面の汚れの検出方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置では、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）などの接着性フィルムが付着された実装基板上にＩＣチップを圧着することにより、ＩＣチップを実装する方法がある。ここで、ＩＣチップが保持されるツール面に汚れがあると、ＩＣチップが傾くため、ＩＣチップの実装精度が低下する。このため、ボンディング装置を稼動させる前に作業者がツール面を目視で確認し、ツール面が汚れていれば、圧着ツールを交換していた。
【０００３】
また、例えば、特許文献１には、本圧着ツールの個数を仮圧着ツールの個数の数倍にすることにより、ＩＣチップのボンディング時に複数の基板を順送りできるようにして、生産性を向上させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６８４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、作業者が圧着ツールの汚れを目視で確認する方法では、ボンディング装置の稼動中にツール面の汚れを発見することができないため、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を完全に防止することができないという問題があった。また、特許文献１に開示された方法では、ボンディング装置の稼動中にツール面の汚れを発見することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、装置が稼動している場合においても、ツール面の汚れを検出することが可能なボンディング装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、前記ツール面の撮像結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とする。
これにより、ツール面上にチップが保持される前にツール面を撮像することで、ツール面の汚れを検出することが可能となる。このため、装置を稼動させながら、ツール面の汚れを発見することが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、前記チップおよび前記実装基板の撮像を行うアライメントカメラと、前記アライメントカメラによる撮像結果に基づいて前記吸着ステージまたは前記圧着ツールを駆動することにより、前記チップと前記実装基板との間の位置合わせを行う駆動制御手段と、前記アライメントカメラによる前記ツール面の撮像結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、チップと実装基板との間の位置合わせを行うためのアライメントカメラを用いることで、ツール面の汚れを検出することが可能となる。このため、ツール面の汚れを検出するためのカメラを別途用意する必要がなくなり、装置の複雑化を抑制しつつ、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
また、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、前記チップ面の複数の箇所における焦点深度の検出結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、汚れが付着したツール面にチップが保持された時のチップ面の汚れを検出することで、ツール面に汚れが付着しているかどうかを判断することができる。このため、装置を稼動させながら、ツール面の汚れを発見することが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、前記チップおよび前記実装基板の撮像を行うアライメントカメラと、前記アライメントカメラによる撮像結果に基づいて前記吸着ステージまたは前記圧着ツールを駆動することにより、前記チップと前記実装基板との間の位置合わせを行う駆動制御手段と、前記チップ面の複数の箇所における前記アライメントカメラでの焦点深度の検出結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、チップと実装基板との間の位置合わせを行うためのアライメントカメラを用いることで、汚れが付着したツール面にチップが保持された時のチップ面の汚れを検出することが可能となり、ツール面に汚れが付着しているかどうかを判断することができる。このため、ツール面の汚れを検出するためのカメラを別途用意する必要がなくなり、装置の複雑化を抑制しつつ、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、実装基板をステージ面上で保持する吸着ステージと、ツール面上に保持されたチップを前記実装基板上に圧着する圧着ツールと、所定位置に基準面が配置された基準テーブルと、前記基準面に配置された荷重センサと、前記荷重センサに荷重がかかるまで前記圧着ツールを前記基準面上に移動させた時の前記圧着ツールの移動量に基づいて、前記ツール面の汚れを検出する汚れ検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、ツール面を基準面上に接触させることで、ツール面に汚れが付着しているかどうかを判断することが可能となる。このため、装置を稼動させながら、ツール面の汚れを発見することが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
また、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、予備の圧着ツールを貯蔵するツールストッカと、前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを前記予備の圧着ツールと交換するツール交換部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、圧着ツールに付着した汚れを除去することなく、チップを実装基板上に実装することが可能となり、圧着ツールに付着した汚れを除去するために、ボンディング装置を停止させる必要がなくなる。このため、圧着ツールに付着した汚れを容易に除去できない場合においても、ボンディング装置の稼働効率の低下を抑制しつつ、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、前記汚れが検出された圧着ツールのツール面を洗浄する洗浄手段をさらに備えることを特徴とする。
これにより、予備の圧着ツールを用いてボンディング動作を行わせながら、汚れが検出された圧着ツールのツール面を洗浄することが可能となる。このため、ボンディング装置の稼働効率の低下を抑制しつつ、ツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することが可能となるとともに、汚れが付着した圧着ツールを再利用することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、圧着ツールのツール面の撮像結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出するステップと、前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを予備の圧着ツールと交換するステップと、吸着ステージ上に実装基板を搬送するステップと、前記交換された圧着ツールにてチップを保持するステップと、前記圧着ツールにて保持されたチップを前記実装基板上に圧着するステップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、ツール面に汚れのない状態で、実装基板上にチップを実装することが可能となるとともに、ツール面に汚れが付着している場合においても、ボンディング装置の稼動停止時間を短くすることができる。このため、スループットの低下を抑制しつつ、実装基板上でのチップの実装精度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、吸着ステージのステージ面上に実装基板を搬送するステップと、圧着ツールのツール面上にチップを保持するステップと、前記ツール面上に保持されたチップの複数の箇所における焦点深度の検出結果に基づいて、前記ツール面の汚れを検出するステップと、前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを予備の圧着ツールと交換するステップと、前記交換された圧着ツールにてチップを保持するステップと、前記圧着ツールにて保持されたチップを前記実装基板上に圧着するステップとを備えることを特徴とする。
【００１８】
これにより、ツール面に汚れのない状態で、実装基板上にチップを実装することが可能となるとともに、ツール面に汚れが付着している場合においても、ボンディング装置の稼動停止時間を短くすることができる。このため、スループットの低下を抑制しつつ、実装基板上でのチップの実装精度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、所定位置に配置された基準面上に圧着ツールを移動させるステップと、前記基準面上に配置された荷重センサに荷重がかかるまで前記圧着ツールを前記基準面上に移動させた時の前記圧着ツールの移動量に基づいて、前記ツール面の汚れを検出するステップと、前記ツール面の汚れが検出された圧着ツールを予備の圧着ツールと交換するステップと、吸着ステージ上に実装基板を搬送するステップと、前記交換された圧着ツールにてチップを保持するステップと、前記圧着ツールにて保持されたチップを前記実装基板上に圧着するステップとを備えることを特徴とする。
【００１９】
これにより、ツール面に汚れのない状態で、実装基板上にチップを実装することが可能となるとともに、ツール面に汚れが付着している場合においても、ボンディング装置の稼動停止時間を短くすることができる。このため、スループットの低下を抑制しつつ、実装基板上でのチップの実装精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係るボンディング装置および半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るボンディング装置の概略構成を示すブロック図、図２は、図１のボンディング装置における圧着ツールの交換方法を示すブロック図、図３および図４は、図１のボンディング装置によるボンディング方法を示すブロック図である。
【００２１】
図１において、支持台１上には、図３の実装基板Ｔをステージ面２ａ上で吸着保持する吸着ステージ２が設置けられている。なお、支持台１には、吸着ステージ２を加熱する加熱機構を設けることができる。また、吸着ステージ２上には、図３の半導体チップＣ１〜Ｃ３をツール面４ａ上で吸着保持しながら、半導体チップＣ１〜Ｃ３を実装基板Ｔ上に圧着する圧着ツール４が設けられている。
【００２２】
そして、圧着ツール４上には吸着ユニット３が配置され、圧着ツール４は吸着ユニット３にて吸着保持されている。なお、吸着ユニット３には、圧着ツール４を加熱する加熱機構を設けることができる。ここで、吸着ユニット３には、圧着ツール４を吸引するための吸引孔３ａが形成されている。また、吸着ユニット３および圧着ツール４には、半導体チップＣ１〜Ｃ３を吸引するための吸引孔３ｂおよび吸引孔４ｄがそれぞれ形成されている。
【００２３】
また、吸着ユニット３は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の３軸方向に移動できるように構成されている。そして、３軸ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御に基づいて吸着ユニット３を３軸方向に駆動する駆動部１５が設けられている。
さらに、吸着ステージ２と圧着ツール４との間には、実装基板Ｔと半導体チップＣ１〜Ｃ３との間の位置合わせを行うために、実装基板Ｔおよび半導体チップＣ１〜Ｃ３を撮像するアライメントカメラ５が設けられている。ここで、アライメントカメラ５には、実装基板Ｔおよび半導体チップＣ１〜Ｃ３にそれぞれ焦点を合わせるためのレンズ６、７が設けられている。
【００２４】
また、アライメントカメラ５は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の３軸方向に移動できるように構成されている。そして、３軸ＮＣ制御に基づいてアライメントカメラ５を３軸方向に駆動する駆動部１４が設けられている。
また、ボンディング装置には、予備の圧着ツール２４を貯蔵するツールストッカ２１が設けられるとともに、汚れ８が検出された圧着ツール４のツール面４ａを洗浄する洗浄ユニット２３が設けられている。また、ツールストッカ２１には、圧着ツール４のツール面４ａを検査する検査カメラ２５が設置され、検査カメラ２５にはツール面４ａに焦点を合わせるためのレンズ２６が設けられている。
【００２５】
さらに、ボンディング装置には、吸着ユニット３およびアライメントカメラ５の駆動制御を行う駆動制御部１１が設けられ、駆動制御部１１には画像認識部１２、汚れ検出部１３およびツール交換部１６が設けられている。ここで、画像認識部１２は、アライメントカメラ５にて撮像された実装基板Ｔおよび半導体チップＣ１〜Ｃ３上のアライメントマークを認識することにより、実装基板Ｔおよび半導体チップＣ１〜Ｃ３の位置をそれぞれ判断することができる。そして、駆動制御部１１は、画像認識部１２にて認識された実装基板Ｔおよび半導体チップＣ１〜Ｃ３の位置に基づいて、吸着ユニット３をｘ、ｙ方向に移動させることにより、実装基板Ｔと半導体チップＣ１〜Ｃ３との間の位置合わせを行うことができる。
【００２６】
また、汚れ検出部１３は、アライメントカメラ５にて撮像されたツール面４ａの画像に基づいてステージ面２ａの汚れ８を検出することができる。なお、アライメントカメラ５にてツール面４ａを撮像する場合、ツール面４ａにおいて半導体チップＣ１〜Ｃ３がそれぞれ圧着されるチップ領域４ｂの周囲を検査領域４ｃとして設定することができる。例えば、チップ領域４ｂの外側の０．３ｍｍ程度の範囲内を検査領域４ｃとして設定することができる。また、検査領域４ｃにおける各辺の中心部には汚れ８が付着し易いことから、査領域４ｃにおける各辺の中心部は必ず検査することが好ましい。また、ツール交換部１６は、汚れ検出部１３にて汚れ８が検出された圧着ツール４を予備の圧着ツール２４と交換することができる。
【００２７】
すなわち、ツール面４ａの汚れ８を確認する場合、駆動制御部１１は、アライメントカメラ５を吸着ステージ２と圧着ツール４との間に移動させる。そして、アライメントカメラ５が吸着ステージ２と圧着ツール４との間に配置されると、アライメントカメラ５は、ツール面４ａ上の検査領域４ｃを撮像する。そして、汚れ検出部１３は、アライメントカメラ５にて撮像された画像に基づいてツール面４ａ上の汚れ８があるかどうかを判断する。そして、汚れ検出部１３にてツール面４ａ上の汚れ８が検出されると、図２に示すように、ツール交換部１６は、吸着ユニット３をｘ、ｙ方向に駆動させることにより、ツールストッカ２１の空き領域に吸着ユニット３を移動させる。そして、ツール交換部１６は、吸着ユニット３がツールストッカ２１の空き領域に移動されると、吸着ユニット３をｚ方向に駆動させることにより、汚れ８が検出された圧着ツール４をツールストッカ２１の空き領域に配置する。そして、ツール交換部１６は、汚れ８が検出された圧着ツール４をツールストッカ２１の空き領域に配置すると、吸引孔３ａの真空引きを解除することにより、汚れ８が検出された圧着ツール４をツールストッカ２１上で切り離す。そして、ツール交換部１６は、汚れ８が検出された圧着ツール４をツールストッカ２１上で切り離すと、吸着ユニット３をｘ、ｙ、ｚ方向に駆動させることにより、予備の圧着ツール２４上に吸着ユニット３を移動させる。そして、ツール交換部１６は、予備の圧着ツール２４上に吸着ユニット３を移動させると、吸引孔３ａの真空引きを起動することにより、予備の圧着ツール２４を吸着ユニット３に保持させる。そして、ツール交換部１６は、予備の圧着ツール２４を吸着ユニット３に保持させると、吸着ユニット３をｘ、ｙ、ｚ方向に駆動させることにより、吸着ユニット３を元の位置に移動させる。
【００２８】
そして、ボンディング装置は、汚れ８が検出された圧着ツール４を予備の圧着ツール２４に交換すると、図３に示すように、接着層Ｆ１〜Ｆ５が塗布された実装基板Ｔを吸着ステージ２ａ上に搬送する。そして、半導体チップＣ１、Ｃ２が接着層Ｆ１、Ｆ２をそれぞれ介して実装基板Ｔ上に実装された状態で、半導体チップＣ３を実装基板Ｔ上に実装するものとすると、接着層Ｆ３がステージ面２上に配置されるように実装基板Ｔを搬送する。そして、接着層Ｆ３がステージ面２ａ上に配置されると、駆動制御部１１はアライメントカメラ５を吸着ステージ２と圧着ツール２４との間に移動させる。
【００２９】
そして、アライメントカメラ５が吸着ステージ２と圧着ツール２４との間に配置されると、アライメントカメラ５は、実装基板Ｔおよび半導体チップＣ３上のアライメントマークをそれぞれ撮像する。そして、実装基板Ｔおよび半導体チップＣ３上のアライメントマークがアライメントカメラ５にてそれぞれ撮像されると、画像認識部１２は、アライメントカメラ５にて撮像された実装基板Ｔおよび半導体チップＣ３上のアライメントマークをそれぞれ認識することにより、実装基板Ｔおよび半導体チップＣ３の位置をそれぞれ判断する。そして、駆動制御部１１は、画像認識部１２にて認識された実装基板Ｔおよび半導体チップＣ３の位置に基づいて、吸着ユニット３をｘ、ｙ方向に移動させることにより、実装基板Ｔと半導体チップＣ３との間の位置合わせを行うことができる。
【００３０】
そして、実装基板Ｔと半導体チップＣ３との間の位置合わせが完了すると、図４に示すように、駆動制御部１１は、アライメントカメラ５をｘ、ｙ方向に駆動させることにより、アライメントカメラ５を吸着ステージ２と圧着ツール２４との間から外に移動させる。そして、駆動制御部１１は、アライメントカメラ５が吸着ステージ２と圧着ツール２４との間から外に移動されると、半導体チップＣ３を圧着ツール２４にて保持させたまま、吸着ユニット３をｚ方向に下降させることにより、接着層Ｆ３を介して半導体チップＣ３を実装基板Ｔに圧着させ、半導体チップＣ３を実装基板Ｔ上に実装する。
【００３１】
これにより、圧着ツール４に付着した汚れ８を除去することなく、予備の圧着ツール２４を用いて半導体チップＣ３を実装基板Ｔ上に実装することが可能となり、圧着ツール４に付着した汚れを除去するために、ボンディング装置を停止させる必要がなくなる。このため、圧着ツール４に付着した汚れ８を容易に除去できない場合においても、ボンディング装置の稼働効率の低下を抑制しつつ、ツール面４ａの汚れ８に起因するボンディング不良の発生を低減することができる。なお、接着層Ｆ３を介して半導体チップＣ３を実装基板Ｔに圧着させた時に、接着層Ｆ３が盛り上がることで、接着層Ｆ３が圧着ツール２４のツール面２４ａに付着すると、ツール面２４ａの汚れとなる。そして、ツール面２４ａに付着した接着層Ｆ３が硬化すると、圧着ツール２４のツール面２４ａに付着した接着層Ｆ３を除去することが困難になる。
【００３２】
また、図２において、汚れ８が検出された圧着ツール４がツールストッカ２１に搬送されると、洗浄ユニット２３は圧着ツール４に付着した汚れ８を洗浄する。なお、圧着ツール４に付着した汚れ８の洗浄方法としては、例えば、ブラシ、研磨プレートあるいはスキージなどを用いることができ、洗浄ユニット２３はこれらの道具を用いることで、ツール面２４ａ上で硬化した接着層Ｆ３を擦り取ることができる。そして、検査カメラ２５は、圧着ツール４に付着した汚れ８が洗浄されると、圧着ツール４のツール面４ａを検査することで、圧着ツール４が再利用可能かどうかを判断することができる。
【００３３】
これにより、予備の圧着ツール２４を用いてボンディング動作を行わせながら、汚れ８が検出された圧着ツール４のツール面４ａを洗浄することが可能となる。このため、ボンディング装置の稼働効率の低下を抑制しつつ、ツール面４ａの汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することが可能となるとともに、汚れ８が付着した圧着ツール４を再利用することが可能となる。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、アライメントカメラ５にてツール面４ａの汚れ８を撮像することにより、ツール面４ａに汚れ８があるかどうかを判断する方法について説明したが、予めツール面４ａ上に所定のパターンを形成しておき、その所定のパターンが汚れ８に隠れて見えなくなったかどうかを判断することにより、ツール面４ａに汚れ８があるかどうかを判定してもよい。ここで、ツール面４ａ上に形成されるパターンとしては、例えば、所定間隔で配置された平行線や格子線などを用いることができる。また、これらの平行線や格子線などの間隔は、例えば、０．５ｍｍ程度に設定することができる。
【００３５】
また、実装基板Ｔとしては、例えば、両面基板、多層配線基板、ビルドアップ基板、テープ基板またはフィルム基板などを用いることができ、実装基板Ｔの材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジン、アラミドとエポキシのコンポジットまたはセラミックなどを用いることができる。また、半導体チップＣ１〜Ｃ３を実装基板Ｔ上に実装する方法としては、例えば、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などを用いることができる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、ターゲットマーク２ｃ、４ｃの焦点深度の差異を検出するためにアライメントカメラ５を用いる方法について説明したが、ターゲットマーク２ｃ、４ｃの焦点深度の差異を検出するための専用のカメラを設けるようにしてもよい。
図５は、本発明の第２実施形態に係るボンディング装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３７】
図５において、支持台３１上には、実装基板Ｔ１１をステージ面上で吸着保持する吸着ステージ３２が設置けられている。また、吸着ステージ３２上には、半導体チップＣ１１〜Ｃ１３をツール面上で吸着保持しながら、半導体チップＣ１１〜Ｃ１３を実装基板Ｔ１１上に圧着する圧着ツール３４が設けられている。
そして、圧着ツール３４上には吸着ユニット３３が配置され、圧着ツール３４は吸着ユニット３３にて吸着保持されている。ここで、吸着ユニット３３には、圧着ツール３４を吸引するための吸引孔３３ａが形成されている。また、吸着ユニット３３および圧着ツール３４には、半導体チップＣ１１〜Ｃ１３を吸引するための吸引孔３３ｂおよび吸引孔３４ｄがそれぞれ形成されている。
【００３８】
また、吸着ユニット３３は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の３軸方向に移動できるように構成されている。そして、３軸ＮＣ制御に基づいて吸着ユニット３３を３軸方向に駆動する駆動部４５が設けられている。
さらに、吸着ステージ３２と圧着ツール３４との間には、実装基板Ｔ１１と半導体チップＣ１１〜Ｃ１３との間の位置合わせを行うために、実装基板Ｔ１１および半導体チップＣ１１〜Ｃ１３を撮像するアライメントカメラ３５が設けられている。ここで、アライメントカメラ３５には、実装基板Ｔ１１および半導体チップＣ１１〜Ｃ１３にそれぞれ焦点を合わせるためのレンズ３６、３７が設けられている。
【００３９】
また、アライメントカメラ３５は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の３軸方向に移動できるように構成されている。そして、３軸ＮＣ制御に基づいてアライメントカメラ３５を３軸方向に駆動する駆動部４４が設けられている。
さらに、ボンディング装置には、吸着ユニット３３およびアライメントカメラ３５の駆動制御を行う駆動制御部４１が設けられ、駆動制御部４１には画像認識部４２、汚れ検出部４３およびツール交換部４６が設けられている。ここで、画像認識部４２は、アライメントカメラ３５にて撮像された実装基板Ｔ１１および半導体チップＣ１１〜Ｃ１３上のアライメントマークを認識することにより、実装基板Ｔ１１および半導体チップＣ１１〜Ｃ１３の位置をそれぞれ判断することができる。そして、駆動制御部４１は、画像認識部４２にて認識された実装基板Ｔ１１および半導体チップＣ１１〜Ｃ１３の位置に基づいて、吸着ユニット３３をｘ、ｙ方向に移動させることにより、実装基板Ｔ１１と半導体チップＣ１１〜Ｃ１３との間の位置合わせを行うことができる。
【００４０】
また、汚れ検出部４３は、アライメントカメラ３５にて撮像された半導体チップＣ１３面の焦点深度の差異に基づいて、圧着ツール３４のツール面の汚れ３８を検出することができる。また、ツール交換部４６は、汚れ検出部４３にて汚れ３８が検出された圧着ツール３４を予備の圧着ツールと交換することができる。
すなわち、圧着ツール３４のツール面に付着した汚れ３８を確認する場合、接着層Ｆ１１〜Ｆ１５が塗布された実装基板Ｔ１１を吸着ステージ３２上に搬送する。そして、半導体チップＣ１１、Ｃ１２が接着層Ｆ１１、Ｆ１２をそれぞれ介して実装基板Ｔ１１上に実装された状態で、半導体チップＣ１３を実装基板Ｔ１１上に実装するものとすると、駆動制御部４１は、アライメントカメラ３５を吸着ステージ３２と圧着ツール３４との間に移動させる。そして、アライメントカメラ３５が吸着ステージ３２と圧着ツール３４との間に配置されると、汚れ検出部４３は、半導体チップＣ１３に形成されたアライメントマークを撮像させながら、アライメントマークに焦点が合うようにアライメントカメラ３５をｚ方向に駆動部４４にて駆動させる。そして、汚れ検出部４３は、アライメントカメラ３５が駆動部４４にて駆動されると、半導体チップＣ１３に形成されたアライメンマークにそれぞれ焦点が合うようにアライメントカメラ３５がｚ方向にそれぞれ駆動された時の駆動量を駆動部４４から取得する。そして、汚れ検出部４３は、アライメントカメラ３５がｚ方向にそれぞれ駆動された時の駆動量を駆動部３４から取得すると、それらの駆動量の差分に基づいて、圧着ツール３４のツール面上の汚れ３８があるかどうかを判断する。そして、汚れ検出部４３にてツール面上の汚れ３８が検出されると、ツール交換部４６は、汚れ３８が検出された圧着ツール３４を予備の圧着ツールに交換することができる。
【００４１】
これにより、汚れ３８が付着した圧着ツール３４のツール面に半導体チップＣ１３が保持された時のチップ面の汚れを検出することで、圧着ツール３４のツール面に汚れ３８が付着しているかどうかを判断することができる。このため、装置を稼動させながら、圧着ツール３４のツール面の汚れを発見することが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、圧着ツール３４のツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
【００４２】
図６は、本発明の第３実施形態に係るボンディング装置の概略構成を示すブロック図である。
図６において、支持台５１上には、実装基板をステージ面上で吸着保持する吸着ステージ５２が設置けられている。また、吸着ステージ５２上には、半導体チップをツール面上で吸着保持しながら、半導体チップを実装基板上に圧着する圧着ツール５４が設けられている。
【００４３】
そして、ボンディング装置には、圧着ツール３４を吸着ステージ５２上で吸着保持する吸着ユニット３３が設けられている。ここで、吸着ユニット５３には、圧着ツール５４を吸引するための吸引孔５３ａが形成されている。また、吸着ユニット５３および圧着ツール５４には、半導体チップを吸引するための吸引孔５３ｂおよび吸引孔５４ｄがそれぞれ形成されている。
【００４４】
また、吸着ユニット５３は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の３軸方向に移動できるように構成されている。そして、３軸ＮＣ制御に基づいて吸着ユニット５３を３軸方向に駆動する駆動部６５が設けられている。
さらに、吸着ステージ５２と圧着ツール５４との間には、実装基板と半導体チップとの間の位置合わせを行うために、実装基板および半導体チップを撮像するアライメントカメラ５５が設けられている。ここで、アライメントカメラ５５には、実装基板および半導体チップにそれぞれ焦点を合わせるためのレンズ５６、５７が設けられている。
【００４５】
また、アライメントカメラ５５は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の３軸方向に移動できるように構成されている。そして、３軸ＮＣ制御に基づいてアライメントカメラ５５を３軸方向に駆動する駆動部６４が設けられている。
また、ボンディング装置には、所定位置に基準面が配置された基準テーブル６６が設置され、基準テーブル６６の基準面には、荷重を検出する荷重センサ６３が搭載されている。
【００４６】
さらに、ボンディング装置には、吸着ユニット５３およびアライメントカメラ５５の駆動制御を行う駆動制御部６１が設けられ、駆動制御部６１には画像認識部６２、汚れ検出部６３およびツール交換部６６が設けられている。ここで、画像認識部６２は、アライメントカメラ５５にて撮像された実装基板および半導体チップ上のアライメントマークを認識することにより、実装基板および半導体チップの位置をそれぞれ判断することができる。そして、駆動制御部６１は、画像認識部６２にて認識された実装基板および半導体チップの位置に基づいて、吸着ユニット５３をｘ、ｙ方向に移動させることにより、実装基板と半導体チップとの間の位置合わせを行うことができる。
【００４７】
また、汚れ検出部６３は、荷重センサ６３に荷重がかかるまで圧着ツール５４を所定の高さから基準面上に下降させた時の圧着ツール５４の移動量に基づいて、圧着ツール５４のツール面の汚れ５８を検出することができる。また、ツール交換部６６は、汚れ検出部６３にて汚れ５８が検出された圧着ツール５４を予備の圧着ツールと交換することができる。
【００４８】
すなわち、圧着ツール３４のツール面に付着した汚れ５８を確認する場合、汚れ検出部６３は、吸着ユニット５３をｘ、ｙ方向に駆動することにより、圧着ツール５４を基準テーブル６６上の所定の高さに移動させる。そして、汚れ検出部６３は、圧着ツール５４を基準テーブル６６上の所定の高さに移動させると、圧着ツール５４を基準テーブル６６上に下降させる。そして、汚れ検出部６３は、圧着ツール５４を下降させた時に荷重センサ６３にて荷重が検出されると、その時の圧着ツール５４の下降量を駆動部６５から取得する。ここで、汚れ検出部６３は、汚れ５８が付着する前の圧着ツール５４を基準テーブル６６上に下降させた時に荷重センサ６３にて荷重が検出されるまでの圧着ツール５４の下降量を予め保持することができる。
【００４９】
そして、汚れ５８が付着した圧着ツール５４を基準テーブル６６上に下降させた時に荷重センサ６３にて荷重が検出されるまでの圧着ツール５４の下降量と、汚れ３８が付着する前の圧着ツール５４を基準テーブル６６上に下降させた時に荷重センサ６３にて荷重が検出されるまでの圧着ツール５４の下降量とを比較し、汚れ５８が付着した圧着ツール５４を基準テーブル６６上に下降させた時に荷重センサ６３にて荷重が検出されるまでの圧着ツール５４の下降量と、汚れ５８が付着する前の圧着ツール５４を基準テーブル６６上に下降させた時に荷重センサ６３にて荷重が検出されるまでの圧着ツール５４の下降量との比較結果に基づいて、圧着ツール５４のツール面上の汚れ５８があるかどうかを判断する。そして、汚れ検出部６３にてツール面上の汚れ５８が検出されると、ツール交換部４６は、汚れ５８が検出された圧着ツール５を予備の圧着ツールに交換することができる。
【００５０】
これにより、圧着ツール５４のツール面を基準テーブル６６の基準面上に接触させることで、圧着ツール５４のツール面に汚れ５８が付着しているかどうかを判断することが可能となる。このため、装置を稼動させながら、圧着ツール５４のツール面の汚れを発見することが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、圧着ツール５４のツール面の汚れに起因するボンディング不良の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボンディング装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１のボンディング装置の圧着ツールの交換方法を示すブロック図。
【図３】図１のボンディング装置によるボンディング方法を示すブロック図。
【図４】図１のボンディング装置によるボンディング方法を示すブロック図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るボンディング装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るボンディング装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５２】
１、３１、５１  支持台、２、３２、５２  吸着ステージ、２ａ  ステージ面、３、３３、５３  吸着ユニット、３ａ、３ｂ、４ｄ、２４ｄ、３３ａ、３３ｂ、３４ｄ、５３ａ、５３ｂ、５４ｄ  吸引孔、４、２４、３４、５４  圧着ツール、４ａ、２４ａ  ツール面、４ｂ  チップ領域、４ｃ  検査領域、５、３５、５５  アライメントカメラ、６、７、２６、３６、３７、５６、５７  レンズ、８、３８、５８  汚れ、１１、４１、６１  駆動制御部、１２、４２、６２  画像認識部、１３、４３、６３  汚れ検出部、１４、１５、４４、４５、６４、６５  駆動部、１６、４６、６６  ツール交換部、２１  ツールストッカ、２３  洗浄ユニット、２５  検査カメラ、Ｔ、Ｔ１１  実装基板、Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ１１〜Ｃ１３  半導体チップ、Ｆ１〜Ｆ５、Ｆ１１〜Ｆ１５  接着層、６６  基準セル、６７  荷重センサ
【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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