(57)【要約】【課題】装置内温度やキャリブレーション用治具の温度などが変化する環境下においても高精度のボンディングを可能とする。【解決手段】ボンディングステージ１１に設けられたキャリブレーション用治具６に少なくとも３つのキャリブレーション用基準マーク７，８，９を形成し、第２キャリブレーション用基準マーク９と第３キャリブレーション用基準マーク８とを検知にすることにより、熱によるキャリブレーション用治具６の伸縮率を求める。この伸縮率データに基づき第１キャリブレーション用基準マーク７と第３キャリブレーション用基準マーク８との距離を更新し、チップ用カメラ２により第１キャリブレーション用基準マーク７を検出し、基板用カメラ３により第３キャリブレーション用基準マーク８を検出して、カメラ間の相対的位置ずれを生産動作中に補正することにより、高精度のボンディングを可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツールで吸着された半導体チップのアライメントマークをチップ用カメラで検出すると共にステージに載置された基板のアライメントマークを基板用カメラで検出し、それぞれのアライメントマークを用いて位置補正を行うキャリブレーション方法であって、
前記ステージに固定したキャリブレーション用治具に３つのキャリブレーション用基準マークを予め設け、
２つの前記キャリブレーション用基準マークを前記基板用カメラで検出すると共に、
残り１つのキャリブレーション用基準マークを前記チップ用カメラで検出し、検出した３つの前記キャリブレーション用基準マークに基づいて算出した前記キャリブレーション用治具の伸縮率で前記キャリブレーション用基準マークの位置を更新し、
更新したキャリブレーション用基準マークの位置とそれぞれのアライメントマークを用いて、前記ステージと前記ツールと前記基板用カメラの位置補正を行うこと
を特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項２】
前記ステージが加熱機構を備え、前記ツールを用いて前記基板に前記半導体チップを接続するボンディングを行うこと
を特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション方法。
【請求項３】
前記ツールが加熱機構を備えていること
を特徴とする請求項２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項４】
前記チップ用カメラと前記基板用カメラが、それぞれ異なる視野方向で前記各キャリブレーション用基準マークを検出すること
を特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記キャリブレーション用治具が段差を有し、前記基板用カメラで検出する２つのキャリブレーション用基準マークと、前記チップ用カメラで検出する残り１つのキャリブレーション用基準マークとが、異なる段に設けられたこと
を特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のキャリブレーション方法。
【請求項６】
前記基板用カメラで検出する２つのキャリブレーション用基準マークが設けられた段が、前記チップ用カメラで検出する残り１つのキャリブレーション用基準マークが設けられた段より低い位置に存在すること
を特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のキャリブレーション方法。
【請求項７】
前記キャリブレーション用治具が超低熱膨張鋳鉄により形成されたこと
を特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のキャリブレーション方法。
【請求項８】
前記超低熱膨張鋳鉄の熱膨張係数が１２×１０−６１／ｋ以下であること
を特徴とする請求項７に記載のキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングなどの実装装置におけるキャリブレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板や機能回路が形成されたウェハーに半導体チップをボンディング（加熱圧着）するチップボンディング技術は、広く実用化されている。チップボンディングのような実装技術においては、ミクロン単位の精度が要求され、近年、その精度のさらなる向上が要求されている。
【０００３】
精度の向上を実現するための一つの手段として、キャリブレーションによる装置パラメータの計測技術を用いることが提案されている。特に、ボンディングツール，カメラに代表される検出装置の相対位置，軸の位置決め精度は、ボンディング精度向上のために極めて重要な装置パラメータである。
【０００４】
一般にボンディング装置には、例えば、ボンディングツールに真空吸着保持されている半導体チップのアライメントマーク（例えば、バンプのパターン）を下方から検出するチップ用カメラ、およびボンディングステージ上に載置されている回路基板のアライメントマーク（例えば、回路パターン）を上方から検出する基板用カメラとを備えている。
【０００５】
従来のボンディング装置におけるキャリブレーション方法として、軸構成やカメラ配置に応じて２つの方法が提案されている。
【０００６】
第１の方法としては、基板用カメラとチップ用カメラにより、共通のキャリブレーション用治具のキャリブレーション用基準マークを検出可能にしたキャリブレーション方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、第２の方法としては、ボンディングステージやカメラが移動しても、基板用カメラとチップ用カメラのカメラ視野が重なる（交差する）ことなく、両カメラにより共通のキャリブレーション用基準マークが検出されないようにしたキャリブレーション方法がある（例えば、特許文献２参照）。この第２の方法のキャリブレーションは、キャリブレーション用治具にキャリブレーション用治具マークを少なくとも２つ必要とする構成になっている。
【０００８】
図１９に示すように、前記第２の方法のボンディング装置では、回路基板や機能回路などが形成されているウェハー２０を載置したボンディングステージ１１と、半導体チップ１０の吸着およびボンディングを行うボンディングツール１と、ボンディングツール１により吸着された半導体チップ１０のアライメントマークを検出するチップ用カメラ２と、ウェハーのアライメントマークを検出する基板用カメラ３とを設置しており、チップ用カメラ２もしくは基板用カメラ３およびボンディングステージ１１が一方向に移動自在であるようにしている。
【０００９】
さらに、第１，第３キャリブレーション用基準マーク７，８が設けられたキャリブレーション用治具６をボンディングステージ１１に設け、あらかじめキャリブレーション用治具６の第１，第３キャリブレーション用基準マーク７，８間の距離を測定し、測定値を装置パラメータに設定しておく。そして、キャリブレーション用治具６を装置に取り付けた後、装置基準での取り付けを行った後の第１，第３キャリブレーション用基準マーク７，８間の距離を、任意の２点（キャリブレーション用治具６側面の任意の２点１７，１８）を検出することによって算出する。
【００１０】
その後、一方の第１キャリブレーション用基準マーク７をチップ用カメラ２により検出し、他方の第３キャリブレーション用基準マーク８を基板用カメラ３により検出することで、ボンディングツール１および基板用カメラ３の位置補正を行う。
【００１１】
このとき、あらかじめ測定したキャリブレーション用治具６の第１，第３キャリブレーション用基準マーク間７，８の距離、および装置基準での取り付けを行った後の第１，第３キャリブレーション用基準マーク間７，８の距離は変化しないものとして、キャリブレーションが実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−８１０４号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６５７３号公報（２頁〜３頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記従来のボンディング装置によるキャリブレーション方法では、温度制御しているボンディングステージ，温度制御しているボンディングツール，生産における動作により発生する熱などにより装置内温度が上昇し、メカニカルなカメラ間距離や、軸の移動量が変化するため、事前にキャリブレーションにより測定された装置パラメータと、生産時の実パラメータとに差異が発生する。
前記差異の発生は、装置のボンディング精度の低下を引き起こす要因となっている。この要因を解消するため、生産中にキャリブレーション機能を実行することが非常に効果的である。
【００１４】
しかし、前記第２の方法のように、キャリブレーション用治具に設けた２つのキャリブレーション用基準マークを使用し、ボンディングステージやカメラが移動しても、基板用カメラとチップ用カメラのカメラ視野が重なる（交差する）ことなく、両カメラにより同じキャリブレーション用基準マークが検出されないようにした方法では、キャリブレーション用基準マークが設けられたキャリブレーション用治具の材料として超低熱膨張鋳鉄を用いても、キャリブレーション用治具の２つのキャリブレーション用基準マーク間の距離が変化してしまい、ボンディング精度の低下を免れないという課題を有している。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであって、例えば、温度制御しているボンディングステージ，温度制御しているボンディングツール，装置可動などにより発生する熱によるキャリブレーション精度の悪化を防ぐことができるキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、ツールで吸着された半導体チップのアライメントマークをチップ用カメラで検出すると共にステージに載置された基板のアライメントマークを基板用カメラで検出し、それぞれのアライメントマークを用いて位置補正を行うキャリブレーション方法であって、前記ステージに固定したキャリブレーション用治具に３つのキャリブレーション用基準マークを予め設け、２つの前記キャリブレーション用基準マークを前記基板用カメラで検出すると共に、残り１つのキャリブレーション用基準マークを前記チップ用カメラで検出し、検出した３つの前記キャリブレーション用基準マークに基づいて算出した前記キャリブレーション用治具の伸縮率で前記キャリブレーション用基準マークの位置を更新し、更新したキャリブレーション用基準マークの位置とそれぞれのアライメントマークを用いて、前記ステージと前記ツールと前記基板用カメラの位置補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のキャリブレーション方法によれば、温度上昇によるカメラ間の距離の変化，位置決め精度の変化，キャリブレーション治具の変化によるキャリブレーション精度の低下を防ぐことができる。よって、カメラ間の相対距離の補正、すなわちカメラ間の距離のキャリブレーションが可能となり、したがって、高精度のボンディングを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のキャリブレーション方法の実施の形態１を説明するためのボンディング装置の平面図
【図２】図１に示すボンディング装置の分解斜視図
【図３】図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具の正面図
【図４】図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具の平面図
【図５】図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具のキャリブレーション用基準マーク部分の断面図
【図６】図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション方法を説明するフローチャート
【図７】図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具を光学顕微鏡にて測定する測定距離を示す平面図
【図８】図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具を傾けて取り付けた際の平面図
【図９】図８に示す第３キャリブレーション用基準マーク部分の拡大平面図
【図１０】図８に示す第２キャリブレーション用基準マーク部分の拡大平面図
【図１１】（ａ），（ｂ）は図８に示す状態において、キャリブレーション用治具が温度変化により伸縮した状態を示した平面図
【図１２】図１１に示す第３キャリブレーション用基準マーク部分の拡大平面図
【図１３】図１１に示す第２キャリブレーション用基準マーク部分の拡大平面図
【図１４】図１１に示すキャリブレーション動作実行時の第１キャリブレーション用基準マーク部分の拡大平面図
【図１５】図１１に示すキャリブレーション動作実行時の第３キャリブレーション用基準マーク部分の拡大平面図
【図１６】本実施の形態１においてボンディング装置にキャリブレーション用治具を取り付けた際の傾き（ずれ）について説明するための平面図
【図１７】本実施の形態１においてキャリブレーション用治具の基板用カメラの検出側に複数のキャリブレーション用基準マークを取り付けたキャリブレーション用治具の構成例を示す平面図
【図１８】本実施の形態１においてキャリブレーション用治具の基板用カメラの検出側とチップ用カメラの検出側の両方にキャリブレーション用基準マークを取り付けたキャリブレーション用治具の構成例を示す平面図
【図１９】従来のボンディング装置の概略構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
なお、以下の説明において、前述した部材に対応する部材には同一符号を付して、より詳しい説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明のキャリブレーション方法の実施の形態１を説明するためのボンディング装置の平面図、図２は図１に示すボンディング装置の分解斜視図である。
【００２２】
図１、図２に示すように、本実施の形態１におけるボンディング装置は、ボンディングツール１，チップ用カメラ２，基板用カメラ３，ボンディングステージ１１などから構成されている。
【００２３】
本実施の形態１におけるボンディング装置は、水平方向においてボンディングステージ１１が左右に移動する方向をＸ軸方向とし、水平方向においてボンディングステージ１１がＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸およびＹ軸とに直交する鉛直方向をＺ軸方向とし、半導体チップ１０を真空吸着しているボンディングツール１をＸ軸方向に移動させ、ウェハー２０が載置されているボンディングステージ１１をボンディング位置へとＸ軸方向／Ｙ軸方向に移動させることにより、ウェハー２０上への半導体チップ１０のボンディングを実行する。
【００２４】
本実施の形態１において、ボンディングステージ１１は、矩形形状に形成され、Ｘ軸／Ｙ軸方向に移動自在なテーブル４と、テーブル４の上面における一方側の手前に、ウェハー２０（基板）が載置されるチップ支持テーブル５が設置され、テーブル４の上面における他方側にはキャリブレーション用治具６を螺旋固定するためのエリアが設けられている。
【００２５】
ボンディングツール１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向およびＺ軸周りに回転自在であり、かつチップ用カメラ２とボンディングステージ１１の上方をＸ軸方向に移動自在であって、半導体チップ１０の真空吸着およびボンディングを行う。
【００２６】
チップ用カメラ２は、撮像方向が上方となるようにボンディング装置本体に固定されており、ボンディングツール１により真空吸着された半導体チップ１０のアライメントマークを検出する。また、基板用カメラ３は、撮像方向が下方となるようにボンディング装置本体に固定されており、ウェハー２０上のアライメントマークを検出する。
【００２７】
図３は図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具の正面図、図４は図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具の平面図、図５は図１に示すボンディング装置におけるキャリブレーション用治具のキャリブレーション用基準マーク部分の断面図である。
【００２８】
図３〜図５に示すように、キャリブレーション用治具６は、温度上昇などによる環境条件の変化が発生しても形状がほとんど変化しない材料である超低熱膨張鋳鉄により形成されている。
【００２９】
さらに、キャリブレーション用治具６は、図３，図４に示すようにその形状が平面視では直線的に形成され、側面からは均等の厚みを持ち、チップ用カメラ２と基板用カメラ３とのいずれの視野に入らない中間付近の位置において、９０度に左に１回、右に１回曲げられ、第１キャリブレーション用基準マーク７が設けられた面と、第２キャリブレーション用基準マーク９と第３キャリブレーション用基準マーク８とが設けられた面とが、平行になるように、段差２１が設けられている。
【００３０】
前記段差２１によって、チップ用カメラ２と基板用カメラ３は、それぞれに調整されたワークディスタンスをとることができる。第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９を検出する際のフォーカス精度は、このワークディスタンスの調整により向上する。
【００３１】
キャリブレーション用治具６の形状は、キャリブレーション用治具６の温度が上昇し、熱伸縮した時、第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９の位置関係が歪まない形状でなければならない。そのため、キャリブレーション用治具６の一部を極端に太くしたり、細くしたり、一部を削ったりすることなく一様とする。ここで歪みの状態とは、温度上昇による第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９の位置変化が、一様な比率で伸びず、局所的に大きく伸びたり、一部が伸びなかったりする状態のことである。
【００３２】
キャリブレーション用治具６における各マーク配置として、第１キャリブレーション用基準マーク７は、チップ用カメラ２が検出可能な最端のキャリブレーション用治具６の一端部に配置する。第２キャリブレーション用基準マーク９は、基板用カメラ３が検出可能なキャリブレーション用治具６の最も中心に近い位置へ配置する。第３キャリブレーション用基準マーク８は、基板用カメラ３が検出可能な最端のキャリブレーション用治具６の他端部に配置する。
【００３３】
このような第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９の配置によって、キャリブレーション時におけるキャリブレーション用治具６自体の伸びの影響を最小限に抑えることができると同時に、高い精度にてキャリブレーション用治具６の伸縮率を算出することが可能となる。
【００３４】
キャリブレーション用治具６をボンディングステージ１１に固定する固定脚１６は、ボンディングステージ１１の動きによりキャリブレーション用治具６が振動しないように２点以上で固定する。
【００３５】
また、キャリブレーション用治具６の材質である超低熱膨張鋳鉄としては、ねずみ鋳鉄，ダクタイル鋳鉄，鋼などの熱膨張係数が１２×１０−６１／ｋ以下のものが用いられ、特に、熱膨張係数が６×１０−６ １／ｋ以下のものがよい。例えば、榎本鋳工所製のインバー材やニレジスト，ノビナイトを用いることができる。
【００３６】
キャリブレーション治具６における第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９の位置には貫通孔が少なくとも３つ形成されており、本実施の形態１では、図５に示すように、第２キャリブレーション基準マーク９および第３キャリブレーション基準マーク８の位置における貫通孔１２の上部には、基板用カメラ３により検出される透明ガラス１３により形成された基準マークが設けられ、また、第１キャリブレーション基準マーク７の位置における貫通孔１２の上部には、チップ用カメラ２により検出される透明ガラス１３により形成された基準マークが下向きに設けられている。
【００３７】
キャリブレーション用治具６は、図１に示すように、ボンディングステージ１１の一方側の奥に配され、チップ支持テーブル５から最も離れた位置に、固定脚１６により２点で固定されている。
【００３８】
ボンディングステージ１１は加熱手段などからなる温度制御機構１４を備え、摂氏２５０度まで温度設定可能とし、キャリブレーション用治具６への熱伝導が最小限になるように、熱源から可能な限り距離を離すようにしている。また、ボンディングツール１の温度制御における設定可能範囲は摂氏２５０度としている。
【００３９】
次に、本実施の形態１におけるチップ用カメラ２と基板用カメラ３間のキャリブレーション方法について図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
なお、本実施の形態１におけるボンディング装置には、図１に示すように、ボンディングツール１の回転中心からチップ用カメラ２の視野中心までのベクトル距離（ＸＡ，ＹＡ）と、ボンディングツール１の回転中心から基板用カメラ３の視野中心までのベクトル距離（ＸＢ，ＹＢ）と、ボンディングツール１の回転中心からキャリブレーション用治具６の第３キャリブレーション用基準マーク８までのベクトル距離（ＸＣ，ＹＣ）などの移動制御系の初期パラメータが設定されている。
【００４１】
まず、キャリブレーション用治具６をボンディングステージ１１に固定する前に、キャリブレーション用治具６を光学顕微鏡にて測定する測定距離を示す平面図である図７のように、キャリブレーション用治具６の第１キャリブレーション用基準マーク７から第３キャリブレーション用基準マーク８までのマーク間距離（Ｘ１，Ｙ１）と、第２キャリブレーション用基準マーク９から第３キャリブレーション用基準マーク８までのマーク間距離（Ｘ２，Ｙ２）を、光学顕微鏡などを用いて測定する。測定したデータは、移動制御系の初期パラメータとして設定される。この測定は、温度制御を行わないボンディング装置内温度と同等の温度環境下にて実施する（ステップＳ１）。
【００４２】
次に、キャリブレーション用治具６を、キャリブレーション用治具６のＸ方向とボンディングステージ１１の移動方向（Ｘ方向）とが平行となるように、ボンディングステージ１１に固定する（ステップＳ２）。
【００４３】
キャリブレーション用治具を傾けて取り付けた際の平面図である図８、およびボンディング装置にキャリブレーション用治具を取り付けた際の傾き（ずれ）について説明するための平面図である図１６に示すように、キャリブレーション用治具６をボンディングステージ１１に固定する際、若干傾いて固定される恐れがあるため、キャリブレーション用治具６を固定した後、その傾き角度（ずれ）θを計測する（ステップＳ３）。
【００４４】
すなわち、キャリブレーション用治具６の第２キャリブレーション用基準マーク９を検出する時、ボンディングツール１の回転中心から基板用カメラ３の中心までのベクトル距離（ＸＢ’，ＹＢ’）と、ボンディングツール１の回転中心からキャリブレーション用治具６の第３キャリブレーション用基準マーク８までのベクトル距離（ＸＣ’，ＹＣ’）と、第２キャリブレーション用基準マーク９から第３キャリブレーション用基準マーク８間の距離（Ｘ２’，Ｙ２’）とのパラメータに基づき、ボンディングステージ１１を検出位置まで移動し、第２キャリブレーション用基準マーク９部分の拡大平面図である図１０に示すように、検出結果として基板用カメラ３の中心からのずれ量（ＸＥ，ＹＥ）を得る。
【００４５】
また、第３キャリブレーション用基準マーク８を基板用カメラ３で検出する時、ボンディングツール１の回転中心から基板用カメラ３の中心までのベクトル距離（ＸＢ’，ＹＢ’）と、ボンディングツール１の回転中心からキャリブレーション用治具６の第３キャリブレーション用基準マーク８までのベクトル距離（ＸＣ’，ＹＣ’）のパラメータに基づき検出位置までボンディングステージ１１を移動させ、第３キャリブレーション用基準マーク９部分の拡大平面図である図９に示すように、検出結果として基板用カメラ３の中心からのずれ量（ＸＤ，ＹＤ）が得られる。
【００４６】
この結果と、キャリブレーション用治具６の２点の座標を取得して、傾き角度θを求める。この時の測定は、ボンディングステージ１１およびボンディングツール１の温度制御を行わない温度環境下にて実施する
傾き角度θを求めた後、座標変換式を用いて、図８に示すボンディングステージ１１の移動方向（Ｘ方向）を基準とした、キャリブレーション用治具６の第１キャリブレーション用基準マーク７と第３キャリブレーション用基準マーク８間の距離（Ｘ１’，Ｙ１’）と、第２キャリブレーション用基準マーク９と第３キャリブレーション用基準マーク８間の距離（Ｘ２’，Ｙ２’）を求める。
【００４７】
キャリブレーション用治具６のキャリブレーション用基準データの測定を完了した後、装置を生産可能な状態に移行させる。ボンディングステージ１１を生産する際のプロセス温度に設定するため、ボンディングステージ１１の温度制御機構１４を構成するヒーターを加熱し、目標温度にフィードバック制御する（ステップＳ４）。
【００４８】
また、ボンディングツール１を生産する際のプロセス温度に設定するため、ボンディングツール１の温度制御機構１５を構成するヒーターを加熱し、目標温度にフィードバック制御する。なお、温度データの取得には熱電対を使用する。
【００４９】
この時、温度制御する対象のボンディングステージ１１とボンディングツール１が目標温度に達した後、さらにキャリブレーション用治具６が一定温度に飽和するまで温度制御を待機させることが望ましい。
【００５０】
この温度飽和を保証するため、キャリブレーション用治具６に熱電対を取り付け、温度が飽和するまで待機する。以後、ボンディングステージ１１とボンディングツール１の各設定温度における温度飽和時間が明確になれば、以後これを測定する必要はない。
【００５１】
さらに、ボンディング装置内温度を生産時と同様の状態かつ環境にするため、ボンディング装置の可動軸をエージング動作させることにより、より高い精度でのキャリブレーション用治具６のキャリブレーションが可能となる。
【００５２】
図１１（ａ）は温度制御を行わないボンディング装置内温度と同等の温度環境下のキャリブレーション用治具６を示している。ボンディング装置内温度およびキャリブレーション用治具６の温度飽和後、図１１（ｂ）に示したキャリブレーション用治具６の第２キャリブレーション用基準マーク９を検出する時、図１に示すボンディングツール１の回転中心から基板用カメラ３の中心までのベクトル距離（ＸＢ，ＹＢ）と、ボンディングツール１の回転中心からキャリブレーション用治具６の第３キャリブレーション用基準マーク８までのベクトル距離（ＸＣ，ＹＣ）と、第２キャリブレーション基準用マーク９から第３キャリブレーション基準用マーク８間の距離（Ｘ２”，Ｙ２”）のパラメータに基づき、検出位置までボンディングステージ１１を移動し、第２キャリブレーション用基準マーク９部分の拡大平面図である図１３に示すように、検出結果として基板用カメラ３の中心からのずれ量（ＸＥ’，ＹＥ’）を得る。
【００５３】
第３キャリブレーション用基準マーク８を検出する時、ボンディングツール１の回転中心から基板用カメラ３の中心までのベクトル距離（ＸＢ，ＹＢ）と、ボンディングツール１の回転中心からキャリブレーション用治具６の第３キャリブレーション用基準マーク８までのベクトル距離（ＸＣ，ＹＣ）とのパラメータに基づき検出位置までボンディングステージ１１を移動し、第３キャリブレーション用基準マーク８部分の拡大平面図である図１２に示すように、検出結果として基板用カメラ３の中心からのずれ量（ＸＤ’，ＹＤ’）を得る。この検出結果と２点の検出時の座標よりマーク間距離（Ｘ２”，Ｙ２”）を求める。
【００５４】
図１１（ｂ）の温度飽和後のマーク間距離（Ｘ２”，Ｙ２”）と、図１１（ａ）の温度制御していないマーク間距離（Ｘ２’，Ｙ２’）との２点間の距離を比較し、温度変化によるキャリブレーション用治具６の伸縮率を算出する（ステップＳ５）。
【００５５】
算出した伸縮率を、ボンディングステージ１１を取り付け後のキャリブレーション用治具６の第１キャリブレーション用基準マーク７と第３キャリブレーション用基準マーク８間距離（Ｘ１’，Ｙ１’）のＸ成分とＹ成分とに掛算することにより、温度飽和後のキャリブレーション用治具６の第１キャリブレーション用基準マーク７と第３キャリブレーション用基準マーク８間の距離（Ｘ１”，Ｙ１”）が求められる。この時、初期パラメータのマーク間距離である（Ｘ１，Ｙ１）を書き換えることはしない。システム内での演算では、前記マーク間距離（Ｘ１”，Ｙ１”）を用いて、チップ用カメラ２と基板用カメラ３間のキャリブレーション基準位置の更新を行う（ステップＳ６）。
【００５６】
キャリブレーション用治具６の第１キャリブレーション用基準マーク７をチップ用カメラ２の位置まで移動させる。この時、キャリブレーション動作実行時の第１キャリブレーション用基準マーク７部分の拡大平面図である図１５に示すように、検出結果としてチップ用カメラ２の中心からのずれ量（ＸＦ”，ＹＦ”）が得られる。次に、第３キャリブレーション用基準マーク８を基板用カメラ３の位置まで移動させる。この時、キャリブレーション動作実行時の第１キャリブレーション用基準マーク７部分の拡大平面図である図１４に示すように、検出結果として基板用カメラ３の中心からのずれ量（ＸＤ”，ＹＤ”）が得られる。
【００５７】
基板用カメラ検出位置への移動には、ボンディングツール１の回転中心から基板用カメラ３の中心までのベクトル距離（ＸＢ，ＹＢ）と、ボンディングツール１の回転中心からキャリブレーション用治具６の第３キャリブレーション用基準マーク８までのベクトル距離（ＸＣ，ＹＣ）を用いる。
【００５８】
チップ用カメラ２での検出位置への移動には、ボンディングツール１の回転中心からチップ用カメラ２の視野中心までのベクトル距離（ＸＡ，ＹＡ）と、ボンディングツール１の回転中心からキャリブレーション用治具６の第３キャリブレーション用基準マーク８までのベクトル距離（ＸＣ，ＹＣ）と、前記マーク間距離（Ｘ１”，Ｙ１”）とを用いて移動する。
【００５９】
前記のようにして得られたずれ量（ＸＦ”，ＹＦ”）および（ＸＤ”，ＹＤ”）と、ずれ量算出時のキャリブレーション用治具６の移動量（ボンディングステージ１１の移動量）とを基に、チップ用カメラ２と基板用カメラ３との距離の再計算を実行し、キャリブレーション基準位置の更新を行う（ステップＳ７）。
【００６０】
本実施の形態１のキャリブレーション機能は、生産動作を開始したタイミングで自動的に実行し、また、生産の中でボンディング回数をカウントし、ボンディング回数が装置パラメータとして、あらかじめ回数指定された指定回数が経過する度に自動的に実行する。
【００６１】
なお、本実施の形態１のように、キャリブレーション用治具６に、該キャリブレーション用治具６の温度を測定するための熱電対をキャリブレーション用治具６の熱源から遠い位置に取り付け、温度が装置パラメータとして入力した変化温度として設定した温度に対して変化する度に、キャリブレーション機能を自動的に実行するようにすることは、キャリブレーション用基準マークのマーク間距離を高精度に算出し、カメラ間距離を補正する方法として有用である。
【００６２】
また、本実施の形態１において、図１７に示すように、複数の第２キャリブレーション用基準マーク９，９’，９”を設けたり、図１８に示すように、複数の第２キャリブレーション用基準マーク９，９’，９”を設けると共に、第１キャリブレーション用基準マーク７，７’を複数設けたりすることは、キャリブレーション用治具６の伸縮をより正確に算出することができるため、複数のキャリブレーション用基準マークを認識し、その変化率の分布に基づきキャリブレーション用治具６のキャリブレーション用基準マークのマーク間距離を高精度に算出することができ、カメラ間距離を補正する方法として有用である。
【００６３】
また、本実施の形態１として、キャリブレーション用治具６の伸縮方向に歪が無いことを前提とする時には、図６に示すフローにおける（ステップＳ３）の処理を省くことが可能となり、仮に、固定されているキャリブレーション用治具６が動いて、θ方向に回転してしまったとしても、正しくカメラ間距離を補正することが可能である。
【００６４】
逆に、（ステップＳ３）の作業を常時実施することにより、キャリブレーション用治具６の伸縮時における、キャリブレーション用治具６の伸び歪み、あるいはキャリブレーション用治具６の固定が弱かった時の回転事象などを検知することができて、エラー通知することが可能となる。キャリブレーション用治具６の伸び歪みが大きい時には、本実施の形態１のキャリブレーション方法によるボンディング精度は向上しない。
【００６５】
以下に本実施の形態１のキャリブレーション方法を整理して説明する。
【００６６】
本実施の形態１のキャリブレーション方法では、ウェハー２０を載置し、これを加熱する温度制御機構１４を有するボンディングステージ１１と、半導体チップ１０の吸着およびボンディングを行うボンディングツール１と、ウェハー２０のアライメントマークを検出する基板用カメラ３と、ボンディングツール１により吸着された半導体チップ１０のアライメントマークを検出するチップ用カメラ２とを有し、チップ用カメラ２あるいは基板用カメラ３、およびボンディングステージ１１を一方向に移動自在に設置し、ボンディングステージ１１のキャリブレーション用治具６に第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９を設けたボンディング装置を用いる。
【００６７】
第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９間の距離を、温度制御（加熱）を行わない装置内温度と同等の環境下にて、光学顕微鏡などを用いて事前に正確に測定し、装置パラメータとしてシステムに入力して記憶させておく。キャリブレーション用治具６を装置に固定して取り付け、温度制御（加熱）を行わない装置状態にて基板用カメラ３にて認識可能な可動範囲に配置された第２，第３キャリブレーション用基準マーク８，９を検出し、キャリブレーション用治具６の取り付け傾きを算出する。
【００６８】
そして、ボンディングステージ１１やボンディングツール１などの温度を、自動生産可能な状態に加熱し、キャリブレーション治具６の温度が飽和した段階で、基板用カメラ３にて認識可能な可動範囲に配置された第２，第３キャリブレーション用基準マーク８，９を再び検出する。
【００６９】
本検出結果に基づき、温度制御（加熱）を行わない装置状態にて事前に測定された２点間の距離に対する変化率を算出する。
【００７０】
事前に算出されている、チップ用カメラ２にて検出可能な第１キャリブレーション用基準マーク７と、基板用カメラ３にて検出した第２，第３キャリブレーション用基準マーク８，９の２点のうち任意の一点までの距離を、前記した変化率に基づき計算することにより、キャリブレーション用基準マーク間の理論距離を算出する。
【００７１】
この補正された２点の一方をチップ用カメラ２にて検出し、他方を基板用カメラ３にて検出し、キャリブレーション用治具６の変化を補正することにより、高い精度での装置パラメータの位置補正が可能となる。
【００７２】
さらに、生産動作の中で、このキャリブレーション用治具６の第１〜第３キャリブレーション用基準マーク７〜９間の距離の補正と、チップ用カメラ２と基板用カメラ３とのカメラ間距離の補正とを、周期的あるいは装置内温度や装置内ユニット温度の変化に応じて実施することにより、温度変化に代表される装置内の状態変化に追従したキャリブレーションが可能となり、より高い精度での装置パラメータの位置補正が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のキャリブレーション方法は、ボンディング装置に代表される実装装置の高精度実装を実現すると共に、高精度のボンディングが求められる装置の中で、環境条件の変化など、諸々の条件変化する機械的性質を緩和する方法として有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１  ボンディングツール
２  チップ用カメラ
３  基板用カメラ
４  テーブル
５  チップ支持テーブル
６  キャリブレーション用治具
７  第１キャリブレーション用基準マーク
８  第３キャリブレーション用基準マーク
９  第２キャリブレーション用基準マーク
１０  半導体チップ
１１  ボンディングステージ
１２  貫通孔
１３  透明ガラス
１４，１５  温度制御機構
１６  固定脚
２０  ウエハー
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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