(57)【要約】  斜め光学系３０を有するボンディング装置１０の制御部４０は、キャピラリ２４を第１高さ位置まで下降させて斜め光学系３０の撮像面上におけるキャピラリ２４の先端部の位置Ａ１１とキャピラリの先端部の像の位置をＡ１２として算出し、同様に、キャピラリ２４をさらに低い第２高さ位置まで下降させて撮像面上におけるキャピラリ２４の先端部の位置Ａ２１とキャピラリの先端部の像の位置をＡ２２として算出し、算出されたＡ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２の４つの位置データと、第１高さ位置と第２高さ位置とに基づいて、ボンディング対象物８に対するキャピラリ２４の着地点位置を推定する。これにより、ボンディング装置に斜め光学系を用いてボンディング処理の位置精度をより向上させることができる。
2015190471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング装置であって、
ボンディングヘッドに取り付けられるボンディングツールと、
前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に摺動自在に移動させるステージと、
前記ボンディングツールをＸＹ平面に垂直なＺ方向に自在に移動させるＺ移動機構と、
前記ボンディングツールの下方に配置され、前記ボンディングツールに関する像を受け止める平面物体と、
前記ボンディングツールと前記平面物体を斜め上方から観測する斜め光学系と、
前記ボンディングツールの着地点位置を推定する処理を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ボンディングツールをＺ方向に沿って前記平面物体に接触しない範囲で所定の第１高さ位置まで下降させる工程と、
前記第１高さ位置において、前記斜め光学系で、前記ボンディングツールの先端部と、前記平面物体が受け止める前記ボンディングツールの先端部の前記像とを撮像し、撮像面上における前記ボンディングツールの先端部の位置Ａ１１と前記ボンディングツールの先端部の前記像の位置をＡ１２として算出する工程と、
前記ボンディングツールを前記平面物体に接触しない範囲で前記第１高さ位置よりも低い第２高さ位置まで下降させる工程と、
前記第２高さ位置において、前記斜め光学系で、前記ボンディングツールの先端部と、前記平面物体が受け止める前記ボンディングツールの先端部の前記像とを撮像し、前記撮像面上における前記ボンディングツールの先端部の位置Ａ２１と前記ボンディングツールの先端部の前記像の位置をＡ２２として算出する工程と、
算出されたＡ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２の４つの位置データと、前記第１高さ位置と前記第２高さ位置とに基づいて、前記ボンディング対象物に対する前記ボンディングツールの前記着地点位置を推定する工程と、
を実行可能に構成される、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、
前記平面物体は、ミラーであり、
前記ミラーが受け止める前記ボンディングツールに関する前記像は、前記ミラーに映る前記ボンディングツールの虚像である、ボンディング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のボンディング装置において、
前記平面物体は、鏡面状または拡散面状の表面にパターンを有する前記ボンディング対象物である、
ボンディング装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載のボンディング装置において、
前記ボンディングツールを挟んで前記斜め光学系と反対側の斜め上方から照明する照明装置を備え、
前記平面物体は、前記照明装置によって照明された前記ボンディングツールの影の像を受け止める平板であり、
前記斜め光学系は、前記ボンディングツールの先端部と、前記平面物体が受け止める前記ボンディングツールの先端部の前記影の像とを撮像する、ボンディング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のボンディング装置において、
前記ボンディングツールは、ワイヤボンディング処理を行うキャピラリ、またはダイボンディング処理を行うツール、またはフリップチップ実装処理を行うツールのいずれか１つである、ボンディング装置。
【請求項６】
請求項１に記載のボンディング装置において、
前記斜め光学系は、
前記ボンディングツールと前記平面物体に対しシャインプルーフ条件を満たすレンズと投影面とを有する前段光学系を含み、
前記前段光学系の投影面上の像をテレセントリック光学系で撮像する、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、
前記斜め光学系は、
前記ボンディングツールの先端部と、前記平面物体が受け止める前記ボンディングツールの先端部の前記像とのいずれか一方について、互いの光路長を同じとなるように調整する光路長補償光学素子を用いる、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、
前記ボンディングツールと所定のオフセット距離だけ離れて前記ボンディングヘッドに取り付けられる位置決めカメラをさらに含み、
前記平面物体は、位置決めの基準となる基準パターンを有し、
前記制御部は、
前記平面物体における前記基準パターンの位置を前記位置決めカメラで検出し、
前記検出された前記基準パターンの位置から前記所定のオフセット距離だけ前記ボンディングツールを移動させる、ボンディング装置。
【請求項９】
請求項８に記載のボンディング装置において、
前記制御部は、前記基準パターンの位置と前記推定された着地点位置の差分から、ボンディングにおいて生じるボンディングオフセットの変化を検知する、ボンディング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のボンディング装置において、
前記制御部は、前記検知したボンディングオフセットの変化量をフィードバックしてボンディングを行う、ボンディング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のボンディング装置において、
前記平面物体上の基準パターンに代えて、ボンディングを行う半導体デバイスのパターンを前記位置決めのための基準パターンとして用いる、ボンディング装置。
【請求項１２】
ボンディングツールの着地点位置を推定する方法であって、
ボンディングヘッドに取り付けられるボンディングツールと、
前記ボンディングヘッドをＸＹ方向に摺動自在に移動させるステージと、
前記ボンディングツールをＸＹ平面に垂直なＺ方向に自在に移動させるＺ移動機構と、
前記ボンディングツールの下方に配置され、前記ボンディングツールに関する像を受け止める平面物体と、
前記ボンディングツールと前記平面物体を斜め上方から観測する斜め光学系と、
前記ボンディングツールの着地点位置を推定する処理を実行する制御部と、
を備えるボンディング装置を準備する工程と、
前記制御部は、
前記ボンディングツールをＺ方向に沿って前記平面物体に接触しない範囲で所定の第１高さ位置まで下降させる工程と、
前記第１高さ位置において、前記斜め光学系が備えるカメラで、前記ボンディングツールの先端部と、前記平面物体が受け止める前記ボンディングツールの先端部の前記像とを撮像し、撮像面上における前記ボンディングツールの先端部の位置Ａ１１と前記ボンディングツールの先端部の前記像の位置をＡ１２として算出する工程と、
前記制御部により、前記ボンディングツールを前記平面物体に接触しない範囲で前記第１高さ位置よりも低い第２高さ位置まで下降させる工程と、
前記第２高さ位置において、前記斜め光学系が備えるにカメラで、前記ボンディングツールの先端部と、前記平面物体が受け止める前記ボンディングツールの先端部の前記像とを撮像し、前記制御部により、前記撮像面上における前記ボンディングツールの先端部の位置Ａ２１と前記ボンディングツールの先端部の前記像の位置をＡ２２として算出する工程と、
算出されたＡ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２の４つの位置データと、前記第１高さ位置と前記第２高さ位置とに基づいて、前記ボンディング対象物に対する前記ボンディングツールの前記着地点位置を推定する工程と、
を含む、ボンディングツールの着地点位置を推定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング装置及びボンディングツールの着地点位置を推定する方法に係り、特に、ボンディングツールと位置決めカメラが所定のオフセット距離だけ離れて設けられるボンディング装置及びボンディングツールの着地点位置を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばワイヤボンディング処理において、ワイヤをボンディング対象物の所望の位置にボンディングするには、ワイヤを保持するツールの先端位置とボンディング対象物の所望の位置とを正確に位置決めする必要がある。そのために位置決めカメラが設けられるが、ボンディングツールの位置に位置決めカメラを重ねては配置できないので、ボンディングツールと位置決めカメラが所定のオフセット距離だけ離れて設け、位置決めカメラとボンディング対象物の所望の位置との間で位置決めし、その後オフセット距離だけボンディングツールを移動させることが行われる。【０００３】
特許文献１には、ボンディング装置におけるツールの軸心とツールから離れて配置される位置検出用カメラの光軸との間のオフセット量を正確に較正するために、光源とリファレンス部材とプリズム等の光学系を用いることが開示されている。ここでは光源を用いて棒状のリファレンス部材とツール先端とを照射し、光学系で双方の影を位置検出用カメラで検出し、双方の影の間のずれに基づいてオフセット量を正確に較正する。【０００４】
特許文献２には、ワイヤ接続装置において、キャピラリが加圧を行う直前に、カメラが接続領域の鉛直上方から像を捉えるのではなく、キャピラリの延びる方向に対し所定の角度で斜め方向から照明し、キャピラリを挟んで対称の斜め方向に設けたカメラでその像を捉えるようにした斜め光学系の構成が開示されている。ここでは、接続領域の理想加圧点の２次元座標をカメラで特定し、キャピラリがサーチ高さを通過するときにキャピラリの動きを止め、そのときのキャピラリの先端部と、その陰影とを斜め光学系のカメラで捉えて、予測加圧点の２次元座標を求め、理想加圧点の２次元座標との差を求めて、キャピラリの動きを修正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４１６０９１号公報
【特許文献２】特開２００２−０７６０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のリファレンスを用いてオフセット量を構成する方法は、照明を含む複雑な光学系を用いるためコスト高になり、また耐熱性等に課題が残る。リファレンスを特許文献２の斜め光学系で観測することにすれば構成が簡単になると考えられるが、斜め光学系では対象物の高さ位置が変化すると、位置ずれと誤認する。対象物の高さとツール先端の高さの関係を予め設定することができるが、温度変化等によってこれらの高さ関係や斜め光学系の傾斜角度等が変動し、そのままでは、正確な位置検出が困難である。【０００７】
本発明の目的は、斜め光学系を用いてボンディング処理の位置精度をより向上させるボンディング装置及びボンディングツールの着地点位置を推定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るボンディング装置は、ボンディングヘッドに取り付けられるボンディングツールと、ボンディングヘッドをＸＹ方向に摺動自在に移動させるステージと、ボンディングツールをＸＹ平面に垂直なＺ方向に自在に移動させるＺ移動機構と、ボンディングツールの下方に配置され、ボンディングツールに関する像を受け止める平面物体と、ボンディングツールと平面物体を斜め上方から観測する斜め光学系と、ボンディングツールの着地点位置を推定する処理を実行する制御部と、を備え、制御部は、ボンディングツールをＺ方向に沿って平面物体に接触しない範囲で所定の第１高さ位置まで下降させる工程と、第１高さ位置において、斜め光学系で、ボンディングツールの先端部と、平面物体が受け止めるボンディングツールの先端部の像とを撮像し、撮像面上におけるボンディングツールの先端部の位置Ａ１１とボンディングツールの先端部の像の位置をＡ１２として算出する工程と、ボンディングツールを平面物体に接触しない範囲で第１高さ位置よりも低い第２高さ位置まで下降させる工程と、第２高さ位置において、斜め光学系で、ボンディングツールの先端部と、平面物体が受け止めるボンディングツールの先端部の像とを撮像し、撮像面上におけるボンディングツールの先端部の位置Ａ２１とボンディングツールの先端部の像の位置をＡ２２として算出する工程と、算出されたＡ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２の４つの位置データと、第１高さ位置と第２高さ位置とに基づいて、ボンディング対象物に対するボンディングツールの着地点位置を推定する工程と、を実行可能に構成される。【０００９】
本発明に係るボンディング装置において、平面物体は、ミラーであり、ミラーが受け止めるボンディングツールに関する像は、ミラーに映るボンディングツールの虚像であるとしても好適である。【００１０】
また、本発明に係るボンディング装置において、平面物体は、鏡面状または拡散面状の表面にパターンを有するボンディング対象物であるとしても好適である。【００１１】
本発明に係るボンディング装置において、ボンディングツールを挟んで斜め光学系と反対側の斜め上方から照明する照明装置を備え、平面物体は、照明装置によって照明されたボンディングツールの影の像を受け止める平板であり、斜め光学系は、ボンディングツールの先端部と、平面物体が受け止めるボンディングツールの先端部の影の像とを撮像するとしても好適である。【００１２】
本発明に係るボンディング装置において、ボンディングツールは、ワイヤボンディング処理を行うキャピラリ、またはダイボンディング処理を行うツール、またはフリップチップ実装処理を行うツールのいずれか１であるとしても好適である。【００１３】
本発明に係るボンディング装置において、斜め光学系は、ボンディングツールと平面物体に対しシャインプルーフ条件を満たすレンズと投影面とを有する前段光学系を含み、前段光学系の投影面上の像をテレセントリック光学系で撮像するとしても好適である。【００１４】
本発明に係るボンディング装置において、斜め光学系は、ボンディングツールの先端部と、平面物体が受け止めるボンディングツールの先端部の像とのいずれか一方について、互いの光路長を同じとなるように調整する光路長補償光学素子を用いるとしても好適である。【００１５】
本発明に係るボンディング装置において、ボンディングツールと所定のオフセット距離だけ離れてボンディングヘッドに取り付けられる位置決めカメラをさらに含み、平面物体は、位置決めの基準となる基準パターンを有し、制御部は、平面物体における基準パターンの位置を位置決めカメラで検出し、検出された基準パターンの位置から所定のオフセット距離だけボンディングツールを移動させるとしても好適である。【００１６】
本発明に係るボンディング装置において、制御部は、基準パターンの位置と推定された着地点位置の差分から、ボンディングにおいて生じるボンディングオフセットの変化を検知するとしても好適である。【００１７】
本発明に係るボンディング装置において、制御部は、検知したボンディングオフセットの変化量をフィードバックしてボンディングを行うとしても好適である。【００１８】
本発明に係るボンディング装置において、平面物体上の基準パターンに代えて、ボンディングを行う半導体デバイスのパターンを位置決めのための基準パターンとして用いるとしても好適である。【００１９】
本発明に係るボンディングツールの着地点位置を推定する方法は、ボンディングヘッドに取り付けられるボンディングツールと、ボンディングヘッドをＸＹ方向に摺動自在に移動させるステージと、ボンディングツールをＸＹ平面に垂直なＺ方向に自在に移動させるＺ移動機構と、ボンディングツールの下方に配置され、ボンディングツールに関する像を受け止める平面物体と、ボンディングツールと平面物体を斜め上方から観測する斜め光学系と、ボンディングツールの着地点位置を推定する処理を実行する制御部と、を備えるボンディング装置を準備する工程と、制御部は、ボンディングツールをＺ方向に沿って平面物体に接触しない範囲で所定の第１高さ位置まで下降させる工程と、第１高さ位置において、斜め光学系が備えるカメラで、ボンディングツールの先端部と、平面物体が受け止めるボンディングツールの先端部の像とを撮像し、撮像面上におけるボンディングツールの先端部の位置Ａ１１とボンディングツールの先端部の像の位置をＡ１２として算出する工程と、制御部により、ボンディングツールを平面物体に接触しない範囲で第１高さ位置よりも低い第２高さ位置まで下降させる工程と、第２高さ位置において、斜め光学系が備えるカメラで、ボンディングツールの先端部と、平面物体が受け止めるボンディングツールの先端部の像とを撮像し、制御部により、撮像面上におけるボンディングツールの先端部の位置Ａ２１とボンディングツールの先端部の像の位置をＡ２２として算出する工程と、算出されたＡ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２の４つの位置データと、第１高さ位置と第２高さ位置とに基づいて、ボンディング対象物に対するボンディングツールの着地点位置を推定する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２０】
上記構成によれば、ボンディングツールの先端部の像または影を平面物体で受け止め、その像または影とボンディングツールの先端部そのものとを、斜め光学系で同時に撮像する。ボンディングツールがボンディング対象物に着地するときは、撮像面上で、ボンディングツールに関する像または影におけるボンディングツールの先端部の位置と、ボンディングツールの先端部そのものの位置が一致するはずである。【００２１】
ツール先端の位置は温度変化等によって設定値から変動するので、ボンディングツールがボンディング対象物のどこに着地するかは正確には不明である。そこで、ボンディングツールをボンディング対象物に着地させないで着地点の座標を推定できれば、その着地点の推定座標に基づいてボンディング処理を行うことができ、ボンディング処理の位置精度がより向上する。【００２２】
上記構成では、ボンディングツールを対象物に着地させない２つの高さ位置のそれぞれにおいて、ボンディングツールの先端部の像または影の位置とボンディングツールの先端部そのものの位置を算出し、合計４つの位置データから着地点の座標を推定することができる。これによって、ボンディング処理の位置精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるボンディング装置の構成を示す図である。図１（ａ）は、ボンディング処理を行うときの状態を示す図であり、（ｂ）は、キャピラリの着地点を推定するときの状態を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において用いられるテレセントリック光学系を示す図である。
【図３】図１のボンディング装置において、ボンディング対象物に対するキャピラリの着地点位置を推定する手順を示すフローチャートである。
【図４】図３の手順のうち、第１高さにおいて、撮像面上のキャピラリの先端部の位置と、ミラーに映る虚像のキャピラリの先端部の位置を求める手順を示す図である。図４（ａ）はキャピラリとその虚像を撮像するときの光路関係を示す図、（ｂ）は撮像面を示す図、（ｃ）は撮像面上のキャピラリの先端部の位置と、虚像のキャピラリの先端部の位置をボンディングツールの先端高さに関連付けて示す図である。
【図５】図３の手順のうち、第２高さについての手順を示す図で、図４と同様の図である。
【図６】本発明に係る実施の形態のボンディング装置において、ボンディング対象物に対するキャピラリの着地点位置を推定して算出する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態のボンディング装置において、ミラーに代えて拡散板を用いる例を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態のボンディング装置において、ボンディング対象物の表面の鏡面を用いてキャピラリの着地点を推定する例を示す図である。
【図９】ボンディング装置がフリップチップ実装装置であるときにキャピラリの着地点を推定する例を示す図である。
【図１０】ボンディング装置がダイボンディング装置であるときにキャピラリの着地点を推定する例を示す図である。
【図１１】他の実施形態を示す図である。
【図１２】別の実施形態を示す図である。
【図１３】図１２の作用を示す詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ボンディング装置としては、ワイヤボンディング装置、ダイボンディング装置、フリップチップ実装装置等、ボンディングツールを用いてボンディング処理を行うものを含むが、以下では、特に断らない限り、ボンディングツールとしてキャピラリを用いるワイヤボンディング装置について説明する。
【００２５】
以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２６】
図１は、ワイヤボンディング装置１０の構成図である。ワイヤボンディング装置１０は、キャピラリ２４と斜め光学系３０を含む装置本体部１１と、装置本体部１１を構成する各要素を全体として制御する制御部４０を含んで構成される。装置本体部１１を構成する各要素は架台１２の上に配置される。以下では、ワイヤボンディング装置１０を特に断らない限り、ボンディング装置１０と呼ぶ。なお、図１には、ワイヤボンディング装置１０の構成要素ではないが、ボンディング対象物８が示されている。
【００２７】
ボンディング装置１０は、キャピラリ２４を用いて通常のボンディング処理を行うと共に、ここでは、斜め光学系３０を用いてボンディング対象物８に対するキャピラリ２４の着地点位置を推定する。図１（ａ）は、通常のボンディング処理を行う状態のボンディング装置１０を示し、（ｂ）は、ボンディング対象物８に対するキャピラリ２４の着地点位置を推定するときのボンディング装置１０の状態を示す図である。以下では、「ボンディング対象物に対するキャピラリ２４の着地点位置の推定」を単に「着地点位置の推定」と呼ぶ。着地点位置の推定は、３次元の位置の推定が可能であるが、以下では特に断らない限り、ＸＹ平面内の位置の推定について述べる。図１では、３次元座標系のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を示した。ＸＹ平面は、架台１２の上面と平行な平面である。Ｚ方向はＸＹ平面に垂直な方向である。
【００２８】
なお、斜め光学系３０における撮像面上の平面位置を示すために、直交するｘｙ座標系を用いる。このｘｙ座標系のｘ方向、ｙ方向は、図１のＸ方向、Ｙ方向とは別のものである。この２つを区別するため、架台１２の上面と平行な平面についての座標系には大文字のＸ，Ｙを用い、斜め光学系３０の撮像面についての座標系には小文字のｘ，ｙを用いる。(Ｘ，Ｙ)座標系と（ｘ，ｙ）座標系の間の変換は、架台１２の上面と斜め光学系３０の撮像面の間の幾何学的配置に基づいて行うことが出来る。
【００２９】
以下では、ボンディング対象物８に対するキャピラリ２４の着地点位置を推定する機能を中心に説明し、通常のボンディング処理については、必要な範囲で述べる。
【００３０】
ボンディングステージ１３は、ボンディング対象物８を搭載するボンディング対象保持台で、図示されていないフィーダ部の送りツメにより、ローダ部からボンディング対象物が搬送されてくる。ボンディング対象物８は、例えば、半導体デバイスが搭載された基板である。この場合、実際にワイヤボンディング処理の対象となるのは、半導体デバイスのパッドと基板のリードである。この場合、着地点位置の推定における着地点とは、キャピラリ２４の先端部が半導体デバイスのパッドの表面に着地した点、またはキャピラリ２４の先端部が基板のリードの表面に着地した点である。以下では、キャピラリ２４の先端部が半導体パッドの表面に着地した点を着地点として説明する。
【００３１】
図１では、着地点位置の推定のために、ボンディング対象物８に代えて、ボンディングステージ１３にミラー１６が搭載される。ミラー１６は、ボンディング対象物８と干渉しないボンディングステージ１３の端の部分に搭載され、鏡面である上面のＺ方向位置がボンディング対象物８の半導体パッドの上面のＺ方向位置と同じに設定される。図１では、搬送レール１４の上にミラー１６が搭載される例を示した。ミラー１６は、反射板であってもよい。
【００３２】
ミラー１６の上面に刻まれたリファレンスマーク１８は、ボンディング処理における位置基準に用いられる基準パターンで、図１の例では、十字パターンが用いられている。位置決めに適したパターンであれば、十字パターン以外のものを用いることができる。例えば、二重円のパターンでもできる。ミラー１６には、キャピラリ２４の虚像が映るので、斜め光学系３０を用いることで、キャピラリ２４そのものと、キャピラリ２４の虚像と、リファレンスマーク１８を同時に撮像することが可能になる。
【００３３】
ボンディングステージ１３には、ボンディング対象物８を搭載または排出する際に、架台１２に対してボンディング対象物８が搬送されてくる。ワイヤボンディング処理のときは、図１（ａ）に示すように、キャピラリ２４はボンディング対象物８に向かい合う。ワイヤボンディング処理の間は、架台１２に対しボンディングステージ１３が固定状態とされる。これに対し、着地点位置の推定のときは、図１（ｂ）に示すように、キャピラリ２４は搬送レール１４の上のミラー１６に向かい合う。着地点位置の推定処理が行われている間は、架台１２に対し搬送レール１４が設けられるボンディングステージ１３が固定状態とされる。
【００３４】
かかるボンディングステージ１３としては、金属製の移動テーブルを用いることができる。なお、ボンディングステージ１３が架台１２に対し移動する方向がＸ方向である。ボンディングステージ１３は、ボンディング装置１０の接地電位等の基準電位に接続される。ボンディング対象物との間の絶縁が必要な場合には、ボンディングステージ１３の必要な部分に絶縁処理が設けられる。
【００３５】
ＸＹステージ１５は、ボンディングヘッド２０を搭載し、架台１２およびボンディングステージ１３に対し、ボンディングヘッド２０をＸＹ平面内の所望の位置に移動させる移動ステージである。ＸＹステージ１５の移動駆動は、制御部４０の制御の下でリニアモータ１７によって行われる。
【００３６】
ボンディングヘッド２０は、ＸＹステージ１５に固定されて搭載され、Ｚモータを内蔵し、その回転制御によってボンディングアーム２１、トランスデューサ２２を介して、キャピラリ２４をＸＹ平面に垂直なＺ方向に移動させる移動機構である。Ｚモータとしては、リニアモータを用いることができる。
【００３７】
このように、ＸＹステージ１５とボンディングヘッド２０は、ボンディングステージ１３に対しキャピラリ２４を所定の手順に従ってＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における所定の位置に移動駆動させる移動機構部である。
【００３８】
ボンディングアーム２１は、トランスデューサ２２が取り付けられ、Ｚモータの回転制御によって、ボンディングヘッド２０に設けられる回転中心の周りに回転可能な部材である。
【００３９】
トランスデューサ２２は、根元部がボンディングアーム２１に取り付けられ、先端部にキャピラリ２４が取り付けられる細長い棒部材である。トランスデューサ２２には超音波振動子が取り付けられ、超音波振動子を駆動することで発生する超音波エネルギをボンディングエネルギとしてキャピラリ２４に伝達する。トランスデューサ２２は、超音波振動子からの超音波エネルギを効率よくキャピラリ２４に伝達できるように、先端側に行くほど先細りとなるホーン形状に形成される。超音波振動子としては、圧電素子が用いられる。
【００４０】
キャピラリ２４は、先端面が平らな円錐体で、長手方向に沿って図示されていないボンディングワイヤを挿通させることができる中心孔を有するボンディングツールである。かかるキャピラリ２４としては、絶縁体であるセラミック製のものを用いることができる。
【００４１】
図示されていないが、ボンディングワイヤは、金、銀、銅、またはアルミニウムなどの細線である。
【００４２】
位置決めカメラ２６は、キャピラリ２４の先端部の位置を、ボンディング処理の対象となる半導体デバイスのパッドの位置の真上に来るように位置決めをするために用いられるカメラである。ここでは、リファレンスマーク１８の真上に位置決めカメラ２６の座標中心が来るように、制御部４０の制御の下で、ＸＹステージ１５をリニアモータ１７で移動駆動させることで位置決めが行われる。
【００４３】
位置決めカメラ２６は、キャピラリ２４と＋Ｘ方向に所定のオフセット間隔Ｄ０だけ離れて、キャピラリ２４と同様にボンディングヘッド２０に取り付けられる。したがって、仮に、位置決めカメラ２６の座標中心がリファレンスマーク１８の座標中心に位置決めされるとすると、その位置決め状態からボンディングヘッド２０を＋Ｘ方向にＤ０移動させると、キャピラリ２４の先端位置はリファレンスマーク１８の真上に来る。したがって、半導体デバイスの所望のパッドの位置に位置決めカメラ２６の座標中心が来るように位置決めを行い、その状態から＋Ｘ方向にＤ０だけボンディングアーム２１をリニアモータ１７で移動駆動し、その位置でキャピラリ２４を−Ｚ方向に下降させれば、キャピラリ２４の先端部がちょうど所望のパッドの位置に来る。そこでボンディング処理を行えば、所望のパッドにボンディングワイヤをボンディングすることができる。
【００４４】
照明装置２８は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を用い、キャピラリ２４の斜め上方からボンディング対象物を照明する装置である。着地点位置の推定のためにミラー１６を用いるときには照明が消灯される。他の実施形態において、ミラー１６に代えて拡散板６２（図７参照）を用いるときは、照明装置２８が点灯され、キャピラリ２４を側面から照らし、キャピラリ２４の影を拡散板６２の上面に投影する。
【００４５】
照明装置２８は、ボンディングヘッド２０に取り付けられるが、場合によっては、ボンディングヘッド２０とは別個に独立して設けることも可能である。キャピラリ２４の長手方向に対する照明装置２８の照明方向の傾斜角度は、キャピラリ２４の長手方向に対する斜め光学系３０の光軸の傾斜角度と同じ大きさが好ましいが、必ずしも同じ傾斜角度にしなくても構わない。
【００４６】
斜め光学系３０は、キャピラリ２４を挟んで照明装置２８と反対側に配置され、キャピラリ２４とミラー１６を斜め上方から観測する光学系である。斜め光学系３０は、ボンディングヘッド２０に取り付けられるが、場合によっては、ボンディングヘッド２０とは別個に独立して設けることも可能である。
【００４７】
斜め光学系３０は、テレセントリック光学系３２と、撮像面３４を有する撮像カメラを含んで構成される（図４，５，６参照）。図２は、テレセントリック光学系３２を示す図である。テレセントリック光学系３２は、レンズ３２ａの後側焦点距離位置に絞り３２ｂを置き、物体面３２ｃにおいて光軸と主光線が平行とみなせるようにした光学系である。テレセントリック光学系３２は、主光線が光軸に平行であるために物体の位置が光軸方向にずれても倍率が一定になる。
【００４８】
斜め光学系３０に含まれる撮像カメラは、テレセントリック光学系３２を用いてキャピラリ２４の先端部、及びミラー１６に映るキャピラリ２４の虚像を撮像面３４に投影し、その画像データを適当な信号線で制御部４０へ伝送する撮像装置である。撮像カメラとしては、２次元ＣＣＤ型の撮像装置が用いられる。
【００４９】
再び図１に戻り、制御部４０は、装置本体部１１の各要素の動作を全体として制御する。かかる制御部４０は、適当なコンピュータで構成することができる。制御部４０は、ボンディング処理を実行するボンディング処理部４２を含む。さらに、着地点位置の推定を行うツール着地点位置推定部４４を含む。ツール着地点位置推定部４４は、オフセット移動処理部４６と、ツール高さ変更処理部４８と、ツール及びその像の撮像処理部５０と、着地点位置算出処理部５２を有する。
【００５０】
これらの機能は、ボンディング装置１０においてソフトウエアを実行することで実現できる。具体的には、ボンディングプログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで実現することも可能である。
【００５１】
上記ボンディング装置１０の作用、特に、制御部４０の各機能について、図３から図６を用いてさらに詳細に説明する。図３は、ボンディング装置１０において、着地点位置を推定する処理手順を示すフローチャートである。図４、図５は、図３の処理手順の内容を示す図である。図３の処理手順は、制御部４０のツール着地点位置推定部４４によって実行される。
【００５２】
ボンディング装置１０において、ボンディング処理を行う前に、キャピラリ２４と位置決めカメラ２６との間のオフセット間隔Ｄ０の較正を行う。そのためにボンディングヘッド２０を−Ｘ方向に移動駆動して、位置決めカメラ２６をミラー１６の真上に移動させる。そして、ミラー１６に刻まれた位置基準パターンであるリファレンスマーク１８の位置検出を位置決めカメラ２６によって行う（Ｓ１０）。具体的には、ＸＹステージ１５をリニアモータ１７で移動駆動しながらリファレンスマーク１８の十字パターンの交差点を座標中心として、そこに位置決めカメラ２６の座標中心である視野の中心マークが合うようにする。また、視野中心に合わせなくても、視野内におけるリファレンスマーク１８の位置を画像処理にて検出し、その位置を基準としてもよい。
【００５３】
次に、ボンディングヘッド２０を予め定めた距離だけオフセット移動する（Ｓ１２）。なお、画像処理において検出したリファレンスマーク１８の位置を基準にした場合には、その位置を基準としてオフセット移動する。この処理手順は制御部４０のオフセット移動処理部４６の機能によって実行される。具体的には、ボンディングヘッド２０を＋Ｘ方向にオフセット間隔Ｄ０だけ移動駆動する。これにより、リファレンスマーク１８の真上の位置にキャピラリ２４が移動したことになる。
【００５４】
これ以降の手順は、着地点位置の推定をするための手順である。すなわち、Ｓ１２を行うことで、キャピラリ２４を下降すればその先端部がちょうどリファレンスマーク１８の所に着地するはずであるが、実際の着地点位置がリファレンスマーク１８の位置ではないことがある。その原因は、オフセット間隔Ｄ０の設定値が正確でないこと、キャピラリ２４の下降方向が位置決めカメラ２６の光軸と平行でないこと、温度変化があること等が考えられる。着地点位置の推定は、キャピラリ２４を下降させてその先端部がミラー１６の表面に接触したときの位置を着地点として、その位置を算出することで行われる。以下では、キャピラリ２４を実際に着地させずに着地点位置の推定を行う手順を示す。
【００５５】
そこで、キャピラリ２４を所定の第１高さＺ１まで下降させる（Ｓ１４）。この処理は制御部４０のツール高さ変更処理部４８の機能によって実行される。具体的には、ボンディングヘッド２０に内蔵されるＺモータを駆動して、キャピラリ２４が下降するようにボンディングアーム２１を回転させる。Ｚモータの移動量はエンコーダで測定されるので、エンコーダの測定値をキャピラリ２４の高さ位置Ｚに換算し、キャピラリ２４がミラー１６に接触しない範囲の高さ位置まで下降させてそこで停止させる。その高さ位置Ｚが第１高さ位置Ｚ１である。
【００５６】
第１高さ位置Ｚ１は、キャピラリ２４がミラー１６に接触しない範囲で所定の高さ位置に設定できる。例えば、ワイヤボンディング処理で用いられるサーチ高さの位置を第１高さ位置Ｚ１とすることができる。サーチ高さとは、ワイヤボンディング処理において、キャピラリ２４を第１ボンド点の位置から第２ボンド点の位置に移動させるときに、最初は高速に移動しながら下降し、第２ボンド点の真上の所定の高さに来ると低速下降に切り替える。そのときの高さ位置がサーチ高さの位置である。サーチ高さの位置は、ボンディング装置１０の仕様によって予め設定される。例えば、ボンディング対象の表面から数百μｍの範囲にサーチ高さ位置が設定される。
【００５７】
次に、ボンディングツールであるキャピラリ２４とその像の位置算出が行われる（Ｓ１６）。この処理手順は、制御部４０のツール及びその像の撮像処理部５０の機能によって実行される。キャピラリ２４の位置とその虚像の位置は、斜め光学系３０が備える撮像カメラによって、キャピラリ２４とその虚像を撮像して表示する撮像面３４上の２次元ｘｙ座標系における位置である。なお、撮像された画面上の２次元座標を（ｘ，ｙ）とすると、２次元座標（ｘ，ｙ）と図１のＸＹステージ１５における２次元座標（Ｘ，Ｙ）との関係は、別途求めた変換式等を用いて変換することができる。
【００５８】
図４は、第１高さ位置Ｚ１におけるキャピラリ２４とその像の位置算出の手順を示す図である。図４（ａ）は、ＸＹステージ１５に関する３次元のＸＹＺ座標系について、キャピラリ２４を含むＸＺ平面において、キャピラリ２４と、ミラー１６に映るキャピラリ２４の虚像６０を撮像するときの光路関係を示す図である。
【００５９】
第１高さ位置Ｚ１はＺモータに設けられるエンコーダの値から計算される値であって、必ずしもミラー１６の上面の高さ位置を基準にしたものではないが、図４では、ミラー１６の上面の高さ位置を基準として第１高さＺ１を示した。
【００６０】
ミラー１６は、ガラス板の裏面側に反射材料を塗布したもので、反射材料が塗布されたガラス裏面が反射面である。反射面を斜めから見ると、反射面を挟んでキャピラリ２４と反対側の裏面側に、キャピラリ２４の虚像６０が見える。
【００６１】
キャピラリ２４とミラー１６を斜め光学系３０が備える撮像カメラで撮像すると、キャピラリ２４からの光線は、そのまま、テレセントリック光学系３２を経て撮像カメラの撮像面３４に表示される。リファレンスマーク１８からの光線も同様に、そのまま、テレセントリック光学系３２を経て撮像面３４に表示される。また、キャピラリ２４からの光線がミラー１６で反射した光は、あたかもキャピラリ２４の虚像６０から出た光線のように、テレセントリック光学系３２を経て撮像面３４に表示される。なお、図においては、ミラー１６のガラス板の屈折率の影響は省略して図示されている。
【００６２】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す斜め光学系３０の撮像面３４の平面を示す図である。撮像面３４の座標系としては小文字で示すｘｙ座標系を用い、互いに直交するｘ軸とｙ軸を示し、ｘ軸とｙ軸の交点は二重丸で示した。交点は、ｘｙ座標系の原点Ｏである。図４（ｂ）には、撮像面３４上に表示された像として、キャピラリ２５、リファレンスマーク１９、キャピラリ虚像６１が示される。撮像面３４上に表示されるキャピラリ２５、リファレンスマーク１９、キャピラリ虚像６１は、斜め光学系３０を通る前のキャピラリ２４、リファレンスマーク１８、キャピラリ虚像６０と区別するためにそれぞれ符号を変えた。
【００６３】
これらの撮像面３４上の所定の点の位置は、ｘｙ座標系の原点Ｏからｘ軸に沿った距離がその点のｘ位置、原点Ｏからｙ軸に沿った距離がｙ位置である。したがって、所定の点の位置は、２次元座標Ａ（ｘ，ｙ）として算出される。図４（ｂ）には、そのようにして算出されたキャピラリ２５の先端部の位置Ａ１１（ｘ１１，ｙ１１）、虚像６１におけるキャピラリの先端部の位置Ａ１２（ｘ１２，ｙ１２）、リファレンスマーク１９の位置Ａ１Ｒ（ｘ１Ｒ，ｙ１Ｒ）が示される。このようにして、撮像面３４上で、キャピラリ２５の先端部の位置Ａ１１（ｘ１１，ｙ１１）と、虚像６１におけるキャピラリ先端部の位置Ａ１２（ｘ１２，ｙ１２）とリファレンスマーク１９の位置Ａ１Ｒ（ｘ１Ｒ,ｙ１Ｒ）を算出できる。
【００６４】
図４（ｃ）は、このようにして算出された２次元座標のうちｙ位置を縦軸とし、キャピラリ２４の先端部の高さ位置Ｚを横軸に取った図である。ここでは、キャピラリ２４の先端部の高さ位置ＺがＺ１のときのキャピラリ２５の先端部のｙ位置＝ｙ１１と虚像６１におけるキャピラリの先端部のｙ位置＝ｙ１２とリファレンスマーク１９のｙ位置＝ｙ１Ｒとが示される。このようにして、キャピラリ２４の先端部の高さ位置Ｚと、撮像面３４上の各要素のｙ位置との関係が示される。なお、同様の方法で、２次元座標のうちｘ位置を縦軸とし、横軸にキャピラリ２４の先端部の高さ位置Ｚを取った図を作成して、キャピラリ２４の先端部の高さ位置Ｚと、撮像面３４上の各要素のｘ位置との関係を示すことができる。
【００６５】
再び図３へ戻り、Ｓ１６の後は、キャピラリ２４の先端部の高さ位置Ｚを第１高さＺ１からさらに第２高さＺ２まで下降させ（Ｓ１８）、撮像面３４上のキャピラリ２５の位置と虚像６１の位置を算出する（Ｓ２０）。これらは、キャピラリ２４の高さ位置ＺがＺ１からＺ２に変更された以外は、Ｓ１４，Ｓ１６の処理内容と同じである。図５は、図４に対応する図である。
【００６６】
第２高さ位置Ｚ２は、Ｚ１よりも低い高さ位置、つまりミラー１６に近い高さ位置で、キャピラリ２４がミラー１６に接触しない範囲で所定の高さ位置に設定できる。例えば、Ｚ１＝２００μｍとして、Ｚ２＝１００μｍと設定することができる。
【００６７】
図５（ａ）は、キャピラリ２４の高さ位置ＺがＺ２となったときのキャピラリ２４とその虚像６０とリファレンスマーク１８が斜め光学系３０に向かう光の光路を示す図である。その内容は図４（ａ）と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００６８】
図５（ｂ）は、図４（ｂ）に対応する図で、キャピラリ２４の高さ位置ＺがＺ２のときにおける斜め光学系３０の撮像面３４を示す図である。図５（ｂ）には、この撮像面３４に表示されるキャピラリ２５、虚像６１、リファレンスマーク１９に基づいて算出されたキャピラリ２５の先端部の位置Ａ２１（ｘ２１，ｙ２１）、虚像６１におけるキャピラリの先端部の位置Ａ２２（ｘ２２，ｙ２２）、リファレンスマーク１９の位置Ａ２Ｒ（ｘ２Ｒ，ｙ２Ｒ）を示した。
【００６９】
図５（ｃ）は、図４（ｃ）に対応する図で、キャピラリ２４の先端部の高さ位置Ｚと、撮像面３４上の各要素のｙ位置との関係が示される。ここでは、キャピラリ２４の先端部の高さ位置ＺがＺ２のときのキャピラリ２５の先端部のｙ位置＝ｙ２１と虚像６１におけるキャピラリの先端部のｙ位置＝ｙ２２とリファレンスマーク１９のｙ位置＝ｙ２Ｒとが示される。
【００７０】
Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０は、制御部４０におけるツール及びその像の撮像処理部５０の機能によって実行される。
【００７１】
再び図３に戻り、次に着地点位置算出が行われる（Ｓ２２）。この処理手順は、制御部４０の着地点位置算出処理部５２の機能によって実行される。着地点位置は、Ｓ１６、Ｓ２０で算出されたＡ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２の４つの位置データと、第１高さ位置Ｚ１と第２高さ位置Ｚ２とに基づいて算出される。
【００７２】
図６は、図４（ｃ）と図５（ｃ）の内容を１つの図にまとめたものである。横軸はキャピラリ２４の先端部の高さ位置Ｚ、縦軸はｙ位置である。ｙ１１，ｙ２１を結ぶ線は、キャピラリ２４の高さ位置ＺがＺ１からＺ２に変更したときのキャピラリ２４の先端部のｙ位置の変化を示し、ｙ１２，ｙ２２を結ぶ線は、キャピラリ２４の高さ位置ＺがＺ１からＺ２に変更したときの虚像６１におけるキャピラリの先端部のｙ位置の変化を示す。
【００７３】
この２本の線の間のｙ方向に沿った間隔の大きさは、キャピラリ２４の高さ位置Ｚがミラー１６の表面に近づくにつれ小さくなる。つまり、キャピラリ２４の高さ位置Ｚがミラー１６の表面に近づくにつれ、キャピラリ２５の先端部と、虚像６１におけるキャピラリの先端部とは、次第に近接する。着地点では、キャピラリ２５の先端部と、虚像６１におけるキャピラリの先端部とは互いに接触するはずである。したがって、ｙ１１，ｙ２１を結ぶ線とｙ１２，ｙ２２を結ぶ線の交点Ｐの位置を算出すれば、これが着地点におけるｙ位置の推定位置となる。このようにして、着地点におけるｙ位置の算出が行われる。
【００７４】
なお、ｙ１Ｒ，ｙ２Ｒを結ぶ線は、キャピラリ２４の高さ位置ＺがＺ１からＺ２に変更したときのリファレンスマーク１９の位置の変化を示すが、この変化はほとんど無視できる程度である。これは、リファレンスマーク１８がミラー１６の表面に刻まれたもので、キャピラリ２４の下降に関係しないためである。
【００７５】
図６に示すように、着地点位置である交点Ｐのｙ位置とリファレンスマーク１９のｙ位置との差分をΔｙとすると、Δｙは、Ｓ１０，Ｓ１２において行われたオフセット間隔Ｄ０の較正処理の誤差を示す。すなわち、オフセット間隔Ｄ０の較正処理によって、キャピラリ２４がそのまま下降を続けたときにキャピラリ２４がミラー１６に接触する推定接触位置がリファレンスマーク１８の位置であるので、Δｙは、オフセット間隔Ｄ０の較正処理の誤差に基づいて生じるボンディングにおけるオフセットの変化量となる。同様に、ｘ方向についてオフセット間隔Ｄ０の較正処理の誤差となるΔｘも求めることができる。
【００７６】
再び図３に戻り、着地点位置が求まると、リファレンスマーク１８の位置との差分Δｙがフィードバックされてオフセット移動が補正され、その補正の下でボンディング処理が行われる。すなわち、ボンディング処理においては、ＸＹステージ１５を移動駆動して、ボンディング対象物８におけるボンディング所望位置に位置決めカメラ２６の視野の中心座標を位置決めする。その後、ボンディングヘッド２０がオフセット間隔Ｄ０だけ移動して、その移動後の位置でキャピラリ２４を下降させる。これはＳ１２のオフセット移動と同じである。このボンディグ処理におけるオフセット移動において、差分Δｙがフィードバックされ移動量を（Ｄ０＋Δｙ）に補正する。これによって、ボンディング処理において、ボンディング対象物におけるボンディング所望位置に、キャピラリ２４は精度よく着地することができる。Δｘがあるときは、そのΔｘがフィードバックされ、ボンディングヘッド２０をΔｘだけ移動させてその補正を行うことができる。
【００７７】
上記では、ミラー１６に映るキャピラリ２４の虚像６０を用いた。図７，８は、ミラー１６に映るキャピラリ２４の虚像６０を用いない例を示す図である。
【００７８】
図７は、キャピラリ２４の虚像６０を用いずに、照明装置２８を点灯させたときのキャピラリ２４の影の像６４を用いる例を示す図である。図７は、図４（ａ）、図５（ａ）に対応する図であるが、ここでは、キャピラリ２４の先端部の高さ位置ＺがＺ１のときとＺ２のときの状態とが重ねて示されている。
【００７９】
ここでは、ミラー１６をそのまま用いてもできるが、キャピラリ２４の影の像を受け止めるのに適した平面物体を用いることができる。例えば、鏡面でなく適当な粗さを有し、光が当たっても反射の法則に従った正反射をせず、粗さに応じ散乱や拡散を生じる拡散面状の表面を有する拡散板６２を用いることができる。拡散板６２は、ボンディングステージ１３の搬送レール１４の上面に、ミラー１６に代えて搭載される。拡散板６２として、リファレンスマーク１８を設けた一般的な平板を用いることも可能である。
【００８０】
斜め光学系３０は、キャピラリ２４と、拡散板６２上の影の像６４とをテレセントリック光学系３２を介して撮像カメラで撮像する。撮像された撮像面３４は、図４（ｂ）、図５（ｂ）と同様のものとなる。この場合でも、キャピラリ２４が拡散板６２の上面に近づくにつれ、撮像面３４上において、キャピラリ２５の先端部の位置と影の像６４のキャピラリの先端部の位置は次第に近づく。２つの高さ位置と、撮像面３４上で求められた４つの座標位置とから、着地点位置の推定を行うことができる。
【００８１】
ボンディング対象物が鏡面状または拡散面状の表面に特徴的なパターンを有するものであるときに、ボンディング対象物にキャピラリ２４の影の像を受け止めさせることができる。そのようなボンディング対象物としては、半導体デバイスやフィルム基板がある。図８は、半導体デバイス６６の鏡面状または拡散面状の表面にキャピラリ２４の影の像６４を受け止めさせたときの斜め光学系３０の撮像面３４である。ここでは、照明装置２８を点灯し、キャピラリ２４の影の像６４を半導体デバイス６６で受け止める。リファレンスマーク１８としては、半導体デバイス６６の位置決めパターン６８を用いることができる。位置決めパターン６８を用いずに、半導体デバイス６６上のパッド６９等の特徴的なパターンをリファレンスマーク１８として用いることも可能である。
【００８２】
このように、ボンディング対象物が、鏡面状または拡散面状の表面と、特徴的なパターンを有するものであるときは、特徴的なパターンを斜め光学系３０で撮像することで、特別なリファレンス部材が不要となり、特別なリファレンス部材に対し位置決めカメラ２６を位置決めすることも不要とできる。
【００８３】
上記では、ボンディング装置１０をワイヤボンディング装置とし、ボンディングツールとしてキャピラリ２４を説明したが、ボンディング装置としては、ダイボンディング装置、フリップチップ実装装置でもよく、ボンディングツールとしては、ダイボンディング用ツール、フリップチップ用ツールでもできる。
【００８４】
図９は、フリップチップ実装装置７０において斜め光学系３０を用いて着地点位置の推定を行うときの各要素の配置関係を示す図である。図９（ａ）は、中間ステージ７６を備えるフリップチップ実装装置７０をＸＺ平面で見た図、（ｂ）は、フリップチップ用ツール７２とミラー１６の配置を示す図である。ミラー１６に代えて拡散板６２等を用いることも可能である。
【００８５】
フリップチップ実装装置７０は、バンプが形成されたウェーハ７４から１つのバンプ付きチップをピックアップし、中間ステージ７６に搬送し、そこで表裏反転させてバンプ形成面を下向きにした状態とする。この状態のバンプ付きチップをフリップチップ用ツール７２で保持し、裏面カメラ７８を用いて基板８０上のパッドに対する実装の位置決めを行い、フリップチップ用ツール７２を下降させて実装が行われる。ここで、リファレンスマーク付き１８と斜め光学系３０を用いて、フリップチップ用ツール７２の着地点位置の推定を行うことができる。
【００８６】
図９（ｂ）に示すように、ミラー１６は、基板８０の手前に配置されフリップチップ用ツール７２の影の像８２をミラー１６に映し、フリップチップ用ツール７２と共に、斜め光学系３０で観測する。着地点位置の推定の手順は、図２から図６で説明したものと同じである。
【００８７】
図１０は、ダイボンディング装置７１において斜め光学系３０を用いて着地点位置の推定を行うときの各要素の配置関係を示す図である。図１０（ａ）において、図９（ａ）に示す中間ステージ７６がないことが相違するが、その他については図９（ａ）と同一である。図１０（ｂ）は、フリップチップ用ツール７２と同じダイボンディング装置用ツール７２と、ミラー１６の配置を示す図である。ミラー１６に代えて拡散板６２等を用いることも可能である。
【００８８】
ところで、斜め光学系３０を用いると、撮像対象であるキャピラリ２４、ミラー１６における虚像６０、拡散板６２における影の像６４の撮像面３４に対する光路長がそれぞれ異なる。そこで、テレセントリック光学系３２を用いて、撮像対象の物体と撮像面３４の投影像の間の倍率を一定にしているが、被写界深度内から大きく外れるとボケが大きくなる。光路長の差による撮像面３４上のボケを抑制することができる方法を図１１から図１３を用いて説明する。
【００８９】
図１１は、シャインプルーフの原理の条件を満たす第1光学系９０を用いた斜め光学系を示す図である。シャインプルーフの原理は、結像面とレンズの主面とがある1つの直線で交わるとき、フォーカスが合う物体もまた同じ直線で交わるというものである。図１１の例では、撮像面３４から光路長の異なる物体の例として、拡散板６２上でＸ方向に長く延びるキャピラリ２４の影の像６４が示される。したがって、フォーカスを合わせたい物体は、キャピラリ２４の影の像６４が映される拡散板６２である。影の像６４の全体についてフォーカスを合わせるためのシャインプルーフ条件は、拡散板６２の表面と、レンズ９２の主面と、レンズ９２による結像面９４とが、１つの直線９６で交わることである。
【００９０】
したがって、レンズ９２による結像面９４の配置を次のようにすれば、拡散板６２の表面における影の像６４の全体が結像面９４上でフォーカスの合った状態とできる。すなわち、レンズ９２による結像面９４が拡散板６２と交わる直線９６を、拡散板６２の表面とレンズ９２の主面とが交差する直線９６と一致するように結像面９４を配置する。
【００９１】
結像面９４に投影された像はボケがなくフォーカスが合っているので、結像面９４についてテレセントリック光学系３２を介して撮像し撮像面３４に表示するものとできる。図１１に示すように、テレセントリック光学系３２に代えて一般的な光学系を用いることもできる。
【００９２】
結像面９４としては、第１光学系９０が配置される側とは反対側から撮像できるように、透過型スクリーン、ファイバオプティカルプレート、イメージコンジット等を用いることができる。
【００９３】
図１２は、撮像面３４からの光路長の差を、光路長補償素子を用いて補償する例を示す図である。図１２では、図１１と同様に、撮像面３４から光路長の異なる物体の例として、拡散板６２上でＸ方向に長く延びるキャピラリ２４の影の像６４が示される。ここでは、より長い光路長となるところに、光路長補償素子としての平行平板ガラス９８が配置される。平行平板ガラス９８以外の光路長補償素子を設けることも可能である。
【００９４】
平行平板ガラス９８の厚さをｄ、屈折率をｎとすると、ΔＬ＝ｄ｛１−（１／ｎ）｝だけフォーカス位置を補償できる。一例として、ｄ＝１ｍｍ、ｎ＝１．５２とすると、ΔＬ＝０．３４ｍｍとなる。この場合には、補償できる距離としてはあまり大きくないが、よりベストに近くフォーカス位置に近づけることができる
【００９５】
図１３は、図１２の作用を一般的に示す図である。図１３（ａ）は光路関係を示す図、（ｂ）は撮像面３４上でフォーカスが合う領域とフォーカスが合わなくてボケる領域を区別して示す図である。ここでは、撮像面３４までの光路長が異なる２つの物体１００，１０２が示される。テレセントリック光学系３２を用いると、撮像面３４から見て適当な距離にある物体１００は、フォーカスが合う。撮像面３４では、フォーカスが合う領域１０４と示した。撮像面３４から見て物体１００より遠い距離にある物体１０２は、フォーカスが合わない。撮像面３４では、領域１０４の外側の領域１０６，１０８はフォーカスが合わない領域である。
【００９６】
ここで、物体１０２とテレセントリック光学系３２との間に光路長補償用の平行平板ガラス９８を配置すると、撮像面３４上で領域１０８がフォーカスの合う領域に変わる。領域１０６はフォーカスの合わない領域として残される。適切な形状の平行平板ガラス９８を用いて領域１０８もフォーカスの合う領域に変えることも可能である。このように、光路長補償用の平行平板ガラス９８を用いることで、斜め光学系３０の撮像面３４上でフォーカスが合わない領域を少なくすることができる。
【００９７】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することのない全ての変更及び修正を包含するものである。
【符号の説明】
【００９８】
８  ボンディング対象物、１０  （ワイヤボンディング）装置、１１  装置本体部、１２  架台、１３  ボンディングステージ、１４  搬送レール、１５  ＸＹステージ、１６  ミラー、１７  リニアモータ、１８  リファレンスマーク（位置決めの基準となる基準パターン）、１９  （撮像面上の）リファレンスマーク、２０  ボンディングヘッド、２１  ボンディングアーム、２２  トランスデューサ、２４  キャピラリ、２５  （撮像面上の）キャピラリ、２６  位置決めカメラ、２８  照明装置、３０  斜め光学系、３２  テレセントリック光学系、３２ａ  レンズ、３２ｂ  絞り、３２ｃ  物体面、３４  撮像面、４０  制御部、４２  ボンディング処理部、４４  ツール着地点位置推定部、４６  オフセット移動処理部、４８  ツール高さ変更処理部、５０  ツール及びその像の撮像処理部、５２  着地点位置算出処理部、６０  （キャピラリ）虚像、６１  （撮像面上の）キャピラリ虚像、６２  拡散板、６４  （キャピラリの）影の像、６６  半導体デバイス、６８  位置決めパターン、６９  パッド、７０  フリップチップ実装装置、７１  ダイボンディング装置、７２  フリップチップ用ツール（ダイボンディング装置用ツール）、７４  ウェーハ、７６  中間ステージ、７８  裏面カメラ、８０  基板、８２  （フリップチップ用ツールの）影の像、９０  第１光学系、９２  レンズ、９４  結像面、９６  直線、９８  平行平板ガラス、１００，１０２  物体、１０４，１０６，１０８  領域。
【図１】
2015190471.tif 000003
【図２】
2015190471.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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