特許ウォッチ

公開番号2025020559
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124024
出願日2023-07-31
発明の名称電子部品接合装置
出願人アスリートFA株式会社
代理人めぶき弁理士法人
主分類H01L 21/52 20060101AFI20250205BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】チップを破損することなく、高速・高精度で基板に接合することが可能な電子部品接合装置を提供すること。
【解決手段】電子部品接合装置1は、第1のカメラ80、第2のカメラ81、第3のカメラ82及び第4のカメラ83を有している。第4のカメラは、ピックアップヘッド40及び接合ヘッド60それぞれの認識マーク49,69を認識した後、ピックアップノズル42,62を認識し、認識マーク49,69に対するピックアップノズル42,62の座標差を特定する。この座標差に基づき、ピックアップノズル42,62の位置を特定する。ピックアップヘッド40は、ウエハチップステージ10からチップ20をピックアップしプリアライメントステージ30に移送する。接合ヘッド60は、プリアライメントステージ30からチップ20をピックアップし、基板ステージに移送し基板70に接合する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ウエハチップステージ上のウエハシートから固片化されたチップをピックアップし、プリアライメントステージに移送するピックアップヘッドと、
前記プリアライメントステージから前記チップをピックアップし、基板ステージ上の基板に移送し、前記基板の所定位置に前記チップを接合する接合ヘッドと、
前記ウエハチップステージの下方に配置され、前記チップを前記ピックアップヘッドに向けて押し上げる突き上げピンと、
前記ウエハチップステージの上方に配置され、固片化された前記チップを認識する第１のカメラと、
前記プリアライメントステージの上方に配置され、前記プリアライメントステージ及び前記プリアライメントステージに移送された前記チップを認識する第２のカメラと、
前記基板ステージの上方に配置され、前記基板及び前記基板に接合された前記チップを認識する第３のカメラと、
前記ピックアップヘッド及び前記接合ヘッドより下方に配置される第４のカメラと、
を有し、
前記ピックアップヘッド及び前記接合ヘッドは、それぞれが前記チップを吸着するピックアップノズル、及び認識マークが形成された透明板を有する検出部を有し、
前記突き上げピンは、先端位置と前記ピックアップヘッドの前記ピックアップノズルの中心軸の位置とを合わせる突き上げピン駆動機構を有し、
前記第４のカメラは、前記ピックアップヘッド及び前記接合ヘッドそれぞれの前記認識マークを認識し、前記ピックアップヘッド及び前記接合ヘッドそれぞれを移動させた後の前記ピックアップノズルの位置を認識し、前記認識マークに対する位置を特定することが可能に構成されており、
前記第１のカメラ、前記第２のカメラ及び前記第３のカメラは、それぞれの配置位置において前記認識マークを認識し、前記認識マークに対する前記ピックアップノズルの位置情報に基づき、定期的に、前記チップのピックアップから接合の前に、各ピックアップ位置における前記ピックアップノズルの相対位置を特定するキャリブレーション機能を有している、
ことを特徴とする電子部品接合装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電子部品接合装置において、
前記ピックアップヘッド及び前記接合ヘッドは、前記チップの移送方向への移動を制御するＹ軸駆動機構、及び鉛直方向への移動を制御するＺ軸駆動機構を有している、
ことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子部品接合装置において、
前記ウエハチップステージは、予め特定された前記認識マークに対する前記ピックアップノズルの前記位置情報に基づき、前記第１のカメラの光軸に、前記第１のカメラが認識したピックアップ対象の前記チップの位置を合わせるウエハチップステージ駆動機構を有している、
ことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電子部品接合装置において、
前記第２のカメラは、前記プリアライメントステージのアライメントマークを認識し、画像処理によって水平方向の回転中心を特定することが可能であり、前記プリアライメントステージ上の前記チップの位置及び姿勢を認識し、
前記プリアライメントステージは、前記チップの位置及び姿勢の情報に基づき、前記チップの位置及び姿勢を補正するプリアライメントステージ駆動機構を有している、
ことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電子部品接合装置において、
前記基板ステージは、前記接合ヘッドの前記ピックアップノズルの前記中心軸の位置に、前記第３のカメラで認識した前記基板の前記チップの接合対象位置を移動させる基板ステージ駆動機構を有している、
ことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電子部品接合装置において、
前記接合ヘッドは、前記プリアライメントステージで位置及び姿勢が補正された前記チップをピックアップし、前記第３のカメラが認識した前記基板の前記所定位置に移送し、前記ピックアップノズルを降下させ、前記チップを前記基板に接合することが可能に構成されている、
ことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電子部品接合装置において、
前記第４のカメラは、前記チップの移送経路の外側に配置されている、
ことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電子部品接合装置において、
前記第３のカメラは、前記基板に前記チップを接合するごとに、前記基板と前記チップとの位置ずれ量を計測し、所定の接合回数における前記位置ずれ量の偏り及び前記偏りの補正値を算出し、前記補正値に基づき、前記基板ステージの位置を補正する画像処理部を有している、
ことを特徴とする電子部品接合装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品接合装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電子部品接合装置は、チップ供給装置から半導体チップなどのチップをノズルで吸着し、基板の所定位置に接合する装置である。近年、接合対象のチップは、例えば、平面の一辺が１ｍｍ以下、厚みが数十μｍというように小型化、薄型化してきている。そのため、電子部品接合装置には、より高い接合位置精度が求められている。また、このように薄いチップは、ピックアップノズルがピックアップするときにピックアップノズルとチップとの位置ずれによって割れたり、欠けたりする虞がある。そこで、ピックアップノズル及びチップの相対的な位置ずれを抑えるために、ピックアップ動作やチップ接合動作の際に、カメラでピックアップノズル及びチップの位置を認識して位置ずれを補正する電子部品接合装置が提案されている。
【０００３】
電子部品接合装置の１例として以下の装置がある。まず、真空チャックが、チップ供給用のトレイからチップを吸着し、中継ステージ（プリアライメントステージという）に移送する。プリアライメントステージでは、上方に配置されるカメラが、チップの位置を認識し、チップの位置情報と予め設定された基準位置情報とを照合する。次いで、チップの位置が基準位置と一致するようにプリアライメントステージを移動及び回転させる。そして、プリアライメントステージ上に位置決めされたチップをボンディングツールでピックアップし、ボンディングステージに移送した後、ボンディングツールを降下させてチップを基板に接合する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
電子部品接合装置の他の１例としては以下の装置がある。まず、ピックアップノズルが、チップ供給ステージ上のウエハシートに貼り付けられたチップを吸着してプリアライメントステージに移送する。すると、プリアライメントステージは、チップの移送方向を直交方向に移動し、ボンディングツールが、移動後のプリアライメントステージからチップを吸着してボンディングステージに移送し基板に接合する。ウエハステージは、チップを載置、吸着するチップ載置ステージを有している。チップ供給ステージの上方には、第１のカメラが配置されており、第１のカメラはピックアップするチップの位置を認識する。プリアライメントステージ上には、第２のカメラが配置されており、第２のカメラがチップを認識し、チップのＸ方向、Ｙ方向及びθ軸回りの姿勢の補正を行う。ボンディングステージの上方には、第３のカメラが配置されており、第３のカメラが基板の基準マークを認識し、チップと基板との位置合わせを行い、ボンディングツールを降下させてチップを基板に接合する（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
なお、特許文献２に記載の電子部品接合装置は、ウエハ供給ステージに、ウエハシートを介してチップをピックアップノズルに向かって押し上げる突き上げピンを有している。ピックアップノズルは、突き上げピンによって突き上げられたチップを吸着し、プリアライメントステージに移送する。
【０００６】
また、電子部品接合装置の他の１例としては以下の装置がある。この電子部品接合装置は、ボンディングヘッドと接合ステージとの間に上下二視野認識手段（例えば、上下二視野カメラなど）を有し、接合ステージの下方に第３の認識手段（第３のカメラ）を有している。上下二視野認識手段は、ボンディングヘッドの位置と接合ステージの位置との位置合わせを行い退避する。そして、第３の認識手段は、ボンディングヘッドに吸着されたチップの位置を認識し、チップ位置を補正し、ボンディングヘッドを降下させてチップを基板に接合する（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開昭６３－１８３２６号公報
特開２００７－１５８１０２号公報
国際公開２００２－４１３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の電子部品接合装置においては、プリアライメントステージの上方に配置されるカメラがチップの位置を認識し、位置及び姿勢が補正されたチップをボンディングステージに移送し基板に接合するというものである。チップを基板に接合する位置には、位置認識手段としてのカメラが配置されていないため、チップ接合位置精度が得られないという課題がある。
【０００９】
上記特許文献２に記載の電子部品接合装置においては、チップ供給ステージの上方に第１のカメラが配置され、プリアライメントステージ上に第２のカメラが配置されている。そして、ボンディングステージ上に第３のカメラが配置されている。第１のカメラ、第２のカメラ及び第３のカメラは、それぞれの動作位置でチップの位置を補正することが可能となっている。しかし、各動作位置におけるチップの位置補正は、それぞれの動作の都度行うことになることから、タクトタイムの短縮は望めない。また、プリアライメントステージが、チップ供給ステージとボンディングステージとの間でチップ移送経路を切換えるように移動するため、この移動によって、さらにタクトタイムが長くなるという課題がある。
【００１０】
なお、特許文献２の電子部品接合装置は、ウエハシートからチップを押し上げる突き上げピンを有し、ピックアップノズルは、突き上げピンによって押し上げられたチップを吸着する。この際、突き上げピンの位置認識手段がないため、ピックアップノズルと突き上げピンの位置ずれによって、チップが割れたり、欠けたりする虞がある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許