晶粒接合器及接合工具與半導體晶粒的相對位置的檢測方法
【專利摘要】晶粒接合器包含：接合工具(24)、閃光燈(34)、攝影機(32)以及曲柄(20)；接合工具(24)具有吸附半導體晶粒(30)的前端吸附面(27)、較前端吸附面(27)粗的基部、及連接吸附面(27)與基部且相對于長邊方向中心線傾斜的傾斜面；攝影機(32)同時取得吸附在吸附面(27)的半導體晶粒(30)的影像、曲柄(20)的影像及接合工具(24)的傾斜面的影像；曲柄(20)與接合工具(24)的基部相鄰，從吸附面(27)隔開超過攝影機(32)的焦點深度而配置在接合工具(24)的長邊方向，且不會在與接合工具(24)之間相對移動，將來自閃光燈(34)的光反射。借此，在晶粒接合器以簡便構成有效地檢測接合工具與半導體晶粒的位置偏移。
【專利說明】晶粒接合器及接合工具與半導體晶粒的相對位置的檢測方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶粒接合器的構造、及接合工具與吸附在接合工具前端的半導體晶粒的相對位置的檢測方法。

【背景技術】
[0002]作為將半導體晶粒接合于引腳架(lead frame)等電路基板的裝置，大多使用晶粒接合器。晶粒接合器使吸附保持在接合工具前端的半導體晶粒朝向吸附固定在接合載臺上的電路基板表面下降，將半導體晶粒接合于電路基板上。
[0003]在晶粒接合器，必須在使吸附在接合工具的半導體晶粒的位置對準電路基板的接合位置的狀態(tài)下將半導體晶粒按壓至電路基板。因此，在以接合工具移送半導體晶粒時，是采用取得吸附在接合工具的半導體晶粒背面的影像后，根據(jù)半導體晶粒背面的對準標記進行使半導體晶粒與電路基板的相對位置一致的方法(例如，參照專利文獻I)。
[0004]然而，專利文獻I記載的方法，在取得影像時必須使半導體晶粒的移送暫時停止，會有作業(yè)時間變長的問題。因此，提出了下述方法，即，透過L字狀的連接構件將具有反射鏡與矩形狀貫通孔的基準構件固定在半導體晶粒的移載頭，以移載頭搬送半導體晶粒時，在無需暫時停止搬送的狀態(tài)下取得拍攝半導體晶粒的第I影像數(shù)據(jù)與拍攝基準構件的第2影像數(shù)據(jù)，并將此二個影像數(shù)據(jù)重疊，以檢測半導體晶粒相對于基準構件的位置，依據(jù)檢測結果修正半導體晶粒搭載于電路基板的位置的方法(例如，參照專利文獻2)。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2010-40738號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2007-115851號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明解決的課題
[0010]然而，專利文獻2記載的現(xiàn)有技術，由于必須將基準構件配置在不妨礙接合的位置，因此必須使基準構件至攝影機的光路與至吸附在移載頭前端的半導體晶粒的光路為不同光路。另一方面，為了同時拍攝基準構件的影像與吸附在移載頭前端的半導體晶粒的影像，必須以二個光路合而為一的方式構成光路。又，必須使基準構件至攝影機的光路長與半導體晶粒表面至攝影機的光路長相等以使基準構件與半導體晶粒的影像的焦點一致。因此，必須在光學系統(tǒng)大量使用半反射鏡或棱鏡，會有光學系統(tǒng)的構成變復雜的問題。
[0011]又，專利文獻2記載的現(xiàn)有技術，由于藉由連接構件將基準構件安裝在移載頭，基準構件因移載頭的往復移動而振動，會有因此導致的檢測誤差產(chǎn)生半導體晶粒的位置偏移的情形的問題(參照專利文獻2、段落0096)。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于以簡便構成有效地檢測接合工具與半導體晶粒的位置偏移。
[0013]解決課題的技術手段
[0014]本發(fā)明的晶粒接合器，包含:接合工具、光源、攝影機以及反射體；接合工具具備吸附半導體晶粒的前端吸附面、較前端吸附面粗的基部、及連接吸附面與基部且相對于長邊方向中心線傾斜的傾斜面；光源是配置在接合工具的吸附面?zhèn)?；攝影機同時取得吸附在吸附面的半導體晶粒的影像、反射體的影像及接合工具的傾斜面的影像；反射體與接合工具的基部相鄰，從吸附面離開攝影機的焦點深度以上而配置在接合工具的長邊方向，且不會在與接合工具之間相對移動，將來自光源的光至少反射至接合工具的吸附面?zhèn)取?br> [0015]本發(fā)明的晶粒接合器，較佳為，還包括:圖像處理部；圖像處理部處理攝影機所取得的反射體的影像、攝影機所取得的接合工具的傾斜面的影像、及攝影機所取得的半導體晶粒的影像，并檢測接合工具與半導體晶粒的相對位置。
[0016]本發(fā)明的晶粒接合器中，較佳為，反射體為把持接合工具的曲柄、或安裝在接合工具的環(huán)、或與接合工具的基部相鄰的段部，反射體具有相對于接合工具的長邊方向中心線垂直的反射面；反射面為曲柄的吸附面?zhèn)鹊亩嗣?、或環(huán)的吸附面?zhèn)鹊亩嗣?、或段部的端面?br> [0017]本發(fā)明的晶粒接合器中，較佳為，接合工具與半導體晶粒的相對位置，是接合工具的長邊方向中心線的吸附面上的位置與半導體晶粒的中心的吸附面上的位置之間的偏移量、或半導體晶粒相對于吸附面上的基準軸的傾斜角度的任一個或兩個。
[0018]本發(fā)明的晶粒接合器中，較佳為，還包括:移動機構以及控制部；移動機構使接合工具移動；控制部藉由移動機構使接合工具移動，接合工具從半導體晶粒的拾取位置到達與接合位置間的既定位置時使光源發(fā)光，一邊使接合工具移動一邊藉由攝影機同時取得吸附在吸附面的半導體晶粒的影像、接合工具的傾斜面的影像及反射體的影像。
[0019]本發(fā)明的晶粒接合器中，較佳為，還包括:移動機構以及控制部；移動機構使接合工具移動；控制部藉由移動機構使接合工具的位置變化，且根據(jù)圖像處理部檢測出的接合工具與半導體晶粒的相對位置修正接合工具的位置。
[0020]本發(fā)明的位置檢測方法，是在晶粒接合器中檢測接合工具與半導體晶粒的相對位置，包含:影像取得步驟；以及相對位置檢測步驟；晶粒接合器具備接合工具、配置在接合工具的吸附面?zhèn)鹊墓庠础⒉粫谂c接合工具之間相對移動且將來自光源的光反射至接合工具的吸附面?zhèn)鹊姆瓷潴w、及同時取得吸附在吸附面的半導體晶粒的影像、反射體的影像及接合工具的傾斜面的影像的攝影機，該接合工具具有吸附半導體晶粒的前端吸附面、較前端吸附面粗的基部、及連接吸附面與基部且相對于長邊方向中心線傾斜的傾斜面，反射體與接合工具的基部相鄰，從吸附面離開攝影機的焦點深度以上而配置在接合工具的長邊方向，包含相對于接合工具的長邊方向中心線垂直的反射面；影像取得步驟，藉由攝影機同時取得吸附在吸附面的半導體晶粒的影像、反射體的影像及接合工具的傾斜面的影像；相對位置檢測步驟，從攝影機所取得的反射體的影像、攝影機所取得的接合工具的傾斜面的影像、及攝影機所取得的半導體晶粒的影像，檢測接合工具與半導體晶粒的相對位置。
[0021]本發(fā)明的位置檢測方法中，較佳為，接合工具與半導體晶粒的相對位置，是接合工具的長邊方向中心線的吸附面上的位置與半導體晶粒的中心的吸附面上的位置之間的偏移量、或半導體晶粒相對于吸附面上的基準軸的傾斜角度的任一個或兩個。
[0022]本發(fā)明的位置檢測方法中，較佳為，晶粒接合器還包括使接合工具移動的移動機構；影像取得步驟，藉由移動機構使接合工具移動，接合工具從半導體晶粒的拾取位置到達與接合位置間的既定位置時使光源發(fā)光，一邊使接合工具移動一邊藉由攝影機同時取得吸附在吸附面的半導體晶粒的影像、反射體的影像及接合工具的傾斜面的影像。
[0023]發(fā)明的效果
[0024]本發(fā)明可達到能以簡便構成有效地檢測接合工具與半導體晶粒的位置偏移的效果O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是顯示本發(fā)明實施形態(tài)中晶粒接合器的控制系統(tǒng)的構成的系統(tǒng)圖。
[0026]圖2是顯示本發(fā)明實施形態(tài)中晶粒接合器的接合工具與曲柄的詳細的說明圖。
[0027]圖3是顯示本發(fā)明實施形態(tài)中晶粒接合器的動作的說明圖。
[0028]圖4是顯示本發(fā)明實施形態(tài)中晶粒接合器的接合工具與曲柄的構造與攝影機所捕捉的影像的說明圖。
[0029]圖5是顯示對圖4所示的影像進行雙值化處理的步驟的說明圖。
[0030]圖6是顯示對圖4所示的影像進行雙值化處理后的影像的說明圖。
[0031]圖7是顯示本發(fā)明另一實施形態(tài)中晶粒接合器的接合工具與環(huán)的構造、及攝影機所捕捉的影像的說明圖。
[0032]圖8是顯示本發(fā)明另一實施形態(tài)中晶粒接合器的接合工具的構造與攝影機所捕捉的影像的說明圖。

【具體實施方式】
[0033]以下，參照圖式說明本發(fā)明的實施形態(tài)。如圖1所示，本發(fā)明的晶粒接合器10具備透過曲柄20安裝有接合工具24的接合頭15、將接合頭15往Y方向?qū)б膶к?1、使接合頭15往Y方向移動的Y方向移動機構13、使導軌11與接合頭15往X方向移動的X方向移動機構12、設在接合頭15的下側的攝影機32、作為光源的閃光燈34、連接攝影機32與閃光燈34的圖像處理部40、及連接X、Y方向移動機構12、13的控制部50。接合工具24在前端具有吸附半導體晶粒30的吸附面27，閃光燈34具備使發(fā)光的光朝向接合工具24的方向的反射鏡35。接合頭15在內(nèi)部具備使接合工具24往Z方向移動的Z方向移動機構16、及使接合工具24往Θ方向旋轉(zhuǎn)移動的Θ方向移動機構17，各移動機構16、17分別連接于控制部50。控制部50，藉由使此X、Y、Ζ、Θ方向的各移動機構12、13、16、17動作，使接合工具24往Χ、Υ、Ζ、Θ的各方向移動。此外，如圖1中的坐標軸所示，與紙面水平方向為Y方向，紙面的上下方向為Z方向，與紙面垂直方向為X方向，繞Z軸的旋轉(zhuǎn)方向為Θ方向。
[0034]如圖1所示，圖像處理部40為在內(nèi)部具備進行信號、數(shù)據(jù)的處理的中央處理器(central processing unit, CPU) 41與儲存數(shù)據(jù)或程序的內(nèi)存42的計算機。內(nèi)存42在內(nèi)部儲存有之后說明的影像取得程序43、相對位置檢測程序44、控制數(shù)據(jù)45。又，圖像處理部40具備進行與攝影機32、閃光燈34的連接的攝影機接口 47、閃光燈接口 48。又，圖像處理部40具備用以在與其他計算機，即控制部50之間進行數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)總線接口 46。CPU41、內(nèi)存42、各接口 47、48與數(shù)據(jù)總線接口 46是藉由圖像處理部40內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線49連接。
[0035]如圖1所示，控制部50，與圖像處理部40相同，控制部50為在內(nèi)部具備進行信號、數(shù)據(jù)的處理的CPU 51與儲存數(shù)據(jù)或程序的內(nèi)存52的計算機，透過數(shù)據(jù)總線接口 56、通信線60、圖像處理部40的數(shù)據(jù)總線接口 46與圖像處理部40的CPU 41、內(nèi)存42連接。內(nèi)存52在內(nèi)部儲存有之后說明的位置控制程序53、修正程序54、控制數(shù)據(jù)55。又，控制部50具備進行與Χ、Υ、Ζ、Θ方向的各移動機構12、13、16、17的連接的移動機構接口 57。CPU51、內(nèi)存52、移動機構接口 57與數(shù)據(jù)總線接口 56是藉由控制部50內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線59連接。
[0036]本實施形態(tài)的晶粒接合器10的Χ、Υ、Ζ、Θ的各移動機構12、13、16、17分別輸出表示接合工具24前端的X、Y、Ζ、Θ的各方向的位置的信號，控制部50從各移動機構12、13、
16、17的信號取得接合工具24前端的X、Y、Ζ、Θ的各方向的位置。
[0037]如圖2所示，接合工具24具有吸附半導體晶粒30的前端的吸附面27、較前端的吸附面27粗的基部25、及連接吸附面27與基部25且相對于長邊方向中心線90傾斜的傾斜面，即傾斜曲面26。前端的吸附面27為以與半導體晶粒30的大小大致相同的大小相對于接合工具24的長邊方向中心線90垂直的平面。因此，吸附在吸附面27的半導體晶粒30的背面亦成為相對于接合工具24的長邊方向中心線90垂直的平面。
[0038]接合工具24的基部25較前端的吸附面27粗，且為固定在曲柄20的圓柱形，傾斜曲面26為從吸附面27朝向基部25呈漏斗狀擴展的曲面。又，曲柄20為在內(nèi)周側嵌合接合工具24的基部25的外周面的圓筒形，其下側或吸附面27側的端面21為與接合工具24的長邊方向或接合工具24的長邊方向中心線90垂直的平面，其表面加工成鏡面。曲柄20與接合工具24嵌合，因此不會在與接合工具24之間相對移動，而配置在與基部25相鄰的位置。
[0039]如圖2所示，攝影機32是配置在接合工具24移動至正上方的既定位置時焦點與吸附在接合工具24的半導體晶粒30的背面(Ζ方向下側的面)一致的位置，調(diào)整成可取得半導體晶粒30的背面的清晰的影像。亦即，攝影機32是調(diào)整成攝影機32的透鏡與半導體晶粒30的背面的光路長LI成為攝影機32的透鏡的焦距。
[0040]另一方面，如圖2所示，接合工具24的傾斜曲面26、曲柄20的端面21從吸附半導體晶粒30的吸附面27往長邊方向分離配置，從攝影機32的透鏡至接合工具24的傾斜曲面26、曲柄20的端面21的光路長為光路長L2、L3。另一方面，攝影機32的透鏡的焦點深度D為較半導體晶粒30的厚度稍長的程度，因此各光路長L2、L3分別較光路長LI加上焦點深度D的長度長。因此，藉由攝影機32同時取得半導體晶粒30的背面的影像、接合工具24的傾斜曲面26的影像及曲柄20的端面21的影像的情形，接合工具24的傾斜曲面26與曲柄20的端面21成為焦點不一致的狀態(tài)，取得的傾斜曲面26的影像與端面21的影像成為稍微模糊的影像。
[0041]接著，說明本實施形態(tài)的晶粒接合器10的動作。如圖3所示，晶粒接合器10的控制部50執(zhí)行位置控制程序53以驅(qū)動Χ、Υ、Ζ、Θ方向的各移動機構12、13、16、17，使接合工具24往放置在拾取載臺36上的已切割的晶圓上移動，將半導體晶粒30吸附在接合工具24的前端的吸附面27。接著，如圖3所示的軌跡38，使接合頭15往接合載臺37上移動，使接合頭15下降至吸附固定于接合載臺37上的電路基板上，將半導體晶粒30接合在電路基板上。此為晶粒接合器10的基本動作。
[0042]控制部50的CPU 51執(zhí)行位置控制程序53，使接合工具24從拾取載臺36往接合載臺37移動的期間，從Χ、Υ、Ζ、Θ的各移動機構12、13、16、17的信號檢測接合工具24前端的Χ、Υ、Ζ、Θ的各方向的位置，如圖2所示，接合工具24來到攝影機32的正上方的既定位置，成為接合工具24的長邊方向中心線90與攝影機32的透鏡的中心位置一致的狀態(tài)后，輸出使閃光燈34發(fā)光的觸發(fā)信號。此觸發(fā)信號是藉由數(shù)據(jù)總線接口 56、46、通信線60傳達至圖像處理部40。此外，既定位置是預先設定在位置控制程序53中的位置。
[0043]此觸發(fā)信號輸入至圖像處理部40的CPU 41后，執(zhí)行影像取得程序43。CPU 41輸出使閃光燈34發(fā)光的指令。藉由此指令，發(fā)光信號從閃光燈接口 48輸出至閃光燈34，閃光燈34發(fā)光。又，圖像處理部40，在觸發(fā)信號輸入后，與閃光燈34的發(fā)光同步地通過攝影機接口 47進行從攝影機32的影像擷取。接著，擷取的影像儲存在圖像處理部40的內(nèi)存42。此外，影像的擷取是一邊使接合工具24移動(不停止移動)一邊進行。
[0044]閃光燈34發(fā)光后，來自閃光燈34的光，如圖4(a)所示的箭頭71、73、75那樣，從接合工具24的吸附面27側射入接合工具24的傾斜曲面26、半導體晶粒30的背面、曲柄20的端面21。射入曲柄20的端面21的光的一部分，如圖4所示的箭頭72那樣，向接合工具24的長邊方向或沿著接合工具24的長邊方向中心線90的方向(Ζ方向負側)反射，如圖2所示，射入接合工具24的下側(吸附面27側)的攝影機32。是以，本實施形態(tài)中，曲柄20為反射體，曲柄20的端面21為反射面。又，射入半導體晶粒30的背面或下側的面(Ζ方向負側的面)的光的一部分，如圖4(a)所示的箭頭75那樣，向接合工具24的長邊方向或沿著接合工具24的長邊方向中心線90的方向(Ζ方向負側)反射，射入接合工具24的下側(吸附面27側)的攝影機32。
[0045]另一方面，如圖4的箭頭73所示，射入接合工具24的傾斜曲面26的光，如圖4(a)所示的箭頭74那樣，向水平方向等與接合工具24的長邊方向不同的方向、或與沿著接合工具24的長邊方向中心線90的方向不同的方向反射。
[0046]接著，如圖4(b)所示，在攝影機32的視野33捕捉下述影像:端面21的亮度高(白)且為環(huán)狀的影像81 (反射體的影像)，其中端面21將來自閃光燈34的光向攝影機32進行反射；接合工具24的傾斜曲面26的亮度低(黑或灰)且為圓形的影像82，其中接合工具24的傾斜曲面26不會將來自閃光燈34的光向攝影機32進行反射；半導體晶粒30的背面的亮度高(白)且為四角的影像84，其中四角的影像84位于圓形影像82中，且半導體晶粒30的背面將來自閃光燈34的光向攝影機32進行反射。圖像處理部40，藉由攝影機32同時取得此三個影像81、82、84，并儲存在內(nèi)存42。此外，圖4(b)中以虛線所示的接合工具24前端的影像83被半導體晶粒30的影像遮蔽，攝影機32無法捕捉到。
[0047]如上述說明，攝影機32的焦點調(diào)整成與半導體晶粒30的背面一致，因此半導體晶粒30的背面的影像84為清晰的影像。然而，曲柄20的端面21、接合工具24的傾斜曲面26從半導體晶粒30的背面往Z方向偏移大于攝影機32的焦點深度D，因此端面21的亮度高(白)且為環(huán)狀的影像81與傾斜曲面26的亮度低(黑或灰)且為圓形的影像82為模糊的影像。
[0048]圖像處理部40的CPU 41執(zhí)行相對位置檢測程序44。以下的說明中，影像的亮度以256灰階(亮度O?亮度255)來進行說明。攝影機32所取得的影像，如圖5(a)所示，包含端面21的亮度255的環(huán)狀影像81 (反射體的影像)、接合工具24的傾斜曲面26的亮度O的圓形影像82 (傾斜面的影像)、及半導體晶粒30的背面的亮度255的四角影像84。如上述說明，環(huán)狀的影像81與圓形的影像82，由于攝影機32的焦點偏移，因此為模糊的影像。因此，如圖5 (a)所示，影像81的亮度在外周部如線a所示為亮度255，但隨著接近圓形的影像82，因焦點模糊而混入一部分黑的影像82，如線b所示亮度一點一點地降低。接著，進入影像82的區(qū)域中后，亮度快速地降低，在影像82的內(nèi)部區(qū)域，亮度成為O附近。接著，如線c所示，亮度O的狀態(tài)持續(xù)至半導體晶粒30的背面的影像84。攝影機32的焦點與半導體晶粒30的背面一致，因此影像84具有清晰的輪廓。又，半導體晶粒30的背面反射閃光燈34的光，因此亮度為亮度255。是以，影像的亮度，如線d所示，在影像84的邊緣從亮度O至亮度255大致垂直地上升。接著，在影像84的區(qū)域，如線e所示，固定為亮度255。
[0049]如圖5 (a)所示，圖像處理部40的CPU 41，使用預先設定的雙值化閾值，如圖5 (b)所示，取得影像82的圓形外形基線91與影像84的四角外形基線92。在閃光燈34的光的狀態(tài)、攝影位置等條件為基準條件的情形下，以能夠取得直徑與接合工具24的基部25的外形大致相同的圓形的線來作為影像82的圓形外形基線91的方式，而以預先測試等方式來預先決定雙值化閾值。影像81與影像82為同心配置的接合工具24的傾斜曲面26與曲柄20的端面21的影像，因此圖5中從線a至線e所示的各區(qū)域的亮度的變化，是以接合工具24的長邊方向中心線的周圍為對象。是以，即使在閃光燈34的光的狀態(tài)、攝影位置等條件偏移基準條件的情形下，影像81與影像82之間的亮度的變化曲線，如圖5(a)的一點鏈線b’，成為左右對象(以接合工具24的長邊方向中心線的周圍為對象)，因此如圖5(b)所示的使用雙值化閾值取得的圓形外形基線91’與小于接合工具24的基部25的外形的直徑的接合工具24的外形成為同心圓。因此，即使在閃光燈34的光的狀態(tài)、攝影位置等條件與基準條件偏移的情形，圓形外形基線91、91’的中心皆與接合工具24的長邊方向中心線的位置一致。
[0050]此外，在半導體晶粒30的背面焦點一致，在影像84的邊緣亮度大致垂直地變化，因此即使在閃光燈34的光的狀態(tài)、攝影位置等條件與基準條件偏移的情形，影像84的四角外形基線92的大小幾乎不會改變。
[0051]亦即，本實施形態(tài)中，將閃光燈34的光進行反射的端面21的環(huán)狀影像81亮度高，相反地，未將閃光燈34的光進行反射的傾斜曲面26的圓形影像82亮度低，其亮度差非常大。因此，端面21、傾斜曲面26的接合工具24的長邊方向的位置從半導體晶粒30的背面隔開超過焦點深度D，即使無法取得清晰的影像，可利用各影像81、82的亮度差大確實地取出接合工具24的外形與同心圓的圓形外形基線91。又，可利用半導體晶粒30的背面的影像84的清晰的邊緣確實地取出四角外形基線92。
[0052]如圖6所示，圖像處理部40從已處理的影像檢測圓形外形基線91的中心97的位置與四角外形基線92的中心98的位置，設定通過圓形外形基線91的中心97且朝向攝影機32的視野33的X方向的X方向基線94、以及通過圓形外形基線91的中心97且朝向攝影機32的視野33的Y方向的Y方向基線93。又，圖像處理部40設定通過四角外形基線92的中心98且與接近四角外形基線92的X方向基線94的邊并行的X方向測量線96、以及通過四角外形基線92的中心98且與接近四角外形基線92的Y方向基線93的邊并行的Y方向測量線95。接著，圖像處理部40求出圓形外形基線91的中心97的位置與四角外形基線92的中心98的位置的X方向、Y方向各自的偏移量ΛΧ、ΛΥ。又，圖像處理部40從X方向基線94與X方向測量線96的Θ方向的角度差或Y方向基線93與Y方向測量線95的Θ方向的角度差，檢測四角外形基線92的Θ方向的旋轉(zhuǎn)角度偏移Λ Θ。
[0053]如上述說明，圓形外形基線91與和接合工具24相對位置不偏移的曲柄20的端面21的內(nèi)側的外形線為同心圓，且與接合工具24的外形線亦為同心圓，因此圓形外形基線91的中心97的位置為圖4(a)所示的接合工具24的長邊方向中心線90的中心位置，四角外形基線92為半導體晶粒30的外形的邊緣，因此四角外形基線92的中心98成為半導體晶粒30的中心位置。是以，圓形外形基線91與四角外形基線92的Χ、Υ方向的各偏移量ΛΧ、Δ Y成為接合工具24的中心位置與半導體晶粒30的中心位置的X、Y方向的各偏移量。
[0054]同樣地，通過圓形外形基線91的中心97且朝向攝影機32的視野33的X方向的X方向基線94、與通過圓形外形基線91的中心97且朝向攝影機32的視野33的Y方向的Y方向基線93，為接合工具24的吸附面27上的基線，而通過四角外形基線92的中心98且與接近四角外形基線92的X方向基線94的邊并行的X方向測量線96、與通過四角外形基線92的中心98且與接近四角外形基線92的Y方向基線93的邊并行的Y方向測量線95，成為表示半導體晶粒30相對于接合工具24的吸附面27上的基線的傾斜角度的線。是以，從X方向基線94與X方向測量線96的Θ方向的角度差或Y方向基線93與Y方向測量線95的Θ方向的角度差求出的四角外形基線92的Θ方向的旋轉(zhuǎn)角度偏移Λ Θ，成為半導體晶粒30相對于接合工具24的吸附面27上的基線的傾斜角度。此外，接合工具24的中心位置與半導體晶粒30的中心位置的Χ、Υ方向的各偏移量與半導體晶粒30相對于接合工具24的吸附面27上的基線的傾斜角度，為接合工具24與半導體晶粒30的相對位置。
[0055]圖像處理部40檢測出半導體晶粒30相對于接合工具24的Χ、Υ、Θ方向的各偏移量ΛΧ、ΛΥ、Λ Θ后，將其數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線接口 46、56、通信線60傳送至控制部50?？刂撇?0的CPU 51執(zhí)行修正程序54，僅以所接收的Χ、Υ、Θ方向的各偏移量ΛΧ、ΛΥ、Λ Θ，來修正下述位置，即，在使接合工具24移動至圖3所示的接合載臺37的期間各移動機構12、
13、16、17所檢測的接合工具24前端的位置，能以正確位置、方向?qū)雽w晶粒30接合在接合載臺37上的電路基板。
[0056]如以上說明，本實施形態(tài)的晶粒接合器10，利用把持接合工具24的曲柄20的端面21的影像81與接合工具24的傾斜曲面26的影像82的亮度差、半導體晶粒30的背面的影像84與接合工具24的傾斜曲面26的影像82的亮度差，來檢測接合工具24的長邊方向中心線90的中心位置、半導體晶粒30的中心位置，因此端面21、傾斜曲面26從半導體晶粒30的背面偏移大于焦點深度D，即使各影像81、82不清晰的情形，亦可確實地檢測接合工具24與半導體晶粒30的相對位置。因此，能以將曲柄20的端面21加工成鏡面成為反射面的簡便構成，不使用復雜的光學系統(tǒng)即可有效檢測半導體晶粒的位置偏移。又，曲柄20把持接合工具24，沒有與接合工具24相對移動，因此在取得接合工具24、曲柄20、半導體晶粒30的影像時不需使接合工具24的移動停止,可縮短作業(yè)時間(tact time)。再者，由于曲柄20未從接合頭15突出，因此不會因接合頭15的移動產(chǎn)生振動，能以簡便構成有效檢測半導體晶粒的位置偏移。
[0057]本實施形態(tài)中，以接合工具24的傾斜面為漏斗狀的傾斜曲面26來進行說明，但傾斜面只要為相對于接合工具24的長邊方向中心線90傾斜，且使來自閃光燈34的光向不會沿著長邊方向中心線90的方向進行反射的面，則任何形狀皆可，例如，將吸附面27與基部25斜向連接的錐面亦可。
[0058]又，本實施形態(tài)中，說明在接合動作中檢測位置偏移量并進行其修正，但本發(fā)明不僅是接合動作中的修正，例如，亦可適用于在實際產(chǎn)品的接合前的訓練或示教，預先測定位置偏移并根據(jù)其結果設定接合工具24的偏置(offset)量時。在此情形，將在取得影像時使接合工具24的移動停止并在靜止狀態(tài)下拍攝的接合工具24的傾斜曲面26、曲柄20、半導體晶粒30的各影像81、82、84與不使接合工具24的移動停止而取得的各影像81、82、84組合以設定偏移量、偏置量亦可。
[0059]又，本實施形態(tài)中，說明根據(jù)接合工具24與吸附在接合工具24的吸附面27的半導體晶粒30的相對位置，來修正接合工具24的位置，但亦可利用接合工具24的長邊方向中心線90的位置檢測結果，修正接合工具24與拾取載臺36或接合載臺37之間的相對位置，修正晶粒接合器10的溫度變化導致的拾取位置或接合位置的偏移量。此情形，例如，亦可求出接合工具24與拾取載臺36或接合載臺37之間的位置偏移的移動平均，根據(jù)此移動平均值的變化傾向決定偏移量的修正方向。
[0060]接著，參照圖7、圖8說明本發(fā)明的其他實施形態(tài)。對與參照圖1至圖6說明的實施形態(tài)相同的部分賦予相同符號以省略說明。圖7所示的實施形態(tài)是在參照圖1至圖6說明的實施形態(tài)的曲柄20下側安裝環(huán)22，即，嵌合固定在接合工具24的基部25的外周的環(huán)
22。環(huán)22的下側的端面23加工成鏡面，可反射來自閃光燈34的光。本實施形態(tài)中，環(huán)22為反射體，端面23為反射面，環(huán)22與基部25相鄰配置。
[0061]如圖7(b)所示，本實施形態(tài)中，攝影機32取得稍微模糊且亮度高(白)的環(huán)狀的環(huán)22的端面23的影像86、稍微模糊的接合工具24的傾斜曲面26的亮度低(黑或灰)的影像82、亮度高(白)的半導體晶粒30的背面的影像84，并取出端面23的影像86與傾斜曲面26的影像82的圓形外形基線91、與傾斜曲面26的影像82與半導體晶粒30的背面的影像84的四角外形基線92，并檢測接合工具24與半導體晶粒30的相對位置。本實施形態(tài)的效果與上述參照圖1至圖6說明的實施形態(tài)相同。
[0062]圖8 (a)所示的另一實施形態(tài)是將接合工具24的基部25分段，將其段部28下側的下面29加工成鏡面，可反射來自閃光燈34的光。本實施形態(tài)中，接合工具24的段部28為反射體，段部28的下面29為反射面，下面29與基部25相鄰配置。
[0063]如圖8(b)所示，本實施形態(tài)中，攝影機32取得稍微模糊且亮度高(白)的環(huán)狀的段部28的下面29的影像88、稍微模糊的接合工具24的傾斜曲面26的亮度低(黑或灰)的影像82、亮度高(白)的半導體晶粒30的背面的影像84，并取出下面29的影像88與傾斜曲面26的影像82的圓形外形基線91、與傾斜曲面26的影像82與半導體晶粒30的背面的影像84的四角外形基線92，并檢測接合工具24與半導體晶粒30的相對位置。本實施形態(tài)的效果與上述參照圖1至圖6說明的實施形態(tài)相同。
[0064]本發(fā)明并不限定于以上所說明的實施形態(tài)，其包含了在不脫離依據(jù)權利要求的范圍所規(guī)定的發(fā)明的技術范圍或主旨的情況下的所有變更與修正。
[0065]符號說明:
[0066]10:晶粒接合器11:導軌
[0067]12:X方向移動機構13:Y方向移動機構
[0068]15:接合頭16:Ζ方向移動機構
[0069]17:θ方向移動機構20:曲柄
[0070]21、23:端面22:環(huán)
[0071]24:接合工具25:基部
[0072]26:傾斜曲面27:吸附面
[0073]28:段部29:下面
[0074]30:半導體晶粒32:攝影機
[0075]33:視野34:閃光燈
[0076]35:反射鏡36:拾取載臺
[0077]37:接合載臺38:軌跡
[0078]40:圖像處理部41、51:CPU
[0079]42、52:內(nèi)存43:影像取得程序
[0080]44:相對位置檢測程序45、55:控制數(shù)據(jù)
[0081]46、56:數(shù)據(jù)總線接47:攝影機接口
[0082]48:閃光燈界面49、59:數(shù)據(jù)總線
[0083]50:控制部53:位置控制程序
[0084]54:修正程序57:移動機構接口
[0085]60:通信線71?76:箭頭
[0086]81?89:影像90:長邊方向中心線
[0087]91:圓形外形基線92:四角外形基線
[0088]93:Y方向基線94:Χ方向基線
[0089]95:Υ方向測量線96:Χ方向測量線
[0090]97、98:中心D:焦點深度
[0091]LI?L3:光路長ΛΧ、ΛΥ、Λ Θ:偏移量
【權利要求】
1.一種晶粒接合器，其特征在于，包括: 接合工具； 光源； 攝影機；以及 反射體； 該接合工具具備吸附半導體晶粒的前端的吸附面、較前端的該吸附面粗的基部、及連接該吸附面與該基部且相對于長邊方向中心線傾斜的傾斜面； 該光源是配置在該接合工具的該吸附面?zhèn)龋? 該攝影機同時取得吸附在該吸附面的該半導體晶粒的影像、該反射體的影像以及該接合工具的該傾斜面的影像； 該反射體與該接合工具的該基部相鄰接，并從該吸附面隔開超過該攝影機的焦點深度而配置于該接合工具的長邊方向，并不會在與該接合工具之間相對移動，將來自該光源的光至少反射至該接合工具的該吸附面?zhèn)取?br> 2.根據(jù)權利要求1所述的晶粒接合器，還包括: 圖像處理部； 該圖像處理部處理該攝影機所取得的該反射體的影像、該攝影機所取得的該接合工具的該傾斜面的影像、及該攝影機所取得的該半導體晶粒的影像，以檢測該接合工具與該半導體晶粒的相對位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的晶粒接合器，其中，該反射體是把持該接合工具的曲柄、或安裝在該接合工具的環(huán)、或與該接合工具的該基部相鄰接的段部，該反射體具有相對于該接合工具的長邊方向中心線垂直的反射面； 該反射面為該曲柄的該吸附面?zhèn)鹊亩嗣?、或該環(huán)的該吸附面?zhèn)鹊亩嗣?、或該段部的端面?br> 4.根據(jù)權利要求2所述的晶粒接合器，其中，該反射體是把持該接合工具的曲柄、或安裝在該接合工具的環(huán)、或與該接合工具的該基部相鄰接的段部，該反射體具有相對于該接合工具的長邊方向中心線垂直的反射面； 該反射面為該曲柄的該吸附面?zhèn)鹊亩嗣妗⒒蛟摥h(huán)的該吸附面?zhèn)鹊亩嗣?、或該段部的端面?br> 5.根據(jù)權利要求2所述的晶粒接合器，其中，該接合工具與該半導體晶粒的相對位置，是該接合工具的長邊方向中心線的該吸附面上的位置與該半導體晶粒的中心的該吸附面上的位置之間的偏移量、或該半導體晶粒相對于該吸附面上的基準軸的傾斜角度的任一個或兩個。
6.根據(jù)權利要求1所述的晶粒接合器，還包括: 移動機構；以及 控制部； 該移動機構使該接合工具移動； 該控制部藉由該移動機構使該接合工具移動，該接合工具從該半導體晶粒的拾取位置到達與接合位置間的既定位置時使該光源發(fā)光，一邊使該接合工具移動一邊藉由該攝影機同時取得吸附在該吸附面的半導體晶粒的影像、該接合工具的該傾斜面的影像及該反射體的影像。
7.根據(jù)權利要求2所述的晶粒接合器，還包括: 移動機構；以及 控制部； 該移動機構使該接合工具移動； 該控制部藉由該移動機構使該接合工具移動，該接合工具從該半導體晶粒的拾取位置到達與接合位置間的既定位置時使該光源發(fā)光，一邊使該接合工具移動一邊藉由該攝影機同時取得吸附在該吸附面的半導體晶粒的影像、該接合工具的該傾斜面的影像及該反射體的影像。
8.根據(jù)權利要求2所述的晶粒接合器，還包括: 移動機構；以及 控制部； 該移動機構使該接合工具移動； 該控制部藉由該移動機構使該接合工具的位置變化，并根據(jù)該圖像處理部檢測出的該接合工具與該半導體晶粒的相對位置修正該接合工具的位置。
9.一種位置檢測方法，是在晶粒接合器中檢測接合工具與半導體晶粒的相對位置，其特征在于，包括: 影像取得步驟；以及 相對位置檢測步驟； 該晶粒接合器具備:接合工具，具有吸附該半導體晶粒的前端的吸附面、較前端的該吸附面粗的基部、及連接該吸附面與該基部且相對于長邊方向中心線傾斜的傾斜面；光源，配置在該接合工具的吸附面?zhèn)?；反射體，不會在與該接合工具之間相對移動且將來自該光源的光反射至該接合工具的該吸附面?zhèn)?；及攝影機，同時取得吸附在該吸附面的半導體晶粒的影像、該反射體的影像及該接合工具的該傾斜面的影像；其中，該反射體與該接合工具的該基部相鄰，與該吸附面分離該攝影機的焦點深度以上而配置于該接合工具的長邊方向，且該反射體包含相對于該接合工具的長邊方向中心線垂直的反射面； 該影像取得步驟，藉由該攝影機同時取得吸附在該吸附面的該半導體晶粒的影像、該反射體的影像及該接合工具的該傾斜面的影像； 該相對位置檢測步驟，從該攝影機所取得的該反射體的影像、該攝影機所取得的該接合工具的該傾斜面的影像、及該攝影機所取得的該半導體晶粒的影像，檢測該接合工具與該半導體晶粒的相對位置。
10.根據(jù)權利要求9所述的位置檢測方法，其中，該接合工具與該半導體晶粒的相對位置，是該接合工具的長邊方向中心線的該吸附面上的位置與該半導體晶粒的中心的該吸附面上的位置之間的偏移量、或該半導體晶粒相對于該吸附面上的基準軸的傾斜角度的任一個或兩個。
11.根據(jù)權利要求9所述的位置檢測方法，其中，該晶粒接合器還包括使該接合工具移動的移動機構； 該影像取得步驟，藉由該移動機構使該接合工具移動，該接合工具從該半導體晶粒的拾取位置到達與接合位置間的既定位置時使該光源發(fā)光，一邊使該接合工具移動一邊藉由該攝影機同時取得吸附在該吸附面的半導體晶粒的影像、該反射體的影像及該接合工具的該傾斜面的影像。
12.根據(jù)權利要求10所述的位置檢測方法，其中，該晶粒接合器還包括使該接合工具移動的移動機構； 該影像取得步驟，藉由該移動機構使該接合工具移動，該接合工具從該半導體晶粒的拾取位置到達與接合位置間的既定位置時使該光源發(fā)光，一邊使該接合工具移動一邊藉由該攝影機同時取得吸附在該吸附面的半導體晶粒的影像、該反射體的影像及該接合工具的該傾斜面的影像。
【文檔編號】H01L21/52GK104137241SQ201380011558
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年4月10日 優(yōu)先權日:2012年7月12日
【發(fā)明者】辻正人, 梅原沖人, 比留間圭一, 浦橋亮 申請人:株式會社新川