晶粒接合器及接合工具与半导体晶粒的相对位置的检测方法

晶粒接合器及接合工具与半导体晶粒的相对位置的检测方法
【专利摘要】晶粒接合器包含：接合工具(24)、闪光灯(34)、摄影机(32)以及曲柄(20)；接合工具(24)具有吸附半导体晶粒(30)的前端吸附面(27)、较前端吸附面(27)粗的基部、及连接吸附面(27)与基部且相对于长边方向中心线倾斜的倾斜面；摄影机(32)同时取得吸附在吸附面(27)的半导体晶粒(30)的影像、曲柄(20)的影像及接合工具(24)的倾斜面的影像；曲柄(20)与接合工具(24)的基部相邻，从吸附面(27)隔开超过摄影机(32)的焦点深度而配置在接合工具(24)的长边方向，且不会在与接合工具(24)之间相对移动，将来自闪光灯(34)的光反射。借此，在晶粒接合器以简便构成有效地检测接合工具与半导体晶粒的位置偏移。
【专利说明】晶粒接合器及接合工具与半导体晶粒的相对位置的检测方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种晶粒接合器的构造、及接合工具与吸附在接合工具前端的半导体晶粒的相对位置的检测方法。

【背景技术】
[0002]作为将半导体晶粒接合于引脚架(lead frame)等电路基板的装置，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导体晶粒朝向吸附固定在接合载台上的电路基板表面下降，将半导体晶粒接合于电路基板上。
[0003]在晶粒接合器，必须在使吸附在接合工具的半导体晶粒的位置对准电路基板的接合位置的状态下将半导体晶粒按压至电路基板。因此，在以接合工具移送半导体晶粒时，是采用取得吸附在接合工具的半导体晶粒背面的影像后，根据半导体晶粒背面的对准标记进行使半导体晶粒与电路基板的相对位置一致的方法(例如，参照专利文献I)。
[0004]然而，专利文献I记载的方法，在取得影像时必须使半导体晶粒的移送暂时停止，会有作业时间变长的问题。因此，提出了下述方法，即，透过L字状的连接构件将具有反射镜与矩形状贯通孔的基准构件固定在半导体晶粒的移载头，以移载头搬送半导体晶粒时，在无需暂时停止搬送的状态下取得拍摄半导体晶粒的第I影像数据与拍摄基准构件的第2影像数据，并将此二个影像数据重叠，以检测半导体晶粒相对于基准构件的位置，依据检测结果修正半导体晶粒搭载于电路基板的位置的方法(例如，参照专利文献2)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2010-40738号公报
[0008]专利文献2:日本特开2007-115851号公报


【发明内容】

[0009]发明解决的课题
[0010]然而，专利文献2记载的现有技术，由于必须将基准构件配置在不妨碍接合的位置，因此必须使基准构件至摄影机的光路与至吸附在移载头前端的半导体晶粒的光路为不同光路。另一方面，为了同时拍摄基准构件的影像与吸附在移载头前端的半导体晶粒的影像，必须以二个光路合而为一的方式构成光路。又，必须使基准构件至摄影机的光路长与半导体晶粒表面至摄影机的光路长相等以使基准构件与半导体晶粒的影像的焦点一致。因此，必须在光学系统大量使用半反射镜或棱镜，会有光学系统的构成变复杂的问题。
[0011]又，专利文献2记载的现有技术，由于藉由连接构件将基准构件安装在移载头，基准构件因移载头的往复移动而振动，会有因此导致的检测误差产生半导体晶粒的位置偏移的情形的问题(参照专利文献2、段落0096)。
[0012]因此，本发明的目的在于以简便构成有效地检测接合工具与半导体晶粒的位置偏移。
[0013]解决课题的技术手段
[0014]本发明的晶粒接合器，包含:接合工具、光源、摄影机以及反射体；接合工具具备吸附半导体晶粒的前端吸附面、较前端吸附面粗的基部、及连接吸附面与基部且相对于长边方向中心线倾斜的倾斜面；光源是配置在接合工具的吸附面侧；摄影机同时取得吸附在吸附面的半导体晶粒的影像、反射体的影像及接合工具的倾斜面的影像；反射体与接合工具的基部相邻，从吸附面离开摄影机的焦点深度以上而配置在接合工具的长边方向，且不会在与接合工具之间相对移动，将来自光源的光至少反射至接合工具的吸附面侧。
[0015]本发明的晶粒接合器，较佳为，还包括:图像处理部；图像处理部处理摄影机所取得的反射体的影像、摄影机所取得的接合工具的倾斜面的影像、及摄影机所取得的半导体晶粒的影像，并检测接合工具与半导体晶粒的相对位置。
[0016]本发明的晶粒接合器中，较佳为，反射体为把持接合工具的曲柄、或安装在接合工具的环、或与接合工具的基部相邻的段部，反射体具有相对于接合工具的长边方向中心线垂直的反射面；反射面为曲柄的吸附面侧的端面、或环的吸附面侧的端面、或段部的端面。
[0017]本发明的晶粒接合器中，较佳为，接合工具与半导体晶粒的相对位置，是接合工具的长边方向中心线的吸附面上的位置与半导体晶粒的中心的吸附面上的位置之间的偏移量、或半导体晶粒相对于吸附面上的基准轴的倾斜角度的任一个或两个。
[0018]本发明的晶粒接合器中，较佳为，还包括:移动机构以及控制部；移动机构使接合工具移动；控制部藉由移动机构使接合工具移动，接合工具从半导体晶粒的拾取位置到达与接合位置间的既定位置时使光源发光，一边使接合工具移动一边藉由摄影机同时取得吸附在吸附面的半导体晶粒的影像、接合工具的倾斜面的影像及反射体的影像。
[0019]本发明的晶粒接合器中，较佳为，还包括:移动机构以及控制部；移动机构使接合工具移动；控制部藉由移动机构使接合工具的位置变化，且根据图像处理部检测出的接合工具与半导体晶粒的相对位置修正接合工具的位置。
[0020]本发明的位置检测方法，是在晶粒接合器中检测接合工具与半导体晶粒的相对位置，包含:影像取得步骤；以及相对位置检测步骤；晶粒接合器具备接合工具、配置在接合工具的吸附面侧的光源、不会在与接合工具之间相对移动且将来自光源的光反射至接合工具的吸附面侧的反射体、及同时取得吸附在吸附面的半导体晶粒的影像、反射体的影像及接合工具的倾斜面的影像的摄影机，该接合工具具有吸附半导体晶粒的前端吸附面、较前端吸附面粗的基部、及连接吸附面与基部且相对于长边方向中心线倾斜的倾斜面，反射体与接合工具的基部相邻，从吸附面离开摄影机的焦点深度以上而配置在接合工具的长边方向，包含相对于接合工具的长边方向中心线垂直的反射面；影像取得步骤，藉由摄影机同时取得吸附在吸附面的半导体晶粒的影像、反射体的影像及接合工具的倾斜面的影像；相对位置检测步骤，从摄影机所取得的反射体的影像、摄影机所取得的接合工具的倾斜面的影像、及摄影机所取得的半导体晶粒的影像，检测接合工具与半导体晶粒的相对位置。
[0021]本发明的位置检测方法中，较佳为，接合工具与半导体晶粒的相对位置，是接合工具的长边方向中心线的吸附面上的位置与半导体晶粒的中心的吸附面上的位置之间的偏移量、或半导体晶粒相对于吸附面上的基准轴的倾斜角度的任一个或两个。
[0022]本发明的位置检测方法中，较佳为，晶粒接合器还包括使接合工具移动的移动机构；影像取得步骤，藉由移动机构使接合工具移动，接合工具从半导体晶粒的拾取位置到达与接合位置间的既定位置时使光源发光，一边使接合工具移动一边藉由摄影机同时取得吸附在吸附面的半导体晶粒的影像、反射体的影像及接合工具的倾斜面的影像。
[0023]发明的效果
[0024]本发明可达到能以简便构成有效地检测接合工具与半导体晶粒的位置偏移的效果O

【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1是显示本发明实施形态中晶粒接合器的控制系统的构成的系统图。
[0026]图2是显示本发明实施形态中晶粒接合器的接合工具与曲柄的详细的说明图。
[0027]图3是显示本发明实施形态中晶粒接合器的动作的说明图。
[0028]图4是显示本发明实施形态中晶粒接合器的接合工具与曲柄的构造与摄影机所捕捉的影像的说明图。
[0029]图5是显示对图4所示的影像进行双值化处理的步骤的说明图。
[0030]图6是显示对图4所示的影像进行双值化处理后的影像的说明图。
[0031]图7是显示本发明另一实施形态中晶粒接合器的接合工具与环的构造、及摄影机所捕捉的影像的说明图。
[0032]图8是显示本发明另一实施形态中晶粒接合器的接合工具的构造与摄影机所捕捉的影像的说明图。

【具体实施方式】
[0033]以下，参照图式说明本发明的实施形态。如图1所示，本发明的晶粒接合器10具备透过曲柄20安装有接合工具24的接合头15、将接合头15往Y方向导引的导轨11、使接合头15往Y方向移动的Y方向移动机构13、使导轨11与接合头15往X方向移动的X方向移动机构12、设在接合头15的下侧的摄影机32、作为光源的闪光灯34、连接摄影机32与闪光灯34的图像处理部40、及连接X、Y方向移动机构12、13的控制部50。接合工具24在前端具有吸附半导体晶粒30的吸附面27，闪光灯34具备使发光的光朝向接合工具24的方向的反射镜35。接合头15在内部具备使接合工具24往Z方向移动的Z方向移动机构16、及使接合工具24往Θ方向旋转移动的Θ方向移动机构17，各移动机构16、17分别连接于控制部50。控制部50，藉由使此X、Y、Ζ、Θ方向的各移动机构12、13、16、17动作，使接合工具24往Χ、Υ、Ζ、Θ的各方向移动。此外，如图1中的坐标轴所示，与纸面水平方向为Y方向，纸面的上下方向为Z方向，与纸面垂直方向为X方向，绕Z轴的旋转方向为Θ方向。
[0034]如图1所示，图像处理部40为在内部具备进行信号、数据的处理的中央处理器(central processing unit, CPU) 41与储存数据或程序的内存42的计算机。内存42在内部储存有之后说明的影像取得程序43、相对位置检测程序44、控制数据45。又，图像处理部40具备进行与摄影机32、闪光灯34的连接的摄影机接口 47、闪光灯接口 48。又，图像处理部40具备用以在与其他计算机，即控制部50之间进行数据通信的数据总线接口 46。CPU41、内存42、各接口 47、48与数据总线接口 46是藉由图像处理部40内部的数据总线49连接。
[0035]如图1所示，控制部50，与图像处理部40相同，控制部50为在内部具备进行信号、数据的处理的CPU 51与储存数据或程序的内存52的计算机，透过数据总线接口 56、通信线60、图像处理部40的数据总线接口 46与图像处理部40的CPU 41、内存42连接。内存52在内部储存有之后说明的位置控制程序53、修正程序54、控制数据55。又，控制部50具备进行与Χ、Υ、Ζ、Θ方向的各移动机构12、13、16、17的连接的移动机构接口 57。CPU51、内存52、移动机构接口 57与数据总线接口 56是藉由控制部50内部的数据总线59连接。
[0036]本实施形态的晶粒接合器10的Χ、Υ、Ζ、Θ的各移动机构12、13、16、17分别输出表示接合工具24前端的X、Y、Ζ、Θ的各方向的位置的信号，控制部50从各移动机构12、13、
16、17的信号取得接合工具24前端的X、Y、Ζ、Θ的各方向的位置。
[0037]如图2所示，接合工具24具有吸附半导体晶粒30的前端的吸附面27、较前端的吸附面27粗的基部25、及连接吸附面27与基部25且相对于长边方向中心线90倾斜的倾斜面，即倾斜曲面26。前端的吸附面27为以与半导体晶粒30的大小大致相同的大小相对于接合工具24的长边方向中心线90垂直的平面。因此，吸附在吸附面27的半导体晶粒30的背面亦成为相对于接合工具24的长边方向中心线90垂直的平面。
[0038]接合工具24的基部25较前端的吸附面27粗，且为固定在曲柄20的圆柱形，倾斜曲面26为从吸附面27朝向基部25呈漏斗状扩展的曲面。又，曲柄20为在内周侧嵌合接合工具24的基部25的外周面的圆筒形，其下侧或吸附面27侧的端面21为与接合工具24的长边方向或接合工具24的长边方向中心线90垂直的平面，其表面加工成镜面。曲柄20与接合工具24嵌合，因此不会在与接合工具24之间相对移动，而配置在与基部25相邻的位置。
[0039]如图2所示，摄影机32是配置在接合工具24移动至正上方的既定位置时焦点与吸附在接合工具24的半导体晶粒30的背面(Ζ方向下侧的面)一致的位置，调整成可取得半导体晶粒30的背面的清晰的影像。亦即，摄影机32是调整成摄影机32的透镜与半导体晶粒30的背面的光路长LI成为摄影机32的透镜的焦距。
[0040]另一方面，如图2所示，接合工具24的倾斜曲面26、曲柄20的端面21从吸附半导体晶粒30的吸附面27往长边方向分离配置，从摄影机32的透镜至接合工具24的倾斜曲面26、曲柄20的端面21的光路长为光路长L2、L3。另一方面，摄影机32的透镜的焦点深度D为较半导体晶粒30的厚度稍长的程度，因此各光路长L2、L3分别较光路长LI加上焦点深度D的长度长。因此，藉由摄影机32同时取得半导体晶粒30的背面的影像、接合工具24的倾斜曲面26的影像及曲柄20的端面21的影像的情形，接合工具24的倾斜曲面26与曲柄20的端面21成为焦点不一致的状态，取得的倾斜曲面26的影像与端面21的影像成为稍微模糊的影像。
[0041]接着，说明本实施形态的晶粒接合器10的动作。如图3所示，晶粒接合器10的控制部50执行位置控制程序53以驱动Χ、Υ、Ζ、Θ方向的各移动机构12、13、16、17，使接合工具24往放置在拾取载台36上的已切割的晶圆上移动，将半导体晶粒30吸附在接合工具24的前端的吸附面27。接着，如图3所示的轨迹38，使接合头15往接合载台37上移动，使接合头15下降至吸附固定于接合载台37上的电路基板上，将半导体晶粒30接合在电路基板上。此为晶粒接合器10的基本动作。
[0042]控制部50的CPU 51执行位置控制程序53，使接合工具24从拾取载台36往接合载台37移动的期间，从Χ、Υ、Ζ、Θ的各移动机构12、13、16、17的信号检测接合工具24前端的Χ、Υ、Ζ、Θ的各方向的位置，如图2所示，接合工具24来到摄影机32的正上方的既定位置，成为接合工具24的长边方向中心线90与摄影机32的透镜的中心位置一致的状态后，输出使闪光灯34发光的触发信号。此触发信号是藉由数据总线接口 56、46、通信线60传达至图像处理部40。此外，既定位置是预先设定在位置控制程序53中的位置。
[0043]此触发信号输入至图像处理部40的CPU 41后，执行影像取得程序43。CPU 41输出使闪光灯34发光的指令。藉由此指令，发光信号从闪光灯接口 48输出至闪光灯34，闪光灯34发光。又，图像处理部40，在触发信号输入后，与闪光灯34的发光同步地通过摄影机接口 47进行从摄影机32的影像撷取。接着，撷取的影像储存在图像处理部40的内存42。此外，影像的撷取是一边使接合工具24移动(不停止移动)一边进行。
[0044]闪光灯34发光后，来自闪光灯34的光，如图4(a)所示的箭头71、73、75那样，从接合工具24的吸附面27侧射入接合工具24的倾斜曲面26、半导体晶粒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，如图4所示的箭头72那样，向接合工具24的长边方向或沿着接合工具24的长边方向中心线90的方向(Ζ方向负侧)反射，如图2所示，射入接合工具24的下侧(吸附面27侧)的摄影机32。是以，本实施形态中，曲柄20为反射体，曲柄20的端面21为反射面。又，射入半导体晶粒30的背面或下侧的面(Ζ方向负侧的面)的光的一部分，如图4(a)所示的箭头75那样，向接合工具24的长边方向或沿着接合工具24的长边方向中心线90的方向(Ζ方向负侧)反射，射入接合工具24的下侧(吸附面27侧)的摄影机32。
[0045]另一方面，如图4的箭头73所示，射入接合工具24的倾斜曲面26的光，如图4(a)所示的箭头74那样，向水平方向等与接合工具24的长边方向不同的方向、或与沿着接合工具24的长边方向中心线90的方向不同的方向反射。
[0046]接着，如图4(b)所示，在摄影机32的视野33捕捉下述影像:端面21的亮度高(白)且为环状的影像81 (反射体的影像)，其中端面21将来自闪光灯34的光向摄影机32进行反射；接合工具24的倾斜曲面26的亮度低(黑或灰)且为圆形的影像82，其中接合工具24的倾斜曲面26不会将来自闪光灯34的光向摄影机32进行反射；半导体晶粒30的背面的亮度高(白)且为四角的影像84，其中四角的影像84位于圆形影像82中，且半导体晶粒30的背面将来自闪光灯34的光向摄影机32进行反射。图像处理部40，藉由摄影机32同时取得此三个影像81、82、84，并储存在内存42。此外，图4(b)中以虚线所示的接合工具24前端的影像83被半导体晶粒30的影像遮蔽，摄影机32无法捕捉到。
[0047]如上述说明，摄影机32的焦点调整成与半导体晶粒30的背面一致，因此半导体晶粒30的背面的影像84为清晰的影像。然而，曲柄20的端面21、接合工具24的倾斜曲面26从半导体晶粒30的背面往Z方向偏移大于摄影机32的焦点深度D，因此端面21的亮度高(白)且为环状的影像81与倾斜曲面26的亮度低(黑或灰)且为圆形的影像82为模糊的影像。
[0048]图像处理部40的CPU 41执行相对位置检测程序44。以下的说明中，影像的亮度以256灰阶(亮度O?亮度255)来进行说明。摄影机32所取得的影像，如图5(a)所示，包含端面21的亮度255的环状影像81 (反射体的影像)、接合工具24的倾斜曲面26的亮度O的圆形影像82 (倾斜面的影像)、及半导体晶粒30的背面的亮度255的四角影像84。如上述说明，环状的影像81与圆形的影像82，由于摄影机32的焦点偏移，因此为模糊的影像。因此，如图5 (a)所示，影像81的亮度在外周部如线a所示为亮度255，但随着接近圆形的影像82，因焦点模糊而混入一部分黑的影像82，如线b所示亮度一点一点地降低。接着，进入影像82的区域中后，亮度快速地降低，在影像82的内部区域，亮度成为O附近。接着，如线c所示，亮度O的状态持续至半导体晶粒30的背面的影像84。摄影机32的焦点与半导体晶粒30的背面一致，因此影像84具有清晰的轮廓。又，半导体晶粒30的背面反射闪光灯34的光，因此亮度为亮度255。是以，影像的亮度，如线d所示，在影像84的边缘从亮度O至亮度255大致垂直地上升。接着，在影像84的区域，如线e所示，固定为亮度255。
[0049]如图5 (a)所示，图像处理部40的CPU 41，使用预先设定的双值化阈值，如图5 (b)所示，取得影像82的圆形外形基线91与影像84的四角外形基线92。在闪光灯34的光的状态、摄影位置等条件为基准条件的情形下，以能够取得直径与接合工具24的基部25的外形大致相同的圆形的线来作为影像82的圆形外形基线91的方式，而以预先测试等方式来预先决定双值化阈值。影像81与影像82为同心配置的接合工具24的倾斜曲面26与曲柄20的端面21的影像，因此图5中从线a至线e所示的各区域的亮度的变化，是以接合工具24的长边方向中心线的周围为对象。是以，即使在闪光灯34的光的状态、摄影位置等条件偏移基准条件的情形下，影像81与影像82之间的亮度的变化曲线，如图5(a)的一点链线b’，成为左右对象(以接合工具24的长边方向中心线的周围为对象)，因此如图5(b)所示的使用双值化阈值取得的圆形外形基线91’与小于接合工具24的基部25的外形的直径的接合工具24的外形成为同心圆。因此，即使在闪光灯34的光的状态、摄影位置等条件与基准条件偏移的情形，圆形外形基线91、91’的中心皆与接合工具24的长边方向中心线的位置一致。
[0050]此外，在半导体晶粒30的背面焦点一致，在影像84的边缘亮度大致垂直地变化，因此即使在闪光灯34的光的状态、摄影位置等条件与基准条件偏移的情形，影像84的四角外形基线92的大小几乎不会改变。
[0051]亦即，本实施形态中，将闪光灯34的光进行反射的端面21的环状影像81亮度高，相反地，未将闪光灯34的光进行反射的倾斜曲面26的圆形影像82亮度低，其亮度差非常大。因此，端面21、倾斜曲面26的接合工具24的长边方向的位置从半导体晶粒30的背面隔开超过焦点深度D，即使无法取得清晰的影像，可利用各影像81、82的亮度差大确实地取出接合工具24的外形与同心圆的圆形外形基线91。又，可利用半导体晶粒30的背面的影像84的清晰的边缘确实地取出四角外形基线92。
[0052]如图6所示，图像处理部40从已处理的影像检测圆形外形基线91的中心97的位置与四角外形基线92的中心98的位置，设定通过圆形外形基线91的中心97且朝向摄影机32的视野33的X方向的X方向基线94、以及通过圆形外形基线91的中心97且朝向摄影机32的视野33的Y方向的Y方向基线93。又，图像处理部40设定通过四角外形基线92的中心98且与接近四角外形基线92的X方向基线94的边并行的X方向测量线96、以及通过四角外形基线92的中心98且与接近四角外形基线92的Y方向基线93的边并行的Y方向测量线95。接着，图像处理部40求出圆形外形基线91的中心97的位置与四角外形基线92的中心98的位置的X方向、Y方向各自的偏移量ΛΧ、ΛΥ。又，图像处理部40从X方向基线94与X方向测量线96的Θ方向的角度差或Y方向基线93与Y方向测量线95的Θ方向的角度差，检测四角外形基线92的Θ方向的旋转角度偏移Λ Θ。
[0053]如上述说明，圆形外形基线91与和接合工具24相对位置不偏移的曲柄20的端面21的内侧的外形线为同心圆，且与接合工具24的外形线亦为同心圆，因此圆形外形基线91的中心97的位置为图4(a)所示的接合工具24的长边方向中心线90的中心位置，四角外形基线92为半导体晶粒30的外形的边缘，因此四角外形基线92的中心98成为半导体晶粒30的中心位置。是以，圆形外形基线91与四角外形基线92的Χ、Υ方向的各偏移量ΛΧ、Δ Y成为接合工具24的中心位置与半导体晶粒30的中心位置的X、Y方向的各偏移量。
[0054]同样地，通过圆形外形基线91的中心97且朝向摄影机32的视野33的X方向的X方向基线94、与通过圆形外形基线91的中心97且朝向摄影机32的视野33的Y方向的Y方向基线93，为接合工具24的吸附面27上的基线，而通过四角外形基线92的中心98且与接近四角外形基线92的X方向基线94的边并行的X方向测量线96、与通过四角外形基线92的中心98且与接近四角外形基线92的Y方向基线93的边并行的Y方向测量线95，成为表示半导体晶粒30相对于接合工具24的吸附面27上的基线的倾斜角度的线。是以，从X方向基线94与X方向测量线96的Θ方向的角度差或Y方向基线93与Y方向测量线95的Θ方向的角度差求出的四角外形基线92的Θ方向的旋转角度偏移Λ Θ，成为半导体晶粒30相对于接合工具24的吸附面27上的基线的倾斜角度。此外，接合工具24的中心位置与半导体晶粒30的中心位置的Χ、Υ方向的各偏移量与半导体晶粒30相对于接合工具24的吸附面27上的基线的倾斜角度，为接合工具24与半导体晶粒30的相对位置。
[0055]图像处理部40检测出半导体晶粒30相对于接合工具24的Χ、Υ、Θ方向的各偏移量ΛΧ、ΛΥ、Λ Θ后，将其数据通过数据总线接口 46、56、通信线60传送至控制部50。控制部50的CPU 51执行修正程序54，仅以所接收的Χ、Υ、Θ方向的各偏移量ΛΧ、ΛΥ、Λ Θ，来修正下述位置，即，在使接合工具24移动至图3所示的接合载台37的期间各移动机构12、
13、16、17所检测的接合工具24前端的位置，能以正确位置、方向将半导体晶粒30接合在接合载台37上的电路基板。
[0056]如以上说明，本实施形态的晶粒接合器10，利用把持接合工具24的曲柄20的端面21的影像81与接合工具24的倾斜曲面26的影像82的亮度差、半导体晶粒30的背面的影像84与接合工具24的倾斜曲面26的影像82的亮度差，来检测接合工具24的长边方向中心线90的中心位置、半导体晶粒30的中心位置，因此端面21、倾斜曲面26从半导体晶粒30的背面偏移大于焦点深度D，即使各影像81、82不清晰的情形，亦可确实地检测接合工具24与半导体晶粒30的相对位置。因此，能以将曲柄20的端面21加工成镜面成为反射面的简便构成，不使用复杂的光学系统即可有效检测半导体晶粒的位置偏移。又，曲柄20把持接合工具24，没有与接合工具24相对移动，因此在取得接合工具24、曲柄20、半导体晶粒30的影像时不需使接合工具24的移动停止,可缩短作业时间(tact time)。再者，由于曲柄20未从接合头15突出，因此不会因接合头15的移动产生振动，能以简便构成有效检测半导体晶粒的位置偏移。
[0057]本实施形态中，以接合工具24的倾斜面为漏斗状的倾斜曲面26来进行说明，但倾斜面只要为相对于接合工具24的长边方向中心线90倾斜，且使来自闪光灯34的光向不会沿着长边方向中心线90的方向进行反射的面，则任何形状皆可，例如，将吸附面27与基部25斜向连接的锥面亦可。
[0058]又，本实施形态中，说明在接合动作中检测位置偏移量并进行其修正，但本发明不仅是接合动作中的修正，例如，亦可适用于在实际产品的接合前的训练或示教，预先测定位置偏移并根据其结果设定接合工具24的偏置(offset)量时。在此情形，将在取得影像时使接合工具24的移动停止并在静止状态下拍摄的接合工具24的倾斜曲面26、曲柄20、半导体晶粒30的各影像81、82、84与不使接合工具24的移动停止而取得的各影像81、82、84组合以设定偏移量、偏置量亦可。
[0059]又，本实施形态中，说明根据接合工具24与吸附在接合工具24的吸附面27的半导体晶粒30的相对位置，来修正接合工具24的位置，但亦可利用接合工具24的长边方向中心线90的位置检测结果，修正接合工具24与拾取载台36或接合载台37之间的相对位置，修正晶粒接合器10的温度变化导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与拾取载台36或接合载台37之间的位置偏移的移动平均，根据此移动平均值的变化倾向决定偏移量的修正方向。
[0060]接着，参照图7、图8说明本发明的其他实施形态。对与参照图1至图6说明的实施形态相同的部分赋予相同符号以省略说明。图7所示的实施形态是在参照图1至图6说明的实施形态的曲柄20下侧安装环22，即，嵌合固定在接合工具24的基部25的外周的环
22。环22的下侧的端面23加工成镜面，可反射来自闪光灯34的光。本实施形态中，环22为反射体，端面23为反射面，环22与基部25相邻配置。
[0061]如图7(b)所示，本实施形态中，摄影机32取得稍微模糊且亮度高(白)的环状的环22的端面23的影像86、稍微模糊的接合工具24的倾斜曲面26的亮度低(黑或灰)的影像82、亮度高(白)的半导体晶粒30的背面的影像84，并取出端面23的影像86与倾斜曲面26的影像82的圆形外形基线91、与倾斜曲面26的影像82与半导体晶粒30的背面的影像84的四角外形基线92，并检测接合工具24与半导体晶粒30的相对位置。本实施形态的效果与上述参照图1至图6说明的实施形态相同。
[0062]图8 (a)所示的另一实施形态是将接合工具24的基部25分段，将其段部28下侧的下面29加工成镜面，可反射来自闪光灯34的光。本实施形态中，接合工具24的段部28为反射体，段部28的下面29为反射面，下面29与基部25相邻配置。
[0063]如图8(b)所示，本实施形态中，摄影机32取得稍微模糊且亮度高(白)的环状的段部28的下面29的影像88、稍微模糊的接合工具24的倾斜曲面26的亮度低(黑或灰)的影像82、亮度高(白)的半导体晶粒30的背面的影像84，并取出下面29的影像88与倾斜曲面26的影像82的圆形外形基线91、与倾斜曲面26的影像82与半导体晶粒30的背面的影像84的四角外形基线92，并检测接合工具24与半导体晶粒30的相对位置。本实施形态的效果与上述参照图1至图6说明的实施形态相同。
[0064]本发明并不限定于以上所说明的实施形态，其包含了在不脱离依据权利要求的范围所规定的发明的技术范围或主旨的情况下的所有变更与修正。
[0065]符号说明:
[0066]10:晶粒接合器11:导轨
[0067]12:X方向移动机构13:Y方向移动机构
[0068]15:接合头16:Ζ方向移动机构
[0069]17:θ方向移动机构20:曲柄
[0070]21、23:端面22:环
[0071]24:接合工具25:基部
[0072]26:倾斜曲面27:吸附面
[0073]28:段部29:下面
[0074]30:半导体晶粒32:摄影机
[0075]33:视野34:闪光灯
[0076]35:反射镜36:拾取载台
[0077]37:接合载台38:轨迹
[0078]40:图像处理部41、51:CPU
[0079]42、52:内存43:影像取得程序
[0080]44:相对位置检测程序45、55:控制数据
[0081]46、56:数据总线接47:摄影机接口
[0082]48:闪光灯界面49、59:数据总线
[0083]50:控制部53:位置控制程序
[0084]54:修正程序57:移动机构接口
[0085]60:通信线71?76:箭头
[0086]81?89:影像90:长边方向中心线
[0087]91:圆形外形基线92:四角外形基线
[0088]93:Y方向基线94:Χ方向基线
[0089]95:Υ方向测量线96:Χ方向测量线
[0090]97、98:中心D:焦点深度
[0091]LI?L3:光路长ΛΧ、ΛΥ、Λ Θ:偏移量
【权利要求】
1.一种晶粒接合器，其特征在于，包括: 接合工具； 光源； 摄影机；以及 反射体； 该接合工具具备吸附半导体晶粒的前端的吸附面、较前端的该吸附面粗的基部、及连接该吸附面与该基部且相对于长边方向中心线倾斜的倾斜面； 该光源是配置在该接合工具的该吸附面侧； 该摄影机同时取得吸附在该吸附面的该半导体晶粒的影像、该反射体的影像以及该接合工具的该倾斜面的影像； 该反射体与该接合工具的该基部相邻接，并从该吸附面隔开超过该摄影机的焦点深度而配置于该接合工具的长边方向，并不会在与该接合工具之间相对移动，将来自该光源的光至少反射至该接合工具的该吸附面侧。
2.根据权利要求1所述的晶粒接合器，还包括: 图像处理部； 该图像处理部处理该摄影机所取得的该反射体的影像、该摄影机所取得的该接合工具的该倾斜面的影像、及该摄影机所取得的该半导体晶粒的影像，以检测该接合工具与该半导体晶粒的相对位置。
3.根据权利要求1所述的晶粒接合器，其中，该反射体是把持该接合工具的曲柄、或安装在该接合工具的环、或与该接合工具的该基部相邻接的段部，该反射体具有相对于该接合工具的长边方向中心线垂直的反射面； 该反射面为该曲柄的该吸附面侧的端面、或该环的该吸附面侧的端面、或该段部的端面。
4.根据权利要求2所述的晶粒接合器，其中，该反射体是把持该接合工具的曲柄、或安装在该接合工具的环、或与该接合工具的该基部相邻接的段部，该反射体具有相对于该接合工具的长边方向中心线垂直的反射面； 该反射面为该曲柄的该吸附面侧的端面、或该环的该吸附面侧的端面、或该段部的端面。
5.根据权利要求2所述的晶粒接合器，其中，该接合工具与该半导体晶粒的相对位置，是该接合工具的长边方向中心线的该吸附面上的位置与该半导体晶粒的中心的该吸附面上的位置之间的偏移量、或该半导体晶粒相对于该吸附面上的基准轴的倾斜角度的任一个或两个。
6.根据权利要求1所述的晶粒接合器，还包括: 移动机构；以及 控制部； 该移动机构使该接合工具移动； 该控制部藉由该移动机构使该接合工具移动，该接合工具从该半导体晶粒的拾取位置到达与接合位置间的既定位置时使该光源发光，一边使该接合工具移动一边藉由该摄影机同时取得吸附在该吸附面的半导体晶粒的影像、该接合工具的该倾斜面的影像及该反射体的影像。
7.根据权利要求2所述的晶粒接合器，还包括: 移动机构；以及 控制部； 该移动机构使该接合工具移动； 该控制部藉由该移动机构使该接合工具移动，该接合工具从该半导体晶粒的拾取位置到达与接合位置间的既定位置时使该光源发光，一边使该接合工具移动一边藉由该摄影机同时取得吸附在该吸附面的半导体晶粒的影像、该接合工具的该倾斜面的影像及该反射体的影像。
8.根据权利要求2所述的晶粒接合器，还包括: 移动机构；以及 控制部； 该移动机构使该接合工具移动； 该控制部藉由该移动机构使该接合工具的位置变化，并根据该图像处理部检测出的该接合工具与该半导体晶粒的相对位置修正该接合工具的位置。
9.一种位置检测方法，是在晶粒接合器中检测接合工具与半导体晶粒的相对位置，其特征在于，包括: 影像取得步骤；以及 相对位置检测步骤； 该晶粒接合器具备:接合工具，具有吸附该半导体晶粒的前端的吸附面、较前端的该吸附面粗的基部、及连接该吸附面与该基部且相对于长边方向中心线倾斜的倾斜面；光源，配置在该接合工具的吸附面侧；反射体，不会在与该接合工具之间相对移动且将来自该光源的光反射至该接合工具的该吸附面侧；及摄影机，同时取得吸附在该吸附面的半导体晶粒的影像、该反射体的影像及该接合工具的该倾斜面的影像；其中，该反射体与该接合工具的该基部相邻，与该吸附面分离该摄影机的焦点深度以上而配置于该接合工具的长边方向，且该反射体包含相对于该接合工具的长边方向中心线垂直的反射面； 该影像取得步骤，藉由该摄影机同时取得吸附在该吸附面的该半导体晶粒的影像、该反射体的影像及该接合工具的该倾斜面的影像； 该相对位置检测步骤，从该摄影机所取得的该反射体的影像、该摄影机所取得的该接合工具的该倾斜面的影像、及该摄影机所取得的该半导体晶粒的影像，检测该接合工具与该半导体晶粒的相对位置。
10.根据权利要求9所述的位置检测方法，其中，该接合工具与该半导体晶粒的相对位置，是该接合工具的长边方向中心线的该吸附面上的位置与该半导体晶粒的中心的该吸附面上的位置之间的偏移量、或该半导体晶粒相对于该吸附面上的基准轴的倾斜角度的任一个或两个。
11.根据权利要求9所述的位置检测方法，其中，该晶粒接合器还包括使该接合工具移动的移动机构； 该影像取得步骤，藉由该移动机构使该接合工具移动，该接合工具从该半导体晶粒的拾取位置到达与接合位置间的既定位置时使该光源发光，一边使该接合工具移动一边藉由该摄影机同时取得吸附在该吸附面的半导体晶粒的影像、该反射体的影像及该接合工具的该倾斜面的影像。
12.根据权利要求10所述的位置检测方法，其中，该晶粒接合器还包括使该接合工具移动的移动机构； 该影像取得步骤，藉由该移动机构使该接合工具移动，该接合工具从该半导体晶粒的拾取位置到达与接合位置间的既定位置时使该光源发光，一边使该接合工具移动一边藉由该摄影机同时取得吸附在该吸附面的半导体晶粒的影像、该反射体的影像及该接合工具的该倾斜面的影像。
【文档编号】H01L21/52GK104137241SQ201380011558
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】辻正人, 梅原冲人, 比留间圭一, 浦桥亮 申请人:株式会社新川