安装装置及其偏移量修正方法与流程

本发明涉及一种安装装置的结构及所述安装装置的偏移(offset)量修正方法。

背景技术：

大多使用在基板或者其他半导体芯片上接合(安装)半导体芯片的接合装置。其中，使用如下装置等：模接合(die bonding)装置，将半导体芯片的与电极面为相反侧的面利用粘着剂等固定于基板上；或倒装芯片接合(flip-chip bonding)装置等，使从芯片中拾取的半导体芯片反转而将半导体芯片的电极面接合于基板等，从而将半导体的电极与基板的电极直接接合。倒装芯片接合装置中，因将半导体芯片与基板的电极直接接合，故需要正确地对准半导体芯片的电极的位置与基板的电极的位置。因此，倒装芯片接合装置中，使用如下方法，即，使上下两个视野照相机进入到接合工具与基板之间，同时对吸附于接合工具的半导体芯片的图像与基板的图像进行拍摄，并根据所拍摄到的两个图像来检测半导体芯片与基板的相对位置，使接合平台在XY方向上移动，或者使接合头旋转，从而将基板的位置与半导体芯片的位置进行对准(例如，参照专利文献1、段落0003～段落0004)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3937162号公报

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

且说，倒装芯片接合装置(安装装置)中，例如使用如下方法，即，预先在半导体芯片的电极的表面或者基板的电极的表面形成金属的凸块(bump)，通过高温的接合工具将半导体芯片按压至基板并且进行加热而使金属熔融后，通过使所述金属凝固而将半导体芯片的电极与基板的电极加以接合。因此，若倒装芯片接合装置持续进行接合动作，则会出现如下情况：接合装置的各构成零件或上下两个视野照相机的温度上升，从而在上下两个视野照相机中产生测定误差，或者接合装置的动作的误差增大，由此，经时地产生半导体芯片与基板的位移，而导致接合精度下降。然而，接合面因位于半导体芯片与基板之间，故在规定的接合时间或者次数后，要将所接合的半导体芯片从基板剥离来确认半导体芯片的电极是否接合于基板的电极的规定位置(破坏性检查)，或使用X射线装置等并通过照片拍摄来确认接合位置(利用X射线的非破坏性检查)。

然而，无法在倒装芯片接合装置的运转中连续地进行制品的破坏性检查或利用X射线的非破坏性检查，故存在如下情况：次品的发现延迟，结果导致制品的不良率升高。

因此，本发明的目的在于在安装装置中抑制安装位置的经时的位移而实现安装品质的提高。

[解决问题的技术手段]

本发明的安装装置的特征在于包括：安装平台；基准用芯片及修正用芯片，载置于安装平台上；上下两个视野照相机，同时对上下的图像进行拍摄；以及控制部，使基准用芯片与修正用芯片的位置移动，并且对上下两个视野照相机的图像进行处理。

本发明的安装装置中，控制部也可构成为能够实施如下各步骤，所述各步骤包括：第1芯片移动步骤，拾取修正用芯片且使所述修正用芯片以规定的偏移量在XY方向上移动，并使修正用芯片位于基准用芯片的正上方；第1图像获取步骤，使上下两个视野照相机进入到修正用芯片与基准用芯片之间，通过上下两个视野照相机而同时获取基准用芯片上表面的图像与修正用芯片下表面的图像；第1芯片位置计算步骤，对通过第1图像获取步骤获取的图像进行处理，并计算基准用芯片的XY方向位置与修正用芯片的XY方向位置；第2芯片移动步骤，根据基准用芯片的XY方向位置与修正用芯片的XY方向位置来计算基准用芯片与修正用芯片的XY方向的偏离量，在使基准用芯片移动至下述位置后，将修正用芯片载置于安装平台上，所述位置是根据所计算的偏离量而使基准用芯片与修正用芯片的XY方向的相隔距离成为规定的偏移量的XY方向的位置；第2图像获取步骤，使上下两个视野照相机进入到修正用芯片的上方，通过上下两个视野照相机而获取载置于安装平台上的修正用芯片的上表面的图像；第2芯片位置计算步骤，对通过第2图像获取步骤获取的图像进行处理，并计算修正用芯片的XY方向的第2位置；以及修正量计算步骤，根据由第1芯片位置计算步骤计算的基准用芯片的XY方向位置、与由第2芯片位置计算步骤计算的修正用芯片的XY方向的第2位置，来计算规定的偏移量的修正量。

本发明的安装装置的偏移量修正方法的特征在于包括：准备安装装置的步骤，所述安装装置包括安装平台、载置于安装平台上的基准用芯片及修正用芯片、同时对上下的图像进行拍摄的上下两个视野照相机、以及控制部，所述控制部使基准用芯片与修正用芯片的位置移动并且对上下两个视野照相机的图像进行处理；第1芯片移动步骤，拾取修正用芯片且使所述修正用芯片以规定的偏移量在XY方向上移动，并使修正用芯片位于基准用芯片的正上方；第1图像获取步骤，使上下两个视野照相机进入到修正用芯片与基准用芯片之间，通过上下两个视野照相机而同时获取基准用芯片上表面的图像与修正用芯片下表面的图像；第1芯片位置计算步骤，对通过第1图像获取步骤获取的图像进行处理，并计算基准用芯片的XY方向位置与修正用芯片的XY方向位置；第2芯片移动步骤，根据基准用芯片的XY方向位置与修正用芯片的XY方向位置来计算基准用芯片与修正用芯片的XY方向的偏离量，在使基准用芯片移动至下述位置后，将修正用芯片载置于安装平台上，所述位置是根据所计算的偏离量而使基准用芯片与修正用芯片的XY方向的相隔距离成为规定的偏移量的XY方向的位置；第2图像获取步骤，使上下两个视野照相机进入到修正用芯片的上方，通过上下两个视野照相机而获取载置于安装平台上的修正用芯片的上表面的图像；第2芯片位置计算步骤，对通过第2图像获取步骤获取的图像进行处理，并计算修正用芯片的XY方向的第2位置；以及修正量计算步骤，根据由第1芯片位置计算步骤计算的基准用芯片的XY方向位置、与由第2芯片位置计算步骤计算的修正用芯片的XY方向的第2位置，来计算规定的偏移量的修正量。

[发明的效果]

本发明起到如下效果，即，可在安装装置中抑制安装位置的经时的位移且实现安装品质的提高。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的安装装置的构成的系统图。

图2是表示本发明的实施方式的安装装置的动作的流程图。

图3是表示图2所示的流程图的修正顺序的详情的流程图。

图4是表示本发明的实施方式的安装装置的动作的说明图。

图5是表示本发明的实施方式的上下两个视野照相机的视野的说明图。

具体实施方式

以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式进行说明。以下的实施方式中，作为安装装置的一例，对接合装置中应用发明的情况进行说明。发明当然可应用于接合装置以外的电子零件的安装装置。如图1所示，作为本实施方式的安装装置的接合装置100包括：作为安装平台的接合平台10，吸附基板15或者基板15上接合有半导体芯片的第1半导体芯片；接合工具30，吸附第2半导体芯片14而将第2半导体芯片14接合于第1半导体芯片上，所述第1半导体芯片吸附于基板15或者接合平台10；以及上下两个视野照相机20，可对基板15或者第1半导体芯片的上表面的图像与第2半导体芯片14的下表面的图像同时进行拍摄。

接合平台10包括未图示的XY驱动机构，且在XY方向上移动。而且，接合头32通过安装于框架16的Z方向引导件而在上下方向上移动，通过Z方向马达33而在上下方向及绕Z轴的旋转方向(Z方向、θ方向)上驱动。作为安装工具的接合工具30固定于安装在接合头32的柄(shank)31，且与接合头32一并在上下方向(与基板15接近或远离的方向)上移动。上下两个视野照相机20内部包括2个拍摄元件与光学系统，如图1所示，在同轴上可对基板15的上表面的图像与第2半导体芯片14的下表面的图像同时进行拍摄。而且，上下两个视野照相机20上安装有温度传感器17。在接合平台10的侧面，安装有可吸附基准用芯片12与修正用芯片13的吸附平台11。吸附平台11可与接合平台10一并在XY方向上移动。基准用芯片12与修正用芯片13并非是实际的半导体芯片，而是玻璃芯片，如图4中影线所示，附上从上表面、下表面均可观察到的位置标记。如图4(a)所示，基准用芯片12与修正用芯片13在Y方向上以规定的偏移量a相隔且载置于吸附平台11上。

接合平台10与驱动接合头32的Z方向马达33通过控制部40的指令而驱动。而且，上下两个视野照相机20、温度传感器17也与控制部40连接，由上下两个视野照相机20拍摄到的图像及由温度传感器17检测到的温度数据输入至控制部40，进行图像处理及运算处理。控制部40为如下计算机，即，包括：进行图像处理或运算的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)41，存储控制程序59、控制数据58等的存储部42，以及连接有接合平台10、Z方向马达33、上下两个视野照相机20的机器接口43，中央处理器41、存储部42、机器接口43由数据总线44连接。控制部40的存储部42中存储有以后所要说明的第1芯片移动程序51，第2芯片移动程序52，第1图像获取程序53，第2图像获取程序54，第1芯片位置计算程序55，第2芯片位置计算程序56，以及修正量计算程序57。另外，图1中，将纸面左右方向设为接合装置100的X方向，将上下方向设为Z方向，将纸面垂直方向设为Y方向来进行说明。

参照图2至图5对如以上般构成的接合装置100的动作进行说明。如图2的步骤S101所示，控制部40从图1所示的温度传感器17获取上下两个视野照相机20的温度，如图2的步骤S102所示，判断从实施上一次修正动作开始的温度变化(温度差)是否超过规定的设定值。而且，在上下两个视野照相机20的温度变化大于规定的设定值时，控制部40使步骤转移到图2的步骤S103并执行图3所示的修正顺序。

在上下两个视野照相机20的温度变化超过预定的设定值时，认为图4、图5所示的上下两个视野照相机20的光轴20c发生偏离或者倾斜，而在上下两个视野照相机20中产生计测误差。而且，同时认为出现接合装置100的框架16或接合平台10的温度上升，其位置发生偏离的情况等。而且，因所述两个位移而图1所示的第2半导体芯片14的接合位置(安装位置)偏离了规定的位置，从而有无法将第2半导体芯片14的电极与基板15的电极正确地接合的情况。上下两个视野照相机20基本上安装于框架16上，因而虽然难以对接合第2半导体芯片14时产生的位移(误差)中因所述两个原因而产生的各误差(位移)分别进行计测并掌握，但只要能够掌握最终产生的位移误差并对所述位移误差进行修正，则足以修正接合位置(安装位置)的偏移。本实施方式如所述般，通过掌握最终产生的接合的位移并对所述位移进行修正，来对接合位置(安装位量)的偏移(接合位置(安装位置)的误差)进行修正。

以下的说明中，为了方便起见，假定上下两个视野照相机20的中心轴或者上下的光轴20c的位置、倾斜未发生变化，且框架或接合平台10因热而移动来进行说明。最终，以下说明的本实施方式的接合装置100所获取的修正量s为如下的修正量，即，对因上下两个视野照相机20的计测误差引起的位移与因机械零件的温度变化而产生的位移的合计的位移量进行修正。

如图3的步骤S201所示，控制部40执行图1所示的第1芯片移动程序51(第1芯片移动步骤)。控制部40如4(a)所示，以规定的偏移量a(规定的相隔距离ΔY)，使接合工具30下降到载置于吸附平台11上的基准用芯片12与修正用芯片13中的修正用芯片13上，而通过接合工具30来吸附修正用芯片13，且如图4(b)所示，拾取修正用芯片13。

接下来，控制部40如图3的步骤S202所示，使吸附平台11在Y方向上以规定的偏移量a移动。于是，如图4(c)所示，修正用芯片13移动到基准用芯片12的正上方。然而，实际上，因机械零件的热影响等，基准用芯片12的中心与修正用芯片13的中心位置会如图4(c)所示，在Y方向上稍微偏离(第1芯片移动程序51(第1芯片移动步骤)结束)。

接下来，控制部40执行图1所示的第1图像获取程序53(第1图像获取步骤)。控制部40如图4(d)所示，使上下两个视野照相机20进入到吸附于接合工具30的修正用芯片13与载置于吸附平台11上的基准用芯片12之间。如上所述，为了方便起见，所述说明中设为上下两个视野照相机20的光轴、检测、位置不发生变化，因而上下两个视野照相机20以其光轴20c从接合装置100的原点进入到绝对位置Y₀的位置。接下来，控制部40通过上下两个视野照相机20的下侧照相机对基准用芯片12的上表面的图像进行拍摄，通过上侧照相机对修正用芯片13的图像进行拍摄。如图4(d)所示，基准用芯片12的中心12c的Y方向位置从上下两个视野照相机20的光轴20c向负侧偏离距离b，修正用芯片13的中心位置从上下两个视野照相机20的光轴20c的位置向Y方向正侧偏离距离c。因此，如图5(a)所示，可看到上侧照相机的视野20a中，修正用芯片13的位置为从上下两个视野照相机20的中心轴20c(上下两个视野照相机20的光轴)向图中的右侧偏靠的位置，其中心13c也位于从视野20a的中心轴20c以距离c向右偏靠的位置。而且，如图5(b)所示，下侧照相机的视野20b中，基准用芯片12的位置为从上下两个视野照相机20的中心轴20c向图中的左侧偏靠的位置，其中心12c也位于从视野20b的中心轴20c(上下两个视野照相机20的光轴)以距离b向左侧偏靠的位置(第1图像获取程序53(第1图像获取步骤)结束)。

接下来，控制部40执行图1所示的第1芯片位置计算程序55(第1芯片位置计算步骤)。控制部40对基准用芯片12的图像、修正用芯片13的图像进行处理，求出从上下两个视野照相机20的中心轴(光轴)20c算起的距离b，距离c。然后，控制部40计算基准用芯片12中的从接合装置100的原点算起的Y方向绝对位置Y₁与修正用芯片13中的从接合装置100的原点算起的Y方向绝对位置Y₂(修正用芯片的第1位置)。Y方向绝对位置Y₁如图4(d)、图5(b)所示，为Y₁＝Y₀-b，Y方向绝对位置Y₂如图4(d)、图5(b)所示，为Y₂＝Y₀+c(第1芯片位置计算程序55(第1芯片位置计算步骤)结束)。

接下来，控制部40执行图1所示的第2芯片移动程序52(第2芯片移动步骤)。首先，控制部40计算修正用芯片13的中心13c的移动量，所述修正用芯片13的中心13c的移动量对于将基准用芯片12的中心12c与修正用芯片13的中心13c的偏离量ΔYe设为规定的偏移量a而言为必需。如图4(d)、图5(a)、图5(b)所示，因基准用芯片12的中心12c与修正用芯片13的中心13c偏离了偏离量ΔYe(＝b+c)，故为了将各中心12c，中心13c间的距离设为规定的偏移量a，以图4(e)所示的基准用芯片12的中心12c的位置(Y方向的绝对位置Y₁)为基准而使修正用芯片13向Y方向正侧移动(a-ΔYe)＝a′，或者，相反地如图4(e)所示，使基准用芯片12的中心12c的位置(基准位置)向Y方向负侧移动(a-ΔYe)＝a′即可。控制部40如图3的步骤S204、图4(e)所示，使吸附平台11向Y方向负侧移动(a-ΔYe)＝a′。故如图4(d)所示，基准用芯片12的中心12c的Y方向的绝对位置为Y₃＝Y₁-a+ΔYe。修正用芯片13的中心13c的Y方向绝对位置未发生变化而为Y₂＝Y₁+ΔYe，因而基准用芯片12与修正用芯片13的Y方向的相隔距离ΔY为ΔY＝Y₂-Y₃＝Y₂＝Y₁+ΔYe-(Y₁-a+ΔYe)＝a，如果将吸附于接合工具30的修正用芯片13载置于吸附平台11上，则基准用芯片12的中心12c与修正用芯片13的中心13c的相隔距离ΔY应为规定的偏移量a。而且，控制部40如图3的步骤S205、图4(d)所示，使接合工具30下降而将修正用芯片13载置于吸附平台11的表面(第2芯片移动程序52(第2芯片移动步骤)结束)。

如果换句话说，则所述动作对基准用芯片12的中心12c与修正用芯片13的中心13c的偏离量ΔYe＝(b+c)进行修正，因而在偏移量a为零的情况下，是在基准用芯片12的中心12c与修正用芯片13的中心13c一致的状态下重合。

接下来，控制部40执行图1所示的第2图像获取程序54(第2图像获取步骤)。控制部40在使接合工具30上升后，如图4(e)所示，上下两个视野照相机20的中心轴20c(光轴)以从接合装置100的原点到达绝对位置Y₀的位置的方式再次进入。然后，控制部40如图3的步骤S206所示，通过上下两个视野照相机20的下侧照相机来对载置于吸附平台11上的修正用芯片13的上表面进行拍摄，执行图1所示的第2芯片位置计算程序56(第2芯片位置计算步骤)，对所拍摄的图像进行处理而计算所载置的修正用芯片13的中心13c的Y方向绝对位置Y₄(修正用芯片13的第2位置)。

如前所述，所述动作为以偏移量a而假想地在基准用芯片12上重合修正用芯片13的动作，因而在利用下侧照相机对载置于吸附平台11上的修正用芯片13进行拍摄时，首先，修正用芯片13的中心13c与利用下侧照相机对基准用芯片12进行拍摄时的基准用芯片12的中心12c同样地，Y方向的绝对位置应为Y₁。然而，实际上，所测定的修正用芯片13的中心13c的Y方向的绝对位置(修正用芯片13的第2位置)Y₄为自Y₀偏离了距离d的位置，所述Y方向绝对位置(修正用芯片13的第2位置)Y₄为Y₄＝Y₀+d。所述Y₁(基准用芯片12的最初的Y方向的绝对位置)与Y₄(修正用芯片13的第2Y方向的绝对位置)的差为在基准用芯片12上重合修正用芯片13时的偏离量，且为上下两个视野照相机20的光轴20c的偏离量或因机械零件的热膨胀而产生的偏离的合计偏离量。因此，控制部40如图3的步骤S207所示，将Y₁(基准用芯片12的最初的Y方向的绝对位置)与Y₄(修正用芯片13的第2Y方向的绝对位置)的差(Y₁-Y₄)作为修正量s而对偏移量a进行修正，如图3的步骤S208所示，将偏移量a更新为a＝a+s＝a+(Y₁-Y₄)(执行图1所示的修正量计算程序57(修正量计算步骤))。

以上控制部40结束图2的步骤S103所示的修正顺序，如图3的步骤S104所示，继续进行接合。而且，如图2的步骤S105所示，确认接合是否全部结束，若所有接合结束而停止生产，则使接合装置100停止，若生产未结束，则回到图2的步骤S101而对上下两个视野照相机20的温度进行监视。

而且，控制部40也进行接合循环数的计数，如图2的步骤S106所示，在接合循环数已达到规定的阈值时，即便上下两个视野照相机20的温度的变化未超过规定的设定值，也进行图2的步骤S103所示的修正顺序。

以上说明的修正顺序为如下，即，对偏移量为a时的上下两个视野照相机20的光轴20c的偏离量或因机械零件的热膨胀而产生的偏离的合计偏离量进行计测，将所述偏离量作为修正量s而修正偏移量a，由此发挥可有效地抑制接合装置100中的接合位置(安装位置)的经时的位移，从而实现接合品质(安装品质)的提高的效果。而且，本实施方式中，已对如下情况进行了说明，即，将Y₁(基准用芯片12的最初的Y方向的绝对位置)与Y₄(修正用芯片13的第2Y方向的绝对位置)的差(Y₁-Y₄)作为修正量s而将偏移量a作为修正量s，且对偏移量a进行修正，但也可例如将(Y₁-Y₄)的1/2作为修正量s而对偏移量a进行修正，或者根据时间、或接合次数、修正次数等使(Y₁-Y₄)与修正量s的比例发生变化。

以上的说明中，对通过使吸附平台11在XY方向上移动而进行修正量s的算出进行了说明，但只要可将基准用芯片12与修正用芯片13在XY方向上相对地移动了偏移量a即可，因而在接合头32可在XY方向上移动的接合装置中，也可代替吸附平台11而使接合头32在XY方向上移动，以此方式来计算修正量s。而且，本实施方式一般而言可应用于倒装芯片接合装置、芯片接合装置等接合装置中。而且，所述实施方式中，对在Y方向上求出修正量s进行了说明，但X方向也同样。而且，也可使吸附平台在倾斜方向上移动而同时求出XY方向的修正量s。

本发明并不限定于以上所说明的实施方式，而且包含不脱离根据权利要求书所规定的本发明的技术范围或本质的所有变更及修正。

[符号的说明]

10：接合平台

11：吸附平台

12：基准用芯片

12c，13c：中心

13：修正用芯片

14：第2半导体芯片

15：基板

16：框架

17：温度传感器

20：上下两个视野照相机

20a，20b：视野

20c：光轴(中心轴)

30：接合工具

31：柄

32：接合头

33：Z方向马达

40：控制部

41：中央处理器

42：存储部

43：机器接口

44：数据总线

51，52：第1芯片移动程序、第2芯片移动程序

53，54：第1图像获取程序、第2图像获取程序

55，56：第1芯片位置计算程序、第2芯片位置计算程序

57：修正量计算程序

58：控制数据

59：控制程序。