(57)【要約】【課題】  迅速に良品素子を識別して基板に乗せるダイアッタチ装置を提供すること【解決手段】  各ロボット１１０ａ〜１１０ｆのアーム１１５ａ〜１１５０ｆの先端には、画像を取り込む半導体素子カメラ１２０ａ〜１２０ｆが搭載されている。このカメラ１２０ａ〜１２０ｆは、ウエハ１４０ａ〜１４０ｆの素子が良品の場合に、ロボット１１０ａ〜１１０ｆが次にピックアップする素子を撮像し、予めメモリーに保存されている良品の画像とパターン認識を行い、良否判定をする。レールの上をセラミック基板１３０ａ〜１３０ｆが移動し、第１素子から第６素子までの素子を順番に乗せて行く方法を取る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアタッチ作業を行う前にマウントを行う素子を含むウエハについて、前記ウエハの全体画像を撮像し、その画像から個々の良品素子のみを抽出し、良品素子の配列と座標を記憶するダイアタッチ装置。
【請求項２】
前記良品素子の配列及び座標抽出の結果に基づき、最短の時間で素子間の移動を行えるよう素子順番と素子間の移動距離を割り出す請求項１記載のダイアタッチ装置。
【請求項３】
前記ウエハの全体画像の撮像は、前記ウエハのローディングポジションに於いて高帯域カメラを用いて撮像する請求項１又は２記載のダイアッタチ装置。
【請求項４】
前記良品素子の前記配列と前記座標を基に前記良品素子に移動した後、前記良品素子を撮像して輪郭抽出された画像より前記良品素子の位置オフセットを割り出し、補正を掛けて前記良品素子をピックアップする請求項１乃至３のいずれかに記載のダイアッタチ装置。
【請求項５】
前記ウエハの全体の画像を撮像する高帯域カメラと素子の画像を撮像する狭帯域カメラを１台の装置に搭載した請求項１乃至４のいずれかに記載したダイアッタチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエハから素子を取り出し、接着剤が塗布された基板の上にマウンティングする半導体製造の後工程に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の後行程に於いて、ダイアタッチ作業をする行程での素子数は１個ないし２個程度であるが、ハイブリッド半導体に於いては数個に及ぶ場合がある。この場合、素子を乗せる方法に付いてはハイブリッド半導体の個々の基板に対し、同一種の素子毎に乗せて行く方法と、基板１個に対し、種類の異なる素子を一通り乗せて行く方法とに分けられる。効率面では同一種の素子を一度に乗せて行く方法が有利である。
【０００３】
ハイブリッド半導体に素子を乗せる手順は、先ず基板の上に接着剤を塗布し、その上に検査合格の素子を乗せ、キュアー炉で接着剤を固化させる。半導体素子は通常ウエハ上に形成され、プローバーなどの検査装置で良否が判定され、不良素子はインク等で不良印が付けられて区別される。良品素子を選別して基板に乗せる方法として、良品素子をピッカーと呼ばれる装置を用いて、事前にコンテイナーなどに移すピッカー方式と良品素子を乗せる段階で良否判定を行って選択をする直前認識方式がある。前者はウエハから個々の素子に細別される為、細別された後の取り扱いや取り扱い不備による破損等が問題となる。後者は良否判定に時間が掛かり、作業時間を引き延ばすという問題が存在する。特に、ウエハ内の良品歩留まりが悪い場合には、作業時間が大幅に延びると言う問題が顕著である。
【０００４】
しかし、複数の素子を連鎖的に乗せるハイブリッド半導体のダイアッタチでは、１ウエハの歩留まりが悪いことで、その行程での作業時間の遅延が起因する前行程、時には前前行程での待ち時間の増大が渋滞現象を起こし、ダイアッタチ作業時間を大幅に引き延ばす結果に至る。
【０００５】
特許文献１は、テレビカメラで検査対象品の画像を撮影し、画像記憶部が検査対象品の不良品と未確定良品の画像を複数枚記憶する画像処理装置を開示する。
【特許文献１】特開平１１−３０４４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
素子の中には性能を確保する為に通常半導体素子を保護しているパッシベーションと呼ばれる保護膜を付けていない半導体素子もある。この様な素子は少しの衝撃で傷つくことがあり、それが原因で充分な性能を発揮できない場合がある。この様な素子は複数回に及ぶ素子単体でのハンドリングは出来ないのが現状である。従って、本発明はこの様な素子でも迅速に良品素子を識別して基板に乗せる事を課題とする。
【０００７】
従来方法で素子の良否判定を行う具体的な方法として、先ずウエハ上の次の素子上にウエハ・ステージを移動させ、その素子の画像を撮る。撮った画像とリファレンスとして持っている画像とを比較し、不良印が無いことと素子形状が同じ、つまりウエハ種自体が間違っていないかどうかの確認を行う。前記の確認作業で良品素子と判断されるとその素子をピックアップして基板に乗せるが、不良素子であった場合はウエハ・ステージをその次の素子に移し、確認作業を行う。従って、不良素子が続く場合は移動と認識の連鎖で非常に時間が掛かっていた。従って、具体的な課題は移動と認識の連鎖を止め、別の方法で良品素子の認識を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
素子のパターン認識を行う上で、素子の画像をある程度高くして解像度を上げ、素子形状を正確に認識することが必要である。しかし、良不良を判断する場合は不良印があるかないかを判断すれば良く、素子の外観形状から良不良の判断は必要ない。従って、素子の画像を撮る半導体画像素子、例えばＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス）やＣ−ＭＯＳ（コンプリメンタリー・メタル・オキサイド・セミコンダクター）型画像素子が用いられるが、その解像度は３０万画素以下で充分であった。しかし、近年より高画素数の半導体画像素子が市場に出回り、市販のデジタルカメラも８００万画素以上の半導体画像素子を搭載するようになっており、この様な高画素数の半導体画像素子を用いることで広いエリアを高い解像度で画像を撮れるようになった。
【０００９】
この様な半導体素子の高画素化によって今まで不可能だったウエハ全体の画像を高解像度で撮ることが可能となったことで課題を解決する手段となった。
【００１０】
具体的な課題解決の手段は先ずはウエハ全体の画像を高解像度で撮り、ウエハの中に含まれる各素子の良否判定、つまり不良印が有るか無いかの判定を行い、良品素子の座標を記憶する。良品と判定できた全ての素子座標から素子毎のピックアップ順番を決定し、決定された順番にウエハ・ステージを動かし、良品素子を乗せる方法である。
【００１１】
本願発明ダイアタッチ装置は、ダイアタッチ作業を行う前にマウントを行う素子を含むウエハについて、前記ウエハの全体画像を撮像し、その画像から個々の良品素子のみを抽出し、良品素子の配列と座標を記憶する。そして、前記良品素子の配列及び座標抽出の結果に基づき、最短の時間で素子間の移動を行えるよう素子順番と素子間の移動距離を割り出す。また、前記ウエハの全体画像の撮像は、前記ウエハのローディングポジションに於いて高帯域カメラを用いて撮像する。
【００１２】
そして、前記良品素子の前記配列と前記座標を基に前記良品素子に移動した後、前記良品素子を撮像して輪郭抽出された画像より前記良品素子の位置オフセットを割り出し、補正を掛けて前記良品素子をピックアップする。また、前記ウエハの全体の画像を撮像する高帯域カメラと素子の画像を撮像する狭帯域カメラを１台の装置に搭載していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
複数の素子を乗せるダイアッタチ作業に於いて、ウエハ内の素子不良率如何に問わず、良品素子を迅速に識別する事によって、特定の素子を乗せる行程での作業時間を短縮することで他の行程が渋滞することを防ぎ、ダイアッタチ全体の作業時間を短縮する効果を持つ。これにより生産性の向上と生産コストの削減に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するに当たり、本発明を実施する装置としてセラミック基板上に６素子を乗せるダイアタッチ装置を用いた。ウエハ全体を撮影する撮像素子には１０３０万画素のＣ−ＭＯＳセンサーを用いた。６素子中１素子の歩留まりが他より２０％より低いため、この素子に対して本発明を応用した。ダイアッタチ装置１００は素子毎に６つの単位に分かれ、各単位には接着剤を塗布するロボット及び素子をウエハからピックアップし、所定の基板の位置に乗せるロボット、ウエハを移動させるＸＹステージとからなる。接着剤塗布ロボットは接着剤入りの注射器を搭載し、Ｘ方向とＹ方向に移動し、指定された場所においてディスペンサーから供給された空気圧で接着剤を押し出す機能をもつ。素子を乗せるロボットはＸＹ面の平面方向には回転移動を行い、Ｚ方向のみ上下運動するロボットを採用した。素子をチャックする方法は真空チャックを用いた。
【実施例】
【００１５】
先ずは本発明について従来の方法と対比して説明を行う。図１は、本発明の実施で用いられた６連装のダイアッタチ装置を示す模式図である。乗せる素子毎にロボット１１０ａ〜１１０ｆが設けられており、各ロボット１１０ａ〜１１０ｆのアーム１１５ａ〜１１５０ｆの先端には、画像を取り込む半導体素子カメラ１２０ａ〜１２０ｆが搭載されている。このカメラ１２０ａ〜１２０ｆは、ウエハ１４０ａ〜１４０ｆの素子が良品の場合に、ロボット１１０ａ〜１１０ｆが次にピックアップする素子を撮像し、予めメモリーに保存されている良品の画像とパターン認識を行い、良否判定をする為のものである。各ロボット１１０ａ〜１１０ｆが位置する作業スペースは、レールで接続されている。このレールの上をセラミック基板１３０ａ〜１３０ｆが移動し、第１素子から第６素子までの素子を順番に乗せて行く方法を取っている。
【００１６】
図２は、１種類の素子を基板に乗せるに当たってのロボットの位置と作業の順番を示している。先ず、従来の方法（図８参照）では、ロボット１１０のアーム１１５先端に取り付けたカメラ１２０乗せようとする素子単体の撮像を行い（工程８１０）、取り込んだ画像を保存してある良品の画像とパターンマッチングを行い（工程８２０）、その結果、良品と判断された場合（工程８３０）は、その素子をウエハ１４０よりピックアップして（工程８４０）、セラミック基板１３０の特定の場所に乗せる（工程８５０）。一方、不良品と判断された場合（工程８３０）は、次の素子に移動する（工程８６０）。この繰り返しを、ウエハ１４０内の最初の素子から最後の素子に至るまで行う。しかし、この方法では歩留まりが悪いウエハについては、良品素子を探す為の移動時間とパターン認識に必要な時間が膨大となる。この内、ウエハをＸ方向に移動させる時間として約０．３５秒、同じくＹ方向に移動させる時間が約０．５秒掛かる。パターン認識の所要時間はリトライ無しで約０．７５秒であった。また、素子をピックアップしてセラミック基板の所定の位置に乗せる時間は素子を乗せる位置とウエハとの距離から一定では無いが大凡１．２５秒であった。
【００１７】
図３は、ウエハ上の素子２０個を示した模式図である。２０個の内、中央に黒丸が有る素子が電気特性検査で不良となった素子である。従って、黒丸のない素子は４個で、即ち歩留まりは２０％である。良品の位置は、図３の左上コーナーを座標（０，０）とすると、（０，３）、（１，２）、（１，３）及び（１，７）である。図３の良品確認軌跡は、図２で示すパターン認識を行って良品素子を判別する過程に於いて、ウエハ位置決め用のＸＹステージが移動する軌跡を模式化したものである。図３に於いて、白抜きの矢印はウエハ位置決め用ＸＹステージを移動して、素子の画像を撮って、パターン認識したが、不良素子と判別されたことを示し、黒い矢印は同様にウエハ位置決め用ＸＹステージを移動して、素子の画像を撮り、パターン認識した結果良品素子と判断された為、当該素子をピックアップしてセラミック基板に乗せたことを示す。従って、この２０素子から良品のみを選別して、乗せる時間は移動時間が横方向に１９回、即ち６．６５秒（０．３５秒ｘ１９回）、縦方向に１回、即ち０．７５秒（０．７５秒ｘ１回）、撮像及びパターン認識時間が２０回、リトライ無しで１５秒（０．７５秒ｘ２０回）、素子乗せ時間は４回、即ち５秒（１．２５秒ｘ４回）、合計で２７．４秒となる。ここで、作業時間として一番長いのが撮像及びパターン認識の１５秒である。従って、この１５秒を削減すると単純計算で１２．４秒と作業時間が半分以下になる。実際にはＸＹステージに移動には速度のランプ制御を行っている為、複数個先の素子に移動する場合は隣の素子に移動する時間の正数倍より短くなる。
【００１８】
そこで、本実施例では旧装置が個々の素子の撮像から、広域帯カメラ４１０を用いてウエハ全体を撮像し、撮像した画像から良品の位置を割り出す方法を取った。広域帯カメラの位置は図４に示す。このときのウエハ１４０位置は、ウエハ１４０を交換する際に用いる位置、即ちローディングポジションである。
【００１９】
操作方法として図6を参照しながら説明すると、先ずローディングポジションにウエハ位置決め用ＸＹステージを移動させ（行程１００）、古いウエハ１４０を下ろす（行程１０１）。エクスパンドした新しいウエハ１４０をウエハ位置決め用ＸＹステージ４３０に固定する（行程１０２）。ダイアタッチ装置のスタート・ボタンを押すことでシステムが起動する（行程１０３）。広域帯カメラ４１０がウエハ１４０全体を撮像する（行程１０４）。ダイアッタチ装置の中央処理装置はパターン認識を行って、良品素子の配列とウエハ上の物理的な位置を記憶する（行程１０５）。
【００２０】
ここで言う配列とは、ウエハ１４０上の素子番号であり、図３で言うところの（０，３）（１，２）（１，３）及び（１，７）である。同様に、物理的な位置とは、ウエハ位置決め用ＸＹステージ４３０の原点からの距離、つまり座標を言う。配列と座標を持つことで、良品素子の位置に最短の時間でウエハ位置決め用ＸＹステージ４３０を移動させることができ、またパターン認識で誤判定があった場合には、作業者が目視で誤判定があった素子の識別をすることができる。
【００２１】
先ずは、従来の方法として隣の素子、つまり図５で言う、起点から隣点へ移動する場合と起点から良品素子、つまり終点まで移動する場合について比較する。通常、ＸＹステージにはステッピングモータや位置決めスケール、例えばリニアスケールやレーザ干渉計を搭載した直流モータが用いられるのが一般的である。本装置１００のウエハ位置決め用ＸＹステージ４３０は、４極型ステッピングモータを使用している。ＸＹステージを移動させるには、通常図５に示す様に速度ランプを用いて移動の高速化を行う。しかし、移動距離が短い場合は、最高速に達しないで速度を落とすことになる。図７で示す様に、隣点に移動する場合がそれである。しかし、起点及び終点を図３で示す（０，３）及び（１，７）とすると、Ｘ軸及びＹ軸を同時に動かして移動することができ、時間を短縮することができる。
【００２２】
ここで、移動の順番について、従来方法では図３で示す良品確認軌跡の順番で当該ＸＹステージを動かしていた。つまり、素子（０，３）、素子（１，７）、素子（１，３）及び素子（１，２）の順番である。しかし、素子（０，３）は、素子（１，７）よりも素子（１，２）の方に近い為、素子（０，３）、素子（１，２）、素子（１，３）、素子（１，７）の順番で移動した方が、移動時間が短くて済む。この様に、事前に良品素子の位置を把握しておくことで移動距離、つまり移動時間を最小限にすることができる。
【００２３】
しかし、ステッピングモータには、脱調や機械的遊びなど位置決めの精度に影響する問題があり、従って、最初に良品把握を行った座標のみで位置決めをすることは、この影響を受ける。事実、本実施例でも、移動誤差の積算によって位置ズレを起こし、良品素子をロボットが発見できない事象が発生した。この解決策としては、ロボットに従来から着いている図１の撮像用カメラ１２０を用いて、位置決めした良品素子の画像を取り込み、輪郭抽出法を用いて正確な素子の位置を割り出し、ウエハ位置決め用ＸＹステージ４３０にその値をフィードバックして位置を補正し、正しい位置で良品素子をピックアップする方法に変更を加えた。
【００２４】
本発明の方法を用いてダイアッタチ装置１００は、１枚の基板を実装する時間として平均的に従来の半分以下になった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は複数の素子を連続してマウントする装置、例えば半導体製造の後工程用装置や部品実装装置の分野において、乗せる部品の歩留まりに影響されずマウント装置の能力を最大限に引き出す事で、生産能力を高める技術として産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】６連装ダイアタッチ装置の模式図
【図２】素子毎良品認識のダイアッタチの方式の模式図
【図３】良品素子と不良素子の判定と素子乗せ
【図４】ウエハ全体画像の撮像とその装置構成
【図５】良品素子間の移動の３次元図
【図６】ウエハ全体撮像方式の手順を示すフローチャート
【図７】速度ランプに関する２次元図
【図８】素子毎良品認識のフローチャート
【符号の説明】
【００２７】
１００  ダイアッタチ装置
１１０、１１０ａ〜１１０ｆ  ロボット
１１５、１１５ａ〜１１５ｆ  アーム
１２０、１２０ａ〜１２０ｆ  半導体素子カメラ
１３０、１３０ａ〜１３０ｆ  セラミック基板
１４０、１４０ａ〜１４０ｆ  ウエハ
４１０  広域帯カメラ
４３０  ウエハ位置決め用ＸＹステージ
【図１】
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【図２】
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【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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