CN1258809C - 对准方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种对准方法和装置，调整第一被键合物与有被覆材料的第二被键合物之间的相对位置时，用识别装置识别第一被键合物的标记的位置，同时以该识别位置为基准，在与第二被键合物的被覆材料外侧的区域对应的位置上，在画面上显示代表第一被键合物的位置的基准标记，用识别装置识别附加在第二被键合物的被覆材料外侧的第二被键合物的标记的位置，同时在上述画面上显示该识别位置，校正第二被键合物的位置，以便第二被键合物的标记的位置相对于基准标记的位置进入容许精度内。

Description

对准方法及装置
技术领域
本发明涉及在规定的精度内，将一方具有由非导电性膜或非导电膏构成的被覆材料的被键合物彼此之间键合起来时对准相对位置的方法和装置。
背景技术
例如在将半导体芯片键合安装在基板上的情况下，往往使用以非导电性膜等被覆材料覆盖某一区域的基板。键合前必须在规定的精度内调整芯片与基板的相对位置关系。可是，如果与基板上的芯片的对位标记对应的位置被非导电性膜等覆盖，就不能将基板用对位标记附加在该位置上，也就是说由于被非导电性膜等遮蔽，即使附加基板用对位标记，也不能准确地读取它。因此，现实情况是，对于有这样的非导电性膜等的基板来说，还不能用手动或自动的方法调整与芯片之间的相对位置。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种为了将被键合物彼此之间键合起来而进行对准时，而且一方被键合物有被覆材料时，能在容许精度内可靠而且容易地调整两个被键合物之间的相对位置的对准方法及装置。
为了达到上述目的，本发明的对准方法的特征在于：调整第一被键合物与有被覆材料的第二被键合物之间的相对位置时，用识别装置识别第一被键合物的对位标记的位置，同时以该识别位置为基准，在与第二被键合物的被覆材料外侧的区域对应的位置上，在画面上显示代表第一被键合物的位置的基准标记，用识别装置识别附加在第二被键合物的被覆材料外侧的第二被键合物的对位标记的位置，同时在上述画面上显示该识别位置，校正第二被键合物的位置，以便第二被键合物的对位标记的位置相对于上述基准标记的位置进入预定的容许精度内。
在该方法中，作为被覆材料，可以是非透射性的材料，也可以是透射性的材料，该被覆材料例如由非导电性膜或非导电膏构成，设置在第二被键合物的规定区域中。另外，第一被键合物例如由半导体芯片构成，第二被键合物例如由基板(例如玻璃基板)构成。
另外，上述对准方法能通过手动校正第二被键合物的位置，也能自动地(全自动地)校正。另外，在上述对准方法中，识别第二被键合物的对位标记的位置时，能将识别装置从第一被键合物的对位标记的识别位置移动到第二被键合物的对位标记的识别位置。在移动识别装置的情况下，伴随该移动，虽然识别装置的各标记的位置识别精度有可能下降，但为了避免该精度下降，最好用基准量规校准与识别装置的移动相伴随的位置识别的误差。
另外，在上述对准方法中，根据上述画面上显示的基准标记和第二被键合物的对位标记的位置关系，通过图像处理，能求出第二被键合物应校正的量。根据该求得的校正量，能校正第二被键合物的位置。
另外，在各被键合物的保持、移动系统、或识别装置的轴方向、移动系统等中发生了由某种机械原因引起的偏移量的情况下，考虑该偏移量，在画面上显示上述第二被键合物的对位标记时，通过输入对应于该偏移量的偏置量，能校正由这样的机械原因引起的误差。
利用这样的对准方法进行了对准后，再次识别第二被键合物的对位标记，最好在确认了精度后，将第一被键合物和第二被键合物键合起来。通过采用这样的键合方法。采用高精度的对准而进行的高精度的键合成为可能。
本发明的对准装置是调整第一被键合物与有被覆材料的第二被键合物的相对位置的对准装置，其特征在于，具有：识别第一被键合物的对位标记的位置及第二被键合物的附加在被覆材料的外侧的第二被键合物的对位标记的识别装置；以及将由识别装置识别的第一被键合物的对位标记的识别位置作为基准，在与第二被键合物的被覆材料外侧的区域对应的位置上，在画面上显示代表第一被键合物的位置的基准标记，同时在同一画面上显示由识别装置识别的第二被键合物的对位标记的识别位置，根据基准标记的位置与第二被键合物的对位标记的识别位置的关系，能掌握第二被键合物的校正量的图像处理装置。
作为第一被键合物，例如由半导体芯片构成，第二被键合物例如由在规定的区域覆盖了非导电性膜或非导电膏作为被覆材料的基板构成。作为识别装置例如能使用两台摄像机。另外，在识别装置为了识别第二被键合物一侧的对位标记而移动的情况下，最好有校准与识别装置的移动相伴随的位置识别的误差用的基准量规。
在这样的本发明的对准方法及装置中，在画面上设定并显示以第一被键合物一侧的位置为依据的基准标记，以代表该第一被键合物的位置的基准标记的位置为基准，能识别附加在第二被键合物的被覆材料以外的区域上的第二被键合物的对位标记的位置(即，由识别装置能识别的位置)，同时在画面上进行显示，能掌握画面上的两个标记的位置的偏移量，作为两个被键合物之间的位置偏移量。根据该位置偏移量，相对于第一被键合物的位置手动或自动地校正第二被键合物的位置，从而能容易地将两个被键合物的相对位置调整在容许精度内。也就是说，即使一个被键合物有非透射性遮蔽材料，也能进行所希望的高精度的对准。
即，如果采用本发明的对准方法及装置，则一个被键合物有被覆材料的场合进行被键合物彼此之间的键合时，能可靠地而且容易地将两个被键合物之间的相对位置调整在容许精度内，能进行以往难以进行的对准。
附图说明
图1是本发明的一种实施形态的对准装置的斜视图。
图2是有图1所示装置的键合装置的局部斜视图。
图3是作为被键合物的芯片和基板的放大概略斜视图。
图4是本发明的一种实施形态的对准方法的控制流程图。
图5是表示画面上的基准标记和基板的对位标记的对位的形态的概略结构图。
图6是基准量规的斜视图。
图7是另一基准量规的斜视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明所希望的实施形态。
图1至图5表示本发明的一种实施形态的对准方法及装置。在本实施形态中，第一被键合物由芯片构成，第二被键合物由在规定区域上覆盖了非导电性膜的玻璃基板构成。该非导电性膜可以是透射性的膜，也可以是非透射性的膜。图中示出了通过键合而将芯片安装在基板上之前的对准。但是，在本发明中只要满足规定的要素，对这两个被键合物的种类没有特别限制。
图1所示的对准装置1是组装在键合装置内的装置。如图2所示，作为第一被键合物的芯片2由芯片供给装置4从芯片托盘3上只取出一个，通过具有翻转功能的吸附嘴5，被供给到位于键合机具6的下端的键合头7的下表面，在这里通过吸附等被保持着。键合机具6利用加压气缸8，能沿上下方向(Z方向)移动，同时在键合时能施加必要的压力。沿着Z轴导向器9进行Z方向导向。
在图1中，作为识别装置的两台摄像机10a、10b(摄像机No.1、摄像机No.2)被配置在被上述键合头7保持着的芯片2的下方，能进退并能调整位置。在本实施形态中，摄像机10a、10b识别位于上方的芯片2的对位标记、以及插入动作后位于上方的作为第二被键合物的基板11的对位标记，构成只读取上方的标记的一个方向的摄像机。但是，也可以由能识别上方的芯片2的位置、以及使基板位于下方时位于其下方的基板的对位标记的位置的双视野摄像机构成。两台摄像机10a、10b在摄像机台12上能沿X方向(X1、X2方向)移动，同时利用摄像机台12，根据需要还能沿上下方向(Z方向)及进退方向(Y方向)进行位置调整。
基板11通过吸附等被保持在基板台13上，利用基板台13，能沿X、Y方向、同时沿旋转方向(θ方向)进行位置调整。基板11通过基板台13能移动到芯片2及摄像机10a、10b的上方，在本实施形态中，当进行后面所述的位置校正时，利用基板台13的微动动作，能用手动方式对基板11的位置进行微调。该微调不限于手动，也能全自动地进行。
在将基板11放置在支撑玻璃板上的情况下，最好采用这样的方法：在基板11和支撑玻璃板之间留出0.1mm左右的间隙，对准后使之下降，将基板11放置在支撑玻璃板上。另外，由于摄像机Z轴或键合头Z轴、基板升降Z轴的倾斜等引起的基板下降时的机械原因，会产生X、Y方向的误差，在画面上显示基板的对位标记时，通过输入对应于该误差的偏置量，能防止上述误差的发生。
如图3所示，在由键合头7保持的芯片2的下表面上，在其两侧分别附加了芯片2用的对位标记14a、14b。在基板11的规定的区域(例如，有多个键合用端子16的区域)上覆盖并粘接与该芯片2的大小大致对应的大小的非导电性膜15。在被非导电性膜15覆盖的区域中，由于光等的测量波被非导电性膜15遮挡而不能透过，或者由于虽然有透射性，但难以进行精度良好的读取，所以即使例如附加对位标记，也不能用下方的摄像机10a、10b正确地读取它。也就是说，如作为现有的技术的问题而被指出的那样。
在本实施形态中，在基板11上用非导电性膜15覆盖了的部分的外侧的区域中，在图8所示的形态下，在非导电性膜15的两外侧的区域中，附加了基板11一侧的对位标记17a、17b。由于基板11由玻璃基板构成，所以能良好地透射光，能用下方的摄像机10a、10b识别这些对位标记17a、17b。采用以下的对准方法，在作为目标的容许精度内，能相对于芯片2的位置调整基板11的位置。
如图4所示，首先，用摄像机10a、10b读取芯片2的对位标记14a、14b(步骤S1)，以所读取的对位标记14a、14b的识别位置为基准，在与基板11上的非导电性膜15的外侧的区域对应的位置上(即，与基板11的对位标记17a、17b的位置对应的位置上)，在画面上设定并显示代表芯片2的位置的基准标记(例如，图3所示的十字标记18a、18b)(步骤S2)。其次，基板11利用基板台13的动作，被插入摄像机10a、10b的上方(步骤S3)。然后，使摄像机10a、10b在摄像机台12上沿X1、X2方向，向基板11的对位标记17a、17b的位置移动(步骤S4)。
其次，用摄像机10a、10b识别基板11的对位标记17a、17b，如图5所示，在显示了上述的基准标记18a、18b的画面19上，将该基准标记18a、18b的位置作为基准，通过图像处理，再将对位标记17a、17b的识别位置作为图像标记20a、20b显示出来(步骤S5)。图5(a)是对十字形的基准标记18a、18b作为圆形的图像标记20a、20b来显示的图。图5(b)是对十字形的基准标记18a、18b作为正方形的图像标记20a’、20b’来显示的图。
通过上述图像处理，在画面19上显示时，为了使基板11一侧的标记20a、20b的位置与基准标记18a、18b的位置一致，最好关于X、Y、θ方向能同时显示基板11相对于基准标记18a、18b的位置应校正移动的量。
一边观察上述显示画面，一边例如使基板台13微动，通过手动方式(用手)移动基板11(但是，也可以使之全自动地移动)，调整其位置(步骤S6)。即，如图5(a)、(b)所示，调整为使基板11一侧的图像标记20a、20b(20a’、20b’)的位置与基准标记18a、18b的位置一致。在该对准中，为了正确地识别现在的基板11的位置而进行图像处理，所以按压确认按钮，将基板11的对位标记17a、17b的位置作为上述图像标记20a、20b的位置，通过图像处理进行位置识别，显示对准误差(步骤S7)。另外，最好能显示下面应校正的量。
判断如此对准的、对应于基板11的对位标记17a、17b的图像标记20a、20b的位置相对于代表芯片2的位置的基准标记18a、18b的位置是否进入容许精度内(步骤S8)。在未进入容许精度内时，返回到步骤S6，反复进行与上述同样的工作。如果断定了已进入容许精度内，则进行芯片键合工作(步骤S9)。在是否进入该容许精度内的确认工作中，对准后再次读取基板11的对位标记17a、17b，如果在确认精度后进行键合，则能更可靠地以高精度进行键合。
这样，在本实施形态的对准中，即使在基板11有被非导电性膜15覆盖的覆盖区域的情况下，将对位标记17a、17b附加在该区域以外，也能适当地利用它，芯片2和基板11能容易地而且高精度地在容许误差内可靠地定位。
另外，如上所述，为了识别基板11的对位标记17a、17b而移动摄像机10a、10b，所以伴随该移动，有可能由于机械方面等的原因而产生位置识别的精度误差。可是在这样的情况下，例如通过设置图6所示的基准量规21，能适当地进行校准，能正确地校正伴随移动而发生的误差。即，沿着摄像机10a、10b的移动方向X1、X2或移动路径，预先设置排列了多个所设定的高精度的比较参照标记22的基准量规21，根据各比较参照标记22和用摄像机10a、10b读取了它们的位置(移动过程中的各摄像机的位置)之间的关系，能正确地校正伴随摄像机10a、10b的移动的误差。
另外，上述的基准量规例如如图7所示，由沿着X、Y方向排列了比较参照标记22’的基准量规21’构成，也能对移动方向X1、X2、以及移动方向Y1、Y2两个方向进行校准。
工业上利用的可能性
本发明的对准方法及装置能应用于一方具有被覆材料的被键合物彼此之间需要定位的所有的装置，特别适合于事先需要进行这样的对准的键合装置。

Claims (10)

1.一种对准方法，其特征在于：
调整第一被键合物与有被覆材料的第二被键合物之间的相对位置时，用识别装置识别第一被键合物的对位标记的位置，同时以该用识别装置识别的位置为基准，在与第二被键合物的被覆材料外侧的区域对应的位置上，在画面上显示代表第一被键合物的位置的基准标记，用识别装置识别附加在第二被键合物的被覆材料外侧的第二被键合物的对位标记的位置，同时在上述画面上显示该用识别装置识别的位置，校正第二被键合物的位置，以便第二被键合物的对位标记的位置相对于上述基准标记的位置进入预定的容许精度内。
2.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于：
识别第二被键合物的对位标记的位置时，将识别装置从第一被键合物的对位标记的识别位置移动到第二被键合物的对位标记的识别位置。
3.如权利要求2所述的对准方法，其特征在于：
用基准量规校准与识别装置的移动相伴随的位置识别的误差。
4.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于：
根据上述画面上显示的基准标记与第二被键合物的对位标记的位置关系，通过图像处理，求出第二被键合物应校正的量。
5.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于：
在上述画面上显示上述第二被键合物的对位标记时，考虑由机械原因引起的偏移量后，输入偏置量。
6.一种键合方法，其特征在于：
按照权利要求1所述的方法进行的对准后，再次识别第二被键合物的对位标记，在确认了精度后，将第一被键合物与第二被键合物键合起来。
7.一种对准装置，它是调整第一被键合物与有被覆材料的第二被键合物的相对位置的对准装置，其特征在于，具有：
识别第一被键合物的对位标记的位置及第二被键合物的附加在被覆材料的外侧的第二被键合物的对位标记的识别装置；以及将由识别装置识别的第一被键合物的对位标记的识别位置作为基准，在与第二被键合物的被覆材料外侧的区域对应的位置上，在画面上显示代表第一被键合物的位置的基准标记，同时在同一画面上显示由识别装置识别的第二被键合物的对位标记的识别位置，根据基准标记的位置与第二被键合物的对位标记的识别位置的关系，掌握第二被键合物的校正量的图像处理装置。
8.如权利要求7所述的对准装置，其特征在于：
第一被键合物由芯片构成，第二被键合物由在规定的区域覆盖了非导电性膜或非导电膏作为被覆材料的基板构成。
9.如权利要求7所述的对准装置，其特征在于：
识别装置由两台摄像机构成。
10.如权利要求7所述的对准装置，其特征在于：
有校准与识别装置的移动相伴随的位置识别的误差用的基准量规。
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