DE2816324A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen lageerkennung von halbleiterelementen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur automatischen lageerkennung von halbleiterelementen

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DE2816324A1 DE19782816324 DE2816324A DE2816324A1 DE 2816324 A1 DE2816324 A1 DE 2816324A1 DE 19782816324 DE19782816324 DE 19782816324 DE 2816324 A DE2816324 A DE 2816324A DE 2816324 A1 DE2816324 A1 DE 2816324A1
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Lage er-
  • kennung von Halbleiterelementen.
  • Die Erfindung betrifft ein opto-elektronisches, beruhrungsloses Verfahren zur weitgehend muster- und oberflächeneigenschaftenunabhängigen automatischen Lageerkennung von Halbleiterelementen, vorzugsweise integrierten Schaltkreisen, insbesondere für die Justierung bei Automaten für die Drahtmontage und bei der Übernahme von Halbleiterelementen (Chip) an Legier-/Klebeautomaten.
  • Dabei sind unter Legier-/Klebeautomaten Geräte zu verstehen, bei denen der Chip von dem Wasser auf den Systemträger übertragen wird.
  • Die genaue opto-elektronische Erfassung von Maß, Form und Lage wird häufig durch folgende Umstände erschwert: zu geringer Kontrast zwischen Objekt und Umgebung, starke zeitliche und örtliche Schwankungen des Kontrastes und starke örtliche Helligkeitsunterschiede in der Umgebung der gesuchten Objekte.
  • In der DE-OS 2 404 183 ist eine Vorrichtung zur Erkennung der Lage eines Musters beschrieben und dargestellt. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Mustererkennung typenspezifisch ist, das heißt, daß bei jedem neuen Muster bzw. Typ umgerüstet werden muß. Außerdem müssen diese Muster, die im wesentlichen in der Aluminiumstruktur liegen, durch technologische Schwankungen das Reflektionsverhalten ändern und erschweren dadurch eine sichere Erkennung. Außerdem handelt es sich bei dieser Mustererkennung um ein aufwendiges Verfahren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs definierte Verfahren zu realisieren, das typenunabhängig, weitgehend oberflächenunabhängig und mit vergleichsweise geringem Aufwand herzustellen ist. Außerdem ist es das Ziel der Erfindung, die eingangs erwähnten, erschwerenden Umstände weitgehend zu umgehen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst daß eine Lagebestimmung des Chips über die Ritz-bzw. Systemkante (und nicht über die Struktur bzw. das Muster im Inneren der Chips) durch eine zeilenförmige, aus der Umgebung des Chips kommende und über diesen hinweggehende Abtastung vorgenommen wird, wobei die Zeilen parallel oder nahezu parallel zur Richtung der gesuchten geradlinigen Kante verlaufen und die momentanen Intensitäten der Helligkeitswerte zeilenweise oder zeileabschnittsweise aufintegriert werden, die daraus resultierenden Werte gespeichert und die Differenz aus dem Ergebnis von aufeinanderfolgenden Zeilen gebildet und nur die Polarität daraus zur weiteren Auswertung herangezogen wird, die der gesuchten Kante (z. B. Systemkante hell/ dunkel) entspricht und weiter dieses Ergebnis mit einem Faktor, der der Rauheit der jeweiligen Stelle im Bild entspricht, gewichtet wird, daß Differenzen in einem rauhen Bereich deutlich abgeschwächt und Differenzen in einem glatten Bereich deutlich hervorgehoben werden und daß durch eine zusätzliche elektronische Breitenbewertung scharfkantige Linien (System-, Ritzkante) von breiten Ubergängen hervorgehoben und daraus über eine Zeilenzählung ein Signal zur Korrektur der Lage des Chips gewonnen und zur Lagekorrektur ausgegeben wird. Ritzkante ist die durch den Ritz- oder Sägevorgang auf den Wafer entstandene Begrenzung des Chips. Systemkante ist die äußerste reguläre Struktur auf dem Chip, die im allgemeinen die gesamte aktive Fläche des Chips in Form eines Vierecks umschließt und im allgemeinen durch einen Ubergang von Silizium auf Siliziumoxid entsteht.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, eine weitgehend muster-und damit typenunabhängige, von Reflektionseigenschaften der Oberfläche unbeeinflußte Lageerkennung mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit durchzuführen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die abschnittsweise Auswertung des Bildinhaltes in einem oder in mehreren nebeneinander angeordneten oder ineinander verschachtelten, senkrecht zur Abtastrichtung verlaufenden Spalten. Die Ergebnisse dieser eingangs erläuterten spalten- und zeilenweisen Bildverarbeitung werden bezüglich ihrer Lage in Spaltenrichtung (Zeilennummer) in einer Recheneinheit, vorzugsweise einem Mikroprozessor, gespeichert und damit über eine entsprechend logische Betrachtung quer zu den Spalten fehlerhafte Ergebnisse von den Ergebnissen, die der gesuchten Kante richtig zugeordnet wurden, unterschieden. Auf diese Weise wird erreicht, auch die Lage von Chips zu erkennen, die durch örtlich begrenzte Beschädigungen (z. B. Muschelausbruch) oder durch störende Partikel von ihrer Idealform abweichen.
  • Außerdem wird mit dieser Lösung noch eine erhöhte Erkennungssicherheit geschaffen. Die dabei eliminierten Störungen resultieren insbesondere aus optischen Störungen aus der Umgebung des Chips.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung zur Bestimmung des Winkels und der beiden Lagekoordinaten des Chips wird das Verfahren in mehreren - vorzugsweise drei - Gesichtsfeldern mit gleichen oder unterschiedlichen, vorzugsweise orthogonalen Abtastrichtungen ausgeführt. Diese Lösung dient der Bestimmung der translatorischen und geringfügig rotatorischen Lageabweichung.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Bestimmung der Ritzkante ein eindeutiges optisches Bild durch Ausnutzung der Höhenausdehnung des Chips erzeugt.
  • Dies geschieht z. B. dadurch, daß eine parallele Beleuchtung unter einer Richtung verwendet wird, die wenige Grad zur Senkrechten geneigt ist und in der Projektion auf' die Chipoberfläche etwa parallel zur Diagonale verläuft, wobei die Betrachtung unter dem Reflektionswinkel erfolgt. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß sich auf diese Weise entlang der Ritzkante ein schmaler Schattensaum ergibt, der absolut dunkel erscheint und dadurch die Erkennung der Ritzkante im Sinne des beschriebenen Verfahrens erleichtert.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung findet zur Erfassung der Systemkante vorzugsweise eine parallele Auflichtbeleuchtung Verwendung, so daß die Systemkante aufgrund ihrer Böschung das Licht so reflektiert, daß es nur noch sehr abgeschwächt in das optische System zurückgelangt und dadurch so als schmale, dunkle Linie erscheint. Diese Beleuchtung gestattet es, auch die Systemkante zur Auswertung hinreichend deutlich sichtbar zu machen.
  • Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist eine Optik vorgesehen, die vorzugsweise einen hinreichend großen Teil der Ecke eines Chips auf zwei Bildwandler abbildet, deren zeilenförmige Abtastrichtung orthogonal zueinander liegen. Dadurch ist gewährleistet, daß die jeweiligen Kanten immer parallel oder annähernd parallel zu der Abtastrichtung des entsprechenden Bildwandlers verlaufen. Ein drittes Gesichtsfeld zur Erfassung des Drehwinkels wird durch Verfahren des zweiten Gesichtsfeldes erzeugt. Aufgrund dieser Anordnung können handelsübliche Fernsehkameras zur zeilenförmigen Abtastung Verwendung finden. Es ist aber auch möglich, Halbleiterbildwandler (z. B. Charge-coupled-devices) einzusetzen.
  • Nach einer weiteren Abwandlung der Erfindung kann nur ein Bildwandler vorgesehen sein und die zweite Bildkante durch optische Bilddrehung erfaßt werden. Diese Ausgestaltung der Anordnung hat den Vorteil der Einsparung und der erhöhten Betriebssicherheit.
  • Es ist aber auch möglich, nur einen Bildwandler vorzusehen, dessen Abtastrichtungen nicht festgelegt sind. Dadurch entfällt eine optische Bilddrehung bzw. ein zweiter Bildwandler. Hierfür eignen sich z. B. Image dissector tubes oder auch Halbleiterbildwandler mit wahlweisem Bildzugriff (random access).
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Anordnung zur automatischen Lageerkennung der Koordinaten x, y und des Drehwinkels Fig. 2 eine Beleuchtungsanordnung zur Ausnützung der Höhenausdehnung eines Chips, Fig. 3 einen Ausschnitt eines Halbleiterelementes mit Schattensaum, Fig. 3a eine perspektivische Darstellung der Beleuchtungsanordnung, Fig. 4 die Bildauswertung im Bereich der Integrationslänge, Fig. 5 ein Schaltungsprinzip für die Bildauswertung zur Lageerkennung von Schaltkreisen, Fig. 5a Auswertung des Differenzsignals durch Ausnützung der geringen Breite der System- bzw. Ritzkante, Fig. 6 die Bildauswertung durch analoge und digitale Bildverarbeitung und Fig. 7 die Lageerkennu.-lg von integrierten Schaltkreisen.
  • Die Fig. 1 zeigt zwei Bildwandler FS1/FS2, deren Abtastrichtungen orthogonal zueinander sind, eine Optik 1 und einen Chip 2 mit drei Gesichtsfeldern und beispielsweise jeweils vier Abtästspalten. Die Ritzkante ist mit 4 und die Systemkante mit 5 bezeichnet. Die Signale der Bildwandler gehen auf eine entsprechende Auswerteelektronik 6, die spaltenweise die Lage#de##Kanten in Form von Zeilennummern erfaßt und diese an einen Mikroprozessor 7 zur Verarbeitung senkrecht zur Spaltenrichtung und zur Ermittlung von xO, yO und 8 weitergibt. Ein Ausführungsbeispiel für die analoge Auswerteelektronik 6 wird anhand der Fig. 5 erläutert. Als Mikroprozessor kann beispielsweise ein SEP 8080 Verwendung finden, der im Siemens-Datenbuch 76/77 Mikroprozessor Bausteine System SAB 8080 aufgeführt ist. Die Ritzkante 4 bzw. die Systemkante 5 läuft parallel bzw. nahezu parallel zu der jeweiligen Zeilenrichtung und senkrecht oder nahezu senk- recht zu den Spaltenrichtungen. Die Gesichtsfelder FSl bzw. FS2' sind den Bildwandlern FS1 bzw. FS2 zugeordnet.
  • Bei der Erfindung wird eine zeilenförmige Abtastung des Bildes vorgenommen, wobei die Zeilen parallel oder annähernd parallel zur Richtung der gesuchten Kante verlaufen. Über eine Zeile oder über einen Zeilenabschnitt wird die Intensität aufintegriert und die integralen Spannungswerte von jeweils aufeinanderfolgenden Zeilen subtrahiert. Zu den Differenzspannungen Au tragen nur die Bildanteile bei, die einen Intensitätsgradienten senkrecht zur Zeilenrichtung aufweisen und den Betrag dieses Gradienten in Zeilenrichtung über eine gewisse Strecke in etwa beibehalten. Durch eine weitere Differenzbildung oder durch eine zusätzliche elektronische Breitenbewertung werden scharfkantige Linien (System-, Ritzkante) von breiten Ubergängen hervorgehoben.
  • Die Lage der Kante erhält man über einen Zeilenzähler mit Köinparator. Durch die Integration in Zeilenrichtung ist die Auswertung weitgehend unabhängig von Störungen im Kantenverlauf. Ferner können hierdurch noch Kanten erkannt werden, deren Kontrasthub deutlich unter der Rauschamplitude des Videosignales liegt. Die Genauigkeit der Lageerkennung kann noch durch Mittelwertbildung aus mehreren Ergebnissen erfolgen, die bei einer parallelen Abtastung und Auswertung in verschiedenen Bereichen des Bildes anfallen.
  • Bei der Drahtmontage von integrierten Schaltkreisen ist die Lage des Chips auf dem Systemträger in x, y und Y zu erfassen. Ist eine hinreichend geringe Lagetoleranz zwischen Ritzkante und System vorhanden, so bietet sich der Einsatz des vorgeschlagenen Verfahrens zur Lageerkennung der Ritzkante an. Unter bestimmten Bedingungen kann jedoch auch die Lage der Systemkante direkt erfaßt werden.
  • Der Chip wird dazu auf zwei Bildwandler (z. B. Fernsehkamera FS1, FS2 - wie in Fig. 1 gezeigt - ) abgebildet, deren Abtastrichtungen senkrecht aufeinanderstehen, so daß eine parallele Abtastung von orthogonalen Kanten möglich ist.
  • Die Erfassung des Drehwinkels Y erfolgt über ein drittes Gesichtsfeld, das durch das Verfahren des ersten Gesichtsfeldes FS1 um den Betrag L erfolgen kann. Die Größe des Verfahrweges L ist einstellbar und richtet sich nach der jeweiligen Chipgröße. Das Verfahren erfolgt zweckmäßigerweise über einen nicht dargestellten drehbaren Spiegel im Strahlengang der Optik.
  • Da die Umgebung des Chips aufgrund verschiedener Klebe-und Legierverfahren bezüglich der Helligkeitsverteilung extrem unterschiedlich ausfallen kann, wird zur Erhöhung der Erkennsicherheit ein Schattenwurfverfahren (Fig. 2) durchgeführt. Dabei wird der Chip 8 mit der Höhe h, der auf dem Systemträger 9 auflegiert oder aufgeklebt ist, mit parallelem Licht beleuchtet. Die Beleuchtungsrichtung OC ist um wenige Grad zur Senkrechten geneigt.
  • Unter der Betrachtungsrichtung oz' erscheint dann an der Chipkante ein Schattensaum 10 mit der Breite b. Betrachtungs- und Beleuchtungswinkel sind im allgemeinen gleich. Die Breite des Schattensaums b ist gegeben durch die Funktion b = 2sind Um den notwendigen Schattensaum an beiden Seiten einer Chipecke zu erzeugen, verläuft die Betrachtungs- bzw. Beleuchtungsrichtung bezogen auf die Chipebene ungefähr unter 450 zu der Chipkante, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist. Zum besseren Verständnis zeigt Fig. 3a Beleuchtungsrichtung, Chip und erzeugten Schattensaum in perspektivischer Darstellung.
  • Neben der Integration und Differenzbildung wird noch eine elektronische Bewertung der Rauheit der Oberfläche durchgeführt, die zweckmäßigerweise über eine Differenzierung in Zeilenrichtung und anschließender Betragsbildung und zeilen- bzw. zeilenabschnittsweiser Integration erfolgen kann. Die Systemkante befindet sich immer in einem optisch "glatt" erscheinenden Bereich und ist durch einen Hell-Dunkel-Ubergang gekennzeichnet.
  • Störende Hell-Dunkel-Übergänge aus dem Signal der ersten Differenz, die nicht der Systemkante zuzuordnen sind, werden durch den relativ rauh erscheinenden Systemträger, sowie von rauhen Kleberändern hervorgerufen. Durch eine Gewichtung der ersten Differenz mit einem nach oben beschriebener Art zeilenweise gewonnenen Rauheitssignal (z. B. durch Division) ist eine sichere, elektronische Erkennung der Systemkante durchführbar.
  • In Fig. 4 zeigt das obere Feld einen Typenausschnitt eines Chips 8 mit dessen Randumgebung, die im allgemeinen durch einen Systemträger 9 und ~unregelmäßig geformte Kleb- bzw. Legiermasse 10 gebildet ist. Ferner ist die mit Ausbrüchen versehene Ritzkante 4 und die dahinterliegende Systemkante 5 zu sehen, sowie die Kontaktierfelder 11, 12. Die Lage der Zeilen 13 sowie der Bereich "1" der Integration ist ebenfalls angedeutet.
  • Der Kurvenverlauf im Djagramm a zeigt das Ergebnis der zeilenweisen Integration im obigen Bildausschnitt über die angegebene Integrationslänge nl, Im nächsten Schritt b wird die Differenz von den integralen Spannungswerten gebildet, die benachbarten Zeilen zugeordnet sind. Durch die in den Diagrammen a und b dargestellte Operation werden geradlinige Kanten, die annähernd parallel zur Abtastrichtung verlaufen, im Verhältnis zu anderen Bildelementen, wie beispielsweise un- regelmäßig geformte Konturen, der Umgebung hervorgehoben.
  • Die Systemkante ist durch ihre Charakteristik ("Böschung") immer als Hell-Dunkel-Ubergang zu erkennen, wenn die Abtastrichtung aus der Umgebung des Chips kommt. Die Ritzkante erscheint aufgrund der Schattenbeleuchtung unter den gleichen Abtastbedingungen immer als Dunkel-Hell-Ubergang. Je nach Art der zu findenden Kante kann die Polarität des Signals im Diagramm b beschnitten werden. Im gezeigten Fall wird die Systemkante gesucht. Ihr Hell-Dunkel-Ubergang ist im Diagramm b den Negativbereich zuzuordnen. Der Positivbereich braucht deshalb für die weitere Bildbearbeitung nicht berücksichtigt zu werden.
  • In dem so verarbeiteten Bildinhalt können aufgrund sehr intensiver Störungen der Umgebung noch Signale enthalten sein, deren Höhe das Differenzsignal an der Stelle der gesuchten Systemkante deutlich überschreitet. Zur Unterdrückung dieser Störung wird deshalb als weiteres Kriterium die Glattheit der Oberfläche herangezogen, in der sich die Systemkante im Gegensatz zu den rauh und unregelmäßig geformten Bildelementen der Umgebung (Systemträger, Kleber) befindet. Dazu wird das aus dem Bildwandler kommende Signal differenziert, gleichgerichtet und ebenfalls wieder im Bereich der Integrationslänge 1 zeilenweise integriert. Die sich so ergebenden integralen Spannungswerte zeigt Diagramm c. Der Verlauf UR ist ein Maß für die Rauheit der Oberfläche. Das Signal b wird nun mit dem Verlauf der Rauheit als Signal c so gewichtet, daß das Signal b in rauhen Bereichen abgeschwächt und in glatten Bereichen verstärkt wird. Dies.
  • kann durch eine Division von Signal b durch Signal c erfolgen. Das Ergebnis dieser Gewichtung zeigt der Signalverlauf d. Durch eine weitere Differenzbildung von Spannungen, die benachbarten Zeilen im Signal d zuzuordnen sind, ergibt sich eine nochmalige Verstärkung von scharfkantigen Ubergängen, wie es die Systemkante darstellt.
  • Das Endergebnis dieser zeilenweisen Bildverarbeitung, die aus Zeit- und Aufwandsgründen vorzugsweise analog erfolgt, zeigt das Signal e. Der Vergleich mit dem Übersichtsbild am Kopf der Fig. 4 ergibt, wie der gesamte Bildinhalt auf eine schmale, sehr deutlich hervortretende Linie komprimiert wurde, die örtlich mit der Systemkante zusammenfällt und deren Lage nun über eine-Zeilennummer (Fig. 1) weiter verarbeitbar ist.
  • Die Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des prinzipiellen Signalverlaufs.. Das ankommende Videosignal U(x) eines zeilenförmig arbeitenden Bildwandlers teilt sich in zwei Kanäle auf. Der obere dient zur Hervorhebung der geradlinigen Kanten aus unregelmäßig geformten Konturen entsprechend Fig. 4, Signalverlauf a und b.
  • Der untere Kanal dient zur elektronischen Erfassung der unterschiedlichen Rauheiten. Dazu wird nach einer Differenzierung des Videosignals U(x) dieses Ergebnis gleichgerichtet (U) und dann zeilenweise integriert.
  • Eine Verknüpfung der beiden Kanäle durch Division b/c liefert nach einer nochmaligen zeilenweisen Differenzbildung im Bereich der gesuchten Systemkante bzw. Ritzkante eine schmale, im Vergleich zu dem davor liegenden Bildinhalt sehr intensive Linie. Diese Differenzbildung entspricht der Differenzbildung im oberen Kanal nach der Integration. Das Ergebnis stellt in Fig. 4 der Kurvenverlauf e dar. Die örtliche Lage ist über einen Zeilenzähler 14 zu der gesuchten Ritz- bzw. Systemkante in Bezug zu bringen.
  • Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, im oberen Kanal nach der Differenzbildung der zeilenweisen Integrale ein Kriterium einzuführen, das die geringe Breite des Differenzsignals im Bereich der System- bzw. Ritzkante heranzieht und damit weite Bereiche des Bildinhalts -insbesondere der Umgebung - unterdrückt. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß das Signal b entsprechend der Fig. 5a auf einen Komparator gegeben wird. Überschreitet das Signal eine Spannungsschwelle 15, so wird ein Tor -bestehend aus einem Analogschalter - geöffnet und nach einer festen Zeit r wieder geschlossen. Die Zeit Z ist so lange, wie das Differenzsignal im Bereich der gesuchten Systemkante maximal andauert. Das Differenzsignal wird nun entsprechend diesen Zeiten über den Analogschalter durchgelassen. Dadurch bleibt das Differenzsignal im Bereich der gesuchten Systemkante voll erhalten.
  • Im übrigen Bereich wird es weitgehend beschnitten. Es entstehen dadurch noch wenige Bildausschnitte, die entsprechend der Zeit z bereit sind. Durch eine weitere Elektronik kann noch unterschieden werden, welche Bildausschnitte entsprechend der Zeit Z durch Beschneidung eines breiteren Signals entstanden sind und welche Differenzsignale beinhalten, deren Breite der der Systemkante entspricht.
  • Die elektronische Bildung der integralen Spannungswerte nach Fig. 5 kann z. B. mit einem entsprechend beschalteten Operationsverstärker des Typs AM 450-2 der Firma Datel in Verbindung mit einem Analogschalter AH 0015 CD der Firma National Semiconductor durchgeführt werden.
  • Die Differenzbildung der zeilenweisen Integrale entsprechend Fig. 4, Signalverlauf b und e, kann beispielsweise mit je zwei Sample and Hold-Bausteinen SHM-Ic-1 der Firma Datel erfolgen. Die Differenzierung und Gleichrichtung im unteren Kanal kann ebenfalls mit den genannten Operationsverstärkern und entsprechenden Beschaltungen realisiert werden.
  • Die weitere Bildauswertung erfolgt digital in einem Mikroprozessor. Diesen werden je Spalte die Zeilennummern der als Systemkante durch die analoge Auswertung bewerteten Orte mitgeteilt. Durch parallele Vergleiche der Spalteninhalte werden fehlerhaft bewertete Orte ausgeschieden.
  • Fehlerhaft bewertete Stellen treten mit geringer Wahrscheinlichkeit nebeneinander in zwei benachbarten Spalten auf, wie aus der Fig. 6 zu ersehen ist. Die Bestimmung der Ablage x, y und der Drehwinkel q des integrierten Schaltkreises erfolgt durch Auswertung der Ergebnisse der drei Einzelgesichtsfelder, deren Anordnung aus der Fig. 7 ersichtlich ist.
  • Fig. 6 knüpft in der linken Hälfte A an die Figuren 4 und 5 vorzugsweise mit analoger Bildverarbeitung an und zeigt die weitere Informationsverarbeitung, die insbesondere digital in einem Mikroprozessor softwaremäßig erfolgt.
  • Das Feld a in der Fig. 6 zeigt noch einmal ein Gesichtsfeld, z. B. FS1 nach Fig. 1, mit der zeilenformigen Abtastung 13, den Spalten senkrecht dazu sowie des Chipausschnitts 8 mit Systemkante 5 und Ritzkante 4. Das Feld b demonstriert den daraus spaltenweise reduzierten Bildinhalt. Dieser kann neben der gesuchten System- bzw. Ritzkante noch Linien enthalten, die durch die vorzugsweise analoge Bildauswertung entstanden sind und nicht der Systemkante zuzuordnen sind. Durch einen Vergleich der Lage der Linien in den verschiedenen Spalten zueinander werden die Linien eliminiert (Feld c)1die nicht auf einer Geraden, wie sie die Systemkante darstellt, anzuordnen sind.
  • Als letzter Schritt (Feld d) wird eine Spalte herausgegriffen und die Zeilennummern der gefundenen Kante an dieser Stelle als Ergebnis zur endgültigen Bestimmung von x, y und mit dem entsprechenden Ergebnis aus den zwei anderen Feldern (z. B. FS2', FS1' in Fig. 1) herangezogen. In die Berechnung von x, y, Y aus dem Ergebnis der drei Einzelfelder (Zeilennummer und Spaltennummer) geht noch die Größe des Verfahrweges L (Fig. 1) ein.
  • Fig. 7 zeigt noch einmal zusammengefaßt die Lage der drei Gesichtsfelder, die Abtastrichtung 16, die jeweilige Zeilenrichtung 13 mit der Integrationslänge 1, die Spaltenanordnung z. B. 4 und den Verfahrweg L. In den einzelnen Spalten sind die Ergebnisse der vorzugsweise analogen Bildbearbeitung am Beispiel der Ermittlung der Systemkante eingetragen.
  • 9 Patentansprüche 9 Figuren

Claims (9)

  1. Patentans#rUche.
    [ ? .j Opto-elektronisches , berührungsloses Verfahren zur weitgehend muster- und oberflächeneigenschaftenunabhängigen, automatischen Lageerkennung von Halbleiterelementen, vorzugsweise integrierten Schaltkreisen, insbesondere zur die Justierung bei Automaten für die Drahtmontage und bei der Übernahme von Halbleiterelementen (Chip) an Legier-/Klebeautomaten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Lagebestimmung des Chips über die geradlinige Ritz- bzw. Systemkante durch eine zeilenformige aus der Umgebung des Chips (2) kommende und über dieses hinweggehende Abtastung (16) vorgenommen wird, wobei die Zeilen (13) parallel oder nahezu parallel zur Richtung der gesuchten geradlinigen Kante (4, 5) verlaufen und die momentanen Intensitäten der Helligkeitswerte zeilenweise oder zeilenabschnittsweise aufintegriert werden (Fig. 4), die daraus resultierenden Werte gespeichert und die Differenz aus dem Ergebnis von aufeinanderfolgenden Zeilen gebildet und nur die Polarität daraus zur weiteren Auswertung herangezogen wird, die der gesuchten Kante (z. B. Systemkante Hell/Dunkel) entspricht und weiter dieses Ergebnis mit einem Faktor, der der Rauheit der jeweiligen Stelle im Bild entspricht, gewichtet wird, daß Differenzen in einem rauhen Bereich deutlich abgeschwächt und Differenzen in einem glatten Bereich deutlich hervorgehoben werden und daß durch eine zusätzliche elektronische Breitenbewertung scharfkantige Linien (System-, Ritzkante) von breiten Ubergängen hervorgehoben und daraus über eine Zeilenzählung ein Signal zur Lage der Korrektur des Chips gewonnen und zur Lagekorrektur ausgegeben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die abschnittsweise Auswertung des Bildinhaltes in einem oder in mehreren nebeneinander angeordneten oder ineinander verschachtelten senkrecht zur Abtastrichtung verlaufenden Spalten erfolgt und daß die Ergebnisse dieser spalten- und zeilenweisen Bildverarbeitung bezüglich ihrer Lage in Spaltenrichtung (Zeilennummer) in einer Recheneinheit (7), vorzugsweise einem Mikroprozessor, gespeichert werden und daß damit über eine entsprechende logische Betrachtung quer zu den Spalten fehlerhafte Ergebnisse von den Ergebnissen, die der gesuchten Kante lagerichtig zugeordnet wurden, unterschieden werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Bestimmung des Drehwinkels (g) und der beiden Lagekoordinaten (x, y) des Chips das Verfahren in mehreren, vorzugsweise drei Gesichtsfeldern (FS1', FS2') mit gleichen oder unterschiedlichen, vorzugsweise orthogonalen Abtastrichtungen ausgeführt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Bestimmung der Ritzkante ein eindeutiges optisches Bild durch Ausnützung der Höhenausdehnung des Chips (h-, Fig. 2) erzeugt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Erfassung der Systemkante vorzugsweise eine parallele Auflichtbeleuchtung verwendet wird, so daß die Systemkante aufgrund ihrer Böschung das Licht so reflektiert, daß es nur noch sehr abgeschwächt in das optische System zurückgelangt und dadurch so als schmale, dunkle Linie erscheint.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Ausnützung der Höhenausdehnung des Chips parallele Belichtung unter einer Richtung vorgesehen ist, die wenige Grad zur Senkrechten geneigt ist und in der Projektion auf die Halbleiterelementoberfläche etwa parallel zur Diagonalen verläuft, wobei die Betrachtung unter dem Reflektionswinkel erfolgt (Fig. 2).
  7. 7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß eine Optik vorgesehen ist, die vorzugsweise einen hinreichend großen Teil der Ecke eines Chips auf zwei Bildwandlern abbildet, deren zeilenfbrmige Abtastrichtung orthogonal zueinander liegen, so daß gewährleistet ist, daß die jeweiligen Kanten immer parallel oder annähernd parallel zu der Abtastrichtung des entsprechenden Bildwandlers verlaufen und daß ein drittes Gesichtsfeld zur Erfassung des Drehwinkels durch Verfahren des zweiten Gesichtsfeldes erzeugt wird.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e c k e n n z e i c h n e t , daß nur ein Bildwandler vorgesehen ist, und daß die zweite Kante durch optische Bilddrehung erfaßt wird.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß nur ein Bildwandler vorgesehen ist, dessen Abtastrichtungen nicht festgelegt sind.
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