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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Zusammenbauen einer Halbleitervorrichtung, die eine Positionierung
und Befestigung eines Halbleiterelements an einem Substrat umfassen.
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Es
wurden zahlreiche Halbleitervorrichtungen verwendet, bei denen ein
Halbleiterelement, wie eine Photodiode oder eine Laserdiode, auf
einem Substrat befestigt wird. Um eine derartige Halbleitervorrichtung
zu erhalten, ist es nötig,
das Halbleiterelement relativ zum Substrat an einer bestimmten Position
zu positionieren und zu befestigen. Bei einem zuvor in Erwägung gezogenen
Verfahren zum Zusammenbauen einer Halbleitervorrichtung sind auf dem
Substrat Positionierungsmarkierungen vorgesehen, das Halbleiterelement
wird auf das Substrat bewegt, und das Halbleiterelement wird durch
derartiges Bewegen des Halbleiterelements relativ zu dem Substrat
positioniert, dass die Unterseite einer Seite des Halbleiterelements über die
Positionierungsmarkierungen gelegt wird.
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Ein
derartiges, zuvor in Erwägung
gezogenes Verfahren hat jedoch die Nachteile, dass die Positionierungsmarkierungen
von dem Halbleiterelement verdeckt werden und nicht sichtbar sind,
wenn sich das Halbleiterelement einer Zielposition nähert, so
dass es schwierig ist, die Positionierung des Halbleiterelements
in kurzer Zeit mit guter Genauigkeit zu erzielen. Wenn die Positionierungsmarkierung
an eine Position vor der Zielposition des Halbleiterelements versetzt
wird, ist die Positionierungsmarkierung leicht zu sehen, doch die
Positionierung des Halbleiterelements kann nicht genau erfolgen.
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Überdies
steht die untere Oberfläche
des Halbleiterelements nicht immer in engem Kontakt mit der Oberfläche des
Substrats, und es ist erforderlich, die Positionierung des Halbleiterelements
in einem Zustand auszuführen,
in dem ein Spalt zwischen der unteren Oberfläche des Halbleiterelements
und der Oberfläche
des Substrats vorhanden ist. Wenn die Positionierung des Halbleiterelements
ausgeführt wird,
während
das Halb leiterelement und das Substrat überwacht werden, sind daher
weder die untere Oberfläche
des Halbleiterelements noch die Oberfläche des Substrats im Fokus,
so dass es schwierig ist, das Halbleiterelement durch gleichzeitiges Überwachen
sowohl des Substrats als auch des Halbleiterelements zu positionieren. Überdies
ist es schwierig, das Halbleiterelement rasch zu einer Zielposition
zu bewegen, daher ist es nicht möglich,
die Halbleiterelemente automatisch zu positionieren.
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Eine
zuvor in Erwägung
gezogene Vorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 3,903,363 beschrieben.
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Es
ist wünschenswert,
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Halbleitervorrichtung
zu schaffen, durch die ein Halbleiterelement zuverlässig und
rasch relativ zu einem Substrat positioniert werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Zusammenbauen einer
Halbleitervorrichtung geschaffen mit
einer Bühne mit
einer Substrattragefläche
zum Tragen eines Substrats,
einem Trageelement zum Transportieren
des Halbleiterelements zu einer Position auf einem oder in der Nähe eines
Substrats, das von der Bühne
getragen wird;
einer Mikroskopeinheit, die in einem ersten
Neigungswinkel von weniger als 90° in
Bezug auf die Substrattragefläche
der Bühne
angeordnet ist;
einer Gegenbeleuchtungseinheit, die an einer
der Mikroskopeinheit gegenüberliegenden
Seite einer Senkrechten zur Substrattragefläche der Bühne und in einem zweiten Neigungswinkel
von weniger als 90° in
Bezug auf ihre Substrattragefläche
angeordnet ist;
einer Kamera, die an einer Bilderzeugungsposition der
Mikroskopeinheit angeordnet ist; und
einer Bildverarbeitungseinheit,
die mit der Kamera verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mikroskopeinheit eine koaxiale Beleuchtungseinheit aufweist,
die zum Beleuchten einer Seitenfläche eines Halbleiterelements
angeordnet ist, das auf einem Substrat angeordnet ist, das von der
Tragefläche
der Bühne
getragen wird, wobei sich die Seitenfläche in einer Richtung von der
Tragefläche
nach außen
erstreckt und die koaxiale Beleuchtungseinheit (20) so
angeordnet ist, dass sie Licht in einer Richtung abgibt, die koaxial mit
der Mikroskopeinheit (22) ist.
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Mit
einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, ein Bild einer auf dem
Substrat vorgesehenen Positionierungsmarkierung und ein Bild einer
Reflektion der von einer Seitenfläche eines Halbleiterelements
reflektierten Positionierungsmarkierung zu erhalten, die Positionsbeziehung
zwischen dem Halbleiterelement und dem Substrat zu berechnen und das
Halbleiterelement genau und rasch relativ zum Substrat zu positionieren.
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Vorzugsweise
weist die Bühne
eine Heizeinrichtung auf, so dass das Halbleiterelement auf das Substrat
gelötet
werden kann.
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Vorzugsweise
weist das Substrat mindestens eine Positionierungsmarkierung auf.
Ferner ist die Kamera vorzugsweise zur Aufnahme eines Bilds mindestens
einer Positionierungsmarkierung und eines Bilds einer Reflektion
mindestens einer Positionierungsmarkierung geeignet, die von einer
Seitenfläche
des Halbleiterelements reflektiert wird, um so die Positionsbeziehung
zwischen dem Bild mindestens einer Positionierungsmarkierung und
dem Bild der Reflektion mindestens einer Positionierungsmarkierung
zu ermitteln. Die Positionierung des Halbleiterelements auf dem
Substrat kann dann nach Maßgabe
der auf diese Weise ermittelten Positionsbeziehung erfolgen.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung zum Zusammenbauen eines Halbleiterelements
ferner: eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Positionsbeziehung
zwischen dem Substrat und dem Halbleiterelement anhand der Positionsbeziehung zwischen
dem Bild mindestens einer Positionierungsmarkierung und dem Bild
ihrer Reflektion und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen von zumindest
entweder der Bühne
oder dem Trageelement nach Maßgabe
der Berechnungseinrichtung.
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Vorzugsweise
ist mindestens eine Positionierungsmarkierung kreisförmig. Alternativ
kann mindestens eine Positionierungsmarkierung eine spezifische
Form aufweisen, die in dem Substrat ausgebildet ist. Alternativ
kann mindestens eine Positionierungsmarkierung aus einem Material
ausgebildet sein, das sich hinsichtlich des Reflektionsvermögens von
einem Material des vorstehend erwähnten Substrats unterscheidet.
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Vorzugsweise
weist das Substrat zwei Positionierungsmarkierungen auf. Ferner
weist das Substrat wünschenswerter
Weise eine lineare Struktur auf, die sich von der mindestens einen
Positionierungsmarkierung unterscheidet.
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Ein
Verfahren zum Zusammenbauen eines Halbleiterelements umfasst die
Schritte: Aufnehmen eines Bilds mindestens einer Positionierungsmarkierung,
die auf einem Substrat ausgebildet ist, das auf einer Bühne getragen
wird, und eines Bilds einer Reflektion mindestens einer Positionierungsmarkierung, die
von einer Seitenfläche
des Halbleiterelements reflektiert wird, das auf dem oder in der
Nähe des
Substrats angeordnet ist, Ermitteln einer Positionsbeziehung zwischen
dem Bild mindestens einer Positionierungsmarkierung und dem Bild
der Reflektion mindestens einer Positionierungsmarkierung und Positionieren
des Halbleiterelements relativ zum Substrat nach Maßgabe der
Positionsbeziehung zwischen ihnen.
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Auch
in diesem Fall kann die Positionierung eines Halbleiterelements
relativ zu einem Substrat akkurat und rasch erfolgen, indem ein
Bild einer auf dem Substrat vorgesehenen Posi tionierungsmarkierung
und ein Bild einer Reflektion der von einer Seitenfläche eines
Halbleiterelements reflektierten Positionierungsmarkierung aufgenommen
werden und anschließend
die Positionsbeziehung zwischen dem Halbleiterelement und dem Substrat
berechnet wird.
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Vorzugsweise
umfasst der Schritt des Aufnehmens des Bilds mindestens einer auf
dem Substrat ausgebildeten Positionierungsmarkierung das Aufnehmen
des Bilds mittels einer Kamera durch eine Mikroskopeinheit bei schräger Bestrahlung
des Substrats mit Beleuchtungslicht von einer Gegenbeleuchtungseinheit,
die zur Substrattragefläche
der Bühne
geneigt angeordnet ist, wobei die Mikroskopeinheit in Bezug auf
eine Senkrechte zur Substrattragefläche der Bühne auf der der Gegenbeleuchtungseinheit
gegenüberliegenden
Seite und zu einer Substrattragefläche der Bühne geneigt angeordnet ist.
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Vorzugsweise
umfasst der Schritt des Aufnehmens eines Bilds mindestens einer
Positionierungsmarkierung und eines Bilds der Reflektion mindestens
einer von einer Seitenfläche
des Halbleiterelements reflektierten Positionierungsmarkierung einen
Schritt des Aufnehmens der Bilder mittels einer Kamera durch eine
Mikroskopeinheit bei schräger Bestrahlung
des Substrats mit Beleuchtungslicht von einer koaxialen Beleuchtungseinheit,
die in der Mikroskopeinheit vorgesehen ist.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Berechnens einer Positionsbeziehung
zwischen dem Substrat und dem Halbleiterelement anhand der Positionsbeziehung
zwischen dem Bild mindestens einer Positionierungsmarkierung und
dem Bild der Reflektion mindestens einer Positionierungsmarkierung
und des Bewegens zumindest entweder der Bühne oder des Trageelements,
das das Halbleiterelement trägt,
nach Maßgabe
des Ergebnisses der Berechnung. Vorzugsweise umfasst das Verfahren
ferner den Schritt des Berechnens des Abstands zwischen dem Substrat
und dem Halbleiterelement und eines Drehwinkels des Halbleiterelements
in Bezug auf das Substrat anhand des Bilds mindestens einer Positionierungsmarkierung
und der Reflektion.
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Vorzugsweise
umfasst der Schritt des Aufnehmens des Bilds mindestens einer Positionierungsmarkierung
und des Bilds ihrer Reflektion die Schritte: Aufnehmen der Bilder
von zwei Positionierungsmarkierungen und der Bilder ihrer Reflektionen und
Berechnen eines Abstands zwischen dem Substrat und dem Halbleiterelement,
eines Drehwinkels des Substrats und eines Drehwinkels des Halbleiterelements
in Bezug auf das Substrat, der auf einem Winkel zwischen einer geraden
Linie, die durch die beiden Positionierungsmarkierungen verläuft, die
auf dem Substrat ausgebildet sind, und einer geraden Linie basiert,
die durch die Reflektionen der beiden Positionierungsmarkierungen
verläuft,
anhand der beiden Positionierungsmarkierungen und ihrer Reflektionen.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die Schritte: Einstellen
einer Position des Halbleiterelements in einer zu einer seiner Seiten
parallelen Richtung entsprechend mindestens einer auf dem Halbleiterelement
vorgesehenen Markierung und einer Position der mindestens einen
darauf vorgesehenen Positionierungsmarkierung.
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Vorzugsweise
weist das Substrat eine lineare Struktur auf, die sich von der einen
Positionierungsmarkierung unterscheidet, und eine Position des Halbleiterelements
wird durch vorheriges Überprüfen einer
Positionsbeziehung zwischen der einen Positionierungsmarkierung
und der linearen Struktur und anschließendes Einstellen der Position
des Halbleiterelements nach Maßgabe
der Positionsbeziehung zwischen ihnen eingestellt, wenn mindestens
eine Positionierungsmarkierung von dem Halbleiterelement verdeckt
wird, wenn das Halbleiterelement auf einer Zielposition platziert
wird.
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Nun
wird beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
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1 ist
eine Ansicht, die eine Vorrichtung zum Zusammenbauen einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Ansicht, die den Fall darstellt, in dem die Gegenbeleuchtungseinheit
verwendet wird, wenn sich kein Halbleiterelement auf dem Substrat
befindet;
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3 ist
eine Ansicht, die einen Fall darstellt, in dem die koaxiale Beleuchtungseinheit
verwendet wird, wenn sich ein Halbleiterelement auf dem Substrat
befindet;
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4 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel des mit einer Positionierungsmarkierung
versehenen Substrats darstellt;
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5 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines Falls darstellt, in dem das
Halbleiterelement zu einer Seite des Substrats geneigt auf dem Substrat
platziert ist;
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6 ist
eine schematische Draufsicht des Substrats und des Halbleiterelements;
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7 ist
eine schematische Seitenansicht des Substrats und des Halbleiterelements
im Querschnitt;
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8 ist
eine Ansicht, die ein Bild der Positionierungsmarkierung und ein
Bild ihrer Reflektion darstellt, die von einer in der Vorrichtung
gemäß 1 enthaltenen
Bildverarbeitungseinheit aufgenommen werden;
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9 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils von 8;
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10 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines Falls darstellt, in dem zwei
Positionierungsmarkierungen auf dem Substrat angeordnet sind;
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11 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines Falls darstellt, in dem zwei
Markierungen, die jeweils durch konkave Teile gebildet werden, an
einem seitlichen Abschnitt des Substrats vorgesehen sind;
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12 ist
eine Draufsicht, die eine mögliche Form
der auf dem Substrat vorgesehenen Positionierungsmarkierung darstellt;
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13 ist
eine 12 entsprechende Schnittansicht;
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine weitere mögliche Form der auf dem Substrat vorgesehenen
Positionierungsmarkierung darstellt;
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die 15A bis 15C sind
Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen;
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die 16A bis 16C sind
Ansichten, die die Schritte darstellen, die auf die Schritte gemäß 15C folgen;
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17 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Erkennung der
Position einer linearen Struktur darstellt;
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18 ist
eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Erkennung
der Position einer linearen Struktur darstellt;
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19 ist
eine Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur
Erkennung der Position einer linearen Struktur darstellt; und
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20 ist
eine Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur
Erkennung der Position einer linearen Struktur darstellt.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Zusammenbauen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Vorrichtung 10 kann zur Erzeugung einer
Halbleitervorrichtung durch Befestigen eines Halbleiterelements 12 an
einem Substrat 14 betrieben werden. Das Halbleiterelement 12 ist ein
Halbleiterchip, wie beispielsweise eine Photodiode oder eine Laserdiode,
und das Substrat 14 ist beispielsweise ein Siliciumsubstrat.
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Die
Vorrichtung 10 weist eine Bühne 16 auf, auf der
das Substrat 14 platziert wird, und ein Trageelement 18 zum
Transportieren des Halbleiterelements 12 auf das von der
Bühne 16 getragene
Substrat 14. Die Bühne 16 kann
entlang der X-, der Y- und der Z-Achse bewegt werden und weist eine
darin vorgesehene (nicht dargestellte) Heizvorrichtung auf, so dass
das Halbleiterelement 12 durch Einfüllen von Lötmittel zwischen das Halbleiterelement 12 und
das Substrat 14 auf das Substrat 14 gelötet werden
kann. Das Trageelement 18 umfasst einen Arm 18 und
ist in der Richtung der Z-Achse beweglich und in der Richtung eines
Winkels θ um
die Z-Achse drehbar. Werner weist das Trageelement 18 an
seinem vorderen Endabschnitt eine Anziehungseinrichtung auf, die
so betätigt
werden kann, dass sie das Halbleiterelement 12 anzieht.
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Die
Vorrichtung 10 ist ferner mit einer Mikroskopeinheit 22 mit
einer koaxialen Beleuchtungseinheit 20, einer Gegenbeleuchtungseinheit 24,
einer an einer Bilderzeugungsposition der Mikroskopeinheit 22 platzierten
CCD-Kamera 26 und einer mit der CCD-Kamera 26 verbundenen
Bildverarbeitungseinheit 28 versehen. Überdies sind ein Monitor 30,
eine Hauptsteuerung 32 und eine Bühnensteuerung 34 in der
Fertigungsvorrichtung 10 vorgesehen. Die Hauptsteuerung 32 dient
der Steuerung der gesamten Vorrichtung. Die Bühnensteuerung 34 steuert
die Bewegung der Bühne 16 und
des Trageelements 18.
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Die
Mikroskopeinheit 22 mit der koaxialen Beleuchtungseinheit 20 ist
zur Substrattragefläche der
Bühne 16 geneigt
angeordnet, und die Gegenbeleuchtungseinheit 24 ist auf
der der Mikroskopeinheit 22 gegenüberliegenden Seite in Bezug
auf eine Senkrechte N zur Substrattragefläche der Bühne 16 geneigt und
zu ihrer Substrattragefläche
geneigt angeordnet. Die Mikroskopeinheit 22 ist in einem
Anhebungswinkel α zur
Substrattragefläche
der Bühne 16 angeordnet.
Die Gegenbeleuchtungseinheit 24 ist auf der der Mikroskopeinheit 22 entgegengesetzten Seite
in einem Anhebungswinkel α zur
Substrattragefläche
der Bühne 16 angeordnet.
Die koaxiale Beleuchtungseinheit 20 enthält einen
halbdurchlässigen Spiegel 20a,
der in der Trommel der Mikroskopeinheit 22 angeordnet ist.
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2 stellt
einen Fall dar, in dem die Gegenbeleuchtungseinheit 24 verwendet
wird, wenn sich kein Halbleiterelement 12 auf dem Substrat 14 befindet.
Das von der Gegenbeleuchtungseinheit 24 emittierte Beleuchtungslicht
wird von der Oberfläche
des Substrats 14 der Bühne 16 regelmäßig reflektiert
und dann auf die Mikroskopeinheit 22 gelenkt. Das Beleuchtungslicht
passiert dann den halbdurchlässigen Spiegel 20a und
bewegt sich zur CCD-Kamera 26. Das von der CCD-Kamera 26 aufgenommene
Bild wird von der Bildverarbeitungseinheit 28 verarbeitet.
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3 stellt
einen Fall dar, in dem die koaxiale Beleuchtungseinheit 20 verwendet
wird, wenn sich das Halbleiterelement 12 auf dem Substrat 14 befindet.
Das von der koaxialen Beleuchtungseinheit 20 emittierte
Beleuchtungslicht wird von dem halbdurchlässigen Spiegel 20a reflektiert
und bewegt sich dann in der Trommel der Mikroskopeinheit 22 zu
dem von der Bühne 16 getragenen
Substrat 14. Das Beleuchtungslicht wird von der Oberfläche des
von der Bühne 16 getragenen
Substrats 14 und einer Seitenfläche des Halbleiterelements 12 reflektiert
und zur Mikroskopeinheit 22 gelenkt. Das Licht passiert
den halbdurchlässigen
Spiegel 20a und gelangt dann zur CCD-Kamera 26.
Ein von der CCD-Kamera 26 aufgenommenes Bild wird von der
Bildverarbeitungseinheit 28 verarbeitet.
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4 zeigt
ein Beispiel des Substrats 14 mit einer Positionierungsmarkierung 36.
Wenn das Substrat 14 und das Halbleiterelement 12 in
einer schrägen
Richtung betrachtet werden, sind die Positionierungsmarkierung 36 und
eine Reflektion (ein Bild) 38 der von einer Seitenfläche des
Halbleiterelements 12 reflektierten Positionierungsmarkierung 36 zu
erkennen. Die Reflektion 38 der Positionierungsmarkierung 36 wird
nämlich
auf der Seitenfläche
des Halbleiterelements 12 gebildet, da die Spaltebene des Kristalls
des Halbleiterelements 12 als Spiegel wirkt. 5 stellt
einen Fall dar, in dem das Halbleiterelement 12 so auf
dem Substrat 14 angeordnet ist, dass es in einem Winkel
zum Substrat 14 geneigt ist.
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Bei
einem Fertigungsvorgang wird das Substrat 14 auf der Bühne 16 angeordnet,
worauf die Positionierung des Substrats 14 darauf erfolgt.
In diesem Fall erfolgt die Positionierung des Substrats 14, während sich
kein Halbleiterelement 12 auf oder in der Nähe des Substrats 14 befindet,
wie in 2 dargestellt, durch Überwachen der Oberfläche des
Substrats 14 durch die Mikroskopeinheit 22 unter
Verwendung der Gegenbeleuchtungseinheit 24 und Aufnehmen
des Bilds der Positionierungsmarkierung 36 auf dem Substrat 14 unter
Verwendung der CCD-Kamera 26.
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Das
Trageelement 18 wird dann betätigt, um das Halbleiterelement 12 auf
das Substrat 14 zu bewegen. Diesmal wird die koaxiale Beleuchtungseinheit 20 verwendet,
wie in 3 dargestellt. Die Positionierungsmarkierung auf
der Oberfläche
des Substrats 14 und die Reflektion 38 der Positionierungsmarkierung 36 auf
der Seitenfläche
des Halbleiterelements 12 werden von der Mikroskopeinheit 22 überwacht,
und ein Bild 36a (siehe 8) der Positionierungsmarkierung 36 und
ein Bild 38a (siehe 8) der Reflektion 38 werden
von der CCD-Kamera 26 aufgenommen.
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6 ist
eine Draufsicht des Substrats 14 und des Halbleiterelements 12. 7 ist
eine seitliche Schnittansicht des Substrats 14 und des
Halbleiterelements 12. Gleichzeitig gibt die Richtung A
eine Richtung an, in der das Substrat 14 von vorn betrachtet
wird. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass zwischen dem Substrat 14 und
der Seitenfläche 12a des
Halbleiterelements 12 der Winkel θ gebildet wird und dass der
Abstand zwischen der Positionierungsmarkierung 36 und der
Seitenfläche 12a des Halbleiterelements 12 in
der Richtung A R ist.
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Die 8 und 9 sind
Ansichten des Substrats 14 und des Halbleiterelements 12 aus
einer nach oben geneigten Richtung betrachtet. Die 8 und 9 zeigen
nämlich
das Bild 36a der Positionierungsmarkierung 36 und
das Bild 38a der Reflektion 38, die die Bildverarbeitungseinheit 28 erhält (und
die daher auf dem Bildschirm des Monitors 30 angezeigt
werden), wenn die Mikroskopeinheit 22 in der Richtung A
gemäß 6 und
in der Richtung gemäß 7 angeordnet
ist. Der Abstand „m" zwischen dem Bild 36a der
Positionierungsmarkierung 36 und dem Bild 38a der
Reflektion 38 in der Richtung der X-Achse und der Abstand „L" zwischen ihnen in
der Richtung der Y-Achse können
direkt anhand dieser auf dem Bildschirm angezeigten Bilder ermittelt
werden. Ferner kann auch der zwischen dem Substrat 14 und
der Seitenfläche 12a des
Halbleiterelements 12 gebildete Winkel θ' direkt anhand des auf dem Bildschirm
angezeigten Bilds ermittelt werden. Zwischen den Abständen „m" und „L" und dem Winkel θ' bestehen die folgenden,
in den 8 und 9 dargestellten und zwischen
dem Abstand „R" und dem Winkel θ die in 6 dargestellten
Beziehungen. m =
Rsin2θ (1) L = R(1 + cos2θ)sinα (2) θ' = arcTan(sinθsinα/cosθ) (3)
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Diese
Gleichungen werden für
R und θ wie folgt
gelöst: R = (L + m2sin2α/L)
(2sinα) (4) θ = arcTan(msinα/L) (5)
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Diese
Beziehungen sind in der Hauptsteuerung 32 gespeichert.
Daher können
R und θ durch
Ermitteln von m, L und θ' durch Bildverarbeitung
sofort ermittelt werden. Daher ist es möglich, das Halbleiterelement 12 durch
Bewegen oder Einstellen des Halbleiterelements 12 in Bezug
auf das Substrat 14 um eine vorgegebene Strecke in der
Richtung A gemäß 6 und durch
sein Drehen um einen Winkel θ wie gewünscht zu
positionieren. Gleichzeitig ist die vorstehend ausgeführte Berechnung
ein Beispiel für
die Positionierung des Halbleiterelements auf der X-Y-Ebene, die
auszuführen
ist, wenn das Halbleiterelement 12 mit dem Substrat 14 in
Kontakt steht.
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Falls
es erforderlich ist, die Positionierung des Halbleiterelements 12 in
der zur Richtung A senkrechten Richtung auszuführen, sollten geeignete Markierungen
an der Seitenfläche 12a des
Halbleiterelements 12 vorgesehen sein. 11 zeigt
beispielsweise ein Beispiel, bei dem zwei Markierungen 40,
die jeweils durch konkave Abschnitte gebildet werden, in der Seitenfläche (dem
seitlichen Abschnitt) 12a des Halbleiterelements 12 vorgesehen sind.
Die Positionierung des Halbleiterelements 12 in der zur
Richtung A senkrechten Richtung kann durch Ermitteln des Abstands „d" zwischen dem Mittelpunkt 40 zwischen
den beiden Markierungen und der Positionierungsmarkierung 36 erfolgen.
Ferner kann die Positionierung des Halbleiterelements 12 in
der X-Y-Ebene bei mit einem geringfügigen Spalt zwischen dem Halbleiterelement 12 und
dem Substrat 14 über
dem Substrat 14 angeordnetem Halbleiterelement 12 ausgeführt werden.
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Nach
Beendigung der Positionierung des Halbleiterelements 12 in
Bezug auf das Substrat 14 wird die in der Bühne 16 vorgesehene
Heizvorrichtung betätigt,
um das Halbleiterelement 12 auf das Substrat 14 zu
löten.
Das Lötmittel
kann vorab auf die Oberfläche
des Substrats 14 aufgebracht oder alternativ in einen Hohlraum
zwischen dem Halbleiterelement 12 und dem Substrat 14 gefüllt werden.
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10 zeigt
ein Beispiel, bei dem zwei Positionierungsmarkierungen 36A und 36B auf
dem Substrat 14 vorgesehen sind. Die reflektierten Bilder 38A und 38B der
beiden Positionierungsmarkierungen 36A und 36B werden
an der Seitenfläche 12a des Halbleiterelements 12 gebildet
bzw. sind dort zu erkennen. Bei diesem Beispiel können der
Mittelpunkt 36C zwischen den Positionierungsmarkierungen 36A und 36B,
die durch die Positionierungsmarkierungen 36A und 36B verlaufende,
gerade Linie 36D, der Mittelpunkt 38C zwischen
den reflektierten Bildern 38A und 38B und die
durch die reflektierten Bilder 38A und 38B verlaufende,
gerade Linie 38D ermittelt werden. Der Drehwinkel θ' kann anhand der
Beziehung zwischen den geraden Linien 36D und 38D ermittelt werden.
Der Abstand zwischen dem Halbleiterelement 12 und der Positionierungsmarkierung
kann anhand des Abstands zwischen den Mittelpunkten 36C und 38C ermittelt
werden.
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Vorzugsweise
ist die auf dem Substrat 14 ausgebildete Positionierungsmarkierung 36 kreisförmig, wie
in 12 gezeigt. Als Ergebnis der Kreisform der Positionierungsmarkierung 36 hat
die beobachtete Positionierungsmarkierung 36 unabhängig vom
Drehwinkel des Halbleiterelements 12 und des Substrats 14 die
gleiche Form. Dadurch wird die Erkennung der Positionierungsmarkierung
erleichtert.
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Vorzugsweise
ist die Positionierungsmarkierung 36 des Substrats 14 in
einer spezifischen Form auf dem Substrat 14 ausgebildet,
wie in 13 dargestellt. Bei dem Beispiel
gemäß 13 weist
die Positionierungsmarkierung eine konkave Kreisform auf. Eine derartige
Positionierungsmarkierung kann zuverlässig und leicht durch Ätzen des
Substrats 14 erzeugt werden. Im Übrigen kann die Positionierungsmarkierung
eine konvexe Form aufweisen.
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14 zeigt
ein weiteres Beispiel der Positionierungsmarkierung 36.
In diesem Fall ist die Positionierungsmarkierung 36 aus
einem Material oder in einer Form ausgebildet, das bzw. die sich
hinsichtlich des Reflektionsvermögens
von einem Material bzw. einer Form des Substrats 14 unterscheidet.
Die Positionierungsmarkierung 36 ist nämlich aus einem Material bzw.
in einer Form mit einem höheren
oder niedrigeren Reflektionsvermögen
als dem bzw. der des Substrats 14 ausgebildet. Daher weist
das Bild der Positionierungsmarkierung einen hohen Kontrast auf,
wodurch die Erkennung der Positionierungsmarkierung erleichtert
wird.
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Die 15A bis 20 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Auch bei dieser Ausführungsform wird die Vorrichtung
zur Herstellung von Halbleitern gemäß
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1 verwendet.
Diese Ausführungsform
ist in einem Fall vorteilhaft, in dem die Positionierungsmarkierung 36 an
einer derartigen Position auf dem Substrat 14 ausgebildet
ist, dass die Markierung 36 von dem Halbleiterelement 12 verdeckt
wird. Das Substrat 14 weist eine lineare Struktur 42 auf,
die sich von der kreisförmigen
Positionierungsmarkierung 36 unterscheidet. Bei dieser
Ausführungsform wird
die lineare Struktur 42 unter Verwendung einer Grenze zwischen
Oberflächenstrukturen
des Substrats 14 gebildet.
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Bei
der Herstellung einer Halbleitervorrichtung werden die auf dem Substrat 14 ausgebildeten kreisförmigen Positionierungsmarkierungen 36 erkannt,
wie in 15A dargestellt. Überdies
wird die auf dem Substrat 14 vorgesehene lineare Struktur 42 erkannt,
wie in 15B dargestellt. Dann wird der Abstand „e" zwischen der kreisförmigen Positionierungsmarkierung 36 und
der linearen Struktur 42 ermittelt. Als nächstes wird
das Halbleiterelement 12 auf dem Substrat 14 angeordnet,
wie in 15C dargestellt. Das Halbleiterelement 12 wird
auf ähnliche Weise,
wie im vorhergehenden Fall, nach Maßgabe der Beziehung zwischen
dem Bild der kreisförmigen Positionierungsmarkierung 36 und
dem Bild ihrer Reflektion vorübergehend
an einer Position positioniert, an der die kreisförmigen Positionierungsmarkierungen 36 erkennbar
sind. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehung des Halbleiterelements 12 korrigiert.
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Ferner
wird das Halbleiterelement 12 an eine Position bewegt,
die annähernd
eine Zielposition ist, wie in 16A dargestellt.
Zu diesem Zeitpunkt werden die kreisförmigen Positionierungsmarkierungen 36 von
dem Halbleiterelement 12 ver deckt. Anschließend wird
der Abstand „f" zwischen der Seitenfläche 12a des
Halbleiterelements 12 und der linearen Struktur 42 ermittelt,
wie in 16B dargestellt. Als nächstes wird
das Halbleiterelement 12 um eine Strecke g = e – f weiter
bewegt, wie in 16C dargestellt.
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Bei
diesem Fertigungsverfahren kann die Positionierung oder Justierung
des Halbleiterelements 12 selbst dann durch Messen von
Daten, die die Positionsbeziehung zwischen jeder kreisförmigen Positionierungsmarkierung 36 und
der linearen Struktur 42 repräsentieren, bevor die kreisförmigen Positionierungsmarkierungen 36 verdeckt
werden, und anschließendes
Einstellen der Position des Halbleiterelements 12 in Bezug
auf die lineare Struktur 42 überprüft werden, wenn die kreisförmigen Positionierungsmarkierungen 36 von
dem Halbleiterelement 12 verdeckt werden. Ferner erfolgt
die Erkennung der linearen Struktur 42 bei jedem Substrat,
wodurch ungeachtet der Form der linearen Struktur 42 eine
hoch genaue Positionierung des Halbleiterelements erzielt werden
kann.
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Die 17 bis 20 zeigen
Beispiele von Verfahren zur Erkennung der Position der linearen Struktur 42.
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Gemäß 17 wird
der Schnittpunkt zwischen der linearen Struktur 42 und
der auf dem Bildschirm festgelegten geraden Linie 44 erkannt.
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Gemäß 18 wird
der Schnittpunkt zwischen der linearen Struktur 42 und
der durch die Mitte der kreisförmigen
Positionierungsmarkierung 36 verlaufenden, geraden Linie 46 erkannt.
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Gemäß 19 sind
lineare Erkennungsmarkierungen 48 an Positionen ausgebildet,
an denen sich die linearen Erkennungsmarkierungen 48 jeweils
mit der linearen Struktur 42 schneiden. Daher wird der
Schnittpunkt zwischen der linearen Struktur 42 und der
linearen Erkennungsmarkierung 48 erkannt.
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Gemäß 20 sind
mehrere Erkennungsmarkierungen 50 ausgebildet, die sich
hinsichtlich der Form und der Position von einander unterscheiden.
Ferner wird die relative Position der linearen Struktur 42 und
jeder der Markierungen 50 erkannt. Überdies wird der Durchschnitt
der erkannten relativen Positionen ermittelt.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann bei den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung die hoch präzise
Einstellung und Positionierung von Halbleiterelementen auf einem
Substrat in kurzer Zeit erzielt werden. Ferner ist eine Markierung
zur Einstellung auf dem Substrat ausgebildet, und daher besteht
nicht die Notwendigkeit, an einem kleinen Halbleiterelement einen
Markierungsbereich vorzusehen. Dementsprechend ist die auf das Halbleiterelement aufgebrachte
Belastung gering. Überdies
kann eine Einstellposition selbst bei verdeckter Markierung überprüft werden.