JP6455662B2 - 半導体素子のピックアップ方法 - Google Patents
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Description
上記特許文献1においては、供給シートにX−Y方向に所定のピッチで方形状に配置された半導体素子は、ボンディング装置に供給される以前にそれぞれの半導体素子について良否が判定され、不良品は供給シートから取り外されているので歯抜けが生じている。その他、歯抜けとなる原因としては、最初から歯抜けの状態で半導体素子が供給シートに供給されたり、または配置ミスによって生じることもある。
また上記供給シートについては、アライメントマーク等(位置情報のためのマーク)は設けられていないため、最初にピックアップすべき半導体素子の位置を検出することはできない。
このため上記特許文献1においては広視野と狭視野の2台のカメラを用意し、広視野のカメラによって供給シート全体を撮影することにより、供給シート上の各半導体素子の位置情報を取得するようにしている。そしてピックアップヘッドによって半導体素子をピックアップする際には、狭視野のカメラによってピックアップすべき半導体素子の高精度な位置情報を取得し、該位置情報に基づいて当該半導体素子をピックアップヘッドによってピックアップするようにしている。
他方、狭視野のカメラだけでは、最初にピックアップすべき半導体素子の位置を効果的に検出するのが困難で、誤った位置をピックアップ開始位置として設定した場合には供給シートからの半導体素子の取りこぼしが多くなる危険性があった。
本発明は、狭視野のカメラ1台であっても、可及的に半導体素子の取りこぼしを少なくしながら、最初にピックアップすべき半導体素子の位置をピックアップ開始位置として効果的に設定することができる半導体素子のピックアップ方法を提供するものである。
上記方形状の隅部に隣接した検索開始位置a1に半導体素子を検出するための第1カメラを位置させるステップと、
上記第1カメラと供給シートとを上記X−Y方向に相対的に移動させて該第1カメラにより上記検索開始位置a1の周囲を検索する周囲検索ステップと、
上記周囲検索ステップによって半導体素子が検出されたら、当該半導体素子を基準として上記隅部に向かうエリアを検索させる隅部検索ステップと、
上記隅部検索ステップによって新たな半導体素子が検出されたら、当該半導体素子を新たな基準として上記隅部検索ステップを繰り返し、該隅部検索ステップによって新たな半導体素子を検出することができなかったら、最後に検出した半導体素子1dの位置をピックアップ開始位置として設定するステップとを備え、上記ピックアップ開始位置から半導体素子を順次ピックアップさせることを特徴とするものである。
したがって、単に隅部に隣接した検索開始位置a1に第1カメラを位置させるだけで、半導体素子の取りこぼしの少ない位置に効果的にピックアップ開始位置を設定することができるという効果が得られる。
図2に示すように、上記半導体素子1は、図示しない上流側機器によって上記供給シート2上にX−Y方向に所定のピッチp、qで整列されており、図示実施例では13行×18列の方形状に配置されている。但し、図示しない上流側の検査装置によって半導体素子1の良否が判定され、不良品は供給シート2から取り外されているため、歯抜けが多く発生している。また、図示実施例では行方向がX方向に、列方向がY方向となっているが、行方向をY方向に、列方向をX方向としてもよいことは勿論である。
上記シートリング4はボンディング装置3が備える図示しないX−Yテーブル上に載置され、該X−Yテーブルによって上述のX−Y方向に移動されるようになっている。
そして後に詳述するように、上記X−Yテーブルは1つの半導体素子1を第1カメラ8の鉛直下方である上記取り出し位置Aに位置させるようになっており、取り出し位置Aに位置された半導体素子1はピックアップヘッド9によって吸着保持されるようになっている。
上記ピックアップヘッド9は図示しない駆動手段によって昇降されるとともに、上記取り出し位置Aと第1受け渡し位置Bとの間でY方向に往復移動され、さらに180度回転されて吸着保持した半導体素子1を反転させることができるようになっている。これにより、供給シート2上で上面を向いていた半導体素子1の電極面は下方を向くようになる。
このリレーヘッド10は図示しない駆動手段によって昇降されるとともに、上記受け渡し位置Bとリレーステージ11の上方位置Cとの間でX方向に往復移動され、吸着保持した半導体素子1をリレーステージ11上に載置する。
上記リレーステージ11の上方位置Cには鉛直下方に向けた第2カメラ14が設けられており、該第2カメラ14によってリレーステージ11上に載置された半導体素子1を撮影することができるようになっている。第2カメラ14による画像は図示しない制御装置に入力され、該制御装置によって半導体素子1の水平面内における向き(θ)が検出される。
この第2受け渡し位置Dの上方にはボンディングヘッド15が待機しており、リレーステージ11が第2受け渡し位置Dへ移動されて半導体素子1がボンディングヘッド15の直下位置に位置されると、ボンディングヘッド15が上記第2カメラ14の撮像結果に基づき、半導体素子1の水平面内における向き(θ)に応じて回転される。
その後、ボンディングヘッド15が下降されて上記半導体素子1を吸着保持する。
上記ボンディングヘッド15は上記第2受け渡し位置Dとボンディングステージ16の上方位置Eとの間をX方向に往復移動されるようになっており、これにより第2受け渡し位置Dで吸着保持した半導体素子1をボンディングステージ16の基板17の直上位置Eに搬送することができるようになっている。
上記ボンディングヘッド15はヘッドベース21に設けられており、このヘッドベース21がX方向に配置したXビーム22に沿って進退動されることにより、ボンディングヘッド15が上記X方向に往復移動されるようになっている。
上記ボンディングヘッド15が第2受け渡し位置Dにおいてリレーステージ11上の半導体素子1を吸着保持している間に、上記第3カメラ24はボンディングステージ16の上方位置Eに移動され、ボンディングステージ16上の基板17を撮影して、ボンディングのための位置決め情報(半導体素子1を搭載する位置)を取得する。
上記ボンディングヘッド15がリレーステージ11上の半導体素子1を吸着保持して第2受け渡し位置Dから上記ボンディングステージ16の上方位置Eに移動される間に、その途中に設けられた鉛直上方に向けられた第4カメラ25によって半導体素子1の下面(電極が形成されている面)が撮影され、これによってボンディングのための位置決め情報が取得される。
その後、ボンディングヘッド15がボンディングステージ16の上方位置Eに移動されたら、図示しない制御装置は、ボンディングすべき半導体素子1の位置決め情報と上記基板17の位置決め情報とに基づきボンディングステージ16をX−Y方向に移動させて半導体素子1と基板17との位置合わせを行い、この状態でボンディングヘッド15を下降させてボンディングを実行する。
図2に示す実施例では、前述したように半導体素子1は供給シート2上にX−Y方向に所定のピッチp、qで13行×18列の方形状に整列されているが、不良品は供給シート2から取り外されているため、歯抜けが発生している。図2の実線は半導体素子1が存在していることを示し、点線は半導体素子1が取り外されて存在していないことを示している。
上記13行×18列の全てに半導体素子1が存在する場合には、第1行目となる図2の左上の隅部であるCf’から半導体素子1のピックアップを開始し、X方向に18個の半導体素子1を順次ピックアップしたら、次に第2行目の最も左側となる半導体素子1から再びX方向に18個の半導体素子1を順次ピックアップし、これを第13列目まで繰り返せば全ての半導体素子1を供給シート2上からピックアップすることができる。
しかしながら、上記Cf’に位置する半導体素子1の位置情報は与えられていないことが多く、この場合、第1カメラ8によって最初にピックアップすべき半導体素子1を検出して設定する必要がある。
なお、オペレータが最も左上の隅部に近いCfに位置する半導体素子1の位置を目視して、手動によってその位置を正確に最初にピックアップすべき半導体素子1の位置として設定することは、例えば半導体素子1が0.3mm角のように小さい場合を考慮すると、煩雑であって実用的ではない。
上記周囲検索ステップでは、図3(a)で示すように、検索開始位置a1を中心としてその周囲が検索される。図示実施例では、検索開始位置a1の隣接下方位置a2、該下方位置a2の隣接左位置a3、隣接上方位置a4、隣接上方位置a5、隣接右方位置a6、隣接右方位置a7、隣接下方位置a8および隣接下方位置a9の順に検索が行われる。この場合、実際には第1カメラ8が移動されるのではなく、X−Yテーブルによって供給シート2側が移動されるようになる。
このようにして最初の半導体素子1aを検出したら、図4(b)に示すように、検出した半導体素子1aを第1カメラ8の視野の中心に位置させる。この状態となったら、次に検出された半導体素子1aを基準として、上記左上の隅部に向かうエリアを検索する隅部検索ステップが実行される。
なお、実際に第1カメラ8の視野の中心に半導体素子1aが位置するように該第1カメラ8を移動させる必要はなく、第1カメラ8の視野の中心座標と半導体素子1aの中心座標との誤差を記憶して、次の隅部検索ステップを実行する際の最初の第1カメラ8の移動の際に、その誤差がなくなるように第1カメラ8を移動させるようにしてもよい。
図示実施例では、図4(c)で示すように、第1カメラ8は上記隅部検索ステップに従って、検索開始位置b1から、隣接上方位置b2、斜め下方位置b3および隣接上方位置b4と順次検出を行い、隣接上方位置b4において、新たな半導体素子1bを検出している。
図4(d)で示す例では、第1カメラ8は上記隅部検索ステップに従って、新たに設定された検索開始位置b1から、隣接上方位置b2、斜め下方位置b3および隣接上方位置b4と検出を行い、隣接上方位置b4において、再び新たな半導体素子1cを検出している。
新たに半導体素子1cが検出された場合には、再び当該新たに検出された半導体素子1cを基準として、上記隅部検索ステップが繰り返される。
図4(e)で示す例では、第1カメラ8は上記隅部検索ステップに従って、新たな検索開始位置b1から、隣接上方位置b2を検索し、該隣接上方位置b2において新たな半導体素子1dを検出している。
図4(f)で示す例では、第1カメラ8は上記隅部検索ステップに従って、新たな検索開始位置b1から全ての位置b9までの検索を行っているが、今回は新たな半導体素子1を検出することはできない。
この場合には、図2に示すように、最後に検出された半導体素子1dの位置Cfが最初にピックアップすべき半導体素子のピックアップ開始位置として設定される。
上記位置Cfの半導体素子1dがピックアップされたら、第1カメラ8は右側に1ピッチpだけ相対的に移動され、上記位置Cfの右側に隣接する半導体素子1eを検索する。図2に示す例では上記位置Cfの右側に隣接する位置に半導体素子1eが検出されるので、この場合、当該半導体素子1eを基準として上記隅部検索ステップが実行される。これは、上記位置Cfの半導体素子1dの行が最上段の行であるか不明であり、当該行よりも上の行に存在するかもしれない半導体素子1の取り残しを防止するための作業である。
図2の例では、上記位置Cfの半導体素子1dは既に取り出されているので、隅部検索ステップを実行しても新たな半導体素子1が検出されることはない。
この場合には、上記半導体素子1eが上記ピックアップヘッド9によって取出されるようになる。
上記半導体素子1fが検出されると、上記隅部検索ステップが実行されるが、新たな半導体素子が検出されることはなく、当該半導体素子1fのピックアップが行われる。上記半導体素子1fの右側に隣接する半導体素子1gについても半導体素子1fと同等の処理が行われる。
つまり当該半導体素子1jの位置は、最初に設定されたピックアップ開始位置よりも1行上の行となるので、この行について発見された上記半導体素子1jの位置が第2ピックアップ開始位置として設定される。そして該第2ピックアップ開始位置の半導体素子1jのピックアップが実行される。
上記第2ピックアップ開始位置における半導体素子1jのピックアップが行われると、これを基準として右側の検索が行われて、当然に上記半導体素子1iが検出される。そして該半導体素子1iが検出されるとこれを基準としてこれよりも上の行に存在するかもしれない半導体素子に対して再び隅部検索ステップが実行されるが、今回は新たな半導体素子が発見されることはないので、該半導体素子1iのピックアップが行われる。
図2の例では上記半導体素子1kの行が最上段の行となっているので、最上段の行に位置する半導体素子1が発見されるたびに隅部検索ステップが実行されるが、新たな半導体素子1が検出されることはなく、したがって最上段に位置するそれ以降の半導体素子1はピックアップヘッド9によって全て取出されることになる。
上記半導体素子1hがピックアップされたら、その後、第1カメラ8による相対的な右方向の移動により当該第2行目の半導体素子1が順次検出されるようになるが、この行は上記半導体素子1iの検出によって最上段での行ではないことが確認されているので、隅部検索ステップの実行は省略される。そして第2行目において検出された半導体素子1は順次ピックアップヘッド9によって取り出される。
この位置は各行の先頭となる位置なので、上記位置Cfの半導体素子1よりも左の列に存在するかもしれない半導体素子1の取り残しを防止するために、上記隅部検索ステップが実行される。この隅部検索ステップは、上記半導体素子1cが検出されない場合であっても、実行してもよい。
図2の場合、上記半導体素子1cが検出されるので、該半導体素子1cの位置を基準として隅部検索ステップが実行され、それによって新たな半導体素子1mが検出されることになる。新たな半導体素子1mが検出されると再び隅部検索ステップが実行されるが、当該隅部検索ステップでは新たな半導体素子1が検出されることはないので、上記半導体素子1mの位置が第3ピックアップ開始位置として設定される。
つまり当該半導体素子1mの位置は、最初に設定されたピックアップ開始位置よりも1列左側の列となるので、この列について当該半導体素子1mの位置が第3ピックアップ開始位置として設定される。つまり第3ピックアップ開始位置は、最も左側の列を示す基準となる。そして該第3ピックアップ開始位置の半導体素子1mのピックアップが実行される。
そしてこれに引き続き、半導体素子1cがピックアップヘッド9によって取出されることになり、またこれに引き続き、それ以降の右側の半導体素子がピックアップヘッド9によって全て取出されることになる。
図2の場合には半導体素子1nが検出されるので、該半導体素子1nの位置を基準として隅部検索ステップが実行される。しかしながら当該隅部検索ステップでは新たな半導体素子が検出されることはないので、上記半導体素子1nがピックアップヘッド9によって取出されることになる。そしてこれに引き続き、第4列目のそれ以降の半導体素子1bなどがピックアップヘッド9によって全て取出されることになる。
ピックアップヘッド9が第5列目の先頭に戻された際にも半導体素子1oが検出されるので、該半導体素子1oの位置を基準として隅部検索ステップが実行される。この場合にも当該隅部検索ステップでは新たな半導体素子が検出されることはないので、第4列目と同様に上記半導体素子1oがピックアップヘッド9によって取出されるとともに、これに引き続き、第5列目のそれ以降の半導体素子1aなどがピックアップヘッド9によって全て取出されることになる。
この場合、以下の行を含めて、ピックアップヘッド9が各列の先頭に戻された際には、新たな半導体素子が検出されなくても、常に隅部検索ステップを実行するようにしてもよい。
そして以下同様にして、最上段の行(半導体素子1i、1jが検出された行)から下に13行分の検出が終了した時点で、半導体素子1の検出作業とピックアップ作業とが終了される。
また、上記実施例では左上の隅部にできるだけ近い位置の半導体素子1dを検出してこれをピックアップ開始位置に設定するようにしているが、左上の隅部に限定されるものではなく、いずれかの隅部に近い位置にピックアップ開始位置に設定してもよいことは勿論である。また、上記実施例ではピックアップ開始位置からX方向に半導体素子1を順次検索するようにしているが、Y方向に半導体素子1を順次検索するようにしてもよいことも勿論である。
また、上記周囲検索ステップや隅部検索ステップのパターンは図3(a)、(b)に示したパターンに限定されるものではなく、種々のパターンを採用することができる。特に周囲検索ステップのパターンは隅部検索ステップのパターンと同一であってもよい。
さらに上記実施例では、第2ピックアップ開始位置と第3ピックアップ開始位置とを設定するようにして半導体素子の取りこぼしを可及的に少なくするようにしているが、必要に応じて、上記第2ピックアップ開始位置の設定と第3ピックアップ開始位置の設定とのいずれか一方又は双方の処理を省略してもよい。
3 ボンディング装置 8 第1カメラ
9 ピックアップヘッド 16 ボンディングステージ
17 基板 a1 検索開始位置
1d 最初のピックアップ開始位置の半導体素子
1j 第2ピックアップ開始位置の半導体素子
1m 第3ピックアップ開始位置の半導体素子
Claims (3)
- 供給シートにX−Y方向に所定のピッチで方形状に配置された半導体素子をピックアップする方法であって、
上記方形状の隅部に隣接した検索開始位置a1に半導体素子を検出するための第1カメラを位置させるステップと、
上記第1カメラと供給シートとを上記X−Y方向に相対的に移動させて該第1カメラにより上記検索開始位置a1の周囲を検索する周囲検索ステップと、
上記周囲検索ステップによって半導体素子が検出されたら、当該半導体素子を基準として上記隅部に向かうエリアを検索させる隅部検索ステップと、
上記隅部検索ステップによって新たな半導体素子が検出されたら、当該半導体素子を新たな基準として上記隅部検索ステップを繰り返し、該隅部検索ステップによって新たな半導体素子を検出することができなかったら、最後に検出した半導体素子1dの位置をピックアップ開始位置として設定するステップとを備え、上記ピックアップ開始位置から半導体素子を順次ピックアップさせることを特徴とする半導体素子のピックアップ方法。 - 上記ピックアップ開始位置の半導体素子1dをピックアップしたら、該ピックアップ開始位置のX方向またはY方向に位置する半導体の有無を検出させ、新たな半導体素子を検出したら、該半導体素子を基準として上記隅部検索ステップを実行し、該隅部検索ステップで新たな半導体素子が検出されたら、当該半導体素子を新たな基準として上記隅部検索ステップを繰り返し、該隅部検索ステップによって新たな半導体素子を検出することができなかったら、最後に検出した半導体素子1jの位置を第2ピックアップ開始位置として設定し、上記第2ピックアップ開始位置から半導体素子1jを順次ピックアップさせることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子のピックアップ方法。
- 上記第1カメラが上記検索開始位置a1の行から隅部へ向かう方向とは反対の方向の行へと順次移動されて、上記検索開始位置a1の列に新たな半導体素子を検出したら、該半導体素子を基準として上記隅部検索ステップを実行し、該隅部検索ステップで新たな半導体素子が検出されたら、当該半導体素子を新たな基準として上記隅部検索ステップを繰り返し、該隅部検索ステップによって新たな半導体素子を検出することができなかったら、最後に検出した半導体素子1mの位置を第3ピックアップ開始位置として設定し、上記第3ピックアップ開始位置から半導体素子1mを順次ピックアップさせることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体素子のピックアップ方法。
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