TW202230597A - 晶粒接合裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

為了提供讓構裝精度提高的技術。 晶粒接合裝置係具備：讓支承保持部的旋轉軸旋轉之旋轉機構及控制裝置，保持部係用於保持晶粒。旋轉機構係具備：驅動部、安裝於驅動部之第一齒輪、安裝於旋轉軸之第二齒輪、以及將第一齒輪的旋轉傳遞到第二齒輪之傳遞機構。控制裝置構成為，藉由旋轉機構讓保持部旋轉既定的旋轉角度，在每個旋轉角度藉由攝像裝置拍攝保持部之與晶粒接觸的面，根據所拍攝的圖像算出保持部的旋轉量，且算出每個旋轉角度之旋轉量指令值和旋轉量的偏差量來作為映射資料，以成為第一齒輪、第二齒輪、傳遞機構的齒數之公倍數的旋轉圈數的量進行映射資料的算出。

Description

晶粒接合裝置及半導體裝置之製造方法
本發明係關於晶粒接合裝置，可適用於例如將晶粒在水平面內旋轉之晶粒接合裝置。
在半導體晶片的組裝工序包括以下的組裝工序，亦即，將在晶圓製程成批形成了複數個半導體晶片之晶圓分割成各個半導體晶片(以下稱為「晶粒」)並個別地接合於配線基板或導線架等(以下稱為「基板」)而進行封裝等。
將各個晶粒接合於基板之晶粒接合技術包括幾種方式。其中一種方式，在將晶圓分割後的狀態下，從排列有晶粒之黏著膠帶(以下稱為「切割膠帶」)上利用拾取頭的筒夾將各個晶粒拾取並載置於中間載台，在中間載台進行定位之後，利用接合頭的筒夾拾取並載置於基板。又另一種方式，是將利用接合頭的筒夾從切割膠帶上拾取之各個晶粒直接載置在基板上之直接拾取方式。
又例如在從晶圓或中間載台拾取的晶粒發生旋轉方向的偏差的情況，或在基板發生旋轉方向的偏差的情況，有接合頭在進行拾取之前，在讓筒夾按照該偏差進行旋轉後再拾取的情況。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-59933號公報
[發明所欲解決之問題]
在讓筒夾等旋轉之旋轉機構部，例如驅動部馬達和旋轉主軸(shaft)是利用齒輪、皮帶進行動力傳遞的情況，將齒輪、皮帶的齒數設定成相同的情況基本上並不存在。在使用不同齒數的齒輪、皮帶的情況，縱使從動側旋轉主軸旋轉一圈，除非齒的位置關係相同，否則其座標會發生偏差。
本發明所欲解決之問題，是為了提供在旋轉機構中修正指令值和實際旋轉量的偏差之技術。 [解決問題之技術手段]
本發明中之代表性的發明之概要簡單說明如下。 亦即，晶粒接合裝置係具備：讓旋轉軸旋轉之旋轉機構、及控制裝置，旋轉軸係支承用於保持晶粒之保持部。旋轉機構係具備：驅動部、安裝於驅動部之第一齒輪、安裝於旋轉軸之第二齒輪、以及用於將第一齒輪的旋轉傳遞到第二齒輪之傳遞機構。控制裝置構成為，藉由旋轉機構讓保持部旋轉既定的旋轉角度，在每個旋轉角度藉由攝像裝置拍攝保持部之與晶粒接觸的面，根據所拍攝的圖像來算出保持部的旋轉量，且算出每個旋轉角度的旋轉量指令值和旋轉量之偏差量來作為映射資料(mapping data)，以成為第一齒輪、第二齒輪、傳遞機構之齒數的公倍數之旋轉圈數的量進行映射資料的算出。 [發明之效果]
依據本發明，能讓構裝精度提高。
本發明係關於以下技術，亦即在晶粒接合器等的晶粒接合裝置中，具備用於拾取晶粒且載置於基板或載台等之附接頭(attachment head)，而且該附接頭具有θ旋轉機構的情況，或用於載置晶粒的載台具有θ旋轉機構的情況，用於修正其旋轉量的指令值和實際旋轉量的偏差之技術。例如，事先使用攝像裝置來作成附接頭或載台之θ旋轉的修正資料。藉此，將在構裝時起因於旋轉機構之θ旋轉的偏差自動修正。結果，不降低生產性就能讓構裝精度提高。
以下，針對實施例及變形例，使用圖式做說明。又在以下說明中，有對同一構成要素賦予同一符號而省略重複說明的情形。又圖式是為了使說明更明確，相較於實際的態樣，有對於各部之寬度、厚度、形狀等示意顯示的情形，但終究只是一例，並非用於限定本發明的解釋。 [實施例]
首先，針對實施例之晶粒接合器的基本構造，使用圖1做說明。圖1係將實施例的晶粒接合器從上方觀察之概念圖。
晶粒接合器100係大致具備：晶圓供給部11、工件供給暨搬運部12、晶粒接合部13、控制裝置14。Y軸方向是晶粒接合器100的前後方向，X軸方向是左右方向。晶圓供給部11配置在晶粒接合器100的手邊側，晶粒接合部13配置在晶粒接合器100的裡側。
晶圓供給部11係具備晶圓匣升降器111、拾取裝置112。從晶粒接合器100的外部將後述晶圓環211(參照圖2)搬入晶圓供給部11。又工件供給暨搬運部12係具備：堆疊裝料器(stack loader)121、導線架送料器122、卸料器123。從晶粒接合器100的外部將後述基板S(參照圖2)搬入工件供給暨搬運部12。又晶粒接合部13係具備預成型部131、接合頭部132。
在圖1中，晶圓匣升降器111係具備填充有晶圓環211(參照圖2)之晶圓匣(未圖示)，並依序將晶圓環211供給到拾取裝置112。拾取裝置112係具備：保持晶圓環211之晶圓保持台112a、及從由晶圓環211所保持的晶圓W將晶粒頂起之頂起單元112b。為了將作為拾取對象的晶粒D(參照圖4)藉由筒夾402(參照圖4)從由晶圓環211所保持的切割膠帶212拾取，晶圓保持台112a是藉由未圖示的驅動部讓晶圓環211移動。
堆疊裝料器121是將待黏著晶粒D的基板S(參照圖2)供給到導線架送料器122。導線架送料器122是將基板S經由導線架送料器122上之2個處理位置搬運到卸料器123。在此，如後述圖2所示般，2個處理位置是預成型部131的處理位置232及接合頭部132的處理位置233。卸料器123保管被搬運後的基板S。從卸料器123將基板S往晶粒接合器100的外部搬出。
預成型部131係具備晶粒黏著劑塗布裝置，在藉由導線架送料器122搬運過來的基板S上塗布晶粒黏著劑。接合頭部132，係從拾取裝置112拾取作為拾取對象的晶粒D並讓其上升，讓晶粒D移動到導線架送料器122上的點P 2(參照圖4)。而且，接合頭部132，在點P 2讓晶粒D下降，在塗布有晶粒黏著劑之基板S上的點P 2構裝晶粒D。又當在晶粒的背面(黏著面)事先附著有薄膜狀的黏著劑的情況，在預成型部131沒有設置晶粒黏著劑塗布裝置，在基板S上不塗布晶粒黏著劑。
進而，針對晶粒接合器100所使用之攝像機的基本功能，使用圖2做說明。圖2係用於說明圖1所示的晶粒接合器之攝像機的功能之示意圖。圖2(a)係從圖1中的箭頭A觀察的圖，圖2(b)係從上方觀察的圖。又在圖2中，是針對晶粒接合器100之攝像機及其攝像圖像做說明。因此，關於與說明無關之功能部分(其他構成要素、打線)，是將圖示及說明予以省略。
晶圓辨識攝像機201是從拾取裝置112的上方拍攝裝設於拾取裝置112之晶圓環211上所裝設之晶圓W的圖案面(表面)。而且，控制裝置14是藉由、圖案辨識等之周知的圖像處理來算出1個晶粒D的中心位置，並算出晶粒D的中心位置和筒夾402的中心及頂起單元112b的中心位置之偏差，以使該偏差消失的方式修正晶粒D的位置。
同樣的，預成型攝像機202係拍攝被搬運到預成型部131的處理位置232之基板S之既定的晶粒黏著位置(接合點)。而且，控制裝置14藉由圖案辨識等之周知的圖像處理，以可在晶粒黏著位置塗布樹脂糊的方式進行用於射出樹脂糊之注射器的位置偏差修正，並塗布樹脂糊。
又同樣的，基板辨識攝像機203係拍攝被搬運到接合頭部132的處理位置233之基板S之既定的晶粒黏著位置。而且，控制裝置14藉由圖案辨識等之周知的圖像處理，以可在晶粒黏著位置的中心位置構成晶粒D的方式進行筒夾402等的位置偏差修正，並構成晶粒D。
下一個基板S，係保持預成型部131的處理位置232和接合頭部132的處理位置233間之節距251的間隔而從堆疊裝料器121搬入，並搬運到卸料器123。
晶圓辨識攝像機201、預成型攝像機202及基板辨識攝像機203。例如是使用了CCD攝像元件或CMOS攝像元件之攝像裝置。
接下來，針對對準機構及位置偏差修正，使用圖3做說明。圖3係用於說明實施例之對準機構的控制系統。
對準機構係具備：圖像處理裝置301、位置控制裝置302、X軸驅動部303、Y軸驅動部304、θ軸驅動部305、X軸馬達306、Y軸馬達307及θ軸馬達308。在此，圖像處理裝置301及位置控制裝置302是構成控制裝置14的一部分。
晶圓辨識攝像機201係拍攝晶圓W的圖案面(表面)，並將所拍攝的圖像資料往圖像處理裝置301輸出。
圖像處理裝置301是將所輸入的圖像資料藉由圖案辨識等之周知的圖像處理進行解析，並利用晶圓W及晶粒D的既定部位之對準標記來抽取X座標、Y座標及θ座標的偏差。而且，圖像處理裝置301是以讓欲拾取之晶粒D的中心位於拾取之中心位置的方式算出位置修正量，並將所算出的位置修正量往位置控制裝置302輸出。
位置控制裝置302根據所輸入的位置修正量，往拾取裝置112的X軸驅動部303及Y軸驅動部304輸出控制信號。X軸驅動部303及Y軸驅動部304，是根據所輸入的控制信號而分別控制X軸馬達306及Y軸馬達307，使XY台213移動而修正X座標及Y座標。
位置控制裝置302根據所輸入的位置修正量，往接合頭部132之θ軸驅動部305輸出控制信號。θ軸驅動部305根據所輸入的控制信號來控制θ軸馬達308，使筒夾402旋轉而修正θ(旋轉)座標。
基板辨識攝像機203，係拍攝基板S的上表面(表面)，並將所拍攝的圖像資料往圖像處理裝置301輸出。
圖像處理裝置301是將所輸入的圖像資料藉由圖案辨識等之周知的圖像處理進行解析，並利用基板S的既定部位之對準標記來抽取X座標、Y座標及θ座標的偏差。而且，圖像處理裝置301是以讓欲拾取之晶粒D的中心位於基板S的構裝位置之中心位置的方式算出位置修正量，並將所算出的位置修正量往位置控制裝置302輸出。
位置控制裝置302根據所輸入的位置修正量，往接合頭部132的X軸驅動部303及Y軸驅動部304輸出控制信號。X軸驅動部303及Y軸驅動部304，是根據所輸入的控制信號而分別控制X軸馬達306及Y軸馬達307，使接合頭移動而修正X座標及Y座標。
在上述實施例是說明，針對拾取裝置112及接合頭部132之位置修正。以下，關於預成型部131也是同樣的。又圖像處理裝置301及位置控制裝置302是同樣的，將拾取裝置112、預成型部131及接合頭部132全都控制。
針對圖1所示之晶粒接合器的詳細構成及動作，使用圖4及圖5做說明。圖4係用於說明圖1所示之晶粒接合器的動作之示意圖。圖5係用於說明圖4所示之接合頭的旋轉機構之側視圖。
如圖4所示般，貼附於切割膠帶212之晶圓W具有被分割後之複數個晶粒D。設置於接合頭420之筒夾402係將晶圓W內的晶粒D吸附並拾取，將其載置在基板S上。晶圓辨識攝像機201拍攝晶粒D。基板辨識攝像機203拍攝基板S。作為攝像裝置之背面拍攝式攝像機(under-vision camera)204，係拍攝筒夾402的背面、或筒夾402所拾取中之晶粒(未圖示)的背面。接合頭420具有旋轉機構408，可修正所拾取之晶粒D之旋轉方向的偏差。旋轉機構408，例如是由作為驅動部之θ軸馬達308、及用於將θ軸馬達308的旋轉驅動力傳遞到供裝設筒夾402的主軸403之皮帶輪暨皮帶部411等所構成。
如圖5所示般，皮帶輪暨皮帶部411係包含：安裝於θ軸馬達308的旋轉軸之齒輪411a、安裝於主軸403之齒輪411b、作為將齒輪411a的旋轉傳遞到齒輪411b的傳遞機構之正時皮帶411c等。齒輪411b的旋轉中心409是位於作為旋轉軸之主軸403的中心410(點P 1)。
接合頭420之旋轉機構408是將θ軸馬達308的動力藉由齒輪411a,411b及正時皮帶411c來傳遞到作為從動部之旋轉主軸403，藉由改變齒輪411a,411b的齒數而將旋轉解析度(resolution)高精細化。θ軸馬達308是由主要搭載有伺服馬達、編碼器之脈衝馬達驅動。僅在從動部側搭載編碼器的方法，因為故障時會有驅動部側無法停止的情形，通常並不採行。又就接合頭420整體而言，上下機構、真空吸附機構、旋轉機構、荷重機構是必要的，為了謀求小型化，是將零件數減少而僅在驅動部側搭載編碼器。因此，控制裝置14僅辨識驅動部側的齒輪411a之絕對位置。
針對旋轉機構408之機械機構的精度問題，使用圖6及圖7做說明。圖6係用於說明圖5所示的旋轉機構之機械機構的精度問題。圖6(a)係顯示驅動側的齒輪、從動側的齒輪及皮帶的齒之位置。圖6(b)係顯示從圖6(a)所示的狀態讓從動側的齒輪旋轉1圈的情況之驅動側的齒輪及皮帶的齒之位置。圖7係顯示指令值和實際旋轉量的關係。
如圖6所示般，縱使讓從動部側的齒輪411b進行設計上的旋轉1圈，皮帶411c及驅動部側的齒輪411a之齒的位置也會變得不同。在此，箭頭a,b,c分別表示齒輪411a、齒輪411b及正時皮帶411c之特定齒的位置。因為讓齒輪411b旋轉1圈，在圖6(a)和圖6(b)中，箭頭b朝向大致相同方向，特定齒的位置大致相同。齒輪411a的箭頭a，在圖6(a)和圖6(b)是朝向大致相反方向，特定齒在旋轉中位於大致相反側。正時皮帶411c的箭頭c，在圖6(a)和圖6(b)是位於完全不同的位置。
若存在齒輪411a,411b及正時皮帶411c之固有的齒之偏差、或存在齒輪411a,411b等之旋轉機構408的些微的中心偏差，在從動部側之齒輪411b的θ角度會產生些微的偏差。因此，當從動部側之齒輪411b的旋轉量為旋轉1圈時，縱使將從動部側的齒輪411b之指定角度(指令值)設定為相同，也不會成為與旋轉1圈前相同的角度。例如，在90度和360+90度的指定角度會產生偏差。亦即，起因於旋轉機構408之機械機構的精度問題，縱使讓晶粒D以指定的角度進行旋轉，仍會發生過多或過少。因此，如圖7所示般，測定值會相對於理想值形成起伏，而存在以齒輪411a,411b及正時皮帶411c的嚙合成為相同之時點為週期之位移波形。在圖7中，當驅動部側的齒輪411a旋轉5圈、從動部側的齒輪411b旋轉3圈、正時皮帶411c旋轉2圈時，嚙合成為相同。
在本實施例，在模擬動作時，是對接合頭420的旋轉機構408測定旋轉量的位移(偏差量)而進行映射化，在連續運轉時修正旋轉量的過多或過少。不僅進行接合頭420的筒夾402之旋轉1圈的量之映射，而是進行作為機構要因之齒輪和正時皮帶的組合之至少1週期的量之映射。
作為模擬動作，是以成為驅動部側之齒輪411a、從動部側之齒輪411b、正時皮帶411c之齒數的公倍數的旋轉圈數進行旋轉，在每個既定角度測定齒輪411b的指定角度和實際旋轉量之位移量，保持該測定結果來作為映射資料。亦即，對於構成旋轉機構408之各零件全部的相互位置關係，事前測定旋轉量的偏差量，並在控制裝置14的記憶裝置將該測定結果予以儲存並記錄。在此，作為映射資料，不僅是取得旋轉方向為單一方向的資料，還取得旋轉方向為相反方向的資料。驅動部側之齒輪411a、從動部側之齒輪411b、正時皮帶411c之齒數的公倍數，是例如最小公倍數。藉此，測定數變少而能減少映射資料量。以成為複數個最小公倍數的旋轉圈數的量進行映射資料的算出，將每個上述既定角度平均化亦可。藉此可將精度提高。
連續運轉時，根據所測定的位移量和齒輪411a,411b及正時皮帶411c之各齒的位置關係(絕對位置)，預料朝指定位置(指定角度)旋轉後之偏差量，根據藉由模擬動作所取得的映射資料來決定修正量並修正指令旋轉量。亦即，連續運轉時，是將在每個指令角度所取得之偏移量回饋而進行旋轉。回饋是例如圖7所示般，以使指令值-實際旋轉量的圖形(graph)成為線性的方式讓指令值增減。換言之，根據旋轉量之偏差量的映射資料和構成旋轉機構408之各零件的絕對位置來決定修正量，並將偏差量回饋。而且，在輸入旋轉量的指令值之前，根據從到達位置所預料的偏差量而預先計算到達位置的修正量，在事前決定修正量而進行修正。
又若在斷電時藉由手動讓旋轉機構408旋轉會導致絕對位置消失，因此在斷電時，是利用制動器而防止其旋轉，或始終在起動時自動進行重新測定。
針對模擬動作時之旋轉量的位移之測定方法的一例，使用圖8做說明。圖8係顯示設置於筒夾的標記。
圖像處理裝置301，是藉由背面拍攝式攝像機204從筒夾402的下方側拍攝筒夾402的底面(吸附晶粒D的面)。在筒夾402的底面之二處設置標記402a,402b。二個標記402a,402b例如呈圓形。在此，筒夾402是形成為與晶粒形狀及尺寸匹配之矩形狀。
圖像處理裝置301透過位置控制裝置302往旋轉機構408輸出旋轉量指令值，旋轉機構408根據該旋轉量指令值將筒夾402旋轉。圖像處理裝置301透過位置控制裝置302讓筒夾402按每個旋轉機構408的最小解析度單位等之既定角度進行旋轉。圖像處理裝置301，是藉由背面拍攝式攝像機204在每個既定角度拍攝二個標記402a,402b。
圖像處理裝置301將所拍攝的晶粒D之圖像進行二值化等的圖像處理而算出二個標記402a,402b各自的重心位置。圖像處理裝置301，根據二個標記402a,402b各自的重心位置，亦即根據通過二個重心位置的直線和基準直線所形成的角度(θ)，來算出(測定)筒夾402之實際的旋轉量(實際旋轉量)。圖像處理裝置301，是以旋轉量指令值(指令角度)和實際旋轉量(測定結果)之偏差量(位移量)作為映射資料而在圖像處理裝置301或位置控制裝置302的記憶裝置進行儲存並保存(記錄)。
以成為驅動部側的齒輪411a、從動部側的齒輪411b、正時皮帶411c之齒數的最小公倍數之旋轉圈數的量進行映射資料的記錄。例如，若驅動部側的齒輪411a、從動部側的齒輪411b、正時皮帶411c之齒數分別為6,18,66，其公倍數為198，驅動部側的齒輪411a、從動部側的齒輪411b、正時皮帶411c分別旋轉33圈、旋轉11圈、旋轉3圈。如此，當從動部側的齒輪411b每旋轉11圈時，齒的位置關係變成相同，因此是記錄從動部側的齒輪411b旋轉11圈的量。
接著，針對連續動作時，亦即屬於半導體裝置之製造工序的一部分而由接合頭420從晶圓W將晶粒D拾取並構裝於基板S的程序，使用圖4簡單地說明。
晶圓辨識攝像機201拍攝晶圓W的拾取對象之晶粒D的表面，並將所拍攝的圖像往圖像處理裝置301輸出。圖像處理裝置301將所拍攝之晶粒D的圖像實施圖像處理，藉此算出晶粒D的中心位置(Xd,Yd,θd)。
基板辨識攝像機203拍攝基板S之既定的晶粒黏著位置，並將所拍攝的圖像往圖像處理裝置301輸出。圖像處理裝置301將所拍攝之基板S的圖像實施圖像處理，藉此算出基板S的構裝位置之中心位置(Xm,Ym,θm)。
進而，位置控制裝置302讓筒夾402的旋轉中心(Xp,Yp,θp)對準圖像處理裝置301所算出之晶粒D的中心位置。在此，旋轉中心(Xp,Yp,θp)是重心位置O。這時，根據晶粒D之旋轉方向的偏差、基板S之旋轉方向偏差及θ旋轉的映射資料，圖像處理裝置301算出θ修正量。位置控制裝置302根據該θ修正量對筒夾402實施θ修正，從晶圓W拾取作為拾取對象的晶粒D。
如此般，接合頭420的筒夾402是根據晶圓辨識攝像機201及基板辨識攝像機203所拍攝的圖像，移動到晶圓W上(點P 0)而將晶粒D拾取。拾取後，接合頭420的筒夾402移動到點P 2。
在點P 2，讓筒夾402的旋轉中心(Xp,Yp,θp)對準構裝位置的中心(Xm,Ym,θm)，而將從晶圓W拾取後的晶粒D構裝於基板S。
依據實施例，可修正起因於旋轉機構之機械精度之旋轉偏差，可改善接合的旋轉精度而能夠改善接合精度。
＜變形例＞ 以下，針對實施例之代表性的變形例，舉出幾個例子。在以下變形例的說明中，對於與在上述實施例所說明者具有同樣構成及功能的部分，可使用與上述實施例同樣的符號。而且，針對該部分的說明，在技術上不矛盾的範圍內，可適宜援用上述實施例的說明。又上述實施例的一部分及複數個變形例之全部或一部分，在技術上不矛盾的範圍內，可適宜且複合地運用。
(第一變形例) 針對第一變形例的晶粒接合器，使用圖9做說明。圖9係第一變形例之晶粒接合器的主要部分之概略側視圖。
第一變形例的晶粒接合器100，是將由拾取頭220所拾取的晶粒D一度載置在中間載台330的保持部(保持位置)，將所載置的晶粒D由接合頭420再度拾取，將其接合並構裝於被搬運到接合位置的基板S上。
晶粒接合器100係具備：辨識晶圓W上之晶粒D的姿勢之晶圓辨識攝像機201、辨識中間載台330上所載置之晶粒D的姿勢之載台辨識攝像機205、以及辨識接合載台430上之基板S的構裝位置之基板辨識攝像機203。
在本變形例必須修正辨識攝像機間的姿勢偏差之攝像機包含：與基於接合頭420的拾取相關之載台辨識攝像機205、與基於接合頭420之往接合位置的接合相關之基板辨識攝像機203。
又晶粒接合器100係具備：設置在中間載台330和接合載台430間之背面拍攝式攝像機204。背面拍攝式攝像機204是將接合頭420在移動中所吸附之晶粒D或筒夾402的狀態從正下方觀察。
接下來，針對接合頭420從中間載台330將晶粒D拾取並構裝於基板S的程序，使用圖9簡單地說明。
載台辨識攝像機205拍攝中間載台330上之晶粒D的表面，並將所拍攝的圖像往圖像處理裝置301輸出。圖像處理裝置301，是將所拍攝之晶粒D的圖像實施圖像處理，藉此算出晶粒D的中心位置(Xd,Yd,θd)。
基板辨識攝像機203拍攝基板S之既定的晶粒黏著位置，並將所拍像的圖像往圖像處理裝置301輸出。圖像處理裝置301將所拍攝的基板S之圖像實施圖像處理，藉此算出基板S的構裝位置之中心位置(Xm,Ym,θm)。
進而，位置控制裝置302讓筒夾402的旋轉中心(Xp,Yp,θp)對準圖像處理裝置301所算出之晶粒D的中心位置。這時，是根據晶粒D之旋轉方向的偏差、基板S之旋轉方向的偏差及θ旋轉的映射資料，圖像處理裝置301算出θ修正量。位置控制裝置302根據該θ修正量對筒夾402實施θ修正，而從中間載台330拾取作為拾取對象的晶粒D。
如此般，接合頭420之筒夾402，是根據載台辨識攝像機205及基板辨識攝像機203所拍攝的圖像，移動到中間載台330上(點P 3)並拾取晶粒D。拾取後，接合頭420的筒夾402移動到點P 2。
在點P 2，讓筒夾402的旋轉中心(Xp,Yp,θp)對準構裝位置的中心(Xm,Ym,θm)，將從中間載台330拾取後的晶粒D構裝於基板S。
(第二變形例) 針對旋轉機構的偏差做了說明，但在筒夾的更換時，會有發生位置偏差的情形。針對在筒夾的更換時之位置偏差，使用圖10及圖11做說明。圖10係顯示接合頭的一部分之剖面圖。圖11係第二變形例之晶粒接合器之筒夾的底面的θ偏差之說明圖。圖11(a)顯示背面拍攝式攝像機所拍攝之旋轉量指令值為0度的情況之理想的底面之圖像。圖11(b)顯示在θ方向發生偏差之底面的圖像一例。圖11(c)顯示在X方向及Y方向發生偏差之底面的圖像一例。
如圖10所示般，接合頭420是在作為固定部之主軸403上，將按照晶粒大小而更換的筒夾402藉由固定具404進行固定安裝。筒夾402是由安裝部402c及吸附晶粒D的底面部402d所構成。在主軸403和筒夾402的安裝部402c之間必然存在有機械性間隙，若藉由固定具404進行固定，會有筒夾402的中心和旋轉中心不一致的情形。如圖11所示般，每次更換時，會有在θ方向、X方向及Y方向發生偏差的情形。
在本變形例，是使用例如背面拍攝式攝像機，在每次更換筒夾時，除了實施例之修正基於旋轉機構的偏差以外，還作成筒夾的旋轉中心之修正資料。藉此，在構裝時將旋轉中心的偏差自動修正。結果，不降低生產性就能讓構裝精度提高。
使用圖4來說明，筒夾402的旋轉中心位置依其旋轉角度而變動的情況之修正用的映射資料之作成方法。
與實施例同樣的，圖像處理裝置301是藉由背面拍攝式攝像機204從筒夾402的下方側拍攝筒夾402的底面(吸附晶粒D之面)。與實施例同樣的，圖像處理裝置301透過位置控制裝置302往旋轉機構408輸出旋轉量指令值，旋轉機構408根據該旋轉量指令值將筒夾402旋轉。與實施例同樣的，圖像處理裝置301透過位置控制裝置302讓筒夾402按旋轉機構408之最小解析度單位等的既定角度進行旋轉。與實施例同樣的，圖像處理裝置301藉由背面拍攝式攝像機204在每個既定角度拍攝標記402a,402b。
與實施例同樣的，圖像處理裝置301將所拍攝之晶粒D的圖像進行二值化等的圖像處理來算出二個標記402a,402b各自的重心位置。圖像處理裝置301，根據二個標記402a,402b的重心位置，亦即根據連結二個重心位置的直線之中心點O和基準直線所形成的角度，來算出(測定)筒夾402之旋轉中心Ot及實際的旋轉量(實際旋轉量)。圖像處理裝置301，是以中心點O和旋轉中心Ot之偏差量及旋轉量指令值(指令角度)和實際旋轉量(測定結果)之偏差量(位移量)作為映射資料，而在圖像處理裝置301或位置控制裝置302的記憶裝置進行儲存並保存(記錄)。
與實施例同樣的，以成為驅動部側的齒輪411a、從動部側的齒輪411b、皮帶411c之齒數的公倍數之旋轉圈數的量進行映射資料的記錄。
例如，圖像處理裝置301是將旋轉量指令值0度~360度的旋轉進行上述公倍數的旋轉圈數，將各個旋轉動作後之由背面拍攝式攝像機204所拍攝的圖像實施圖像處理。而且，圖像處理裝置301，除了與實施例同樣的旋轉量指令值(指令角度)和實際旋轉量(測定結果)之偏差量(位移量、△θ)，還加上X座標的誤差(△X)及Y座標的誤差(△Y)作為映射資料，並保存於控制裝置14的記憶裝置。
接合頭420從晶圓W將晶粒D拾取並構裝於基板S的程序，是與實施例相同。
以上，是對本發明人等的發明根據實施例及變形例做具體地說明，但本發明並不限定於上述實施例及變形例，當然可做各種變更。
例如，在實施例，作為將齒輪411a的旋轉傳遞到齒輪411b之傳遞機構，雖是說明使用正時皮帶411c的例子，但傳遞機構亦可為齒輪。
又在實施例及變形例，θ的算出方法雖是說明使用二個圓形標記的重心之方法，但亦可取代圓形標記，而設置與筒夾之下表面的端部所形成之一邊平行及垂直之直線的標記。可利用該直線的複數處之邊緣偵測而從該直線的方向求出θ，或登記以型樣匹配(pattern matching)為代表的樣版模型(Template model)，根據該模型的偵測結果或複數個模型的偵測結果間所形成的方向來求出θ。
在實施例及變形例，雖是說明接合頭420在拾取晶粒D之前進行旋轉修正的例子，但在拾取前不進行旋轉修正，接合頭420在接合時將晶粒旋轉修正之後再進行接合亦可。
又在實施例及變形例，雖是說明在晶圓上或中間載台之晶粒的位置測定中偵測旋轉方向之偏差量的例子，但在接合頭420將晶粒D拾取之後，基於背面拍攝式攝像機之晶粒的位置測定中偵測到旋轉方向的偏差量的情況，接合頭420在接合時將晶粒進行旋轉修正之後，再進行接合亦可。
又在實施例及變形例，雖是說明進行旋轉修正的例子，但關於在一個基板上必須進行複數種類的旋轉角度(例如90度、180度)之接合的製品，以每個欲接合的晶粒以必要的角度旋轉並進行旋轉修正亦可。
又在實施例及變形例，雖是說明接合頭的旋轉修正，但亦可運用於拾取頭或具有用於旋轉保持部的旋轉機構之中間載台。當運用於拾取頭的情況，是在第一變形例之拾取裝置112和中間載台330之間且拾取頭220的下方設置作為攝像裝置之背面拍攝式攝像機。當運用於中間載台的情況，是在第一變形例之中間載台330上設置：與接合頭420之旋轉機構同樣的旋轉機構、及藉由旋轉機構旋轉且用於保持晶粒的保持部，作為攝像裝置是使用載台辨識攝像機205。
又在第一變形例，拾取頭及接合頭分別具備一個，但分別具備2個以上亦可。
又在實施例及變形例，雖是以晶粒的表面朝上的狀態進行接合，但在將晶粒拾取後讓晶粒的表背面翻轉，而以晶粒的背面朝上的狀態進行接合亦可。在此情況，可不設置中間載台。該裝置稱為覆晶(flip chip)接合器。
又在實施例雖是說明晶粒從晶圓拾取的例子，但從收納有製品晶粒的托盤(tray)等拾取亦可。
14:控制裝置 100:晶粒接合器(晶粒接合裝置) 201:晶圓辨識攝像機 203:基板辨識攝像機 204:背面拍攝式攝像機(攝像裝置) 205:載台辨識攝像機(攝像裝置) 212:切割膠帶 213:XY台 308:θ軸馬達(驅動部) 402:筒夾(保持部) 403:主軸(旋轉軸) 408:旋轉機構 409:齒輪411b的旋轉中心 410:主軸403的中心 411:皮帶輪暨皮帶部 411a:齒輪(第一齒輪) 411b:齒輪(第二齒輪) 411c:皮帶(傳遞機構) 420:接合頭 D:晶粒 S:基板 W:晶圓
[圖1]係將實施例的晶粒接合器從上方觀察之概念圖。 [圖2](a),(b)係用於說明圖1所示的晶粒接合器之攝像機的功能之示意圖。 [圖3]係用於說明圖1所示的晶粒接合器之對準機構的控制系統。 [圖4]係用於說明圖1所示的晶粒接合器的動作之示意圖。 [圖5]係用於說明圖4所示的接合頭的旋轉機構之側視圖。 [圖6](a),(b)係用於說明圖5所示的旋轉機構之機械機構的精度問題。 [圖7]係顯示指令值和實際旋轉量的關係。 [圖8]係顯示設置於筒夾之標記。 [圖9]係第一變形例之晶粒接合器的主要部之概略側視圖。 [圖10]係顯示接合頭的一部分之剖面圖。 [圖11](a)~(c)係第二變形例之晶粒接合器的筒夾之底面的θ偏差之說明圖。
201:晶圓辨識攝像機
203:基板辨識攝像機
204:背面拍攝式攝像機
212:切割膠帶
213:XY台
308:θ軸馬達
402:筒夾(保持部)
403:主軸(旋轉軸)
408:旋轉機構
409:齒輪411b的旋轉中心
410:主軸403的中心
411:皮帶輪暨皮帶部
420:接合頭
D:晶粒
S:基板
W:晶圓

Claims (18)

  1. 一種晶粒接合裝置，係具備： 保持晶粒之保持部、 讓支承前述保持部的旋轉軸旋轉之旋轉機構、 拍攝前述保持部之攝像裝置、以及 控制前述旋轉機構及前述攝像裝置之控制裝置， 前述旋轉機構係具備：驅動部、安裝於前述驅動部之第一齒輪、安裝於前述旋轉軸之第二齒輪、以及將前述第一齒輪的旋轉傳遞到前述第二齒輪之傳遞機構， 前述控制裝置構成為， 藉由前述旋轉機構讓前述保持部旋轉既定的旋轉角度，在每個前述旋轉角度藉由前述攝像裝置拍攝前述保持部之與前述晶粒接觸的面， 根據所拍攝的圖像算出前述保持部的旋轉量，且算出每個前述旋轉角度之旋轉量指令值和前述旋轉量的偏差量來作為映射資料， 以成為前述第一齒輪、前述第二齒輪、前述傳遞機構之齒數的公倍數之旋轉圈數的量進行前述映射資料的算出。
  2. 如請求項1所述之晶粒接合裝置，其中， 前述控制裝置構成為，以成為前述公倍數的最小公倍數之旋轉圈數的量進行前述映射資料的算出。
  3. 如請求項1所述之晶粒接合裝置，其中， 前述控制裝置構成為，以成為複數個最小公倍數的旋轉圈數的量進行前述映射資料的算出，並將每個前述旋轉角度平均化。
  4. 如請求項1所述之晶粒接合裝置，其中， 前述控制裝置構成為，在每次將晶粒拾取時或每次將晶粒載置於既定位置時，根據前述映射資料進行前述保持部的旋轉修正。
  5. 如請求項4所述之晶粒接合裝置，其中， 前述控制裝置構成為，根據前述映射資料和前述旋轉機構的絕對位置來決定修正量。
  6. 如請求項5所述之晶粒接合裝置，其中， 前述控制裝置構成為，在輸入前述保持部之旋轉量的指令值之前，根據從到達位置所預料的偏差量而預先算出到達位置的前述修正量。
  7. 如請求項1所述之晶粒接合裝置，其中， 前述保持部具備二個標記， 前述控制裝置構成為，根據前述拍攝的圖像算出前述二個標記各自的重心位置，根據前述算出的重心位置算出前述保持部之實際的旋轉量。
  8. 如請求項1至7之任一項所述之晶粒接合裝置，其中， 前述保持部係安裝於附接頭之筒夾，前述附接頭係將晶粒拾取並載置於既定位置， 前述攝像裝置設置在前述附接頭的下方。
  9. 如請求項8所述之晶粒接合裝置，其中， 前述附接頭係從晶圓將晶粒拾取並載置於基板之接合頭。
  10. 如請求項8所述之晶粒接合裝置，其係進一步具備： 中間載台、及 從晶圓將晶粒拾取並載置於前述中間載台之拾取頭， 前述附接頭係從前述中間載台將晶粒拾取並載置於基板之接合頭。
  11. 如請求項8所述之晶粒接合裝置，其中， 前述控制裝置構成為， 進一步根據前述拍攝的圖像來算出前述筒夾的旋轉中心，且算出每個前述旋轉角度之前述旋轉中心的偏差量並登記在前述映射資料， 在前述附接頭每次將前述晶粒拾取時或載置於既定位置時，根據前述映射資料進行前述筒夾的位置修正。
  12. 如請求項11所述之晶粒接合裝置，其中， 登記在前述映射資料之前述旋轉中心的偏差量，係每個前述旋轉角度之X方向、Y方向及θ方向的偏差量。
  13. 如請求項1所述之晶粒接合裝置，其中， 前述旋轉軸係由主軸所構成， 前述傳遞機構係由正時皮帶或齒輪所構成。
  14. 如請求項1所述之晶粒接合裝置，其中， 前述保持部設置在中間載台，前述中間載台係供從晶圓拾取晶粒並載置， 前述攝像裝置設置在前述中間載台的上方。
  15. 一種半導體裝置之製造方法，係包含： 將晶圓環搬入晶粒接合裝置之工序，前述晶粒接合裝置係具備：保持晶粒之保持部、讓支承前述保持部的旋轉軸旋轉之旋轉機構、拍攝前述保持部之攝像裝置、以及控制前述旋轉機構及前述攝像裝置之控制裝置，前述旋轉機構係具備：驅動部、安裝於前述驅動部之第一齒輪、安裝於前述旋轉軸之第二齒輪、以及將前述第一齒輪的旋轉傳遞到前述第二齒輪之傳遞機構，前述控制裝置構成為，藉由前述旋轉機構讓前述保持部旋轉既定的旋轉角度，在每個前述旋轉角度藉由前述攝像裝置拍攝前述保持部之與前述晶粒接觸的面，根據所拍攝的圖像算出前述保持部的旋轉量，且算出每個前述旋轉角度之旋轉量指令值和前述旋轉量的偏差量來作為映射資料並儲存於記憶裝置，以成為前述第一齒輪、前述第二齒輪、前述傳遞機構之齒數的公倍數之旋轉圈數的量進行前述映射資料的儲存，以及 在每次將晶粒拾取時或每次將晶粒載置於既定位置時，根據前述映射資料進行前述保持部的旋轉修正之工序。
  16. 如請求項15所述之半導體裝置之製造方法，其係包含： 從晶圓將晶粒拾取，並將所拾取的前述晶粒載置於基板之工序。
  17. 如請求項15所述之半導體裝置之製造方法，其係包含： 從晶圓將晶粒拾取，並將所拾取的前述晶粒載置於中間載台的工序，以及 從前述中間載台將晶粒拾取，並將所拾取的前述晶粒載置於基板之工序。
  18. 如請求項15所述之半導體裝置之製造方法，其中， 根據前述拍攝的圖像算出前述保持部的旋轉中心，算出每個前述旋轉角度之前述旋轉中心的偏差量並登記在前述映射資料。
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