TWI805188B - 位置控制裝置、位置控制方法、位置控制程式以及接合裝置 - Google Patents

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Abstract

位置控制裝置包括：工具部，對載置於平台的對象物進行作業；第一攝像單元，拍攝設定於平台或對象物的基準指標而輸出第一圖像；第二攝像單元，拍攝基準指標而輸出第二圖像；頭部，支持工具部、第一攝像單元及第二攝像單元；計算部，基於第一圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第一指標像、及第二圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第二指標像，算出基準指標的三維座標；以及驅動控制部，基於三維座標使工具部相對於對象物接近或遠離。藉由此種位置控制裝置，可實現相對於頭部的對象物的精確的三維座標測量，並且縮短自對象物的三維座標測量至執行作業為止的前置時間。

Description

位置控制裝置、位置控制方法、位置控制程式以及接合裝置
本發明是有關於一種位置控制裝置、位置控制方法、位置控制程式及接合裝置。
例如於晶粒黏合機(die bonder)等半導體晶片的製造時所利用的裝置中，首先利用照相機對晶粒襯墊(die pad)等作業對象物自正上方進行拍攝而確認其位置。繼而，使照相機退避後，使支持接合工具(bonding tool)等工具的頭部移動至該作業對象的正上方，進行接合等作業(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2014-036068號公報
於循序(sequential)執行位置確認與作業的情形下，不僅需要時間，而且有時於位置確認與作業之間，所測量的位置因熱的影響等而發生偏移。另外，若於與頭部分開的其他結構體安裝攝像單元，則產生測量誤差的因素增大。另一方面，若將先前 的攝像單元配設於頭部的工具旁，則因其視野狹窄而難以觀察作業對象物。
本發明是為了解決此種問題而成，提供一種位置控制裝置等，可實現相對於頭部的對象物的精確的三維座標測量，並且縮短自對象物的三維座標測量至執行作業為止的前置時間(lead time)。
本發明的第一態樣的位置控制裝置包括：工具部，對載置於平台的對象物進行作業；第一攝像單元，拍攝設定於平台或對象物的基準指標而輸出第一圖像；第二攝像單元，拍攝基準指標而輸出第二圖像；頭部，支持工具部、第一攝像單元及第二攝像單元；計算部，基於第一圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第一指標像、及第二圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第二指標像，算出基準指標的三維座標；以及驅動控制部，基於三維座標使工具部相對於對象物接近或遠離。
另外，本發明的第二態樣的位置控制方法具有：攝像步驟，使支持於頭部的第一攝像單元及第二攝像單元分別拍攝基準指標，該基準指標設定於平台或載置於平台的對象物；計算步驟，基於第一攝像單元輸出的第一圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第一指標像、及第二攝像單元輸出的第二圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第二指標像，算出基準指標的三維座標；以及驅動步驟，使支持於頭部且對於對象物進行作業的工具部基於 三維座標相對於對象物接近或遠離。
另外，本發明的第三態樣的位置控制程式使電腦執行：攝像步驟，使支持於頭部的第一攝像單元及第二攝像單元分別拍攝基準指標，該基準指標設定於平台或載置於平台的對象物；計算步驟，基於第一攝像單元輸出的第一圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第一指標像、及第二攝像單元輸出的第二圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第二指標像，算出基準指標的三維座標；以及驅動步驟，使支持於頭部且對於對象物進行作業的工具部基於三維座標相對於對象物接近或遠離。
另外，本發明的第四態樣的接合裝置包括：接合工具，對載置於平台的基板的搭載區域接合半導體晶片；第一攝像單元，拍攝設定於平台或基板的基準指標而輸出第一圖像；第二攝像單元，拍攝基準指標而輸出第二圖像；頭部，支持接合工具、第一攝像單元及第二攝像單元；計算部，基於第一圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第一指標像、及第二圖像中所拍攝到的作為基準指標的像的第二指標像，算出基準指標的三維座標；以及驅動控制部，基於三維座標使保持半導體晶片的接合工具相對於搭載區域接近或遠離。
根據本發明，可提供一種位置控制裝置等，可實現相對於頭部的對象物的精確的三維座標測量，並且縮短自對象物的三維座標測量至執行作業為止的前置時間。
100:晶粒黏合機
110:頭部
120:接合工具
121:第一確認指標
122:第二確認指標
130:第一攝像單元
131:第一光學系統
131a:物側透鏡群
131b:像側透鏡群
132:第一攝像元件
133:光欄
140:第二攝像單元
141:第二光學系統
142:第二攝像元件
150:頭驅動馬達
160:工具驅動馬達
170:運算處理部
171:圖像獲取部
172:計算部
173:驅動控制部
180:記憶部
181:變換表
190:輸入輸出器件
210:架台
220:平台
310:半導體晶片
320:晶粒襯墊
321:指標
321a:指標A
321b:指標B
330:引線框架
400:測試卡
400':測試卡像
410:點
410':點像
Dp:景深
P:直線
S1、S3:平面
S2:假想面
S101~S109:步驟
θ:旋轉量
圖1為示意性地表示本實施形態的晶粒黏合機的主要部分的立體圖。
圖2為晶粒黏合機的系統結構圖。
圖3為用以說明沙姆(scheimpflug)光學系統的說明圖。
圖4為用以說明三維座標的計算原理的說明圖。
圖5為說明運算處理部的處理順序的流程圖。
圖6為用以說明對一個晶粒襯墊設有兩個指標的情形下的中心座標的計算的圖。
圖7為表示於接合工具的頂端部設有確認指標的狀況的立體圖。
以下，藉由發明的實施形態對本發明加以說明，但並非將申請專利範圍的發明限定於以下的實施形態。另外，未必實施形態中說明的結構全部作為解決課題的手段而必需。
圖1為示意性地表示本實施形態的晶粒黏合機100的主要部分的立體圖。晶粒黏合機100為組入有位置控制裝置的半導體製造裝置的一例，為將半導體晶片310載置於引線框架(lead frame)330的晶粒襯墊320並接著的接合裝置。引線框架330為載置於平台220的基板的一例，晶粒襯墊320是基板為引線框架330的情形下的載置半導體晶片310的載置區域。
晶粒黏合機100主要包括頭部110、接合工具120、第一攝像單元130及第二攝像單元140。頭部110支持接合工具120、第一攝像單元130及第二攝像單元140，藉由頭驅動馬達150而可於平面方向移動。平面方向如圖所示，為由X軸方向及Y軸方向規定的水平方向，亦為載置於架台210的平台220的移動方向。
接合工具120於頂端部吸附半導體晶片310，載置於平台220所載置的引線框架330的晶粒襯墊320，加壓/加熱而接著。接合工具120藉由工具驅動馬達160而可相對於頭部110於高度方向移動。高度方向如圖所示，為與平面方向正交的Z軸方向。
第一攝像單元130為用以拍攝位於接合工具120的下方的引線框架330的攝像單元，包括第一光學系統131及第一攝像元件132。具體將於後述，但第一攝像單元130使光軸朝向接合工具120的下方而傾斜設於頭部110。第一光學系統131及第一攝像元件132配置為以平行於平台220的平台面的平面成為焦點面的方式滿足沙姆條件。
第二攝像單元140為用以拍攝位於接合工具120的下方的引線框架330的攝像單元，包括第二光學系統141及第二攝像元件142。具體將於後述，但第二攝像單元140於相對於接合工具120而與第一攝像單元130相反之側，使光軸朝向接合工具120的下方而傾斜設於頭部110。第二光學系統141及第二攝像元件142配置為以平行於平台220的平台面的平面成為焦點面的方式滿足沙姆條件。
XYZ座標系統為以頭部110的基準位置作為原點的空間座標系統。晶粒黏合機100藉由第一攝像單元130及第二攝像單元140來拍攝設於引線框架330的指標321，根據該些像算出指標321的三維座標(XR，YR，ZR)。指標321為作為參考標記(reference mark)的基準指標。基準指標除了專用地設置的參考標記以外，只要為於作業對象上可觀察的配線圖案、槽、邊緣等可穩定地算出三維座標的對象即可。
於引線框架330表面，晶粒襯墊320相對於指標321的相對位置已知。因此，晶粒黏合機100可根據指標321的三維座標(XR，YR，ZR)來導出晶粒襯墊320的中心座標(XT，YT，ZT)。再者，本實施形態中，設想晶粒襯墊320與指標321設於引線框架330的同一平面上，故而ZR=ZT。晶粒黏合機100以晶粒襯墊320的中心座標(XT，YT，ZT)作為接近目標來驅動頭部110及接合工具120，向該座標搬送半導體晶片310。
圖2為晶粒黏合機100的系統結構圖。晶粒黏合機100的控制系統主要包含運算處理部170、記憶部180、輸入輸出器件190、第一攝像單元130、第二攝像單元140、頭驅動馬達150及工具驅動馬達160。運算處理部170為進行晶粒黏合機100的控制及程式的執行處理的處理器(中央處理單元(Central Processing Unit，CPU))。處理器亦可為與特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)等運算處理晶片協作的結構。運算處理部 170讀出記憶於記憶部180的位置控制程式，執行與位置控制有關的各種處理。
記憶部180為不揮發性的記憶媒體，例如包含硬碟驅動器(Hard Disk Drive，HDD)。記憶部180除了可記憶執行晶粒黏合機100的控制或處理的程式以外，還可記憶用於控制或運算的各種參數值、函數、查找表(look-up table)等。記憶部180尤其記憶變換表181。變換表181具體將於後述，但為若輸入第一指標像的座標值及第二指標像的座標值則變換為指標321的三維座標(XR，YR，ZR)的查找表。此處，第一指標像為第一攝像單元130輸出的第一圖像中所拍攝到的指標321的像，第二指標像為第二攝像單元140輸出的第二圖像中所拍攝到的指標321的像。
輸入輸出器件190例如包含鍵盤、滑鼠、顯示監視器，為受理用戶進行的菜單操作或向用戶提示資訊的器件。例如，運算處理部170亦可將第一圖像與第二圖像排列顯示於作為輸入輸出器件190之一的顯示監視器。
第一攝像單元130自運算處理部170接收拍攝要求訊號而執行拍攝，將第一攝像元件132所輸出的第一圖像以圖像訊號的形式向運算處理部170發送。同樣地，第二攝像單元140自運算處理部170接收拍攝要求訊號而執行拍攝，將第二攝像元件142所輸出的第二圖像以圖像訊號的形式向運算處理部170發送。
頭驅動馬達150自運算處理部170接收驅動訊號而使頭部110於XY方向移動。工具驅動馬達160自運算處理部170接 收驅動訊號而使接合工具120於Z方向移動。
運算處理部170亦承擔作為功能運算部的作用，該功能運算部根據位置控制程式所指示的處理來執行各種運算。運算處理部170可作為圖像獲取部171、計算部172、驅動控制部173發揮功能。圖像獲取部171向第一攝像單元130及第二攝像單元140發送拍攝要求訊號，獲取第一圖像的圖像訊號及第二圖像的圖像訊號。
計算部172基於第一圖像中所拍攝到的作為指標321的像的第一指標像、及第二圖像中所拍攝到的作為指標321的像的第二指標像，算出指標321的三維座標(XR，YR，ZR)。具體而言，使用變換表181獲得三維座標(XR，YR，ZR)。驅動控制部173生成對頭驅動馬達150進行驅動的驅動訊號、及對工具驅動馬達160進行驅動的驅動訊號，向各馬達發送。例如，計算部172若根據指標321的三維座標(XR，YR，ZR)算出晶粒襯墊320的中心座標(XT，YT，ZT)，則生成使接合工具120向(XT，YT，ZT)接近的驅動訊號，向工具驅動馬達160發送。
圖3為用以說明第一攝像單元130所採用的沙姆光學系統的說明圖。於第二攝像單元140亦採用同樣的沙姆光學系統，但此處代表性地對第一攝像單元130的沙姆光學系統加以說明。
圖3中，平面S1為相對於平台220的平台面平行地配置的晶粒襯墊320的預計焦點面。假想面S2為包含第一光學系統131的主平面的平面，所述第一光學系統131以物側透鏡群131a及像 側透鏡群131b作為結構群。平面S3為包含第一攝像元件132的受光面的平面。本實施形態中，沙姆光學系統包含滿足沙姆條件而配置的第一光學系統131及第一攝像元件132。所謂滿足沙姆條件的配置，為平面S1、假想面S2、平面S3於共同的直線P上相互交叉的配置。
再者，圖3為了容易理解沙姆條件進行說明，使物側透鏡群131a與晶粒襯墊320接近來表示，但實際上如圖1所示般相互遠離。接合工具120可於晶粒襯墊320的上部空間中，不與第一攝像單元130干擾地於Z軸方向移動。
光欄133配置於物側透鏡群131a與像側透鏡群131b之間，限制通過的光束。可藉由光欄133的直徑來調整景深Dp。因此，例如若保持半導體晶片310的接合工具120的頂端部接近至景深Dp內，則第一攝像單元130可將半導體晶片310與引線框架330面一起以聚焦狀態拍攝。
第一攝像單元130如以上般滿足沙姆條件，故而只要設於引線框架330上的指標321容納於第一攝像單元130的視野內，則能以聚焦狀態拍攝指標321。另外，亦可將指標321與晶粒襯墊320一起以聚焦狀態拍攝於一個圖像。
第二攝像單元140包括與第一攝像單元130同樣的結構，相對於包含接合工具120的中心軸的YZ平面而對稱地配設於頭部110。因此，第二攝像單元140亦與第一攝像單元130同樣地，只要設於引線框架330上的指標321容納於第二攝像單元140的 視野內，則能以聚焦狀態拍攝指標321。另外，亦可將指標321與晶粒襯墊320均以聚焦狀態拍攝於一個圖像。
本實施形態中，藉由物側透鏡群131a及像側透鏡群131b來實現兩側遠心(telecentric)。藉此，可使觀察對象以一定的倍率成像於攝像元件上，故而便於計算三維座標。尤其於沙姆光學系統中，較理想為存在於直線P側的觀察對象與存在於遠離直線P之側的觀察對象均於成像面成為同倍率的物側遠心。
圖4為用以說明指標321的三維座標(XR，YR，ZR)的計算原理的說明圖。尤其為說明生成變換表181的順序的圖。變換表181是使用第一攝像單元130的第一圖像及第二攝像單元140的第二圖像而生成，所述第一攝像單元130的第一圖像及第二攝像單元140的第二圖像是將具有與引線框架330相同的厚度的測試卡(chart)400載置於接合工具120正下方的平台220上並對其進行拍攝而成。
於測試卡400的表面，以經設定的間隔矩陣狀地印刷有多個點410。將頭部110的高度調整為Z=h1、h2、h3…，以各高度對此種測試卡400執行拍攝，獲得第一圖像與第二圖像的對。
由於第一攝像單元130及第二攝像單元140採用沙姆光學系統，故而所得的測試卡像400'是全面為聚焦狀態，並且分別變形為相互反向的梯形。若作為圖像座標系統而將橫軸設為x軸，將縱軸設為y軸，則第一圖像與第二圖像中相互對應的點像410'的座標是如(x1k，y1k)、(x2k，y2k)般算出。
關於測試卡400的各點410，平台220上的座標(Xk，Yk)已知，且高度hk=ZK於拍攝時調整，故而各點410的三維座標(Xk，Yk，ZK)於拍攝時確定。而且，由於算出以高度hk拍攝的第一圖像與第二圖像的各點像410'的座標(x1k，y1k)、(x2k，y2k)，故而可於各點410與作為其像的點像410'之間獲取座標的對應關係。即，可在執行拍攝的每個高度，離散地獲取三維座標(Xk，Yk，ZK)與二維座標(x1k，y1k)、二維座標(x2k，y2k)的對應關係。將此種對應關係記述於變換表181。
如此記述而生成的變換表181為表示三維座標(Xk，Yk，ZK)與二維座標(x1k，y1k)、二維座標(x2k，y2k)的對應關係的資料的集合體，可用作查找表。即，若參照變換表181，則可將第一指標像的座標值(x1R，y1R)及第二指標像的座標值(x2R，y2R)變換為指標321的三維座標(XR，YR，ZR)。再者，於所算出的(x1R，y1R)與(x2R，y2R)的組合不存在於變換表181的情形下，只要以存在於變換表181的周邊座標進行插補處理即可。
另外，不限於查找表形式的變換表181，亦可使用其他方法將第一指標像的座標值(x1R，y1R)及第二指標像的座標值(x2R，y2R)變換為指標321的三維座標(XR，YR，ZR)。例如，可使用測試卡400根據事先獲得的三維座標(Xk，Yk，ZK)與二維座標(x1k，y1k)、二維座標(x2k，y2k)的對應關係預先求出多項式近似函數，藉此由(x1R，y1R)及(x2R，y2R)變換為(XR，YR，ZR)。如此，於使用基於實測資料所生成的查找表或多項式近 似函數等的情形下，於實測資料吸收透鏡的相差或攝像單元的安裝誤差等由結構要素引起的誤差因素，故而可期待算出精度更高的三維座標。
另一方面，亦可不依賴於實測資料，而使用沙姆的幾何條件或於兩個攝像元件間規定的基線長等，以算術方式求出變換式。例如，預先規定以光學系統或攝像元件的傾角等物理量作為參數的將梯形像變換為矩形像的變換矩陣，對第一圖像及第二圖像利用該變換矩陣進行梯形補正。繼而，將進行了梯形補正的兩個圖像作為立體圖像，根據相互的像的位置偏移量來算出觀察對象的三維座標。根據此種方法，於省去使用測試卡等事先獲取實測資料的方面便利。
繼而，對利用晶粒黏合機100進行的一系列接合處理加以說明。圖5為說明運算處理部170的處理順序的流程圖。此處，對下述處理進行說明，即：自接合工具120吸附有半導體晶片310的狀態起，將半導體晶片310接著於晶粒襯墊320並退避為止。
驅動控制部173於步驟S101中，向頭驅動馬達150發送使頭部110向基準位置移動的驅動訊號。頭驅動馬達150接收驅動訊號，使頭部110向基準位置移動。此處，基準位置為設想下述情況的初期位置，即：接合工具120位於作為隨後要載置半導體晶片310的對象的晶粒襯墊320的正上方。
頭部110到達基準位置後，圖像獲取部171於步驟S102中向第一攝像單元130及第二攝像單元140發送拍攝要求訊號， 獲取第一圖像資料及第二圖像資料。圖像獲取部171將所獲取的圖像資料交給計算部172。
計算部172於步驟S103中，從自圖像獲取部171所接收的第一圖像資料的第一圖像中提取第一指標像的座標(x1R，y1R)，從第二圖像資料的第二圖像中提取第二指標像的座標(x2R，y2R)。繼而，進入步驟S104，計算部172參照變換表181，獲得和(x1R，y1R)與(x2R，y2R)的對相對應的三維座標(XR，YR，ZR)。進而，步驟S105中，利用晶粒襯墊320相對於指標321的相對位置的資訊，算出作為接近目標的晶粒襯墊320的中心座標(XT，YT，ZT)。
決定接近目標後，驅動控制部173於步驟S106中，為了調整水平位置的誤差，向頭驅動馬達150發送驅動訊號。藉此，接合工具120的中心於水平面中配置於(XT，YT)。繼而，驅動控制部173於步驟S107中，基於所算出的Z=ZT，使接合工具120向晶粒襯墊320接近，直至接合工具120所吸附的半導體晶片310載置於晶粒襯墊320上為止。此處，由於接合工具120的下降量根據所算出的ZT而精確地把握，故而驅動控制部173亦可於半導體晶片310與晶粒襯墊320即將接觸之前，使接合工具120高速下降。
將半導體晶片310載置於晶粒襯墊320後，運算處理部170於步驟S108中，執行將半導體晶片310接著於晶粒襯墊320的接合處理。接合處理完成後，驅動控制部173於步驟S109中使 接合工具120上升，自接著的半導體晶片310退避，結束一系列處理。
根據以上所說明的本實施形態，以接合工具120位於作為隨後要載置半導體晶片310的對象的晶粒襯墊320的正上方附近的方式使頭部110移動，於該位置拍攝指標321。指標321配置於作為作業對象的晶粒襯墊320的附近，晶粒襯墊320相對於指標321的相對位置為已知，故而可算出指標321的三維座標，可隨後立即對晶粒襯墊320執行作業。即，無需如先前技術般循序執行位置確認與作業，故而可抑制測量誤差，縮短自三維座標測量至執行作業為止的前置時間。
再者，於如本實施形態般基準指標(指標321)與作業對象(晶粒襯墊320)分開的情形下，較佳為該些基準指標(指標321)與作業對象(晶粒襯墊320)容納於各個攝像單元的同一視野內。即，較佳為以於第一圖像及第二圖像各自中一併拍攝到兩者的方式接近地配置。若以該程度接近，則頭部110的水平移動可抑制於微小量，故而可進一步縮短前置時間。再者，本實施形態中，作為基準指標的指標321設於引線框架330的表面，但只要作業對象以容納於同一視野內的程度接近，則基準指標亦可設於平台220上。另外，於在工具部進行作業的作業對象本身設有基準指標的情形下，亦可將其三維座標直接作為作業目標，故而更便利。
繼而，對若干變形例加以說明。所述實施例中，以引線 框架330端正地設置於平台220上為前提。然而，實際上亦有時以繞Z軸微小量地旋轉的狀態設置。若存在此種設置誤差，則即便晶粒襯墊320相對於指標321的相對位置已知，亦無法根據指標321的三維座標(XR，YR，ZR)來正確算出晶粒襯墊320的中心座標(XT，YT，ZT)。因此，於引線框架330上對一個晶粒襯墊320設置兩個以上的指標。
圖6為說明對一個晶粒襯墊320設有兩個指標的情形下的中心座標的計算的圖。如圖所示，例如於在引線框架330上隔著晶粒襯墊320於對角上分別設有指標A321a及指標B321b此兩個指標的情形下，於第一圖像中拍攝到指標A321a及指標B321b的兩個指標像，同樣地，於第二圖像中亦拍攝到指標A321a及指標B321b的兩個指標像。計算部172根據第一圖像中所拍攝到的指標A321a的指標像的座標、與第二圖像中所拍攝到的指標A321a的指標像的座標的對，算出指標A321a的三維座標(XRA，YRA，ZRA)。同樣地，根據第一圖像中所拍攝到的指標B321b的指標像的座標、與第二圖像中所拍攝到的指標B321b的指標像的座標的對，算出指標B321b的三維座標(XRB，YRB，ZRB)。
指標A321a及指標B321b的相對座標已知，因而若算出這些兩個的三維座標，則可把握繞Z軸的旋轉量θ。繞Z軸的旋轉量θ為引線框架330相對於平台220的設置誤差，因此計算部172可將該設置誤差納入考慮而算出中心座標(XT，YT，ZT)。即，驅動控制部173可使接合工具120向晶粒襯墊320接近。
進一步對變形例加以說明。所述實施例中，以接合工具120對頭部110無誤差地組裝為前提。但是，實際上亦有時產生組裝誤差。若存在此種組裝誤差，則即便可正確算出晶粒襯墊320的中心座標(XT，YT，ZT)，半導體晶片310亦自設想位置偏離地配置。因此，預先於接合工具120的頂端部設置兩個確認指標，於該些確認指標進入第一攝像單元130及第二攝像單元140的景深的時間點執行拍攝，基於其像來把握接合工具120的組裝誤差。
圖7表示於接合工具120的頂端部設有第一確認指標121及第二確認指標122的狀況。第一確認指標121設於接合工具120的頂端部側面中第一攝像單元130側，第二確認指標122同樣地設於頂端部側面中第二攝像單元140側。若接合工具120下降而頂端部向晶粒襯墊320接近，則第一確認指標121進入第一攝像單元130的視界且景深內，第二確認指標122進入第二攝像單元140的視界且景深內。於該時間點使接合工具120的下降暫停，藉由第一攝像單元130執行第一確認指標121的拍攝，藉由第二攝像單元140執行第二確認指標122的拍攝。
計算部172自第一圖像中提取第一確認指標121的指標像的座標(x1A，y1A)。同樣地，自第二圖像中提取第二確認指標122的指標像的座標(x2B，y2B)。其中，第一圖像中未拍攝到第二確認指標122的指標像，故而無法提取其座標(x1B，y1B)。同樣地，第二圖像中未拍攝到第一確認指標121的指標像，故而無法提取其座標(x2A，y2A)。
此處，於接合工具120的頂端部中，第一確認指標121與第二確認指標122的相對位置已知。因此，以成為三維座標(XA，YA，ZA)與三維座標(XB，YB，ZB)之差已知的相對位置的方式，來探索(XA，YA，ZA)與(XB，YB，ZB)的組合，所述三維座標(XA，YA，ZA)是由針對第一確認指標121的指標像所提取的(x1A，y1A)與假設的(x2A，y2A)的對所變換，所述三維座標(XB，YB，ZB)是由針對第二確認指標122的指標像所提取的(x2B，y2B)與假設的(x1B，y1B)的對所變換。若發現滿足條件的三維座標，則將該些三維座標決定為第一確認指標121及第二確認指標122的三維座標。
若如此獲得第一確認指標121及第二確認指標122的三維座標，則亦可精確地算出接合工具120的頂端部的座標。因此，即便接合工具120相對於頭部110包含少許的誤差進行組裝，亦可修正該誤差，將半導體晶片310高精度地載置於晶粒襯墊320。
以上，以晶粒黏合機100為例對本實施形態進行了說明，但可適用本實施形態的三維座標的計算方法或結構的位置控制裝置不限於晶粒黏合機。例如，亦可適用於覆晶黏合機或打線接合機。於適用於打線接合機的情形下，對載置於平台的對象物進行作業的工具部成為瓷嘴等。進而，亦可適用於將晶圓切片為半導體晶片的切割機(dicer)等。另外，不限於接合工具等工具部向對象物接近的情形，亦有時自對象物遠離。例如，於工具部挖穿對象物的表面後進行使工具部退避以不接觸特定部位的作業 的情形下，驅動控制部使工具部自對象物遠離。
100:晶粒黏合機
110:頭部
120:接合工具
130:第一攝像單元
131:第一光學系統
132:第一攝像元件
140:第二攝像單元
141:第二光學系統
142:第二攝像元件
150:頭驅動馬達
160:工具驅動馬達
210:架台
220:平台
310:半導體晶片
320:晶粒襯墊
321:指標
330:引線框架

Claims (10)

  1. 一種位置控制裝置，包括： 工具部，對載置於平台的對象物進行作業； 第一攝像單元，拍攝設定於所述平台或所述對象物的基準指標而輸出第一圖像； 第二攝像單元，拍攝所述基準指標而輸出第二圖像； 頭部，支持所述工具部、所述第一攝像單元及所述第二攝像單元； 計算部，基於所述第一圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第一指標像、及所述第二圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第二指標像，算出所述基準指標的三維座標；以及 驅動控制部，基於所述三維座標使所述工具部相對於所述對象物接近或遠離。
  2. 如請求項1所述的位置控制裝置，其中 所述第一攝像單元及所述第二攝像單元配置為各自的光學系統與攝像元件以平行於所述平台的平台面的平面成為焦點面的方式滿足沙姆條件。
  3. 如請求項2所述的位置控制裝置，其中 所述第一攝像單元及所述第二攝像單元各自的物體側光學系統為遠心。
  4. 如請求項2或請求項3所述的位置控制裝置，其中 所述計算部藉由參照預先準備的變換表，從而將所述第一指標像的座標與所述第二指標像的座標的對，變換為所述三維座標。
  5. 如請求項2或請求項3所述的位置控制裝置，其中 所述計算部對所述第一圖像及所述第二圖像進行將梯形像變換為矩形像的梯形補正處理，基於所述梯形補正處理後的所述第一指標像與所述第二指標像的位置偏移量來算出所述三維座標。
  6. 如請求項1至請求項3中任一項所述的位置控制裝置，其中 所述計算部基於所述第一圖像中所拍攝到的兩個以上的所述第一指標像、及所述第二圖像中所拍攝到的兩個以上的所述第二指標像，算出所述對象物相對於所述平台的設置誤差， 所述驅動控制部將所述設置誤差納入考慮而使所述工具部向所述對象物接近。
  7. 如請求項1至請求項3中任一項所述的位置控制裝置，其中 所述工具部藉由所述驅動控制部的控制而自所述頭部向所述對象物伸出， 所述計算部於所述工具部自所述頭部伸出的情形下，基於所述第一攝像單元輸出的第三圖像中所拍攝到的作為設於所述工具部的第一確認指標的像的第三指標像、及所述第二攝像單元輸出的第四圖像中所拍攝到的作為設於所述工具部的第二確認指標的像的第四指標像，算出所述工具部相對於所述頭部的組裝誤差， 所述驅動控制部將所述組裝誤差納入考慮而使所述工具部向所述對象物接近。
  8. 一種位置控制方法，包括： 攝像步驟，使支持於頭部的第一攝像單元及第二攝像單元分別拍攝基準指標，所述基準指標設定於平台或載置於所述平台的對象物； 計算步驟，基於所述第一攝像單元輸出的第一圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第一指標像、及所述第二攝像單元輸出的第二圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第二指標像，算出所述基準指標的三維座標；以及 驅動步驟，基於所述三維座標使支持於所述頭部且對所述對象物進行作業的工具部相對於所述對象物接近或遠離。
  9. 一種位置控制程式，使電腦執行： 攝像步驟，使支持於頭部的第一攝像單元及第二攝像單元分別拍攝基準指標，所述基準指標設定於平台或載置於所述平台的對象物； 計算步驟，基於所述第一攝像單元輸出的第一圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第一指標像、及所述第二攝像單元輸出的第二圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第二指標像，算出所述基準指標的三維座標；以及 驅動步驟，基於所述三維座標使支持於所述頭部且對所述對象物進行作業的工具部相對於所述對象物接近或遠離。
  10. 一種接合裝置，包括： 接合工具，對載置於平台的基板的搭載區域接合半導體晶片； 第一攝像單元，拍攝設定於所述平台或所述基板的基準指標而輸出第一圖像； 第二攝像單元，拍攝所述基準指標而輸出第二圖像； 頭部，支持所述接合工具、所述第一攝像單元及所述第二攝像單元； 計算部，基於所述第一圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第一指標像、及所述第二圖像中所拍攝到的作為所述基準指標的像的第二指標像，算出所述基準指標的三維座標；以及 驅動控制部，基於所述三維座標使保持所述半導體晶片的所述接合工具相對於所述搭載區域接近或遠離。
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