CH713447B1 - Method and device for the assembly of semiconductor chips. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Montage eines Halbleiterchips (1) auf einem Substrat, die/das eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips (1) oder störende Partikel erkennt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen des Halbleiterchips (1) an einem vorbestimmten Prüfungsort (2), mit einem Bildsensor einer Kamera (4) Aufnehmen eines Bildes, Ermitteln, ob das aufgenommene Bild Hinweise auf eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips (1) und/oder störende Partikel aufweist, und in Abhängigkeit des Resultats der Ermittlung entweder Montieren des Halbleiterchips (1) auf dem Substrat oder Auslösen einer vorbestimmten Aktion, wobei ein Muster (12) an einem ersten Ort und die Kamera (4) an einem zweiten Ort angeordnet sind, die Kamera (4) eine optische Achse (8) aufweist, die auf den Prüfungsort (2) gerichtet ist, das Muster (12) und die Kamera (4) so ausgerichtet sind, dass die an einem unversehrten Halbleiterchip (1) gespiegelte optische Achse (11) der Kamera (4) auf das Muster (12) auftrifft, so dass das Muster (12) im Blickfeld der Kamera (4) ist.The invention relates to a method and a device for mounting a semiconductor chip (1) on a substrate which detects possible damage to the semiconductor chip (1) or disruptive particles. The method comprises the following steps: Providing the semiconductor chip (1) at a predetermined test location (2), using an image sensor of a camera (4), recording an image, determining whether the recorded image is indicative of possible damage to the semiconductor chip (1) and / or having interfering particles, and depending on the result of the determination either mounting the semiconductor chip (1) on the substrate or triggering a predetermined action, a pattern (12) being arranged at a first location and the camera (4) being arranged at a second location , the camera (4) has an optical axis (8) which is directed towards the test location (2), the pattern (12) and the camera (4) are aligned so that the optical mirrored on an undamaged semiconductor chip (1) Axis (11) of the camera (4) hits the pattern (12) so that the pattern (12) is in the field of view of the camera (4).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Montage von Halbleiterchips. The invention relates to a method and a device for the assembly of semiconductor chips.

[0002] Halbleiterchips kommen überall zur Anwendung und sie sind im Laufe der letzten Jahre immer dünner geworden, um damit den Bau immer dünnerer Geräte wie Smartphones und Laptops zu ermöglichen. Zusätzlich werden die Halbleiterchips häufig in mehreren Lagen übereinander gestapelt, beispielsweise in Speicherchips. Je dünner die Halbleiterchips sind, desto grösser ist die Gefahr, dass sie bei der Montage beschädigt werden. Wenn dies nicht rechtzeitig erkannt wird, dann führt dies dazu, dass ganze Bauteile oder Baugruppen fertiggestellt werden und dann wegen eines fehlerhaften Halbleiterchips weggeworfen werden müssen. Semiconductor chips are used everywhere and they have become thinner and thinner in the course of the last few years in order to enable thinner and thinner devices such as smartphones and laptops to be built. In addition, the semiconductor chips are often stacked in several layers, for example in memory chips. The thinner the semiconductor chips, the greater the risk that they will be damaged during assembly. If this is not recognized in good time, then this leads to entire components or assemblies being completed and then having to be thrown away because of a defective semiconductor chip.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beschädigte Halbleiterchips vor der Montage zu erkennen und nicht zu montieren, um den Ausschuss zu verringern. The invention is based on the object of detecting damaged semiconductor chips prior to assembly and not assembling them in order to reduce scrap.

[0004] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. According to the invention, the stated object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 6. Advantageous embodiments result from the dependent claims.

[0005] Die Halbleiterchips werden üblicherweise mittels einer Halbleiter-Montageeinrichtung an ihrem Bestimmungsort montiert, die in der Fachwelt als Die Bonder bekannt ist. Die Bonder gibt es in verschiedenen Ausführungen. Es gibt Die Bonder, die nur einen Bondkopf enthalten, und Die Bonder die einen Pickkopf und einen Bondkopf enthalten, sowie viele weitere Ausführungen. Bei Die Bondern mit einem Bondkopf entnimmt der Bondkopf den Halbleiterchip an einem vorbestimmten Ort von einem Wafertisch und montiert ihn auf einem Substrat. Bei Die Bondern mit einem Pickkopf und einem Bondkopf entnimmt der Pickkopf den Halbleiterchip vom Wafertisch und platziert ihn auf einer Ablage und der Bondkopf entnimmt den Halbleiterchip von der Ablage und montiert ihn auf dem Substrat. The semiconductor chips are usually mounted at their destination by means of a semiconductor mounting device which is known in the art as die bonders. The bonders are available in different versions. There are die bonders, which contain only one bond head, and die bonders, which contain a pick head and a bond head, as well as many other designs. In die bonders with a bond head, the bond head removes the semiconductor chip at a predetermined location from a wafer table and mounts it on a substrate. In the case of die bonders with a pick head and a bond head, the pick head removes the semiconductor chip from the wafer table and places it on a tray and the bond head removes the semiconductor chip from the tray and mounts it on the substrate.

[0006] Das erfindungsgemässe Verfahren für die Montage eines Halbleiterchips auf einem Substrat betrifft solche Verfahren und es umfasst zusätzliche Schritte, um eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips und/oder störende Partikel zu erkennen. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst dazu die Schritte: <tb><SEP>Bereitstellen des Halbleiterchips an einem vorbestimmten Prüfungsort, <tb><SEP>mit einer Kamera Aufnehmen eines Bildes, <tb><SEP>Ermitteln, ob das aufgenommene Bild Hinweise auf eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips oder störende Partikel aufweist, und <tb><SEP>in Abhängigkeit des Resultats der Ermittlung entweder Montieren des Halbleiterchips auf dem Substrat oder Auslösen einer vorbestimmten Aktion,wobei: <tb><SEP>ein Muster an einem ersten Ort und die Kamera an einem zweiten Ort angeordnet sind, die Kamera eine optische Achse aufweist, die auf den Prüfungsort gerichtet ist, und das Muster und die Kamera so ausgerichtet sind, dass die an einem unversehrten Halbleiterchip gespiegelte optische Achse der Kamera auf das Muster auftrifft, so dass das Muster im Blickfeld der Kamera ist.The inventive method for mounting a semiconductor chip on a substrate relates to such a method and it includes additional steps in order to detect possible damage to the semiconductor chip and / or disruptive particles. The method according to the invention comprises the following steps: <tb> <SEP> Provision of the semiconductor chip at a predetermined test location, <tb> <SEP> Taking a picture with a camera, <tb> <SEP> Determine whether the recorded image contains indications of possible damage to the semiconductor chip or interfering particles, and <tb> <SEP> depending on the result of the determination either mounting the semiconductor chip on the substrate or triggering a predetermined action, where: <tb> <SEP> a pattern is arranged at a first location and the camera is arranged at a second location, the camera has an optical axis which is directed towards the test location, and the pattern and the camera are oriented so that the at a undamaged semiconductor chip, the mirrored optical axis of the camera hits the pattern so that the pattern is in the field of view of the camera.

[0007] Unter dem Begriff „Kamera“ ist ein Bildaufnahmesystem zu verstehen, das einen Bildsensor, ein Objektiv und, fakultativ, eine Aperturblende aufweist. Das Blickfeld der Kamera ist auf die zu prüfende Oberfläche des Halbleiterchips gerichtet und diese Oberfläche wirkt als Spiegel, der das Muster auf die Kamera abbildet. Die Schärfeebene der Kamera liegt vorzugsweise auf dem Muster, kann aber auch im Bereich der zu prüfenden Oberfläche des Halbleiterchips liegen. Die Schärfeebene ist per definitionem diejenige Ebene im Objektraum, deren Punkte vom Objektiv als Punkte auf den Bildsensor der Kamera abgebildet werden. [0007] The term “camera” is to be understood as an image recording system that has an image sensor, an objective and, optionally, an aperture stop. The camera's field of view is directed towards the surface of the semiconductor chip to be tested and this surface acts as a mirror that images the pattern onto the camera. The focal plane of the camera is preferably on the pattern, but can also be in the area of the surface of the semiconductor chip to be tested. The focal plane is by definition that plane in the object space, the points of which are imaged by the lens as points on the camera's image sensor.

[0008] Beschädigte Halbleiterchips haben beispielsweise sogenannte „cracks“. Die einwandfreie Montage der Halbleiterchips kann andererseits durch Partikel gefährdet sein, die sich zwischen der Unterseite des Halbleiterchips und dem Prüfungsort befinden und die dazu führen, dass der dünne bzw. extrem dünne Halbleiterchip bei der Montage beschädigt wird. Solche Partikel bewirken eine lokale Verformung des an dem Prüfungsort auf einer Unterlage aufliegenden Halbleiterchips, die mit dem erfindungsgemässen Verfahren erkannt werden kann. Der Begriff „unversehrter Halbleiterchip“ meint einen Halbleiterchip, der weder beschädigt noch durch störende Partikel lokal verformt ist. [0008] Damaged semiconductor chips have so-called “cracks”, for example. On the other hand, the proper assembly of the semiconductor chips can be endangered by particles which are located between the underside of the semiconductor chip and the test location and which lead to the thin or extremely thin semiconductor chip being damaged during assembly. Such particles cause a local deformation of the semiconductor chip lying on a base at the test location, which can be recognized with the method according to the invention. The term “intact semiconductor chip” means a semiconductor chip that is neither damaged nor locally deformed by interfering particles.

[0009] Der Prüfungsort, an dem der Halbleiterchip bereitgestellt wird, kann ein Entnahmeort sein, an dem der Halbleiterchip vom Wafertisch entnommen wird, oder eine Zwischenablage, auf der der Halbleiterchip abgelegt wird, bevor er auf dem Substrat montiert wird. In diesen Fällen erfolgt die Prüfung, ob der Halbleiterchip beschädigt ist oder nicht, bevor er auf dem Substrat montiert wird. Es ist mit der Erfindung möglich, den Halbleiterchip auch nach seiner Montage auf dem Substrat auf Beschädigungen zu überprüfen. In diesen Fällen kann der Prüfungsort auch ein Platz an der Bondstation sein, wo der Halbleiterchip auf ein Substrat montiert wurde, oder ein Platz an einer Inspektionsstation vor dem Ausgang des Die Bonders. The test location at which the semiconductor chip is provided may be a removal location at which the semiconductor chip is removed from the wafer table, or a clipboard on which the semiconductor chip is placed before it is mounted on the substrate. In these cases, it is checked whether the semiconductor chip is damaged or not before it is mounted on the substrate. With the invention it is possible to check the semiconductor chip for damage even after it has been mounted on the substrate. In these cases, the test location can also be a place at the bonding station, where the semiconductor chip was mounted on a substrate, or a place at an inspection station in front of the exit of the die bonder.

[0010] Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingerichtet ist. Die Vorrichtung umfasst alle für die Montage eines Halbleiterchips auf einem Substrat nötigen Komponenten, sowie eine Kamera, ein Muster, und eine Bildverarbeitungseinheit. Das Muster ist an einem ersten Ort und die Kamera an einem zweiten Ort angeordnet. Die Kamera weist eine optische Achse auf, die auf den Prüfungsort gerichtet ist. Das Muster und die Kamera sind so ausgerichtet, dass die an einem unversehrten, an dem Prüfungsort bereitgestellten Halbleiterchip gespiegelte optische Achse der Kamera auf das Muster auftrifft, so dass das Muster im Blickfeld der Kamera ist. Das Muster ist vorzugsweise in der Schärfeebene der Kamera angeordnet. Die Bildverarbeitungseinheit ist eingerichtet, zu ermitteln, ob das aufgenommene Bild Hinweise auf eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips und/oder störende Partikel aufweist. Die Vorrichtung ist eingerichtet, in Abhängigkeit des Resultats der Ermittlung entweder den Halbleiterchip auf dem Substrat zu montieren oder eine vorbestimmte Aktion auszulösen. Die Vorrichtung kann (anstelle des Musters) einen Mustergenerator beinhalten, der eines oder mehrere verschiedene Muster erzeugen kann. The invention further relates to a device which is set up to carry out the method according to the invention. The device comprises all components required for mounting a semiconductor chip on a substrate, as well as a camera, a pattern, and an image processing unit. The pattern is arranged at a first location and the camera at a second location. The camera has an optical axis that is directed towards the test site. The pattern and the camera are aligned in such a way that the optical axis of the camera, which is mirrored on an undamaged semiconductor chip provided at the test location, hits the pattern, so that the pattern is in the field of view of the camera. The pattern is preferably arranged in the focal plane of the camera. The image processing unit is set up to determine whether the recorded image has indications of possible damage to the semiconductor chip and / or disruptive particles. The device is set up, depending on the result of the determination, either to mount the semiconductor chip on the substrate or to trigger a predetermined action. The device can contain (instead of the pattern) a pattern generator which can generate one or more different patterns.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematisch und nicht massstäblich gezeichnet. <tb>Fig. 1<SEP>zeigt schematisch das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip, um Beschädigungen des Halbleiterchips zu erkennen, <tb>Fig. 2 und 3<SEP>zeigen Lichtstrahlen, die von dem Muster ausgehen und auf den Bildsensor einer Kamera auftreffen, gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, <tb>Fig. 4 und 5<SEP>illustrieren die Auswirkungen einer Aperturblende, <tb>Fig. 6<SEP>zeigt ein Muster, <tb>Fig. 7 und 8<SEP>illustrieren den Effekt von Beschädigungen des Halbleiterchips anhand des Musters der Fig. 6, <tb>Fig. 9 und 10<SEP>illustrieren den Effekt von Partikeln, die sich zwischen einem Halbleiterchip und der Unterlage befinden, und <tb>Fig. 11<SEP>zeigt Lichtstrahlen, die von dem Muster ausgehen und auf den Bildsensor der Kamera auftreffen, gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel, <tb>Fig. 12 und 13<SEP>illustrieren den Effekt von Beschädigungen des Halbleiterchips anhand eines schachbrettförmigen Musters bei einer Vorrichtung gemäss dem zweiten Ausführungsbeispiel, und <tb>Fig. 14<SEP>zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Prinzips.[0011] The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments and the drawing. The drawings are schematic and not drawn to scale. <tb> Fig. 1 <SEP> shows schematically the principle on which the invention is based to detect damage to the semiconductor chip, <tb> Fig. 2 and 3 <SEP> show light rays that emanate from the pattern and impinge on the image sensor of a camera, according to a first exemplary embodiment, <tb> Fig. 4 and 5 <SEP> illustrate the effects of an aperture stop, <tb> Fig. 6 <SEP> shows a pattern <tb> Fig. 7 and 8 <SEP> illustrate the effect of damage to the semiconductor chip on the basis of the pattern in FIG. 6, <tb> Fig. 9 and 10 <SEP> illustrate the effect of particles that are located between a semiconductor chip and the substrate, and <tb> Fig. 11 <SEP> shows light rays which emanate from the pattern and impinge on the image sensor of the camera, according to a second exemplary embodiment, <tb> Fig. 12 and 13 <SEP> illustrate the effect of damage to the semiconductor chip on the basis of a checkerboard pattern in a device according to the second exemplary embodiment, and FIG <tb> Fig. 14 <SEP> shows a further exemplary embodiment of the principle according to the invention.

[0012] Die Fig. 1 zeigt schematisch das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip, um Beschädigungen des Halbleiterchips zu erkennen. Ein Halbleiterchip 1 befindet sich an einem vorbestimmten Prüfungsort 2 auf einer Unterlage 3. Eine Kamera 4, die einen Bildsensor 5 (Fig. 2), ein Objektiv 6 (Fig. 2) und, fakultativ eine Aperturblende 7 (Fig. 4), umfasst, nimmt jeweils ein Bild des Halbleiterchips 1 auf. Die Kamera 4 hat eine optische Achse 8 und eine Schärfeebene 9. Die optische Achse 8 der Kamera 4 fällt unter einem vorbestimmten Winkel α schräg auf die zu prüfende Oberfläche 10 des Halbleiterchips 1, wird an der Oberfläche 10 gespiegelt und trifft als gespiegelte Achse 11 auf ein Muster 12 auf. Das Muster 12 ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass die gespiegelte Achse 11 senkrecht auf das Muster 12 auftrifft. Das Muster 12 liegt somit im Blickfeld der Kamera 4. Das Wort „gespiegelt“ ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass die optische Achse 8 von der Kamera 4 her und die gespiegelte Achse 11 vom Muster 12 her auf einen gemeinsamen Punkt auftreffen, der in der Ebene liegt, in der die zu prüfende Oberfläche des Halbleiterchips 1 im Idealfall liegt, wobei die beiden Achsen 8 und 11 den gleichen, vorbestimmten Winkel α mit dieser Ebene einschliessen. Das von der Kamera 4 aufgenommene Bild wird von einer Bildverarbeitungseinheit 13 ausgewertet. 1 shows schematically the principle on which the invention is based, in order to identify damage to the semiconductor chip. A semiconductor chip 1 is located at a predetermined test location 2 on a base 3. A camera 4 which comprises an image sensor 5 (FIG. 2), an objective 6 (FIG. 2) and, optionally, an aperture stop 7 (FIG. 4) , takes an image of the semiconductor chip 1 in each case. The camera 4 has an optical axis 8 and a focal plane 9. The optical axis 8 of the camera 4 falls obliquely at a predetermined angle α onto the surface 10 of the semiconductor chip 1 to be tested, is mirrored on the surface 10 and hits the mirrored axis 11 a pattern 12. The pattern 12 is preferably aligned such that the mirrored axis 11 hits the pattern 12 perpendicularly. The pattern 12 is thus in the field of view of the camera 4. The word “mirrored” is to be understood in this context that the optical axis 8 from the camera 4 and the mirrored axis 11 from the pattern 12 impinge on a common point, the lies in the plane in which the surface to be tested of the semiconductor chip 1 ideally lies, the two axes 8 and 11 including the same predetermined angle α with this plane. The image recorded by the camera 4 is evaluated by an image processing unit 13.

[0013] Die Kamera 4 ist vorzugsweise so eingestellt, dass das Muster 12 in der Schärfeebene 9 der Kamera 4 angeordnet ist. Die Fig. 2 und 3 illustrieren für diesen Fall den Verlauf eines Lichtstrahls 14, der auf der Strecke vom Halbleiterchip 1 bis zum Objektiv 6 parallel und in einem konstanten Abstand zur optischen Achse 8 der Kamera 4 verläuft. Der Lichtstrahl 14 verläuft durch den bildseitigen Brennpunkt des Objektivs 6 und trifft somit in beiden in den Fig. 2 und 3 dargestellten Fällen an dem gleichen Ort auf den Bildsensor 5 der Kamera 4 auf. Der Neigungswinkel der Oberfläche 10 des Halbleiterchips 1 ist in den beiden Figuren lokal unterschiedlich. Dies wird in den Figuren durch einen schwarzen Balken 17 veranschaulicht. Die unterschiedlichen Neigungswinkel führen zu unterschiedlichen Reflexionswinkeln α1bzw. α2. Dies hat zur Folge, dass der Lichtstrahl 14, der auf einen vorbestimmten Punkt auf dem Bildsensor 5 auftrifft, bei der Fig. 2 von einem ersten Ort 15 des Musters 12 und bei der Fig. 3 von einem zweiten Ort 16 des Musters 12 ausgeht. Die Neigungswinkel sind lokal verschieden und zwar darum, weil die Oberfläche 10 im ersten Fall in diesem Bereich unversehrt und im zweiten Fall beschädigt ist. Eine lokale Beschädigung der Oberfläche 10 des Halbleiterchips 1 bedeutet eine lokale Änderung des Neigungswinkels und bewirkt, dass ein anderer Punkt des Musters 12 auf einen vorbestimmten Bildpunkt im Bild der Kamera 4 abgebildet wird. Dies führt zu Verzerrungen des Musters in dem von der Kamera 4 aufgenommenen Bild, beispielsweise zu abrupten Versätzen von Linien, wenn das Muster 12 ein Gitter ist. The camera 4 is preferably set so that the pattern 12 is arranged in the focal plane 9 of the camera 4. For this case, FIGS. 2 and 3 illustrate the course of a light beam 14 which runs parallel and at a constant distance from the optical axis 8 of the camera 4 on the route from the semiconductor chip 1 to the lens 6. The light beam 14 runs through the focal point of the lens 6 on the image side and thus strikes the image sensor 5 of the camera 4 at the same location in both cases shown in FIGS. 2 and 3. The angle of inclination of the surface 10 of the semiconductor chip 1 is locally different in the two figures. This is illustrated in the figures by a black bar 17. The different angles of inclination lead to different angles of reflection α1bzw. α2. This has the consequence that the light beam 14 which strikes a predetermined point on the image sensor 5 emanates from a first location 15 of the pattern 12 in FIG. 2 and from a second location 16 of the pattern 12 in FIG. 3. The angles of inclination are locally different because the surface 10 is intact in this area in the first case and damaged in the second case. Local damage to the surface 10 of the semiconductor chip 1 means a local change in the angle of inclination and has the effect that another point of the pattern 12 is mapped onto a predetermined image point in the image of the camera 4. This leads to distortions of the pattern in the image recorded by the camera 4, for example to abrupt displacements of lines if the pattern 12 is a grid.

[0014] Die Optik der Kamera 4, d.h. bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel das Objektiv 6, hat eine vorbestimmte Öffnungsweite. Die Öffnungsweite kann durch die Aperturblende 7 verringert werden. Die Erkennbarkeit der Cracks und/oder des Einflusses störender Partikel kann vergrössert werden, wenn die Öffnungsweite der Optik so eingestellt wird, dass ein Teil der Lichtstrahlen, die von einem beliebigen Punkt des Musters 12 ausgehen, auf den Halbleiterchip 1 auftreffen und an der Oberfläche des Halbleiterchips 1 reflektiert werden, nicht auf den Bildsensor 5 auftreffen. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 4 und 5 erläutert. Bei diesen beiden Figuren ist zur Illustration auch das auf den Bildsensor 5 abgebildete Muster dargestellt. The optics of the camera 4, i. in the embodiment shown here, the lens 6 has a predetermined opening width. The opening width can be reduced by the aperture diaphragm 7. The visibility of the cracks and / or the influence of interfering particles can be increased if the opening width of the optics is set so that part of the light rays emanating from any point of the pattern 12 impinge on the semiconductor chip 1 and on the surface of the Semiconductor chips 1 are reflected, do not impinge on the image sensor 5. This is explained below with reference to FIGS. 4 and 5. In these two figures, the pattern shown on the image sensor 5 is also shown for illustration.

[0015] Die Fig. 4 zeigt verschiedene Lichtstrahlen 18, die von einem Punkt des Musters 12 ausgehen und auf den Bildsensor 5 der Kamera 4 auftreffen, für den Fall, dass die Öffnungsweite des Objektivs 6 so gross ist, dass alle Lichtstrahlen 18, die von einem beliebigen Punkt des Musters 12 ausgehen, auf der zu prüfenden Oberfläche 10 des Halbleiterchips 1 auftreffen und dort reflektiert werden, auf einen Bildpunkt auf dem Bildsensor 5 der Kamera 4 auftreffen. Dies bedeutet, dass die ganze Oberfläche 10 des Halbleiterchips 1 als spiegelnde Fläche zu den Bildpunkten des Bildes der Kamera 4 beiträgt. Fig. 4 shows different light rays 18 which emanate from a point of the pattern 12 and impinge on the image sensor 5 of the camera 4, in the event that the opening width of the lens 6 is so large that all light rays 18, the starting from any point of the pattern 12, impinging on the surface 10 of the semiconductor chip 1 to be tested and being reflected there, impinging on an image point on the image sensor 5 of the camera 4. This means that the entire surface 10 of the semiconductor chip 1 contributes as a reflective surface to the pixels of the image from the camera 4.

[0016] Die Fig. 5 zeigt den Einfluss einer Aperturblende 7, die die Öffnungsweite des Objektivs 6 verkleinert, auf die Lichtstrahlen 18. Die Folge ist, dass ein Teil der Lichtstrahlen 18, die mit gestrichelter Linie dargestellt sind, an der Aperturblende 7 gestoppt wird und nicht auf den zugehörigen Punkt des Bildsensors 5 der Kamera 4 auftreffen. Dies bedeutet, dass immer nur ein flächenmässig begrenzter Anteil der Oberfläche 10 des Halbleiterchips 1 als spiegelnde Fläche zu den Bildpunkten des Bildes der Kamera 4 beiträgt. Dieser flächenmässig begrenzte Anteil der Oberfläche 10 ist für jeden Bildpunkt auf dem Bildsensor 5 der Kamera 4 ein anderer. Die Verkleinerung der Öffnungsweite der Optik mittels der Aperturblende 7 bewirkt auf diese Weise, dass Cracks in dem von der Kamera 4 aufgenommenen Bild deutlicher sichtbar sind. 5 shows the influence of an aperture diaphragm 7, which reduces the opening width of the objective 6, on the light rays 18. The result is that some of the light rays 18, which are shown with a dashed line, stopped at the aperture diaphragm 7 and will not impinge on the associated point of the image sensor 5 of the camera 4. This means that only a proportion of the surface 10 of the semiconductor chip 1 that is limited in area contributes as a reflective surface to the image points of the image of the camera 4. This area-limited portion of the surface 10 is different for each image point on the image sensor 5 of the camera 4. The reduction in the opening width of the optics by means of the aperture diaphragm 7 has the effect that cracks are more clearly visible in the image recorded by the camera 4.

[0017] Die Fig. 6 zeigt ein Muster 12, das ein Gitter ist. Die Fig. 7 und 8 zeigen je einen Ausschnitt eines mit der Kamera 4 aufgenommenen Bildes des gitterförmigen Musters 12. Bei dem Bild der Fig. 7 ist das aufgenommene Bild des Gitters praktisch unverzerrt, d.h. die Linien des Gitters verlaufen zwar nicht immer gerade, haben jedoch keine Unterbrüche. Bei dem Bild der Fig. 8 haben zwei der mehr oder weniger waagerecht verlaufenden Linien des Gitters je einen Unterbruch, d.h. sie haben eine nicht stetige Stelle. Dies bedeutet, dass der Reflexionswinkel α hier lokal seinen Wert ändert, was als Beschädigung des Halbleiterchips 1 interpretiert wird. Figure 6 shows a pattern 12 which is a grid. 7 and 8 each show a detail of an image of the grid-shaped pattern 12 recorded with the camera 4. In the image of FIG. 7, the recorded image of the grid is practically undistorted, i.e. the lines of the grid are not always straight, but have no breaks. In the picture of Fig. 8, two of the more or less horizontal lines of the grid each have an interruption, i. they have a discontinuous place. This means that the reflection angle α locally changes its value here, which is interpreted as damage to the semiconductor chip 1.

[0018] Die Fig. 9 zeigt ein von der Kamera 4 aufgenommenes Bild für den Fall, dass sich zumindest ein störendes Partikel zwischen der Unterseite eines Halbleiterchips 1 und der Unterlage befindet. Die Fig. 10 zeigt das von von der Kamera 4 aufgenommene Bild, nachdem die Unterlage und die Rückseite des Halbleiterchips 1 sorgfältig gereinigt wurden. Das verwendete Muster 12 ist ein Linienmuster. Das an der Oberfläche des Halbleiterchips 1 gespiegelte Linienmuster weist bei der Fig. 9 deutlich grössere Verzerrungen als bei der Fig. 10 auf, was auf mögliche störende Partikel hinweist. 9 shows an image recorded by the camera 4 in the event that there is at least one interfering particle between the underside of a semiconductor chip 1 and the base. FIG. 10 shows the image recorded by the camera 4 after the substrate and the back of the semiconductor chip 1 have been carefully cleaned. The pattern 12 used is a line pattern. The line pattern mirrored on the surface of the semiconductor chip 1 has significantly greater distortions in FIG. 9 than in FIG. 10, which indicates possible disruptive particles.

[0019] Die Kamera 4 kann auch so eingestellt sein, dass sich das Muster 12 nicht in der Schärfeebene 9 der Kamera 4 befindet. Die Fig. 11 illustriert diesen Fall. Die Brennweite des Objektivs 6 ist als Brennweite f eingezeichnet. Das Muster 12 wird in einem solchen Fall meistens unscharf auf den Bildsensor 5 abgebildet. Um die Unschärfe auf ein brauchbares Mass zu begrenzen, ist eine vergleichsweise kleine Öffnungsweite der Optik erforderlich, wie dies durch die kleine Öffnung der Aperturblende 7 dargestellt ist. Die Fig. 12 und 13 zeigen ein von der Kamera 4 aufgenommenes Bild, bei dem als Muster 12 ein schachbrettförmiges Muster verwendet wurde. Bei dem in der Fig. 12 gezeigten Bild ist das Muster 12 unscharf, jedoch regelmässig, was darauf hindeutet, dass der geprüfte Halbleiterchip 1 unversehrt ist. Bei dem in der Fig. 13 gezeigten ist nicht nur das Muster 12 unscharf und verzehrt, es sind auch zusätzliche Linien erkennbar, die von Cracks des geprüften Halbleiterchips 1 herrühren. The camera 4 can also be set so that the pattern 12 is not in the focal plane 9 of the camera 4. 11 illustrates this case. The focal length of the lens 6 is shown as focal length f. In such a case, the pattern 12 is mostly imaged in a blurred manner on the image sensor 5. In order to limit the blurring to a useful level, a comparatively small opening width of the optics is required, as is shown by the small opening in the aperture diaphragm 7. FIGS. 12 and 13 show an image recorded by the camera 4, in which a checkerboard-shaped pattern was used as the pattern 12. In the image shown in FIG. 12, the pattern 12 is fuzzy, but regular, which indicates that the tested semiconductor chip 1 is intact. In the case of the one shown in FIG. 13, not only is the pattern 12 blurred and worn out, additional lines can also be seen which originate from cracks in the semiconductor chip 1 being tested.

[0020] Das Ermitteln, ob das aufgenommene Bild Hinweise auf eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips 1 und/oder störende Partikel aufweist, erfolgt mittels der Bildverarbeitungseinheit 13, deren Software das von der Kamera 4 aufgenommene Bild analysiert. Die Software gibt dann beispielsweise einen binären Wert aus, der angibt, ob der Halbleiterchip 1 als unversehrt beurteilt wird oder nicht. Falls der Halbleiterchip 1 von der Software nicht als unversehrt beurteilt wird, wird eine vorbestimmte Aktion ausgelöst, der Halbleiterchip 1 wird dann beispielsweise nicht montiert, oder es wird eine Überprüfung durch eine Bedienperson verlangt. The determination of whether the recorded image has indications of possible damage to the semiconductor chip 1 and / or disruptive particles is carried out by means of the image processing unit 13, the software of which analyzes the image recorded by the camera 4. The software then outputs, for example, a binary value which indicates whether the semiconductor chip 1 is assessed as being intact or not. If the semiconductor chip 1 is not judged to be intact by the software, a predetermined action is triggered, the semiconductor chip 1 is then, for example, not mounted, or a check by an operator is required.

[0021] Die Fig. 14 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem der Reflexionswinkel α = 90° ist. Damit die vom Muster 12 ausgehenden Lichtstrahlen 18 zur Kamera 4 gelangen, ist im Strahlengang ein Strahlteiler 19 angeordnet. Der Halbleiterchip 1 ist aus illustrativen Gründen schräg geneigt dargestellt. 14 shows schematically an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention, in which the reflection angle α = 90 °. A beam splitter 19 is arranged in the beam path so that the light beams 18 emanating from the pattern 12 reach the camera 4. The semiconductor chip 1 is shown inclined for illustrative reasons.

[0022] Das Muster 12 kann ein beliebiges Muster sein, zum Beispiel eine schwarz-weiss bedruckte Fläche. Mit Vorteil ist das Muster 12 als selbst leuchtendes Muster ausgebildet. Das Muster 12 wird beispielsweise mittels eines Mustergenerators erzeugt, der eine Lichtquelle 20, fakultativ eine Diffusorscheibe 21, und ein das Muster 12 enthaltendes oder erzeugendes Element aufweist. Der Mustergenerator kann ausgebildet sein, verschiedene Muster zu erzeugen. Es kann auch ein herkömmlicher Computerbildschirm, als Mustergenerator verwendet werden. The pattern 12 can be any pattern, for example a black and white printed surface. The pattern 12 is advantageously designed as a self-luminous pattern. The pattern 12 is generated, for example, by means of a pattern generator which has a light source 20, optionally a diffuser disk 21, and an element containing or generating the pattern 12. The pattern generator can be designed to generate different patterns. A conventional computer screen can also be used as a pattern generator.

[0023] Ein Mustergenerator ermöglicht es, mehr als ein Muster 12 zu verwenden, um die Erkennungsrate von beschädigten Halbleiterchips zu erhöhen. Das Verfahren wird dann für den gleichen Halbleiterchip für jedes einer Reihe von wenigstens zwei verschiedenen Mustern durchgeführt. A pattern generator makes it possible to use more than one pattern 12 in order to increase the detection rate of damaged semiconductor chips. The method is then carried out for the same semiconductor chip for each of a series of at least two different patterns.

[0024] Die dünnen Halbleiterchips können während der Überprüfung mit Vakuum festgehalten werden. Die Bildauswertung kann mit verschiedenen Verfahren erfolgen, zum Beispiel durch Vergleichen des Bildes mit dem Bild eines unversehrten Halbleiterchips, durch Skeletonisierung, durch eine Auswertung des 2D-Fourierspektrums, durch eine Suche nach Endpunkten von Linien (wenn das Muster Linien enthält), etc. Im letzten Fall gilt der Halbleiterchip als beschädigt, wenn mindestens ein Endpunkt von mindestens einer Linie in einem Bereich innerhalb des Bildes entdeckt wird. [0024] The thin semiconductor chips can be held in place with a vacuum during the inspection. The image evaluation can be carried out using various methods, for example by comparing the image with the image of an undamaged semiconductor chip, by skeletonization, by evaluating the 2D Fourier spectrum, by searching for endpoints of lines (if the pattern contains lines), etc. Im In the latter case, the semiconductor chip is considered damaged if at least one end point of at least one line is discovered in an area within the image.

Claims (8)

1. Verfahren für die Montage eines Halbleiterchips (1) auf einem Substrat, umfassend die Schritte: Bereitstellen des Halbleiterchips (1) an einem vorbestimmten Priifungsort (2), mit einem Bildsensor einer Kamera (4) Aufnehmen eines Bildes, Ermitteln, ob das aufgenommene Bild Hinweise auf eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips (1) und/oder störende Partikel aufweist, und in Abhängigkeit des Resultats der Ermittlung entweder Montieren des Halbleiterchips (1) auf dem Substrat oder Auslösen einer vorbestimmten Aktion, wobei ein Muster (12) an einem ersten Ort (15) und die Kamera (4) an einem zweiten Ort (16) angeordnet sind, die Kamera (4) eine optische Achse (8) aufweist, die auf den Prüfungsort (2) gerichtet ist, und das Muster (12) und die Kamera (4) so ausgerichtet sind, dass die an einem unversehrten Halbleiterchip (1) gespiegelte optische Achse (11) der Kamera (4) auf das Muster (12) auftrifft, so dass das Muster (12) im Blickfeld der Kamera (4) ist.1. A method for mounting a semiconductor chip (1) on a substrate, comprising the steps: Providing the semiconductor chip (1) at a predetermined test location (2), with an image sensor of a camera (4) taking an image, Determining whether the recorded image has indications of possible damage to the semiconductor chip (1) and / or disruptive particles, and Depending on the result of the determination, either mounting the semiconductor chip (1) on the substrate or triggering a predetermined action, in which a pattern (12) is arranged at a first location (15) and the camera (4) is arranged at a second location (16), the camera (4) has an optical axis (8) which is directed towards the test site (2), and the pattern (12) and the camera (4) are aligned so that the optical axis (11) of the camera (4) reflected on an undamaged semiconductor chip (1) hits the pattern (12) so that the pattern (12) is in the field of view of the camera (4). 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dassdas Muster (12) und die Kamera (4) so ausgerichtet sind, dass das Muster (12) in der Schärfeebene (9) der Kamera (4) angeordnet ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the pattern (12) and the camera (4) are aligned such that the pattern (12) is arranged in the focal plane (9) of the camera (4). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, dassein Teil der Lichtstrahlen (18), die von einem beliebigen Punkt des Musters (12) ausgehen, auf den Halbleiterchip (1) auftreffen und an der zu prüfenden Oberfläche des Halbleiterchips (1) reflektiert werden, nicht auf den Bildsensor (5) auftrifft.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a part of the light beams (18) which emanate from any point of the pattern (12) impinge on the semiconductor chip (1) and on the surface of the semiconductor chip (1) to be tested are reflected, does not strike the image sensor (5). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, dassdas Muster (12) mittels eines Mustergenerators erzeugt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pattern (12) is generated by means of a pattern generator. 5. Verfahren nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, dassmit dem Mustergenerator wenigstens zwei verschiedene Muster (12) erzeugt werden und dass für jedes der Muster (12) die im Anspruch 1 genannten Schritte mit einem Bildsensor einer Kamera (4) Aufnehmen eines Bildes, und Ermitteln, ob das aufgenommene Bild Hinweise auf eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips (1) und/oder störende Partikel aufweist, durchgeführt werden.5. The method according to claim 4, characterized in that at least two different patterns (12) are generated with the pattern generator and that for each of the patterns (12) the steps mentioned in claim 1 with an image sensor of a camera (4) recording an image, and Determining whether the recorded image has indications of possible damage to the semiconductor chip (1) and / or disruptive particles are carried out. 6. Vorrichtung für die Montage eines Halbleiterchips (1) auf einem Substrat, umfassend: einen Prüfungsort (2), an dem der nächste zu prüfende Halbleiterchip (1) bereitgestellt wird, eine Kamera (4), mit einem Bildsensor, ein Muster (12) oder ein Mustergenerator, der ein Muster (12) erzeugt, und eine Bildverarbeitungseinheit (13), wobei das Muster (12) an einem ersten Ort (15) und die Kamera (4) an einem zweiten Ort (16) angeordnet sind, die Kamera (4) eine optische Achse (8) aufweist, die auf den Prüfungsort (2) gerichtet ist, das Muster (12) und die Kamera (4) so ausgerichtet sind, dass die an einem unversehrten, an dem Prüfungsort (2) bereitgestellten Halbleiterchip (1) gespiegelte optische Achse (11) der Kamera (4) auf das Muster (12) auftrifft, so dass das Muster (12) im Blickfeld der Kamera (4) ist, und die Bildverarbeitungseinheit (13) eingerichtet ist, zu ermitteln, ob das aufgenommene Bild Hinweise auf eine mögliche Beschädigung des Halbleiterchips (1) und/oder störende Partikel aufweist, und die Vorrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Resultats der Ermittlung entweder den Halbleiterchip (1) auf dem Substrat zu montieren oder eine vorbestimmte Aktion auszulösen.6. Device for mounting a semiconductor chip (1) on a substrate, comprising: a test location (2) where the next semiconductor chip (1) to be tested is provided, a camera (4), with an image sensor, a pattern (12) or a pattern generator which generates a pattern (12), and an image processing unit (13), in which the pattern (12) is arranged at a first location (15) and the camera (4) is arranged at a second location (16), the camera (4) has an optical axis (8) which is directed towards the test site (2), the pattern (12) and the camera (4) are aligned so that the optical axis (11) of the camera (4) reflected on an undamaged semiconductor chip (1) provided at the test location (2) strikes the pattern (12) so that the pattern (12) is in the field of view of the camera (4), and the image processing unit (13) is set up to determine whether the recorded image has indications of possible damage to the semiconductor chip (1) and / or disruptive particles, and the device is set up, depending on the result of the determination, either to mount the semiconductor chip (1) on the substrate or to trigger a predetermined action. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dassdas Muster (12) in der Schärfeebene (9) der Kamera (4) angeordnet ist.7. Device according to claim 6, characterized in that the pattern (12) is arranged in the focal plane (9) of the camera (4). 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,dadurch gekennzeichnet, dassdie Kamera (4) ein Objektiv (6) und eine Aperturblende (7) umfasst und dass die Aperturblende (7) derart einstellbar ist, dass ein Teil der Lichtstrahlen (18), die von einem beliebigen Punkt des Musters (12) ausgehen, auf den Halbleiterchip (1) auftreffen und an der zu prüfenden Oberfläche des Halbleiterchips (1) reflektiert werden, nicht auf den Bildsensor (5) der Kamera (4) auftrifft.8. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the camera (4) comprises an objective (6) and an aperture diaphragm (7) and that the aperture diaphragm (7) is adjustable in such a way that part of the light rays (18) which start from any point of the pattern (12), impinge on the semiconductor chip (1) and are reflected on the surface of the semiconductor chip (1) to be tested, does not impinge on the image sensor (5) of the camera (4).