JP2008124336A - 半導体チップの外形認識方法および位置補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの外形を精度良く認識する半導体チップの外形認識方法、および前記外形認識方法を利用して半導体チップの位置補正および角度補正を一括して行う方法を提供する。
【解決手段】半導体チップ１０１をｘｙ直交座標系平面を有するステージ上に載置し、ｘｙ直交座標系平面内でｘ軸に平行にかつｙ座標の値が増加するように複数の仮想ライン４０１を走査し、これら複数の仮想ライン４０１と半導体チップ１０１の外周との複数の交点４２０，４２１，４２２を利用することによって半導体チップ１０１の外形を認識する。これによって、半導体チップ１０１の角度および位置補正を一括して行うことができ、補正精度が極めて高く、従来の補正方法に比べて工程数が少なく、半導体チップ１０１の角度と位置補正を容易に実施でき、半導体チップ１０１の載置位置を正確に補正できるので、ボンディング時の不良品率を減少させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極が形成された半導体チップをステム、フレーム、サブマウントチップなどの基材にマウントした後にボンディングするダイボンド装置において、半導体チップの外形を精度良く認識し、半導体チップの方位角度および位置の補正を行うことを特徴とする半導体チップの外形認識方法および位置補正法に関する。

従来、半導体チップのダイボンドプロセスは、撮影手段を有する画像認識部によって半導体チップ供給部にある半導体チップの位置を特定してピックアップするプロセスと、ピックアップされた半導体チップの外形を認識して方位角度と位置を補正するプロセスと、方位角度と位置を補正した半導体チップをステム、フレーム、サブマウントチップなどの基材に移載してボンディングするプロセスより構成されている。

ここでピックアッププロセスでは、半導体チップは粘着シートあるいはトレイなどの保持部材上に整列された状態で供給され、カメラなどの撮影手段により得られる撮影画像を用いて半導体チップの位置の補正を行った後、ピックアップされる。しかし、シートなどの保持部材に粘着性があるためピックアップ時に方位角度および位置のずれが生じたり、あるいは、撮影時のカメラ倍率が低いため半導体チップの外形の認識精度の誤差が大きいなどの原因により、一般的にピックアッププロセスでの半導体チップの方位角度および位置の補正精度は低いという問題があった。

そのため、位置補正プロセスを設けて半導体チップを精密に位置補正する必要がある。図１０は、半導体レーザチップの位置補正プロセスの一例を示す図である。図１０（ａ）は、図示しない位置補正用の駆動ステージ上に載置される位置補正前の半導体レーザチップ１０１ａを鉛直方向上方から撮影した撮影画像１００ａを示す図である。図１０（ｂ）は、位置補正後の半導体レーザチップ１０１ｂを鉛直方向上方から撮影した撮影画像１００ｂを示す図である。

位置補正前の半導体チップ１０１ａは、図１０（ａ）に示すように、光出射端面１０２ａ上の光出射点１０３ａは基準位置である位置補正駆動原点１０４に対して方位角度や位置にずれが生じており、半導体チップ１０１ａを基材に移載してダイボンドする前に角度および位置を正確に補正する必要がある。そこで、図１０（ｂ）に示すように、半導体チップ１０１ｂの方位角度の補正および光出射端面１０２ｂ上の光出射点１０３ｂが位置補正駆動原点１０４に合致するような位置補正がなされる。

また、半導体チップの方位角度および位置を補正するに際しては、半導体チップの外形を正確に認識することが重要である。従来の半導体チップの外形の認識方法としては、外形が矩形であるという条件を基に半導体チップの外形を認識する方法や、前工程で位置補正用のアライメント用パターンを半導体チップ表面に作成してそのアライメントマークを基準として認識する方法、半導体チップの標準外形を基準パターンとして登録してパターンマッチングを行う方法などが採られている。

半導体チップの外形認識を利用して半導体チップの位置補正を行う従来技術としては、たとえば、半導体チップの位置決め手段と、テーブル補正手段とを含み、ｘｙテーブルに保持される基板の所定位置に半導体チップをマウント・ボンディングする半導体チップ実装装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、位置決め手段は半導体チップを載置する吸着保持台と吸着保持台に載置される半導体チップの位置を補正する位置決め爪とを含み、テーブル補正手段によって決定されるずれ量に基づいて吸着保持台上の半導体チップの位置を補正する。テーブル補正手段は、基準になる半導体チップの外形パターンと吸着保持台に載置される半導体チップの外形パターンとのマッチングを行い、基準パターンとのｘ方向およびｙ方向のずれ量を検出する。そして、吸着保持台上で位置補正された半導体チップは、ボンディングヘッド（コレット）によって吸着・保持され、基材上にマウント・ボンディングされる。

また、コレットと、テレビカメラと、認識部と、制御部とを含むダイボンディング装置が知られている（たとえば、特許文献２参照）。コレットは半導体チップを吸着・保持する端部を有する。テレビカメラは、コレットの端部を撮影する。認識部は、テレビカメラによって撮影される半導体チップの外形パターン画像と基準パターンとが一致する相対的ずれ量を演算する。制御部は、コレットの移動量を相対的ずれ量に応じて補正する。特許文献２のダイボンディング装置によれば、コレットに半導体チップを吸着保持した状態でその外形パターン画像を撮影し、この外形パターン画像と基準パターンとが一致する相対的ずれ量を求め、これに基づいてコレットの移動量を補正することによって、半導体チップを基板上の所定位置にマウント・ボンディングする。

また、パターン認識部と、比較部と、制御部と、位置決め爪とを含むダイボンディング装置が知られている（たとえば、特許文献３参照）。ここで、パターン認識部は、半導体チップを基板に搭載した状態で、半導体チップの配線パターンと基板の内部リードパターンの位置を読み取る。比較部は、配線パターンとリードパターンの位置のずれ量と基準ずれ量とを比較して、ずれ量の差を検出する。制御部は、比較部による検出結果に応じて位置決め爪を制御する。位置決め爪は、制御部に制御されて半導体チップの位置を補正する。

その他、半導体チップが半導体レーザチップなどの場合、より精度の高い位置補正を行う方法として、外形認識の後に発光し、その発光データに基づき精密な角度・位置補正する方法がある。たとえば、半導体レーザチップなどの場合、外形認識の後に半導体レーザチップからレーザ光を出射させ、受光装置にレーザ光が入光するように半導体レーザチップの光出射端面の方位角度および位置の補正を行う検査手段を含む検査装置が知られている（たとえば、特許文献４参照）。

図１１は、光出射端面１１２上に光出射点１１３を有する半導体レーザチップ１１１の方位角度および位置補正方法を示す図である。この方法では、半導体レーザチップ１１１の光出射点１１３に対して、所定の距離Ｄを開けてカメラ、フォトディテクタなどの光認識装置１１５を設置し、光出射点１１３からの出射光１１６の光軸１１７を光認識装置１１５に向け、出射光１１６が光認識装置１１５に入光するように半導体チップ１１１の方位角度および位置補正を行う。

しかし、発光データに基づいた方位角度および位置補正を行う場合でも、あらかじめ撮影画像による認識・補正処理時に光出射点１１３と光認識装置１１５との距離Ｄを一定に保たないとレーザ光の認識時に誤差が生じて補正精度が低下するため、撮影画像による半導体チップ１１１の認識・補正処理は重要である。

このように、ボンディング工程において半導体チップの外形の認識精度は、半導体チップを基材にマウントしてボンディングする場合の精度に直接影響する。また、半導体レーザチップからレーザ光を出射して半導体レーザチップの位置補正を行った後にボンディングする場合においても、レーザ光の認識精度にも影響する。そのため、半導体チップの外形の認識精度を前記の従来技術よりも一層向上させることは基材へのボンディング位置の精度を高め、製品の良品率を向上させる上で重要である。

特開平１−２９６７００号公報 特開平８−４５９７０号公報 特開平２−７５３５号公報 特開２００５−１４０５８６号公報

半導体チップの撮影画像から外周を認識して方位角度と位置の補正処理をする場合、矩形の半導体チップでは、外周の少なくとも１辺以上を認識すればよい。

図１２は、矩形状の半導体レーザチップ１２１の外形認識方法を示す図である。図１２に示す外形認識方法では、半導体レーザチップ１２１として外周に欠損または汚れが付着する部分を有するけれども、その一方で元の矩形形状を留める辺を有する半導体レーザチップ１２１を用い、矩形の１辺であることが容易に認識できる部分（以下、「認識域」とする）を利用して外形認識を行う。

より具体的には、半導体レーザチップ１２１の光出射端面１２２上に複数の点１２８（以下、認識点１２８とする）を認識し、これに隣接する２つの端面１２1ａ、１２１ｂのうち少なくとも一方の端面上に複数の点１２９（以下、認識点１２９とする）を認識する。次いで、光出射端面上１２２の認識点１２８に基づく一次近似直線１３０と、光出射端面１２２に隣接する端面１２１ａ、１２１ｂ上の認識点１０９を結ぶ一次近似直線１３１ａ、１３１ｂを各々引き、その交点１３２ａ、１３２ｂを光出射端面１２２の両端点として認識する。これによって、半導体レーザチップ１２１の外周を認識して位置決めを行う。

図１３は、矩形状半導体レーザチップ１４１の別形態の外形認識方法を説明する図である。図１３に示す外形認識方法では、矩形状半導体レーザチップ１４１として、光出射端面１４２の一方の端部に欠損を有する半導体レーザチップ１４１を用いる。まず、半導体レーザチップ１４１の光出射端面１４２に複数の認識点１４８を設ける。また、半導体レーザチップ１４１において欠損部を介して光出射端面１４２に隣接する端面１４１ａに１個の認識点１４９を設ける。次に、光出射端面１４２上の認識点１４８を結んで１次近似直線１５０を引き、認識点１４９から１次近似直線１５０に対して垂線１５１を下ろす。そして、１次近似直線１５０と垂線１５１との交点１５２を光出射端面１４２の欠損した端部とすることによって、半導体レーザチップ１４１の外形を認識し、その外形認識に基づいて半導体レーザチップ１４１の位置を補正する。しかし、半導体チップの欠損や汚れ等の存在する部分が広く、認識域が狭くなると端部の認識精度が低下し、半導体チップの外周の２辺以上を認識した場合でもその認識精度が悪化するという問題点があった。

図１４は、従来の外形認識方法の問題点を説明する図である。図１４では、認識域外の点が認識点１６８として誤認識されている。たとえば、半導体レーザチップ１６１は光出射端面１６２とそれに隣り合う端面１６１ａとの間に欠損を有するのではなく、光出射端面１６２自体に欠損を有する。このような場合は光出射端面１６２上に認識点１６８ａを設けても、欠損外周を認識域と誤認識して認識点１６８ｂを設けることになる。このため、認識点１６８ａ、１６８ｂに基づく一次近似直線１６０が光出射端面１６２の外周から大きく外れるので、光出射端面１６２を充分に認識できず、正確な補正をすることができない。

また、図１５は、位置補正用のアライメント用パターン２０３が形成される半導体チップ２０１の外形認識方法を示す図である。この方法では半導体チップ２０１として、たとえば、光出射端面２０２の一端部に欠損を有し、かつ、あらかじめ２点以上の位置補正および駆動用のアライメントマーク２０３が表面に設けられた半導体チップ２０１を使用する。たとえば、２点のアライメントマーク２０３を認識し、その２点の重心を利用して半導体チップ２０１の表面と画像処理用カメラの光軸とが垂直になるように角度を補正し、アライメントマーク２０３のうちの１点の座標からｘｙ位置の補正を行う。この場合、あらかじめアライメントマーク２０３を半導体チップ２０１にマーキングするという前工程が必要になる上、アライメントマーク２０３の位置に欠損や汚れが存在すると認識不能になるという問題がある。

さらに、図１６は、半導体チップの標準外形パターンを基準パターンとして用いる位置補正方法（以下、「パターンマッチング法」とする）を示す図である。図１６（ａ）は、矩形状半導体チップの標準外形パターン３０１を示す図であり、図１６（ｂ）は、実際に供給される半導体チップ３０１ａを示す図であり、図１６（ｃ）は、パターンマッチング法で半導体チップ３０１ａの外周を誤認識して補正を行った例を示す図である。

一般的に位置補正に利用されるパターンマッチング法では、あらかじめ登録されている半導体チップの標準外形パターン３０１に対して半導体レーザチップ３０１ａの外形パターンの一致率が最大になるように補正を行う。しかしながら、図１６（ａ）に示すような矩形の標準外形パターン３０１に対し、認識の対象となる半導体レーザチップ群に図１６（ｂ）に示すような平行四辺形状の半導体レーザチップ３０１ａが混在している場合、図１６（ｃ）に示すように光出射端面３０２ａ以外の外周のうち向かい合う２辺３０１ｘ、３０１ｙがｘ座標に対して垂直になるように認識を行い、光出射端面３０２ａが基準座標のｘ軸に平行にならないような誤認識が生じる。このように、パターンマッチング法では半導体レーザチップ３０１ａの外形のバラつきが大きい場合、角度に対する認識精度が悪くなるという問題があった。

図１７は従来の半導体チップの外形認識方法および位置補正方法の一例を説明するフローチャートである。図１７に示す従来の半導体チップの位置補正方法は、たとえば、半導体チップ載置工程（スタート）Ｔ０と、撮影工程Ｔ１と、補正角度認識工程Ｔ３と、補正角度演算工程Ｔ４と、回転補正駆動工程Ｔ５と、再撮影工程Ｔ６と、位置認識工程Ｔ７と、位置補正量演算工程Ｔ８と、位置補正駆動工程Ｔ９とを含む。

ステップＴ０では、半導体チップは図示しない位置補正装置の図示しない駆動ステージ上に設けられるｘｙ直交座標系平面上に載置される。ステップＴ１では、駆動ステージ上に載置される半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状を図示しない撮影装置にて撮影する。得られる画像はｘｙ直交座標系平面上の座標データとして、画像入力部を介して演算処理部に入力される。ステップＴ２では、演算処理部において、画像入力部にｘｙ直交座標系平面上での座標データとして取り込まれる撮影画像データを、半導体チップ載置面上に予め定められる図示しない基準方位に対する半導体チップの方位角度のずれを補正角度として認識する。ステップＴ３では、撮影画像から前述の基準方位に対する半導体チップの方位の補正角度θを演算する。ステップＴ４では、演算された補正角度θを回転補正角度として、半導体チップの方位角度が基準方位と合致するように駆動ステージを回転補正駆動する。ステップＴ５では、回転補正駆動して方位角度を基準方位と合致させた半導体チップを撮影装置にて新たに撮影し、半導体チップの外周を新たな撮影画像として取り込む。ステップＴ６では、その撮影画像を基に半導体チップ載置面上に載置される半導体チップの位置を認識する。ステップＴ７では、予め定められた基準位置に対する半導体チップの位置のずれ量を演算する。ステップＴ８では、演算された位置のずれ量を位置補正駆動量として駆動ステージを駆動して、半導体チップが基準位置とほぼ一致するように位置を補正駆動する。ステップＴ９では、基準位置に対して方位角度および位置が補正された半導体チップはステム、フレーム、サブマウントチップなどの基材に移載されてボンディングされる。

このような位置補正方法は、現在の半導体チップのボンディング装置内に設けられる半導体チップのアライメント法として通常、使用されているものである。半導体チップのアライメント工程において撮影工程と補正駆動工程に要する時間は制御系内でのデータ演算処理時間に比べて長いため、位置補正プロセスに無駄な時間がかかっていた。また、この位置補正方法では撮影工程と位置補正駆動工程を２回繰り返すことは作業時間およびコスト面で非効率的である。

本発明の目的は、半導体チップの基材へのダイボンドプロセスにおいて、半導体チップの外形を精度良く認識する半導体チップの外形認識方法および前記外形認識方法を利用して半導体チップの位置補正および角度補正を一括して行うことができ、補正精度が高く、従来の補正方法に比べて工程数が少なく、補正を容易に実施できる半導体チップの位置補正方法を提供することである。

本発明は、外周上に少なくとも第１の辺を有する半導体チップをｘｙ直交座標系平面上に載置することによって、その外形を認識する半導体チップの外形認識方法であって、
ｘｙ直交座標系平面内でｘ軸に平行な方向に走査され、かつ、走査毎にｙ座標の値が増加する位置にずれて走査される複数の仮想ラインと、半導体チップの外周との複数の交点を利用して半導体チップの外形を認識することを特徴とする半導体チップの外形認識方法である。

また本発明は、半導体チップは光出射点を含む光出射端面を有し、かつ、第１の辺は光出射端面の外周部分に存在することを特徴とする。

また本発明は、半導体チップと最初に交わる仮想ラインが、半導体チップの外周との交点を１つ有するとき、
前記交点を外形認識のための第１の点とするとともに、前記仮想ラインよりもｙ座標の値が増加する位置に複数の仮想ラインをさらに走査することを特徴とする。

また本発明は、半導体チップと最初に交わって半導体チップの外周との交点を１つ有する仮想ラインよりもｙ座標の値が増加する位置に走査され、半導体チップの外周との間に複数の交点を有する仮想ラインのうちで、半導体チップと最初に交わる仮想ラインと、半導体チップの外周との複数の交点のうち、
ｘ座標の値が最小になる交点を第２の点、ｘ座標の値が最大になる交点を第３の点とし、第１の点、第２の点および第３の点を利用して半導体チップの外形を認識することを特徴とする。

また本発明は、半導体チップは、その外周に少なくとも第１の辺とともに、第１の辺に隣接して第１の辺につながり、第１の辺よりもｘ座標値が増加する方向に延びる第２の辺とを有し、
仮想ラインと第１の辺との交点が第２の点であり、かつ、仮想ラインと第２の辺との交点が第３の点であることを特徴とする。

また本発明は、第２の点が存在する第１の辺と仮想ラインとがなす角と、第３の点が存在する第２の辺と仮想ラインとがなす角のうち、仮想ラインとともに角度のより小さい角をなす辺上に存在する点を利用して半導体チップの外形を認識することを特徴とする。

また本発明は、第１の点のｘ座標値と第２の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ２が０．２Ｗ≦Ｌ２＜Ｗ(式中Ｗは半導体チップの第１の辺の長さである)であり、かつ、第１の点のｘ座標値と第３の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ３が０．２Ｗ≦Ｌ３＜Ｗ（式中Ｗは前記に同じである）であるとき、第２の点および第３の点を外形認識に利用できる点として認識し、
Ｌ２およびＬ３の両方が前記範囲を満たさないとき、さらにｙ座標の値が増加する位置に複数の仮想ラインを走査することを特徴とする。

また本発明は、半導体チップと最初に交わる仮想ラインが、半導体チップの外周との交点を複数有するとき、
ｘ座標の値が最小になる交点を第４の点、ｘ座標の値が最大になる交点を第５の点とし、第４の点のｘ座標値と第５の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ４が０．３２Ｗ≦Ｌ４≦Ｗ(式中Ｗは半導体チップの第１の辺の長さである)であるときに、第４の点および第５の点を外形認識に利用できる点として認識することを特徴とする。

また本発明は、半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状を撮影し、得られる撮影画像に対して複数の仮想ラインを走査することを特徴とする。

また本発明は半導体チップの外周における少なくとも第１の辺および第１の辺を含む外周の鉛直方向上方から見る平面形状を撮影することを特徴とする。

また本発明は半導体チップは、
その鉛直方向上方から見る平面形状が、外周の少なくとも一部に欠損を有することのある多角形または外周の少なくとも一部に欠損を有することがあり、かつ、外周の少なくとも一部が湾曲する帯状形であることを特徴とする。

また本発明は半導体チップは、
その鉛直方向上方から見る平面形状において、基準外形パターンの鉛直方向上方から見る平面形状における頂点に対応する頂点を少なくとも１つ有することを特徴とする。

また本発明は、その外周上に少なくとも第１の辺を有する半導体チップをステージ上のｘｙ直交座標系平面に載置する半導体チップ載置工程と、
ｘｙ直交座標系平面に載置される半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状の少なくとも一部を撮影して撮影画像を得る撮影工程と、
撮影工程で得られる撮影画像に対して請求項１〜１２のいずれか１つの半導体チップの外形認識方法を行って、半導体チップの外形からｘｙ直交座標系平面上での位置および補正角度を認識する位置および補正角度認識工程と、
位置および補正角度認識工程で認識される補正角度に応じて、ｘｙ直交座標系平面上の任意の点を中心にして撮影画像における角度補正値を演算する角度補正値演算工程と、
位置および補正角度認識工程で認識される位置に応じて、ｘｙ直交座標系平面の任意の点を中心にして撮影画像におけるｘ軸方向およびｙ軸方向の位置補正値を演算する位置補正値演算工程と、
角度補正値演算工程および位置補正値演算工程における演算結果に応じてステージを駆動させて半導体チップの角度および位置を補正する補正駆動工程とを含むことを特徴とする半導体チップの位置補正方法である。

また本発明は、ｘｙ直交座標系平面上の任意の点は、
ｘｙ直交座標系平面の原点であることを特徴とする。

また本発明は、半導体チップはその外周に光出射点を含む光出射端面を有し、
ｘｙ直交座標系平面上の任意の点は、
光出射点に対応するｘ座標値およびｙ座標値を有する点であることを特徴とする。

本発明によれば、外周上に少なくとも第１の辺を有する半導体チップをｘｙ直交座標系平面を有するステージ上に載置し、ｘｙ直交座標系平面内でｘ軸に平行にかつｙ座標の値が増加するように複数の仮想ラインを走査し、これら複数の仮想ラインと半導体チップの外周との複数の交点を利用することによって半導体チップの外形を認識する半導体チップの外形認識方法が提供される。本発明の外形認識方法によれば、ステージ上のｘｙ直交座標系平面に載置される半導体チップに対し、ｘ軸に平行にかつｙ座標値が増加する方向に複数の仮想ラインを走査し、これらの仮想ラインと半導体チップ外周との交点を半導体チップの外形認識に利用することによって、半導体チップの外形を精度良く認識することができる。さらに、この外形認識結果を利用することによって、半導体チップの外形を精度良く認識できる。さらにこの外形認識結果を利用して半導体チップの位置補正を精度良くかつ効率よく実施できる。

本発明によれば、光出射点を含む光出射端面を有し、かつ光出射端面の外周部分に第１の辺が存在するような半導体チップが好ましい。このような半導体チップに本発明の外形認識方法を適用すると、光出射端面近傍にのみ仮想ラインを走査することによって、半導体チップの外形を認識することが可能になる。したがって、たとえば、光出射端面近傍を撮影した撮影画像を用いて外形認識する場合、従来技術における撮影画像よりも光学倍率ひいては画像分解能を上げることができる。その結果、ｘｙ方向の位置補正精度を一層向上させることができる。

本発明によれば、半導体チップと最初に交わる仮想ラインが、半導体チップの外周との交点を１つ有するとき、前記の交点を外形認識のための第１の点とするとともに、前記の仮想ラインよりもｙ座標の値が増加する位置に複数の仮想ラインをさらに走査する。これによって、第１の点を起点として、半導体チップの外形を精度良く認識を実施できる。

本発明によれば、半導体チップと最初に交わって半導体チップの外周との交点を１つ有する仮想ライン（以下「第１の仮想ライン」とする）よりもｙ座標の値が増加する位置に順次走査され、かつ半導体チップの外周との間に複数の交点を有する仮想ラインのうち、半導体チップの外周と最初に交わる仮想ライン（以下「第２の仮想ライン」とする）と半導体チップの外周との複数の交点のうち、ｘ座標の値が最小になる交点を第２の点、ｘ座標の値が最大になる交点を第３の点とする。このようにして第２の点および第３の点を定め、これらの点とともに第１の仮想ラインと半導体チップ外周との交点である第１の点を利用することによって、半導体チップの外形を簡単な操作でかつ非常に高い精度で認識することができる。

本発明によれば、半導体チップがその外周に第１の辺とともに、第１の辺に隣接して第１の辺につながり、第１の辺よりもｘ座標値が増加する方向に延びる第２の辺とを有する場合には、第２の仮想ラインと第１の辺との交点を第２の点、第２の仮想ラインと第２の辺との交点を第３の点とする。このように、自動的に第２の点と第３の点とを認識することによって、本発明の外形認識方法における工程が一層簡略化される。

本発明によれば、第２の点が存在する第１の辺と第２の仮想ラインとがなす角と、第３の点が存在する第２の辺と第２の仮想ラインとがなす角のうち、第２の仮想ラインとともに角度のより小さい角をなす辺上に存在する点を利用して半導体チップの外形を認識する。これによって、半導体チップのステージ上における方位角度方向のずれを正確に認識でき、これに基づいて高精度で角度補正を実施できる。

本発明によれば、第１の点のｘ座標値と第２の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ２が０．２≦Ｌ２＜Ｗであり、かつ、第１の点のｘ座標値と第３の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ３が０．２Ｗ≦Ｌ３＜Ｗであるとき、第２の点および第３の点を外形認識に利用できる点として認識し、Ｌ２およびＬ３の両方が前記範囲を満たさないとき、さらにｙ座標の値が増加する位置に複数の仮想ラインを走査する。これによって、有効な第２の点および第３の点が認識されるまで仮想ラインの走査が継続されるので、極めて正確な外形認識が可能になる。

本発明によれば、半導体チップと最初に交わる仮想ラインが半導体チップ外周との交点を複数有するとき、ｘ座標の値が最小になる交点を第４の点、ｘ座標の値が最大になる交点を第５の点とする。そして、第４の点のｘ座標値と第５の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ４が０．３２Ｗ≦Ｌ４≦Ｗであるときに、第４の点および第５の点を外形認識に利用できる有効な点として認識する。これによって、たとえば、ステージのｘｙ直交座標系平面に載置される半導体チップの外周の一部が、ｘ軸に対して平行である場合、平行であることを認識して仮想ラインの余分な走査を留め得る。また、平行な部分の長さが、規定よりも少ない場合には仮想ラインをさらに走査して正確な外形認識を行うことができる。

本発明によれば、半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状を撮影し、得られる撮影画像に対して複数の仮想ラインを走査することによって、撮影された撮影画像上で外形認識を実施することができる。これによって外形認識の工程が簡略化され、たとえば、コンピューターなどによって外形認識処理を実行できるので外形認識の精度が増し、かつ外形認識に要する時間を短縮できる。

本発明によれば、半導体チップの外周における少なくとも第１の辺および第１の辺を含む外周の鉛直方向上方から見る平面形状を撮影し、その撮影画像を使用することによっても外形認識ができる。すなわち本発明によれば、ステージのｘｙ直交座標系平面に載置される半導体チップに対して仮想ラインを走査するという精度の高い方法で外形を認識するので、第１の辺近傍の部分のみの撮影画像を用いても、外形をずれなく、高精度で認識できる。また、第１の辺近傍部分のみを撮影するので、得られる撮影画像の光学倍率を上げることができ、一層高精度の外形認識を行うことができる。

本発明によれば、本発明の外形認識方法は、半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状が、外周の少なくとも一部に欠損を有することのある多角形、または、外周の少なくとも一部に欠損を有することがあり、かつ、外周の少なくとも一部が湾曲する帯状形である半導体チップの外形認識に適する。

本発明によれば、本発明の外形認識方法は、半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状において、基準外形パターンの鉛直方向上方から見る平面形状における頂点に対応する頂点を少なくとも１つ有する。すなわち、半導体チップが基準外形パターンの頂点に対応する頂点を有する場合は、頂点を第1の点として認識できるので、本発明の外形認識方法を容易に実施できる。

本発明によれば、半導体チップ載置工程と、撮影工程と、位置および補正角度認識工程と、角度補正値演算工程と、位置補正値演算工程と、補正駆動工程とを含む半導体チップの位置補正方法が提供される。

本発明の位置補正方法において、半導体チップの載置工程では、その外周上に少なくとも第１の辺を有する半導体チップをステージ上のｘｙ直交座標系平面に載置する。撮影工程では、半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状の少なくとも一部を撮影して撮影画像を得る。位置および補正角度認識工程では、撮影画像に対してｘ軸方向に平行にかつｙ座標の値が増加する方向に複数の仮想ラインを走査し、半導体チップの外形からｘｙ直交座標系平面上での位置および補正角度を認識する。角度補正演算工程では、前記工程で認識される補正角度に応じて、ｘｙ直交座標系平面上の任意の点を中心にして撮影画像における角度補正値を演算する。位置補正値演算工程では、ｘｙ直交座標系平面の任意の点を中心にして撮影画像におけるｘ軸方向およびｙ軸方向の位置補正値を演算する。補正駆動工程では、前記２つの演算工程における演算結果に応じてステージを駆動させて半導体チップの角度および位置を補正する。本発明の位置補正方法によれば、本発明の外形認識方法を利用することによって、半導体チップの位置補正および角度補正を一括して行うことができ、補正精度が極めて高く、従来の補正方法に比べて工程数が少なく、補正を容易に実施できる。また、本発明の位置補正方法によれば、半導体チップの載置位置を正確に補正できるので、ボンディング時の不良品率を減少させることができる。

本発明によれば、半導体チップが載置されているｘｙ直交座標系平面上の任意の点をｘｙ直交座標系平面の原点とすることによって、半導体チップの角度および位置を高精度で補正できる。

本発明によれば、半導体チップがその外周に光出射点を含む光出射端面を有する場合、ｘｙ直交座標系平面上の任意の点を、光出射点に対応するｘ座標値およびｙ座標値を有する点とすることによって、半導体チップの角度および位置を高精度で補正できる。

図１は、本実施の第１形態である半導体チップの外形認識方法を説明する図である。図１（ａ）は、ｘｙ直交座標系平面上に載置されている半導体レーザチップ１０１ａに対してｘ軸に平行な方向に走査される仮想ライン４０１を示す図である。図１（ｂ）は、半導体レーザチップ１０１ａに対して、ｘ軸に平行にかつ走査毎にｙ座標の値が増加する位置にずれて走査される複数の仮想ライン４０１を示す図である。図１（ｃ）は、半導体レーザチップ１０１ａの外周と最初に交わりかつ半導体レーザチップ１０１ａの外周との交点を１つ有する第１の仮想ライン４０１ａを示す図である。図１（ｄ）は、第１の仮想ライン４０１ａと、第１の仮想ライン４０１ａからｙ座標値が増す方向にずれて走査されかつ半導体レーザチップ１０１ａの外周と複数の交点を有する第２の仮想ライン４０１ｂとを示す図である。図１（ｅ）は、第１の仮想ライン４０１ｃと、第１の仮想ライン４０１ｃからｙ座標値が増す方向にずれて走査されかつ半導体レーザチップ１０１ｂの外周と複数の交点を有する第２の仮想ライン４０１ｄとを示す図である。図１（ｆ）は、半導体レーザチップ１０１ｃと最初に交わり、かつ、半導体レーザチップ１０１ｃの外周との交点を複数有する第３の仮想ライン４０１ｅを示す図である。なお、図１（ａ）〜（ｆ）は、縦方向および横方向の寸法が同じである同一の方形状領域１００ａである。この方形状領域１００ａは、好ましくは、図示しない駆動ステージ上に設けられるｘｙ直交座標系平面上に載置される半導体レーザチップ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃをその鉛直方向上方から撮影して得られる撮影画像である。

ここで、ｘｙ直交座標系平面の定め方は任意であるが、本実施の形態では、図１（ａ）〜（ｆ）に示す方形状領域１００ａにおいて、紙面に向かって左下端部の角の頂点を原点とし、この原点から右に水平に延びる方向をｘ軸、該原点から上方に垂直に延びる方向をｙ軸と定める。また、本実施の形態では、半導体チップとして、第１の辺１０２ａが光出射端面である半導体レーザチップ１０１ａを用いる。なお、半導体レーザチップ１０１ａの光出射点は図示しないけれども、光出射端面上に存在する。ここで、第１の辺１０２ａの長さを「Ｗ」とする。また、半導体レーザチップ１０１ａは、第１の辺１０２ａとともに第２の辺１０２ｂを有する。第２の辺１０２ｂは第１の辺１０２ａに隣接して第１の辺１０２ａにつながり、第１の辺１０２ａのｘ座標値よりもｘ座標値が増加する方向に延びる辺である。また、半導体レーザチップ１０１ａを鉛直方向上方から見た平面形状は四角形であって、１つの角の部分が欠損する形状である。

本発明の半導体チップの外形認識方法では、まず図１（ａ）に示すように、半導体レーザチップ１０１ａを駆動ステージ上に設けられるｘｙ直交座標系平面上に載置する。半導体チップ１０１ａはその光出射端面１０２ａがｘｙ直交座標系平面の原点およびｘ軸を臨むように載置される。この半導体レーザチップ１０１ａに対して、ｘ軸に平行にかつｙ座標の値が少ない方向から仮想ライン４０１を走査する。

図１（ｂ）に示すように、仮想ライン４０１はｘ軸に平行にかつ走査毎にｙ座標の値が増加する位置にずれて順次走査される。このとき、ｙ座標の増加分は一定でもよくまたは異なってもよい。また、ｙ座標の増加分は、たとえば、半導体レーザチップ１０１ａの形状、半導体レーザチップ１０１ａにおける平均的な欠損の数などの各種条件に応じて適宜選択される。仮想ライン４０１と半導体レーザチップ１０１ａの外周との複数の交点は、ｘｙ座標中の座標値（ｘ，ｙ）として認識される。認識されるそれら交点の座標値から半導体レーザチップ１０１ａの外形が認識される。また、任意に設定される基準位置からの位置データとして認識される。ここで、任意に設定される基準位置とは、たとえば、ｘｙ直交座標系平面の原点、半導体レーザチップ１０１ａの光出射端面１０２ａ上に存在する図示しない光出射点に対応するｘ座標値およびｙ座標値を有する点などである。この位置データは後述する本発明の半導体チップの位置補正方法に利用される。

また、位置データが検出されるのと同時に、ｘ軸に平行な仮想ライン４０１によって、半導体レーザチップ１０１ａの外形とともに、方位角度のずれを検出できる。たとえば、図１（ｃ）に示すように、半導体レーザチップ１０１ａの外周と初めて交わる仮想ライン４０１ａ上に単一の交点のみが存在する場合、その仮想ライン４０１を第１の仮想ライン４０１ａとし、その交点を第１の点４２０ａとする。この第１の点４２０ａを半導体レーザチップ１０１ａの外形認識用の点として認識する。

次に、図１（ｄ）に示すように、第１の仮想ライン４０１ａに対して、ｙ座標値が所定の値だけ増加する方向にずれて第２の仮想ライン４０１ｂを走査する。第２の仮想ライン４０１ｂは半導体レーザチップ１０１ａの外周と複数の交点を有する仮想ライン４０１のうちで、半導体レーザチップ１０１ａと最初に交わる仮想ラインである。第２の仮想ライン４０１ｂは、半導体レーザチップ１０１ａ外周との間に２つの交点、すなわち第２の交点４２１ａと第３の交点４２２ａを有する。第２の交点４２１ａは第２の仮想ライン４０１ｂと半導体レーザチップ１０１ａの第１の辺１０２ａとの交点である。また、第２の交点４２１ａは、第２の仮想ライン４０１ｂと半導体レーザチップ１０１ａ外周との間にある複数の交点のうち、ｘ座標値が最小の交点である。第３の交点４２２ａは、第２の仮想ライン４０１ｂと半導体レーザチップ１０１ａの第２の辺１０２ｂとの交点である。また、第３の点４２２ａは、第２の仮想ライン４０１ｂと半導体レーザチップ１０１ａ外周との間にある複数の交点のうち、ｘ座標が最大の交点である。このとき、第１の点４２０ａのｘ座標値と第２の点４２１ａのｘ座標値との差の絶対値Ｌ２が、０．２Ｗ≦Ｌ２＜Ｗの範囲にあるとき、第２の交点４２１ａが有効と認識される。ここで、Ｗは半導体レーザチップ１０１ａにおける第１の辺１０２ａの長さである。また、第１の点４２０ａのｘ座標値と第３の点４２２ａのｘ座標値の差の絶対値Ｌ３が、０．２Ｗ≦Ｌ３＜Ｗの範囲にあるとき、第３の点４２２ａが有効であると認識される。第２の点４２１ａおよび第３の点４２２ａの少なくともいずれか一方が有効と認識されると、これら２つの交点とともに、第１の点４２０ａが半導体レーザチップ１０１ａの外形認識に利用される。第２の点４２１ａおよび第３の点４２２ａが共に無効と認識される場合、第２の点４２１および第３の点４２２の少なくとも一方が有効な交点として認識されるまで仮想ライン４０１はｙ座標の値が所定量増加する位置にずれるように繰り返し走査される。なお、前記Ｌ２およびＬ３の範囲は、半導体レーザチップ１０１ａの外形を認識するために設定される精度に応じて、適宜変更が可能である。

図１（ｄ）の場合では、絶対値Ｌ２および絶対値Ｌ３のいずれか一方が前記範囲を満たすので第２の点４２１ａおよび第３の点４２２ａは有効な交点として認識される。このような場合、第１の点４２０ａと第２の点４２１ａとを結ぶ直線と、第１の点４２０ａを通る第１の仮想ライン４０１ａとが成す角の角度θ１を演算する。また、第１の点４２０ａと第３の点４２２ａとを結ぶ直線と、第１の点４２０ａを通る第１の仮想ライン４０１ａとが成す角の角度θ２を演算する。そして、角度θ１と角度θ２とを比較し、より小さい方の角度を補正角度θと認識する。たとえば、θ１＜θ２の場合は角度θ１が補正角度θであると認識される。この補正角度θは後述する本発明の半導体チップの位置補正方法に利用される。

また、図１（ｅ）に示すように、半導体レーザチップ１０１ｂが半導体レーザチップ１０１ａとは異なる角度のずれを有してｘｙ直交座標系平面に載置される場合には、次のようにして半導体レーザチップ１０１ｂの外形を認識し、補正角度θが求められる。まず、半導体レーザチップ１０１ｂの外周と初めて交わりかつ半導体レーザチップ１０１ｂの外周との交点が単一である第１の仮想ライン４０１ｃを走査する。半導体レーザチップ１０１ｂの外周と第１の仮想ライン４０１ｃの交点が第１の点４２０ｂである。次に、第１の仮想ライン４０１ｃに対して、ｙ座標値が所定量ずつ増加する方向にずれて走査され、半導体レーザチップ１０１ｂの外周との間に複数の交点を有する仮想ラインのうち、半導体レーザチップ１０１ｂと初めて交わる第２の仮想ライン４０１ｄを走査する。第２の仮想ライン４０１ｄは、半導体レーザチップ１０１ｂの外周との間に２つの交点４２１ｂ，４２２ｂを有する。ｘ座標が最小の交点が第２の点４２１ｂであり、ｘ座標が最大の交点が第３の点４２２ｂである。このとき、第１の点４２０ｂのｘ座標値と第２の点４２１ｂのｘ座標値との差の絶対値Ｌ２が前記範囲を満たすので、第２の点４２１ｂは有効な交点として認識され、第１の点４２０ｂのｘ座標値と第３の点４２２ｂのｘ座標値との差の絶対値Ｌ３が前記範囲を満たさないので、第３の点４２２ｂは有効な交点として認識されない。よって、第１の点４２０ｂと第２の点４２１ｂとを結ぶ直線と第１の仮想ライン４０１ｃとがなす角度θ３が補正角度θであると認識される。この補正角度θは後述する本発明の半導体チップの位置補正方法に利用される。

図１（ｆ）に示すように、半導体レーザチップ１０１ｃがｘｙ直交座標系平面において、第１の辺１０２ａがｘ軸に対してほぼ平行に載置される場合は、次のようにして外形が認識される。まず、上記と同様にして複数の仮想ライン４０１が走査される。複数の仮想ライン４０１のうち、最初に半導体レーザチップ１０１ｃの外周と交わる第３の仮想ライン４０１ｅは、半導体レーザチップ１０１ｃ外周との間に複数の交点を有する。複数の交点のうち、ｘ座標が最小になる交点を第４の点４２０ｃ、ｘ座標値が最大になる交点を第５の点４２０ｄとする。ここで、第５の点４２０ｄのｘ座標値から第４の点４２０ｃのｘ座標を差し引いた値Ｌ４が０．３２Ｗ≦Ｌ４≦Ｗの範囲にあるとき、第４の点４２０ｃおよび第５の点４２０ｄを外形認識に利用できる有効な交点として認識する。第４の点４２０ｃおよび第５の点４２０ｄが有効な交点と認識されることによって、第１の辺１０２ａがｘ軸に対してほぼ平行になるように半導体レーザチップ１０１ｃが載置されることを示す。この場合、補正角度は０°であると認識する。たとえば、第１の辺１０２ａに大きな欠損があって、Ｌ４が前記範囲を満たさない場合は、第４の点および第５の点のうち、ｙ座標値が小さい方を図１（ｃ）における第１の点と認識して仮想ライン４０１を走査し、図１（ｄ）および図１（ｅ）に示すようにして外形認識する。なお、前記Ｌ４の範囲は、半導体レーザチップ１０１ａの外形を認識するために設定される精度に応じて、適宜変更が可能である。

このように、駆動ステージ上のｘｙ直交座標系平面上に載置される半導体レーザチップ１０１に対して仮想ライン４０１を走査することによって、半導体レーザチップ１０１の外形認識ができる。また、外形認識の際に得られるｘｙ直交座標系平面上の任意に設定される基準位置（ｘｙ直交座標系平面の原点、半導体レーザチップ１０１ａの光出射端面１０２ａ上に存在する図示しない光出射点に対応するｘ座標値およびｙ座標値を有する点など）に対する位置データ、補正角度θを利用して半導体レーザチップ１０１の位置および角度補正を実施できる。

本実施の形態では、半導体チップとして半導体レーザチップを用いるが、これに限定されず、半導体ダイオードチップなどの他の半導体チップを用いてもよい。

また、本実施の形態では、半導体レーザチップ１０１として、その鉛直方向上方から見る平面形状が一部に欠損を有する四角形状の半導体レーザチップを使用するけれども、それに限定されず、２つ以上の欠損を有する四角形状、１つまたは２つ以上の欠損を有する四角形状以外の多角形状、欠損を有しない四角形状をも含む多角形状、１つまたは２つ以上の欠損を有しもしくは有することなくかつ外周の少なくとも一部が湾曲する帯形状の半導体レーザチップを使用できる。また、半導体レーザチップ１０１の鉛直方向上方から見る平面形状が、外周の少なくとも一部に欠損を有することのある多角形であること、または外周の少なくとも一部に欠損を有することがありかつ外周の少なくとも一部が湾曲する帯形状であることが判明している場合は、前記形状の基準となる外形パターンに対応する頂点を少なくとも１つ有する半導体レーザチップ１０１に対して、基準外形パターンデータを外形認識方法に組み入れることにより、より精度良く外形認識を行うことができる。

また、本実施の形態では、半導体レーザチップ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの鉛直方向上方から見る全体像に対して仮想ライン４０１を走査する構成をとるが、それに限定されず、半導体レーザチップ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの外周における少なくとも第１の辺１０２ａおよび第１の辺１０２ａを含む近傍領域を、鉛直方向上方から撮影し、得られる撮影画像に対して仮想ライン４０１を走査することによっても、半導体レーザチップ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの外形を認識できる。なお、半導体レーザチップ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの外周に複数の辺が存在する場合は、第１の辺１０２ａはそのうちのいずれの辺であってもよい。

また、本実施の形態では、図１（ａ）〜（ｆ）に示すように、半導体レーザチップ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの全体像に基づいて外形認識を行う。しかしながら、これに限定されず、図９に示すように、半導体レーザチップ１０１ａの外周の一部である辺および近傍領域を用いて外形を認識できる。図９は半導体レーザチップ１０１ａの一部を鉛直方向上方から見る図である。このように、半導体レーザチップ１０１ａの外形認識は半導体チップ１０１ａ全体の撮影画像を基としても行うことができるが、本実施の形態の別の形態では光出射端面１０２ａ近傍を撮影し、光学系倍率を上げた撮影画像１００ｄを基に外形認識および位置補正することができ、半導体チップ１０１ａの外形の認識および位置補正の精度をさらに高めることができる。

図２は、本発明の実施の別形態である半導体チップの位置補正方法を実行する位置補正装置５００の構成を模式的に示すブロック図である。図２に示す位置補正装置５００は位置補正手段５１０と撮影手段５１０と制御手段５２０とを含む。位置補正手段５１０は図示しない駆動ステージと図示しない駆動手段とを含み、制御手段５２０に電気的に接続される。駆動ステージは、その鉛直方向上面に図示しないｘｙ直交座標系平面が設けられ、該平面上には半導体チップが載置される。駆動ステージ上において、半導体チップの位置および／または角度が補正される。駆動手段は、駆動ステージをｘｙ直交座標系平面におけるｘ軸方向およびｙ軸方向ならびに任意の基準位置を回転中心とする回転方向に移動可能に支持する。駆動手段が駆動ステージをｘ軸方向およびｙ軸方向ならびに回転方向に移動させることによって、半導体チップの位置および／または角度が補正される。撮影手段５１０は撮影装置を含み、制御手段５２０に電気的に接続される。撮影装置は鉛直方向上方から見る半導体チップ外周の一部または全部を撮影する装置である。撮影手段５１０には半導体チップの少なくとも一部たとえば光出射部近傍を高倍率で解像度良く明確に撮影できるものが好ましく使用でき、たとえば、ＣＣＤカメラなどが挙げられる。撮影手段５１０は駆動ステージ上に載置される半導体チップの外周の一部または全部を撮影する。制御手段５２０は画像入力部（記憶部）５２１と演算処理部５２２とステージ駆動部（制御部）５２３とを含む。画像入力部（記憶部）５２１は撮影手段５００によって撮影される半導体チップの鉛直方向上部から見る平面形状の撮影画像が書き込まれる。また、画像入力部（記憶部）５２１には、本発明の半導体チップの外形認識方法を実行するためのプログラムが予め書き込まれる。画像入力部（記憶部）５２１には、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などを使用できる。演算処理部５２２は、画像入力部５２１から撮影画像のデータおよび本発明の半導体チップの外形認識方法を実行するためのプログラムを取り出し、該撮影画像から外形認識を行って半導体チップの角度のずれおよびｘｙ位置のずれを認識し、演算処理して補正角度θおよび位置補正量を求める。演算処理は、たとえば、制御手段５２０と図示しないコンピューターとをネットワークを介して電気的に接続し、コンピューターディスプレイ上で自動的にまたは手動で行うことができる。また、演算処理部５２２内で行っても良い。演算処理部５２２による演算結果は、ステージ駆動部（制御部）５２３に出力される。ステージ駆動部５２３は演算処理部５２２から入力される演算結果に応じて駆動ステージを駆動させる駆動手段に制御信号を送る。駆動手段は出力された位置座標データのｘｙ直交座標系平面における原点を基準位置として、制御信号に含まれる補正角度θおよび位置補正量に応じて、駆動ステージ５１０を回転方向およびｘｙ方向に一括駆動してｘｙθ一括補正を行うことにより、半導体チップの位置補正を行う。演算処理部５２２およびステージ駆動部５２３は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピューター、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。位置補正装置５００によれば、駆動ステージ上に載置される半導体チップに対して、画像の撮影、仮想ラインの走査による外形認識、外形認識からの補正角度量θおよび位置補正量の演算ならびに演算結果に基づくｘｙθ一括位置補正が行われ、半導体チップの載置位置が適切な位置に改められる。これによって、半導体チップの基板への精確なボンディングが可能になり、ボンディング時の不良品発生率が減少するとともに、ｘｙθ一括位置補正が行われるので、工程が簡略化される。

図３は、本実施の別形態である半導体チップの位置補正方法を説明するフローチャートである。図４〜９は、半導体チップの位置補正の具体例を示す図である。図３に示す半導体チップの位置補正方法は、半導体チップ載置工程（スタート）Ｓ０と、撮影工程Ｓ１と、位置および補正角度認識工程Ｓ２と、角度補正値演算工程Ｓ３と、位置補正値演算工程Ｓ４と、補正駆動工程Ｓ５とを含む。

ステップＳ０では、半導体チップを位置補正装置５００の図示しない駆動ステージ上に設けられるｘｙ直交座標系平面上に載置する。

ステップＳ１では、駆動ステージのｘｙ直交座標系平面上に載置される半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状を撮影手段５１０によって撮影する。撮影する部位は、半導体チップがその外周に少なくとも１つの辺を有する場合は、その辺と近傍部分のみでもよくまたは半導体チップの外周全体でもよい。得られる撮影画像は、ｘｙ直交座標系平面上での座標データとして、位置補正装置５００の制御手段５２０における画像入力部５２１に入力される。

ステップＳ２では、演算処理部５２２において、画像入力部５２１にｘｙ直交座標系平面上での座標データとして取り込まれる撮影画像を取り出し、本発明の半導体チップの外形認識方法を実行して半導体チップの外形を認識する。さらに外形認識に基づいて、ｘｙ直交座標系平面上での半導体チップのｘｙ方向における位置のずれを認識する。また、ｘｙ直交座標系平面におけるｘ軸方向に対する半導体チップの角度のずれを認識する。

ステップＳ３では、ステップＳ２における認識に基づいて、演算処理部５２２において、撮影画像からｘ軸方向に対する半導体チップの補正角度θを演算する。図４は、補正角度θの演算方法の一例を示す図である。図４は、ｘｙ直交座標系平面上に載置される半導体レーザチップ６０１ａの撮影画像６００ａである。半導体レーザチップ６０１ａは、外周上に少なくとも１つの辺として、光出射点６０３ａを含む光出射端面６０２ａを有し、光出射端面６０２ａがｘ軸を臨むように載置される。また、撮影画像６００ａの領域には、位置補正駆動原点位置６０４が含まれる。位置補正駆動原点位置６０４を中心にして、駆動手段による駆動ステージのｘｙθ方向への移動が実施される。図４では、本発明の外形認識方法に従って半導体レーザチップ６０１ａの外形をｘｙ直交座標系平面上での角度と位置のデータとして認識し、補正角度θの演算角度θが求められている。補正角度の演算は、たとえば、得られた補正角度θを基にｘｙ直交座標系平面における座標データを任意の点（たとえば、半導体レーザチップ６０１ａの光出射点６０３ａ）を原点とする新たなＸＹ直交座標系平面における座標データに変換することによって行われる。より具体的には、任意に設定しうる位置補正駆動原点６０４を中心にデータを回転させる場合、ｘｙ直交座標系平面における座標（ｘ，ｙ）データは補正角度θを用いる下記式１による回転座標データ変換によって、ＸＹ直交座標系平面における座標（Ｘ，Ｙ）データに変換される。半導体レーザチップ６０１ａの位置データは演算処理部５２２にて新たなＸＹ直交座標系平面における座標データに変換される。すなわち、半導体レーザチップ６０１ａは演算処理部５２２内で仮想的にたとえば半導体チップ６０１ｂのように変換される。このＸＹ直交座標系平面では半導体レーザチップ６０１ｂの光出射端面６０２ｂはｘ軸に対して平行になる。

図５は、ＸＹ直交座標系平面に載置される仮想の半導体レーザチップ６０１ｂを示す図である。半導体レーザチップ６０１ｂは、図４に示す演算方法によって半導体レーザチップ６０１ａをｘｙ直交座標系平面から角度補正変換したものである。図５に示すＸＹ直交座標系平面においては、半導体レーザチップ６０１ｂの外周全体について、座標データ（Ｘ，Ｙ）によるラベリングが可能であるが、特定の部分のみをラベリングすることによって、工程の簡略化が可能になる。たとえば、半導体レーザチップ６０１ｂの外周上に少なくとも１つ存在する辺と辺の交点（以下「頂点」とする）および光出射点６０３ｂをＸＹ直交座標系平面における座標データ（Ｘ，Ｙ）によるラベリングをする。これらの座標データを用いて、位置認識工程および位置補正値演算工程を実施することもできる。すなわち、本発明の位置補正方法では、位置および補正角度認識工程で位置および角度のずれを認識した後に、補正角度値演算工程および位置補正値演算工程を順次実施する構成を採る。しかしながら、それに限定されず、補正角度認識工程および補正角度値演算工程の後に、位置認識工程および位置補正値演算工程を実施することができる。図５に示す頂点および光出射点６０３ｂから選ばれる少なくとも１つの点の座標データ（Ｘ，Ｙ）を利用して位置認識工程および位置補正値演算工程を実施すると、作業時間が短縮でき、作業効率を高める上で好適である。また、補正角度θが大きい場合には、一層正確な位置補正値を得る上で有利である。ステップＳ３における演算結果は制御手段５２０におけるステージ駆動部５２３に出力される。

ステップＳ４では、ステップＳ２における認識に基づいて、演算処理部５２２において、任意の基準位置に対する半導体チップのｘｙ方向における位置のずれ量を演算する。図６および７は、位置補正量の演算工程の一例を示す図である。すなわち、この位置補正量の演算工程は、図６に示す位置補正量演算工程（ａ）と、図７に示す位置補正量演算工程（ｂ）とを含む。図６では、ＸＹ直交座標系平面に仮想の半導体レーザチップが載置される。図６に示す位置補正量演算工程（ａ）では、半導体レーザチップ６０１ｂの外周上に存在する光出射点６０３ｂと基準位置（ここでは、位置補正駆動原点６０４）とのＸ座標データのずれ量ΔＸおよびＹ座標データのすれ量ΔＹを検出し、半導体チップ６０１ｂのｘｙ位置補正変換を行う。すなわちこの位置補正演算工程（ａ）では、角度補正された仮想的な半導体チップ６０１ｂの外周の座標データと、光出射点６０３ｃが位置補正駆動原点６０４と合致するもう１つの仮想の半導体レーザチップ６０１ｃとのずれ量ΔＸ，ΔＹを演算する。具体的には、たとえば、仮想の半導体チップ６０１ｂの外周に存在する光出射点６０３ｂと位置補正駆動原点６０４とのずれ量を座標データのずれ量ΔＸ，ΔＹとして演算する。本実施の形態では光出射点６０３ｂを基にずれ量の演算を行うが、これに限定されず、半導体チップ６０１ｂの外周または頂点の座標データを基に演算してもよい。演算により得られるΔＸ，ΔＹがＸＹ方向における位置補正値になる。

図７に示す位置補正値演算工程（ｂ）では仮想の半導体レーザチップ６０１ｂを補正角度θにて逆変換する。逆変換を行うことにより、図６のＸＹ直交座標系平面における仮想の半導体チップ６０１ｂに対する仮想の半導体チップ６０１ｃのＸＹ補正位置のずれ量ΔＸ，ΔＹを、図７のｘｙ直交座標系平面における半導体チップ６０１ａに対する仮想の半導体チップ６０１ｃのｘｙ補正位置量Δｘ，Δｙに変換することができる。演算結果は制御手段５２０におけるステージ駆動部５２３に出力される。

ステップＳ５では、ステージ駆動部５２３が駆動手段に制御信号を送り、ステップＳ３，Ｓ４で演算されたｘｙ方向の位置のずれ量および補正角度θをｘｙθ補正駆動量として駆動ステージを一括駆動させ、半導体チップが任意の基準位置とほぼ一致するように位置補正駆動される。図８はｘｙθ一括補正駆動工程の一例を示す図である。ｘｙ直交座標系平面上に載置される半導体レーザチップ６０１ａは、ステップＳ３で演算される補正角度値θおよびステップＳ４で演算されるｘｙ補正位置量Δｘ，Δｙに基づいて、位置補正駆動原点位置６０４を中心にして位置補正され、半導体レーザチップ６０１ｄの位置に移動する。補正駆動原点位置６０４は、ここでは、半導体レーザチップの光出射点が置かれる正規の位置に設定される。半導体レーザチップ６０１ｄにおいて、その光出射点６０４ｄは位置補正駆動原点位置６０４に一致し、光出射点６０４ｄを含む光出射端面６０２ｄは、ｘ軸に対してほぼ平行になる。

ステップＳ６では、一連の位置補正工程が終了する。角度とｘｙ位置が補正された半導体チップは、たとえば、ステム、フレーム、サブマウントチップなどの基材に移載されてボンディングされる。このようにして本実施の形態では、従来の位置補正方法に比べ、半導体チップ１０１をより短時間で効率よく精密に位置補正ができる。

本発明の実施の第１形態である半導体チップの外形認識方法を説明する図である。図１（ａ）はｘｙ直交座標系平面上に載置される半導体レーザチップに対して走査される仮想ラインを示す図である。図１（ｂ）は半導体レーザチップに対して走査される複数の仮想ラインを示す図である。図１（ｃ）は第１の仮想ラインを示す図である。図１（ｄ）および図１（ｅ）は第１の仮想ラインと第２の仮想ラインとを示す図である。図１（ｆ）は第３の仮想ラインを示す図である。 本実施の別形態である半導体チップの位置補正方法を実行する位置補正装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の別形態である半導体チップの位置補正方法を説明するフローチャートである。 ｘｙ直交座標系平面上に載置される半導体レーザチップの撮影画像を示す図である。 ＸＹ直交座標系平面に載置される仮想の半導体レーザチップを示す図である。 位置補正量の演算工程の一例を示す図である。 位置補正量の演算工程の一例を示す図である。 ｘｙθ一括補正駆動工程の一例を示す図である。 半導体レーザチップの一部を鉛直方向上方から見る図である。 半導体レーザチップの位置補正プロセスの一例を示す図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）はそれぞれ位置補正前および位置補正後の半導体レーザチップの撮影画像を示す図である。 光出射端面上に光出射点を有する半導体レーザチップの方位角度および位置補正方法を示す図である。 矩形状の半導体レーザチップの外形認識方法を示す図である。 矩形状半導体レーザチップの別形態の外形認識方法を説明する図である。 従来の外形認識方法の問題点を説明する図である。 位置補正用のアライメント用パターンが形成される半導体チップの外形認識方法を示す図である。 半導体チップの標準外形パターンを基準パターンとして用いる位置補正方法を示す図である。 従来の半導体チップの外形認識方法および位置補正方法の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１００，６００ 取込画像視野
１０１，１１１，１２１，１４１，１６１，２０１，３０１，６０１ 半導体チップ
１０２，１１２，１３２，１４２，１６２，２０２，３０２，６０２ 光出射端面
１０３，１１３，６０３ 光出射点
１０４，６０４ 位置補正駆動原点
Ｄ 光出射点から光認識装置までの距離
θ 半導体チップの補正角度
１１５ 光認識装置（ＣＣＤカメラなど）
１１６ 半導体から出射された光
１１７ 半導体から出射された光の軸線
１２８，１４８，１５８ 従来の認識方法での光出射端面上の認識点
１２９，１４９ 従来の認識方法での光出射端面に隣接して繋がる端面上の認識点
１３０，１５０，１６０ レーザ出射端面の外周の辺上の認識点に基づく一次近似直線
１３１，１５１ レーザ出射端面の外周の辺に隣接する辺上の認識点に基づく一次近似直線
１３２，１５２ 半導体チップの鉛直方向上方から見た半導体チップの外周における光出射面の外形の端点
２０３ 半導体チップ上のアライメントマーク
４０１ ステージ上に予め定められたｘｙ直交座標系のｘ軸に平行に走査される仮想ライン
４２０ 本実施の形態での第１の点
４２１ 本実施の形態での第２の点
４２２ 本実施の形態での第３の点
Ｌ２ 第１の点のｘ座標の値と第２の点のｘ座標の値の差分
Ｌ３ 第１の点のｘ座標の値と第３の点のｘ座標の値の差分
５００ 位置補正装置
５１０ 位置補正手段
５２０ 撮影手段
５３０ 制御手段
５２１ 画像入力部（記憶部）
５２２ 演算処理部
５２３ ステージ駆動部（制御部）

Claims (15)

1. 外周上に少なくとも第１の辺を有する半導体チップをｘｙ直交座標系平面上に載置することによってその外形を認識する半導体チップの外形認識方法であって、
   ｘｙ直交座標系平面内でｘ軸に平行な方向に走査され、かつ、走査毎にｙ座標の値が増加する位置にずれて走査される複数の仮想ラインと、半導体チップの外周との複数の交点を利用して半導体チップの外形を認識することを特徴とする半導体チップの外形認識方法。
2. 半導体チップは光出射点を含む光出射端面を有し、かつ、第１の辺は光出射端面の外周部分に存在することを特徴とする請求項１記載の半導体チップの外形認識方法。
3. 半導体チップと最初に交わる仮想ラインが、半導体チップの外周との交点を１つ有するとき、
   前記交点を外形認識のための第１の点とするとともに、前記仮想ラインよりもｙ座標の値が増加する位置に複数の仮想ラインをさらに走査することを特徴とする請求項１または２記載の半導体チップの外形認識方法。
4. 半導体チップと最初に交わって半導体チップの外周との交点を１つ有する仮想ラインよりもｙ座標の値が増加する位置に走査され、半導体チップの外周との間に複数の交点を有する仮想ラインのうちで、半導体チップと最初に交わる仮想ラインと、半導体チップの外周との複数の交点のうち、
   ｘ座標の値が最小になる交点を第２の点、ｘ座標の値が最大になる交点を第３の点とし、第１の点、第２の点および第３の点を利用して半導体チップの外形を認識することを特徴とする請求項３記載の半導体チップの外形認識方法。
5. 半導体チップは、その外周に少なくとも第１の辺とともに、第１の辺に隣接して第１の辺につながり、第１の辺よりもｘ座標値が増加する方向に延びる第２の辺とを有し、
   仮想ラインと第１の辺との交点が第２の点であり、かつ、仮想ラインと第２の辺との交点が第３の点であることを特徴とする請求項４記載の半導体チップの外形認識方法。
6. 第２の点が存在する第１の辺と仮想ラインとがなす角と、第３の点が存在する第２の辺と仮想ラインとがなす角のうち、仮想ラインとともに角度のより小さい角をなす辺上に存在する点を利用して半導体チップの外形を認識することを特徴とする請求項５記載の半導体チップの外形認識方法。
7. 第１の点のｘ座標値と第２の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ２が０．２Ｗ≦Ｌ２＜Ｗ
   (式中Ｗは半導体チップの第１の辺の長さである)、かつ、第１の点のｘ座標値と第３の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ３が０．２Ｗ≦Ｌ３＜Ｗ（式中Ｗは前記に同じである）であるとき、第２の点および第３の点を外形認識に利用できる点として認識し、
   Ｌ２およびＬ３の両方が前記範囲を満たさないとき、さらにｙ座標の値が増加する位置に複数の仮想ラインを走査することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の半導体チップの外形認識方法。
8. 半導体チップと最初に交わる仮想ラインが、半導体チップの外周との交点を複数有するとき、
   ｘ座標の値が最小になる交点を第４の点、ｘ座標の値が最大になる交点を第５の点とし、第４の点のｘ座標値と第５の点のｘ座標値との差の絶対値Ｌ４が０．３２Ｗ≦Ｌ４≦Ｗ(式中Ｗは半導体チップの第１の辺の長さである)であるときに、
   第４の点および第５の点を外形認識に利用できる点として認識することを特徴とする請求項１記載の半導体チップの外形認識方法。
9. 半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状を撮影し、得られる撮影画像に対して複数の仮想ラインを走査することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体チップの外形認識方法。
10. 半導体チップの外周における少なくとも第１の辺および第１の辺を含む外周の鉛直方向上方から見る平面形状を撮影することを特徴とする請求項９記載の半導体チップの外形認識方法。
11. 半導体チップは、
    その鉛直方向上方から見る平面形状が、外周の少なくとも一部に欠損を有することのある多角形または外周の少なくとも一部に欠損を有することがあり、かつ、外周の少なくとも一部が湾曲する帯状形であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体チップの外形認識方法。
12. 半導体チップは、
    その鉛直方向上方から見る平面形状において、基準外形パターンの鉛直方向上方から見る平面形状における頂点に対応する頂点を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体チップの外形認識方法。
13. その外周上に少なくとも第１の辺を有する半導体チップをステージ上のｘｙ直交座標系平面に載置する半導体チップ載置工程と、
    ｘｙ直交座標系平面に載置される半導体チップの鉛直方向上方から見る平面形状の少なくとも一部を撮影して撮影画像を得る撮影工程と、
    撮影工程で得られる撮影画像に対して請求項１〜１２のいずれか１つの半導体チップの外形認識方法を行って、半導体チップの外形からｘｙ直交座標系平面上での位置および補正角度を認識する位置および補正角度認識工程と、
    位置および補正角度認識工程で認識される補正角度に応じて、ｘｙ直交座標系平面上の任意の点を中心にして撮影画像における角度補正値を演算する角度補正値演算工程と、
    位置および補正角度認識工程で認識される位置に応じて、ｘｙ直交座標系平面の任意の点を中心にして撮影画像におけるｘ軸方向およびｙ軸方向の位置補正値を演算する位置補正値演算工程と、
    角度補正値演算工程および位置補正値演算工程における演算結果に応じてステージを駆動させて半導体チップの角度および位置を補正する補正駆動工程とを含むことを特徴とする半導体チップの位置補正方法。
14. ｘｙ直交座標系平面上の任意の点は、
    ｘｙ直交座標系平面の原点であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体チップの位置補正方法。
15. 半導体チップはその外周に光出射点を含む光出射端面を有し、
    ｘｙ直交座標系平面上の任意の点は、
    光出射点に対応するｘ座標値およびｙ座標値を有する点であることを特徴とする請求項１３または１４記載の半導体チップの位置補正方法。

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