JP2016021514A - 半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】2次元検査に加えて、基板にマウントされた半導体チップの高さ方向の傾きを簡単な方法で検出することができる半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法を提供する。【解決手段】基板7に対する半導体チップ6の高さ方向の傾きを検出する半導体チップ姿勢検出装置である。半導体チップに、平行光を斜め上方から照射する第1照明手段1と、半導体チップ6に、第1照明手段1より照射される平行光と平面視において直交する方向の平行光を斜め上方から照射する第2照明手段2と、半導体チップ6を上方より二次元的に撮影する撮影手段3と、撮影手段3により取得した画像10に基づいて、第1の影8の半導体チップ側の端部11から反半導体チップ側の端部12までの長さと、第2の影9の半導体チップ側の端部13から反半導体チップ側の端部14までの長さとから、半導体チップ6の基板7に対する高さ方向の傾きを検出する検出手段4とを備えた。【選択図】図1
Description
本発明は、基板にマウントされた半導体チップの高さ方向の傾きを検出する半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法に関するものである。
半導体チップ(以下、単にチップという)が基板にボンディングされると、不良品流出を阻止するため、通常DBI(Die Bonding Inspection)と称する検査が行われる(特許文献1)。この検査内容としては、チップの2次元姿勢、接合材の量(はみ出し検査)、及び異物(ペースト飛び検査)の有無を検出するものである。これらの検査は、ボンディング動作の度に実施される。
Zθ方向(高さ、傾き)の姿勢の検出は、例えばレーザ変位計や共焦点レーザ変位計などの走査計測機構を実装し、計測ヘッドをモータ駆動にて走査させるか、抜き取りによるオフライン計測にて行っている。
多数のチップを一基板にマウントする場合、歩留まり向上の観点からボンディングの度に2次元及び3次元検査を行うことが重要となる。しかしながら、前記した方法で2次元及び3次元検査を行うと時間と手間がかかる。また、表面形状計測機構などを使用しようとすると、装置が大掛かりなものとなってコストがかかる。このように、不良品流出を阻止するためには時間や手間がかかったり、コストがかかるという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みて、2次元検査に加えて、基板にマウントされた半導体チップの高さ方向の傾きを簡単な方法で検出することができる半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法を提供する。
本発明の半導体チップ姿勢検出装置は、上面が平坦な平面視矩形状をなす半導体チップが基板上にマウントされた状態で、基板に対する半導体チップの高さ方向の傾きを検出する半導体チップ姿勢検出装置であって、半導体チップに、平行光を斜め上方から照射する第1照明手段と、半導体チップに、前記第1照明手段より照射される平行光と平面視において直交する方向の平行光を斜め上方から照射する第2照明手段と、半導体チップを上方より二次元的に撮影して、前記第1照明手段から照射された平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第1の影と、前記第2照明手段から照射された平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第2の影とを含む画像を取得する撮影手段と、前記撮影手段により取得した画像に基づいて、前記第1の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さと、前記第2の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さとから、半導体チップの前記基板に対する高さ方向の傾きを検出する検出手段とを備えたものである。ここで、反半導体チップ側とは、半導体チップとは反対側を意味する。
本発明の半導体チップ姿勢検出装置によれば、第1照明手段を備えていることから、半導体チップによって遮られて基板上に第1の影が形成される。また、第2照明手段を備えていることから、半導体チップによって遮られて基板上に第2の影が形成される。これにより、第1(第2)の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さから、基板に対する半導体チップの高さ方向の傾きを検出することができる。しかも、撮影手段により半導体チップの2次元検査(チップの2次元姿勢、はみ出し検査、及びペースト飛び検査)を同時に行うことができる。
前記構成において、前記照明手段は、コリメート光学系とすることができる。これにより、照明手段から照射された平行光は、長距離を伝播しても拡がったり収束したりすることなく安定して平行状態を維持することができる。
前記照明手段から照射される平行光は、半導体チップの上面に対して45度以下で照射するのが好ましい。影の長さは長くなるほど高精度となるため、45度以下とすることにより、チップ姿勢検出精度の信頼性が高くなる。
前記半導体チップ姿勢検出装置は、ダイボンダに使用することができる。
本発明の半導体チップ姿勢検出方法は、上面が平坦な平面視矩形状をなす半導体チップが基板上にマウントされた状態で、基板に対する半導体チップの高さ方向の傾きを検出する半導体チップ姿勢検出方法であって、半導体チップに、平面視において平行光を斜め上方から照射し、さらに、この平行光と直交する方向の平行光を斜め上方から照射して、半導体チップを上方より二次元的に撮影して、照射された平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第1の影と、前記平行光と直交する平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第2の影とを含む画像を取得し、取得した画像に基づいて、前記第1の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さと、前記第2の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さとから、半導体チップの前記基板に対する高さ方向の傾きを検出するものである。
本発明の半導体チップ姿勢検出方法によれば、半導体チップによって遮られて基板上に第1の影及び第2の影が形成される。これにより、第1(第2)の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さから、半導体チップの上面の高さを計測することができ、基板に対する半導体チップの高さ方向の傾きを検出することができる。しかも、半導体チップを上方より二次元的に撮影することにより半導体チップの2次元検査(チップの2次元姿勢、はみ出し検査、及びペースト飛び検査)を同時に行うことができる。
本発明の半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法では、半導体チップを撮影するだけで、2次元検査、及び基板にマウントされた半導体チップの高さ方向の傾きを簡単な方法で検出することができる。これにより、ボンディング後の検査に時間や手間、及びコストをかけることなく不良品流出を阻止することができる。
以下本発明の実施の形態を図1〜図6に基づいて説明する。
図1に本発明の実施形態にかかる半導体チップ姿勢検出装置を示す。本実施形態の半導体チップ姿勢検出装置は、はんだ等の接合材料を介して半導体チップ(以下、単にチップという)等を基板等にボンディングするダイボンダに使用されるものである。本実施形態の半導体チップ姿勢検出装置は、上面が平坦な平面視矩形状をなす厚み一定の半導体チップ6がリードフレーム等の基板7上にマウントされた状態で、基板7に対する半導体チップ6の高さ方向(図1のZ方向)の傾きを検出するものである。ここで「矩形状」とは、ほぼ矩形をなす状態を意味し、厳密に矩形をなすものだけではなく、例えばコーナー部が面取りされているもの等も含み、全体的にみて矩形をなすものを含む。半導体チップ姿勢検出装置は、図1に示すように、第1照明手段1と、第2照明手段2と、撮影手段3と、検出手段4と、ステージ5とを備えている。
第1照明手段1及び第2照明手段2はステージ5の上方に固定され、図2に示すように第1照明手段1(第2照明手段2)から照射される平行光は、接合材料21を介して基板7に接着されたチップ6に対して斜め上方から照射される。第1照明手段1及び第2照明手段2はコリメートレンズ20を備えており、照明手段1、2から照射された平行光は、長距離を伝播しても拡がったり収束したりすることなく平行状態を維持することができる。本実施形態では、基板7に対する平行光の傾斜角度θは30度としている。
第1照明手段1と第2照明手段2とは、図3に示すように、第1照明手段1から照射される平行光と、第2照明手段2から照射される平行光とは平面視において直交するように配置されている。第1照明手段1から平行光が照射されると、チップ6の一の辺(側面)6aによって平行光が遮られることにより、基板上に第1の影8(図4参照)が形成される。また、第2照明手段2から平行光が照射されると、一の辺6aと直交する辺(側面)6bによって平行光が遮られることにより、基板上に第2の影9(図4参照)が形成される。このように、基板上には2つの影8、9が形成されることになる。
撮影手段3はステージ5の上方に設置されており、例えばCCDカメラにて構成されるモノクロカメラである。撮影手段3は、チップ6を上方より二次元的に撮影して、チップ6、第1の影8及び第2の影9を含む画像10(図4参照)を取得するものである。本実施形態では、チップ6の領域は銀色、影8、9の領域は黒色と色分けされる。画像10からチップ6の状態を確認することにより、チップの2次元姿勢、はみ出し検査、及びペースト飛び検査を行うことができる。撮影手段3は、図示省略のCPU、ROM、RAM、画像メモリ、各種インターフェース等を備えたコンピュータ(図示省略)に電気的に接続されており、このコンピュータは検出手段4を備える。
検出手段4は、撮影手段3により取得した画像10に基づいて、影8、9の領域を認識し、第1の影8のチップ側の端部11(つまり、第1照明手段1からの平行光を遮るチップ6の辺6a)から反半導体チップ側(半導体チップとは反対側)の端部12までの長さL1と、第2の影9のチップ側の端部13(つまり、第2照明手段2からの平行光を遮るチップ6の辺6b)から反半導体チップ側の端部14までの長さL2とから、チップ6の基板7に対する高さ方向(Z方向)の傾きを検出するものである。
すなわち、図4に示すように、第1の影8において、チップ側の端部11から反半導体チップ側の端部12までの長さL1が一定である場合、辺6aは基板7に対して平行である(つまり、y方向において高さが一定である)。また、第2の影9において、チップ側の端部13から反半導体チップ側の端部14までの長さL2が一定である場合、辺6bは基板7に対して平行である(つまり、x方向において高さが一定である)。これにより、このチップ6は高さ方向に傾きがなく、図2に示すように基板7に対して水平に接着された状態であることがわかる。
一方、図5に示すように、第1の影8において、チップ側の端部11から反半導体チップ側の端部12までの長さL1が一定でない場合、辺6aは基板7に対して平行ではない(つまり、y方向において高さが一定ではない)。また、第2の影9において、チップ側の端部13から反半導体チップ側の端部14までの長さL2が一定でない場合、辺6bは基板7に対して平行ではない(つまり、x方向において高さが一定ではない)。これにより、このチップ6は高さ方向に傾きがあり、図6に示すように基板7に対して傾いて接着された状態であることがわかる。
このように、本発明の半導体チップ姿勢検出装置では、影8、9のチップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さL1、L2から、基板7に対するチップ6の高さ方向の傾きを検出することができる。しかも、撮影手段3にて得られた画像によりチップ6の2次元検査(チップの2次元姿勢、はみ出し検査、及びペースト飛び検査)を同時に行うことができる。これにより、ボンディング後の検査に時間や手間、及びコストをかけることなく不良品流出を阻止することができる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、照明手段1、2から照射される平行光は、チップ6の上面に対して30度でなくてもよい。この場合、影の長さは長くなるほど高精度となるため、45度以下とするとチップ姿勢検出精度の信頼性が高くなる。また、第1照明手段1から照射される平行光の角度と、第2照明手段2から照射される平行光の角度とは、同一でなくてもよい。
ところで、第1照明手段1から照射される平行光の角度(傾斜角度θ)及び第2照明手段2から照射される平行光の角度(傾斜角度θ)が既知であるので、影8,9の長さL1、L2を撮像手段3により取得した画像10から検出(算出)し、この影8,9の長さL1、L2と平行光の傾斜角度θとで、三角関数の公式を用いて、半導体チップ6の高さや傾斜角度を算出することができる。このため、半導体チップ6の高さや傾斜角度θを算出することよって、半導体チップ6の高さ方向の姿勢を検出するようにしてもよい。
照明手段1、2は、半導体チップ6に対して斜め上方より平行光を入射させるものであるが、斜めからの照明では反射光がレンズに十分に入光せず、光量が不足することがある。この場合、例えば、同軸落射光照明等の別の照明手段を用いて、半導体チップ6に照射する照明の光軸とレンズの光軸を一致させて、別途撮像を行うことにより半導体チップ6の端部を見出してもよい。このようにすれば、半導体チップ6の端部を、より確実に見出すことができ、一層精度良く半導体チップ6の姿勢を検出することができる。
1 第1照明手段
2 第2照明手段
3 撮像手段
4 検出手段
6 チップ
7 基板
8 第1の影
9 第2の影
10 画像
2 第2照明手段
3 撮像手段
4 検出手段
6 チップ
7 基板
8 第1の影
9 第2の影
10 画像
Claims (5)
- 上面が平坦な平面視矩形状をなす半導体チップが基板上にマウントされた状態で、基板に対する半導体チップの高さ方向の傾きを検出する半導体チップ姿勢検出装置であって、
半導体チップに、平行光を斜め上方から照射する第1照明手段と、
半導体チップに、前記第1照明手段より照射される平行光と平面視において直交する方向の平行光を斜め上方から照射する第2照明手段と、
半導体チップを上方より二次元的に撮影して、前記第1照明手段から照射された平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第1の影と、前記第2照明手段から照射された平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第2の影とを含む画像を取得する撮影手段と、
前記撮影手段により取得した画像に基づいて、前記第1の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さと、前記第2の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さとから、半導体チップの前記基板に対する高さ方向の傾きを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする半導体チップ姿勢検出装置。 - 前記照明手段は、コリメート光学系であることを特徴とする請求項1の半導体チップ姿勢検出装置。
- 前記照明手段から照射される平行光は、半導体チップの上面に対して45度以下で照射されることを特徴とする請求項1又は請求項2の半導体チップ姿勢検出装置。
- ダイボンダに使用されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項の半導体チップ姿勢検出装置。
- 上面が平坦な平面視矩形状をなす半導体チップが基板上にマウントされた状態で、基板に対する半導体チップの高さ方向の傾きを検出する半導体チップ姿勢検出方法であって、
半導体チップに、平面視において平行光を斜め上方から照射し、さらに、この平行光と直交する方向の平行光を斜め上方から照射して、
半導体チップを上方より二次元的に撮影して、照射された平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第1の影と、前記平行光と直交する平行光が、半導体チップによって遮られることにより基板上に形成された第2の影とを含む画像を取得し、
取得した画像に基づいて、前記第1の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さと、前記第2の影の半導体チップ側の端部から反半導体チップ側の端部までの長さとから、半導体チップの前記基板に対する高さ方向の傾きを検出することを特徴とする半導体チップ姿勢検出方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014144970A JP2016021514A (ja) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | 半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法 |
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JP2014144970A Pending JP2016021514A (ja) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | 半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法 |
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JP (1) | JP2016021514A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112805816A (zh) * | 2018-10-15 | 2021-05-14 | 株式会社高迎科技 | 用于检查的装置、方法及记录命令的记录介质 |
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-
2014
- 2014-07-15 JP JP2014144970A patent/JP2016021514A/ja active Pending
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