半導体製造装置に使用するカメラ
【課題】本発明は、斜めに設けたカメラが被写体を撮像しても、全体に鮮明な画像を取得することが可能な半導体製造装置に使用するカメラを提供することにある。
【解決手段】本発明の半導体製造装置に使用するカメラは、板状の被写体の上面を光軸が斜めになるように撮像する半導体製造装置に使用するカメラであって、前記被写体と前記カメラの光路間に直角三角形プリズム状の光学ガラスを設け、前記カメラの視野内の見かけ上の光路を等価にした。
【解決手段】本発明の半導体製造装置に使用するカメラは、板状の被写体の上面を光軸が斜めになるように撮像する半導体製造装置に使用するカメラであって、前記被写体と前記カメラの光路間に直角三角形プリズム状の光学ガラスを設け、前記カメラの視野内の見かけ上の光路を等価にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置におけるカメラに係わり、特に、ウェハからダイをピックアップするためにウェハを認識するウェハ認識カメラ、あるいは基板を認識する時に使用する基板認識カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイ（半導体チップ）を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウェハ（以降、単にウェハと称する）からダイをピックアップ（吸着）し、ピックアップしたダイを基板にボンディングするダイボンディング工程がある。
ダイボンディング工程を実施する方法として、ピックアップしたダイを一度プリアライメントステージ（第１の作業ステージ）に載置し、ボンディングヘッドでプリアライメントステージから再度ダイをピックアップし、第２の作業ステージの搬送されてきた基板にボンディング（装着）する方法（特許文献１）がある。また、ウェハからピックアップ（吸着）したダイの保持状態を部品認識カメラで撮像し、その撮像結果に基づいてボンディング位置及び姿勢を補正してボンディングする方法（特許文献２）がある。
【０００３】
ウェハからダイをピックアップする時には、ピックアップするウェハ上のダイの位置を認識及び位置補正する必要がある。そのため、ウェハ認識カメラでウェハ全体あるいは複数のダイに渡って撮像し、撮像した画像を画像処理してウェハ上のダイの位置を認識する。
また、ピックアップするためには、通常、ウェハの下からダイエジェクタでピンを突上げ、かつ、ダイの真上からダイをピックアップする。このため、真上には、ダイをピックアップするためのピックアップヘッドを設けている。
従って、ウェハ認識カメラは、ピックアップヘッドから離れて設けられる。このため必然的に、ウェハ認識カメラは斜め方向から、ウェハのダイを撮像することになる。
ウェハからダイをピックアップするためには、それぞれのウェハ毎に作成されたマップを参照し、良品のみを選択する。マップと照合するためには、まず、ウェハを撮像し、撮像したウェハ全体の画像についてパターン認識等の画像処理を行い、ウェハ全体のアライメントマークを探し出し、ウェハの基準位置を求める。そして、求めた基準位置に基づいて、ダイの位置を認識し、当該位置のダイが良品であるか否かをマップと照合して、良品のダイを選ぶ。このため、広い視野（少なくとも、実際のダイサイズの約３倍程度）で撮像する。
【０００４】
しかし、上述のような空間的な制約から、ウェハ認識カメラは斜めに設けられる。
図６は、ウェハ認識カメラが真上に設けられた（正対位置関係の）場合と、斜めに設けられた（斜め位置関係の）場合について説明する図である。図６（ａ）は、ウェハ認識カメラが真上に設けられた場合の焦点距離を示す図であり、図６（ｂ）は、ウェハ認識カメラが斜めに設けられた場合の焦点距離を示す図である。６０１及び６０１’はウェハ認識カメラ、６０２はウェハ、Ｄはダイ、６０４はウェハ認識カメラ６０１の光軸、６０４’はウェハ認識カメラ６０１’の光軸、Ｌ、Ｌ１、Ｌ２はウェハ認識カメラ６０１の焦点距離、Ｌ’、Ｌ１’、Ｌ２’はウェハ認識カメラ６０１’の焦点距離である。
図６（ａ）に示すように、真上からダイＤを撮像する場合のダイＤとウェハ認識カメラ６０１との焦点距離Ｌ、Ｌ１、Ｌ２は、等しい距離となる（Ｌ＝Ｌ１＝Ｌ２）。このため、ダイＤ等の被写体のどこでも、焦点距離は等しく、従って、被写体全体が鮮明な画像となる。
しかし、図６（ｂ）に示すように、斜めからダイＤを撮像する場合のダイＤとウェハ認識カメラ６０１’との焦点距離Ｌ’、Ｌ１’、Ｌ２’は、異なる距離となる（Ｌ１＜Ｌ＜Ｌ２）。このため、手前側と奥側では焦点距離に差が出てしまう。従って、焦点がぼやける部分ができ、全体が鮮明な画像にならない。このため、画像処理時に画像を座標変換する等の余分な処理を行って、ダイの位置を算出するようにしていた。
【０００５】
このように機構部可動領域を板状の被写体の真上に有する構成の半導体製造装置では、配置の制約により斜めに設けられたカメラ全般に言えることである。
例えば、ウェハの良否を電気的に検査するウェハ検査工程でも、ウェハ全体のアライメントマークを探し出し、ウェハの基準位置を定める必要がある。
また、例えば、ダイを含め、チップ部品をマウントする基板の位置決めにも、斜めに配置されたカメラの場合には、同様のことが言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４６２８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０５３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のような従来の問題点に鑑み、本発明の目的は、斜めに設けたカメラが被写体を撮像しても、全体に鮮明な画像を取得することが可能な半導体製造装置に使用するカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の半導体製造装置に使用するカメラの第１の特徴は、板状の被写体の上面を光軸が斜めになるように撮像する半導体製造装置に使用するカメラであって、前記被写体と前記カメラの光路間に左右端で厚みの異なる立体形状のプリズム状の光学ガラスを設け、前記カメラの視野内の見かけ上の光路を等価にしたものである。
【０００９】
上記本発明の第１の特徴の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、雰囲気媒体と屈折率が大なる光学ガラスであることを第２の特徴とする。
【００１０】
また、上記本発明の第１または第２の特徴の半導体製造装置に使用するカメラにおいて前記光学ガラスの厚さは、焦点距離が長い光路を通過する側は厚く、焦点距離が短い光路を通過する側は薄くなるように設けることを第３の特徴とする。
【００１１】
さらに、上記本発明の第１乃至第３の特徴のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを第４の特徴とする。
【００１２】
またさらに、上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、直角三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを第５の特徴とする。
【００１３】
さらに、上記本発明の第１乃至第５の特徴のいずれかの半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、ホウケイ酸であることを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
従って、本発明によれば、斜めに設けたカメラが被写体を撮像しても、全体に鮮明な画像を取得することが可能な半導体製造装置に使用するカメラを実現できる。この結果、このため、ダイのピックアップ時等に、画像処理でダイの位置を算出するときに余分な処理を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラを使用するダイボンダの基本的な構成を示す概略図を示す図である。
【図２】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラを使用するダイボンダのウェハ保持台の動作を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す４台のウェハ保持台（ウェハ）のうち格子状に示したウェハを有するウェハ保持台の部品認識カメラとの関係を示す図である。
【図４】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラの構成を説明するための図である。
【図５】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラに使用する光学ガラスの寸法を算出するための図である。
【図６】カメラが真上に設けられた場合と、斜めに設けられた場合について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、各図の説明において、従来の技術を説明した図６を含め、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付して重複を避け、できるだけ説明を省略する。
【００１７】
まず、本発明の一実施形態のウェハ認識カメラを使用するダイボンダについて、各部の基本的な構成と動作を、図１と図２を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態のウェハ認識カメラに使用するダイボンダ１００の基本的な構成を示す概略図を示す図である。図１（ａ）は、ダイボンダ１００の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）において矢印Ａから見た正面図である。図２は、本発明の一実施形態のウェハ認識カメラを使用するダイボンダのウェハ保持台の動作を模式的に示す図である。
ダイボンダ１００は、大別して、ダイ供給部１、ピックアップ部２、プリアライメント部３、ボンディング部４、搬送部５、ダイＤがボンディング（装着）された基板Ｐを基板搬送パレット５１から受け取る基板搬出部７、及び各部の動作を監視し制御する制御部８を有する。
【００１８】
まず、ダイ供給部１について説明する。
ダイ供給部１は、複数のウェハ１１（図１では４枚）をそれぞれ保持する複数のウェハ保持台１２、突き上げユニット１３（点線で示す）、複数のウェハ保持台１２それぞれを固定するウェハ保持台１４、ＸＹ駆動部１５、回転駆動部１６、及び保持部基台１７を有する。突上げユニット１３は、ウェハ１１からダイＤを突き上げ、ピックアップヘッド２１にダイＤをピックアップさせるユニットである。
ウェハ保持台１２は、ウェハ保持ステージ１４（図１（ａ）参照）の４辺側に固定されている。ウェハ保持ステージ１４は、図１（ｂ）に示す保持部基台１７に設けられたＸＹ駆動部１５により、図２（ａ）に示すＹ方向の移動例のようにＸ方向、Ｙ方向に移動し、さらにＸＹ駆動部１５上に設けられた回転駆動部１６により図２（ｂ）示すよう回転可能に設けられている。一方、突き上げユニット１３は、保持部基台１７の所定位置に基本的には固定され、その位置に存在するウェハ１１のダイＤを突き上げる。基本的とは、微調整機構を有することもあることを示す。
上記の構成のうち回転駆動部１６によってウェハ１１（ウェハ保持台１２）を選択し、ＸＹ駆動部１５によって選択されたウェハ上の所定位置のダイＤを突き上げユニット１３の上部に移動させる。
【００１９】
本実施形態では４枚のウェハから１個ずつダイをピックアップするから、まず、ピックアップされるダイの位置、即ちダイ供給部をピックアップヘッド２１に垂直な面内で移動させるＸＹ駆動部（２方向移動手段）１５で決め、その後９０度ずつウェハ保持台１２を順次回転させて４枚のウェハからダイＤを順次ピックアップする。この場合、回転したときにピックアップ位置においてダイＤが同一姿勢になうように各ウェハをウェハ保持台に載置することが望ましい。次に、隣接するダイをピックアップできるようにウェハ保持ステージ１４をＸＹ駆動部１５で移動する。そして、これ等動作を繰り返して行う。
上記実施形態では、ダイのピックアップ位置をＸＹ駆動部１５で決めたが、ＸＹ方向に突き上げユニット１３を移動させる突き上げユニット移動手段を設けて突き上げユニット１３を移動させても良い。
【００２０】
次に、ピックアップ部２について説明する。
ピックアップ部２は、突き上げユニット１３で突き上がられたダイＤを吸着してピックアップするピックアップヘッド２１、ピックアップヘッド２１をＸ方向に移動させるＸ駆動軸２２、ウェハ１１のアライメントマーク（図示せず）を撮像し、ピックアップすべきダイＤの位置を認識するウェハ認識カメラ２３（図２（ｂ）参照）、及びピックアップ用ノズルストッカ２４を有する。ピックアップ部２において、ピックアップヘッド２１は、突き上げユニット１３で突き上げられたダイＤを吸着してピックアップし、プリアライメントステージ（以下、単にプリステージという）３１に載置する。
Ｘ駆動軸２２によってピックアップヘッド２１は、ダイＤの突き上げ位置とプリステージ３１間を往復し、４個のダイをプリステージ３１にプリステージの長手（Ｙ）方向に列状に配置する。
【００２１】
ここで、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、ピックアップヘッド２１がダイＤの真上に設けられている。このため、ウェハ認識カメラ２３は、斜め方向から、当該ダイＤを撮像するように設けられている。
しかし、後述するように、本発明のダイボンダでは、斜めに設けたカメラが被写体を撮像しても、全体に鮮明な画像を取得することが可能となっている。このため、画像処理でダイＤの位置を算出するときに余分な処理を必要としない。
【００２２】
次に、プリアライメント部３について説明する。
プリアライメント部３は、プリステージ３１、Ｚ軸駆動部３２、Ｙ軸駆動部３３、Ｘ軸駆動部３４、及び載置部品認識カメラ３５を有する。プリアライメント部３において、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３３、及びＺ軸駆動部３２は、図１（ａ）に示すＸ方向とＹ方向、及び図１（ｂ）に示すＺ方向に、ダイＤを載置したプリステージ３１を移動させる。プリステージ３１には、複数個（例えば、４個）のダイＤが、Ｙ方向に均等な間隔で載置（図示せず）される。
【００２３】
プリアライメント部３の動作を図２及び図３を用いて説明する。図３は、図２（ａ）に示す４台のウェハ保持台１２（ウェハ１１）のうち格子状に示したウェハ１１を有するウェハ保持台１２と部品認識カメラ４２とのＹ方向における関係を示す図である。ウェハ保持台１２（ウェハ１１）は、図２を用いて既に説明したようにＸ、Ｙ方向に移動する。図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）は、それぞれ、プリアライメント部３の構成を示す図である。
なお、部品認識カメラ４２は、ボンディングヘッド４１がプリステージ３１から基板Ｐに矢印Ｇに示す方向に水平移動する途中で、ボンディングヘッド４１にピックアップされているダイＤの保持状態を撮像する。
【００２４】
まず、図３(ｃ)では、ボンディングヘッド４１は、ダイＤのピックアップ及びボンディングに必要な最低限の上下移動し、プリステージ３１と基板Ｐとの間を矢印Ｇに示すように水平往復移動するようにしている。そのために、部品認識カメラ４２は、ボンディングヘッド４１にピックアップされているダイＤの保持状態を監視するために、プリステージ３１と基板Ｐより下のウェハ保持台１２と同じか同一レベルになるように配置していた。同一レベルとは、ボンディングヘッド４１の水平往復移動に差し支えないようにその移動レベルに近接した位置をいう。
【００２５】
また、図３(ａ)、図３(ｂ)では、ダイ供給部１の小型化を図るために、部品認識カメラ４２をダイ供給部１と干渉しないように、ダイ供給部１の上面より上側の高い位置に設ける。その結果、４台のウェハ保持台１２が隣接する位置をまで狭くすることができる。例えば、部品認識カメラ４２を４台のウェハ保持台１２の中心位置の上部に配置した時の１台のウェハ保持台１２による効果が図３に示すようにΔαであるとすれば、ダイ供給部１のＸ、Ｙ方向の幅をそれぞれ２α小さくできる。その他の構成部の兼ね合いがあるので、必ずしも２α分小さくできると限らないが、少なくとも格子状の位置のＹ方向のαの効果は奏する。
以上のように、図３（ａ）または図３（ｂ）のプリアライメント部３の構成では、ウェハ保持台１２（ウェハ１１）を４台設ける場合を説明したが、１台でも、さらに、２台、３台または５台以上でも同様な手段で同様な効果を奏することができる。
また、ダイ供給部１の小型化の結果、ダイＤのウェハ１１からピックアップから基板Ｐへのボンディングする間の処理時間の短縮をできる。
【００２６】
次に、ボンディング部４について説明する。
ボンディング部４は、プリステージ３１からダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐにボンディングするボンディングヘッド４１、ボンディングヘッド４１のダイＤの保持状態を撮像する部品認識カメラ４２、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動軸４３、搬送されていた基板Ｐの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンディングすべきダイＤのボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４、及びボンディングヘッド用ノズルストッカ４５を有する。また、ボンディングヘッド４１は、Ｙ軸駆動部４３でＹ方向に移動するほか、先端に複数設けられた吸着ノズル４１ａを昇降する図示しないヘッド昇降手段を有する。
このような構成によって、ボンディングヘッド４１は、プリステージ３１上に載置されたダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐにボンディングする。部品認識カメラ４２は、Ｙ駆動軸に沿って移動中のボンディングヘッド４１に保持されたダイＤの保持状態を撮像し、その結果に基づいてボンディングヘッド４１が基板Ｐにボンディングする位置及び姿勢を補正して、基板ＰにダイＤをボンディングする。この動作をプリステージ３１上の４個のダイに対して同時にまたは個別に行なう。
【００２７】
搬送部５は、一枚または複数枚の基板（図１では４枚）を載置した基板搬送パレット５１と、基板搬送パレット５１が移動するパレットレール５２とを具備する同一構造の第１、第２搬送部とが並行して設けられている。基板搬送パレット５１は、基板搬送パレットに設けられた図示しないナットをパレットレール５２に沿って設けられた図示しないボールネジで駆動することによって移動する。
このような構成によって、基板搬送パレット５１は、基板供給部６で基板を載置され、パレットレール５２に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後基板搬出部７まで移動して基板搬出部７に基板を渡す。第１、第２搬送部は、互いに独立して駆動され、一方の基板搬送パレット５１の基板ＰにダイＤをボンディング中に、他方の基板搬送パレット５１は、基板を搬出し、基板供給部６に戻り、新たな基板を載置するなどの準備を行なう。
なお、本実施形態のダイボンダにおいて、直線的に移動させる駆動機構にもボールネジ／ナット方式など採用している。また、搬送部等の駆動機構としては、上記のボールネジ／ナット方式に限らず、リニアモータ方式を用いても良い。
【００２８】
基板供給部６は、基板搬送パレット５１に基板を供給する。なお、１枚の基板搬送パレット５１は、複数枚（例えば、４枚）の基板Ｐを搬送する。
搬送部５は、基板供給部６からボンディング位置を経由して、基板搬送パレット５１を基板搬出部７まで搬送する。基板搬出部７は、ダイＤがボンディング（装着）された基板Ｐを基板搬送パレット５１から受け取るユニットである。
制御部８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、各部の動作を監視し、制御する。制御部８は、例えば、部品認識カメラ４２が撮像した画像を画像処理し、ボンディングヘッド４１のダイＤの保持状態を解析し、解析した保持状態（撮像結果）に基づいてＸ軸駆動制御する。
【００２９】
以上、図１〜図３を用いて、本発明のダイボンダの各部の基本的な構成と動作を説明した。
次に、図４及び図５（ａ）によって、本発明のダイボンダ及びダイボンディング方法の一実施例を説明する。
図４は、本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラの構成を説明するための図である。４０１はウェハ認識カメラ、４０４はウェハ認識カメラ４０１の光軸、４０５は光学ガラスである。図４（ａ）は、横方向から見た正面図であり、板状の被写体（ダイＤ等）の上面に対して光軸が斜めになるように設けられたウェハ認識カメラ２３と被写体の光路間に、光学ガラス４０５を挟んだことを示す図である。また、図４（ｂ）は光学ガラス４０１の形状を拡大して立体で示した図である。
図５（ａ）は、本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラに使用する光学ガラスの寸法を算出するための図である。
図４（ｂ）において、光学ガラス４０５の形状は、直角三角形プリズム状である。即ち、点ＡＢＣ及びＡ’Ｂ’Ｃ’は、それぞれ直角三角形で、合同の関係にある。また、∠ＡＢＣ及び∠Ａ’Ｂ’Ｃ’はそれぞれ直角である。また、辺ＡＣが視野サイズｓと同じ長さかそれより大である。
また、図４（ａ）のように、光学ガラス４０５の厚さは、焦点距離が長い光路Ｌ２を通過する側は薄く、焦点距離が短い光路Ｌ１を通過する側は厚くなるように設ける。
【００３０】
すでに述べたように、ウェハ認識カメラ４０１が斜めの角度で取り付けられることにより、ウェハ認識カメラ４０１のレンズ面や受光素子面と被写体（ワーク、ダイＤ）面との焦点距離の関係が、被写体の上下、左右の位置により異なる。このため、被写体の場所により、ピントがぼやける。
これを改善するために、本発明の一実施形態では、ウェハ認識カメラ４０１と被写体の光路の間に空気等の雰囲気媒体と屈折率が異なる光学ガラス４０５を挟む。この結果、ウェハ認識カメラ４０１の視野内の見かけ上の光路を等価にする。なお例えば、光学ガラス４０５の屈折率は、空気等の雰囲気媒体の屈折率より大である。
図５（ａ）において、光学ガラスをホウケイ酸ガラスとすると、その屈折率Ｎは、１．５１６８である。ウェハ認識カメラ４０１の取付け角度を６０°、視野サイズｓを１０ｍｍとすると、焦点距離の差ｘは以下の通り５．０ｍｍとなる（ｘ＝５．０ｍｍ）。
即ち、焦点距離のずれ量ｄは、空気中の屈折率を１．０とすると、以下の式（１）で表すことができる。ただし、光学ガラス４０５の厚みをｔとする。
ｄ＝ｔ×（１−１．０／Ｎ）・・・式（１）
従って、式（１）から、光学ガラス４０５の厚さｔが求まる。
ｔ＝ｄ／（１−１．０／Ｎ）であり、ｄ＝５．０ｍｍとすると、
ｔ＝５／（１−１．０／１．５６１６８）＝１４．６７ｍｍ
従って、ウェハ認識カメラ４０１と被写体（ウェハ６０３）を挟む位置に、図４（ｂ）に示した光学ガラス４０５を挟むと、ウェハ認識カメラ４０１を斜めの角度（例えば、光軸を斜め６０°）に設けた場合でも、被写体全体の全ての場所で合焦点を得ることができる。この結果、鮮明な画像を得ることができるため、正確なダイの位置を認識することができる。
なお、図４における長さｗは、光学ガラス４０５の設置位置によって異なる。
【００３１】
上述の図４及び図５（ａ）の実施例では、光学ガラス４０５は直角三角形プリズムであった。しかし、本発明は、直角三角形プリズムの形状に限定する必要はない。
図５（ｂ）は、本発明の別の光学ガラスの形状を示す図である。図５（ｂ）の光学ガラス４０５’は、図５（ａ）の∠θ＝π／２［rad］に対して、∠θ≠π／２［rad］の三角形プリズム状の形状である。図５（ｂ）に示す本発明の光学ガラス４０５’は、左右端で厚みが異なる。この例では、左端が厚み小（または、０）で、右端が厚みｔ’である。このように左右が異なる厚みの立体形状のプリズム状の光学ガラスであれば良いことは勿論である。例えば、台形でも良い。この時、三角形や台形であって、好ましくは、図４（ｂ）に示す辺Ａ−Ａ’の長さａ、辺Ｂ−Ｂ’の長さｂ、辺Ｃ−Ｃ’の長さｃは、等しい（ａ＝ｂ＝ｃ）。
【００３２】
以上のように、上述の実施例のウェハ認識カメラでは、見かけ上の焦点距離が被写体の上下、及び左右で同一となるので、結像する点がずれず、画像がぼけない。
従って、上記実施例によれば、鮮明な画像が取得できるため、その撮像結果に基づいて正確な位置及び姿勢が検出できる。
さらに、ダイのピックアップ時等に、画像処理でダイの位置を算出するときに余分な処理を必要としない。
【００３３】
なお、上記実施例は、ダイボンダを例にして説明した。しかし、配置の制約により斜めに設けられた半導体製造装置に使用するカメラ全般に適用できることである。
従って、例えば、ウェハの良否を電気的に検査するウェハ検査工程でも、ウェハ全体のアライメントマークを探し出し、ウェハの基準位置を定める必要がある。
また、例えば、ダイを含め、チップ部品をマウントする基板の位置決めにも、斜めに配置されたカメラの場合に本発明が適用可能であることは明らかである。
【符号の説明】
【００３４】
１：ダイ供給部、 ２：ピックアップ部、 ３：プリアライメント部、 ４：ボンディング部、 ５：搬送部、 ６：基板供給部、 ７：基板搬出部、 ８：制御部、 １１：ウェハ、 １２：ウェハ保持台、 １３：突き上げユニット、 １４：ウェハ保持ステージ、 １５：ＸＹ軸駆動部、 １６：回転駆動部、 ２１：ピックアップヘッド、 ２２：Ｘ軸駆動部、 ２３：ウェハ認識カメラ、 ２４：ピックアップ用ノズルストッカ、 ３１：プリアライメントステージ（プリステージ）、 ３２：Ｚ軸駆動部、 ３３：Ｙ軸駆動部、 ３４：Ｘ軸駆動部、 ３５：載置部品認識カメラ、 ４１：ボンディングヘッド、 ４２、４２’：部品認識カメラ、 ４３：Ｙ軸駆動部、 ４４：基板認識カメラ、 ４５：ボンディングヘッド用ノズルストッカ、 ５１：基板搬送パレット、 ５２：パレットレール ８１：実装ヘッド、 ８２：吸着ノズル、 ８３：基準ピン、 １００：ダイボンダ、 ４０１：ウェハ認識カメラ、 ４０４：光軸、 ４０５、４０５’：光学ガラス、 ６０１、６０１’：ウェハ認識カメラ、 ６０２：ウェハ、 ６０４、６０４’：光軸、 Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ’、Ｌ１’、Ｌ２’：焦点距離、 Ｄ：ダイ、 Ｐ：基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置におけるカメラに係わり、特に、ウェハからダイをピックアップするためにウェハを認識するウェハ認識カメラ、あるいは基板を認識する時に使用する基板認識カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイ（半導体チップ）を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウェハ（以降、単にウェハと称する）からダイをピックアップ（吸着）し、ピックアップしたダイを基板にボンディングするダイボンディング工程がある。
ダイボンディング工程を実施する方法として、ピックアップしたダイを一度プリアライメントステージ（第１の作業ステージ）に載置し、ボンディングヘッドでプリアライメントステージから再度ダイをピックアップし、第２の作業ステージの搬送されてきた基板にボンディング（装着）する方法（特許文献１）がある。また、ウェハからピックアップ（吸着）したダイの保持状態を部品認識カメラで撮像し、その撮像結果に基づいてボンディング位置及び姿勢を補正してボンディングする方法（特許文献２）がある。
【０００３】
ウェハからダイをピックアップする時には、ピックアップするウェハ上のダイの位置を認識及び位置補正する必要がある。そのため、ウェハ認識カメラでウェハ全体あるいは複数のダイに渡って撮像し、撮像した画像を画像処理してウェハ上のダイの位置を認識する。
また、ピックアップするためには、通常、ウェハの下からダイエジェクタでピンを突上げ、かつ、ダイの真上からダイをピックアップする。このため、真上には、ダイをピックアップするためのピックアップヘッドを設けている。
従って、ウェハ認識カメラは、ピックアップヘッドから離れて設けられる。このため必然的に、ウェハ認識カメラは斜め方向から、ウェハのダイを撮像することになる。
ウェハからダイをピックアップするためには、それぞれのウェハ毎に作成されたマップを参照し、良品のみを選択する。マップと照合するためには、まず、ウェハを撮像し、撮像したウェハ全体の画像についてパターン認識等の画像処理を行い、ウェハ全体のアライメントマークを探し出し、ウェハの基準位置を求める。そして、求めた基準位置に基づいて、ダイの位置を認識し、当該位置のダイが良品であるか否かをマップと照合して、良品のダイを選ぶ。このため、広い視野（少なくとも、実際のダイサイズの約３倍程度）で撮像する。
【０００４】
しかし、上述のような空間的な制約から、ウェハ認識カメラは斜めに設けられる。
図６は、ウェハ認識カメラが真上に設けられた（正対位置関係の）場合と、斜めに設けられた（斜め位置関係の）場合について説明する図である。図６（ａ）は、ウェハ認識カメラが真上に設けられた場合の焦点距離を示す図であり、図６（ｂ）は、ウェハ認識カメラが斜めに設けられた場合の焦点距離を示す図である。６０１及び６０１’はウェハ認識カメラ、６０２はウェハ、Ｄはダイ、６０４はウェハ認識カメラ６０１の光軸、６０４’はウェハ認識カメラ６０１’の光軸、Ｌ、Ｌ１、Ｌ２はウェハ認識カメラ６０１の焦点距離、Ｌ’、Ｌ１’、Ｌ２’はウェハ認識カメラ６０１’の焦点距離である。
図６（ａ）に示すように、真上からダイＤを撮像する場合のダイＤとウェハ認識カメラ６０１との焦点距離Ｌ、Ｌ１、Ｌ２は、等しい距離となる（Ｌ＝Ｌ１＝Ｌ２）。このため、ダイＤ等の被写体のどこでも、焦点距離は等しく、従って、被写体全体が鮮明な画像となる。
しかし、図６（ｂ）に示すように、斜めからダイＤを撮像する場合のダイＤとウェハ認識カメラ６０１’との焦点距離Ｌ’、Ｌ１’、Ｌ２’は、異なる距離となる（Ｌ１＜Ｌ＜Ｌ２）。このため、手前側と奥側では焦点距離に差が出てしまう。従って、焦点がぼやける部分ができ、全体が鮮明な画像にならない。このため、画像処理時に画像を座標変換する等の余分な処理を行って、ダイの位置を算出するようにしていた。
【０００５】
このように機構部可動領域を板状の被写体の真上に有する構成の半導体製造装置では、配置の制約により斜めに設けられたカメラ全般に言えることである。
例えば、ウェハの良否を電気的に検査するウェハ検査工程でも、ウェハ全体のアライメントマークを探し出し、ウェハの基準位置を定める必要がある。
また、例えば、ダイを含め、チップ部品をマウントする基板の位置決めにも、斜めに配置されたカメラの場合には、同様のことが言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４６２８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０５３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のような従来の問題点に鑑み、本発明の目的は、斜めに設けたカメラが被写体を撮像しても、全体に鮮明な画像を取得することが可能な半導体製造装置に使用するカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の半導体製造装置に使用するカメラの第１の特徴は、板状の被写体の上面を光軸が斜めになるように撮像する半導体製造装置に使用するカメラであって、前記被写体と前記カメラの光路間に左右端で厚みの異なる立体形状のプリズム状の光学ガラスを設け、前記カメラの視野内の見かけ上の光路を等価にしたものである。
【０００９】
上記本発明の第１の特徴の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、雰囲気媒体と屈折率が大なる光学ガラスであることを第２の特徴とする。
【００１０】
また、上記本発明の第１または第２の特徴の半導体製造装置に使用するカメラにおいて前記光学ガラスの厚さは、焦点距離が長い光路を通過する側は厚く、焦点距離が短い光路を通過する側は薄くなるように設けることを第３の特徴とする。
【００１１】
さらに、上記本発明の第１乃至第３の特徴のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを第４の特徴とする。
【００１２】
またさらに、上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、直角三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを第５の特徴とする。
【００１３】
さらに、上記本発明の第１乃至第５の特徴のいずれかの半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、ホウケイ酸であることを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
従って、本発明によれば、斜めに設けたカメラが被写体を撮像しても、全体に鮮明な画像を取得することが可能な半導体製造装置に使用するカメラを実現できる。この結果、このため、ダイのピックアップ時等に、画像処理でダイの位置を算出するときに余分な処理を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラを使用するダイボンダの基本的な構成を示す概略図を示す図である。
【図２】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラを使用するダイボンダのウェハ保持台の動作を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す４台のウェハ保持台（ウェハ）のうち格子状に示したウェハを有するウェハ保持台の部品認識カメラとの関係を示す図である。
【図４】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラの構成を説明するための図である。
【図５】本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラに使用する光学ガラスの寸法を算出するための図である。
【図６】カメラが真上に設けられた場合と、斜めに設けられた場合について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、各図の説明において、従来の技術を説明した図６を含め、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付して重複を避け、できるだけ説明を省略する。
【００１７】
まず、本発明の一実施形態のウェハ認識カメラを使用するダイボンダについて、各部の基本的な構成と動作を、図１と図２を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態のウェハ認識カメラに使用するダイボンダ１００の基本的な構成を示す概略図を示す図である。図１（ａ）は、ダイボンダ１００の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）において矢印Ａから見た正面図である。図２は、本発明の一実施形態のウェハ認識カメラを使用するダイボンダのウェハ保持台の動作を模式的に示す図である。
ダイボンダ１００は、大別して、ダイ供給部１、ピックアップ部２、プリアライメント部３、ボンディング部４、搬送部５、ダイＤがボンディング（装着）された基板Ｐを基板搬送パレット５１から受け取る基板搬出部７、及び各部の動作を監視し制御する制御部８を有する。
【００１８】
まず、ダイ供給部１について説明する。
ダイ供給部１は、複数のウェハ１１（図１では４枚）をそれぞれ保持する複数のウェハ保持台１２、突き上げユニット１３（点線で示す）、複数のウェハ保持台１２それぞれを固定するウェハ保持台１４、ＸＹ駆動部１５、回転駆動部１６、及び保持部基台１７を有する。突上げユニット１３は、ウェハ１１からダイＤを突き上げ、ピックアップヘッド２１にダイＤをピックアップさせるユニットである。
ウェハ保持台１２は、ウェハ保持ステージ１４（図１（ａ）参照）の４辺側に固定されている。ウェハ保持ステージ１４は、図１（ｂ）に示す保持部基台１７に設けられたＸＹ駆動部１５により、図２（ａ）に示すＹ方向の移動例のようにＸ方向、Ｙ方向に移動し、さらにＸＹ駆動部１５上に設けられた回転駆動部１６により図２（ｂ）示すよう回転可能に設けられている。一方、突き上げユニット１３は、保持部基台１７の所定位置に基本的には固定され、その位置に存在するウェハ１１のダイＤを突き上げる。基本的とは、微調整機構を有することもあることを示す。
上記の構成のうち回転駆動部１６によってウェハ１１（ウェハ保持台１２）を選択し、ＸＹ駆動部１５によって選択されたウェハ上の所定位置のダイＤを突き上げユニット１３の上部に移動させる。
【００１９】
本実施形態では４枚のウェハから１個ずつダイをピックアップするから、まず、ピックアップされるダイの位置、即ちダイ供給部をピックアップヘッド２１に垂直な面内で移動させるＸＹ駆動部（２方向移動手段）１５で決め、その後９０度ずつウェハ保持台１２を順次回転させて４枚のウェハからダイＤを順次ピックアップする。この場合、回転したときにピックアップ位置においてダイＤが同一姿勢になうように各ウェハをウェハ保持台に載置することが望ましい。次に、隣接するダイをピックアップできるようにウェハ保持ステージ１４をＸＹ駆動部１５で移動する。そして、これ等動作を繰り返して行う。
上記実施形態では、ダイのピックアップ位置をＸＹ駆動部１５で決めたが、ＸＹ方向に突き上げユニット１３を移動させる突き上げユニット移動手段を設けて突き上げユニット１３を移動させても良い。
【００２０】
次に、ピックアップ部２について説明する。
ピックアップ部２は、突き上げユニット１３で突き上がられたダイＤを吸着してピックアップするピックアップヘッド２１、ピックアップヘッド２１をＸ方向に移動させるＸ駆動軸２２、ウェハ１１のアライメントマーク（図示せず）を撮像し、ピックアップすべきダイＤの位置を認識するウェハ認識カメラ２３（図２（ｂ）参照）、及びピックアップ用ノズルストッカ２４を有する。ピックアップ部２において、ピックアップヘッド２１は、突き上げユニット１３で突き上げられたダイＤを吸着してピックアップし、プリアライメントステージ（以下、単にプリステージという）３１に載置する。
Ｘ駆動軸２２によってピックアップヘッド２１は、ダイＤの突き上げ位置とプリステージ３１間を往復し、４個のダイをプリステージ３１にプリステージの長手（Ｙ）方向に列状に配置する。
【００２１】
ここで、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、ピックアップヘッド２１がダイＤの真上に設けられている。このため、ウェハ認識カメラ２３は、斜め方向から、当該ダイＤを撮像するように設けられている。
しかし、後述するように、本発明のダイボンダでは、斜めに設けたカメラが被写体を撮像しても、全体に鮮明な画像を取得することが可能となっている。このため、画像処理でダイＤの位置を算出するときに余分な処理を必要としない。
【００２２】
次に、プリアライメント部３について説明する。
プリアライメント部３は、プリステージ３１、Ｚ軸駆動部３２、Ｙ軸駆動部３３、Ｘ軸駆動部３４、及び載置部品認識カメラ３５を有する。プリアライメント部３において、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３３、及びＺ軸駆動部３２は、図１（ａ）に示すＸ方向とＹ方向、及び図１（ｂ）に示すＺ方向に、ダイＤを載置したプリステージ３１を移動させる。プリステージ３１には、複数個（例えば、４個）のダイＤが、Ｙ方向に均等な間隔で載置（図示せず）される。
【００２３】
プリアライメント部３の動作を図２及び図３を用いて説明する。図３は、図２（ａ）に示す４台のウェハ保持台１２（ウェハ１１）のうち格子状に示したウェハ１１を有するウェハ保持台１２と部品認識カメラ４２とのＹ方向における関係を示す図である。ウェハ保持台１２（ウェハ１１）は、図２を用いて既に説明したようにＸ、Ｙ方向に移動する。図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）は、それぞれ、プリアライメント部３の構成を示す図である。
なお、部品認識カメラ４２は、ボンディングヘッド４１がプリステージ３１から基板Ｐに矢印Ｇに示す方向に水平移動する途中で、ボンディングヘッド４１にピックアップされているダイＤの保持状態を撮像する。
【００２４】
まず、図３(ｃ)では、ボンディングヘッド４１は、ダイＤのピックアップ及びボンディングに必要な最低限の上下移動し、プリステージ３１と基板Ｐとの間を矢印Ｇに示すように水平往復移動するようにしている。そのために、部品認識カメラ４２は、ボンディングヘッド４１にピックアップされているダイＤの保持状態を監視するために、プリステージ３１と基板Ｐより下のウェハ保持台１２と同じか同一レベルになるように配置していた。同一レベルとは、ボンディングヘッド４１の水平往復移動に差し支えないようにその移動レベルに近接した位置をいう。
【００２５】
また、図３(ａ)、図３(ｂ)では、ダイ供給部１の小型化を図るために、部品認識カメラ４２をダイ供給部１と干渉しないように、ダイ供給部１の上面より上側の高い位置に設ける。その結果、４台のウェハ保持台１２が隣接する位置をまで狭くすることができる。例えば、部品認識カメラ４２を４台のウェハ保持台１２の中心位置の上部に配置した時の１台のウェハ保持台１２による効果が図３に示すようにΔαであるとすれば、ダイ供給部１のＸ、Ｙ方向の幅をそれぞれ２α小さくできる。その他の構成部の兼ね合いがあるので、必ずしも２α分小さくできると限らないが、少なくとも格子状の位置のＹ方向のαの効果は奏する。
以上のように、図３（ａ）または図３（ｂ）のプリアライメント部３の構成では、ウェハ保持台１２（ウェハ１１）を４台設ける場合を説明したが、１台でも、さらに、２台、３台または５台以上でも同様な手段で同様な効果を奏することができる。
また、ダイ供給部１の小型化の結果、ダイＤのウェハ１１からピックアップから基板Ｐへのボンディングする間の処理時間の短縮をできる。
【００２６】
次に、ボンディング部４について説明する。
ボンディング部４は、プリステージ３１からダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐにボンディングするボンディングヘッド４１、ボンディングヘッド４１のダイＤの保持状態を撮像する部品認識カメラ４２、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動軸４３、搬送されていた基板Ｐの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンディングすべきダイＤのボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４、及びボンディングヘッド用ノズルストッカ４５を有する。また、ボンディングヘッド４１は、Ｙ軸駆動部４３でＹ方向に移動するほか、先端に複数設けられた吸着ノズル４１ａを昇降する図示しないヘッド昇降手段を有する。
このような構成によって、ボンディングヘッド４１は、プリステージ３１上に載置されたダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐにボンディングする。部品認識カメラ４２は、Ｙ駆動軸に沿って移動中のボンディングヘッド４１に保持されたダイＤの保持状態を撮像し、その結果に基づいてボンディングヘッド４１が基板Ｐにボンディングする位置及び姿勢を補正して、基板ＰにダイＤをボンディングする。この動作をプリステージ３１上の４個のダイに対して同時にまたは個別に行なう。
【００２７】
搬送部５は、一枚または複数枚の基板（図１では４枚）を載置した基板搬送パレット５１と、基板搬送パレット５１が移動するパレットレール５２とを具備する同一構造の第１、第２搬送部とが並行して設けられている。基板搬送パレット５１は、基板搬送パレットに設けられた図示しないナットをパレットレール５２に沿って設けられた図示しないボールネジで駆動することによって移動する。
このような構成によって、基板搬送パレット５１は、基板供給部６で基板を載置され、パレットレール５２に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後基板搬出部７まで移動して基板搬出部７に基板を渡す。第１、第２搬送部は、互いに独立して駆動され、一方の基板搬送パレット５１の基板ＰにダイＤをボンディング中に、他方の基板搬送パレット５１は、基板を搬出し、基板供給部６に戻り、新たな基板を載置するなどの準備を行なう。
なお、本実施形態のダイボンダにおいて、直線的に移動させる駆動機構にもボールネジ／ナット方式など採用している。また、搬送部等の駆動機構としては、上記のボールネジ／ナット方式に限らず、リニアモータ方式を用いても良い。
【００２８】
基板供給部６は、基板搬送パレット５１に基板を供給する。なお、１枚の基板搬送パレット５１は、複数枚（例えば、４枚）の基板Ｐを搬送する。
搬送部５は、基板供給部６からボンディング位置を経由して、基板搬送パレット５１を基板搬出部７まで搬送する。基板搬出部７は、ダイＤがボンディング（装着）された基板Ｐを基板搬送パレット５１から受け取るユニットである。
制御部８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、各部の動作を監視し、制御する。制御部８は、例えば、部品認識カメラ４２が撮像した画像を画像処理し、ボンディングヘッド４１のダイＤの保持状態を解析し、解析した保持状態（撮像結果）に基づいてＸ軸駆動制御する。
【００２９】
以上、図１〜図３を用いて、本発明のダイボンダの各部の基本的な構成と動作を説明した。
次に、図４及び図５（ａ）によって、本発明のダイボンダ及びダイボンディング方法の一実施例を説明する。
図４は、本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラの構成を説明するための図である。４０１はウェハ認識カメラ、４０４はウェハ認識カメラ４０１の光軸、４０５は光学ガラスである。図４（ａ）は、横方向から見た正面図であり、板状の被写体（ダイＤ等）の上面に対して光軸が斜めになるように設けられたウェハ認識カメラ２３と被写体の光路間に、光学ガラス４０５を挟んだことを示す図である。また、図４（ｂ）は光学ガラス４０１の形状を拡大して立体で示した図である。
図５（ａ）は、本発明の半導体製造装置に使用するカメラの一実施形態であるウェハ認識カメラに使用する光学ガラスの寸法を算出するための図である。
図４（ｂ）において、光学ガラス４０５の形状は、直角三角形プリズム状である。即ち、点ＡＢＣ及びＡ’Ｂ’Ｃ’は、それぞれ直角三角形で、合同の関係にある。また、∠ＡＢＣ及び∠Ａ’Ｂ’Ｃ’はそれぞれ直角である。また、辺ＡＣが視野サイズｓと同じ長さかそれより大である。
また、図４（ａ）のように、光学ガラス４０５の厚さは、焦点距離が長い光路Ｌ２を通過する側は薄く、焦点距離が短い光路Ｌ１を通過する側は厚くなるように設ける。
【００３０】
すでに述べたように、ウェハ認識カメラ４０１が斜めの角度で取り付けられることにより、ウェハ認識カメラ４０１のレンズ面や受光素子面と被写体（ワーク、ダイＤ）面との焦点距離の関係が、被写体の上下、左右の位置により異なる。このため、被写体の場所により、ピントがぼやける。
これを改善するために、本発明の一実施形態では、ウェハ認識カメラ４０１と被写体の光路の間に空気等の雰囲気媒体と屈折率が異なる光学ガラス４０５を挟む。この結果、ウェハ認識カメラ４０１の視野内の見かけ上の光路を等価にする。なお例えば、光学ガラス４０５の屈折率は、空気等の雰囲気媒体の屈折率より大である。
図５（ａ）において、光学ガラスをホウケイ酸ガラスとすると、その屈折率Ｎは、１．５１６８である。ウェハ認識カメラ４０１の取付け角度を６０°、視野サイズｓを１０ｍｍとすると、焦点距離の差ｘは以下の通り５．０ｍｍとなる（ｘ＝５．０ｍｍ）。
即ち、焦点距離のずれ量ｄは、空気中の屈折率を１．０とすると、以下の式（１）で表すことができる。ただし、光学ガラス４０５の厚みをｔとする。
ｄ＝ｔ×（１−１．０／Ｎ）・・・式（１）
従って、式（１）から、光学ガラス４０５の厚さｔが求まる。
ｔ＝ｄ／（１−１．０／Ｎ）であり、ｄ＝５．０ｍｍとすると、
ｔ＝５／（１−１．０／１．５６１６８）＝１４．６７ｍｍ
従って、ウェハ認識カメラ４０１と被写体（ウェハ６０３）を挟む位置に、図４（ｂ）に示した光学ガラス４０５を挟むと、ウェハ認識カメラ４０１を斜めの角度（例えば、光軸を斜め６０°）に設けた場合でも、被写体全体の全ての場所で合焦点を得ることができる。この結果、鮮明な画像を得ることができるため、正確なダイの位置を認識することができる。
なお、図４における長さｗは、光学ガラス４０５の設置位置によって異なる。
【００３１】
上述の図４及び図５（ａ）の実施例では、光学ガラス４０５は直角三角形プリズムであった。しかし、本発明は、直角三角形プリズムの形状に限定する必要はない。
図５（ｂ）は、本発明の別の光学ガラスの形状を示す図である。図５（ｂ）の光学ガラス４０５’は、図５（ａ）の∠θ＝π／２［rad］に対して、∠θ≠π／２［rad］の三角形プリズム状の形状である。図５（ｂ）に示す本発明の光学ガラス４０５’は、左右端で厚みが異なる。この例では、左端が厚み小（または、０）で、右端が厚みｔ’である。このように左右が異なる厚みの立体形状のプリズム状の光学ガラスであれば良いことは勿論である。例えば、台形でも良い。この時、三角形や台形であって、好ましくは、図４（ｂ）に示す辺Ａ−Ａ’の長さａ、辺Ｂ−Ｂ’の長さｂ、辺Ｃ−Ｃ’の長さｃは、等しい（ａ＝ｂ＝ｃ）。
【００３２】
以上のように、上述の実施例のウェハ認識カメラでは、見かけ上の焦点距離が被写体の上下、及び左右で同一となるので、結像する点がずれず、画像がぼけない。
従って、上記実施例によれば、鮮明な画像が取得できるため、その撮像結果に基づいて正確な位置及び姿勢が検出できる。
さらに、ダイのピックアップ時等に、画像処理でダイの位置を算出するときに余分な処理を必要としない。
【００３３】
なお、上記実施例は、ダイボンダを例にして説明した。しかし、配置の制約により斜めに設けられた半導体製造装置に使用するカメラ全般に適用できることである。
従って、例えば、ウェハの良否を電気的に検査するウェハ検査工程でも、ウェハ全体のアライメントマークを探し出し、ウェハの基準位置を定める必要がある。
また、例えば、ダイを含め、チップ部品をマウントする基板の位置決めにも、斜めに配置されたカメラの場合に本発明が適用可能であることは明らかである。
【符号の説明】
【００３４】
１：ダイ供給部、 ２：ピックアップ部、 ３：プリアライメント部、 ４：ボンディング部、 ５：搬送部、 ６：基板供給部、 ７：基板搬出部、 ８：制御部、 １１：ウェハ、 １２：ウェハ保持台、 １３：突き上げユニット、 １４：ウェハ保持ステージ、 １５：ＸＹ軸駆動部、 １６：回転駆動部、 ２１：ピックアップヘッド、 ２２：Ｘ軸駆動部、 ２３：ウェハ認識カメラ、 ２４：ピックアップ用ノズルストッカ、 ３１：プリアライメントステージ（プリステージ）、 ３２：Ｚ軸駆動部、 ３３：Ｙ軸駆動部、 ３４：Ｘ軸駆動部、 ３５：載置部品認識カメラ、 ４１：ボンディングヘッド、 ４２、４２’：部品認識カメラ、 ４３：Ｙ軸駆動部、 ４４：基板認識カメラ、 ４５：ボンディングヘッド用ノズルストッカ、 ５１：基板搬送パレット、 ５２：パレットレール ８１：実装ヘッド、 ８２：吸着ノズル、 ８３：基準ピン、 １００：ダイボンダ、 ４０１：ウェハ認識カメラ、 ４０４：光軸、 ４０５、４０５’：光学ガラス、 ６０１、６０１’：ウェハ認識カメラ、 ６０２：ウェハ、 ６０４、６０４’：光軸、 Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ’、Ｌ１’、Ｌ２’：焦点距離、 Ｄ：ダイ、 Ｐ：基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被写体の上面を光軸が斜めになるように撮像する半導体製造装置に使用するカメラであって、
前記被写体と前記カメラの光路間に左右端で厚みの異なる立体形状のプリズム状の光学ガラスを設けたことを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、雰囲気媒体と屈折率が大なる光学ガラスであることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスの厚さは、焦点距離が長い光路を通過する側は厚く、焦点距離が短い光路を通過する側は薄くなるように設けることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、直角三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、ホウケイ酸であることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項１】
板状の被写体の上面を光軸が斜めになるように撮像する半導体製造装置に使用するカメラであって、
前記被写体と前記カメラの光路間に左右端で厚みの異なる立体形状のプリズム状の光学ガラスを設けたことを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、雰囲気媒体と屈折率が大なる光学ガラスであることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスの厚さは、焦点距離が長い光路を通過する側は厚く、焦点距離が短い光路を通過する側は薄くなるように設けることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、直角三角形で厚みを有した立体形状のプリズムであることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体製造装置に使用するカメラにおいて、前記光学ガラスは、ホウケイ酸であることを特徴とする半導体製造装置に使用するカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４７７２０（Ｐ２０１２−２４７７２０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１２９７（Ｐ２０１１−１２１２９７）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３０００２２５０４）株式会社日立ハイテクインスツルメンツ (607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３０００２２５０４）株式会社日立ハイテクインスツルメンツ (607)
【Ｆターム（参考）】
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