JP2019050295A - ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
すなわち、ダイボンディング装置は、ダイ供給部と、基板供給部と、前記ダイ供給部から供給されたダイを前記基板供給部から供給された基板又は前記基板に既にボンディングされたダイ上にボンディングするボンディング部と、ダイ供給部と基板供給部とボンディング部とを制御する制御部と、を備える。前記ボンディング部は、前記ダイを吸着するコレットを備えたボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドを移動する駆動軸を備えた駆動部と、前記ボンディングヘッドの角速度および加速度を検出可能なセンサと、を備える。前記制御部は、前記センサにより得られた結果を用いて振動変位と予め設定された振動変位の閾値とを比較して異常を判断する。
このような構成によって、ボンディングヘッド41は、ステージ認識カメラ32の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、中間ステージ31からダイDをピックアップし、基板認識カメラ44の撮像データに基づいて基板にダイDをボンディングする。
このような構成によって、基板Sは、基板供給部6から搬送レーン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Sを渡す。
ステップS11:ウェハ11から分割されたダイDが貼付されたダイシングテープ16を保持したウェハリング14をウェハカセット(不図示)に格納し、ダイボンダ10に搬入する。制御部8はウェハリング14が充填されたウェハカセットからウェハリング14をダイ供給部1に供給する。また、基板Sを準備し、ダイボンダ10に搬入する。制御部8は基板供給部6で基板Sを基板搬送爪51に取り付ける。
ステップS13:制御部8は、ピックアップしたダイを基板S上に搭載又は既にボンディングしたダイの上に積層する。制御部8はウェハ11からピックアップしたダイDを中間ステージ31に載置し、ボンディングヘッド41で中間ステージ31から再度ダイDをピックアップし、搬送されてきた基板Sにボンディングする。ステップS13と並行して、上記ボンディングヘッドの異常診断を行う。
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施例にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施例と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施例における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施例の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
図17は図10の状態における加速度波形、速度および位置を示す図であり、図17(A)はY方向の加速度波形を示す図であり、図17(B)は図17(A)の波形を積分したY方向の速度波形を示す図であり、図17(C)は図17(B)の波形を積分したY方向の位置波形を示す図ある。
図18は変形例2に係るジャイロセンサの取付位置を示す図である。
図19は変形例3に係る異常判断方法を示す図である。図19では図示を容易にするため、ボンディングヘッド41のY方向駆動時のX方向振動変位とY方向振動変位の合成波形を示している。
例えば、実施例では、ボンディングヘッドをY軸駆動する場合について説明したが、Z軸駆動する場合にも適用することができる。
また、実施例では、ボンディングヘッドにジャイロセンサを設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、ピックアップヘッドにジャイロセンサを設けてもよい。
また、実施例では、振動の変位を求めて異常診断を行っているが、振動の変位だけでなくフーリエ変換などで周波数成分などを特定し、過去の動作に対して周波数ごとの振動レベルを比較して異常診断を行ってもよい。
また、ボンドヘッドテーブル、ピックアップヘッドテーブル(X、Y、Z駆動部)のボンディング装置架台取り付け部にジャイロセンサを設け、各ヘッドの動作による振動データ以外の振動データを取得し、各ヘッドのデータとの差分を用いて異常診断を行ってもよい。
また、各ヘッドの静止中の振動データをリファレンスデータとしてもよい。これにより、各ヘッドの動作によるデータのみでの解析が可能となり、より高精度な異常診断を行うことができる。
また、基板認識カメラ、ステージ認識カメラ、ウェハ認識カメラにジャイロセンサを設け、ボンディング精度異常が発生した場合の異常原因をヘッドの動作か、カメラ側の異常かの診断を行うようにしてもよい。
また、実施例ではピックアップヘッドおよびボンディングヘッドをそれぞれ1つ備えているが、それぞれ2つ以上であってもよい。また、実施例では中間ステージを備えているが、中間ステージがなくてもよい。この場合、ピックアップヘッドとボンディングヘッドは兼用してもよい。
また、実施例ではダイの表面を上にしてボンディングされるが、ダイをピックアップ後ダイの表裏を反転させて、ダイの裏面を上にしてボンディングしてもよい。この場合、中間ステージは設けなくてもよい。この装置はフリップチップボンダという。
1:ダイ供給部
11:ウェハ
13:突上げユニット
2:ピックアップ部
21:ピックアップヘッド
3:中間ステージ部
31:中間ステージ
4:ボンディング部
41:ボンディングヘッド
8:制御装置
83e:モータ制御装置
210:モーションコントローラ
211:理想波形生成部
212:指令波形生成部
213:DAC
214:動作異常診断部
220:サーボアンプ
221:速度ループ制御部
230:サーボモータ
D:ダイ
S:基板
Claims (14)
- ダイ供給部と、
基板供給部と、
前記ダイ供給部から供給されたダイを前記基板供給部から供給された基板又は前記基板に既にボンディングされたダイ上にボンディングするボンディング部と、
ダイ供給部と基板供給部とボンディング部とを制御する制御部と、
を有し、
前記ボンディング部は、
前記ダイを吸着するコレットを備えたボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドを移動する駆動軸を備えた駆動部と、
前記ボンディングヘッドの角速度および加速度を検出可能なセンサと、
を備え、
前記制御部は、前記センサにより得られた結果を用いて振動変位と予め設定された振動変位の閾値とを比較して異常を判断するダイボンディング装置。 - 請求項1において、
前記センサはボンディングヘッドが駆動するX方向、Y方向、Z方向の駆動軸の交点に近いボンディングヘッド中心付近に設置され、
前記制御部は、
(a)ボンディングヘッド動作中は、前記センサから取得した角速度から前記ボンディングヘッド回転方向の振動波形を抽出すると共に、
(b)前記センサから取得した加速度波形とモータ指令加速度波形との差分から前記ボンディングヘッドの振動波形を抽出し、
(c)前記抽出した振動波形から算出した振動の変位と事前に複数回測定して蓄積した振動の変位に基づいて設定される閾値とを比較することで、現在のボンディングヘッド動作の振動に変化があるかどうかを確認して装置の異常を判断する
ダイボンディング装置。 - 請求項1において、
前記センサは前記ボンディングヘッドが駆動するX方向、Y方向、Z方向の駆動軸の交点に近いボンディングヘッド中心付近に設置され、
前記制御部は、
(a)ボンディングヘッド動作中は、前記センサから取得した角速度から前記ボンディングヘッド回転方向の振動波形を抽出すると共に、前記センサから取得した加速度波形をもとに、前記ボンディングヘッドの動作軌跡を算出し、
(b)前記ボンディングヘッドの動作軌跡とモータ指令位置波形との差分から前記ボンディングヘッドの振動波形を抽出し、
(c)前記抽出した振動波形から算出した振動の変位と事前に複数回測定して蓄積した振動の変位に基づいて設定される閾値とを比較することで、現在のボンディングヘッド動作の振動に変化があるかどうかを確認して装置の異常を判断する
ダイボンディング装置。 - 請求項1において、
前記センサは前記コレットが取り付けられるボンディングヘッドの下部に設置され、
前記制御部は、
(a)ボンディングヘッド動作中は、前記センサから取得した加速度波形とモータ指令加速度波形との差分から前記ボンディングヘッドの振動波形を抽出し、
(b)前記抽出した振動波形から算出した振動の変位と事前に複数回測定して蓄積した振動の変位に基づいて設定される閾値とを比較することで、現在のボンディングヘッド動作の振動に変化があるかどうかを確認して装置の異常を判断する
ダイボンディング装置。 - 請求項1において、
さらに、ピックアップ部を備え、
前記ピックアップ部は、
前記ダイを吸着するコレットを備えたピックアップヘッドと、
前記ピックアップヘッドを移動する駆動軸を備えた駆動部と、
前記ピックアップヘッドの角速度および加速度を検出可能な第二センサと、
を備え、
前記制御部は、前記第二センサにより得られた結果を用いて振動変位と予め設定された振動変位の閾値とを比較して異常を判断するダイボンディング装置。 - 請求項2において、
前記センサは、
X軸回転方向、Y軸回転方向およびZ軸回転方向の角速度と、
X方向、Y方向およびZ方向の加速度と、
を測定し、
前記制御部は、
(a1)前記測定したX軸回転方向の角速度信号、Y軸回転方向の角速度信号およびZ軸回転方向の角速度信号をそれぞれ積分して、X軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を算出し、
(b1)前記測定したX方向、Y方向およびZ方向の加速度波形と指令加速度波形との差分から振動成分の波形を抽出し、X方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を算出し、
(c1)前記算出したX軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を合成した第一合成波形と、前記算出したX方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を合成した第二合成波形を算出し、
(c2)前記第一合成波形から前記X軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位の第一最大変位を算出し、前記第二合成波形から前記X方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位の第二最大変位を算出し、
(c3)前記第一最大変位と事前に複数回測定して蓄積した最大変位に基づいて設定される閾値と比較し、前記第二最大変位と事前に複数回測定して蓄積した最大変位に基づいて設定される閾値と比較する
ダイボンディング装置。 - 請求項3において、
前記センサは、
X軸回転方向、Y軸回転方向およびZ軸回転方向の角速度と、
X方向、Y方向およびZ方向の加速度と、
を測定し、
前記制御部は、
(a1)前記測定したX軸回転方向の角速度信号、Y軸回転方向の角速度信号およびZ軸回転方向の角速度信号をそれぞれ積分して、X軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を算出し、
(b1)前記測定したX方向、Y方向およびZ方向の加速度波形を積分して、X方向、Y方向およびZ方向の動作軌跡を算出し、
(b2)前記算出したX方向、Y方向およびZ方向の動作軌跡と指令位置波形との差分から振動成分の波形を抽出し、X方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を算出し、
(c1)前記算出したX軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を合成した第一合成波形と、前記算出したX方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を合成した第二合成波形を算出し、
(c2)前記第一合成波形から前記X軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位の第一最大変位を算出し、前記第二合成波形から前記X方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位の第二最大変位を算出し、
(c3)前記第一最大変位と事前に複数回測定して蓄積した最大変位に基づいて設定される閾値と比較し、前記第二最大変位と事前に複数回測定して蓄積した最大変位に基づいて設定される閾値と比較する
ダイボンディング装置。 - 請求項4において、
前記センサは、
X軸回転方向、Y軸回転方向およびZ軸回転方向の角速度と、
X方向、Y方向およびZ方向の加速度と、
を測定し、
前記制御部は、
(b1)前記測定したX方向、Y方向の加速度波形と指令加速度波形との差分から振動成分の波形を抽出し、X方向の振動変位およびY方向の振動変位を算出し、
(c1)前記算出したX方向の振動変位およびY方向の振動変位を合成した合成波形を算出し、
(c2)前記合成波形から前記X方向の振動変位およびY方向の振動変位の最大変位を算出し、
(c3)前記最大変位と事前に複数回測定して蓄積した最大変位に基づいて設定される閾値と比較する
ダイボンディング装置。 - 請求項2において、
前記センサは、
X軸回転方向、Y軸回転方向およびZ軸回転方向の角速度と、
X方向、Y方向およびZ方向の加速度と、
を測定し、
前記制御部は、
(a1)前記測定したX軸回転方向の角速度信号、Y軸回転方向の角速度信号およびZ軸回転方向の角速度信号をそれぞれ積分して、X軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を算出し、
(b1)前記測定したX方向、Y方向およびZ方向の加速度波形と指令加速度波形との差分から振動成分の波形を抽出し、X方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を算出し、
(c1)前記算出したX軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を合成した第一合成波形と、前記算出したX方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を合成した第二合成波形を算出し、
(c2)前記第一合成波形と事前に複数回測定して蓄積した合成波形に基づいて設定される閾値と比較し、前記第二合成波形と事前に複数回測定して蓄積した合成波形に基づいて設定される閾値と比較する
ダイボンディング装置。 - 請求項3において、
前記センサは、
X軸回転方向、Y軸回転方向およびZ軸回転方向の角速度と、
X方向、Y方向およびZ方向の加速度と、
を測定し、
前記制御部は、
(a1)前記測定したX軸回転方向の角速度信号、Y軸回転方向の角速度信号およびZ軸回転方向の角速度信号をそれぞれ積分して、X軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を算出し、
(b1)前記測定したX方向、Y方向およびZ方向の加速度波形を積分して、X方向、Y方向およびZ方向の動作軌跡を算出し、
(b2)前記算出したX方向、Y方向およびZ方向の動作軌跡と指令位置波形との差分から振動成分の波形を抽出し、X方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を算出し、
(c1)前記算出したX軸回転方向の振動変位、Y軸回転方向の振動変位およびZ軸回転方向の振動変位を合成した第一合成波形と、前記算出したX方向の振動変位、Y方向の振動変位およびZ方向の振動変位を合成した第二合成波形を算出し、
(c2)前記第一合成波形と事前に複数回測定して蓄積した合成波形に基づいて設定される閾値と比較し、前記第二合成波形と事前に複数回測定して蓄積した合成波形に基づいて設定される閾値と比較する
ダイボンディング装置。 - 請求項4において、
前記センサは、
X軸回転方向、Y軸回転方向およびZ軸回転方向の角速度と、
X方向、Y方向およびZ方向の加速度と、
を測定し、
前記制御部は、
(b1)前記測定したX方向、Y方向の加速度波形と指令加速度波形との差分から振動成分の波形を抽出し、X方向の振動変位およびY方向の振動変位振動変位を算出し、
(c1)前記算出したX方向の振動変位およびY方向の振動変位を合成した合成波形を算出し、
(c2)前記合成波形と事前に複数回測定して蓄積した合成波形に基づいて設定される閾値と比較する
ダイボンディング装置。 - (a)請求項1乃至11のいずれか1項のダイボンディング装置を準備する工程と、
(b)ダイが貼付されたダイシングテープを保持するウェハリングホルダを搬入する工程と、
(c)基板を準備搬入する工程と、
(d)ダイをピックアップする工程と、
(e)前記ピックアップしたダイを前記基板または既にボンディングされたダイの上にボンディングする工程と、
(f)前記センサによる測定結果を用いて異常診断を行う工程と、
を備え、
前記(f)工程は、前記(e)工程と並行して前記センサの測定結果に基づいて前記ボンディングヘッドの動作の振動の異常の有無を検出する半導体装置の製造方法。 - 請求項12において、
前記(d)工程は前記ダイシングテープ上のダイを前記ボンディングヘッドでピックアップし、
前記(e)工程は前記ボンディングヘッドで前記ピックアップしたダイを前記基板または既にボンディングされたダイの上にボンディングする半導体装置の製造方法。 - 請求項12において、
前記(d)工程は、
(d1)前記ダイシングテープ上のダイを前記ピックアップヘッドでピックアップする工程と、
(d2)前記ピックアップヘッドでピックアップしたダイを中間ステージに載置する工程、
を備え、
前記(e)工程は、
(e1)前記中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドでピックアップする工程と、
(e2)前記ボンディングヘッドでピックアップしたダイを前記基板に載置する工程と、
を備え、
前記(f)工程は、(d2)工程と並行して前記第二センサの測定結果に基づいて前記ピックアップヘッドの動作の振動の異常の有無を検出する半導体装置の製造方法。
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