JP6259616B2 - ダイボンダ及び半導体製造方法 - Google Patents
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Description
ダイボンディング工程では、基板のボンディング面に正確にダイをボンディングすることが要求される。
図9は、ずれ量を強調して描いている。
コレットの交換は、通常、ボンディングするダイの寸法が変わった場合に行われる。
なお、図9では、ボンドカメラ203は斜め方向から基板213の所定の領域を撮像しているが、真下を撮像するように設け(後述の図2参照)、コレットがダイボンドする場合には、邪魔にならないように待避するようにしても良い。
ボンドカメラ203は、基板213に設けられた位置合わせマーク235を画像処理によって認識し、認識した位置座標から、ダイをボンディングするためのダイ接着位置(ダイ接着パターン1)の中心位置座標(xC0,yC0)を位置53として決定する。
コレット交換前には、ボンドカメラ203が所定の位置(xC0,yC0)として認識している位置53と、コレット410−0が降下する位置(xC0,yC0)として認識している位置54−0は、生産開始の段階で、同じとなるように調整されている。即ち、ボンドカメラの認識座標系とコレットが基板に押し付ける座標系とが一致している。従って、コレット410−1が、ボンドカメラ203が画像処理して求めた座標値を目標にして矢印55に示す方向に降下すると、コレット410−1の先端部は、基板213上の同一の位置53に降下することができる。
しかし、コレットをコレット410−1からコレット410に交換すると、コレットの位置は、例えば、矢印51の方向にずれる。従って、コレット410が、ボンドカメラ203が画像処理して求めた座標値を目標にして矢印55に示す方向に降下すると、コレット410の先端部は、基板213上の別の位置54に降下してしまい、ダイの接着位置がずれる。即ち、ボンドカメラの認識座標系とコレットが基板に押し付ける座標系は、スケールは同一であるが、原点位置が異なり、厳密にはX軸とY軸の方向も異なっている。
特許文献1には、コレット交換時のコレット中心とコレット回転軸との偏芯の補正量を補正するために、コレットを0[°]、180[°]等に回転させ、ホームポジジョンのコレット先端の画像をアンダービジョンカメラで取得して補正する技術が開示されている。
しかし、その後に使用するボンディングカメラとコレット間のずれに対しては考慮されていない。
本発明の目的は、製品で使用する基板やダイを使用しないで、コレット交換時のボンディングカメラとコレットとのずれを補正することが可能なダイボンダ及び半導体製造方法を提供することである。
このシートは、紙又はプラスチック等、ニードルピンを押し付けることで画像処理によりその位置等を認識できるような跡(打痕)が生じるようなものであればよい。
前記ボンドカメラにより前記打痕の画像を撮像し、前記画像処理部により、前記打痕の位置から前記コレットの先端部が前記基板に押し付けられる位置座標を算出し、算出した位置補正量を登録する位置座標算出ステップと、を備え、
前記コレットを交換したときには、上記ステップを実行して、前記登録された位置補正量を用いて、所定のダイ接着位置の位置座標に前記コレットが移動する位置座標を補正してダイボンディングすることを本発明の第4の特徴とする。
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、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、重複を避けるため、できるだけ説明を省略する。
ウェハ供給部11において、111はウェハカセットリフタ、112はピックアップ装置である。またワーク供給・搬送部12において、121はスタックローダ、122はフレームフィーダ、123はアンローダである。またダイボンディング部13において、131はプリフォーム部、132はボンディングヘッド部である。
スタックローダ121は、ダイを接着する基板をフレームフィーダ122に供給する。フレームフィーダ122は、基板をフレームフィーダ122上の2箇所の処理位置(プリフォーム部およびダイボンディング部それぞれの処理位置)を介してアンローダ123に搬送する。アンローダ123は、搬送された基板を保管する。
プリフォーム部(ダイ接着剤塗布装置)131は、フレームフィーダ122により搬送されてきた基板に、ダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部132は、ピックアップ装置112から、ピックアップ対象のダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ122上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部132は、移動したボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布された基板上のボンディングポイントにダイを実装する。
なお、プリフォーム部131がないダイボンダでは、ダイの裏面(接着面)に、フィルム状の接着剤が予め付着されているウェハを使用する。
制御部200は、ダイボンダ100の各構成機器と相互にアクセスして、各構成機器を制御する。
上記3台のカメラは、例えば、CCD撮像素子若しくはCMOS撮像素子を用いたカメラである。
同様に、プリフォームカメラ202は、プリフォーム部232の所定のダイ接着位置(ボンディングポイント)を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、ダイ接着位置にプリフォーム樹脂が塗布されるように位置ずれ補正を行い、プリフォーム樹脂を塗布する。
また同様に、ボンドカメラ203は、ダイボンディング部233の所定のダイ接着位置を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、ダイ接着位置の中心位置にダイが実装されるようにコレット410の位置ずれ補正を行い、ダイを実装する。
画像処理装置301は、入力された画像データを、パターン認識等の周知の画像処理によって解析し、基板213に設けられた位置合わせマークによってX座標、Y座標およびθ座標のずれを抽出し、ダイ接着パターンの中心位置にボンディングするダイの中心が来るように位置補正量を算出し、算出した位置補正量を位置制御装置302に出力する。
位置制御装置302は、入力された位置補正量に基づいて、駆動部303〜305に制御信号を出力する。駆動部303〜305は、入力された制御信号に基づいてそれぞれのモータ(X軸モータ306、Y軸モータ307、およびθ軸モータ308)を制御し、X座標、Y座標、θ(回転)座標を補正する。
上述の実施例では、ボンディングヘッド部132についての位置補正を説明した。以下、プリフォーム部131、及びピックアップ装置112についても同様である。また、画像処理装置301及び位置制御装置302は、一式であり、ピックアップ装置112、プリフォーム部131およびボンディングヘッド部132をすべて制御する。
図4と図5によって、本発明の第1の実施例について説明する。図4は、本発明のダイボンダ100に使用するコレットの一実施例を説明するための図である。(a)は側面から見た図であり、(b)は上から見た図である。
図4に示すように、本発明のコレット41は、従来のコレット41に加え、ニードルピン42が嵌合可能なように取付け部43を設けたものである。取付け部43は、コレット41の先端部の縁辺部近くに、下からニードルピン42が差し込めるように設けられ、ニードルピン42を嵌合によって固定可能な穴径であって、かつ着脱自在である。
このシートは、紙又はプラスチック等、ニードルピンを押し付けることで画像処理によりその位置等を認識できるような跡(打痕)が生じるようなものであればよい。
図5は、図9と同様に、ずれ量を強調して描いている。
図5において、コレットの交換は、通常、ボンディングするダイの寸法が変わった場合、コレットが破損した場合、または、コレットの使用回数が所定数を超えた場合に行われる。
なお、図5では、ボンドカメラ203は斜め方向から基板213の所定の領域を撮像しているが、真下を撮像するように設け(図2参照)、コレットがダイボンドする場合には、邪魔にならないように待避するようにしても良い。
コレット交換前には、ボンドカメラ203が所定の位置(xC0,yC0)として認識している位置43と、コレット41−0が降下する位置(xC0,yC0)として認識している位置44−0は、生産開始の段階で、同じ座標系となるように調整されている。従って、コレット41−1が、ボンドカメラ203が画像処理して求めた位置座標値を目標にして矢印55に示す方向に降下すると、コレット41−1の先端部は、基板213上の同一の位置43に降下することができる。なお、シート48は、基板213上に設けられた位置合わせマーク235が露出するように貼り付けており、ボンドカメラ203が撮像した画像に写り込んだこの位置合わせマーク235によって、基板213上に形成されたパターンの位置を認識可能にしている。
本発明では、従来と異なり、ダイをボンディングせず、シート48を貼りつけた基板213にニードルピン42を取付けたコレット41を降下させ、ニードルピン42によってシート48に打痕46をつける。即ち、コレット41を、ニードルピン43がシート48に打痕46ができる高さまで降下させ、その後、コレット41を待機位置に移動させる。このようにして、複数箇所に打痕をつける。
撮像した画像データを画像処理することによって、打痕48のついた箇所の位置座標を求める。
得られた複数の位置座標について、交換前のコレット41−0の位置座標(xC0,yC0)との差を求める。求めた差をコレットの位置補正データとして、以下、製品の生産を行う。
なお、シートは、耐熱性があり、熱膨張係数が基板と同等のものが望ましい。
また、ニードルピンは、コレットにワンタッチで着脱可能で、かつ、着脱を繰り返しても位置ずれが少ない構成であれば更に良い。ただし、ニードルピンの設置位置がコレット先端の本来設置すべき位置から多少ずれていたとしても、取付けるニードルピンが2本以上あれば、相対的にコレットの先端の降下位置が正確に算出できる。例えば、圧痕が1点であれば、ニードルピンの取付け位置がずれていれば、当該コレットのどこかであることが分かるが、正確なコレットの中心位置は分からない。しかし、ニードルピンがつけた圧痕が2点以上あれば、それらの圧痕の位置を元にして、当該コレットの中心位置と回転ずれ角が算出でき、圧痕の数が多ければ多いほど取付位置ずれによる影響が少なくなる。
更に、後述の実施例4で説明するように、位置調整(座標系調整)後、再度同様の作業を実行し、位置ずれの程度が減少したことを確認するようにしても良い。
シート状の圧力測定フィルム49は、圧力が加えられると、フィルムとは別の色(例えば、赤色等)に発色又は変色する。従って、ニードルピンが作る打痕は発色(又は変色)するので、発色(又は変色)した領域と発色(又は変色)していない領域を識別して画像処理するときに分かり易い。即ち、この圧力測定フィルムとは、加圧すると発色又は変色するものである。使用するコレット及びボンディングに対応した圧力測定フィルムを用いることで、コレット面積内の圧力分布も分かるため、コレットの位置補正に加えてXY平面に対するコレットの傾きも含めた補正が可能になる。これにより、コレットによるダイへのダメージを減少及び低下させることができる。
更に、後述の実施例4で説明するように、位置調整後、再度同様の作業を実行し、位置ずれの程度が減少したことを確認するようにしても良い。
更に、後述の実施例4で説明するように、位置調整後、再度同様の作業を実行し、位置ずれを確認するようにしても良い。
図8A及び図8Bは、ダイボンダ100の制御部200が、ダイボンダ内の各機器と相互にアクセスし、それら各機器を制御して実行する。
この時、通常のダイボンディングが実行できないモード、即ち、図8A及び図8Bの動作しか実行できないモードにダイボンダの設定を変更する。
次に、シート貼り付け基板セットステップS102では、ワーク供給・搬送部12から基板141を搬入する。搬入された基板141には、予め作業者等によって、シート48または圧力測定フィルム49が貼り付けられている。以下、シート48が基板141上に貼り付けられているとして本フローチャートを説明するが、圧力測定フィルム49が貼り付けられていても同様である。
次に、ボンディング位置移動ステップS103では、コレット41をダイ接着位置1の1つの中心に移動させる。このダイ接着位置は、予め、品種毎に設定されており、通常基板141上の複数の箇所が指定されている。
次に、空ボンディングステップS104では、ニードルピン42が付いたコレット41が基板141上のシート48に降下する。この降下を、ダイを吸着しないで通常のボンディングと同様にボンディングプロセスを実行するため、本明細書では、空ボンディングと称する。
次に、空ボンディング終了判定ステップS105では、予め決められた複数箇所すべてに空ボンディングされたか否かを判定する。すべての空ボンディングが終了していなければ、ボンディング位置移動ステップS103に戻り、次の空ボンディングするダイ接着位置1に移動して空ダイボンディングすることを繰り返す。また、すべての空ボンディングが終了していれば、画像処理ステップS106に処理を移行する。
画像処理ステップS106では、ボンドカメラ203は、空ダイボンディング後に残った打痕が写り込んだ画像を撮像し、画像処理装置301がその画像を画像処理して、打痕の位置に基づいて、コレット41の中心位置を算出し、移動させた位置座標との差を算出し、位置補正量として登録する。そして、以降、この登録された位置補正量で、コレット41が移動する位置座標を補正してダイボンディングを行う。
この段階で、位置補正量の算出が終了し、位置補正量が登録されたので、本番の製品の生産を開始しても良いが、更に精確なダイボンディングが必要な製品を期すために、以下のステップS121〜S128(図8B参照)を実行するようにしても良い。
以下、ステップS103〜S105の処理が、ステップS122〜S125でも同様に実行される。
次に、空ボンディングステップS123では、ニードルピン42が付いたコレット41が基板141上のシート48に降下する。この降下を、ダイを吸着しないで通常のボンディングと同様にボンディングプロセスを実行するため、本明細書では、空ボンディングと称する。
次に、空ボンディング終了判定ステップS124では、予め決められた複数箇所すべてに空ボンディングされたか否かを判定する。すべての空ボンディングが終了していなければ、ボンディング位置移動ステップS122に戻り、次の空ボンディングするダイ接着位置1に移動して空ダイボンディングすることを繰り返す。また、すべての空ボンディングが終了していれば、画像処理ステップS125に処理を移行する。
画像処理ステップS125では、ボンドカメラ203は、空ダイボンディング後に残った打痕が写り込んだ画像を撮像し、画像処理装置301がその画像を画像処理して、打痕の位置に基づいて、コレット41の中心位置を算出し、移動させた位置座標との差を算出する。
なお、ニードルピンがない場合でも、空ボンディング後の打痕について画像処理を行い補正できることは言うまでもない。
Claims (5)
- 基板を撮像するボンドカメラと、前記撮像した画像を画像処理し、前記基板の所定のダイ接着位置の位置座標を算出する画像処理部と、前記ダイを吸着して前記基板に押し付ける先端にニードルピンを着脱自在に取り付け可能な取付け部を具備し先端でダイをピックアップし前記基板に押し付けるコレットを備えたボンディングヘッド部と、制御部とを有し、前記コレットがピックアップした前記ダイを前記基板にボンディングするダイボンダであって、
前記制御部は、前記取付け部に複数のニードルピンを取付けた状態及び前記基板にシートを貼り付けた状態で、前記ボンディングヘッド部により前記複数のニードルピンを取付けた前記コレットを、前記基板に貼り付けた前記シートに押し付けて前記ダイ接着位置に前記複数のニードルピンの複数の打痕を作り、前記ボンドカメラにより前記複数の打痕の画像を撮像し、前記画像処理部により、前記複数の打痕の位置に基づいて前記コレットの先端部の位置座標を算出し、前記コレットの先端部の位置座標を前記所定のダイ接着位置の位置座標に位置補正し、かつ、前記複数の打痕の位置に基づいて前記コレットの回転ずれ角を算出し、前記コレットの回転ずれを補正し、
前記コレットから前記複数のニードルピンを外した状態で、基板にボンディングすることを特徴とするダイボンダ。 - 基板を撮像するボンドカメラと、前記撮像した画像を画像処理し、前記基板の所定のダイ接着位置の位置座標を算出する画像処理部と、前記ダイを吸着して前記基板に押し付ける先端でダイをピックアップし前記基板に押し付けるコレットを備えたボンディングヘッド部と、制御部とを有し、前記コレットがピックアップした前記ダイを前記基板にボンディングするダイボンダであって、
前記制御部は、前記ボンディングヘッド部により前記ダイ接着位置に、前記コレットを前記基板に貼り付けたシート状の圧力測定フィルムに押し付けて打痕を作り、前記ボンドカメラにより前記打痕の画像を撮像し、前記画像処理部により、打痕により発色又は変色した領域を識別して打痕の位置を算出し、算出した打痕の位置から前記コレットの先端部の位置座標を算出し、前記コレットの先端部の位置座標を前記所定のダイ接着位置の位置座標に位置補正し、かつ、打痕により発色又は変色した領域を識別してコレット面積内の圧力分布を算出し、算出した圧力分布から前記コレットのXY平面に対する傾きを補正し、
前記基板にボンディングすることを特徴とするダイボンダ。 - コレットにニードルピンを取付けた状態及び基板にシートまたはシート状の圧力測定フィルムを貼り付けた状態で、前記ニードルピンを取付けた前記コレットを、前記基板に貼り付けた前記シートまたは前記シート状の圧力測定フィルムに押し付けて前記基板のダイ接着位置に前記ニードルピンの打痕を作る打痕作成ステップと、
ボンドカメラにより前記打痕の画像を撮像し、画像処理部により、前記打痕の位置から前記コレットの先端部が前記基板に押し付けられる位置座標を算出し、算出した位置補正量を登録する位置座標算出ステップと、
を備え、
前記コレットを交換したときには、上記ステップを実行して、前記登録された位置補正量を用いて、所定のダイ接着位置の位置座標に前記コレットが移動する位置座標を補正してダイボンディングし、
前記登録された位置補正量を用いて、再度前記打痕作成ステップを行って、前記ボンドカメラにより前記打痕の画像を撮像し、前記画像処理部により、前記打痕の位置から前記コレットの先端部が前記基板に押し付けられる位置座標を算出し、前記位置座標が所定の値を超えた場合には、再度前記打痕作成ステップと前記位置座標算出ステップとを実行することを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項3記載の半導体製造方法において、
前記コレットに前記ニードルピンを複数取り付け、
前記位置座標算出ステップは、前記ニードルピンがつけた複数の打痕の位置に基づいて、前記コレットの中心位置と回転ずれ角の算出することを特徴とする半導体製造方法。 - 請求項4記載の半導体製造方法において、
前記位置座標算出ステップは、前記圧力測定フィルムに付けられた打痕により発色又は変色した領域を識別するように画像処理をし、前記コレット面積内の圧力分布を算出し、前記コレットのXY平面に対する傾きを補正することを特徴とする半導体製造方法。
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