KR101273921B1 - 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템 - Google Patents

정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 스테이지와 본딩 스테이지 사이에 설치된 정전용량 센서 어레이 패널을 이용하여 콜렛의 수평도 및 압력 상태를 실시간으로 검사할 수 있도록 하는 정전식 패널을 이용한 콜렛 수평도 및 압력 측정 시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템은 다수의 반도체 칩을 갖는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지, 반도체 칩 본딩을 위한 기판이 로딩되는 본딩 스테이지, 웨이퍼 스테이지와 본딩 스테이지 사이에 구비되며 다수의 정전용량 센서 어레이가 형성된 정전용량 센서 어레이 패널, 반도체 칩 표면을 콜렛으로 흡착한 후 본딩 위치로 이송시켜 기판에 반도체 칩을 본딩하고, 일정 주기마다 콜렛을 이용하여 상기 정전용량 센서 어레이 패널을 가압하는 본딩 헤드, 정전용량 센서 어레이 패널의 각 어레이의 정전 용량 변화를 검출하고, 검출 결과에 따라 콜렛의 수평도와 압력 상태를 검사하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템{Measuring system for horizontality and pressure of collet using capacitive sensor array panel}
본 발명은 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템에 관한 것으로서, 특히 정전용량 센서 어레이 패널과 콜렛 간에 발생하는 정전용량 센서값을 이용하여 콜렛의 수평도 또는 압력 상태 불량 여부를 판단하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 후공정은 크게 웨이퍼(Wafer)에 형성된 반도체 칩들의 양부를 검사하는 웨이퍼 검사 공정, 웨이퍼를 절단하는 소잉(sawing), 절단된 반도체 칩을 리드프레임(Lead frame)이 형성된 PCB 기판에 접착시키는 다이 본딩(Die bonding) 공정, 반도체 칩에 구비된 패드와 리드프레임의 리드를 와이어로 연결해주는 와이어본딩(Wire bonding) 공정, 반도체칩의 내부회로와 그 외의 구성부품을 보호하기 위하여 봉지재로 외부를 감싸 몰딩(Molding)하는 몰딩 공정, 몰딩된 리드프레임의 리드를 연결하고 있는 댐바를 커팅하는 트리밍(Trimming) 공정과 리드를 원하는 형태로 구부리는 포밍(Forming) 공정, 및 상기 공정을 거쳐 완성된 반도체소자의 양부를 검사하는 테스트 공정으로 이루어진다.
한편, 다이 본딩 공정은 웨이퍼 스테이지 상의 반도체 칩을 하단에 콜렛(collet)이 구비된 픽업 장치를 이용하여 픽업하고, 이를 PCB 기판이 놓인 본딩 스테이지로 이송한 후에 PCB 기판에 접착하게 되는데, 다수회 사용시 콜렛의 저면이 마모되어 편평도를 유지하지 못하게 되고, 그에 따라 수평이 맞지 않게 된다. 이와 같이 콜렛(collet)의 수평이 맞지 않거나 콜렛이 마모되는 경우 또는 접착 압력이 불균일할 경우에 정확하게 칩이 픽업되지 않는 픽업 불량이나 다이 본딩 불량이 발생하게 된다.
이러한 다이 본딩 불량은 후속 공정인 몰딩 공정시 칩의 틀어짐 파손 등의 문제를 유발 할뿐만 아니라, 콜렛의 수평과 압력 변화를 지속적으로 모니터링하지 않을 경우, 픽업 불량 발생 시점을 정확하게 알 수 없어 수율 감소를 야기할 수 있다.
이에 종래에는 콜렛의 수평도와 압력 상태를 작업자가 주기적으로 육안 검사하고 있다. 즉, 작업자는 콜렛의 수평도와 압력 상태를 측정하기 위해 압력 및 수평도를 측정하는 용지인 감압지를 이용하고 있으며, 이 방법은 설정된 압력으로 감압지를 가압하도록 하고, 감압지에 가압된 상태를 육안으로 검사함으로써 콜렛의 양불 여부를 판단한다.
그런데, 이러한 검사 방식은 작업자에 의해 임의로 행해지기 때문에 정확한 양불 판단 기준이 없어 검사의 신뢰도가 떨어지며, 육안 검사가 진행되는 동안 본딩 공정이 중단됨에 따라 생산성이 저하되는 문제가 있다.
아울러, 작업자가 임의로 검사를 행하기 때문에 불량이 발생한 시점을 정확하게 파악하기 어려워 불량률이 증가하며, 체계적인 공정 관리가 어려운 단점이 있다.
또한, 웨이퍼의 두께 감소에 따라 최근에는 적층형 웨이퍼가 이용되고 있는데, 콜렛의 수평도 불량으로 반도체 칩 표면에 균일한 압력이 가해지지 않을 경우 또는 압력이 낮을 경우에는 콜렛이 반도체 칩을 정상적으로 흡착하지 못하는 문제가 발생하게 된다. 또한, 압력이 너무 높을 경우에는 웨이퍼가 얇기 때문에 손상이 발생할 수 있는 문제가 있다.
이와 같이 이러한 본딩 장비의 콜렛 수평도 및 압력 상태 불량은 웨이퍼의 두께가 감소됨에 따라 더욱더 큰 문제로 두각되고 있다.
종래 기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 웨이퍼 스테이지와 본딩 스테이지 사이에 설치된 정전용량 센서 어레이 패널을 이용하여 콜렛의 수평도 및 압력 상태를 실시간으로 검사할 수 있도록 하는 정전식 패널을 이용한 콜렛 수평도 및 압력 측정 시스템을 제공함에 있다.
과제를 해결하기 위한 본 발명의 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템은 다수의 반도체 칩을 갖는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지, 반도체 칩 본딩을 위한 기판이 로딩되는 본딩 스테이지, 웨이퍼 스테이지와 본딩 스테이지 사이에 구비되며 다수의 정전용량 센서 어레이가 형성된 정전용량 센서 어레이 패널, 반도체 칩 표면을 콜렛으로 흡착한 후 본딩 위치로 이송시켜 기판에 반도체 칩을 본딩하고, 일정 주기마다 콜렛을 이용하여 상기 정전용량 센서 어레이 패널을 가압하는 본딩 헤드, 정전용량 센서 어레이 패널의 각 어레이의 정전 용량 변화를 검출하고, 검출 결과에 따라 콜렛의 수평도와 압력 상태를 검사하는 컨트롤러를 포함한다.
이때, 컨트롤러는 각 정전용량 센서 어레이에서 검출되는 최대 정전용량 센서값 과 최소 정전용량 센서값의 차가 설정 범위를 벗어날 경우 수평도가 불량인 것으로 판단하고, 정전용량 센서 어레이 패널의 정전용량 센서값과 기준 정전용량 센서값의 차이가 설정 범위를 벗어날 경우 압력 상태가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
또는, 컨트롤러는 각 정전용량 센서 어레이에서 검출되는 정전용량 센서값의 크기에 따른 이미지 패턴을 생성하고, 생성된 이미지 패턴을 기준 이미지와 비교하여 생성된 이미지 패턴과 기준 이미지의 패턴 매칭을 통해 수평도와 압력 상태를 판단할 수 있다.
또, 정전용량 센서 어레이 패널은 상기 본딩 헤드의 직선 이동 경로 상에 위치하며, 정전용량 센서 어레이 패널의 각 정전용량 센서는 사이즈가 1㎛~500㎛일 수 있다.
또한, 컨트롤러로부터 진단 결과를 수신하고 수신된 진단 결과를 지속적으로 모니터링하는 공정 관리 서버와 콜렛의 수평도 또는 압력 상태 불량 발생 정보를 공정 관리 서버로부터 수신하는 관리자 단말기를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 정전용량 센서 어레이 패널을 이용하여 실시간 자동으로 콜렛의 수평/압력을 측정함으로써, 본딩 공정을 중단하는 일이 없어 수율을 개선할 수 있으며, 불량 시점을 실시간으로 파악함으로써 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 작업자에 의한 육안 검사 방식이 아닌 자동 검사 방식이 적용됨에 따라 측정 신뢰도가 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 콜렛의 수평도와 압력 상태를 동시에 측정이 가능해짐에 따라 측정 속도를 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템 구성도.
도 2는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템 블록도.
도 3은 도 2의 컨트롤러 세부 구성 블록도.
도 4는 도 1의 정전용량 센서 어레이 패널 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템의 콜렛 수평도 불량 상태 예시도.
도 6 및 도 7은 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 방법의 실시예들을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템 구성도이고, 도 2는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템 블록도이고, 도 3은 도 2의 컨트롤러 세부 구성 블록도이며, 도 4는 도 1의 정전용량 센서 어레이 패널 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템은 웨이퍼 스테이지(10), 본딩 스테이지(20), 픽커 모듈(30), 정전용량 센서 어레이 패널(40), 컨트롤러(50), 공정 관리 서버(60) 및 관리자 단말기(70)를 포함한다.
여기서, 웨이퍼 스테이지(10)는 웨이퍼(11)가 로딩되는 부분으로서, 웨이퍼(11)에는 소잉(sawing) 공정이 완료된 다수의 반도체 칩(12)이 탑재되어 있다. 이때, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 웨이퍼 스테이지(10)는 웨이퍼(11)의 위치를 X축과 Y축으로 가변하기 위한 구동 기구를 포함할 수 있다.
본딩 스테이지(20)는 반도체 칩(12)이 본딩되는 PCB 등의 기판(21)이 로딩되는 부분으로서, 본딩 공정시에 열을 가하기 위한 히팅 부재 등이 구비될 수도 있다.
픽커 모듈(30)은 직선 운동 및 수직 운동을 통해 웨이퍼(11)에 탑재된 반도체 칩(12)을 픽업하여 본딩 스테이지(20)로 이송한 후, 본딩 스테이지(20) 상의 기판(21)에 반도체 칩(12)를 본딩하기 위한 것으로서, 픽커 모듈(30)은 수평 이동수단(31)에 설치되며, 수직 이동수단(32), 본딩 헤드(33) 및 콜렛(34) 등으로 이루어진다.
수평 이동수단(31)은 본딩 헤드(33)를 웨이퍼 스테이지(10)와 본딩 스테이지(20) 사이에서 X축과 Y축으로 직선 이동시켜 반도체 칩(12)을 본딩 위치에 정렬시키는 역할을 하는 것으로서, 수평 이동을 위한 수단으로서 리니어 가이드 등이 이용될 수 있다.
수직 이동수단(32)은 본딩 헤드(33)를 웨이퍼 스테이지(10), 정전용량 센서 어레이(40), 본딩 스테이지(20) 상에서 수직으로 이동시켜, 본딩 공정시에 반도체 칩(12)을 기판(21)에 가압하고, 일정 주기마다 콜렛을 이용하여 정전용량 센서 어레이 패널을 가압하여 콜렛(34)의 수평도 및 압력 측정을 하는 것으로서, 서버 모터(surbo motor), 공압 실린더 등의 승강 장치들이 이용될 수 있다. 이때, 도면에는 수직 이동수단(32)이 본딩 헤드(33)의 측면에 결합되는 것으로 도시하였으나, 본딩 헤드(33) 상부에 일체로 구비될 수도 있다.
여기서, 도면에 구체적으로 도시하지 않았으나 픽커 모듈(30)은 반도체 칩(12)의 위치 정렬이나 자세 정렬을 위해 본딩 헤드(33)를 회전 운동시키는 회전수단을 구비할 수 있다.
콜렛(34)은 진공압에 의해 반도체 칩(12)을 흡착하는 부분으로서, 본딩 헤드(33)의 하단부에 장착된다. 콜렛(34)은 본딩 헤드(33) 하강 시에 반도체 칩(12)의 가장자리를 누를 수 있도록 반도체 칩(12)과 접촉되는 면이 반도체 칩(101)의 면과 크기가 같거나 크게 형성된다.
정전용량 센서 어레이 패널(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 패널(41)과, 패널(41) 상에 배열된 다수의 정전용량 센서(42) 및 정전용량 센서(42) 상부에 코팅된 유전체막(43)으로 이루어진다. 여기서, 각 정전용량 센서(42)는 콜렛의 분해능 확보를 위해 1㎛~500㎛ 크기를 갖는다.
이러한 구성에 따르면 콜렛(34)이 유전체막(43)에 접촉하는 순간에 정전 용량 센서(42)의 정전용량 센서값이 변화하게 되므로, 각 정전 용량 센서(42)에서 변화하는 정전용량 센서값을 검출하고 이를 이용하여 콜렛(34)의 수평도를 측정할 수 있다.
또한, 콜렛(34)과 유전체막(43) 접촉 후 본딩 헤드(33)에 압력이 가해지면 유전체막(43)의 두께가 변화하게 되고, 콜렛(34)과 정전용량 센서(42) 간의 거리가 변화하게 된다. 결과적으로, 콜렛(34)이 유전체막(43)에 가하는 압력에 따라 정전용량 센서(42)의 정전용량 센서값이 변화하게 되므로, 이때의 정전용량 센서값 변화를 이용하여 콜렛(34)의 압력 상태 양불 여부를 측정할 수 있다.
이러한, 정전용량 센서 어레이 패널(40)의 정전 용량 변화를 이용한 콜렛(34) 수평도 및 압력 상태 측정 방법은 후술하는 본 발명의 방법 설명에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
아울러, 정전용량 센서 어레이 패널(40)은 웨이퍼 스테이지(10)와 본딩 스테이지(20) 사이에 위치하되, 본딩 헤드(33)의 직선 이동 경로 상에 위치함이 바람직하다. 즉, 본딩 헤드(33)가 반도체 칩(12)을 픽업하기 위하여 웨이퍼 스테이지(10) 방향으로 수평 이동하는 중간에 정전용량 센서 어레이 패널(40)에 콜렛(34)을 가압한 후 웨이퍼 스테이지(10)로 이동하여 반도체 칩(12) 픽업 공정을 계속하여 진행한다. 이에 따라, 본딩 공정을 중간에 중단하는 일 없이 공정 과정 중에 콜렛(34)의 수평도 및 압력을 측정할 수 있게 된다.
또한, 정전용량 센서 어레이 패널(40)은 콜렛(34)의 단면 사이즈와 동일 또는 그 이상의 사이즈로 이루어지며, 우수한 분해능 확보를 위하여 정정용량 센서(42)의 사이즈는 300~500um 이하로 형성한다.
한편, 컨트롤러(50)는 각 정전용량 센서(42)에서 발생하는 아날로그 신호의 정전용량 센서값을 입력받아 디지털 신호로 변환하는 신호 검출부(51)와, 검출 신호를 기초로 각 정전용량 센서의 검출값을 이미지화하는 이미지 처리부(52), 신호 검출부(51) 및 이미지 처리부(52)의 처리 결과를 기초로 수평도 및 압력 상태를 분석하는 분석부(53), 분석 결과를 공정 관리 서버(60) 또는 관리자 단말기(70)로 전송하는 통신부(54), 및 이미지 처리부(52)에서 생성한 이미지를 외부로 출력하는 디스플레이부(55) 등을 포함한다.
아울러, 본 발명은 콜렛(34)의 수평도나 압력 상태 불량이 발생할 경우 이를 현장의 작업자 등에게 알리기 위한 알람부(80) 등을 더 포함할 수도 있다.
이러한 본 발명에 따르면, 본딩 공정을 중단하는 일이 없이 실시간으로 콜렛의 수평도 및 압력 상태를 모니터링함에 따라, 콜렛 불량 시점을 알 수 있어 체계적인 공정 관리를 통해 불량률을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 방법을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
우선, 본딩 공정이 이루어지도록 본딩 헤드(33)을 웨이퍼 스테이지(10) 상부로 수평 이동시킨 후에 본딩 헤드(33)를 하강시켜 콜렛(34)이 하단면이 반도체 칩(12)과 밀착되도록 한다. 그리고, 콜렛(34)을 이용하여 반도체 칩(12)을 흡착한 후 수평 이동을 통해 본딩 스테이지(20) 상측으로 본딩 헤드(33)를 이동시키고, 본딩 헤드(33)를 하강시킨 다음 반도체 칩(12)을 기판(21)에 부착하는 본딩 공정이 수행되도록 한다.
이러한 반도체 칩 픽업 및 본딩 공정을 수차례 진행하면서, 설정된 주기마다 본딩 헤드(33)를 정전용량 센서 어레이 패널(40)을 가압시켜 콜렛(34)의 수평도 및 압력 상태를 검사한다.
일반적으로, 정전용량 센서값은 콜렛(34)과 정전용량 센서(42) 사이의 거리 및 그 사이에 존재하는 유전물질의 유전율에 따라 결정되므로, 콜렛(34) 하단면과 정전용량 센서(42) 사이의 거리 변화에 따른 정전용량 센서값을 이용하면 콜렛(34)의 수평도와 압력 상태를 알 수 있게 된다.
즉, 콜렛(34)이 점차 하강하여 콜렛(34)의 하단면과 정전용량 센서(42) 사이의 거리가 일정 거리(임계점)에 도달한 시점부터 정전용량 센서값이 검출된다. 그리고, 콜렛(34)이 유전체막(43)을 누르는 압력과 비례하여 콜렛(34) 하단면과 정전용량 센서(42) 사이의 거리가 변화하게 되고, 이에 따라 정전용량 센서값이 변화하게 된다.
따라서, 본 발명은 콜렛(34)의 하단면과 정전용량 센서(42) 사이의 거리가 일정 거리(임계점)가 될 때 검출되는 각 정전용량 센서값, 또는 유전체막(43)에 대한 가압이 정지되는 최종 압력이 가해진 시점에서 검출되는 각 정전용량 센서값을 설정된 값과 비교하여 콜렛(34)의 수평도와 압력 상태 불량 여부를 판단한다.
여기서, 임의의 정전용량 센서(42)의 정전용량
Figure 112013004472735-pat00001
은 다음과 같이 표시된다.
[수학식 1]
Figure 112013004472735-pat00002
where
Figure 112013004472735-pat00003
,
Figure 112013004472735-pat00004
Figure 112013004472735-pat00005
정전용량 (
Figure 112013004472735-pat00006
: 수평도 측정을 위한 값,
Figure 112013004472735-pat00007
: 압력 측정을 위한 값)
Figure 112013004472735-pat00008
유전율 (
Figure 112013004472735-pat00009
공기의 유전율,
Figure 112013004472735-pat00010
센서 코팅 물질의 유전율)
A: 전극면적, d: 전극간 거리
여기서, 센서 어레이의 정전용량 집합은
Figure 112013004472735-pat00011
={
Figure 112013004472735-pat00012
}, 임의의 시간 t의 센서 어레이 정전용량 집합은
Figure 112013004472735-pat00013
(t), 콜렛(34)이 정전용량 센서에 감지되는 것이 주기 p를 가지므로, 정전용량 집합의 일반 형태는
Figure 112013004472735-pat00014
(t+p)로 표기할 수 있다.
이를 이용하여, If |(Diff(
Figure 112013004472735-pat00015
(t),
Figure 112013004472735-pat00016
(t+p))|≥
Figure 112013004472735-pat00017
조건을 만족하면 정상으로 그 이외에는 불량으로 판정한다. 이때, Diff(A,B) = {
Figure 112013004472735-pat00018
} 로 정의한다.
도 6 및 도 7은 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 방법의 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
우선 제 1 실시예는 콜렛이 정전용량 센서 어레이 패널을 누른 상태에서 검출되는 정전용량 센서값들 중 유효한 값(콜렛이 패널에 닿은 부분)을 찾아 기준값과 비교하여 설정 범위 이상 변할 경우 불량인 것으로 판단한다.
구체적으로는, 도 6에 도시된 바와 같이 9x15 정전용량 센서 어레이 패널과 콜렛 사이의 거리가 임계점에 도달한 시점 또는 콜렛의 가압이 정지되는 시점에서 정전용량 센서값을 검출한다.
이때, 정전용량 센서값의 크기는 압력의 세기(콜렛과 정전용량 센서 간의 거리)에 비례하므로 정전용량 센서값들을 크기순으로 배열하고, 최대 정전용량 센서값(Cmax)이 설정 범위 내에 있는지 판단한다. 이때, 최대 정전용량 센서값(Cmax)이 설정된 최소 압력에 해당하는 정전용량 센서값(Pmin)과 최대 압력에 해당하는 정전용량값(Pmax)의 범위 내에 있을 경우(Pmin < Cmax < Pmax) 압력 상태가 정상인 것으로 판단하고, 이 범위를 벗어나는 경우(Pmin > Cmax or Pmax<Cmax)에는 압력 상태가 불량인 것으로 판단한다. 즉, 콜렛의 압력이 너무 낮거나 높을 경우 반도체 칩 흡착이나 본딩 공정에서 문제가 발생할 수 있기 때문에, 최대 정전용량 센서값이 설정된 범위 내에 있는지 판단하는 것이다.
또한, 콜렛과 정전용량 센서 사이의 거리가 균일할 경우에는 정전용량 센서의 최대 값(Cmax)과 최소 값(Cmin)의 차이가 크지 않으므로, 최대 값(Cmax)과 최소 값(Cmin)의 차가 설정범위(Dref)에 존재하는지 여부를 판단한다. 즉, 최대 값(Cmax)과 최소 값(Cmin)의 차가 일정 범위 이내(Cmax-Cmin < Dref) 일때는 수평도가 정상인 것으로 판단하고, 설정된 범위를 벗어날 경우 수평도가 불량인 것으로 판단한다.
결과적으로, 최대 정전용량 센서값(Cmax) 값이 설정 범위 이내이고, 최대 정전용량 센서값(Cmax)과 최소 정전용량값(Cmin)의 차가 설정 범위 내에 존재할 때 수평도와 압력 상태가 정상인 것으로 판단되므로, 정전용량 센서값만을 이용하여 수평도와 압력 상태 양불 여부를 동시에 판단할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예는 도 7을 참조하면, 9x15 정전용량 센서 어레이가 있을 때 3x3 영역을 하나의 집합 영역으로 나눠 A1~A15의 15개 집합 영역으로 나눈다. 그리고, 각 영역에서 유효한 값(콜렛이 패널에 닿은 부분)들을 찾아 각 집합 영역의 정전 용량 값의 평균값을 산출하고, 산출된 각 집합 영역의 평균 정전용량 센서값(A1av~A15av)을 제 1 실시예와 동일한 방법을 이용하여 불량 여부를 판단한다. 즉, 각 집합 영역(A1~A15)의 평균값들 중 가장 높은 평균값을 갖는 집합 영역의 정전용량 센서값이 최소 압력에 해당하는 정전용량 센서값(Pmin)과 최대 압력에 해당하는 정전용량 센서값(Pmax)의 범위를 벗어나면 압력이 불량인 것으로 판단하고, 최소 압력에 해당하는 정전용량 센서값(Pmin)과 최대 압력에 해당하는 정전용량 센서값(Pmax)의 범위 내에 있을 경우 압력이 정상인 것으로 판단한다. 또한, 각 집합의 정전용량 센서값이 설정범위(Cmax~Cmin) 사이에 있을 경우에는 수평도가 정상인 것으로 판단한다. 따라서, Cmax 값이 정해진 범위에 들어오고 Cmax와 Cmin의 차가 정해진 범위 내에 존재할 때 수평도와 압력 상태를 정상으로 판정함으로써, 수평도와 압력 상태 양불 여부를 동시에 판단할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 검출된 정전용량 센서값의 수치 비교를 통해 수평도와 압력 상태 불량 여부를 판단하였으나, 센서값의 수치 비교가 아닌 이미지 패턴 매칭 방식을 적용할 수도 있다. 즉, 정전용량 센서 어레이에서 검출되는 각 정전용량 센서값을 밝기 값으로 변환한 이미지 패턴을 행성하고, 생성된 이미지 패턴을 기준 이미지와 특징량 유사도 분석이나 패턴 매칭하여 수평도와 압력 상태를 판단할 수 있다.
한편, 본 발명은 이러한 수평도 및 압력 상태 측정을 위한 설정 주기를 장비 세팅 초기에 설정할 수도 있고, 관리자에 입력에 의해 설정할 수 있으며, 예를 들어 설정 주기는 1000회 본딩 공정당 1회 정도 수행한다.
이와 같이 본 발명은 본딩을 완료한 콜렛이 1/1000회 정도의 주기로 웨이퍼 픽업을 위한 직선 경로 상에서 수평도 및 압력 상태를 검사를 하기 때문에, 본딩 공정에 크게 영향을 주지 않아 수율을 개선할 수 있는 이점이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10 : 웨이퍼 스테이지 11 : 웨이퍼
12 : 반도체 칩
20 : 본딩 스테이지 21 : 기판
30 : 픽커 모듈 31 : 수평 이동수단
32 : 수직 이동수단 33 : 본딩 헤드
34 : 콜렛 40 : 정전용량 센서 어레이 패널
41 : 패널 42 : 정전용량 센서
43 : 유전체막 50 : 컨트롤러
60 : 관리 서버 70 : 관리자 단말기
80 : 알람부

Claims (8)

  1. 다수의 반도체 칩을 갖는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지;
    상기 반도체 칩 본딩을 위한 기판이 로딩되는 본딩 스테이지;
    상기 웨이퍼 스테이지와 상기 본딩 스테이지 사이에 구비되며 다수의 정전용량 센서 어레이가 형성된 정전용량 센서 어레이 패널;
    상기 반도체 칩 표면을 콜렛으로 흡착한 후 본딩 위치로 이송시켜 상기 기판에 반도체 칩을 본딩하고, 일정 주기마다 상기 콜렛을 이용하여 상기 정전용량 센서 어레이 패널을 가압하는 본딩 헤드;
    상기 정전용량 센서 어레이 패널의 각 어레이의 정전 용량 변화를 검출하고, 검출 결과에 따라 콜렛의 수평도와 압력 상태를 검사하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 각 정전용량 센서 어레이에서 검출되는 최대 정전용량 센서값 과 최소 정전용량 센서값의 차가 설정 범위를 벗어날 경우 수평도가 불량인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.

  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 정전용량 센서 어레이 패널의 정전용량 센서값과 기준 정전용량 센서값의 차이가 설정 범위를 벗어날 경우 압력 상태가 불량인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 각 정전용량 센서 어레이에서 검출되는 정전용량 센서값의 크기에 따른 이미지 패턴을 생성하고, 생성된 이미지 패턴을 기준 이미지와 비교하여 생성된 이미지 패턴과 기준 이미지의 패턴 매칭을 통해 수평도와 압력 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 정전용량 센서 어레이 패널은 상기 본딩 헤드의 직선 이동 경로 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 정전용량 센서 어레이 패널의 각 정전용량 센서는 사이즈가 1㎛~500㎛인 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러로부터 진단 결과를 수신하고 수신된 진단 결과를 지속적으로 모니터링하는 공정 관리 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 콜렛의 수평도 또는 압력 상태 불량 발생 정보를 공정 관리 서버로부터 수신하는 관리자 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서 어레이 패널을 이용한 콜렛의 수평도 및 압력 측정 시스템.
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