KR101503556B1

KR101503556B1 - 웨이퍼 테이블로부터 반도체 칩을 픽업하는 방법 및 반도체 칩을 기판에 장착하는 방법

Info

Publication number: KR101503556B1
Application number: KR1020107007665A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 벨러; 파트리크 블레싱
Original assignee: 에섹 에스에이
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2015-03-17
Also published as: KR20100085027A; MY155097A; DE112008002467T5; HK1144235A1; TW200929425A; DE112008002467B4; CH698334B1; CN101861637B; JP2010541293A; TWI464820B; JP5258068B2; CH698334A1; CN101861637A

Abstract

본 발명은, 반도체 칩을 웨이퍼 테이블로부터 픽업하는 방법, 및 선택적으로, 픽-앤-플레이스 시스템에 의해 그들을 기판에 장착시키는 방법에 관한 것이다. 다음에 장착될 반도체 칩의 위치 및 배향이 제1 카메라에 의해서 결정되고, 제1 좌표계에 관한 위치 데이터의 형태로 이용가능하다. 반도체 칩이 장착될 기판 장소의 위치 및 배향은 제2 카메라에 의해서 결정되고, 제2 좌표계에 관한 위치 데이터의 형태로 이용가능하다. 제1 또는 제2 좌표계의 좌표의 픽-앤-플레이스 시스템의 운동의 좌표로의 변환은 2개의 고정 맵핑 함수 및 2개의 변화가능한 교정 벡터에 의해서 실행된다. 교정 벡터는 소정의 사건(이벤트) 발생시 재조정된다.

Description

웨이퍼 테이블로부터 반도체 칩을 픽업하는 방법 및 반도체 칩을 기판에 장착하는 방법{METHOD FOR PICKING UP SEMICONDUCTOR CHIPS FROM A WAFER TABLE AND METHOD FOR MOUNTING SEMICONDUCTOR CHIPS ON A SUBSTRATE}

본 발명은, 웨이퍼 테이블 상에 제공된 반도체 칩을 픽업하기 위한 청구항 제1항의 전제부에 언급된 유형의 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 이동된 반도체 칩을 기판에 장착하기 위한 방법에 관한 것이다.

반도체 칩의 장착을 위한 장착 머신은 이 분야에서는 다이 본더(die bonder)로서 알려져 있다. 장착 머신은 칩 캐리어(chip carrier) 상에 서로 인접하여 위치한 웨이퍼(wafer)의 수많은 균일한 칩들을 기판에, 예를 들면 금속성 리드 프레임에 잇따라 장착시키기 위해서 사용된다. 다이 본더는 칩 캐리어가 위치되는 웨이퍼 테이블, 기판을 공급하기 위한 이송 시스템, 및 반도체 칩을 칩 캐리어로부터 이동시키고 그들을 기판에 놓기 위한 픽-앤-플레이스 시스템(pick-and-place system)을 포함한다. 픽-앤-플레이스 시스템은 구동 시스템에 의해서 앞뒤로 움직이는 칩 그리퍼(chip gripper)를 구비한 본딩 헤드(bonding head)를 포함한다. 칩 그리퍼는 수직 축을 중심으로 회전할 수 있어서, 필요하다면 반도체 칩의 회전 지점이 변경될 수 있다. 칩 그리퍼는 교체가능한 그리핑 부재(gripping member)를 포함하며, 그것은 그에 진공이 적용될 수 있는 흡입 부재이고, 그것은 이 분야에서는 "픽-업 툴(pick-up tool)" 또는 "다이 콜릿(die collet)"로 알려져 있다.

이러한 유형의 장착 머신에 극도로 높은 요구사항들이 존재한다. 그들은 장착된 칩의 추가적인 처리를 위해서 기판 상에 정확한 위치로 놓일 필요가 있다. 반도체 칩이 마이크로미터 범위 내에 놓이는 정확도로 기판에 놓일 수 있는 것을 보장하기 위해서 2개의 카메라가 다이 본더에 제공된다. 제1 카메라는 칩 그리퍼로 픽업될 반도체 칩의 위치를 측정하고, 제1 좌표계에 관한 위치 데이터를 제공한다. 제2 카메라는 반도체 칩이 놓일 필요가 있는 기판 장소의 위치를 측정하고, 제2 좌표계에 관한 위치 데이터를 제공한다. 픽-앤-플레이스 시스템은 카메라에 의해서 제공된 정보에 기초하여, 칩 그리퍼가 웨이퍼 테이블로부터 반도체 칩을 이동시킬 수 있고 그것을 기판 장소의 적절한 장소에 정확한 위치적 방식으로 놓을 수 있도록 본딩 헤드를 제어한다. 픽-앤-플레이스 시스템의 위치는 카메라의 좌표계와 무관한 제3 좌표계와 관련된다.

다이 본더의 작동 중, 상이한 조건에 기인하여 3개의 좌표계의 상대 위치가 변할 수 있다는 문제점이 발생한다. 의도적으로 또는 비의도적으로 다이 본더의 상이한 위치들에서의 온도가 종종 변화한다. 이것은 대부분 제1 카메라의 좌표계 또는 제2 카메라의 좌표계에서 결정된 표적 좌표(target coordinate)를 픽-앤-플레이스 시스템을 위한 운동 좌표로 변환시키는 것이 더 이상 요구되는 만큼 정확하지 못한 결과로 이어진다.

본 발명은, 외부의 환경 및 변화에 무관하게 높은 정확도의 배치를 보장하는 반도체 칩을 픽업하고 장착시키는 방법을 제공하는 목적에 기초한다. 이러한 목적은 청구항 제1항의 특징에 의해서 본 발명에 따라서 달성된다.

본 발명은, 반도체 칩을 픽업하고, 선택적으로는 기판에 장착시키기 위한 방법으로서,

- 반도체 칩이 웨이퍼 테이블에 제공되고;

- 기판이 차례로 기판 테이블에 제공되고;

- 제1 카메라는, 웨이퍼 테이블 상에 제공되고 그 다음으로 장착될 반도체 칩의 위치 및 배향을 검출하고;

- 제2 카메라는, 반도체 칩이 장착될 기판 장소의 위치 및 배향을 검출하며; 그리고

- 칩 그리퍼는 웨이퍼 테이블 상에 제공된 반도체 칩을 픽업하고 그것을 기판에 장착시키며, 칩 그리퍼는 본딩 헤드에 유지되고, 바람직하게는 2개의 선형 구동 장치를 구비한 픽-앤-플레이스 시스템은 칩 그리퍼를 구비한 본딩 헤드를 웨이퍼 테이블과 기판 사이에서 전후로 이송한다.

본 발명에 따르면, 제1 카메라에 의해서 검출되는 다음에 장착될 반도체 칩의 위치는 제1 좌표계 KS₁에 관한 위치 데이터의 형태로 제공되며, 반도체 칩이 장착될 기판 장소의 위치는 제2 좌표계 KS₂에 관한 위치 데이터의 형태로 제공되고, 본딩 헤드의 위치는 제3 좌표계 KS₃과 관련된다.

본 발명은, 그것의 위치가 카메라에 의해서 측정될 수 있는 마킹(marking)을 본딩 헤드에 제공하는 것을 제안한다. 구조적인 이유로 상기 마킹이 카메라의 초점 평면(focal plane)에 배치될 수 없기 때문에, 본 발명은 추가적으로 바람직한 실시 형태에서 상기 마킹 위에 렌즈를 부착하는 것을 제안하며, 상기 렌즈는 상기 마킹이 또한 매우 뚜렷한 방식으로 이미징되는 것을 보장한다.

본 발명은, 추가적으로 제1 좌표계 KS₁의 좌표를 픽-앤-플레이스 시스템의 제3 좌표계 KS₃으로 변환시키기 위해서 제1 고정 맵핑 함수(fixed mapping function) F와 제1 변경가능한 교정 벡터(changeable correction vector) K₁을 사용하고, 제2 좌표계 KS₂의 좌표를 픽-앤-플레이스 시스템의 제3 좌표계 KS₃으로 변환시키기 위해서 제2 고정 맵핑 함수 G와 제2 변경가능한 교정 벡터 K₂를 사용하는 것을 제안한다. 다이 본더가 최초로 설정될 때 또는 다이 본더의 일반적인 새로운 설정의 경우에, 한편으로는 맵핑 함수 F 및 G 및 그들의 역함수가 결정되고, 2개의 교정 벡터 K₁ 및 K₂가 영으로 설정된다. 다이 본더의 그 다음의 일반적인 새로운 설정까지 맵핑 함수 F 및 G가 변경되지 않는 반면에, 교정 벡터 K₁ 및 K₂는 소정의 사건(이벤트)(event) 발생시 재조정된다. 소정의 사건(event)은, 위치 정확도가 감소될 정도로 3개의 좌표계 KS₁, KS₂, KS₃의 상대 위치가 서로에 대해서 변경될 가능성이 높은 것으로 예상될 수 있는 사건(이벤트)으로서 이해될 수 있다.

본 발명은 외부의 환경 및 변화에 무관하게 높은 정확도의 배치를 보장하는 반도체 칩을 픽업하고 장착시키는 방법을 제공하는 효과가 있다.

본 명세서에 편입되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은, 본 발명의 하나 이상의 실시예를 도시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리와 구현을 설명하는 역할을 한다. 도면은 실척이 아니다.
도 1은 반도체 칩의 장착을 위한 장착 머신의 평면도를 도시하며;
도 2는 카메라, 본딩 헤드 및 웨이퍼 테이블의 측면도를 도시하며, 그리고
도 3은 본딩 헤드 및 3개의 상이한 좌표계의 평면도를 도시한다.

도 1은 본 발명의 이해를 위해서 필요한 한도에서, 반도체 칩의 장착을 위한 장착 머신인, 소위 다이 본더(die bonder)의 평면도를 개략적으로 도시한다. 도 2는 장착 머신의 부품들을 측면도로 도시한다. 다이 본더는 장착될 반도체 칩(2)이 제공되는 웨이퍼 테이블(wafer table)(1), 장착될 기판(4)이 이송 장치(미도시)에 의해서 제공되는 기판 테이블(3), 및 웨이퍼 테이블(1)로부터 반도체 칩(2)을 픽업하여 그것을 기판(4)에 놓는 픽-앤-플레이스 시스템(pick-and-place system)(5), 및 2개의 카메라(6, 7)를 포함한다. 픽-앤-플레이스 시스템(5)은 교체가능한 칩 그리퍼(9)(도 2)를 구비하는 본딩 헤드(8), 및 x-방향과 y-방향으로 지정되는 2개의 직교 방향으로 본딩 헤드(8)를 이동시키기 위한 2개의 선형, 위치-제어 구동 장치(linear, position-controlled drive)를 포함한다. 제3 구동 장치(미도시)는 본딩 헤드(8) 또는 칩 그리퍼(9)를 도시면에 대해서 수직으로 연장되는 z-방향으로 상승 및 하강시키기 위해서 사용된다. 제1 카메라(6)는 이동될 다음 반도체 칩(2)의 위치를 결정하기 위해서 사용된다. 제2 카메라(7)는 반도체 칩(2)이 놓일 기판(4) 상의 기판 장소의 위치를 결정하기 위해서 사용된다. 제1 카메라(6)는 일반적으로 고정된 방식으로 배치된다. 제2 카메라(7)는 또한 고정된 방식으로 배치되거나 또는 기판(4)의 표면에 평행하게 연장되는 최소한 하나 또는 2개의 방향으로 별도의 구동 장치로 움직일 수 있다. 이러한 픽-앤-플레이스 시스템(5)은 예를 들면 EP 923,111, EP 1,480,507, DE 102004026534 및 EP 1,612,843 호로부터 알려져 있다.

마킹(marking)(10)(도 2)은 본딩 헤드(8)가 제1 카메라(6)의 시야에 위치할 때 그것이 제1 카메라(6)에 의해서 제공되는 이미지 안에서 보일 수 있도록, 그리고 본딩 헤드(8)가 제2 카메라(7)의 시야에 위치할 때 그것이 제2 카메라(7)에 의해서 제공되는 이미지 안에서 보일 수 있도록 본딩 헤드(8)에 측면으로 부착된다.

도 2는 제1 카메라(6), 본딩 헤드(8) 및 웨이퍼 테이블(1)의 측면도를 도시한다. 도면에서 라인들(6a)에 의해서 한정된 그것의 시야는 웨이퍼 테이블(1)을 향하여서, 그에 의해서 제공된 이미지 내에는 이동될 다음 반도체 칩(2)은 매우 뚜렷하게 이미징된다. 제1 카메라(6)의 초점 평면은 이동될 반도체 칩(2)에 의해서 한정되는 평면에 놓인다. 제2 카메라(7)(도 1)의 초점 평면은 장착될 기판(4)의 평면에 의해서 한정되는 평면에 놓인다. 초점 평면의 조정 없이는 양 카메라(6, 7)에 의해서 매우 뚜렷하게 이미징되도록 본딩 헤드(8)에 마킹(10)을 부착시키는 것이 불가능하다. 마킹(10)이 매우 뚜렷한 방식으로 이미징되는 것을 보장하기 위해서, 유리하게는 렌즈(11)가 본딩 헤드(8)에 마킹(10)보다 위에 부착된다. 렌즈(11)는 마킹(10)과 각각의 카메라(6, 7) 사이에 위치하며, 마킹(10)이 각각의 카메라(6, 7)의 이미지에 충분히 선명하게 뚜렷한 방식으로 이미징되는 것을 보장한다. 마킹(10)이 선명하게 뚜렷한 방식으로 이미징되는 것을 보장하기 위해서, 렌즈(11)를 제공하는 것 대신에 카메라의 초점 평면을 조정하는 것을 또한 예상할 수 있다. 렌즈(11)의 결과 카메라(6, 7)의 렌즈 시스템의 더욱 작은 조정 범위가 필요하기 때문에, 렌즈(11)에 의한 해결책은 더욱 간단하고, 더욱 빠르며, 더욱 비용-효율적이다.

제1 카메라(6)는 이미지 데이터로부터 다음에 장착될 반도체 칩(2)의 위치 및 배향을 결정하는 제1 이미지 처리 유닛에 그것의 이미지 데이터를 공급하고, 그들을 제1 좌표계 KS₁ 에 관한 위치 데이터의 형태로 제공한다. 이들 위치 데이터는 3개의 수(p, q, φ)로 구성되며, 2개의 수 p 및 q는 반도체 칩(2)의 기준점의 위치를 지정하고, 수 φ는 반도체 칩(2)이 그것의 설정점(setpoint) 위치에 대해서 회전하는 각도를 결정한다.

제2 카메라(7)는 이미지 데이터로부터 반도체 칩(2)이 장착될 기판 장소의 위치 및 배향을 결정하는 제2 이미지 처리 유닛에 그것의 이미지 데이터를 공급하고, 그들을 제2 좌표계 KS₂에 관한 위치 데이터의 형식으로 제공한다. 이들 위치 데이터는 3개의 수 (u, v, ψ)로 구성되며, 수 u 및 v는 기판 장소의 위치의 기준점의 위치를 표시하고, 수 ψ는 기판 장소가 그것의 설정점 위치에 대하여 회전하는 각도를 표시한다.

픽-앤-플레이스 시스템의 제1 선형 구동 장치는 수 x_M을 공급하고, 픽-앤-플레이스 시스템의 제2 선형 구동 장치는 수 y_M을 공급하며, 그것은 함께 제3 좌표계 KS₃ 에 관한 마킹(10)의 위치(x_M, y_M)를 표시하는 위치 데이터를 형성한다.

칩 그리퍼(9)는 회전 축(12)(도 2)을 중심으로 회전할 수 있다. 칩 그리퍼(9)의 흡입 개구는 칩 그리퍼(9)의 그리퍼 축(13)(도 2)의 위치를 한정한다. 제3 좌표계 KS₃의 그리퍼 축(13)의 위치(x_G, y_G)는,

(x_G, y_G) = (x_M, y_M) + D + E

로 주어지며,

여기서 벡터 D는 마킹(10)의 위치(x_M, y_M)에 관한 회전 축(12)의 위치를 나타내며, 벡터 E는 회전 축(12)의 위치에 관한 그리퍼 축(13)의 위치를 나타낸다. 벡터 D는 한번 결정될 고정된 벡터이다. 벡터 E는 칩 그리퍼(9)와 함께 회전하는 벡터이다: 그것의 길이는 고정된 양을 가지나, 그것의 방향은 칩 그리퍼(9)가 회전 축(12)을 중심으로 회전할 때 변한다. 이상적인 경우에는, 회전 축(12) 및 그리퍼 축(13)은 칩 그리퍼(9)의 회전 위치와 무관하게 항상 일치한다, 즉, E = 0이다.

도 3은 3개의 좌표계 KS₁, KS₂ 및 KS₃ 사이의 상관관계를 도시한다. 반도체 칩(2)이 정확하게 위치되는 방식으로 기판(4) 상에 위치될 수 있는 것을 보장하기 위해서, 그것은 제1 좌표계 KS₁ 및 제2 좌표계 KS₂ 양자에서의 칩 그리퍼(9)의 그리퍼 축(13)의 현재 위치를 계산할 수 있어야 한다. 따라서 제1 맵핑 함수 F는 장착 머신의 최초의 셋업 또는 일반적인 새로운 셋팅에서 결정되며, 함수 F는 제1 좌표계 KS₁을 제3 좌표계 KS₃으로 맵핑한다. 이것은 마킹(10)의 도움으로 실행된다 : 픽-앤-플레이스 시스템(5)의 2개의 선형 구동장치는 마킹(10)을 구비한 본딩 헤드(8)를 제1 카메라(6)의 시야 범위 내에서 n = 1 내지 k 인 k개의 상이한 위치(x_n, y_n)로 이동시키고, 제1 이미지 처리 유닛은 제1 카메라(6)에 의해서 공급된 이미지로부터 마킹(10)의 관련 위치(p_n, q_n)를 결정한다. 제1 맵핑 함수 F는 획득된 데이터 기록으로부터 계산된다. 이어서 다음이 적용된다:

(x, y) = F(p, q)

이어서, 맵핑 함수 F의 역함수 F^-1가 계산된다, 따라서

(p, q) = F^-1(x, y)

또한, 제1 교정 벡터 K₁ 은 수치 K₁ = 0으로 설정된다.

이와 유사하게, 제2 좌표계 KS₂를 제3 좌표계 KS₃으로 맵핑하는 제2 맵핑 함수 G 및 그것의 역함수 G^-1가 결정된다. 이어서 다음이 적용된다:

(x, y) = G(u, v)

및 반대로

(u, v) = G^-1(x, y)

또한, 제2 교정 벡터 K₂는 수치 K₂ = 0으로 설정된다.

제1 카메라(6) 및 제1 좌표계 KS₁은 픽-앤-플레이스 시스템(5)이 본딩 헤드(8)를 그곳으로 이동시켜야 하는 제1 좌표계 KS₁에 관한 표적 좌표를 결정하기 위해서 사용되어서, 칩 그리퍼(9)가 웨이퍼 테이블(1) 상에 제공되는 반도체 칩(2)을 집어올릴 수 있다. 제2 카메라(7) 및 제2 좌표계 KS₂는 픽-앤-플레이스 시스템(5)이 본딩 헤드(8)를 그곳으로 이동시켜야 하는 제2 좌표계 KS₂에 관한 표적 좌표를 결정하기 위해서 사용되어서, 칩 그리퍼(9)가 반도체 칩(2)을 정확하게 위치되는 방식으로 놓을 수 있다. 모든 계산은 이들 2개의 좌표계 KS₁ 및 KS₂에서 수행된다. 모든 계산이 완료된 후에야, 결정된 표적 좌표가 각각의 맵핑 함수 F 및 G에 의해서 제3 좌표계 KS₃의 운동의 좌표로 변환될 것이다. 따라서, 제1 좌표계 KS₁에 관한 벡터 D₁ 및 E₁, 및 제2 좌표계 KS₂에 관한 벡터 D₂ 및 E₂ 양자에 따라서 벡터 D 및 E가 결정된다. 따라서 제3 좌표계 KS₃는 이러한 좌표계 KS₃에서 어떠한 계산을 수행함 없이 본딩 헤드(8)를 움직이기 위해서 단지 사용된다. 제3 좌표계 KS₃는 픽-앤-플레이스 시스템(5)의 메커니즘에 의해서 주어지며, 즉 좌표 x 및 y는 2개의 선형 구동장치의 엔코더(encoder)에 의해서 공급된 위치 값들이고, 따라서 정확한 직교 좌표계가 아니다.

일단 맵핑 함수 F 및 G, 그들의 역함수 F^-1 및 G^-1, 그리고 벡터 D₁, E₁, D₂및 E₂가 결정되면, 반도체 칩(2)이 차례로 제조 단계에 장착될 수 있으며, 여기서

- 제1 카메라(6)에 의해서 다음 반도체 칩(2)의 이미지가 촬영되고, 반도체 칩(2)의 제1 좌표계 KS₁에 관한 위치 데이터(p_w, q_w, φ_w)가 이미지로부터 계산되며, 여기서 반도체 칩(2)이 그것의 설정점 위치에 대하여 회전하지 않을 때 φ_W = 0이다;

- 칩 그리퍼(9)의 그리퍼 축(13)이 반도체 칩(2)의 기준점을 지나서 통과하도록, 마킹(10)에 의해서 수득될 필요가 있는 제3 좌표계 KS₃에 관한 위치(x_W, y_W)가 다음과 같이 계산된다;

(x_W, y_W) = F[(p_W, q_W) - D₁ - E₁ + K₁]

- 계산된 위치(x_W, y_W)가 다가오며, 반도체 칩(2)은 칩 그리퍼(9)에 의해서 집어올려진다;

- 제2 카메라(7)에 의해서 반도체 칩(2)이 장착될 기판 장소의 이미지가 촬영되고, 제2 좌표계 KS₂에 관한 기판 장소의 위치 데이터(u_S, v_S, ψ_S)가 이미지로부터 계산되며, 여기서 기판 장소가 그것의 설정점 위치에 대하여 회전하지 않을 때 ψ_S = 0이다;

- 칩 그리퍼(9)의 그리핑 축(13)이 기판 위치의 기준점을 지나서 통과하도록, 마킹(10)에 의해서 얻을 필요가 있는 제3 좌표계 KS₃에 관한 위치(x_S, y_S)가 다음과 같이 계산된다;

(x_S, y_S) = G[(u_S, v_S) - D₂ - E₂ + K₂]

- 계산된 위치(x_S, y_S)가 다가오며, 칩 그리퍼(9)는 선택적으로 약 각도 ψ_S - φ_S 만큼 회전하며, 반도체 칩(2)은 기판 장소에 놓인다.

전체 제조 동안 다이 본더의 배치 정확도를 동일한 높은 수준으로 유지하기 위해서, 제1 교정 벡터 K₁ 및 제2 교정 벡터 K₂의 재조정이 소정의 사건(이벤트) 발생 동안 수행된다. 본딩 헤드(8)에 제공된 마킹(10)이 사용되며, 상기 마킹은 제1 교정 벡터 K₁의 재조정을 위해서 제1 카메라(6)의 시야 내로 놓이며, 및 제2 교정 벡터 K₂의 재조정을 위해서 제2 카메라(7)의 시야 내로 놓인다. 제1 교정 벡터 K₁의 재조정은 다음의 단계에 의해서 발생한다:

- 마킹(10)이 제1 카메라(6)의 시야 내에 위치되는 설정점 위치 R = (x_R, y_R)로 본딩 헤드(8)를 이동시키는 단계로, 여기서 좌표(x_R, y_R)는 제3 좌표계 KS₃과 관련된다.

- (p_R, q_R) = F^-1(x_R, y_R)에 따라서 제1 좌표계 KS₁에 관한 마킹(10)의 설정점 위치(p_R, q_R)를 계산하는 단계;

- 제1 카메라(6)로 마킹(10)의 이미지를 촬영하는 단계, 제1 좌표계 KS₁에 관한 마킹(10)의 실제 위치(p_M, q_M)를 결정하기 위해서 제1 카메라(6)의 이미지를 사용하는 단계;

- 근접한 설정점 위치와 측정된 실제 위치 사이의 차이에 따라서 제1 교정 벡터 K₁을 계산하는 단계:

K₁ = (p_R, q_R) - (p_M, q_M).

제1 교정 벡터 K₁이 제1 좌표계 KS₁과 관련된다는 것은 자명하다.

제2 교정 벡터 K₂의 재조정이 유사하게 다음의 단계에 의하여 발생한다:

- 마킹(10)이 제2 카메라(7)의 시야에 위치되는 설정점 위치 T= (x_T, y_T)로 본딩 헤드(8)를 이동시키는 단계로, 여기서 좌표(x_T, y_T)는 제3 좌표계 KS₃과 관련된다;

- (u_T, v_T) = G^-1(x_T, y_T)에 따라서 제2 좌표계 KS₂에 관한 마킹(10)의 설정점 위치(u_T, v_T)를 계산하는 단계;

- 제2 카메라(7)로 마킹(10)의 이미지를 촬영하는 단계, 제2 좌표계 KS₂에 관한 마킹(10)의 실제 위치(u_M, v_M)를 결정하기 위해서 카메라(7)의 이미지를 사용하는 단계;

- 근접한 설정점 위치와 측정된 실제 위치 사이의 차이에 따라서 제2 교정 벡터 K₂를 계산하는 단계:

K₂ = (u_T, v_T) - (u_M, v_M).

제2 교정 벡터 K₂가 제2 좌표계 KS₂와 관련된다는 것은 명백하다.

교정 벡터 K₁ 및 K₂의 재조정을 시작케할 수 있는 상이한 사건(이벤트)들, 특히 다음의 4가지 사건(이벤트)들이 있다:

- 최종 보정 이후, 소정의 수의 반도체 칩(2)이 장착된다;

- 최종 보정 이후, 픽-앤-플레이스 시스템(5)의 소정의 위치에서 측정된 온도가 소정의 수치 이상 만큼 변화된다;

- 제조가 정지된다;

- 장착 후에 제2 카메라(7)에 의해서 검출되고 계산된 장착된 반도체 칩의 실제 위치는 설정점 위치로부터 소정의 양 이상 만큼 이탈된다.

교정 벡터 K₁ 및 K₂의 재조정 완료 후, 반도체 칩(2)의 장착은 상기 기재된 단계에 따라서 계속될 수 있으나, 업데이트된 교정 벡터 K₁ 및 K₂는 현재 0과 다를 수 있다.

본 발명은, 기판(4)을 위한 플랫폼(platform)(3) 및 웨이퍼 테이블(1)이 평행한 평면에 배치되는 공지된 픽-앤-플레이스 시스템 뿐만 아니라, 기판을 위한 플랫폼(3) 및 웨이퍼 테이블(1)이 서로에 대해서 경사진 방식으로 배치되며 본딩 헤드(8)가 x-방향 및 y-방향으로의 이동에 더하여 수평축을 중심으로 선회하는 운동을 수행하는 유럽 특허 EP 1,480,507에 기재된 픽-앤-플레이스 시스템에도 적용될 수 있다.

상술한 실시 형태는, 조정 및 재조정을 위해서 본딩 헤드가 제1 설정점 위치 R 및 제2 설정점 위치 T로 각각 이동하며, 제3 좌표계 KS₃에 관한 제1 설정점 위치 R 및 제2 설정점 위치 T의 좌표가 저장되고 2개의 교정 벡터 K₁ 및 K₂를 재조정하기 위해서 사용되는 바람직한 실시 형태이다. 이 실시예에서, 마킹(10)의 각각의 설정점 위치는 각각 역함수 F^-1 및 G^-1에 의해서 계산된다. 본딩 헤드(8)가 제1 또는 제2 설정점 위치에 위치될 때, 제1 좌표계 KS₁에 관한 마킹(10)의 좌표[또는 본딩 헤드(8)의 어떤 다른 임의의 기준점] 또는 제2 좌표계 KS₂에 관한 마킹(10)의 좌표[또는 본딩 헤드(8)의 어떤 다른 임의의 기준점]가 추가적으로 저장되고, 이어서 2개의 교정 벡터 K₁ 및 K₂의 재조정을 위해서 사용되는 추가적인 실시 형태가 아래에서 설명된다.

픽-앤-플레이스 시스템은 웨이퍼 테이블로부터 반도체 칩을 픽업하기 위한 픽 시스템(pick system)을 부품으로서 포함한다. 제3 좌표계 KS₃는 픽 시스템 또는 픽-앤-플레이스 시스템에 내재하는 좌표계이며, 따라서 이하에서는 좌표계 KS로 언급될 것이다. 재조정이 수행될 수 있는 것을 보장하기 위해서, 제1 카메라(6)의 시야에 위치하는 제1 설정점 위치로 본딩 헤드(8)가 이동하는 설정 단계(setup phase)에서 조정이 최초로 수행되며, 좌표계 KS에 관한 제1 설정점 위치의 좌표(x_SP1, y_SP1) 및 제1 카메라(6)의 좌표계 KS₁에 관한 제1 설정점 위치의 좌표(p_SP1, q_SP1)가 결정되고 저장된다. 재조정은 제조 단계에서 발생하여, 본딩 헤드(8)가 제1 설정점 위치의 좌표(x_SP1, y_SP1)로 이동되고 제1 카메라(6)의 좌표계 KS₁에 관한 설정점 위치의 좌표(p_SP1', q_SP1')가 다시 결정된다. 차이 벡터(p_SP1', q_SP1') - (p_SP1, q_SP1)는 설정 이후 발생한 좌표계 KS에 관한 제1 좌표계 KS₁의 변위에 관한 정보를 포함한다. 본딩 헤드(8)의 어떠한 임의의 기준점이 제1 좌표계 KS₁에 관한 본딩 헤드(8)의 제1 설정점 위치의 한정을 위해서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 언급된 마킹(10)이 기준점의 한정을 위해서 사용된다.

유사한 방식으로, 제2 카메라(7)의 제2 좌표계 KS₂의 변위가 검출되고 본딩 헤드(8)의 좌표계 KS에 관해서 교정되어서, 제2 카메라(7)의 시야에 위치하는 제2 설정점 위치로 본딩 헤드(8)가 이동하는 추가적인 조정이 설정 단계에서 수행되며, 좌표계 KS에 관한 제2 설정점 위치의 좌표(x_SP2, y_SP2) 및 제2 카메라(7)의 좌표계 KS₂에 관한 제2 설정점 위치의 좌표(u_SP2, v_SP2)가 결정되고 저장된다. 제조 단계에서 재조정이 발생하여, 제2 설정점 위치의 좌표(x_SP2, y_SP2)로 본딩 헤드(8)가 이동되고 제2 카메라(7)의 좌표계 KS₂ 에 관한 제2 설정점 위치의 좌표(u_SP2', v_SP2')가 다시 결정된다. 차이 벡터(u_SP2', v_SP2') - (u_SP2, v_SP2)는 설정 단계의 설정 이후 발생한 좌표계 KS에 관한 제2 좌표계 KS₂ 의 변위에 관한 정보를 포함한다. 이러한 경우에도, 본딩 헤드(8) 상의 어떤 임의의 기준점이 제2 좌표계 KS₂에 관한 본딩 헤드(8)의 제2 설정점 위치의 한정을 위해서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 언급된 바와 같은 마킹(10)이 기준점의 한정을 위해서 사용된다.

제1 좌표계 KS₁ 및 제2 좌표계 KS₂에 관한 기준점의 좌표의 결정은 각각의 카메라(6, 7)로 이미지를 촬영하는 것, 및 종래의 이미지 평가에 의해서 기준점의 좌표를 결정하는 것을 포함한다.

그 다음에는 반도체 칩의 장착이 바람직하게는 다음과 같이 발생한다:

- 제1 카메라(6)에 의해서 검출되는, 다음에 장착될 반도체 칩(2)의 위치가 제1 좌표계 KS₁에 관한 위치 데이터의 형식으로 제공된다;

- 제2 카메라(7)에 의해서 검출되는, 반도체 칩(2)이 장착될 기판 장소의 위치가 제2 좌표계 KS₂에 관한 위치 데이터의 형식으로 제공된다;

- 셋업 단계에서, 제1 좌표계 KS₁을 좌표계 KS로 맵핑(mapping)하는 제1 맵핑 함수 및 그것의 역함수가 결정되고, 제1 교정 벡터가 값 영으로 설정되며, 제2 좌표계 KS₂를 좌표계 KS로 맵핑하는 제2 맵핑 함수 및 그것의 역함수가 결정되고, 제2 교정 벡터가 값 영으로 설정된다.

- 반도체 칩(2)이 차례로 제조 단계에 장착되며, 여기서;

- 다음에 장착될 반도체 칩(2)의 이미지가 카메라(6)에 의해서 촬영되고, 제1 좌표계 KS₁에 관한 반도체 칩(2)의 위치가 결정되며, 반도체 칩(2)을 픽업하기 위해서 픽-앤-플레이스 시스템(5)이 본딩 헤드(8)를 이동시킬 필요가 있는 좌표계 KS에 관한 위치가 제1 맵핑 함수에 의해서 및 제1 교정 벡터를 고려함에 의해 그로부터 계산된다;

- 반도체 칩(2)이 장착될 기판 장소의 이미지가 제2 카메라(7)에 의해서 촬영되며, 제2 좌표계 KS₂에 관한 기판 장소의 위치가 결정되며, 반도체 칩(2)을 기판 장소에 장착시키기 위해서 픽-앤-플레이스 시스템(5)이 본딩 헤드(8)를 이동시킬 필요가 있는 좌표계 KS에 관한 위치가 제2 맵핑 함수에 의해서 및 제2 교정 벡터를 고려함에 의해 그로부터 계산되며;

그리고 제조 단계의 재조정은 제1 교정 벡터 및 제2 교정 벡터의 재조정을 포함하며 다음의 단계들을 갖는다:

- 본딩 헤드(8)를 제1 설정점 위치로 이동시키는 단계;

- 제1 카메라(6)로 마킹(10)의 이미지를 촬영하는 단계 및 제1 카메라(6)의 이미지로부터 제1 좌표계 KS₁에 관한 마킹(10)의 실제 위치를 결정하는 단계;

- 저장된 설정점 위치와 결정된 실제 위치 사이의 차이로서 제1 교정 벡터 K₁을 계산하는 단계;

- 본딩 헤드(8)를 제2 설정점 위치로 이동시키는 단계;

- 제2 카메라(7)로 마킹(10)의 이미지를 촬영하는 단계 및 제2 카메라(7)의 이미지로부터 제2 좌표계 KS₂에 관한 마킹(10)의 실제 위치를 결정하는 단계; 그리고

- 저장된 설정점 위치와 결정된 실제 위치 사이의 차이로서 제2 교정 벡터 K₂를 계산하는 단계.

본 발명의 실시 형태 및 응용예가 도시되고 기술되었지만, 본 개시내용의 이점을 취한 본 기술분야의 당업자라면, 본 명세서의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않고서 상술한 것보다 많은 변형예가 가능함을 명백하게 파악할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그들의 등가물을 제외하고는 한정되지 않는다.

1 : 웨이퍼 테이블
2 : 반도체 칩
3 : 기판 테이블
4 : 기판
5 : 픽-앤-플레이스 시스템
6 : 제1 카메라
6a : 라인
7 : 제2 카메라
8 : 본딩 헤드
9 : 칩 그리퍼
10 : 마킹
11 : 렌즈
12 : 회전 축
13 : 그리퍼 축

Claims

본딩 헤드(8)를 구비한 픽-앤-플레이스 시스템(5)에 의해 웨이퍼 테이블(1)에 제공된 반도체 칩(2)을 기판(4)에 장착하는 방법으로서, 마킹(10)이 본딩 헤드(8)에 부착되며, 상기 방법으로
웨이퍼 테이블(1)에 제공된 반도체 칩(2)의 이미지가 제1 카메라(6)로 촬영되며 이미지로부터 결정된 반도체 칩(2)의 위치가 제1 좌표계 (KS₁)에 관한 위치 데이터의 형태로 제공되며,
기판 장소의 이미지가 제2 카메라(7)로 촬영되며 이미지로부터 결정된 기판 장소의 위치가 제2 좌표계 (KS₂)에 관한 위치 데이터의 형태로 제공되며, 그리고
본딩 헤드(8)의 위치는 픽-앤-플레이스 시스템(5)에 내재하는 제3 좌표계 (KS₃)에 관련되며, 상기 방법은 설정 단계 및 제조 단계를 포함하며,
상기 설정 단계는 다음 단계들:
제1 좌표계 (KS₁)을 제3 좌표계 (KS₃)로 맵핑하는 제1 맵핑 함수 및 그것의 역함수를 결정하는 단계,
제1 교정 벡터를 값 0으로 설정하는 단계,
제2 좌표계 (KS₂)를 제3 좌표계 (KS₃)로 맵핑하는 제2 맵핑 함수 및 그것의 역함수를 결정하는 단계, 및
제2 교정 벡터를 값 0으로 설정하는 단계를 포함하며; 그리고
상기 제조 단계는 다음 단계들:
반도체 칩(2)이 차례로 장착되는 단계로서,
다음에 장착될 반도체 칩(2)의 이미지를 제1 카메라(6)로 촬영하는 단계,
제1 좌표계 (KS₁)에 관한 반도체 칩(2)의 위치를 제1 카메라(6)의 이미지로부터 결정하는 단계,
반도체 칩(2)을 픽업하기 위해서 픽-앤-플레이스 시스템(5)이 본딩 헤드(8)를 이동시킬 필요가 있는 제3 좌표계 (KS₃)에 관한 위치를 제1 맵핑 함수에 의해서 및 제1 교정 벡터를 고려함에 의해 계산하는 단계;
반도체 칩(2)이 장착될 기판 장소의 이미지를 제2 카메라(7)로 촬영하는 단계,
제2 좌표계 (KS₂)에 관한 기판 장소의 위치를 제2 카메라(7)의 이미지로부터 결정하는 단계, 및
반도체 칩(2)을 기판 장소에 장착시키기 위해서 픽-앤-플레이스 시스템(5)이 본딩 헤드(8)를 이동시킬 필요가 있는 제3 좌표계 (KS₃)에 관한 위치를 제2 맵핑 함수에 의해서 및 제2 교정 벡터를 고려함에 의해 계산하는 단계를 포함하며; 그리고
소정의 사건 발생 시 제1 및 제2 교정 벡터를 재조정하는 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 교정 벡터의 재조정 단계는 다음 단계들:
마킹(10)이 제1 카메라(6)의 시야 범위 내로 위치되는 제1 설정점 위치로 본딩 헤드(8)를 이동시키는 단계,
제1 좌표계 (KS₁)에 관한 마킹(10)의 제1 설정점 위치를 계산하는 단계,
마킹(10)의 이미지를 제1 카메라(6)로 촬영하는 단계,
제1 카메라(6)의 이미지로부터 제1 좌표계 (KS₁)에 관한 마킹(10)의 실제 위치를 결정하는 단계,
마킹(10)의 계산된 설정점 위치와 결정된 실제 위치 사이의 차이로서 제1 교정 벡터 K₁을 계산하는 단계;
마킹(10)이 제2 카메라(7)의 시야 범위 내로 위치되는 제2 설정점 위치로 본딩 헤드(8)를 이동시키는 단계,
제2 좌표계 (KS₂)에 관한 마킹(10)의 제2 설정점 위치를 계산하는 단계;
마킹(10)의 이미지를 제2 카메라(7)로 촬영하는 단계,
제2 카메라(7)의 이미지로부터 제2 좌표계 (KS₂)에 관한 마킹(10)의 실제 위치를 결정하는 단계, 및
마킹(10)의 계산된 설정점 위치와 결정된 실제 위치 사이의 차이로서 제2 교정 벡터를 계산하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 장착 방법.
제1항에 있어서,
상기 소정의 사건은 다음의 사건들 중 최소한 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 장착 방법:
- 최종 보정 이후 소정의 수의 반도체 칩(2)이 장착되는 사건;
- 최종 보정 이후 픽-앤-플레이스 시스템(5)의 소정의 위치에서 측정된 온도가 소정의 값 이상 만큼 변화되는 사건;
- 제조가 정지되는 사건;
- 장착 후 제2 카메라(7)에 의해서 검출되고 계산된 장착된 반도체 칩의 실제 위치가 설정점 위치로부터 소정의 양 이상 만큼 이탈되는 사건.
제1항에 있어서,
본딩 헤드(8)에 적용된 마킹(10)은 본딩 헤드(8)에 부착된 렌즈(11)에 의해서 각각의 카메라(6 및 7) 상에 이미징되는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 장착 방법.
제2항에 있어서,
본딩 헤드(8)에 적용된 마킹(10)은 본딩 헤드(8)에 부착된 렌즈(11)에 의해서 각각의 카메라(6 및 7) 상에 이미징되는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 장착 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 맵핑 함수를 결정하는 단계는 마킹(10)이 제1 카메라(6)의 시야 범위 내에 위치하도록 수 개의 상이한 위치들로 본딩 헤드(8)를 이동시키는 단계, 제1 카메라(6)로 이미지를 촬영하는 단계 및 제1 카메라(6)에 의해 제공된 이미지로부터 마킹(10)의 관련 위치를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 제2 맵핑 함수를 결정하는 단계는 마킹(10)이 제2 카메라(7)의 시야 범위 내에 위치하도록 수 개의 상이한 위치들로 본딩 헤드(8)를 이동시키는 단계, 제2 카메라(7)로 이미지를 촬영하는 단계 및 제2 카메라(7)에 의해 제공된 이미지로부터 마킹(10)의 관련 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 장착 방법.
삭제
삭제
삭제