KR20180109678A - 다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 다이 본딩 장치의 장치 구성을 복잡화하지 않고, 프리메인터넌스 시기를 판단 가능한 다이 본딩 장치를 제공한다. 다이 본딩 장치는, 다이 공급부로부터 공급된 다이를 기판 공급부로부터 공급된 기판에 본딩하는 본딩부와, 상기 본딩부를 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 제어부는, (a) 상기 기판을 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판의 위치를 인식하고, (b) 상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 상기 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판과 상기 기판에 본딩된 다이의 위치를 인식하여, 상기 기판과 상기 다이의 상대 위치를 검사하고, (c) 상기 (a)에서 인식한 기판의 위치와 상기 (b)에서 인식한 기판의 위치에 기초하여, 기판의 고정 상태를 진단한다.

Description

다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{DIE BONDING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 다이 본딩 장치에 관한 것으로, 예를 들어 자기 진단 기능을 구비하는 다이 본딩 장치에 적용 가능하다.
반도체 장치의 제조 공정의 일부에, 반도체 칩(이하, 간단히 다이라고 함)을 배선 기판이나 리드 프레임 등(이하, 간단히 기판이라고 함)에 탑재해서 패키지를 조립하는 공정이 있고, 패키지를 조립하는 공정의 일부에, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라고 함)로부터 다이를 분할하는 공정(다이싱 공정)과, 분할한 다이를 기판 상에 탑재하는 본딩 공정이 있다. 본딩 공정에 사용되는 반도체 제조 장치가 다이 본더 등의 다이 본딩 장치이다.
일본 특허 공개 평7-141021호 공보
종래의 다이 본더에서는, 불량품이 발생할 때까지 장치 동작의 문제를 알 수 없었다. 그래서, 장치 동작의 문제에 의한 본딩 불량을 방지하기 위해서, 다이 본더의 프리메인터넌스를 정기적으로, 또는 생산수에 따라서 실시하고 있었다. 그러나, 이 방법에서는, 불량을 완전히 방지하기 위해서는 안전 여유도를 크게 취할 필요가 있기 때문에, 메인터넌스 횟수가 많아지고, 스루풋이 저하된다.
본 개시의 목적은, 다이 본딩 장치의 장치 구성을 복잡화하지 않고, 프리메인터넌스 시기를 판단 가능한 다이 본딩 장치를 제공하는 데 있다.
그 밖의 과제와 신규 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.
본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 하기와 같다.
즉, 다이 본딩 장치는, 다이 공급부와, 기판 공급부와, 상기 다이 공급부로부터 공급된 다이를 상기 기판 공급부로부터 공급된 기판 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와, 상기 다이 공급부와 상기 기판 공급부와 상기 본딩부를 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 본딩부는, 상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와, 상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 촬상 가능한 제1 촬상 장치를 구비한다. 상기 제어부는, (a) 상기 기판을 상기 제1 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판의 위치를 인식하고, (b) 상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 상기 제1 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판과 상기 기판에 본딩된 다이의 위치를 인식하여, 상기 기판과 상기 다이의 상대 위치를 검사하고, (c) 상기 (a)에서 인식한 기판의 위치와 상기 (b)에서 인식한 기판의 위치에 기초하여, 기판의 고정 상태를 진단한다.
상기 다이 본딩 장치에 의하면, 다이 본딩 장치의 장치 구성을 복잡화하지 않고, 프리메인터넌스 시기가 판단 가능하다.
도 1은 실시예에 관한 다이 본더를 나타내는 개략 상면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 화살표 A 방향에서 본 본딩 헤드 등의 움직임을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 3은 다이 공급부의 외관 사시도를 도시하는 도면이다.
도 4는 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는 도 1의 본딩 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본딩 전후의 기판 인식의 결과를 도시하는 도면이다.
도 7은 변형예 1에 관한 본딩 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 변형예 2에 관한 본딩 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본딩 전후의 다이 인식의 결과를 도시하는 도면이다.
도 10은 변형예 3에 관한 다이 본더를 나타내는 개략 전체 상면도이다.
도 11은 도 10에 도시하는 화살표 A 방향에서 본 픽업 헤드, 본딩 헤드 등의 움직임을 설명하기 위한 개략 측면도이다.
발명자들은, 프리메인터넌스의 시기를 고정밀도로 판단하는 방법에 대해서 검토한 결과, 연속 동작 중(생산 중)의 인식 결과를 사용해서 본딩 정밀도에 영향을 미치는 기구 등을 진단함으로써, 그 시기를 판단할 수 있다는 지견을 얻었다. 본 발명은 이 새로운 지견에 기초해서 생겨난 것이다.
예를 들어, 기판이 정상적으로 고정되지 않은 경우에는, 본딩 정밀도가 안정되지 않는다. 기판 고정이 정상적인지 여부는 2회 이상의 인식으로 판단할 수 있다. 또한, 본딩 전의 다이 위치 및 안정성과 본딩 후의 다이 외관 결과와의 비교에 의해 상태가 나쁜 프로세스가 한정된다.
구체적으로는, 예를 들어 기판의 인식을 통상 본딩 전과 본딩 후(외관 검사)에 행하는데, 전후의 비교를 해서 기판 고정 상태를 진단하거나, 본딩 전에 다이 이면에 의한 다이 위치를 감시하여, 다이의 픽업 상태, 본딩 상태를 진단하거나 한다.
이에 의해, 새로운 기구 등을 추가하지 않고 본딩 정밀도에 영향을 미치는 기구의 문제를 발견할 수 있다. 또한, 프리메인터넌스의 시기를 정확하게 판단할 수 있어, 품질을 저하시키지 않고, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다.
이하, 실시예 및 변형예에 대해서 도면을 사용해서 설명한다. 단, 이하의 설명에서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확히 하기 위해서, 실제의 형태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대해서 모식적으로 표현되는 경우가 있는데, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것이 아니다.
[실시예]
도 1은 실시예에 관한 다이 본더의 개략 상면도이다. 도 2는, 도 1의 화살표 A에서 본 본딩 헤드 및 그 주변부에서의 개략 구성과 그 동작을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
다이 본더(10)는, 단일한 반송 레인과 단일한 본딩 헤드를 갖는 다이 본더이다. 다이 본더(10)는, 크게 구별하여, 배선을 포함하는 1개 또는 복수의 최종 1 패키지가 되는 제품 에어리어(이하, 패키지 에어리어(P)라고 함)(도 1에서는 15군데)를 프린트한 기판(9)에 실장하는 다이(D)를 공급하는 다이 공급부(1)와, 다이 공급부(1)로부터 다이(D)를 픽업해서 기판(9) 또는 이미 본딩된 다이(D) 상에 본딩하는 본딩부(4)와, 기판(9)을 실장 위치에 반송하는 반송부(5), 반송부(5)에 기판(9)을 공급하는 기판 공급부(6)와, 실장된 기판(9)을 수취하는 기판 반출부(7)와, 각 부의 동작을 감시해서 제어하는 제어부(8)를 갖는다.
먼저, 다이 공급부(1)는, 복수의 그레이드의 다이(D)를 갖는 웨이퍼(11)를 유지하는 웨이퍼 유지 대(12)와 웨이퍼(11)로부터 다이(D)를 밀어올리는 점선으로 나타내는 밀어올림 유닛(13)을 갖는다. 다이 공급부(1)에 있어서, 웨이퍼 유지 대(12)는, 그 하부에 배치된 도시하지 않은 구동 수단에 의해 XY 방향으로 이동되고, 다이(D)를 웨이퍼(11)로부터 픽업할 때 소정의 다이가 밀어올림 유닛(13)과 평면적으로 겹치는 위치가 되도록 이동된다.
본딩부(4)는, 밀어올림 유닛(13)으로 밀어 올려진 다이(D)를 선단에 흡착 유지하는 콜릿(42)을 갖고, 다이(D)를 픽업하여, 반송되어 온 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 본딩하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 구동부(43)와, 반송되어 온 기판(9)의 패키지 에어리어(P)의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여, 본딩해야 할 다이(D)의 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(제1 촬상 장치)(44)와, 픽업된 다이(D)의 이면을 촬상하여, 다이의 위치를 인식하는 다이 인식 카메라(제2 촬상 장치)(45)를 갖는다. 픽업은, 웨이퍼(11)가 갖는 다이의 그레이드를 나타내는 분류 맵에 기초해서 행한다. 분류 맵은 제어부(8)에 미리 기억되어 있다. 또한, 본딩 헤드(41)는, 콜릿(42)을 승강 및 X 방향 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖고, 도 2에 화살표로 나타낸 바와 같이 상하 좌우로 이동 가능하다.
이와 같은 구성에 의해, 본딩 헤드(41)는, 다이 인식 카메라(45)의 촬상 데이터에 기초하여 픽업 위치·자세를 보정하고, 다이(D)를 픽업하여, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초해서 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 다이(D)를 본딩한다.
반송부(5)는, 기판(9)을 반송하는 2개의 반송 슈트를 갖는다. 예를 들어, 기판(9)은 2개의 반송 슈트에 설치된 도시하지 않은 반송 벨트로 이동한다.
이와 같은 구성에 의해, 기판(9)은, 기판 공급부(6)에서 반송 레인(51)에 적재되고, 반송 슈트를 따라 본딩 위치까지 이동하여, 본딩 후 기판 반출부(7)까지 이동한다. 또한, 그 후 기판 반출부(7)로부터 기판 공급부(6)를 향해서 이동함으로써, 기판(9)의 다른 패키지 에어리어에 다이를 본딩하거나, 다이 상에 더 다이를 본딩하거나 할 수도 있다. 기판 공급부(6)와 기판 반출부(7)와의 사이를 복수회 왕복하여, 다이를 다층으로 다이 본딩할 수도 있다.
이어서, 다이 공급부(1)의 구성에 대해서 도 3 및 도 4를 사용해서 설명한다. 도 3은 다이 공급부의 외관 사시도를 도시하는 도면이다. 도 4는 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
다이 공급부(1)는, 수평 방향(XY 방향)으로 이동하는 웨이퍼 유지 대(12)와, 상하 방향으로 이동하는 밀어올림 유닛(13)을 구비한다. 웨이퍼 유지 대(12)는, 웨이퍼 링(14)을 유지하는 익스팬드 링(15)과, 웨이퍼 링(14)에 유지되어 복수의 다이(D)가 접착된 다이싱 테이프(16)를 수평으로 위치 결정하는 지지 링(17)을 갖는다. 밀어올림 유닛(13)은 지지 링(17)의 내측에 배치된다.
다이 공급부(1)는, 다이(D)의 밀어올림 시에, 웨이퍼 링(14)을 유지하고 있는 익스팬드 링(15)을 하강시킨다. 그 결과, 웨이퍼 링(14)에 유지되어 있는 다이싱 테이프(16)가 잡아 늘여져 다이(D)의 간격이 넓어지고, 밀어올림 유닛(13)에 의해 다이(D) 하방으로부터 다이(D)를 밀어올려, 다이(D)의 픽업성을 향상시키고 있다. 웨이퍼(11)와 다이싱 테이프(16)와의 사이에 다이 어태치 필름(DAF)(18)으로 불리는 필름 형상의 접착 재료를 부착하고 있다. 다이 어태치 필름(18)을 갖는 웨이퍼(11)에서는, 다이싱은, 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)에 대하여 행하여진다. 따라서, 박리 공정에서는, 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)을 다이싱 테이프(16)로부터 박리한다.
제어부(8)는, 다이 본더(10)의 각 부의 동작을 감시해서 제어하는 프로그램(소프트웨어)을 저장하는 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 중앙 처리 장치(CPU)를 구비한다. 예를 들어, 제어부(8)는, 기판 인식 카메라(44) 및 기판 인식 카메라(44)로부터의 화상 정보, 본딩 헤드(41)의 위치 등의 각종 정보를 도입하여, 본딩 헤드(41)의 본딩 동작 등 각 구성 요소의 각 동작을 제어한다.
상술한 바와 같이, 다이 본더(10)는, 웨이퍼(11) 상의 다이(D)의 자세를 인식하는 웨이퍼 인식 카메라(24)와, 픽업된 다이(D)의 이면을 촬상하여, 다이의 위치를 인식하는 다이 인식 카메라(45)와, 본딩 스테이지(BS) 상의 실장 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다. 인식 카메라간의 자세 어긋남 보정을 해야만 하는 것은, 본딩 헤드(41)에 의한 픽업에 관여하는 웨이퍼 인식 카메라(24) 및 다이 인식 카메라(45)와, 본딩 헤드(41)에 의한 실장 위치에의 본딩에 관여하는 기판 인식 카메라(44)이다. 본 실시예에서는 웨이퍼 인식 카메라(24)를 사용해서 다이(D)의 위치 결정을 행하고, 기판 인식 카메라(44)를 사용해서 패키지 에어리어(P)의 위치 결정 및 패키지 에어리어(P)와 패키지 에어리어(P)에 본딩된 다이의 상대 위치의 검사를 행한다.
도 5는 실시예에 관한 다이 본딩 장치에서의 다이 본딩 공정을 설명하는 흐름도이다.
실시예의 다이 본딩 공정에서는, 먼저, 제어부(8)는, 웨이퍼(11)를 유지하고 있는 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트로부터 취출해서 웨이퍼 유지 대(12)에 적재하고, 웨이퍼 유지 대(12)를 다이(D)의 픽업이 행하여지는 기준 위치까지 반송한다(웨이퍼 로딩). 계속해서, 제어부(8)는, 웨이퍼 인식 카메라(24)에 의해 취득한 화상으로부터, 웨이퍼(11)의 배치 위치가 그 기준 위치와 정확하게 일치하도록 미세 조정을 행한다.
이어서, 제어부(8)는, 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 유지 대(12)를 소정 피치로 피치 이동시켜, 수평으로 유지함으로써, 최초로 픽업되는 다이(D)를 픽업 위치에 배치한다(다이 반송). 웨이퍼(11)는, 미리 프로버 등의 검사 장치에 의해, 다이마다 검사되고, 다이마다 양호, 불량을 나타내는 맵 데이터가 생성되어, 제어부(8)의 기억 장치에 기억된다. 픽업 대상이 되는 다이(D)가 양품인지, 불량품인지의 판정은 맵 데이터에 의해 행하여진다. 제어부(8)는, 다이(D)가 불량품일 경우에는, 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 유지 대(12)를 소정 피치로 피치 이동시키고, 다음으로 픽업되는 다이(D)를 픽업 위치에 배치하여, 불량품의 다이(D)를 스킵한다.
제어부(8)는, 웨이퍼 인식 카메라(24)에 의해 픽업 대상의 다이(D)의 주면(상면)을 촬영하고, 취득한 화상으로부터 픽업 대상의 다이(D)의 상기 픽업 위치로부터의 위치 어긋남량을 산출한다. 제어부(8)는, 이 위치 어긋남량을 바탕으로 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 유지 대(12)를 이동시켜, 픽업 대상의 다이(D)를 픽업 위치에 정확하게 배치한다(다이 확인(스텝 S1)).
제어부(8)는, 기판 공급부(6)에서 기판(9)을 반송 레인(51)에 적재한다(기판 로딩). 제어부(8)는, 기판(9)을 본딩 위치까지 이동시킨다(기판 반송).
제어부(8)는, 본딩하기 위해서 본딩 전에 기판 인식 카메라(44)로 기판을 촬상해서 기판(9)의 패키지 에어리어(P)의 위치를 인식하여 위치 결정을 행한다(기판 인식(스텝 S4)).
제어부(8)는, 픽업 대상의 다이(D)를 정확하게 픽업 위치에 배치한 후, 콜릿(42)을 포함하는 본딩 헤드(41)에 의해 다이싱 테이프(16)로부터 다이(D)를 픽업하고(스텝 S2), 스텝 S4의 기판 인식 결과에 기초하여 기판(9)의 패키지 에어리어(P) 또는 이미 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 본딩되어 있는 다이에 다이 본딩한다(스텝 S5). 픽업한 다이(D)의 이면을 다이 인식 카메라(45)로 촬상하여, 다이(D)의 위치를 검사해도 된다(스텝 S3). 이 스텝은 옵션(OPTION)이다.
제어부(8)는, 다이(D)를 본딩한 후, 그 본딩 위치가 정확하게 이루어져 있는지를 검사한다. 제어부(8)는, 본딩 실장 결과를 검사하기 위해서 다시, 기판 인식 카메라(44)로 기판(9)의 패키지 에어리어(P)를 촬상해서 기판(9)의 패키지 에어리어(P)의 위치 인식을 행한다(스텝 S6). 제어부(8)는, 기판 인식 카메라(44)로 다이(D)를 촬상해서 다이(D)의 위치 인식을 행하고(스텝 S7), 기판 인식 및 다이 인식 결과로부터 본딩한 다이(D)의 위치의 검사를 행한다. 제어부(8)는, 사전에 등록되어 있는 본딩 위치와 비교해서 수치 출력과 검사·판정을 행한다.
제어부(8)는 후술하는 자기 진단을 행하여(스텝 S9), 이상이 없으면 다음 본딩을 행한다(스텝 S8).
이후, 마찬가지의 수순에 따라서 다이(D)가 1개씩 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 본딩된다. 1개의 기판의 본딩이 완료되면, 기판(9)을 기판 반출부(7)까지 이동해서(기판 반송), 기판 반출부(7)에 기판(9)을 전달한다(기판 언로딩).
또한, 마찬가지의 수순에 따라서 다이(D)가 1개씩 다이싱 테이프(16)로부터 박리된다. 불량품을 제외한 모든 다이(D)의 픽업이 완료되면, 그들 다이(D)를 웨이퍼(11)의 외형에 유지하고 있던 다이싱 테이프(16) 및 웨이퍼 링(14) 등을 웨이퍼 카세트에 언로딩한다.
이어서, 자기 진단(스텝 S9)에 대해서 도 6을 사용해서 설명한다. 도 6은 기판 인식 결과와 외관 검사 결과를 도시하는 도면이며, 도 6의 (A)는 기판 고정 불충분인 경우, 도 6의 (B)는 기판 고정 정상인 경우이다. 도 6의 횡축은 본딩 횟수(착공 횟수)를 나타내고, 종축은 기준에 대한 기판의 위치(㎛)를 나타내고 있다. 도 6의 (B)의 본딩 횟수는 1 내지 304이고, 도 6의 (A)의 본딩 횟수는 870 내지 1000이다.
제어부(8)는, 본딩 전후의 기판 인식 결과를 비교해서 기판의 위치 이동량을 산출하고, 기판의 위치 이동량이 소정량 이상인 경우에는, 기판 고정 불충분이라고 판단해서 경고한다.
구체적으로는, 제어부(8)는, 스텝 S4의 기판 인식에서의 패키지 에어리어(P)의 위치(PS4)와 스텝 S6의 기판 인식에서의 패키지 에어리어(P)의 위치(PS6)를 비교하여, 그 차(기판의 위치 이동량)를 산출한다. 착공 횟수가 큰 도 6의 (A)에서는 PS4 및 PS6의 변동이 크고, 기판의 위치 이동량도 크다. 착공 횟수가 작은 도 6의 (B)에서는 PS4 및 PS6의 변동은 도 6의 (A)보다도 작고, 기판의 위치 이동량도 작다. 또한, 도 6의 (A), (B)에는 기판의 위치 이동량은 나타나 있지 않지만, 기판의 위치 이동량은 본딩 전후의 기판의 위치의 차이며, 도면으로부터 용이하게 파악할 수 있다. 제어부(8)는, 도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이, 기판의 위치 이동량이 큰 경우, 기판 고정 불충분이라고 판정하고, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 기판의 위치 이동량이 작은 경우, 기판 고정 정상이라고 판정한다.
예를 들어, 제어부(8)는, 기판의 위치 이동량이 1 내지 5㎛인 경우에는 기판 고정 충분(정상), 5 내지 10㎛인 경우에는 통상 변동 범위, 10㎛ 이상인 경우에는 기판 고정 불충분이라고 판정한다. 기판 고정 불충분이라고 판정된 경우, 예를 들어 기계적 클램프 불충분, 흡착에 의한 고정 불충분, 카메라·렌즈 고정 불충분을 생각할 수 있으며, 기계적 클램프가 불충분하면 높이를 재검토하고, 흡착에 의한 고정이 불충분하면 누설이나 배관 꺾임을 재검토하고, 카메라·렌즈 고정이 불충분하면 느슨해짐, 박리를 재검토한다.
이상 실시예에 의하면, 다이 본더의 장치 구성을 복잡화하지 않고, 프리메인터넌스 시기를 판단 가능한 다이 본더 및 본딩 방법을 제공할 수 있다. 이에 의해, 고정밀도의 다이 본더를 제공할 수 있어, 고정밀도를 유지할 수 있다.
<변형예>
이하, 대표적인 변형예에 대해서 몇 가지 예시한다. 이하의 변형예의 설명에 있어서, 상술한 실시예에서 설명되어 있는 것과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 상술한 실시예와 마찬가지의 부호가 사용될 수 있는 것으로 한다. 그리고 이러한 부분의 설명에 대해서는, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에서, 상술한 실시예에서의 설명이 적절히 원용될 수 있는 것으로 한다. 또한, 상술한 실시예의 일부, 및 복수의 변형예의 전부 또는 일부가, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에서 적절히 복합적으로 적용될 수 있다.
(변형예 1)
실시예에서는 스텝 S3은 옵션(OPTION)이지만, 변형예 1에서는 스텝 S3을 행한다. 변형예 1은, 자기 진단을 제외하고 실시예와 마찬가지이다. 변형예 1에 관한 자기 진단(스텝 SA)에 대해서 도 7을 사용해서 설명한다. 도 7은 변형예 1에 관한 본딩 동작을 나타내는 흐름도이다.
제어부(8)는, 본딩 전에 다이 이면의 위치 검사를 행한다(위치 검사 결과에 기초하여 위치 보정은 해도 되고, 하지 않아도 된다). 스텝 S3의 다이 이면 위치 검사에서의 다이(D)의 위치와 등록되어 있는 다이의 위치를 비교하여, 그 차(다이의 위치 이동량)를 산출한다.
예를 들어, 제어부(8)는, 다이의 위치 이동량이 1 내지 5㎛인 경우에는 다이 인식·픽업 정상, 5 내지 10㎛인 경우에는 통상 변동 범위, 10㎛ 이상인 경우에는 픽업 위치 이상이라고 판정한다. 픽업 위치 이상이라고 판정된 경우, 예를 들어 다이 인식 문제 또는 픽업 시 어긋남을 생각할 수 있으며, 다이 인식 문제라면 분해능, 등록 패턴 등을 재검토하고, 픽업 시 어긋남이라면 흡착 압, 타이밍, 높이를 재검토한다.
(변형예 2)
실시예에서는 스텝 S3은 옵션(OPTION)이지만, 변형예 2에서는 변형예 1과 마찬가지로 스텝 S3을 행한다. 변형예 2는, 자기 진단을 제외하고 실시예와 마찬가지이다. 변형예 2에 관한 자기 진단(스텝 S9, SB)에 대해서 도 8, 9를 사용해서 설명한다.
도 8은 변형예 2에 관한 본딩 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 9는 픽업 이상이며 본딩 정상인 경우의 다이 이면 위치 검사 결과와 외관 검사 결과를 도시하는 도면이다. 도 9의 횡축은 본딩 횟수(착공 횟수)를 나타내고, 종축은 기준에 대한 다이의 위치(㎛)를 나타내고 있다. 도 9의 본딩 횟수는 1 내지 320이다.
제어부(8)는, 본딩 전후의 다이 인식 결과를 비교해서 다이의 위치 이동량을 산출하고, 본딩 전의 다이 이면 위치와 외관 검사 결과가 크게 상이한 경우, 기판 고정 상태나 본딩 프로세스에 문제가 있다고 판단해서 경고한다.
구체적으로는, 제어부(8)는, 스텝 S3의 다이 이면 위치 검사에서의 다이(D)의 위치(PS3)와 스텝 S7의 다이 위치 인식에서의 다이의 위치(PS7)를 비교하여, 그 차(다이의 위치 이동량)를 산출한다. 도 9에서는 PS3 및 PS7의 변동 방향은 동일 경향이 있으며, 위치 이동량은 비교적 작다.
예를 들어, 제어부(8)는, 다이의 위치 이동량이 1 내지 5㎛인 경우(다이의 기준에 대한 위치 어긋남이 본딩 전후에 동일 경향일 경우)에는, 기판 고정 충분(정상) 및 본딩 정상, 5 내지 10㎛인 경우(다이의 기준에 대한 위치 어긋남이 본딩 전후에 동일 경향일 경우)에는 통상 변동 범위, 10㎛ 이상인 경우에는 기판 고정 불충분 또는 본딩 이상이라고 판정한다. 제어부(8)는, 기판 고정 불충분 또는 본딩 이상이라고 판정했을 경우, 본딩 전후의 기판 인식 결과를 비교해서 기판의 위치 이동량을 산출하고, 기판의 위치 이동량이 소정량 이상인 경우에는, 기판 고정 불충분이라고 판정한다. 제어부(8)는, 기판 고정 정상이라고 판정된 경우에는 본딩 이상이라고 판정한다. 본딩 이상이라고 판정된 경우에는, 본딩 헤드 또는 콜릿 이상, 또는 본딩 압착 불량을 생각할 수 있으며, 본딩 헤드 또는 콜릿 이상이라면 기계적 덜걱거림을 확인하고, 본딩 압착 불량이라면 높이나 온도를 재검토한다.
(변형예 3)
실시예는 본딩 헤드(41)에서 웨이퍼로부터 다이(D)를 픽업하는 구성으로 하고 있지만, 변형예 3은 본딩 헤드(41)의 이동 거리를 짧게 해서 처리 시간을 단축하기 위해서, 다이 공급부(1)와 본딩부(4)와의 사이에 중간 스테이지(31)를 설치한다.
변형예 3에 관한 다이 본더에 대해서 도 10, 11을 사용해서 설명한다. 도 10은 변형예 3에 관한 다이 본더의 개략 상면도이다. 도 11은, 도 10의 화살표 A에서 본 픽업 헤드나 본딩 헤드 및 그 주변부에서의 개략 구성과 그 동작을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
변형예에 관한 다이 본더(10A)는, 단일한 반송 레인과 단일한 본딩 헤드를 갖는 다이 본더이다. 다이 본더(10A)는, 크게 구별하여, 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 실장하는 다이(D)를 공급하는 다이 공급부(1)와, 다이 공급부(1)로부터 다이를 픽업하는 픽업부(2)와, 픽업된 다이(D)를 중간적으로 한 번 적재하는 얼라인먼트부(3)와, 얼라인먼트부의 다이(D)를 픽업해서 기판(9)의 패키지 에어리어(P) 또는 이미 본딩된 다이(D) 상에 본딩하는 본딩부(4)와, 기판(9)을 실장 위치에 반송하는 반송부(5), 반송부(5)에 기판(9)을 공급하는 기판 공급부(6)와, 실장된 기판(9)을 수취하는 기판 반출부(7)와, 각 부의 동작을 감시해서 제어하는 제어부(8)를 갖는다.
픽업부(2)는, 밀어올림 유닛(13)으로 밀어 올려진 다이(D)를 선단에 흡착 유지하는 콜릿(22)을 갖고, 다이(D)를 픽업하여, 얼라인먼트부(3)에 적재하는 픽업 헤드(21)와, 픽업 헤드(21)를 Y 방향으로 이동시키는 픽업 헤드의 Y 구동부(23)를 갖는다. 픽업은, 웨이퍼(11)가 갖는 다이의 그레이드를 나타내는 분류 맵에 기초해서 행한다. 분류 맵은 제어부(8)에 미리 기억되어 있다. 또한, 픽업 헤드(21)는, 콜릿(22)을 승강 및 X 방향 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖고, 도 2에 화살표로 나타낸 바와 같이 상하 좌우로 이동 가능하다.
얼라인먼트부(3)는, 다이(D)를 일시적으로 적재하는 중간 스테이지(31)와, 중간 스테이지(31) 상의 다이(D)를 인식하기 위한 스테이지 인식 카메라(32)를 갖는다.
본딩부(4)는, 픽업 헤드(21)와 동일한 구조를 갖고, 중간 스테이지(31)로부터 다이(D)를 픽업하여, 반송되어 온 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 본딩하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)의 선단에 장착되어 다이(D)를 흡착 유지하는 콜릿(42)과, 본딩 헤드(41)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 구동부(43)와, 반송되어 온 기판(9)의 패키지 에어리어(P)의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여, 본딩해야 할 다이(D)의 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다. BS는 본딩 영역을 나타낸다. 또한, 본딩 헤드(41)는, 콜릿(42)을 승강 및 X 방향 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖고, 도 11에 화살표로 나타낸 바와 같이 상하 좌우로 이동 가능하다.
이와 같은 구성에 의해, 본딩 헤드(41)는, 스테이지 인식 카메라(32)의 촬상 데이터에 기초하여 픽업 위치·자세를 보정하고, 중간 스테이지(31)로부터 다이(D)를 픽업하여, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초해서 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 다이(D)를 본딩한다.
이어서, 변형예 3에 관한 다이 본더에서의 다이 본딩 공정에 대해서 도 5를 사용해서 설명한다. 변형예 3의 다이 본딩 공정은, 스텝 S2의 픽업을 제외하고 실시예와 마찬가지이다.
제어부(8)는, 픽업 대상의 다이(D)를 정확하게 픽업 위치에 배치한 후, 콜릿(22)을 포함하는 픽업 헤드(21)에 의해 다이(D)를 다이싱 테이프(16)로부터 픽업하여, 중간 스테이지(31)에 적재한다(다이 핸들링). 제어부(8)는, 중간 스테이지(31)에 적재한 다이의 자세 어긋남(회전 어긋남)의 검출을 스테이지 인식 카메라(32)로 촬상해서 행한다. 제어부(8)는, 자세 어긋남이 있을 경우에는, 중간 스테이지(31)에 설치된 선회 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 실장 위치를 갖는 실장면에 평행한 면에서 중간 스테이지(31)를 선회시켜 자세 어긋남을 보정한다.
제어부(8)는, 콜릿(42)을 포함하는 본딩 헤드(41)에 의해 중간 스테이지(31)로부터 다이(D)를 픽업해서(스텝 S2), 기판(9)의 패키지 에어리어(P) 또는 이미 기판(9)의 패키지 에어리어(P)에 본딩되어 있는 다이에 다이 본딩한다(스텝 S5). 픽업한 다이(D)의 이면을 다이 인식 카메라(45)로 촬상하여, 다이 이면 위치를 검사해도 된다(스텝 S3).
변형예 3에 관한 다이 본더는, 실시예, 변형예 1, 2와 마찬가지의 자기 진단을 행할 수 있다. 또한, 다이 본더(10A)는 스테이지 인식 카메라(32)를 구비하고 있으므로, 다이 인식 카메라(45) 대신에 스테이지 인식 카메라(32)를 사용해서 변형예 1, 2의 자기 진단을 행하도록 해도 된다. 다이 인식 카메라(45) 대신에 또는 함께, 픽업 헤드로 픽업된 다이의 이면을 촬상하는 인식 카메라(25)를 사용해도 된다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시 형태, 실시예 및 변형예에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태, 실시예 및 변형예에 한정되는 것이 아니라, 다양하게 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.
변형예 1, 2에서는 본딩 전의 다이의 위치 인식에 다이 이면을 촬상하는 다이 인식 카메라를 사용했지만, 웨이퍼 인식 카메라를 사용해도 된다.
또한, 콜릿을 회전하는 구동부를 설치하고, 픽업한 다이의 상하를 반전 가능한 플립 헤드로 하는 플립 칩 본더이어도 된다. 또한, 픽업부와 얼라인먼트부와 본딩부를 포함하는 실장부 및 반송 레인을 복수 조 구비한 다이 본더이어도 되고, 픽업부와 얼라인먼트부와 본딩부를 포함하는 실장부를 복수 조와 단일한 반송 레인을 구비한 다이 본더이어도 된다.
1 : 다이 공급부 11 : 웨이퍼
12 : 웨이퍼 유지 대 13 : 밀어올림 유닛
2 : 픽업부 21 : 픽업 헤드
22 : 콜릿 23 : 픽업의 Y 구동부
3 : 얼라인먼트부 31 : 중간 스테이지
32 : 스테이지 인식 카메라 4 : 본딩부
41 : 본딩 헤드 42 : 콜릿
43 : 본딩 헤드의 Y 구동부 44 : 기판 인식 카메라
5 : 반송부 51 : 반송 레인
6 : 기판 공급부 7 : 기판 반출부
8 : 제어부 9 : 기판
10 : 다이 본더 BS : 본딩 스테이지
D : 다이 P : 패키지 에어리어

Claims (16)

  1. 다이 공급부와,
    기판 공급부와,
    상기 다이 공급부로부터 공급된 다이를 상기 기판 공급부로부터 공급된 기판 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와,
    상기 다이 공급부와 상기 기판 공급부와 상기 본딩부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 본딩부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와,
    상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 촬상 가능한 제1 촬상 장치
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    (a) 상기 기판을 상기 제1 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판의 위치를 인식하고,
    (b) 상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 상기 제1 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판과 상기 기판에 본딩된 다이의 위치를 인식하여, 상기 기판과 상기 다이의 상대 위치를 검사하고,
    (c) 상기 (a)에서 인식한 기판의 위치와 상기 (b)에서 인식한 기판의 위치에 기초하여, 상기 기판의 고정 상태를 진단하는
    다이 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 (a)에서 인식한 기판의 위치와 상기 (b)에서 인식한 기판의 위치의 차인 기판 위치 이동량을 산출하여, 상기 기판 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 기판이 고정 불충분이라고 판정하는 다이 본딩 장치.
  3. 다이 공급부와,
    기판 공급부와,
    상기 다이 공급부로부터 공급된 다이를 상기 기판 공급부로부터 공급된 기판 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와,
    상기 다이 공급부와 상기 기판 공급부와 상기 본딩부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 본딩부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와,
    상기 본딩 헤드에서 픽업된 다이의 이면을 촬상 가능한 제2 촬상 장치
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    (a) 상기 다이를 상기 제2 촬상 장치로 촬상해서 상기 다이의 위치를 인식하고,
    (b) 상기 (a)에서 인식한 다이의 위치와 미리 등록된 다이의 위치에 기초하여, 다이의 픽업 어긋남 또는 다이 인식 상태를 진단하는 다이 본딩 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 (a)에서 인식한 다이의 위치와 미리 등록된 다이의 위치의 차인 다이 위치 이동량을 산출하여, 상기 다이 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 다이의 픽업 어긋남 또는 다이 인식 문제라고 판정하는 다이 본딩 장치.
  5. 다이 공급부와,
    기판 공급부와,
    상기 다이 공급부로부터 공급된 다이를 상기 기판 공급부로부터 공급된 기판 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와,
    상기 다이 공급부와 상기 기판 공급부와 상기 본딩부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 본딩부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와,
    상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 촬상 가능한 제1 촬상 장치와,
    상기 본딩 헤드에서 픽업된 다이의 이면을 촬상 가능한 제2 촬상 장치
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    (a) 상기 기판을 상기 제1 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판의 위치를 인식하고,
    (b) 상기 다이를 상기 제2 촬상 장치로 촬상해서 상기 다이의 위치를 인식하고,
    (c) 상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 상기 제1 촬상 장치로 촬상해서 상기 기판과 상기 기판에 본딩된 다이의 위치를 인식하여, 상기 기판과 상기 다이의 상대 위치를 검사하고,
    (d) 상기 (b)에서 인식한 다이의 위치와 상기 (c)에서 인식한 다이의 위치에 기초하여, 기판 고정 상태 및 본딩 상태를 진단하는 다이 본딩 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 (b)에서 인식한 다이의 위치와 상기 (c)에서 인식한 다이의 위치의 차인 다이 위치 이동량을 산출하여, 상기 다이 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 기판의 고정 불충분 또는 본딩 이상이라고 판정하는 다이 본딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판의 고정 불충분 또는 본딩 이상이라고 판정했을 경우,
    상기 (a)에서 인식한 기판의 위치와 상기 (c)에서 인식한 기판의 위치의 차인 기판 위치 이동량을 산출하여, 상기 기판 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 기판이 고정 불충분이라고 판정하고,
    상기 기판 위치 이동량이 소정량 미만인 경우, 본딩 이상이라고 판정하는 다이 본딩 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이 공급부는, 상기 다이가 부착된 다이싱 테이프를 유지하는 웨이퍼 링을 유지하고,
    상기 본딩 헤드는, 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 픽업하는 다이 본딩 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이 공급부와 상기 본딩부와의 사이에 픽업부와 얼라인먼트부를 더 갖고,
    상기 픽업부는, 상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 픽업 헤드를 갖고,
    상기 얼라인먼트부는, 상기 픽업 헤드가 픽업한 다이를 적재하는 중간 스테이지를 갖고,
    상기 본딩 헤드는, 상기 다이를 상기 중간 스테이지로부터 픽업하는 다이 본딩 장치.
  10. (a) 기판을 촬상해서 상기 기판의 위치를 인식하는 공정과,
    (b) 다이를 상기 기판 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 공정과,
    (c) 상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 촬상해서 상기 기판과 상기 기판에 본딩된 다이의 위치를 인식하여, 상기 기판과 상기 다이의 상대 위치를 검사하는 공정과,
    (d) 상기 (a) 공정에서 인식한 기판의 위치와 상기 (c) 공정에서 인식한 기판의 위치에 기초하여, 기판의 고정 상태를 진단하는 공정
    을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (d) 공정은, 상기 (a) 공정에서 인식한 기판의 위치와 상기 (c) 공정에서 인식한 기판의 위치의 차인 기판 위치 이동량을 산출하여, 상기 기판 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 기판이 고정 불충분이라고 판정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. (a) 본딩 헤드에서 픽업된 다이의 이면을 촬상해서 상기 다이의 위치를 인식하는 공정과,
    (b) 상기 다이를 상기 기판 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 공정과,
    (c) 상기 (a)에서 인식한 다이의 위치와 미리 등록된 다이의 위치에 기초하여, 다이의 픽업 어긋남 또는 다이 인식 상태를 진단하는 공정
    을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (c) 공정은, 상기 (a)에서 인식한 다이의 위치와 미리 등록된 다이의 위치의 차인 다이 위치 이동량을 산출하여, 상기 다이 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 다이의 픽업 어긋남 또는 다이 인식 문제라고 판정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. (a) 기판을 촬상해서 상기 기판의 위치를 인식하는 공정과,
    (b) 본딩 헤드에서 픽업된 다이의 이면을 촬상해서 상기 다이의 위치를 인식하는 공정과,
    (c) 상기 다이를 상기 기판 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 공정과,
    (d) 상기 기판 및 상기 기판에 본딩된 다이를 촬상해서 상기 기판과 상기 기판에 본딩된 다이의 위치를 인식하여, 상기 기판과 상기 다이의 상대 위치를 검사하는 공정과,
    (e) 상기 (b) 공정에서 인식한 다이의 위치와 상기 (d) 공정에서 인식한 다이의 위치에 기초하여, 기판 인식 및 본딩 상태를 진단하는 공정
    을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (e) 공정은, 상기 (b)에서 인식한 다이의 위치와 상기 (d)에서 인식한 다이의 위치의 차인 다이 위치 이동량을 산출하여, 상기 다이 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 기판의 고정 불충분 또는 본딩 이상이라고 판정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 (e) 공정은, 상기 기판의 고정 불충분 또는 본딩 이상이라고 판정했을 경우,
    상기 (a) 공정에서 인식한 기판의 위치와 상기 (d) 공정에서 인식한 기판의 위치의 차인 기판 위치 이동량을 산출하여, 상기 기판 위치 이동량이 소정량 이상인 경우, 상기 기판이 고정 불충분이라고 판정하고,
    상기 기판 위치 이동량이 소정량 미만인 경우, 본딩 이상이라고 판정하는 반도체 장치의 제조 방법.
KR1020180023692A 2017-03-28 2018-02-27 다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 KR102026145B1 (ko)

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