JP7474964B2 - Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment - Google Patents

Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment Download PDF

Info

Publication number
JP7474964B2
JP7474964B2 JP2020133003A JP2020133003A JP7474964B2 JP 7474964 B2 JP7474964 B2 JP 7474964B2 JP 2020133003 A JP2020133003 A JP 2020133003A JP 2020133003 A JP2020133003 A JP 2020133003A JP 7474964 B2 JP7474964 B2 JP 7474964B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
electrode
device manufacturing
pressing surface
manufacturing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020133003A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022029624A (en
Inventor
敬子 生田
大輔 櫻井
清一 糸井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2020133003A priority Critical patent/JP7474964B2/en
Priority to TW110113100A priority patent/TW202215554A/en
Priority to CN202110555097.2A priority patent/CN113745122A/en
Priority to NL1044041A priority patent/NL1044041B1/en
Publication of JP2022029624A publication Critical patent/JP2022029624A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7474964B2 publication Critical patent/JP7474964B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Description

本開示は、デバイス製造装置の検査方法及びデバイス製造装置に関する。 This disclosure relates to an inspection method for a device manufacturing apparatus and a device manufacturing apparatus.

バンプを介して基板にチップを実装する方法として、固相接合の一つである超音波接合や熱圧着工法が知られている。バンプは、基板上の配線リード又はチップに形成された突起状の接続電極である。例えば、超音波接合によって基板にチップを実装する際、チップ及び基板の一方の電極に配置されるバンプには、チップ及び基板の他方の電極に押圧された状態で、超音波振動が与えられる。 Ultrasonic bonding, which is a type of solid-state bonding, and thermocompression bonding are known methods for mounting a chip to a substrate via bumps. A bump is a protruding connection electrode formed on the wiring lead on the substrate or on the chip. For example, when mounting a chip to a substrate by ultrasonic bonding, ultrasonic vibrations are applied to the bump placed on one electrode of the chip and substrate while it is pressed against the other electrode of the chip and substrate.

これにより、バンプと電極の塑性変形が促され、バンプ及び電極の互いの新生面が緊密に接触し、バンプ及び電極の互いの金属原子が拡散する。その結果、バンプと電極とが接合する。 This promotes plastic deformation of the bump and the electrode, bringing the newly formed surfaces of the bump and the electrode into intimate contact with each other, and diffusing the metal atoms of the bump and the electrode. As a result, the bump and the electrode are bonded.

超音波接合や熱圧着工法で用いるフリップチップボンダには、プロセス中の実装荷重や超音波パワーのモニタリング機能を有したものがある。ところが、当該機能では、チップ全体に印加される実装荷重と超音波パワーの値のみモニタリングされるため、フリップチップボンダでは、チップ上又は基板上の電極とバンプとの接合部に作用する力、すなわち歪みの計測が困難である。 Some flip chip bonders used in ultrasonic bonding and thermocompression bonding have a function for monitoring the mounting load and ultrasonic power during the process. However, this function only monitors the mounting load and ultrasonic power values applied to the entire chip, making it difficult for flip chip bonders to measure the force, i.e., the distortion, acting on the bond between the bump and the electrode on the chip or substrate.

特許文献1に開示される従来技術は、バンプが形成される電極の直下に歪みゲージを設置し、実装プロセス中における歪みゲージの抵抗値の変化を計測することで、電極とバンプとの接合部に生じる歪みを計測できる。歪みゲージは、1本の抵抗素子に複数の導体を等ピッチで配置することで直線状に形成されている。歪みゲージは、電極の直下に1つ埋設されている。 The conventional technology disclosed in Patent Document 1 places a strain gauge directly under the electrode on which the bump is formed, and measures the change in resistance value of the strain gauge during the mounting process, thereby making it possible to measure the strain occurring at the junction between the electrode and the bump. The strain gauge is formed in a straight line by arranging multiple conductors at an equal pitch on a single resistive element. One strain gauge is buried directly under the electrode.

特許第3599003号公報Patent No. 3599003

しかしながら、この種の従来技術では、直線状に形成された歪みゲージが電極の直下に1つ埋設されるため、バンプの電極への押圧力が一定であっても、電極上でバンプの位置が変わると、歪みゲージで計測される歪み量にバラツキが生じる。例えば、歪みゲージの計測値に基づいて、チップの基板への実装位置のズレ量(位置ズレ量)を算出する場合、歪み量にバラツキが生じると、位置ズレ量の算出精度が低下する。位置ズレ量は、デバイスの組立精度に影響するため、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)や光学デバイスの出来栄えを大きく左右する。このように従来技術では、位置ズレ量を算出する上で改善の余地がある。 However, in this type of conventional technology, one linearly shaped strain gauge is embedded directly beneath the electrode, so even if the pressure of the bump against the electrode is constant, if the position of the bump on the electrode changes, the amount of strain measured by the strain gauge will vary. For example, when calculating the amount of misalignment (positional misalignment) of the chip mounted on the substrate based on the measurement value of the strain gauge, the calculation accuracy of the amount of misalignment will decrease if there is variation in the amount of strain. The amount of misalignment affects the assembly accuracy of devices, and therefore greatly influences the quality of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and optical devices. As such, conventional technology has room for improvement in calculating the amount of misalignment.

本開示の非限定的な実施例は、チップの基板への実装位置のズレ量を精度良く算出できるデバイス製造装置の検査方法及びデバイス製造装置の提供に資する。 Non-limiting examples of the present disclosure contribute to providing an inspection method for a device manufacturing apparatus and a device manufacturing apparatus that can accurately calculate the amount of misalignment of the mounting position of a chip on a substrate.

本開示の一実施例に係るデバイス製造装置の検査方法は、バンプを介して超音波接合されるチップと前記チップに対向する基板とを備えるデバイス装置を製造するデバイス製造装置の検査方法であって、前記バンプが押圧される電極の直下に、前記電極の中心から放射状に配列される複数のセンサが埋設されている基板に、前記チップに設けられる前記バンプが実装されるとき、前記複数のセンサの各々の抵抗値変化を測定するステップと、前記抵抗値変化に基づき、前記バンプの前記電極への押圧面と前記センサとの重なり領域を推定するステップと、前記重なり領域から、前記押圧面の輪郭を推定するステップと、前記押圧面の輪郭から、押圧面の中心を求めるステップと、前記押圧面の中心と電極の中心との位置ズレ量を算出するステップと、を含む。 An inspection method for a device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure is an inspection method for a device manufacturing apparatus that manufactures a device including a chip that is ultrasonically bonded via bumps and a substrate facing the chip, and includes the steps of: measuring the resistance change of each of the multiple sensors when the bumps provided on the chip are mounted on a substrate on which multiple sensors are embedded, arranged radially from the center of the electrode, directly below the electrode against which the bumps are pressed; estimating an overlapping area between the sensor and the surface of the bump pressed against the electrode based on the resistance change; estimating the contour of the pressed surface from the overlapping area; determining the center of the pressed surface from the contour of the pressed surface; and calculating the amount of positional deviation between the center of the pressed surface and the center of the electrode.

本開示の一実施例に係るデバイス製造装置は、バンプを介して超音波接合されるチップと前記チップに対向する基板とを備えるデバイス装置を製造するデバイス製造装置であって、前記バンプが押圧される電極の直下に、前記電極の中心から放射状に配列される複数のセンサが埋設されている基板に、前記チップに設けられる前記バンプが実装されるとき、前記複数のセンサの各々の抵抗値変化を測定する測定部と、前記抵抗値変化に基づき、前記バンプの前記電極への押圧面と前記センサとの重なり領域を推定し、前記重なり領域から、前記押圧面の輪郭を推定し、その輪郭から押圧面の中心を求め、前記押圧面の中心と電極の中心との位置ズレ量を算出する処理部と、を備える。 A device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure is a device manufacturing apparatus for manufacturing a device including a chip ultrasonically bonded via bumps and a substrate facing the chip, and includes a measurement unit that measures the resistance change of each of the multiple sensors when the bumps provided on the chip are mounted on a substrate on which multiple sensors are embedded directly below the electrode against which the bumps are pressed, the multiple sensors being arranged radially from the center of the electrode, and a processing unit that estimates an overlapping area between the pressing surface of the bump against the electrode and the sensor based on the resistance change, estimates the contour of the pressing surface from the overlapping area, finds the center of the pressing surface from the contour, and calculates the positional deviation between the center of the pressing surface and the center of the electrode.

本開示の一実施例によれば、チップの基板への実装位置のズレ量を精度良く算出できるデバイス製造装置の検査方法及びデバイス製造装置を構築できる。 According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to construct an inspection method for a device manufacturing apparatus and a device manufacturing apparatus that can accurately calculate the amount of misalignment of the mounting position of a chip on a substrate.

本開示の一実施例における更なる利点及び効果は、明細書及び図面から明らかにされる。かかる利点及び/又は効果は、いくつかの実施形態並びに明細書及び図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、1つ又はそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。 Further advantages and benefits of an embodiment of the present disclosure will become apparent from the specification and drawings. Such advantages and/or benefits may be provided by some of the embodiments and features described in the specification and drawings, respectively, but not necessarily all of them need be provided to obtain one or more identical features.

本開示の実施の形態1におけるデバイス製造装置300の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a device manufacturing apparatus 300 according to a first embodiment of the present disclosure. Z軸方向から見た基板電極105及び基板106の透過図A perspective view of the substrate electrode 105 and the substrate 106 as viewed from the Z-axis direction. 基板106のA-A線断面図A cross-sectional view of the substrate 106 taken along line A-A. 本開示の実施の形態1におけるデバイス製造装置300の検査装置101の変形例の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a modified example of the inspection apparatus 101 of the device manufacturing apparatus 300 according to the first embodiment of the present disclosure. デバイス製造装置300の検査方法を説明するためのフローチャートA flowchart for explaining an inspection method for the device manufacturing apparatus 300. 本開示の実施の形態2におけるデバイス製造装置300が備える基板電極205及び基板206の構成例を示す図FIG. 13 shows an example of the configuration of a substrate electrode 205 and a substrate 206 included in a device manufacturing apparatus 300 according to a second embodiment of the present disclosure.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 A preferred embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that in this specification and drawings, components having substantially the same functions are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.

(実施の形態1)
<デバイス製造装置300の構成>
図1を参照して、本開示の実施の形態1におけるデバイス製造装置300の構成例を説明する。図1は本開示の実施の形態1におけるデバイス製造装置300の構成図である。
(Embodiment 1)
<Configuration of device manufacturing apparatus 300>
An example of the configuration of a device manufacturing apparatus 300 according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a configuration diagram of the device manufacturing apparatus 300 according to the first embodiment of the present disclosure.

デバイス製造装置300は、デバイス装置200を製造する装置である。デバイス装置200は、半導体を伴う電気部品で構成される装置、半導体を伴わない電気部品で構成される装置などである。 The device manufacturing apparatus 300 is an apparatus that manufactures the device apparatus 200. The device apparatus 200 may be an apparatus that is composed of electrical components including semiconductors, or an apparatus that is composed of electrical components without semiconductors.

本実施の形態では、半導体を伴う電気部品で構成される装置の製造装置を、デバイス製造装置300として説明する。 In this embodiment, a manufacturing apparatus for a device composed of electrical components including semiconductors is described as device manufacturing apparatus 300.

図1以降において、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向は、それぞれ、X軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向を表す。X軸方向とY軸方向は、互いに直交する。X軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。Y軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。XY平面は、X軸方向及びY軸方向に平行な仮想平面を表す。XZ平面は、X軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面を表す。YZ平面は、Y軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面を表す。また、X軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスX軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスX軸方向とする。Y軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスY軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスY軸方向とする。Z軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスZ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスZ軸方向とする。Z軸方向は、例えば鉛直方向に等しく、X軸方向及びY軸方向は、例えば水平方向に等しい。 In FIG. 1 and subsequent figures, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction respectively represent directions parallel to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. The X-axis direction and the Y-axis direction are mutually orthogonal. The X-axis direction and the Z-axis direction are mutually orthogonal. The Y-axis direction and the Z-axis direction are mutually orthogonal. The XY plane represents an imaginary plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction. The XZ plane represents an imaginary plane parallel to the X-axis direction and the Z-axis direction. The YZ plane represents an imaginary plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction. In addition, the direction indicated by the arrow in the X-axis direction is the positive X-axis direction, and the opposite direction is the negative X-axis direction. In the Y-axis direction, the direction indicated by the arrow is the positive Y-axis direction, and the opposite direction is the negative Y-axis direction. In the Z-axis direction, the direction indicated by the arrow is the positive Z-axis direction, and the opposite direction is the negative Z-axis direction. The Z-axis direction is, for example, equal to the vertical direction, and the X-axis direction and the Y-axis direction are, for example, equal to the horizontal direction.

デバイス装置200は、チップ102、チップ電極103、バンプ104、基板電極105、及び基板106が、超音波接合又は熱圧着工法で一体に構成された機器である。 The device apparatus 200 is an apparatus in which the chip 102, chip electrodes 103, bumps 104, substrate electrodes 105, and substrate 106 are integrated together using ultrasonic bonding or thermocompression bonding techniques.

チップ102には、複数のチップ電極103が配置される。チップ電極103の表面には、導電性材料からなるバンプ104が形成されている。 A number of chip electrodes 103 are arranged on the chip 102. Bumps 104 made of a conductive material are formed on the surface of the chip electrodes 103.

<デバイス製造装置300の検査装置101の構成>
デバイス製造装置300の検査装置101は、測定部108、及び処理部109を備える。
<Configuration of Inspection Apparatus 101 of Device Manufacturing Apparatus 300>
The inspection apparatus 101 of the device manufacturing apparatus 300 includes a measurement unit 108 and a processing unit 109 .

基板106には、バンプ104と対向する位置に複数の基板電極105が配置される。基板電極105の材料は、バンプ104の材料と固相接合が可能な金属であればよく、例えば、金、アルミニウムなどが挙げられる。 A number of substrate electrodes 105 are arranged on the substrate 106 at positions facing the bumps 104. The material of the substrate electrodes 105 may be any metal capable of solid-phase bonding with the material of the bumps 104, such as gold or aluminum.

基板電極105の直下において、基板106には、複数のピエゾ抵抗型センサ107が埋設される。ピエゾ抵抗型センサ107は、機械的歪が加わると抵抗値が変化するピエゾ抵抗効果を有する。ピエゾ抵抗型センサ107の構成の詳細は後述する。 Directly below the substrate electrode 105, multiple piezo-resistive sensors 107 are embedded in the substrate 106. The piezo-resistive sensors 107 have a piezo-resistive effect in which the resistance value changes when mechanical strain is applied. The configuration of the piezo-resistive sensors 107 will be described in detail later.

ピエゾ抵抗型センサ107には、内部配線110の一端が接続される。内部配線110の他端は、測定部108に接続される。処理部109は、電気配線を介して、測定部108と電気的に接続される。処理部109は、本実施の形態の位置ズレ量算出部の一例である。 One end of the internal wiring 110 is connected to the piezo-resistive sensor 107. The other end of the internal wiring 110 is connected to the measurement unit 108. The processing unit 109 is electrically connected to the measurement unit 108 via electrical wiring. The processing unit 109 is an example of a positional deviation calculation unit in this embodiment.

次に、図2及び図3を参照してピエゾ抵抗型センサ107の構成などを説明する。 Next, the configuration of the piezo-resistive sensor 107 will be explained with reference to Figures 2 and 3.

<ピエゾ抵抗型センサ107の構成>
図2は、Z軸方向から見た基板電極105及び基板106の透過図であり、図3は、基板106のA-A線断面図である。
<Configuration of piezoresistance sensor 107>
FIG. 2 is a perspective view of the substrate electrode 105 and the substrate 106 as viewed from the Z-axis direction, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the substrate 106 taken along line AA.

基板電極105の直下には、ピエゾ抵抗型センサ107、ピエゾ抵抗型センサ107、ピエゾ抵抗型センサ107、及びピエゾ抵抗型センサ107が配置される。 Directly below the substrate electrode 105, a piezo-resistive sensor 107a , a piezo-resistive sensor 107b , a piezo-resistive sensor 107c , and a piezo-resistive sensor 107d are arranged.

以下では、ピエゾ抵抗型センサ107、ピエゾ抵抗型センサ107、ピエゾ抵抗型センサ107、及びピエゾ抵抗型センサ107を区別しない場合、単にセンサ107と称する。 Hereinafter, when there is no need to distinguish between the piezoresistive sensor 107 a , the piezoresistive sensor 107 b , the piezoresistive sensor 107 c , and the piezoresistive sensor 107 d , they will be simply referred to as sensors 107 .

センサ107は、基板106を構成する絶縁層111に埋設される(図3参照)。センサ107の形状は、矩形状である(図2参照)。センサ107の短辺と長辺の長さは、それぞれW、L(nは1以上の自然数)で表される。 The sensor 107 is embedded in an insulating layer 111 constituting the substrate 106 (see FIG. 3). The shape of the sensor 107 is rectangular (see FIG. 2). The lengths of the short side and the long side of the sensor 107 are represented by W and L n (n is a natural number equal to or greater than 1), respectively.

複数のセンサ107は、基板電極105の中心Oに対して放射状に配列される。 The multiple sensors 107 are arranged radially with respect to the center O of the substrate electrode 105.

具体的には、複数のセンサ107は、基板電極105の中心Oを取り囲むように配列される。また複数のセンサ107のそれぞれの短辺は、互いに対向している。また、複数のセンサ107のそれぞれの長辺は、基板電極105の中心Oから放射状に伸びる仮想線に沿うように配置される。 Specifically, the multiple sensors 107 are arranged to surround the center O of the substrate electrode 105. The short sides of the multiple sensors 107 face each other. The long sides of the multiple sensors 107 are arranged along imaginary lines extending radially from the center O of the substrate electrode 105.

複数のセンサ107は、基板電極105の中心Oを中心点とする仮想円上に等間隔に配置されていることが好ましい。 It is preferable that the multiple sensors 107 are arranged at equal intervals on a virtual circle whose center point is the center O of the substrate electrode 105.

なお、本実施の形態では、センサ107が4つ用いられているが、センサ107の数は4つに限定されず、2つ以上であればよい。 In this embodiment, four sensors 107 are used, but the number of sensors 107 is not limited to four and may be two or more.

センサ107の材料は、例えば、ピエゾ抵抗効果を有するn型Siである。なお、センサ107の材料はn型Siに限定されるものではない。センサ107は、例えば、CuNi系、NiCr系、Tiなどの金属で構成されたものでもよいし、ピエゾ抵抗効果を利用したGe、GaAsなどの半導体で構成されたものでもよい。 The material of the sensor 107 is, for example, n-type Si having a piezoresistance effect. Note that the material of the sensor 107 is not limited to n-type Si. The sensor 107 may be made of, for example, a metal such as CuNi, NiCr, or Ti, or may be made of a semiconductor such as Ge or GaAs that utilizes the piezoresistance effect.

なお、本実施の形態では、ピエゾ抵抗型センサ107が用いられているが、ピエゾ抵抗型センサ107以外にも、加圧されたときに物性が変化するセンサであれば、何れのセンサを用いてもよい。 In this embodiment, a piezo-resistive sensor 107 is used, but any sensor whose physical properties change when pressure is applied may be used in addition to the piezo-resistive sensor 107.

センサ107の2つの短辺のそれぞれには、内部配線110が接続される。内部配線110は、センサ107の一方の短辺からセンサ107の他方の短辺までにおける、センサ107の抵抗値Rを測定するための配線である。 An internal wiring 110 is connected to each of the two short sides of the sensor 107. The internal wiring 110 is a wiring for measuring the resistance value Rn of the sensor 107 from one short side of the sensor 107 to the other short side of the sensor 107.

複数のセンサ107の内、少なくとも1つのセンサ107の内部に、内部配線112が接続される。図2に示す「r」は、内部配線112のセンサ107への接続位置を表す。 Of the multiple sensors 107, at least one sensor 107 is connected to the inside of an internal wiring 112. "r" in FIG. 2 indicates the connection position of the internal wiring 112 to the sensor 107.

内部配線112は、測定部108と電気的に接続される。内部配線112は、センサ107の抵抗値Rrefを測定するための配線である。 The internal wiring 112 is electrically connected to the measuring unit 108. The internal wiring 112 is a wiring for measuring the resistance value R ref of the sensor 107.

抵抗値Rrefは、センサ107の長辺方向の抵抗値の内、センサ107に内部配線110が接続される箇所から接続位置rまでの領域の抵抗値である。 The resistance value R ref is the resistance value of the region from the point where the internal wiring 110 is connected to the sensor 107 to the connection position r, among the resistance values in the long side direction of the sensor 107 .

<ピエゾ抵抗効果による抵抗値変化>
基板電極105にバンプ104が押し付けられると、仮想的な環状の破線で囲まれる押圧面S(バンプ押圧面)に、バンプ104の押圧力が作用する。この押圧力により、基板電極105の直下に配置されるセンサモジュール207に歪みeが誘起される。
<Resistance change due to piezoresistance effect>
When the bump 104 is pressed against the board electrode 105, a pressing force of the bump 104 acts on a pressing surface S (bump pressing surface) surrounded by an imaginary circular dashed line. This pressing force induces a distortion e in the sensor module 207 disposed directly below the board electrode 105.

押圧面Sは、実装プロセス中の所定時刻において、基板電極105へのバンプ104の押圧面を、Z軸方向から平面視した面である。 The pressing surface S is the surface of the bump 104 pressed against the substrate electrode 105 at a specific time during the mounting process, as viewed in a plane from the Z-axis direction.

センサ107に対して歪みeが一様に加わった場合、センサ107の長辺方向の抵抗値R(nは1以上の自然数)は、Rn0から、Rn0+ΔRへと変化する。 When a strain e is uniformly applied to the sensor 107, the resistance value R n (n is a natural number equal to or greater than 1) in the long side direction of the sensor 107 changes from R n0 to R n0 +ΔR e .

n0は、バンプ104が基板電極105に押圧される前における、センサ107の長辺方向における抵抗値である。ΔRは、歪みeが生したセンサ107の抵抗値増加量である。 R n0 is the resistance value in the long side direction of the sensor 107 before the bump 104 is pressed against the board electrode 105. ΔR e is the increase in the resistance value of the sensor 107 caused by the distortion e.

抵抗値Rの変化率ΔR/Rn0は、式(1)で表される。 The rate of change ΔR e /R n0 of the resistance value R n is expressed by the formula (1).

ΔR/Rn0=K×exx+K×eyy+K×ezz・・・(1) ΔR e /R n0 =K x e xx +K y x e yy +K z x e zz ... (1)

式(1)のexxは、歪みeのX軸方向の垂直歪成分を表す。exxは、基板電極105をX軸方向に広げる歪成分である。 In formula (1), e xx represents the vertical distortion component of the distortion e in the X-axis direction, that is, the distortion component that expands the substrate electrode 105 in the X-axis direction.

式(1)のKは、exxのゲージ率(歪に対するピエゾ抵抗係数)を表す。Kの値は、センサ107を構成する材料の種類によって異なり、またセンサ107を構成する材料の結晶方向によって異なる。 In formula (1), Kx represents the gauge factor of exx (piezoresistive coefficient for strain). The value of K varies depending on the type of material that constitutes the sensor 107 and also on the crystal orientation of the material that constitutes the sensor 107.

式(1)のeyyは、歪みeのY軸方向の垂直歪成分である。eyyは、基板電極105をY軸方向に広げる歪成分である。式(1)のKは、eyyのゲージ率を表す。 In formula (1), e yy is a vertical strain component of the strain e in the Y-axis direction. e yy is a strain component that expands the substrate electrode 105 in the Y-axis direction. K y in formula (1) represents the gauge factor of e yy .

式(1)のezzは、歪みeのZ軸方向の垂直歪成分である。ezzは、基板電極105を圧縮する歪成分である。式(1)のKは、ezzのゲージ率を表す。 In formula (1), e zz is the vertical strain component in the Z-axis direction of the strain e. e zz is the strain component that compresses the substrate electrode 105. Kz in formula (1) represents the gauge factor of e zz .

<ピエゾ抵抗型センサ107の役割>
押圧面Sは、実装プロセス中に、バンプ104の変形と共に増大する。図2に示すL´(nは1以上の自然数)は、センサ107と押圧面Sとが重なる領域の、センサ107の長辺方向における長さを表す。
<Role of the piezo-resistance sensor 107>
During the mounting process, the pressure surface S increases with the deformation of the bump 104. L' n (n is a natural number of 1 or more) shown in Fig. 2 represents the length of the area where the sensor 107 and the pressure surface S overlap in the long side direction of the sensor 107.

センサ107と押圧面Sとが重なる領域の面積は、面積≒W×L´により表すことができる。Wは、センサ107の短辺方向の長さである。 The area of the region where the sensor 107 and the pressing surface S overlap can be expressed as Area ≈ W × L' n , where W is the length of the sensor 107 in the short side direction.

押圧面Sにバンプ104の押圧力が作用すると、センサ107と押圧面Sとが重なる領域に、歪みeが誘起される。 When the pressing force of the bump 104 acts on the pressing surface S, a distortion eS is induced in the area where the sensor 107 and the pressing surface S overlap.

このとき、複数のセンサ107のそれぞれには、歪みeによって抵抗値が変化する領域(≒W×L´)と、抵抗値が変化しない領域(≒W×(L-L´)とが存在する。 At this time, each of the sensors 107 has an area where the resistance value changes due to the strain eS (≈W×L′ n ) and an area where the resistance value does not change (≈W×(L−L′ n ).

熱圧着工法の場合、実装荷重が印加されることによって、押圧面S内に、圧縮歪(垂直歪みezz)が均一に発生する。 In the case of the thermocompression bonding method, compressive strain (vertical strain e zz ) is generated uniformly within the pressing surface S by applying a mounting load.

このとき、垂直歪みexxは、垂直歪みezzに対して非常に小さな値となる。センサ107の材料のポアソン比νxが、νx<<1になるためである。同様に、垂直歪みeyyは、センサ107の材料のポアソン比νyがνy<<1になるため、垂直歪みezzに対して非常に小さな値となる。 At this time, the vertical strain e xx has a very small value relative to the vertical strain e zz . This is because the Poisson's ratio vx of the material of the sensor 107 is vx<<1. Similarly, the vertical strain e yy has a very small value relative to the vertical strain e zz because the Poisson's ratio vy of the material of the sensor 107 is vy<<1.

これより、センサ107と押圧面Sとが重なる領域の歪みeの値は、押圧面S内の何れの位置(領域)でも一様(均一)となる。 As a result, the value of the strain eS in the area where the sensor 107 and the pressing surface S overlap is uniform (even) at any position (area) on the pressing surface S.

超音波接合の場合、センサ107と押圧面Sとが重なる領域の歪みeには、垂直歪みexx、垂直歪みeyy、及び垂直歪みezzが発生すると共に、超音波振動による平面方向(XY平面に対して平行な方向)の歪が重畳される。 In the case of ultrasonic bonding, the distortion eS in the area where the sensor 107 and the pressing surface S overlap generates vertical distortion exx , vertical distortion eyy , and vertical distortion ezz , and is superimposed with distortion in the planar direction (direction parallel to the XY plane) due to ultrasonic vibration.

この平面方向の歪みの重畳量は、押圧面Sの中央付近の領域から外周部寄りの領域に近づくほど、大きくなる。 The amount of distortion in the planar direction increases as you move from the area near the center of the pressing surface S to the area closer to the periphery.

しかしながら、平面方向の歪みは、超音波振動の繰り返し応力であるため、平面方向の歪みを微小時間で平均化した値として扱えば、センサ107と押圧面Sとが重なる領域の歪みeの値は、押圧面S内の何れの位置(領域)でも一様(均一)となる。 However, since the distortion in the planar direction is a repeated stress of ultrasonic vibration, if the distortion in the planar direction is treated as a value averaged over a very short period of time, the value of the distortion eS in the area where the sensor 107 and the pressing surface S overlap will be uniform (even) at any position (area) on the pressing surface S.

センサ107に歪みeが一様に加わったときの抵抗変化率を、ΔR/Rn0とした場合、センサ107の長辺方向の抵抗値Rは、式(2)で表される。 When a strain eS is uniformly applied to the sensor 107, the rate of change in resistance is ΔR S /R n0 . The resistance value R n of the sensor 107 in the long side direction is expressed by the following equation (2).

=ΔR/Rn0×(L´/L)×Rn0+(L-L´)/L×Rn0・・・(2) Rn = ΔRs / Rn0 × (L' n / Ln ) × Rn0 + ( Ln - L'n ) / Ln × Rn0 ... (2)

式(2)のΔRは、歪みeが生したセンサ107の抵抗値増加量である。 In equation (2), ΔR S is the increase in resistance of the sensor 107 caused by the strain e S.

一方、センサ107の長辺方向の抵抗値の内、センサ107に内部配線110が接続される箇所から接続位置rまでの領域は、押圧面S内に収まっている。 On the other hand, the area of the resistance value in the long side direction of the sensor 107 from the point where the internal wiring 110 is connected to the sensor 107 to the connection position r is contained within the pressing surface S.

このため、センサ107の当該領域には、一様に歪みeが誘起され、その抵抗変化率ΔRref/Rref0は、式(3)で表される。 Therefore, a uniform strain eS is induced in that region of the sensor 107, and the rate of change in resistance ΔR ref /R ref0 is expressed by equation (3).

ΔRref/Rref0=ΔR/Rn0・・・(3) ΔR ref /R ref0 =ΔR S /R n0 (3)

式(3)のRref0は、バンプ104が基板電極105に押圧される前における、センサ107に内部配線110が接続される箇所から、接続位置rまでの領域の抵抗値である。 In formula (3), R ref0 is the resistance value of the region from the point where internal wiring 110 is connected to sensor 107 to connection position r before bump 104 is pressed against board electrode 105.

各センサ107の抵抗値Rの変化と、少なくとも一つ以上の抵抗値Rrefの変化とを測定することで、式(2)及び式(3)に基づき、センサ107の長辺方向における長さL´を推定することが可能となる。 By measuring the change in the resistance value Rn of each sensor 107 and the change in at least one of the resistance values Rref , it is possible to estimate the length L' n of the sensor 107 in the long side direction based on equations (2) and (3).

なお、センサ107は、センサ107の短辺と長辺のアスペクト比がL>>Wとなるように構成することが好ましい。押圧面Sの輪郭に曲率がある場合、センサ107と、押圧面Sとが重なる領域は、厳密には矩形とならず、式(2)、式(3)に基づき推定されたL´は、誤差を含む。しかし、L>>Wとすれば、その誤差は小さくすることができ、L´の正確性は向上する。 It is preferable that the sensor 107 is configured so that the aspect ratio of the short side to the long side of the sensor 107 is L>>W. If the contour of the pressing surface S has curvature, the area where the sensor 107 and the pressing surface S overlap will not be strictly rectangular, and L' n estimated based on equations (2) and (3) will contain an error. However, if L>>W, the error can be reduced and the accuracy of L' n will be improved.

なお、各センサ107は、基板電極105の中心Oに対して放射状に配置されると共に、実装プロセス中に取りうる最大の押圧面Sの外側まで延伸されていることが好ましい。これにより、L´の検出範囲を広げることが可能となる。 It is preferable that the sensors 107 are arranged radially from the center O of the board electrode 105 and extend to the outside of the maximum pressing surface S that can be obtained during the mounting process. This makes it possible to expand the detection range of L' n .

なお、円柱状のバンプ104が利用される場合、接続位置rから基板電極105の中心Oまでの長さは、バンプ104の頭頂半径から、実装バラつき最大値を減じた値よりも、短くすることが好ましい。 When a cylindrical bump 104 is used, it is preferable that the length from the connection position r to the center O of the board electrode 105 be shorter than the value obtained by subtracting the maximum mounting variation from the top radius of the bump 104.

また、バンプ104がスタッドバンプの場合、接続位置rから基板電極105の中心Oまでの長さは、バンプ104の台座半径から、実装バラつき最大値を減じた値よりも、短くすることが好ましい。 In addition, when the bump 104 is a stud bump, it is preferable that the length from the connection position r to the center O of the substrate electrode 105 be shorter than the value obtained by subtracting the maximum mounting variation from the base radius of the bump 104.

このように、接続位置rから基板電極105の中心Oまでの長さを、短くすることによって、実装プロセス開始後、実装荷重が印加されてバンプがつぶれ始めた瞬間に、抵抗値Rrefの測定範囲が、押圧面S内に収まるようになる。従って、実装プロセス初期から、L´の変化を計測することが可能となる。 In this way, by shortening the length from the connection position r to the center O of the board electrode 105, the measurement range of the resistance value Rref falls within the pressing surface S at the moment when the mounting load is applied and the bump starts to crush after the start of the mounting process. Therefore, it becomes possible to measure the change in L' n from the early stage of the mounting process.

なお、抵抗値Rrefの測定数は、センサ107の材料と配置方向によって決定される。 The number of measurements of the resistance value R ref is determined by the material and arrangement direction of the sensor 107 .

例えば、センサ107の材料がSi、Geのような立方晶であり、このような立方晶の面方位(100)の単結晶の層から、エッチングによって、隣接するセンサ107の長辺の成す角度が90°になるように、複数のセンサ107が形成された仮定する。この場合、結晶構造の対称性により、それぞれのセンサ107のピエゾ抵抗効果の感度と機械的性質が同じになる。 For example, assume that the material of the sensor 107 is a cubic crystal such as Si or Ge, and that multiple sensors 107 are formed by etching from a single crystal layer of such a cubic crystal with a (100) plane orientation, such that the angle between the long sides of adjacent sensors 107 is 90°. In this case, due to the symmetry of the crystal structure, the sensitivity of the piezoresistance effect and the mechanical properties of each sensor 107 are the same.

つまり、各センサ107間で、XY平面における長辺方向のゲージ率Kと、XY平面において長辺方向と垂直な方向(短辺方向)のゲージ率Kと、Z軸方向のゲージ率Kとが、それぞれ同値となる。 In other words, between the sensors 107, the gauge factor KL in the long side direction in the XY plane, the gauge factor KW in the direction perpendicular to the long side direction in the XY plane (short side direction), and the gauge factor Kz in the Z-axis direction are all equal.

また、各センサ107の長辺方向のポアソン比νLと、短辺方向のポアソン比νWが、全て同じ値となる。また、Z軸方向の圧縮によって、長辺方向に誘起される垂直歪みeLLと、短辺方向に誘起される垂直歪みeWWが、同じ値となる。 In addition, the Poisson's ratio vL in the long side direction and the Poisson's ratio vW in the short side direction of each sensor 107 are all the same value. In addition, the vertical strain eLL induced in the long side direction by compression in the Z-axis direction and the vertical strain eWW induced in the short side direction are the same value.

従って、歪みeがセンサ107に一様に加わったときの抵抗変化率ΔR/Rn0は、式(4)で表すことができ、全てのセンサ107の抵抗変化率ΔR/Rn0は、同じ値となる。 Therefore, the rate of change in resistance ΔR S /R n0 when strain e S is uniformly applied to the sensors 107 can be expressed by equation (4), and the rate of change in resistance ΔR S /R n0 of all the sensors 107 will be the same value.

ΔR/Rn0=K×eLL+K×eWW+K×ezz・・・(4) ΔR S /R n0 =K L ×e LL +K W ×e WW +K z ×e zz ... (4)

これより、複数のセンサ107のうち、何れか一つのセンサ107のRrefを測定することによって、全てのセンサ107の重なり長さL´を推定することができる。 Thus, by measuring R ref of any one of the multiple sensors 107 , the overlapping lengths L′ n of all the sensors 107 can be estimated.

なお、センサ107の各方向におけるピエゾ抵抗効果の感度と機械的性質が、複数のセンサ107間で異なる場合、各センサ107のRrefをそれぞれ測定すれば良い。 When the sensitivity of the piezoresistance effect and the mechanical properties in each direction of the sensors 107 differ among the multiple sensors 107, R ref of each sensor 107 may be measured.

次に、図4を参照して、本開示の実施の形態1におけるデバイス製造装置300の検査装置101の変形例を説明する。 Next, a modified example of the inspection apparatus 101 of the device manufacturing apparatus 300 according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.

図4は本開示の実施の形態1におけるデバイス製造装置300の検査装置101の変形例の構成図である。 Figure 4 is a configuration diagram of a modified example of the inspection apparatus 101 of the device manufacturing apparatus 300 in embodiment 1 of the present disclosure.

変形例に係るデバイス製造装置300の検査装置101は、複数のセンサ107を備えると共に、Rref測定専用のピエゾ抵抗型センサ113をさらに備える。 The inspection apparatus 101 of the device manufacturing apparatus 300 according to the modified example includes a plurality of sensors 107, and further includes a piezoresistive sensor 113 dedicated to measuring R ref .

ピエゾ抵抗型センサ113の形状は、四角形状であり、ピエゾ抵抗型センサ113は、例えば、基板電極105の中心Oの直下に埋設されている。 The piezoresistance sensor 113 has a rectangular shape, and is embedded, for example, directly below the center O of the substrate electrode 105.

ピエゾ抵抗型センサ113には、2本の内部配線112が接続される。例えば、一方の内部配線112は、ピエゾ抵抗型センサ113の中心部に接続される。他方の内部配線112は、ピエゾ抵抗型センサ113の4つの辺の内、1つの辺に接続される。 Two internal wirings 112 are connected to the piezo-resistive sensor 113. For example, one internal wiring 112 is connected to the center of the piezo-resistive sensor 113. The other internal wiring 112 is connected to one of the four sides of the piezo-resistive sensor 113.

測定部108では、ピエゾ抵抗型センサ113に一方の内部配線112が接続される箇所から、ピエゾ抵抗型センサ113に他方の内部配線112が接続される箇所までの領域の抵抗値Rrefが測定される。 The measuring unit 108 measures the resistance value R ref of the region from the point where one internal wire 112 is connected to the piezo-resistance sensor 113 to the point where the other internal wire 112 is connected to the piezo-resistance sensor 113 .

変形例によれば、ピエゾ抵抗型センサ113を備えることにより、各センサ107の長辺方向の長さが短い場合でも、測定したRref及びRに基づき、L´を推定することができる。また、各センサ107の長辺方向の長さを短くすることができるため、基板106の設計の自由度が向上する。 According to the modified example, by providing the piezoresistive sensor 113, L' n can be estimated based on the measured Rref and Rn even if the length of the long side direction of each sensor 107 is short. In addition, since the length of the long side direction of each sensor 107 can be shortened, the degree of freedom in designing the substrate 106 is improved.

<デバイス製造装置300の検査方法>
次に図5を参照してデバイス製造装置300の検査方法について説明する。図5はデバイス製造装置300の検査方法を説明するためのフローチャートである。
<Inspection method for device manufacturing apparatus 300>
Next, a method of inspecting the device manufacturing apparatus 300 will be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 is a flow chart for explaining the method of inspecting the device manufacturing apparatus 300.

デバイス製造装置300の検査装置101は、例えば図1に示すボンディング装置114に設置して使用される。 The inspection apparatus 101 of the device manufacturing apparatus 300 is installed and used in, for example, the bonding apparatus 114 shown in FIG. 1.

ボンディング装置114は、基板106が設置されるステージ115と、チップ102を保持及び押圧するヘッド116とを備える。 The bonding device 114 includes a stage 115 on which the substrate 106 is placed, and a head 116 that holds and presses the chip 102.

ボンディング装置114は、ヘッド116の先端部にチップ102が固定された状態で、基板106に向けチップ102を搬送し、チップ102がバンプ104を介して基板106に接触するように動作する(ステップS1)。 The bonding device 114 transports the chip 102 toward the substrate 106 with the chip 102 fixed to the tip of the head 116, and operates so that the chip 102 comes into contact with the substrate 106 via the bumps 104 (step S1).

そして、チップ102がバンプ104を介して基板106に接触したとき、ボンディング装置114が、荷重、超音波パワー、熱などを加えることで、チップ102が基板106に実装される(ステップS2)。 Then, when the chip 102 contacts the substrate 106 via the bumps 104, the bonding device 114 applies load, ultrasonic power, heat, etc., thereby mounting the chip 102 to the substrate 106 (step S2).

このとき、バンプ104と基板電極105には、弾性変形と塑性変形が誘起され、それらに伴い、絶縁層111を介してセンサ107にも機械的歪みが誘起される。 At this time, elastic and plastic deformations are induced in the bump 104 and the substrate electrode 105, and mechanical strain is induced in the sensor 107 via the insulating layer 111.

センサ107の抵抗値は、ピエゾ抵抗効果により、機械的歪み量に応じて変化する。測定部108は、実装プロセス中に変化する複数のセンサ107の抵抗値をリアルタイムに測定し、測定したデータを処理部109に送信する(ステップS3)。 The resistance value of the sensor 107 changes according to the amount of mechanical strain due to the piezoresistance effect. The measurement unit 108 measures the resistance values of the multiple sensors 107 that change during the mounting process in real time and transmits the measured data to the processing unit 109 (step S3).

なお、超音波接合においては、センサ107の抵抗値は、超音波振動に合わせて変動するため、測定部108は、微小時間の抵抗値の平均値を、測定データとして処理部109に送信する。 In addition, in ultrasonic bonding, the resistance value of the sensor 107 fluctuates in accordance with the ultrasonic vibration, so the measurement unit 108 transmits the average resistance value over a short period of time to the processing unit 109 as measurement data.

測定データを取得した処理部109は、測定データに基づき、各センサ107と押圧面Sとの重なり長さL´を算出する(ステップS4)。 The processing unit 109, which has acquired the measurement data, calculates the overlapping length L' n between each sensor 107 and the pressing surface S based on the measurement data (step S4).

次に処理部109は、各センサ107の位置に関する位置情報と、各センサ107の寸法に関する寸法情報から、算出したL´を、基板電極105の中心基板Oを原点したときの押圧面Sの輪郭上の点である座標P(nは1以上の自然数)に変換する(ステップS5)。 Next, the processing unit 109 converts the calculated L' n from the positional information regarding the position of each sensor 107 and the dimensional information regarding the dimensions of each sensor 107 into coordinates Pn (n is a natural number greater than or equal to 1), which is a point on the contour of the pressing surface S when the center substrate O of the substrate electrode 105 is set as the origin (step S5).

これにより、押圧面Sの輪郭とセンサ107とが重なる複数の点が明らかになるため、処理部109は、隣接する座標Pをつないだ多角形から、押圧面Sの輪郭を推定する(ステップS6)。 This makes it clear the multiple points where the contour of the pressed surface S overlaps with the sensor 107, so the processing unit 109 estimates the contour of the pressed surface S from a polygon connecting adjacent coordinates Pn (step S6).

なお、各センサ107の位置情報及び寸法情報は、処理部109の記憶手段に予め設定されたものでもよいし、処理部109の外部の装置から送信されるものでもよい。 The position information and dimensional information of each sensor 107 may be preset in the storage means of the processing unit 109, or may be transmitted from a device external to the processing unit 109.

押圧面Sの輪郭は、中心O´を原点とする押圧面Sの周囲を形づくる線を表す。 The contour of the pressing surface S represents the lines that form the perimeter of the pressing surface S with the center O' as the origin.

次に処理部109は、推定した押圧面Sの輪郭から、基板電極105の中心基板Oを原点したときの押圧面Sの中心O´の座標を算出し(ステップS7)、押圧面Sの中心O´と基板電極105の中心Oとのズレ量(実装位置ズレ量)を算出する(ステップS8)。実装位置ズレ量は、バンプの基板電極105への実装位置のズレ量を表す。 Next, the processing unit 109 calculates the coordinates of the center O' of the pressing surface S from the estimated contour of the pressing surface S when the center substrate O of the board electrode 105 is set as the origin (step S7), and calculates the amount of deviation (mounting position deviation) between the center O' of the pressing surface S and the center O of the board electrode 105 (step S8). The mounting position deviation represents the amount of deviation of the mounting position of the bump on the board electrode 105.

なお、バンプ形状が円形の場合、熱圧着工法では、押圧面Sも円形となる。その場合、座標Pが、少なくとも3点あれば、ただちに、押圧面Sの半径と中心位置を推定することが可能であるため、センサ107は、基板電極105の直下に3個配置すれば良い。 When the bump shape is circular, the pressing surface S will also be circular in the thermocompression bonding method. In that case, if there are at least three coordinate points P, it is possible to immediately estimate the radius and center position of the pressing surface S, so three sensors 107 should be placed directly under the board electrode 105.

また、バンプ形状が楕円形で、かつ熱圧着工法の場合、または、バンプ形状が円形で、超音波接合の場合、押圧面Sは楕円形となる。押圧面Sの輪郭が楕円形の場合、2つのセンサ107が、楕円形の長軸方向に長辺方向が沿い、かつ、短辺同士が対向するように配置される。さらに、これらのセンサ107以外の2つのセンサ107が、楕円形の短軸方向に長辺方向が沿い、かつ、短辺同士が対向するように配置される。これにより、押圧面Sの輪郭上の4つの座標Pを求めることができ、これらの座標Pに基づき、押圧面Sの輪郭を推定することが可能となる。なお、超音波接合では、超音波振動方向が、長軸方向となる。 In addition, when the bump shape is elliptical and the thermocompression bonding method is used, or when the bump shape is circular and ultrasonic bonding is used, the pressed surface S is elliptical. When the contour of the pressed surface S is elliptical, two sensors 107 are arranged so that the long sides are aligned along the long axis direction of the ellipse and the short sides face each other. Furthermore, two sensors 107 other than these sensors 107 are arranged so that the long sides are aligned along the short axis direction of the ellipse and the short sides face each other. This makes it possible to obtain four coordinates Pn on the contour of the pressed surface S, and to estimate the contour of the pressed surface S based on these coordinates Pn . Note that in ultrasonic bonding, the ultrasonic vibration direction is the long axis direction.

押圧面Sが実装プロセス中に、殆ど変化しない場合、基板電極105の直下に2つのセンサ107を埋設すればよい。 If the pressure surface S changes very little during the mounting process, two sensors 107 can be embedded directly below the board electrode 105.

本実施の形態によれば、複数のセンサ107を放射状に配置して、実装プロセス中に変化する複数のセンサ107の抵抗値に基づき、基板電極105への押圧面Sの形状と実装位置ズレ量とを、非破壊で推定することができる。 According to this embodiment, by arranging multiple sensors 107 radially, the shape of the pressing surface S on the board electrode 105 and the amount of misalignment of the mounting position can be estimated non-destructively based on the resistance values of the multiple sensors 107 that change during the mounting process.

従って、破壊試験のn増しによる統計的な保証に依存することなく、押圧面Sの形状や実装位置ズレ量に関して、不良品と判定され得る製品の市場への流出を防ぐことが可能になる。 Therefore, it is possible to prevent products that may be determined to be defective due to the shape of the pressing surface S or the amount of misalignment of the mounting position from being released onto the market, without relying on statistical guarantees from increasing the number of destructive tests.

また、本実施の形態によれば、実装プロセス中の押圧面Sの形状の変化と実装位置ズレ量とをリアルタイムに監視できるため、実装位置ズレが発生したタイミングの検知や、所望のバンプ押圧面形状になる実装条件の導出が、容易に行えるようになる。従って、不良解析や開発期間の大幅な短縮が期待できる。 In addition, according to this embodiment, the change in the shape of the pressing surface S during the mounting process and the amount of mounting position misalignment can be monitored in real time, making it easy to detect the timing at which a mounting position misalignment occurs and derive mounting conditions that result in the desired bump pressing surface shape. This is expected to significantly shorten the time required for defect analysis and development.

(実施の形態2)
図6は本開示の実施の形態2におけるデバイス製造装置300が備える基板電極205及び基板206の構成例を示す図である。図6には、Z軸方向から見た基板電極205及び基板206の透過図が示される。図6において、図2に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
Fig. 6 is a diagram showing a configuration example of substrate electrode 205 and substrate 206 provided in device manufacturing apparatus 300 according to the second embodiment of the present disclosure. Fig. 6 shows a perspective view of substrate electrode 205 and substrate 206 as viewed from the Z-axis direction. In Fig. 6, the same components as those shown in Fig. 2 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

実施の形態2のデバイス製造装置300は、実施の形態1の105の代わりに、基板電極205を備える。 The device manufacturing apparatus 300 of the second embodiment has a substrate electrode 205 instead of the electrode 105 of the first embodiment.

また、実施の形態2のデバイス製造装置300は、実施の形態1の複数のピエゾ抵抗型センサ107の代わりに、ピエゾ抵抗型センサ208、ピエゾ抵抗型センサ208、ピエゾ抵抗型センサ208、及びピエゾ抵抗型センサ208を備える。 Moreover, the device manufacturing apparatus 300 of the second embodiment includes a piezoresistive sensor 208 a , a piezoresistive sensor 208 b , a piezoresistive sensor 208 c , and a piezoresistive sensor 208 d instead of the multiple piezoresistive sensors 107 of the first embodiment.

以下では、ピエゾ抵抗型センサ208、ピエゾ抵抗型センサ208、ピエゾ抵抗型センサ208、及びピエゾ抵抗型センサ208を区別しない場合、単にセンサ208と称する。 Hereinafter, when there is no need to distinguish between the piezoresistive sensor 208 a , the piezoresistive sensor 208 b , the piezoresistive sensor 208 c , and the piezoresistive sensor 208 d , they will be simply referred to as sensors 208 .

複数のセンサ208は、実施の形態1の複数のセンサ107と同様に、基板電極205の中心Oに対して放射状に配列される。センサ208は、複数のセンサモジュール207を備える。 The multiple sensors 208 are arranged radially with respect to the center O of the substrate electrode 205, similar to the multiple sensors 107 in the first embodiment. The sensor 208 includes multiple sensor modules 207.

センサモジュール207の材料は、例えば、ピエゾ抵抗効果を有するn型Siである。複数のセンサモジュール207は、互いに離れて直線状に配列されると共に、図3に示す基板106に埋設される。 The material of the sensor module 207 is, for example, n-type Si having a piezoresistance effect. The multiple sensor modules 207 are arranged linearly and spaced apart from each other, and are embedded in the substrate 106 shown in FIG. 3.

センサモジュール207の形状は、四角形状である。センサモジュール207には、2本の内部配線210が接続される。 The sensor module 207 is rectangular in shape. Two internal wirings 210 are connected to the sensor module 207.

例えば、一方の内部配線210は、センサモジュール207を形作る4つの辺の内、第1辺に接続される。 For example, one of the internal wirings 210 is connected to the first side of the four sides that form the sensor module 207.

他方の内部配線210は、センサモジュール207を形作る4つの辺の内、センサモジュール207の第1辺側とは反対側の第2辺に接続される。 The other internal wiring 210 is connected to the second side of the four sides that form the sensor module 207, which is opposite the first side of the sensor module 207.

1つのセンサ208を構成する各センサモジュール207のそれぞれの同じ位置に、内部配線210が接続される。内部配線210は、図1に示す測定部108に接続される。 Internal wiring 210 is connected to the same position of each sensor module 207 that constitutes one sensor 208. The internal wiring 210 is connected to the measurement unit 108 shown in FIG. 1.

なお、本実施の形態では、センサ208が4つ用いられているが、センサ208の数は4つに限定されず、2つ以上であればよい。 In this embodiment, four sensors 208 are used, but the number of sensors 208 is not limited to four and may be two or more.

<ピエゾ抵抗型センサ208の役割>
図6に示すC(nは1以上の自然数)は、センサ208を構成する複数のセンサモジュール207の内、バンプ104の押圧面S内に存在するセンサモジュール207を表す。
<Role of the piezo-resistance sensor 208>
C n (n is a natural number equal to or greater than 1) shown in FIG. 6 represents a sensor module 207 present within the pressing surface S of the bump 104 among the multiple sensor modules 207 that constitute the sensor 208 .

図6に示すD(nは1以上の自然数)は、センサ208を構成する複数のセンサモジュール207の内、バンプ104の押圧面S外に存在するセンサモジュール207を表す。 D n (n is a natural number equal to or greater than 1) shown in FIG. 6 represents a sensor module 207 that exists outside the pressing surface S of the bump 104 among the multiple sensor modules 207 that constitute the sensor 208 .

押圧面Sにバンプ104の押圧力が作用したとき、バンプ104の押圧面S内に存在するセンサモジュール207に、歪みeが誘起される。 When the pressing force of the bump 104 acts on the pressing surface S, a strain e S is induced in the sensor module 207 present within the pressing surface S of the bump 104 .

このとき、各センサ208のそれぞれには、Cの範囲内のセンサモジュール207、及び、Dの範囲内のセンサモジュール207が存在する。 At this time, for each sensor 208, there are sensor modules 207 within a range of C n and sensor modules 207 within a range of D n .

の範囲内のセンサモジュール207は、歪みeによって抵抗値が変化する1又は複数のセンサモジュールである。 The sensor module 207 within the range of C n is one or more sensor modules whose resistance value changes with strain e S.

の範囲内のセンサモジュール207は、歪みeによって抵抗値が変化しない1又は複数のセンサモジュールである。 The sensor module 207 within the range D n is one or more sensor modules whose resistance value does not change due to the strain e S.

センサモジュール207に歪みeが一様に加わったときの抵抗変化率を、ΔR/Rn0とした場合、Cの範囲の複数のセンサモジュール207の内、その全体が押圧面Sに重なっているものの抵抗変化率は、ΔR/Rn0となる。また、Cの範囲の複数のセンサモジュール207の内、その一部が押圧面Sに重なっているものの抵抗変化率は、0からΔR/Rn0までの範囲の値となる。 If the rate of resistance change when strain eS is uniformly applied to the sensor module 207 is ΔR S /R n0 , then of the multiple sensor modules 207 in the range C n , the rate of resistance change of those that entirely overlap the pressing surface S will be ΔR S /R n0 . Also, of the multiple sensor modules 207 in the range C n , the rate of resistance change of those that partially overlap the pressing surface S will be a value in the range from 0 to ΔR S /R n0 .

一方、1つのセンサ208を構成する複数のセンサモジュール207の内、基板電極205の中心Oに最も近いものは、実装プロセス中の最も早い時刻に、その全体が押圧面S内に重なる。 On the other hand, of the multiple sensor modules 207 that make up one sensor 208, the one closest to the center O of the board electrode 205 overlaps entirely within the pressing surface S at the earliest time during the mounting process.

このことから、処理部109は、1つのセンサ208を構成する複数のセンサモジュール207の内、基板電極205の中心Oに最も近いセンサモジュール207の抵抗変化率と、その他のセンサモジュール207の抵抗変化率とを比較する。これにより、処理部109は、押圧面Sと重なっているセンサモジュール207を判定できる。 The processing unit 109 therefore compares the resistance change rate of the sensor module 207 that is closest to the center O of the substrate electrode 205 among the multiple sensor modules 207 that make up one sensor 208 with the resistance change rate of the other sensor modules 207. This allows the processing unit 109 to determine which sensor module 207 overlaps with the pressing surface S.

ここで、各センサ208の位置に関する位置情報と、各センサ208の寸法に関する寸法情報は、既知である。 Here, positional information regarding the position of each sensor 208 and dimensional information regarding the dimensions of each sensor 208 are known.

そのため、処理部109は、各センサ208の位情情報、寸法情報、及び押圧面Sと重なるセンサモジュール207に関する情報に基づき、距離PC(nは1以上の自然数)を算出する。 Therefore, the processing unit 109 calculates the distance PC n (n is a natural number equal to or greater than 1) based on the position information and dimensional information of each sensor 208, and information about the sensor module 207 overlapping with the pressing surface S.

距離PCは、基板電極205の中心Oから、抵抗変化率が、ΔR/Rn0もしくは、0からΔR/Rn0までの範囲の値となった、基板電極205の最も外周側に位置するセンサモジュール207までの距離である。 Distance PCn is the distance from center O of board electrode 205 to sensor module 207 located on the outermost side of board electrode 205 where the rate of resistance change is ΔR S /R n0 or a value in the range from 0 to ΔR S /R n0 .

実施の形態2によれば、複数のセンサモジュール207を備えるセンサ208を放射状に配置することで、基板電極205の中心Oから、抵抗変化率が変化したセンサモジュール207までの距離を算出することができる。これにより、基板電極205への押圧面Sの形状と実装位置ズレ量とを、非破壊で推定することができる。 According to the second embodiment, by arranging the sensor 208 having a plurality of sensor modules 207 radially, it is possible to calculate the distance from the center O of the board electrode 205 to the sensor module 207 whose resistance change rate has changed. This makes it possible to non-destructively estimate the shape of the pressing surface S on the board electrode 205 and the amount of misalignment of the mounting position.

また実施の形態2では、センサ208を構成するセンサモジュール207のサイズや配置間隔を自由に設計できるため、同一の基板電極205に、押圧面Sの形状及び実装位置ズレ量の検査以外の機能を付加することが容易となる。 In addition, in the second embodiment, the size and spacing of the sensor modules 207 that make up the sensor 208 can be freely designed, making it easy to add functions other than inspection of the shape of the pressing surface S and the amount of misalignment of the mounting position to the same board electrode 205.

本発明のデバイス製造装置の検査方法と及びデバイス製造装置は、固相接合を用いて組み立てるデバイス製造装置やデバイス製造工程において、実装プロセス中のバンプ押圧部の挙動を可視化することを可能とし、製造条件の条件出し作業の効率化と、生産品品質の向上を可能とする。 The device manufacturing equipment inspection method and device manufacturing equipment of the present invention make it possible to visualize the behavior of the bump pressing portion during the mounting process in device manufacturing equipment and device manufacturing processes that use solid-state bonding to assemble devices, making it possible to improve the efficiency of the work of setting manufacturing conditions and the quality of the products produced.

101 検査装置
102 チップ
103 チップ電極
104 バンプ
105 基板電極
106 基板
107 ピエゾ抵抗型センサ
108 測定部
109 処理部
110 内部配線
111 絶縁層
112 内部配線
113 ピエゾ抵抗型センサ
114 ボンディング装置
115 ステージ
116 ヘッド
200 デバイス装置
205 基板電極
206 基板
207 センサモジュール
208 ピエゾ抵抗型センサ
210 内部配線
300 デバイス製造装置
REFERENCE SIGNS LIST 101 Inspection apparatus 102 Chip 103 Chip electrode 104 Bump 105 Substrate electrode 106 Substrate 107 Piezoresistive sensor 108 Measurement section 109 Processing section 110 Internal wiring 111 Insulating layer 112 Internal wiring 113 Piezoresistive sensor 114 Bonding apparatus 115 Stage 116 Head 200 Device apparatus 205 Substrate electrode 206 Substrate 207 Sensor module 208 Piezoresistive sensor 210 Internal wiring 300 Device manufacturing apparatus

Claims (6)

バンプを介して超音波接合されるチップと前記チップに対向する基板とを備えるデバイス装置を製造するデバイス製造装置の検査方法であって、
前記バンプが押圧される電極の直下に、前記電極の中心から放射状に配列される複数のセンサが埋設されている基板に、前記チップに設けられる前記バンプが実装されるとき、前記複数のセンサの各々の抵抗値変化を測定するステップと、
前記抵抗値変化に基づき、前記バンプの前記電極への押圧面と前記センサとの重なり領域を推定するステップと、
前記重なり領域から、前記押圧面の輪郭を推定するステップと、
前記押圧面の輪郭から、押圧面の中心を求めるステップと、
前記押圧面の中心と電極の中心との位置ズレ量を算出するステップと、
を含むデバイス製造装置の検査方法。
1. A method for inspecting a device manufacturing apparatus that manufactures a device including a chip that is ultrasonically bonded via bumps and a substrate facing the chip, comprising:
a step of measuring a change in resistance value of each of the plurality of sensors when the bumps provided on the chip are mounted on a substrate in which a plurality of sensors are embedded radially from the center of an electrode directly under the electrode against which the bumps are pressed;
estimating an overlapping area between the sensor and a pressing surface of the bump against the electrode based on the change in resistance value;
estimating a contour of the pressing surface from the overlapping region;
determining a center of the pressing surface from the contour of the pressing surface;
calculating a positional deviation between a center of the pressing surface and a center of an electrode;
A method for inspecting a device manufacturing apparatus comprising:
前記センサは、矩形状のピエゾ抵抗型センサである、請求項1に記載のデバイス製造装置の検査方法。 The method for inspecting a device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the sensor is a rectangular piezo-resistive sensor. 前記センサは、互いに離れて直線状に配列された複数のピエゾ抵抗型センサを含む、請求項1に記載のデバイス製造装置の検査方法。 The method for inspecting a device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the sensor includes a plurality of piezo-resistive sensors arranged linearly and spaced apart from one another. バンプを介して超音波接合されるチップと前記チップに対向する基板とを備えるデバイス装置を製造するデバイス製造装置であって、
前記バンプが押圧される電極の直下に、前記電極の中心から放射状に配列される複数のセンサが埋設されている基板に、前記チップに設けられる前記バンプが実装されるとき、前記複数のセンサの各々の抵抗値変化を測定する測定部と、
前記抵抗値変化に基づき、前記バンプの前記電極への押圧面と前記センサとの重なり領域を推定し、前記重なり領域から、前記押圧面の輪郭を推定し、その輪郭から押圧面の中心を求め、前記押圧面の中心と電極の中心との位置ズレ量を算出する処理部と、
を備えるデバイス製造装置。
A device manufacturing apparatus for manufacturing a device including a chip that is ultrasonically bonded via bumps and a substrate facing the chip, comprising:
a measurement unit that measures a change in resistance value of each of the plurality of sensors when the bumps provided on the chip are mounted on a substrate on which a plurality of sensors are embedded, the sensors being arranged radially from the center of the electrode, directly under the electrode against which the bumps are pressed;
a processing unit that estimates an overlapping area between the sensor and a surface of the bump pressed against the electrode based on the change in resistance value, estimates a contour of the pressing surface from the overlapping area, determines a center of the pressing surface from the contour, and calculates a positional deviation between the center of the pressing surface and a center of the electrode;
A device manufacturing apparatus comprising:
前記センサは、矩形状のピエゾ抵抗型センサである、請求項4に記載のデバイス製造装置。 The device manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the sensor is a rectangular piezo-resistive sensor. 前記センサは、互いに離れて直線状に配列された複数のピエゾ抵抗型センサを含む、請求項4に記載のデバイス製造装置。
The device manufacturing apparatus according to claim 4 , wherein the sensor includes a plurality of piezoresistive sensors arranged linearly and spaced apart from each other.
JP2020133003A 2020-05-28 2020-08-05 Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment Active JP7474964B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020133003A JP7474964B2 (en) 2020-08-05 2020-08-05 Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment
TW110113100A TW202215554A (en) 2020-05-28 2021-04-12 Device manufacturing method, device manufacturing apparatus, and mounting structure
CN202110555097.2A CN113745122A (en) 2020-05-28 2021-05-20 Device manufacturing method, device manufacturing apparatus, and mounting structure
NL1044041A NL1044041B1 (en) 2020-05-28 2021-05-26 Method for manufacturing device, device manufacturing apparatus, and mounting structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020133003A JP7474964B2 (en) 2020-08-05 2020-08-05 Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022029624A JP2022029624A (en) 2022-02-18
JP7474964B2 true JP7474964B2 (en) 2024-04-26

Family

ID=80325045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020133003A Active JP7474964B2 (en) 2020-05-28 2020-08-05 Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7474964B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000269693A (en) 1999-03-15 2000-09-29 Toshiba Corp Positioning method for electronic member
JP2003023048A (en) 2001-07-05 2003-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Apparatus and method for measuring bonding damage
WO2005069707A1 (en) 2004-01-16 2005-07-28 Ibiden Co., Ltd. Multilayer printed wiring board and test body for printed wiring board
JP2007273566A (en) 2006-03-30 2007-10-18 Sharp Corp Detection device, circuit board, and ic chip
JP2013185966A (en) 2012-03-08 2013-09-19 Takano Co Ltd Surface pressure sensor
JP2013218442A (en) 2012-04-06 2013-10-24 Alps Electric Co Ltd Input device and pushing point detection method
JP2014067204A (en) 2012-09-26 2014-04-17 Brother Ind Ltd Panel control device, panel control method, and panel control program
JP2015111061A (en) 2013-12-06 2015-06-18 日本電信電話株式会社 Joining position inspection system and method, and circuit board
JP2019117846A (en) 2017-12-26 2019-07-18 シャープ株式会社 Misalignment detection method, misalignment detection device, and display device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000269693A (en) 1999-03-15 2000-09-29 Toshiba Corp Positioning method for electronic member
JP2003023048A (en) 2001-07-05 2003-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Apparatus and method for measuring bonding damage
WO2005069707A1 (en) 2004-01-16 2005-07-28 Ibiden Co., Ltd. Multilayer printed wiring board and test body for printed wiring board
JP2007273566A (en) 2006-03-30 2007-10-18 Sharp Corp Detection device, circuit board, and ic chip
JP2013185966A (en) 2012-03-08 2013-09-19 Takano Co Ltd Surface pressure sensor
JP2013218442A (en) 2012-04-06 2013-10-24 Alps Electric Co Ltd Input device and pushing point detection method
JP2014067204A (en) 2012-09-26 2014-04-17 Brother Ind Ltd Panel control device, panel control method, and panel control program
JP2015111061A (en) 2013-12-06 2015-06-18 日本電信電話株式会社 Joining position inspection system and method, and circuit board
JP2019117846A (en) 2017-12-26 2019-07-18 シャープ株式会社 Misalignment detection method, misalignment detection device, and display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022029624A (en) 2022-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9945772B2 (en) Method of measuring an adhesive force of interlayer adhesive layer in tensile mode for stacked semiconductor device and apparatus for measuring the same
US8502224B2 (en) Measuring apparatus that includes a chip having a through silicon via, a heater, and a stress sensor
US20060107752A1 (en) Microelectromechanical systems contact stress sensor
JP5779662B2 (en) Mechanical quantity measuring device
JP4852041B2 (en) Shear test equipment
JP5051039B2 (en) Pressure sensor
US10136858B2 (en) Method for inspecting pressure pulse wave sensor and method for manufacturing pressure pulse wave sensor
JP7474964B2 (en) Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment
US9506823B2 (en) Bonding stress testing arrangement and method of determining stress
JP4951930B2 (en) Semiconductor integrated sensor
JP6528602B2 (en) Pressure pulse wave sensor and biological information measuring device
JP3599003B2 (en) Bonding damage measurement method
CN113745122A (en) Device manufacturing method, device manufacturing apparatus, and mounting structure
JP2002162411A (en) Semiconductor acceleration sensor and inspecting method for the semiconductor acceleration sensor
JP5443791B2 (en) Load detection sensor and method of manufacturing load detection sensor
JP7462270B2 (en) Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment
JP3753023B2 (en) Bumped chip for measuring bonding damage
JP3873438B2 (en) Semiconductor device
RU2688849C1 (en) Deformation measuring device
JP2010071817A (en) Semiconductor sensor built-in package
JPH11274247A (en) Semiconductor device
JPH07110341A (en) Three-dimensional acceleration sensor unit and three-dimensional acceleration sensor having the unit packaged
JPH08201190A (en) Force detection device
JPH1123653A (en) Method and apparatus for testing reliability at joint of electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230602

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240326

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240403

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7474964

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150