KR101426583B1 - 다이 본더 및 반도체 제조 방법 - Google Patents

다이 본더 및 반도체 제조 방법 Download PDF

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가부시끼가이샤 히다찌 하이테크 인스트루먼츠
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Abstract

본 발명은, 다이를 정확하게 본딩할 수 있는 신뢰성 높은 다이 본더 및 반도체 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 다이를 웨이퍼로부터 흡착하여 기판에 본딩하는 본딩 헤드와, 상기 다이의 위치를 소정 정밀도로 상기 위치 결정하는 제1 조정 기구를 갖고, 상기 본딩 헤드를 위치 결정하는 위치 결정 기구와, 상기 위치 결정 기구를 제어하는 위치 결정 제어부와, 상기 본딩 헤드에 설치하여, 상기 제1 조정 기구보다도 높은 정밀도로 상기 다이의 위치를 조정하는 제2 조정 기구를 갖는다.

Description

다이 본더 및 반도체 제조 방법{DIE BONDER AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 다이 본더 및 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 신뢰도 높은 다이 본더 및 반도체 제조 방법에 관한 것이다.
다이(반도체 칩)를 배선 기판이나 리드 프레임 등의 기판에 탑재하여 패키지를 조립하는 공정의 일부에, 웨이퍼로부터 다이를 흡착해 기판에 본딩하는 다이 본딩 공정이 있다.
다이 본딩 공정에서는, 기판의 본딩면에 정확하게 다이를 본딩할 필요가 있다. 그러나, 기판면은 본딩하기 쉽게 하기 위해 80℃ 내지 250℃ 전후의 고온으로 가열되어 있다. 고온 또는 복사열에 의해, 구성 부재의 위치 어긋남 등이 발생해 다이를 정확한 위치에 본딩할 수 없다.
이러한 종류의 문제를 해결하는 종래 기술로서는 특허 문헌 1이 있다. 특허 문헌 1의 과제는, 고온의 본딩 스테이지로부터 복사열에 의해, 본딩 위치를 검출하는 카메라와 본딩 툴의 위치의 차(오프셋량)가 시시각각 변화하는 것이다. 이 과제를 해결하기 위해, 특허 문헌 1에서는, 본딩 스테이지 근방에 설치한 레퍼런스 부재를 기준점으로 하여 그 오프셋량을 검출해, 본딩 위치를 보정하고 있다.
일본 특허 출원 공개 제2001-203224호 공보
그러나, 지금의 다이 본딩의 위치 결정 정밀도는 다이의 미소화에 의해 10㎛로 고정밀도의 요구가 있고, 또한 TSV(Thought Silicon Via) 등의 3차원 실장 기술의 발달에 있어서는 수 ㎛로 높다. 그로 인해, 고정밀도 위치 결정할 수 있는 기술을 개발할 필요가 대두되었다. 또한, 특허 문헌 1의 과제에 더하여, 기판이나 기판 지지하는 본딩 스테이지 등의 열팽창에 의해 기판측의 본딩 위치 어긋남이 문제로 되어 왔다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 다이를 정확하게 본딩할 수 있는 신뢰성 높은 다이 본더 및 반도체 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 적어도 이하의 특징을 갖는다.
본 발명은, 다이를 웨이퍼로부터 흡착하여 기판에 본딩하는 본딩 헤드와, 상기 다이의 위치를 소정 정밀도로 상기 위치 결정하는 제1 조정 기구를 갖고, 상기 본딩 헤드를 위치 결정하는 위치 결정 기구와, 상기 위치 결정 기구를 제어하는 위치 결정 제어부와, 상기 본딩 헤드에 설치하여, 상기 제1 조정 기구보다도 높은 정밀도로 상기 다이의 위치를 조정하는 제2 조정 기구를 갖는 것을 제1 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 제2 조정 기구는, 상기 본딩 헤드의 선단부축을 복수의 방향으로부터 작용해, 소정의 변위로 이동시키는 액추에이터를 갖는 것을 제2 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 액추에이터를 상기 다이를 본딩하는 면과 평행한 면 또는 본딩하는 면과 각도를 갖는 면 중 어느 하나에 상기 액추에이터를 설치한 것을 제3 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 액추에이터는 피에조 소자 또는 초자왜 소자인 것을 제4 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 복수의 방향의 마주보는 방향으로부터 상기 변위를 원래 상태로 되돌리는 복원력을 발생하는 복원력 수단을 설치한 것을 제5 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 다이를 본딩 헤드로 웨이퍼로부터 흡착하는 스텝과, 제1 조정 기구에 의해 소정의 정밀도로 상기 다이의 위치를 조정하고, 제2 조정 기구에 의해 상기 제1 조정 기구보다도 높은 정밀도로 상기 다이의 위치를 조정하여, 상기 본딩 헤드의 위치 결정을 행하는 스텝과, 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 기판에 본딩하는 스텝을 갖는 것을 제6 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다이를 정확하게 본딩할 수 있는 신뢰성 높은 다이 본더 및 반도체 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 다이 본더를 위에서 본 개념도.
도 2는 본 발명의 특징을 갖는 본딩 위치 보정 장치를 갖는 본딩 헤드부의 실시 형태의 개략 구성도.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 미세 조정 기구의 제1 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 2대의 위치 보정 카메라의 배치를 도시하는 도면.
도 5는 본딩 헤드가 다이를 흡착해, 본딩 위치의 상측에 왔을 때로부터의 처리 플로우를 도시하는 도면.
도 6은 도 5에 있어서의 처리 플로우에서의 촬상 화면을 도시하는 도면.
도 7은 본 실시 형태에 있어서의 미세 조정 기구의 제2 실시예를 도시하는 도면.
도 8은 본 실시 형태에 있어서의 미세 조정 기구의 제3 실시예를 도시하는 도면.
이하, 도면에 기초해, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 다이 본더(10)를 위에서 본 개념도이다. 다이 본더(10)는 크게 구별하여 웨이퍼 공급부(1)와, 기판 공급ㆍ반송부(5)와, 다이 본딩부(3)와, 이것 등을 제어하는 제어부(4)를 갖는다.
웨이퍼 공급부(1)는, 웨이퍼 카세트 리프터(11)와 픽업 장치(12)를 갖는다. 웨이퍼 카세트 리프터(11)는, 웨이퍼 링이 충전된 웨이퍼 카세트(도시하지 않음)를 갖고, 순차 웨이퍼 링을 픽업 장치(12)에 공급한다. 픽업 장치(12)는, 원하는 다이를 웨이퍼 링으로부터 픽업할 수 있도록, 웨이퍼 링을 이동한다.
기판 공급ㆍ반송부(5)는 스택 로더(51)와, 프레임 피더(52)와, 언로더(53)를 갖는다. 스택 로더(51)는, 다이를 접착하는 기판(예를 들어, 리드 프레임)을 프레임 피더(52)에 공급한다. 프레임 피더(52)는, 기판을 프레임 피더(52) 상의 2개소의 처리 위치를 통해 언로더(53)로 반송한다. 언로더(53)는, 반송된 기판을 보관한다.
다이 본딩부(3)는 프리폼부(31)와, 본딩 헤드부(32)를 갖는다. 프리폼부(31)는, 프레임 피더(52)에 의해 반송되어 온 기판에 다이 접착제를 도포한다. 본딩 헤드부(32)는, 픽업 장치(12)로부터 다이를 픽업하여 상승해, 다이를 프레임 피더(52) 상의 본딩 포인트까지 이동시킨다. 그리고, 본딩 헤드부(32)는, 본딩 포인트에서 다이를 하강시키고, 다이 접착제가 도포된 기판 상에 다이를 본딩한다.
도 2는, 본 발명의 특징을 갖는 본딩 위치 보정 장치(50)를 갖는 본딩 헤드부(32)의 실시 형태의 개략 구성도이다. 본딩 위치 보정 장치(50)는, 크게 구별하여, 본딩 위치 어긋남량을 검출하는 위치 어긋남 검출부(20)와, 본딩 헤드(41)의 위치 결정 기구(60)와, 위치 어긋남 검출부(20)로부터 데이터 등에 기초해 위치 결정 기구(60)를 제어하는 제어부(4)에 내재하는 위치 결정 제어부(4p)를 갖는다.
본딩 헤드부(32)는, 후술하는 본딩 위치 보정 장치(50) 외에, 선단의 콜릿(41c)에서 다이(D)를 흡착 보유 지지해 본딩하는 본딩 헤드(41)와, 기판인 리드 프레임(45)의 위치 정렬을 하기 위해 리드 프레임의 위치를 검출하는 기판 위치 검출 촬상 카메라(42)(이하, 단순히 위치 검출 카메라라고 함)와, 본딩 헤드(41)와 위치 검출 카메라(42)를 지지 또는 고정하는 고정 테이블(43)과, 고정 테이블(43)을 XY방향으로 이동시키는 이동 기구(47)와, 리드 프레임(45)을 보유 지지하는 본딩 스테이지(이하, 단순히 스테이지라고 함)(44)를 갖는다. 또한, 52는 리드 프레임(45)을 반송하는 기판 공급ㆍ반송부(5)를 형성하는 프레임 피더이다.
위치 결정 기구(60)는, 본딩 헤드(41)를 구성하고, 콜릿(41c)을 승강(Z방향으로 이동)시켜, 콜릿(41c)을 고정 테이블(43)에 대하여 Y방향으로 이동시키는 2차원 프리(pre) 조정 이동 기구(41m)와 전술한 이동 기구(47)로 이루어지는 3차원의 프리 조정 기구(61)와 후술하는 도 3에 도시하는 미세 조정 기구(62)를 갖는다. 그리고, 후술하는 위치 어긋남 검출부(20)에 의해 얻어진 위치 어긋남량에 기초하여, 본딩 헤드(41)[콜릿(41c)]의 위치의 프리(pre) 조정 또는 미세 조정을 행한다. 3차원 프리 조정 기구(61)는, 예를 들어, 모터나 볼 나사(도시하지 않음) 등으로 구성하면, 그 정밀도는 본딩 속도와의 관계에서 10㎛이다. 따라서, 프리 조정, 미세 조정의 분담은, 10㎛까지를 3차원 프리 조정 기구(61)로 행하고, 한 자리수의 ㎛를 미세 조정 기구(62)로 수 ㎛까지 조정한다.
또한, 상기의 실시 형태에서는, 3차원 프리 조정 기구의 자유도를 고정 테이블(43)과 본딩 헤드(41)로 분산시켰지만, 모두 고정 테이블(43) 또는 본딩 헤드(41)에 갖게 해도 된다.
도 3은, 본 실시 형태에 있어서의 미세 조정 기구(62)의 제1 실시예를 도시하는 도면이다. 도 2에 있어서, 도 3의 (a)는 미세 조정 기구(62)를 화살표 H(도 2 참조)로 나타내는 Y축으로부터 약 45도의 방향으로부터 보았을 때의 입체도를 도시하고, 도 3의 (b)는 상면도를 도시한다. 미세 조정 기구(62)는, 본딩 헤드(41)의 선단부축(41j)을 X축으로 평행하게 밀어 콜릿(41c)[본딩 헤드(41)]의 X방향의 위치를 미세 조정하는 X축 미세 조정 기구(62X)와, 선단부축(41j)을 Y축으로 평행하게 밀어 콜릿(41c)의 Y방향의 위치를 미세 조정하는 Y축 미세 조정 기구(62Y)를 갖는다. 또한, 41h는, 선단부축(41j)의 끝에 설치된 콜릿 보유 지지부이다.
X축 미세 조정 기구(62X)와 Y축 미세 조정 기구(62Y)는, 각각 액추에이터를 갖는 액추에이터부(62Xa, 62Ya)와 액추에이터부를 지지하는 지지 막대(62Xs, 62Ys)를 갖는다. 또한, X축 미세 조정 기구(62X)와 Y축 미세 조정 기구(62Y)는, 3차원 프리 조정 이동 기구(61)에 미세 조정 기구(62)를 조정 가능하게 고정하는 미세 조정 기구 고정부(62k)에 조정 가능하게 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 액추에이터로서 피에조 소자를 사용하여, 필요 이동량에 대응하는 전압을 인가하여 원하는 위치에의 미세 조정을 행한다. 액추에이터로서는, 피에조 소자 외에, 초자왜 소자 등이 생각된다.
미세 조정 기구(62)의 제1 실시예에서는, 조정 방향이 본딩면에 평행하고, 각각이 X축, Y축으로 분담되어 있기 때문에, 설치가 용이하고, 또한 조정도 하기 쉬운 이점이 있다.
다음에, 도 2로 돌아와, 위치 어긋남 검출부(20)에 대해 설명한다. 위치 어긋남 검출부(20)는 기준 위치를 도시하는 기준 마크(KM)를 리드 프레임(45) 상에 형성하는 기준 마크 형성 광원(이하, 단순히 광원이라 함)(21)과, 콜릿(41c)을 강하시키기 전에, 기준 마크(KM)와 본딩 위치(이하, 처리 위치라 함)(45b)를 촬상하는 처리 위치 카메라(22)와, 콜릿(41c)이 강하했을 때에, 처리 위치(45b)의 바로 위에 있는 본딩 헤드(41)의 선단부와 기준 마크(KM)를 촬상하는 2대의 위치 보정 촬상 카메라(이하, 단순히 위치 보정 카메라라고 함)(23, 24)를 갖는다. 본 실시예에서는, 처리 위치 카메라(22)를 기판 위치 검출 카메라(42)로 겸용한다. 또한, 광원(21)은, 레이저 광원과 같이 스폿 형상으로 조사할 수 있는 것이면 된다. 또한, 위치 어긋남 검출부(20)를 구성하는 처리 위치 카메라(22) 등은 그들 지지부(28)를 통하여, 다이 본더(10)의 구조 부재(27)에 고정되어 있다. 도 2에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 위치 보정 카메라(23)의 지지부(28)는 생략하고 있다. 또한, 파선으로 나타내는 45s는, 처리 위치(45b)와 기준 마크(KM)를 포함하는 처리 위치 주변 영역을 나타낸다. 처리 위치(45b)에는, 다이(D)의 대각선 상에 2개소의 L자 형상의 인식 패턴(45p1, 45p2)이 형성되어 있다.
도 4는, 2대의 위치 보정 카메라(23, 24)의 배치를 도시하는 도면이다. 도 4의 (a)는, 2대의 위치 보정 카메라(23, 24)를 상부로부터 본 도면이다. 도 4의 (b)는, 위치 보정 카메라(23 또는 24)를 측면으로부터 본 도면이다. 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 2대의 위치 보정 카메라(23, 24)는 서로 90도의 위치로 배치되어 있다. 또한, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 2대의 위치 보정 카메라(23, 24)는 리드 프레임(45)에 대하여 각도 θ로 비스듬한 곳으로부터, 적어도 기준 마크(KM)와 처리 위치(45b)를 포함하는 처리 위치 주변 영역(45s)을 촬상한다.
이상의 구성에 의해, 도 2의 실시 형태 있어서의 본 발명의 특징인 본딩의 처리 플로우를 도 5, 도 6을 사용하여 설명한다. 도 5는, 본딩 헤드(41)가 다이를 흡착해, 처리 위치의 상측에 왔을 때로부터의 처리 플로우를 도시한다. 도 6은, 도 5에 있어서의 플로우에서의 촬상 화면을 도시하는 도면이다.
우선, 본딩 헤드(41)가, 처리 위치(45b)에 다이(D)를 강하시키기 전에, 처리 위치 카메라(22)에 의해 기준 마크(KM)와 처리 위치(45b)를 포함하는 처리 위치 주변 영역(45s)을 촬상한다(스텝 1). 도 6의 (a)는, 이 상태를 도시하는 촬상 화면이다. 도 6의 (a)의 상태에서는, 리드 프레임은 가열에 의해 열팽창되어 있다. 따라서, 도 6의 (a)로부터 얻어지는 처리 위치(45b)의 위치 좌표는, 열팽창의 영향을 포함한 위치 좌표이다.
처리 위치(45b)에는, 다이(D)의 대각선 상에 2개소의 L자 형상의 인식 패턴(45p1, 45p2)이 형성되어 있다. 기준 마크(KM)의 중심점을 원점으로 하여, 이 2개소의 인식 패턴(45p1, 45p2)의 위치 좌표를 화상 처리에 의해 구한다(스텝 2). 다음에, 2개소의 인식 패턴(45p1, 45p2)의 위치 좌표로부터 처리 위치(45b)의 중심 위치(45c)의 위치 좌표를 구한다(스텝 3). 이 중심 위치(45c)의 좌표 위치를 제1 중심 좌표로 한다. 이 제1 중심 좌표(45c1)와 2개소의 인식 패턴(45p1, 45p2)의 위치 좌표를 각각(X1, Y1), (Xp11, Yp11), (Xp21, Yp21)로 하면, 제1 중심 좌표는 수학식 1, 수학식 2에 의해 구해진다.
Figure 112011017264017-pat00001
Figure 112011017264017-pat00002
다음에, 본딩 헤드(41)의 이동량을 구한다(스텝 4). 수학식 1, 수학식 2의 위치 좌표는, 처리 위치 카메라(22)로부터 본 위치 좌표이다. 본딩 헤드(41)와 처리 위치 카메라(22)의 사이에는 오프셋이 있으므로, 본딩 헤드(41)로부터 본 위치 좌표로 바꿀 필요가 있다. 따라서, 그 오프셋량을(Xh, Yh)로 하면, 본딩 헤드(41)로부터 본 중심 위치(45c)의 위치 좌표(Xhi, Yhi)는, 수학식 3, 수학식 4로 된다.
Figure 112011017264017-pat00003
Figure 112011017264017-pat00004
다음에, 수학식 3, 수학식 4로 나타내는 위치에 본딩 헤드(41)를 이동시켜, 처리 위치(45b)를 향해 다이(D)를 보유 지지한 콜릿(41c)을 강하시킨다(스텝 5). 본딩 헤드(41)의 이동 시간과 다이(D)의 강하 시간은 매우 짧다. 그로 인해, 그 동안에 리드 프레임(45)의 열팽창에 의한 형상 변화나, 오프셋량의 변화는 거의 없다. 따라서, 오프셋량의 초기치로부터의 변동 또는 시계열 변동이 없으면, 상기 다이(D)의 강하에 의해, 목표치로 하는 처리 위치(45b)에 다이(D)를 본딩할 수 있다.
그러나, 실제로는, 리드 프레임(45)의 가열 기구에 의한 복사열 등에 의해 오프셋량은 변화된다. 따라서, 그 오프셋량의 변화를 보정한다. 이를 위하여, 본딩되기 직전에 정지해, 다이의 강하 위치와 처리 위치(45b)의 편차량을 검출한다. 우선, 정지한 상태에서, 기준 마크(KM)와 처리 위치(45b)를 포함하는 처리 위치 주변 영역(45s)을 2대의 위치 보정 카메라(23, 24)에 의해 촬상을 한다(스텝 6).
도 6의 (b), 도 6의 (c)는 각각 위치 보정 카메라(23, 24)에 의해 촬상한 상태를 도시한다. 이 촬상을 처리 위치 카메라(22)로 바로 위에서 촬상하지 않는 이유는, 첫째로 콜릿(41c)이 처리 위치(45b)를 덮어, 인식 패턴(45p1, 45p2)을 인식할 수 없는 점이다. 또한, 둘째로, 도 2에서는 콜릿(41c)은 촬상할 수 있을 것 같지만, 실제는 콜릿(41c)도 본딩 헤드(41)의 기구에 방해되어, 바로 위에서 보이지 않는 점이다. 따라서, 다이(D) 또는 콜릿(41c)이 촬상할 수 있도록, 도 4의 (b)에 도시하는 각도 θ를 갖고 촬상한다. 실제로는 다이(D)를 본딩하므로, 다이(D) 자체를 촬상할 수 있는 각도가 바람직하다. 다이 자체를 촬상하면, 각도가 작아지는 경향이 있지만, 지나치게 각도 θ를 작게 하면, 화상의 변형이 커져 위치 검출 정밀도가 떨어지므로, 그 사이에서 각도를 조절한다.
다음에, 정지한 상태에서, 2개소의 인식 패턴에 대응하는 다이(D)의 코너의 위치 좌표를 화상 처리에 의해 구한다(스텝 7). 본 제1 실시예에서는, 다이(D)의 코너의 위치 좌표를 구하기 위해, 위치 보정 카메라(23, 24)를 2대 사용하고 있다. 그 이유는 이하와 같다. 비스듬한 곳으로부터 촬상하면 위치 보정 카메라(23, 24)로부터 본 각각 X축 방향, Y축 방향은 위치에 따라 1화소당 길이가 다르지만, Y축 방향, X축 방향은 바뀌지 않는다. 따라서, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 위치 보정 카메라(23)에 의해 촬상한 데이터에 기초해, 기준 마크(KM)의 중심을 기준으로 한 좌표계에서 다이(D)의 X방향의 위치 좌표를, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 위치 보정 카메라(24)에 의해 촬상한 데이터에 기초해, 기준 마크(KM)의 중심을 기준으로 한 좌표계에서 다이(D)의 Y방향의 위치 좌표를 검출한다. 따라서, 도 2에 있어서의 실시 형태에서는, 인식 패턴(45p1, 45p2)에 대응하는 다이(D)를 촬상측의 코너로 대용하여 검출할 수 있다.
이 다이(D)의 코너의 위치 좌표로부터 다이(D)의 중심 위치, 즉 처리 위치(45b)의 중심 위치(45c)의 중심 좌표를 구한다(스텝 8). 이 중심 좌표를 제2 중심 좌표(45c2)로 한다. 이 제2 중심 좌표(45c2)의 (X2, Y2)는, 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)로부터 수학식 5 및 수학식 6으로 된다.
Figure 112011017264017-pat00005
Figure 112011017264017-pat00006
다음에, 수학식 1 및 수학식 2에 의해 구한 제1 중심 좌표와, 수학식 5 및 수학식 6에 의해 구한 제2 중심 좌표로부터 수학식 7 및 수학식 8로 나타내는 본딩 위치의 편차량(보정량)(ΔX, ΔY)을 구한다(스텝 9).
Figure 112011017264017-pat00007
Figure 112011017264017-pat00008
다음에, 이 편차량을, 예를 들어, 우선 3차원의 프리 조정 기구(61)로 10㎛ 정도까지 좁히고(스텝 10), 남은 한 자리수의 ㎛의 조정을 미세 조정 기구(62)에 의해 수 ㎛까지 좁혀, 리드 프레임(기판)(45)에 본딩한다(스텝 11).
최후에, 콜릿(41c)을 상승시켜, 다음 다이의 본딩 처리로 이행한다(스텝 12).
또한, 수학식 7, 수학식 8에 의해 구한 이 편차량은, 본딩 헤드(41)로부터 본 경우의 편차량이므로, 원인으로서는 다음 2점을 들 수 있다. 제1은, 전술한 바와 같이 복사열에 의한 본딩 헤드(41)와 처리 위치 카메라(22) 사이의 오프셋량의 편차량이다. 제2는, 본딩 헤드(41)와 위치 보정 카메라(23, 24) 사이의 복사열에 의한 오프셋량의 편차량이다. 그러나, 제2 원인에 있어서는, 동일 화상으로 기준 마크를 원점으로 하여 위치 좌표를 구하고 있으므로, 예를 들어 오프셋량의 편차가 발생하였다고 해도, 저절로 보정되어 있다. 따라서, 원인은 제1의 점이다.
이상의 설명에서는, 인식 패턴으로서 처리 위치(45b)의 대각선 상에 설치된 2개소의 L자 형상의 인식 패턴(45p1, 45p2)을 사용하였다. 이상 설명에서는, 최종적으로는 처리 위치, 즉 본딩 위치의 중심 위치(45c)에서 보정량을 구하고 있으므로, L자 형상의 인식 패턴(45p1, 45p2)은 가상적으로 생각하여, 처리 위치의 중심 위치(45c)의 ×(×표) 형상 등의 인식 패턴 1개라도 된다.
이상 설명한 실시 형태에 따르면, 리드 프레임(45)의 고온에 의한 리드 프레임(45) 자체의 열팽창 및 처리 위치 카메라(22), 위치 보정 카메라(23, 24)와 본딩 헤드(41)의 오프셋량에 변동을 함께 보정할 수 있어, 다이를 정확하게 본딩할 수 있는 신뢰성 높은 다이 본더를 제공할 수 있다.
또한, 이상 설명한 실시 형태에 따르면, 액추에이터로서 피에조 소자나 초자왜 소자 등을 갖는 미세 조정 기구를 사용함으로써, 수 ㎛의 본딩 정밀도를 얻을 수 있다.
그 결과, 본 다이 본더를 사용함으로써, 신뢰성 높은 반도체 제조 방법을 제공할 수 있다.
다음에, 미세 조정 기구(62)의 다른 실시예를 도 6, 도 7을 사용해 설명한다. 다른 실시예에 있어서 기능적으로 동일한 역할을 행하는 것에는 동일 부호를 부여한다.
도 7은, 도 3에 도시하는 제1 실시예에 있어서 액추에이터부(62Xa, 62Ya)가 미는 선단부축(41j)의 반대측에 스프링(62Xb, 62Yb)을 배치하고 있는 제2 실시예를 도시하는 도면이다. 통상 피에조 소자는 신장될 때는 힘을 발생하지만 원래 상태로 되돌아갈 때의 인장(복원)력은 없다. 따라서, 제2 실시예의 미세 조정 기구(62A)에서는, 선단부축(41j)에 스프링성을 갖게 하여, 피에조 소자가 줄어들 때에는 선단부축(41j) 자신에 의해 복원하도록 하였다. 스프링성을 스프링(62Xb, 62Yb) 대신에 탄성체를 사용해도 된다. 스프링성 대신에, 액추에이터부(62Xa, 62Ya)의 반대측에 액추에이터부(62Xa, 62Ya)와 동일한 기구를 설치하여, 각각 쌍으로 X, Y방향으로 쌍방향으로 이동시켜도 된다.
또한, 액추에이터로서 초자왜 소자를 사용한 경우는, 초자왜 소자는 쌍방향으로 변위를 갖게 하는 것이 가능하므로, 변위 방향을 바꿈으로써 원래의 위치로 복귀시키거나 또는 새로운 방향으로 변위를 부여할 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 더욱 확실하게 본딩 위치의 미세 조정을 행할 수 있어, 수 ㎛의 본딩 정밀도를 얻을 수 있다. 그 결과, 본 다이 본더를 사용함으로써, 신뢰성 높은 반도체 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 8은, 제1 실시예에 있어서는 액추에이터부(62Xa, 62Ya)를 본딩면에 수평으로 배치했지만, 본 제3 실시예에서는 62Xa, 62Ya를 비스듬히 배치하고 있다. 제3 실시예의 미세 조정 기구(62B)에서는, 액추에이터부(62Xa, 62Ya)의 수평 방향의 돌출을 억제할 수 있으므로 본딩 헤드(41)의 소형화를 도모할 수 있다.
제3 실시예에 있어서도, 확실하게 본딩 위치의 미세 조정을 행할 수 있어, 수 ㎛의 본딩 정밀도를 얻을 수 있다. 그 결과, 본 다이 본더를 사용함으로써, 신뢰성 높은 반도체 제조 방법을 제공할 수 있다.
이상으로 미세 조정 기구(62, 62A, 62B)에서는, 액추에이터를 2대 설치하고, X, Y방향으로 변위를 부여했지만, 3대 이상, 예를 들어 서로 120도 혹은 90도의 위치로 배치하여 선단부축(41j)에 작용시켜도 된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 고정밀도의 본딩을 방해하는 요인으로서, 고온 또는 복사열에 의해 구성 부재의 위치 어긋남을 예로 설명했지만, 그 요인이 무엇이든, 본 발명의 미세 조정 기구는 그 위치 어긋남을 미세 조정하는 본딩의 고정밀도 위치 결정에 적용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 대체예, 수정 또는 변형을 포함하는 것이다.
1 : 웨이퍼 공급부
3 : 다이 본딩부
4 : 제어부
5 : 기판 공급ㆍ반송부
10 : 다이 본더
20 : 위치 어긋남 검출부
21 : 기준 마크 형성 광원(광원)
22 : 처리 위치 카메라
23, 24, 25 : 위치 보정 촬상 카메라(위치 보정 카메라)
31 : 프리폼부
32 : 본딩 헤드부
41 : 본딩 헤드
41c : 콜릿
41j : 본딩 헤드의 선단부축
42 : 위치 검출 카메라
43 : 고정 테이블
44 : 본딩 스테이지(스테이지)
45 : 리드 프레임
45b : 본딩 위치(처리 위치)
45c : 처리 위치의 중심 위치
45p1, 45p2 : 인식 패턴
45s : 처리 위치와 기준 마크를 포함하는 처리 위치 주변 영역
47 : 이동 기구
50 : 본딩 위치 보정 장치
60 : 위치 결정 기구
61 : 3차원의 프리 조정 기구
62 : 미세 조정 기구
62k : 미세 조정 기구 고정부
62X : X축 미세 조정 기구
62Y : Y축 미세 조정 기구
62Xs, 62Ys : 지지 막대
62Xa, 62Ya : 액추에이터부
D : 다이
KM : 기준 마크
θ : 위치 보정 촬상 카메라의 리드 프레임면으로부터의 이루는 각

Claims (9)

  1. 다이를 웨이퍼로부터 흡착하여 기판에 본딩하는 본딩 헤드와,
    상기 다이를 본딩하기에 앞서 상기 다이의 위치를 소정 정밀도로 상기 위치 결정하는 제1 조정 기구를 갖고, 상기 본딩 헤드를 위치 결정하는 위치 결정 기구와,
    상기 위치 결정 기구를 제어하는 위치 결정 제어부와,
    상기 본딩 헤드에 설치하여, 상기 제1 조정 기구에 의한 위치 결정 후에 상기 다이를 본딩하기에 앞서, 상기 제1 조정 기구보다도 높은 정밀도로 상기 다이의 위치를 조정하는 제2 조정 기구를 갖는 것을 특징으로 하는, 다이 본더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 조정 기구는, 상기 본딩 헤드의 선단부축을 복수의 방향으로부터 작용해, 소정의 변위로 이동시키는 액추에이터를 갖는 것을 특징으로 하는, 다이 본더.
  3. 제2항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 다이를 본딩하는 면과 평행한 면, 또는 본딩하는 면과 각도를 갖는 면 중 어느 하나에 설치한 것을 특징으로 하는, 다이 본더.
  4. 제2항에 있어서, 상기 액추에이터는, 피에조 소자 또는 초자왜 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 다이 본더.
  5. 제3항에 있어서, 상기 액추에이터는, 피에조 소자 또는 초자왜 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 다이 본더.
  6. 제2항에 있어서, 상기 복수의 방향의 마주보는 방향으로부터 상기 소정의 변위를 원래 상태로 되돌리는 복원력을 발생하는 복원력 수단을 설치한 것을 특징으로 하는, 다이 본더.
  7. 제1항에 있어서, 기판 또는 상기 기판의 근방에 설치된 기준 마크와,
    상기 기준 마크와 상기 기판의 본딩 위치에 설치된 인식 패턴을 촬상하는 제1 촬상 수단과,
    상기 기준 마크와 상기 본딩 위치에 근접한 다이를 촬상하는 제2 촬상 수단과,
    상기 제1 및 상기 제2 촬상 수단에 의해 얻어진 촬상 데이터에 기초하여 상기 본딩 위치에 근접한 상기 다이의 위치를 보정하는 보정 수단을 구비하는 위치 어긋남 검출부를 갖는 것을 특징으로 하는, 다이 본더.
  8. 다이를 본딩 헤드에 의해 웨이퍼로부터 흡착하는 스텝과,
    상기 다이를 본딩하기에 앞서 제1 조정 기구에 의해 소정의 정밀도로 상기 다이의 위치를 조정하고, 상기 제1 조정 기구에 의한 위치 결정 후에 상기 다이를 본딩하기에 앞서, 제2 조정 기구에 의해 상기 제1 조정 기구보다도 높은 정밀도로 상기 다이의 위치를 조정하여, 상기 본딩 헤드의 위치 결정을 행하는 스텝과,
    상기 본딩 헤드가 상기 다이를 기판에 본딩하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 조정 기구의 조정은, 상기 본딩 헤드의 선단부축을 복수의 방향으로부터 작용해, 소정의 변위로 이동시키는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 방법.
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