KR101793366B1 - 본딩 장치 및 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 픽업 촬상 카메라와 실장 촬상 카메라간의 자세 어긋남을 보정하여, 실장 위치에서의 위치 결정 정밀도가 높은 다이 본더 및 본딩 방법을 제공한다. 본 발명은, 다이를 흡착 보유 지지하는 콜릿의 중심 위치로부터 오프셋한 위치에 기준 마크를 갖는 본딩 헤드로 다이를 흡착 보유 지지하여 실장 위치에 본딩하고, 흡착 보유 지지하는 위치 및 실장 위치에서 각각의 촬상 수단으로 기준 마크를 촬상하고, 각각의 촬상의 결과에 기초하여, 각각의 촬상 수단의 본딩 헤드에 대한 위치 어긋남과 회전각 어긋남을 검출하고, 각각의 검출 결과에 기초하여, 상기 실장 위치에 대한 상기 본딩 헤드의 제3 위치 어긋남과 제3 회전각 어긋남 중 적어도 제3 회전각 어긋남 한쪽을 보정한다.

Description

본딩 장치 및 본딩 방법{BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}
본 발명은 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이며, 다이를 본딩하는 실장 위치에 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있는 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이다.
다이(반도체 칩)를 배선 기판이나 리드 프레임 등의 기판에 탑재하여 패키지를 조립하는 공정의 일부로, 웨이퍼로부터 다이를 흡착하여, 기판에 직접 또는 한번 중간 스테이지에 재치(載置)하여, 본딩 헤드로 실장하는 본딩 공정이 있다.
이러한 본딩 장치로서 인용 문헌 1이 있다. 인용 문헌 1에서는, 본딩 헤드의 중량화에 의한 위치 결정 정밀도의 저하를 방지하기 위하여, 중량화를 초래하는 본딩 헤드의 회전축을 본딩 헤드에 설치하지 않고, 본딩 스테이지 상의 기판의 회전 방향의 위치(각도) 어긋남을, 프리사이저(preciser) 스테이지(중간 스테이지) 상의 펠릿(다이)의 회전에 의해 보정하는 기술을 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제2000-252303호 공보
한편, 최근의 패키지 소형·박형화, 다이의 박형화에 의한 chip on chip의 적층 기술의 발달에 의하여, 다이의 본딩은 보다 엄격한 1행 오더(1자리수 정도)의 ㎛의 위치 결정이 필요해지고 있다.
따라서, 단순히 인용 문헌 1과 같이 본딩 스테이지 상의 기판의 회전 어긋남의 보정만으로는 충분한 위치 결정 정밀도를 얻지 못하여, 다이를 픽업할 때에, 위치와 회전각으로 규정되는 다이의 자세를 촬상하는 픽업 촬상 카메라와, 다이를 본딩할 때에 실장 위치를 촬상하는 실장 촬상 카메라간의 본딩 헤드에 대한 자세 어긋남이, 다이의 실장 위치로의 위치 결정 정밀도에 영향을 미치는 것이 과제로 되어 왔다.
본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 픽업 촬상 카메라와 실장 촬상 카메라간의 자세 어긋남을 보정하여, 실장 위치에서의 위치 결정 정밀도가 높은 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 제1 촬상 시야를 갖는 픽업 촬상 수단과,
다이의 재치 위치를 촬상할 수 있는 제2 촬상 시야를 갖는 재치 위치 촬상 수단과,
제1 촬상 시야 내의 다이를 픽업하여 제2 촬상 시야 내의 재치 위치에 다이를 재치할 수 있는 다이 이송 툴로서, 다이를 픽업할 때는 제1 촬상 시야 내에서 촬상 가능하며 다이를 재치 위치에 재치할 때는 제2 촬상 시야 내에서 촬상 가능한 위치에 기준 마크를 구비한 다이 이송 툴과,
제1 촬상 시야 내에서 기준 마크를 검출할 수 있는 제1 검출 수단과, 제2 촬상 시야 내에서 기준 마크를 검출할 수 있는 제2 검출 수단과, 제1 검출 수단과 제2 검출 수단의 결과에 기초하여 다이 이송 툴이 보유 지지하는 다이의 재치 장소를 보정할 수 있는 보정 수단을 갖는 본딩 장치이다.
여기서, 다이 이송 툴은 다이를 본딩하는 본딩 헤드 외에, 웨이퍼로부터 픽업하는 픽업 헤드, 중간 스테이지와 뭔가 다른 장소의 사이를 이동하는 헤드를 포함한다.
또한, 픽업 촬상 수단은 웨이퍼로부터 다이를 픽업하는 경우의 촬상 수단, 중간 스테이지 상에 재치된 다이를 픽업할 때의 촬상 수단, 다른 다이를 보유 지지 툴로부터 다이를 픽업하는 경우의 촬상 수단 등, 요컨대 다이를 픽업할 때에 촬상할 수 있는 촬상 수단을 포함한다. 또한, 재치 위치 촬상 수단은, 다이를 중간 스테이지에 재치하는 경우의 촬상 수단, 다이를 기판에 재치하는 경우의 촬상 수단 등, 다이를 이송하는 대상 부분에 재치할 때에 촬상하는 촬상 수단을 포함한다.
또한, 다이를 재치한다는 것은, 다이를 대상 장소에 두는 경우 외에, 가압착 혹은 본압착 등의 본딩 행위 모두를 포함한다.
또한, 보정 수단은 다이 이송 툴만에 의한 보정에 한하지 않고, 다이 이송 툴이 보유 지지하는 다이의 재치 장소를 보정할 수 있는 보정 수단이면 무엇이든 좋으며, 하기에 설명한 바와 같이, 보정 방법으로서는 다이 이송 툴의 위치·각도를 보정함으로써, 다이의 재치 장소를 보정해도 되고, 중간 스테이지의 위치·각도를 보정함으로써, 다이의 재치 장소를 보정해도 되고, 그 밖에, 요컨대 다이의 재치 장소를 보정할 수 있는 보정 수단이면, 무엇이든 좋다.
또한, 본 발명은, 제1 검출 수단 혹은 제2 검출 수단은, 이송 툴이 다이의 픽업 위치로부터 다이의 재치 위치로 이동하는 이동 방향 혹은 이동 방향에 직교하는 방향으로 평면 이동시켰을 때에 얻어지는 기준 마크의 궤적을 검출할 수도 있다.
또한, 본 발명은, 기준 마크는 이송 툴에 설치된 2개의 프리즘을 갖는 광학계를 개재하여 픽업 촬상 수단 혹은 재치 위치 촬상 수단으로 촬상할 수 있는 기준 마크이어도 된다.
또한, 본 발명은, 보정 수단은, 재치 위치에 관한 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 중간 스테이지를 회전시켜 보정할 수도 있다.
또한, 본 발명은 다이를 반전할 수 있음과 함께, 재치 위치를 갖는 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 픽업 수단을 갖고, 보정 수단은 픽업 수단을 회전시켜도 된다.
또한, 본 발명은 픽업 촬상 수단에 의해 촬상된 다이 이송 툴에 구비된 기준 마크를 검출하는 제1 검출 스텝과,
재치 위치 촬상 수단에 의해 촬상된 기준 마크를 검출하는 제2 검출 스텝과,
제1 검출 스텝과 제2 검출 스텝의 검출 결과에 기초하여 다이 이송 툴이 보유 지지하는 다이의 재치 장소를 보정하는 스텝을 갖는 본딩 방법이다.
또한, 본 발명은, 제1 검출 스텝 혹은 제2 검출 스텝은, 다이 이송 툴이 다이의 픽업 위치로부터 다이의 재치 위치로 이동하는 이동 방향 혹은 이동 방향에 직교하는 방향으로 평면 이동시켰을 때에 얻어지는 기준 마크의 궤적에 기초하여 검출하는 스텝이어도 된다.
또한, 본 발명은, 제1 혹은 제2 검출 스텝은, 이송 툴에 설치된 2개의 프리즘을 갖는 광학계를 개재하여 기준 마크가 촬상되는 스텝이어도 된다.
또한, 본 발명은, 보정 스텝은, 제1 검출 스텝 및 제2 검출 스텝에서 얻어진 결과에 기초하여 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 중간 스테이지를 회전시켜 보정하는 스텝이어도 된다.
또한, 본 발명은, 보정 스텝은 다이를 반전하고, 재치 위치를 갖는 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 픽업 수단을 회전시켜 보정하는 스텝이어도 된다.
본 발명에 따르면, 픽업 촬상 카메라와 실장 촬상 카메라간의 자세 어긋남을 보정하여, 실장 위치에서의 위치 결정 정밀도가 높은 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 적합한 다이 본더의 제1 실시예의 주요부의 개략적인 측면도.
도 2는 웨이퍼로부터 다이를 픽업하는 픽업 헤드의 일 실시예를 도시하는 개략도.
도 3은 제1 실시예에 있어서의 본딩 헤드의 구조를 모식적으로 도시하는 도면.
도 4는 촬상 카메라의 자세 어긋남의 검출 처리 플로우를 도시하는 도면.
도 5의 (a)는 실장 촬상 카메라의 자세 어긋남의 검출 결과를 도시하는 도면이며, (b)는 중간 스테이지 촬상 카메라의 본딩 헤드 자세 어긋남의 검출 결과를 도시하는 도면.
도 6의 (a)는 어태치 스테이지에 반송되어 온 파선으로 기판 P 또는 기실장 다이에 새로운 다이 D의 실장 위치를 실장 촬상 카메라로 촬상했을 때의 도면을 나타내고, (b)는 중간 스테이지에 재치된 다이 D를 중간 스테이지 촬상 카메라로 촬상했을 때의 도면.
도 7은 본 발명에 적합한 다이 본더의 제2 실시예의 주요부의 개략적인 측면도.
도 8은 본 발명과 종래 기술의 차이를 설명하는 도면.
이하에 본 발명의 일 실시 형태를 도면 등을 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명은, 본 발명의 일 실시 형태를 설명하기 위한 것이고, 본원 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 당업자이면 이들의 각 요소 혹은 전체 요소를 이와 균등한 것으로 치환한 실시 형태를 채용하는 것이 가능하며, 이들 실시 형태도 본원 발명의 범위에 포함된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 설명에 있어서 공통된 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 설명의 중복을 가능한 한 피한다.
도 1은 본 발명에 적합한 본딩 장치인 다이 본더의 제1 실시예의 주요부의 개략적인 측면도이다. 다이 본더(100)는, 픽업 헤드(13)로 픽업한 다이 D를 한번 중간 스테이지(보유 지지 위치)(22)에 재치하고, 재치된 다이 D를 본딩 헤드(23)로 다시 픽업하여, 실장 위치에 본딩하여, 기판 P에 실장하는 장치이다.
다이 본더(100)는 웨이퍼 상의 다이 D의 자세를 인식하는 공급 스테이지 촬상 카메라(11)와, 중간 스테이지(22)에 재치된 다이 D의 자세를 인식하는 중간 스테이지 촬상 카메라(21)와, 어태치 스테이지(32) 상의 실장 위치를 인식하는 실장 촬상 카메라(31)를 갖는다.
본 발명에서 촬상 카메라간의 자세 어긋남 보정해야 할 것은, 본딩 헤드(23)에 의한 픽업에 관여하는 중간 스테이지 촬상 카메라(21)와, 본딩 헤드(23)에 의한 실장 위치에의 본딩에 관여하는 실장 촬상 카메라이다. 본 실시예에서는, 중간 스테이지 촬상 카메라(21)가 본 발명에 있어서의 픽업 촬상 카메라가 된다.
또한, 다이 본더(100)는 중간 스테이지(22)에 설치된 선회 구동 장치(25)와, 중간 스테이지(22)와 어태치 스테이지(32) 사이에 설치된 언더 비전 카메라(41)와, 어태치 스테이지(32)에 설치된 가열 장치(34)와, 제어 장치(50)를 갖는다.
선회 구동 장치(25)는 실장 위치를 갖는 실장면에 평행한 면에서 중간 스테이지(22)를 선회시켜, 중간 스테이지 촬상 카메라(21)와 실장 촬상 카메라간의 회전각 어긋남 등을 보정한다.
언더 비전 카메라(41)는 본딩 헤드(23)가 이동 중에 흡착되어 있는 다이 D의 상태를 바로 아래로부터 관찰하고, 가열 장치(34)는 다이 D를 실장하기 위하여 스테이지(32)를 가열한다.
제어 장치(50), 도시하지 않은 CPU(Central processor unit), 제어 프로그램 을 저장하는 ROM(Read only memory)이나 데이터를 저장하는 RAM(Random access memory), 컨트롤 버스 등을 갖고, 다이 본더(100)를 구성하는 각 요소를 제어하여, 이하에 설명하는 실장 제어를 행한다.
본 발명은 본딩 헤드(23)에 기준 마크를 형성하고, 픽업 촬상 카메라(21)와 실장 촬상 카메라(31)의 자세 어긋남을 보정한다.
또한, 본 실시예에서는, 중간 스테이지(22)를 선회시켜, 양쪽 촬상 카메라의 회전각 어긋남을 보정한다. 이하, 본 실시예에서는, 양쪽 촬상 카메라란, 픽업 촬상 카메라인 중간 스테이지 촬상 카메라(21)와 실장 촬상 카메라(31)를 의미한다.
도 2의 (a)는 본 실시예에서의 본딩 헤드(23)의 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다. 본딩 헤드(23)는 다이 D를 흡착 보유 지지하는 콜릿(23C)과, 콜릿(23C)을 승강시켜, 실장면의 평행한 2차원 면 상을 이동시키는 본체(23H)와, 기준 마크 M을 갖는 촬상 카메라 자세 어긋남 검출부(23K)를 갖는다. 본딩 헤드(23)는 콜릿을 실장면에 평행면에서 선회시키는 선회축을 갖고 있지 않다.
촬상 카메라 자세 어긋남 검출부(23K)는 본체(23H)로부터 연장되어, 기준 마크 M이 형성된 마크부(23m)와, 기준 마크 M의 상을 콜릿(23C)의 중심 위치(23cp)를 통과하여, 실장면에 직교하는 중심축(23j) 상으로 유도하는 광학계(23o)를 갖는다. 또한, 도 2의 (a)에 도시하는 중심 위치(23cp)는, 지면에 평행한 변 상에 편의상 도시하고 있다.
본 실시예에서는, 광학계(23o)는 본체(23H)의 상부에 설치된 2개의 프리즘(23p1, 23p2)과, 그들을 본체(23H)에 지지하는 광학계 지지부(23s)를 갖고, 프리즘(23p2)은, 그 광축이 중심축(23j)과 일치하도록 설치되어 있다. 광학계로서는, 예를 들어 그 외에, 일단부를 기준 마크 M에 면하고, 타단부를 상기 프리즘(23p2)의 위치에서 촬상 카메라의 촬상면에 면하도록 설치된 파이버 스코프를 사용해도 된다.
기준 마크 M은, 양쪽 촬상 카메라 각각의 촬상 시야에 들어가고, 콜릿(23C)의 중심 위치(23cp)로부터 오프셋한 위치에 설정되어 있다. 또한, 양쪽 촬상 카메라의 촬상면부터 기준 마크 M까지의 거리 L은, 도 2의 (b)에 도시한 촬상 카메라의 초점 거리 WD로 되는 위치가 되는 거리, 즉 L1+L2+L3이 된다.
도 3의 (a)는, 도 2의 (a)에 도시한 기준 마크 M을 위에서 본 도면을 도시한다. 그 밖의 기준 마크의 M의 형상으로서 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 삼각의 절결 형상이어도 되고, 마크(23m)는 막대 형상이어도 된다. 요는, 기준 마크 M은, 마크부(23m)와 콘트라스트가 취해지고, 실장 위치에서의 위치 결정 정밀도를 올리기 위하여 촬상 카메라의 분해능으로 변별할 수 있을 정도의 형상을 갖고 있으면 된다.
또한, 기준 마크로서 도 3의 (c)에 도시한 바와 같은 선상 형상이어도 된다. 선상이면 자세 어긋남을 검출하기 위하여 기준 마크 M을 이동시킬 필요가 없는 이점이 있다. 다이 D의 치수가 작을 때, 분해능을 더 올리기 때문에 촬상 카메라의 시야가 작아져, 선상의 길이를 길게 할 수 없는 경우가 있다.
양쪽 촬상 카메라의 자세 어긋남의 검출 방법을 설명하기 전에, 본 발명과 특허문헌 1에 기재된 종래 기술을 도 8을 사용하여 설명한다. 도 8의 (a)는 본 발명의 처리 플로우를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 8의 (b)는 종래 기술의 처리 플로우를 모식적으로 도시한 도면이다.
종래 기술은, 단순히 기판과 다이의 자세를 각각의 촬상 카메라로 촬상하고, 기판과 다이의 위치(X, Y)와 회전각 θ로 규정되는 자세 어긋남을 보정하고 있다. 한편, 본 발명은 기판과 다이의 자세 어긋남의 보정 외에, 또한 과제에서 설명한 바와 같이 다이의 자세를 촬상하는 픽업 촬상 카메라와, 실장 위치(기판 등)를 촬상하는 실장 촬상 카메라간의 본딩 헤드에 대한 자세 어긋남, 특히 회전각 어긋남Δθ를 보정하고 있는 점이다.
이어서, 기준 마크 M에 의한 촬상 카메라의 자세 어긋남의 검출 방법을, 실장 촬상 카메라(31)의 예를 도 2, 도 4 및 도 5를 사용하여 설명한다. 도 4는 촬상 카메라의 자세 어긋남의 검출 처리 플로우를 도시하는 도면이다. 도 5의 (a)는 처리에 의해 얻어진 실장 촬상 카메라(31)의 자세 어긋남의 검출 결과를 도시하는 도면이다. 또한, 설명에 있어서, 도 1에 도시한 바와 같이 본딩 헤드(23)가 중간 스테이지(22)와 어태치 스테이지(32) 사이를 이동하는 방향을 Y 방향으로 하고, 실장면(32m)과 평행면에 있어서 Y 방향과 직교하는 방향을 X 방향으로 한다.
먼저, 본딩 헤드(23)를 Y 방향으로 이동하여 실장 촬상 카메라(31)의 촬상 시야의 중심 위치 부근으로 이동하여, 기준 마크 M의 촬상 M1을 얻는다(S1). 그 후, 본딩 헤드(23)를 X 방향에 평행하게 소정 거리 이동시켜, 그때의 기준 마크 M의 촬상 M2를 얻는다(S2). 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 기준 마크 M을 X 방향으로 평행하게 이동시켰음에도 불구하고, M1, M2를 연결하여 직선이 경사져 있는 것은, 실장 촬상 카메라(31)가 본딩 헤드(23)에 대하여 경사져 있는, 즉 회전각 어긋남 Δθba를 얻는다(S3). M1은 콜릿(23C)의 중심 위치(23cp) 상에 있는 점에서, M1과 실장 촬상 카메라(31)의 촬상 시야의 중심 위치(31c)의 어긋남이, 실장 촬상 카메라(31)의 본딩 헤드(23)에 대한 위치 어긋남이 되어, 위치 어긋남(ΔXba, ΔYba)을 얻는다(S4).
도 4에 도시하는 S1 내지 S4를 중간 스테이지 촬상 카메라(21)에 대해서도 행하여, 도 5의 (b)에 도시하는 중간 스테이지 촬상 카메라(21)의 본딩 헤드(23)에 대한 회전각 어긋남 Δθbc, 위치 어긋남(ΔXbc, ΔYbc)을 얻는다. 예를 들어, Δθba, Δθba는 시계 방향을 플러스로 하고, 다른 회전각 어긋남도 마찬가지이다. 또한, 참조 부호 21c는, 중간 스테이지 촬상 카메라(21)의 촬상 시야의 중심 위치이다.
이들 결과, 중간 스테이지 촬상 카메라(21), 실장 촬상 카메라(31)의 자세 어긋남(양쪽 촬상 카메라 자세 어긋남)에 의한 어태치 스테이지(32) 상의 실장 위치에 대한 본딩 헤드(23)에 대한 자세 어긋남은, 식 (1), 식 (2)로 된다.
회전각 어긋남 Δθb :Δθba-Δθbc (1)
위치 어긋남(ΔXb, ΔYb) :(ΔXba-ΔXbc, ΔYba-ΔYbc) (2)
양쪽 촬상 카메라 자세 어긋남이 시시각각 변화하는 경우는 그 때마다 검출하여, 일정 시간 자세 어긋남을 유지할 수 있는 경우에는 일정 시간마다 검출한다. 어느 경우에서든, 회전각 어긋남 보정은 중간 스테이지(22)를 회전시켜 행한다. 회전시킨 결과, 다이 D를 다시 인식하고, 일정 범위에 들어간 후에 콜릿(23C)으로 흡착하여 픽업한 후, 실장 위치로 이동하여 본딩한다.
한편, 위치 어긋남 보정은 본딩 헤드의 XY 방향 이동에 의해 행한다. 보정하는 장소는, 중간 스테이지 촬상 카메라(21)에 의한 위치 어긋남은, 중간 스테이지로부터의 픽업 전후에 행하고, 실장 촬상 카메라(31)에 의한 어긋남 보정은, 실장할 때에 행해도 되고, 또는 후술하는 양쪽 촬상 카메라에 의한 전체 위치 어긋남은, 실장 위치에서 행해도 된다.
이상 설명한 실시예에서는, 본딩 헤드(23)를 실장 촬상 카메라(31) 및 중간 스테이지 카메라의 촬상 시야의 중심 위치 부근으로 이동시켰지만, 본딩 헤드(23)를 실장 촬상 카메라(31)의 촬상 시야의 중심 위치에, 중간 스테이지 촬상 카메라(21)의 중심 위치의 Y 위치로 실장 위치로부터 평행 이동시킴으로써, Y 방향의 위치 어긋남이 없어져, X 방향의 위치 어긋남 ΔXb도 ΔXbc가 된다. 즉 식 (2')로 된다.
위치 어긋남(ΔXb, ΔYb):(-ΔXbc, 0) (2')
그 결과, 이하의 위치 어긋남 보정도 포함하여 위치 어긋남 보정이 용이해진다.
이상 설명한 실시예에서는, 픽업(중간 스테이지) 촬상 카메라와 다이의 실장 위치를 촬상하는 실장 촬상 카메라간의 회전각 어긋남을 중간 스테이지의 회전에 의해 보정했지만, 본딩 헤드에 회전축을 설치하여 보정해도 된다.
이상 설명한 본 실시예에 의하면, 기준 마크를 갖는 본딩 헤드로, 픽업(중간 스테이지) 촬상 카메라와 다이의 실장 위치를 촬상하는 실장 촬상 카메라간의 본딩 헤드에 대한 자세 어긋남을 검출하고, 보정함으로써, 실장 위치의 위치 결정을 고정밀도로 행할 수 있다.
또한, 이상 설명한 본 실시예에 의하면, 중간 스테이지를 회전함으로써, 본딩 헤드에 회전축을 설치하지 않고 양쪽 촬상 카메라 자세 어긋남의 회전각 어긋남을 보정할 수 있다.
또한 고정밀도로 위치 결정하는 경우에는, 다음에 설명하는 처리 자세 어긋남을 가미하여 보정한다.
처리 자세 어긋남이란, 어태치 스테이지(32)에 반송되어 온 기판 P 또는 이미 실장된 기실장 다이 D의 실장 촬상 카메라(31)에 대한 자세 어긋남 및 중간 스테이지(22)에 재치된 다이 D의 중간 스테이지 촬상 카메라(21)에 대한 자세 어긋남을 총칭하여 말한다. 이하, 도 6을 사용하여 처리 자세 어긋남을 설명한다.
도 6의 (a)는 어태치 스테이지(32)에 반송되어 온 파선으로 나타내는 기판 P 또는 기실장 다이 D에 새로운 다이 D의 실장 위치를 실장 촬상 카메라(31)로 촬상했을 때의 도면을 도시한다. 도 6의 (a)로부터 실장 위치의 실장 촬상 카메라(31)에 대한 자세 어긋남은, 회전각 어긋남이 Δθad가 되고, 위치 어긋남이 (ΔXad, ΔYad)이 된다. 마찬가지로, 도 6의 (b)는 중간 스테이지(22)에 재치된 다이 D를 촬상하여, 중간 스테이지 촬상 카메라(21)에 대한 자세 어긋남을 도시하는 도면이고, 회전각 어긋남이 Δθcd가 되고, 위치 어긋남이 (ΔXcd, ΔYcd)가 된다.
도 6으로부터 어태치 스테이지(32) 상의 실장 위치와 중간 스테이지(22) 상의 다이 D간의 자세 어긋남에 의한 실장 위치에 대한 처리 자세 어긋남은, 식 (3), 식 (4)로 된다.
회전각 어긋남 Δθd :Δθad-Δθcd (3)
위치 어긋남(ΔXd, ΔYd) :(ΔXad-ΔXcd, ΔYad-ΔYcd) (4)
양쪽 촬상 카메라 자세 어긋남과 처리 자세 어긋남을 동시에 행하는 경우의 본딩 헤드(23)의 실장 위치에 대한 전체 자세 어긋남은 식 (1), 식 (2)에 나타내는 양쪽 촬상 카메라 자세 어긋남과 식 (3), 식 (4)에 나타내는 처리 자세 어긋남을 각각 합한 식 (5), 식 (6)으로 된다.
전체 회전각 어긋남 Δθ :Δθb+Δθd (5)
전체 위치 어긋남(ΔX, ΔY) :(ΔXb+ΔXd, ΔYa+ΔYd) (6)
따라서, 도 1에 있어서 기판 P에 1개의 다이 D만을 본딩하는 경우에는, 식 (3) 또는 식 (5)에 기초하여 중간 스테이지(22)를 선회시켜 회전각 어긋남을 보정하고, 식 (6)에도 기초하여 본딩 헤드로부터 위치 어긋남을 보정하고, 그 후 다이 D를 중간 스테이지(22)로부터 픽업하여, 실장 위치에 본딩한다. 식 (6)에 기초하는 위치 어긋남의 보정은 중간 스테이지(22)에서 행하지 않고, 실장 위치에서 행해도 된다.
또한, 도 1에 있어서 기판 P에 복수개 다이 D를 적층하는 경우는, 적층하는 다이 D의 자세 어긋남은, 최초로 얻은 기판 P의 자세 어긋남을 시프트시킨 자세 어긋남으로서 얻을 수 있다.
또한, 이상 설명한 본 실시예에 의하면, 중간 스테이지에 재치된 다이의 중간 스테이지 촬상 카메라에 대한 자세 어긋남 및 어태치 스테이지의 실장 위치의 실장 촬상 카메라에 대한 자세 어긋남을 검출함으로써, 본딩 헤드에 대한 양쪽 촬상 카메라 자세 어긋남과 관련지어져 실장 위치에 대한 자세 어긋남을 보정할 수 있으므로, 더욱 실장 위치에 다이를 고정밀도로 위치 결정할 수 있다.
이어서, 본 발명에 적합한 다이 본더의 제2 실시예를 도 7을 사용하여 설명한다. 제2 실시예의 다이 본더(200)는, 제1 실시예와는 달리, 중간 스테이지(22)가 없고, 본딩 헤드(23)가 웨이퍼(보유 지지 위치) W로부터 직접 다이 D를 픽업하여, 어태치 스테이지(32)의 실장 위치에 직접 실장 위치에 본딩하는 장치이다.
제2 실시예에서는, 공급 스테이지(12) 상의 웨이퍼(W) 상의 다이 D의 자세를 확인하는 공급 스테이지 촬상 카메라(11)가 픽업 촬상 카메라가 된다. 예를 들어, 도 2의 (a)에 도시한 기준 마크 M을 갖는 본딩 헤드(23)에 의해, 제1 실시예에서 기재한 방법에 의해, 공급 스테이지 촬상 카메라(11)와 실장 촬상 카메라(31) 사이의 자세 어긋남을 검출하여, 당해 자세 어긋남을 보정함으로써, 실장 위치에서의 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는 본딩 헤드(23)의 회전축을 설치하고, 위치 어긋남 보정과 함께 회전축에 의해 회전각 어긋남의 보정도 행한다.
제2 실시예에 있어서도, 제1 실시예 마찬가지로, 본딩 헤드(23)에 기준 마크 M을 형성함으로써 픽업 촬상 카메라와 실장 촬상 카메라간의 자세 어긋남을 보정할 수 있어, 실장 위치에 있어서의 위치 결정 정밀도를 높일 수 있다.
제1, 제2 실시예에서 기재한 본딩 헤드가 다이를 픽업하여 실장 위치에 본딩하는 다이 본더이면, 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들어, 본딩 장치인 플립 칩 본더의 다이의 전달에도 적용할 수 있다. 플립 칩 본더는 다이 D를 웨이퍼(W)로부터 픽업하고, 전달을 위하여 반전시킴과 함께, 실장 위치를 갖는 실장면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 픽업 헤드(13)를 갖고, 본딩 헤드(23)가 픽업 헤드(13)로 다이 D를 반전한 위치(보유 지지 위치)에서 다이 D를 흡착 보유 지지하여, 실장 위치에 본딩한다. 반전된 위치와 실장 위치에서 기준 마크 M을 촬상하고, 그들의 촬상 결과로부터, 본딩 헤드(23)의 실장 위치에 대한 위치 어긋남 및 회전각 어긋남 을 검출하여, 예를 들어 회전각 어긋남을 픽업 헤드(13)로, 위치 어긋남을 본딩 헤드(23)로 보정할 수 있다. 본 예의 경우, 다이 D를 반전하는 픽업 헤드가 제1 실시예 1의 중간 스테이지에 상당한다.
11: 공급 스테이지 촬상 카메라
12: 공급 스테이지
13: 픽업 헤드
21: 중간 스테이지 촬상 카메라
21c: 중간 스테이지 촬상 카메라의 촬상 시야의 중심 위치
22: 중간 스테이지
23: 본딩 헤드
23C: 콜릿
23cp: 콜릿의 중심 위치
23j: 콜릿 중심축
23m: 마크부
23o; 광학계
23p1, 23p2: 프리즘
23s: 광학계 지지부
23K: 촬상 카메라 자세 어긋남 검출부
23H: 본딩 헤드의 본체
25: 선회 구동 장치
31: 실장 촬상 카메라
31c: 실장 촬상 카메라의 촬상 시야의 중심 위치
32: 어태치 스테이지
34: 가열 장치
41: 언더 비전 카메라
100, 200: 다이 본더
D: 다이(반도체 칩)
P: 기판
M, M1, M2, Mα, Mβ: 기준 마크
W: 웨이퍼
Δθba: 실장 촬상 카메라의 본딩 헤드에 대한 회전각 어긋남
Δθbc: 중간 스테이지 촬상 카메라의 본딩 헤드에 대한 회전각 어긋남

Claims (12)

  1. 제1 촬상 시야를 갖는 픽업 촬상 수단과,
    다이의 재치 위치를 촬상할 수 있는 제2 촬상 시야를 갖는 재치 위치 촬상 수단과,
    상기 제1 촬상 시야 내의 다이를 픽업하여 상기 제2 촬상 시야 내의 재치 위치에 상기 다이를 재치할 수 있는 다이 이송 툴로서, 다이를 픽업할 때는 상기 제1 촬상 시야 내에서 촬상 가능하며 상기 다이를 재치 위치에 재치할 때는 상기 제2 촬상 시야 내에서 촬상 가능한 위치에 기준 마크를 구비한 다이 이송 툴과,
    상기 제1 촬상 시야 내에서 상기 기준 마크를 검출할 수 있는 제1 검출 수단과,
    상기 제2 촬상 시야 내에서 상기 기준 마크를 검출할 수 있는 제2 검출 수단과,
    상기 제1 검출 수단과 상기 제2 검출 수단의 결과로부터 상기 픽업 촬상 수단과 상기 재치 위치 촬상 수단의 상기 다이 이송 툴에 대한 자세 어긋남을 각각 구하고, 이에 기초하여 상기 다이 이송 툴이 보유 지지하는 다이의 재치 장소를 보정할 수 있는 보정 수단을 갖고,
    상기 기준 마크는, 상기 이송 툴에 설치된 2개의 프리즘을 갖는 광학계를 개재하여 상기 픽업 촬상 수단 혹은 재치 위치 촬상 수단으로 촬상할 수 있는 기준 마크이고,
    상기 2개의 프리즘은 광학계 지지부에 의해 상기 다이 이송 툴에 지지되고, 상기 2개의 프리즘 중 상기 픽업 촬상 수단 또는 상기 재치 위치 촬상 수단과 대향하도록 설치된 프리즘은, 그 광축이 상기 다이 이송 툴의 중심축과 일치하도록 설치되어 있는, 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 검출 수단 혹은 상기 제2 검출 수단은, 상기 이송 툴이 다이의 픽업 위치로부터 다이의 재치 위치로 이동하는 이동 방향 혹은 상기 이동 방향에 직교하는 방향으로 평면 이동시켰을 때에 얻어지는 상기 기준 마크의 궤적을 검출할 수 있는, 본딩 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정 수단은, 상기 재치 위치에 관한 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 중간 스테이지를 회전시켜 보정할 수 있는, 본딩 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다이를 반전할 수 있음과 함께, 상기 재치 위치를 갖는 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 픽업 수단을 갖고,
    상기 보정 수단은, 상기 픽업 수단을 회전시켜 보정하는, 본딩 장치.
  7. 픽업 촬상 수단에 의해 촬상된 다이 이송 툴에 구비된 기준 마크를 검출하는 제1 검출 스텝과,
    재치 위치 촬상 수단에 의해 촬상된 상기 기준 마크를 검출하는 제2 검출 스텝과,
    상기 제1 검출 스텝과 상기 제2 검출 스텝의 검출 결과로부터 상기 픽업 촬상 수단과 상기 재치 위치 촬상 수단의 상기 다이 이송 툴에 대한 자세 어긋남을 각각 구하고, 이에 기초하여 상기 다이 이송 툴이 보유 지지하는 다이의 재치 장소를 보정하는 보정 스텝을 갖고,
    상기 제1 또는 제2 검출 스텝은, 상기 이송 툴에 설치된 2개의 프리즘을 갖는 광학계를 개재하여 상기 기준 마크가 촬상되는 스텝이고,
    상기 2개의 프리즘은 광학계 지지부에 의해 상기 다이 이송 툴에 지지되고, 상기 2개의 프리즘 중 상기 픽업 촬상 수단 또는 상기 재치 위치 촬상 수단과 대향하도록 설치된 프리즘은, 그 광축이 상기 다이 이송 툴의 중심축과 일치하도록 설치되어 있는, 본딩 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 검출 스텝 혹은 상기 제2 검출 스텝은, 상기 다이 이송 툴이 다이의 픽업 위치로부터 다이의 재치 위치로 이동하는 이동 방향 혹은 상기 이동 방향에 직교하는 방향으로 평면 이동시켰을 때에 얻어지는 상기 기준 마크의 궤적에 기초하여 검출하는 스텝인, 본딩 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 보정 스텝은, 상기 제1 검출 스텝 및 상기 제2 검출 스텝에서 얻어진 결과에 기초하여 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 중간 스테이지를 회전시켜 보정하는 스텝인, 본딩 방법.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 보정 스텝은, 다이를 반전하고, 상기 재치 위치를 갖는 재치면에 평행한 면 내에서 회전 가능한 픽업 수단을 회전시켜 보정하는 스텝인, 본딩 방법.
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