KR102276898B1 - 다이 본딩 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본딩 헤드 동작 시의 진동을 저감시키는 것을 가능하게 하는 다이 본딩 장치를 제공하는 데 있다.
다이 본딩 장치는 본딩부와 제어부를 구비한다. 상기 본딩부는, 본딩 헤드의 가속도를 검출 가능한 센서를 구비한다. 상기 제어부는, 상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는 역위상 가산 파형 산출부와, 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는 진동 억제용 명령 파형 생성부를 구비한다.

Description

다이 본딩 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법{DIE BONDING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 다이 본딩 장치에 관한 것이며, 예를 들어 자이로 센서를 구비하는 다이 본딩 장치에 적용 가능하다.
반도체 장치의 제조 공정의 일부로서, 반도체 칩(이하, 단순히 다이라 함)을 배선 기판이나 리드 프레임 등(이하, 단순히 기판이라 함)에 탑재하여 패키지를 조립하는 공정이 있으며, 패키지를 조립하는 공정의 일부로서, 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라 함)로부터 다이를 분할하는 공정과, 분할한 다이를 기판 상에 탑재하는 본딩 공정이 있다. 본딩 공정에 사용되는 제조 장치가 다이 본더 등의 다이 본딩 장치이다.
다이 본더는, 땜납, 금 도금, 수지를 접합 재료로 하여 다이를 기판, 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩(탑재하여 접착)하는 장치이다. 다이를, 예를 들어 기판의 표면에 본딩하는 다이 본더에 있어서는, 콜릿이라 칭해지는 흡착 노즐을 이용하여 다이를 웨이퍼로부터 흡착하여 픽업하고, 기판 상으로 반송하여 압박력을 부여함과 함께, 접합재를 가열함으로써 본딩을 행한다는 동작(작업)이 반복하여 행해진다. 콜릿은 본딩 헤드의 선단에 장착된다. 본딩 헤드는 ZY 구동축 등의 구동부(서보 모터)로 구동되고, 서보 모터는 모터 제어 장치에 의하여 제어된다.
서보 모터 제어에 있어서는, 워크나, 워크를 지지하는 유닛에 기계적 충격을 주지 않도록 원활히 가감속하여 워크를 이동시킬 필요가 있다.
일본 특허 공개 제2012-175768호 공보 일본 특허 공개 제2015-173551호 공보
다이 본더 등의 다이 본딩 장치는, 본딩 정밀도 등을 향상시켜, 장치에서 생산하는 제품의 품질을 안정시킬 것이 요구되고 있다. 특히 본딩 헤드는, 생산성 향상을 위하여 고속으로 동작시키고 있기 때문에, 진동에 의하여 본딩 정밀도를 악화시켜 버릴 위험성이 있다.
그러나 현 상황에서는, 본딩 정밀도 향상을 위해서는, 동작 속도나 가속도를 느리게 하는 등 생산성을 떨어뜨리는 것 이외에 수단이 없다는 문제가 있었다.
본 개시의 과제는, 본딩 헤드 동작 시의 진동을 저감시키는 것을 가능하게 하는 다이 본딩 장치를 제공하는 데 있다.
그 외의 과제와 신규의 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.
본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 하기와 같다.
즉, 다이 본딩 장치는, 다이 공급부로부터 공급된 다이를 기판, 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와, 본딩부를 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 본딩부는, 상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와, 상기 본딩 헤드를 이동시키는 구동축을 구비한 구동부와, 상기 본딩 헤드의 가속도를 검출 가능한 센서를 구비한다. 상기 제어부는, 상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는 역위상 가산 파형 산출부와, 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는 진동 억제용 명령 파형 생성부를 구비한다.
상기 다이 본딩 장치에 의하면 진동을 저감시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 다이 본더의 구성을 도시하는 개략 상면도.
도 2는 도 1의 다이 본더의 개략 구성과 그 동작을 설명하는 도면.
도 3은 도 1의 다이 본더의 제어계의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 도 3의 모터 제어 장치의 기본적인 원리를 설명하기 위한 블록 구성도.
도 5는 자이로 센서의 각속도 및 가속도의 검출 방향을 설명하는 도면.
도 6은 자이로 센서의 장착 위치를 설명하는 도면.
도 7은 본딩 헤드의 X축 회전 방향의 진동을 설명하는 도면.
도 8은 진동 억제 기능 없음에서의 교시 동작을 설명하는 도면.
도 9는 역위상 가산 파형의 생성을 설명하는 도면.
도 10은 진동 억제 기능 있음에서의 동작을 설명하는 도면.
도 11은 진동 억제 기능이 있는 경우의 가속도 센서로부터의 신호로부터 추출한 파동 파형을 나타내는 도면.
도 12는 도 1의 다이 본더를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 흐름도.
실시 형태에서는, 사전에 도입한 동작 중의 본딩 헤드 진동 파형을 역위상으로 하여 각 모터축의 명령 파형에 가산함으로써 본딩 헤드 동작 시에 진동을 저감시켜, 생산성을 유지한 채 본딩 정밀도의 향상을 가능하게 한다.
이하, 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여서 반복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
실시예
도 1은, 실시예에 따른 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다. 도 2는, 도 1에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때, 픽업 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
다이 본더(10)는 크게 구별하여, 하나 또는 복수의 최종 1패키지로 되는 제품 에어리어(이하, 패키지 에어리어 P라 함)를 프린트한 기판 S에 실장할 다이 D를 공급하는 다이 공급부(1)와, 픽업부(2), 중간 스테이지부(3)와, 본딩부(4)와, 반송부(5), 기판 공급부(6)와, 기판 반출부(7)와, 각 부의 동작을 감시하고 제어하는 제어부(8)를 갖는다. Y축 방향이 다이 본더(10)의 전후 방향이고, X축 방향이 좌우 방향이다. 다이 공급부(1)가 다이 본더(10)의 앞쪽측에 배치되고, 본딩부(4)가 안쪽측에 배치된다.
먼저, 다이 공급부(1)는, 기판 S의 패키지 에어리어 P에 실장할 다이 D를 공급한다. 다이 공급부(1)는, 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지대(12)와, 웨이퍼(11)로부터 다이 D를 밀어 올리는 점선으로 나타내는 밀어 올림 유닛(13)을 갖는다. 다이 공급부(1)는, 도시하지 않은 구동 수단에 의하여 XY 방향으로 이동하여, 픽업할 다이 D를 밀어 올림 유닛(13)의 위치로 이동시킨다.
픽업부(2)는, 다이 D를 픽업하는 픽업 헤드(21)와, 픽업 헤드(21)를 Y 방향으로 이동시키는 픽업 헤드의 Y 구동부(23)와, 콜릿(22)을 승강, 회전 및 X 방향 이동시키는, 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다. 픽업 헤드(21)는, 밀어 올려진 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(22)(도 2도 참조)을 가지며, 다이 공급부(1)로부터 다이 D를 픽업하여 중간 스테이지(31)에 적재한다. 픽업 헤드(21)는, 콜릿(22)을 승강, 회전 및 X 방향 이동시키는, 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다.
중간 스테이지부(3)는, 다이 D를 일시적으로 적재하는 중간 스테이지(31)와, 중간 스테이지(31) 상의 다이 D를 인식하기 위한 스테이지 인식 카메라(32)를 갖는다.
본딩부(4)는, 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하여, 반송되어 오는 기판 S의 패키지 에어리어 P 상에 본딩하거나, 또는 이미 기판 S의 패키지 에어리어 P 상에 본딩된 다이 상에 적층하는 형태로 본딩한다. 본딩부(4)는 픽업 헤드(21)와 마찬가지로, 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(42)(도 2도 참조)을 구비하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 구동부(43)와, 기판 S의 패키지 에어리어 P의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다.
이와 같은 구성에 의하여 본딩 헤드(41)는 스테이지 인식 카메라(32)의 촬상 데이터에 기초하여 픽업 위치·자세를 보정하여 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하고, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판에 다이 D를 본딩한다.
반송부(5)는, 기판 S를 파지하여 반송하는 기판 반송 갈고리(51)와, 기판 S가 이동하는 반송 레인(52)을 갖는다. 기판 S는, 반송 레인(52)에 마련된 기판 반송 갈고리(51)가, 도시하지 않은 너트를, 반송 레인(52)을 따라 마련된, 도시하지 않은 볼 나사로 구동함으로써 이동한다.
이와 같은 구성에 의하여 기판 S는 기판 공급부(6)로부터 반송 레인(52)을 따라 본딩 위치까지 이동하고, 본딩 후, 기판 반출부(7)까지 이동하여 기판 반출부(7)에 기판 S를 넘긴다.
제어부(8)는, 다이 본더(10)의 각 부의 동작을 감시하고 제어하는 프로그램(소프트웨어)을 저장하는 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 중앙 처리 장치(CPU)를 구비한다.
다이 본더(10)는, 웨이퍼(11) 상의 다이 D의 자세를 인식하는 웨이퍼 인식 카메라(24)와, 중간 스테이지(31)에 적재된 다이 D의 자세를 인식하는 스테이지 인식 카메라(32)와, 본딩 스테이지 BS 상의 실장 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다. 인식 카메라 간의 자세 어긋남을 보정해야만 하는 것은, 본딩 헤드(41)에 의한 픽업에 관여하는 스테이지 인식 카메라(32)와, 본딩 헤드(41)에 의한 실장 위치로의 본딩에 관여하는 기판 인식 카메라(44)이다.
제어부(8)에 대하여 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은, 제어계의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 제어계(80)는 제어부(8)와 구동부(86)와 신호부(87)와 광학계(88)를 구비한다. 제어부(8)는 크게 구별하여, 주로 CPU(Central Processor Unit)로 구성되는 제어·연산 장치(81)와, 기억 장치(82)와, 입출력 장치(83)와, 버스 라인(84)과, 전원부(85)를 갖는다. 기억 장치(82)는, 처리 프로그램 등을 기억하고 있는 RAM으로 구성되어 있는 주 기억 장치(82a)와, 제어에 필요한 제어 데이터나 화상 데이터 등을 기억하고 있는 HDD로 구성되어 있는 보조 기억 장치(82b)를 갖는다. 입출력 장치(83)는, 장치 상태나 정보 등을 표시하는 모니터(83a)와, 오퍼레이터의 지시를 입력하는 터치 패널(83b)과, 모니터를 조작하는 마우스(83c)와, 광학계(88)로부터의 화상 데이터를 도입하는 화상 도입 장치(83d)를 갖는다. 또한 입출력 장치(83)는, 다이 공급부(1)의 XY 테이블(도시하지 않음)이나 본딩 헤드 테이블의 ZY 구동축 등의 구동부(86)를 제어하는 모터 제어 장치(83e)와, 다양한 센서 신호나 조명 장치 등의 스위치 등의 신호부(87)로부터 신호를 도입하거나 또는 제어하는 I/O 신호 제어 장치(83f)를 갖는다. 광학계(88)에는 웨이퍼 인식 카메라(24), 스테이지 인식 카메라(32), 기판 인식 카메라(44)가 포함된다. 제어·연산 장치(81)는 버스 라인(84)을 통하여 필요한 데이터를 도입하여 연산하고, 픽업 헤드(21) 등의 제어나, 모니터(83a) 등에 정보를 보낸다.
제어부(8)는 화상 도입 장치(83d)를 통하여, 웨이퍼 인식 카메라(24), 스테이지 인식 카메라(32) 및 기판 인식 카메라(44)로 촬상한 화상 데이터를 기억 장치(82)에 보존한다. 보존한 화상 데이터에 기초하여 프로그램한 소프트웨어에 의하여, 제어·연산 장치(81)를 이용하여 다이 D 및 기판 S의 패키지 에어리어 P의 위치 결정, 그리고 다이 D 및 기판 S의 표면 검사를 행한다. 제어·연산 장치(81)가 산출한 다이 D 및 기판 S의 패키지 에어리어 P의 위치에 기초하여, 소프트웨어에 의하여 모터 제어 장치(83e)를 통하여 구동부(86)를 움직인다. 이 프로세스에 의하여 웨이퍼 상의 다이의 위치 결정을 행하고, 픽업부(2) 및 본딩부(4)의 구동부로 동작시켜 다이 D를 기판 S의 패키지 에어리어 P 상에 본딩한다. 사용하는 웨이퍼 인식 카메라(24), 스테이지 인식 카메라(32) 및 기판 인식 카메라(44)는 그레이 스케일, 컬러 등이며, 광 강도를 수치화한다.
도 4는, 도 3의 모터 제어 장치의 기본적인 원리를 설명하기 위한 블록 구성도이다. 모터 제어 장치(83e)는 모션 컨트롤러(210)와 서보 앰프(220)를 구비하며, 서보 모터(230)를 제어한다. 모션 컨트롤러(210)는, 이상적인 명령 파형의 생성 처리를 행하는 이상 파형 생성부(211)와, 명령 파형 생성부(212)와, DAC(Digital to Analog Converter)(213)와, 역위상 가산 파형 산출부(214)와, 진동 억제용 명령 파형 생성부(215)를 구비한다. 서보 앰프(220)는 속도 루프 제어부(221)를 구비한다.
도 4에 도시한 바와 같이 모터 제어 장치(83e)는, 모션 컨트롤러(210)와 서보 앰프(220)가 폐루프 제어로 되어 있다. 따라서 현재의 명령 위치와, 서보 모터(230)로부터 얻어지는 실위치 및 실속도를 사용하여, 서보 앰프(220)의 속도 루프 제어부(221)에서 속도 제어를 행한다. 단, 속도 루프 제어부(221)는 그 속도 제어를, 모션 컨트롤러(210)가 서보 모터(230)로부터의 실속도 및 실위치를 얻어 가가속도를 제한하면서 명령 파형을 재생성함으로써 행하고 있다. 또한 이상 파형 생성부(211) 및 명령 파형 생성부(212)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)와, CPU가 실행하는 프로그램을 저장하는 메모리로 구성된다.
예를 들어 도 4에 있어서, 목표 위치, 목표 속도, 목표 가속도 및 목표 가가속도는 모션 컨트롤러(210)에 주어진다. 그리고 명령 파형 생성부(212)에는 서보 앰프(220)를 통하여, 또는 서보 모터(230)로부터 직접, 실위치 및 실속도가 인코더 신호로서 축차 입력된다.
모션 컨트롤러(210)의 이상 파형 생성부(211)는, 제어·연산 장치(81)로부터 입력된 가가속도, 가속도, 속도 및 위치의 목표값으로부터 (a) 명령 가가속도 파형(JD), (b) 명령 가속도 파형(AD), (c) 명령 속도 파형(VD), (d) 명령 위치 파형(PD)을 각각 생성한다. 이상 파형 생성부(211)는 명령 가가속도 파형(JD), 명령 가속도 파형(AD), 명령 속도 파형(VD), 명령 위치 파형(PD)을 진동 억제용 명령 파형 생성부(215)에 출력한다.
명령 파형 생성부(212)는, 진동 억제용 명령 파형 생성부(215)로부터 출력되는 출력 신호 파형(이상적인 위치의 명령 파형으로부터 얻어지는 현재의 명령 위치에 대하여 진동 억제된 명령 위치)과, 서보 모터(230)로부터 입력되는 인코더 신호(실위치)에 기초하여, 가가속도를 제한하면서 앞으로의 명령 속도 파형을 축차 재생성하여 DAC(213)에 축차 출력한다. 예를 들어 명령 파형 생성부(212)는 (1) 명령 파형 입출력 처리, (2) 인코더 신호 카운트 처리 및 (3) 명령 파형 재생 처리를 행한다. 상세하게는, 특허문헌 1 또는 2에 기재되는 명령 파형 생성부로 구성된다.
DAC(213)는, 입력된 디지털의 명령값을 아날로그 신호의 속도 명령값으로 변환하여 서보 앰프(220)의 속도 루프 제어부(221)에 출력한다. 또한 인코더 신호는, 인코더 시그널 카운터(도시하지 않음)에서 위치 편차량을 펄스로서 축적한다.
서보 앰프(220)의 속도 루프 제어부(221)는, 모션 컨트롤러(210)로부터 입력되는 속도 명령값과, 서보 모터(230)로부터 입력되는 인코더 신호에 따라, 서보 모터(230)의 회전 속도를 제어한다.
서보 모터(230)는, 서보 앰프(220)의 속도 루프 제어부(221)로부터 입력되는 회전 속도의 제어에 따른 회전 속도로 회전하며, 실위치 및 실속도를 인코더 신호로서 서보 앰프(220)의 속도 루프 제어부(221)와 모션 컨트롤러(210)의 명령 파형 생성부(212)에 출력한다.
또한 도 4의 실시예에서는, 서보 모터(230)의 카운트값(회전 횟수 및 회전 각도)으로부터 본딩 헤드 등의 피구동체의 실위치를 산출하고, 산출된 실위치에 기초하여 실속도를 산출하고 있다. 그러나 피구동체의 위치를 직접 검출하는 위치 검출 장치를 구비하고, 당해 위치 검출 장치가 검출한 위치를 실위치로 하도록 해도 된다.
역위상 가산 파형 산출부(214)는, 자이로 센서(45)로부터 각속도 및 XYZ 방향 가속도 신호를 도입하고 진동 성분을 추출하여 역위상 가산 파형을 산출한다.
진동 억제용 명령 파형 생성부(215)는, 역위상 가산 파형 산출부(214)에서 산출된 진동 억제용의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성한다.
자이로 센서의 장착 위치 및 각속도·가속도 검출 방법에 대하여 도 5 내지 7을 이용하여 설명한다. 도 5는, 자이로 센서의 각속도 및 가속도의 검출 방향을 나타내는 도면이다. 도 6은, 자이로 센서의 장착 위치를 나타내는 도면이다. 도 7은, 본딩 헤드의 X축 회전 방향의 진동을 나타내는 도면이다.
자이로 센서(45)로는, 3축 각속도 검출 및 3축 가속도의 검출이 가능한 6축 자이로 센서를 이용한다. 도 5에 나타낸 바와 같이 자이로 센서(45)의 각속도 및 가속도의 검출(진동 검출) 방향은, Ax: X축 방향 가속도(G), Ay: Y축 방향 가속도(G), Az: Z축 방향 가속도(G), Gx: X축 각속도(deg/s), Gy: Y축 각속도(deg/s), Gz: Z축 각속도(deg/s)이다.
도 6에 도시한 바와 같이 자이로 센서(45)를, 본딩 헤드(41)가 구동하는 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구동축의 교점에 가까운 본딩 헤드(41)의 중심 O의 부근(이하, 간단히 본딩 헤드 중심이라 함)에 설치한다. 예를 들어 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구동축의 교점은 본딩 헤드(41)의 이측(도면의 이측)에 위치하며, 중심 O는 본딩 헤드(41)의 무게 중심이다. 자이로 센서(45)는 본딩 헤드(41)의 표측(도면의 앞쪽측)에 설치된다. 따라서 자이로 센서(45)는, X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 구동축의 교점 및 본딩 헤드(41)의 중심 O보다도 앞쪽에 위치하는데, 본딩 헤드 중심에 위치한다고 하자. 자이로 센서(45)로부터 취득한 가속도 파형과 모터 명령 가속도 파형의 차분으로부터 본딩 헤드의 진동 파형을 추출하는 것이 가능해진다.
또한 도 7에 도시한 바와 같이, 자이로 센서(45)로 본딩 헤드(41)의 회전 방향의 진동(Gx)에 대해서도 정확히 파악할 수 있다.
역위상 가산 파형 생성 및 진동 억제용 명령 파형 생성의 수순에 대하여 도 8 내지 11을 이용하여 설명한다. 도 8은, 진동 억제 기능 없음에서의 교시 동작을 설명하는 도면이며, 도 8의 (A)는 X축 명령 파형이고, 도 8의 (B)는 Y축 명령 파형이고, 도 8의 (C)는 Z축 명령 파형이다. 도 9는, 역위상 가산 파형의 생성을 설명하는 도면이다. 도 10은, 진동 억제 기능 있음에서의 동작을 설명하는 도면이다. 도 11은, 진동 억제 기능이 있는 경우의 가속도 센서로부터의 신호로부터 추출한 파동 파형을 나타내는 도면이다.
교시용의 동작으로서, 본딩 헤드(41)가 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 6축 전 방향의 진동을 가속도 센서인 자이로 센서(45)로 측정하고, 역위상 가산 파형 산출부(214)는 측정한 파형으로부터 진동 성분을 추출한다.
예를 들어 Z축의 일 방향으로 동작하는 경우, 도 8에 나타낸 바와 같이 이상 파형 생성부(211)로부터 Z축 방향으로의 명령 출력이 있고(Z축 방향으로의 이동이 있고), X축 방향 및 Y축 방향으로의 명령 출력이 없어(X축 방향 및 Y축 방향으로의 이동이 없어), 도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이 Z축의 명령 가속도 파형(AD)만이 출력된다.
이 경우의 자이로 센서(45)의 신호로부터 진동 파형은, 예를 들어 도 9에 나타낸 바와 같은 X축 방향/Y축 방향/Z축 방향의 진동 파형으로 된다. 여기서, 회전 방향의 진동에 대해서는 콜릿(42)의 선단부의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 진동으로 치환하고 있다. Z축 방향의 진동 파형의 진폭은 크고 X축 방향 및 Y축 방향의 진폭은 작다. 역위상 가산 파형 산출부(214)는, 도 9의 진동 파형에 있어서의 파선 부분의 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 역위상 가산 파형을 생성한다.
상술한 교시용 동작 및 역위상 가산 파형 생성 처리를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 모든 방향에서 실시한다.
교시 종료 후의 동작에서는, 진동 억제용 명령 파형 생성부(215)는, 도 8에 나타낸 바와 같은, 진동 억제 기능 무효 시의 각 모터축의 명령 파형인 이상 파형 생성부(211)에서 생성된 명령 가속도 파형(AD)에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 역위상 가산 파형 산출부(214)에서 산출된 역위상 가산 파형을 가산하여, 최종적인 진동 억제용 명령 파형을 X축, Y축, Z축의 전 축분 생성한다. 이 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 진동 파형의 진폭은 도 9의 진동 파형보다도 작아진다.
모터 일 방향으로 동작할 때는, 동작 방향의 모터축뿐 아니라 그 외의 모터축에 대해서도, 미리 생성해 둔 진동 억제용 명령 파형으로 모터를 구동시킨다.
일 방향뿐 아니라 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 복합 동작 시에도, 역위상 가산 파형 산출부(214)에서 산출된 각 방향 동작 시의 역위상 가산 파형을 명령 파형인 명령 가속도 파형(AD)에 가산시킴으로써, 일 방향 동작과 마찬가지로 진동을 억제한 동작이 가능해진다.
다음으로, 실시예에 따른 다이 본더를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 대하여 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는, 도 1의 다이 본더를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
스텝 S11: 웨이퍼(11)로부터 분할된 다이 D가 첩부된 다이싱 테이프(16)를 보유 지지한 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트(도시하지 않음)에 격납하여 다이 본더(10)로 반입한다. 제어부(8)는, 웨이퍼 링(14)이 충전된 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 링(14)을 다이 공급부(1)에 공급한다. 또한 기판 S를 준비하여 다이 본더(10)로 반입한다. 제어부(8)는 기판 공급부(6)에서 기판 S를 기판 반송 갈고리(51)에 장착한다.
스텝 S12: 제어부(8)는 분할한 다이를 웨이퍼로부터 픽업한다.
스텝 S13: 제어부(8)는 픽업한 다이를 기판 S 상에 탑재, 또는 이미 본딩한 다이 상에 적층한다. 제어부(8)는, 웨이퍼(11)로부터 픽업한 다이 D를 중간 스테이지(31)에 적재하고, 본딩 헤드(41)로 중간 스테이지(31)로부터 다시 다이 D를 픽업하여, 반송되어 온 기판 S에 본딩한다. 이때, 본딩 헤드(41)는 Z축 상측 방향의 동작, Y축 방향의 동작, Z축 하측 방향의 동작을 행하는데, 제어부(8)는 상술한 진동 억제용 명령 파형으로 구동부의 모터를 구동한다.
스텝 S14: 제어부(8)는 기판 반출부(7)에서, 기판 반송 갈고리(51)로부터 다이 D가 본딩된 기판 S를 취출한다. 다이 본더(10)로부터 기판 S를 반출한다.
본 실시예는, 본딩 헤드가 명령된 방향으로 동작할 때 발생하는 타 방향의 진동에 대하여, X축, Y축 및 Z축 각각의 모터축에 진동 억제용의 명령 파형을 피드백함으로써 본딩 헤드의 진동을 억제하여, 결과적으로 모터의 동작 속도 등을 낮추는 일 없이 본딩 정밀도의 향상이 가능해진다.
또한 본딩 헤드의 구동부의 중심 부근에 6축 자이로 센서를 탑재함으로써, 회전 방향도 포함시킨 진동을 정확히 파악할 수 있다. 회전 방향의 진동에 대해서는 콜릿 선단부의 X축, Y축 및 Z축 방향의 진동으로 치환하고, X축, Y축 및 Z축의 각 모터축의 진동 억제용 명령 파형을 생성하여 동작시킨다. 최종적으로 다이를 흡착하는 본딩 헤드의 콜릿 선단의 진동을 억제한 본딩 동작이 가능해진다.
이상, 본 발명자에 의하여 이루어진 발명을 실시 형태 및 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.
예를 들어 실시예에서는, 본딩 헤드를 X축/Y축/Z축 구동하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본딩 헤드가 이동할 때 진동하는 Gx, Gy, Gz 방향의 최대 회전량과 동등 이상의 회전 기구를 갖는 경우, 자이로 센서로 검출한 회전 방향의 진동의 역방향의 회전 동작을 명령 파형에 가산함으로써 본딩 동작 중의 진동을 억제시키도록 해도 된다.
또한 실시예에서는, 본딩 헤드에 자이로 센서를 마련한 예를 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 픽업 헤드에 자이로 센서를 마련해도 된다. 이 경우, 픽업 헤드를 본딩 헤드와 마찬가지로 제어한다.
또한 실시예에서는, 본딩 헤드에 자이로 센서를 마련한 예를 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 X축/Y축/Z축의 가속도 센서를 마련해도 된다.
실시예에서는 픽업 헤드 및 본딩 헤드를 각각 하나 구비하고 있지만, 각각 2개 이상이어도 된다. 또한 실시예에서는 중간 스테이지를 구비하고 있지만, 중간 스테이지가 없어도 된다. 이 경우, 픽업 헤드와 본딩 헤드는 겸용해도 된다.
또한 실시예에서는 다이의 표면을 위로 하여 본딩되지만, 다이를 픽업 후 다이의 표리를 반전시켜 다이의 이면을 위로 하여 본딩해도 된다. 이 경우, 중간 스테이지는 마련하지 않아도 된다. 이 장치는 플립 칩 본더라 한다.
10: 다이 본더
1: 다이 공급부
11: 웨이퍼
13: 밀어 올림 유닛
2: 픽업부
21: 픽업 헤드
3: 중간 스테이지부
31: 중간 스테이지
4: 본딩부
41: 본딩 헤드
8: 제어부
83e: 모터 제어 장치
210: 모션 컨트롤러
211: 이상 파형 생성부
212: 명령 파형 생성부
213: DAC
214: 역위상 가산 파형 산출부
215: 진동 억제용 명령 파형 생성부
220: 서보 앰프
221: 속도 루프 제어부
230: 서보 모터
D: 다이
S: 기판

Claims (13)

  1. 다이 공급부로부터 공급된 다이를 기판, 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와,
    본딩부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 본딩부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와,
    상기 본딩 헤드를 이동시키는 구동축을 구비한 구동부와,
    상기 본딩 헤드의 가속도를 검출 가능한 센서
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는 역위상 가산 파형 산출부와,
    상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는 진동 억제용 명령 파형 생성부와,
    가가속도, 가속도, 속도 및 위치의 이상적인 명령 파형을 생성하는 이상 파형 생성부와,
    상기 진동 억제용 명령 파형과 상기 구동부로부터의 실위치를 나타내는 신호에 기초하여 가가속도를 제한하면서 명령 속도 파형을 재생성하고, 재생성된 명령 속도 파형을 출력하는 명령 파형 생성부
    를 구비하는, 다이 본딩 장치.
  2. 다이 공급부로부터 공급된 다이를 기판, 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와,
    본딩부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 본딩부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와,
    상기 본딩 헤드를 이동시키는 구동축을 구비한 구동부와,
    상기 본딩 헤드의 가속도를 검출 가능한 센서
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는 역위상 가산 파형 산출부와,
    상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는 진동 억제용 명령 파형 생성부
    를 구비하고,
    상기 센서는 각속도 및 가속도를 검출 가능하고,
    상기 역위상 가산 파형 산출부는, 상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 6축 전 방향의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는, 다이 본딩 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 역위상 가산 파형 산출부는, 상기 센서로 측정한 회전 방향의 진동에 대해서는 상기 콜릿의 선단부의 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동으로 치환하고,
    진동 억제용 명령 파형 생성부는 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 억제용 명령 파형을 생성하는, 다이 본딩 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 또한,
    가가속도, 가속도, 속도 및 위치의 이상적인 명령 파형을 생성하는 이상 파형 생성부와,
    상기 진동 억제용 명령 파형과 상기 구동부로부터의 실위치를 나타내는 신호에 기초하여 가가속도를 제한하면서 명령 속도 파형을 재생성하고, 재생성된 명령 속도 파형을 출력하는 명령 파형 생성부
    를 구비하는, 다이 본딩 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    또한, 픽업부를 구비하고,
    상기 픽업부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 픽업 헤드와,
    상기 픽업 헤드를 이동시키는 구동축을 구비한 구동부와,
    상기 픽업 헤드의 각속도 및 가속도를 검출 가능한 제2 센서
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 픽업 헤드가 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 6축 전 방향의 진동을 상기 제2 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는 역위상 가산 파형 산출부와,
    상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는 진동 억제용 명령 파형 생성부
    를 구비하는, 다이 본딩 장치.
  6. (a) 다이가 첩부된 다이싱 테이프를 보유 지지하는 웨이퍼 링 홀더를 반입하는 공정과,
    (b) 기판을 준비 반입하는 공정과,
    (c) 다이를 픽업하는 공정과,
    (d) 상기 픽업한 다이를 상기 기판, 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 공정
    을 구비하고,
    상기 (d) 공정은, 본딩 헤드의 가속도를 검출 가능한 센서의 측정 결과에 기초하여 상기 본딩 헤드의 동작을 제어하고,
    상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 6축 전 방향의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하고, 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. (a) 다이가 첩부된 다이싱 테이프를 보유 지지하는 웨이퍼 링 홀더를 반입하는 공정과,
    (b) 기판을 준비 반입하는 공정과,
    (c) 다이를 픽업하는 공정과,
    (d) 상기 픽업한 다이를 상기 기판, 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 공정
    을 구비하고,
    상기 (d) 공정은, 본딩 헤드의 각속도 및 가속도를 검출 가능한 센서의 측정 결과에 기초하여 상기 본딩 헤드의 동작을 제어하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (d) 공정은, 상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 6축 전 방향의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하고, 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 공정은, 상기 다이싱 테이프 상의 다이를 상기 본딩 헤드로 픽업하고,
    상기 (d) 공정은, 상기 본딩 헤드로 상기 픽업한 다이를 상기 기판, 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 공정은,
    (c1) 상기 다이싱 테이프 상의 다이를 픽업 헤드로 픽업하는 공정과,
    (c2) 상기 픽업 헤드로 픽업한 다이를 중간 스테이지에 적재하는 공정
    을 구비하고,
    상기 (d) 공정은,
    (d1) 상기 중간 스테이지에 적재된 다이를 본딩 헤드로 픽업하는 공정과,
    (d2) 상기 본딩 헤드로 픽업한 다이를 상기 기판에 적재하는 공정
    을 구비하고,
    상기 (d1) 공정은, 상기 픽업 헤드의 가속도를 검출 가능한 제2 센서의 측정 결과에 기초하여 상기 픽업 헤드의 동작을 제어하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 공정은,
    (c1) 상기 다이싱 테이프 상의 다이를 픽업 헤드로 픽업하는 공정과,
    (c2) 상기 픽업 헤드로 픽업한 다이를 중간 스테이지에 적재하는 공정
    을 구비하고,
    상기 (d) 공정은,
    (d1) 상기 중간 스테이지에 적재된 다이를 본딩 헤드로 픽업하는 공정과,
    (d2) 상기 본딩 헤드로 픽업한 다이를 상기 기판에 적재하는 공정
    을 구비하고,
    상기 (d1) 공정은, 상기 픽업 헤드의 각속도 및 가속도를 검출 가능한 제2 센서의 측정 결과에 기초하여 상기 픽업 헤드의 동작을 제어하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 (d) 공정은, 상기 픽업 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 6축 전 방향의 진동을 상기 제2 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하고, 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 다이 공급부로부터 공급된 다이를 기판, 또는 상기 기판에 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩부와,
    본딩부를 제어하는 제어부와,
    픽업부
    를 구비하고,
    상기 본딩부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 본딩 헤드와,
    상기 본딩 헤드를 이동시키는 구동축을 구비한 구동부와,
    상기 본딩 헤드의 가속도를 검출 가능한 센서
    를 구비하고,
    상기 픽업부는,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿을 구비한 픽업 헤드와,
    상기 픽업 헤드를 이동시키는 구동축을 구비한 구동부와,
    상기 픽업 헤드의 각속도 및 가속도를 검출 가능한 제2 센서
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 본딩 헤드가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 진동을 상기 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는 역위상 가산 파형 산출부와,
    상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는 진동 억제용 명령 파형 생성부
    를 구비하고,
    상기 픽업 헤드가 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 동작할 때의 6축 전 방향의 진동을 상기 제2 센서로 측정하고, 측정한 진동 파형으로부터 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 진동 성분을 추출하고, 추출한 진동 성분을 캔슬하기 위한 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 생성하는 역위상 가산 파형 산출부와,
    상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 명령 파형에 상기 X축 방향, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 역위상 가산 파형을 가산하여 진동 억제용 명령 파형을 생성하는 진동 억제용 명령 파형 생성부
    를 구비하는, 다이 본딩 장치.
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