KR102297846B1 - 다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

픽업성의 확인이나 콜릿 기울기(틸팅)의 확인을 자동으로 행하는 다이 본딩 장치를 제공하는 것이다.
다이 본딩 장치는, 다이를 밑에서부터 밀어올려 다이싱 테이프로부터 박리시키는 밀어 올림 유닛과, 박리한 상기 다이를 흡착시켜 기판 상에 본딩하는 다이 본딩부를 구비한다. 상기 밀어 올림 유닛은, 밀어 올림 지그와, 상기 밀어 올림 지그가 설치되는 하우징을 구비한다. 상기 밀어 올림 지그 대신에 측정 지그를 상기 하우징에 설치 및 상기 하우징으로부터 분리 가능하다. 상기 밀어 올림 지그는 돔 안에 상기 다이싱 테이프를 밀어올리는 블록을 갖는다. 상기 측정 지그는 돔 안에 측정 기기가 수납된다.

Description

다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 {DIE BONDING APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 다이 본딩 장치에 관한 것이며, 예를 들어 밀어 올림 지그가 교환 가능한 다이 본더에 적용 가능하다.
반도체 장치의 제조 공정의 일부에 반도체 칩(이하, 간단히 다이라고 함)을 배선 기판이나 리드 프레임 등(이하, 간단히 기판이라고 함)에 탑재하여 패키지를 조립하는 공정이 있으며, 패키지를 조립하는 공정의 일부에, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라고 함)로부터 다이를 분할하는 공정(다이싱 공정)과, 분할한 다이를 기판 상에 탑재하는 본딩 공정이 있다. 본딩 공정에 사용되는 반도체 제조 장치가 다이 본더 등의 다이 본딩 장치이다.
본딩 공정 중에는 웨이퍼로부터 분할된 다이를 박리하는 박리 공정이 있다. 박리 공정에서는, 이들 다이를 웨이퍼 홀더에 보유 지지된 다이싱 테이프로부터 1개씩 박리하고, 박리한 다이를 콜릿이라고 불리는 흡착 지그를 사용하여 픽업하여 기판 상으로 반송한다.
다이 본더는 다이싱 테이프의 밑(이면)에 밀어 올림 유닛이 설치되어 있고, 이 밀어 올림 유닛이 상승하여 다이싱 테이프 상의 다이를 밀어올려 다이싱 테이프로부터 다이를 박리하는 것이다. 다이를 밀어올리는 밀어 올림 유닛의 선단에는 밀어 올림 지그가 설치되어 있다. 이 밀어 올림 지그에는 다이의 중앙을 밀어올리는 내측 블록이나 이 내측 블록의 네 코너에 마련된 4개의 박리 기점 형성 핀 등이 설치되어 있다.
일본 특허 공개 제2013-172122호 공보
박리 공정에서는 다이의 픽업성의 확인ㆍ조정이나 콜릿 장착 상태(콜릿 장착 위치, 높이, 기울기나 콜릿 흡착면의 마모 등)의 확인ㆍ조정이 필요한데, 이것들은 사람 손 등으로 행해진다.
본 개시의 과제는, 픽업성의 확인이나 콜릿 상태의 확인을 용이하게 행하는 것이 가능한 다이 본딩 장치를 제공하는 것이다.
그 밖의 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, 다이를 밑에서부터 밀어올려 다이싱 테이프로부터 박리시키는 밀어 올림 유닛과, 박리한 상기 다이를 흡착시켜 기판 상에 본딩하는 다이 본딩부를 구비한다. 상기 밀어 올림 유닛은, 밀어 올림 지그와, 상기 밀어 올림 지그가 설치되는 하우징을 구비한다. 상기 밀어 올림 지그 대신에 측정 지그를 상기 하우징에 설치 및 상기 하우징으로부터 분리 가능하다. 상기 밀어 올림 지그는 돔 안에 상기 다이싱 테이프를 밀어올리는 블록을 갖는다. 상기 측정 지그는 돔 안에 측정 기기가 수납된다.
상기 다이 본딩 장치에 따르면, 픽업성의 확인이나 콜릿 장착 상태의 확인을 용이하게 행하는 것이 가능하다.
도 1은, 실시 형태의 밀어 올림 지그 및 측정 지그의 교환에 대하여 설명하는 개념도이다.
도 2는, 도 1의 밀어 올림 지그 및 측정 지그의 교환에 대하여 설명하는 개념 상면도이다.
도 3은, 도 1의 측정 지그(80A)를 설명하는 도면이다.
도 4는, 도 1의 측정 지그(80B)를 설명하는 도면이다.
도 5는, 도 1의 측정 지그(80C)를 설명하는 도면이다.
도 6은, 실시예에 관한 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다.
도 7은, 도 6에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때, 픽업 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
도 8은, 도 6의 웨이퍼 테이블의 외관 사시도를 도시하는 도면이다.
도 9는, 도 6의 웨이퍼 테이블의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은, 도 8의 웨이퍼 테이블로부터 웨이퍼 홀더를 분리한 상태를 도시하는 상면도이다.
도 11은, 도 9의 밀어 올림 지그의 사시도이다.
도 12는, 도 11의 (C)의 단면도이다.
도 13은, 도 9의 하우징의 사시도이다.
도 14는, 도 11의 어댑터와 도 13의 하우징이 합체된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 15는, 도 11의 밀어 올림 지그와 도 13의 하우징이 합체된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 16은, 도 10의 교환 암의 사시도이다.
도 17은, 도 10의 밀어 올림 지그의 돔부의 단면도이다.
도 18은, 도 6의 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
다이의 픽업성의 확인은 하기 중 어느 것에 의해 행하는데, 하기와 같은 문제가 있다.
(1) 로드셀을 내장한 밀어 올림 지그형 측정기를 설치하여, 웨이퍼 박리 하중을 측정하여 행한다. 측정 후, 통상의 밀어 올림 지그로 교체한다. 이것은 인력에 의한 것이므로, 조정에 긴 작업 시간을 요한다.
(2) 장치에 올려 놓기 전의 웨이퍼에 대하여 사전에 다이얼 게이지 등으로 박리력을 측정한다. 설정 결과가 최적이라는 보증이 없다.
(3) 작업자의 경험에 따른 시행 착오에 의해 픽업 조건과 같은 파라미터를 결정한다. 웨이퍼의 특성 변화에 따라, 픽업성이 변화하였을 때, 생산을 계속하기가 어렵다.
또한, 콜릿 장착 상태 확인, 조정은 하기와 같이 행하는데, 하기와 같은 문제가 있다.
생산을 멈추고, 돔 위에 감압지를 두고, 전용 치공구를 콜릿부에 설치하여 감압지에 위에서부터 압박하여 장착 상태의 확인, 조정을 행한다. 조정 후에는 통상의 콜릿으로 교체한다. 장치 가동 중인 상태는 확인할 수 없다. 인력에 의한 조정 작업이기 때문에, 작업자에 따라 조정 결과에 변동이 생긴다.
이하, 실시 형태 및 실시예에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 실제의 양태에 비하여, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 표현되는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다.
실시 형태의 반도체 제조 장치에서는, 측정 기기를 통상의 밀어 올림 지그와 동일 형상의 돔 내에 내장하여 측정 지그를 구성하고, 통상의 밀어 올림 지그와 측정 지그를 자동으로 교환한다. 실시 형태의 반도체 제조 장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한다.
도 1은, 실시 형태의 밀어 올림 지그 및 측정 지그의 교환에 대하여 설명하는 개념도이다. 도 2는, 도 1의 밀어 올림 지그 및 측정 지그의 교환에 대하여 설명하는 개념 상면도이다.
밀어 올림 지그(80)는 밀어 올림 유닛(13)의 선단의 하우징(131)에 설치되며, 밀어 올림 유닛(13)이 상승하여 다이싱 테이프 상의 다이를 밀어올려 다이싱 테이프로부터 다이를 박리하는 데 사용되는 통상의 밀어 올림 지그이다. 밀어 올림 지그(80)의 내부에는 다이의 중앙을 밀어올리는 블록 등이 마련되어 있다.
측정 지그(80A)는 밀어 올림 유닛(13)의 선단의 하우징(131)에 설치되며, 픽업성의 확인에 사용된다. 측정 지그(80A)의 내부에는 로드셀 등이 마련되어 있다.
측정 지그(80B)는 밀어 올림 유닛(13)의 선단의 하우징(131)에 설치되며, 픽업성의 확인 및 콜릿의 장착 상태 등에 사용한다. 측정 지그(80B)의 내부에는 카메라 등의 촬상 장치가 마련되어 있다.
측정 지그(80C)는 밀어 올림 유닛(13)의 선단의 하우징(131)에 설치되며, 콜릿의 기울기의 확인에 사용한다. 측정 지그(80C)의 내부에는 변위계 등이 마련되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 밀어 올림 지그(80) 및 측정 지그(80A 내지 80C)는 지그 스토커(95)에 보유 지지되고, 지그 스토커(95)가 회전하여, 도시하지 않은 교환 암이 밀어 올림 지그(80) 또는 측정 지그(80A 내지 80C)를 파지하여, 지그 스토커(95)와 밀어 올림 유닛(13)의 사이를 이동하여 자동적으로 교환된다.
이어서, 측정 지그의 구조 및 동작에 대하여 도 3 내지 도 5를 사용하여 설명한다. 도 3은, 도 1의 측정 지그(80A)를 설명하는 도면이며, 도 3의 (A)는 측정 지그(80A)의 돔부의 단면도이고, 도 3의 (B)는 측정 시의 단면도이다. 도 4는, 도 1의 측정 지그(80B)를 설명하는 도면이며, 도 4의 (A)는 측정 지그(80B)의 돔부의 단면도이고, 도 4의 (B)는 밀어 올림 지그로 밀어올렸을 때의 단면도이고, 도 4의 (C)는 측정 지그(80B)에 의한 측정 시의 단면도이고, 도 4의 (D)는 콜릿의 흡착면의 촬상 시의 단면도이다. 도 5는, 도 1의 측정 지그(80C)를 설명하는 도면이며, 도 5의 (A)는 측정 지그(80C)의 돔부의 단면도이고, 도 5의 (B)는 측정 지그(80C)에 의한 측정 시의 단면도이다.
측정 지그(80A)의 돔(81A)의 외형 및 크기는 밀어 올림 지그(80)의 돔과 마찬가지, 또는 교환 암으로 핸들링하여 장착할 수 있는 크기이다. 측정 지그(80B)의 돔(81B)의 크기는 밀어 올림 지그(80)의 돔과 마찬가지, 또는 교환 암으로 핸들링하여 장착할 수 있는 크기이며, 돔(81B)의 외형은 상면을 제외하고 밀어 올림 지그(80)의 돔과 마찬가지 또는 교환 암으로 핸들링하여 장착할 수 있는 것이다. 측정 지그(80C)의 돔(81C)의 크기는 밀어 올림 지그(80)의 돔과 마찬가지, 또는 교환 암으로 핸들링하여 장착할 수 있는 크기이며, 돔(81C)의 외형은 밀어 올림 지그(80)의 돔과 마찬가지, 또한 교환 암으로 핸들링할 수 있는 것이다.
도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 돔(81A)의 중심부에는, 다이싱 테이프(16)를 상방으로 밀어올리는 1개의 블록(84A)이 내장되어 있다. 블록(84A)은 로드셀(85A)을 통하여 베이스 블록(86A)에 연결되고, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 상하 이동하는 밀어 올림 샤프트(88A)에 연동되어 상하 이동하도록 되어 있다. 또한, 베이스 블록(86A)과 베이스부(89A)의 사이에 압축 코일 스프링(87A)이 마련되어 있다. 로드셀(85A)에 필요한 배선은 베이스 블록(86A) 및 샤프트(88A)를 따라 또는 그 내부에 배치되며, 후술하는 어댑터 내의 송신기에 의한 무선 전송 또는 유선 접속으로 밀어 올림 유닛(13)의 본체에 마련되는 수신기 또는 배선과 접속된다.
도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 측정 지그(80A)를 상승시켜 그 상면을 다이싱 테이프(16)의 이면에 접촉시켜, 측정 지그(80A)의 상승을 정지시킨 후, 밀어 올림 샤프트(88A)를 위로 구동하여 블록(84A)을 밀어올려, 다이싱 테이프(16)로부터 다이(D)를 박리하는 힘을 로드셀(85A)의 압축력으로서 측정한다.
도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 돔(81B)의 중심부에는, 렌즈 및 이미지 센서를 갖는 카메라(촬상 장치)(85B)가 내장되어 있고, 돔(81B)의 상면은 카메라(85B)의 폭과 동등하게 개구되어 있다. 카메라(85B)에 필요한 배선은 후술하는 어댑터까지 뻗어 있으며, 어댑터 내의 송신기에 의한 무선 전송 또는 유선 접속으로 밀어 올림 유닛(13)의 본체에 마련되는 수신기 또는 배선과 접속된다.
도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 밀어 올림 지그(80)를 상승시켜 그 상면을 다이싱 테이프(16)의 이면에 접촉시켜, 밀어 올림 지그(80)의 상승을 정지시킨 후, 밀어 올림 샤프트(88)를 위로 구동하여 블록(84)을 밀어올린다. 블록(84)을 내린 후, 밀어 올림 지그(80)를 측정 지그(80B)로 교환한다. 측정 지그(80B)에는 카메라(85B)가 설치되어 있고, 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 밀어 올림 지그(80)로 박리시킨 다이 박리 상태를 하면에서 다이싱 테이프(16) 너머로 촬상한다.
또한, 도 4의 (D)에 도시하는 바와 같이, 측정 지그(80B)는 콜릿(22)의 다이 흡착면을 밑에서 직접 촬상한다. 이에 의해, 교환 후의 콜릿의 장착 상태 확인이나 사용 중인 콜릿의 마모나 이물 부착을 확인하는 것이 가능하게 된다.
도 5의 (A)에 도시하는 바와 같이, 측정 지그(80C)는 돔 표면으로부터 복수의 프로브(84C)가 튀어나오도록 배치되어 있고, 돔(81B)의 상면은 프로브(84C)의 위치에 개구를 갖는다. 또한, 프로브(84C) 그 자체는 스프링백 기구를 갖는다. 프로브(84C)의 근원에는 변위계(85C)가 존재하며, 프로브(84C)의 압입량을 측정 가능하게 한다. 변위계(85C)에 필요한 배선은 후술하는 어댑터까지 뻗어 있으며, 어댑터 내의 송신기에 의한 무선 전송 또는 유선 접속으로 밀어 올림 유닛(13)의 본체에 마련되는 수신기 또는 배선과 접속된다.
도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 콜릿(22)을 위에서 측정 지그(80C)에 압박함으로써 프로브(84C)의 압입량의 차이로부터 돔(81C)에 대한 콜릿(22)의 기울기 상태를 측정한다.
실시 형태에 따르면, 측정기가 내장된 측정 지그를 장치 내에 설치함으로써 긴 시간 생산을 멈추지 않고 자동으로 계측하는 것이 가능하게 된다. 또한, 생산 개시 전의 기울기 조정이나 픽업 조건의 설정이 용이해져, 단시간화하는 것이 가능하다. 또한, 생산 중의 웨이퍼 특성의 변화나 콜릿 기울기의 이상을 생산 중에 인라인으로 측정, 재교정을 행함으로써 생산에 대한 영향을 저감시키는 것이 가능하다. 또한, 밀어 올림 지그, 콜릿, 웨이퍼의 조건이 바뀌면 픽업 미스나 크랙 등의 트러블로 되지만, 사전에(자동으로) 검사할 수 있으므로 트러블을 미연에 방지하는 것이 가능하게 된다.
<실시예>
도 6은, 실시예에 관한 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다. 도 7은, 도 6에 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(P)라고 함)를 프린트한 기판(S)에 실장하는 다이(D)를 공급하는 다이 공급부(1)와, 픽업부(2)와, 중간 스테이지부(3)와, 본딩부(4)와, 반송부(5)와, 기판 공급부(6K)와, 기판 반출부(6H)와, 각 부의 동작을 감시하여 제어하는 제어부(7)를 갖는다. Y축 방향이 다이 본더(10)의 전후 방향이고, X축 방향이 좌우 방향이다. 다이 공급부(1)가 다이 본더(10)의 전방측에 배치되고, 본딩부(4)가 안측에 배치된다.
우선, 다이 공급부(1)는 기판(S)의 패키지 에어리어(P)에 실장하는 다이(D)를 공급한다. 다이 공급부(1)는, 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 테이블(12)과, 웨이퍼(11)로부터 다이(D)를 밀어올리는 점선으로 나타내는 밀어 올림 유닛(13)을 갖는다. 다이 공급부(1)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해 XY 방향으로 이동하여, 픽업할 다이(D)를 밀어 올림 유닛(13)의 위치로 이동시킨다.
픽업부(2)는, 다이(D)를 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 방향으로 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다. 픽업 헤드(21)는, 밀어올려진 다이(D)를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(22)(도 7도 참조)을 갖고, 다이 공급부(1)로부터 다이(D)를 픽업하여, 중간 스테이지(31)에 적재한다. 픽업 헤드(21)는, 콜릿(22)을 승강, 회전 및 X 방향으로 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다.
중간 스테이지부(3)는, 다이(D)를 일시적으로 적재하는 중간 스테이지(31)와, 중간 스테이지(31) 상의 다이(D)를 인식하기 위한 스테이지 인식 카메라(32)를 갖는다.
본딩부(4)는, 중간 스테이지(31)로부터 다이(D)를 픽업하여, 본딩 스테이지(BS) 상에 반송되어 오는 기판(S)의 패키지 에어리어(P) 상에 본딩하거나, 또는 이미 기판(S)의 패키지 에어리어(P) 상에 본딩된 다이 상에 적층하는 형태로 본딩한다. 본딩부(4)는, 픽업 헤드(21)와 마찬가지로 다이(D)를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(42)(도 7도 참조)을 구비하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 구동부(43)와, 기판(S)의 패키지 에어리어(P)의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여, 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다.
이러한 구성에 의해, 본딩 헤드(41)는, 스테이지 인식 카메라(32)의 촬상 데이터에 기초하여 픽업 위치ㆍ자세를 보정하고, 중간 스테이지(31)로부터 다이(D)를 픽업하여, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판(S)에 다이(D)를 본딩한다.
반송부(5)는, 기판(S)을 파지하여 반송하는 기판 반송 갈고리(51)와, 기판(S)이 이동하는 반송 레인(52)을 갖는다. 기판(S)은, 반송 레인(52)에 마련된 기판 반송 갈고리(51)의 도시하지 않은 너트를 반송 레인(52)을 따라 마련된 도시하지 않은 볼 나사로 구동함으로써 X 방향으로 이동된다.
이러한 구성에 의해, 기판(S)은, 기판 공급부(6K)로부터 반송 레인(52)을 따라 본딩 위치까지 이동하고, 본딩 후, 기판 반출부(6H)까지 이동하여, 기판 반출부(6H)에 기판(S)을 전달한다.
제어부(7)는, 다이 본더(10)의 각 부의 동작을 감시하여 제어하는 프로그램(소프트웨어)을 저장하는 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 중앙 처리 장치(CPU)를 구비한다.
다이 본더(10)는, 웨이퍼(11) 상의 다이(D)의 자세를 인식하는 웨이퍼 인식 카메라(24)와, 중간 스테이지(31)에 적재된 다이(D)의 자세를 인식하는 스테이지 인식 카메라(32)와, 본딩 스테이지(BS) 상의 실장 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다. 인식 카메라간의 자세 어긋남 보정을 해야만 하는 것은, 본딩 헤드(41)에 의한 픽업에 관여하는 스테이지 인식 카메라(32)와, 본딩 헤드(41)에 의한 실장 위치에 대한 본딩에 관여하는 기판 인식 카메라(44)이다.
이어서, 도 8, 도 9를 사용하여 웨이퍼 테이블(12)의 구성을 설명한다. 도 8은, 도 6의 웨이퍼 테이블의 외관 사시도를 도시하는 도면이다. 도 9는, 도 8의 웨이퍼 테이블의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8, 도 9에 있어서, 웨이퍼 테이블(12)은 웨이퍼 링(14)을 보유 지지하는 익스팬드 링(15)과, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되고 복수의 다이(D)가 접착된 다이싱 테이프(16)를 수평으로 위치 결정하는 지지 링(17)(도 8에 도시함)과, 지지 링(17)의 내측에 배치되고 다이(D)를 상방으로 밀어 올리기 위한 밀어 올림 유닛(13)(도 9에 도시함)을 갖는다.
상세는 후술하지만, 밀어 올림 유닛(13)은 밀어 올림 유닛 본체(도시하지 않음)와 하우징(131)과 밀어 올림 지그로 구성되며, 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 상하 방향으로 이동하도록 되어 있고, 수평 방향으로는 웨이퍼 테이블(12)이 이동하도록 되어 있다.
웨이퍼 테이블(12)은 X 베이스(19) 상에 탑재되어 있고, 이 X 베이스(19)에 의해 웨이퍼 테이블(12)이 X축 방향으로 이동하도록 되어 있다. X 베이스(19)의 하방에는 Y 베이스(20)가 설치되어 있고, 이 Y 베이스(20)에 의해 웨이퍼 테이블(12)을 X 베이스(19)마다 Y축 방향으로 이동시키도록 되어 있다.
웨이퍼 테이블(12)은, 다이(D)를 밀어올릴 때, 웨이퍼 링(14)을 보유 지지하고 있는 익스팬드 링(15)을 하강시킨다. 그 결과, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되어 있는 다이싱 테이프(16)가 잡아늘여져 다이(D)의 간격이 넓어지고, 밀어 올림 유닛(13)에 의해 다이(D)의 하방으로부터 다이(D)를 밀어올려, 다이(D)의 픽업성을 향상시키도록 되어 있다.
또한, 웨이퍼(11)와 다이싱 테이프(16)의 사이에 다이 어태치 필름(18)이라고 불리는 필름형 접착 재료를 첩부하고 있다. 다이 어태치 필름(18)을 갖는 웨이퍼에서는, 다이싱은 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)에 대하여 행해진다. 따라서, 박리 공정에서는, 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)을 다이싱 테이프(16)로부터 박리한다.
도 10은, 도 8의 웨이퍼 테이블로부터 웨이퍼 홀더를 분리한 상태를 도시하는 상면도이다.
도 10에 있어서, Y 베이스(20)에는 밀어 올림 유닛(13)이 설치되어 있다. 이 밀어 올림 유닛(13) 근방에서, X 베이스(19)에는 교환 암(94)이 설치되어 있다. 이 교환 암(94)은 밀어 올림 지그(80) 등을 파지하는 것이다. Y 베이스(20)에는 지그 스토커(95)가 설치되어 있고, 지그 스토커(95)에는 밀어 올림 지그(80) 및 실시 형태의 측정 지그(80A, 80B, 80C)가 세트되어 있다. 도 10에서는 지그 스토커(95)에 세트된 밀어 올림 지그(80)를 교환 암(94)이 파지한 상태를 도시하고 있다.
본 실시예에 따르면, 지그 스토커(95)가 회전하여, 필요한 밀어 올림 지그(80) 등을 교환 암(94)이 파지하기 쉬운 위치까지 이동시키도록 되어 있다. 목적의 밀어 올림 지그(80) 등을 교환 암(94)은 밀어 올림 유닛(13)의 바로 위까지 X 베이스(19)에 의해 이동시킨다.
이미 밀어 올림 지그(80) 등이 빠지고 하우징(131)만으로 된 밀어 올림 유닛(13)의 바로 위에서 정지한 밀어 올림 지그(80) 등에 대하여 하우징(131)이 상승하여 합체하게 된다. 또한, 하우징(131)의 상세는 후술한다.
도 11은, 도 9의 밀어 올림 지그의 사시도이며, 도 11의 (A)는 밀어 올림 지그의 돔 부분을 도시하고, 도 11의 (B)는 어댑터 부분을 도시한다. 도 11의 (C)는 도 11의 (A)의 돔과 도 11의 (B)의 어댑터가 합체된 상태의 사시도이다. 도 12는, 도 11의 (C)의 단면도이다. 도 12에 있어서 돔 상면에는 개구 및 흡인구 등이 형성되고, 개구에는 밀어 올림 블록 등이 배치되어 있지만, 생략되어 있다. 또한, 도 12에 있어서 돔 내에는 밀어 올림 블록 등이 마련되어 있지만, 생략되어 있다.
도 11의 (A)에 있어서, 돔(81)의 내부에는 밀어 올림 블록 등이 수납되어 있다. 너트(93)는 어댑터(91)와 돔(81)을 연결할 때 사용한다.
도 11의 (B)에 있어서, 어댑터(91)에는 3개의 얼라인먼트 핀(92)이 설치되어 있다. 이 얼라인먼트 핀(92)은 밀어 올림 지그(80)를 반송할 때 사용하는 것이다. 얼라인먼트 핀(92)은 도 8에 도시한 바와 같이, 정연히 정렬된 다이(D)의 방향에 대하여 밀어 올림 블록의 방향이 결정되기 때문에 교환 암(94)이 밀어 올림 지그(80)를 파지하였을 때, 밀어 올림 지그(80)의 방향이 잘못되지 않도록 하기 위한 것이다. 어댑터(91)의 상부에는 밀어 올림 샤프트(88)가 노출되어 있다.
도 11의 (C), 도 12에 있어서, 돔(81)의 하방에는 어댑터(91)가 연결되어 있으며, 후술하는 하우징과 연결되는 부분으로 된다. 이 어댑터(91)와 돔(81)은 너트(93)에 의해 연결된다. 이 어댑터(91)와 돔(81)이 연결된 상태가 밀어 올림 지그(80)로 된다. 이러한 밀어 올림 지그(80) 등이 도 10에 도시한 지그 스토커(95)에 세트된다.
도 13은, 도 9의 하우징의 사시도이다. 도 14는, 도 11의 어댑터와 도 13의 하우징이 합체된 상태를 도시하는 단면도이다. 도 15는, 도 11의 밀어 올림 지그와 도 13의 하우징이 합체된 상태를 도시하는 사시도이다. 도 14에 있어서 어댑터(91) 내의 구성은 생략되어 있다.
도 13에 있어서, 밀어 올림 유닛(13)의 하우징(131)은 밀어 올림 유닛 본체(도시하지 않음)에 설치되고, 도 11에서 설명한 어댑터(91)를 삽입하기 위해 볼(bowl)형의 받침으로 되어 있다. 도 13, 도 14에 도시하는 바와 같이, 이 하우징(131)의 외주에는 추가로 어댑터(91)를 걸기 위한 볼형 돌기(131c)를 내측에 마련한 링재(131a)가 마련되어 있다. 볼형 돌기(131c)는 하우징(131)에 마련된 관통 구멍(131b)을 관통하여, 어댑터(91)의 외주에 복수개 마련된 오목부(91a)에 들어가도록 되어 있다. 링재(131a)는 스프링(131d)으로 지지되어 있고, 볼형 돌기(131c)가 하우징(131)의 관통 구멍(131b)과 어댑터(91)의 오목부(91a)에 들어갈 때까지 유연하게 위치가 변동되도록 되어 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, 도 14에 도시하는 바와 같이, 어댑터(91)가 하우징(131)의 내부에 삽입되면, 어댑터(91)의 측벽이 링재(131a)의 볼형 돌기(131c)를 펴서 넓히게 된다. 또한 어댑터(91)를 압입하면, 볼형 돌기(131c)가 어댑터(91)의 오목부(91a)에 들어가 로크된다.
어댑터(91)와 하우징(131)의 도킹 동작을 설명하면, 돔(81) 내의 진공 포트(도시하지 않음)가 막혀 있기 때문에 진공압이 상승하여, 어댑터(91)가 하우징(131) 내로 흡입되어 도킹된다. 한편, 어댑터(91)의 분리는, 진공 포트가 막히면 하우징(131) 내가 가압됨으로써 어댑터(91)가 하우징(131) 내로부터 튕겨져 나온다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면 어댑터(91)와 하우징(131)은 확실하게 로크되어 밀착성을 유지할 수 있는 것이다. 그 결과, 도 15에 도시하는 바와 같이, 어댑터(91)를 통하여 밀어 올림 지그(80)의 돔(81)과 하우징(131)이 합체하게 된다.
도 16은, 도 10의 교환 암의 사시도이다.
도 16에 있어서, 교환 암(94)에는 밀어 올림 지그(80)에 설치된 얼라인먼트 핀(92)과 대향하는 위치에 절결부(94a)가 마련되어 있다. 얼라인먼트 핀(92)은 교환 암(94)이 횡방향에서 파지하기 때문에 이동하였을 때 밀어 올림 지그(80)의 방향이 변화하지 않도록 위치 결정용으로서 마련되어 있다.
또한, 얼라인먼트 핀(92)이 확실하게 절결부(94a) 내에 들어가도록, 얼라인먼트 핀(92)을 스프링(도시하지 않음)으로 지지하여, 무너져도 절결부(94a) 내에서 원래 위치로 복귀되도록 하면 된다.
또한, 밀어 올림 지그 대신에 측정 지그(80A, 80B, 80C)로 교체가 가능하게 하기 위해, 적어도 측정 지그(80A, 80B, 80C)의 어댑터가 하우징(131)과 연결되는 부분 및 교환 암(94)과 연결되는 부분의 형상, 구조, 크기는 어댑터(91)와 동일하다. 측정 지그(80A, 80B, 80C)의 어댑터 전체의 형상, 구조, 크기는 어댑터(91)와 동일해도 된다. 측정 지그(80A, 80B, 80C)의 돔(81A, 81B, 81C)이 측정 지그(80A, 80B, 80C)의 어댑터와 연결되는 부분의 형상, 구조, 크기는 밀어 올림 지그(80)와 동일한 것이 바람직하다.
이어서, 밀어 올림 지그의 구조에 대하여 도 17을 사용하여 설명한다. 도 17은, 도 10의 밀어 올림 지그의 돔부의 단면도이다.
밀어 올림 지그(80)의 돔(81)의 상면의 주변부에는, 복수의 흡인구(82) 및 동심원형으로 형성된 복수의 홈(83)이 마련되어 있다. 흡인구(82) 및 홈(83)의 각각의 내부는, 밀어 올림 지그(80)를 상승시켜 그 상면을 다이싱 테이프(16)의 이면에 접촉시켰을 때, 도시하지 않은 흡인 기구에 의해 감압되어, 다이싱 테이프(16)의 이면이 돔(81)의 상면에 밀착되도록 되어 있다.
돔(81)의 중심부에는, 다이싱 테이프(16)를 상방으로 밀어올리는 3개의 블록(84 내지 86)이 내장되어 있다. 3개의 블록(84 내지 86)은, 가장 사이즈가 큰 외측 블록(84)의 내측에, 그보다 사이즈가 작은 중간 블록(85)이 배치되고, 또한 그 내측에 가장 사이즈가 작은 내측 블록(86)이 배치되어 있다.
돔(81)의 상면의 주변부와 외측 블록(84)의 사이, 및 3개의 블록(84 내지 86)의 사이에는, 간극이 마련되어 있다. 이들 간극의 내부는, 도시하지 않은 흡인 기구에 의해 감압되도록 되어 있고, 돔(81)의 상면에 다이싱 테이프(16)의 이면이 접촉하면, 다이싱 테이프(16)가 하방으로 흡인되어, 블록(84 내지 86)의 상면에 밀착된다.
3개의 블록(84 내지 86)은, 외측 블록(84)과 중간 블록(85)의 사이에 개재되는 제1 압축 코일 스프링(87a), 중간 블록(85)과 내측 블록(86)의 사이에 개재되고, 제1 압축 코일 스프링(87a)보다 용수철 상수가 큰 제2 압축 코일 스프링(87b), 및 내측 블록(86)에 연결되고, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 상하 이동하는 밀어 올림 샤프트(88)에 연동되어 상하 이동하도록 되어 있다.
측정 지그(80A, 80B, 80C)의 어댑터 내에 송신기를 수납하는 경우에는, 예를 들어 전지 구동의 무선 마이크로컴퓨터 모듈(상품명: TWELITE-트와일라이트(모노와이어리스 가부시키가이샤)) 등을 사용한다. 또한, 측정 지그(80A, 80B, 80C)의 배선과 하우징(131)의 배선을 접속하는 경우에는 예를 들어 밀어 올림 샤프트(88)를 통하여 행한다.
이어서, 실시예에 관한 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법에 대하여 도 18을 사용하여 설명한다. 도 18은, 도 6의 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
우선, 생산 개시 전에 측정 지그(80A)에 의해 다이싱 테이프로부터 다이를 박리하는 힘을 측정하거나, 측정 지그(80B)에 의해 다이의 박리 상태를 측정하거나 하여 픽업 조건을 설정한다. 또한, 측정 지그(80C)에 의해 콜릿의 기울기를 측정하여 조정한다.
스텝 S11: 웨이퍼(11)로부터 분할된 다이(D)가 첩부된 다이싱 테이프(16)를 보유 지지한 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트(도시하지 않음)에 수납하고, 다이 본더(10)에 반입한다. 제어부(7)는 웨이퍼 링(14)이 충전된 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 링(14)을 다이 공급부(1)에 공급한다. 또한, 기판(S)을 준비하고, 다이 본더(10)에 반입한다. 제어부(7)는 기판 공급부(6K)로 기판(S)을 반송 레인(52)에 적재한다.
스텝 S12: 제어부(7)는 웨이퍼 링(14)에 보유 지지된 다이싱 테이프(16)로부터 다이(D)를 픽업한다.
스텝 S13: 제어부(7)는 픽업한 다이(D)를 기판(S)의 패키지 에어리어(P) 상에 탑재 또는 이미 본딩한 다이 상에 적층한다. 보다 구체적으로는, 제어부(7)는 다이싱 테이프(16)로부터 픽업한 다이(D)를 중간 스테이지(31)에 적재하고, 본딩 헤드(41)로 중간 스테이지(31)로부터 다시 다이(D)를 픽업하여, 반송되어 온 기판(S)의 패키지 에어리어(P)에 본딩한다.
스텝 S14: 제어부(7)는 기판 반송 갈고리(51)로 기판(S)을 기판 반출부(6H)까지 이동시켜 기판 반출부(6H)에 기판(S)을 전달하고 다이 본더(10)로부터 기판(S)을 반출한다(기판 언로딩).
상기 스텝을 소정 횟수 반복한 후, 또는 이상이 검출된 경우, 측정 지그(80A)에 의해 다이싱 테이프로부터 다이를 박리하는 힘을 측정하거나, 측정 지그(80B)에 의해 다이의 박리 상태를 측정하거나 하여 픽업 조건을 설정한다. 또한, 측정 지그(80C)에 의해 콜릿의 장착 상태를 측정하여 조정한다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시 형태 및 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 변경 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들어, 실시예에서는, 지그 스토커는 4개의 지그를 수납 가능한 예에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 2개 이상 3개 이하여도 되고, 4개 이상이어도 된다. 또한, 지그 스토커에는 밀어 올림 지그를 1개 수납하는 예에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 2개 이상의 밀어 올림 지그를 수납하도록 해도 된다. 이 경우, 밀어 올림 지그는 상이한 품종에 대응하는 것이다.
또한, 실시 형태에서는 측정 지그로서, 렌즈 및 이미지 센서를 갖는 카메라(촬상 장치)나 변위계를 사용하고 있지만, 예를 들어 광학 방식 지문 센서 또는 정전 용량식 지문 센서 등의 지문 센서를 사용하여 접촉한 부분의 미세한 요철까지 검출하여 고정밀도로 콜릿 장착 상태나 콜릿의 형상(마모, 이물 부착)을 검출하도록 해도 된다. 또한, 자동으로 콜릿을 교환하였을 때의, 콜릿의 품종 등록이나 확인에 지문 센서를 사용해도 된다. 또한, 진공 센서를 내장하여, 콜릿의 다이 흡착압을 측정하도록 해도 된다.
또한, 실시 형태에서는 콜릿 장착 상태 등의 확인에 대하여 설명하였지만, 측정 결과에 기초하여 콜릿의 위치나 높이, 각도를 자동으로 조정하도록 해도 된다.
또한, 측정 지그나 센서의 전원 공급에 대해서도 와이어리스 급전 방식을 사용해도 된다.
또한, 픽업부와 얼라인먼트부와 본딩부를 포함하는 실장부 및 반송 레인을 복수조 구비한 다이 본더여도 되고, 픽업부와 얼라인먼트부와 본딩부를 포함하는 실장부를 복수조 구비하고, 반송 레인은 1개 구비해도 된다.
또한, 실시예에서는, 다이 어태치 필름을 사용하는 예를 설명하였지만, 기판에 접착제를 도포하는 프리폼부를 마련하고 다이 어태치 필름을 사용하지 않아도 된다.
또한, 실시예에서는, 다이 공급부로부터 다이를 픽업 헤드로 픽업하여 중간 스테이지에 적재하고, 중간 스테이지에 적재된 다이를 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 다이 본더에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다이 공급부로부터 다이를 픽업하는 반도체 제조 장치에 적용 가능하다.
예를 들어, 중간 스테이지와 픽업 헤드가 없고, 다이 공급부의 다이를 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 다이 본더에도 적용 가능하다.
또한, 중간 스테이지가 없고, 다이 공급부로부터 다이를 픽업하여 다이 픽업 헤드를 위로 회전시켜 다이를 본딩 헤드에 전달하여 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 플립 칩 본더에 적용 가능하다.
또한, 중간 스테이지와 본딩 헤드가 없고, 다이 공급부로부터 픽업 헤드로 픽업한 다이를 트레이 등에 적재하는 다이 소터에 적용 가능하다.
10: 다이 본더
1: 다이 공급부
12: 웨이퍼 테이블
13: 밀어 올림 유닛
131: 하우징
14: 웨이퍼 링
15: 익스팬드 링
16: 다이싱 테이프
17: 지지 링
18: 다이 어태치 필름
19: X 베이스
20: Y 베이스
2: 픽업부
21: 픽업 헤드
22: 콜릿
3: 중간 스테이지부
31: 중간 스테이지
4: 본딩부
41: 본딩 헤드
42: 콜릿
5: 반송부
51: 기판 반송 갈고리
7: 제어부
80: 밀어 올림 지그
80A, 80B, 80C: 측정 지그
81: 돔
88: 밀어 올림 샤프트
91: 어댑터
92: 얼라인먼트 핀
94: 교환 암
95: 지그 스토커
D: 다이
S: 기판
P: 패키지 에어리어

Claims (15)

  1. 다이를 밑에서부터 밀어올려 다이싱 테이프로부터 박리시키는 밀어 올림 유닛과,
    박리한 상기 다이를 흡착시켜 기판 상에 본딩하는 다이 본딩부
    를 구비하고,
    상기 밀어 올림 유닛은,
    밀어 올림 지그와,
    상기 밀어 올림 지그가 설치되는 하우징
    을 구비하고,
    상기 밀어 올림 지그 대신에 측정 지그를 상기 하우징에 설치 및 상기 하우징으로부터 분리 가능하고,
    상기 밀어 올림 지그는 돔 안에 상기 다이싱 테이프를 밀어올리는 블록을 갖고,
    상기 측정 지그는 돔 안에 측정 기기를 수납하고,
    상기 측정 기기는 변위계이며,
    상기 변위계가 수납된 상기 측정 지그는, 추가로 복수의 프로브를 갖고, 상기 변위계는 상기 다이를 흡착하는 흡착 지그가 상기 프로브를 압박함에 따른 압입량을 측정하는, 다이 본딩 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측정 지그는, 추가로 송신기를 갖고, 상기 측정 기기로 측정한 데이터를 무선 전송 가능한, 다이 본딩 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밀어 올림 지그는, 추가로 상기 돔과 연결되고, 상기 블록을 상하 이동 시키는 밀어 올림 샤프트를 갖는 어댑터를 구비하고,
    상기 밀어 올림 지그는 상기 어댑터에 의해 상기 하우징에 연결되는, 다이 본딩 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 측정 지그는, 추가로 상기 돔과 연결되는 어댑터를 구비하고,
    상기 측정 지그는 상기 어댑터에 의해 상기 하우징에 연결되는, 다이 본딩 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밀어 올림 지그 및 상기 측정 지그를 수납하는 지그 스토커와,
    상기 지그 스토커로부터 상기 밀어 올림 지그 및 상기 측정 지그를 파지하는 교환 암
    을 더 구비하고,
    상기 교환 암은 상기 밀어 올림 지그 및 상기 측정 지그를 상기 밀어 올림 유닛의 상기 하우징의 상부까지 이동시켜 교환하는, 다이 본딩 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    탑재된 웨이퍼 링을 X 방향과 Y 방향으로 이동시키는 웨이퍼 테이블을 더 구비하고,
    상기 교환 암은 상기 웨이퍼 테이블에 의해 상기 밀어 올림 지그 및 상기 측정 지그를 상기 밀어 올림 유닛의 상부까지 이동시키는, 다이 본딩 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 지그 스토커는 회전하는, 다이 본딩 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 다이싱 테이프에 첩부된 다이를 픽업하는 픽업 헤드와,
    상기 픽업 헤드로 픽업한 다이가 적재되는 중간 스테이지와,
    상기 중간 스테이지로부터 픽업한 다이를 기판 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 본딩 헤드
    를 더 구비하는, 다이 본딩 장치.
  13. (a) 제1항 및 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항의 다이 본딩 장치를 준비하는 공정과,
    (b) 상기 다이싱 테이프를 보유 지지하는 웨이퍼 링을 반입하는 공정과,
    (c) 기판을 준비 반입하는 공정과,
    (d) 다이를 픽업하는 공정과,
    (e) 상기 픽업한 다이를 상기 기판 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는 공정
    을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (d) 공정은 상기 다이싱 테이프에 첩부된 다이를 본딩 헤드로 픽업하고,
    상기 (e) 공정은 상기 본딩 헤드로 픽업한 다이를 상기 기판 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 (d) 공정은,
    (d1) 상기 다이싱 테이프에 첩부된 다이를 픽업 헤드로 픽업하는 공정과,
    (d2) 상기 픽업 헤드로 픽업한 다이를 중간 스테이지에 적재하는 공정
    을 갖고,
    상기 (e) 공정은,
    (e1) 상기 중간 스테이지에 적재된 다이를 본딩 헤드로 픽업하는 공정과,
    (e2) 상기 본딩 헤드로 픽업한 다이를 상기 기판에 적재하는 공정
    을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
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