KR102616981B1

KR102616981B1 - 본딩 장치 및 본딩 헤드의 이동량 보정 방법

Info

Publication number: KR102616981B1
Application number: KR1020217035913A
Authority: KR
Inventors: 마코토 타카하시; 토모노리 나카무라
Original assignee: 가부시키가이샤 신가와
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2023-12-27
Also published as: US20220199448A1; TWI744849B; KR20210145808A; JP7089313B2; TW202107574A; WO2020213588A1; CN113678233A; JPWO2020213588A1; SG11202110818VA

Abstract

본딩 장치에 있어서, 소정의 타이밍마다 위치 검출 카메라로 기준 마크를 촬상하고, 촬상한 기준 마크의 위치와 위치 검출 카메라의 기준 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 마크 보정과, 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값이 소정의 제1 역치를 넘은 타이밍마다 위치 검출 카메라로 본딩 후의 반도체 소자의 실제 본딩 위치를 검출하고, 검출한 반도체 소자의 실제 본딩 위치와 목표 본딩 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 실제 위치 보정을 행한다.

Description

본딩 장치 및 본딩 헤드의 이동량 보정 방법

본 발명은 본딩 장치의 구성 및 본딩 장치에 부착된 본딩 헤드의 이동량 보정 방법에 관한 것이다.

반도체 다이 등의 반도체 소자를 배선 기판이나 리드프레임 등의 기판에 탑재하여 패키지를 조립하는 공정의 일부로, 웨이퍼로부터 다이를 흡착하여 기판에 본딩하는 다이본딩 공정이 있다. 다이본딩 공정에서는 기판의 본딩면에 정확하게 다이를 본딩할 필요가 있다. 그러나, 기판면은 80℃~250℃ 전후의 고온으로 가열되어 있기 때문에, 고온 또는 복사열에 의해 구성 부재의 위치 어긋남 등이 발생하여 반도체 소자를 정확한 위치에 본딩할 수 없는 경우가 있다.

이 때문에, 본딩 스테이지 근방에 설치한 레퍼런스 부재를 기준점으로 하여 본딩 헤드의 열 이동량이나 본딩 툴과 카메라와의 오프셋량의 변화를 검출하여 본딩 위치를 보정하는 것이 행해지고 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2 참조).

또 기판에 반도체 다이를 본딩한 후에, 본딩 후의 반도체 소자와 기판을 촬상하여 실제의 본딩 위치의 위치 어긋남량을 검사하는 것이 행해지고 있다(예를 들면 특허문헌 3 참조).

일본 특허 제5277266호 공보 일본 특허 제6256486호 공보 일본 특개 2004-241604호 공보

실제의 본딩에 있어서는, 기판에 반도체 다이를 본딩한 후에, 본딩 후의 반도체 소자와 기판을 촬상하여 실제의 본딩 위치와 목표 본딩 위치와의 위치 어긋남량을 검출하고, 검출한 위치 어긋남량만큼 다음의 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 실제 위치 보정을 행하면, 본딩 위치의 위치 어긋남량을 크게 저감시킬 수 있다.

그러나, 본딩시마다, 실제 위치 보정을 행하는 것은 시간이 지나치게 걸려 현실적이지 않다.

그래서, 본 발명은 실제 위치 보정의 타이밍을 적정화하여, 생산성을 유지하면서 본딩 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 본딩 장치는, 선단에 흡착한 반도체 소자를 기판 또는 다른 반도체 소자 상에 본딩하는 본딩 노즐과 위치 검출 카메라가 탑재되어 적어도 일방향으로 이동하는 본딩 헤드와, 기준 마크와, 본딩 헤드의 위치를 조정하는 제어부를 갖추는 본딩 장치로서, 제어부는 소정의 타이밍마다 위치 검출 카메라로 기준 마크를 촬상하고, 촬상한 기준 마크의 위치와 위치 검출 카메라의 기준 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 마크 보정과, 다른 소정의 타이밍마다 위치 검출 카메라로 본딩 후의 반도체 소자의 실제 본딩 위치를 검출하고, 검출한 반도체 소자의 실제 본딩 위치와 목표 본딩 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 실제 위치 보정을 행하고, 다른 소정의 타이밍은 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값이 소정의 제1 역치를 넘은 타이밍인 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값이 소정의 제1 역치를 넘은 타이밍마다 실제 위치 보정을 행하므로, 실제 위치 보정의 타이밍을 적정화하여, 생산성을 유지하면서 본딩 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 본딩 장치에 있어서, 다른 소정의 타이밍은 전회의 마크 보정에 의한 보정량과 금회의 마크 보정에 의한 보정량과의 차분이 소정의 제2 역치를 넘은 타이밍으로 해도 된다.

이것에 의해, 실제 본딩 위치가 돌발적으로 어긋나는 경우에도, 실제 위치 보정의 타이밍을 적정화하여, 생산성을 유지하면서 본딩 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 본딩 헤드의 이동량 보정 방법은, 선단에 흡착한 반도체 소자를 기판 또는 다른 반도체 소자 상에 본딩하는 본딩 노즐과 위치 검출 카메라가 탑재되어 적어도 일방향으로 이동하는 본딩 헤드와, 기준 마크를 갖추는 본딩 장치를 준비하는 준비 스텝과, 소정의 타이밍마다 위치 검출 카메라로 기준 마크를 촬상하고, 촬상한 기준 마크의 위치와 위치 검출 카메라의 기준 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 마크 보정 스텝과, 다른 소정의 타이밍마다 위치 검출 카메라로 본딩 후의 반도체 소자의 실제 본딩 위치를 검출하고, 검출한 반도체 소자의 실제 본딩 위치와 목표 본딩 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 실제 위치 보정 스텝을 포함하고, 전회의 실제 위치 보정 스텝을 실행하고나서의 마크 보정 스텝에서 보정한 보정량의 적산값이 소정의 제1 역치를 넘은 경우에, 실제 위치 보정 스텝을 실행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 본딩 헤드의 이동량 보정 방법에 있어서, 전회 실행한 마크 보정 스텝에 있어서의 보정량과 금회 실행한 마크 보정 스텝에 의한 보정량과의 차분이 소정의 제2 역치를 넘은 경우에, 실제 위치 보정 스텝을 실행해도 된다.

이것에 의해, 실제 본딩 위치가 돌발적으로 어긋나는 경우에도, 실제 위치 보정의 타이밍을 적정화하여, 생산성을 유지하면서, 본딩 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 실제 위치 보정의 타이밍을 적정화하여, 생산성을 유지하면서 본딩 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시형태의 본딩 장치의 계통 구성을 나타내는 계통도이다.
도 2는 실시형태의 본딩 장치의 평면도이다.
도 3은 실시형태의 본딩 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 실시형태의 본딩 장치의 초기화시의 본딩 헤드의 위치(a)와 위치 검출 카메라의 시야(b)를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시형태의 본딩 장치의 마크 보정시의 본딩 헤드의 위치(a)와 위치 검출 카메라의 시야(b)를 나타내는 도면이다.
도 6은 실제 위치 보정시에 직전에 본딩한 반도체 소자와 기판을 촬상한 위치 검출 카메라의 시야를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시형태의 본딩 장치를 사용하여 본딩을 행했을 때의 전체 위치 어긋남량과 전체 보정량의 시간 변화를 나타내는 그래프(a)와, 보정 후의 위치 어긋남량의 시간 변화를 나타내는 그래프(b)이다.

이하, 도면을 참조하면서 실시형태의 본딩 장치(100)에 대해 설명한다. 도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 본딩 장치(100)는 본딩 노즐(12)과 위치 검출 카메라(13)가 탑재된 본딩 헤드(11)와, 기판(30)을 흡착 고정하는 본딩 스테이지(16)와, 기준 마크(19)가 부착되는 마크대(18)를 포함하고 있다. 또한 이하의 설명에서는 X방향, Y방향은 수평면에서 서로 직교하는 방향이며, Z방향은 수직 방향인 것으로 하여 설명한다.

본딩 노즐(12)은 선단에 반도체 소자(20)를 흡착하여 기판(30) 상에 본딩하는 것이다. 위치 검출 카메라(13)는 기판(30) 또는 반도체 소자(20)를 촬상하여 본딩 위치 등을 검출하는 것이다. 위치 검출 카메라(13)는 CCD 소자 등을 사용한 촬상 소자를 내장하고 있다. 본딩 헤드(11)는 갠트리 프레임(15)에 Y방향으로 이동 가능하게 부착되어 있고, 내부에 도시하지 않는 Y방향 구동 기구가 부착되어 있다. 갠트리 프레임(15)은 도시하지 않는 베이스에 X방향으로 이동 가능하게 부착되어 있고, 내부에 도시하지 않는 X방향 구동 기구가 부착되어 있다. 따라서, 본딩 헤드(11)는 본딩 스테이지(16)에 대하여 XY방향으로 이동 가능하도록 구성되어 있다. 또한 갠트리 프레임(15)이 X방향으로 이동하지 않고, 본딩 스테이지(16) 상의 기판(30)이 X방향으로 이동하도록 구성해도 된다. 이 경우, 본딩 헤드(11)는 일방향인 Y방향으로 이동한다.

본딩 스테이지(16)는 상면에 기판(30)을 진공 흡착한다. 또 본딩 스테이지(16)는 내부에 도시하지 않는 히터를 갖추고 있어, 기판(30)을 본딩에 필요한 온도로 가열한다. 본딩 스테이지(16)의 양측에는 기판(30)을 X방향으로 가이드하는 가이드(17)가 설치되어 있다.

본딩 스테이지(16)로부터 Y방향 마이너스측으로 조금 이간하여 마크대(18)가 설치되어 있다. 마크대(18)는 도시하지 않는 베이스에 부착되어 있고, 상면에 기준 마크(19)가 재치된다. 기준 마크(19)는 표면에 십자의 마크가 붙여진 판 부재이다.

본딩 헤드(11)의 Y방향 구동부와 갠트리 프레임(15)의 X방향 구동부는 제어부(50)에 접속되어 있고, 제어부(50)의 지령에 따라 동작한다. 제어부(50)는 내부에 CPU와 메모리를 포함하는 컴퓨터이며, 본딩 헤드(11)의 Y방향 구동부와 갠트리 프레임(15)의 X방향 구동부를 동작시켜 본딩 헤드(11)의 XY방향의 위치를 조정한다.

또 본딩 노즐(12)은 제어부(50)에 접속되어 있고, 제어부(50)의 지령에 따라 선단을 Z방향으로 이동시켜, 선단에 흡착된 반도체 소자(20)를 기판(30) 상에 본딩 한다. 위치 검출 카메라(13)는 제어부(50)에 접속되어 있고, 위치 검출 카메라(13)가 촬상한 화상 데이터는 제어부(50)에 입력된다. 제어부(50)는 위치 검출 카메라(13)로부터 입력된 화상 데이터에 기초하여 본딩 헤드(11)의 이동량을 조정한다.

이상과 같이 구성된 본딩 장치(100)의 동작에 대해, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

가장 먼저 제어부(50)는 도 3의 스텝 S101에 나타내는 바와 같이 본딩 헤드(11)의 이동량의 초기화를 행한다. 제어부(50)는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이 본딩 헤드(11)의 Y방향 구동부와 갠트리 프레임(15)의 X방향 구동부에 의해 본딩 헤드(11)를 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)이 기준 마크(19) 위가 되는 위치로 이동시킨다. 그리고, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 위치 검출 카메라(13)의 시야(40)의 기준 위치(41)를 기준 마크(19)의 십자의 교점에 일치시킨다. 여기서, 기준 마크(19)의 십자는 X방향의 중심선(19x)과 Y방향의 중심선(19y)을 따라 각각 뻗어 있고, 기준 마크(19)의 십자의 교점을 통과하여 Z방향으로 뻗은 선은 기준 마크(19)의 Ｚ방향의 중심선(19z)이다. 또 기준 위치(41)는 시야(40)의 X방향의 중심선(13x)과 Y방향의 중심선(13y)의 교점이다.

그리고, 제어부(50)는 그 때의 본딩 헤드(11)의 X방향, Y방향의 실제 위치와, 제어부(50)가 출력하는 X방향의 위치 지령값과 Y방향의 위치 지령값과의 차를 검출하고, 그 차를 본딩 헤드(11)의 이동량의 초기 보정값으로서 세트한다. 또한 초기 보정값은 제로여도 된다.

이어서, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S102에 나타내는 바와 같이 도시하지 않는 픽업 스테이지에서 본딩 노즐(12)의 선단에 반도체 소자(20)를 흡착하고, 본딩 헤드(11)의 Y방향 구동부와 갠트리 프레임(15)의 X방향 구동부에 의해 본딩 헤드(11)를 소정의 위치까지 이동시키고, 본딩 노즐(12)을 기판(30)을 향하여 하강시켜, 도 2에 나타내는 바와 같이 반도체 소자(20)를 기판(30)에 본딩한다.

그리고, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S103에 있어서 마크 보정을 행하는 소정의 타이밍이 되었는지 여부를 판단한다. 이 판단은 예를 들면 본딩 개시 후 소정의 시간이 경과했는지 여부, 또는 소정의 횟수만큼 본딩을 행했다 등에 의해 판단해도 된다. 여기서, 마크 보정이란 나중에 도 3의 스텝 S104~S107을 참조하여 설명하는 바와 같이, 위치 검출 카메라(13)로 기준 마크(19)를 촬상하고, 촬상한 기준 마크(19)의 위치와 위치 검출 카메라(13)의 기준 위치(41)와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드(11)의 이동량을 보정하는 동작이다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S103에서 NO라고 판단한 경우에는, 스텝 S102로 되돌아가 본딩을 계속한다. 한편, 도 3의 스텝 S103에서 YES라고 판단한 경우에는, 도 3의 스텝 S104로 진행하여, 마크 보정의 동작을 행한다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S104에 나타내는 바와 같이 본딩 헤드(11)의 Y방향 구동부와 갠트리 프레임(15)의 X방향 구동부에 의해 본딩 헤드(11)를 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)이 기준 마크(19)의 중심 위치가 되도록 이동시킨다. 도 5의 (a)에 파선으로 나타내는 바와 같이, 소정 횟수의 본딩을 행한 후에는, 갠트리 프레임(15) 또는 본딩 헤드(11) 등이 열팽창하고 있어, 초기화시와 동일한 위치 지령값을 입력해도, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)의 위치는 기준 마크(19)의 중심 위치와 어긋난 위치가 되어, 위치 검출 카메라(13)의 시야(40)의 기준 위치(41)와 기준 마크(19)의 십자의 교점 사이의 X방향의 위치 어긋남량은 Δx1, Y방향의 위치 어긋남량은 Δy1이 되고 있다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S105에 나타내는 바와 같이 위치 검출 카메라(13)로 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같은 기준 마크(19)의 화상을 촬상한다. 그리고, 위치 검출 카메라(13)가 촬상한 화상을 해석하여 위치 어긋남량(Δx1, Δy1)을 검출한다. 이 검출은 예를 들면 시야(40)의 기준 위치(41)와 기준 마크(19)의 십자의 교점 사이의 화소수에 기초하여 검출해도 된다. 그리고, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S108로 진행하여, 검출한 위치 어긋남량(Δx1, Δy1)의 분만큼 본딩 헤드(11)의 이동량을 보정한다. 도 3의 스텝 S104~스텝 S107의 동작이 마크 보정의 동작이다.

제어부(50)는 본딩 헤드(11)의 이동량을 보정하면, 도 3의 스텝 S108로 진행하여 각 위치 어긋남량(Δx1, Δy1)의 적산값(ΣΔx1, ΣΔy1)을 계산하여 메모리에 격납한다. 여기서, 각 위치 어긋남량(Δx1, Δy1)은 마크 보정시의 보정값과 동일하므로, 적산값(ΣΔx1, ΣΔy1)은 마크 보정에 의한 보정량의 적산값이다. 그리고, 도 3의 스텝 S109로 진행하여, 적산값(ΣΔx1, ΣΔy1)이 소정의 제1 역치(Δs)를 넘었는지 여부를 판단한다. 제어부(50)는 도 3의 스텝 S109에서 NO라고 판단한 경우에는, 도 3의 스텝 S102로 되돌아가 본딩을 계속하고, 소정의 타이밍이 되면 마크 보정을 행하는 도 3의 스텝 S104~S107의 동작과 도 3의 스텝 S108에 나타내는 적산값(ΣΔx1, ΣΔy1)의 계산을 반복하여 실행한다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S109에서 각 위치 어긋남량(Δx1, Δy1)의 적산값(ΣΔx1, ΣΔy1)의 어느 하나가 소정의 제1 역치(Δs)를 넘은 경우에, 실제 위치 보정을 행하는 다른 소정의 타이밍이 되었다고 판단하여 도 3의 스텝 S110~S114에 나타내는 실제 위치 보정을 행한다. 실제 위치 보정이란 위치 검출 카메라(13)로 본딩 후의 반도체 소자(20)의 실제 본딩 위치인 중심(25)의 위치를 검출하고, 검출한 반도체 소자(20)의 중심(25)의 위치와 목표 본딩 위치(34)의 중심(35)의 위치와의 위치 어긋남량(Δx2, Δy2)에 기초하여 본딩 헤드(11)의 이동량을 보정하는 동작이다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S110에 있어서 본딩 헤드(11)의 Y방향 구동부와 갠트리 프레임(15)의 X방향 구동부에 의해 본딩 헤드(11)를 직전에 본딩을 행한 위치의 근방으로, 도 6에 나타내는 바와 같이 위치 검출 카메라(13)의 시야(40) 안에 직전에 본딩한 반도체 소자(20)와 그 근방의 기판(30)이 들어가는 위치로 이동시킨다. 그리고, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S111에 나타내는 바와 같이 위치 검출 카메라(13)로 기판(30)과 직전에 본딩한 반도체 소자(20)의 화상을 촬상하여, 도 6에 나타내는 바와 같은 화상 데이터를 취득한다. 취득한 화상 데이터는 제어부(50)에 입력된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 기판(30)에는 목표 본딩 위치(34)의 대각선 상에 마크(31, 32)가 설치되어 있다. 마크(31, 32)를 연결하는 선은 목표 본딩 위치(34)의 중심(35)을 통과한다. 여기서, 중심(35)은 목표 본딩 위치(34)의 X방향의 중심선(30x)과 Y방향의 중심선(30y)의 교점이다. 또 반도체 소자(20)에도 대각선 상에 2개의 마크(21, 22)가 설치되어 있다. 마크(31, 32)와 마찬가지로, 마크(21, 22)를 연결하는 선은 반도체 소자(20)의 중심(25)을 통과한다. 중심(25)은 반도체 소자(20)의 X방향의 중심선(20x)과 Y방향의 중심선(20y)의 교점이다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S112에 있어서 위치 검출 카메라(13)가 촬상한 화상을 분석하여 기판(30)의 마크(31, 32)의 XY 좌표를 검출하고, 검출한 마크(31, 32)의 XY 좌표로부터 목표 본딩 위치(34)의 중심(35)의 XY 좌표를 산출한다. 마찬가지로, 반도체 소자(20)의 마크(21, 22)의 XY 좌표로부터 반도체 소자(20)의 중심(25)의 XY 좌표를 산출한다. 그리고, 목표 본딩 위치(34)의 중심(35)의 XY 좌표와 목표 본딩 위치(34)의 중심(35)의 XY 좌표로부터, 실제로 반도체 소자(20)가 본딩되어 있는 실제 본딩 위치인 중심(25)과, 목표 본딩 위치(34)의 중심(35)과의 X방향, Y방향의 위치 어긋남량(Δx2, Δy2)을 산출한다.

그리고, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S113으로 진행하여, 도 3의 스텝 S112에서 산출한 위치 어긋남량(Δx2, Δy2)만큼 본딩 헤드(11)의 이동량을 보정하는 실제 위치 보정을 행한다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S113에서 실제 위치 보정을 행하면 도 3의 스텝 S114로 진행하여, 메모리에 격납한 적산값(ΣΔx1, ΣΔy1)을 리셋하여 제로로 되돌리고, 도 3의 스텝 S114로 진행한다. 즉, 제어부(50)는 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값인 적산값(ΣΔx1, ΣΔy1)을 리셋하여 제로로 되돌린다. 이 때문에, 제어부(50)는 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값이 소정의 제1 역치(Δs)에 이를 때마다 도 3의 스텝 S110~S114를 실행한다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S115에서 모든 목표 본딩 위치(34)에 반도체 소자(20)의 본딩을 행하고, 본딩이 종료되었는지 여부를 판단한다. 제어부(50)는 도 3의 스텝 S115에서 NO라고 판단한 경우에는, 도 3의 스텝 S102로 되돌아가, 마크 보정, 실제 위치 보정을 행하면서 본딩을 계속한다. 한편, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S115에서 YES라고 판단한 경우에는, 본딩 동작을 종료한다.

이어서, 도 7을 참조하면서, 이상 설명한 도 3에 나타내는 스텝 S102~스텝 S107의 마크 보정의 동작 및 도 3에 나타내는 스텝 S109~S114의 실제 위치 보정의 동작에 있어서의 전체 위치 어긋남량(Δyt), Y방향의 전체 보정량(ΔAt), 보정 후의 Y방향의 위치 어긋남량(Δyr)의 시간 변화에 대해 설명한다. 또한 이하의 설명은 Y방향에 대해 설명하는데 X방향에 대해서도 마찬가지이다.

도 7의 (a), 도 7의 (b)에 있어서, 시각(t01, t02, t11, t12, t21, t22)은 각각 마크 보정을 행한 타이밍이며, 시각(t1, t2)은 실제 위치 보정을 행한 타이밍이다. 또 도 7의 (a)에 있어서, 실선(a)은 본딩 노즐(12)의 중심의 Y방향의 실제 위치와 지령 위치 사이의 전체 위치 어긋남량(Δyt)의 시간 변화를 나타내고, 파선(b)은 본딩 노즐(12)과 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)과의 Y방향의 전체 위치 어긋남량(Δy2t)의 변화를 나타내며, 일점쇄선(c)은 Y방향의 전체 보정량(ΔAt)의 시간 변화를 나타낸다. 여기서, 본딩 노즐(12)의 중심의 Y방향의 실제 위치와 지령 위치 사이의 전체 위치 어긋남량(Δyt)은 본딩 헤드(11)의 위치 지령값의 위치와 실제의 본딩 헤드(11)의 위치 사이의 전체 위치 어긋남량(Δy1t)과, 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)과 본딩 노즐(12)의 중심 위치와의 Y방향의 거리의 변화에 의한 전체 위치 어긋남량(Δy2t)의 합계값이다. 여기서, 전체 위치 어긋남량(Δyt, Δyt1, Δyt2), 전체 보정량(ΔAt)은 초기화 상태로부터의 위치 어긋남량의 적산값이다.

또 도 7의 (b)에 있어서, 실선(d)은 본딩 노즐(12)의 중심의 Y방향의 실제 위치와 지령 위치 사이의 Y방향의 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr)의 시간 변화를 나타내고, 이점쇄선(e)은 본딩 노즐(12)과 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)과의 Y방향의 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr2)의 변화를 나타낸다. 여기서, 본딩 노즐(12)의 중심의 Y방향의 실제 위치와 지령 위치 사이의 Y방향의 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr)은 본딩 헤드(11)의 위치 지령값의 위치와 실제의 본딩 헤드(11)의 위치 사이의 위치 어긋남량(Δyr1)과, 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)과 본딩 노즐(12)의 중심 위치와의 Y방향의 거리의 변화에 의한 위치 어긋남량(Δyr2)의 합계값이다. 여기서, 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr, Δyr1, Δyr2)은 전회의 마크 보정 또는 전회의 실제 위치 보정 후의 위치 어긋남량의 적산값이다.

도 7의 (a)에 나타내는 시각(0)에 제어부(50)는 도 3의 스텝 S101, 도 4를 참조하여 설명한 본딩 헤드(11)의 이동량의 초기화를 행한다. 따라서, 시각(0)에서는 전체 위치 어긋남량(Δyt)은 제로로 되어 있다. 또 전체 보정량(ΔAt), 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr)도 제로로 되어 있다.

시각(0)으로부터 도 3의 스텝 S102에 나타내는 바와 같이 본딩 개시하면, 본딩 스테이지(16)의 가열 히터의 열 등의 영향에 의해 각 부가 열팽창을 개시한다. 이것에 의해, 본딩 헤드(11)의 위치 지령값의 위치와 실제의 본딩 헤드(11)의 위치 사이에 위치 어긋남이 발생한다. 또 본딩 헤드(11) 자체도 열팽창하고, 이것에 의해 위치 검출 카메라(13)의 광축(13z)과 본딩 노즐(12)의 중심 위치와의 Y방향의 거리가 변화한다. 이 때문에, 본딩 노즐(12)의 중심의 Y방향의 실제 위치와 지령 위치 사이에 위치 어긋남이 발생한다.

본딩을 개시하면, 전체 위치 어긋남량(Δyt)은 도 7의 (a)의 실선(a)으로 나타내는 바와 같이 시간과 함께 증가해간다. 또 전체 위치 어긋남량(Δyt) 중의 전체 위치 어긋남량(Δyt2)도 도 7의 (a)의 파선(b)으로 나타내는 바와 같이 시간과 함께 증가해간다.

그리고, 마크 보정을 행하는 소정의 타이밍인 시각(t01)이 되면, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S104~S107, 도 5에 나타내는 바와 같은 마크 보정을 행한다. 제어부(50)는 시각(t01)의 마크 보정으로, 도 7의 (a)의 일점쇄선(c)에 나타내는 바와 같이 Δy11의 위치 어긋남량(Δy1)을 검출하고, 검출한 Δy11만큼 본딩 헤드(11)의 Y방향 이동량을 보정한다. 이것에 의해, 위치 어긋남량(Δy1)이 보정되고, 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr)은 도 7의 (b)에 실선(d)으로 나타내는 Δyr=(Δyr1+Δyr2)로부터 이점쇄선(e)으로 나타내는 Δyr2까지 저하한다. 그리고, 시각(t01)의 전체 보정량(Ar)은 Δy11이 된다. 또 전회의 실제 위치 보정으로부터의 보정량의 적산값(ΣΔy1)은 Δy11이 된다. 이 시점에서는 적산값(ΣΔy1)은 도 7의 (a)에 나타내는 제1 역치(Δs)를 넘고 있지 않으므로, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S109에서 NO라고 판단하고, 도 3의 스텝 S102로 되돌아가 본딩과 마크 보정의 실행을 계속한다.

시각(t01) 후, 본딩을 계속하면 열팽창에 의해 도 7의 (a)의 실선(a), 파선(b)으로 나타내는 바와 같이 전체 위치 어긋남량(Δyt, Δyt2)이 커진다. 또 도 7의 (b)의 실선(d), 이점쇄선(e)으로 나타내는 바와 같이 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr, Δyr2)도 커진다.

제어부(50)는 마크 보정을 행하는 다음의 소정의 타이밍이 되는 시각(t02)이 되면, 시각(t01)과 마찬가지로 마크 보정을 행하고, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이 Δy12의 위치 어긋남량(Δy1)을 검출하고, 그 분만큼 본딩 헤드(11)의 Y방향의 이동량을 보정한다. 시각(t02)에 있어서, 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr)은 도 7의 (b)에 실선(d)으로 나타내는 Δyr=(Δyr1+Δyr2)로부터 이점쇄선(e)으로 나타내는 Δyr2까지 저하한다. 그리고, 시각(t02)의 전체 보정량(ΔAr)은 Δy11+Δy12가 된다. 시각(t02)에서도, 전회의 실제 위치 보정으로부터의 보정량의 적산값(ΣΔy1=Δy11+Δy12)은 도 7의 (a)에 나타내는 제1 역치(Δs)를 넘고 있지 않으므로, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S109에서 NO라고 판단하고, 도 3의 스텝 S102로 되돌아가 본딩과 마크 보정의 실행을 계속한다.

마찬가지로 제어부(50)는 시각(t1)에 있어서 마크 보정을 행하고, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이 Δy13의 위치 어긋남량(Δy1)을 검출하고, 그 분만큼 본딩 헤드(11)의 Y방향의 이동량을 보정한다. 시각(t1)의 전체 보정량(Ar)은 Δy11+Δy12+Δy13이 된다. 시각(t1)에서는, 전회의 실제 위치 보정으로부터의 보정량의 적산값(ΣΔy1=Δy11+Δy12+Δy13)은 도 7의 (a)에 나타내는 소정의 제1 역치(Δs)를 넘고 있으므로, 제어부(50)는 도 3의 스텝 S109에서 YES라고 판단하고 도 3의 스텝 S110~S114에 나타내는 실제 위치 보정을 실행한다.

제어부(50)는 우선 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 위치 검출 카메라(13)로 본딩 후의 반도체 소자(20)의 실제 본딩 위치인 중심(25)의 위치를 검출하고, 검출한 반도체 소자(20)의 중심(25)의 위치와, 목표 본딩 위치(34)의 중심(35)의 위치와의 위치 어긋남량(Δy2)을 검출한다. 시각(t1)에 있어서, 제어부(50)는 도 7의 (a)에 나타내는 Δy21을 위치 어긋남량(Δy2)으로서 검출한다. 그리고, 제어부(50)는 Δy21의 분만큼 본딩 헤드(11)의 Y방향의 이동량을 보정한다.

이것에 의해, 보정되어 있지 않았던 위치 어긋남량(Δy2)이 보정되고, 시각(t1)의 보정 후의 위치 어긋남량(Δyr)은 도 7의 (b)에 이점쇄선(e)으로 나타내는 Δyr2로부터 제로가 된다. 따라서, 시각(t1)에 있어서, 본딩 노즐(12)의 중심의 Y방향의 실제 위치와 지령 위치 사이의 위치 어긋남량 제로가 된다.

제어부(50)는 도 3의 스텝 S113에서 본딩 헤드(11)의 Y방향으로 이동량의 보정을 하면, 도 3의 스텝 S114로 진행하여, 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값인 적산값(ΣΔy1)을 리셋하여 제로로 한다. 그리고, 본딩이 종료되고 있지 않은 경우에는, 도 3의 스텝 S102로 되돌아가 마크 보정과 실제 위치 보정을 행하면서 본딩을 계속해간다.

그리고, 시각(t11, t12, t2)에 상기와 마찬가지로 마크 보정을 행하고, 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값(ΣΔy1)이 소정의 제1 역치(Δs)를 넘는 시각(t2)에 실제 위치 보정을 행한다. 이와 같이, 실시형태의 본딩 장치(100)는 마크 보정과 실제 위치 보정을 행하면서 본딩을 해간다.

이상 설명한 바와 같이, 실시형태의 본딩 장치(100)는 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값(ΣΔy1)이 소정의 제1 역치(Δs)를 넘은 타이밍마다 실제 위치 보정을 행하므로, 실제 위치 보정의 타이밍을 적정화하여, 생산성을 유지하면서 본딩 품질을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명에서는, 실제 위치 보정은 전회의 실제 위치 보정으로부터의 마크 보정에 의한 보정량의 적산값(ΣΔy1)이 소정의 제1 역치(Δs)를 넘은 타이밍마다 행하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전회 실행한 마크 보정에 의한 보정량과 금회 실행한 마크 보정에 의한 보정량과의 차분이 소정의 제2 역치(Δs2)를 넘은 타이밍마다 실제 위치 보정을 행하도록 해도 된다.

이상 설명한 본딩 장치(100)를 사용하여 본딩 헤드(11)의 이동량을 보정하면서 본딩을 실행할 때, 도 1, 2에 나타내는 바와 같이 본딩 장치(100)를 가동 가능 상태로 하는 것은 이동량 보정 방법의 준비 스텝을 구성하고, 도 3의 스텝 S103~S107과 같이 소정의 타이밍마다 마크 보정을 행하는 동작은 이동량 보정 방법의 마크 보정 스텝을 구성하고, 도 3의 스텝 S109~S114와 같이 마크 보정의 보정량의 적산값(ΣΔy1)이 소정의 제1 역치(Δs)를 넘을 때마다 실제 위치 보정을 실행하는 것은 이동량 보정 방법의 실제 위치 보정 스텝을 구성한다.

또한 실시형태에서는 본딩 장치(100)는 기판(30) 상에 반도체 소자(20)를 본딩하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 기판(30) 상에 반도체 소자(20)를 본딩함과 아울러, 반도체 소자(20) 상에 다른 반도체 소자(20)를 본딩하도록 하는 것이어도 된다. 또 실제 위치 보정에 있어서는, 직전에 본딩한 반도체 소자(20)의 근방의 화상을 촬상하는 것으로서 설명했지만 이것에 한정되지 않고, 마크 보정의 보정량의 적산값(ΣΔy1)이 소정의 제1 역치(Δs)를 넘은 타이밍의 조금 전에 본딩한 반도체 소자(20)의 근방의 화상을 촬상하는 것으로 해도 된다.

11…본딩 헤드, 12…본딩 노즐, 13…위치 검출 카메라, 13x~13z, 19x~19z, 20x, 20y, 30x, 30y…중심선, 15…갠트리 프레임, 16…본딩 스테이지, 17…가이드, 18…마크대, 19…기준 마크, 20…반도체 소자, 21, 22, 31, 32…마크, 25, 35…중심, 30…기판, 34…목표 본딩 위치, 40…시야, 41…기준 위치, 50…제어부, 100…본딩 장치.

Claims

선단에 흡착한 반도체 소자를 기판 또는 다른 반도체 소자 상에 본딩하는 본딩 노즐과 위치 검출 카메라가 탑재되어 적어도 일방향으로 이동하는 본딩 헤드와,
기준 마크와,
상기 본딩 헤드의 위치를 조정하는 제어부를 갖추는 본딩 장치로서,
상기 제어부는
소정의 타이밍마다 상기 위치 검출 카메라로 상기 기준 마크를 촬상하고, 촬상한 상기 기준 마크의 위치와 상기 위치 검출 카메라의 기준 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 상기 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 마크 보정과,
다른 소정의 타이밍마다 상기 위치 검출 카메라로 본딩 후의 반도체 소자의 실제 본딩 위치를 검출하고, 검출한 반도체 소자의 실제 본딩 위치와 목표 본딩 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 상기 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 실제 위치 보정을 행하고,
다른 소정의 타이밍은 전회의 상기 실제 위치 보정으로부터의 상기 마크 보정에 의한 보정량의 적산값이 소정의 제1 역치를 넘은 타이밍인 것
을 특징으로 하는 본딩 장치.
제1항에 있어서,
상기 다른 소정의 타이밍은 전회의 상기 마크 보정에 의한 보정량과 금회의 상기 마크 보정에 의한 보정량과의 차분이 소정의 제2 역치를 넘은 타이밍인 것
을 특징으로 하는 본딩 장치.
본딩 헤드의 이동량 보정 방법으로서,
선단에 흡착한 반도체 소자를 기판 또는 다른 반도체 소자 상에 본딩하는 본딩 노즐과 위치 검출 카메라가 탑재되어 적어도 일방향으로 이동하는 본딩 헤드를 갖추는 본딩 장치를 준비하는 준비 스텝과,
소정의 타이밍마다 상기 위치 검출 카메라로 기준 마크를 촬상하고, 촬상한 상기 기준 마크의 위치와 상기 위치 검출 카메라의 기준 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 마크 보정 스텝과,
다른 소정의 타이밍마다 상기 위치 검출 카메라로 본딩 후의 반도체 소자의 실제 본딩 위치를 검출하고, 검출한 반도체 소자의 실제 본딩 위치와 목표 본딩 위치와의 위치 어긋남량에 기초하여 본딩 헤드의 이동량을 보정하는 실제 위치 보정 스텝을 포함하고,
전회의 상기 실제 위치 보정 스텝을 실행하고나서의 상기 마크 보정 스텝에서 보정한 보정량의 적산값이 소정의 제1 역치를 넘은 경우에, 상기 실제 위치 보정 스텝을 실행하는 것
을 특징으로 하는 본딩 헤드의 이동량 보정 방법.
제3항에 있어서,
전회 실행한 상기 마크 보정 스텝에 있어서의 보정량과 금회 실행한 상기 마크 보정 스텝에 의한 보정량과의 차분이 소정의 제2 역치를 넘은 경우에, 상기 실제 위치 보정 스텝을 실행하는 것
을 특징으로 하는 본딩 헤드의 이동량 보정 방법.