KR20190042445A - 반도체 제조 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

콜릿의 형상 및 설치 상태의 확인이 가능한 콜릿 확인 검사부를 구비하는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
반도체 제조 장치는, 콜릿으로 다이를 흡착하여 픽업하는 헤드와, 상기 콜릿을 확인 및 검사하는 콜릿 검사부와, 상기 헤드 및 상기 콜릿 검사부를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 상기 콜릿 검사부는 형상 검출 센서를 구비한다. 상기 제어 장치는 상기 형상 검출 센서에 의하여 상기 콜릿의 형상을 판독한다.

Description

반도체 제조 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법{MANUFACTURING APPARATUS OF SEMICONDUCTOR AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 반도체 제조 장치에 관한 것이며, 예를 들어 콜릿 검사부를 구비하는 다이 본더에 적용 가능하다.
반도체 장치의 제조 공정의 일부에, 반도체 칩(이하, 간단히 다이라 함)을 배선 기판이나 리드 프레임 등(이하, 간단히 기판이라 함)에 탑재하여 패키지를 조립하는 공정이 있으며, 패키지를 조립하는 공정의 일부에, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라 함)로부터 다이를 분할하는 공정(다이싱 공정)과, 분할한 다이를 기판 상에 탑재하는 본딩 공정이 있다. 본딩 공정에 사용되는 반도체 제조 장치가 다이 본더이다.
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 사용하여 다이를 웨이퍼로부터 흡착하여 픽업하고, 기판 상으로 반송하여 압박력을 부여함과 함께, 접합재를 가열함으로써 본딩을 행한다는 동작(작업)이 반복하여 행해진다. 콜릿은, 흡착 구멍을 갖고, 에어를 흡인하여 다이를 흡착 보유 지지하는 유지구이며, 다이와 동일한 정도의 크기를 갖는다.
이와 같은 다이 본더에서는, 품종(다이 사이즈 등)에 따라 콜릿을 교환하거나, 또는 다이의 표면의 흠집이나 오염을 방지하기 위하여, 다이의 표면에 접촉하는 콜릿을 일정 사용마다 교환할 필요가 있다. 콜릿 교환 후에는 적절한 위치에 적절한 태세로 콜릿을 설치할 필요가 있다(예를 들어 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2016-139629호 공보
특허문헌 1에서는, 콜릿을 구비한 다이 이동 수단(픽업 헤드나 본딩 헤드)의 이동 경로에 콜릿의 복수의 개소가 접촉하는 돌기를 마련하여, 콜릿이 접촉했을 때의 높이에 기초하여 콜릿의 경사를 판정한다. 그러나, 경사는 판별할 수 있지만 콜릿의 형상 이상은 알 수 없다.
본 개시의 과제는, 콜릿의 형상 및 설치 상태의 확인이 가능한 콜릿 확인 검사부를 구비하는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
그 외의 과제와 신규의 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.
본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 하기와 같다.
즉, 반도체 제조 장치는, 콜릿으로 다이를 흡착하여 픽업하는 헤드와, 상기 콜릿을 확인 및 검사하는 콜릿 검사부와, 상기 헤드 및 상기 콜릿 검사부를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 상기 콜릿 검사부는 형상 검출 센서를 구비한다. 상기 제어 장치는 상기 형상 검출 센서에 의하여 상기 콜릿의 형상을 판독한다.
상기 반도체 제조 장치에 의하면, 콜릿의 형상 및 설치 상태의 확인을 할 수 있다.
도 1은 다이 본더의 구성예를 설명하는 도면.
도 2는 도 1의 다이 본더의 구성을 설명하는 도면.
도 3은 도 1의 다이 공급부의 구성을 설명하는 도면.
도 4는 도 3의 다이 공급부의 주요부를 설명하는 도면.
도 5는 도 1의 다이 본더에서 사용하는 콜릿 홀더의 구조를 설명하는 도면.
도 6은 도 5의 콜릿 홀더의 구조를 설명하는 도면.
도 7은 도 5의 콜릿을 설명하는 도면.
도 8은 도 2의 콜릿 검사부를 설명하는 도면.
도 9는 도 8의 지문 센서를 설명하는 도면.
도 10은 도 8의 지문 센서에 의한 콜릿의 경사의 검출을 설명하는 도면.
도 11은 도 1의 다이 본더에 있어서의 본딩 방법의 일례를 설명하는 도면.
도 12는 도 1의 다이 본더에 있어서의 본딩 방법의 일례를 설명하는 도면.
도 13은 도 1의 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 흐름도.
도 14는 변형예에 따른 콜릿 검사부를 설명하는 도면.
도 15는 도 14의 지문 센서에 의한 콜릿의 경사의 검출을 설명하는 도면.
도 16은 도 1의 다이 본더에 있어서의 본딩 방법의 다른 예를 설명하는 도면.
도 17은 도 1의 다이 본더에 있어서의 본딩 방법의 다른 예를 설명하는 도면.
이하, 실시예 및 변형예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 반복되는 설명을 생략 하는 경우가 있다. 또한 도면은, 설명을 보다 명확히 하기 위하여, 실제의 양태에 비하여 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 표시되는 경우가 있지만 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다.
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 실장하는 다이 D를 공급하는 공급부(1)과, 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. Y 축 방향이 다이 본더(10)의 전후 방향이고, X 축 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 실장하는 다이 D를 공급한다. 다이 공급부(1)는, 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지대(12)와, 웨이퍼(11)로부터 다이 D를 밀어올리는, 점선으로 나타내는 밀어올림 유닛(13)을 갖는다. 다이 공급부(1)는 도시하지 않은 구동 수단에 의하여 XY 방향으로 이동하여, 픽업하는 다이 D를 밀어올림 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, 밀어올려진 다이 D를 선단부에 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)와, 콜릿 검사부(90)를 갖는다.
본딩부(4)는, 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하여, 본딩 스테이지 BS 상으로 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 선단부에 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 보정하고, 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하여, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판 S에 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 설치된 기판 반송 갈고리(51)의, 도시하지 않은 너트를, 반송 레인(52)을 따라 설치된, 도시하지 않은 볼 나사로 구동함으로써, X 방향으로 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.
다음으로, 다이 공급부(1)의 구성에 대하여 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은, 다이 공급부의 외관 사시도를 도시하는 도면이다. 도 4는, 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
다이 공급부(1)는, 수평 방향(XY 방향)으로 이동하는 웨이퍼 보유 지지대(12)와, 상하 방향으로 이동하는 밀어올림 유닛(13)을 구비한다. 웨이퍼 보유 지지대(12)는, 웨이퍼 링(14)을 보유 지지하는 익스팬드 링(15)과, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되고 복수의 다이 D가 접착된 다이싱 테이프(16)를 수평으로 위치 결정하는 지지 링(17)을 갖는다. 밀어올림 유닛(13)은 지지 링(17)의 내측에 배치된다.
다이 공급부(1)는 다이 D를 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 잡아 늘여져 다이 D의 간격이 확장되고, 밀어올림 유닛(13)에 의하여 다이 D 하방으로부터 다이 D를 밀어올려, 다이 D의 픽업성을 향상시키고 있다. 또한 박형화에 수반하여, 다이를 기판에 접착하는 접착제는 액상으로부터 필름 형상으로 되며, 웨이퍼(11)와 다이싱 테이프(16) 사이에 다이 어태치 필름(DAF)(18)이라 칭해지는 필름 형상의 접착 재료를 부착하고 있다. 다이 어태치 필름(18)을 갖는 웨이퍼(11)에서는, 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. 다이 어태치 필름(18)은 가열함으로써 경화된다.
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 보정해야 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.
다음으로, 콜릿, 및 콜릿을 보유 지지하는 콜릿 홀더에 대하여 도 5 내지 7을 이용하여 설명한다. 도 5 내지 7은, 도 1의 다이 본더에서 사용하는 콜릿 및 콜릿 홀더를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는, 픽업 헤드, 콜릿 홀더 및 콜릿의 단면도이다. 도 6은, 콜릿 홀더의 상면도이다. 도 7은, 콜릿의 하면도이다. 이하, 픽업 헤드(21)의 콜릿(22)에 대하여 설명하는데, 본딩 헤드(41)의 콜릿(42)도 마찬가지이다.
콜릿 홀더(25)는, 중심에, 픽업 헤드(21)의 흡인 구멍(21a)에 연통하는 흡인 구멍(25a)과, 콜릿(22)을 고정하는 자석(25b)를 구비한다. 콜릿 홀더(25)는 4변의 각 중앙 부근에 절결(갈고리 릴리프)(251c)을 가지며, 콜릿 교환 지그가 콜릿을 파지할 수 있도록 되어 있다. 자석(25b)에 의하여 콜릿(22)을 흡인하여 콜릿(22)을 설치할 수 있도록, 콜릿 홀더(25)의 개구부는 하방일수록 넓은 테이퍼 형상으로 되어 있다.
콜릿(22)은, 자석으로 고정할 수 있도록 실리콘 고무 등의 탄성체(22a)의 이면에 스테인리스강(SUS(자성))(22b)을 용착하며, 4변이 콜릿 홀더(25)에 보유 지지되고, 다이 D를 흡착하기 위하여 흡인 구멍(251a)에 연통하는 복수의 흡인 구멍(221)을 구비한다. 탄성체(22a)의 표면에는, 다이 D와 접촉하여 보유 지지하는 보유 지지부(22c)를 갖는다. 보유 지지부(22c)는 탄성체(22a)와 일체적으로 형성되며, 다이 D와 동일한 정도의 크기이다.
콜릿(22)은 웨이퍼(11)로부터 다이 D를 픽업할 때, 다이 D의 표면에 착지하는데, 그때 압력을 받는다. 그 후, 콜릿(22)에 의하여 흡착한 다이 D를 픽업 헤드(21)의 이동에 의하여 중간 스테이지(31) 상으로 반송한다. 이 반송된 다이 D는 중간 스테이지(31) 상에 착지한다. 콜릿(42)은 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하고, 콜릿(42)에 의하여 흡착한 다이 D를 본딩 헤드(41)의 이동에 의하여 기판 S 상으로 반송한다. 이 반송된 다이 D는 기판 S 상에 착지하고, 본딩 헤드(41)로부터 연직 방향으로, 접합을 위한 하중(수 N 내지 수십 N)을 받는다. 즉, 다이 본더는 이러한 공정을 반복함으로써 제품을 양산한다.
그 때문에, 실리콘 고무 등으로 형성된 콜릿(22)의 탄성체(22a) 등은, 상술한 공정을 반복함으로써 서서히 변형되어(소위 찌부러져), 어느 정도의 생산량에 달하면 교환하는 것이 필요해진다. 당해 교환 시에는 콜릿 단체로 또는 콜릿 홀더와 일체로 행하는데, 그때, 새로이 교환한 콜릿과 콜릿의 접합부, 또는 헤드와 홀더의 접합부에 있어서 오차(소위 「덜걱거림」)가 발생해 버린다.
다이 본더에서는, 콜릿은 일정 사용마다 교환할 필요가 있다. 또한 콜릿 교환 후에는 적절한 위치에 적절한 태세로 콜릿을 설치할 필요가 있다.
다음으로, 교환 전이나 교환 후에 콜릿을 확인·검사하는 콜릿 검사부에 대하여 도 8 내지 10을 이용하여 설명한다. 도 8은, 콜릿 검사부를 설명하는 도면이며, 도 8의 (A)는, 콜릿 및 콜릿 검사부의 모식적 측면도이고, 도 8의 (B)는, 지문 센서의 모식적 사시도이다. 도 9는, 도 8의 지문 센서를 설명하는 도면이다. 도 10은, 도 8의 지문 센서에 의한 콜릿의 경사의 검출을 설명하는 도면이다. 이하, 픽업 헤드(21)의 콜릿(22)에 대하여 설명하는데, 본딩 헤드(41)의 콜릿(42)도 마찬가지이다.
콜릿 검사부(90)는, 형상 검출 센서인 지문 센서(91)와, 지지판(92)과, 검출 회로(93)를 구비한다. 검출 회로(93)는 케이블(94)을 통하여 지문 센서(91)를 접속한다.
일반적으로 지문 센서는 접촉한 부분의 미세한 요철까지 검출 가능하며, 광학 방식, 정전 용량 방식, 전계 강도 방식 등이 있다. 지문은 손가락 표면의 요철로 성립되어 있으며, 볼록부는 융선(隆線), 오목부는 곡선(谷線)이라 칭해진다. 평균적인 지문의 요철은 높이 약 50㎛, 융선의 간격은 약 400㎛이며, 약 50㎛ 간격으로 지문을 검출하여 전기 신호로 변환하고 있다. 예를 들어 정전 용량 방식에서는, 지문의 융선이나 곡선의 요철에 따라 손가락과 센서의 거리가 변화되고 정전 용량도 변화된다는 특성을 이용한다.
실시예에서는, 지문 센서(91)는 지문 대신 콜릿의 형상(외형 사이즈, 진공 흡인 구멍 및/또는 진공 흡인 홈의 레이아웃, 마모, 이물 부착)을 검출한다. 지문 센서(91)에, 예를 들어 정전 용량 방식을 이용하는 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 표면과, 지문 센서(91)의 플레이트(91a) 내의 전극(91b) 사이의 정전 용량을 검출하여, 콜릿의 형상을 화상화한다. 지문 센서(91)는, 정전 용량 방식 이외의 지문 센서를 사용할 수 있음은 물론이다.
검출 회로(93)는 케이블(94)로부터 입력된 신호를 증폭기(도시하지 않음)에의해 증폭하고, A/D 변환기(도시하지 않음)에 의해 디지털 신호로 변환하여 신호 처리 회로(도시하지 않음)에서 처리한다.
콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 표면에 마모, 이물 부착이 있는 경우, 콜릿의 형상이 상이한 것으로서 검출된다.
지문 센서(91)는 콜릿의 형상 외에 설치 상태(경사)의 확인을 행할 수 있다. 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이, 콜릿(22)에 경사가 있는 경우, 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 일부밖에 지문 센서(91)에 접촉하지 않으므로, 콜릿의 형상이 상이한 것으로서 검출된다.
콜릿(22)이 지문 센서(91)에 접촉하기 직전의 속도는, 콜릿(22)이 지문 센서(91)로부터 충분히 떨어진 위치를 이동할 때의 속도에 비하여 느리게 이동할 수 있도록 한다. 이것에 의하여, 콜릿(22)이 지문 센서(91)에 접촉하기 직전에는, 콜릿(22)이 지문 센서(91)에 접촉했을 때의 충돌에 의한 콜릿(22)의 손상, 지문 센서(91)의 손상, Z 구동부에 대한 부담을 분명히 나타낸다는 장점이 있는 것에 추가하여, 콜릿(22)이 지문 센서(91)로부터 충분히 떨어진 위치를 이동할 때는, 콜릿(22)이 지문 센서(91)에 접촉하기 직전의 속도보다도 빠른 속도로 이동할 수 있는 점에서, 본건 콜릿(22)의 위치의 측정을 신속히 실시할 수 있다는 이점이 있다.
또한 콜릿(22)이 지문 센서(91)에 접촉할 때는 일정한 힘, 예를 들어 1N 이하의 힘으로 접촉을 검출할 수 있도록 되어 있다. 이는, 콜릿(22)과 지문 센서(91)의 접촉을 정확하고도 고정밀도로 검출할 수 있으면 된다. 단, 접촉의 힘이 지나치게 강하지 않음으로써, 콜릿(22) 또는 지문 센서(91)를 파괴하지 않도록 구성할 수 있다.
콜릿 검사부(90)는 중간 스테이지부(3)(중간 스테이지(31)의 부근)에 배치하고 있지만, 중간 스테이지(31) 상에 설치해도 되고, 중간 스테이지부(3)의 외부이더라도 본딩 헤드(41)와 픽업 헤드(21)의 양쪽이 액세스할 수 있는 위치에 설치해도 된다. 즉, 본딩 헤드(41)와 픽업 헤드(21)의 콜릿의 양쪽을 확인 검사할 수 있는 위치에 배치하면 된다. 또한 콜릿 검사부(90)는, 본딩 헤드(41)와 픽업 헤드(21)의 양쪽이 액세스할 수 있는 위치로 이동 가능하게 설치하여, 본딩 헤드(41)와 픽업 헤드(21)의 콜릿의 양쪽을 확인 검사할 수 있도록 해도 된다.
다음으로, 본딩 동작에 대하여 도 11, 12를 이용하여 설명한다. 도 11, 12는, 도 1의 다이 본더에 있어서의 본딩 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다. 도 11의 흐름도의 단자 A는 도 12의 흐름도의 단자 A로 이어지고, 도 12의 흐름도의 단자 B는 도 11의 흐름도의 단자 B로 이어진다. 이하, 픽업 헤드(21)의 콜릿(22)에 대하여 설명하는데, 본딩 헤드(41)의 콜릿(42)도 마찬가지이다.
먼저, 제어부(8)는 본딩의 초기화를 행한다(스텝 S1). 여기서는, 제어부(8)는, 픽업 헤드(21), 본딩 헤드(41)의 위치의 초기화, 웨이퍼 인식 카메라(24), 스테이지 인식 카메라(32) 및 기판 인식 카메라(44)의 위치의 초기화 등의 초기화 프로세스의 하나로서, 올바른 위치에 있어서의 콜릿(22)의 형상을 판독하여 등록한다. 구체적으로는, 제어부(8)는 콜릿(22)을 콜릿 검사부(90) 상으로 이동시켜 지문 센서(91)에 접촉시키고, 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 형상을 판독하여 제어부(8) 내의 메모리 등의 기억 수단(도시하지 않음)에 기억한다.
다음으로, 제어부(8)는, 픽업 헤드(21)로 다이 D를 웨이퍼(11)로부터 픽업하여 중간 스테이지(31)에 적재하고, 본딩 헤드(41)로 다이 D를 중간 스테이지(31)로부터 픽업하여 기판 S 등에 실장하는 실장 동작을 행한다(스텝 S2). 다음으로, 제어부(8)는, 실장 동작을 소정 수 실시했는지를 판단한다(스텝 S3). 제어부(8)는, 소정 수 실시하고 있으면 처리를 종료한다. 제어부(8)는, 소정 수 실시하고 있지 않으면, 실장 동작이, 콜릿(22)의 확인이 필요한 수 또는 시간인 확인 설정값(장치 생산 수 또는 장치 가동 시간이 소정값)을 초과했는지의 여부를 판단한다(스텝 S4). 여기서, 콜릿(22)의 확인 설정값과 콜릿(42)의 확인 설정값은 상이해도 된다. 확인 설정값을 초과하고 있지 않으면, 스텝 S2로 되돌아가 실장 동작을 행한다. 확인 설정값을 초과하고 있으면, 제어부(8)는 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 소모도 등을 파악하기 위하여 콜릿의 대조를 행한다. 즉, 제어부(8)는 픽업 헤드(21), 본딩 헤드(41)에 의하여 콜릿(22)을 콜릿 검사부(90)로 이동시키고(스텝 S5), 콜릿 검사부(90)에 의하여 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 형상을 판독한다(스텝 S6). 제어부(8)는, 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 형상이, 스텝 S1의 초기화에서 사전에 등록한 형상인지의 여부를 판단한다(스텝 S7). "예"의 경우, 스텝 S2로 되돌아가 실장 동작을 행한다. "아니오"의 경우, 콜릿(22)을 교환한다(스텝 S8).
콜릿(22)의 교환은, 조작자가 인위적으로 교환하는 수동이어도 되고, 콜릿 자동 교환 기술에 의하여 교환을 해도 된다.
다음으로, 제어부(8)는, 픽업 헤드(21)에 의하여 콜릿 검사부(90) 상으로 콜릿(22)을 이동시켜 접촉시키고(스텝 S9), 콜릿 검사부(90)에 의하여 콜릿(22)의 형상을 판독한다(스텝 SA). 콜릿(22)의 형상이, 스텝 S1의 초기화에서 사전에 등록한 형상인지의 여부를 판단한다(스텝 SB). "예"의 경우, 스텝 S2로 되돌아가 실장 동작을 행한다. "아니오"의 경우, 제어부(8)는 이상을 통지한다(스텝 SC). 이 경우, 예를 들어 제어부(8)는 콜릿 화상을 표시하고, 패턴이 단정한 콜릿의 형상인 경우에는, 조작자가 콜릿의 품종 착오로 판단하여 올바른 콜릿으로 수동 또는 자동 교환한다. 패턴이 콜릿의 형상을 하고 있지 않은 경우에는, 조작자가 콜릿 경사 등의 설치 불량으로 판단하여 콜릿(22)을 콜릿 홀더(25)에 수동 또는 자동으로 재설치한다.
다음으로, 실시예에 따른 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법에 대하여 도 13을 이용하여 설명한다. 도 13은, 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
스텝 S11: 웨이퍼(11)로부터 분할된 다이 D가 부착된 다이싱 테이프(16)를 보유 지지한 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트(도시하지 않음)에 격납하여 다이 본더(10)에 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)에 반입한다. 제어부(8)는 기판 공급부(6)에서 기판 S를 반송 레인(52)에 적재한다.
스텝 S12: 제어부(8)는, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지된 다이싱 테이프(16)로부터 다이 D를 픽업한다.
스텝 S13: 제어부(8)는, 픽업한 다이 D를 기판 S의 패키지 에어리어 P 상에 탑재하거나, 또는 이미 본딩한 다이 상에 적층한다. 보다 구체적으로는, 제어부(8)는, 다이싱 테이프(16)로부터 픽업한 다이 D를 중간 스테이지(31)에 적재하고, 본딩 헤드(41)로 중간 스테이지(31)로부터 다시 다이 D를 픽업하여, 반송되어 온 기판 S의 패키지 에어리어 P에 본딩한다.
스텝 S14: 제어부(8)는 기판 반송 갈고리(51)로 기판 S를 기판 반출부(7)까지 이동시키고, 기판 반출부(7)에 기판 S를 넘기고 다이 본더(10)로부터 기판 S를 반출한다(기판 언로딩).
실시예에서는, 광학 방식 지문 센서 또는 정전 용량식 지문 센서 등의 지문 센서를 사용함으로써, 접촉한 부분의 미세한 요철까지 검출 가능하여, 고정밀도로 콜릿의 형상(마모, 이물 부착)이나 설치 상태(경사)를 검출할 수 있다. 또한 지문 등록과 마찬가지로 콜릿의 형상을 용이하게 등록할 수 있다. 콜릿 자동 교환에서 사용하는 복수의 종류의 콜릿을 지문 인식에서 등록하여, 자동 교환 후의 확인을 용이하게 행할 수 있다. 콜릿의 이상에 의한 제품 불량을 미연에 방지할 수 있다.
<변형예>
이하, 대표적인 변형예에 대하여 몇 가지 예시한다. 이하의 변형예의 설명에 있어서, 상술한 실시예에서 설명되어 있는 것과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 상술한 실시예와 마찬가지의 부호가 사용될 수 있는 것으로 한다. 그리고 이러한 부분의 설명에 대해서는, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서, 상술한 실시예에 있어서의 설명이 적절히 원용될 수 있는 것으로 한다. 또한 상술한 실시예의 일부, 및 복수의 변형예의 전부 또는 일부가, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서 적절히 복합적으로 적용될 수 있다.
도 14는, 변형예에 따른 콜릿 검사부를 설명하는 도면이며, 도 14의 (A)는, 콜릿 및 콜릿 검사부의 모식적 측면도이고, 도 14의 (B)는, 지문 센서의 모식적 사시도이다. 도 15는, 도 14의 지문 센서에 의한 콜릿의 경사의 검출을 설명하는 도면이다. 이하, 픽업 헤드(21)의 콜릿(22)에 대하여 설명하는데, 본딩 헤드(41)의 콜릿(42)도 마찬가지이다.
콜릿 검사부(90A)는, 실시예의 콜릿 검사부(90)의 지문 센서(91), 지지판(92) 및 검출 회로(93)에 추가하여 압력 센서(95a, 95b, 95c)를 구비한다. 검출 회로(93A)는 케이블(94)을 통하여 지문 센서(91)와 접속하는 것 외에, 케이블(97a, 97b, 97c) 및 출력부(96a, 96b, 96c)를 통하여 압력 센서(95a, 95b, 95c)를 접속한다. 압력 센서(95a, 95b, 95c)는 3점으로 지문 센서(91)를 지지한다.
검출 회로(93A)는, 실시예의 검출 회로(93)와 마찬가지로 케이블(94)로부터 입력된 신호를 증폭하여 신호 처리하는 것 외에, 케이블(97a, 97b, 97c)로부터 입력된 신호를 증폭기(도시하지 않음)에 의해 증폭하고, A/D 변환기(도시하지 않음)에 의해 디지털 신호로 변환하여 신호 처리 회로(도시하지 않음)에서 처리한다.
압력 센서(95a, 95b, 95c)는, 예를 들어 각각, 감압 소자인 피에조 소자로 구성된다.
즉, 상술한 구성으로 되는 콜릿 검사부(90A)에 의하면, 어떠한 원인으로 인하여 콜릿(22)이 경사진 경우, 3개의 압력 센서(95a, 95b, 95c)로부터의 출력에 불균형이 발생한다. 그래서, 이들 3개의 압력 센서(95a, 95b, 95c)로부터의 출력에 의하여, 예를 들어 그 무게 중심점을 구하고, 본래의(경사져 있지 않은 경우의) 무게 중심점으로부터의 벗어난 거리(괴리도)를 구함으로써, 콜릿(22)의 경사를 용이하게 검출하는 것이 가능하다.
다음으로, 본딩 동작에 대하여 도 16, 17을 이용하여 설명한다. 도 16, 17은, 도 1의 다이 본더에 있어서의 본딩 방법의 다른 예를 도시하는 흐름도이다. 도 16의 흐름도의 단자 A는 도 17의 흐름도의 단자 A로 이어지고, 도 17의 흐름도의 단자 B는 도 16의 흐름도의 단자 B로 이어진다. 이하, 픽업 헤드(21)의 콜릿(22)에 대하여 설명하는데, 본딩 헤드(41)의 콜릿(42)도 마찬가지이다.
스텝 S1 내지 S5는 도 11의 실시예와 마찬가지인이다.
제어부(8)는 콜릿(22)의 소모도 등을 파악하기 위하여 콜릿의 대조를 행한다. 즉, 제어부(8)는 픽업 헤드(21), 본딩 헤드(41)에 의하여 콜릿(22)을 콜릿 검사부(90)에 이동시키고(스텝 S5), 콜릿 검사부(90)에 의하여 콜릿(22)의 높이·형상을 판독한다(스텝 S6A).
제어부(8)는, 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 콜릿 높이 또는 높이의 변동은 소정값을 초과하고 있는 것인지의 여부를 판단한다(스텝 S7A). "아니오"의 경우, 스텝 S7로 이행하고, "예"의 경우, 스텝 S8로 이행한다.
스텝 S7에서는, 제어부(8)는, 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 형상이, 스텝 S1의 초기화에서 사전에 등록한 형상인지의 여부를 판단한다. "예"의 경우, 스텝 S2로 되돌아가 실장 동작을 행한다. "아니오"의 경우, 스텝 S8로 이행한다.
스텝 S8에서는 콜릿(22)을 교환한다. 콜릿(22)의 교환은, 조작자가 인위적으로 교환하는 수동이어도 되고, 콜릿 자동 교환 기술에 의하여 교환을 해도 된다.
다음으로, 제어부(8)는 픽업 헤드(21)에 의하여 콜릿 검사부(90) 상으로 콜릿(22)을 이동시켜 접촉시키고(스텝 S9), 콜릿 검사부(90)에 의하여 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 높이·형상을 판독한다(스텝 SAA).
제어부(8)는, 콜릿(22)의 보유 지지부(22c)의 콜릿 높이 또는 높이의 변동은 소정값을 초과하고 있는지의 여부를 판단한다(스텝 SBA). 제1 소정값 이하의 경우, 스텝 SB로 이행하고, 제1 소정값을 초과하고 있지만 제2 소정값 이하인 경우, 스텝 SD로 이행하며, 제2 소정값을 초과하고 있는 경우, 스텝 S8로 되돌아가 콜릿(22)을 재설치한다.
스텝 SD에서는, 제어부(8)는 높이의 변동에 기초하여 픽업 헤드(21)를 움직여 콜릿(22)의 경사를 조정한다.
스텝 SB에서는, 제어부(8)는, 콜릿(22)의 형상이, 스텝 S1의 초기화에서 사전에 등록한 형상인지의 여부를 판단한다(스텝 SB). "예"의 경우, 스텝 S2로 되돌아가 실장 동작을 행한다. "아니오"의 경우, 제어부(8)는 콜릿의 품종 착오로 판단하여, 스텝 S8로 되돌아가 올바른 콜릿으로 교환한다.
변형예에서는, 지문 센서(91) 아래에 복수의 압력 센서를 내장하여, 콜릿의 형상(외형 사이즈, 진공 흡인 구멍 및/또는 진공 흡인 홈의 레이아웃, 마모, 이물 부착)과 함께 콜릿의 설치 상태(경사 각도, 높이)를 확인한다. 이것에 의하여, 콜릿의 이상에 관한 요소(설치 위치, 경사, 마모, 이물 부착) 등의 전부를 한 번에 검출할 수 있다. 경사 각도가 소정값 이하인 경우, 콜릿의 경사를 헤드로 조정하고, 경사 각도가 소정값 초과인 경우, 콜릿을 재설치함으로써 콜릿의 교환 및 그 확인도 자동으로 행할 수 있다. 콜릿의 소모도를 자동적으로 파악하고, 나아가 콜릿 자동 교환 기능을 부가함으로써 일련의 동작이 전부 자동으로 됨으로써, 인건비의 비용 삭감, 휴먼 에러 저감에 의한 품질 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명자에 의하여 이루어진 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경 가능함은 물론이다.
예를 들어 실시예에서는, 콜릿(22)은 탄성체(22a), 스테인리스강(22b) 및 보유 지지부(22c)로 구성되는 예에 대하여 설명했지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 탄성체만으로 구성되는 것이어도 된다. 또한 실시예에서는, 콜릿에는 흡인 구멍을 갖는 예에 대하여 설명했지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 흡인 홈을 갖는 것이어도 된다.
또한 실시예에서는, 형상 검출 센서로서 지문 센서를 사용한 예를 설명했지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 복수의 센서를, 콜릿의 표면의 요철 등의 형상의 검사에 필요한 피치로 격자 형상이나 지그재그 형상으로 2차원으로 설치한 패널 형상 또는 시트 형상의 센서이면 된다.
또한 변형예에서는 압력 센서를 사용했지만 감압 시트나 변위 센서여도 된다. 또한 변형예에서는 압력 센서를 3개 구비하고 있는 예를 설명했지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 4개 이상이어도 된다.
또한 지문 센서(플레이트)의 표면을 자동으로 청소하도록 해도 된다.
또한 픽업부와 얼라인먼트부와 본딩부를 포함하는 실장부, 및 반송 레인을 복수 조 구비한 다이 본더여도 되고, 픽업부와 얼라인먼트부와 본딩부를 포함하는 실장부를 복수 조 구비하고 반송 레인은 하나 구비해도 된다.
또한 실시예에서는 다이 어태치 필름을 사용하는 예를 설명했지만, 기판에 접착제를 도포하는 프리폼부를 설치하여 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 설명했지만 이에 한정되는 것은 아니며, 다이 공급부로부터 다이를 픽업하는 반도체 제조 장치에 적용 가능하다.
예를 들어 중간 스테이지와 픽업 헤드가 없이, 다이 공급부의 다이를 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 다이 본더에도 적용 가능하다.
또한 중간 스테이지가 없이, 다이 공급부로부터 다이를 픽업하고 다이 픽업 헤드를 위로 하여 회전하여 다이를 본딩 헤드에 전달하고, 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 플립 칩 본더에 적용 가능하다.
또한 중간 스테이지와 본딩 헤드가 없이, 다이 공급부로부터 픽업 헤드로 픽업한 다이를 트레이 등에 적재하는 다이 소터에 적용 가능하다.
10: 다이 본더
1: 다이 공급부
2: 픽업부
21: 픽업 헤드
22: 콜릿
25: 콜릿 홀더
3: 중간 스테이지부
31: 중간 스테이지
4: 본딩부
41: 본딩 헤드
42: 콜릿
5: 반송부
51: 기판 반송 갈고리
8: 제어부
90: 콜릿 검사부
91: 지문 센서
92: 지지판
93: 검출 회로
94: 케이블
D: 다이
S: 기판
P: 패키지 에어리어

Claims (13)

  1. 콜릿으로 다이를 흡착하여 픽업하는 헤드와,
    상기 콜릿을 확인 및 검사하는 콜릿 검사부와,
    상기 헤드 및 상기 콜릿 검사부를 제어하는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 콜릿 검사부는 형상 검출 센서를 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 형상 검출 센서에 의하여 상기 콜릿의 형상을 판독하는 반도체 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 형상 검출 센서에 의하여 미리 소정의 위치에 있어서의 콜릿의 형상을 판독하여 기억한 데이터와, 검사 시에 상기 형상 검출 센서에 의하여 상기 콜릿의 형상을 판독한 데이터를 비교하여, 상기 콜릿의 이상을 검출하는 반도체 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 콜릿의 이상은 콜릿의 마모, 이물 부착, 경사 또는 품종 착오인 반도체 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 장치가 상기 콜릿의 이상을 검출한 경우, 상기 콜릿을 교환하는 반도체 제조 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 콜릿 검사부는, 또한 상기 형상 검출 센서 아래에, 상기 콜릿의 높이 또는 높이의 변동을 검출하는 센서를 적어도 3개 갖는 반도체 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 콜릿의 높이의 변동이 제1 소정값 이하인 경우, 상기 콜릿의 설치는 정상으로 판단하고, 상기 콜릿의 높이의 변동이 상기 제1 소정값보다 크고 또한 제2 소정값 이하인 경우, 상기 콜릿의 경사 조정 필요로 판단하고, 상기 콜릿의 높이의 변동이 상기 제2 소정값보다 큰 경우, 상기 콜릿의 설치는 이상으로 판단하는 반도체 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서, 감압 시트, 또는 변위 센서인 반도체 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 형상 검출 센서는 지문 센서인 반도체 제조 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    다이가 부착된 다이싱 테이프를 보유 지지하는 웨이퍼 링을 갖는 다이 공급부와,
    상기 다이싱 테이프에 부착된 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 구비하고,
    상기 헤드는 상기 픽업 헤드 및 상기 본딩 헤드 중 적어도 어느 한쪽인 반도체 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 콜릿 검사부는, 상기 픽업 헤드와 상기 본딩 헤드의 양쪽의 이동 범위 내에 위치하고,
    상기 제어 장치는, 상기 픽업 헤드 및 상기 본딩 헤드를 상기 콜릿 검사부로 이동시켜, 상기 픽업 헤드의 콜릿 및 상기 본딩 헤드의 콜릿을 검사하는 반도체 제조 장치.
  11. (a) 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 반도체 제조 장치를 준비하는 공정과,
    (b) 다이가 부착된 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.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 공정은, 상기 다이싱 테이프에 부착된 다이를 본딩 헤드로 픽업하고,
    상기 (e) 공정은, 상기 본딩 헤드로 픽업한 다이를 상기 기판, 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩하는,
    반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 공정은,
    (d1) 상기 다이싱 테이프에 부착된 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 구비하는,
    반도체 장치의 제조 방법.
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