KR20230006000A - 반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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마코토 타카하시
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

반도체 장치의 제조 장치(10)는 스테이지(12)와, 본딩 헤드(14)와, 본딩 헤드(14)에 설치된 모방 기구(22)와, 홀딩면(20) 또는 칩 단면(端面)인 대향면(50)을, 스테이지(12) 또는 기판(100)의 평면인 기준면(110)을 모방하게 함으로써, 대향면(50)을 기준면(110)에 대해 평행하게 조정하는 모방 처리를 실행시키는 컨트롤러(34)를 구비하며, 컨트롤러(34)는, 모방 처리에 있어서, 본딩 헤드(14)의 축방향 위치가 규정된 기준 위치에 도달할 때까지 모방 기구(22)를 자유 상태로 전환한 상태에서 대향면(50)을 기준면(110)에 접촉시킨 채 본딩 헤드(14)를 기준면(110)의 면 방향으로 상대적으로 이동시키고, 축방향 위치가 기준 위치에 도달했을 때에 모방 기구(22)를 잠금 상태로 전환한다.

Description

반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법
본 명세서에서는, 모방 기구를 가진 본딩 헤드를 이용해 반도체 칩을 기판에 본딩함으로써 반도체 장치를 제조하는 제조 장치 및 제조 방법을 개시한다.
본딩 헤드의 선단면(이하，"홀딩면"이라고 한다)에 반도체 칩을 흡인 홀딩한 상태로 본딩 헤드를 구동하고, 반도체 칩을 기판에 본딩함으로써 반도체 장치를 제조하는 기술이 종래로부터 널리 알려져 있다. 이러한 반도체 장치의 제조 기술에 있어서, 반도체 칩을 기판의 표면에 양호하게 접합하기 위해서는 홀딩면이 기판의 평면에 높은 정밀도로 평행하게 되어 있을 것이 요구된다.
홀딩면을 간단하고 쉬운 방법으로 기판에 대해 평행하게 하기 위해서, 본딩 헤드에 모방 기구를 탑재한 제조 장치도 알려져 있다. 여기서, 모방 기구라 함은, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 한쪽을 포함하는 고정 부재와, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 다른 한쪽을 포함하는 가동 부재를 가지고 있으며, 가동 부재가 고정 부재에 대해서 3차원적으로 흔들릴 수 있는 것이다. 모방 기구는, 가동 부재의 흔들림이 가능한 프리(free) 상태와 가동 부재의 흔들림이 규제된 잠금(lock) 상태로 전환 가능하다.
특허문헌 1에는, 이러한 모방 기구를 탑재한 본딩 헤드가 개시되어 있다. 특허 문헌 1에서는, 모방 기구를 프리로 한 상태에서, 본딩 헤드로 홀딩한 제 2 대상물을 스테이지 상에 홀딩된 제 1 대상물에 접촉시켜 누름으로써, 제 2 대상물의 접촉면을 제 1 대상물의 면에 대해 평행하게 조정하고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공보 제3919684호
특허문헌 1의 기술에 따르면, 간단하고 쉬운 방법으로 본딩 헤드의 홀딩면을 스테이지에 대해 어느 정도 평행으로 할 수 있다. 그렇지만, 본딩 헤드의 홀딩면 또는 본딩 헤드로 홀딩된 제 2 대상물을, 스테이지 또는 스테이지로 홀딩된 제 1 대상물에 단순히 누르기만 했을 뿐인 경우, 마찰의 영향 등으로 인해 홀딩면이 완전히 평행하게 되지 않는 경우가 있었다. 즉, 종래의 기술에서는, 본딩 헤드의 홀딩면을 스테이지의 평면에 대해서 고정밀도로 평행하게 조정하는 것은 어려웠다.
그래서, 본 명세서에서는, 간단하고 쉬운 방법으로 본딩 헤드의 홀딩면을 스테이지의 평면에 대해서 고정밀도로 평행하게 조정할 수 있는 반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법을 개시한다.
본 명세서에서 개시하는 반도체 장치의 제조 장치는, 기판이 탑재되는 스테이지와, 상기 스테이지와 마주보는 홀딩면으로 칩을 흡인 홀딩하여, 상기 스테이지에 대해 상기 스테이지의 면 방향 및 법선 방향으로 상대적으로 이동할 수 있는 본딩 헤드와, 상기 본딩 헤드에 설치된 모방 기구로서, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 한쪽을 포함하는 고정 부재와, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 다른 한쪽을 포함하는 동시에 상기 홀딩면과 함께 상기 고정 부재에 대해서 요동 가능하게 설치된 가동 부재를 가지는 모방 기구와, 상기 홀딩면에 홀딩된 상기 칩의 단면(端面) 또는 상기 홀딩면인 대향면을, 상기 스테이지로 홀딩된 기판 평면 또는 상기 스테이지 평면인 기준면을 모방하게 함으로써, 상기 대향면을 상기 기준면에 대해 평행하게 조정하는 모방 처리를 실행시키는 컨트롤러를 구비하며, 상기 모방 기구는, 상기 가동 부재의 흔들림이 가능한 자유 상태와, 상기 가동 부재의 흔들림이 규제된 잠금 상태로 전환 가능하고, 상기 컨트롤러는, 상기 모방 처리에 있어서, 상기 본딩 헤드의 축방향 위치가 규정된 기준 위치에 도달할 때까지 상기 모방 기구를 상기 자유 상태로 상기 대향면을 상기 기준면에 접촉시킨 채 상기 본딩 헤드를 상기 기준면의 면 방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 축방향 위치가 상기 기준 위치에 도달했을 때에 상기 모방 기구를 상기 잠금 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 컨트롤러는, 상기 모방 처리에 있어서, 상기 본딩 헤드를 적어도 기준면에 평행한 4 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 모방 처리에 있어서, 상기 본딩 헤드를 미리 규정한 모방 루트를 따라 이동시키는 과정에서, 상기 축방향 위치가 상기 스테이지에 가장 가까워졌을 때의 상기 축방향 위치를 상기 기준 위치로서 특정할 수 있다.
또한, 상기 기준 위치는, 상기 본딩 헤드(14) 및 스테이지의 배치 또는 과거의 모방 처리의 결과에 근거해 미리 결정될 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 반도체 장치의 제조 방법은, 스테이지에 탑재된 기판에, 모방 기구를 가진 본딩 헤드의 홀딩면으로 흡인 홀딩한 칩을 본딩함으로써, 반도체 장치를 제조하는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 홀딩면에 홀딩된 상기 칩의 단면 또는 상기 홀딩면인 대향면을, 상기 스테이지으로 홀딩된 기판 평면 또는 상기 스테이지 평면인 기준면을 모방하게 함으로써, 상기 대향면을 상기 기준면에 대해 평행하게 조정하는 모방 단계을 구비하고 있으며, 상기 모방 기구는, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 한쪽을 포함하는 고정 부재와, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 다른 한쪽을 포함하는 동시에 상기 홀딩면과 함께 상기 고정 부재에 대해서 요동 가능하게 설치된 가동 부재를 가지며, 상기 가동 부재의 흔들림이 가능한 자유 상태와 상기 가동 부재의 흔들림이 규제된 잠금 상태로 전환 가능하고, 상기 모방 단계에 있어서, 상기 본딩 헤드의 축방향 위치가 규정된 기준 위치에 도달할 때까지, 상기 모방 기구를 상기 자유 상태로 상기 대향면을 상기 기준면에 접촉시킨 채 상기 본딩 헤드를 상기 기준면의 면 방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 축방향 위치가 상기 기준 위치에 도달했을 때에 상기 모방 기구를 상기 잠금 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서 개시하는 기술에 따르면, 간단하고 쉬운 방법으로 본딩 헤드의 홀딩면을 스테이지의 평면에 대해 고정밀도로 평행하게 조정할 수 있다.
도 1은 반도체 장치의 제조 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 모방 기구의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 모방 처리의 원리를 설명하는 도면.
도 4는 모방 루트의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 모방 루트의 다른 예를 나타내는 도면.
도 6은 모방 처리의 흐름을 나타내는 플로우 챠트.
도 7은 다른 예의 모방 처리의 흐름을 나타내는 플로우 챠트.
이하, 도면을 참조하여 반도체 장치의 제조 장치(10)의 구성에 대해 설명한다. 도 1은 제조 장치(10)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 제조 장치(10)는 기판(100)이 탑재되는 스테이지(12)와 반도체 칩(102)을 흡인 홀딩하는 본딩 헤드(14)를 구비하고 있다.
스테이지(12)는 기판(100)을 흡인 홀딩할 수 있고, 그 내부에는 기판(100)의 온도를 상승시키기 위한 히터(미도시)가 탑재되어 있다. 이 스테이지(12)의 가열 및 흡인은 후술하는 컨트롤러(34)에 의해 제어된다. 본 예의 스테이지(12)는 그 연직 방향 및 수평 방향의 위치가 변하지 않는 고정 스테이지이지만, 경우에 따라서는 스테이지(12)를 연직 방향 및 수평 방향 중의 적어도 한쪽에 이동 가능하게 할 수도 있다.
본딩 헤드(14)는 스테이지(12)와 대향하여 배치되어 있고, 스테이지(12)에 대해 수평 방향 및 연직 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 이 본딩 헤드(14)의 이동을 실현하기 위해서 이동 기구(26)가 설치되어 있다. 이동 기구(26)는 예를 들면 모터나 유압 실린더 등의 구동원과, 해당 구동원의 움직임을 본딩 헤드(14)에 전달하는 직동 기구나 기어 등의 전달 기구를 가지고 있다. 이 이동 기구(26)의 구동은 컨트롤러(34)에 의해 제어된다.
본딩 헤드(14)는 그 선단면인 홀딩면(20)으로 반도체 칩(102)을 흡인 홀딩할 수 있다. 그렇기 때문에, 본딩 헤드(14)의 선단부에는 반도체 칩(102)을 흡인 홀딩하기 위한 흡인 구멍(미도시)이 형성되어 있고, 해당 흡인 구멍은 공기 배관(31)을 통해 진공원(30)에 연결되어 있다. 또한, 본딩 헤드(14)의 선단부에는, 홀딩한 반도체 칩(102)을 가열하기 위한 히터(24)가 내장되어 있다. 이 히터(24)는 히터 구동부(28)에 의해 제어된다.
본딩 헤드(14)는 홀딩면(20)으로 반도체 칩(102)을 흡인 홀딩한 후에, 해당 반도체 칩(102)을 기판(100) 표면에 탑재하여 가압 가열함으로써 반도체 칩(102)을 기판(100)에 본딩한다. 여기서, 최근에는 반도체 프로세스의 미세화에 따라 반도체 장치는 고집적화를 달성해 왔다. 이러한 고집적화를 가능하게 하기 위해서는, 기판(100)과 해당 기판(100)에 접합되는 반도체 칩(102)의 평행도를 고정밀도로 유지할 필요가 있다. 이러한 평행 조정의 수단으로서 종래에서는 고니오 스테이지라고 불리는 수동의 각도 조정 기기나, 심을 사이에 두고 기울기를 미세 조정하는 방법 등이 제안되어 왔다. 그러나, 이러한 종래의 평행 조정 수단은 고도의 스킬과 많은 조정 시간을 필요로 하고 있었다.
그래서, 본 예의 본딩 헤드(14)는 간단하고 쉬운 방법으로 평행 조정을 가능하게 하기 위해서 모방 기구(22)를 탑재하고 있다. 모방 기구(22)는 구면 공기 정압 베어링(44)(도 2 참조)을 내장한 공기압 기기이다. 이하에서는, 본딩 헤드(14) 중에서, 이 모방 기구(22)보다 상측을 "상부(14u)"라고 부르고, 하측을 "하부(14d)"라고 부른다.
도 2는 이 모방 기구(22)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 모방 기구(22)는 고정 부재(40)와, 해당 고정 부재(40)에 대해 움직일 수 있는 가동 부재(42)와, 홀더(43)를 가지고 있다. 이 고정 부재(40) 및 가동 부재(42)에 의해 구면 공기 정압 베어링(44)이 구성된다. 고정 부재(40)의 상단은 본딩 헤드(14)의 상부(14u)에 고정되어 있다. 고정 부재(40)의 저면은 오목 형상의 반구면으로 되어 있다. 또한, 고정 부재(40)에는 공기를 공급 또는 흡인하기 위한 공기 통로(46)가 형성되어 있다. 이 공기 통로(46)는 고정 부재(40)의 측면에서부터 저면(즉, 오목 형상의 반구면)까지 관통하고 있다. 고정 부재(40)의 측면에는, 이 공기 통로(46)와 모방 기구 구동부(32)를 유체 연결하기 위한 공기 배관(47)(도 1 참조)이 접속되어 있다.
가동 부재(42)는 고정 부재(40)에 대해서 3차원적으로 요동 가능하게 홀딩되어 있다. 가동 부재(42)의 하단은 본딩 헤드(14)의 하부(14d)에 고정되어 있으며, 가동 부재(42)는 홀딩면(20)과 함께 요동 가능하게 되어 있다. 또한, 가동 부재(42)의 상부면은 고정 부재(40)의 오목 형상의 반구면에 대응하는 볼록 형상의 반구면으로 되어 있다. 홀더(43)는 가동 부재(42)의 요동을 방해하지 않게 가동 부재(42)를 홀딩하고 있다.
이러한 모방 기구(22)는, 고정 부재(40)의 오목 형상의 반구면으로부터 압축 공기를 분출하게 함으로써 가동 부재(42)를 고정 부재(40)로부터 이격시켜 비접촉 상태로 지지한다. 이에 따라, 가동 부재(42)의 슬라이딩 저항이 대폭 낮아져서 아주 가벼운 힘으로 정밀하게 회전 운동할 수 있게 된다. 또한, 압축 공기의 공급을 정지하고, 가동 부재(42)를 진공 흡인함으로써 가동 부재(42)를 소정의 자세로 고정시킬 수 있다. 이하에서는, 압축 공기를 분출하고 가동 부재(42)의 요동을 허용한 상태를 "자유 상태"라고 부르고, 가동 부재(42)를 진공 흡인하고 가동 부재(42)의 요동을 규제한 상태를 "잠금 상태"라고 부른다.
이러한 모방 기구(22)의 자유 상태 및 잠금 상태의 전환은 모방 기구 구동부(32)에 의해 수행된다. 모방 기구 구동부(32)는, 압축 공기를 공급하기 위한 컴프레서나, 진공 흡인하기 위한 진공원 등을 가지고 있다. 또한, 모방 기구 구동부(32)의 구동은 컨트롤러(34)에 의해 제어된다.
컨트롤러(34)는, 제조 장치(10)의 각 부의 구동을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(34)는, 이동 기구(26)나 히터 구동부(28), 진공원(30) 등을 구동하여, 반도체 칩(102)을 기판(100)에 본딩하는 실장 처리를 실행한다. 또한, 본 예의 컨트롤러(34)는, 이 실장 처리에 앞서 홀딩면(20)에 홀딩된 반도체 칩(102)의 단면(端面) 또는 홀딩면(20)을, 스테이지(12)로 홀딩된 기판(100) 평면 또는 스테이지(12) 평면을 모방하게 함으로써, 양자를 평행하게 조정하는 모방 처리도 실행한다. 한편, 이하에서는 홀딩면(20)에 홀딩된 반도체 칩(102)의 단면 또는 홀딩면(20)을 "대향면(50)"이라고 부르고, 스테이지(12)로 홀딩된 기판(100) 평면 또는 스테이지(12) 평면을 "기준면(110)"이라고 부른다.
이러한 컨트롤러(34)는, 각종 연산을 실행하는 프로세서와, 데이터 및 프로그램을 기억하는 메모리를 가진 컴퓨터이다. 본 예의 컨트롤러(34)는, 반도체 칩(102)의 실장 처리에 앞서, 홀딩면(20)을 스테이지(12) 평면에 대해 평행하게 되도록 조정하는 모방 처리를 실행한다. 이하, 이 모방 처리에 대해 설명한다.
도 3은 모방 처리의 원리를 나타내는 이미지 도면이다. 도 3에서는, 홀딩면(20)을 대향면(50)으로 하고, 스테이지(12) 평면을 기준면(110)으로 하고 있다. 일반적으로, 장치에는 축이나 면의 기울기의 차이가 존재한다. 이러한 어긋남으로 인해 대향면(50)이 기준면(110)에 대해서 기울어지는 경우가 있다. 도 3의 예에서는, 본딩 헤드(14)의 상부(14u)의 축(A)가 이상적인 축(A*)에 대해서 기울어져 있다.
이러한 기울어짐을 보정하기 위해서, 최근에 모방 기구(22)의 이용이 제안되고 있다. 구체적으로는, 모방 기구(22)를 자유 상태로 한 다음, 홀딩면(20)을 기준면(110)에 접촉함으로써 홀딩면(20)을 평행 조정하는 것이 제안되어 있다. 자유 상태인 경우, 가동 부재(42)는 아주 작은 힘으로 흔들릴 수 있다. 그렇기 때문에, 이론상으로는 도 3의 왼쪽에 도시하는 바와 같이, 대향면(50) 전체가 기준면(110)에 접촉하고, 대향면(50)이 기준면(110)에 평행하게 되는 자세까지 가동 부재(42)가 흔들린다. 그리고, 평행하게 된 시점에서, 모방 기구(22)를 잠금 상태로 전환해 가동 부재(42)의 흔들림을 규제하면, 대향면(50)의 기준면(110)에 대한 평행도를 고정밀도로 유지할 수 있다.
하지만, 현실적으로는 약간의 저항이나 배관 등의 자중 등의 영향에 의해, 도 3의 오른쪽에 도시하는 바와 같이, 대향면(50)을 기준면(110)에 접촉시킨 것만으로는 대향면(50)의 기울어짐을 완전히 해소하지 못하고, 평행 오프셋이 잔류하는 수가 있다. 평행 오프셋이 잔류한 상태로 모방 기구(22)를 잠금 상태로 했을 경우, 대향면(50)의 기준면(110)에 대한 평행도를 고정밀도로 유지할 수 없다.
본 예에서는, 잔류 평행 오프셋을 보다 확실히 저감시키기 위해서, 모방 기구(22)를 자유 상태로 한 상태에서, 대향면(50)을 기준면(110)에 접촉시킨 채 본딩 헤드(14)를 기준면(110)의 면 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 이 이동에 의해, 가동 부재(42)의 흔들림이 유발되어 대향면(50)이 기준면(110)에 대해 평행하게 되기 쉬워진다.
즉, 도 3의 오른쪽에 도시하는 바와 같은 잔류 평행 오프셋이 있는 상태로부터, 도 3의 왼쪽에 도시하는 바와 같은 완전 평행하게 되도록 가동 부재(42)가 흔들릴 때에는 대향면(50)의 기준면(110)과의 접점(P)이 외측 방향(도 3의 오른쪽 도면에 있어서의 우측 방향)으로 미끄러지게 된다. 이 미끄러짐을 유발하도록 본딩 헤드(14)를 수평 방향, 특히, 접점(P)로부터 바라봤을 때 외측 방향으로 이동시키는 것에 의해, 가동 부재(42)가 흔들리기 쉬워지고, 결과적으로, 대향면(50)이 기준면(110)에 대해 평행하게 되기 쉽다.
여기서, 도 3으로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 완전 평행하게 되었을 경우, 잔류 평행 오프셋이 있는 상태에 비해, 본딩 헤드(14)의 축방향 위치(Pz)가 스테이지(12)측에 가까워진다. 따라서, 본딩 헤드(14)의 축방향 위치(Pz)는 대향면(50)의 평행도를 반영하게 된다.
　따라서, 본 예에서는, 모방 기구(22)를 자유 상태로 한 상태에서 본딩 헤드(14)를 기준면(110)의 면 방향으로 상대적으로 이동시켰을 때에, 본딩 헤드(14)의 축방향 위치(Pz)를 관찰해, 이 축방향 위치(Pz)가 규정된 기준 위치(Pzdef)에 도달했을 때에 모방 기구(22)를 잠금 상태로 전환한다. 여기서, 기준 위치(Pzdef)는, 본딩 헤드(14)를 면 방향으로 이동시키는 과정에서 특정해도 되고, 스테이지(12) 및 본딩 헤드(14)의 배치 등으로부터 미리 결정해 두어도 된다. 어느 것으로 하든, 대향면(50) 전체가 기준면(110)에 접촉했다고 판단할 수 있는 축방향 위치(Pz)가 기준 위치로 설정된다.
또한, 대향면(50)이 기울어지는 방향에 따라, 해당 경사를 감소시킬 수 있는 본딩 헤드(14)의 이동 방향은 상이하다. 예를 들면, 도 3의 오른쪽 도면에서는, 대향면(50)은 후측 하향으로 경사져 있다. 이 경우, 본딩 헤드(14)를 우측 방향으로 이동시킨 쪽이 좌측 방향에 이동시키는 것보다 잔류 오프셋을 저감시킬 가능성이 높다. 그렇지만, 대향면(50)의 경사의 방향을 사전에 파악하기는 어렵다. 따라서, 본딩 헤드(14)를 면 방향으로 이동시킬 때에는 적어도 기준면(110)과 평행한 4 방향으로 이동시킨다. 예를 들면, ＋X방향, －X방향, ＋Y방향, －Y방향으로 본딩 헤드(14)를 이동시킨다. 이와 같이 4 방향으로 이동시킴으로써 대향면(50)이 어느 방향으로 경사져 있어도 해당 경사를 보다 확실히 해소할 수 있다.
도 4는 본딩 헤드(14)를 이동시킬 때의 루트(이하, "모방 루트(60)"라고 부른다)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4의 예에서는, 모방 루트(60)는 스테이지(12)의 중심에서부터 바깥쪽을 향하는 직사각형의 소용돌이 모양으로 되어 있다. 다만, 모방 루트(60)의 형태는 적절히 변경되어도 무방한데, 예를 들면 도 5에 도시하는 바와 같이, 한 번에 그린 십자 모양일 수도 있다. 어쨌든 이러한 모방 루트(60)는 미리 컨트롤러(34)의 기억부에 기억되어 있다.
다음으로, 대향면(50)을 기준면(110)에 대해서 평행 조정하는 모방 처리의 흐름에 대해 설명한다. 도 6은 모방 처리의 흐름을 나타내는 플로우 챠트이다. 모방 처리를 실행하는 경우, 본딩 헤드(14)는, 어떠한 칩 부재를 홀딩하고 있어도 상관없고, 홀딩하고 있지 않아도 괜찮다. 칩 부재를 홀딩하고 있는 경우에는, 해당 칩 부재의 저면이 대향면(50)이 된다. 또한, 칩 부재를 홀딩하고 있지 않은 경우에는, 본딩 헤드(14)의 홀딩면(20)이 대향면(50)이 된다. 마찬가지로, 스테이지(12)도 기판(100)을 홀딩하고 있어도 되고, 홀딩하고 있지 않아도 된다. 기판(100)을 홀딩하고 있는 경우에는 해당 기판(100)의 상부면이 홀딩하고 있지 않는 경우에는 스테이지(12)의 상부면이 각각 기준면(110)이 된다.
모방 처리를 실행할 때, 컨트롤러(34)는 우선, 모방 기구 구동부(32)를 구동하고, 모방 기구(22)를 자유 상태로 전환한다(S10). 계속해서, 컨트롤러(34)는 이동 기구(26)을 구동하고, 대향면(50)이 기준면(110)에 닿을 때까지, 본딩 헤드(14)를 강하시킨다(S12). 이 접촉의 유무는, 예를 들어 기준면(110)으로부터의 반력을 검출하여 판단해도 되고, 본딩 헤드(14)의 축방향 위치(Pz)의 변동으로부터 판단해도 된다.
대향면(50)이 기준면(110)에 닿으면, 컨트롤러(34)는, 모방 기구(22)를 자유 상태로 유지한 채, 이동 기구(26)을 구동하여 본딩 헤드(14)를 모방 루트(60)를 따라 이동시킨다(S14). 이러한 이동시에 본딩 헤드(14)의 축방향 위치(Pz)는 이동 기구(26)에 설치된 위치 센서에 의해 검출된다. 컨트롤러(34)는, 이 위치 센서에 의해 검출된 축방향 위치(Pz)를 정기적으로 검출하여 기억부에 기억한다(S16).
규정된 모방 루트(60)를 따른 이동이 완료하면(S18에서 Yes), 컨트롤러(34)는, 기억부에 기억되어 있는 축방향 위치(Pz) 중에서 최소가 되는(즉 스테이지(12)에 가장 가까워지는) 최하점 높이(Pzmin)를 특정하고, 이 최하점 높이(Pzmin)를 기준 위치(Pzdef)로 설정한다(S20). 이어서, 컨트롤러(34)는, 본딩 헤드(14)의 현재의 축방향 위치(Pz)가 기준 위치(Pzdef)인지 아닌지를 판정한다(S22). 현재의 축방향 위치(Pz)가 기준 위치(Pzdef)인 경우(S22에서 Yes)에는, 컨트롤러(34)는 잔류 평행 오프셋가 해소되었다고 판단해, 모방 기구 구동부(32)를 구동하여 모방 기구(22)를 잠금 상태로 전환한다(S26). 한편, 현재의 방향 위치(Pz)가 기준 위치(Pzdef)로 되어 있지 않은 경우(S22에서 No), 컨트롤러(34)는 이동 기구(26)를 구동해서 본딩 헤드(14)를 기준면(110)과 평행한 방향으로 이동시킨다(S24). 이 때의 이동 루트는, 모방 루트(60)와 동일해도 되고 달라도 된다. 어쨌든 이동의 결과, 현재의 축방향 위치(Pz)가 기준 위치(Pzdef)에 도달하면(S22에서 Yes), 모방 기구(22)를 잠금 상태로 전환한다(S26).
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 예에서는, 대향면(50)을 기준면(110)에 닿게 한 후에도 자유 상태를 유지한 채, 본딩 헤드(14)를 면 방향으로 이동시킨다. 그 결과, 마찰이나 배관의 자중 등으로 인해 발생되어 있던 잔류 평행 오프셋을 보다 확실히 경감시킬 수 있어 대향면(50)의 기준면(110)에 대한 평행도를 높게 유지할 수가 있다. 또한, 본 예에서는, 본딩 헤드(14)를 면 방향으로 이동시키는 과정에서 얻어진 축방향 위치(Pz)에 근거해, 기준 위치(Pzdef)를 설정하고 있다. 그 결과, 본딩 헤드(14) 및 스테이지(12)의 배치가 경년 변화 등으로 인해 설계시와 달라졌더라도 적절한 기준 위치(Pzdef)를 설정할 수 있다.
이하, 다른 예의 모방 처리의 흐름에 대해 설명한다. 도 7은, 다른 예의 모방 처리의 흐름을 나타내는 플로우 챠트이다. 이 모방 처리에서는, 컨트롤러(34)는 미리 기준 위치(Pzdef)를 설정해 기억부에 기억하고 있다. 이 기준 위치(Pzdef)는 스테이지(12) 및 본딩 헤드(14)의 배치 관계, 즉, 양자의 설계상의 치수값 및 위치로부터 결정해도 무방하다. 또한, 다른 형태로서 기준 위치(Pzdef)는, 과거의 모방 처리의 결과로부터 결정해도 된다. 예를 들면, 도 6의 방법으로 과거에 행한 모방 처리시에 얻어진 최하점 높이(Pzmin)를 기준 위치(Pzdef)로서 설정해도 무방하다.
모방 처리를 실행할 때에는 도 6의 예와 마찬가지로, 컨트롤러(34)는 모방 기구(22)를 자유 상태로 전환한 다음, 대향면(50)이 기준면(110)에 닿을 때까지, 본딩 헤드(14)를 하강시킨다(S30). 계속해서, 컨트롤러(34)는 규정된 모방 루트(60)를 따라 본딩 헤드(14)를 면 방향으로 이동시킨다(S34). 이 때, 컨트롤러(34)는 정기적으로 본딩 헤드(14)의 축방향 위치(Pz)를 검출하는(S36) 동시에, 검출된 축방향 위치(Pz)를 기준 위치(Pzdef)와 비교한다(S38).
비교 결과, 축방향 위치(Pz)가 기준 위치(Pzdef)를 초과하고 있는 경우, 컨트롤러(34)는 단계 S34으로 되돌아가서 본딩 헤드(14)의 면 방향의 이동을 계속한다. 한편, 축방향 위치(Pz)가 기준 위치(Pzdef) 이하인 경우, 컨트롤러(34)는 잔류 평행 오프셋가 해소되었다고 판단해 모방 기구 구동부(32)를 구동해 모방 기구(22)를 잠금 상태로 전환한다(S40).
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 예에서도, 대향면(50)을 기준면(110)에 닿게 한 후에도 자유 상태를 유지한 채 본딩 헤드(14)를 면 방향으로 이동시키기 때문에, 대향면(50)의 기준면(110)에 대한 평행도를 높게 유지할 수 있다. 또한, 본 예에서는, 축방향 위치(Pz)가, 미리 설정된 기준 위치(Pzdef)에 도달한 시점에서, 본딩 헤드(14)의 면 방향 이동을 정지한다. 그 결과, 도 6의 처리에 비해, 비교적 조기에 모방 처리를 완료할 수가 있다.
한편, 지금까지 설명한 구성은, 모두 일례로서, 자유 상태인 채 본딩 헤드(14)를 면 방향으로 이동시켜, 축방향 위치(Pz)가 규정된 기준 위치(Pzdef)에 도달했을 때에 잠금 상태로 전환하는 것이라면 그 밖의 구성은 적절히 변경되어도 상관없다. 예를 들면, 상기의 예에서는, 본딩 헤드(14)를 기준면(110)에 평행한 4 방향으로 이동시키고 있지만, 반드시 4 방향으로 이동시킬 필요는 없다.
예를 들면, 대향면(50)의 경사의 방향을 미리 예측할 수 있는 경우에는, 예측된 경사를 해소할 수 있을 방향으로만 본딩 헤드(14)를 이동시켜도 된다. 즉, 가동 부재(42) 및 모방 기구(22)의 하부(14d)에는 공기를 공급 또는 흡인하기 위한 배관이나, 상기 배선 등이 접속되어 있다. 이러한 배관 및 상기 배선의 무게에 의해, 모방 기구(22)는 자유 상태로 전환한 직후는 한 방향으로 크게 기울어질 수 있다. 이러한 큰 경사가 잔류 평행 오프셋의 원인이 되기 쉽다. 이러한 배관 및 상기 배선에 기인하는 잔류 평행 오프셋의 경우, 대향면(50)의 경사 방향은, 배관 및 상기 배선의 위치로부터 예측할 수 있다. 따라서, 배관 및 상기 배선의 위치로부터 대향면(50)의 경사 방향을 예측하고, 예측된 경사를 해소할 수 있는 방향, 즉, 우측 하향인 경우는 우측 방향으로만 이동시키도록 해도 무방하다. 또한, 4 방향으로 이동시키는 경우라도 대향면(50)의 경사 방향을 예측해 두고, 최초로 이 예측된 경사를 해소할 수 있는 방향으로 이동시키도록 해도 무방하다. 이러한 구성으로 함으로써, 초기의 이동에 의해 잔존하는 경사를 대폭 줄일 수 있기 때문에, 도 7의 처리인 경우, 처리에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 모방 기구(22)의 고정 부재(40)가 오목 형상의 구면을 가지고, 가동 부재(42)가 볼록 형상의 구면을 가지고 있지만, 이들은 반대이어도 괜찮아서, 고정 부재(40)가 볼록 형상의 구면을 가지고, 가동 부재(42)가 오목 형상의 구면을 가져도 된다. 또한, 상술한 설명에서는, 본딩 헤드(14)가 이동하는 구성으로 되어 있지만, 본딩 헤드(14) 대신에, 혹은, 그에 추가해서 스테이지(12)가 이동하는 것이어도 무방하다. 또한, 도 3의 예에서는, 홀딩면(20)을 대향면(50)으로 하고 있지만, 모방 처리에 있어서, 홀딩면(20)에 칩 부재, 예를 들면, 평행 조정 전용의 칩 부재를 홀딩하도록 하고, 이 칩의 단면을 대향면(50)으로 취급할 수도 있다. 마찬가지로, 도 3의 예에서는, 스테이지(12)의 상부면을 기준면(110)으로 하고 있지만, 모방 처리에 있어서 스테이지(12)에 기판(100), 예를 들면, 평행 조정 전용의 기판(100)을 홀딩하도록 해서, 이 기판(100)의 상부면을 기준면(110)으로 취급할 수도 있다.
10: 제조 장치 12: 스테이지
14: 본딩 헤드 20: 홀딩면
22： 모방 기구 24: 히터
26: 이동 기구 28: 히터 구동부
30: 진공원 31: 공기 배관
32: 모방 기구 구동부 34: 컨트롤러
40: 고정 부재 42: 가동 부재
43: 홀더 44: 구면 공기 정압 베어링
50: 대향면 60: 모방 루트
100: 기판 102: 반도체 칩
110: 기준면

Claims (5)

  1. 기판이 탑재되는 스테이지와,
    상기 스테이지와 마주보는 홀딩면으로 칩을 흡인 홀딩하여, 상기 스테이지에 대해 상기 스테이지의 면 방향 및 법선 방향으로 상대적으로 이동할 수 있는 본딩 헤드와,
    상기 본딩 헤드에 설치된 모방 기구로서, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 한쪽을 포함하는 고정 부재와, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 다른 한쪽을 포함하는 동시에 상기 홀딩면과 함께 상기 고정 부재에 대해서 요동 가능하게 설치된 가동 부재를 가지는 모방 기구와,
    상기 홀딩면에 홀딩된 상기 칩의 단면(端面) 또는 상기 홀딩면인 대향면을, 상기 스테이지로 홀딩된 기판 평면 또는 상기 스테이지 평면인 기준면을 모방하게 함으로써, 상기 대향면을 상기 기준면에 대해 평행하게 조정하는 모방 처리를 실행시키는 컨트롤러를 구비하며,
    상기 모방 기구는, 상기 가동 부재의 흔들림이 가능한 자유 상태와, 상기 가동 부재의 흔들림이 규제된 잠금 상태로 전환 가능하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 모방 처리에 있어서, 상기 본딩 헤드의 축방향 위치가 규정된 기준 위치에 도달할 때까지 상기 모방 기구를 상기 자유 상태로 상기 대향면을 상기 기준면에 접촉시킨 채 상기 본딩 헤드를 상기 기준면의 면 방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 축방향 위치가 상기 기준 위치에 도달했을 때에 상기 모방 기구를 상기 잠금 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 모방 처리에 있어서, 상기 본딩 헤드를 적어도 기준면에 평행한 4 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 모방 처리에 있어서, 상기 본딩 헤드를 미리 규정한 모방 루트를 따라 이동시키는 과정에서, 상기 축방향 위치가 상기 스테이지에 가장 가까워졌을 때의 상기 축방향 위치를 상기 기준 위치로서 특정하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 상기 본딩 헤드 및 스테이지의 배치, 또는 과거의 모방 처리의 결과에 기초하여 미리 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
  5. 스테이지에 탑재된 기판에, 모방 기구를 가진 본딩 헤드의 홀딩면으로 흡인 홀딩한 칩을 본딩함으로써, 반도체 장치를 제조하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 홀딩면에 홀딩된 상기 칩의 단면(端面) 또는 상기 홀딩면인 대향면을, 상기 스테이지로 홀딩된 기판 평면 또는 상기 스테이지 평면인 기준면을 모방하게 함으로써, 상기 대향면을 상기 기준면에 대해 평행하게 조정하는 모방 단계를 구비하고 있으며,
    상기 모방 기구는, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 한쪽을 포함하는 고정 부재와, 오목 형상의 구면 및 볼록 형상의 구면 중 다른 한쪽을 포함하는 동시에 상기 홀딩면과 함께 상기 고정 부재에 대해서 요동 가능하게 설치된 가동 부재를 가지며, 상기 가동 부재의 흔들림이 가능한 자유 상태와, 상기 가동 부재의 흔들림이 규제된 잠금 상태로 전환 가능하고,
    상기 모방 단계에 있어서, 상기 본딩 헤드의 축방향 위치가 규정된 기준 위치에 도달할 때까지, 상기 모방 기구를 상기 자유 상태로 상기 대향면을 상기 기준면에 접촉시킨 채 상기 본딩 헤드를 상기 기준면의 면 방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 축방향 위치가 상기 기준 위치에 도달했을 때에 상기 모방 기구를 상기 잠금 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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