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KR102829382B1 - 다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR102829382B1
KR102829382B1 KR1020220054652A KR20220054652A KR102829382B1 KR 102829382 B1 KR102829382 B1 KR 102829382B1 KR 1020220054652 A KR1020220054652 A KR 1020220054652A KR 20220054652 A KR20220054652 A KR 20220054652A KR 102829382 B1 KR102829382 B1 KR 102829382B1
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유따 오노
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파스포드 테크놀로지 주식회사
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Abstract

크랙과 스크래치를 구별하여 인식하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것이다.
다이 본딩 장치는, 다이를 촬상하는 촬상 장치와, 상기 다이를 상기 촬상 장치의 광학축에 대하여 소정 각도 기운 각도로 광을 조사하는 조명 장치와, 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 제어부는, 상기 조명 장치로부터의 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향을 변화시켜 상기 촬상 장치에 의해 상기 다이를 복수 촬상하고, 촬상 화상에 있어서의 상기 다이에 형성된 흠집의 밝기의 변화에 기초하여, 크랙인지 스크래치인지를 식별하도록 구성된다.

Description

다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{DIE BONDING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 다이 본딩 장치에 관한 것이며, 예를 들어 다이의 표면 검사를 행하는 다이 본딩 장치에 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 있고, 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 본더 등의 다이 본딩 장치이다.
본딩 공정보다도 전의 공정, 예를 들어 다이싱 공정에 있어서, 다이에 흠집이 발생하는 경우가 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2020-13841호 공보(특허문헌 1)에는, 사광 조명을 쏘아 대상물을 밝게 비추는 암시야 방식에 의해, 다이 표면 상의 이상을 카메라에 의한 촬상으로 검출하였을 때, 그 이상이 흠집인지 이물에 의한 것인지를 촬상 화상으로 판단하는 기술이 개시되어 있다. 다이 표면 상에 있는 흠집에는, 폴리이미드계 수지 등에 의해 형성되는 보호막층에 발생하는 표층만의 흠집(긁힌 흔적), 및 보호막층을 관통하여 실리콘층에 도달하는 흠집이 있다. 본 명세서에서는, 전자를 스크래치라 하고, 후자를 크랙이라 한다.
일본 특허 공개 제2020-13841호 공보
크랙은 다이의 회로 영역에 도달하기 때문에, 크랙을 갖는 소자는 불량으로서 취급해야 한다. 한편, 스크래치와 같은 보호막층 표층만의 흠집의 경우에는 회로 영역을 파괴하지 않아, 반도체 제품의 종류에 따라서는 스크래치만을 갖는 소자를 양품으로서 취급하자고 하는 경우가 있다. 그러나, 간단히 눈으로 볼 수 있는 형상 파괴적인 흠집이 아니라, 현미경 등으로만 관측할 수 있는 작은 흠집의 경우, 특허문헌 1에 개시되는 기술에 의해 다이 표면 상의 흠집을 카메라에 의한 촬상으로 검출하였을 때, 그 흠집이 크랙인지 스크래치에 의한 것인지를, 촬상 화상으로 판단하는 것은 어렵다.
본 개시의 과제는, 크랙과 스크래치를 구별하여 인식하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것이다. 그 밖의 과제와 신규 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백하게 될 것이다.
본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 하기와 같다.
즉, 다이 본딩 장치는, 다이를 촬상하는 촬상 장치와, 상기 다이를 상기 촬상 장치의 광학축에 대하여 소정 각도 기운 각도로 광을 조사하는 조명 장치와, 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 제어부는, 상기 조명 장치로부터의 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향을 변화시켜 상기 촬상 장치에 의해 상기 다이를 복수 촬상하고, 촬상 화상에 있어서의 상기 다이에 형성된 흠집의 밝기의 변화에 기초하여, 크랙인지 스크래치인지를 식별하도록 구성된다.
본 개시에 의하면, 크랙과 스크래치를 구별하여 인식할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 있어서의 다이 본더의 구성예를 도시하는 개략 상면도이다.
도 2는 도 1에 있어서 화살표 A 방향으로부터 보았을 때의 개략 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 다이 본더의 제어계의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 다이 본더에 있어서의 다이 본딩 공정을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 기판 인식 카메라의 조명 장치의 배치를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 조명 장치의 이동을 설명하는 모식도이다.
도 8은 스크래치와 크랙에 대하여 설명하는 개념도이다.
도 9의 (a)는 스크래치에 대하여 우측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다. 도 9의 (b)는 스크래치에 대하여 정면측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다.
도 10의 (a)는 크랙의 균열 방향에 대하여 수직인 방향이며 우측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다. 도 10의 (b)는 크랙의 균열 방향에 대하여 평행한 방향이며 정면측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다.
도 11은 다이에 스크래치가 있는 경우의 조명광의 조사 방향과 흠집의 밝기를 도시하는 도면이다.
도 12는 다이에 크랙이 있는 경우의 조명광의 조사 방향과 흠집의 밝기를 도시하는 도면이다.
도 13은 제1 변형예에 있어서의 조명 장치를 설명하는 도면이다.
도 14는 제2 변형예에 있어서의 조명 장치를 설명하는 도면이다.
도 15는 제3 변형예에 있어서의 조명 장치를 설명하는 도면이다.
이하, 실시 형태 및 변형예에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 실제의 양태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 도시되는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다.
도 1은 실시 형태에 있어서의 다이 본더의 구성을 도시하는 개략 상면도이다. 도 2는 도 1에 있어서 화살표 A 방향으로부터 보았을 때의 개략 구성을 설명하는 도면이다.
다이 본더(10)는, 크게 구별하여, 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 방향이며, X축 방향이 좌우 방향이다. 다이 공급부(1)가 다이 본더(10)의 전방측에 배치되고, 본딩부(4)가 후방측에 배치된다. 여기서, 기판 S에는 최종적으로 하나의 패키지가 되는, 하나 또는 복수의 제품 에어리어(이하, 패키지 에어리어 P라고 함)가 프린트되어 있다.
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 의해 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 구동부와, 웨이퍼 인식 카메라(24)를 갖는다. 픽업 헤드(21)는, 밀어올려진 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(22)을 갖고, 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, 본딩 헤드(41)와, Y 구동부(43)와, 기판 인식 카메라(44)를 갖는다. 본딩 헤드(41)는 픽업 헤드(21)와 마찬가지로 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(42)을 구비한다. Y 구동부(43)는 본딩 헤드(41)를 Y축 방향으로 이동시킨다. 기판 인식 카메라(44)는 기판 S의 패키지 에어리어 P의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여, 본딩 위치를 인식한다. 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. 이와 같은 구성에 의해, 본딩 헤드(41)는, 스테이지 인식 카메라(32)의 촬상 데이터에 기초하여 픽업 위치·자세를 보정하여, 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업한다. 그리고, 본딩 헤드(41)는, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판의 패키지 에어리어 P 상에, 또는 이미 기판 S의 패키지 에어리어 P 상에 본딩된 다이 상에 적층하는 형태로, 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)의 도시하지 않은 너트를 반송 레인(52)을 따라서 마련된 도시하지 않은 볼 나사로 구동함으로써 이동한다. 이와 같은 구성에 의해, 기판 S는, 기판 공급부(6)로부터 반송 레인(52)을 따라서 본딩 위치까지 이동하고, 본딩 후, 기판 반출부(7)까지 이동하여, 기판 반출부(7)에 기판 S를 건네준다.
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.
다음에, 다이 공급부(1)의 구성에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 도 1에 도시된 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 지지되며 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 D의 밀어올림 시에, 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 D의 간격이 확대되고, 밀어올림 유닛(13)에 의해 다이 D 하방으로부터 다이 D를 밀어올려, 다이 D의 픽업성을 향상시키고 있다. 또한, 박형화에 수반하여 다이를 기판에 접착하는 접착제는, 액상으로부터 필름상으로 되어, 웨이퍼(11)와 다이싱 테이프(16) 사이에 다이 어태치 필름(DAF)(18)이라 불리는 필름상의 접착 재료를 첩부하고 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 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 카메라간의 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. 본 실시 형태에서는 웨이퍼 인식 카메라(24), 스테이지 인식 카메라(32) 및 기판 인식 카메라(44)와 함께 후술하는 조명 장치를 사용하여 다이 D의 표면 검사를 행한다.
다음에, 제어부(8)에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4는 도 1에 도시된 다이 본더의 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 CPU로 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 주기억 장치(82a)와, 제어에 필요한 제어 데이터나 화상 데이터 등을 기억하고 있는 HDD나 SSD 등으로 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 취득하는 화상 취득 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 취득하거나 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 통해 필요한 데이터를 취득하고, 연산하여, 픽업 헤드(21) 등의 제어나, 모니터(83a) 등에 정보를 보낸다.
제어부(8)는 화상 취득 장치(83d)를 통해 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 의해, 제어·연산 장치(81)를 사용하여 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 의해 모터 제어 장치(83e)를 통해 구동부(86)를 움직이게 한다. 이 프로세스에 의해 웨이퍼 상의 다이의 위치 결정을 행하고, 픽업부(2) 및 본딩부(4)의 구동부에서 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 그레이스케일이나 컬러 등의 카메라이며, 광 강도를 수치화한다. 웨이퍼 인식 카메라(24), 스테이지 인식 카메라(32) 및 기판 인식 카메라(44)는 촬상 장치라고도 한다.
다음에, 반도체 장치의 제조 방법의 일 공정인 다이 본딩 공정에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다. 도 5는 도 1에 도시된 다이 본더에 있어서의 다이 본딩 공정을 설명하는 흐름도이다.
(웨이퍼 로딩: 공정 P1)
실시 형태의 다이 본딩 공정에서는, 먼저, 제어부(8)는, 웨이퍼(11)를 보유 지지하고 있는 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트로부터 취출하여 웨이퍼 보유 지지대(12)에 적재하고, 웨이퍼 보유 지지대(12)를 다이 D의 픽업이 행해지는 기준 위치까지 반송한다. 다음에, 제어부(8)는, 웨이퍼 인식 카메라(24)에 의해 취득한 화상으로부터, 웨이퍼(11)의 배치 위치가 그 기준 위치와 정확하게 일치하도록 미세 조정을 행한다.
(다이 반송: 공정 P2)
다음에, 제어부(8)는, 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 보유 지지대(12)를 소정 피치로 피치 이동시켜, 수평으로 보유 지지함으로써, 최초로 픽업되는 다이 D를 픽업 위치에 배치한다. 웨이퍼(11)는, 미리 프로버 등의 검사 장치에 의해, 다이마다 검사되고, 다이마다 양호, 불량을 나타내는 맵 데이터가 생성되어, 제어부(8)의 기억 장치(82)에 기억된다. 픽업 대상이 되는 다이 D가 양품인지, 불량품인지의 판정은 맵 데이터에 의해 행해진다. 제어부(8)는, 다이 D가 불량품인 경우에는, 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 보유 지지대(12)를 소정 피치로 피치 이동시켜, 다음에 픽업되는 다이 D를 픽업 위치에 배치하고, 불량품의 다이 D를 스킵한다.
(다이 위치 결정: 공정 P3)
제어부(8)는, 웨이퍼 인식 카메라(24)에 의해 픽업 대상의 다이 D의 주면(상면)을 촬영하고, 취득한 화상으로부터 픽업 대상의 다이 D의 상기 픽업 위치로부터의 위치 어긋남양을 산출한다. 제어부(8)는, 이 위치 어긋남양을 기초로 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 보유 지지대(12)를 이동시켜, 픽업 대상의 다이 D를 픽업 위치에 정확하게 배치한다.
(다이 표면 검사: 공정 P4)
다음에, 제어부(8)는, 웨이퍼 인식 카메라(24)에 의해 취득한 화상으로부터, 다이 D의 표면 검사를 행한다. 여기서, 제어부(8)는, 다이 D의 표면에 문제 없음으로 판정한 경우에는 다음 공정(후술하는 공정 P9)으로 진행하지만, 문제 있음으로 판정한 경우에는, 스킵 처리 또는 에러 정지한다. 스킵 처리는, 다이 D의 공정 P9 이후를 스킵하고, 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 보유 지지대(12)를 소정 피치로 피치 이동시켜, 다음에 픽업되는 다이 D를 픽업 위치에 배치한다.
(기판 로딩: 공정 P5, 기판 반송: 공정 P6)
제어부(8)는, 기판 공급부(6)에서 기판 S를 반송 레인(52)에 적재한다. 제어부(8)는, 기판 S를 파지하여 반송하는 기판 반송 갈고리(51)를 본딩 위치까지 이동시킨다.
(기판 위치 결정: 공정 P7)
제어부(8)는, 기판 인식 카메라(44)로 기판 S를 촬상하여 촬상 화상에 기초하여 기판 S의 위치 결정을 행한다.
(기판 표면 검사: 공정 P8)
다음에, 제어부(8)는, 기판 인식 카메라(44)에 의해 취득한 화상으로부터, 기판 S의 패키지 에어리어 P의 표면 검사를 행한다. 여기서, 제어부(8)는, 표면 검사에서 문제가 있는지를 판정하고, 기판 S의 패키지 에어리어 P의 표면에 문제 없음으로 판정한 경우에는 다음 공정(후술하는 공정 P9)으로 진행한다. 제어부(8)는, 표면 검사에서 문제 있음으로 판정한 경우에는, 표면 화상을 눈으로 보아 확인하거나, 더욱 고감도의 검사나 조명 조건 등을 변화시킨 검사를 행하여, 문제가 있는 경우에는 스킵 처리하고, 문제가 없는 경우에는 다음 공정의 처리를 행한다. 스킵 처리는, 기판 S의 패키지 에어리어 P의 해당 탭에 대한 공정 P10 이후를 스킵하고, 기판 착공 정보에 불량 등록을 행한다.
(픽업: 공정 P9, 중간 스테이지 적재: 공정 P10)
제어부(8)는, 다이 공급부(1)에 의해 픽업 대상의 다이 D를 정확하게 픽업 위치에 배치한 후, 콜릿(22)을 포함하는 픽업 헤드(21)에 의해 다이 D를 다이싱 테이프(16)로부터 픽업하여, 중간 스테이지(31)에 적재한다.
(다이의 위치 검사: 공정 P11)
제어부(8)는, 중간 스테이지(31)에 적재한 다이의 자세 어긋남(회전 어긋남)의 검출을 스테이지 인식 카메라(32)로 촬상하여 행한다. 제어부(8)는, 자세 어긋남이 있는 경우에는 중간 스테이지(31)에 마련된 선회 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 실장 위치를 갖는 실장면에 평행한 면에서 중간 스테이지(31)룰 선회시켜 자세 어긋남을 보정한다.
(다이의 표면 검사: 공정 P12)
제어부(8)는, 스테이지 인식 카메라(32)에 의해 취득한 화상으로부터, 다이 D의 표면 검사를 행한다. 여기서, 제어부(8)는, 다이 D의 표면에 문제 없음으로 판정한 경우에는 다음 공정(후술하는 공정 P13)으로 진행하지만, 문제 있음으로 판정한 경우에는, 스킵 처리 또는 에러 정지한다. 스킵 처리는, 그 다이를 도시하지 않은 불량품 트레이 등에 적재하여, 다이 D의 공정 P13 이후를 스킵하고, 웨이퍼(11)가 적재된 웨이퍼 보유 지지대(12)를 소정 피치로 피치 이동시켜, 다음에 픽업되는 다이 D를 픽업 위치에 배치한다.
(다이 본딩: 공정 P13)
제어부(8)는, 콜릿(42)을 포함하는 본딩 헤드(41)에 의해 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하여, 기판 S의 패키지 에어리어 P 또는 이미 기판 S의 패키지 에어리어 P에 본딩되어 있는 다이에 다이 본딩한다.
(다이와 기판의 상대 위치 검사: 공정 P14)
제어부(8)는, 다이 D를 본딩한 후, 그 본딩 위치가 정확하게 이루어져 있는지를 기판 인식 카메라(44)에 의해 다이 D 및 기판 S를 촬상하여 검사한다. 이때, 다이의 중심과, 탭의 중심을 구하여, 상대 위치가 올바른지를 검사한다.
(다이와 기판의 표면 검사: 공정 P15)
다음에, 제어부(8)는, 기판 인식 카메라(44)에 의해 취득한 화상으로부터, 다이 D 및 기판 S의 표면 검사를 행한다. 여기서, 제어부(8)는, 다이 D의 표면에 문제 없음으로 판정한 경우에는 다음 공정(후술하는 공정 P9)으로 진행하지만, 문제 있음으로 판정한 경우에는, 스킵 처리 또는 에러 정지한다. 스킵 처리에서는, 기판 착공 정보에 불량 등록을 행한다.
(기판 반송: 공정 P16, 기판 언로딩: 공정 P17)
이후, 마찬가지의 수순에 따라서 다이 D가 1개씩 기판 S의 패키지 에어리어 P에 본딩된다. 1개의 기판의 본딩이 완료되면, 기판 반송 갈고리(51)로 기판 S를 기판 반출부(7)까지 이동시켜, 기판 반출부(7)에 기판 S를 건네준다.
(웨이퍼 언로딩: 공정 P18)
이후, 마찬가지의 수순에 따라서 다이 D가 1개씩 다이싱 테이프(16)로부터 박리된다(공정 P9). 불량품을 제외한 모든 다이 D의 픽업이 완료되면, 그것들 다이 D를 웨이퍼(11)의 외형으로 보유 지지하고 있던 다이싱 테이프(16) 및 웨이퍼 링(14) 등을 웨이퍼 카세트에 언로딩한다.
크랙의 표면 검사는, 다이 위치 인식을 행하는 장소인 다이 공급부(1), 중간 스테이지부(3), 및 본딩부(4) 중 적어도 1개소에서 행해도 되지만, 모든 개소에서 행하는 것이 보다 바람직하다. 다이 공급부(1)에서 행하면, 빨리 크랙을 검출할 수 있다. 중간 스테이지부(3)에서 행하면, 다이 공급부(1)에서 검출할 수 없었던 크랙 또는 픽업 공정 이후에서 발생한 크랙(본딩 공정보다도 전에 현재화되지 않은 크랙)을 본딩 전에 검출할 수 있다. 또한, 본딩부(4)에서 행하면, 다이 공급부(1) 및 중간 스테이지부(3)에서 검출할 수 없었던 크랙(본딩 공정보다도 전에 현재화되지 않은 크랙) 또는 본딩 공정 이후에서 발생한 크랙을, 다음 다이를 적층하는 본딩 전에, 또는 기판 배출 전에 검출할 수 있다.
다음에, 표면 검사의 조명에 대하여 도 6 및 도 7을 사용하여 설명한다. 도 6은 기판 인식 카메라의 조명 장치의 배치를 도시하는 도면이다. 도 7은 도 6의 조명 장치의 이동을 설명하는 모식도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기판 인식 카메라(44)를 다이 D의 표면에 대하여 수직으로 배치한다. 즉, 광학축을 다이 D의 표면에 대하여 수직으로 한다. 조명 장치(45)는 사광 조명이며, 광학축에 대하여 소정의 각도(입사각(θ))로 다이 D에 조사한다. 이 조명광 IL의 입사각(θ)은, 바람직하게는 45도 미만이며, 보다 바람직하게는 5 내지 15도이다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 조명 장치(45)는 광학축을 중심축으로 하여 수평면 내를 회전 이동하는 것이 가능하다. 여기서, 도 7에 있어서는 다이 D의 표면 상에 흠집 K가 도시되어 있다.
여기서, 스크래치와 크랙에 대하여 도 8을 사용하여 설명한다. 도 8은 스크래치와 크랙에 대하여 설명하는 개념도이다.
스크래치 Ks는 어떠한 충돌물 CLL이 표면을 깎듯이 생성된다. 이때의 충돌 압력에 의하지만, 충돌물 CLL이 다이 D의 표면에 가까운 영역에서 다이 D의 표면 상을 이동함과 함께 약간 튀면서 충돌하고 있다고 생각된다. 크랙 Kc는 예를 들어 다이 D의 하부로부터 압력 PRS가 가해져, 다이 D의 적층 구조 또는 실리콘의 결정 방향에 맞추어 성장하도록 생성되어, 다이 D의 변을 따르는 방향에 가까운 방향으로 형성되기 쉽다.
환언하면, 스크래치 Ks는 깊이가 비교적 얕은 파선상의 흠집(긁힌 흠집)이다. 스크래치 Ks는 다이 D의 표면 상에 있는 흠집 K 중, 폴리이미드계 수지 등에 의해 형성되는 보호막층 등의 표층 부근에 발생한다. 한편, 크랙 Kc는 연속하는 선상의 흠집이며, 스크래치 Ks보다도 깊이가 있다. 크랙 Kc는 보호막층을 관통하여, 실리콘층에 도달한다. 또한, 스크래치 Ks는 백 그라인딩 공정 등 특정 공정에서, 웨이퍼 표면에 생성된다.
다음에, 조명의 조사 방향에 따라, 스크래치 Ks와 크랙 Kc의 가시화가 다른 메커니즘에 대하여 도 9의 (a), 도 9의 (b), 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)를 사용하여 설명한다. 도 9의 (a)는 스크래치에 대하여 우측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다. 도 9의 (b)는 스크래치에 대하여 정면측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다. 도 10의 (a)는 크랙의 균열 방향에 대하여 수직인 방향이며 우측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다. 도 10의 (b)는 크랙의 균열 방향에 대하여 평행한 방향이며 정면측 경사 상방으로부터 조명광을 조사하는 경우를 도시하는 도면이다.
조명광 IL을 쏘아 흠집을 밝게 비추는 암시야 방식으로 관찰하는 경우, 흠집의 가시화는 미세한 흠집(의 내부의) 측면에서의 광의 반사에 의해 행해진다. 스크래치 Ks는 측면이 연속하고 있지 않기 때문에, 각각의 1점의 흠집은 측면이 독립하여, 모든 방향(다방향)을 향하고 있다. 이 때문에 조명광의 조사 방향에는 거의 의존하지 않고 각각의 흠집이 가시화되어, 어느 방향으로부터 조명광을 조사해도 보이게 된다.
한편, 크랙 Kc는 그 흠집이 연속하여 직선상으로 발생하고 있기 때문에, 측면도 연속하고 있어, 조명광의 조사 방향에는 스크래치 Ks보다도 의존하여 흠집이 가시화된다. 이 때문에, 수평 방향에 있어서, 크랙 Kc의 균열이 연신하는 방향과는 다른 방향으로부터 조명광을 조사함으로써 측면에 광이 닿는다. 크랙 Kc의 균열이 연신하는 방향과 수직에 가까운 방향으로부터 조명광을 조사하면 효율적으로 광을 반사할 수 있다. 한편, 수평 방향에 있어서, 크랙 Kc의 균열 방향과 평행하게 광을 쏘면 측면에 효율적으로 광이 닿지 않아, 결과적으로 크랙 Kc는 그다지 보이지 않는다.
다음에, 스크래치 Ks와 크랙 Kc의 판별 방법에 대하여 도 11 및 도 12를 사용하여 설명한다. 도 11은 스크래치에 대하여 조명광의 조사 방향을 변화시켰을 때의 흠집의 밝기를 도시하는 도면이다. 도 12는 크랙에 대하여 조명광의 조사 방향을 변화시켰을 때의 흠집의 밝기를 도시하는 도면이다.
제어부(8)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 조명 장치(45)를 회전시킴으로써, 조명광 IL의 수평 방향의 조사 방향을 회전시킨다. 그리고, 제어부(8)는, 기판 인식 카메라(44)에 의해 조명 장치(45)의 수평 방향의 소정 각도마다 또는 임의의 각도 간격에 있어서 다이 D를 촬상하여 복수의 촬상 화상을 취득한다. 이때, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 촬상 화상에 있어서의 스크래치 Ks 및 크랙 Kc에 있어서의 밝기는 모두 변화되지만, 스크래치 Ks에 있어서의 밝기의 변화량보다 크랙 Kc에 있어서의 밝기의 변화량은 크다. 최고의 밝기에 대한 비율 등으로 역치(Bth)를 정하고, 제어부(8)는 역치(Bth) 이하 또는 미만으로 된 것을 크랙 Kc, 역치(Bth) 초과 또는 이상으로 된 것을 스크래치 Ks로 판정한다. 상술한 바와 같이, 크랙 Kc는 다이 D의 변을 따르는 방향에 가까운 방향으로 형성되기 쉬우므로, 조사 방향은, 도 7의 직선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 적어도 다이 D의 한 변에 대하여 대략 수직의 방향과, 그 방향에 대략 수직인 방향의 2방향이면 된다. 설령 크랙 Kc가 다이 D의 변을 따르는 방향과는 다른 방향으로 형성되어도, 상술한 2방향으로부터의 조사에 의한 크랙의 밝기의 차가, 스크래치 Ks의 밝기의 차보다도 커지므로, 판정은 가능하다.
본 실시 형태에 따르면, 스크래치 Ks와 크랙 Kc의 형상에 의존하는 반사 특성의 차이를 이용하기 때문에, 스크래치 Ks와 크랙 Kc를 판별할 수 있다. 이에 의해, 다이 본더에 있어서의 검사 기능의 판별 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 판정한 결과를 기초로 크랙 Kc를 불량, 스크래치 Ks를 양품으로서 취급할 수 있다. 이에 의해, 다이 본더가 조립하는 제품의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 스크래치 Ks일 때는 에러 콜 등으로 장치의 생산 동작을 멈추지 않고, 생산을 계속할 수 있다. 이에 의해, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
표면 검사에 있어서의 웨이퍼 인식 카메라(24) 및 스테이지 인식 카메라(32)의 조명 장치도 조명 장치(45)와 마찬가지의 구성이다. 또한, 위치 결정 및 위치 검사에 있어서의 웨이퍼 인식 카메라(24), 스테이지 인식 카메라(32) 및 기판 인식 카메라(44)의 조명 장치에는, 예를 들어 동축 조명을 사용한다.
<변형예>
이하, 실시 형태의 대표적인 변형예에 대하여, 몇 가지 예시한다. 이하의 변형예의 설명에 있어서, 상술한 실시 형태에서 설명되고 있는 것과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 부호가 사용될 수 있는 것으로 한다. 그리고 이러한 부분의 설명에 대해서는, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서, 상술한 실시 형태에 있어서의 설명이 적절히 원용될 수 있는 것으로 한다. 또한, 상술한 실시 형태의 일부, 및 복수의 변형예의 전부 또는 일부가, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서, 적절히, 복합적으로 적용될 수 있다.
(제1 변형예)
제1 변형예에 있어서의 조명 장치에 대하여 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은 제1 변형예에 있어서의 조명 장치를 설명하는 도면이다.
조명 장치(45)는, 실시 형태와 같이 회전시키지 않아도 된다. 제1 변형예에 있어서의 조명 장치(45)는, 링상의 사광 조명에 의해 구성하고, 복수의 영역(45a 내지 45h)으로 분할하여 각각 독립적으로 점등/소등의 제어가 가능하도록 구성한다. 조명 장치(45)의 점등 위치를 변경함으로써, 조명광의 조사 방향을 변화시켜 흠집의 밝기를 관찰하도록 해도 된다. 도 13에 있어서는 링상의 사광 조명을 8개의 영역으로 분할하는 예가 도시되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향이, 적어도, 다이 D의 한 변에 대하여 대략 수직의 방향과, 그 방향에 대략 수직인 방향의 2방향이면 되고, 분할하는 수는 4개여도 된다.
(제2 변형예)
제2 변형예에 있어서의 조명 장치에 대하여 도 14를 사용하여 설명한다. 도 14는 제2 변형예에 있어서의 조명 장치를 설명하는 도면이다.
조명 장치(45)는 회전 궤적상 혹은 원형이 아니어도 된다. 도면과 같이 제2 변형예에 있어서의 조명 장치(45)는, 2방향의 바 조명(45j, 45k)으로 구성하고, 바 조명(45j, 45k)을 각각 점등하여, 그때의 흠집의 밝기의 변화를 관찰하도록 해도 된다. 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향은, 다이 D의 한 변에 대하여 대략 수직의 방향과, 그 방향에 대략 수직인 방향의 2방향이다. 제2 변형예에서는, 2방향의 바 조명을 예로 들어 설명하였지만, 4방향의 바 조명이어도 된다.
(제3 변형예)
제3 변형예에 있어서의 조명 장치에 대하여 도 15를 사용하여 설명한다. 도 15는 제3 변형예에 있어서의 조명 장치를 설명하는 도면이다.
제3 변형예에 있어서의 조명 장치(45)는 다이 D에 대한 광의 입사 방향은 입사각 θ를 일정하게 하고, 수평 방향을 변화시킨다. 또한, 입사각(θ)은 스크래치 Ks나 크랙 Kc에 따라 적절히 변화시켜도 된다. 상술한 바와 같이, 입사각(θ)은, 바람직하게는 45도 미만이며, 보다 바람직하게는 5 내지 15도이므로, 그 범위 내에서 입사각(θ)을 변화시킨다. 변화시킨 입사각(θ)을 고정함과 함께 수평 방향의 입사 방향을 변화시킨다. 예를 들어, 먼저, 입사각(θ)을 제1 각도(θ1)로 고정하고(θ=θ1), 조명 장치(45)를 수평면 내에 있어서 회전시켜 수평 방향의 입사 방향을 변화시켜 흠집의 밝기의 변화를 관찰한다. 다음에, 입사각(θ)을 제2 각도(θ2)로 고정하고(θ=θ2), 조명 장치(45)를 수평면 내에 있어서 회전시켜 수평 방향의 입사 방향을 변화시켜 흠집의 밝기의 변화를 관찰한다. 여기서, θ1<θ2이다. 이에 의해, 크랙 Kc의 밝기의 차를 실시 형태보다도 크게 할 수 있다.
(제4 변형예)
제4 변형예에 있어서의 조명 장치(45)는 다이 D에 대한 광의 파장을 변화시켜도 된다. 광의 파장은 표면 보호막(예를 들어 폴리이미드막)에 흡수 영역을 갖는 녹색보다 짧은 파장이 바람직하고, 자외광 영역이어도 된다. 이에 의해, 도달하는 광량을 표면 보호막(예를 들어 폴리이미드막)의 흡수에 의해 보호막 하에 있는 크랙 Kc와 상부 표면에 있는 스크래치 Ks에서 보다 큰 차를 부여하여, 크랙 Kc 및 스크래치 Ks로부터의 반사광의 밝기의 차를 더욱 크게 할 수 있다.
또한, 이 경우의 광 입사각(θ)은, 45도보다 큰 각도여도 된다. 이것은, 보호막 하에 도달하는 광의 행로를 보다 길게 하여, 보호막 하의 크랙 Kc와 표면의 스크래치 Ks에 도달하는 광의 양에 더욱 큰 차를 발생시켜, 각각의 반사광의 밝기의 차를 보다 크게 할 수 있기 때문이다.
또한, 2개 이상의 광의 입사각(θ)으로, 각각 45도 미만에서는 통상의 백색 가시광으로, 45도보다 큰 각도에서는 표면 보호막(예를 들어 폴리이미드막)에 흡수 영역을 갖는 녹색보다 짧은 파장으로 조명 장치(45)의 수평 방향의 소정 각도마다 또는 임의의 각도 간격에 있어서 다이 D를 촬상하여 복수의 촬상 화상을 더 취득하도록 해도 된다. 이에 의해, 또한 크랙 Kc의 검출률을 저하시키지 않고, 스크래치 Ks와 크랙 Kc를 판별할 수 있다.
이상, 본 개시자들에 의해 이루어진 발명을 실시 형태 및 변형예에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 개시는, 상기 실시 형태 및 변형예에 한정되는 것은 아니고, 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.
예를 들어, 실시 형태에서는 다이 위치 인식 후에 다이 외관 검사 인식을 행하고 있지만, 다이 외관 검사 인식 후에 다이 위치 인식을 행해도 된다.
또한, 실시 형태에서는 웨이퍼의 이면에 DAF가 첩부되어 있지만, DAF는 없어도 된다.
또한, 실시 형태에서는 픽업 헤드 및 본딩 헤드를 각각 1개 구비하고 있지만, 각각 2개 이상이어도 된다. 또한, 실시 형태에서는 중간 스테이지를 구비하고 있지만, 중간 스테이지가 없어도 된다. 이 경우, 픽업 헤드와 본딩 헤드는 겸용해도 된다.
또한, 실시 형태에서는 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(다이 본딩 장치)
44: 기판 인식 카메라(촬상 장치)
45: 조명 장치
8: 제어부
D: 다이
K: 흠집
Kc: 크랙
Ks: 스크래치

Claims (15)

  1. 다이를 촬상하는 촬상 장치와,
    상기 다이를 상기 촬상 장치의 광학축에 대하여 소정 각도 기운 각도로 광을 조사하는 조명 장치와,
    상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 조명 장치를 상기 촬상 장치의 광학축을 중심축으로 하여 회전 이동시킴으로써, 상기 조명 장치로부터의 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향을 복수 변화시켜 상기 촬상 장치에 의해 상기 다이를 조사 방향마다 복수 촬상하여 복수의 촬상 화상을 취득하고, 상기 복수의 촬상 화상에 있어서의 상기 다이에 형성된 흠집의 밝기의 변화에 기초하여, 크랙인지 스크래치인지를 식별하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 다이에 형성된 흠집의 밝기가 소정값 이하로 되는 화상이 있는 경우를 크랙으로 인식하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 다이에 형성된 흠집의 밝기가 소정값 이상으로 되는 화상이 있는 경우를 스크래치로 인식하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치를 독립적으로 점등 및 소등이 가능한 복수의 영역으로 형성되는 링 조명 장치에 의해 구성하고,
    상기 제어부는, 상기 복수의 영역 중 특정 영역을 점등시킴으로써 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향을 변화시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치를 독립적으로 점등 및 소등이 가능한 복수의 바 조명 장치에 의해 구성하고,
    상기 제어부는, 상기 복수의 바 조명 장치 중 특정 바 조명 장치를 점등시킴으로써 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향을 변화시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 조명 장치의 입사각을 변경하고, 수평 방향으로 회전시킴으로써 조명광의 수직 방향 및 수평 방향에 있어서의 조사 방향을 변화시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다이가 첩부된 다이싱 테이프를 보유 지지하는 웨이퍼 링 홀더를 갖는 다이 공급부를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 사용하여 상기 다이싱 테이프에 첩부된 상기 다이를 촬상하는 다이 본딩 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다이를 기판 또는 이미 본딩되어 있는 다이 상에 본딩하는 본딩 헤드를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 사용하여 상기 기판 또는 다이 상에 본딩된 다이를 촬상하는 다이 본딩 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다이를 픽업하는 픽업 헤드와,
    상기 픽업된 다이가 적재되는 중간 스테이지
    를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 사용하여 상기 중간 스테이지 상에 적재된 다이를 촬상하는 다이 본딩 장치.
  11. 다이를 촬상하는 촬상 장치와, 상기 다이를 상기 촬상 장치의 광학축에 대하여 소정 각도 기운 각도로 광을 조사하는 조명 장치와, 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 조명 장치를 상기 촬상 장치의 광학축을 중심축으로 하여 회전 이동시킴으로써, 상기 조명 장치로부터의 조명광의 수평 방향에 있어서의 조사 방향을 복수 변화시켜 상기 촬상 장치에 의해 상기 다이를 조사 방향마다 복수 촬상하여 복수의 촬상 화상을 취득하고, 상기 복수의 촬상 화상에 있어서의 상기 다이에 형성된 흠집의 밝기에 기초하여 크랙인지 스크래치인지를 식별하도록 구성되는 다이 본딩 장치에 기판을 반입하는 기판 반입 공정과,
    다이가 첩부된 다이싱 테이프를 보유 지지하는 웨이퍼 링 홀더를 반입하는 웨이퍼 반입 공정과,
    상기 다이를 픽업하는 픽업 공정과,
    픽업된 상기 다이를 상기 기판 또는 이미 상기 기판에 본딩되어 있는 다이 상에 본딩하는 본딩 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 픽업 공정은 픽업된 상기 다이를 중간 스테이지에 적재하고,
    상기 본딩 공정은 상기 중간 스테이지에 적재된 다이를 픽업하는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 픽업 공정 전에, 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 사용하여 상기 다이의 표면 검사를 행하는 공정을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 본딩 공정 후에, 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 사용하여 상기 다이의 표면 검사를 행하는 공정을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 픽업 공정 후이며 상기 본딩 공정 전에, 상기 촬상 장치 및 상기 조명 장치를 사용하여 상기 다이의 표면 검사를 행하는 공정을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
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