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JP2014060249A - ダイボンダ、および、ダイの位置認識方法 - Google Patents

ダイボンダ、および、ダイの位置認識方法 Download PDF

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JP2014060249A JP2012204006A JP2012204006A JP2014060249A JP 2014060249 A JP2014060249 A JP 2014060249A JP 2012204006 A JP2012204006 A JP 2012204006A JP 2012204006 A JP2012204006 A JP 2012204006A JP 2014060249 A JP2014060249 A JP 2014060249A
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Ryo Omori
僚 大森
Hideharu Kobashi
英晴 小橋
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
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Abstract

【課題】ダイボンダにおいて、ウェハ上のダイの状態によらず、正確に、ダイの位置認識をおこなえるようにする。
【解決手段】ウァハを撮像する撮像部と、撮像部により撮像されたウェハの画像と、ウェハに形成されるダイの輪郭が記憶された認識パターンＰと、認識プログラムとを記憶する記憶部と、ウェハの前記ダイ毎の良若しくは不良を示すマップデータを受信する通信部と、認識プログラムを実行することにより、ウェハに形成されるダイを、認識パターンＰと照合して、ダイの中心位置を求め、マップデータが、良であるダイのウェハ上の位置を求める制御・演算部と、を有する。そして、ダイの認識パターンＰは、輪郭が記憶されたパターンであって、制御・演算部が、認識プログラムを実行することにより、ウェハに形成されるダイを、認識パターンＰと照合して、ダイの中心位置を求める。
【選択図】図５

Description

本発明は、ダイボンダ、および、ダイの位置認識方法係り、特に、ウェハ上のダイの位置を正確に認識し、ダイを確実にピックアップするのに好適なダイボンダ、および、ダイの位置認識方法に関する。
半導体製造装置の一つに半導体チップ（ダイ）をリードフレームなどの基板にボンディングするダイボンダがある。ダイボンダでは、ボンディングヘッドでダイを真空吸着し、高速で上昇し、水平移動し、下降して基板に実装する。
ボンディングヘッドでダイを真空吸着する場合、確実にダイをピックアップする必要がある。昨今のダイの薄厚化に伴いその要求は高くなってきている。そのために、ダイボンダでは、ダイの位置を認識してダイのズレを検出し、そしてボンディングヘッドの位置を補正し、ダイをピックアップする。
ダイの位置を認識する方法として、例えば特許文献１、２に示す技術がある。特許文献１には、図９（ａ）に示すように、ダイの位置合わせマークＭやパッドＤｐのユニークな部分Ｐｕにおける撮像データと予め倣い動作で得られたテンプレートとをパターンマッチングしてダイの位置を認識する方法が開示されている。一方、特許文献２には、図５に示すようにダイを有する撮像データを２値化処理などして、ウェハに多数形成されたダイを個々に分けるダイシングの溝を検出し、ダイの中心位置を求める方法が開示されている。
特開２００３−１８８１９３号公報 特開２０１１−０６１０６９号公報
ダイボンダでは、マップデータを呼ばれるダイの良品、不良品を示す情報を元に、良品のダイをピックアップする。
以下、図７を用いて良品のダイをピックアップする処理について説明する。
図７は、ウェハ上のダイの状態を説明する図である。
良品ダイは、ダイａと、ダイｆであるものとする。
このとき、ダイａの中心位置を求めた後、次のダイｂ、ダイｃ、ダイｄの中心位置を次々と求めて、ダイｆの中心位置に到達する。ここで、不良品ダイｂ、ダイｃ、ダイｄは、位置ずれなどが生じている可能性があるため、ダイａの中心位置からダイｆの中心位置に到達するために、正確に、不良品ダイｂ、ダイｃ、ダイｄの中心位置を求める必要がある。また、途中では、ダイのパターンが欠損している場合も考えられるため、それに対応する必要もある。
ダイの認識方法としては、パターン認識を用いた方法と、ダイのアウトラインを用いた方法がある。パターン認識を用いた方法では、ダイのそれぞれのパターンに応じてテンプレート登録が必要であった。また、ウェハ上に形成されるダイは、四辺の輪郭がはっきりしない場合があり、そのような場合には、アウトラインを用いた認識方法は、用いることができなかった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ウェハ上のダイの状態によらず、正確に、ダイの位置認識をおこなうことのできるダイボンダを提供することにある。
本発明のダイボンダの構成は、ウァハを撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記ウェハの画像と、前記ウェハに形成されるダイの輪郭が記憶された認識パターンと、前記認識プログラムとを記憶する記憶部と、前記ウェハの前記ダイ毎の良若しくは不良を示すマップデータを受信する通信部と、前記認識プログラムを実行することにより、前記ウェハに形成される前記ダイを、前記認識パターンと照合して、前記ダイの中心位置を求め、前記マップデータが、良である前記ダイの前記ウェハ上の位置を求める制御・演算部とを有するダイボンダである。
そして、ダイの認識パターンは、輪郭が記憶されたパターンであって、制御・演算部が、認識プログラムを実行することにより、ウェハに形成されるダイを、認識パターンと照合して、ダイの中心位置を求め、マップデータが、良であるダイのウェハ上の位置を求めるものである。
ここで、ダイの認識パターンは、一種類であり、対象とするダイに対応するマップデータの良、不良に関わらず、ダイの中心位置を求めるために使用される。
また、認識パターンと、ダイのパターンが比較不可能なときに、ウェハ上に形成されたダイシング溝より、対象となるダイの中心位置を求めるようにしたものである。
本発明によれば、ウェハ上のダイの状態によらず、正確に、ダイの位置認識をおこなうことのできるダイボンダを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るダイボンダ１０を上から見た機構の概要を示す図である。 本実施形態における光学系構成図を示す図である。 制御系４０の概略構成図である。 マップデータと関連する機器構成を説明する概念図である。 ダイボンダのウェハ上のダイの位置認識の仕方を説明する図である。 ダイボンダのウェハ上のダイの位置認識の処理を説明するフローチャートである。 ウェハ上のダイの状態を説明する図である。
以下、本発明の一実施形態に係るダイボンダを、図１ないし図６を用いて説明する。
先ず、図１ないし図３を用いて本発明の一実施形態に係るダイボンダの構造について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るダイボンダ１０を上から見た機構の概要を示す図である。
図２は、本実施形態における光学系構成図を示す図である。
図３は、制御系４０の概略構成図である。
ダイボンダは大別してウェハ供給部１と、ワーク供給・搬送部２と、ダイボンディング部３とを有する。
ウェハ供給部１は、ウェハカセットリフタ１１と、ピックアップ装置１２とを有する。
ウェハカセットリフタ１１はウェハリングが充填されたウェハカセット（図示せず）を有し，順次ウェハリングをピックアップ装置１２に供給する。ピックアップ装置１２は、所望するダイをウェハリングからピックアップできるように、ウェハリングを移動する。
ワーク供給・搬送部２はスタックローダ２１と、フレームフィーダ２２と、アンローダ２３とを有し、ワーク（リードフレーム等の基板）を矢印方向に搬送する。スタックローダ２１は、ダイを接着するワークをフレームフィーダ２２に供給する。フレームフィーダ２２は、ワークをフレームフィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２３に搬送する。アンローダ２３は、搬送されたワークを保管する。
ダイボンディング部３は、プリフォーム部（ペースト塗布ユニット）３１とボンディングヘッド部３２とを有する。プリフォーム部３１はフレームフィーダ２２により搬送されてきたワーク、例えば、リードフレームにニードルでダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ２２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２はボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布されたワーク上にダイをボンディングする。
ボンディングヘッド部３２は、ボンディングヘッド３５（図２参照）をＺ（高さ）方向に昇降させ、Ｙ方向に移動させるＺＹ駆動軸６０と、Ｘ方向に移動させＸ駆動軸７０とを有する。ＺＹ駆動軸６０は、矢印Ｃで示すＹ方向、すなわち、ボンディングヘッド３５を、ピックアップ装置１２内のピックアップ位置とボンディングポイントとの間を往復させるＹ駆動軸８０と、ダイをウェハからピックアップする又は基板Ｂにボンディングするために昇降させるＺ駆動軸５０とを有する。Ｘ駆動軸７０は、ＺＹ駆動軸６０全体を、ワークを搬送する方向であるＸ方向に移動させる。
光学系３８は、図２に示されるように、ニードル３６の塗布位置を把握するプリフォーム部光学系３３と、ボンディングヘッド３５が搬送されてきた基板Ｂにボンディングするボンディング位置を把握するボンディング部光学系３４と、ボンディングヘッド３５がウェハ１４からピックアップするダイＤのピックアップ位置を把握するウェハ部光学系１５とを有する。各部光学系は、対象に対して照明する照明装置とカメラを有する。ウェハ１４において網目状にダイシングされたダイＤは、ウェハリング１６に固定されたダイシングテープ１７に固定されている。
この構成によって、ダイ接着剤がニードル３６によって正確な位置に塗布され、ダイＤがボンディングヘッド３５によって確実にピックアップされ、基板Ｂの正確な位置にボンディングされる。
制御系４０は、図３に示されるように、大別して、主としてＣＰＵで構成される制御・演算部４１と、記憶装置４２と、入出力装置４３と、バスライン４４と、電源部４５と、通信インターフェース部４６を有する。
記憶装置４２は、処理プログラムなどを記憶しているＲＡＭで構成されている主記憶装置４２ａと、制御に必要な制御データや画像データ等を記憶しているＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）で構成されている補助記憶装置４２ｂとを有する。
入出力装置４３は、装置状態や情報等を表示するモニタ４３ａと、オペレータの指示を入力するタッチパネル４３ｂと、モニタを操作するマウス４３ｃと、光学系３８からの画像データを取り込む画像取込装置４３ｄと、ピックアップ装置１２のＸＹテーブル（図示せず）やＺＹ駆動軸６０等のモータ６５を制御するモータ制御装置４３ｅと、種々のセンサ信号や照明装置などのスイッチ等の信号部６６から信号を取り込み又は制御するＩ／Ｏ信号制御装置４３ｆとを有する。制御・演算部４１はバスライン４４を介して必要なデータを取込み、演算し、ボンディングヘッド３５等の制御や、モニタ４３ａ等に情報を送る。
通信インターフェース部４６は、外部のシステム、機器と通信をおこなう部分である。
補助記憶装置４２ｂには、ダイボンダ１０の各部を制御する制御プログラム２００と、ダイＤの認識をおこなう認識プログラム２０１と、ダイＤの認識パターンＰが格納されている。ダイＤの認識をおこなう認識プログラム２０１は、予め、認識するためのダイＤの認識パターンＰを生成する機能を含むものとする。
制御プログラム２００と、マップデータＭは、主記憶装置４２ａにロードされ、制御・演算部４１により、実行される。
ダイＤの認識パターンＰは、ウェハ上のダイの位置を認識するときに、認識プログラムが参照するデータである。
次に、図４を用いてマップデータと関連する機器構成について説明する。
図４は、マップデータと関連する機器構成を説明する概念図である。
ダイボンダ１０は、外部のＰＣ（パーソナルコンピュータ）９０と、通信インターフェース部４６を介して接続されている。
ウェハＷは、検査装置３０により、ウェハの外観検査工程によってダイ毎に検査され、ダイ毎に良、不良を示すマップデータＭが生成されてＰＣ９０に送られる。マップデータＭは、外部の検査装置によってウェハを検査したときに生成されるデータであり、ウェハＷ上のダイ毎に、良、不良の情報を保持している。そして、マップデータＭは、ＰＣ９０に接続された補助記憶装置９１にいったん格納されて、その後ダイボンダ１０に転送される。
次に、図５ないし図６を用いて本発明の一実施形態に係るダイボンダのウェハ上のダイの位置認識方法について説明する。
図５は、ダイボンダのウェハ上のダイの位置認識の仕方を説明する図である。
図６は、ダイボンダのウェハ上のダイの位置認識の処理を説明するフローチャートである。
ダイボンダ１０は、ウェハ上からダイＤをピックアップするために、ウェハ上に形成された良品のダイＤを正確に認識する必要がある。
ここで、ウェハの画像は、ウェハ部光学系１５により撮像されており、補助記憶装置４２ｂの中に、取り込まれている。また、ウェハの外観検査工程によってダイ毎に検査され、ダイ毎に良、不良を示すマップデータＭが生成されており、認識時には、ＰＣ９０から転送されて取り込むものとする。
ダイボンダ１０は、認識プログラム２０１を制御・認識装置４１により実行することにより、良品のダイＤをピックアップするために、以下のようにウェハ上のダイの位置認識をおこなう。
良品のダイＤをピックアップするために、ダイＤの中心位置（ダイセンタ）を求められればよい。
先ず、マップデータＭより、対象となるダイＤが良品であるか、不良品であるかを判定する。ここで、ダイＤが良品であるときには、マップデータに“１”、不良品であるときには、“０”が格納されているものとする（図６：Ｓ０１）。
ダイＤが良品（マップデータ：１）であるとき（図５Ａ）、ダイＤのパターンと、認識パターンＰのパターンを比較し（Ｓ０２）、ダイの中心位置を求める（Ｓ０３）。
認識パターンＰは、良品のダイＤと同じ大きさを有するミラーダイ（回路パターンを形成していないダイ）にし、その輪郭情報を認識パターンＰのデータとして保持する。この認識パターンＰは、ダイＤの設計値や、良品ダイの撮像画像を元にして、認識プログラム２０１が生成し、補助記憶装置上４８ｂ上に保持するものとする。認識パターンＰは、一つの設計仕様のダイＤについては、一種類作成され、おなじウェハの認識のために複数のパターン、例えば、良品用のもの、不良品で輪郭が欠けたものなどというように、ケースに応じたパターンが生成されるということはない。
ダイＤが不良品（マップデータ：０）であるとき、ダイＤのパターンと、認識パターンＰのパターンを比較し（Ｓ０４）、パターン比較可能であるか否かを判定する（Ｓ０５）。
ダイＤが不良品（マップデータ：０）であるときは、図５Ｂのように、ダイＤの輪郭が不明確であるである場合、図５Ｃのように、一つのウェハ上に別のパターンが形成されている場合がある。一つのウェハ上に別のパターンが形成されている場合とは、テグダイと呼ばれるテスト用の評価ダイがウェハ上に形成されている場合などであり、このときのテグダイも不良品であるものとして取り扱う。
ダイＤのパターンと、認識パターンＰのパターンが比較可能のときは、そのパターンに基づいて不良品のダイの中心位置を求める（Ｓ０６）。
ダイＤのパターンと、認識パターンＰのパターンが比較不可能のときは、例えば、その位置にパターンが形成されていないときには、ダイシング溝により、不良品のダイの中心位置を求める（図５Ｄ、Ｓ０７）。ダイシング溝とは、ウェハ上に付けられるダイの切れ目のための溝である。
そして、次のダイＤがあるか否かを判定し（Ｓ１０）、ないときには、終了し、次のダイＤがあるときには、次のダイＤのおおよその位置を求めて、次のダイＤを検査の対象とし（Ｓ１１）、Ｓ０１に戻る。
これにより、一つのミラーパターンの認識パターンを用意するのみで、良品ダイ、不良品ダイの両方のダイの中心位置を正確に求めることができる。ダイのパターンに欠損があったときでも、ダイのスライシング溝により、欠損したダイのおおよその位置を認識することができる。
Ｂ…基板、Ｄ…ダイ、Ｐ…認識パターン、Ｍ…マップデータ、
１０…ダイボンダ、
１…ウェハ供給部、１１…ウェハカセットリフタ、１２…ピックアップ装置、
１４…ウェハ、１５…ウェハ部光学系、１６…ウェハリング、１７…ダイシングテープ、
２…ワーク供給・搬送部、２１…スタックローダ、２２…フレームフィーダ、２３…アンローダ、
３…ダイボンディング部、３１…プリフォーム部（ペースト塗布ユニット）、３２…ボンディングヘッド部、３５…ボンディングヘッド、
３３…プリフォーム部光学系、３４…ボンディング部光学系、３６…ニードル、３８…光学系、３５…ボンディングヘッド、
５０…Ｚ駆動軸、６０…ＺＹ駆動軸と、７０…Ｘ駆動軸、８０…Ｙ駆動軸
４０…制御系、４１…制御・演算部、４２…記憶装置、４２ａ…主記憶装置、４２ｂ…補助記憶装置、４３…入出力装置、４３ａ…モニタ、４３ｂ…タッチパネル、４３ｃ…マウス、４３ｄ…画像取込装置、４３ｅ…モータ制御装置、４３ｆ…信号制御装置、４４…バスライン、４５…電源部、４６…通信インターフェース部、６５…モータ、６６…信号部、
２００…制御プログラム、２０１…認識プログラム。

Claims (4)

  1. ウァハを撮像する撮像部と、
    前記撮像部により撮像された前記ウェハの画像と、前記ウェハに形成されるダイの輪郭が記憶された認識パターンと、前記認識プログラムとを記憶する記憶部と、
    前記ウェハの前記ダイ毎の良若しくは不良を示すマップデータを受信する通信部と、
    前記認識プログラムを実行することにより、前記ウェハに形成される前記ダイを、前記認識パターンと照合して、前記ダイの中心位置を求め、前記マップデータが、良である前記ダイの前記ウェハ上の位置を求める制御・演算部と、
    を有するダイボンダ。
  2. 前記ダイの認識パターンは、一つの設計仕様のダイについて、一種類であり、対象とするダイに対応するマップデータの良、不良に関わらず、前記ダイの中心位置を求めるために使用されることを特徴とする請求項１記載のダイボンダ。
  3. 前記認識パターンと、前記ダイのパターンが比較不可能なときに、前記ウェハ上に形成されたダイシング溝より、対象となる前記ダイの中心位置を求めることを特徴とする請求項１記載のダイボンダ。
  4. ウァハを撮像する撮像部により、撮像された前記ウァハを記憶部に記憶する工程と、
    制御・演算部が、認識プログラムを実行することにより、前記ウェハに形成されるダイの輪郭が記憶された一種類の前記ダイの認識パターンを生成する工程と、
    前記制御・演算部が、前記認識プログラムを実行することにより、前記ウェハに形成される前記ダイを、前記認識パターンと照合して、前記ダイの中心位置を認識する工程と、
    前記制御・演算部が、前記認識プログラムを実行することにより、前記ウェハに形成される前記ダイを、前記認識パターンと照合して、前記ダイのパターンと、前記認識パターンが比較できないときには、対象となる前記ダイの中心位置を、そのダイのダイシング溝より求める工程とを有することを特徴とするダイの位置認識方法。
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