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KR20220019370A - 본딩 장치 및 본딩 방법 - Google Patents

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KR20220019370A
KR20220019370A KR1020200099712A KR20200099712A KR20220019370A KR 20220019370 A KR20220019370 A KR 20220019370A KR 1020200099712 A KR1020200099712 A KR 1020200099712A KR 20200099712 A KR20200099712 A KR 20200099712A KR 20220019370 A KR20220019370 A KR 20220019370A
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KR
South Korea
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bonding
unit
substrate
weight
idle time
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KR1020200099712A
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Inventor
문길용
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세메스 주식회사
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Priority to US17/397,854 priority patent/US11705426B2/en
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Abstract

본 발명의 실시예들은 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 본딩 장치는, 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 설치되는 갠트리와, 상기 갠트리를 따라 이동하며 상기 기판 상에 칩을 본딩하는 본딩 유닛과, 상기 본딩 유닛에 설치되고, 상기 본딩 유닛의 온도에 해당하는 제1 온도 값을 제공하는 제1 온도 센서와, 상기 본딩 장치 주변에 설치되어, 상기 본딩 장치 주변의 기온에 해당하는 제2 온도 값을 제공하는 제2 온도 센서와, 상기 본딩 유닛을 상기 기판 상의 본딩 위치에 위치시키기 위해 상기 본딩 유닛을 이동시키고, 상기 본딩 위치에 칩을 본딩하도록 본딩 유닛을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 제1 온도 값 및 제2 온도 값의 가중합에 기반하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 온도 센서로부터 제공되는 온도 데이터를 사용하여 본딩 유닛의 이동 거리를 결정 및 보정함으로써 본딩 유닛이 정확한 위치로 신속히 이동하고 신속하게 기판 상에 칩을 본딩할 수 있다.

Description

본딩 장치 및 본딩 방법{BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}
본 발명은 기판 상에 칩을 본딩하기 위한 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본딩 유닛의 구동 기록에 기반한 본딩 위치의 결정 및 보정을 수행하는 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이다.
반도체(또는 디스플레이) 제조 공정은 기판(예: 웨이퍼) 상에 반도체 소자를 제조하기 위한 공정으로서, 예를 들어 노광, 증착, 식각, 이온 주입, 세정, 패키징 등을 포함한다. 특히, 패키징 공정에 있어서 적층된 칩들 간의 전기적 연결을 위한 와이어 본딩을 대체하는 기술로서, 칩에 미세한 구멍을 뚫고 해당 구멍에 전도체를 삽입하여 하부 칩과 상부 칩을 전기적으로 연결하는 TSV(Through Silicon Via) 기술이 소개되고 있다.
TSV 본딩 과정의 일환으로서, 기판 상에 칩을 본딩하기 위한 칩 본딩 공정이 수행될 수 있다. 일반적으로, 본딩 유닛의 본딩 헤드가 칩을 픽업한 이후 기판 상의 본딩 위치로 이동하고, 해당 본딩 위치로 칩을 본딩한다. 여기서, 본딩 유닛에 구비된 비전 유닛(예: 카메라)을 사용하여 해당 본딩 위치와 본딩 헤드가 얼라인 되었는지 여부를 검사되고, 비전 유닛을 사용하여 본딩 헤드의 위치 보정 후 본딩이 수행된다.
한편, 반도체 제조 공정의 효율을 증대시키기 위하여 기판 상에 칩을 신속하게 본딩하는 방법이 요구되고 있으나, 상술한 바와 같이 비전 유닛을 사용한 보정 등의 절차로 인하여 본딩 시간이 지연될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 정확하면서 신속하게 기판 상에 칩을 본딩하기 위한 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 본딩 장치는, 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 설치되는 갠트리와, 상기 갠트리를 따라 이동하며 상기 기판 상에 칩을 본딩하는 본딩 유닛과, 상기 본딩 유닛을 상기 기판 상의 본딩 위치에 위치시키기 위해 상기 본딩 유닛을 이동시키고, 상기 본딩 위치에 칩을 본딩하도록 본딩 유닛을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수 및 유휴 시간의 가중합에 기반하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 오프셋 값이 더해진 선형 회귀식을 사용하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 기판 상의 칩에 대한 본딩 검사 결과에 기반하여 상기 연속 구동 횟수에 대한 변수에 적용되는 제1 가중치 및 상기 유휴 시간에 대한 변수에 적용되는 상기 제2 가중치를 보정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 본딩 이후 검사 결과에 따른 본딩 오차의 변동폭이 기준 범위 이내일 때 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 보정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는 최소 자승법(Least Square Approximation), ML(Maximum Likelihood) 추정, 또는 RANSAC(Random Sample Consensus)에 기반하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연속 구동 횟수는 상기 본딩 유닛이 유휴 시간 없이 기준 횟수 이상 본딩을 수행한 횟수에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 본딩 유닛이 대기 상태로 동작한 시간이 기준 시간을 초과한 경우, 상기 유휴 시간은 상기 기준 시간으로 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법은, 기판을 스테이지 상에 위치시키는 단계와, 본딩 위치를 확인하는 단계와, 상기 본딩 위치 상에 본딩 유닛를 위치시키기 위하여 상기 본딩 유닛를 이동시키는 단계와, 상기 기판 상의 본딩 위치에 칩을 본딩하는 단계를 포함한다. 상기 본딩 유닛을 이동시키는 단계는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 기반하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 단계는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 오프셋 값이 더해진 선형 회귀식을 사용하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본딩 방법은 상기 기판 상의 칩에 대한 본딩 검사 결과에 기반하여 상기 연속 구동 횟수에 대한 변수에 적용되는 제1 가중치 및 상기 유휴 시간에 대한 변수에 적용되는 상기 제2 가중치를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 보정하는 단계는 본딩 이후 검사 결과에 따른 본딩 오차의 변동폭이 기준 범위 이내일 때 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 본딩 설비는, 기판을 수용하는 용기가 안착되는 로딩부와, 상기 로딩부에 안착된 용기로부터 상기 기판을 이송하는 기판 이송부와, 상기 기판 이송부로부터 제공된 기판 상에 칩을 본딩하는 본딩 처리부와, 상기 본딩 처리부에 의해 처리된 기판을 상기 기판 이송부로부터 수신하고, 상기 처리된 기판 상에 본딩된 칩들을 검사하는 검사부를 포함한다. 상기 본딩 처리부는, 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 설치되는 갠트리와, 상기 갠트리를 따라 이동하며 상기 기판 상에 칩을 본딩하는 본딩 유닛과, 상기 본딩 유닛을 상기 기판 상의 본딩 위치에 위치시키기 위해 상기 본딩 유닛을 이동시키고, 상기 본딩 위치에 칩을 본딩하도록 본딩 유닛을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수 및 유휴 시간의 가중합에 기반하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본딩 유닛의 구동 기록을 사용하여 본딩 유닛의 이동 거리를 결정 및 보정함으로써 본딩 유닛이 정확한 위치로 신속히 이동하고 신속하게 기판 상에 칩을 본딩할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본딩 설비의 개략적인 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 본딩 설비 내 본딩 처리 장치의 개략적인 구조를 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본딩 장치 및 본딩 장치에서의 온도 센서의 배치의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본딩 설비의 개략적인 구조를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 본딩 설비(10)는 기판(20) 상에 칩(32)을 본딩하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 칩(32, 42)은 트레이 또는 캐리어 테이프(30)를 통해 공급될 수도 있고 웨이퍼(40)로부터 공급될 수 있다.
본딩 설비(10)는, 기판(20)을 수용하는 용기(22)가 안착되는 로딩부(300)와, 로딩부(300)에 안착된 용기로부터 기판(20)을 이송하는 기판 이송부(500)와, 기판 이송부(500)로부터 제공된 기판(20) 상에 칩(32, 42)을 본딩하는 본딩 처리부(100A, 100B)와, 본딩 처리부(100A, 100B)에 의해 본딩 처리된 기판(20)을 기판 이송부(500)로부터 수신하고, 본딩 처리된 기판(20) 상에 본딩된 칩(32, 42)들을 검사하는 검사부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 기판(20) 상에 본딩될 칩(32, 42)이 부착된 캐리어 테이프를 공급하는 캐리어 테이프 공급부(110, 124), 캐리어 테이프 공급부(110, 124)와 칩 공급용 웨이퍼(40)가 수용되는 용기(50)가 투입되는 칩 캐리어 로딩부(190)가 구비될 수 있다.
일 예로서, 본딩 처리부는 동일한 구성을 갖는 제1 본딩 처리부(100A)와 제2 본딩 처리부(100B)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 기판 이송부(500)를 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 또한, 로딩부(300)와 검사부(400)는 기판 이송부(500)를 중심으로 배향되도록 배치될 수 있다.
도 1을 참고하면, 로딩부(300)에 기판(20)을 수용하는 용기(22)가 안착되면, 용기(22)에 수용된 기판(20)은 기판 이송부(500)의 기판 반송 로봇(510)에 의해 본딩 처리부(100A, 100B)로 전달된다. 또한, 칩 로딩부로서 제공되는 캐리어 테이프 공급부(110, 124) 또는 칩 캐리어 로딩부(190)에 안착된 용기(50)로부터 칩 공급용 웨이퍼(40)가 본딩 처리부(100A, 100B)로 공급될 수 있다. 스테이지(102)에 안착된 기판(20) 상에 칩(32, 42)을 본딩하기 위한 본딩 유닛(130)이 제공되며, 본딩 유닛(130)의 동작 및 본딩 방법에 대하여 이후 설명하도록 한다.
기판(20) 상에 칩(32, 42)의 본딩이 완료되면, 기판(20)은 기판 반송 로봇(510)에 의해 본딩 처리부(100A, 100B)로부터 본딩 후 검사(PBI: Post Bonding Inspection)를 위하여 검사부(400)로 전달된다. 검사부(400)에는 기판 정렬 유닛(600)이 구비되고, 기판 정렬 유닛(600)은 검사 스테이지 및 검사 장치에 기판(20)이 정렬되도록 할 수 있다. 검사부(400)에서 검사가 완료된 이후, 기판(20)은 기판 반송 로봇(510)에 의해 로딩부(300)의 용기(22)에 수납되어 이후의 처리를 위해 반출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 본딩 설비 내 본딩 처리부의 개략적인 구조를 도시한다. 도 2는 도 1의 본딩 처리부(100A)의 세부 구조를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본딩 처리부(100A)는, 기판(20)이 안착되는 스테이지(102)와, 스테이지(102)의 상부에 설치되는 갠트리(136, 138)와, 갠트리(136, 138)를 따라 이동하며 기판(20) 상에 칩(32)을 본딩하는 본딩 유닛(130)이 제공된다. 도시되지 않았으나, 본딩 유닛의 구동(수평 이동, 수직 이동)을 제어하는 제어부가 제공될 수 있다.
본딩 유닛(130)은, 칩(32, 42)을 기판(20) 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드(132)와, 본딩 헤드(132)를 수평 및 수직 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부를 포함할 수 있다. 본딩 헤드(132)에는 칩(32, 42)에 대응하는 크기를 갖는 본딩 툴(tool)이 장착될 수 있다. 본딩 유닛(130)은 진공압을 이용하여 칩(32, 42)을 픽업할 수 있으며, 본딩 헤드(132)에는 칩(32, 42)을 가열하기 위한 히터(미도시)가 구비될 수 있다. 스테이지(102)는 스테이지 구동부(104)에 의해 수평 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 스테이지(102)는 스테이지 구동부(104)에 의해 X축 방향으로 이동할 수 있으며, 본딩 헤드(132)는 헤드 구동부에 의해 Y축 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 기판(20) 상의 본딩 위치와 본딩 헤드(132) 사이의 정렬은 스테이지 구동부(104)와 헤드 구동부에 의해 수행될 수 있다. 또한, 스테이지(102)는 기판(20)의 정렬을 위해 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
스테이지(102)의 상부에는 기판(20) 상의 본딩 위치들을 검출하기 위한 상부 정렬 카메라(146)가 배치될 수 있다. 일 예로서, 상부 정렬 카메라(146)는 제1 갠트리(136) 상에서 Y축 방향으로 상부 정렬 카메라 구동부(148)에 의해 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 본딩 위치와 본딩 헤드(132)의 정렬을 위해 사용될 수 있다. 즉, 기판(20) 상의 본딩 위치가 상부 정렬 카메라(146)에 의해 검출될 수 있으며, 검출된 본딩 위치들의 위치 좌표들을 이용하여 본딩 헤드(132)의 위치가 조절될 수 있다.
갠트리(136, 138) 사이에 제1 하부 카메라(150)가 배치될 수 있으며, 칩(32, 42)이 본딩 툴의 하부면에 진공 흡착된 상태가 제1 하부 카메라(150)에 의해 관측될 수 있다. 제1 하부 카메라(150)는 본딩 툴에 흡착된 칩(32, 42)의 자세를 교정하기 위해 사용될 수 있다. 갠트리(136, 138)는 본딩 유닛(130)의 수평 방향 이동을 위한 이동 가이드(141, 142)를 포함한다. 본딩 유닛(130)은 이동 가이드(141, 142)을 따라 이동할 수 있다. 도시되지 않았으나, 본딩 유닛(130)의 본딩을 제어하기 위한 제어부가 제공될 수 있다. 제어부는 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 이하 설명되는 것과 같이, 제어부는 본딩 유닛(130)을 본딩 위치에 위치시키기 위하여 본딩 유닛(130)로 이동시키고, 본딩 위치에 칩(32, 42)을 본딩하도록 본딩 유닛(130)을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부는 본딩 유닛(130)의 구동 기록(연속 구동 횟수, 유휴 시간)을 사용하여 이동량 오차를 보상할 수 있다.
또한, 기판(20) 상에 본딩될 칩(32)들이 각각 수납되는 포켓들을 갖는 제1 캐리어 테이프(30)를 공급하는 제1 캐리어 테이프 공급부(110), 제2 캐리어 테이프(38)를 공급하는 제2 캐리어 테이프 공급부(124)가 구비될 수 있다. 특히, 제1 캐리어 테이프 공급부(110)와 제2 캐리어 테이프 공급부(124) 중 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 캐리어 테이프(30)에 수납된 칩(32)들이 모두 공급된 후 제2 캐리어 테이프(38)에 수납된 칩(32)들이 공급될 수 있다. 또한, 제1 캐리어 테이프 공급부(110)와 제2 캐리어 테이프 공급부(124)는 서로 다른 종류의 다이들을 각각 공급할 수도 있다. 도 2의 예시와 달리, 하나의 캐리어 테이프 공급부(110, 124)만이 제공될 수도 있다.
또한, 칩(42)을 공급하기 위한 수단으로서, 칩(42)들이 위치한 웨이퍼(40)가 제공될 수 있다. 웨이퍼(40)는 웨이퍼 스테이지(160)에 안착되며, 웨이퍼 스테이지(160)의 일측에는 칩 공급용 웨이퍼(40)들이 수납된 용기(50)를 지지하기 위한 칩 캐리어 로딩부(190)가 구비될 수 있다. 또한 칩 캐리어 로딩부(190)의 일측에는 용기(50)로부터 웨이퍼(40)를 인출하여 웨이퍼 스테이지(160) 상으로 이송하기 위한 웨이퍼 이송 유닛(192)이 구비될 수 있다. 웨이퍼 이송 유닛(192)은 웨이퍼(40)를 파지하기 위한 그리퍼(194)와, 그리퍼(194)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 그리퍼 구동부(196)를 포함할 수 있다.
캐리어 테이프 공급부(110, 124)와 웨이퍼 스테이지(160)의 상부에는 캐리어 테이프(30, 38) 또는 웨이퍼(40)로부터 칩(32, 42)을 하나씩 픽업하여 이송하기 위한 제1 칩 이송 유닛(170)이 배치될 수 있다. 제1 칩 이송 유닛(170)은, 캐리어 테이프 공급부(110, 124) 및 웨이퍼 스테이지(160) 상부에 배치되며 진공압을 이용하여 칩(32, 42)을 픽업하기 위한 피커(172)와, 피커(172)를 수평 방향(예: X축 방향)으로 이동시키기 위한 피커 구동부(174)를 포함할 수 있다. 또한, 피커 구동부(174)는 칩(32, 42)을 픽업하기 위하여 피커(172)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.
캐리어 테이프 공급부(110, 124)와 웨이퍼 스테이지(160) 사이에는 피커(172)에 의해 이송된 칩(32, 42)을 스테이지(102)와 인접한 위치로 이동시키기 위한 제2 칩 이송 유닛(180)이 배치될 수 있다. 제2 칩 이송 유닛(180)은 칩(32, 42)를 지지하기 위한 칩 셔틀(182)과, 칩 셔틀(182)을 캐리어 테이프 공급부(110, 124)와 웨이퍼 스테이지(160) 사이의 제1 위치 및 스테이지(102)와 인접한 제2 위치 사이에서 수평 방향, 예를 들어, Y축 방향으로 이동시키기 위한 셔틀 구동부(184)를 포함할 수 있다.
캐리어 테이프 공급부(110, 124)의 상부에는 칩(32)의 위치를 검출하기 위한 제1 상부 카메라(200)가 배치될 수 있으며, 웨이퍼 스테이지(160)의 상부에는 웨이퍼(40) 상의 칩(42)들 중 픽업하고자 하는 칩의 위치를 검출하기 위한 제2 상부 카메라(202)가 배치될 수 있다. 아울러, 제2 칩 이송 유닛(180)의 상부에는 칩 셔틀(182) 상에 위치한 칩(32, 42)을 검사하기 위한 제3 상부 카메라(204)가 배치될 수 있다.
제1, 제2, 제3 상부 카메라들(200, 202, 204)은 제2 카메라 구동부(206)에 의해 수평 방향, 예를 들면, X축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 또한, 제1 칩 이송 유닛(170)의 하부에는 피커(172)에 의해 픽업된 칩(32, 42)를 관측하기 위한 제2 하부 카메라(210)가 배치될 수 있다. 제2 하부 카메라(210)는 피커(172)에 의해 픽업된 칩(32, 42)의 자세를 교정하기 위해 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 본딩 위치 결정 및 보정 방법이 설명된다. 일반적인 시각적 데이터를 사용한 본딩 헤드(132)의 얼라인 방법의 경우, 상부 정렬 카메라(146)를 사용하여 기판(20) 상의 패턴을 인식한 후 본딩 유닛(130)을 이동시켜 칩(32, 42)을 기판(20) 상에 본딩한다. 다층 적층시, 기판(20)에 위치한 칩은 인식한 후 칩의 상부에 칩을 본딩한다. 일반적인 시각적 데이터에 기반한 얼라인 방법의 경우, 본딩 위치의 결정을 위한 캘리브레이션(calibration) 방법은 본딩 위치 오차 값들의 평균 데이터에 맞춰 설정된다. 이 경우, 본딩이 지속적으로 수행됨에 따라 발생하는 누적되는 오차(예: 열에 의한 오차)를 반영하지 못하는 문제가 있다.
그리하여, 본 발명의 실시예는 본딩 유닛(130)의 구동 기록(연속 구동 횟수, 유휴 시간)에 기반하여 본딩 유닛(130)의 구동량(이동 거리)를 결정 및 보정하기 위한 방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 본딩 유닛(130)의 온도 센서 없이 열 보상을 하기 위해 본딩 유닛(130)이 구동될 때 연속 구동횟수 및 유휴 시간에 대한 데이터를 기록하고, 본딩 유닛(130)의 구동 및 얼라인 시 선형회귀보상을 하는 방법을 제공한다.
제어부는 본딩 유닛(130)의 연속 구동 횟수를 기록하고 본딩을 멈추었을 때 유휴시간을 기록한다. 우선적으로, 본딩 후 검사(PBI)를 통해 본딩 정밀도가 변화 증가폭이 둔화할 때까지 본딩을 진행한다. 즉, 본딩 오차의 범위가 기준 범위 이내로 유지될 때까지 본딩이 우선적으로 진행된다.
항온 공간에서 유휴시간은 일정 시간(예: 4시간) 이상은 동일하게 최대 유휴 시간으로 기록된다. 유휴 시간은 본딩 유닛(130) 재가동으로 연속 구동 횟수가 기록될 때 비례적으로 감소한다. 유휴 시간은 본딩 후 검사에서 본딩 위치 오차의 변화 증가폭이 둔화할 시점에서 연속 구동 횟수가 기록 때 제로화된다. 이러한 본딩 유닛(130)의 구동 데이터를 기반으로 연속 가동 횟수와 유휴 시간이 반영된 선형회귀식에 기반하여 본딩을 위한 구동량이 보정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본딩 검사 결과에 의해 추출되는 본딩 오차와 본딩 유닛(130)의 구동 기록(연속 구동 횟수, 유휴 시간)의 상관 관계를 선형 회귀 모델(linear regression model)로 구현하고, 해당 선형 회귀 모델을 사용하여 본딩 유닛(130)의 이동 거리를 결정 및 보정하는 방법을 제공한다. 이하 도 3 및 도 4를 참조하여, 갠트리(136, 138)의 이동 가이드(141, 142)를 따라 이동하는 본딩 유닛(130)의 이동 거리를 보정하는 경우의 예를 중심으로 설명한다. 도 3 및 도 4와 같은 1차원적 움직임뿐만 아니라 2차원 및 3차원 구동에 있어서 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본딩 장치를 도시한다. 도 3은 측면에서 바라본 본딩 장치를 도시하고, 도 4는 상부에서 바라본 본딩 장치를 도시한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 스테이지(102)의 상부에 갠트리(136, 138)가 설치되고, 갠트리(136, 138)의 일부로서 본딩 유닛(130)의 유닛의 수평 방향 이동을 위한 이동 가이드(141, 142)가 제공된다. 본딩 유닛(130)은 이동 가이드(141, 142)를 따라 본딩 위치로 이동후 칩(32, 42)을 기판(20) 상에 본딩할 수 있다. 본딩 유닛(130)이 이동 가이드(141, 142)를 따라 이동함에 따라 발생하는 마찰 등으로 인해 발생하는 열로 인하여 본딩 위치로의 이동 거리에 있어 오차가 발생할 수 있다.
본딩 유닛(130)의 구동 기록(연속 구동 횟수, 유휴 시간)이 변수로서 사용된 선형 회귀식을 통해 열변형에 따른 오차를 반영하여 본딩을 위한 이동량을 보정함으로써, 본딩 정밀도의 향상 및 신속한 본딩이 가능할 수 있다. 예를 들어 아래의 수학식 1과 같은 선형 회귀식에서, 이동 거리 보정량을 y로 두었을 때, x1, x2, ..., xn이 연속 구동 횟수, 유휴 시간을 포함한 구동 기록과 관련된 변수이고
Figure pat00001
,
Figure pat00002
, ...,
Figure pat00003
가 각 변수에 적용되는 가중치에 해당한다.
Figure pat00004
는 오프셋 값으로서, 사전에 설정되거나 과거의 본딩 오차 등을 반영한 값에 해당할 수 있다.
Figure pat00005
즉, 본딩 유닛(130)의 구동을 제어하는 제어부는 본딩 유닛(130)의 구동 기록(연속 구동 횟수, 유휴 시간)에 대한 변수의 가중합이 반영된 선형 회귀식에 기반하여 본딩 유닛(130)의 이동 거리를 결정할 수 있다. 본딩 이후 검사 단계에서 검출된 본딩 오차를 고려하여 각 가중치가 변경될 수 있다. 선형 회귀식의 가중치를 보정하기 위한 방법으로서, 다양한 알고리즘(예: 최소 자승법(Least Square Approximation), ML(Maximum Likelihood) 추정, 또는 RANSAC(Random Sample Consensus))이 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제어부는 본딩 유닛(130)의 연속 구동 횟수 및 유휴 시간의 가중합에 기반하여 본딩 유닛(130)의 이동 거리를 결정할 수 있다. 즉, 본딩 유닛(130)의 구동 데이터와 본딩 오차와의 상관 관계를 추정하고, 상관 관계에 따라 본딩 유닛(130)의 구동 데이터에 기반하여 본딩을 위한 이동 거리를 보정함으로써 보다 신속하고 정확하게 본딩을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제어부는 본딩 유닛(130)의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 오프셋 값이 더해진 선형 회귀식을 사용하여 본딩 유닛의 이동 거리를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제어부는 기판(20) 상의 칩(32, 42)에 대한 본딩 검사 결과에 기반하여 연속 구동 횟수에 대한 변수에 적용되는 제1 가중치 및 유휴 시간에 대한 변수에 적용되는 제2 가중치를 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제어부는 본딩 이후 검사 결과에 따른 본딩 오차의 변동폭이 기준 범위 이내일 때 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수에 적용되는 제1 가중치 및 제2 가중치를 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 연속 구동 횟수는 본딩 유닛(130)이 유휴 시간 없이 기준 횟수(예: 3회) 이상 본딩을 수행한 횟수에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 본딩 유닛(130)이 대기 상태로 동작한 시간이 기준 시간(예: 4 시간)을 초과한 경우, 상기 유휴 시간은 더이상 증가하지 않고 기준 시간으로 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5의 동작들은 상술한 제어부(프로세서)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법은, 기판(20)을 스테이지(102) 상에 위치시키는 단계(S505)와, 기판(20) 상의 본딩 위치를 확인하는 단계(S510)와, 본딩 위치 상에 본딩 유닛(130)을 위치시키기 위하여 본딩 유닛(130)을 이동시키는 단계(S515)와, 기판(20) 상의 본딩 위치에 칩(32, 42)을 본딩하는 단계(S520)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 본딩 유닛(130)을 이동시키는 단계(S515)는, 본딩 유닛(130)의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 기반하여 본딩 유닛(130)의 이동 거리를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본딩 유닛(130)의 이동 거리를 결정하는 단계는 본딩 유닛(130)의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 오프셋 값이 더해진 선형 회귀식을 사용하여 본딩 유닛(130)의 이동 거리를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본딩 방법은 기판(20) 상의 칩(32, 42)에 대한 본딩 검사 결과에 기반하여 연속 구동 횟수에 대한 변수에 적용되는 제1 가중치 및 유휴 시간에 대한 변수에 적용되는 제2 가중치를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 가중치 및 제2 가중치를 보정하는 단계는 본딩 이후 검사 결과에 따른 본딩 오차의 변동폭이 기준 범위 이내일 때 제1 가중치 및 제2 가중치를 보정할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 가중치 및 제2 가중치는 최소 자승법(Least Square Approximation), ML(Maximum Likelihood) 추정, 또는 RANSAC(Random Sample Consensus)에 기반하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 연속 구동 횟수는 본딩 유닛(130)이 유휴 시간 없이 기준 횟수 이상 본딩을 수행한 횟수에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 본딩 유닛(130)이 대기 상태로 동작한 시간이 기준 시간을 초과한 경우, 유휴 시간은 기준 시간으로 결정될 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 본딩 장치에 있어서,
    기판이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지의 상부에 설치되는 갠트리;
    상기 갠트리를 따라 이동하며 상기 기판 상에 칩을 본딩하는 본딩 유닛;
    상기 본딩 유닛을 상기 기판 상의 본딩 위치에 위치시키기 위해 상기 본딩 유닛을 이동시키고, 상기 본딩 위치에 칩을 본딩하도록 본딩 유닛을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수 및 유휴 시간의 가중합에 기반하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 오프셋 값이 더해진 선형 회귀식을 사용하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기판 상의 칩에 대한 본딩 검사 결과에 기반하여 상기 연속 구동 횟수에 대한 변수에 적용되는 제1 가중치 및 상기 유휴 시간에 대한 변수에 적용되는 제2 가중치를 보정하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 본딩 이후 검사 결과에 따른 본딩 오차의 변동폭이 기준 범위 이내일 때 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 보정하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는 최소 자승법(Least Square Approximation), ML(Maximum Likelihood) 추정, 또는 RANSAC(Random Sample Consensus)에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연속 구동 횟수는 상기 본딩 유닛이 유휴 시간 없이 기준 횟수 이상 본딩을 수행한 횟수에 해당하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본딩 유닛이 대기 상태로 동작한 시간이 기준 시간을 초과한 경우, 상기 유휴 시간은 상기 기준 시간으로 결정되는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  8. 본딩 방법에 있어서,
    기판을 스테이지 상에 위치시키는 단계;
    본딩 위치를 확인하는 단계;
    상기 본딩 위치 상에 본딩 유닛를 위치시키기 위하여 상기 본딩 유닛를 이동시키는 단계;
    상기 기판 상의 본딩 위치에 칩을 본딩하는 단계를 포함하고,
    상기 본딩 유닛을 이동시키는 단계는,
    상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 기반하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 단계는,
    상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수에 대한 변수 및 유휴 시간에 대한 변수의 가중합에 오프셋 값이 더해진 선형 회귀식을 사용하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판 상의 칩에 대한 본딩 검사 결과에 기반하여 상기 연속 구동 횟수에 대한 변수에 적용되는 제1 가중치 및 상기 유휴 시간에 대한 변수에 적용되는 제2 가중치를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 보정하는 단계는,
    본딩 이후 검사 결과에 따른 본딩 오차의 변동폭이 기준 범위 이내일 때 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는 최소 자승법(Least Square Approximation), ML(Maximum Likelihood) 추정, 또는 RANSAC(Random Sample Consensus)에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 연속 구동 횟수는 상기 본딩 유닛이 유휴 시간 없이 기준 횟수 이상 본딩을 수행한 횟수에 해당하는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 본딩 유닛이 대기 상태로 동작한 시간이 기준 시간을 초과한 경우, 상기 유휴 시간은 상기 기준 시간으로 결정되는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  15. 본딩 설비에 있어서,
    기판을 수용하는 용기가 안착되는 로딩부;
    상기 로딩부에 안착된 용기로부터 상기 기판을 이송하는 기판 이송부;
    상기 기판 이송부로부터 제공된 기판 상에 칩을 본딩하는 본딩 처리부;
    상기 본딩 처리부에 의해 처리된 기판을 상기 기판 이송부로부터 수신하고, 상기 처리된 기판 상에 본딩된 칩들을 검사하는 검사부를 포함하고,
    상기 본딩 처리부는,
    기판이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지의 상부에 설치되는 갠트리;
    상기 갠트리를 따라 이동하며 상기 기판 상에 칩을 본딩하는 본딩 유닛;
    상기 본딩 유닛을 상기 기판 상의 본딩 위치에 위치시키기 위해 상기 본딩 유닛을 이동시키고, 상기 본딩 위치에 칩을 본딩하도록 본딩 유닛을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수 및 유휴 시간의 가중합에 기반하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 본딩 설비.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 본딩 유닛의 연속 구동 횟수 및 유휴 시간의 가중합에 오프셋 값이 더해진 선형 회귀식을 사용하여 상기 본딩 유닛의 이동 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 본딩 설비.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기판 상의 칩에 대한 본딩 검사 결과에 기반하여 상기 연속 구동 횟수에 적용되는 제1 가중치 및 상기 유휴 시간에 적용되는 제2 가중치를 보정하는 것을 특징으로 하는 본딩 설비.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는 본딩 이후 검사 결과에 따른 본딩 오차의 변동폭이 기준 범위 이내일 때 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 보정하는 것을 특징으로 하는 본딩 설비.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 연속 구동 횟수는 상기 본딩 유닛이 유휴 시간 없이 기준 횟수 이상 본딩을 수행한 횟수에 해당하는 것을 특징으로 하는 본딩 설비.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 본딩 유닛이 대기 상태로 동작한 시간이 기준 시간을 초과한 경우, 상기 유휴 시간은 상기 기준 시간으로 결정되는 것을 특징으로 하는 본딩 설비.
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