JP2020047713A - 異物除去装置、ダイボンダ、及び異物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニングエリアの外部への異物の拡散を防止することができる異物除去装置、ダイボンダ、及び異物除去方法を提供する。【解決手段】ワーク上の異物を除去する異物除去装置である。ワークを載置するステージと、ステージにワークを固定する固定手段と、ステージに振動を付与することにより、ワーク上の異物をワークから浮上させる振動手段と、浮上した異物を排除する排除手段とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、異物除去装置、ダイボンダ、及び異物除去方法に関する。

半導体装置の製造においてはダイボンダが使用される。ダイボンダは、基板やリードフレームに接着剤を介してダイ（シリコン基板のチップ）を接着する。その際、基板等に埃等の異物が付着していると、接着力が低下することから、基板にダイをボンディングする前に異物を除去することが望ましい。

そこで、基板の異物を除去する装置として、特許文献１のようなものがある。特許文献１の異物除去装置は、エアの吹き出し口と、エアの吸い込み口とを有するノズルを有している。特許文献１の異物除去方法は、エアの吹き出し口からエアを基板に吹き付けて、基板上の異物を吹き飛ばし、その異物をエアの吸い込み口に吸引することにより行われる。

特開２０１６−４０８５０号公報

クリーニングは、基板を複数のエリアに分割して、そのエリア毎に順次クリーニングするのが一般的である。すなわち、基板の一部のエリアのクリーニングを行い、そのエリアのクリーニングが終了すると、基板の別のエリアをクリーニングする。特許文献１に記載された方法のように、基板にエアを吹き付ける方法では、基板上の異物は、異物除去装置の外部に拡散する。この場合、既にクリーニングが終了しているエリアに異物が拡散してしまうことがある。また、粘着性のある異物を除去するためにエア圧力・流量が増すと、界面で乱流が発生して、吸引の効果が低下し、異物を十分に除去できない場合もある。

これらを防止するため、異物除去装置のノズルと基板との隙間を１ｍｍ程度まで小さく設定すると、ノズルが基板と干渉して基板にダメージを与えるおそれがある。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、クリーニングエリアの外部への異物の拡散を防止することができる異物除去装置、ダイボンダ、及び異物除去方法を提供しようとするものである。

本発明の異物除去装置は、ワーク上の異物を除去する異物除去装置において、ワークを載置するステージと、前記ステージにワークを固定する固定手段と、前記ステージに振動を付与することにより、ワーク上の異物をワークから浮上させる振動手段と、浮上した異物を排除する排除手段とを備えたものである。

本発明の異物除去装置によれば、ワークをステージに固定した状態においてステージに振動を付与することにより、振動がワークに伝わって、ワーク上の異物をワークから浮上させることができるため、異物をワークの上方に飛び跳ねさせることができる。そして、ワークから浮上した異物を排除するものである。

前記構成において、前記固定手段は、ステージにワークを吸着する吸着機構であってもよい。また、前記固定手段は、ステージにワークを押圧する押圧機構であってもよい。

前記構成において、前記振動手段は、ワークの裏面から振動を付与するものであってもよいし、ワークの上面から振動を付与するものであってもよい。この場合、前記振動手段は、超音波発振機構又は打撃機構のいずれかとすることができる。

前記構成において、前記排除手段は、異物を吸引する吸引機構であってもよく、前記排除手段は、吸引機構に加えて、さらにエアブロー機構を備えるものであってもよい。すなわち、吸引機構とエアブロー機構との２つの機構にて異物を排除する場合、エアブロー機構を備えていても、従来のようにエアブロー単独でクリーニングする場合と比較して、異物の拡散を低減できるとともに、クリーニング能力が向上する。前記排除手段は、異物を吸引する吸引口を有する本体部を備え、前記本体部は、ワーク上を移動するものとできる。

本発明のダイボンダは、前記本発明の異物除去装置を備えたものである。

本発明の異物除去方法は、ワーク上の異物を除去する異物除去方法において、ワークをステージに固定し、ワークをステージに固定した状態で、前記ステージに振動を付与することにより、ワーク上の異物を基板から浮上させ、浮上した異物を排除するものである。

本発明の異物除去装置、ダイボンダ、及び異物除去方法は、ワークから浮上した異物を排除するものであるため、クリーニングエリアの外部への異物の拡散を防止することができる。

本発明の第１実施形態の異物除去装置の簡略断面図であり、（ａ）は異物の除去前、（ｂ）は異物の除去中、（ｃ）は異物の除去後である。 本発明の第１実施形態の異物除去装置の簡略平面図である。 本発明の第１実施形態の異物除去方法を示すフローチャート図である。 本発明の第２実施形態の異物除去装置の簡略断面図である。 本発明の第３実施形態の異物除去装置の簡略断面図であり、（ａ）は基板の固定前、（ｂ）は基板の固定後である。 本発明の第４実施形態の異物除去装置の簡略断面図である。 本発明の第５実施形態の異物除去装置を示し、（ａ）は簡略断面図、（ｂ）は簡略平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

本発明の異物除去装置は、接着剤を介してダイ（電子回路を作り込んだシリコン基板のチップであり、以下チップという）をリードフレームや基板等に接着するダイボンダに設置される装置である。本発明の第１実施形態の異物除去装置は、図１に示すように、基板１を載置するステージ２と、ステージ２に基板１を固定する固定手段３と、ステージ２に振動を付与する振動手段４と、異物５０を排除する排除手段５とを備えている。図１では、ワークとしては、チップを搭載する前の基板１としているが、基板１にチップが搭載されていてもよい。

ステージ２は、本実施形態ではプリフォームするために基板１を載置するステージである。クリーニングは、チップをボンディングする直前に行うのが望ましいため、ボンディングしている間の待機ポジションであるプリフォームステージで行うと、チップのボンディング直前にクリーニングすることができる。

ステージ２には、吸着穴６が設けられるとともに、ステージ２には、図示省略の真空ポンプ等の真空源が接続されている。これら吸着穴６と真空源とから構成される吸着機構が、基板１をステージ２に固定する固定手段３となる。すなわち、ステージ２に基板１が載置された状態で真空源が駆動すると、吸着穴６を介して基板１が吸着され、基板１は全面的にステージ２に吸着（固定）される。

振動手段４はステージ２の下方に配置される超音波発振機構であり、公知公用のものを採用することができる。例えば、超音波発振機構は、筐体と、筐体に保持され、圧電素子等からなる超音波振動子（図示省略）とから構成される。振動手段４は、図１（ｂ）の矢印Ａに示すように、ステージ２の下側から上方向に超音波振動を付与するものであり、発信周波数、振幅の調整を行うことが可能である。これにより、基板１がステージ２に固定された状態で、ステージ２に振動を付与すると、基板１に振動が伝わって、基板１には裏面から上向きの振動が付与され、図１（ｂ）に示すように、基板上の異物５０は基板１から浮上（つまり、異物５０が基板１から上方向に離間）する。

排除手段５は、異物５０を吸引により排除する吸引機構にて構成される。吸引機構は、基板１の上方に配置されるブロック状の本体部８と、この本体部８の下面に開口する吸引穴９と、本体部８に接続される図示省略の真空ポンプ等の真空源とから構成される。すなわち、真空源を駆動すると、図１（ｂ）の矢印Ｂに示すように、吸引穴９を介して基板１から浮上した異物５０を吸引して、基板１の上方より排除することができる。

本体部８は、図２に示すように、基板１の幅とほぼ同一の幅を有するものであり、図２の矢印に示すように、基板１の幅方向に対して直交する方向に移動するものとなっている。これにより、図２の基板エリアＡのクリーニングが終了した後は、本体部８が基板エリアＢの上方に移動して基板エリアＢのクリーニングを行い、さらに、本体部８が基板エリアＣの上方に移動して基板エリアＣのクリーニングを行い・・・と連続してクリーニングする。すなわち、基板を複数のエリアに分割して、そのエリア毎に順次クリーニングを行うことによって、基板１の全てのエリア又は任意のエリアをクリーニングすることができる。

第１実施形態の異物除去装置を使用して、ワーク（本実施形態では、チップをボンディングする前の基板１）上の異物を除去する異物除去方法を図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、基板１をステージ２に載置する（ステップＳ１）。本実施形態では、ステージ２はプリフォームステージであり、チップのボンディング直前にクリーニングするものとなる。

固定手段３により、基板１をステージ２に固定する（ステップＳ２）。すなわち、ステージ２に基板１が載置された状態で真空源が駆動すると、吸着穴６を介して基板１が吸着され、図１（ａ）に示すように、基板１は全面的にステージ２に吸着（固定）される。

基板１のクリーニングすべき位置（例えば図２の基板エリアＡ）の上方に、排除手段５の本体部８を配置し（ステップＳ３）、振動手段４により、図１（ｂ）の矢印Ａに示すように、ステージ２に上方向の超音波振動を付与する（ステップＳ４）。これにより、基板１に振動が伝わって、基板１には裏面から上向きの振動が付与され、図１（ｂ）に示すように、基板上の異物５０は基板１から浮上する。そして、排除手段５は真空源を駆動させて、図１（ｂ）の矢印Ｂに示すように、吸引穴９を介して基板１から浮上した異物５０を吸引して、基板１の上方より排除する（ステップＳ５）。

クリーニングすべき箇所が基板エリアＡのみであればクリーニングを終了し、さらに他の箇所がある場合（例えば、基板１の全面をクリーニング場合）は、別の箇所をクリーニングする（ステップＳ６）。この場合、ステップＳ３へ戻り、基板１のクリーニングすべき位置（基板エリアＢ）の上方に排除手段５の本体部８を配置し、以下、ステップＳ４からステップＳ６により基板エリアＢのクリーニングを行う。このように、基板１にクリーニングすべき箇所が残っている場合は、ステップＳ３からステップＳ６までを繰り返し行う。クリーニングすべき箇所を全てクリーニングし、クリーニングすべき箇所が残っていない場合は終了する。

第１実施形態の異物除去装置、これを備えたダイボンダ、及び異物除去方法は、基板１をステージ２に固定した状態においてステージ２に振動を付与することにより、振動が基板１に伝わって、基板１上の異物５０を基板１から浮上させることができるため、異物５０を基板１の上方に飛び跳ねさせることができる。そして、基板１から浮上した異物５０を排除するものであるため、クリーニングエリアの外部への異物５０の拡散を防止することができる。例えば、クリーニングエリアが基板エリアＢである場合に、基板エリアＡや基板エリアＣ等に異物５０が拡散するのを防止することができる。

図４は第２の実施形態の異物除去装置を示す。本実施形態において、振動手段１４は打撃機構としている。すなわち、打撃機構の一例としては、ステージ２の下方に設けられたシリンダ機構であり、エアシリンダ、電動シリンダ、油圧シリンダ等種々のタイプのものを使用することができ、本実施形態では、シリンダ本体１５と、ロッド１６とを有するエアシリンダとしている。ステージ２は、ロッド１６の上端部に固定され、ロッド１６は、シリンダ本体１５に供給される空気圧によって上下方向に進退する。これにより、ロッド１６が上方へ移動すると、ステージ２に上方向の振動を付与する。

第２実施形態の異物除去装置でも、前記第１実施形態の異物除去装置と同様の作用効果を奏する。なお、図４に示す異物除去装置において図１と同様の部材については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。

図５は第３の実施形態の異物除去装置を示す。本実施形態において、ステージ２０には吸着穴は設けられておらず、固定手段２１は、ステージ２０に基板１を押圧する押圧機構である。すなわち、押圧機構としては、ステージ２０の上方に設けられ、基板１をステージ２０に対して上方より押圧する押圧本体２２と、押圧本体２２を上下動させる図示省略のシリンダ機構、リニアガイド機構等からなる往復動機構とから構成される。これにより、図５（ａ）に示すように、基板１のクリーニングすべき位置の上方に、排除手段５の本体部８を配置し、図５（ａ）の矢印に示すように、押圧本体２２を降下させて基板１をステージ２に押し付けることにより、図５（ｂ）に示すように、基板１がステージ２に固定される。この状態で、ステージ２０に上方向の振動を付与する。

第３実施形態の異物除去装置でも、前記第１実施形態の異物除去装置と同様の作用効果を奏する。なお、図５に示す異物除去装置において図１と同様の部材については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。

図６は、第４の実施形態の異物除去装置を示す。本実施形態において、排除手段３０は、第１の排除手段３０ａ及び第２の排除手段３０ｂを備えている。第１の排除手段３０ａは、異物５０を吸引する吸引機構であり、第２の排除手段３０ｂはエアブロー機構にて構成している。吸引機構は、前記第１から第３実施形態と同様のものにて構成される。エアブロー機構は、テーブル２の上方の一端側に設けられ、エアを流出する吹き出し口を有するノズル３１を備えている。これにより、図６に示すように、基板１から浮上した異物５０は、吸引穴９を介して基板１から排除されるとともに、図６の矢印に示すように、基板１の幅方向の一端側から多端側に向かうエアブローにより、基板１から吹き飛ばされて基板１から排除される。

第４実施形態の異物除去装置でも、前記第１実施形態の異物除去装置と同様の作用効果を奏する。さらに、排除手段として、吸引機構に加えてエアブロー機構を備えているため、吸引機構とエアブロー機構との２つの機構にて異物５０を排除する。この場合、エアブロー機構を備えていても、従来のようにエアブロー単独でクリーニングする場合と比較して、異物５０の拡散を低減できるとともに、クリーニング能力が向上する。なお、図６に示す異物除去装置において図１と同様の部材については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。

図７は、第５の実施形態の異物除去装置を示す。本実施形態において、図７（ａ）に示すように、排除手段４０の本体部４１は、基板１の幅よりも短い寸法を有しており、図７（ａ）及び図７（ｂ）の矢印Ａに示すように、幅方向の移動が可能なものとなっている。すなわち、図７（ｂ）の矢印Ａに示すように、本体部４１は基板１の幅方向の移動と、矢印Ｂに示すように、基板１の幅方向と直交する方向との２方向の移動が可能である。

第５実施形態の異物除去装置でも、前記第１実施形態の異物除去装置と同様の作用効果を奏する。さらに、排除手段４０の本体部４１は２方向の移動が可能であるため、装置の小型化を図ることができる。なお、図７に示す異物除去装置において図１と同様の部材については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。

前記第１から第５実施形態において、振動手段４、１４は、ステージ２、２０の下方より振動を付与するものであったが、ステージ２、２０の上方より振動を付与するものであってもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ステージは、ボンディング直前のものが望ましいが、ボンディングステージ等の他のステージであってもよい。排除手段の本体部は、基板の幅方向と直交する方向に移動するものであったが、基板とほぼ同じ大きなサイズとして、移動しないものとしてもよい。ワークは基板の他、ステージに固定されるものであれば種々のものとできる。ワークの固定手段の真空源と、排除手段の真空源とは共通のものであってもよい。

１ 基板
２、２０ ステージ
３、２１ 固定手段
４、１４ 振動手段
５、３０ 排除手段
８、４１ 本体部
５０ 異物

Claims (11)

1. ワーク上の異物を除去する異物除去装置において、
   ワークを載置するステージと、
   前記ステージにワークを固定する固定手段と、
   前記ステージに振動を付与することにより、ワーク上の異物をワークから浮上させる振動手段と、
   浮上した異物を排除する排除手段とを備えたことを特徴とする異物除去装置。
2. 前記固定手段は、ステージにワークを吸着する吸着機構であることを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
3. 前記固定手段は、ステージにワークを押圧する押圧機構であることを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
4. 前記振動手段は、ワークの裏面から振動を付与するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の異物除去装置。
5. 前記振動手段は、ワークの上面から振動を付与するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の異物除去装置。
6. 前記振動手段は、超音波発振機構又は打撃機構のいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の異物除去装置。
7. 前記排除手段は、異物を吸引する吸引機構であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の異物除去装置。
8. 前記排除手段は、さらにエアブロー機構を備えたことを特徴とする請求項７に記載の異物除去装置。
9. 前記排除手段は、異物を吸引する吸引口を有する本体部を備え、前記本体部は、ワーク上を移動するものであることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の異物除去装置。
10. 前記請求項１〜請求項９に記載の異物除去装置を備えたことを特徴とするダイボンダ。
11. ワーク上の異物を除去する異物除去方法において、
    ワークをステージに固定し、
    ワークをステージに固定した状態で、前記ステージに振動を付与することにより、ワーク上の異物を基板から浮上させ、
    浮上した異物を排除することを特徴とする異物除去方法。

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