KR100306637B1 - 본딩 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 검지장치의 소형화를 도모한다.
광학 프로브(20)는, 제1 및 제2 부품의 제1 및 제2 상(像)을 상이한 방향으로 반사시키는 제1 및 제2 수상(受像)용 프리즘(21A, 21B)과, 제1 수상용 프리즘(21A)을 통과한 제1 상을 2회 반사시켜서 제1 광학수단(25A)에 이송하는 제1 광학계 도입용 프리즘(22A)과, 제2 수상용 프리즘(21B)을 통과한 제2 상을 1회 반사시켜서 제2 광학수단(25B)에 이송하는 제2 광학계 도입용 프리즘(22B)으로 이루어진다.

Description

본딩 장치{BONDING APPARATUS}
본 발명은 2개의 부품, 예컨대 반도체 칩을 기판, 리드 프레임 또는 탭 테이프 등에 본딩하는 본딩 장치에 관한 것이며, 특히 2개의 부품 사이에서의 위치 어긋남을 검지하여 꼭 맞춤시키는 광학 검지장치에 관한 것이다.
종래, 대향하여 위치된 2개의 부품 사이에 이동가능한 광학 프로브와, 이 광학 프로브로부터의 상기 2개의 부품의 각각의 상을 결상(結像)시키는 제1 및 제2광학수단과, 이 제1 및 제2 광학수단에 의한 결상을 촬상하는 제1 및 제2 촬상수단으로 이루어지는 광학 검지장치를 구비하고, 상기 광학 검지장치의 검지결과에 의거하여 2개의 부품을 위치 꼭 맞춤시킨 후, 본딩하는 본딩 장치로서, 예컨대 일본국 특공평6-28272호 공보가 알려져 있다. 이 장치를 도 3 내지 도 6에 의해 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(1)은, X Y 테이블(2)에 설치된 기판용 척(3)에 위치결정 유지된다. 반도체 칩(4)은, 본딩 헤드(5)에 설치된 칩용 척(6)에 의해 유지되고, 기판(1)의 상방으로 이송된 후, 본딩 헤드(5)가 하강하여 기판(1)에 본딩된다. 여기서 본딩 헤드(5)는 지지부(7)에 상하 이동 가능하게 설치되어 있다. 광학 검지장치(10)는 후에 설명하는 광학 프로브를 가지며, 이 광학 프로브가 기판(1)과 반도체 칩(4) 사이에 이동 가능하게 되도록 X Y 테이블(11)에 부착되고, X Y 테이블(11)은 상기 지지부(7)에 부착되어 있다. 광학 검지장치(10)에 의한 기판(1)과 반도체 칩(4)의 화상(畵像)은, 화상 합성회로(12)에 의해 합성되어 TV 모니터(13)에 투영된다.
상기 광학 검지장치(10)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판(1)과 반도체 칩(4) 사이에 이동가능한 광학 프로브(20)와, 그것에 관련된 제1 및 제2 광학수단 (25A, 25B) 및 제1 및 제2 조명수단(30A, 30B)와, 제1 및 제2 광학수단(25A, 25B)에 의한 결상을 촬상하는 제1 및 제2 촬상수단(35A, 35B)으로 이루어져 있다.
광학 프로브(20)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 반도체 칩(4)의 표면의 제1 상, 예컨대 반도체 칩(4)에 부착된 어라인먼트 마크 또는 반도체 칩(4)의 범프(bump)를 90도 반사시키는 제1 수상용 프리즘(21A)과, 기판(1)의 표면의 제2 상, 예컨대 기판(1)에 부착돤 어라인먼트 마크 또는 기판(1)의 패드를 상기 제1 상과 상이한 방향으로 90도 반사시키는 제2 수상용 프리즘(21B)를 가지고 있다. 제1 수상용 프리즘(21A)에 의한 제1 상은, 90도 반사시키는 제1 광학계 도입용 프리즘(22A)에 의해 반사된 제1 광학수단(25A)에게 유도된다. 제2 수상용 프리즘(21B)에 의한 제2 상도 마찬가지로, 제2 광학계 도입용 프리즘(22B)에 의해 90도 반사되어 제2의 광학수단(25B)에게 유도된다.
제1 및 제2 광학수단(25A, 25B)과 제1 및 제2 촬상수단(35A, 35B) 사이에는, 각각 수직으로 제1 및 제2 조명수단(30A, 30B)이 배열 설치되어 있으며, 제1 및 제2 조명수단(30A, 30B)에 의한 조명광은, 각각 제1 및 제2 하프 미러 (31A, 31B)에 의해 제1 및 제2 광학수단(25A, 25B)의 방향으로 투사광(32A, 32B)로서 투광된다. 이 투사광(32A, 32B)은, 각각 제1 및 제2 광학수단(25A, 25B), 제1 및 제2 광학계 도입용 프리즘(22A, 22B) 및 제1 및 제2 수상용 프리즘 (21A, 21B)을 통과하여 반도체 칩(4) 및 기판(1)에게 투사된다.
투사광(32A)은 반도체 칩(4)에 맞아서 반사광(33A)으로 되고, 이 반사광 (33A)에 의한 제1 상은, 제1 수상용 프리즘(21A), 제1 광학계 도입용 프리즘 (22A), 제1 광학수단(25A), 제1 하프 미러(31A)를 통과하여 제1 촬상수단(35A)에 의해 촬상된다. 투사광(32B)은 기판(1)에 맞아서 반사광(33B)으로 되고, 이 반사광 (33B)에 의한 제2 상은, 제2 수상용 프리즘(21B), 제2 광학계 도입용 프리즘 (22B), 제2 광학수단(25B), 제2 하프 미러(31B)를 통과하여 제2 촬상수단(35B)에의해 촬상된다.
그런데, 제1 수상용 프리즘(21A)에는 반도체 칩(4)을 하향으로 한 표면의 제1 상이 입사되고, 제2 수상용 프리즘(21B)에는 기판(1)을 상향으로 한 표면의 제2 상이 입사된다. 이 때문에, 제1 및 제2 수상용 프리즘(21A, 21B)에 의한 제1 및 제2 상을 각각 제1 및 제2 광학계 도입용 프리즘(22A, 22B)으로 반사시킨 것 만으로는, 제1 및 제2 촬상수단(35A, 35B)으로 촬상한 화상은, 대응하는 상 위치로 정렬된 표면위치와 중첩되기에 적합한 관계로는 되지 않는다. 그래서, 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 제 1의 촬상수단(35A)으로 촬상하는 제1 상을 반전 미러(40)로 반사시켜서 경상(鏡像)으로 하고, 수직으로 배열 설치된 제1 촬상수단 (35A)으로 촬상하도록 하고 있다.
제1 및 제2 촬상수단(35A, 35B)으로 촬상된 제1 및 제2 화상은, 도 3에 도시하는 화상 합성회로(12)로 합성되고, 이 합성된 2개의 화상은 TV 모니터(13)에 투영된다. 그래서, 2개의 화상의 위치 어긋남을 보정하도록 X Y 테이블(2)을 구동시켜, 2개의 화상을 꼭 맞춘다. 그 후, X Y 테이블(11)이 구동하여 광학 검지장치 (10)의 광학 프로브(20)는 기판(1)과 반도체 칩(4) 사이로부터 퇴거된다. 다음에 본딩 헤드(5)가 하강하여 반도체 칩(4)을 기판(1)에 본딩한다.
상기 종래기술은, 2개의 화상을 대응하는 상 위치에 정렬된 표면위치와 중첩하기에 적합한 관계로 하기 위하여, 한쪽 제1 상을 반전 미러(40)에서 경상으로하고 있다. 이 경우, 제1 광학수단(25A)의 앞 측에는, 제1 및 제2 수상용 프리즘(21A, 21B), 제1 및 제2 광학계 도입용 프리즘(22A, 22B)가 있으므로, 이 부분에 더 반전 프리즘(40)을 배치할 스페이스가 없다. 그래서, 제1 광학수단 (25A)과 제1 촬상수단(35A) 사이에는 반전 미러(40)를 배열 설치하고 있다.
이와 같이, 제1 광학수단(25A)의 제1 상을 반전 미러(40)로 반사시켜, 이 반사한 제1 상을 제1 촬상수단(35A)으로 촬상함으로, 광학 검지장치(10)가 복잡화하여 크게 된다. 광학 검지장치(10)는 본딩 작업 마다 기판용 척(3)에 유지된 기판 (1)과 칩용 척(6)에 유지된 반도체 칩(4) 사이에 진입 및 그 사이로부터 퇴거 한다는 동작을 반복하기 때문에, 광학 검지장치(10)가 크게되면, X Y 테이블(11)이 보다 고하중에 견디어 내는 대형의 것으로 된다. 그 결과, 본딩 장치도 대형으로 되고, 장치 원가도 상승한다. 또 X Y 테이블(11)이 크게 되면, 본딩 마다 진퇴시키는 스트로크가 증대하여, 본딩 속도가 늦어진다, 또, 구조가 복잡하게 되므로써, 열이나 진동, 경과시간 변화에 의한 광축의 어긋남이 발생하기 쉽게 되어, 검지 정밀도가 저하된다.
본 발명의 과제는, 광학 검지장치의 소형화가 도모되는 본딩장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 본딩 장치에 사용되는 광학 검치장치의 일 실시형태를 도시하는 평면도,
도 2는 본 발명의 본딩 장치에 사용되는 광학 검지장치의 다른 실시형태를 도시하는 평면도,
도 3은 본딩 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도,
도 4는 종래의 광학 검지장치를 도시하는 평면도,
도 5는 도 4의 수상용 프리즘 부분을 화살표시(A) 방향에서 본 설명도,
도 6은 도 4의 제1 촬상수단 부분을 화살표시(B) 방향에서 본 설명도.(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)1 : 기판 4 : 반도체 칩10 : 광학 검지장치 20 : 광학 프로브21A : 제1 수상용 프리즘 21B : 제2 수상용 프리즘22A : 제1 광학계 도입용 프리즘 22B : 제2 광학계 도입용 프리즘25A : 제1 광학수단 25B : 제2 광학수단35A : 제1 촬상수단 35B : 제2 촬상수단45 : 2회 반사 프리즘(제1 광학계 도입용 프리즘)46, 47 : 미러(제1 광학계 도입용 프리즘)
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 수단은, 대향하여 위치된 2개의 부품 사이에 이동가능한 광학 프로브와, 이 광학 프로브로부터의 상기 2개의 부품의 각각의 상을 결상시키는 제1 및 제2 광학수단과, 이 제1 및 제2 광학수단에 의한 결상을 촬상하는 제1 및 제2 촬상수단으로부터 이루어지는 광학 검지장치를 구비하고, 상기 광학 검지장치의 검지결과에 의거하여 2개의 부품을 위치 꼭 맞춤시킨 후, 본딩하는 본딩 장치에 있어서, 상기 광학 프로브는, 제1 및 제2 부품의 제1 및 제2 상을 상이한 방향으로 반사시키는 제1 및 제2 수상용 프리즘과, 상기 제1 수상용 프리즘을 통과한 제1 상을 짝수회 반사시켜서 상기 제1 광학수단으로 이송하는 제1 광학계 도입용 프리즘 또는 미러와, 제2 수상용 프리즘을 통과한 제2 상을 홀수회 반사시켜서 상기 제2 광학수단으로 이송하는 제2 광학계 도입용 프리즘 또는 미러로부터 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 수단은, 상기 제1 수단에 있어서, 상기 제1 광학계 도입용 프리즘은, 펜타고날(pentagonal) 프리즘, 다하 프리즘(루프 프리즘), 2회 반사의 45도 편각 프리즘, 2회 반사의 30도 편각 프리즘, 4회 반사의 더브레스 프리즘, 4회 반사의 포로(porro) 프리즘중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 실시형태를 도 1에 의해 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 6과 동일하거나 또는 상당한 부재에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 본 실시형태는, 도 4에 도시하는 제1 광학계 도입용 프리즘(22A)에 대신하여, 제1 광학계 도입용 프리즘으로서 2회 반사시키는 2회 반사 프리즘(45)을 설치하였다. 이 2회 반사 프리즘(45)으로 경상이 얻어지므로, 도 4에 도시하는 반전 프리즘(40)은 불필요하게 된다. 이 때문에, 제1 광학수단(25A)으로부터 제1 촬상수단(35A) 까지의 구조의 간소화가 도모되어, 광학 검지장치(10)의 소형화가 도모된다. 이것에 의해, 도 3에 도시하는 X Y 테이블(11)을 보다 작은 것으로 할 수가 있으며, 결과로서 본딩 장치 전체가 보다 소형화하게 되어, 장치 원가의 저감이 도모된다.
또, 본딩시에 광학 검지장치(10)를 이동시키는 스트로크가 짧게 되어, 본딩 속도도 빨리 할 수가 있다, 또 광학소자(반전 프리즘(40))가 불필요하게 되고, 보다 단순한 구조로 되게 되어, 열이나 진동, 경과시간 변화에 의한 광축의 어긋남이 적게되어, 검지 정밀도가 향상된다.
또한, 상기 2회 반사 프리즘(45)으로서, 본 실시형태에 있어서는, 펜타고날 프리즘(펜타 프리즘 이라고도 함)을 사용한 경우를 도시하였으나, 펜타고날 프리즘에 한하지 않고, 예컨대, 다하 프리즘(루프 프리즘이라고도 함), 2회 반사의 45도 평각 프리즘, 2회 반사의 30도 편각 프리즘을 사용해도 된다. 또 2회 반사에 한하지 않고, 예컨대, 4회 반사의 더브레스 프리즘, 4회 반사의 포로 프리즘중 어느 하나를 사용해도 된다. 즉, 광학계 도입용 프리즘(22B)이 홀수회의 반사를 갖고, 광학계 도입용 프리즘(45)은 2회 반사에 한하지 않으며, 짝수회의 반사이면 된다. 또 2개의 광학계 도입용 프리즘 중, 한쪽이 홀수회의 반사이고, 다른 쪽이 짝수회의 반사이면 된다.
또 도시한 바와 같이 팬타고날 프리즘을 사용한 경우는, 제1 광학수단(25A)의 전방에서 2회 반사 프리즘(45)으로 2회 반사시키므로, 제1 광학수단(25A)을 2회 반사 프리즘(45)에 근접시킬 수 있고, 이 점으로부터도 광학 검지장치(10)의 소형화가 도모된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태를 도시한다. 본 실시형태는, 광학계 도입용 프리즘으로서, 상기 실시형태의 2회 반사 프리즘(45) 대신에, 2매의 미러(46, 47)를 사용한 것이다. 이와 같이 구성하여도 상기 실시형태와 동일한 효과가 얻게 된다. 또 미러(46, 47)를 사용한 경우에는, 프리즘을 사용하는 경우에 발생하는 색 수차(收差) 등의 각종 수차를 억제할 수가 있다. 이 미러는 상기 실시형태와 마찬가지로, 2개에 한하지 않고 짝수이면 된다.
더욱이, 제1 및 제2 조명수단(30A, 30B)은 본 발명의 요지와 직접 관계없으나, 제1 및 제2 조명수단(30A, 30B) 및 제1 및 제2 하프 미러(31A, 31B)는, 광학 프로브(20)의 이동에 의해, 제1 및 제2 조명수단(30A, 30B)이 본딩 장치의 반도체 칩(4), 본딩 헤드(5), 칩용 척(6) 등에 간섭하지 않는 위치이면 어느 곳에 설치해도 된다.
본 발명에 의하면, 광학 프로브는, 제1 및 제2 부품의 제1 및 제2 상을 상이한 방향으로 반사시키는 제1 및 제2 수상용 프리즘과, 상기 제1 수상용 프리즘을 통과한 제1 상을 짝수회 반사시켜서 상기 제1 광학수단으로 이송하는 제1 광학계 도입용 프리즘 또는 미러와, 제2 수상용 프리즘을 통과한 제2 상을 홀수회 반사시켜서 상기 제2 광학수단으로 이송하는 제2 광학계 도입용 프리즘 또는 미러로 이루어지므로, 광학 검지장치의 소형화가 도모된다.

Claims (2)

  1. 대향하여 위치된 2개의 부품 사이에 이동가능한 광학 프로브와, 이 광학 프로브로부터의 상기 2개의 부품의 각각의 상을 결상시키는 제1 및 제2 광학수단과, 이 제1 및 제2 광학수단에 의한 결상을 촬상하는 제1 및 제2 촬상수단으로 이루어지는 광학 검지장치를 구비하고, 상기 광학 검지장치의 검지결과에 의거하여 2개의 부품을 위치 꼭 맞춤시킨 후, 본딩하는 본딩 장치에 있어서,
    상기 광학 프로브는, 제1 및 제2 부품의 제1 및 제2 상을 상이한 방향으로 반사시키는 제1 및 제2 수상용 프리즘과, 상기 제1 수상용 프리즘을 통과한 제1 상을 짝수회 반사시켜서 상기 제1 광학수단으로 이송하는 제1 광학계 도입용 프리즘 또는 미러와, 제2 수상용 프리즘을 통과한 제2 상을 홀수회 반사시켜서 상기 제2 광학수단으로 이송하는 제2 광학계 도입용 프리즘 또는 미러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 광학계 도입용 프리즘은, 펜타고날 프리즘, 다하 프리즘, 2회 반사의 45도 편각 프리즘, 2회 반사의 30도 편각 프리즘, 4회 반사의 더브레스 프리즘, 4회 반사의 포로 프리즘중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
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