KR100779613B1 - 본딩 장치 및 본딩 방법 - Google Patents

Abstract

본딩 장치의 칩의 픽업에 대하여 그 이물질 제거를 더 충분히 행하는 것을 가능하게 하는 것이다.

본딩 장치(10)는 복수의 칩(8)이 배열되어 유지되는 웨이퍼 링(12)과, 칩을 흡인 유지하여 반송하는 콜릿(20)과, 웨이퍼 링(12)과 콜릿(20) 등의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기(30)와, 칩(8)에 이온화된 가스를 분사하는 분사부(40)와, 이온화된 가스를 흡인하는 덕트부(50)를 포함하여 구성된다. 여기서, 웨이퍼 링(12)의 하부에는 콜릿(20)의 바로 아래에서 칩(8)을 밀어올리는 푸시업 핀(18)을 갖는 푸시업 스테이지(16)가 배치된다. 분사부(40)는 푸시업 타이밍의 직전에만 칩에 대하여 이온화된 가스를 분사한다.

익스팬드 필름, 웨이퍼, 웨이퍼 링, 푸시업 핀, 푸시업 스테이지, 플랫 콜릿, 제전기, 이온화된 가스, 본딩 장치, 분사 수단

Description

본딩 장치 및 본딩 방법{BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 실시 형태에서의 본딩 장치의 픽업 처리에 필요한 부분의 구성을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 실시 형태의 본딩 장치에 사용되는 플랫 콜릿의 저면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 실시 형태에서의 본딩 장치의 픽업 처리에서의 각 처리 순서의 흐름을 도시한 흐름도이다.

도 4는 다른 실시 형태의 본딩 장치의 구성을 도시한 도면이다.

<부호의 설명>

8 : 칩 10, 100 : 본딩 장치

12 : 웨이퍼 링 14 : 익스팬드 필름

16 : 푸시업 스테이지 18 : 푸시업 핀

20 : 콜릿 22 : 관통 구멍

24 : 홈 26 : 흡인 분사부

30 : 제전기 32, 42 : 가압 가스원

34, 46 : 이오나이저 36, 48 : 노즐

40 : 분사부 44, 64 : 밸브

50 : 덕트부 52, 62 : 진공원

54 : 흡인 덕트 60 : 흡인부

66 : 전환부 70 : 웨이퍼 링 액추에이터

72 : 푸시업 액추에이터 74 : 콜릿 액추에이터

80 : 제어부 82 : 제전 작동 처리 모듈

84 : 위치 결정 처리 모듈 86 : 분사 처리 모듈

88 : 푸시업 처리 모듈 90 : 픽업 처리 모듈

본 발명은 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 링으로부터 콜릿에 의해 칩을 흡인 유지하고 반송하여 본딩을 수행하는 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스 등의 칩을 회로 기판 등에 본딩하려면 복수의 칩을 정렬 배치하여 유지하는 칩 트레이로부터, 혹은 다이싱된 칩을 익스팬드 필름 상에 유지하는 웨이퍼 링으로부터 콜릿에 의해 칩을 흡인 유지하여 본딩 스테이지 등으로 반송하는 소위 다이 픽업 공정 처리가 이루어진다. 이 공정에서 칩에 부착된 이물질 혹은 칩의 파편 등을 제거하는 것이 바람직하다.

예컨대 특허 문헌 1에는, 피 본딩 부재가 프리 얼라이먼트용 툴에 위치 결정되고, 그 후 본딩 툴에 의해 피 본딩 부재가 픽업되어 소정의 위치로 이동되어 본 딩되는 다이 본딩 장치에 있어서, 에어 블로우 관에 의해 피 본딩 및 그 주변의 이물질을 제거하는 에어 블로우 관이 개시되어 있다. 여기서는 피 본딩 부재가 프리 얼라이먼트용 툴에 의해 기울어짐이 수정되고, 이어서 피 본딩 부재 고정용 진공 처리관에 의해 피 본딩 부재가 고정되고, 고정 후에 에어 블로우 관에 의한 에어 블로우에 의해 이물질이 제거되고, 그 에어 블로우는 고정용 진공 처리가 종료되기 전까지 종료되고, 그 후 본딩 툴에 의해 피 본딩 부재가 픽업된다.

또한 특허 문헌 2에는, 반도체 장치의 번인 보드에 클리닝 유체를 분사함과 동시에, 분사된 클리닝 유체를 번인 보드 내의 이물질과 함께 흡인하는 것이 개시되어 있다. 여기서는, 클리닝 헤드를 번인 보드 본체의 소켓에 씌우고, 분사공으로부터 압축 에어를 공급하여 소켓 내에 부착된 이물질을 분사 클리닝 헤드의 흡인공으로부터 소켓 내의 에어가 흡인된다. 그리고, 분사공 내에 제전용 전극을 설치하고, 압축 에어를 이 제전용 전극에 의해 이온화한 후에 분사하는 것도 기술되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 소 63-87728호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평 8-8219호 공보

최근 두께가 얇은 칩이나 소위 Low-k(유전율이 작은 절연층) 프로세스가 적용된 칩과 같이 잘 휘어지는 칩의 본딩이 요구되게 되었다. 이러한 칩의 취급에는 종래의 강성이 충분히 있는 칩과 달리 세심한 주의가 필요하다.

예컨대 두께가 100μm 이상이고 강성이 충분히 있는 일반적인 칩의 픽업에는 테두리에 테이퍼 벽을 가져 칩 외주를 파지하는 소위 테이퍼 콜릿이 일반적으로 사용된다. 이 테이퍼 콜릿은 칩의 외주를 이 테이퍼 벽으로 지탱하여 칩 상면에 공간을 형성하고, 이 공간을 진공 처리함으로써 칩을 흡인 유지한다. 이와 같이 칩의 테두리를 지탱하여 칩의 일측 면을 진공 처리하므로 두께가 50μm 등과 같이 강성이 낮은 칩은 휘어 손상을 일으킬 가능성이 있다. 따라서, 휨을 억제할 수 있도록 평탄면을 가지며, 이 평탄면을 칩의 일측 면에 접촉시키는 플랫 콜릿이 사용된다.

그러나, 종래의 테이퍼 콜릿은 칩 외주에만 접촉되어 있으므로 칩 상면에 다소의 이물질이 있어도 그로 인한 손상이 발생하지 않았으나, 플랫 콜릿은 칩 상면과 접촉하기 때문에 칩 상에 이물질이나 칩의 파편 등이 있으면, 칩과 콜릿 사이에 칩의 파편이 끼어 칩 상면의 손상의 위험성이 현저하게 많아진다. 특히, 최근 생산에서 생산되는 박형이고 Low-k 기술을 사용한 칩은 강성이 낮기 때문에 종래보다 손상되기 쉬운 경향이 있다.

아울러 종래 기술에서는, 에어 블로우에 의해 이물질 등을 날려버리는 것이 개시되는데, 날려버린 이물질이 플랫 콜릿에 부착되면 그것이 종래에는 문제가 되지 않은 정도의 크기 혹은 빈도라도 강성이 낮은 칩에 대해서는 문제가 될 수 있다. 또한 이물질 제거를 충분히 수행하기 위하여 에어 블로우의 분사법을 세게 하는 것을 생각할 수 있는데, 너무 세게 하면 칩 자체가 날아가게 된다. 이와 같이 종래 기술에서는 휘기 쉽고 강성이 낮은 칩의 픽업에 대하여 그 이물질 제거가 아직 불충분하다.

본 발명의 목적은 칩의 픽업에 대하여 그 이물질 제거를 더 충분히 수행하는 것을 가능하게 하는 본딩 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 본딩 장치는, 익스팬드 필름에 접착되며, 복수의 칩에 다이싱된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 링과, 웨이퍼 링 상의 임의의 칩을 소정의 타이밍에서 밀어올리는 푸시업 핀을 갖는 푸시업 스테이지와, 푸시업 핀에 의해 밀려올라간 칩을 흡인하고 유지하여 반송하는 콜릿으로서, 칩과 서로 마주보는 면이 평탄한 플랫 콜릿과, 웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기(除電器)와, 플랫 콜릿의 근방에 배치되며, 푸시업 타이밍의 직전에만 밀려올라가는 임의의 칩에 이온화된 가스를 분사하는 분사 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 본딩 장치는, 익스팬드 필름에 접착되며, 복수의 칩에 다이싱된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 링과, 웨이퍼 링 상의 임의의 칩을 소정의 타이밍에서 밀어올리는 푸시업 핀을 갖는 푸시업 스테이지와, 푸시업 핀에 의해 밀려올라간 칩을 흡인하고 유지하여 반송하는 콜릿으로서, 칩과 서로 마주보는 면이 평탄한 플랫 콜릿과, 웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기와, 플랫 콜릿에 접속되며, 푸시업 타이밍의 직전에만 밀려올라가는 임의의 칩에 이온화된 가스를 분사하는 분사 수단을 구비하고, 플랫 콜릿은 평탄한 면에 개구되는 구멍을 가지며, 그 구멍을 통하여 칩의 흡인을 위한 감압 흡인과 칩에 대한 이온화된 가스의 분사를 바꾸어가면서 수행하는 것을 특징 으로 한다.

또한 본 발명에 따른 본딩 장치에 있어서, 플랫 콜릿의 근방에 설치되며, 분사 수단 및 제전기에 의해 이온화된 가스를 흡인하는 덕트를 구비하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 본딩 방법은, 익스팬드 필름에 접착되며, 복수의 칩에 다이싱된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 링과, 웨이퍼 링 상의 임의의 칩을 소정의 타이밍에서 밀어올리는 푸시업 핀을 갖는 푸시업 스테이지와, 푸시업 핀에 의해 밀려올라간 칩을 흡인하고 유지하여 반송하는 콜릿으로서, 칩과 서로 마주보는 면이 평탄한 플랫 콜릿을 이용하여 본딩을 수행하는 본딩 방법으로서, 웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기를 본딩에 앞서 작동시키는 공정과, 플랫 콜릿에 의해 픽업되는 위치의 임의의 칩의 근방에 이온화된 가스를 분사하는 공정과, 이온화된 가스의 분사를 종료한 후에, 그 칩을 익스팬드 필름에서 플랫 콜릿의 평탄면 쪽으로 밀어올리는 공정과, 플랫 콜릿에 의해 그 칩을 픽업하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 도면을 이용하여 본 발명에 따른 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 본딩 장치는 다이 본딩 장치로서 그 픽업 처리의 부분을 중심으로 설명하나, 다이 본딩 이외에서도 칩 등의 전자 부품을 픽업하는 처리를 포함하는 장치이어도 좋다. 예컨대 플립 칩 본딩 장치이어도 좋다.

<실시예 1>

도 1은 본딩 장치(10)의 픽업 처리에 필요한 부분의 구성도이다. 이 본딩 장치(10)는 칩을 픽업하여 회로 기판에 접합하여 배치하는 소위 다이 본딩 장치이다. 여기서는 본딩 장치(10)의 구성 요소는 아니지만, 복수의 칩(8)도 도시되어 있다.

본딩 장치(10)는 웨이퍼로부터 다이싱된 복수의 칩(8)이 배열되어 유지되는 웨이퍼 링(12)과, 웨이퍼 링(12) 상의 임의의 칩(8)을 소정의 타이밍에서 밀어올리는 푸시업 핀(18)을 갖는 푸시업 스테이지(16)와, 칩(8)을 흡인하고 유지하여 반송하는 콜릿(20)과, 웨이퍼 링(12) 상의 다이싱된 웨이퍼와 콜릿(20)의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기(30)와, 콜릿(20)의 근방에 배치되어 칩(8)에 이온화된 가스를 분사하는 분사부(40)와, 이온화된 가스를 흡인하는 덕트부(50)와, 콜릿(20)에 접속되는 흡인부(60)를 포함하여 구성된다.

또한, 본딩 장치(10)는 웨이퍼 링(12)을 평면 내의 임의의 위치로 이동 구동하는 웨이퍼 링 액추에이터(70)와, 푸시업 핀(18)을 푸시업 구동하는 푸시업 액추에이터(72)와, 콜릿(20)을 상하 방향으로 구동하는 콜릿 액추에이터(74)와, 이들 요소의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부(80)를 포함하여 구성된다.

제어부(80)는 일반적인 본딩 처리 순서 중 픽업 처리의 제어로서 웨이퍼 링(12) 상의 다이싱된 웨이퍼 및 콜릿(20)에 이온화된 가스를 공급하여 제전하는 제전 작동 처리 모듈(82), 웨이퍼 링(12)을 이동 구동하여 칩(8)을 콜릿(20)의 바로 아래에 위치 결정하는 위치 결정 처리 모듈(84), 칩(8)에 이온화된 가스를 분사하는 분사 처리 모듈(86), 칩(8)을 콜릿(20) 쪽으로 밀어올리는 푸시업 처리 모듈 (88) 및 칩(8)을 콜릿(20)으로 흡인 유지하여 픽업하는 픽업 처리 모듈(90)을 포함한다. 이들 기능은 소프트웨어에 의해 실현될 수 있으며, 구체적으로는 대응하는 본딩 프로그램을 실행함으로써 실현될 수 있다. 이들 기능의 일부를 하드웨어에 의해 실현할 수도 있다.

웨이퍼 링(12)은 복수의 칩을 정렬 배치하여 유지하는 기능을 가지며, 상기한 바와 같이 웨이퍼 링(12)의 하부에는 푸시업 핀(18)을 갖는 푸시업 스테이지(16)가 배치된다. 웨이퍼 링(12) 및 푸시업 핀(18)의 동작은 제어부(80)의 제어 하에서 이루어지는데, 특히 웨이퍼 링(12)을 이동시켜 임의의 칩(8)을 콜릿(20)의 바로 아래에 위치 결정시키는 것은 위치 결정 처리 모듈(84)의 기능에 의해 실행되며, 또한 칩(8)을 거기서 밀어올리는 것은 푸시업 처리 모듈(88)의 기능에 의해 실행된다.

웨이퍼 링(12)은 표면이 점착성을 가지며 신장성이 있는 플라스틱으로 된 익스팬드 필름(14)이 붙여진 링 형상의 지그로서, 전체가 웨이퍼 링 액추에이터(70)에 의해 이동 구동되고, 콜릿(20)의 상하 이동축에 수직인 평면 내의 임의의 위치 로 이동 가능하다. 웨이퍼 링 액추에이터(70)로는 XYZ 구동의 모터를 이용할 수 있다.

웨이퍼 링(12)에는 복수의 칩(8)이 분리된 상태에서 정렬 배치되어 유지되는데, 거기에 이르기까지 다음과 같은 공정이 수행된다. 먼저 복수의 칩이 집적 회로 기술에 의해 정렬 배치되어 만들어넣어진 웨이퍼가 제작된다. 그리고 그 웨이퍼는 표면이 점착성을 가지며 신장성이 있는 익스팬드 필름(14)의 표면에 접착된 다. 웨이퍼가 접착된 익스팬드 필름(14)은 웨이퍼 링(12)에 탑재되며, 그 상태에서 다이싱 장치에 걸린다. 다이싱 장치에서는 원반형의 회전 커터에 의해 웨이퍼가 소정의 피치로 복수의 칩(8)으로 분리되기 위한 홈이 가공된다. 이 때의 절삭 부스러기는 세정에 의해 제거된다. 다음, 익스팬드 필름(14)의 신장성을 이용하고 적당한 분리용 지그를 이용하여 다이싱된 홈 부위에서 웨이퍼가 쪼개진다. 웨이퍼 링(12) 상에서 익스팬드 필름(14)을 늘려서 붙이고, 웨이퍼 링(12)에 탑재된다. 이로써 복수의 칩(8)은 익스팬드 필름(14)의 점착성에 의해 고정된 상태에서 개개로 분리된다. 이와 같이 하여 웨이퍼 링(12) 상에 복수의 칩(8)이 정렬 배치되어 유지된다.

푸시업 핀(18)은 익스팬드 필름(14)의 점착성으로 유지되어 있는 칩(8)을 익스팬드 필름(14)의 하측으로부터 밀어올리는 핀으로서, 그에 의해 익스팬드 필름(14)의 신장성을 이용하여 칩(8)을 익스팬드 필름(14)으로부터 벗기기 쉽게 하는 기능을 갖는다. 푸시업 동작은 푸시업 스테이지(16)를 상방으로 밀어올려 익스팬드 필름(14)의 하면에 근접 또는 접촉시키고, 그로부터 푸시업 핀(18)을 상방으로 더 밀어올림으로써 수행할 수 있다. 혹은 처음부터 푸시업 스테이지(16)를 익스팬드 필름(14)에 근접한 곳에 고정 배치하고, 그로부터 푸시업 핀(18)을 밀어올리는 구성이어도 좋다. 푸시업 핀(18)은 푸시업 스테이지(16)에 설치된 상하 방향의 가이드를 따라 상하 이동한다. 푸시업 핀(18)이 상하 이동하는 위치는 칩(8)을 콜릿(20)이 픽업하는 소위 픽업 위치이다. 즉, 푸시업 핀(18)은 콜릿(20)과 서로 마주보며 배치되고, 푸시업 핀(18)의 상하 이동축과 콜릿(20)의 픽업 위치에서의 상하 이동축은 동축으로 배치된다. 푸시업 핀(18)은 제어부(80)의 푸시업 처리 모듈(88)의 기능 하에서 후술하는 시퀀스 타이밍을 따라 푸시업 액추에이터(72)에 의해 푸시업 구동된다. 푸시업 액추에이터(72)로는 플런저 등을 이용할 수 있다.

콜릿(20)은 칩(8)을 픽업 위치에서 픽업하여 흡인 유지하고, 다음 작업 위치, 예컨대 칩의 기울어짐 등을 조정하는 위치 결정 위치 혹은 회로 기판에 다이 본딩하는 본딩 위치 등으로 반송하고, 소정의 처리를 수행하는 기능을 갖는 툴이다. 콜릿(20)은 끝단 부분에서 칩(8)을 유지하는 지지부와, 지지부에 개구되는 관통 구멍(22)을 갖는 통 형상의 부재이다. 관통 구멍(22)은 밸브(64)와 진공원(62)이 직렬로 배치되는 흡인부(60)에 접속된다. 콜릿(20)은 제어부(80)의 픽업 처리 모듈(90)의 기능 하에서 콜릿 액추에이터(74)에 의해 이동 구동된다. 콜릿 액추에이터로는 XYZ 구동 모터 등을 이용할 수 있다. 특히, 픽업 장치에서는 콜릿은 상하 방향으로 이동 구동된다. 즉, 푸시업 핀(18)에 의해 밀려올라간 칩(8) 쪽으로 콜릿(20)은 하강하고, 이를 끝단 부분에서 흡인하여 유지하고, 다시 상승하여 칩(8)을 점착성이 있는 익스팬드 필름(14)으로부터 박리하도록 이동 구동된다.

도 2는 칩(8)과 서로 마주보는 콜릿(20)의 모습을 도시한 저면도이다. 콜릿(20)의 바닥면은 평탄면으로 중심에 관통 구멍(22)이 개구되고, 그 관통 구멍(22)으로부터 방사상으로 복수의 얕은 홈(24)이 외주 쪽으로 설치된다. 따라서, 픽업 위치에서 콜릿(20)이 하강하여 칩(8)에 접촉하고, 이를 관통 구멍(22)에 접속되는 흡인부(60)에 의해 흡인할 때에는 바닥면의 평탄면 전체에서 칩(8)의 표면에 접촉하고, 관통 구멍(22) 및 홈(24)에 의해 흡인된다. 이와 같이 바닥면이 평탄면이고 칩(8)의 표면 전체에 접촉하여 흡인 유지하는 콜릿(20)은 플랫 콜릿이라 불린다. 플랫 콜릿을 이용함으로써 강성이 낮아 잘 휘어지는 칩(8)의 취급에 있어서 칩(8)을 진공 흡인에 의해 변형을 일으키지 않고 흡인 유지할 수 있다.

제전기(30)는 가압 가스원(32), 이오나이저(34), 노즐(36)을 포함하여 구성되며, 웨이퍼 링(12) 상의 다이싱된 웨이퍼와 콜릿(20)의 주위에 이온화된 가스를 공급하고 이들을 제전하는 기능을 갖는다. 제전기(30)의 작동은 제어부(80)의 제전 작동 처리 모듈(82)의 기능 하에서 다음과 같이 제어된다. 제전은 예컨대 콜릿이나 웨이퍼 링(12) 등이 어떤 원인으로 대전할 때 이를 중화하는 것으로, 일반적인 구성에서는 이온화된 가스로 대전된 전하를 중화한다. 이온화된 가스로 장치 혹은 그 요소의 대전을 제전하려면 통상적으로 수 초를 필요로 한다. 이와 같이 이온화된 가스에 의한 제전은 본딩 작업의 사이클 타임에 비하여 상당히 긴 제전 시간을 필요로 하므로, 제전기(30)로부터 공급되는 이온화된 가스는 저속도이어도 충분하지만, 계속 공급되는 것이 필요하다. 따라서, 제전기(30)는 본딩 장치(10)의 전원이 켜지면 본딩 작업에 앞서 그 작동이 시작되고, 그대로 저속도의 유속으로 계속하여 이온화된 가스를 공급하도록 제어된다.

분사부(40)는 가압 가스원(42), 밸브(44), 이오나이저(46), 노즐(48)을 직렬로 접속하여 구성되며, 이온화된 가압 가스를 노즐(48)로부터 칩 표면을 노리고 분사하는 기능을 갖는다. 칩(8)은 상기한 바와 같이 적당한 분리용 지그를 이용하여 웨이퍼가 쪼개져서 분리되는데, 그 때 잔 파편 등을 발생시킬 수 있다. 혹은 다른 원인으로 칩(8)의 표면에 이물질이 부착될 수 있다. 분사부(40)는 이를 칩(8)의 표면에서 날려버리는 기능을 갖는다. 가압 가스원(42)으로는 건조 압축 공기원으로서의 컴프레서 등을 이용할 수 있다.

분사부(40)에서 밸브(44)의 작동이 제어부(80)의 분사 처리 모듈(86)의 기능 하에서 제어되고, 그에 의해 이온화된 가스의 분사의 유속 또는 압력, 유량 및 타이밍이 제어된다. 분사는 칩(8)의 표면에 부착된 이물질 등을 충분히 제거할 수 있는 유속 및 유량으로 수행되며, 그 때 칩(8) 자체가 날아가지 않도록 칩(8)이 익스팬드 필름(14)의 점착성으로 확실히 유지되어 있는 동안에 이루어진다. 즉, 푸시업 핀(18)에 의해 칩(8)이 밀려올라가기 직전에 매우 단시간 이온화된 가스가 분사된다. 매우 단시간으로 하는 것은 본딩에 요구되는 사이클 타임이 상당히 단시간이기 때문이다. 예컨대 분사 시간은 약 0.1 초정도로 수행되는 것이 바람직하다. 이 단시간에서도 가압 가스원(42)으로부터의 분사 가스의 압력을 예컨대 수 atm 정도로 하여 강한 흐름을 칩(8)에 줌으로써 칩(8)에 부착된 일반적인 이물질을 상당히 제거할 수 있다.

이오나이저(46)는 제전기(30)의 이오나이저(34)와 동일한 기능을 가지며, 분사 가스를 이온화하는 기능을 갖는 장치이다. 분사 가스는 상기한 바와 같이 일반적으로 건조 가스가 사용되는데, 이것이 큰 유속으로 흐름으로써 그 상태에서는 칩(8)이나 콜릿(20) 등을 대전시킬 우려가 있다. 따라서, 가압 가스는 내뿜기 전에 이오나이저(46)에서 이온화된다. 이오나이저는 분사 타이밍과 무관하게 항상 작동 상태가 된다. 가스의 이온화 자체는 순간적으로 이루어지므로, 이에 따라 가압 가스의 분사에 의한 대전을 방지할 수 있다.

노즐(48)은 이온화된 가스의 내뿜기 방향을 규제하는 가스 공급로이며, 예컨대 파이프 등으로 구성된다. 상기한 바와 같이 픽업 위치에서 웨이퍼 링(12)은 평면 내를 이동하는데, 콜릿(20)과 푸시업 핀(18)과 밀려올라가는 칩(8)의 평면 위치는 바뀌지 않으므로, 노즐(48)의 끝단은 이 픽업 위치에서의 칩(8)의 표면 쪽으로 배치된다. 또한 노즐(48)의 끝단은 웨이퍼 링(12)의 평면 이동에 간섭하지 않도록 배치된다. 배치의 일례를 들면, 웨이퍼 링(12)의 상면으로부터 약 10mm 상방에서 푸시업 핀(18)의 평면 중심 위치로부터 평면적으로 약 10mm 떨어진 곳에 노즐(48)의 끝단이 오도록 배치할 수 있다.

상기한 예에서 분사 타이밍은 다음과 같이 제어된다. 즉, 웨이퍼 링(12)이 이동 구동되고, 다음으로 픽업될 칩(8)이 픽업 위치에 위치 결정되면, 분사부(40)의 기능에 의해 즉시 약 0.1초 간 이온화된 가스가 칩(8)의 표면에 분사된다. 이 약 0.1초의 분사가 끝나면 곧바로 푸시업 핀(18)이 푸시업 구동되고, 분사에 의해 이물질 등이 제거된 칩(8)을 콜릿(20) 쪽으로 밀어올린다. 즉, 푸시업 타이밍의 직전에만 단시간의 분사가 수행된다.

이와 같이 분사부(40)는 제전기(30)와 유사한 구성을 가지고 있는데, 제전기(30)가 계속하여 저속의 이온화 가스를 공급하여 어느 정도의 시간 동안 웨이퍼 링(12) 및 콜릿(20)을 제전하는 것인 데 반해, 상당한 유속의 이온화 가스를 단시간 칩(8)에 분사하여 칩(8)에 부착되는 이물질 등을 날려버리는 것인 점에서 다르다. 즉, 제전기(30)에서의 이오나이저(34)는 제전용 이온화된 가스를 생성하는 기능을 갖는 것인데, 분사부(40)에서의 이오나이저(46)는 분사용 가스에 의한 대전 방지를 위하여 가스를 이온화하는 기능을 갖는 것이다.

덕트부(50)는 진공원(52)과 흡인 덕트(54)를 포함하여 구성되며, 제전기(30)에 의해 이온화된 가스와 분사부(40)에 의해 이온화된 가스를 모아서 배기하는 기능을 갖는다. 흡인 덕트(54)는 픽업 포지션을 사이에 두고 분사부(40)의 노즐(48)과 반대 측에서 대략 대칭적인 위치 관계로 배치되는 것이 바람직하다. 흡인 덕트(54)의 개구는 분사부(40)의 노즐(48)의 끝단과 서로 마주보는 측벽 이외에, 천정부 및 바닥면부에도 설치된다. 측벽 및 바닥면부의 개구는 웨이퍼 링(12)의 표면을 따라 분사부(40)에 의해 분사된 가스를 회수할 수 있고, 측벽 및 천정부의 개구는 제전기(30)에 의해 이온화된 가스를 회수할 수 있다.

상기 구성의 본딩 장치(10)의 작용, 특히 제어부(80)의 각 기능의 내용에 대하여 도 3에 도시한 흐름도를 이용하여 설명한다. 도 3의 흐름도는 본딩 장치(10)의 픽업 처리에서의 각 처리 순서의 흐름을 도시한 것이다. 본딩 장치(10)에 전원등이 투입되어 초기화가 이루어지면, 제어부(80)의 제전 작동 처리 모듈(82)의 기능에 의해 제전기(30)의 작동이 개시된다(S10). 이 작동은 구체적인 본딩 작업에 앞서 먼저 수행된다. 구체적인 본딩 작업이란 다음에 설명하는 S12에서 S20이다. 그 이유는, 제전기(30)는 이온화된 가스에 의해 웨이퍼 링(12) 상의 다이싱된 웨이퍼, 콜릿(20) 등을 제전하는 것인데, 상기한 바와 같이 제전에 시간이 걸리기 때문이다. 제전기(30)의 작동은 본딩 장치(10)의 전원이 켜져 있는 동안 계속하여 수행된다. 이에 따라, 이온화된 가스가 본딩 장치(10)의 각 요소, 특히 웨이퍼 링(12), 콜릿(20) 등에 계속 공급되고, 이들이 항상 충분히 제전된 상태로 유지된다. 또한 이온화된 가스는 덕트부(50)에 의해 흡인되므로, 제전에 따라 웨이퍼 링(12), 콜릿(20) 등에 대전에 의해 부착되어 있던 이물질 등이 박리되고, 이온화된 가스와 함께 덕트부(50)에 의해 외부로 배출 제거된다. 덕트부(50)의 시동은 제전기(30)의 시동과 동시이어도 좋고 혹은 늦추어도 좋으나, 구체적인 본딩 작업 이전에 시동된다.

제전기(30)의 작동 개시로부터 제전에 충분한 시간, 예컨대 수 초 경과하면, 구체적인 본딩 처리가 시작된다. 여기서는 먼저, 위치 결정 처리 모듈(84)의 기능에 의해 칩(8)의 픽업 위치에 대한 위치 결정이 이루어진다(S12). 즉, 콜릿 액추에이터(74)에 커맨드가 제공되어 콜릿(20)을 픽업 위치로 이동시킨다. 픽업 위치는 상기한 바와 같이 푸시업 핀(18)의 위치이며, 이에 의해 콜릿(20)은 푸시업 핀(18)의 바로 위와 서로 마주 보는 위치로 이동된다. 이어서, 웨이퍼 링 액추에이터(70)에 커맨드가 제공되고, 픽업될 칩(8)이 픽업 위치에 오도록 웨이퍼 링(12)이 이동 구동된다. 이에 따라, 콜릿(20)의 바로 아래, 푸시업 핀(18)의 바로 위에 픽업될 칩(8)이 위치 결정된다.

위치 결정이 되면, 분사 처리 모듈(86)의 기능에 의해 분사부(40)의 밸브(44)에 커맨드고 제공되고, 상기한 예에서 약 0.1초 간 이온화된 가스가 칩(8)의 표면 쪽으로 분사된다(S14). 이온화된 가스의 압력은 상기한 예에서 수 atm이다. 이에 따라, 칩(8)은 익스팬드 필름(14)의 점착성에 의해 확실히 유지된 채, 부착되어 있는 이물질 등이 날아가 이온화된 가스와 함께 덕트부(50)에 의해 외부로 배출 제거된다. 한편, 웨이퍼 링(12), 콜릿(20) 등은 제전기(30)의 작용에 의해 충분히 제전되어 있으므로, 날아간 이물질 등은 웨이퍼 링(12) 상의 다이싱된 웨이퍼, 콜릿(20) 등에 재부착되지 않고 그대로 덕트부(50)에 흡인된다.

단시간의 분사에 이어, 푸시업 처리 모듈(88)의 기능에 의해 푸시업 액추에이터(72)에 커맨드가 제공되어 칩(8)의 푸시업이 이루어진다(S16). 이에 따라, 익스팬드 필름(14)으로부터 칩(8)이 벗겨지기 쉬워진다. 그리고, 픽업 처리 모듈(90)의 기능에 의해 콜릿 액추에이터(74) 및 흡인부(60)에 커맨드가 제공되어 콜릿(20)이 픽업 위치에서 하강하고 밀려올라가 벗겨지기 쉬워진 칩(8)의 표면 전체를 콜릿(20)으로 흡인 유지하고, 다시 상승하여 칩(8)을 익스팬드 필름(14)으로부터 분리하여 픽업한다(S18). 그리고, 본딩 위치에 칩(8)을 반송하고, 다이 본딩이 수행된다(S20).

그리고, 웨이퍼 링(12)에서 본딩될 모든 칩(8)에 대하여 본딩이 종료되었는지 여부가 판단되고(S22), 종료되었다고 판단되지 않을 때에는 S12로 돌아가고, 다음 칩(8)에 대하여 S12에서 S20의 처리가 수행된다. 모든 칩(8)에 대한 처리가 종료되었다고 판단되면, 제전기(30)의 작동이 정지된다(S24). 덕트부(50)의 작동도 동시에 정지된다.

이와 같이, 항상 제전을 행하고 있는 상태 하에서 칩을 밀어올려 픽업하기 직전에만 이온화된 가스를 단시간 강한 흐름으로 칩에 분사함으로써 종래에 비하여 효과적으로 칩에 부착된 이물질 등을 제거하고, 콜릿 등에 대한 재부착을 방지할 수 있다. 이에 따라, 픽업에 있어서 칩과 플랫 콜릿 사이에 이물질 등이 개재하는 것을 방지할 수 있고, 강성이 낮고 잘 휘어지는 칩 등을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.

<실시예 2>

상기에서는 분사부를 콜릿과 별도로 설치하였으나, 콜릿의 흡인 구멍을 이용하여 칩의 흡인 유지에 앞서 이온화된 가스를 콜릿의 끝단으로부터 칩에 분사할 수도 있다. 도 4는 플랫 콜릿의 평탄면에 개구되는 구멍을 흡인용과 분사용으로 구분하여 사용하는 본딩 장치(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1과 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.

도 4에서, 도 1의 본딩 장치(10)의 구성과 다른 것은 콜릿과 내뿜기부에 대한 부분으로서, 이 본딩 장치(100)에서는 콜릿(20)에서 관통 구멍(22)이 칩(8)을 흡인하기 위해서뿐만 아니라, 칩(8)의 표면에 이온화된 가스를 분사하기 위해서도 이용된다.

그리고, 칩(8)을 흡인 유지하기 위한 진공원(62) 및 밸브(64)의 흡인 계열 라인과 칩(8)에 이온화된 가스를 분사하기 위한 가압 가스원(42) 및 밸브(44) 및 이오나이저(46)의 분사 계열 라인이 전환부(66)에 접속되어 흡인 분사부(26)를 구성한다. 흡인 분사부(26)의 2개의 계열 라인이 흡인 구멍에 접속되는 타이밍은 제어부(80)에 의해 제어된다.

관통 구멍(22)은, 도 2에서 설명한 바와 같이, 콜릿의 바닥면의 평탄면의 중앙에 개구되는 구멍이다. 관통 구멍(22)은 흡인 분사부(26)의 전환부(66)에 접속된다. 전환부(66)는 관통 구멍(22)에 대한 접속을 흡인 계열 라인 또는 분사 계열 라인으로 할 것인지, 혹은 어느 것에도 접속하지 않고 개방단, 즉 대기압으로 개방 할 것인지를 선택하는 기능을 갖는다.

전환부(66)의 선택에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다. S10의 제전기 작동 공정에서는 관통 구멍(22)을 대기압으로 개방한다. S12의 위치 결정 공정시에도 관통 구멍(22)을 대기압으로 개방한 상태이다.

S14의 분사 공정에서는 관통 구멍(22)을 분사 계열 라인에 접속한다. 즉, 가압 가스원(42)-밸브(44)-이오나이저(46)의 계열이 관통 구멍(22)에 접속되고, 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 제어부(80)의 분사 처리 모듈(86)의 기능에 의해 밸브(44)가 제어되어 단기간에 강한 흐름의 이온화된 가스가 콜릿(20)의 관통 구멍(22)을 통하여 칩(8)의 표면에 분사된다. 단기간이란 상기한 예에서는 0.1초이며, 강한 흐름이란 가압 가스원(42)의 압력이 수 atm이다. 분사 공정 후의 S16의 푸시업 공정에서는 관통 구멍(22)은 대기압으로 개방된다.

S18의 픽업 공정에서는 관통 구멍(22)은 흡인 계열 라인에 접속된다. 즉, 진공원(62)-밸브(64)의 계열이 관통 구멍(22)에 접속되고, 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 제어부(80)의 픽업 처리 모듈(90)의 기능에 의해 콜릿(20)의 관통 구멍(22)을 통하여 칩(8)이 흡인 유지된다. S20의 본딩 공정에서는 칩(8)의 반송 중 및 다이 본딩 중에는 그대로 관통 구멍(22)과 흡인 계열 라인이 접속된 채로, 본딩 종료 후에는 대기압에 관통 구멍(22)이 접속된다.

이와 같이 콜릿의 관통 구멍에 대한 접속을 대기압, 분사 계열 라인, 흡인 계열 라인 사이에서 전환함으로써 분사 공정과 흡인 공정이 중복되지 않게 된다. 따라서, 이온화된 가스의 강한 분사시에는 푸시업도 흡인도 이루어지지 않고 분사 에 의해 칩이 날아가지도 않는다. 또한 분사가 콜릿의 관통 구멍을 통하여 칩의 바로 위로부터 수행되므로, 콜릿의 바로 아래의 이물질 등을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 플랫 콜릿의 평탄면과 칩의 표면 사이에 이물질 등이 개재되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 분사를 위한 특별한 노즐을 설치할 필요가 없다.

상기 구성에 의해, 플랫 콜릿의 근방에 배치되며, 푸시업 타이밍 직전에만 밀려올라가는 임의의 칩에 이온화된 가스를 분사하는 분사 수단을 구비하므로, 밀려올라가 콜릿에 의해 흡인되기가 용이해진 상태에서는 칩에 가스가 분사되지 않는다. 이에 따라, 칩이 분사된 가스에 의해 날아가는 것을 방지하여 칩의 주위의 이물질을 날려버릴 수 있다. 또한 가스는 이온화되어 있으므로, 분사 시의 대전을 방지할 수 있다.

또한 웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기를 구비하므로, 웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿은 제전되어, 불어날린 이물질이 이들에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 일반적으로 이온화된 가스를 이용하여 장치 등을 제전하려면 수 초를 필요로 한다. 본딩의 픽업 사이클은 이 제전 시간보다 훨씬 짧으므로, 이온화된 가스의 공급은 본딩 장치를 사용하고 있는 동안 항상 수행하고 있는 것이 바람직하다.

또한 플랫 콜릿은 평탄한 면에 개구되는 구멍을 가지며, 그 구멍을 통하여 칩의 흡인을 위한 감압 흡인과 칩에 대한 이온화된 가스의 분사를 바꾸어가면서 수 행하도록 하므로, 특별한 분사 노즐 등을 설치할 필요가 없다. 또한 칩에 대한 이온화된 가스의 분사가 칩의 바로 위에서 주변 쪽으로 가스가 흐르도록 수행되므로 플랫 콜릿의 바로 아래의 이물질의 제거가 보다 효율적이게 된다.

또한 플랫 콜릿의 근방에 분사 수단 및 제전기에 의해 이온화된 가스를 흡인하는 덕트가 설치되므로, 불어날린 이물질 및 제전에 의해 제거된 이물질 등이 효율적으로 모여 배출 제거된다.

또한 상기 구성에 의해 본딩 작업에서는 먼저 제전기가 작동되고, 그 후에 칩의 근방에 이온화된 가스가 분사되고, 분사를 종료한 후에 그 칩이 밀려올라가 플랫 콜릿에 의해 픽업된다. 이에 따라, 충분한 제전 시간을 확보할 수 있고, 칩으로부터 이물질을 날려버림과 함께, 그 재부착을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 익스팬드 필름에 접착되며, 복수의 칩에 다이싱된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 링과,

   웨이퍼 링 상의 임의의 칩을 소정의 타이밍에서 밀어올리는 푸시업 핀을 갖는 푸시업 스테이지와,

   푸시업 핀에 의해 밀려올라간 칩을 흡인하고 유지하여 반송하는 콜릿으로서, 칩과 서로 마주보는 면이 평탄한 플랫 콜릿과,

   웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기와,

   플랫 콜릿의 근방에 배치되며, 푸시업 타이밍의 직전에만 밀려올라가는 임의의 칩에 이온화된 가스를 분사하는 분사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
2. 익스팬드 필름에 접착되며, 복수의 칩에 다이싱된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 링과,

   웨이퍼 링 상의 임의의 칩을 소정의 타이밍에서 밀어올리는 푸시업 핀을 갖는 푸시업 스테이지와,

   푸시업 핀에 의해 밀려올라간 칩을 흡인하고 유지하여 반송하는 콜릿으로서, 칩과 서로 마주보는 면이 평탄한 플랫 콜릿과,

   웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿의 주위에 이온화된 가스를 공급하는 제전기와,

   플랫 콜릿에 접속되며, 푸시업 타이밍의 직전에만 밀려올라가는 임의의 칩에 이온화된 가스를 분사하는 분사 수단을 구비하고,

   플랫 콜릿은 평탄한 면에 개구되는 구멍을 가지며, 그 구멍을 통하여 칩의 흡인을 위한 감압 흡인과, 칩에 대한 이온화된 가스의 분사를 바꾸어가면서 수행하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 플랫 콜릿의 근방에 설치되며, 분사 수단 및 제전기에 의해 이온화된 가스를 흡인하는 덕트를 구비하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
4. 익스팬드 필름에 접착되며, 복수의 칩에 다이싱된 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 링과,

   웨이퍼 링 상의 임의의 칩을 소정의 타이밍에서 밀어올리는 푸시업 핀을 갖는 푸시업 스테이지와,

   푸시업 핀에 의해 밀려올라간 칩을 흡인하고 유지하여 반송하는 콜릿으로서, 칩과 서로 마주보는 면이 평탄한 플랫 콜릿을 이용하여 본딩을 수행하는 본딩 방법으로서,

   웨이퍼 링 상의 다이싱된 웨이퍼와 플랫 콜릿의 주위에 이온화된 가스를 공 급하는 제전기를 본딩에 앞서 작동시키는 공정과,

   플랫 콜릿에 의해 픽업되는 위치의 임의의 칩의 근방에 이온화된 가스를 분사하는 공정과,

   이온화된 가스의 분사를 종료한 후에, 그 칩을 익스팬드 필름에서 플랫 콜릿의 평탄면 쪽으로 밀어올리는 공정과,

   플랫 콜릿에 의해 그 칩을 픽업하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.

Images