KR100919791B1

KR100919791B1 - 범프 본딩 장치

Info

Publication number: KR100919791B1
Application number: KR1020070122564A
Authority: KR
Inventors: 야스유키 고마치
Original assignee: 가부시키가이샤 신가와
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-10-01
Also published as: KR20080080898A; JP4700639B2; TWI343613B; JP2008218667A; TW200837853A

Abstract

범프 본딩 장치에 있어서 얇은 반도체 다이의 본딩 스테이지 상에서의 이동을 원활하게 고속으로 행한다. 또한 얇은 반도체 다이의 가장자리 부분에 범프의 형성을 행한다.

스테이지 기판(16)으로부터 단차를 가지고 배치된 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)과 반도체 다이(21)의 코너면(23)에 접하는 두께를 갖는 위치 수정 클릭(25)에 의해 본딩 스테이지(13) 표면으로부터 그 일부가 밀려나오도록 코너부(17)에 올려진 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)에 접할 때까지 본딩 스테이지(13)의 코너부(17)를 향하여 이동시켜 반도체 다이(21)의 위치 수정을 행하는 위치 수정 클릭 이동 기구(12)를 구비한다. 위치 수정 클릭 이동 기구(12)는 본딩 스테이지(13)의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 반도체 다이(21)의 위치 수정을 행한다.

Description

범프 본딩 장치{BUMP BONDING DEVICE}

본 발명은 범프 본딩 장치의 구조에 관한 것이다.

IC 등의 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 반도체 다이의 전극 패드 상에 돌기 전극으로서의 범프를 형성하는 범프 본딩 공정이 있다. 이 범프 본딩 공정은 와이어의 선단에 형성된 볼을 반도체 다이의 전극 패드 상에 열 및 초음파 진동을 주면서 내리눌러 금속 접합시킨 후, 볼의 밑동으로부터 와이어를 절단하고, 반도체 다이의 전극 패드 상에 범프를 형성하는 공정으로서, 범프 본딩 장치에 의해 행해진다.

범프 본딩 장치에서는 예컨대 다음과 같이 범프 본딩이 행해진다. 먼저, 콜릿에 의해 다이싱한 반도체 다이를 진공 흡착하여 다이 트레이에서 본딩 스테이지 상으로 이송한다. 반도체 다이가 본딩 스테이지 상에 위치하면, 콜릿을 본딩 스테이지의 표면보다 약간 높은 높이까지 강하시킨다. 그리고, 반도체 다이를 흡착하고 있는 콜릿의 진공을 해방함과 아울러, 본딩 스테이지의 흡착공을 진공으로 하여 반도체 다이를 본딩 스테이지 상으로 넘겨준다. 반도체 다이가 본딩 스테이지 상의 인도 위치에 올려지면, 본딩 스테이지의 흡착공의 진공을 해방 또는 미소 진공으로 하여 위치 결정 클릭에 의해 본딩 스테이지 상의 본딩 위치까지 반도체 다이를 이동시킨다. 반도체 다이가 본딩 위치까지 이동하면, 본딩 스테이지의 흡착공을 진공으로 하여 반도체 다이를 흡착 고정하고, 와이어의 선단에 형성된 볼을 반도체 다이의 전극 패드 상에 접합하여 범프를 형성한다(예컨대 특허 문헌 1, 2 참조).

상기한 범프 본딩의 공정에서는 반도체 다이의 콜릿에서 본딩 스테이지로의 인도를 콜릿과 본딩 스테이지와의 흡착공의 진공을 전환함으로써 행하기 때문에 반도체 다이를 정확한 위치에 올려놓기가 어렵다. 따라서 일단 본딩 위치에서 조금 떨어진 인도 위치에 반도체 다이를 올려놓고, 그 후 반도체 다이를 위치 결정 클릭에 의해 본딩 위치로 이동시키는 방법이 이용되고 있다.

특허 문헌 1 또는 2에 개시되어 있는 본딩 장치에서는, 본딩 스테이지를 고정하여 XY 테이블 또는 XY 방향의 구동 기구에 의해 위치 결정 클릭을 구동하여 반도체 다이를 이동시키도록 구성하고 있다. 그러나, 이와 같이 위치 결정 클릭을 XY 방향으로 이동시키는 기구를 이용하면, 반도체 다이를 이동시키기 위하여 필요한 시간이 길어져 고속 본딩에 대응할 수 없다는 문제가 있었다.

따라서, 반도체 다이가 올려진 본딩 스테이지의 이동과 연동시켜 위치 결정 클릭을 이동시키고, 반도체 다이를 본딩 위치로 이동시키는 기구가 제안된 바 있다(예컨대 특허 문헌 3 참조).

또한 특허 문헌 4 내지 6에는 다이 본더에 있어서 반도체 다이를 본딩 콜릿에 흡착시킬 때 반도체 다이의 위치를 수정하는 위치 결정 장치가 기재되어 있다. 특허 문헌 4, 5에 기재되어 있는 위치 결정 장치는 수정 클릭에 의해 반도체 다이를 2방향 또는 4방향으로부터 협지하여 반도체 다이의 위치의 수정을 행하는 것이다. 특허 문헌 6은 위치 어긋남 보정 스테이지 상에 반도체 다이를 놓고, 스테이지 상을 이동하는 수정 클릭에 의해 반도체 다이의 위치를 수정하는 것이다.

[특허 문헌 1] 일본 특개평 11-233555호 공보

[특허 문헌 2] 일본 재표 2000-25360호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특개 2001-223235호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특개소 56-40252호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특개소 63-266849호 공보

[특허 문헌 6] 일본 특개평 11-288956호 공보

특허 문헌 1 내지 3 및 6에 개시되어 있는 바와 같은 위치 결정 클릭은 본딩 스테이지의 표면을 따라 슬라이드하여 본딩 스테이지 상에 올려진 반도체 다이의 단면을 누름으로써 반도체 다이를 이동시키는 것이다. 따라서 위치 결정 클릭과 본딩 스테이지 표면 사이에는 미소한 빈틈이 필요하게 된다.

한편, 최근의 반도체 장치의 박형화에 의해 반도체 다이의 두께도 종래의 것보다 얇아졌으며, 그 두께가 50μm 이하인 것이 사용되게 되었다. 이와 같이 반도체 다이의 두께가 50μm 이하로 되면 위치 결정 클릭과 본딩 스테이지 사이의 미소한 빈틈 속으로 반도체 다이가 들어가게 되어 반도체 다이의 이동을 할 수 없는 경우나, 위치 결정 클릭의 단면이 반도체 다이의 단면에 닿는 면적이 적어져 반도체 다이를 본딩 스테이지의 면을 따라 원활하게 이동시킬 수 없게 된다는 문제가 있었다.

또한 특허 문헌 3에 기재되어 있는 기구에서는, 본딩 스테이지 상의 본딩 위치에 고정된 직교하는 두 면을 갖는 위치 결정 가이드에 위치 결정 클릭으로 반도체 다이를 꽉 눌러 위치 결정을 행하고 있다. 그러나, 반도체 다이의 두께가 50μm 이하로까지 얇아지면 위치 결정 가이드, 위치 결정 클릭의 두께가 반도체 다이의 두께보다 두꺼워지게 되어 반도체 다이의 가장자리 부분의 전극 패드에 범프를 형성할 때 캐필러리 등의 본딩 툴과 위치 결정 가이드 또는 위치 결정 클릭이 간섭하게 되어 범프의 형성을 할 수 없게 된다는 문제가 있었다.

특허 문헌 4, 5에 기재되어 있는 종래 기술의 위치 결정 기구에서는, 반도체 다이를 협지함으로써 위치의 수정을 행하므로 반도체 다이가 얇아지면 협지 시에 반도체 다이를 변형시키게 되는 경우가 있다.

따라서 본 발명은, 얇은 반도체 다이의 본딩 스테이지 상에서의 이동을 원활하게 고속으로 행하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명의 다른 목적은, 얇은 반도체 다이의 가장자리 부분에 범프의 형성을 행하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 범프 본딩 장치는, 반도체 다이를 표면에 흡착 고정하여 범프 본딩을 행하는 본딩 스테이지를 구비하는 범프 본딩 장치로서, 본딩 스테이지의 코너면과 반도체 다이의 코너면에 접하는 두께를 갖는 위치 수정 클릭과, 본딩 스테이지 표면으로부터 그 일부가 밀려나오도록 본딩 스테이지 표면의 코너부에 올려진 반도체 다이의 코너면에 접하는 위치 수정 클릭을 본딩 스테이지의 코너면에 접할 때까지 본딩 스테이지 코너부를 향하여 이동시키는 위치 수정 클릭 이동 기구를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 위치 수정 클릭 이동 기구는 본딩 스테이지가 고정된 슬라이더에 부착되며, 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 위치 수정 클릭을 본딩 스테이지 코너부를 향하여 이동시키도록 하여도 바람직하며, 위치 수정 클릭 이동 기구는 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 위치 수정 클릭을 본딩 스테이지의 코너면으로부터 이간된 퇴피 위치까지 본딩 스테이지 코너부와 반대 방향을 향하여 이동시키는 캠 구동 기구를 구비하도록 하여도 바람직하다. 또한 퇴피 위치는 본딩 시에 위치 수정 클릭과 본딩 툴 사이에 빈틈이 생기는 위치인 것으로 하여도 바람직하며, 퇴피 위치는 위치 수정 클릭과 본딩 스테이지의 코너면과의 이간 거리가 1mm 이상인 위치인 것으로 하여도 바람직하다.

본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 위치 수정 클릭 이동 기구는, 본딩 스테이지가 고정된 슬라이더에 부착된 프레임과, 위치 수정 클릭이 고정된 가동 기판과, 프레임에 부착되며, 가동 기판을 본딩 스테이지의 코너부를 향하는 방향을 따라 안내하는 가이드와, 가이드를 따라 설치되며, 가동 기판을 탄성 바이어스시키는 스프링과, 가동 기판에 부착되며, 스프링과 협동함과 아울러 링크에 결합하여 본딩 스테이지의 이동에 연동하여 가동 기판을 가이드를 따라 이동시키는 동작 암을 갖도록 하여도 바람직하다. 또한 캠 구동 기구는, 프레임에 회전이 자유롭게 부착되고, 일단에 캠 팔로워가 부착되며, 타단이 링크에 결합하여 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 캠 팔로워를 이동시키는 회전 암과, 가동 기판에 설치되며, 캠 팔로워가 결합하여 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 가동 기판을 본딩 스테이지 코너부와 반대 방향을 향하여 이동시킴과 아울러 가동 기판을 위치 수정 클릭이 퇴피 위치에 오는 위치에 유지하는 캠면을 포함하도록 하여도 바람직하다.

본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지의 코너면은 직교하는 두 면이며, 하나의 면이 본딩 스테이지의 이송 방향을 따른 면인 것으로 하여도 바람직하고, 위치 수정 클릭은 본딩 스테이지의 코너면 중 하나의 면에 대하여 45도의 방향으로 이동하도록 하여도 바람직하다.

본 발명은 얇은 반도체 다이의 본딩 스테이지 상에서의 이동을 원활하게 고속으로 행할 수 있다는 효과를 가져온다. 또한 본 발명은 얇은 반도체 다이의 가장자리 부분에 범프의 형성을 행할 수 있다는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구를 보인 평면도이다.

도 2는 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구를 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구의 동작을 설명하는 동작 설명도로서, 위치 수정 클릭이 본딩 스테이지의 코너면에 맞닿은 상태를 보인 도면이다.

도 4는 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구의 동작을 설명하는 동작 설명도로서, 위치 수정 클릭이 본딩 스테이지의 코너면으로부터 퇴피하는 퇴피 동작을 보인 도면이다.

도 5는 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구의 동작을 설명하는 동작 설명도로서, 위치 수정 클릭이 본딩 스테이지의 코너면으로부터 퇴피하는 퇴피 동작을 보인 도면이다.

도 6은 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구의 동작을 설명하는 동작 설명도로서, 위치 수정 클릭이 퇴피 위치에 유지된 상태를 보인 도면이다.

도 7은 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구의 동작을 설명하는 동작 설명도로서, 본딩 스테이지의 복귀 동작을 보인 도면이다.

도 8은 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 기구의 동작을 설명하는 동작 설명도로서, 본딩 스테이지가 초기 위치로 복귀한 상태를 보인 도면이다.

도 9는 본 발명의 범프 본딩 장치에 있어서, 본딩 스테이지와 위치 수정 클릭의 동작을 설명하는 동작 설명도이다.

<부호의 설명>

11 : 범프 본딩 장치, 12 : 위치 수정 클릭 이동 기구,

13 : 본딩 스테이지, 14 : 흡착공,

15a, 23 : 코너면, 15a, 15b, 23a, 23b : 측면,

16 : 스테이지 기판, 17 : 코너부,

18 : 히팅 블록, 19 : 슬라이더,

20 : 가이드, 21 : 반도체 다이,

25 : 위치 수정 클릭, 27a, 27b : 위치 수정면,

31 : 상부 프레임, 32 : 스프링,

33 : 하부 프레임, 35 : 볼트,

37 : 샤프트, 39 : 가이드,

41 : 가동 기판, 42, 43, 44 : 캠면,

45 : 회전 암, 46 : 중심축,

47, 53 : 캠 팔로워, 48 : 스토퍼,

49 : 동작 암, 51 : 링크, 60 : 본딩 툴

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 범프 본딩 장치(11)는, 본딩 스테이지(13)와, 본딩 스테이지(13)가 고정된 히팅 블록(18)과, 히팅 블록(18)이 고정된 슬라이더(19)와, 슬라이더(19)를 안내하는 가이드(20)와, 위치 수정 클릭(25)과, 슬라이더(19)에 부착된 위치 수정 클릭 이동 기구(12)를 구비하고 있다. 위치 수정 클릭 이동 기구(12)는 슬라이더(19)에 고정된 하부 프레임(33)과, 하부 프레임(33)에 부착된 상부 프레임(31)과, 위치 수정 클릭(25)이 고정된 가동 기판(41)과, 상부 프레임(31)에 부착된 가이드(39)와, 상부 프레임(31)에 부착된 샤프트(37)에 부착된 스프링(32)과, 가동 기판(41)에 부착된 동작 암(49)과, 상부 프레임(31)에 회전이 자유롭게 부착된 회전 암(45)을 구비하고 있다. 또한 범프 본딩 장치(11)는 위치 수정 클릭 이동 기구(12)의 동작 암(49) 및 회전 암(45)과 결합하는 링크(51)를 구비하고 있다.

본딩 스테이지(13)는 히팅 블록(18)에 결합되어 있는 스테이지 기판(16)의 상면에 설치된 한 단 높아진 사각 평면으로서, 스테이지 기판(16)의 대략 중앙에 그 코너부(17)가 오도록 배치되어 있다. 코너부(17)는 본딩 스테이지(13)의 코너 부분 또는 능각부로 되어 있다. 본딩 스테이지(13)는 4개의 측면을 가지며, 그 중 2개의 측면은 코너부(17)에 인접하는 직교한 측면(15a, 15b)이고, 각 측면(15a, 15b)은 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하고, 다른 2개의 측면은 스테이지 기판(16)의 측면과 동일면으로 되어 있다. 본딩 스테이지(13)의 상면의 코너부(17) 측에는 반도체 다이(21)를 진공 흡착하는 흡착공(14)이 설치되어 있다. 흡착공(14)은 도시하지 않은 진공 장치에 접속되어 있다.

본딩 스테이지(13)가 형성된 스테이지 기판(16)이 결합되어 고정되어 있는 히팅 블록(18)은 범프 본딩 시에 반도체 다이(21)를 가열하는 히터가 내장되어 있다. 그리고, 히팅 블록(18)은 가이드(20) 상을 안내받는 슬라이더(19)에 고정되어 있다. 가이드(20)는 반도체 다이(21)의 인도 위치와 본딩 위치 사이에서 직선형으로 슬라이더(19)를 안내한다.

이상의 구성에 의해 본딩 스테이지(13)는 스테이지 기판(16), 히팅 블록(18)과 일체가 되어 슬라이더(19)에 고정되며, 슬라이더(19)와 함께 가이드(20)를 따라 반도체 다이(21)의 인도 위치와 본딩 위치 사이를 직선형으로 이동한다.

위치 수정 클릭(25)은 평판 형상으로서, 반도체 다이(21)의 두께보다 두껍고, 선단에 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b) 및 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 구성하는 각 측면(23a, 23b)에 접하는 직교하는 두 면인 위치 수정면(27a, 27b)을 가지고 있으며, 가동 기판(41)에 고정되어 있다. 또한 각 위치 결정면(27a, 27b)은 스테이지 기판(16)의 위가 되도록 배치되어 있다.

위치 수정 클릭 이동 기구(12)의 하부 프레임(33)은 슬라이더(19)에 고정되어 있다. 그리고, 상부 프레임(31)은 하부 프레임에 볼트에 의해 고정되어 있다. 상부 프레임(31)은 슬라이더(19)의 이동 방향에 대하여 45도의 각도에 가이드(39) 및 샤프트(37)가 부착되어 있다. 가이드(39)와 샤프트(37)는 상부 프레임(31)과 일체로 구성되어 있을 수도 있다. 가동 기판(41)은 가이드(39)에 안내되어, 가이드(39)의 방향, 즉 슬라이더(19)의 이동 방향에 대하여 45도의 방향으로 미끄럼 이동이 자유로워지도록 가이드(39)에 결합되어 있다. 또한 가동 기판(41)은 샤프트(37)가 관통하는 관통공을 구비하고 있다. 관통공은 샤프트(37)를 따른 방향, 즉 슬라이더(19)의 이동 방향에 대하여 45도의 방향을 향하여 설치되어 있다. 관통공의 상부 프레임과 반대측에는 샤프트(37)를 관통하도록 스프링(32)이 설치되어 있다. 스프링(32)의 일단은 샤프트(37)에 결합하고, 타단은 가동 기판(41)에 맞닿아 가동 기판(41)을 45도의 각도를 가지고 슬라이더(19) 측으로 탄성 바이어스시키고 있다. 스프링(32)은 코일 스프링일 수도 있고, 판 스프링 등 다른 형상일 수도 있다.

상부 프레임(31)의 가이드(39)와 반대측의 코너부에는 회전 암(45)이 중심축(46)을 중심으로 회전이 자유로워지도록 부착되어 있다. 회전 암(45)은 중심축(46)을 코너부에 갖는 L자형으로서, 일단에는 가동 기판(41)의 캠면(42, 43, 44)과 결합하는 캠 팔로워(47)가 회전이 자유롭게 부착되어 있다. 또한 타단은 원통면 형상으로서 선단 쪽으로 가늘게 되어 있다. 회전 암(45)과 상부 프레임(31) 사이에는 회전 암(45)의 위치를 유지하는 스토퍼(48)가 부착되어 있다. 캠 팔로워(47)를 구비하는 회전 암(45)과 가동 기판(41)에 설치된 캠면(42, 43, 44)은 캠 구동 기구를 구성하고, 회전 암(45)의 회전 동작에 연동하여 가동 기판(41)을 가이드(39)를 따른 방향으로 진퇴시킨다.

가동 기판(41)의 슬라이더(19)와 반대측의 단면에는 슬라이더(19)의 이동 방향에 대하여 각도를 가지고 부착된 동작 암(49)이 부착되어 있다. 또한 동작 암(49)의 슬라이더(19) 측의 면과 회전 암(45)의 원통면측이 결합하는 캠 팔로워(53)가 선단에 부착된 링크(51)가 범프 본딩 장치(11)의 기반에 고정되어 있다.

이상과 같이 구성되어 있는 위치 수정 클릭 이동 기구(12)는 슬라이더(19)와 일체가 되어 슬라이더(19)의 이동 방향으로 이동함과 아울러, 가동 기판(41)이 슬라이더(19)의 이동 방향과 45도의 방향으로 이동함으로써 가동 기판(41)에 고정된 위치 수정 클릭(25)을 슬라이더(19)의 이동 방향에 대하여 45도의 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

이상 설명한 범프 본딩 장치(11)의 반도체 다이(21)의 인도 위치부터 본딩 위치까지의 이동 시의 반도체 다이(21)의 위치 수정 동작에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 3 내지 도 8에 있어서 도면 중의 상 방향이 반도체 다이(21)의 인도 위치로부터 본딩 위치를 향하는 방향이 본딩 스테이지(13)의 이송 방향이고, 반대로 도면 중의 하 방향이 본딩 위치로부터 인도 위치를 향하는 방향이 본딩 스테이지(13)의 복귀 방향이다. 범프 본딩 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 본딩 스테이지(13)를 반도체 다이(21)의 인도 위치로 이동시킨다. 반도체 다이(21)의 인도 위치에 있어서는, 링크(51)의 선단의 캠 팔로워(53)가 가동 기판(41)에 비스듬하게 부착된 동작 암(49)을 도면 중의 비스듬히 상 방향으로 밀어붙임으로써 가동 기판(41)을 가이드(39)를 따라 슬라이더(19)와 45도의 각도의 방향으로 이동시키고 있다. 이 때, 스프링(32)은 링크(51)의 동작 암(49)의 밀어붙임에 의해 압축되어, 가동 기판(41)에 고정되어 있는 위치 수정 클릭(25)은 가동 기판(41)과 마찬가지로 슬라이더(19)의 이동 방향에 대하여 45도의 방향에서 코너부(17)와 반대 방향으로 이동하고, 위치 수정 클릭(25)의 위치 수정면(27a, 27b)은 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)으로부터 각각 떨어진 위치로 되어 있다. 이 상태에서, 본딩 스테이지(13)의 흡착공(14)을 진공으로 하여 콜릿 등에 의해 이송되어 온 반도체 다이(21)가 본딩 스테이지(13) 상으로 넘겨진다.

도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 다이(21)는 본딩 스테이지(13)의 코너부(17) 상에 그 일부가 본딩 스테이지(13)의 표면으로부터 밀려나오도록 올려진다. 도 9(a)에 도시한 바와 같이 반도체 다이(21)가 본딩 스테이지(13) 상에 올려진 상태에서는, 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 구성하는 각 측면(23a, 23b)은 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)으로부터 위치 수정 클릭(25)의 방향으로 튀어나와 있다. 본딩 스테이지(13) 상에 반도체 다이(21)가 넘겨지면, 흡착공(14)의 진공을 해방 또는 미소 진공으로 하여 본딩 스테이지(13)의 표면 상에서의 반도체 다이(21)의 이동이 가능해지는 상태로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 반도체 다이(21)가 올려진 상태에서 슬라이더(19)가 본딩 위치를 향하여 이송 방향으로의 이동을 시작한다. 슬라이더(19)의 이동에 따라 본딩 스테이지(13), 가동 기판(41), 위치 수정 클릭도 본딩 위치를 향하여 일체가 되어 이동한다. 그러나, 링크(51)는 범프 본딩 장치의 기반에 고정되어 있으며, 슬라이더(19)의 이동과 함께 이동하지 않는다. 따라서 링크(51) 선단의 캠 팔로워(53)는 가동 기판(41)에 부착된 동작 암(49)으로부터 상대적으로 떨어지는 방향으로 이동하게 된다. 그러면, 링크(51)에 의해 밀어붙여져 있던 동작 암(49), 가동 기판(41)이 스프링(32)에 탄성 바이어스되어, 도면 중의 화살표로 나타낸 바와 같이 가이드(39)를 따라 슬라이더(19)의 이송 방향에 대하여 45도의 각도로 슬라이더(19) 측으로 상대 이동해 온다. 이 이동에 의해 가동 기판(41)에 고정되어 있는 위치 수정 클릭(25)은 본딩 스테이지(13)의 코너부(17)를 향하여 이동해 간다. 이동 방향은 도면 중의 화살표에 나타낸 바와 같이 슬라이더(19)의 이송 방향에 대하여 45도의 각도의 방향이 된다.

그리고, 위치 수정 클릭(25)의 위치 수정면(27a, 27b)은 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 구성하는 각 측면(23a, 23b)에 맞닿아 반도체 다이(21)를 본딩 스테이지(13)의 코너부(17)의 방향으로 이동시킨다.

도 9(b)에 도시한 바와 같이, 위치 수정 클릭(25)의 위치 수정면(27a, 27b)이 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)에 맞닿으면 위치 수정 클릭(25)의 이동은 정지한다. 이 상태에서는, 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 구성하는 각 측면(23a, 23b)과 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)은 각각 동일면으로 되어 있다. 그리고, 반도체 다이(21)는 그 위치 수정 클릭(25) 측의 코너가 본딩 스테이지(13)의 코너부(17)에 위치에 일치하는 위치로 위치 수정된다. 또한 위치 수정 클릭(25)의 위치 수정면(27a, 27b)이 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)에 맞닿으면 흡착공(14)이 진공이 되고, 반도체 다이(21)는 수정 위치에 진공 흡착 고정된다.

도 4에 도시한 바와 같이 위치 수정 클릭(25)의 각 위치 수정면(27a, 27b)이 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)에 맞닿은 후에도, 슬라이더(19)는 본딩 위치를 향하여 이송 방향으로 이동을 계속한다. 앞에서도 설명한 바와 같이, 링크(51)는 슬라이더(19)나 가동 기판(41)과 일체가 되어 이동하지 않으므로, 도면 중의 화살표에 나타낸 바와 같이 상대적으로 슬라이더(19)의 동작 방향과 반대 방향으로 이동한다. 그리고 이 상대 이동에 의해 링크(51) 선단의 캠 팔로워(53)는 회전 암(45)의 원통면 끝에 결합하여 회전 암(45)을 시계 방향으로 회전시킨다. 그러면, 회전 암(45)의 일단에 부착되어 있는 캠 팔로워(47)가 가동 기판(41)의 단면에 형성된 캠면(42)을 따라 이동한다. 캠면(42)은 슬라이더(19)의 측에 있어서 슬라이더(19)의 이동 방향에 대하여 경사진 곡면이며, 회전 암(45)의 회전에 의해 캠 팔로워(47)가 캠면(42)을 이동시키면 캠 팔로워(47)는 가동 기판(41)을 가이드(39)를 따라 슬라이더(19)와 반대 방향을 향하여 밀어붙여 도면 중의 화살표의 방향으로 이동시킨다. 따라서, 슬라이더(19)가 본딩 위치를 향하여 이송 방향으로 이동함에 따라 가동 기판(41)은 슬라이더(19)의 이동 방향과 45도의 각도의 방향을 향하여 코너부(17)와 반대 방향으로 퇴피해 간다. 가동 기판에 고정되어 있는 위치 수정 클릭(25)도 도면 중의 화살표에 나타낸 바와 같이 슬라이더(19)의 이송 방향에 대하여 45도의 각도로 코너부(17)와 반대 방향으로 퇴피해 간다.

도 9(c)에 도시한 바와 같이, 반도체 다이(21)는 본딩 스테이지(13)의 코너부의 표면에 진공 흡착 고정되어 있으므로, 위치 수정 클릭(25)의 위치 수정면(27a, 27b)이 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)으로부터 퇴피하여 이간되어도 수정 위치에 흡착 고정된 상태가 유지된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 슬라이더(19)가 본딩 위치를 향하여 이송 방향으로 더 이동해 가면, 회전 암(45) 선단의 캠 팔로워(47)는 가동 기판(41)에 형성된 볼록형의 캠면(43)에 걸린다. 캠면(43)의 볼록부의 선단에 캠 팔로워(47)가 위치한 상태에 있어서, 가동 기판(41)은 캠 팔로워(47)에 의해 가장 슬라이더(19)와 반대측을 향하여 밀어붙여지고, 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)과 각 위치 수정면(27a, 27b)과의 거리가 극대가 된다.

그리고, 슬라이더(19)가 본딩 위치를 향하여 이송 방향으로 더 이동하면, 회전 암(45) 선단의 캠 팔로워(47)는 가동 기판(41)에 형성된 볼록형의 캠면(43)을 타고넘어 회전 암(45)이 회전하면 가동 기판(41)이 슬라이더(19)의 측으로 이동하도록 형성된 형태의 캠면(44)에 맞닿는다. 한편, 회전 암(45) 선단의 캠 팔로워(47)가 볼록형의 캠면(43)을 타고넘어 캠면(44)에 접하는 위치가 되면, 회전 암(45)의 타단측은 링크(51)의 선단의 캠 팔로워(53)와의 결합이 해제된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 슬라이더(19)가 본딩 위치를 향하여 더 이동하면, 가동 기판(41)을 슬라이더(19) 측을 향하여 탄성 바이어스시키고 있는 스프링(32)의 힘에 의해 오목면 형태의 캠면(44)을 따라 캠 팔로워(47)가 이동하고, 가동 기판(41)은 가이드(39)를 따른 방향, 즉 슬라이더(19)의 이동 방향을 따라 45도의 방향으로 슬라이더(19)의 방향을 향하여 이동한다. 이 가동 기판(41)의 이동에 의해 위치 수정 클릭(25)도 본딩 스테이지(13)의 코너부(17)을 향하여 이동한다.

캠면(44)은 오목면 형상으로 되어 있으므로, 오목면의 바닥부에 캠 팔로워(47)의 위치가 유지된다. 그러면, 위치 수정 클릭(25)의 본딩 스테이지(13)의 코너부(17)로의 이동이 정지하고, 위치 수정 클릭(25)의 위치는 퇴피 위치에 유지된다. 퇴피 위치에서는 위치 수정면(27a, 27b)과 본딩 스테이지의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b) 및 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 구성하는 각 측면(23a, 23b)과의 거리는 소정의 거리로 유지된다.

도 9(d)에 도시한 바와 같이 이 소정의 거리는 반도체 다이(21)의 끝에 있는 전극 패드에 범프의 형성을 행할 때 본딩 툴(60)이 위치 수정 클릭(25)과 간섭하지 않는 거리이면 되며, 그 거리는 위치 수정 클릭(25)의 두께, 본딩 툴(60)의 크기 등에 따라 자유로이 결정할 수 있다. 또는, 수 종류의 본딩 툴에 대응할 수 있도록 예컨대 1mm 정도의 이간 거리가 되도록 캠면(44)의 오목면 형상을 결정하도록 하여도 바람직하다.

반도체 다이(21)의 전극 상에의 범프 본딩이 종료하면, 도 7에 도시한 바와 같이 슬라이더(19)는 최초의 인도 위치를 향하여 복귀 방향으로 이동한다. 링크(51)는 이동하지 않으므로, 슬라이더(19)와 일체로 이동하는 가동 기판(41)이나 동작 암(49)에 대하여 슬라이더(19)의 이동 방향과 반대 방향을 향하여 상대 이동한다. 이 상대 이동에 의해 링크(51) 선단의 캠 팔로워(53)가 동작 암(49)을 도면 중의 화살표로 나타낸 바와 같이 비스듬한 방향으로 밀어붙인다. 그리고, 가동 기판(41)을 가이드(39)의 방향을 따라 슬라이더(19)와 반대 방향을 향하여 이동시킨다. 가동 기판(41)의 이동에 의해 위치 수정 클릭(25)도 슬라이더(19)와 45도 방향에서 코너부(17)와 반대 방향으로 퇴피하도록 이동한다. 회전 암(45)은 도시하지 않은 스프링에 의해 반 시계 방향으로 탄성 바이어스되어 있으므로, 가동 기판(41)의 이동에 의해 캠 팔로워(47)가 볼록형의 캠면(43)에 걸리지 않게 되면, 슬라이더(19)의 측을 향하여 회전하고, 스토퍼(48)에 맞닿아 최초의 위치로 복귀된다.

도 8에 도시한 바와 같이 슬라이더(19)가 최초의 인도 위치로 복귀하면, 도시하지 않은 콜릿 등에 의해 반도체 다이(21)는 본딩 스테이지(13)의 표면으로부터 제거되어 다음 공정으로 이송된다. 그리고, 링크(51) 선단의 캠 팔로워(53)는 동작 암(49)을 밀어붙여 위치 수정 클릭(25)의 위치 수정면(27a, 27b)과 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)과의 이간 거리를 초기 상태의 거리로 복귀시킨다. 또한 이 상태에서는 회전 암(45)도 최초의 위치에 복귀되어 있다.

본 실시 형태는 스테이지 기판(16)으로부터 단차를 가지고 배치된 본딩 스테이지(13)의 코너면(15)을 구성하는 각 측면(15a, 15b)에 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 구성하는 각 측면(23a, 23b)을 맞추도록 반도체 다이(21)의 두께보다 두꺼운 위치 수정 클릭(25)을 반도체 다이(21)의 코너면(23)을 구성하는 각 측면(23a, 23b)에 꽉 눌러 위치 수정을 행하므로, 위치 수정 클릭(25)과 본딩 스테이지(13) 사이에 얇은 반도체 다이(21)가 들어가지 않아 얇은 반도체 다이(21)의 본딩 스테이지(13) 상에서의 이동을 원활하게 행할 수 있다는 효과를 가져온다. 또한 위치 수정 클릭(25)의 두께가 두꺼워도 반도체 다이(21)의 전체 두께에 접하여 균등하게 누를 수 있으므로, 고속으로 위치 수정 클릭(25)을 이동시켜도 반도체 다이(21)에 손상을 주는 것이 적고, 고속으로의 위치 수정 동작을 행할 수 있다는 효과를 가져온다. 더욱이 반도체 다이(21)의 위치의 수정을 반도체 다이(21)의 인도 위치부터 본딩 위치까지의 본딩 스테이지(13)의 이송 방향으로의 이동과 연동하여 행할 수 있으므로, 반도체 다이(21)의 위치 수정의 시간을 단축할 수 있다. 이에 따라 고속 범프 성형을 가능하게 할 수 있다는 효과를 가져온다.

본 실시 형태는 단차를 가지고 배치된 본딩 스테이지(13)의 코너부의 표면에 반도체 다이(21)를 위치 수정한 후, 위치 수정 클릭(25)의 위치 수정면(27a, 27b)이 본딩 툴(60)과 간섭하지 않는 퇴피 위치까지 퇴피하므로, 범프 형성 시에 위치 수정 클릭(25)과 본딩 툴(60)이 간섭하지 않아 반도체 다이(21)의 끝에 있는 전극 패드에 대해서도 범프의 형성을 행할 수 있다는 효과를 가져온다.

Claims

반도체 다이를 표면에 흡착 고정하여 범프 본딩을 행하는 본딩 스테이지를 구비하는 범프 본딩 장치로서,

본딩 스테이지의 코너면과 반도체 다이의 코너면에 접하는 두께를 갖는 위치 수정 클릭과,

본딩 스테이지 표면으로부터 그 일부가 밀려나오도록 본딩 스테이지 표면의 코너부에 올려진 반도체 다이의 코너면에 접하는 위치 수정 클릭을 본딩 스테이지의 코너면에 접할 때까지 본딩 스테이지 코너부를 향하여 이동시키는 위치 수정 클릭 이동 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 1 항에 있어서, 위치 수정 클릭 이동 기구는 본딩 스테이지가 고정된 슬라이더에 부착되며, 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 위치 수정 클릭을 본딩 스테이지 코너부를 향하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 2 항에 있어서, 위치 수정 클릭 이동 기구는 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 위치 수정 클릭을 본딩 스테이지의 코너면으로부터 이간된 퇴피 위치까지 본딩 스테이지 코너부와 반대 방향을 향하여 이동시키는 캠 구동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 3 항에 있어서, 퇴피 위치는 본딩 시에 위치 수정 클릭과 본딩 툴 사이에 빈틈이 생기는 위치인 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 퇴피 위치는 위치 수정 클릭과 본딩 스테이지의 코너면과의 이간 거리가 1mm 이상인 위치인 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 위치 수정 클릭 이동 기구는,

본딩 스테이지가 고정된 슬라이더에 부착된 프레임과,

위치 수정 클릭이 고정된 가동 기판과,

프레임에 부착되며, 가동 기판을 본딩 스테이지의 코너부를 향하는 방향을 따라 안내하는 가이드와,

가이드를 따라 설치되며, 가동 기판을 탄성 바이어스시키는 스프링과,

가동 기판에 부착되며, 스프링과 협동함과 아울러 링크에 결합하여 본딩 스테이지의 이동에 연동하여 가동 기판을 가이드를 따라 이동시키는 동작 암을 갖는 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 캠 구동 기구는,

프레임에 회전이 자유롭게 부착되고, 일단에 캠 팔로워가 부착되며, 타단이 링크에 결합하여 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 캠 팔로워를 이동시키는 회전 암과,

가동 기판에 설치되며, 캠 팔로워가 결합하여 본딩 스테이지의 이송 방향으로의 이동에 연동하여 가동 기판을 본딩 스테이지 코너부와 반대 방향을 향하여 이동시킴과 아울러 가동 기판을 위치 수정 클릭이 퇴피 위치에 오는 위치에 유지하는 캠면을 포함하는 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 본딩 스테이지의 코너면은 직교하는 두 면이며, 하나의 면이 본딩 스테이지의 이송 방향을 따른 면인 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 위치 수정 클릭은 본딩 스테이지의 코너면 중 하나의 면에 대하여 45도의 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 범프 본딩 장치.