KR102066400B1 - 본딩장치 - Google Patents

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에이지 다나카
히로유키 야스요시
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시부야 코교 가부시키가이샤
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Abstract

(해결수단)
하우징(5A), 툴베이스(13) 및 본딩툴(14)에 걸쳐서 칩흡인통로(23)가 형성되어 있다. 칩흡인통로(23)에 부압이 공급되면, 본딩툴(14)의 하면에 반도체칩(3)을 흡착지지할 수 있다. 툴베이스(13)는 투과부재(11, 12)를 적층하여 구성되어 있고, 투과부재(12)의 상면에 형성된 홈(12B)과 중심부의 관통구멍(12A)에 의하여 칩흡인통로(23)의 요부가 되는 접속통로(29)가 구성되어 있다.
(효과)
레이저광(L)에 의하여 반도체칩(3)을 가열하여 기판(2)에 접합할 때에, 범프(35)에 부착된 플럭스 등이 증산되어 접속통로(29) 내에 부착되더라도, 홈(12B)의 형성영역은 작기 때문에 플럭스 등에 의한 레이저광(L)의 투과율 저하를 방지할 수 있다.

Description

본딩장치{BONDING DEVICE}
본 발명은 본딩장치(bonding裝置)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 레이저광에 의하여 반도체칩을 가열하여 기판에 접합하도록 한 본딩장치에 관한 것이다.
본딩헤드(bonding head)에 지지된 본딩툴(bonding tool)을 레이저광에 의하여 가열하고, 상기 본딩툴에 의하여 반도체를 가열하여 기판에 접합하도록 한 본딩장치는 이미 종래부터 알려져 있다(예를 들면 특허문헌1, 특허문헌2).
이러한 종래의 본딩장치에 있어서는, 본딩헤드의 하우징(housing)에 형성된 툴흡인통로(tool吸引通路)로부터 하우징 내에 부압(負壓)을 공급하도록 되어 있고, 하우징 내에 공급된 부압은 본딩툴의 관통구멍에도 작용하기 때문에, 본딩툴의 하면에 반도체칩을 흡착지지(吸着支持)할 수 있도록 되어 있다.
일본국 공개특허 특개2010-129890호 공보 일본국 공개특허 특개2009-182162호 공보
그런데 종래의 본딩장치에 의하여 접합작업을 할 때에는, 범프(bump)에 액체의 플럭스(flux) 등을 부착시켜서 사용하고 있다. 그러나 이와 같이 반도체칩의 접합 시에 플럭스 등을 사용하면, 다음과 같은 문제가 발생하고 있었다. 즉 반도체칩을 가열하여 범프가 용융될 때에 플럭스 등이 열에 의하여 증산(蒸散)되고, 상기 증산된 플럭스 등이 상기 본딩툴의 관통구멍을 통하여 하우징 내에 흡인되어, 상기 하우징의 내면에 부착된다. 이 때문에 본딩장치에 의하여 반도체칩의 본딩작업을 반복하는 동안에, 하우징 내의 집광렌즈(集光lens)나 레이저광을 투과시키는 투과부재(透過部材)의 표면에 플럭스 등이 부착되어 레이저광의 투과를 막게 되어, 따라서 레이저광에 의하여 본딩툴을 가열할 때의 가열효율이 저하된다는 문제가 있었다.
상기한 사정을 고려하여 청구항1에 기재된 본 발명은, 기판이 재치(載置)되는 기판 스테이지(基板 stage)와, 레이저광을 발진하는 레이저 발진기(laser 發振器)와, 전자부품을 지지하여 기판에 접합하는 본딩헤드(bonding head)와, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광을 상기 본딩헤드로 도광(導光)하는 도광수단(導光手段)과, 상기 본딩헤드에 설치되고 레이저광을 투과시키는 툴베이스(tool base)와, 상기 툴베이스에 설치되는 전자부품의 흡인통로(吸引通路)를 구비하고, 상기 툴베이스를 투과시킨 레이저광에 의하여 전자부품을 가열하여 기판에 접합하도록 한 본딩장치(bonding裝置)에 있어서,
상기 도광수단은, 각각 서로 다른 도광경로를 구비하는 복수의 레이저광을 상기 본딩헤드로 도광하여 상기 툴베이스를 투과시키도록 하고, 상기 전자부품의 흡인통로는, 상기 각 레이저광의 조사방향과 교차하는 구간을 구비함과 아울러, 상기 교차하는 구간을 상기 각 레이저광의 도광경로의 사이에 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한 청구항2에 기재된 본 발명은, 상기 청구항1의 구성에 있어서, 상기 도광수단은, 상기 각 레이저광을 도광하여 상기 툴베이스의 끝면에 매트릭스 모양의 패턴(pattern)으로 배열된 복수의 조사스폿(照射spot)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 청구항3에 기재된 본 발명은, 상기 청구항1 또는 청구항2의 구성에 있어서, 상기 도광수단에 의하여 본딩헤드에 도광되는 각 레이저광은, 각각 빔 프로파일(beam profile)이 가우시안 모드(Gaussian mode)인 것을 특징으로 한다.
또한 청구항4에 기재된 본 발명은, 상기 청구항1 내지 청구항3의 구성 중 어느 하나에 있어서, 상기 툴베이스는, 상층(上層)측이 되는 제1투과부재와 하층(下層)측이 되는 제2투과부재를 적층(積層)하여 구성되어 있고, 상기 흡인통로는, 제2투과부재에 형성되는 축방향구멍과, 상기 축방향구멍과 연결됨과 아울러 제1투과부재와 제2투과부재의 접촉면에 있어서의 적어도 일방(一方)에 형성된 홈으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
청구항1의 구성에 의하면, 본딩장치에 의하여 본딩작업을 할 때에 플럭스 등을 사용하였을 경우에 있어서, 상기 플럭스 등이 증산되어 흡인통로에 흡입되면, 플럭스 등은 흡인통로에 부착된다. 그러나 흡인통로는 형성영역이 적고 또한 레이저광의 도광경로의 사이에 위치하고 있다. 이 때문에 종래와 비교하여, 증산된 플럭스 등에 의하여 레이저광의 가열효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한 플럭스 등에 의하여 오염되는 영역을 한정할 수 있기 때문에, 본딩장치의 유지보수성을 향상시킬 수 있다.
또한 청구항2의 구성에 의하면, 조사스폿이 매트릭스 모양으로 배열되기 때문에, 상기 흡인통로의 배치가 용이하게 된다.
또한 청구항3의 발명에 의하면, 조사스폿의 빔 프로파일이 가우시안 모드로 되어 있기 때문에, 흡인통로에는 상대적으로 강도가 낮은 레이저광이 조사되어, 레이저광의 투과율 저하를 억제할 수 있다.
또한 청구항4의 발명에 의하면, 흡인통로의 제작이 용이하여, 제1투과부재와 제2투과부재를 분리함으로써 플럭스 등이 쌓이는 흡인통로를 용이하게 청소할 수 있다. 이 때문에 흡인통로의 유지보수성을 향상시킬 수 있다.
도1은, 본 발명의 1실시예를 나타내는 구성도이다.
도2는, 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 요부의 단면도이다.
도3은, 도1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 요부의 단면도이다.
도4는, 도3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따르는 레이저광의 프로파일을 나타내는 도면이다.
이하, 도면에 나타내는 실시예에 대하여 본 발명을 설명하면, 도1에 있어서 1은 기판(基板)(2)에 반도체칩(半導體chip)(3)을 접합하는 본딩장치(bonding裝置)(1)이다. 이 본딩장치(1)는, 상기 기판(2)을 지지하여 수평면 내에서 X-Y방향으로 이동시키는 기판 스테이지(基板 stage)(4)와, 상기 기판 스테이지(4)의 상방측에 배치된 본딩헤드(bonding head)(5)와, 이 본딩헤드(5)를 승강시키는 승강가압기구(昇降加壓機構)(6)와, 레이저광(L)을 발진하는 레이저 발진기(laser 發振器)(7)와, 레이저 발진기(7)로부터 발진된 레이저광(L)을 상기 본딩헤드(5) 내로 도광(導光)하는 도광수단(導光手段)(8)을 구비하고 있다.
뒤에서 상세하게 설명하지만, 본딩헤드(5)는 통 모양의 하우징(housing)(5A)을 구비하고 있고, 이 하우징(5A)의 하단부에 2층의 투과부재(透過部材)(11, 12)로 이루어지는 툴베이스(tool base)(13)가 수평으로 고정되어 있다. 그리고 이 툴베이스(13)의 하면에 본딩툴(bonding tool)(14)을 착탈하도록 흡착지지(吸着支持)함과 동시에, 상기 본딩툴(14)의 하면에 반도체칩(3)을 착탈하도록 흡착지지할 수 있도록 되어 있다.
상기 하우징(5A)의 측면 상부에는, 도광수단(8)의 일단(一端)이 수평방향이 되도록 접속되어 있고, 이 도광수단(8)의 타단(他端)은 레이저 발진기(7)에 접속되어 있다.
상기 레이저 발진기(7)로부터 발진된 레이저광(L)은, 도광수단(8)을 통하여 하우징(5A)의 축심(軸心)을 향하여 수평으로 조사됨과 아울러, 집광렌즈(集光lens)(15)에 의하여 필요한 크기로 집광되도록 되어 있다. 그리고 수평방향으로 조사된 레이저광(L)은, 하우징(5A) 내의 상방 중앙부에 배치된 반사미러(反射mirror)(16)에 의하여 연직하방으로 반사되고, 툴베이스(13)를 투과하여 본딩툴(14)로 조사되어 상기 본딩툴(14)을 가열하도록 되어 있다. 이에 따라 본딩툴(14)에 지지된 반도체칩(3)도 가열되도록 되어 있다.
상기 기판 스테이지(4), 승강가압기구(6) 및 레이저 발진기(7)의 작동은 도면에 나타내지 않은 제어장치에 의하여 제어되도록 되어 있다. 제어장치가 레이저 발진기(7)를 작동시키면 레이저 발진기(7)로부터 레이저광(L)이 발진되고, 상기 레이저광(L)은 도광수단(8)을 통하여 본딩헤드(5)로 도광된 후에 본딩툴(14)에 조사되어 이것을 가열하도록 되어 있다. 상기 레이저 발진기(7)로서는, 반도체 레이저, YAG 레이저 등의 고체 레이저 또는 그 이외의 레이저를 사용할 수 있다.
이렇게 하여 본 실시예는, 레이저 발진기(7), 도광수단(8) 및 툴베이스(13)와 그 주변을 아래와 같이 구성함으로써 레이저광(L)에 의하여 본딩툴(14)을 가열할 때에 있어서의 가열효율의 저하를 방지한 것이 특징이다.
도1 내지 도2에 나타나 있는 바와 같이 본 실시예의 도광수단(8)은, 동일한 외경을 한 36개의 광파이버(光fiber)(21)의 다발로 구성되어 있고, 각 광파이버(21)마다 서로 다른 도광경로를 경유한 각 레이저광(L)이 본딩헤드(5)로 도광되도록 되어 있다. 본 실시예의 레이저 발진기(7)는, 각각 독립하여 제어되는 36개의 레이저 발진기(7')로 구성됨과 아울러 그들에 대응하는 각 광파이버(21)에 접속되어 있다. 그리고 36개의 광파이버(21)의 일단(도광수단(8)의 일단)은, 원통 모양의 케이싱(casing)(22) 내에 지지됨과 아울러, 상기 케이싱(22)을 통하여 상기 하우징(5A)의 측면에 수평상태로 연결되어 있다. 상기 집광렌즈(15)는 케이싱(22) 내에 지지되어 있다.
도2에 나타나 있는 바와 같이 도광수단(8)을 구성하는 36개의 광파이버(21)는, 가로·세로로 동일한 간격으로 각각 6개씩 배치된 매트릭스 모양으로 묶여 있고, 그 상태에서 케이싱(22) 내에 지지되어 있다. 이 때문에 레이저 발진기(7)로부터 레이저광(L)이 발진되면, 도광수단(8)의 각 광파이버(21)를 통하여 레이저광(L)은 매트릭스 모양이 되어 툴베이스(13)를 투과하여 본딩툴(14)에 조사되도록 되어 있다(도3 참조). 그리고 이 도3에 나타나 있는 바와 같이 본딩툴(14)에 대한 각 레이저광(L)의 조사스폿(照射spot)도 매트릭스 모양이 된다.
또한 본 실시형태에 있어서는, 각 레이저광(L)의 강도분포(빔 프로파일(beam profile))은 가우시안 모드(Gaussian mode)로 되어 있다(도3, 도4의 S1∼S6 참조). 이 가우시안 모드에 있어서는, 조사스폿에 있어서의 레이저광(L)은 그 광축(光軸)의 장소가 가장 강도가 높아지게 되고, 광축의 주변은 강도가 저하되도록 되어 있다(도4 참조). 즉 이웃하는 각 레이저광(L)은, 그들 사이의 장소에서 강도가 약해지고 있다. 그리고 이 특징을 이용하여 본 실시예에 있어서는, 이웃하는 열(列)의 레이저광(L) 사이의 위치에 칩흡인통로(chip吸引通路)(23)를 설치하고 있다.
다음에 툴베이스(13)와 주변의 구성에 대하여 설명하면, 본 실시예의 툴베이스(13)는, 사파이어로 이루어지는 투과부재(11)를 상층으로 하고, 석영 글래스로 이루어지는 투과부재(12)를 하층으로 한 적층구조(積層構造)로 되어 있다.
적층상태의 양쪽 투과부재(11, 12)는 하우징(5A)의 하단(下端)의 내주부에 결합하여 부착되어 있다. 투과부재(12)의 하면은, 고리 모양의 부착부재(附着部材)(24)에 의하여 하우징(5A)의 하단면(下端面)과 대략 같은 높이에서 수평으로 지지되어 있다. 한편 적층상태에 있어서의 투과부재(11)의 상면은, 하우징(5A) 내에 결합하여 부착된 고리 모양의 스토퍼(stopper)(25)에 의하여 가압되어 수평으로 지지되어 있다. 이에 따라 툴베이스(13)를 구성하는 양쪽 투과부재(11, 12)는, 하우징(5A) 내의 하부에 수평으로 지지됨과 아울러, 투과부재(11)의 하면과 투과부재(12)의 상면은 기밀(氣密)을 유지한 상태에서 접촉되어 있다.
본 실시예에 있어서는, 하우징(5A), 스토퍼(25) 및 툴베이스(13)에 걸쳐서 툴흡인통로(tool吸引通路)(26)가 형성됨과 아울러, 하우징(5A), 양쪽 투과부재(11, 12) 및 본딩툴(14)에 걸쳐서 칩흡인통로(chip吸引通路)(23)가 형성되어 있다. 툴흡인통로(26)에 부압원(負壓源)(27)으로부터 도관(導管)(28)을 통하여 부압(負壓)이 공급되면, 툴베이스(13)의 하면(투과부재(12)의 하면)에 본딩툴(14)을 흡착지지할 수 있도록 되어 있다. 또한
칩흡인통로(23)에 도관(31)을 통하여 부압원(32)으로부터 부압이 공급되면, 툴베이스(13)에 지지된 상태의 본딩툴(14)의 하면에 반도체칩(3)을 흡착지지할 수 있도록 되어 있다.
정사각형을 한 본딩툴(14)의 네 모서리에 맞추어서, 상하의 투과부재(11, 12)에 걸쳐서 4군데의 관통구멍(13A)이 형성되어 있고, 이들 각 관통구멍(13A)의 상단(上端)은, 상기 스토퍼(25)의 하면에 형성된 홈(25A)에 연결되어 있다. 스토퍼(25)의 홈(25A)은, 상기 스토퍼(25)와 하우징(5A)에 걸쳐서 형성된 L자 모양의 연결구멍(25B)을 통하여 상기 도관(28)의 일단(一端)에 접속되어 있다. 상기 4군데의 관통구멍(13A), 스토퍼(25)의 홈(25A)과 연결구멍(25B)에 의하여 툴흡인통로(26)가 구성되어 있다.
도관(28)의 타단은 부압원(27)에 접속되어 있고, 상기 부압원(27)은 제어장치에 의하여 작동을 제어하도록 되어 있다. 본딩장치(1)에 의한 본딩작업이 이루어질 때에는 제어장치에 의하여 부압원(27)이 작동되고 있다. 이 때문에 본딩작업 중에 있어서는, 툴흡인통로(26)에 부압이 공급되기 때문에, 본딩툴(14)은 툴베이스(13)의 하면(투과부재(12)의 하면)에 흡착지지되도록 되어 있다.
다음에 도1 및 도3을 기초로 하여 칩흡인통로(23)에 대하여 설명한다. 하층의 투과부재(12)의 중심에는, 상하방향의 관통구멍(12A)이 형성되어 있고 또한 이 관통구멍(12A)의 상단으로부터 연속하여 투과부재(12)의 상면에는 하우징(5A)의 내면까지 도달하는 직선 모양의 홈(12B)이 형성되어 있다. 홈(12B)의 외측단(外側端)의 위치에 맞추어서 하우징(5A)에는 수평방향의 관통구멍(5B)이 형성되어 있고, 상기 관통구멍(5B)에 도관(31)의 일단이 접속되어 있다.
직선 모양의 홈(12B)은, 상기한 광파이버(21)의 조사스폿이 이웃하는 2열의 사이에 위치하도록 상기 투과부재(12)의 상면에 형성되어 있다(도3 참조). 상기 직선 모양의 홈(12B)의 전체 영역은 투과부재(11)의 하면에 의하여 덮여 있기 때문에, 직선 모양의 홈(12B)의 내부공간은 중심으로부터 외측으로 신장하는 수평방향의 구멍으로서 형성된다. 그리고 투과부재(12)에 형성된 관통구멍(12A)과 상기 홈(12B)의 내부공간에 의하여 툴베이스(13) 내에 접속통로(29)가 형성되어 있다. 즉 이 접속통로(29)는, 상기 칩흡인통로(23)에 있어서 각 광파이버(21)로부터 조사되는 각 레이저광(L)의 조사방향과 교차하는 구간으로 되어 있다.
한편 본딩툴(14)의 중심에는 상하방향의 관통구멍(14A)이 형성되어 있고, 툴베이스(13)의 하면에 본딩툴(14)이 흡착지지되면, 본딩툴(14)의 관통구멍(14A)과 툴베이스(13)의 관통구멍(12A)이 통하도록 되어 있다(도1의 상태). 본 실시예에 있어서는, 본딩툴(14)의 관통구멍(14A), 접속통로(29) 및 하우징(5A)의 관통구멍(5B)에 의하여 칩흡인통로(23)가 구성되어 있다.
하우징(5A)의 관통구멍(5B)에는 도관(31)의 일단이 접속되어 있고, 상기 도관(31)의 타단은 부압원(32)에 접속되어 있다. 이 부압원(32)은 제어장치에 의하여 작동을 제어하도록 되어 있고, 필요 시에 제어장치가 부압원(32)으로부터 칩흡인통로(23)에 부압을 공급함으로써 본딩툴(14)의 하면에 반도체칩(3)을 흡착지지할 수 있도록 되어 있다.
이상의 구성에 있어서, 본딩작업을 시작할 때에 있어서 제어장치는 부압원(27)으로부터 툴흡인통로(26)에 부압을 공급하기 때문에, 본딩툴(14)은 툴베이스(13)의 하면에 흡착지지되어 있다. 그리고 제어장치에 의하여 부압원(31)으로부터 칩흡인통로(23)에 부압이 공급되기 때문에, 반도체칩(3)은 본딩툴(14)의 하면에 흡착지지되어 있다.
이 후에 제어장치는, 기판 스테이지(4)를 작동시켜서 본딩툴(14)에 지지된 반도체칩(3)과 기판(2)을 얼라인먼트(alignment)한 상태에 있어서, 상기 승강가압기구(6)에 의하여 본딩헤드(5)를 하강시킨다. 이에 따라 본딩툴(14)에 흡착지지된 반도체칩(3)은 기판(2)에 접촉되어 가압된다. 이 시점으로부터 제어장치가 레이저 발진기(7)를 작동시킴으로써 레이저 발진기(7(7'))로부터 레이저광(L)이 발진된다. 이렇게 하면, 복수의 광파이버(21)로 이루어지는 도광수단(8)을 통하여 복수의 레이저광(L)이 하우징(5A)으로 도광되어, 집광렌즈(15)에서 집광된 후에 반사미러(16)에 의하여 연직으로 방향이 전환된 후에 툴베이스(13)에 조사된다. 상기한 바와 같이 복수의 광파이버(21)는 매트릭스 모양으로 묶여 있기 때문에, 각 광파이버(21)로부터 툴베이스(13)로 레이저광(L)이 조사되면, 이들 레이저광(L)의 조사스폿도 매트릭스 모양으로 된다(도2, 도3 참조).
또 도3에 나타나 있는 바와 같이 툴베이스(13)의 관통구멍(12A)에 의하여 레이저광(L)이 산란하는 것을 방지하기 위하여, 이 관통구멍(12A)의 주위에는 조사스폿은 형성되지 않는다. 따라서 도2에 있어서 중심부의 4개의 광파이버(21)에 접속되는 레이저 발진기(7')는 레이저광(L)을 발진하지 않도록 제어된다.
여기에서 부압이 공급되고 있는 접속통로(29)에 있어서의 직선 모양의 홈(12B)은 이웃하는 2열의 레이저광(L)의 중간에 배치되어 있고, 또한 도4에 나타나 있는 바와 같이 레이저광(L)의 강도의 프로파일(profile)은 가우시안 모드(Gaussian mode)로 되어 있다. 이 때문에 툴베이스(13)에 홈(12B)이 형성되어 있음에도 불구하고, 홈(12B)에 의한 레이저광(L)의 열 손실을 최소한으로 억제할 수 있다.
그리고 레이저광(L)이 2층의 투과부재(11, 12)로 이루어지는 툴베이스(13)를 투과하여 본딩툴(14)에 조사되면, 상기 본딩툴(14)이 레이저광(L)에 의하여 가열되어 반도체칩(3) 및 그 하면의 복수 장소에 배치된 범프(bunp)(35)(도1)가 가열된다. 반도체칩(3)의 이면에는 미리 플럭스를 도포(道袍)하고 있다. 또 플럭스는 기판(2)의 반도체칩(3)이 본딩되는 위치에 도포되더라도 좋다.
상기 범프(35)가 용융될 때에는, 이에 부착된 플럭스 등의 일부가 증산(蒸散)되어, 반도체칩(3)의 주변에서 떠돌다가 상기 칩흡인통로(23) 내에 부압에 의하여 흡인된다. 이와 같이 칩흡인통로(23) 내에 흡인된 플럭스 등은 칩흡인통로(23)를 구성하는 접속통로(29)(관통구멍(12A)이나 홈(12B)과 그것을 폐쇄한 장소의 투과부재(11)의 하면)에도 부착된다. 그러나 본 실시예의 레이저광(L)은 도4에 나타나 있는 바와 같이 가우시안 모드로 되어 있고 또한 홈(12B)은 이웃하는 레이저광(L)의 조사스폿의 사이에 형성되어 있다. 이 때문에 홈(12B) 내 또는 그 인접한 상층의 투과부재(11)의 하면에 플럭스 등이 부착되어 고화(固化)된다고 하더라도, 레이저광(L)의 열효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에 본딩툴(14)에 의하여 반도체칩(3)을 효율적으로 가열하여 상기 반도체칩(3)을 기판(2)에 확실하게 접합할 수 있다.
이와 같이 하여 본딩작업이 종료되면, 제어장치로부터의 명령에 의하여 부압원(32)으로부터 칩흡인통로(23)에 대한 부압의 공급이 정지되기 때문에, 본딩툴(14)에 의한 반도체칩(3)의 지지상태가 해제된다. 그 후에 승강가압기구(6)에 의하여 본딩헤드(5)가 상승되고, 다음 회의 본딩으로 이행하도록 되어 있다.
이상과 같이 본 실시예에 있어서는, 플럭스 등이 증산되어 칩흡인통로(23) 내에 부착되어 고화된다고 하더라도, 칩흡인통로(23)의 요부가 되는 접속통로(29)의 형성영역이 적으며 또한 레이저광(L)의 조사스폿의 사이에 위치하고 있다. 이 때문에 종래와 비교하여 증산된 플럭스 등에 의하여 레이저광(L)의 가열효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한 플럭스 등에 의하여 오염되는 영역(접속통로(29))을 한정할 수 있기 때문에, 본딩장치(1)의 유지보수성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 있어서는, 레이저광(L)의 조사스폿이 매트릭스 모양으로 배열되기 때문에, 상기 접속통로(29)의 배치가 용이하게 된다.
또한 레이저광(L)의 조사스폿의 빔 프로파일은 가우시안 모드로 되어 있기 때문에, 상기 접속통로(29)에는 상대적으로 강도가 낮은 레이저광(L)이 조사되어, 레이저광(L)의 투과율 저하를 억제하여 레이저광(L)의 가열효율 저하를 방지할 수 있다.
또한 본 실시예에 있어서는, 툴베이스(13)를 2층의 투과부재(11, 12)를 적층시켜서 구성하고 있기 때문에, 상기 접속통로(29)를 용이하게 제작할 수 있다. 또한 양쪽 투과부재(11, 12)를 분리함으로써 플럭스 등이 부착된 상태의 접속통로(29) 내를 용이하게 청소할 수 있다. 이 때문에 접속통로(29)의 유지보수성이 양호하다.
또 상기 실시예에서는, 레이저광(L)에 의하여 본딩툴(14)을 가열하고, 이 가열된 본딩툴(14)에 의하여 반도체칩(3)을 가열하도록 되어 있지만, 본딩툴(14)을 생략하여 툴베이스(13)에 반도체칩(3)을 흡착지지하고, 이 반도체칩(3)을 레이저광(L)에 의하여 직접가열하더라도 좋다.
이 경우에는, 부압원(27)으로부터 툴흡인통로(26)에 대한 부압의 공급을 정지시키는 한편, 칩흡인통로(23)에 부압원(32)으로부터 부압을 공급함으로써 툴베이스(13)의 하면(투과부재(12)의 하면)에 직접 반도체칩(3)을 흡착지지하면 좋다. 즉 이 경우에는, 툴베이스(13)가 본딩툴(14)로서 작용하게 된다.
이와 같이 상기 실시예의 본딩장치(1)는, 툴베이스(13)를 투과시킨 레이저광(L)에 의하여 본딩툴(14)을 통하여 반도체칩(3)을 가열하거나 툴베이스(13)에 흡착지지된 반도체칩(3)을 직접 가열하거나 할 수 있지만, 각각 전용기계로서 구성할 수 있는 것은 물론이다.
또 상기 실시예에 있어서는, 하층의 투과부재(12)의 상면에 홈(12B)을 형성하고 있었지만, 상층의 투과부재(11)의 하면에 상기 홈(12B)에 대응하는 장소에 직선 모양의 홈을 형성하여도 좋다.
또한 상기 실시예에 있어서는, 툴베이스(13)를 상층의 투과부재(11)와 하층의 투과부재(12)를 적층하여 구성하고 있었지만, 단일의 투과부재에 의하여 툴베이스(13)를 구성하여, 상기 단일의 투과부재의 내부에 상기 관통구멍(12A)과 홈(12B)의 내부공간에 상당하는 L자 모양의 접속통로(29)를 형성하도록 하더라도 좋다.
또한 단일의 레이저 발진기(7)로부터 레이저광(L)을 발진시켜서, 상기 레이저광(L)을 기초로 하여 빔 스플릿터(beam splitter) 등에 의하여 복수의 레이저광을 생성하더라도 좋다.
또한 본건 발명은, 상기한 플럭스 이외에도 본딩 시의 가열에 의하여 증산되는 성질의 접합재, 접합보조재 예를 들면 수지제(樹脂製)의 접착제에 의한 오염에 대해서도 효과를 얻을 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
1 : 본딩장치 2 : 기판
3 : 반도체칩 4 : 기판 스테이지
5 : 본딩헤드 5A : 하우징
5B : 관통구멍 7 : 레이저 발진기
8 : 도광수단 13 : 툴베이스
14 : 본딩툴 23 : 칩흡인통로
29 : 접속통로 L : 레이저광

Claims (4)

  1. 기판이 재치(載置)되는 기판 스테이지(基板 stage)와, 레이저광을 발진하는 레이저 발진기(laser 發振器)와, 전자부품을 지지하여 기판에 접합하는 본딩헤드(bonding head)와, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광을 상기 본딩헤드로 도광(導光)하는 도광수단(導光手段)과, 상기 본딩헤드에 설치되고 레이저광을 투과시키는 툴베이스(tool base)와, 상기 툴베이스에 설치되는 전자부품의 흡인통로(吸引通路)를 구비하고, 상기 툴베이스를 투과시킨 레이저광에 의하여 전자부품을 가열하여 기판에 접합하도록 한 본딩장치(bonding裝置)에 있어서,
    상기 도광수단은, 각각 서로 다른 도광경로를 구비하는 복수의 레이저광을 상기 본딩헤드로 도광하여 상기 툴베이스를 투과시키도록 하고,
    상기 전자부품의 흡인통로는, 상기 각 레이저광의 조사방향과 교차하는 구간을 구비함과 아울러, 상기 교차하는 구간을 상기 각 레이저광의 도광경로의 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도광수단은, 상기 각 레이저광을 도광하여 상기 툴베이스의 하면에 지지된 본딩툴에 대하여 매트릭스 모양의 패턴(pattern)으로 배열된 복수의 조사스폿(照射spot)을 형성하는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도광수단에 의하여 본딩헤드에 도광되는 각 레이저광은, 각각 빔 프로파일(beam profile)이 가우시안 모드(Gaussian mode)인 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 툴베이스는, 상층(上層)측이 되는 제1투과부재와 하층(下層)측이 되는 제2투과부재를 적층(積層)하여 구성되어 있고, 상기 흡인통로는, 제2투과부재에 형성되는 축방향구멍과, 상기 축방향구멍과 연결됨과 아울러 제1투과부재와 제2투과부재의 접촉면에 있어서의 적어도 일방(一方)에 형성된 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
KR1020130070062A 2012-06-29 2013-06-19 본딩장치 KR102066400B1 (ko)

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