KR102132594B1

KR102132594B1 - 본딩장치

Info

Publication number: KR102132594B1
Application number: KR1020140031373A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 야스요시
Original assignee: 시부야 코교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2020-07-10
Also published as: KR20140141430A; US20140352141A1; US9508572B2; JP2014236087A; JP6217902B2

Abstract

(해결수단)
본딩장치(3)는, 레이저 발진기(6)로부터의 레이저광(L)을 도광하는 도광수단(7)과, 레이저광에 의하여 칩(1)을 가열하는 본딩헤드(8)와, 상기 본딩헤드를 공급위치와 본딩위치의 사이에서 이동시키는 본딩헤드 이동수단(9)을 구비하고 있다.
상기 레이저 발진기를 상기 본딩헤드와 별체로 설치하고, 상기 도광수단은, 상기 본딩위치의 근방에 설치된 조사배럴(22)과, 상기 조사배럴(22)에 설치된 셔터수단(23)과, 상기 본딩헤드에 설치되어 레이저광을 상기 칩으로 도광하는 수광부(24)를 구비하고 있다.
상기 본딩헤드 이동수단이 본딩헤드를 상기 본딩위치에 위치시키면, 상기 셔터수단을 개방하여 조사배럴로부터의 레이저광이 상기 수광부를 통하여 본딩헤드(8) 내로 도광된다.
(효과)
본딩헤드를 경량화하여 고정밀도로 이동시킬 수 있다.

Description

본딩장치{BONDING DEVICE}

본 발명은 본딩장치(bonding裝置)에 관한 것으로서, 상세하게는 칩(chip)을 흡착지지(吸着支持)함과 아울러 레이저광(laser光)에 의하여 칩을 가열하여 기판에 본딩하는 본딩헤드(bonding head)를 구비한 본딩장치에 관한 것이다.

전자부품으로 이루어지는 칩을 기판 상에 본딩하는 종래의 본딩장치로서, 레이저광을 발진하는 레이저 발진기(laser 發振器)와, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광을 도광(導光)하는 도광수단(導光手段)과, 공급위치에서 칩을 흡착지지함과 아울러 칩을 기판에 접촉시킨 본딩위치에서 상기 도광수단이 도광한 레이저광에 의하여 칩을 가열하여 기판에 본딩하는 본딩헤드와, 상기 본딩헤드를 상기 공급위치와 본딩위치의 사이에서 이동시키는 본딩헤드 이동수단(bonding head 移動手段)을 구비한 것이 알려져 있다. 또한 이러한 본딩장치로서, 상기 레이저 발진기를 본딩헤드에 설치하고, 레이저 발진기별로 본딩헤드를 이동시키는 것이 알려져 있다(특허문헌1).

（특허문헌1）일본국 공개특허 특개2009-182162호 공보

그러나 상기 특허문헌1과 같이 레이저 발진기별로 본딩헤드를 이동시키는 구성의 경우에 본딩헤드가 무겁기 때문에, 본딩헤드의 정확한 위치결정이 곤란하다는 문제가 있었다.

이상의 문제를 고려하여, 본 발명은 본딩헤드의 이동을 고정밀도로 하는 것이 가능한 본딩장치를 제공하는 것이다.

즉 청구항1의 발명에 관한 본딩장치는, 레이저광을 발진하는 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광을 도광하는 도광수단과, 공급위치에서 칩을 흡착지지함과 아울러 칩을 기판에 접촉시킨 본딩위치에서 상기 도광수단이 도광한 레이저광에 의하여 칩을 가열하여 기판에 본딩하는 본딩헤드와, 상기 본딩헤드를 상기 공급위치와 본딩위치의 사이에서 이동시키는 본딩헤드 이동수단을 구비한 본딩장치에 있어서,

상기 레이저 발진기를 상기 본딩헤드와 별체로 설치하고,

상기 도광수단은, 상기 본딩위치의 근방에 설치됨과 아울러 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광을 그 선단의 조사구로부터 조사하는 조사배럴과, 상기 조사배럴에 개폐 가능하게 설치되어 상기 레이저광을 차단하는 셔터수단과, 상기 본딩헤드에 설치됨과 아울러 개구부로부터 입사된 레이저광을 상기 칩으로 도광하는 수광부를 구비하고,

상기 본딩헤드 이동수단에 의하여 본딩헤드가 상기 본딩위치에 위치하면, 상기 조사배럴의 조사구와 상기 수광부의 개구부가 서로 접근하고, 그 상태에서 상기 셔터수단이 개방되어, 조사배럴로부터의 레이저광이 상기 수광부의 개구부를 통하여 본딩헤드로 도광되는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항1의 발명에 의하면, 레이저 발진기를 본딩헤드와 별체로 설치하고 본딩헤드를 본딩위치에 위치시키면, 상기 도광수단을 구성하는 조사배럴과 본딩헤드의 수광부가 접근하고, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광이 상기 수광부를 통하여 상기 칩에 조사되도록 되어 있다.

즉 본딩헤드에 레이저 발진기를 설치할 필요가 없기 때문에, 본딩헤드를 경량화할 수 있어, 고속으로 또한 고정밀도로 이동시킬 수 있다.

한편 본딩헤드가 본딩위치에 위치하였을 때에 상기 셔터수단이 개방되어 조사배럴로부터의 레이저광의 조사가 허용되기 때문에, 본딩헤드가 본딩위치 이외의 위치에 위치할 때에는 조사배럴로부터 레이저광이 외부에 누설되지 않아, 작업자의 안전이 확보되도록 되어 있다.

도1은, 본 실시예에 관한 본딩장치의 평면도이다.
도2는, 본딩장치의 정면도이다.
도3은, 본딩장치의 측면도이다.
도4는, 본딩헤드 및 도광수단을 나타내는 단면도이다.
도5는, 본딩헤드 및 도광수단을 나타내는 평면도이다.

이하의 도면에 나타내는 실시예에 대하여 설명하면, 도1∼도3은 전자부품으로 이루어지는 칩(chip)(1)을 전자회로기판이나 반도체 기판(웨이퍼) 등의 기판(基板)(2)의 표면에 본딩(bonding)하기 위한 본딩장치(bonding裝置)(3)를 나타내고, 상기 본딩장치(3)는, 상기 칩(1)을 기판(2)의 필요로 하는 위치에 가압한 상태에서, 칩(1)의 이면에 형성된 범프(bump)를 가열용융(加熱溶融)시킴으로써 당해 칩(1)을 기판(2)에 장착하는 것으로 되어 있다.

상기 본딩장치(3)는, 상기 칩(1)을 공급하는 칩공급수단(chip供給手段)(4)과, 상기 기판(2)을 지지하는 본딩 스테이지(bonding stage)(5)와, 레이저광(laser光)(L)을 발진하는 레이저 발진기(laser 發振器)(6)(도3을 참조)와, 상기 레이저 발진기(6)로부터 발진된 레이저광(L)을 도광(導光)하는 도광수단(導光手段)(7)과, 칩(1)을 흡착지지함과 아울러 상기 레이저광(L)에 의하여 칩(1)을 기판(2)에 본딩하는 본딩헤드(bonding head)(8)와, 상기 본딩헤드(8)를 이동시키는 본딩헤드 이동수단(bonding head 移動手段)(9)과, 상기 칩(1) 및 기판(2)을 촬영하는 촬영수단(撮影手段)(10)을 구비하고, 이들은 제어수단(制御手段)(B)에 의하여 제어되도록 되어 있다.

그리고 도1은 본딩장치(3)의 평면도를, 도2는 정면도를, 도3은 측면도를 각각 나타내고, 이하의 설명에 있어서, 도1에 나타내는 좌우방향을 X방향, 상하방향을 Y방향, 도3의 상하방향을 각각 Z방향이라고 한다.

우선 상기 본딩헤드(8)를 이동시키는 상기 본딩헤드 이동수단(9)에 대하여 설명하면, 본딩헤드 이동수단(9)은 X방향으로 설치된 X방향 레일(11)과, 상기 X방향 레일(11)을 따라 이동하는 X방향 슬라이더(X方向 slider)(12)와, 당해 X방향 슬라이더(12)에 설치된 Z방향 레일(13)과, 당해 Z방향 레일(13)을 따라 승강함과 아울러 상기 본딩헤드(8)를 지지하는 Z방향 슬라이더(14)로 구성되어 있다.

상기 X방향 슬라이더(12) 및 Z방향 슬라이더(14)는 도면에 나타내지 않은 구동수단에 의하여 구동되도록 되어 있고, 이하의 설명에 있어서, 상기 본딩헤드(8)가 상기 칩공급수단(4)으로부터 칩(1)을 받는 위치를 공급위치라고 하고, 상기 본딩 스테이지(5)의 기판(2)에 칩(1)을 본딩하는 위치를 본딩위치라고 한다.

또 도2, 도3의 본딩헤드(8)는, 상기 본딩위치에 대하여 상방에 위치하고 있고, 본딩할 때에는 이 상태로부터 Z방향으로 하강하여 칩(1)을 기판(2)에 접촉시키도록 되어 있다.

상기 칩공급수단(4)은, Y방향으로 설치된 Y방향 레일(15)과, 당해 Y방향 레일(15)을 따라 이동할 수 있도록 설치되고 칩(1)을 지지하는 중계 스테이지(中繼 stage)(16)와, 플럭스를 수용한 플럭스 도포 스테이지(flux 塗布 stage)(17)로 구성되어 있다.

상기 Y방향 레일(15)은 상기 본딩헤드 이동수단(9)의 X방향 레일(11)과 교차하도록 설치되어 있고, 보통의 경우에는, 상기 중계 스테이지(16)는 도1에 있어서 하단(下端)의 대기위치에, 플럭스 도포 스테이지(17)는 상단(上端)의 대기위치에 위치하고 있다.

그리고 중계 스테이지(16) 및 플럭스 도포 스테이지(17)는, 각각 도면에 나타내지 않은 구동수단에 의하여 Y방향 레일(15)을 따라 이동하며, 상기 X방향 레일(11)을 따라 이동하는 본딩헤드(8)의 이동경로와 교차하는 상기 공급위치까지 이동하도록 되어 있다.

상기 본딩 스테이지(5)는 그 상면에서 기판(2)을 흡착지지하도록 되어 있고, 당해 본딩 스테이지(5)의 하방에는 당해 본딩 스테이지(5)를 X방향 및 Y방향으로 이동시키는 X-Y테이블(18)이 설치되어 있다.

여기에서 상기 본딩헤드(8)는 상기 본딩헤드 이동수단(9)에 의하여, 결정된 본딩위치로 하강하도록 되어 있다.

이에 대하여 상기 본딩 스테이지(5)는 상기 X-Y테이블(18)에 의하여 X-Y방향으로 이동되어, 본딩 스테이지(5)에 재치(載置)된 기판(2)의 필요로 하는 위치를, 본딩헤드(8)에 흡착지지된 칩(1)의 위치에 맞추도록 되어 있다.

상기 촬영수단(10)은, 도면에 나타내지 않은 구동수단에 의하여 상기 X방향 레일(11)을 따라 이동할 수 있도록 되어 있고, 보통은 도1에 나타내는 좌측방향 끝의 대기위치에 위치하고 있다.

상기 촬영수단(10)은 동시에 상방 및 하방을 촬영할 수 있는 카메라(19)를 구비하고, 당해 카메라(19)는 도2에 나타내는 바와 같이 본딩헤드(8)에 흡착지지된 칩(1)과 상기 본딩 스테이지(5) 상의 기판(2)의 사이에 삽입 가능한 높이에 설치되어 있다.

그리고 상기 본딩헤드(8)가 상기 본딩 스테이지(5)의 상방까지 이동하면, 상기 카메라(19)가 상기 대기위치에서 이동하여 칩(1)의 이면과 기판(2)의 상면을 촬영하고, X-Y테이블(18)은 그 촬영결과에 따라 본딩 스테이지(5)를 이동시켜서 칩(1)과 기판(2)의 얼라인먼트(alignment)를 한다.

다음에 레이저 발진기(6) 및 당해 레이저 발진기(6)로부터 발진된 레이저광(L)을 도광하는 도광수단(7)에 대하여 설명한다.

우선 레이저 발진기(6)는 도3에 나타내는 바와 같이 상기 본딩헤드(8)와는 별체(別體)로 설치된 반도체 레이저 발진기로 되어 있고, 주파수가 약 900nm의 근적외선 레이저광(近赤外線 laser光)을 조사하도록 되어 있다.

그리고 레이저광(L)은 상기 도광수단(7)에 의하여 본딩헤드(8)의 내부로 도광되어, 당해 본딩헤드(8)에 흡착지지된 상기 칩(1)을 가열하도록 되어 있다. 또 이 레이저광(L)은 직접 보면 실명(失明)의 위험이 있어 외부로 누출되지 않도록 할 필요가 있다.

도4, 도5에 나타내는 바와 같이 상기 도광수단(7)은, 상기 레이저 발진기(6)에 접속된 광파이버(光fiber)(21)와, 광파이버(21)의 선단부를 수용함과 아울러 레이저광(L)을 그 선단의 조사구(照射口)(22a)에서 조사하는 조사배럴(照射barrel)(22)과, 상기 조사배럴(22)에 설치되어 상기 레이저광(L)을 차단하는 셔터수단(shutter手段)(23)과, 상기 본딩헤드(8)에 설치되어 상기 조사배럴(22)로부터 조사된 레이저광(L)을 상기 칩(1)으로 도광하는 수광부(受光部)(24)로 구성되어 있다.

상기 광파이버(21)는 가요성(可撓性)을 구비함과 아울러 도면에 나타내지 않은 수지(樹脂)로 제작된 커버로 피복되어 있고, 그 선단에는 원통 모양의 홀더(holder)(21a)(도5를 참조)가 장착되어 있다.

상기 조사배럴(22)은 통 모양의 부재로 되어 있고, 상기 본딩헤드 이동수단(9)에 있어서의 X방향 레일(11)의 하방에 설치된 지지부재(25)(도2, 도3을 참조)에 의하여 지지되고 있다.

상기 조사배럴(22)의 후단(後端)에는 상기 광파이버(21)의 홀더(21a)가 삽입되어, 상기 광파이버(21)로부터의 레이저광(L)을 Y방향을 향하여 수평으로 조사하도록 되어 있다.

또한 상기 조사배럴(22)의 조사구(22a)에는 글래스판(glass板)(26)이 장착되어 있고, 당해 글래스판(26)의 후방에는 집광렌즈(集光lens)(27)가 설치되어 있어, 광파이버(21)로부터의 레이저광(L)을 집광하여 상기 조사구(22a)의 전방에 초점을 형성하도록 되어 있다.

상기 셔터수단(23)은, 조사배럴(22)의 내부에 형성된 통로(22b)를 개폐하는 셔터판(23a)과, 상기 제어수단(B)에 의하여 제어됨과 아울러 상기 셔터판(23a)을 구동하는 구동수단(23b)으로 구성된다.

도5에 나타내는 바와 같이 상기 셔터판(23a)은 광파이버(21)의 홀더(21a)와 집광렌즈(27)의 사이에 설치되어, 조사배럴(22)의 측면을 관통하도록 형성된 슬릿(slit)에 넣거나 뺄 수 있도록 설치되어 있다.

상기 구동수단(23b)은, 상기 조사배럴(22)에 고정된 에어실린더로 되어 있어, 상기 제어수단(B)의 제어에 의하여 셔터판(23a)을 상기 슬릿을 따라 이동시켜서 상기 조사배럴(22)의 통로(22b)를 개폐하도록 되어 있다.

그리고 상기 셔터수단(23)이 폐쇄상태가 되면, 상기 조사배럴(22)의 통로(22b)가 완전히 폐쇄되어 광파이버(21)로부터 레이저광(L)이 조사되더라도, 이것을 차단하여 조사구(22a)로부터 레이저광(L)이 누출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 본딩헤드(8)는, 상기 본딩헤드 이동수단(9)의 Z방향 슬라이더(14)에 대하여 Z방향으로 이동할 수 있도록 설치된 본체부(本體部)(31)와, 상기 Z방향 슬라이더(14)에 고정된 로드셀(load cell)(32)과, 상기 본체부(31)의 하단에 설치됨과 아울러 상기 도광수단(7)을 구성하는 수광부(24)(도4를 참조)와, 칩(1)을 흡착하기 위한 흡착부(吸着部)(33)(도4를 참조)를 구비하고 있다.

상기 본체부(31)는, 상기 Z방향 슬라이더(14)에 설치된 슬라이더 기구(31a)에 의하여 Z방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.

또 본체부(31)의 상부에는 행거암(hanger arm)(3lb)이 설치되어 있고, 이 행거암(3lb)이 상기 로드셀(32)에 상방으로부터 접촉함으로써, 상기 로드셀(32)에 상기 본체부(31)와 수광부(24)와 흡착부(33)에 의한 하중이 작용하도록 되어 있다.

그리고 로드셀(32)은 이들 상기 본체부(31), 수광부(24), 흡착부(33)의 하중을 계측(計測)함으로써, 본딩헤드(8)가 하강하여 칩(1)이 기판(2)에 접촉하였을 때에 상기 기판(2)에 작용하는 하중을 측정하는 것으로 되어 있다.

구체적으로는, 본딩헤드(8)가 Z방향 슬라이더(14)와 일체로 하강하여 칩(1)이 기판(2)과 접촉하면, Z방향 슬라이더(14)는 하강을 계속하지만, 본딩헤드(8)는 기판(2)에 의하여 하강이 제한된다.

그 결과 본딩헤드(8)의 하중을 로드셀(32)과 기판(2)에서 받게 되어, 예를 들면 본딩헤드(8)의 자체중량이 30N인 경우에 로드셀(32)의 계측값이 25N인 것으로 하면, 차이인 5N이 기판(2)에 작용하고 있는 것이 된다.

도4에 나타내는 바와 같이 상기 도광수단(7)을 구성하는 수광부(24)는, 상기 본체부(31)의 하면에 고정된 미러 케이싱(mirror casing)(34)과, 당해 미러 케이싱(34)의 내부에 설치된 반사미러(反射mirror)(35)로 구성되어 있다.

상기 미러 케이싱(34)은, 도면에 나타내는 우측방향 즉 상기 조사배럴(22)을 향하여 개구하는 개구부(開口部)(34a)를 구비하고 있고, 본딩헤드(8)가 본딩위치에 위치한 때에는, 상기 개구부(34a)에 근접한 위치에 상기 조사배럴(22)의 조사구(22a)가 위치하도록 되어 있다.

또 미러 케이싱(34)의 하면에는 상기 흡착부(33)를 향하여 관통구멍이 형성되어 있고, 이 관통구멍은 투명한 글래스판(36)에 의하여 기밀(氣密)을 유지한 상태에서 폐쇄되어 있다.

상기 반사미러(35)는, 상기 개구부(34a)를 통하여 조사배럴(22)로부터 수평방향으로 조사된 레이저광(L)을 하방으로 반사시켜서 상기 글래스판(36)을 통하여 상기 흡착부(33)로 도광하도록 되어 있고, 또 미러 케이싱(34) 내에 설치된 도면에 나타내지 않은 조정수단에 의하여 각도가 조정될 수 있도록 되어 있다.

상기 흡착부(33)는, 상기 미러 케이싱(34)의 하면에 고정된 툴 케이싱(tool casing)(41)과, 상기 툴 케이싱(41)의 하면에 설치된 마스크(mask)(42)와, 당해 마스크(42)의 하면에 설치된 툴 베이스(tool base)(43)와, 당해 툴 베이스(43)의 하면에 흡착지지되어 상기 칩(1)을 흡착지지하는 툴(tool)(44)로 구성되어 있다.

상기 툴 케이싱(41)에는 상하로 관통하는 관통구멍이 형성되어 있고, 관통구멍의 상방은 상기 미러 케이싱(34)의 하면에 설치된 상기 글래스판(36)에 의하여 폐쇄되어 있고, 관통구멍의 하방은 상기 툴 베이스(43)에 의하여 폐쇄되어 있고, 이에 따라 상기 툴 케이싱(41)의 내부에는 공간(41a)이 형성되어 있다.

또 상기 툴 케이싱(41)에는 진공원(眞空源)(C)에 접속된 툴흡착용 흡인포트(tool吸着用吸引port)(45)와, 진공원(D)에 접속된 칩흡착용 흡인포트(chip吸着用吸引port)(46)가 설치되어 있고, 툴흡착용 흡인포트(45)는 상기 툴 케이싱(41)의 하면에 연결되어 있고, 상기 칩흡착용 흡인포트(46)는 상기 툴 케이싱(41)의 공간(41a)에 연결되어 있다.

상기 마스크(42)는 중앙에 1개의 개구부(42a)가 형성된 박판(薄板) 모양의 부재로 되어 있고, 상기 개구부(42a)는 상기 툴(44)에 흡착지지되는 칩(1)의 크기에 맞추어서 형성되어 있다.

또 상기 마스크(42)에는 상기 툴 케이싱(41)의 상기 툴흡착용 흡인포트(45)에 연결되는 관통구멍(42b)이 형성되어 있고, 또한 마스크(42)의 하면에는 이 관통구멍(42b)과 연결되는 도면에 나타내지 않은 연결홈이 형성되어 있다, 따라서 마스크(42)의 하면에 설치한 상기 툴 베이스(43)를 상기 툴흡착용 흡인포트(45)를 통하여 흡착지지하도록 되어 있다.

상기 툴 베이스(43)는 석영(石英) 등의 레이저광(L)을 투과시키는 플레이트 모양의 부재로 되어 있고, 당해 툴 베이스(43)는 상기 툴 케이싱(41)의 하면에 고정된 링모양 부재(47)에 의하여 지지되어 있다.

상기 툴 베이스(43)에는, 상하로 관통하는 툴흡착용 관통구멍(43a) 및 칩흡착용 관통구멍(43b)이 형성되어 있고, 상기 툴흡착용 관통구멍(43a)은 상기 마스크(42)의 개구부(42a)보다 외측에 형성되어 있고 또한 상기 마스크(42)의 하면에 형성된 연결홈과 연결되는 위치에 형성되어 있다.

이에 따라 상기 툴흡착용 관통구멍(43a)은 상기 툴흡착용 흡인포트(45)와 연결되어 흡인되고, 이에 따라 툴 베이스(43)의 하면에서 상기 툴(44)을 흡착지지하도록 되어 있다.

한편 상기 칩흡착용 관통구멍(43b)은 상기 마스크(42)의 개구부(42a)보다 내측에 형성되어 있고, 상기 툴 케이싱(41)의 공간(41a) 및 상기 칩흡착용 흡인포트(46)를 통하여 진공원(D)과 연결되도록 되어 있다.

그리고 상기 툴(44)은 실리콘 카바이드(silicon carbide)로 제작된 매우 얇은 부재로 되어 있고, 상기한 바와 같이 상기 툴흡착용 흡인포트(45)를 통하여 흡인됨으로써 툴 베이스(43)의 하면에 흡착지지되어 있다.

또 툴(44)에는 툴 베이스(43)의 칩흡착용 관통구멍(43b)에 맞추어서 칩흡착구멍(44a)이 형성되어 있고, 칩흡착용 흡인포트(46)와 툴(44)의 하면을 연결시켜서 칩(1)을 흡착지지하는 것으로 되어 있다.

그리고 상기 툴흡착용 흡인포트(45)는 항상 진공원(C)과 연결되어 있어, 상기 툴 베이스(43)로부터 툴(44)이 탈락하지 않도록 되어 있다. 한편 칩흡착용 흡인포트(46)는 칩(1)을 흡착지지할 때에 진공원(D)과 연결되도록 되어 있다.

상기 구성을 구비하는 본딩장치(3)의 동작에 대하여 설명하면, 우선 상기 칩공급수단(4)에 있어서, 도면에 나타내지 않은 칩공급장치가 대기위치에 위치한 중계 스테이지(16)에 한 개의 칩(1)을 재치하면, 그 후에 칩(1)을 재치한 중계 스테이지(16)는 상기 공급위치로 이동한다.

이와 같이 하면 상기 본딩헤드(8)가 상기 본딩헤드 이동수단(9)에 의하여 상기 공급위치의 상방까지 이동하고, 그 후에 하강하여 중계 스테이지(16)의 칩(1)을 흡착지지한다.

구체적으로는, 상기 본딩헤드(8)에 설치된 흡착부(33)의 칩흡착용 흡인포트(46)를 통하여 진공원(D)과 연결함으로써 상기 툴 베이스(43)의 칩흡착용 관통구멍(43b)과 상기 툴(44)의 칩흡착구멍(44a)을 흡인하여, 툴(44)의 하면에 칩(1)을 흡착지지하도록 되어 있다.

그 후에 상기 본딩헤드(8)는 칩(1)을 흡착지지한 채 일단 상승하고, 상기 중계 스테이지(16)에 대신하여 상기 플럭스 도포 스테이지(17)가 상기 공급위치까지 이동한다.

이와 같이 하면 상기 본딩헤드(8)가 다시 하강하여, 상기 칩(1)의 이면에 형성된 범프에 플럭스 도포 스테이지(17)의 플럭스를 부착시키도록 되어 있다.

한편 본딩 스테이지(5)에는, 도면에 나타내지 않은 기판공급수단이 기판(2)을 공급하고 있고, 또 상기 X-Y테이블(18)이, 필요로 하는 기판(2)에 있어서의 상기 칩(1)을 본딩하는 위치를 상기 본딩위치까지 이동시킨다.

그리고 플럭스가 도포된 칩(1)을 지지한 본딩헤드(8)는, 본딩헤드 이동수단(9)에 의하여 상기 본딩 스테이지(5)의 상방까지 이동한다.

이와 같이 하면 상기 촬영수단(10)이 X방향 레일(11)을 이동하여 상기 카메라(19)를 본딩헤드(8)와 기판(2)의 사이에 위치시키고, 그 촬영결과에 의거하여 X-Y테이블(18)이 본딩 스테이지(5)를 X-Y방향으로 이동시켜서 상기 칩(1)과 기판(2)의 얼라인먼트를 한다.

상기 칩(1)과 기판(2)의 얼라인먼트가 종료되면, 본딩헤드(8)는 하강하여 칩(1)을 기판(2)에 접촉시킨 본딩위치에 위치시키고, 또한 상기 로드셀(32)에 의하여 계측하면서 기판(2)에 필요로 하는 하중을 작용시킨다.

이와 같이 하여 본딩헤드(8)가 본딩위치에 위치하게 되면, 당해 본딩헤드(8)에 설치된 수광부(24)의 미러 케이싱(34)에 형성된 개구부(34a)와, 상기 도광수단(7)에 있어서의 조사배럴(22)의 조사구(22a)가 서로 접근한 위치에서 마주 보게 된다.

이 때까지 조사배럴(22) 내의 셔터수단(23)은 폐쇄된 상태이지만, 본딩헤드(8)가 본딩위치에 위치하게 되어 상기 수광부(24)의 개구부(34a)와 조사배럴(22)의 조사구(22a)가 서로 접근하면, 제어장치(C)는 상기 셔터수단(23)을 작동시켜서 조사배럴(22)의 통로(22b)를 개방하고 또한 레이저 발진기(6)에 의하여 레이저광(L)을 조사시킨다.

이와 같이 하면 이 레이저광(L)은 상기 광파이버(21)를 도광시킨 후에, 조사배럴(22) 내에 있어서 상기 집광렌즈(27)를 통과하고, 당해 집광렌즈(27)에 의하여 레이저광(L)은 상기 본딩헤드(8)의 수광부(24)의 내부로 집광된다.

이와 같이 레이저광(L)을 집광렌즈(27)에 의하여 집광함으로써, 수광부(24)의 개구부(34a)와 조사배럴(22)의 조사구(22a)의 사이에 약간의 간극이 형성되어 있더라도, 당해 레이저광(L)이 상기 간극에서 외부로 누출되지 않도록 되어 있다.

그리고 수광부(24)의 내부에서 집광된 레이저광(L)은 상기 반사미러(35)에 의하여 반사되어 상기 흡착부(33)로 도광되고, 흡착부(33)에 입사된 레이저광(L)은 상기 마스크(42)에 형성된 개구부(42a)에 의하여 소정의 조사범위에서 형성된다.

그 후에 레이저광(L)은 상기 툴 베이스(43)를 투과한 후에, 상기 툴(44)에 조사되어 당해 툴(44)을 가열하고, 이 툴(44)에 흡착지지된 칩(1)을 전열(傳熱)에 의하여 가열한다.

이와 같이 하면 칩(1)에 형성된 범프가 용융되고, 소정의 시간이 경과한 후에 상기 레이저 발진기(6)가 상기 레이저광(L)의 조사를 정지하면, 범프가 냉각되어 다시 고화(固化)되고, 이에 따라 칩(1)이 기판(2)에 고정된다.

다음에 제어수단은 상기 레이저 발진기(6)로부터의 레이저광(L)의 조사를 정지시킴과 아울러, 상기 셔터수단(23)에 의하여 조사배럴(22)의 통로(22b)를 폐쇄한다.

그리고 상기 셔터수단(23)은, 본딩헤드(8)가 본딩위치 이외의 위치를 이동하는 사이에는 폐쇄상태를 유지하도록 되어 있어, 가령 레이저광(L)이 조사되었다고 하더라도 당해 레이저광(L)이 외부로 누출되지 않도록 되어 있어 작업자의 안전이 확보되도록 되어 있다.

또한 상기 제어수단은 상기 레이저 발진기(6)로부터의 레이저광(L)을, 본딩헤드(8)가 본딩위치에 위치하였을 때에만 조사시키도록 설정되어 있어, 더 확실하게 작업자의 안전을 확보할 수 있다.

그리고 상기 셔터수단(23)이 폐쇄되면, 다음의 칩(1)을 흡착지지하기 위하여 상기 본딩헤드(8)는 본딩헤드 이동수단(9)에 의하여 상승되고 또한 상기 공급위치로 이동되고, 그 후에 상기 동작이 반복되도록 되어 있다.

상기 실시예에 의하면, 레이저 발진기(6)를 본딩헤드(8)와는 별체로 설치하였기 때문에 본딩헤드(8)를 경량화(輕量化)할 수 있고, 이에 따라 본딩헤드(8)의 이동을 고속으로 또한 고정밀도로 할 수 있다.

또 상기한 바와 같이 상기 레이저 발진기(6)로부터 조사되는 레이저광(L)은 직접 보면 실명의 우려가 있어 위험하지만, 본 실시예의 도광수단(7)은, 상기 본딩헤드(8)가 본딩위치에 위치하면 상기 본딩헤드(8)에 설치된 수광부(24)의 개구부(34a)가 조사배럴(22)의 조사구(22a)에 접근한 위치에 위치되기 때문에, 당해 조사배럴(22)에서 조사된 레이저광(L)이 외부로 누출되지 않아, 작업자의 안전을 확보할 수 있다.

또 상기 실시예에 있어서의 상기 도광수단(7)에서는, 레이저 발진기(6)로부터 조사된 레이저광(L)을 광파이버(21)에 의하여 조사배럴(22)까지 도광하고 있지만, 상기 광파이버(21)에 대신하여 복수의 반사미러를 조합시켜서 레이저광(L)을 도광하는 것과 같은 구성으로 하더라도 좋다.

1 : 칩 2 : 기판
3 : 본딩장치 4 : 칩공급수단
5 : 본딩 스테이지 6 : 레이저 발진기
7 : 도광수단 8 : 본딩헤드
9 : 본딩헤드 이동수단 22 : 조사배럴
22a : 조사구 23 : 셔터수단
24 : 수광부 26 : 집광렌즈
34a : 개구부

Claims

레이저광(laser光)을 발진하는 레이저 발진기(laser 發振器)와, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광을 도광(導光)하는 도광수단(導光手段)과, 공급위치에서 칩(chip)을 흡착지지(吸着支持)함과 아울러 칩을 기판에 접촉시킨 본딩위치(bonding位置)에서 상기 도광수단이 도광한 레이저광에 의하여 칩을 가열하여 기판에 본딩하는 본딩헤드(bonding head)와, 상기 본딩헤드를 상기 공급위치와 본딩위치의 사이에서 이동시키는 본딩헤드 이동수단(bonding head 移動手段)을 구비한 본딩장치에 있어서,
상기 레이저 발진기를 상기 본딩헤드와 별체(別體)로 설치하고,
상기 도광수단은, 상기 본딩위치의 근방에 설치됨과 아울러 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저광을 그 선단의 조사구(照射口)로부터 조사하는 조사배럴(照射barrel)과, 상기 조사배럴에 개폐 가능하게 설치되어 상기 레이저광을 차단하는 셔터수단(shutter手段)과, 상기 본딩헤드에 설치됨과 아울러 개구부로부터 입사된 레이저광을 상기 칩으로 도광하는 수광부(受光部)를 구비하고,
상기 본딩헤드 이동수단에 의하여 본딩헤드가 상기 본딩위치에 위치하면, 상기 조사배럴의 조사구와 상기 수광부의 개구부가 서로 접근하고, 그 상태에서 상기 셔터수단이 개방되어, 조사배럴로부터의 레이저광이 상기 수광부의 개구부를 통하여 본딩헤드로 도광되는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 발진기는, 상기 본딩헤드가 공급위치에 위치한 때에는 레이저광을 발진하지 않고, 상기 본딩헤드가 본딩위치에 위치하면 레이저광을 발진하는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조사배럴에 있어서의 조사구의 후방에 집광렌즈(集光lens)를 설치하고,
상기 집광렌즈에 의하여 집광한 레이저광의 초점이 상기 수광부의 내부에 위치하도록 하고, 또한 상기 셔터수단을 상기 집광렌즈의 후방에 설치한 것을 특징으로 하는 본딩장치.