KR20040041031A - 범프 볼 압착 장치 - Google Patents

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KR20040041031A
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bump
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moving mechanism
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bump ball
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KR1020030078281A
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이사유키히로
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유엠씨 재팬 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 범프 볼 압착 장치는 범프 볼(bump ball)을 정렬하는 정렬 플레이트(31), 범프 볼이 압착된 웨이퍼를 장착하는 압착 테이블(32)과, 범프 볼을 웨이퍼의 전기 접점(bonding pad) 상에 압착하는 압착 플레이트(42)와, 정렬 플레이트(31)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 Y축 이동 기구(35)와, 정렬 플레이트(31)를 X축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 X축 이동 기구(36), 및 압착 테이블(32)을 Y축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 제2의 Y축 이동 기구(37)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

범프 볼 압착 장치{BUMP BALL CRIMPING APPARATUS}
본 발명은 범프 볼 압착 장치에 관한 것으로, 특히, 실리콘 기판 등의 반도체 기판 상에 형성된 반도체 장치의 전기 접점 상에, 범프 볼을 일괄 압착할 때에 사용하기에 적합한 범프 볼 압착 장치에 관한 것이다.
종래, IC, LSI, 또는 VLSI 등의 반도체 장치의 제조공정에서는, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 형성된 반도체 장치의 패드 상에 범프 볼을 일괄 형성하는 장치로서, 범프 볼 압착 장치가 사용되고 있다.
이 범프 볼 압착 장치는 흡착구에 복수 개의 범프 볼이 흡착 유지되는 정렬플레이트(정렬 공구)와, 이 정렬 플레이트의 아래쪽에 배치된 복수 개의 전기 접점이 형성된 실리콘 웨이퍼를 장착하는 압착 테이블(시료대)과, 정렬 플레이트 위쪽에 배치되고 정렬 플레이트에 흡착된 복수 개의 범프 볼을 실리콘 웨이퍼의 전기 접점에 압착시키는 압착기구를 구비한다. 이 범프 볼 압착 장치에 관해서는, 지금까지도 여러 가지 장치가 제안되어 있다(예컨대, 일본국 특개평 9-82748호 공보 참조).
그러나, 종래의 범프 볼 압착 장치는 압착 테이블 상에 장착된 실리콘 웨이퍼 상에 수만 개 내지 수십 만 개의 전기 접점으로 정렬 플레이트에 흡착에 의해 유지되는 동일 개수의 범프 볼을 압착시킨다. 그러나, 압착 테이블이 정렬 플레이트와 간섭하기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 전기 접점 상에 범프 볼을 일괄 압착할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼를 복수 개의 소 블록으로 구획하고, 각각의 소 블록마다 범프 볼을 압착하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이 방법에서는 범프의 높이에 편차가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 각각의 소 블록마다 범프 볼을 압착하기 때문에, 압착 공정에 필요한 시간이 길게 되고, 생산 효율이 저하하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 실리콘 기판 등의 반도체 기판 상에 형성된 반도체 장치의 전기 접점 상에 범프 볼을 일괄 압착할 수가 있어, 압착 공정에 필요한 시간의 단축 및 생산 효율의 향상을 도모하는 것이 가능한 범프 볼 압착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 형식의 구조를 이용한다.
본 발명의 범프 볼 압착 장치는 복수 개의 범프 볼을 정렬하기 위한 정렬 공구와, 정렬 공구의 아래쪽에 배치되어 범프 볼이 압착된 판 형상 시료를 장착하기 위한 시료대와, 정렬 공구의 위쪽에 배치되어 범프 볼을 판 형상 시료에 압착하기 위한 압착 기구, 및 정렬 공구와 시료대의 아래쪽으로 배치되어 정렬 공구를 평면상에 상호 직교하는 2개의 방향으로 이동시킬 수 있고, 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 제1의 이동 기구를 구비하며, 시료대를 2개의 방향에 평행한 평면상을 적어도 일 방향으로 이동시킬 수 있고, 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있도록 시료대를 지지하는 제2의 이동 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 시료대를 2개의 방향 중 적어도 일 방향으로 이동시킬 수 있으며, 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있도록 시료대를 지지하는 제2의 이동 기구를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2의 이동 기구는 제1의 이동 기구 위에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 정렬 공구에 범프 볼을 공급하기 위한 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 복수 개의 범프 볼이 정렬 공구에 정렬된 것을 검지하기 위한 검지 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 정렬 공구를 자동적으로 교환하는 정렬 공구 교환수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2의 이동 기구는 수평에서 보면 정렬 공구를 중첩시킨 위치와 정렬 공구를 중첩시키지 않는 위치 사이에서 시료대를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 제2의 이동 기구와 동일한 방향으로 제1의 이동 기구의 이동 범위의 길이보다 제2의 이동 기구의 이동 범위의 길이가 더 작게 되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 전체구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 카세트 세트 유닛을 도시하는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 웨이퍼 반송 유닛을 도시하는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 범프 볼 압착 테이블 유닛 및 범프 볼 압착 형성 유닛을 도시하는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 범프 볼 압착 테이블 유닛 및 범프 볼 압착 형성 유닛의 조립 후의 상태를 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 범프 볼 송출 유닛을 도시하는 일부분의 파단 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 범프 볼 송출 유닛의 송출부를 도시하는 일부분의 파단 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 범프 볼 정렬 플레이트 자동교환 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 범프 볼 정렬 플레이트 자동교환 유닛의 정렬 플레이트 프레임을 도시하는 사시도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 카세트 세트 유닛2 : 웨이퍼 반송 유닛
3 : 범프 볼 압착 테이블 유닛4 : 범프 볼 압착 형성 유닛
5 : 정렬 유닛6 : 범프 볼 송출 유닛
7 : 범프 볼 정렬 플레이트 자동교환 유닛
8 : 범프 볼 정렬 플레이트 수납고
13 : 테이블14 : 투하식 센서
21 : 회전 베이스22 : 수직축
23 : 선회 프레임24 : 선회기구
25 : 센터 척 테이블26 : 반송용 아암
27 : 회수용 아암28 : 검출 센서
31 : 정렬 플레이트(정렬 공구)32 : 압착 테이블(시료대)
33 : θ축 이동 기구34 : Z축 이동 기구
35 : Y축 이동 기구36 : X축 이동 기구
37 : 제2의 Y축 이동 기구42 : 압착 플레이트
43 : 초음파발진기44 : Z축 이동 기구
45 : 가압 보조용 에어 실린더61 : 범프 볼 수납고
62, 63 : 선별 플레이트62a, 63a : 선별용 구멍
64 : 송출부65 : 범프 볼 투입 구멍
66 : 에어 취출 구멍67 : 수평 이동 기구
68 : 셔터69 : 에어 실린더
71, 72 : 정렬 플레이트 프레임73 : 정렬 플레이트 클램프 유닛
74 : Z축 이동 기구75 : 구멍
76 : 탈착용 금속 핏팅77 : 설치대
78 : 프레임79 : 지주
80 : 핀81 : 장착용 금속 핏팅
82 : 핏팅 본체83 : 노치
84 : 와셔85 : 스프링
본 발명의 범프 볼 압착 장치의 일 실시형태에 관해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 범프 볼 압착 장치의 전체구성을 도시하는 평면도이고, 도면에서, 부호 1은 카세트 세트 유닛, 2는 웨이퍼 반송 유닛, 3은 범프 볼 압착 테이블 유닛, 4는 범프 볼 압착 형성 유닛(압착 기구), 5는 정렬 유닛, 6은 범프 볼 송출 유닛(공급 장치), 7은 범프 볼 정렬 플레이트 자동교환 유닛(정렬 공구 교환 장치), 8은 범프 볼 정렬 플레이트 수납고이다.
카세트 세트 유닛(1)은 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼(판 형상 시료)를 복수 개 수납하는 웨이퍼 카세트를 지지 및 승강시키는 승강기 기능을 갖는 것으로, 도 2에 도시하는 바와 같이, 평행 육면체 형상 프레임(11)과, 프레임의 중앙부에 직립되는 지주(12)와, 지주(12)를 따라 수직 방향(Z축 방향)으로 자유롭게 이동하고 또한 소정의 위치에 고정될 수 있는 웨이퍼 카세트 장착용 테이블(13)과, 테이블(13)을 하강시키는 것으로 카세트가 하강될 때에 카세트 내부의 웨이퍼의 배열및 매수를 검지하는 투하식 센서(14, beam interruption sensor)와, 테이블(13) 및 투하식 센서(14)를 포함하는 카세트 세트 유닛(1) 전체의 동작을 제어하는 제어 유닛(15)에 의해 구성되어 있다.
웨이퍼 반송 유닛(2)은, 카세트 세트 유닛(1)과 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)과의 사이에서 웨이퍼를 이동시키는 것으로, 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전 베이스(21)와, 이 회전 베이스(21) 상에 설치되어 수직 굴대(22, vertical axle)의 주위에 회전 프레임(23)을 회전시키는 회전 기구(24)와, 회전 프레임(23) 상에 설치되어 웨이퍼를 흡착 유지함과 동시에 수직축의 주위를 회전할 수 있는 센터 척 테이블(25,center chuck table)과, 웨이퍼를 흡착 유지한 상태로 웨이퍼를 반송하는 한 쌍의 아암인 반송용 아암(26)과, 웨이퍼를 회수하는 회수용 아암(27), 및 웨이퍼의 노치(notch) 또는 배향 평탄 위치를 검출하기 위한 검출 센서(28)에 의해 구성되어 있다.
범프 볼 압착 테이블 유닛(3)은 평면상에 정렬된 복수 개의 범프 볼을 웨이퍼의 각각의 전기 접점 상에 배치하기 위한 것으로, 도 4에 도시하는 바와 같이, 복수 개의 범프 볼을 정렬하기 위해 형성된 복수 개의 정렬 구멍을 갖는 정렬 플레이트(정렬 공구)(31)와, 이 정렬 플레이트(31)의 아래쪽에 배치되며, 범프 볼이 압착된 웨이퍼를 장착하기 위한 3개의 핀 웨이퍼 운송 유닛(도시하지 않음)이 상부 면에 설치된 압착 테이블(시료대)(32)과, 압착 테이블(32)을 수직축의 주위에 회전시키는 θ축 이동 기구(33)와, 압착 테이블(32)을 수직축에 의해 상하 이동시키는 Z축 이동 기구(34)와, 정렬 플레이트(31)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한소정의 위치에 고정시킬 수 있는 Y축 이동 기구(35)와, 정렬 플레이트(31)를 X축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 X축 이동 기구(36), 및 압착 테이블(32)을 Y축 방향(2개의 방향 중 적어도 1개의 방향)으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 제2의 Y축 이동 기구(37)에 의해 구성되어 있다.
이 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)에는 정렬 플레이트(31)의 정렬 구멍 모두에 범프 볼이 매입된 것을 검지하기 위한 검지 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 검지 장치는 정렬 구멍 모두에 범프 볼이 매입된 것을 검지할 수 있어야 하며, 예컨대, 화상 인식 기술을 채용한 고감도 카메라, 또는 반도체 레이저(발광 소자)와 포토 다이오드(수광 소자)를 사용한 검지 시스템 등이 사용될 수 있다.
Y축 이동 기구(35)는 수평하게 배치된 테이블(38) 상에 형성된 것으로, Y축을 따라 배치된 한 쌍의 장척 가이드(35a, 35a)와, 볼 스크류 및 펄스 모터(pulse motor)를 구비한 Y축 이동 기구(35b)와, Y축 이동 기구(35b)에 의해 Y축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 천판(35c)에 의해 구성되어 있다.
X축 이동 기구(36)는 Y축 이동 기구(35) 상에 일체로 설치된 것으로, 천판(35c) 상에 설치되어 X축을 따르는 한 쌍의 장척 가이드(36a, 36a)와, 볼 스크류 및 펄스 모터를 구비한 X축 이동 기구(36b)와, X축 이동 기구(36b)에 의해 X축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 천판(36c)에 의해 구성되어 있다. 이 천판(36c) 상의 주가장자리부에는, 정렬 플레이트(31) 지지용의 지주(39, 39, …)가 직립되고, 이들 지주(39, 39, … )의 상단부에 정렬 플레이트(31)가 고정되어 있다.
제2의 Y축 이동 기구(37)는 X축 이동 기구(36) 상에 일체로 설치되어 압착 테이블(32)을 Y축 방향으로의 미세한 이동을 제공하며, 천판(36c) 상에 설치되어 Y축을 따르는 한 쌍의 장척 가이드(37a, 37a)와, 볼 스크류 및 펄스 모터를 구비한 제2의 Y축 이동 기구(37b)와, 제2의 Y축 이동 기구(37b)에 의해 Y축 방향으로 미세하게 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 천판(37c)에 의해 구성되어 있다. 이 천판(37c)에는, 상술한 압착 테이블(32), θ축 이동 기구(33) 및 Z축 이동 기구(34)가 설치되어 있다.
이와 같이, X축 이동 기구(36)의 천판(36c)에 지주(39, 39, …)에 의해 정렬 플레이트(31)가 고정되는 한편, 제2의 Y축 이동 기구(37)의 천판(37c)에 압착 테이블(32), θ축 이동 기구(33) 및 Z축 이동 기구(34)가 설치되어 있으므로, 정렬 플레이트(31)의 상부 면 위치 및 하부 면 위치의 변화가 없으며, 항상 일정한 위치를 유지하는 것이 가능하다. 따라서, 이 위치를 절대 위치로 하는 것에 의해, 제2의 Y축 이동 기구(37) 상의 압착 테이블(32)이 정렬 플레이트(31)의 아래쪽을 Y축 방향으로 자유롭게 이동하는 것이 가능해진다.
그 결과, 웨이퍼를 장착한 압착 테이블(32)은 정렬 플레이트(31)를 간섭하지 않는다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 범프 볼 압착 형성 유닛(4)은 수직하게 직립된 측판(41)과, 이 측판(41)의 전방에 수평하게 배치되어 가열용의 히터가 내장된 압착 플레이트(42)와, 압착 플레이트(42)의 상부 면에 설치된 초음파 발진기(43)와, 측판(41)의 전면에 설치되어 압착 플레이트(42)를 지주(44a)를 통해 수직 방향(Z축 방향)으로 이동시킬 수 있는 Z축 이동 기구(44), 및 Z축 이동 기구(44)의 양측에 설치되어 압착 플레이트(42)에 보조적인 가압을 실행하기 위한 가압 보조용 에어 실린더(45, 45)에 의해 구성되어 있다.
또한, 도 1 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 지주 등(도시하지 않음)에 범프 볼 압착 형성 유닛(4)을 장착하여, 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 정렬 플레이트(31)를 이동시켜 정렬을 실행하고, Z축 이동 기구(44)에 의해 압착 플레이트(42)를 하방으로 밀어, 가압과 동시에 가열한다. 이에 의해, 정렬 플레이트(31)에 정렬된 범프 볼이 웨이퍼 표면에 압착된다.
정렬 유닛(5)은 압착 테이블(32) 상에 장착된 웨이퍼의 전기 접점과 정렬 플레이트(31)에 정렬된 범프 볼의 위치 및 방향을 정확히 조정하기 위한 것으로, 저 배율용 카메라와 고 배율용 카메라를 탑재한 것이다. 이들 카메라를 사용하여 웨이퍼 상의 전기 접점과 정렬 플레이트(31)에 정렬된 범프 볼의 위치 및 방향을 정확하게 검출하는 조작 및 상술한 θ축 이동 기구(33) 및 Z축 이동 기구(34)를 이동시키는 조작에 의해 정확한 정렬이 실행된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 범프 볼 반출 유닛(6)은 상자 형상체로 된 범프 볼 수납고(61)와, 이 범프 볼 수납고(61) 내부에 경사진 상태로 배치된 한 쌍의 선별 플레이트(62, 63)와, 범프 볼 수납고(61)의 측면에 설치되어 선별 플레이트(62, 63)에 의해 선별된 범프 볼을 임시로 수납하여 간헐적으로 송출하는 송출부(64)와,송출부(64)로부터 송출되는 범프 볼을 정렬 플레이트(31) 상에 투입하기 위한 범프 볼 투입 바아(65, bump ball injection bar) 및 에어 취출 바아(66, air blowing bar)와, 이들 범프 볼 투입 바아(65) 및 에어 취출 바아(66)를 축 방향(범프 볼 수납고(61)의 길이방향을 따른 방향)으로 분리하여 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정 가능하게 할 수 있는 수평 이동 기구(67)에 의해 구성되어 있다.
선별 플레이트(62)는 선별되는 범프 볼의 외경의 상한치를 결정하는 직사각형 판 형상이며, 상한치 이하의 외경을 갖는 범프 볼을 통과시키기 위해서, 상한치를 초과하는 직경의 선별용 구멍(62a)이 복수 개가 불규칙하게 형성되어 있다. 이 선별용 구멍(62a)의 직경은 예컨대, 50μm의 범프 직경(D)에 대하여 + 5μm이다.
이 선별 플레이트(62)는 수평면에 대한 경사각이 1°내지 3°가 되도록 배치되어 있다.
선별 플레이트(63)는 상술한 선별 플레이트(62)의 아래쪽에 배치되어 선별 플레이트(62)를 통과한 범프 볼의 외경의 하한치를 결정하는 직사각형 판 형상이며, 하한치 미만의 외경을 갖는 범프 볼을 통과시키기 위해서, 하한치 미만의 직경의 선별용 구멍(63a)이 복수 개가 불규칙하게 형성되어 있다. 이 선별용 구멍(63a)의 직경은 예컨대, 50μm의 범프 직경(D)에 대하여 -5μm이다.
이 선별 플레이트(63)는 선별 플레이트(62)의 방향과 역방향으로 경사지도록, 또한 수평면에 대한 경사각이 1°내지 3°가 되도록 배치되어 있다.
송출부(64)는 범프 볼 수납고(61) 보다 작은 상자 형상체의 저면에 상술한 범프 볼 투입 바아(65)가 연결되고, 이 범프 볼 투입 바아(65)의 개구에 범프 볼투입 바아(65) 개폐용의 셔터(68)가 장착되고, 이 셔터(68)는 셔터 개폐용 에어 실린더(69)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
이 범프 볼 송출 유닛(6)에서는, 수평 이동 기구(67)에 의해 범프 볼 투입 바아(65) 및 에어 취출 바아(66)의 양자를 이동시킴과 동시에, 셔터 개폐용 에어 실린더(69)에 의해 셔터(68)를 개폐하므로서, 선별된 범프 볼이 정렬 플레이트(31)상에 투입 및 정렬된다.
이 범프 볼 수납고(61) 또는 범프 볼 투입 바아(65)의 선단부 등에, 정전기에 의한 범프 볼 사이의 부착을 방지하기 위해서, 이오나이저(ionizer) 등의 정전기 대전방지 장치가 설치될 수 있다. 이러한 정전기 대전방지 장치를 설치하는 것에 의해, 범프 볼에 정전기가 대전하는 것을 방지하는 것이 가능하게 되어, 범프 볼이 서로 부착하는 것을 방지할 수 있다.
범프 볼 정렬 플레이트 자동교환 유닛(7)은 정렬 플레이트(31)를 자동적으로 교환하는 것에 의해, 정렬 플레이트(31)의 교환시에 발생하는 장착 정밀도 부족을 방지하기 위한 것으로, 도 8에 도시하는 바와 같이, 직사각형 형상의 정렬 플레이트 지지용의 정렬 플레이트 프레임(71)과, 이 정렬 플레이트 프레임(71) 상에 포개어져 이 정렬 플레이트 프레임(71)과 동일 형상을 갖는 정렬 플레이트 프레임(72)과, 포개어진 정렬 플레이트 프레임(71, 72)과 함께, 수평으로 배치된 정렬 플레이트(31)를 외측으로부터 끼워서 고정하는 복수 개의 정렬 플레이트 클램프 유닛(73)(이 경우, 4개의 유닛)과, 이들 정렬 플레이트 클램프 유닛(73, 73, …)을 유지하고 Z축 방향(상하 방향)으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬수 있는 Z축 이동 기구(74)에 의해 구성되어 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 정렬 플레이트 프레임(71)의 4개의 코너에는 후술하는 장착용 금속 핏팅의 삽입을 위한 구멍(75)이 형성되고, 정렬 플레이트 프레임(72)의 4개의 코너의 구멍(75)에 해당하는 위치에는 원통 형상의 탈착용 금속 핏팅(76)이 설치되어 있다. 이 탈착용 금속 핏팅(76)의 구멍(76a)의 직경은 장착용 금속 핏팅(81)의 최대 직경보다 작게 되어 있다.
한편, 정렬 플레이트 프레임(71)의 바로 아래에는 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 X축 이동 기구(36)에 의해 X축 방향으로 이동시킬 수 있는 정렬 플레이트(31) 설치용의 설치대(77)가 배치되어 있다.
이 설치대(77)는 정렬 플레이트 프레임(71, 72)과 대략 동일 형상의 직사각형 형상의 프레임(78)과, 이 프레임(78)을 지지하는 복수 개의 지주(79)(이 경우, 4개의 지주)를 구비한다. 이 프레임(78)의 표면에는 장착시 프레임(71, 72)의 위치를 결정하기 위한 핀(80, 80)이 설치되고, 4개의 코너에는 장착용 금속 핏팅(81)이 설치되어 있다.
이 장착용 금속 핏팅(81)은 외경이 원뿔 형상(단면이 역부채 형상)인 금속 핏팅 본체(82)에 수직한 노치(83)가 형성되고, 이 금속 핏팅 본체(82)의 하단에는 동일한 축으로 굴대가 설치되고, 이 굴대에는 와셔(84) 및 스프링(85)이 장착되어 있다.
이 프레임(78) 상에 프레임(71, 72)을 장착시킬 경우에는, 장착용 금속 핏팅(81)의 금속 핏팅 본체(82)를 구멍(75)에 삽입시켜, 와셔(84) 및 스프링(85)에의해 프레임(71, 72)을 유지하는 것에 의해 장착될 수 있다.
또한, 프레임(78)으로부터 프레임(71, 72)을 탈착하는 경우에는, 탈착용 금속 핏팅(76)을 사용하여 장착용 금속 핏팅(81)의 금속 핏팅 본체(82)를 위쪽으로 가압하는 것에 의해 직경을 압축시켜, 이 금속 핏팅 본체(82)를 구멍(75)으로부터 빼내는 것에 의해 탈착할 수 있다. 또, 범프 볼 정렬 플레이트 수납고(8)의 설치대도, 이 설치대(77)와 같은 수단으로 되어 있다.
이 범프 볼 정렬 플레이트 자동교환 유닛(7)에서는, 미리 범프 볼 정렬 플레이트 수납고(8)에 각각의 부품 종류마다 정렬 플레이트(31)를 상시 수납하여 두고, 압착 테이블(32)에 장착된 웨이퍼의 종류와, 한 개의 칩(chip)당의 전기 접점의 개수 및 배치에 해당하는 정렬 플레이트(31)가 자동적으로 선택되고, 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 소정 위치에 고정되어 있는 불필요한 정렬 플레이트(31)가 탈착된다. 동시에, 필요한 정렬 플레이트(31)가 범프 볼 정렬 플레이트 수납고(8)에 의해 탈착되고, 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 소정 위치에 고정된다.
다음으로, 이 범프 볼 압착 장치의 동작에 관해 설명한다.
미리, 카세트 세트 유닛(1)의 제어 유닛(15)을 작동시켜 테이블(13)을 최상부 위치에 이동시켜 놓는다.
여기서, 테이블(13)에 범프 부착 웨이퍼가 복수 개 수납된 웨이퍼 카세트를 장착(설정)하면, 제어 유닛(15)이 작동하여 테이블(13)을 하강시킨다. 이에 의해, 장착된 웨이퍼 카세트도 하강된다. 그 사이에, 투하식 센서(14)에 의해 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼의 배열 및 매수를 검지한다. 그 후, 다시 테이블(13)을 상승시켜, 웨이퍼 카세트에 수납된 최하단의 웨이퍼가 소정의 위치가 되도록 정지시킨다.
이어서, 웨이퍼 반송 유닛(2)을 작동시켜 반송용 아암(26)에 의해 웨이퍼 카세트 내의 소망의 웨이퍼를 흡착 유지하고, 이 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 인출하여 센터 척 테이블(25) 상에 반송한다. 이 후, 센터 척 테이블(25)을 상승시켜 반송용 아암(26)에 흡착 유지된 웨이퍼를 흡착 유지한다. 이어서, 이 웨이퍼를 회전하면서 동시에 검출 센서(28)에 의해 웨이퍼의 노치 또는 배향 평탄 위치를 검출하고, 이 노치 또는 배향 평탄 위치를 소정의 위치로 정렬한다.
이 사이에, 미리 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 압착 테이블(32)을 웨이퍼 수용 위치에 이동시켜 대기시켜 놓는다.
이어서, 센터 척 테이블(25)을 하강시켜 반송용 아암(26)에 의해 웨이퍼를 흡착 유지하고, 이 웨이퍼를 웨이퍼 수용 위치에 대기하고 있는 압착 테이블(32) 상에 반송하여 이 압착 테이블(32) 상에 장착한다.
이어서, 압착 테이블(32) 상에 장착된 웨이퍼의 θ방향의 조정을 실행한다.
우선, 웨이퍼가 장착된 압착 테이블(32)을 정렬 유닛(5)의 바로 아래에 이동시키고, 저 배율용 카메라와 고 배율용 카메라를 사용하여 웨이퍼의 θ방향의 조정을 실행한다. 이 때, 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 Z축 이동 기구(34)를 작동시켜 웨이퍼를 Z 방향으로 이동시켜, 웨이퍼의 초점을 조정한다. 이어서, θ축 이동 기구(33)를 작동시켜 웨이퍼를 회전시키고, 웨이퍼의 θ방향을 조정한다. 이 경우, 압착 테이블(32)의 표면을 기준으로서 웨이퍼의 초점 위치를 측정하는 것에 의해 웨이퍼의 두께를 알 수 있다.
이 θ방향 조정 후, 이 압착 테이블(32)을 기준 위치로 되돌린 후, 정렬 플레이트(31)의 바로 아래에 이동시켜, 이 압착 테이블(32)의 상부 면과 정렬 플레이트(31)의 하부 면과의 간격이 5 내지 10μm이 되도록 이 압착 테이블(32)을 상승시킨다.
그 후, 이 압착 테이블(32)을 다시 정렬 유닛(5)의 바로 아래로 이동시켜, 정렬 플레이트(31)의 정렬 구멍의 위치와 웨이퍼 상의 전기 접점의 위치와의 사이에서 위치 미세 조정을 실행한다.
이 위치 미세 조정 후, 정렬 플레이트(31)를 소정 위치에 이동시켜, 대기시킨다.
이어서, 범프 볼 송출 유닛(6)을 사용하여, 대기하고 있는 정렬 플레이트(31) 상에 선별 플레이트(62, 63)에 의해 선별된 범프 볼을 투입하고, 정렬 플레이트(31)의 정렬 구멍 각각에 범프 볼을 보내준다.
다음으로, 범프 볼의 선별 방법에 대해 설명한다.
우선, 사용되는 범프 볼의 외경의 규격치에 맞는 한 쌍의 선별 플레이트(62, 63)를 선택한다. 예컨대, 50μm의 범프 직경(D)을 갖는 범프 볼을 사용하는 경우, 선별 플레이트(62)의 선별용 구멍(62a)의 직경은 55μm, 선별 플레이트(63)의 선별용 구멍(63a)의 직경은 45μm이다.
다음으로, 이들 선별 플레이트(62, 63)는 각각의 경사각이 1 내지 3°로 되도록, 또한 다른 방향의 경사로 되도록, 범프 볼 수납고(61) 내에 배치한다.
여기서, 범프 볼 수납고(61)에 범프 볼을 투입하면, 범프 볼은 선별 플레이트(62, 63) 각각의 사이의 경사각 및 범프 볼 자체의 자중에 의해 선별 플레이트(62, 63) 각각의 위를 회전하여 떨어지는 사이에 소망하는 범프 볼 범위 내에 있도록 선별된다. 동시에, 선별 플레이트(62) 위 및 선별 플레이트(62) 아래에는 규격 외의 범프 볼이 남게 된다.
선별 플레이트(62, 63)에 의해 선별된 범프 볼은 송출부(64)의 셔터 개폐용 에어 실린더(69)를 구동시켜 셔터(68)를 간헐적으로 개폐시키는 것에 의해, 범프 볼 투입 바아(65)를 정렬 플레이트(31) 상에 투입 및 정렬된다. 그 후, 정렬 플레이트(31)가 각각의 압착 테이블(32)마다 칩 블록(도시하지 않음)에 이동되며, 검지 장치를 사용하여, 정렬 플레이트(31)의 정렬 구멍 모두에 범프 볼이 매립되는 것을 확인한다.
이어서, 정렬 플레이트(31) 및 압착 테이블(32)을 범프 볼 압착 형성 유닛(4)의 압착 플레이트(42)의 바로 아래에 이동시켜, 압착 플레이트(42)를 Z축 이동 기구(44) 및 가압 보조용 에어 실린더(45, 45)에 의해 정렬 플레이트(31)의 상부 면까지 하강시켜, 가압되는 것에 의해, 범프 볼이 전기 접점 상에 압착된다.
정렬 플레이트(31)의 하부 면과 압착 플레이트(42)의 상부 면과의 사이의 절대 거리를 2000μm로 설정한 경우와 웨이퍼의 정렬 시에 웨이퍼의 초점위치의 측정치에 의해 알게 된 웨이퍼의 두께가 예컨대, 725μm 인 경우에는, 압착 플레이트(42)가 상하 방향으로 이동 가능한 거리는 “절대 거리”- “웨이퍼 두께”, 즉 2000 - 725 = 1275μm이다. 1275μm가 압착 플레이트(42)의 하부 면과 정렬 플레이트(31)의 상부 면 사이의 거리가 되고, 압착 플레이트(42)가 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 거리이다.
동시에, 정렬 플레이트(31)의 정렬 구멍과 압착 테이블(32) 상의 웨이퍼의 전기 접점 사이의 위치 결정을 실행하기 위해서는, 정렬 플레이트(31)와 압착 테이블(32)과의 사이에 5 내지 l0μm의 빈틈이 필요하게 된다. 이를 고려하면, 압착 플레이트(42)가 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 거리는 1265 내지 1270μm로 된다.
이에 의해, 정렬 플레이트(31)와 압착 테이블(32)이 접촉하는 일없이 위치 미세 조정을 실행할 수 있다.
압착 플레이트(42)에 의해 가압할 때에, 예컨대, 범프 볼의 최대 직경을 50μm, 정렬 플레이트(31)의 두께를 25 내지 30μm으로 한 경우, 범프 볼의 최대 직경과 정렬 플레이트(31)의 두께와의 차가 20 내지 25μm로 된다. 한편, 압착 테이블(32)의 상부 면은 정렬 플레이트(31)의 하부 면보다 5 내지 10μm 아래쪽으로 있으므로, 압착 플레이트(42)의 하강시에 아래쪽을 향하는 가압력이 범프 볼에 최대로 가해지게 되며, 범프 볼에 가해지는 압력에 의해 웨이퍼에 응력이 가해진다. 웨이퍼에 가해진 응력을 완화하기 위해서는, 압착 테이블(32)을 다시 5 내지 10μm 하강시킬 필요가 있다.
범프 볼 압착 후, 압착 테이블(32)을 원점 위치로 하강시킴과 동시에 압착 플레이트(42)를 원점 위치로 상승시킨다.
하강 후, 압착 테이블(32)은 정렬 플레이트(31)로부터 이동하여, 웨이퍼 해제를 위해 소정 위치로 복귀하며, 웨이퍼 흡착 유지를 해제한다. 그 후, 압착 테이블(32)을 더 하강시키거나, 또는 3개의 핀 웨이퍼 운송 유닛을 상승시켜, 회수용 아암(27)으로서 웨이퍼를 회수하면서 동시에, 다음에 처리하는 웨이퍼를 반송용 아암(26)에 의해 반송하여, 3개의 핀 웨이퍼 운송 유닛 상에 장착하여, 범프 볼의 압착을 반복한다.
상술한 작업의 종료 후, 정렬 플레이트(31)를 교환할 필요가 발생하는 경우, 웨이퍼의 종류와, 각각의 칩 당 전기 접점의 개수 및 배치에 해당하는 정렬 플레이트(31)를 자동적으로 선택하여, 정렬 플레이트(31)를 범프 볼 정렬 플레이트 수납고(8)로부터 취출하고, Z축 이동 기구(74)를 이동시켜, 정렬 플레이트 클램프 유닛(73, 73, …)에 의해 고정된 정렬 플레이트 프레임(71, 72)을 하강시킨다.
그 후, 정렬 플레이트 프레임(71)의 4개의 코너에 설치된 마이크로스위치(도시하지 않음)에 의해 정렬 플레이트(31)의 프레임 상부 면을 감지하여, Z축 이동 기구(74)의 하강을 정지시키는 동시에, 정렬 플레이트(31) 및 정렬 플레이트 프레임(71, 72)을 정렬 플레이트 클램프 유닛(73, 73, …)에 의해 클램프하고, Z축 이동 기구(74)를 이동시켜 정렬 플레이트 클램프 유닛(73, 73, …)에 의해 정렬 플레이트 프레임(71, 72) 및 정렬 플레이트(31)를 상승시켜, 대기시킨다.
그 후, 정렬 플레이트 프레임(71)의 바로 아래에 범프 볼 압착 테이블 유닛(3)의 X축 이동 기구(36)를 이동시켜 설치대(77)를 이동시킨다.
설치대(77)의 이동이 종료한 후, Z축 이동 기구(74)를 이동시켜 정렬 플레이트 클램프 유닛(73, 73, …)에 의해 고정된 정렬 플레이트 프레임(71, 72) 및 정렬 플레이트(31)를 하강시켜, 설치대(77)에 정렬 플레이트(31)를 설치한다. 여기서는, 설치대(77)와 정렬 플레이트 프레임(71, 72)과의 위치 결정은 핀(80, 80)에 의해 실행한다.
그 후, 다시 Z축 이동 기구(74)를 이동시켜 정렬 플레이트 프레임(71, 72)을 하강시켜, 소정 위치에 대기시킨다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 범프 볼 압착 장치에 의하면, 정렬 플레이트(31)를 평면상의 서로 직교하는 Y축 방향 및 X축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 Y축 이동 기구(35) 및 X축 이동 기구(36)와, 압착 테이블(32)을 Y축 방향으로 이동시킬 수 있고 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 제2의 Y축 이동 기구(37)를 구비하였기 때문에, 정렬 플레이트(31)를 고정시킨 채로 압착 테이블(32)을 이동시킬 수 있고, 정렬 플레이트(31)의 정렬 구멍과 압착 테이블(32) 상의 웨이퍼의 전기 접점과의 위치 결정을 용이하게 실행할 수 있으며, 정렬 플레이트(31)와 압착 테이블(32) 사이의 조정을 용이하게 실행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼를 장착한 압착 테이블(32)은 정렬 플레이트(31)에 간섭되지 않아, 범프 볼의 일괄 압착을 전기 접점의 개수에 관계없이 실행할 수 있다.
또한, 제2의 Y축 이동 기구(37)를 X축 이동 기구(36) 상에 일체로 설치하였기 때문에, X축 이동 기구(36)에 의해 고정된 정렬 플레이트(31)와 제2의 Y축 이동 기구(37)에 의해 고정된 압착 테이블(32)은 항상 일정한 위치를 확보할 수가 있다. 따라서, 이 위치를 절대 위치로 하는 것에 의해, 제2의 Y축 이동 기구(37)의 압착 테이블(32)을 정렬 플레이트(31)의 아래쪽 Y축 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있으며, 그 결과, 웨이퍼를 장착한 압착 테이블(32)이 정렬 플레이트(31)에 간섭되지 않고 이동될 수 있다.
또한, 범프 볼 정렬 플레이트 자동교환 유닛(7)을 사용하여, 정렬 플레이트(31)를 자동적으로 교환할 수 있기 때문에, 정렬 플레이트(31)의 교환시에 발생하는 장착 정밀도 부족을 방지할 수가 있어, 정렬 플레이트(31)의 상부 평면 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제2의 Y축 이동 기구(37)의 이동 스트로크를 (제1의) Y축 이동 기구(35)의 이동 스트로크보다 더 짧게 한다면, 제2의 Y축 이동 기구(37)(예컨대, 공압 실린더)의 구동 장치의 이동 스트로크를 짧게 할 수 있다. 또한, 제2의 Y축 이동 기구(37)에 의해 요구되는 구동력을 Y축 이동 기구(35)의 구동력보다 작게 할 수 있기 때문에, 제2의 Y축 이동 기구(37)의 위치 결정 정밀도를 증가시킬 수 있으며, 정렬 공구에 대해 더 정확하게 시료대를 위치시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 범프 볼 압착 장치의 일 실시형태를 도면에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성은 본 실시형태로 한정된 것은 아니다. 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위 내에서 설계의 변경 등이 가능하다.
예컨대, 상기의 실시형태에 있어서는, 압착 테이블(32)을 Y축 방향으로 이동 가능하게 하기 위해 제2의 Y축 이동 기구(37)를 설치한 구성으로 하였지만, 이 제2의 Y축 이동 기구(37)는 압착 테이블(32)을 평면상의 일 방향으로 이동시키는 기구이어도 된다. 제2의 Y축 이동 기구 대신에, 제2의 X축 이동 기구가 설치될 수도 있다.
이상 설명한 구조에 의하면, 정렬 공구를 고정한 채로 시료대를 이동시킬 수 있고, 정렬 공구에 정렬된 범프 볼과 시료대 상의 판 형상 시료의 범프 볼 압착 장치와의 위치 결정을 용이하게 실행할 수 있어, 정렬 공구와 시료대 사이의 조정을 용이하게 실행할 수 있다. 따라서, 판 형상 시료를 장착한 시료대와 정렬 공구와의 간섭이 없어진다.
또한, 제2의 이동 기구를 제1의 이동 기구 상에 고정하는 것에 의해 제1의 이동 기구에 고정된 정렬 공구와 제2의 이동 기구에 고정된 시료대와의 사이 거리를 항상 일정하게 유지할 수가 있다. 따라서, 이 위치가 절대 위치로 되기 때문에, 제2의 이동 기구 상의 시료대를 정렬 공구와 관계없이 이동시킬 수 있고, 그 결과, 시료대를 정렬 공구에 간섭되는 일없이 이동시킬 수 있다.
또한, 정렬 공구를 자동적으로 교환하는 정렬 공구 교환수단을 제공하는 것에 의해, 필요한 정렬 공구를 필요에 따라 적절하게 자동적으로 교환할 수 있고, 정렬 공구의 교환시에 발생하는 장착 정밀도 부족을 방지할 수 있으며, 정렬 공구의 상부 평면 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제2의 이동 기구에 제1의 이동 기구의 이동 스트로크보다 더 작은 이동 스트로크가 사용되는 경우, 정렬 공구에 대해 시료대를 정확하게 위치시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 복수 개의 범프 볼을 정렬하기 위한 정렬 공구와, 상기 정렬 공구의 아래쪽에 배치되어 상기 범프 볼이 압착된 판 형상 시료를 장착하기 위한 시료대와, 상기 정렬 공구의 위쪽에 배치되어 상기 범프 볼을 상기 판 형상 시료에 압착하기 위한 압착 기구, 및 상기 정렬 공구와 상기 시료대의 아래쪽으로 배치되어 상기 정렬 공구를 평면상에 상호 직교하는 2개의 방향으로 이동시킬 수 있고, 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있는 제1의 이동 기구를 구비하는 범프 볼 압착 장치에 있어서,
    상기 시료대를 상기 2개의 방향에 평행한 평면상을 적어도 일 방향으로 이동시킬 수 있고, 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있도록 상기 시료대를 지지하는 제2의 이동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 이동 기구는 상기 시료대를 상기 2개의 방향 중 적어도 일 방향으로 이동시킬 수 있으며, 또한 소정의 위치에 고정시킬 수 있도록 상기 시료대를 지지하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 이동 기구는 상기 제1의 이동 기구 위에 고정되는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2의 이동 기구는 상기 제1의 이동 기구 위에 고정되는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 공구에 상기 범프 볼을 공급하기 위한 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 정렬 공구에 상기 범프 볼을 공급하기 위한 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    복수 개의 상기 범프 볼이 상기 정렬 공구에 정렬된 것을 검지하기 위한 검지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    복수 개의 상기 범프 볼이 상기 정렬 공구에 정렬된 것을 검지하기 위한 검지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 공구를 자동적으로 교환하는 정렬 공구 교환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정렬 공구를 자동적으로 교환하는 정렬 공구 교환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 이동 기구는 수평에서 보면 정렬 공구를 중첩시킨 위치와 상기 정렬 공구를 중첩시키지 않는 위치 사이에서 상기 시료대를 이동시키는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2의 이동 기구는 수평에서 보면 정렬 공구를 중첩시킨 위치와 평면도로부터 상기 정렬 공구를 중첩시키지 않는 위치 사이에서 상기 시료대를 이동시키는 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제2의 이동 기구의 이동 범위의 길이는 상기 제2의 이동 기구와 동일한 방향으로 상기 제1의 이동 기구의 이동 범위의 길이보다 더 작게 된 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2의 이동 기구의 이동 범위의 길이는 상기 제2의 이동 기구와 동일한 방향으로 상기 제1의 이동 기구의 이동 범위의 길이보다 더 작게 된 것을 특징으로 하는 범프 볼 압착 장치.
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