KR20160030451A - 다이 본더 및 본딩 방법 - Google Patents

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나오끼 오까모또
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파스포드 테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은, 이물질을 비산시키지 않고, 점착력이 강한 이물질도 확실하게 제거 가능한 콜릿의 클리닝을 할 수 있는 다이 본더 및 본딩 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은, 웨이퍼로부터 다이를 픽업하고, 다이를 기판에 본딩하고, 다이를 흡착하는 콜릿의 흡착면을, 10㎛ 내지 수백㎛의 선 직경을 갖는 금속 브러시를, 흡착면을 따라서 흡착면과 상대적으로 이동시켜 흡착면을 클리닝하는 다이 본더 및 본딩 방법을 특징으로 한다.

Description

다이 본더 및 본딩 방법{DIE BONDER AND BONDING METHOD}
본 발명은, 다이 본더 및 본딩 방법에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼로부터 다이를 픽업하는 콜릿의 이물질 제거 방법에 관한 것이다.
다이 본더란, 땜납, 금 도금, 수지를 접합 재료로서, 다이(전자 회로를 만들어 넣은 실리콘 기판의 칩)를 리드 프레임이나 배선 기판 등(이하, 기판이라고 함)에 본딩(탑재해서 접착)하는 장치이다.
이 다이라고 불리는 반도체 칩을, 예를 들어, 기판의 표면에 본딩하는 다이 본더에 있어서는, 일반적으로, 콜릿이라고 불리는 흡착 노즐을 사용해서 다이를 웨이퍼로부터 흡착하여 픽업하고, 기판 상에 반송하고, 압박력을 부여함과 함께, 접합재를 가열함으로써 본딩을 행한다고 하는 동작(작업)이 반복해서 행해진다.
콜릿이란, 도 5에 도시하는 바와 같이, 흡착 구멍(6a)을 갖고, 에어를 흡인하여, 다이를 흡착 보유 지지하는 보유 지지구이다.
상술한 일련의 동작에 있어서, 다이를 콜릿에 흡착시킬 필요가 있으므로, 다이와 콜릿의 선단부(흡착면)와의 간극에, 예를 들어, 다이싱 공정에서 생긴 웨이퍼의 칩을 주체로 한 이물질이 부착되는 경우가 있다. 그 부착량이 소정의 양 이상이 되면 다이의 소자부나 보호막의 파괴, 혹은 배선이 단선될 가능성이 있었다.
따라서, 예를 들어, 특허문헌 1에서는, 콜릿의 선단에 다이를 흡착하고, 이를 리드 프레임 상에 탑재하는 장치이며, 그 도중에, 콜릿의 선단에 부착된 이물질을 에어 블로우하여 불어 날려 제거하거나, 브러시로 이물질을 제거하는 방법을 사용해서 본딩을 행하고 있었다.
일본 특허 공개 평6-302630호 공보
그러나, 점착력이 강한 이물질은, 특히, 콜릿의 다이의 흡착부에 단차가 있는 경우는, 단순한 브러싱으로는 제거(클리닝)할 수 없었다. 또한, 에어 블로우는, 이물질을 제거했다고 해도, 제거된 이물질이 비산하여, 제품에 부착될 우려가 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 감안하여, 이물질을 비산시키지 않고, 점착력이 강한 이물질도 확실하게 제거 가능한 콜릿의 클리닝을 할 수 있는 다이 본더 및 본딩 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본원 발명은, 그 일례를 들면, 선단에 설치한 콜릿의 흡착면에 다이를 흡착시켜 웨이퍼로부터 다이를 픽업하는 픽업 헤드와, 픽업한 다이를 기판에 본딩하는 본딩 헤드와, 10㎛내지 수백㎛의 선 폭을 갖는 금속을 복수개 묶은 극세 금속 브러시로 흡착면의 이물질을 제거하는 클리닝 장치와, 극세 금속 브러시와 흡착면을 접촉시키는 접촉 수단과, 흡착면을 따라서 극세 금속 브러시와 흡착면을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 접촉 수단과 이동 수단을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 예를 들면, 웨이퍼로부터 다이를 픽업하고, 다이를 기판에 본딩하는 제1 스텝과, 다이를 흡착하는 콜릿의 흡착면을 10㎛내지 수백㎛의 선 폭을 복수개 묶은 극세 금속 브러시를, 흡착면을 따라서 흡착면과 상대적으로 이동시켜 흡착면을 클리닝하는 제2 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 이물질을 비산시키지 않고, 점착력이 강한 이물질도 확실하게 제거 가능한 콜릿의 클리닝을 할 수 있는 다이 본더 및 콜릿 본딩 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다이 본더의 제1 실시 형태의 개략 상면도이다.
도 2는 도 1에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때에, 본딩 헤드(41)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3은 픽업 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 픽업 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 콜릿의 다이의 흡착면을 도시하는 도면이고, 도 5의 (b)는 콜릿의 흡착면에 부착된 Si 부스러기의 실제 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 Si 부스러기를 모의하는 시험용 분체로서 일본 분체 공업 기술 협회의 시험용 분체 1의 2종(규사)을 도시하는 도면이다.
도 7은 평가 방법을 나타내는 시험 흐름도이다.
도 8은 툴로서 극세 금속 브러시를 사용했을 때의 시험용 분체의 부착 시와 제거 후의 평가 위치의 화상을 도시하는 도면이다.
도 9는 툴로서 칫솔을 사용했을 때의 시험용 분체의 부착 시와 제거 후의 평가 위치의 화상을 도시하는 도면이다.
도 10은 툴로서 극세 금속 브러시를 사용했을 때의 이물질 잔상률의 변화를 도시한 도면이다.
도 11은 툴로서 에어 블로우를 사용했을 때의 이물질 잔상률의 변화를 도시한 도면이다.
도 12는 툴로서 DAF, 칫솔, 전동 칫솔을 사용했을 때의 각각의 이물질 잔상률의 변화를 도시한 도면이다.
도 13은 콜릿 클리닝 장치의 제1 실시예를 도시하는 도면이다.
도 14는 다이 본더의 실시 형태 1에 있어서의 본딩 헤드에 의한 기판에의 본딩 동작 및 콜릿의 클리닝 동작의 동작 플로우를 도시하는 도면이다.
도 15는 다이 본더의 제2 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 16은 콜릿 클리닝 장치의 제2 실시예를 도시하는 도면이다.
이하에 본 발명의 일 실시 형태에 대해, 도면 등을 사용해서 설명한다. 또한, 각 도면의 설명에 있어서, 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복을 피하고, 가능한 한 설명을 생략한다.
(실시 형태 1)
도 1은 본 발명의 다이 본더(10)의 제1 실시 형태(10A)의 개략 상면도이다. 도 2는, 도 1에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때에, 본딩 헤드(41)의 동작을 설명하는 도면이다.
다이 본더(10A)는, 크게 구별하여, 기판(P)에 실장하는 다이(D)를 공급하는 다이 공급부(1)와, 다이 공급부(1)로부터 다이를 픽업하고, 픽업된 다이(D)를 기판(P) 또는 이미 본딩된 다이 위에 본딩하는 본딩부(4)와, 콜릿(6)의 다이 흡착면의 이물질을 클리닝하는 콜릿 클리닝 장치[60A(60)]와, 기판(P)을 본딩 위치에 반송하는 반송부(5)와, 반송부(5)에 기판(P)을 공급하는 기판 공급부(9K)와, 실장된 기판(P)을 수취하는 기판 반출부(9H)와, 각 부의 동작을 감시하고 제어하는 제어부(7)를 갖는다.
우선, 다이 공급부(1)는 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 대(12)와 웨이퍼(11)로부터 다이(D)를 밀어올리는 점선으로 나타내는 밀어올림 유닛(13)을 갖는다. 다이 공급부(1)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해 XY 방향으로 이동하고, 픽업하는 다이(D)를 밀어올림 유닛(13)의 위치로 이동시킨다.
본딩부(4)는 웨이퍼(11)로부터 다이(D)를 픽업하고, 반송되어 온 기판(P)에 본딩하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 구동부(43)와, 반송되었던 기판(P)의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하고, 본딩해야 할 다이(D)의 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)와, 웨이퍼(11)로부터 픽업한 다이(D)의 자세를 검출하는 다이 자세 인식 카메라(45)를 갖는다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본딩 헤드(41)는 그 선단에 콜릿(6)을 착탈 가능하게 보유 지지하는 콜릿 홀더(6h)를 갖는다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 콜릿(6)은 본딩 헤드(41)를 통하여 흡인 펌프(도시하지 않음)에 접속되는 흡착 구멍(6a)을 갖고, 흡착 구멍을 통해 다이(D)를 흡착 보유 지지한다.
콜릿 클리닝 장치[60A(60)]는, 웨이퍼(11)로부터 다이(D)를 픽업하는 픽업 위치와, 다이를 적재하고 가압해서 본딩하는 본딩 위치와의 사이에 설치되고, 후술하는 바와 같이, 극세 금속 브러시(61)로 콜릿(6)의 다이(D)의 흡착면(6s)의 이물질을 제거하고, 클리닝한다.
이와 같은 구성에 의해, 본딩 헤드(41)는 다이 자세 인식 카메라(45)의 촬상 데이터에 기초하여 다이(D)의 자세를 보정하고, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판(P)에 다이를 본딩하고, 다시 웨이퍼(11)의 픽업 위치로 복귀되는, 도 2에 있어서 가는 파선으로 나타내는 본딩 동작을 행한다.
또한, 본딩 헤드(41)는, 적절한 시기, 예를 들어, 일련의 본딩 동작을 개시 후, 동작 중 혹은 종료 후에, 콜릿 클리닝 장치(60A)의 위치에 가고, 콜릿(6)의 클리닝을 행하는 굵은 파선으로 나타내는 클리닝 동작을 행한다.
따라서, 콜릿 클리닝 장치[60A(60)]의 적합한 설치 위치는, 본딩 동작 중의 본딩 헤드(41)의 이동 루트에, 방해가 되지 않는 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 본딩 동작의 방해가 되거나, 혹은 설치 장소가 충분히 취해지지 않을 때는, 통상의 루트 양단 외측, 혹은 통상의 루트의 기판 반송 방향으로 오프셋한 위치이어도 좋다. 요컨대, 본딩 헤드(41)의 가동 범위에 설치되어 있으면 된다.
반송부(5)는, 1매 또는 복수매의 기판(도 1에서는 4매)을 적재한 기판 반송 팔레트(51)와, 기판 반송 팔레트(51)가 이동하는 팔레트 레일(52)을 구비하고, 병행해서 설치된 동일 구조의 제1, 제2 반송부를 갖는다. 기판 반송 팔레트(51)는, 기판 반송 팔레트(51)에 설치된 너트(도시하지 않음)를 팔레트 레일(52)을 따라서 설치된 볼 나사(도시하지 않음)로 구동함으로써 이동한다.
이와 같은 구성에 의해, 기판 반송 팔레트(51)는 기판 공급부(9K)에서 기판(P)이 적재되고, 팔레트 레일(52)을 따라서 본딩 위치까지 이동하고, 본딩 후 기판 반출부(9H)까지 이동하여, 기판 반출부(9H)에 기판(P)을 전달한다. 제1, 제2 반송부는, 서로 독립하여 구동되고, 한쪽의 기판 반송 팔레트(51)에 적재된 기판(P)에 다이(D)를 본딩 중에, 다른 쪽의 기판 반송 팔레트(51)는 기판(P)을 반출하고, 기판 공급부(9K)로 복귀하고, 새로운 기판(P)을 적재하는 등의 준비를 행한다.
제어부(7)는 기판 인식 카메라(44) 및 기판 인식 카메라(44)로부터의 화상 정보, 본딩 헤드(41)의 위치 등의 각종 정보를 도입하고, 본딩 헤드(41)의 본딩 동작, 클리닝 동작 및 콜릿 클리닝 장치(60)의 클리닝 동작 등 각 구성 요소의 각 동작을 제어한다.
다음에, 도 3 및 도 4를 사용해서 픽업 장치(12)의 구성을 설명한다. 도 3은 픽업 장치(12)의 외관 사시도를 도시하는 도면이다. 도 4는 픽업 장치(12)의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다. 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 픽업 장치(12)는 웨이퍼 링(14)을 보유 지지하는 익스팬드 링(15)과, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되어 복수의 다이(D)가 접착된 다이싱 테이프(16)를 수평하게 위치 결정하는 지지 링(17)과, 지지 링(17)의 내측에 배치되어 다이(D)를 상방으로 밀어올리기 위한 밀어올림 유닛(13)을 갖는다. 밀어올림 유닛(13)은, 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 상하 방향으로 이동하도록 되어 있고, 수평 방향으로는 픽업 장치(12)가 이동하도록 되어 있다.
픽업 장치(12)는 다이(D)의 밀어올림 시에, 웨이퍼 링(14)을 보유 지지하고 있는 익스팬드 링(15)을 하강시킨다. 그 결과, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되어 있는 다이싱 테이프(16)가 연장되어 다이(D)의 간격을 넓히고, 밀어올림 유닛(13)에 의해 다이 하방으로부터 다이(D)를 밀어올려 행하여, 다이(D)의 픽업성을 향상시키고 있다. 또한, 박형화에 수반하여 접착제는 액상으로부터 필름 형상으로 되고, 다이(D)[웨이퍼(11)]와 다이싱 테이프(16) 사이에 다이 어태치 필름(이하, DAF로 약칭함)(18)이라고 불리는 필름 형상의 접착 재료를 부착하고 있다. DAF(18)를 갖는 웨이퍼(11)에서는, 다이싱은 웨이퍼(11)[다이(D)]와 DAF(18)에 대해 행해진다. 따라서, 박리 공정에서는, 웨이퍼(11)와 DAF(18)를 다이싱 테이프(16)로부터 박리한다.
다이싱 시에, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주로 웨이퍼(실리콘 Si)의 Si 부스러기의 이물질이 발생하고, 박리 공정 시에 콜릿(6)에 부착된다. 그 부착량이 소정의 양 이상이 되면 다이의 소자부나 보호막의 파괴, 혹은 배선이 단선될 가능성이 있다.
따라서, 종래 기술에서 설명한 바와 같이 에어 블로우하여 이물질을 불어 날리거나, 브러시로 이물질을 제거해 왔다. 최근, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같은 주변에 단차가 있는 압박부(6p)에서 다이(D)를 누르는 압박 콜릿(6)의 요구가 높아져, 특히 단차부(ii)에 있어서의 클리닝 능력이 문제로 되어 왔다. 클리닝 방식은 여러 가지 생각될 수 있는데, 평가 기준이 없어, 어느 것이 얼만큼 우수한 것인지 모른다. 따라서, 평가 방식을 먼저 규정했다.
구체적인 콜릿 클리닝 장치(60)를 설명하기 전에, 클리닝 툴, 평가 방식, 평가 결과를 순서대로 설명한다.
클리닝 툴은, 크게 나눠서 에어 블로우, 비산 방지를 기대할 수 있는 브러시 및 점착 테이프의 2툴의 합계 3툴을 선택했다. 에어 블로우는, 0.15Mpa의 드라이 에어로 행했다. 브러시는 직경 30㎛의 SUS성의 와이어를 복수개 묶은 극세 금속 브러시(기따 세이사꾸쇼제 나노텍 브러시), 굵기 극세모, 나일론제의 경도 보통의 칫솔 및 나일론제의 경도 보통으로 16000st[st:스트로크(왕복)]/분의 음파 진동수를 갖는 전동 칫솔의 3툴로 행했다. 점착 테이프는, 다이의 접착에 사용하는 DAF를 사용해 왔다. 또한, 선 직경 ㎜ 정도의 금속 브러시로는, 콜릿(6)을 손상시키게 되므로 테스트의 후보로부터 제외했다.
평가 위치는, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, (i)로 나타내는 압박부(6p), (ii)로 나타내는 단차부, (iii)으로 나타내는 흡착 구멍 주위로 했다. 도 5의 (b)는 콜릿(6)의 흡착면(6s)에 부착된 Si 부스러기(8)의 실제 예를 나타낸 도면이다.
평가는, Si 부스러기(8)를 모의하는 시험용 분체로서, 도 6에 도시하는 일본 분체 공업 기술 협회의 시험용 분체 1의 2종(규사)을 선택하고, 도 7에 도시하는 시험 플로우에 기초하여 행했다. 또한, 도 6에 있어서, 예를 들어, 입경 5㎛ 내지 10㎛의 분체는, 88-76=8％±3％ 존재하는 것을 나타내고 있다.
우선, 시험용 분체를 넣은 용기에 콜릿(6)의 흡착면(6s)을 가압해서 전체면에 분체를 부착시킨다(스텝 S1). 도 8의 (a), 도 9의 (a)는 시험용 분체가 부착된 평가 위치 표면의 화상예를 나타낸다. 분체가 부착된 부분은 희게 보인다. 평가 위치(iii)의 흑색 동그라미는 흡착 구멍(6a)이다. 각 평가 위치에 있어서의 화상을 2치화하고, 부착 시의 흑백의 면적비를 측정한다(스텝 S2).
다음에, 콜릿(6)의 흡착면(6s)을, 툴을 5초간 5왕복시켜 분체를 제거했다(스텝 S3). 툴을 왕복시키는 것은, 툴의 진행 방향의 양측에 있는 2개의 단차부(ii)를 확실하게 클리닝하기 위해서이다. 그 후, 스텝 S2와 마찬가지로 각 평가 위치의 화상을 2치화하고, 제거 후의 흑백의 면적비를 측정한다(스텝 S4). 도 8의 (b), 도 9의 (b)의 제거 후의 화상예이고, 도 8의 (b)는 극세 금속(SUS) 브러시(61)의 예를, 도 9의 (b)는 칫솔의 예를 나타낸다. 2개의 예의 사이에는, 명백하게 극세 금속 브러시(61)가 제거 능력이 높은 것을 알 수 있다.
마지막으로, 부착 시와 제거 후의 흑백의 면적비의 비율을 구해, 제거율을 평가한다.
도 10 내지 도 12에 각 툴의 평가 결과를 도시한다. 각 도면은, 도 7에 도시하는 플로우를 1회의 측정으로 하고, 측정 횟수에 대한 이물질 잔존율의 변이를 나타내고 있다. 이물질 잔존율이란, 부착 시의 분체의 면적비를 100％로 하여, 측정 후에 얻어진 분체 즉 이물질의 잔존율이다. 도 10은 극세 금속 브러시의 결과를, 도 11은 에어 블로우의 결과를, 도 12는 DAF, 칫솔, 전동 칫솔의 각 결과를 나타낸다.
이들 결과, 도 10에 도시하는 극세 금속 브러시(61)는 평가 위치에 관계없이 1회째에서 이물질 잔상률이 1％, 즉 제거율 99％이었다. 도 11에 도시하는 에어 블로우는, 평가 위치에서 다소의 차이가 있지만, 1회째에서 단차부(ii)에 있어서 이물질 잔존율이 3％, 즉 제거율 97％이다. 도 12에 도시하는 3툴을 특히 문제가 되는 단차부(ii)에서 평가하면, 전동 칫솔이 좋고 3회째에서 이물질 잔존율이 6％이지만, DAF는 DAF가 접촉하는 압박부(i)에서도, 8회째에서 이물질 잔존율이 45％로 나쁘다.
이상으로 설명한 바와 같이, 극세 금속 브러시(61)가 가장 좋고, 이물질을 불어 날리는 에어 블로우에 비해서도 좋은 것을 알 수 있었다. 또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 극세 금속 브러시(61)는 이물질 잔존율, 즉 제거율이 측정 위치에 의존하지 않기 때문에, 압박부(6p)가 없는 평탄한 콜릿에도 적용할 수 있다. 또한 상기 실험 결과가 나타내는 바와 같이, 상기 극세 금속 브러시(61)는, 단차가 있는 콜릿에 대해서도, 이물질 제거의 효과가 높은 것을 발명자는 발견했다. 특히, 상기 극세 금속 브러시(61)는, 주변에 단차가 있는 콜릿에 대해서도, 이물질 제거의 효과가 높은 것을 발명자는 발견했다.
또한, 1회의 5초라고 하는 측정 시간, 5왕복이라고 하는 왕복 횟수는, 평가를 위해 정한 것이며, 실제의 클리닝 처리에 있어서, 콜릿의 치수, 단차부(ii)의 단차 높이, 요구되는 제거율 등을 고려해서 행한다. 예를 들어, 실험적으로 측정 시간(측정 속도), 편도인지 왕복인지, 왕복이면 왕복 횟수 등의 여러 조건을 정한다.
극세 금속 브러시는, 콜릿(6)의 다이(D)의 흡착면(6s)에 가압해도 제거율이 향상되지 않고, 가볍게 접촉하는 정도가 바람직하다. 금속으로서는, SUS(스테인리스강)와 같은 유연성이 있는 것이 바람직하다. 또한, 극세 금속 브러시의 직경으로서는, 어느 정도 탄력을 유지할 수 있는 직경이 바람직하다. 실험은, SUS로 선 직경이 30㎛, 50㎛로 행하여 그 효과를 확인했지만, 논리적으로는, SUS와 같은 유연성이 있으면, 선 직경이 10㎛내지 수백㎛ 정도이어도 좋다. 도전성의 금속이면, 제전을 할 수 있어 이 점에서도 우수하다.
다음에, 콜릿 클리닝 장치(60A)에 대해 설명한다.
(실시예 1)
도 13은, 도 1에 도시한 실시 형태 1에 있어서의 콜릿 클리닝 장치(60)의 제1 실시예(60A)를 도시하는 도면이다. 도 13의 (a)는 콜릿 클리닝 장치(60A)를 도 1에 있어서 화살표 A의 방향에서 본 도면이다. 도 13의 (b)는, 도 13의 (a)에 있어서, 콜릿 클리닝 장치(60A)를 화살표 B의 방향에서 본 도면이다. 도 13의 (c), 도 13의 (d)는, 각각 도 13의 (a), 도 13의 (b)에 대응하는 도면으로, 본딩 헤드(41)가 강하하고, 극세 금속 브러시(61)에 접촉하고, 클리닝 동작의 상태를 도시하는 도면이다.
콜릿 클리닝 장치(60A)는 콜릿(6)의 다이(D)의 흡착면(6s)을 클리닝하는 극세 금속 브러시(61), 극세 금속 브러시의 하부에 설치된 극세 금속 브러시 내의 실리콘(Si) 부스러기(8) 등이 제거된 이물질을 흡인하는 흡인부(63), 극세 금속 브러시 및 흡인부(63)를 고정하고, 내부에 너트(62n)를 갖는 이동 프레임부(62)와, 극세 금속 브러시(61)를 이동하는 구동부(65)와, 이들 구성 요소를 다이 본더(10A)의 기구부(도시하지 않음)에 고정하는 고정부(66)를 갖는다.
극세 금속 브러시(61)는, 예를 들어, 선 직경 30㎛, 길이 6㎜의 SUS제의 와이어를 직사각 형상으로 묶은 것이다. 직사각 형상은, 각이 라운딩을 띄고, 적어도 긴 변이 콜릿(6)의 폭 형상을 갖는다. 요컨대, 전술한 바와 같이 와이어의 소정의 탄력을 갖도록 와이어의 선 직경, 길이 및 직사각형의 짧은 변의 길이를 결정한다. 소정의 탄력은, 또는 와이어의 선 직경, 길이 및 직사각 형상의 짧은 변의 길이는, 미리 실험적으로 구해 둠으로써 결정할 수 있다.
직사각 형상의 긴 변의 길이를 한번에 콜릿(6)의 폭으로 형성할 수 없는 경우는, 긴 변의 길이 방향으로 복수로 분할한 분할 브러시를 설치해도 좋다. 그 경우는, 분할의 경계선에 클리닝의 틈새가 생기지 않도록 경계선을 오버랩해서 클리닝하도록, 예를 들어, 서로 전후에 배치한다. 또한, 브러시의 형상을 원형으로 하여 브러시를 회전시켜도 좋다. 그 경우는, 회전 방향을 반전시켜도 좋다.
흡인부(63)는 이동 프레임부(62) 내에 형성되고, 구동용의 볼 조인트(65b)의 양측에 설치된 흡인 구멍부(63a)와, 2개의 흡인 구멍부(63a)를 연결하는 연결부(63b)와, 흡인 펌프(도시하지 않음)로부터 배치된 유연한 접속 배관(63h)과, 접속 배관이 접속되는 접속 마개(63s)를 갖는다.
구동부(65)는 이동 프레임부(62)에 고정된 너트(62n)와 걸림 결합하고, 고정부(66)에 지지된 볼 조인트(65b)와, 볼 조인트를 회전시키는 모터(65m)와, 이동 프레임부(62)에 형성된 오목 형상부가 미끄럼 이동하는 고정부(66)의 양측에 설치된 2개의 가이드 레일(65g)을 갖는다.
다이 본더의 실시 형태 1에 있어서의 본딩 헤드(41)에 의한 기판(P)에의 본딩 동작 및 콜릿(6)의 클리닝 동작을 도 2 및 이들 동작 플로우를 도시하는 도 14를 사용해서 설명한다.
통상은, 도 2에 있어서 가는 파선으로 나타내는 본딩 동작 시가 반복해서 행해진다. 본딩 동작에서는, 제어부(7)는 웨이퍼(11)로부터 밀어올림 유닛(13)에 의해 밀어올려진 다이(D)를 본딩 헤드(41)의 선단에 장착된 콜릿(6)에 의해 흡착하고, 픽업한다(스텝 B1). 픽업된 다이(D)가 본딩 위치에 가는 도중에, 제어부(7)는 다이 자세 인식 카메라(45)에 의해 다이(D)의 자세를 인식하고, 인식 결과에 기초하여 다이(D)의 자세를 보정한다(스텝 B2). 제어부(7)는 팔레트 레일로 반송된 기판(P)에 다이(D)를 본딩한다(스텝 B3). 제어부(7)는 본딩 헤드(41)를 웨이퍼(11)로부터 다이(D)의 픽업 위치로 복귀시킨다(스텝 B4).
상술한 본딩 동작 시에서, 소정의 본딩 횟수마다, 스텝 B4의 픽업 위치로 복귀되는 동작을 향하는 도중에 있어서, 제어부(7)는 콜릿(6)의 흡착면(6s)을 다이 자세 인식 카메라(45)에 의해 촬상하고, 클리닝의 필요 여부를 판단한다(스텝 J1, J2). 필요 여부의 판단은, 흡착면(6s) 중 일부 소정의 영역에서의 Si 부스러기(8) 등의 이물질의 수 또는 크기 등을 판단해서 행한다. 소정의 영역이란, 예를 들어, 단차가 있는 오염되기 쉬운 영역을 지정한다. 물론 흡착면(6s)의 전체 영역에서 판단해도 좋다. 화상 처리에 시간이 걸리는 경우는, 일단 촬상하고, 다음의 본딩 처리 후 또는 다 다음의 본딩 처리 후 등까지 화상 처리를 행하고, 클리닝 필요 여부를 판단해도 좋다. 제어부(7)는 클리닝 불필요라고 판단하면, 스텝 B4로 이행한다.
제어부(7)는 클리닝 필요라고 판단하면, 도 2에 도시하는 굵은 파선으로 나타내는 클리닝 동작으로 들어간다. 제어부(7)는 콜릿(6)[본딩 헤드(41)]을 콜릿 클리닝 장치(60A)의 상부로 이동하여 강하시켜, 도 13의 (c)에 도시하는 바와 같이, 극세 금속 브러시(61)에 접촉시킨다(스텝 C1). 본 예에서는, 클리닝하기 위한 접촉 수단은, 콜릿을 이동시키는 수단이 된다. 그 후, 제어부(7)는 모터(65m)를 제어하여 극세 금속 브러시(61)를, 예를 들어, 화살표 C로 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 1초간 1왕복의 속도로 1왕복, 필요하면 수회 왕복 이동시켜 콜릿의 흡착면(6s)을 클리닝한다(스텝 C2). 본 예의 경우의 클리닝하기 위한 이동 수단은, 극세 금속 브러시(61)를 이동시키는 수단이다. 극세 금속 브러시(61)를 이동시키는 수단으로 함으로써, 클리닝 목적의 미세한 좌우 방향의 움직임 기능을 본딩 헤드에 부여할 필요가 없으므로, 고정밀도 또한 안정적인 본딩을 실현할 수 있다. 또한, 편도 동작만 소정의 클린도가 얻어지면 편도 동작만이어도 좋다. 그 후, 제어부(7)는 본딩 헤드(41)를 상승시켜, 다이(D)의 픽업 위치로 복귀되고(스텝 C3), 본딩 동작으로 복귀된다.
제어부(7)는 상기의 플로우를 예정하고 있는 다이수를 본딩할 때까지 반복한다(스텝 J3).
상기 플로우에 있어서, 소정의 본딩 횟수마다, 바꿔 말하면 웨이퍼(11)로부터 다이(D)의 소정의 픽업 횟수마다, 촬상 데이터를 기초로 클리닝의 필요 여부를 판단했지만, 판단하지 않고 소정의 픽업 횟수마다 정기적으로 행해도 좋다. 또한, 상기 플로우에 있어서 촬상 데이터를 기초로 소정의 본딩 횟수마다 클리닝의 필요 여부를 판단했지만, 그 후 매회 클리닝의 필요 여부를 판단하지 않고, 안전 사이드, 택트 타임의 향상의 관점에서, 그 후의 판단 사이클을 소정의 본딩 횟수보다 짧게 해도 좋다.
또한, 클리닝을 행하는 타이밍으로서는, 다이가 복수행에 걸쳐 보유 지지되고 있는 웨이퍼(11) 상의 다이의 행이 바뀔 때마다, 혹은 2행 간격으로 콜릿 클리닝을 자동으로 실행하도록 해도 좋다. 또한, 작업자가, 필요할 때에 다이 본더를 조작해서 수시로 실행하도록 해도 좋다.
또한, 상기 설명에서는, 클리닝 동작 시에 본딩 헤드(41)을 강하시켜 클리닝시켰지만, 콜릿 클리닝 장치(60A)를 상승시켜 클리닝해도 좋다.
이상 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시예 1에 의하면, 극세 금속 브러시(61)를 사용함으로써, 이물질을 주위에 비산시키지 않고, 확실하게 이물질을 제거할 수 있다.
또한, 이상 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시예 1에 의하면, 흡인부(63)를 설치함으로써, 제거한 이물질을 회수할 수 있어, 안전하게 기판에 다이를 본딩할 수 있다.
또한, 이상 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시예 1에 의하면, 극세 금속 브러시(61)를 사용함으로써 콜릿(6)을 제전할 수 있어, 다이의 정전 파괴를 방지할 수 있다.
(실시 형태 2)
도 15는 다이 본더(10)의 제2 실시 형태(10B)를 도시하는 도면이다. 다이 본더(10B)는, 다이 본더(10A)에, 본딩 헤드(41)와는 별도로 웨이퍼(11)로부터 픽업하는 픽업부(2)와, 픽업한 다이(D)를 일단 적재하는 중간 스테이지(31)를 더 설치한 구성을 갖는다. 또한, 다이 본더(10B)는 콜릿 클리닝 장치(60)의 제2 실시예(60B)를 중간 스테이지(31)와 다이(D)의 픽업 위치 사이에 갖는다.
픽업부(2)는 웨이퍼(11)로부터 다이(D)를 픽업하고, 중간 스테이지(31)에 적재하는 픽업 헤드(21)와, 픽업 헤드(21)를 Y 방향으로 이동시키는 픽업 헤드의 Y 구동부(23)를 갖는다. 픽업 헤드(21)는 본딩 헤드(41)와 동일 구조를 갖고, Y 구동부(23) 외에 콜릿(6)을 승강, 회전 및 X 방향 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다.
(실시예 2)
도 16은 콜릿 클리닝 장치(60B)를 도시하는 도면이다. 도 16의 (a)는 콜릿 클리닝 장치(60B)를 도 15에 있어서 화살표 G의 방향에서 본 도면이다. 도 16의 (b)는, 도 16의 (a)에 있어서, 콜릿 클리닝 장치(60B)를 화살표 E의 방향에서 본 도면이다. 도 16의 (c), 도 16의 (d)는, 각각 도 16의 (a), 도 16의 (b)에 대응하는 도면이고, 콜릿 클리닝 장치(60B)의 본체를 상승시켜 픽업 헤드(21)에 접촉시키고, 클리닝 동작의 상태를 도시하는 도면이다.
실시예 2의 콜릿 클리닝 장치(60B)의 실시예 1과 다른 점은, 다음의 4점이다.
첫번째, 픽업 헤드(21)의 콜릿(6)에 웨이퍼(11)로부터 이물질 등이 부착되므로, 상술한 바와 같이 콜릿 클리닝 장치(60B)는 중간 스테이지(31)와 다이(D)의 픽업 위치 사이에 설치되어 있는 점이다. 또한, 중간 스테이지(31)가 존재하는 다이 본더에 있어서, 본딩 헤드에 관해서도, 마찬가지로 콜릿 클리닝을 행할 필요가 있는 경우에는, 중간 스테이지(31)와 다이(D)의 본딩의 위치 사이에 설치해도 좋다.
두번째, 실시예 1에서는 극세 금속 브러시(61)를 이동시켜 흡착면(6s)의 이물질을 제거한 것에 반해, 실시예 2에서는 본딩 헤드(41)를 도 16의 (c)에 도시하는 화살표 J 방향으로 좌우로 이동시켜 흡착면(6s)의 이물질을 제거하고 있는 점이다. 즉, 실시예 2에서는, 클리닝하기 위한 이동 수단은 콜릿을 이동시키는 수단이다. 본딩 헤드가 클리닝 목적과는 별도의 다른 목적으로 좌우 이동에 관한 특수한 기능이 있는 경우에는, 그 기능을 사용해서, 클리닝을 실시함으로써, 불필요한 기능을 부여할 필요없이 콜릿 클리닝을 실현할 수 있는 이점이 있다.
세번째, 실시예 1에서는 본딩 헤드(41)가 강하하여 콜릿(6)의 흡착면(6s)을 극세 금속 브러시(61)에 접촉시킨 것에 반해, 실시예 2에서 H 방향으로 승강 기능을 갖는 승강 장치(67)에 의해 극세 금속 브러시(61)를 상승시켜 콜릿(6)의 흡착면(6s)에 극세 금속 브러시(61)를 접촉시키고 있는 점이다. 이 경우의 클리닝하기 위한 접촉 수단은, 극세 금속 브러시(61)를 승강시키는 수단이다. 극세 금속 브러시(61)에 승강 기능을 부여함으로써, 본딩 헤드(41)가 극세 금속 브러시(61)의 상방으로 이동한 것에 맞춰서, 극세 금속 브러시(61)의 승강을 실시해서 본딩 헤드(41)에 접촉시킬 수 있어, 스루풋의 향상이 가능하다. 또한, 제3 점은, 실시예 2에 있어서 구동축을 저감시키기 위해, 실시예 1과 마찬가지로 본딩 헤드(41)를 강하시켜도 좋다.
네번째, 실시예 1에서는 다이 자세 인식 카메라를 사용해서 이물질의 정도를 감시했지만, 실시 형태 2에서는 중간 스테이지(31)에 다이(D)를 적재할 때는, 본딩할 때와 같이 정확한 다이의 자세를 얻을 필요가 없으므로, 실시예 2에서는, 이물질 정도를 화상으로서 감시하지 않고, 이물질 정도의 감시를 픽업 헤드(21)에 의한 웨이퍼(11)로부터의 다이(D)의 픽업 횟수로 행한다. 물론, 실시예 1과 마찬가지로, 픽업 헤드의 콜릿(6)의 흡착면(6s)을 촬상하는 수단을 설치하여, 촬상 결과에 기초하여 클리닝의 필요 여부를 판단해도 좋다.
이상 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시예 2에 의하면, 극세 금속 브러시(61)를 사용함으로써, 이물질을 주위에 비산시키지 않고, 확실하게 이물질을 제거할 수 있다.
이상의 설명에 있어서, 실시 형태 1에서 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시예 1을 실시 형태 2에, 반대로 실시 형태 2에서 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시 형태 2를 실시 형태 1에 적용할 수 있다.
또한, 이상 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시예 2에 의하면, 흡인부(63)를 설치함으로써, 제거한 이물질을 회수할 수 있어, 안전하게 기판에 다이를 본딩할 수 있다.
또한, 이상 설명한 콜릿 클리닝 장치의 실시예 2에 의하면, 극세 금속 브러시(61)를 사용함으로써 콜릿(6)을 제전할 수 있어, 다이의 정전 파괴를 방지할 수 있다.
이상 설명한 다이 본더의 실시 형태 1, 2에 의하면, 극세 금속 브러시(61)를 사용하고, 이물질을 주위에 비산시키지 않고 확실하게 이물질을 제거함으로써, 신뢰성이 높은 다이 본더를 제공할 수 있다.
다른 다이 본더의 실시 형태로서, 픽업한 다이를 반전하여, 본딩 헤드에 전달하는 플립 칩 본더에도 적용 가능하다. 실시 형태 1, 2에서는, 클리닝하는 흡착면은 아래를 향하고 있으므로, 클리닝 장치(60)는 다이를 픽업하는 헤드의 가동 범위의 하측에 설치되어 있다. 그러나, 다이(3)의 실시 형태에서는, 흡착면이 위를 향하는 경우가 있으므로, 픽업하는 헤드의 가동 범위의 상측에 설치해도 좋다. 즉, 클리닝 장치(60)는 흡착면에 대면하도록 설치된다.
이상과 같이 본 발명의 다이 본더, 콜릿 클리닝 장치의 실시 형태에 대해 설명했지만, 상술한 설명에 기초하여 당업자에 있어서 다양한 대체예, 수정 또는 변형이 가능하고, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 전술한 다양한 대체예, 수정 또는 변형을 포함하는 것이다.
1 : 다이 공급부
2 : 픽업부
21 : 픽업 헤드
31 : 중간 스테이지
4 : 본딩부
41 : 본딩 헤드
44 : 기판 인식 카메라
45 : 다이 자세 인식 카메라
6 : 콜릿
6a : 콜릿의 흡착 구멍
6p : 콜릿의 압박부
6s : 콜릿의 다이의 흡착면
7 : 제어부
10, 10A, 10B : 다이 본더
11 : 웨이퍼
12 : 픽업 장치
13 : 밀어올림 유닛
18 : 다이 어태치 필름(DAF)
60, 60A, 60B : 콜릿 클리닝 장치
61 : 극세 금속 브러시
62 : 이동 프레임부
63 : 흡인부
65 : 구동부
67 : 승강 장치
D : 다이
P : 기판

Claims (11)

  1. 선단에 설치한 콜릿의 흡착면에 다이를 흡착시켜 웨이퍼로부터 상기 다이를 픽업하는 픽업 헤드와,
    픽업한 상기 다이를 기판 또는 이미 본딩된 다이 위에 본딩하는 본딩 헤드와,
    10㎛ 내지 수백㎛의 선 폭을 갖는 금속의 브러시를 복수개 묶은 극세 금속 브러시로 상기 흡착면의 이물질을 제거하는 클리닝 장치와,
    상기 극세 금속 브러시와 상기 흡착면을 접촉시키는 접촉 수단과,
    상기 흡착면을 따라서 상기 극세 금속 브러시와 상기 흡착면을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과,
    상기 접촉 수단과 상기 이동 수단을 제어하는 제어부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클리닝 장치는, 상기 픽업 헤드의 가동 범위에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클리닝 장치는, 상기 다이의 상기 웨이퍼로부터 픽업하는 픽업 위치와 상기 다이를 적재하는 위치와의 사이이며, 상기 흡착면의 이물질을 제거할 때에 상기 흡착면에 대면하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접촉 수단은, 상기 콜릿 또는 상기 극세 금속 브러시가 승강해서 상기 흡착면에 접촉시키는 수단인 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 수단은, 상기 콜릿 또는 상기 극세 금속 브러시를 이동시키는 수단인 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 극세 금속 브러시는, 상기 흡착면에 1변의 길이를 긴 변으로 하는 브러시부를 갖거나, 또는, 상기 1변의 길이를 복수로 분할한 분할 브러시부를 갖고, 인접하는 상기 분할 브러시부는 서로 클리닝 개소를 오버랩하고 있는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본딩 헤드는, 상기 픽업 헤드를 겸하고, 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 직접 상기 기판에 본딩하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 픽업 헤드는 중간 스테이지에 상기 다이를 한번 적재하고, 상기 본딩 헤드는 상기 중간 스테이지로부터 해당 다이를 픽업하고, 상기 기판에 본딩하는 것을 특징으로 하는 다이 본더.
  9. 웨이퍼로부터 다이를 픽업하고, 상기 다이를 기판 또는 이미 본딩된 다이 위에 본딩하는 제1 스텝과,
    상기 다이를 흡착하는 콜릿의 흡착면을 10㎛ 내지 수백㎛의 선 폭을 갖는 금속을 복수개 묶은 극세 금속 브러시를, 상기 흡착면을 따라서 상기 흡착면과 상대적으로 이동시켜 상기 흡착면을 클리닝하는 제2 스텝
    을 갖는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 스텝은, 상기 본딩 후의 상기 흡착면을 촬상하고, 상기 촬상한 결과에 기초해서 행해지는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 스텝은, 상기 제1 스텝의 소정의 횟수마다 행해지는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
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