KR20220020784A - 다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220020784A
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Abstract

진동을 보다 저감하는 것이 가능한 다이 본딩 장치를 제공하는 데 있다.
다이 본딩 장치는, 피구동체와, 피구동체를 구동하는 테이블을 구비한다. 테이블은, 베이스와, 피구동체를 이동시키는 제1 가동자와 고정자를 구비하는 리니어 모터와, 베이스와 고정자 사이에 마련되어, 고정자를 자유롭게 이동시키는 제1 직동 가이드와, 베이스와 제1 가동자 사이에 마련되어, 제1 가동자를 자유롭게 이동시키는 제2 직동 가이드와, 베이스에 고정되어 마련되는 제2 가동자와, 제1 가동자 및 제2 가동자를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 제2 가동자에 의해 고정자를 제1 직동 가이드를 따라서 이동시키도록 구성된다.

Description

다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{DIE BONDING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 다이 본딩 장치에 관한 것으로, 예를 들어 반동 흡수 기구를 구비하는 다이 본딩 장치에 적용 가능하다.
반도체 제조 장치의 하나로 다이라고 불리는 반도체 칩을 배선 기판이나 리드 프레임 등의 기판에 본딩하는 다이 본더 등의 다이 본딩 장치가 있다. 다이 본더에서는, 본딩 헤드로 다이를 진공 흡착하고, 고속으로 상승하고, 수평 이동하고, 하강하여 기판에 실장한다.
다이 본더의 고정밀도, 고속화의 요구가 높고, 특히 본딩의 심장부인 본딩 헤드의 고속화의 요구가 높다. 일반적으로 장치를 고속화하면, 고속 이동 물체에 의한 진동이 커져, 이 진동에 의해 장치가 목적으로 하는 정밀도를 얻는 것이 곤란해진다.
이 진동을 저감하는 반동 흡수 장치로서, 예를 들어 일본 특허 공개 제2013-179206호 공보(특허문헌 1)에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1은, 다이 본더의 본딩 헤드의 구동축으로서 리니어 모터를 사용하고, 고정 자석부를 포함하는 고정 일체부를 카운터 웨이트로서 고정 일체부를 자유롭게 이동할 수 있도록 하고, 본딩 헤드를 포함하는 가동 일체부와 고정 일체부가 서로 동기하여 움직임으로써, 진동을 저감하는 기술을 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제2013-179206호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시되는 기술과 같이, 고정 일체부(고정자)를 자유롭게 가동 일체부(가동자)의 반동으로 동작시키는 구조에서는, 진동을 저감시키는 미세한 동작 제어가 어렵다.
본 개시의 과제는, 진동을 보다 저감하는 것이 가능한 다이 본딩 장치를 제공하는 데 있다.
본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 하기와 같다.
즉, 다이 본딩 장치는 피구동체와, 피구동체를 구동하는 테이블을 구비한다. 테이블은 베이스와, 피구동체를 이동시키는 제1 가동자와 고정자를 구비하는 리니어 모터와, 베이스와 고정자 사이에 마련되고, 고정자를 자유롭게 이동시키는 제1 직동 가이드와, 베이스와 제1 가동자 사이에 마련되고, 제1 가동자를 자유롭게 이동시키는 제2 직동 가이드와, 베이스에 고정되어 마련되는 제2 가동자와, 제1 가동자 및 제2 가동자를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 제2 가동자에 의해 고정자를 제1 직동 가이드를 따라서 이동시키도록 구성된다.
상기 다이 본딩 장치에 의하면, 진동을 보다 저감하는 것이 가능하다.
도 1은 실시 형태에 있어서의 테이블의 상면도이다.
도 2는 도 1의 테이블의 정면도이다.
도 3은 도 1의 A-A선에 있어서의 단면도이다.
도 4는 도 1의 B-B선에 있어서의 단면도이다.
도 5는 실시 형태에 있어서의 테이블의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시되는 테이블의 반동 흡수 동작을 설명하는 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시되는 테이블에 있어서 도 6과는 역방향으로 고정자를 이동하는 경우의 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시되는 테이블에 있어서의 제1 가동자의 스트로크를 설명하는 사시도이다.
도 9는 제1 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다.
도 10은 제1 가동자의 속도와 가속도, 고정자의 가속도의 파형을 도시하는 도면이다.
도 11은 제2 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다.
도 12는 제3 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다.
도 13의 (a)는 제5 변형예에 있어서의 테이블의 도 1의 B-B선에 있어서의 단면도에 상당하는 도면이다. 도 13의 (b)는 제5 변형예의 다른 예에 있어서의 테이블의 도 1의 B-B선에 있어서의 단면도에 상당하는 도면이다.
도 14는 제4 변형예에 있어서의 테이블의 상면도이다.
도 15는 도 14의 테이블의 정면도이다.
도 16은 도 14의 C-C선에 있어서의 단면도이다.
도 17은 도 14의 D-D선에 있어서의 단면도이다.
도 18은 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제1 반동 흡수 동작을 설명하는 사시도이다.
도 19는 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제2 반동 흡수 동작을 설명하는 사시도이다.
도 20은 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제2 가동자를 소정 위치로 이동한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 21은 제4 변형예에 있어서의 테이블의 고정자를 진행 방향으로 이동한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 22는 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제1 가동자를 진행 방향으로 이동한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 23은 제1 실시예에 있어서의 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다.
도 24는 도 23에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때, 픽업 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
도 25는 도 23의 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 26은 도 23의 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 27은 제2 실시예에 있어서의 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다.
도 28은 제6 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다.
도 29는 제1 가동자 및 고정자의 속도와 시간의 관계를 도시하는 도면이다.
도 30은 제7 변형예에 있어서의 테이블의 상면도이다.
도 31은 도 30에 도시되는 테이블의 정면도이다.
도 32는 도 30에 도시되는 테이블의 배면도이다.
도 33은 도 30에 도시되는 테이블의 좌측면도이다.
도 34는 제8 변형예에 있어서의 테이블의 상면도이다.
도 35는 도 34에 도시되는 테이블의 배면도이다.
이하, 실시 형태, 변형예 및 실시예에 대해서, 도면을 사용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여 반복된 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 실제의 양태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대해서 모식적으로 표시되는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 개시의 해석을 한정하는 것은 아니다.
실시 형태에 있어서의 테이블의 구성에 대해서 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 있어서의 테이블의 상면도이다. 도 2는 도 1의 테이블의 정면도이다. 도 3은 도 1의 A-A선에 있어서의 단면도이다. 도 4는 도 1의 B-B선에 있어서의 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시되는 테이블을 갖는 다이 본딩 장치에 있어서 제1 가동자가 이동 전의 상태의 사시도이다.
실시 형태에 있어서의 테이블(100)은 구동원으로서 리니어 모터가 사용된다. 테이블(100)은 베이스(101)와, 베이스(101) 상에 설치된 제1 직동 가이드(102)와, 제1 직동 가이드(102)에 평행하게 베이스(101) 상에 배치된 제2 직동 가이드(103)와, 제1 직동 가이드(102) 상에 설치된 고정자(104)를 구비한다. 베이스(101)는 다이 본딩 장치(10)의 가대(도시하지 않음)에 고정되어 있다. 제1 직동 가이드(102) 및 제2 직동 가이드(103)는 Y축 방향으로 연신하고 있다. 제1 직동 가이드(102)는 제2 직동 가이드(103)보다도 길게 구성되어 있다.
고정자(104)는 개개의 영구 자석 N극과 S극이 교대로 Y 방향으로 배열되어 있는 복수의 영구 자석으로 구성되어 있는 자석부(104a)와, 복수의 영구 자석 중 인접하는 영구 자석의 복수의 조합의 자속을 결합하는 평판상의 요크(104b)와, 제1 직동 가이드(102) 상을 이동하는 제1 직동 슬라이더(104c)를 구비한다. 자석부(104a)는 요크(104b)의 상면에 마련되고, 제1 직동 슬라이더(104c)는 요크(104b)의 하면에 마련되어 있다.
테이블(100)은, 또한 고정자(104)의 상방에 마련된 제1 가동자(105)와 제2 가동자(106)를 구비한다. 제1 가동자(105)는 코일부(105a)와, 코일부(105a)를 지지하는 지지체(105b)와, 제2 직동 가이드(103) 상을 이동하는 제2 직동 슬라이더(105c)를 구비한다. 코일부(105a)는 전류에 의해 자속을 생성하는 코일과 코어와 인접하는 자속을 결합하는 요크를 구비하고, 전자석을 구성하고 있다. 지지체(105b)는 제2 직동 슬라이더(105c) 상에 마련되어 있다. 제1 가동자(105)는 제2 직동 가이드(103) 상을 자유 이동 가능하다.
제2 가동자(106)는 코일부(106a)와, 코일부(106a)를 지지하는 지지체(106b)를 구비한다. 코일부(106a)는 코일부(105a)와 마찬가지의 구성이다. 지지체(106b)는 베이스(101) 상에 마련되어 있다. 제2 가동자(106)는 베이스(101)에 고정되어 부동이 된다.
제1 가동자(105)(코일부(105a)) 및 제2 가동자(106)(코일부(106a))의 Y축 방향의 길이는, 고정자(104)(자석부(104a))의 Y축 방향의 길이보다도 짧다. 제1 가동자(105)(코일부(105a))의 Y축 방향의 길이와 제2 가동자(106)(코일부(106a))의 Y축 방향의 길이를 맞춘 길이도, 고정자(104)(자석부(104a))의 Y축 방향의 길이보다도 짧다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가동자(105)에는 피구동체(108)가 접속된다. 피구동체(108)는, 예를 들어 본딩 헤드를 상하 방향으로 구동하는 Z 구동축 등이다. 피구동체(108)에는 본딩 헤드도 포함된다.
또한, 테이블(100)은 베이스(101)의 Y축 방향에 있어서의 대략 전역에 걸쳐서 마련된 스케일(107)을 구비한다. 스케일(107)과, 피구동체(108)에 마련되는, 예를 들어 광학식의 검출 센서(도시하지 않음)에 의해 리니어 센서를 구성한다. 리니어 센서는 피구동체(108)의 Y축 방향의 위치를 검출하고, 이 리니어 센서의 출력에 기초하여, 위치 제어 또는 속도 제어 등의 목적 위치로의 이동 제어가 행해진다. 이에 의해, 예를 들어 제1 가동자(105)는 일본 특허 공개 제2015-173551호 공보에 기재되는 제어 방법에 의해 제어하는 것이 가능하게 된다.
테이블(100)의 동작은 제어 장치(110)에 의해 제어된다. 즉, 제어 장치(110)는, 예를 들어 네트워크에 연결되는 I/O나 액추에이터 등을 구동하여 제1 가동자(105) 및 제2 가동자(106)의 코일에 흘리는 전류를 제어함으로써, 테이블(100)의 동작을 제어한다.
실시 형태에 있어서의 테이블의 반동 흡수 동작에 대해서 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은 도 5에 도시되는 테이블의 반동 흡수 동작을 설명하는 사시도이다.
제어 장치(110)는 제1 가동자(105)가 이동하는 방향(Y축 방향)과 동일 방향으로, 제1 가동자(105)의 이동과 병행하여 제2 가동자(106)를 가상적으로 이동시킨다. 또한, 제2 가동자(106)는 베이스(101)에 고정되어 있으므로 이동할 수 없다. 제2 가동자(106)가 고정되어 있지 않다고 한 경우에, 제2 가동자(106)가 이동하도록 전류를 흘리는 것을, 제2 가동자(106)를 가상적으로 이동시킨다고 한다.
여기서, 제1 가동자(105)의 질량을 m1, 고정자(104)의 질량을 m2, 제1 가동자(105)의 가속도를 a1, 제2 가동자(106)의 가속도를 a2, 고정자(104)의 가속도를 a3, 제1 가동자(105)에 작용하는 추력을 F1, 제2 가동자(106)에 작용하는 추력을 F2, 고정자(104)에 작용하는 추력을 F3으로 한다. 각각의 운동 방정식은 하기의 식으로 표시된다.
F1=m1×a1 … (1)
F2=m2×a2 … (2)
F3=m2×a3 … (3)
반동 흡수(카운터) 기구는, 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 운동 방정식이 동등할 때 효과를 발휘한다. 즉, 하기의 식이 성립된다.
F1=F3 … (4)
여기서, 제1 가동자(105)가 이동했을 때의 고정자(104)에 대한 추력을 F', 그 가속도를 ａ'로 한다. 카운터 웨이트인 고정자(104)의 가속도(a3)는 제1 가동자(105)가 이동했을 때의 고정자(104)에 대한 추력(F')에 기인하는 가속도(ａ') (여기서 ａ'<a1)와, 부동인 제2 가동자(106)의 가속도(a2)를 더한 것이다. 즉, 하기의 식이 성립된다.
a3=ａ'+a2 … (5)
F3=F'+F2 … (6)
이때 제2 가동자(106)에 구해지는 가속도를 상기의 식으로부터 계산한다. 즉, 식 (4)에 식 (1) (3) (5)을 대입해서 한다.
m1×a1=m2×a3
=m2(ａ'+a2)
∴ a2=(m1/m2)×a1-ａ' … (7)
제2 가동자(106)의 가속도를 상기 식 (7)에 수치를 넣어서 산출한 a2로 함으로써, 카운터 기구가 효과를 발휘한다. 단, 상술된 바와 같이, 제2 가동자(106)는 베이스(101)에 고정되어 있으므로, 제2 가동자(106)를 대신해서, 고정자(104)가 제1 가동자(105)와 역방향으로 이동한다. 이에 의해, 테이블(100)의 제진을 도모하는 것이 가능하게 된다.
본 실시 형태에서는, 베이스(101)에 고정한 제2 가동자(106)를 설치함과 함께, 고정자(104)를 자유 이동 가능하게 하고 있다. 이에 의해, 고정자(104)를 카운터 웨이트로서 사용할 수 있으므로 카운터 기구를 소형화할 수 있다. 또한, 부동인 제2 가동자(106)에 의해 고정자(104)의 가속도가 제어되므로, 테이블마다 적정한 제진 이동 거리를 조정하는 것이 가능하게 되고, 기기 오차에 맞춘 카운터 기구가 가능하게 된다.
실질, 제1 가동자(105)의 가속도에 맞춘 고정자(104)의 가속도의 계산은 상술한 바와 같다. 이를 도 29에 도시하는 v-t도를 사용하여 설명한다. 도 29는 제1 가동자 및 고정자의 속도와 시간의 관계를 도시하는 도면이다. 제1 가동자(105)의 가속 시간, 정속 시간 및 감속 시간을 각각, ta, tc, td로 했을 때, 제2 가동자(106)에 의해 동작하는 고정자(104)도 제1 가동자(105)와 가속 시간, 정속 시간 및 감속 시간을 맞춤으로써 카운터를 성립시킨다. 이때, 제2 가동자(106)에 의해 움직이게 하는 고정자(104)는 가동자와 동일한 스트로크로 운동할 필요가 있다. 그러나, 고정자(104)를 사용한 경우, 제1 가동자(105)의 가속도에 대하여 질량비 m1/m2로 고정자(104)의 가속도를 변화시키는 것이 가능하므로, 이에 의해 고정자(104)의 동작 속도도 자유롭게 조정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 스트로크 범위를 제1 가동자(105)보다도 좁게 하는 것도 가능하게 된다.
본 실시 형태에 있어서의 테이블은, 자유롭게 카운터 동작을 제어할 수 있으므로, 본 테이블과는 별도의 다른 테이블이 동일한 장치에 탑재되어 있는 경우, 본 테이블의 제2 가동자에 의해 고정자를 이동시켜, 타 테이블의 동작 시, 그 진동을 상쇄하는 진동을 내는 것이 가능하다. 이에 의해, 타 테이블에 제진 기구를 추가하지 않더라도 대용할 수 있으므로, 비대화를 방지하여 장치 내 스페이스, 비용 모두 억제할 수 있다.
실시 형태에 있어서의 테이블의 스트로크 연신 동작에 대해서 도 5 내지 도 8을 사용하여 설명한다. 도 7은 도 5에 도시되는 테이블에 있어서 도 6과는 역방향으로 고정자를 이동하는 경우의 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시되는 테이블에 있어서의 제1 가동자의 스트로크를 설명하는 사시도이다.
상술한 바와 같이, 테이블(100)에 있어서 반동 흡수 동작하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어 장치(110)가 제1 가동자(105)의 이동하는 방향과 동일 방향으로 부동인 제2 가동자(106)를 가상적으로 움직임으로써, 고정자(104)가 제1 가동자(105)와 역방향으로 이동하고, 카운터 동작이 행해진다. 여기서, 제1 가동자(105)의 스트로크(가동 범위)는 L1이다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가동자(105) 및 고정자(104)가 이동하기 전에 있어서는, 제2 가동자(106)의 우측 단부는 고정자(104)의 우측 단부보다 L2의 거리로 고정되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제어 장치(110)가 제1 가동자(105)의 이동하는 방향(Y축 방향)과 역방향으로 제2 가동자(106)를 가상적으로 움직이게 하면, 고정자(104)는 제1 가동자(105)가 이동하는 방향과 동일 방향으로 이동한다. 고정자(104)는 최대 L2만큼 이동이 가능하므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 가동자(105)의 스트로크를 L1로부터 (L1+L2)로 연장하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 스트로크를 연장하는 경우는, 테이블의 비대화를 최소한으로 머무르게 하고, 콤팩트 설계 및 조립 공수의 삭감, 부품 개수 감소에 의해, 비용을 억제할 수 있다.
예를 들어, 다이 본딩 장치의 본딩 테이블에 본 테이블을 설치한 경우, 다이 본딩을 행하는 스트로크와는 별도로, 연장된 스트로크의 범위에 다이를 취급하는 소모품, 예를 들어 콜릿의 교환ㆍ클리닝을 행하는 유닛을 마련함으로써, 다이 본딩 장치의 품질, 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본딩 테이블의 연신 방향(Y축 방향)으로 기판을 반송하는 레인이 2개 배치되는 2레인의 장치 등의 롱 스트로크의 구동에서도 고정자를 소형화로 하여 저렴하게 실시할 수 있다.
<변형예>
이하, 실시 형태의 대표적인 변형예에 대해서, 몇 가지 예시한다. 이하의 변형예의 설명에 있어서, 상술한 실시 형태에서 설명되어 있는 것과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 부호가 사용될 수 있는 것으로 한다. 그리고 이러한 부분의 설명에 대해서는, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에서, 상술한 실시 형태에 있어서의 설명이 적절히 원용될 수 있는 것으로 한다. 또한, 상술한 실시 형태의 일부 및 복수의 변형예의 전부 또는 일부가, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에서, 적절히, 복합적으로 적용될 수 있다.
(제1 변형예)
제1 변형예에 있어서의 테이블에 대해서 도 9 및 도 10을 사용하여 설명한다. 도 9는 제1 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다. 도 10은 제1 가동자의 속도와 가속도, 고정자의 가속도의 파형을 도시하는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 변형예에 있어서의 테이블(100)은 실시 형태에 있어서의 테이블의 제1 가동자(105)에 접속되는 피구동체(108)의 선단에 가속도 센서(109)를 마련한 것이며, 다른 구성은 실시 형태에 있어서의 테이블과 마찬가지이다.
제1 가동자(105)가 도 10에 도시된 바와 같은 가감속을 행했을 때, 고정자(104)는 제1 가동자(105)의 가속도 시간 파형(MAW)과는 역위상의 가속도 시간 파형(FAW)의 동작을 행함으로써 카운터가 성립된다. 상술된 바와 같이, 실시 형태에 있어서의 제어 장치(110)는 제1 가동자(105) 및 제2 가동자(106)를 독립적으로 제어를 행하여, 제1 가동자(105)의 이동과 병행하여 동일 방향으로 제2 가동자(106)를 비동기로 이동시켜, 카운터 동작을 행한다. 제1 변형예에서는, 실시 형태와 마찬가지의 카운터 동작 중에, 가속도에 수반하여 발생하는 스윙잉 백(swinging back)의 파형을 가속도 센서(109)에 의해 계측하고, 제2 가동자(106)가 고정자(104)를 동작시키고 있는 표준 가속도 파형으로 반영시키도록 한다.
구체적으로는, 가속도 센서(109)가 계측한 파형으로부터 제어 장치(110)의 계측부 및 연산부에 의해 역위상으로 한 파형을 산출함으로써, 제2 가동자(106)의 가속도를 실시간으로 구하여, 카운터 동작을 성립시킨다.
실시 형태의 카운터 동작은, 사전에 실시하는 본딩 등의 동작에 있어서 가속도 등을 계측하여 평가한 최적 동작에 대하여 행해진다. 예를 들어, 미리 축적한 계측 데이터로부터 얻어진 표준의 값, 또는, 사전에 계산한 진동과 가속도의 상관을 사용하여 평가한 값을 사용한다. 평가 결과에 의해 얻어진 최적 동작에 대하여 계산으로 얻어진 제1 가동자(105)의 가속도와 제1 가동자(105)의 중량으로부터 추력을 산출하여 운동 에너지를 산출한다. 이 운동 에너지와 동일한 에너지가 되도록, 고정자(104) 전체의 중량으로부터 필요한 가속도를 산출한다. 이 고정자(104)에 필요한 가속도를 제1 가동자(105)의 가속 시간과 동시간에서 제2 가동자(106)에 입력하여 실시한다.
본 변형예와 같이, 가속도를 가속도 센서(109)에 의해 실시간으로 계측한 경우, 상기 계산을 행하는 제어 장치(110)에서 매회 계산을 실시하여, 제2 가동자(106)에 입력하는 가속도를 실시간으로 보정함으로써 자동적으로 적정 가속도에서의 카운터를 실현할 수 있다. 실시 형태의 본딩 헤드 등의 제1 가동자(105)의 가속도는, 설정 속도로부터 자동적으로 설정되지만, 직동 가이드 등의 부하의 경시 변화로 변화하는 경우가 있으므로 본 변형예는 유효하다.
(제2 변형예)
제2 변형예에 있어서의 테이블에 대해서 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11은 제2 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다.
제2 변형예에 있어서의 테이블(100)은 실시 형태에 있어서의 제1 직동 가이드(102)와 제2 직동 가이드(103)가 탑재되는 공통의 베이스(101) 하에 제1 직동 가이드(102) 또는 제2 직동 가이드(103)와 평행하게 2군데 이상의 중량 센서(201)를 마련한 것이며, 다른 구성은 실시 형태에 있어서의 테이블과 마찬가지이다. Y축 방향만의 진동 억제를 고려하는 카운터 동작만이면 베이스(101)의 Y축 방향의 양단(2군데)에 설치하면 되고, 테이블의 무게 중심의 X축 성분을 고려하는 경우는, 도 11에 도시한 바와 같이, 베이스(101)의 네 코너(4군데)에 설치한다.
제2 변형예에서는, 실시 형태에 있어서의 카운터 동작에 있어서, 이하의 제어를 행한다. 제1 가동자(105)의 이동 전에, 예를 들어 2개의 중량 센서(201)의 중량을 기억하여, 제1 가동자(105)의 동작 시에, 이들의 중량 센서(201)의 검지한 중량 밸런스를 유지하도록 제2 가동자(106)에 의해 고정자(104)의 이동을 제어하여 동작시킨다. 즉, 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 맞춘 무게 중심 위치가 제1 가동자(105)의 이동 시에도 동작 개시 전의 무게 중심과 항상 동일 위치가 되도록, 고정자(104)를 제2 가동자(106)에 의해 추력을 부여함으로써, 제1 가동자(105)와 역방향으로 동작 제어한다.
이하를 사전에 수동 동작으로 실시한다. 여기서, 중량 밸런스는, 예를 들어 2개의 중량 센서(201)가 검지한 중량의 비율이며 2개의 중량의 차의 절댓값은 아니다. 또한, 피구동체(108)가 본딩 헤드인 예에 대해서 설명한다.
(간이 동작)
(1-1) 본딩 헤드를 구동하는 제1 가동자(105)를 다이의 픽업 위치(스타트 위치)로 이동시켜 그 위치에 있어서의 중량 밸런스를 측정한다. 여기서, 고정자(104)는 스타트 위치인 상태이다.
(1-2) 제1 가동자(105)를 다이의 본딩 위치(정지 위치)로 이동시켜 그 중량 밸런스를 측정한다. 여기서, 고정자(104)는 이동시키지 않고 스타트 위치인 상태이다.
(1-3) 제1 가동자(105)가 본딩 위치로 이동한 상태에서, 고정자(104)를 픽업 위치(스타트 위치)의 중량 밸런스가 될 때까지 이동시키고, 그 위치를 기억한다.
(1-4) 제1 가동자(105)의 픽업 위치(스타트 위치) 내지 본딩 위치(정지 위치)까지의 (Y축)동작과 동일한 시간에서, 고정자(104)를 그 스타트 위치와 (1-3)의 위치의 사이를 동작시킨다.
(상세 동작)
본딩 헤드 동작의 가속 동작 시는, 제1 변형예에서 설명한 동작을 행하고, 저속 운동 시는, 본딩 헤드의 가속 시의 이동량을 포함하고, 중량 밸런스를 고려한 상기 움직임을 시키도록 동작한다.
또한, 제1 직동 가이드(102) 및 제2 직동 가이드(103)의 양단부 하이며 베이스(101) 상에 중량 센서(201)를 설치해도 된다.
(제3 변형예)
제3 변형예에 있어서의 테이블에 대해서 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12는 제3 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다.
제3 변형예에 있어서의 테이블(100)은 실시 형태에 있어서의 제1 직동 가이드(102) 및 제2 직동 가이드(103)의 양단부 하이며 베이스(101) 상에 Z 방향의 진동을 흡수하기 위한 제진 댐퍼 혹은 밸런서(진자 카운터) 등의 제진 부재(202)를 마련한 것이며, 다른 구성은 실시 형태에 있어서의 테이블과 마찬가지이다. 또한, 베이스(101)의 네 코너 아래이며 장치의 가대 위에 제진 부재(202)를 마련해도 된다.
(제4 변형예)
제4 변형예에 있어서의 테이블의 구성에 대해서 도 14 내지 도 17을 사용하여 설명한다. 도 14는 제4 변형예에 있어서의 테이블의 상면도이다. 도 15는 도 14의 테이블의 정면도이다. 도 16은 도 14의 C-C선에 있어서의 단면도이다. 도 17은 도 14의 D-D선에 있어서의 단면도이다.
제4 변형예에 있어서의 테이블(100)은 실시 형태에 있어서의 테이블에 대하여, 또한 고정자(104)를 고정 및 이동 가능하게 하는 전자 클러치(111)와, 제2 가동자(106)를 고정 가능하게 하는 고정판(112)을 구비한다. 또한, 제2 가동자(106)는 제1 가동자(105)와 마찬가지로, 제2 직동 가이드(103) 상에 마련되어 있다. 따라서, 제2 직동 가이드(103)는 Y축 방향으로, 실시 형태보다도 길게 연신하도록 구성되어 있다. 제4 변형예에 있어서의 제2 가동자(106)는 코일부(106a)를 지지하는 지지체(106b)와, 제2 직동 가이드(103) 상을 이동하는 제2 직동 슬라이더(106c)를 구비한다. 지지체(106b)는 지지체(105b)와 마찬가지로, 제2 직동 슬라이더(105c) 상에 마련되어 있다. 제4 변형예에 있어서의 테이블(100)의 그 밖의 구성은, 실시 형태와 마찬가지이다.
전자 클러치(111)는 코일로 구성되고, 코일에 통전함으로써 발생하는 전자력이 고정자(104)의 강자성체로 형성되는 요크(104b)를 끌어 당겨서 고정자(104)를 고정한다. 코일에 대한 통전을 차단함으로써 전자력이 소멸하여 요크(104b)를 끌어 당기는 힘이 없어져 고정자(104)가 이동 가능하게 된다. 전자 클러치(111)에 의해, 고정자(104)를 임의의 위치로 고정하는 것이 가능하다.
고정판(112)은 강자성체로 형성되고, 제2 직동 가이드(103)를 따라서 연신하여 배치되어 있다. 지지체(106b)는 전자 클러치(111)와 마찬가지로 코일을 구비하고, 코일에 통전함으로써 발생하는 전자력이 고정판(112)을 끌어 당겨서 제2 가동자(106)를 고정한다. 코일에 대한 통전을 차단함으로써 전자력이 소멸하여 고정판(112)을 끌어 당기는 힘이 없어져 제2 가동자(106)가 이동 가능하게 된다. 지지체(106b)의 전자 클러치 기능 및 고정판(112)에 의해, 제2 가동자(106)를 임의의 위치에 고정하는 것이 가능하다.
제4 변형예에 있어서의 테이블의 반동 흡수 동작에 대해서 도 18 및 도 19를 사용하여 설명한다. 도 18은 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제1 반동 흡수 동작을 설명하는 사시도이다. 도 19는 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제2 반동 흡수 동작을 설명하는 사시도이다.
제1 가동자(105)가 큰 동작을 행하는 경우는, 도 18에 도시된 바와 같이, 지지체(106b)의 전자 클러치 기능에 의해 제2 가동자(106)를 고정판(112)에 고정함과 함께, 전자 클러치(111)에 의해 고정자(104)를 이동 가능하게 하여, 실시 형태와 마찬가지로, 고정자(104)에 의한 카운터 동작을 행한다.
제1 가동자(105)가 작은 동작을 행하는 경우는, 도 19에 도시된 바와 같이, 지지체(106b)의 전자 클러치 기능에 의해 제2 가동자(106)를 이동 가능하게 함과 함께, 전자 클러치(111)에 의해 고정자(104)를 고정하여, 제2 가동자(106)에 의한 카운터 동작을 행한다.
제4 변형예에 있어서의 테이블의 스트로크 연신 동작에 대해서 도 20 내지 도 22를 사용하여 설명한다. 도 20은 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제2 가동자를 소정 위치로 이동한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 21은 제4 변형예에 있어서의 테이블의 고정자를 진행 방향으로 이동한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 22는 제4 변형예에 있어서의 테이블의 제1 가동자를 진행 방향으로 이동한 상태를 도시하는 사시도이다.
전자 클러치(111)에 의해 고정자(104)를 고정함과 함께, 지지체(106b)의 전자 클러치 기능에 의해 제2 가동자(106)를 이동화 가능하게 한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 제2 가동자(106)를 제1 가동자(105)의 이동하는 진행 방향으로 소정 거리를 이동시킨 후, 지지체(106b)의 전자 클러치 기능에 의해 제2 가동자(106)를 고정한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 가동자(105)의 이동하는 방향과 역방향으로 제2 가동자(106)를 가상적으로 움직이게 하면, 고정자(104)는 제1 가동자(105)가 이동하는 방향과 동일 방향으로 동작한다. 이에 의해, 도 22에 도시된 바와 같이, 실시 형태와 마찬가지로, 제1 가동자(105)의 스트로크를 연장하는 것이 가능하게 된다.
(제5 변형예)
제5 변형예에 있어서의 테이블의 구성에 대해서 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)를 사용하여 설명한다. 도 13의 (a)는 제5 변형예에 있어서의 테이블의 도 1의 B-B선에 있어서의 단면도에 상당하는 도면이다. 도 13의 (b)는 제5 변형예의 다른 예에 있어서의 테이블의 도 1의 B-B선에 있어서의 단면도에 상당하는 도면이다.
제5 변형예에 있어서의 테이블은, 실시 형태에 있어서의 테이블에 대하여 고정자(104)의 위치를 검지하는 리니어 센서를 더 마련한 것이다.
도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 고정자(104)의 제2 가동자(106)측의 측면에 설치되는 스케일(107a)과, 제2 가동자(106)의 지지체(106b)에 마련된 광학식의 검출 센서(109a)에 의해 리니어 센서를 구성한다. 이에 의해, 고정자(104)도 리니어 센서의 출력에 기초하여, 위치 제어 또는 속도 제어 등의 목적 위치에 대한 이동 제어가 행해진다. 예를 들어, 제2 가동자(106)는 일본 특허 공개 제2015-173551호 공보에 기재되는 제어 방법에 의해 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 고정자(104)에 마련한 광학식의 검출 센서(109b)와, 베이스(101)에 마련된 스케일(107)에 의해 리니어 센서를 구성 해도 된다.
(제6 변형예)
제6 변형예에 있어서의 테이블의 구성에 대해서 도 28을 사용하여 설명한다. 도 28은 제6 변형예에 있어서의 테이블의 사시도이다.
실시 형태에서는, 고정자(104)의 자석부(104a)의 영구 자석의 N극과 S극의 배치가 균등한 예를 설명했지만, 도 28에 도시한 바와 같이, 고정자(104)의 자석부(104a) 중 제2 가동자(106)와 대향하여 동작하는 부분의 영구 자석 N극과 S극의 배치를 밀하게 하거나, 자석의 사이즈를 바꾸거나 하여 추력을 증가시키도록 해도 된다. 즉, 제6 변형예에서는, 요크(104b) 상에 배치되는 자석부(104a)의 N극 및 S극을 배열은 바꾸지 않고 몇 가지의 영구 자석을 적절히 소형화하고, 밀하게 배치함으로써, 제2 가동자(106)의 코일부(106a)의 상세한 동작을 가능하게 하는 것이다. 통상, 마그네트 플레이트로 구성되는 고정자의 중량이 무겁고 이동량은 적어진다. S극, N극의 간격이 좁은 쪽이 제2 가동자(106)의 코일부(106a)를 작은 스트로크를 고정밀도로 움직이게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 중량이 대폭으로 다르거나, 이에 의해 제2 가동자(106)와 고정자(104)의 이동량이 다르거나 하는(이들의 이동량이 매우 작아짐) 경우라도, 제2 가동자(106)의 동작과 고정자(104)의 동작을 동기시켜서, 제2 가동자(106)와 고정자(104)를 마찬가지의 정밀도로 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 5대1의 중량비로는, 5배의 밀도로 SN극을 배치하면 동기 제어가 용이해진다.
(제7 변형예)
제7 변형예에 있어서의 테이블의 구성에 대해서 도 30 내지 도 33을 사용하여 설명한다. 도 30은 제7 변형예에 있어서의 테이블의 상면도이다. 도 31은 도 30에 도시되는 테이블의 정면도이다. 도 32는 도 30에 도시되는 테이블의 배면도이다. 도 33은 도 30에 도시되는 테이블의 좌측면도이다.
실시 형태에서는, 제1 가동자(105)의 위치를 검출하는 리니어 센서의 스케일(107)을 베이스(101)에 마련하고 있지만, 제7 변형예에서는, 제1 가동자(105)의 위치를 검출하기 위한 스케일(213)을 고정자(104)에 마련하고 있다. 또한, 제7 변형예에서는, 고정자(104)의 위치를 검출하기 위한 스케일(215)도 고정자(104)에 마련한다. 또한, 제7 변형예에서는, 스케일(213, 215)을 고정자(104)에 마련하기 위해, 고정자(104)의 구조가 실시 형태와는 다르다. 제7 변형예에 있어서의 테이블(100)은 리니어 센서 관련의 구성을 제외하고, 실시 형태와 마찬가지의 구성이다. 이하, 제7 변형예에 있어서의 테이블(100)에 대해서, 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명한다.
먼저, 제7 변형예에 있어서의 고정자(104)에 대해서 설명한다. 도 33에 도시한 바와 같이, 요크(104b)는 측면에서 보아 역ㄷ자 형상이다. 자석부(104a)는 요크(104b)의 상부측 수평부의 하면에 마련되고, 다른 부분은 요크(104b)의 하부측 수평부의 상면에 마련되고, 제1 직동 슬라이더(104c)는 요크(104b)의 하부측 수평부의 하면에 마련되어 있다.
다음에 제7 변형예에 있어서의 제1 가동자(105)에 대해서 설명한다. 지지체(105b)는 제2 직동 슬라이더(105c) 상에 세워 설치되고, 요크(104b)의 상부측 수평부의 상면보다도 상방까지 연신하고 있다. 코일부(105a)는 요크(104b)의 상부측 수평부와 하부측 수평부의 상하 방향에 있어서의 중간에 위치하도록 지지체(105b)에 지지되어 있다.
다음에 제7 변형예에 있어서의 제2 가동자(106)에 대해서 설명한다. 제2 가동자(106)는 실시 형태와 마찬가지의 구조이며, 코일부(106a)는 요크(104b)의 상부측 수평부와 하부측 수평부의 상하 방향에 있어서의 중간에 위치하도록 지지체(106b)의 상부측에 있어서 지지되어 있다.
다음에, 제7 변형예에 있어서의 리니어 센서에 대해서 설명한다. 제1 가동자(105)의 지지체(105b)의 상면에는, 제1 가동자(105)용의 주사 헤드(212)가 접속된다. 주사 헤드(212)에는, 실시 형태에 나타내는 피구동체(108)와 마찬가지의 피구동체가 접속된다. 고정자(104)용의 주사 헤드(214)는 베이스(101) 상에 고정되어 있는 지지체(216)의 상면에 지지되어 있다.
또한, 테이블(100)은 요크(104b)의 상부측 수평부의 상면에 Y축 방향으로 연신하여 마련된 제1 가동자(105)용의 스케일(213)과, 요크(104b)의 수직부의 측면에 Y축 방향에 있어서의 대략 전역에 걸쳐서 마련된 고정자(104)용의 스케일(215)을 구비한다. 스케일(213)과, 주사 헤드(212)에 마련되는 광학식의 검출 센서(도시하지 않음)에 의해 제1 리니어 센서를 구성한다. 스케일(215)과, 주사 헤드(214)에 마련되는 광학식의 검출 센서(도시하지 않음)에 의해 제2 리니어 센서를 구성한다.
제1 리니어 센서는 제1 가동자(105)의 고정자(104)에 대한 Y축 방향의 위치를 검출하고, 제2 리니어 센서는 고정자(104)의 베이스(101)에 대한 Y축 방향의 위치를 검출한다. 제1 리니어 센서의 출력에 기초하여, 위치 제어 또는 속도 제어 등의 목적 위치로 제1 가동자(105)를 이동하는 이동 제어가 행해지고, 제2 리니어 센서의 출력에 기초하여, 위치 제어 또는 속도 제어 등의 목적 위치로 고정자(104)를 이동하는 이동 제어가 행해진다.
일반적으로, 모터에서는 홀 센서가 사용된다. 홀 센서란, 홀 효과라고 불리는 전류 자기 효과를 응용한 센서이다. 용도는, 일반적으로 회전 검출, 위치 검출, 개폐 검출, 전류 검지, 방위 검출 등이다. 리니어 모터에 있어서의 용도로서는, 자계의 강도ㆍ방향을 전압으로 변환한 위치 검출이다.
리니어 모터를 사용하여 카운터 기구를 실행하기 위해서는, 고정자(104)의 자석부(104a)가 이동했을 때에 제1 가동자(105)의 코일부(105a)가 이동하는 방향을 정확하게 검지하고 지시한 거리를 이동 가능하게 할 필요가 있다. 가령 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 위상이 다른 경우, 토크 부족이나 역동작도 생각된다.
리니어 센서를 사용하여 제1 가동자(105)의 베이스(101)에 대한 위치(절대 위치)를 검출하는 경우는, 카운터 동작에 있어서는 고정자(104)가 이동하므로, 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 상대 위치를 파악할 수 없다. 그 때문에, 제1 가동자(105)의 코일부(105a)에 마련하는 홀 센서를 사용하여, 제1 가동자(105)의 고정자(104)에 대한 위치를 검출하고, 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 위상이 다르지 않도록(동일하게 되도록) 제어를 행할 필요가 있다.
제7 변형예에서는, 고정자(104)측에 제1 가동자(105)용의 스케일(215)을 설치함으로써, 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 상대 위치를 파악하도록 하고 있다. 이에 의해, 고정자(104)의 동작에 있어서의 스케일(215)의 위치를 자석부(104a)의 자극의 배열과 추종시킬 수 있다. 따라서, 제어를 실시하지 않아도 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 상대 위치 관계를 파악할 수 있어 올바른 위상(θ)을 갖는 전류를 제1 가동자(105)의 코일에 흘리는 것이 가능하게 되므로, 리니어 모터에서 추력을 정확하게 발생시킬 수 있다. 이때, 제1 가동자(105)를 목적 위치로 이동시키기 위해서는, 카운터 동작 제어에 있어서의 고정자(104)의 이동량을 고려할 필요가 있다. 카운터 동작 제어에 있어서의 고정자(104)의 이동량은, 제1 가동자(105)와 고정자(104)의 중량비에 기초한 고정자(104)의 시간-속도 변화에 의해 구해진다.
(제8 변형예)
제8 변형예에 있어서의 테이블의 구성에 대해서 도 34 및 도 35를 사용하여 설명한다. 도 34는 제8 변형예에 있어서의 테이블의 상면도이다. 도 35는 도 34에 도시되는 테이블의 배면도이다.
제7 변형예에서는, 제1 가동자(105)용의 스케일(213)과 고정자(104)용의 스케일(215)은 따로따로의 스케일을 사용하고 있다. 제8 변형예에서는, 고정자(104)의 전역을 커버하는 스케일(213)을 1개 마련하고, 제1 가동자(105)가 제1 리니어 센서와 베이스(101)에 고정된 제2 가동자(106)에 마련된 제2 리니어 센서로 각각 동일한 스케일(213)의 다른 위치를 검출한다.
이하, 실시 형태 또는 변형예에 있어서의 테이블을 다이 본딩 장치의 일례인 다이 본더에 적용한 실시예에 대해서 설명한다.
[실시예 1]
도 23은 제1 실시예에 있어서의 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다. 도 24는 도 23에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때, 픽업 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
다이 본더(10)는 크게 구별하여, 기판 S에 실장하는 다이 D를 공급하는 다이 공급부(1)와, 픽업부(2), 중간 스테이지부(3)와, 본딩부(4)와, 반송부(5), 기판 공급부(6)와, 기판 반출부(7)와, 각 부의 동작을 감시하고 제어하는 제어 장치(8)를 갖는다. Y축 방향이 다이 본더(10)의 전후 방향이며, X축 방향이 좌우 방향이다. 다이 공급부(1)가 다이 본더(10)의 전방측에 배치되고, 본딩부(4)가 안측에 배치된다. 여기서, 기판 S에는 최종 1 패키지가 되는, 1개 또는 복수의 제품 에어리어(이하, 패키지 에어리어 P라고 말함)가 프린트되어 있다.
먼저, 다이 공급부(1)는 기판 S의 패키지 에어리어 P에 실장하는 다이 D를 공급한다. 다이 공급부(1)는 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 대(12)와, 웨이퍼(11)로부터 다이 D를 박리하는 점선으로 나타내는 박리 유닛(13)을 갖는다. 다이 공급부(1)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해 XY축 방향으로 이동하고, 픽업하는 다이 D를 박리 유닛(13)의 위치로 이동시킨다.
픽업부(2)는 다이 D를 픽업하는 픽업 헤드(21)와, 픽업 헤드(21)를 Y축 방향으로 이동시키는 픽업 헤드의 Y축 구동부(23)와, 콜릿(22)을 승강, 회전 및 X축 방향으로 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다. 픽업 헤드(21)는 박리된 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(22)(도 24도 참조)을 갖고, 다이 공급부(1)로부터 다이 D를 픽업하고, 중간 스테이지(31)에 적재한다. 픽업 헤드(21)는 콜릿(22)을 승강, 회전 및 X축 방향으로 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다.
중간 스테이지부(3)는 다이 D를 일시적으로 적재하는 중간 스테이지(31)와, 중간 스테이지(31) 상의 다이 D를 인식하기 위한 스테이지 인식 카메라(32)를 갖는다.
본딩부(4)는 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하고, 반송되어 오는 기판 S의 패키지 에어리어 P 상에 본딩하고, 또는 이미 기판 S의 패키지 에어리어 P 상에 본딩된 다이 상에 적층하는 형태로 본딩한다. 본딩부(4)는 픽업 헤드(21)와 마찬가지로 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(42)(도 24도 참조)을 구비하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동부(43)와, 기판 S의 패키지 에어리어 P의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하고, 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다. Y축 구동부(43)는 실시 형태 및 제1 변형예 내지 제4 변형예 중 어느 하나 또는 그들을 조합한 테이블로 구성되어 있다. 본딩 헤드(41)는 실시 형태에 있어서의 피구동체(108)이다. 이와 같은 구성에 의해, 본딩 헤드(41)는 스테이지 인식 카메라(32)의 촬상 데이터에 기초하여 픽업 위치ㆍ자세를 보정하고, 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하고, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판에 다이 D를 본딩한다.
반송부(5)는 기판 S를 파지 반송하는 기판 반송 갈고리(51)와, 기판 S가 이동하는 반송 레인(52)을 갖는다. 기판 S는, 반송 레인(52)에 마련된 기판 반송 갈고리(51)의 도시하지 않은 너트를 반송 레인(52)을 따라서 마련된 도시하지 않은 볼 나사로 구동함으로써 이동한다. 이와 같은 구성에 의해, 기판 S는 기판 공급부(6)로부터 반송 레인(52)을 따라서 본딩 위치까지 이동하고, 본딩 후, 기판 반출부(7)까지 이동하여, 기판 반출부(7)에 기판 S를 전달한다.
제어 장치(8)는 실시 형태에 있어서의 제어 장치(110)에 대응하고, 다이 본더(10)의 각 부 동작을 감시하고 제어하는 프로그램(소프트웨어)을 저장하는 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 중앙 처리 장치(CPU)를 구비한다.
다음에, 다이 공급부(1)의 구성에 대해서 도 25를 사용하여 설명한다. 도 25는 도 23의 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
다이 공급부(1)는 수평 방향(XY 평면)으로 이동하는 웨이퍼 보유 지지 대(12)와, 상하 방향으로 이동하는 박리 유닛(13)을 구비한다. 웨이퍼 보유 지지 대(12)는 웨이퍼 링(14)을 보유 지지하는 익스팬드 링(15)과, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되고 복수의 다이 D가 접착된 다이싱 테이프(16)를 수평하게 위치 결정하는 지지 링(17)을 갖는다. 박리 유닛(13)은 지지 링(17)의 내측에 배치된다.
다이 공급부(1)는 다이 D의 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 연신되어 다이 D의 간격이 확대되고, 박리 유닛(13)에 의해 다이싱 테이프(16)로부터 다이 D를 박리하고, 다이 D의 픽업성을 향상시키고 있다. 또한, 다이를 기판에 접착하는 접착제는 액상으로부터 필름상이 되고, 웨이퍼(11)와 다이싱 테이프(16) 사이에 다이 어태치 필름(DAF)(18)이라고 불리는 필름상의 접착 재료를 첩부하고 있다. 다이 어태치 필름(18)을 갖는 웨이퍼(11)에서는, 다이싱은 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)에 대하여 행해진다. 따라서, 박리 공정에서는 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)을 다이싱 테이프(16)로부터 박리한다.
다음에, 제1 실시예에 있어서의 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법에 대해서 도 26을 사용하여 설명한다. 도 26은 도 23의 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
(웨이퍼ㆍ기판 반입 공정:스텝 S11)
웨이퍼(11)로부터 분할된 다이 D가 첩부된 다이싱 테이프(16)를 보유 지지한 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트(도시하지 않음)에 저장하고, 다이 본더(10)에 반입한다. 제어 장치(8)는 웨이퍼 링(14)이 충전된 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 링(14)을 다이 공급부(1)에 공급한다. 또한, 기판 S를 준비하고, 다이 본더(10)에 반입한다. 제어 장치(8)는 기판 공급부(6)에서 기판 S를 기판 반송 갈고리(51)에 설치한다.
(픽업 공정:스텝 S12)
제어 장치(8)는 상술한 바와 같이 다이 D를 박리하고, 박리한 다이 D를 웨이퍼(11)로부터 픽업한다. 이와 같이 하여, 한 편의 다이 어태치 필름(18)과 함께 다이싱 테이프(16)로부터 박리된 다이 D는, 콜릿(22)에 흡착, 보유 지지되어 다음 공정(스텝 S13)으로 반송된다. 그리고, 다이 D를 다음 공정으로 반송한 콜릿(22)이 다이 공급부(1)로 되돌아 오면, 상기한 수순에 따라서, 다음의 다이 D가 다이싱 테이프(16)로부터 박리되고, 이후 마찬가지의 수순에 따라서 다이싱 테이프(16)로부터 1개씩 다이 D가 박리된다.
(본딩 공정:스텝 S13)
제어 장치(8)는 픽업한 다이를 기판 S 상에 탑재 또는 이미 본딩한 다이 상에 적층한다. 제어 장치(8)는 웨이퍼(11)로부터 픽업한 다이 D를 중간 스테이지(31)에 적재하고, 본딩 헤드(41)에 의해 중간 스테이지(31)로부터 다시 다이 D를 픽업하고, 반송되어 온 기판 S에 본딩한다.
(기판 반출 공정:스텝 S14)
제어 장치(8)는 기판 반출부(7)에서 기판 반송 갈고리(51)로부터 다이 D가 본딩된 기판 S를 취출한다. 다이 본더(10)로부터 기판 S를 반출한다.
상술한 바와 같이, 다이 D는, 다이 어태치 필름(18) 편을 개재하여 기판 S 상에 실장되고, 다이 본더로부터 반출된다. 그 후, 와이어 본딩 공정에서 Au 와이어를 개재하여 기판 S의 전극과 전기적으로 접속된다. 계속해서, 다이 D가 실장된 기판 S가 다이 본더에 반입되어 기판 S 상에 실장된 다이 D 상에 다이 어태치 필름(18)을 개재하여 제2 다이 D가 적층되고, 다이 본더로부터 반출된 후, 와이어 본딩 공정에서 Au 와이어를 개재하여 기판 S의 전극과 전기적으로 접속된다. 제2 다이 D는, 전술한 방법으로 다이싱 테이프(16)로부터 박리된 후, 펠릿 구비 공정으로 반송되어 다이 D 상에 적층된다. 상기 공정이 소정 횟수 반복된 후, 기판 S를 몰드 공정으로 반송하고, 복수개의 다이 D와 Au 와이어를 몰드 수지(도시하지 않음)로 밀봉함으로써, 적층 패키지가 완성된다.
[실시예 2]
도 27은 제2 실시예에 있어서의 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다.
제2 실시예에 있어서의 다이 본더(10)는 크게 구별하여, 웨이퍼 공급부(301)와, 워크 공급ㆍ반송부(305)와, 프리폼부(302)와, 다이 본딩부(304)와, 각 부의 동작을 감시하고 제어하는 제어 장치(308)로 구성된다.
웨이퍼 공급부(301)는 웨이퍼 카세트 리프터(311)와 웨이퍼 링 홀더(312)를 구비한다. 워크 공급ㆍ반송부(305)는 프레임 푸셔(353)와 로더 리프터(354)와 프레임 피더(355)와 로더(356)와 언로더(357)를 구비한다. 다이 본딩부(304)는 본딩 헤드(341)와 본딩 테이블(343)을 구비한다. 프리폼부(302)는 프리폼 헤드(321)와 프리폼 테이블(323)을 구비한다.
웨이퍼 카세트 리프터(311)에, 웨이퍼 링(14)이 충전된 웨이퍼 카세트를 세트하고, 웨이퍼 링 홀더(312)에 웨이퍼 링(14)을 공급한다. 이와 병행하여, 로더(356)의 프레임 푸셔(353) 또는 로더 리프터(354)로부터 공급된 워크는 프리폼부(302)에 의해, 다이 접착제의 도포 또는 클리닝되고, 본딩 포인트까지 프레임 피더(355) 상으로 반송된다.
웨이퍼 링 홀더(312)에서는, 제1 실시예와 마찬가지로, 다이싱 테이프(도시하지 않음)를 아래로 연신하고(익스팬드), 다이(도시하지 않음)의 간격을 넓혀 다이 픽업성을 향상시킨다. 그 후, 밀어올림부(313)에 의해 다이의 하방으로부터 다이싱 테이프를 개재하여 다이를 밀어올리고, 본딩 헤드(341)에 의해 픽업하고, 또한 리드 프레임 등의 워크(도시하지 않음)에 다이 본딩을 행한다. 웨이퍼 링 홀더(312)는 XY 직동 테이블 상에 배치되고, 픽업 후는 다음의 다이 위치까지 직동 이동하고, 다이 본딩 동작을 반복한다.
본딩 헤드(341)는 본딩 테이블(343)에 설치된다. 본딩 테이블(343)은 실시 형태 및 제1 변형예 내지 제4 변형예에 있어서의 테이블 중 어느 하나 또는 그들의 테이블 중 몇 개를 조합한 것이다. 프리폼 헤드(321)를 구동하는 프리폼 테이블(323), 웨이퍼 링 홀더(312)를 구동하는 XY 테이블, 밀어올림부(313)를 구동하는 XY 테이블은, 실시 형태 및 제1 변형예 내지 제4 변형예 중 어느 하나 또는 그들을 조합한 것이어도 된다.
이상, 본 개시자들에 의해 이루어진 개시를 실시 형태, 변형예 및 실시예에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 개시는, 상기 실시 형태, 변형예 및 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.
예를 들어, 실시 형태에서는, 구동체를 수평 평면 내 이동시키는 테이블의 예를 설명했지만, 구동체를 상하 방향으로 이동하는 테이블에 적용해도 된다.
실시 형태에서는, 피구동체로서 본딩 헤드의 예를 설명했지만, 제1 실시예에 있어서의 기판 인식 카메라 등의 다이 본딩 기구에 사용하는 광학계 유닛이어도 된다.
제1 변형예는, 가속도를 계측하여 진동을 억제하는 예를 설명했지만, 진동을 감지하는 센서에 의해, 별도 유닛의 테이블 등의 진동을 흡수하여 피드백시킴으로써 장치 내의 진동 억제를 행하게 해도 된다. 즉, 진동을 감지하는 센서를 사용하여, 별도 유닛이 동작하고 있을 때의 진동을 흡수하여, 그대로 역위상으로 변환하고, 카운터인 고정자(104)를 움직이게 하는 제2 가동자(106)에 지령을 보냄으로써, 진동을 억제시킨다. 예를 들어, XYZ의 3축과도 마찬가지의 구조를 마련하고, 3차원 가속도 센서나 리니어 센서로부터 산출한 가속도의 합성 파형을 상쇄하도록, 실제로는 동작시키지 않은 축의 고정자를 동작시켜 진동을 억제한다. 여기서, 동작시키지 않는 축의 제1 가동자는 원래의 위치를 유지시키도록 동작시킨다.
또한, 제1 실시예에 있어서의 Y축 구동부(23)는 실시 형태 및 제1 변형예 내지 제6 변형예 중 어느 하나 또는 그들을 조합한 테이블로 구성해도 된다.
또한, 제1 실시예에서는, 다이 공급부로부터 다이를 픽업 헤드로 픽업하여 중간 스테이지에 적재하고, 중간 스테이지에 적재된 다이를 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 다이 본더에 대해서 설명했지만, 실시 형태에 있어서의 테이블은 다이 공급부로부터 다이를 픽업하고 다이 픽업 헤드를 위로 회전하여 다이를 트랜스퍼 헤드 또는 본딩 헤드에 전달하고 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 플립 칩 본더에 적용 가능하다.
10 … 다이 본더(다이 본딩 장치)
101 … 베이스
102 … 제1 직동 가이드
103 … 제2 직동 가이드
104… 고정자
105 … 제1 가동자
106 … 제2 가동자
108 … 피구동체
110 … 제어 장치

Claims (23)

  1. 피구동체와,
    상기 피구동체를 구동하는 테이블
    을 구비하고,
    상기 테이블은,
    베이스와,
    상기 피구동체를 이동시키는 제1 가동자와 고정자를 구비하는 리니어 모터와,
    상기 베이스와 상기 고정자 사이에 마련되고, 상기 고정자를 자유롭게 이동시키는 제1 직동 가이드와,
    상기 베이스와 상기 제1 가동자 사이에 마련되고, 상기 제1 가동자를 자유롭게 이동시키는 제2 직동 가이드와,
    상기 베이스에 고정되어 마련되는 제2 가동자와,
    상기 제1 가동자 및 상기 제2 가동자를 제어하는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제2 가동자에 의해 상기 고정자를 상기 제1 직동 가이드를 따라서 이동시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 가동자를 상기 제2 직동 가이드를 따라서 제1 방향으로 이동시킴과 함께, 상기 제2 가동자에 의해 상기 제1 방향과 역방향인 제2 방향으로 상기 고정자를 상기 제1 직동 가이드를 따라서 이동시킴으로써, 상기 피구동체의 동작 시의 진동을 억제하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가동자의 위치를 검출하는 제1 리니어 센서를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 리니어 센서의 출력에 기초하여, 상기 제1 가동자의 위치 제어 또는 속도 제어 또는 목적 위치에 대한 이동 제어를 행하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정자의 위치를 검출하는 제2 리니어 센서를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제2 리니어 센서의 출력에 기초하여, 상기 고정자를 위치 제어 또는 속도 제어 또는 목적 위치에 대한 이동 제어를 행하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가동자의 상기 고정자에 대한 위치를 검출하는 제1 리니어 센서와,
    상기 고정자의 상기 베이스에 대한 위치를 검출하는 제2 리니어 센서
    를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 리니어 센서 및 제2 리니어 센서의 출력에 기초하여, 상기 제1 가동자의 위치 제어 또는 속도 제어 또는 목적 위치에 대한 이동 제어를 행하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  6. 피구동체와,
    상기 피구동체를 구동하는 테이블
    을 구비하고,
    상기 테이블은,
    베이스와,
    상기 피구동체를 이동시키는 제1 가동자와 고정자를 구비하는 리니어 모터와,
    상기 베이스와 상기 고정자 사이에 마련되고, 상기 고정자를 이동시키는 제1 직동 가이드와,
    제2 가동자와,
    상기 베이스와 상기 제1 가동자 및 상기 제2 가동자 사이에 마련되고, 상기 제1 가동자 및 상기 제2 가동자를 이동시키는 제2 직동 가이드와,
    상기 고정자의 고정 및 고정 해제를 행하는 제1 고정부와,
    상기 제2 가동자의 고정 및 고정 해제를 행하는 제2 고정부와,
    상기 제1 가동자, 상기 제2 가동자, 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부를 제어하는 제어 장치
    를 구비하는 다이 본딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 제1 고정부에 의해 상기 고정자를 이동 가능하게 함과 함께, 상기 제2 고정부에 의해 상기 제2 가동자를 고정하고,
    상기 제1 가동자를 상기 제2 직동 가이드를 따라서 제1 방향으로 이동시킴과 함께, 상기 제2 가동자에 의해 상기 제1 방향과 역방향인 제2 방향으로 상기 고정자를 상기 제1 직동 가이드를 따라서 이동시킴으로써, 상기 피구동체의 동작 시의 진동을 억제하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 제1 고정부에 의해 상기 고정자를 고정함과 함께, 상기 제2 고정부에 의해 상기 제2 가동자를 이동 가능하게 하고,
    상기 제1 가동자를 상기 제2 직동 가이드를 따라서 제1 방향으로 이동시킴과 함께, 상기 제2 가동자를 상기 제1 방향과 역방향인 제2 방향으로 상기 제2 직동 가이드를 따라서 이동시킴으로써, 상기 피구동체의 동작 시의 진동을 억제하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 제1 고정부에 의해 상기 고정자를 고정함과 함께, 상기 제2 고정부에 의해 상기 제2 가동자를 이동 가능하게 하고, 제1 방향으로 상기 제2 직동 가이드를 따라서 상기 제2 가동자를 소정 거리 이동시키고,
    상기 제1 고정부에 의해 상기 고정자를 이동 가능하게 함과 함께, 상기 제2 고정부에 의해 상기 제2 가동자를 고정하고, 상기 제2 가동자에 의해 상기 제1 방향과 역방향인 제2 방향으로 상기 고정자를 상기 제1 직동 가이드를 따라서 이동시킴으로써, 상기 제1 가동자의 상기 제1 방향의 가동 범위를 확장하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제2 가동자에 의해 제1 방향으로 상기 고정자를 상기 제1 직동 가이드를 따라서 이동시킴으로써, 상기 제1 가동자의 상기 제1 방향의 가동 범위를 확장하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수의 영구 자석과 상기 복수의 영구 자석 중 인접하는 상기 영구 자석의 복수의 조합의 자속을 결합하는 요크를 구비하고,
    상기 제1 가동자는, 상기 고정자의 상방에 배치되고, 전자석을 형성하는 제1 코일부와, 상기 제2 직동 가이드의 상에 배치되고, 상기 제1 코일부를 지지하는 지지체를 구비하고,
    상기 제2 가동자는, 상기 고정자의 상방에 배치되고, 전자석을 형성하는 제2 코일부와, 상기 베이스 상에 배치되고, 상기 제2 코일부를 지지하는 지지체를 구비하는 다이 본딩 장치.
  12. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수의 영구 자석과 상기 복수의 영구 자석 중 인접하는 상기 영구 자석의 복수의 조합의 자속을 결합하는 요크를 구비하고,
    상기 제1 가동자 및 상기 제2 가동자는, 각각, 상기 고정자의 상방에 배치되고, 전자석을 형성하는 코일부와, 상기 제2 직동 가이드 상에 배치되고, 상기 코일부를 지지하는 지지체를 구비하고,
    상기 제1 고정부는, 상기 고정자에 근접하여 배치됨과 함께, 전자석으로 구성되고,
    상기 제2 고정부는, 상기 제2 가동자의 상기 지지체에 마련되는 전자석인 다이 본딩 장치.
  13. 제2항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 가동자를 가감속했을 때, 상기 고정자는 상기 제1 가동자에 있어서의 가속도 시간 파형과는 역위상의 파형에 기초하여 상기 제2 가동자를 제어하여 상기 고정자를 이동시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 네트워크를 통하여 독립적으로 상기 제1 가동자 및 상기 제2 가동자의 제어를 행하고, 상기 제1 가동자의 동작과 병행하여 동일 방향으로 상기 제2 가동자를 이동시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 피구동체는, 그 선단에 가속도 센서를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 가동자를 가감속했을 때, 상기 가속도 센서에 의해 가속도에 수반하여 발생하는 스윙잉 백(swinging back)의 파형을 계측함과 함께, 상기 제2 가동자에 의해 상기 고정자를 동작시키고 있는 표준 가속도 파형으로 반영시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  16. 제2항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 가동자와 상기 고정자를 맞춘 무게 중심 위치가 상기 제1 가동자의 이동 시에도 동작 개시 전의 무게 중심과 항상 동일 위치가 되도록, 상기 고정자를 상기 제2 가동자에 의해 추력을 부여하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    2개 이상의 중량 센서를 더 구비하고,
    상기 중량 센서는, 상기 제1 직동 가이드 또는 상기 제2 직동 가이드와 평행하게 상기 베이스 아래에, 또는, 상기 제1 직동 가이드 및 상기 제2 직동 가이드의 양단부 아래이며 상기 베이스 상에 마련되고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 가동자의 이동 전에 있어서 상기 중량 센서가 검지한 중량을 기억함과 함께, 상기 제1 가동자의 동작 시에, 상기 기억한 중량에 기초하는 중량 밸런스를 유지하도록 상기 제2 가동자에 의해 상기 고정자를 이동시키도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  18. 제2항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테이블과는 상이한 다른 테이블과, 상기 다른 테이블의 진동을 검지하는 센서를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 검지한 진동에 기초하여 상기 제2 가동자에 의해 상기 고정자를 이동하도록 구성되는 다이 본딩 장치.
  19. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수의 영구 자석과 인접하는 상기 영구 자석의 자속을 결합하는 요크를 구비하고,
    상면에서 보아 상기 제2 가동자와 중복되는 상기 고정자의 부분은, 상기 영구 자석의 배치를 상기 고정자의 다른 부분보다도 밀하게 구성되어 있는 다이 본딩 장치.
  20. 제2항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 직동 가이드의 양단부 아래에 상하 방향의 진동을 흡수하는 밸런서 또는 댐퍼를 마련하는 본딩 장치.
  21. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피구동체는 다이를 픽업하고 기판에 본딩하는 본딩 헤드인 다이 본딩 장치.
  22. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피구동체는 기판에 다이 접착제를 도포하는 또는 기판을 클리닝하는 프리폼 헤드인 다이 본딩 장치.
  23. 본딩 헤드와, 상기 본딩 헤드를 구동하는 테이블과, 베이스와, 상기 본딩 헤드를 수평 평면 내에서 이동시키는 제1 가동자와 고정자를 구비하는 리니어 모터와, 상기 베이스와 상기 고정자 사이에 마련되고, 상기 고정자를 자유롭게 이동시키는 제1 직동 가이드와, 상기 베이스와 상기 제1 가동자 사이에 마련되고, 상기 제1 가동자를 자유롭게 이동시키는 제2 직동 가이드와, 상기 베이스에 고정되어 마련되는 제2 가동자를 구비하는 다이 본딩 장치에 기판을 반입하는 기판 반입 공정과,
    다이를 픽업하고 상기 기판에 본딩하는 본딩 공정
    을 구비하고,
    상기 본딩 공정은, 상기 제1 가동자를 상기 제2 직동 가이드를 따라서 제1 방향으로 이동시킴과 함께, 상기 제2 가동자에 의해 상기 제1 방향과 역방향인 제2 방향으로 상기 고정자를 상기 제1 직동 가이드를 따라서 이동시키는 반도체 장치의 제조 방법.
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