KR20220106045A

KR20220106045A - 전극 용착 방법 및 전극 용착 장치

Info

Publication number: KR20220106045A
Application number: KR1020220003698A
Authority: KR
Inventors: 유키 익쿠; 김영석
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2022-07-28
Also published as: TW202230554A; JP2022112184A; CN114871568A; US20220226934A1

Abstract

(과제) 범프 전극을 배선 기판의 전극에 적절히 용착할 수 있는 전극 용착 방법, 및 전극 용착 장치를 제공한다.
(해결 수단) 전극 용착 방법에 있어서, 반도체 칩에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선의 에너지 분포를 조정하는 공간 광 변조기를 포함하는 레이저 조사 장치를 준비하는 레이저 조사 장치 준비 공정과, 배선 기판의 전극에 대응하여 범프 전극을 위치시키는 전극 위치 설정 공정과, 레이저 광선을 반도체 칩의 이면에 조사하여 디바이스의 범프 전극을 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 공정을 포함한다.

Description

전극 용착 방법 및 전극 용착 장치{ELECTRODE WELDING METHOD AND ELECTRODE WELDING APPARATUS}

본 발명은, 반도체 칩의 표면에 복수의 범프 전극이 설치된 디바이스를 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 방법, 및 전극 용착 장치에 관한 것이다.

실리콘 등의 반도체 칩의 표면에 범프 전극이 설치된 IC, LSI 등의 디바이스는, 배선 기판의 전극에 범프 전극이 용착되어 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.

배선 기판의 전극에 범프 전극을 용착하는 방법으로서, 반도체 칩의 이면측으로부터 레이저 광선을 조사하여 범프 전극을 용융하여 배선 기판의 전극에 용착하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3을 참조).

일본 공개특허공보 평02-249247호 일본 공개특허공보 평05-283479호 일본 공개특허공보 2006-140295호

상기한 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 반도체 칩의 이면 전체면에 레이저 광선을 조사하여 범프 전극을 가열하여 용융시켜, 기판의 접속 단자에 대하여 복수의 범프 전극을 동시에 용착하도록 하고 있다. 그러나, 복수의 범프 전극이 균일하게 가열되지 않아, 용착이 불균일해진다는 문제가 있다.

또한, 상기한 특허문헌 2, 3에 기재된 기술에 있어서는, 개개의 범프 전극을 겨냥하여 개별로 레이저 광선을 조사하도록 하고 있지만, 시간이 걸리며, 집광점 위치를 범프 전극을 향해 개개로 정확하게 위치시키는 것이 곤란하고, 또한, 모든 범프 전극을 용착하는 데 시간이 걸린다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 범프 전극을 배선 기판의 전극에 확실하게 용착할 수 있는 전극 용착 방법, 및 전극 용착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 반도체 칩의 표면에 복수의 범프 전극이 설치된 디바이스를 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 방법에 있어서,

상기 반도체 칩에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 에너지 분포를 조정하는 공간 광 변조기와, 조사된 레이저 광선에 의해 복수의 범프 전극의 가열 온도를 균일화하기 위해 상기 공간 광 변조기를 조정하는 제어 유닛을 포함하는 레이저 조사 장치를 준비하는 레이저 조사 장치 준비 공정과,

배선 기판의 전극에 대응하여 범프 전극을 위치시키는 전극 위치 설정 공정과,

상기 전극 위치 설정 공정을 실시한 후, 레이저 광선을 반도체 칩의 이면에 조사하여 디바이스의 범프 전극을 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 공정을 구비한 전극 용착 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 반도체 칩의 표면에 복수의 범프 전극이 설치된 디바이스를 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 장치에 있어서,

상기 반도체 칩에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선의 에너지 분포를 조정하는 공간 광 변조기와, 조사된 레이저 광선에 의해 복수의 범프 전극의 가열 온도를 균일화하기 위해 상기 공간 광 변조기를 조정하는 제어 유닛을 포함하는 레이저 조사 장치와,

상기 배선 기판을 지지함과 함께, 상기 배선 기판의 상기 전극에 대응하여 상기 범프 전극이 위치된 상기 디바이스를 지지하는 테이블과,

상기 레이저 조사 장치와 상기 테이블을 상대적으로 가공 이동하는 가공 이동 기구를 구비한 전극 용착 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 레이저 조사 장치는, 상기 공간 광 변조기에 의해 에너지 분포가 조정된 레이저 광선을 집광하는 집광기를 더 포함한다.

본 발명의 전극 용착 방법에 의하면, 공간 광 변조기에 의해, 디바이스를 구성하는 반도체 칩의 가열 영역이 선택적으로 조정되고, 범프 전극이 균일하게 가열되어, 배선 기판의 전극에, 디바이스의 범프 전극을 확실하게 용착할 수 있어, 복수의 범프 전극의 용융이 불균일해진다는 문제가 해소된다.

본 발명의 전극 용착 장치에 의하면, 공간 광 변조기에 의해, 디바이스를 구성하는 반도체 칩의 가열 영역이 선택적으로 조정되고, 범프 전극이 균일하게 가열되어, 배선 기판의 전극에, 디바이스의 범프 전극을 확실하게 용착할 수 있어, 복수의 범프 전극의 용융이 불균일해진다는 문제가 해소된다.

도 1은 본 발명 실시형태의 전극 용착 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 전극 용착 장치에 설치되는 레이저 조사 장치의 광학계를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 도 1에 나타내는 전극 용착 장치에 설치된 디바이스 반송 유닛의 반송 암의 흡착부를 확대하여 나타내는 사시도이고, 도 3(b)는 도 3(a)의 A-A 단면도이다.
도 4(a)는 본 실시형태의 전극 위치 설정 공정에 있어서, 반송 암의 흡착부에 의해 디바이스를 흡착하는 양태를 나타내는 사시도이고, 도 4(b)는 도 4(a)에 나타내는 실시양태에 있어서의 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 5는 전극 위치 설정 공정에 있어서, 디바이스를 집광기의 바로 아래에 위치시키는 양태를 나타내는 사시도이다.
도 6(a)는 전극 용착 공정의 실시양태를 나타내는 측면도이고, 도 6(b)는 도 6(a)에 나타내는 실시양태에 있어서의 일부의 단면을 확대하여 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명 실시형태의 전극 용착 방법 및 그 전극 용착 방법에 적합한 전극 용착 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.

도 1 에는, 본 실시형태의 전극 용착 장치(1)의 전체 사시도가 나타나 있다. 전극 용착 장치(1)는, 베이스(2)와, 후술하는 배선 기판(10)을 지지하는 테이블(34)을 구비한 유지 유닛(3)과, 유지 유닛(3)을 베이스(2) 상에서 이동시키는 가공 이동 기구(4)와, 후술하는 공간 광 변조기(SLM)(54)를 포함하는 레이저 조사 장치(5)와, 촬상 유닛(6)과, 디바이스 반송 유닛(7)과, 디바이스 공급 유닛(8)과, 표시 유닛(9)과, 상기 공간 광 변조기(54)를 조정하는 제어 유닛(100)과, 제어 유닛(100)에 소정의 정보를 입력하는 입력 수단(110)을 구비한다.

유지 유닛(3)은, 베이스(2) 상에, 도면 중 화살표(X)로 나타낸 X 방향으로 설치된 안내 레일(2A,2A)을 따라 이동 가능하게 설치된 X 방향 가동판(31)과, X 방향 가동판(31) 상에 있어서, 상기 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 설치된 안내 레일(32,32)을 따라 이동 가능하게 설치된 Y 방향 가동판(33)과, Y 방향 가동판(33)의 상면에 화살표(R1)로 나타낸 방향으로 회전 가능하게 설치된 직사각형 형상의 테이블(34)을 포함한다.

테이블(34)의 상면을 구성하는 유지면(341) 상에는, 복수의 흡인 구멍(342), 및 흡인 홈(343)이 형성되어 있고, 흡인 구멍(342)은 테이블(34)의 내부를 통하여, 도시를 생략하는 흡인 수단에 접속되어 있다. 상기 흡인 수단을 작동함으로써, 흡인 구멍(342) 및 흡인 홈(343)에 흡인 부압이 공급되어, 도시한 배선 기판(10)을 흡인하여 지지할 수 있다.

배선 기판(10)은, 도시한 디바이스(16)가, 전극 용착에 의해 장착되는 기판이며, 표면(10a)에 형성된 디바이스 설치 영역(12)(일점 쇄선으로 나타냄)에, 복수의 전극(14)이 형성되어 있다. 또한, 상기 X 방향과 Y 방향에서 규정되는 XY 평면은 실질상 수평이다.

가공 이동 기구(4)는, 레이저 조사 장치(5)와, 상기한 테이블(34)을 상대적으로 가공 이동시키는 수단이며, 보다 구체적으로는, X 방향 이동 기구(41)와, Y 방향 이동 기구(42)를 포함한다.

X 방향 이동 기구(41)는, 베이스(2) 상에 있어서 X 방향으로 연장되는 볼 나사(41b)와, 볼 나사(41b)의 편단부에 연결된 모터(41a)를 갖는다. 볼 나사(41b)의 너트부(도시는 생략)는, X 방향 가동판(31)의 하면에 고정되어 있다. 그리고, X 방향 이동 기구(41)는, 볼 나사(41b)에 의해 모터(41a)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여, 상기 너트부를 통해 X 방향 가동판(31)에 전달하고, 베이스(2) 상의 안내 레일(2A,2A)을 따라 X 방향 가동판(31)을 X 방향으로 진퇴시킨다.

Y 방향 이동 기구(42)는, X 방향 가동판(31) 상에 있어서 Y 방향으로 연장되는 볼 나사(42b)와, 볼 나사(42b)의 편단부에 연결된 모터(42a)를 갖는다. 볼 나사(42b)의 너트부(도시는 생략)는, Y 방향 가동판(33)의 하면측에 형성되어 있다. 그리고, Y 방향 이동 기구(42)는, 볼 나사(42b)에 의해 모터(42a)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 상기 너트부를 통해 Y 방향 가동판(33)에 전달하고, X 방향 가동판(31) 상의 안내 레일(32,32)을 따라 Y 방향 가동판(33)을 Y 방향으로 진퇴시킨다.

가공 이동 기구(4)에는, 또한, 회전 구동 기구(도시는 생략)가 포함되고, 상기 회전 구동 기구는, 테이블(34)에 내장된 모터를 가지며, Y 방향 가동판(33)에 대하여 테이블(34)을 R1으로 나타내는 방향으로 회전시킨다.

베이스(2) 상에 있어서의 유지 유닛(3)의 안쪽에는, 베이스(2)의 상면으로부터 상방으로 연장되는 수직 벽부(21a)와, 수직 벽부(21a)의 상단으로부터 수평으로 연장되는 수평 벽부(21b)를 구비하는 프레임체(21)가 세워 설치되어 있다.

수평 벽부(21b)에는, 본 실시 형태에서의 공간 광 변조기(54)를 포함하는 레이저 조사 장치(5)의 광학계가 내장되어 있다.

레이저 조사 장치(5)는, 도 2에 그 개략을 나타내는 블록도로부터 이해되는 바와 같이, 레이저 광선(LB)을 출사하는 레이저 발진기(51)와, 레이저 발진기(51)로부터 출사된 레이저 광선(LB)의 출력을 조정하는 어테뉴에이터(52)와, 어테뉴에이터(52)로부터 조사된 레이저 광선(LB)의 광로를 적절하게 변경하는 반사 미러(53)와, 반사 미러(53)로부터 유도된 레이저 광선(LB)의 에너지 분포를 조정하는 공간 광 변조기(54)와, 공간 광 변조기(54)에 의해 에너지 분포가 조정된 레이저 광선(LB0)을 집광하는 집광 렌즈(도시는 생략)를 포함하는 집광기(55)와, 상기 공간 광 변조기(54)에 의한 에너지 분포를 조정하는 지시 신호를 출력하는 제어 유닛(100)과, 제어 유닛(100)에 후술하는 디바이스(16)의 정보를 입력하는 입력 수단(110)을 구비하고 있다.

집광기(55)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 프레임체(21)의 수평 벽부(21b)의 선단부 하면에 설치된다. 공간 광 변조기(54)는, 본 실시형태에서는 반사형(LCOS)을 채용한 예를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 레이저 발진기(51)로부터 출사되는 레이저 광선(LB)의 광로를 변경하여, 투과형(LC)의 공간 광 변조기를 채용하도록 해도 좋다. 또한, 집광기(55)는, 공간 광 변조기(54)에 의해 에너지 분포가 조정된 레이저 광선(LB0)의 빔 치수를 조정하기 위해 설치되는 것이며, 피가공물의 사이즈에 따라서는, 생략하는 것이 가능하다. 또한, 어테뉴에이터(52), 반사 미러(53)도, 필요에 따라서 적절히 설치되는 것으로써, 적절히 생략할 수 있다.

또한, 수평 벽부(21b) 내에는, 집광기(55)를 화살표(Z)로 나타내는 Z 방향(상하 방향)으로 이동시키는 Z 방향 이동 기구(도시는 생략하고 있음)가 설치되어 있고, 상기 Z 방향 이동 기구는, 가공 이동 기구(4)에 있어서, 레이저 조사 장치(5)와, 테이블(34)을 상대적으로 Z 방향으로 진퇴시키는 이동 기구를 구성한다.

촬상 유닛(6)은, 수평 벽부(21b)의 선단 하면에 있어서, 레이저 조사 장치(5)의 집광기(55)와 X 방향으로 간격을 둔 위치에 설치되어 있다. 촬상 유닛(6)에는, 예를 들어, 가시광선을 포함하는 광을 조사하는 조명 수단, 및 가시광이 반사됨으로써 얻어지는 상을 촬상하는 촬상 소자(CCD)를 구비한 광학계가 포함된다. 촬상 유닛(6)에 의해 촬상된 화상을 표시하는 표시 유닛(9)은, 프레임체(21)의 수평 벽부(21b)의 상면에 탑재된다.

디바이스 반송 유닛(7)은, 베이스(2) 상에 있어서 X 방향을 따라 설치된 안내 레일(2A,2A)의 종단부로부터 상방으로 연장되는 직방체형상의 케이싱(71)과, 케이싱(71)에 수용된 도시를 생략하는 승강 수단에 의해 승강 가능하게 지지된 X 방향으로 연장되는 지지 암(72)과, 지지 암(72)의 선단에 설치된 모터(73)와, 그 모터(73)에 의해 회전되는 원판(74)과, 그 원판에 설치된 반송 암(75)과, 그 반송 암(75)의 선단에 설치된 흡착부에 설치된 흡착부(76)를 구비하고 있다. 그 흡착부(76)에 대하여, 도 3을 참조하면서, 보다 상세하게 설명한다.

도 3(a)의 상단에, 반송 암(75)의 선단에 설치된 흡착부(76)를 경사 상방으로부터 본 사시도를 도시하고, 하단에는, 그 흡착부(76)를 경사 하방으로부터 본 사시도를 도시한다. 도면에 도시한 바와 같이, 흡착부(76)는, 평면에서 보아 대략 직사각형 형상의 프레임부(761)와, 그 프레임부(761)에 의해 둘러싸여 상하로 관통하는 직사각형 형상의 관통구(762)를 구비하고 있다.

도 3(a)의 하단의 도면, 및 도 3(a)의 상단의 도면의 A-A 단면을 나타내는 도 3(b)로부터 이해되는 바와 같이, 흡착부(76)의 프레임부(761)의 하면측에는, 단차부(763)가 형성되어 있고, 단차부(763)에는, 균등한 간격으로, 복수의 흡인 구멍(764)이 설치되어 있다. 그 흡인 구멍(764)은, 반송 암(75), 지지 암(72) 등을 통해, 도시를 생략하는 흡인 수단에 접속되어 있다. 그 흡인 수단을 작동시킴으로써, 단차부(763)의 형상과 평면에서 보아 대략 일치하는 치수의 디바이스(16)를 흡착할 수 있다.

도 1로 되돌아가서 설명을 계속하면, 디바이스 공급 유닛(8)은, 상자형으로 형성된 지지대(81)와, 지지대(81)의 상면에 설치된 지지 베이스(82)와, 지지 베이스(82) 상에 있어서 X 방향을 따라 설치된 안내 레일(82A,82A)과, 안내 레일(82A,82A)을 따라 X 방향으로 이동 가능하게 설치된 X 방향 이동판(84)과, X 방향 이동판(84) 상에 있어서 Y 방향을 따라 설치된 안내 레일(84A,84A)과, 안내 레일(84A,84A)을 따라 Y 방향으로 이동 가능하게 설치된 팔레트(86)와, X 방향 이동판(84)을 X 방향을 따라 이동시키는 X 방향 이동 기구(83)와, 팔레트(86)를 Y 방향을 따라 이동시키는 Y 방향 이동 기구(85)를 구비하고 있다.

상기한 디바이스 공급 유닛(8)의 X 방향 이동 기구(83)는, 모터(83a) 및 모터(83a)에 의해 회전되는 볼 나사(83b)를 구비하고, Y 방향 이동 기구(85)는, 모터(85a) 및 모터(85a)에 의해 회전되는 볼 나사(85b)를 구비하고 있다. X 방향 이동 기구(83)에 의해 X 방향 이동판(84)이 X 방향에 있어서 진퇴되는 구성, 및 Y 방향 이동 기구(85)에 의해 팔레트(86)가 Y 방향에 있어서 진퇴되는 구성은, 상기한 가공 이동 기구(4)와 대략 동일하기 때문에, 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

팔레트(86)는 평판형으로 형성되고, 복수의 영역이 격자형으로 구획된 표면에 디바이스(16)를 수용하고 있다. 도 4(b)에 단면도로 나타내는 바와 같이, 디바이스(16)는, 반도체 칩(17)의 표면(17a)에 복수의 범프 전극(18)이 설치된 것이다. 도 1에 나타내는 실시 형태에 있어서의 팔레트(86)는, 4×4=16개의 디바이스(16)를 수용하고 있고, 복수의 범프 전극(18)이 형성된 표면(17a)을 하방을 향하게 하고, 이면(17b)을 상방을 향하게 하여 팔레트(86)에 수용되어 있다.

또한, 배선도는 생략하고 있지만, 상기한 제어 유닛(100)은, 레이저 조사 장치(5)의 공간 광 변조기(54)에 더하여, 가공 이동 기구(4)의 X 방향 이동 기구(41), Y 방향 이동 기구(42), 도시를 생략하는 회전 구동 기구, 디바이스 반송 유닛(7), 디바이스 공급 유닛(8)의 X 방향 이동 기구(83), Y 방향 이동 기구(85)에도 접속되어 있다.

또한, 가공 이동 기구(4)의 X 방향 이동 기구(41), Y 방향 이동 기구(42), 및 도시를 생략하는 회전 구동 기구, 디바이스 반송 유닛(7), 디바이스 공급 유닛(8)의 X 방향 이동 기구(83), Y 방향 이동 기구(85)에는, 각각 도시를 생략하는 위치 검출 수단이 설치되어 있고, 테이블(34), 및 팔레트(86)를, XY 평면에 있어서, 임의의 좌표 위치로 정확하게 이동시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.

본 실시형태의 전극 용착 장치(1)는, 대체로 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 이 전극 용착 장치(1)를 사용하여 실시되는, 반도체 칩(17)의 표면(17a)에 복수의 범프 전극(18)이 설치된 디바이스(16)를, 배선 기판(10)의 전극(14)에 용착하는 전극 용착 방법에 대하여, 이하에 설명한다.

본 실시 형태의 전극 용착 방법에 의해 배선 기판(10)에 용착되는 디바이스(16)는, 상기한 바와 같이, 반도체 칩(17)과, 반도체 칩(17)의 표면(17a)에 복수의 범프 전극(18)을 구비한 것이며, 반도체 칩(17)은, 예를 들어, 실리콘(Si) 칩으로 이루어진다. 또한, 배선 기판(10)의 표면(10a)에는, 디바이스(16)의 복수의 범프 전극(18)과 대응하도록 전극(14)이 형성된 디바이스 설치 영역(12)이 형성되어 있다.

본 실시형태의 전극 용착 방법을 실시할 때에, 도 2에 기초하여 설명한 레이저 조사 장치(5)를 준비한다. 구체적으로는, 레이저 조사 장치(5)에 설치된 레이저 발진기(51)는, 이 실리콘 칩에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선(LB)을 발진하는 것이며, 레이저 발진기(51)가 발진한 레이저 광선(LB)의 에너지 분포를 조정하는 공간 광 변조기(54)와, 조사된 레이저 광선(LB)에 의해 복수의 범프 전극(18)의 온도를 균일화하기 위해 공간 광 변조기(54)를 조정하는 제어 유닛(100)을 포함하여 구성된 레이저 조사 장치(5)를 준비한다(레이저 조사 장치 준비 공정).

상기 레이저 조사 장치 준비 공정을 실시했다면, 배선 기판(10)의 전극(12)에 대응하여 디바이스(16)의 범프 전극(18)을 위치시키는 전극 위치 설정 공정을 실시한다. 이 전극 위치 설정 공정은, 대략 이하의 수순에 의해 실시된다.

우선, 도 1에 나타내는 바와 같이, 테이블(34)을, 배선 기판(10)을 반출입하는 반출입 위치에 위치시킨다. 이어서, 배선 기판(10)의 표면(10a)을 상방으로, 이면(10b)을 하방으로 향하게 하여, 테이블(34) 상에 배선 기판(10)을 재치하고, 도시를 생략하는 흡인 수단을 작동하여 흡인 구멍(342), 흡인 홈(343)에 흡인 부압을 공급하여 지지한다. 이어서, 가공 이동 기구(4)를 작동하여, 테이블(34)을 이동하여, 촬상 유닛(6)의 바로 아래에 배선 기판(10)을 위치시킨다.

배선 기판(10) 상의 디바이스 설치 영역(12) 및 전극(14)을 촬상하고, 그 위치를 검출하여, 제어 유닛(100)의 기억부(메모리)에 상기 위치의 정보를 기억한다(얼라인먼트). 또한, 배선 기판(10) 상의 상기 전극(14)은, 디바이스(16)에 형성된 복수의 범프 전극(18)에 대응하고 있다.

상기한 얼라인먼트의 전, 후, 또는 이와 동시에, 디바이스 공급 유닛(8)의 X 방향 이동 기구(83), Y 방향 이동 기구(85)를 작동하여, 팔레트(86)를, 소정의 위치에 위치시킨다. 그 소정의 위치란, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 디바이스 반송 유닛(7)을 작동하여, 반송 암(75)을 화살표(R3)의 방향으로 회전시켜, 흡착부(76)를 소정의 흡착 위치에 위치시켰을 때에, 팔레트(86)에 수용된 흡착시키고 싶은 디바이스(16)를 그 흡착 위치에 위치시키는 위치이다.

이와 같이 팔레트(86)를 소정의 위치에 위치시켰다면, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 디바이스 반송 유닛(7)을 작동하여, 지지 암(72)을 화살표(R3)로 나타내는 방향으로 회전시켜, 흡착 위치에 위치시킨다. 상기 흡착 위치에 위치된 흡착부(76)의 바로 아래에는, 다음에 반송되는 디바이스(16)가 위치되어 있다.

이어서, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 디바이스 반송 유닛(7)의 도시를 생략하는 승강 수단을 작동시켜, 흡착부(76)를 화살표(R4)로 나타내는 방향으로 하강시킨다. 도면에 나타내는 바와 같이, 팔레트(86)에는, 반도체 칩(17)의 표면(17a)에 복수의 범프 전극(18)이 형성된 디바이스(16)가, 이면(17b)을 상방을 향하게 하여 수용되어 있고, 흡착부(76)의 단차부(763)에 반도체 칩(17)의 이면(17b)이 수용된다.

이어서, 상기한 흡인 수단을 작동시켜, 흡인 구멍(764)에 흡인 부압(V)을 공급한다. 이에 의해, 반도체 칩(17)의 이면(17b)이 흡착부(76)에 흡착되고, 이 결과, 흡착부(76)에 의해 디바이스(16)가 흡착된다. 이어서, 반송 암(75)을 상승시켜, 도 5에 도시된 바와 같이, 반송 암(75)을 화살표(R5)로 나타내는 방향으로 회전시켜, 흡착부(76)를 집광기(55)의 바로 아래에 위치시킨다.

흡착부(76)를 집광기(55)의 바로 아래에 위치시킴과 함께, 가공 이동 기구(4)를 작동시켜, 도 5에 화살표(R6)로 나타내는 방향으로 테이블(34)을 이동시킨다. 보다 구체적으로는, 얼라인먼트에 의해 검출한 배선 기판(10)의 디바이스 설치 영역(12), 전극(14)의 위치 정보에 기초하여, 레이저 조사 장치(5)의 집광기(55)의 바로 아래에, 배선 기판(10)의 디바이스 설치 영역(12)의 전극(14)을 위치시킨다.

이 결과, 평면에서 보아, 집광기(55)의 바로 아래에, 디바이스(16) 및 배선 기판(10)의 디바이스 설치 영역(12)이 위치하게 됨과 함께, 디바이스 설치 영역(12)에 형성된 전극(14)에 대응하여, 디바이스(16)의 반도체 칩(17)의 표면(17a)에 형성된 복수의 범프 전극(18)이 위치하게 된다. 그리고, 디바이스 반송 유닛(7)의 반송 암(75)을 하강시켜, 디바이스(16)의 범프 전극(18)을 배선 기판(10)의 디바이스 설치 영역(12)에 형성된 전극(14)에 접촉시킨다. 이상에 의해 전극 위치 설정 공정이 완료된다.

상기한 전극 위치 설정 공정을 실시하였다면, 레이저 광선을 반도체 칩(17)의 이면(17b)에 조사하여 디바이스(16)의 범프 전극(18)을 배선 기판(10)의 전극(14)에 용착하는 전극 용착 공정을 실시한다. 보다 구체적으로는, 우선, 미리, 제어 유닛(100)에 대해, 입력 수단(110)을 통해, 디바이스 정보를 입력해 둔다.

또한, 디바이스 정보를 입력하는 입력 수단(110)은, 반드시 필수의 구성은 아니며, 통신 네트워크 등을 통하여 입수한 것이어도 된다. 상기 디바이스 정보에는, 디바이스(16)의 치수에 관한 정보, 반도체 칩(17)의 표면(17a)에 형성된 범프 전극(18)의 설치 위치의 정보, 반도체 칩(17)의 재질, 두께 등에 관한 정보가 포함된다.

이들 정보에 기초하여, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 가공 이동 기구(4)의 상기한 Z 방향 이동 기구를 작동하여, 집광기(55)의 위치를 Z 방향에 있어서 조정하고, 레이저 조사 장치(5)를 작동하여 제어 유닛(100)으로부터 공간 광 변조기(54)에 지시 신호를 보냄과 함께, 상기한 레이저 발진기(51)로부터 레이저 광선(LB)을 출사하여, 공간 광 변조기(54)에 유도하고, 공간 광 변조기(54)로부터, 레이저 광선(LB)의 에너지 분포가 조정된 레이저 광선(LB0)이 조사되어, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 도 7의 이면(17b)에 조사된다.

본 실시 형태의 레이저 조사 장치(5)에 의해 출사되는 레이저 광선(LB)에는, 연속파(CW)가 채용되고, 예를 들어, 이하의 가공 조건으로 설정된다.

파장: 400~1100nm

평균 출력: 80~300W/cm²

또한, 레이저 광선(LB)의 파장에 대해서는, 본 실시 형태의 반도체 칩(17)이 실리콘(Si)에 의해 구성되어 있기 때문에, 반도체 칩(17)의 표면(17a)에 있어서 반사를 억제함과 함께, 실리콘(Si)으로의 흡수를 확보할 수 있는 900~1000nm으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 실시 형태에 따르면, 개념도로서 도시하는 도 6(b)에 의해 이해되는 바와 같이, 반도체 칩(17)의 이면(17b)으로부터 조사되는 레이저 광선(LB0)은, LB1~LB7에 의해 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(17)에 있어서의 가열 영역을 선택적으로 조정하고, 범프 전극(18)을 균일한 용융 온도로 하여, 범프 전극(18)과 배선 기판(10)의 디바이스 설치 영역(12)에 형성된 전극(14)을 전기적으로 접속한다. 이에 의해, 배선 기판(10)에 디바이스(16)가 용착되고, 테이블(34)은, 배선 기판(10)과 함께, 배선 기판(10)의 전극(14)에 대응하여 범프 전극(18)이 위치된 디바이스(16)를 지지한 상태가 된다. 이상에 의해, 전극 용착 공정이 완료된다.

상기한 전극 용착 공정이 완료되었다면, 흡착부(76)에 공급되고 있던 흡인 부압을 정지하고, 디바이스 반송 유닛(7)의 상기 승강 수단을 작동하여, 반송 암(75)과 함께 흡착부(76)를 상승시키고, 가공 이동 기구(4)를 작동하여, 테이블(34)을, 도 1에 있어서 테이블(34)이 위치되어 있는 반출입 위치에 위치시킨다.

이어서, 테이블(34)에 접속되어 있는 흡인 수단을 정지하여, 디바이스(16)와 일체화된 배선 기판(10)을 반출한다. 이어서, 디바이스(16)가 용착되어 있지 않은 미가공의 배선 기판(10)을 테이블(34)에 재치하여, 흡인 지지한다. 테이블(34)에 배선 기판(10)을 지지했다면, 상기한 전극 위치 설정 공정, 전극 용착 공정을 실시한다. 이것을 반복함으로써, 팔레트(86)에 수용된 나머지의 디바이스(16)를 배선 기판(10)에 용착할 수 있다.

상기한 실시형태에 따르면, 공간 광 변조기(54)에 의해, 디바이스(16)를 구성하는 반도체 칩의 가열 영역이 선택적으로 조정되고, 범프 전극(18)이 균일하게 가열되어, 배선 기판(10)의 전극(14)에, 디바이스(16)의 범프 전극(18)을 양호하게 용착할 수 있다. 이에 의해, 복수의 범프 전극(18)의 용융이 불균일해진다는 문제가 해소된다.

1: 전극 용착 장치 2: 베이스
2A: 안내 레일 3: 유지 유닛
31: X 방향 가동판 32: 안내 레일
33: Y 방향 가동판 34: 테이블
341: 유지면 342: 흡입 구멍
4: 가공 이동 기구 41: X 방향 이동 기구
42: Y 방향 이동 기구 5: 레이저 조사 장치
51: 레이저 발진기 52: 어테뉴에이터
53: 반사 미러 54: 공간 광 변조기
55: 집광기 6: 촬상 유닛
7: 디바이스 반송 유닛 71: 케이싱
72: 지지 암 73: 모터
74: 원판 75: 반송 암
76: 흡착부 761: 프레임부
762: 관통구 763: 단차부
764: 흡입 구멍 8: 디바이스 공급 유닛
81: 지지대 82: 지지 베이스
82A: 안내 레일 83: X 방향 이동 기구
83a: 모터 83: 볼 나사
84: X 방향 이동판 85: Y 방향 이동 기구
85a: 모터 85b: 볼 나사
86: 팔레트 9: 표시 유닛
10: 배선 기판 12: 디바이스 설치 영역
14: 전극 16: 디바이스
21: 프레임체 21a: 수직 벽부
21b: 수평 벽부 100: 제어 유닛
110: 입력 수단

Claims

반도체 칩의 표면에 복수의 범프 전극이 설치된 디바이스를 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 방법에 있어서,
상기 반도체 칩에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 에너지 분포를 조정하는 공간 광 변조기와, 조사된 레이저 광선에 의해 복수의 범프 전극의 가열 온도를 균일화하기 위해 상기 공간 광 변조기를 조정하는 제어 유닛을 포함하는 레이저 조사 장치를 준비하는 레이저 조사 장치 준비 공정과,
배선 기판의 전극에 대응하여 범프 전극을 위치시키는 전극 위치 설정 공정과,
상기 전극 위치 설정 공정을 실시한 후, 레이저 광선을 반도체 칩의 이면에 조사하여 디바이스의 범프 전극을 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 공정
을 구비한 전극 용착 방법.
반도체 칩의 표면에 복수의 범프 전극이 설치된 디바이스를 배선 기판의 전극에 용착하는 전극 용착 장치에 있어서,
상기 반도체 칩에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선의 에너지 분포를 조정하는 공간 광 변조기와, 조사된 레이저 광선에 의해 복수의 범프 전극의 가열 온도를 균일화하기 위해 상기 공간 광 변조기를 조정하는 제어 유닛을 포함하는 레이저 조사 장치와,
상기 배선 기판을 지지함과 함께, 상기 배선 기판의 상기 전극에 대응하여 상기 범프 전극이 위치된 상기 디바이스를 지지하는 테이블과,
상기 레이저 조사 장치와 상기 테이블을 상대적으로 가공 이동시키는 가공 이동 기구
를 구비한 전극 용착 장치.
제2항에 있어서,
상기 레이저 조사 장치는, 상기 공간 광 변조기에 의해 에너지 분포가 조정된 레이저 광선을 집광하는 집광기를 더 포함하는, 전극 용착 장치.