KR20230017732A - 칩 반송 장치 및 다이 본더 - Google Patents

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KR
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substrate
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die bonder
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히로미츠 요시모토
즈원 첸
테페이 노무라
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 디바이스 칩을 고정하는 위치의 어긋남을 억제할 수 있는 것이다.
(해결 수단) 디바이스 칩을 기판의 소정의 전극 상으로 반송하는 반송 유닛은, 디바이스 칩의 일방의 면을 흡인 유지하는 칩 척과, 칩 척이 틸팅 가능하게 고정되는 지지 베이스와, 지지 베이스를 이동하는 이동 유닛을 갖고, 칩 척을 지지 베이스에 고정하는 고정 기구는, 칩 척으로부터 측방으로 방사형으로 연장되는 복수의 판 스프링을 갖고, 복수의 판 스프링이 칩 척의 주위의 지지 베이스와 접속되고, 복수의 판 스프링이 서로 인장함으로써 칩 척이 틸팅 가능하게 공중에 지지되어 있다.

Description

칩 반송 장치 및 다이 본더{CHIP CONVEYING APPARATUS AND DIE BONDER}
본 발명은 칩 반송 장치 및 다이 본더에 관한 것이다.
반도체 디바이스 칩을 프레임 기판 등 각종 기판에 탑재하여 고정하는 다이 본더가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2013-065629호
반도체 디바이스의 배선의 미세화에 따라, 반도체 디바이스 칩의 전극간 거리는 좁아지고 있고, 다이 본더로 배선이 있는 수지 기판이나 배선이 있는 실리콘 웨이퍼에 반도체 디바이스 칩을 탑재하는 위치의 정밀도도, 고정밀도화가 요구되고 있다. 지금까지의 다이 본더는, 반송 유닛에 수하(垂下)하는 바 형상의 콜릿 홀더(헤드)의 하단의 콜릿으로 칩을 흡인 유지하는 것이 일반적이지만, 콜릿 홀더가 흔들리면 용이하게 반도체 디바이스 칩이 횡 방향으로 이동해 버려, 탑재하는 위치가 어긋나 버린다고 하는 과제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 디바이스 칩을 고정하는 위치의 어긋남을 억제할 수 있는 칩 반송 장치 및 다이 본더를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 디바이스 칩을 기판의 고정 위치로 반송하는 칩 반송 장치에 있어서, 디바이스 칩의 일방의 면을 흡인 유지하는 칩 척과, 상기 칩 척이 틸팅 가능하게 고정되는 지지 베이스와, 상기 지지 베이스를 이동하는 이동 유닛과, 상기 칩 척을 상기 지지 베이스에 고정하는 고정 기구를 구비하고, 상기 고정 기구는, 상기 칩 척으로부터 측방으로 방사형으로 연장되는 복수의 판 스프링을 갖고, 상기 복수의 판 스프링이 상기 칩 척의 주위의 상기 지지 베이스와 접속되고, 상기 복수의 판 스프링이 서로 인장함으로써 상기 칩 척이 틸팅 가능하게 공중에 지지되어 있는 칩이 제공된다.
바람직하게는, 상기 칩 척은, 상기 디바이스 칩을 흡인하는 면과 반대측의 면에, 가요성이 있는 튜브가 접속되고, 그 튜브를 통해 흡인원으로부터의 부압을 상기 칩 척에 작용시킨다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 디바이스 칩을 기판의 고정 위치에 반송하고, 레이저 광선으로 가열하여 고정하는 다이 본더에 있어서, 상기 기판을 고정하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 고정된 상기 기판에 칩을 반송하는 칩 반송 장치와, 상기 기판에 반송된 칩에 레이저 광선을 조사하여 가열하여 상기 칩의 전극을 가열하여 상기 기판의 전극에 접속하는 레이저 본딩 유닛을 구비하고, 상기 칩 반송 장치는, 디바이스 칩의 일방의 면을 흡인 유지하는 칩 척과, 상기 칩 척이 틸팅 가능하게 고정되는 지지 베이스와, 상기 지지 베이스를 이동하는 이동 유닛과, 상기 칩 척을 상기 지지 베이스에 고정하는 고정 기구를 포함하고, 상기 고정 기구는, 상기 칩 척으로부터 측방으로 방사형으로 연장되는 복수의 판 스프링을 갖고, 상기 복수의 판 스프링이 상기 칩 척의 주위의 상기 지지 베이스와 접속되고, 상기 복수의 판 스프링이 서로 인장함으로써 상기 칩 척이 틸팅 가능하게 공중에 지지되는 다이 본더가 제공된다.
본 발명은, 디바이스 칩을 고정하는 위치의 어긋남을 억제할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은, 실시 형태에 관한 다이 본더의 구성예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시된 다이 본더의 반송 유닛에 의해 디바이스 칩이 픽업되는 웨이퍼의 사시도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 다이 본더의 반송 유닛에 의해 픽업되는 디바이스 칩의 사시도이다.
도 4는, 도 1에 도시된 다이 본더에 의해 디바이스 칩이 실장되는 기판의 사시도이다.
도 5는, 도 1에 도시된 다이 본더의 사시도이다.
도 6은, 도 5에 도시된 다이 본더의 일부를 종단면으로 도시하는 사시도이다.
도 7은, 도 5에 도시된 반송 유닛의 지지 베이스를 도시하는 사시도이다.
도 8은, 도 7에 도시된 지지 베이스에 탑재된 고정 기구 및 칩 척을 도시하는 사시도이다.
도 9는, 도 8에 도시된 고정 기구 및 칩 척의 단면도이다.
도 10은, 도 9에 도시된 칩 척이 틸팅하는 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11은, 도 10에 도시된 칩 척의 틸팅 중심을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 12는, 도 10에 도시된 칩 척이 디바이스 칩을 기판에 재치할 때의 어긋남을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 13은, 도 10에 도시된 칩 척이 재치한 디바이스 칩에 레이저 광선을 조사하는 상태를 모식적으로 도시한 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 다양한 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 관한 칩 반송 장치 및 다이 본더를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 관한 다이 본더의 구성예를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 2는, 도 1에 도시된 다이 본더의 반송 유닛에 의해 디바이스 칩이 픽업되는 웨이퍼의 사시도이다. 도 3은, 도 1에 도시된 다이 본더의 반송 유닛에 의해 픽업되는 디바이스 칩의 사시도이다. 도 4는, 도 1에 도시된 다이 본더에 의해 디바이스 칩이 실장되는 기판의 사시도이다.
실시형태에 관련된 도 1에 도시하는 다이 본더(1)는, 도 2에 도시하는 웨이퍼(200)로부터 개개로 분할된 도 3에 도시하는 디바이스 칩(201)을 픽업하고, 픽업한 디바이스 칩(201)을 도 4에 도시하는 기판(220)에 실장하는 장치이다.
(웨이퍼)
도 1에 도시하는 다이 본더(1)에 의해 디바이스 칩(201)이 픽업되는 웨이퍼(200)는, 실시형태에서는, 실리콘, 사파이어, 갈륨 등을 기판(202)으로 하는 원판형의 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등이다. 웨이퍼(200)는, 기판(202)의 표면의 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인(207)에 의해 격자형으로 구획된 영역에 디바이스(203)가 형성되어 있다. 실시형태에 있어서, 웨이퍼(200)는, 외주 가장자리에 환형 프레임(211)이 장착된 점착 테이프(210)가 표면(204)의 이면측의 이면(205)에 첩착되어, 환형 프레임(211)에 지지되어 있다. 또한, 웨이퍼(200)는, 분할 예정 라인(207)을 따라 개개의 디바이스 칩(201)으로 개편화되어 있다.
(디바이스 칩)
디바이스 칩(201)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(202)과, 기판(202)의 표면에 형성된 디바이스(203)를 구비한다. 실시형태에 있어서, 디바이스 칩(201)은, 기판(202) 내에 도시되지 않은 관통 전극(Through-Silicon　Via(TSV) 전극이라고도 한다)을 설치
하고, 디바이스(203)가 형성된 표면(204)의 이면측의 이면(205) 측에 기판(202)에 실장됨과 함께 관통 전극에 접속한 범프(206)(전극에 상당)를 갖고 있다.
또한, 디바이스 칩(201)은, 디바이스(203)의 표면이 산화막 등에 의해 보호되어 있다. 각 디바이스 칩(201) 즉 웨이퍼(200)는, 범프(206)에 구리나 땜납 등이 배치된 상태에서 점착 테이프(210)에 첩착되어 있다. 또한, 디바이스 칩(201)과 웨이퍼(200)의 동일 부분에는, 동일 부호를 붙여 설명한다. 디바이스 칩(201)의 표면(204)은, 디바이스 칩(201)의 일방의 면이다.
(기판)
기판(220)은, 도 4에 도시한 바와 같이 직사각 형상으로 형성되고, 표면에 땜납에 의해 범프(206)가 고정되는 도시하지 않은 전극이 형성되고, 전극끼리를 미리 정해진 패턴에 따라서 전기적으로 접속하는 도체 패턴을 구비하고 있다.
(다이 본더)
다이 본더(1)는, 디바이스 칩(201)을 웨이퍼(200)로부터 기판(220)의 소정의 전극(고정 위치에 상당) 상에 반송하고, 레이저 광선(31)으로 가열하여 범프(206)를 소정의 전극에 고정하는 장치, 즉, 디바이스 칩(201)을 기판(202)의 소정의 전극에 고정하여, 실장하는 장치이다. 다이 본더(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 픽업 테이블(10)과, 척 테이블(20)과, 레이저 본딩 유닛(30)과, 칩 반송 장치인 반송 유닛(40)과, 도시하지 않은 제어 유닛을 구비한다.
픽업 테이블(10)은, 웨이퍼(200)를 수평 방향과 평행한 유지면(11)으로 고정하는 것이다. 픽업 테이블(10)은, 원통형이며 수평 방향으로 이동 가능한 테이블이고, 유지면(11)에 환형 프레임(211)을 지지한다. 픽업 테이블(10)은, 내부에 디바이스 칩(201)을 점착 테이프(210) 너머로 밀어올리는 칩 밀어올림 유닛을 갖고 있다. 픽업 테이블(10)은, 내부의 공간이 도시하지 않은 흡인 경로를 통해 도시하지 않은 진공 흡인원과 접속되어 있다. 유지면(11)은, 점착 테이프(210)를 통해 웨이퍼(200)의 이면(205) 측이 재치된다. 픽업 테이블(10)의 주위에는, 웨이퍼(200)를 개구 내에 지지하는 환형 프레임(211)을 협지하는 클램프(12)가 복수 배치되어 있다. 픽업 테이블(10)은, 내부의 공간이 진공 흡인원에 의해 흡인됨으로써, 유지면(11) 상에 재치된 웨이퍼(200)를 점착 테이프(210)를 통해 흡인 유지함과 함께, 클램프(12)로 환형 프레임(211)을 협지한다. 픽업 테이블(10)은, 유지면(11)에 웨이퍼(200)를 흡인 유지한 상태로 칩 밀어올림 유닛이 디바이스 칩(201)을 점착 테이프(210) 너머로 밀어올린다.
척 테이블(20)은, 기판(202)을 수평 방향과 평행한 유지면(21)으로 고정하는 것이다. 유지면(21)은, 다공성 세라믹 등으로 형성된 직사각 형상이고, 도시하지 않는 흡인 경로를 통해 도시하지 않는 진공 흡인원과 접속되어 있다. 유지면(21)은, 기판(220)이 재치된다. 척 테이블(20)은, 유지면(21)이 진공 흡인원에 의해 흡인됨으로써, 유지면(21) 상에 재치된 기판(220)을 흡인 유지하여, 기판(220)을 유지면(21)에 고정한다.
레이저 본딩 유닛(30)은, 기판(220)의 소정의 전극 상에 반송된 디바이스 칩(201)에 레이저 광선(31)을 조사하여 가열하고, 디바이스 칩(201)의 범프(206)를 가열하여 땜납을 일단 녹여, 디바이스 칩(201)의 범프(206)를 기판(202)의 전극에 고정, 접속하는 것이다. 레이저 본딩 유닛(30)은, 기판(220)에 고정된 디바이스 칩(201)의 1개씩에 레이저 광선(31)을 조사하여 가열하기 때문에, 디바이스 칩(201)마다 가열하는 온도를 변경할 수도 있고, 레이저 광선(31)의 조사 스폿 중에서도 원하는 영역의 에너지 밀도를 조정할 수 있다. 이 때문에, 레이저 본딩 유닛(30)은, 디바이스 칩(201) 중에서 범프가 밀집되어 있는 영역은 에너지 밀도가 높아지는 레이저 광선(31)을 조사하는 등의 조정을 행할 수 있다.
반송 유닛(40)은, 픽업 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)로부터 디바이스 칩(201)을 픽업하고, 픽업한 디바이스 칩(201)을 척 테이블(20)에 고정된 기판(220)의 소정의 전극 상으로 반송하는 것이다.
다음에, 반송 유닛(40)을 도면에 기초하여 설명한다. 도 5는, 도 1에 도시된 다이 본더의 반송 유닛의 본체부, 지지 베이스, 고정 기구, 칩 척 등을 도시하는 사시도이다. 도 6은, 도 5에 도시된 반송 유닛의 본체부, 지지 베이스, 고정 기구, 칩 척 등을 단면으로 도시하는 사시도이다. 도 7은, 도 5에 도시된 반송 유닛의 지지 베이스, 고정 기구, 칩 척을 도시하는 사시도이다. 도 8은, 도 7에 도시된 고정 기구 및 칩 척을 도시하는 사시도이다. 도 9는, 도 8에 도시된 고정 기구 및 칩 척의 단면도이다. 도 10은, 도 9에 도시된 칩 척이 틸팅하는 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 11은, 도 10에 도시된 칩 척의 틸팅 중심을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
반송 유닛(40)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 디바이스 칩(201)의 표면(204)을 흡인 유지하는 칩 척(41)과, 칩 척(41)이 틸팅 가능하게 고정되는 지지 베이스(42)와, 지지 베이스(42) 및 레이저 본딩 유닛(30)이 장착된 본체부(43)와, 지지 베이스(42)를 이동하는 이동 유닛(44)과, 칩 척(41)을 지지 베이스(42)에 고정하는 고정 기구(60)(도 5 등에 도시함)와, 카메라 유닛(45)을 구비하고 있다.
본체부(43)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 본딩 유닛(30)이 장착되어 있다. 또한, 본체부(43)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 원통부(46)를 일체로 구비하고 있다.
이동 유닛(44)은, 본체부(43)를 픽업 테이블(10)의 상방과, 척 테이블(20)의 상방에 걸쳐 이동시킴으로써, 지지 베이스(42)를 이동시키는 것이다. 이동 유닛(44)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 수평 이동 유닛(47)을, 승강 유닛(48)을 구비하고 있다. 수평 이동 유닛(47)은, 승강 유닛(48)마다, 본체부(43)를 픽업 테이블(10)의 상방과, 척 테이블(20)의 상방에 걸쳐 수평 방향을 따라 이동시킨다. 승강 유닛(48)은, 본체부(43) 즉 지지 베이스(42)를 연직 방향을 따라 승강시킨다.
카메라 유닛(45)은, 본체부(43)에 장착되고, 픽업 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200) 및 척 테이블(20)에 유지된 기판(220)을 촬상하는 것이다. 카메라 유닛(45)은, 연직 방향을 따라 하방에 위치하는 것을 촬상하는 CCD(Charge Coupled Device) 촬상 소자 또는 CMOS(Complementary MOS) 촬상 소자 등의 촬상 소자를 구비하고 있다. 카메라 유닛(45)은, IR(적외선) 카메라도 좋고, 그 경우, 기판(220)의 배선의 전극을 촬영할 수 있음과 함께, 디바이스 칩(201)의 이면(205) 측의 범프(206)도 디바이스 칩(201)의 표면(204) 측으로부터 촬영할 수 있고, 기판(220)의 배선의 전극과 디바이스 칩(201)의 이면(205) 측의 범프(206)의 위치 맞춤이 1개의 카메라로 가능해진다.
카메라 유닛(45)은, 촬상 소자가 촬상한 화상을 취득하고, 취득한 화상을 제어 유닛에 출력한다. 또한, 카메라 유닛(45)은, 픽업 테이블(10)의 유지면(11)에 유지된 웨이퍼(200)를 촬상하여, 웨이퍼(200)와 칩 척(41)과의 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트를 수행하기 위한 화상을 취득한다. 또한, 얼라인먼트란, 칩 척(41)을 픽업 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)에 대해, 웨이퍼(200)의 복수의 디바이스 칩(201) 중 원하는 디바이스 칩(201)만을 흡인 유지할 수 있는 위치에 위치시키는 것을 말한다.
또한, 카메라 유닛(45)은, 척 테이블(20)의 유지면(21)에 유지된 기판(220)을 촬상하여, 기판(220)과 칩 척(41)의 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트를 수행하기 위한 화상을 취득한다. 또한, 얼라인먼트란, 칩 척(41)이 유지한 디바이스 칩(201)을, 척 테이블(20)에 유지된 기판(220)의 소정의 전극 상에 재치할 수 있는 위치에 칩 척(41)을 위치시키는 것을 말한다.
지지 베이스(42)는, 통 형상으로 형성되어 있다. 실시형태에서는, 지지 베이스(42)는, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 원환형으로 형성되어 있다. 실시형태에서는, 지지 베이스(42)는, 내외경이 원통부(46)의 외경보다 크게 형성되고, 본체부(43)의 하단에 원통부(46)와 동축이 되는 위치에 고정되어 있다.
칩 척(41)은, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 척 부재(49)와, 흡인력 전달 부재(50)를 구비하고 있다. 실시형태에서는, 척 부재(49)와 흡인력 전달 부재(50)는, 평면 형상이 사각형(실시형태에서는, 정사각형)의 편평한 판형으로 형성되어 있다. 척 부재(49)의 두께는, 흡인력 전달 부재(50)의 두께보다 얇다.
칩 척(41)은, 척 부재(49)가 고정 기구(60)의 스프링 부재(61)의 하면에 장착되고, 흡인력 전달 부재(50)가 스프링 부재(61)의 상면에 장착된다. 척 부재(49)의 하면은, 픽업 테이블(10) 상의 웨이퍼(200) 및 척 테이블(20) 상의 기판(202)과 연직 방향을 따라 대향하는 지지면(51)(흡인된 디바이스 칩(201)을 지지하는 면에 상당)이다. 지지면(51)은, 칩 척(41)의 오목부에 작용하는 부압의 누설을 방지하기 위해 디바이스 칩(201)과 오목부의 공간을 밀봉하여, 디바이스 칩(201)을 지지하는 면이다. 척 부재(49)는, 외연이 프레임부(52)에 둘러싸인 지지면(51)으로부터 오목한 오목부(53)와, 오목부(53)의 바닥으로부터 세워 설치된 복수의 기둥부(54)를 구비하고, 두께 방향으로 흡인 구멍(55)이 관통하고 있다. 프레임부(52)의 선단면은 지지면(51)이다. 기둥부(54)의 선단면은, 지지면(51)과 동일 평면 상에 위치한다. 흡인 구멍(55)은, 척 부재(49)의 중앙을 관통하여, 오목부(53)의 바닥에 개구되어 있다. 칩 척(41)은, 오목부(53)가 있기 때문에, 디바이스 칩(201)의 흡인되는 면에 다소의 요철이 있어도 흡인 유지할 수 있다.
흡인력 전달 부재(50)는, 스프링 부재(61)를 관통한 구멍(66)을 통해 척 부재(49)의 흡인 구멍(55)과 연통하는 연통 구멍(56)(도 6 및 도 9에 도시함)이 중앙을 관통하고 있다. 연통 구멍(56)은 흡인력 전달 부재(50)의 지지면(51)의 반대측의 면인 상면에 개구되어 있다. 흡인력 전달 부재(50)의 지지면(51)의 반대측의 면인 상면은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 연통 구멍(56)과 연통하고 또한 가요성을 가지는 수지 등으로 구성된 튜브(57)가 접속하고 있다. 튜브(57)는, 원통부(46) 내를 통과되어, 흡인원(58)에 접속하고 있다.
칩 척(41)은, 지지면(51)과 반대측의 흡인력 전달 부재(50)의 상면에 튜브(57)가 접속하고, 튜브(57)를 통해 흡인원(58)에 접속하고 있다. 칩 척(41)은, 지지면(51)에 디바이스 칩(201)의 표면(204)을 접촉시키고, 튜브(57)를 통해 흡인원(58)으로부터의 부압을 칩 척(41)의 오목부(53)에 작용시켜, 지지면(51)을 흡인함으로써, 지지면(51)에 디바이스 칩(201)을 흡인 유지한다.
고정 기구(60)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 스프링 부재(61)와, 스프링 고정 부재(62)를 구비한다. 스프링 부재(61)는 주지의 스프링강으로부터 박판 형상으로 형성되어 있다. 스프링 부재(61)는 스프링강으로 형성되어 있으므로, 탄성 변형 가능하다. 스프링 부재(61)는, 척 고정부(63)와, 복수의 판 스프링(64)과, 판 스프링 고정부(65)를 일체로 구비하고 있다. 척 고정부(63)는 평면 형상이 사각형(실시 형태에서는, 정사각형)으로 형성되어 있다. 실시형태에서는, 척 고정부(63)의 평면 형상은, 척 부재(49) 및 흡인력 전달 부재(50)의 평면 형상과 동일 형상이다. 척 고정부(63)는, 중앙에 구멍(66)이 관통하고, 하면에 척 부재(49)가 장착되고, 상면에 흡인력 전달 부재(50)가 장착되어 있다.
판 스프링(64)은 적어도 2개 설치되어 있다. 실시형태에서는, 판 스프링(64)은 4개 설치되어 있다. 판 스프링(64)은, 일단이 척 고정부(63)에 이어지고, 척 고정부(63)로부터 이격되는 방향으로 직선형으로 연장되어 있다. 실시형태에서는, 서로 인접하는 판 스프링(64)끼리가 이루는 각도는, 90도이다. 본 발명에서는, 서로 인접하는 판 스프링(64)끼리가 이루는 각도는, 360도를 판 스프링(64)의 수로 나누어 산출되는 각도이다. 이와 같이, 판 스프링(64)은 척 고정부(63)로부터 이 척 고정부(63)를 중심으로 한 둘레 방향으로 등간격으로 배치되고, 척 고정부(63)에 장착되는 칩 척(41)으로부터 측방으로 방사형으로 연장되어 있다. 판 스프링 고정부(65)는 원환형으로 형성되고, 판 스프링(64)의 척 고정부(63)로부터 이격된 측의 타단끼리를 연결하고 있다.
스프링 고정 부재(62)는, 지지 베이스(42)와 내외경이 동등한 원환형으로 형성되고, 지지 베이스(42)의 사이에 스프링 부재(61)의 판 스프링(64)의 타단끼리를 연결한 판 스프링 고정부(65)를 사이에 끼워 지지 베이스(42)에 장착된다. 판 스프링(64)은, 타단끼리를 연결한 판 스프링 고정부(65)가 지지 베이스(42)와 스프링 고정 부재(62) 사이에 끼워지고, 칩 척(41)의 주위의 지지 베이스(42)와 접속하고 있다. 스프링 고정 부재(62)는, 지지 베이스(42)와의 사이에 스프링 부재(61)의 판 스프링(64)의 타단끼리를 연결한 판 스프링 고정부(65)를 사이에 끼워, 스프링 부재(61)를 지지 베이스(42)에 고정하고 있다.
고정 기구(60)는, 스프링 부재(61)가 스프링 강에 의해 형성되고, 스프링 부재(61)의 특히 판 스프링(64)이 탄성 변형 가능하다. 또한, 고정 기구(60)는, 판 스프링(64)의 일단이 칩 척(41)에 장착되는 척 고정부(63)에 연속되고, 타단이 스프링 고정 부재(62)에 의해 지지 베이스(42)에 고정되어 있다. 이 때문에, 고정 기구(60)가 판 스프링(64)이 탄성 변형하면, 판 스프링(64)이 판 스프링(64) 자체의 양단끼리를 서로 인장하는 탄성 복원력을 발생시킨다. 고정 기구(60)는, 탄성 변형한 판 스프링(64)이 양단을 서로 인장함으로써, 칩 척(41)이 틸팅 가능하게 지지 베이스(42)의 내측의 공간 내에 지지되어 있다.
또한, 본 발명에서 말하는 칩 척(41)이 틸팅 가능하게 지지되어 있다는 것은, 칩 척(41)이 칩 척(41)을 중심으로 한 둘레 방향 중 어느 측면에서 볼 때, 평면에서 볼 때의 중심에 위치하고 또한 스프링 부재(61), 즉 판 스프링(64)의 두께를 2등분하는 위치의 틸팅 중심(70)(도 10 및 도 11에 도시함)을 중심으로 하여 회동 가능한 것을 말한다. 판 스프링(64)이 탄성 변형하고 있지 않은 상태에서, 틸팅 중심(70)과 지지면(51)에 유지된 디바이스 칩(201)의 하면의 거리(h)(도 12에 나타냄)는, 0mm를 초과하고, 10mm 이하, 바람직하게는 5mm 이하, 더욱 바람직하게는 2mm 이하이다.
제어 유닛은, 다이 본더(1)의 상술한 각 구성 요소를 각각 제어하여, 각 디바이스 칩(201)의 반송 동작과, 디바이스 칩(201)의 고정 동작을 다이 본더(1)에 실시시키는 것이다. 제어 유닛은, CPU(central processing unit)와 같은 마이크로 프로세서를 갖는 연산 처리 장치와, ROM(read only memory) 또는 RAM(random access memory)과 같은 메모리를 갖는 기억 장치와, 입출력 인터페이스 장치를 갖는 컴퓨터이다. 제어 유닛의 연산 처리 장치는, 기억 장치에 기억되어 있는 컴퓨터 프로그램에 따라 연산 처리를 실시하여, 다이 본더(1)를 제어하기 위한 제어 신호를, 입출력 인터페이스 장치를 통해 다이 본더(1)의 상술한 각 구성 요소에 출력한다.
또한, 제어 유닛은, 반송 동작 및 고정 동작의 상태나 화상 등을 표시하는 표시 화면을 갖는 표시 유닛과, 제어 유닛에 접속되고 또한 오퍼레이터가 다이 본더(1)의 제어 유닛에 정보 등을 입력할 때 사용하는 입력 수단이 접속되어 있다.
이어서, 실시 형태에 관한 다이 본더(1)의 반송 동작 및 고정 동작을 설명한다. 도 12는, 도 10에 도시된 칩 척이 디바이스 칩을 기판에 재치할 때의 어긋남을 모식적으로 설명하는 도면이다. 도 13은 도 10에 도시된 칩 척이 재치한 디바이스 칩에 레이저 광선을 조사하는 상태를 모식적으로 도시한 측면도이다.
다이 본더(1)는, 픽업 테이블(10)에 웨이퍼(200)가 재치되고, 척 테이블(20)에 기판(202)이 재치되고, 입력 수단 등을 통해 동작 조건이 제어 유닛에 입력된다. 다이 본더(1)는, 제어 유닛이 오퍼레이터의 동작 개시 지시를 접수하면, 픽업 테이블(10)의 유지면(11)에 웨이퍼(200)를 흡인 유지하고, 척 테이블(20)의 유지면(11)에 기판(202)을 흡인 유지한다.
다이 본더(1)는, 제어 유닛이 이동 유닛(44)을 제어하여, 카메라 유닛(45)을 픽업 테이블(10) 상의 웨이퍼(200)의 상방에 위치시키고, 카메라 유닛(45)으로 픽업 테이블(10) 상의 웨이퍼(200)를 촬상시켜, 칩 척(41)과 웨이퍼(200)의 얼라인먼트를 수행하고, 칩 척(41)의 지지면(51)을 반송 대상의 디바이스 칩(201)에 접촉시킨다. 다이 본더(1)는, 제어 유닛이 칩 척(41)의 지지면(51)에 반송 대상의 디바이스 칩(201)에 흡인 유지하고, 제어 유닛이 이동 유닛(44)을 제어하여, 칩 척(41)의 지지면(51)에 흡인 유지한 반송 대상의 디바이스 칩(201)을 점착 테이프(210)로부터 픽업하여, 카메라 유닛(45)을 척 테이블(20) 상의 기판(202)의 상방에 위치시킨다.
다이 본더(1)는, 제어 유닛이 카메라 유닛(45)으로 척 테이블(20) 상의 기판(202)을 촬상시켜, 칩 척(41)과 기판(202)의 얼라인먼트를 수행하고, 칩 척(41)의 지지면(51)에 흡인 유지한 디바이스 칩(201)을 기판(202)의 소정의 전극 상에 위치시킨다. 다이 본더(1)는, 제어 유닛이 이동 유닛(44)을 제어하여, 칩 척(41)의 지지면(51)에 흡인 유지한 디바이스 칩(201)을 하강시킨다.
이 때, 기판(202)과 디바이스 칩(201)을 흡인 유지한 칩 척(41)이 도 10과 같이 기울어져 있는 경우, 칩 척(41)에 흡인 유지된 디바이스 칩(201)의 모서리가 기판(202)에 접촉하고, 디바이스 칩(201)이 하강함에 따라, 디바이스 칩(201)이 기판(220)과 평행이 되도록, 판 스프링(64)이 탄성 변형된다. 그리고, 기판(202) 상에 디바이스 칩(201)이 재치되면, 디바이스 칩(201)이 기판(202)과 평행이 된다.
칩 척(41)의 틸팅 중심(70)으로부터 지지면(51)까지의 거리와 기판(220)에 대한 칩의 어긋남을 설명한다. 도 12에 점선으로 도시하는 위치로부터 실선으로 나타낼 때까지 칩 척(41)의 기판(202)에 대한 기울기가 변화함으로써, 디바이스 칩(201)이 기판(202)을 따라 ΔX 이동하여 어긋나게 된다.
이 디바이스 칩(201)의 이동 거리인 어긋남(ΔX)은, 전술한 거리(h), 도 12에 점선으로 도시하는 위치로부터 실선으로 나타낼 때까지 칩 척(41)의 기판(202)에 대한 기울기의 변화(θ)를 이용하면, 이하의 식 1로 나타낼 수 있다.
ΔX=hsinθ…식 1
다이 본더(1)는, 디바이스 칩(201)을 기판(202)의 소정의 전극 상에 재치하면, 디바이스 칩(201)의 지지면(51)에 대한 흡인 유지를 정지하고, 제어 유닛이 이동 유닛(44)을 제어하여, 칩 척(41)을 상승시킨다. 다이 본더(1)는, 이동 유닛(44)을 제어하여, 레이저 본딩 유닛(30)을 기판(202)의 소정의 전극 상에 재치된 디바이스 칩(201)에 상대시킨 후, 도 13에 도시한 바와 같이, 레이저 본딩 유닛(30)으로부터 레이저 광선(31)을 디바이스 칩(201)에 조사하여, 디바이스 칩(201)을 기판(202)에 고정한다.
다이 본더(1)는, 동작 조건으로 정해진 디바이스 칩(201)을 순서대로 기판(202)에 반송하여 기판(202)에 고정하면, 반송 동작 및 고정 동작을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 실시 형태에 관한 반송 유닛(40) 및 다이 본더(1)는, 칩 척(41)을 틸팅 가능하게 지지하는 판 스프링(64)의 하면에 칩 척(41)의 척 부재(49)를 장착하고 있으므로, 전술한 거리(h)를 억제할 수 있다.
그 결과, 반송 유닛(40) 및 다이 본더(1)는, 식 1에 의해, 디바이스 칩(201)을 고정시키는 위치의 어긋남(ΔX)을 억제할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 실시형태에 따른 반송 유닛(40) 및 다이 본더(1)는, 디바이스 칩(201)을 흡인 유지하는 칩 척(41)으로부터 측방으로 방사형으로 연장되고, 서로 인장하는 판 스프링(64)으로 매다는 구성으로 했기 때문에, 칩 척(41)의 횡 방향으로의 어긋남(ΔX)을 억제할 수 있음과 함께, 상하 방향으로 칩 척(41)이 이동 가능하기 때문에, 디바이스 칩(201)이 기판(202)에 탑재되었을 때의 충격을 흡수할 수 있다고 하는 효과도 발휘한다.
특히, 실시형태에 따른 반송 유닛(40) 및 다이 본더(1)는, 칩 척(41)의 디바이스 칩(201)을 흡인 유지하는 지지면(51)과 판 스프링(64)의 높이의 차를 최대한 작게 함으로써, 칩 척(41)이 경사졌다고 해도, 디바이스 칩(201)이 횡 방향으로의 어긋남(ΔX)이 최대한 작아진다.
실시 형태에 관한 반송 유닛(40) 및 다이 본더(1)는, 예를 들어 기울기의 변화(θ)가 0.01rad인 경우, 거리(h)를 0.5mm 이하로 함으로써, 식 1에 의해 어긋남(ΔX)을 5㎛ 이하로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 등에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 본 발명에서는, 디바이스 칩(201)의 디바이스면과 반대측의 이면(205)을 칩 척(41)의 지지면(51)에서 흡인 유지하고, 기판(220)에 배치하는 소위 플립 칩 본딩이라도 좋다.
1 다이 본더
20 척 테이블
30 레이저 본딩 유닛
31 레이저 광선
40 반송 유닛(칩 반송 장치)
41 칩 척
42 지지 베이스
44 이동 유닛
51 지지면(흡입하는 면)
57 튜브
58 흡인원
60 고정 기구
64 판 스프링
201 디바이스 칩
204 표면(일방의 면)
206 범프(전극)
220 기판

Claims (3)

  1. 디바이스 칩을 기판의 고정 위치로 반송하는 칩 반송 장치에 있어서,
    디바이스 칩의 일방의 면을 흡인 유지하는 칩 척과,
    상기 칩 척이 틸팅 가능하게 고정되는 지지 베이스와,
    상기 지지 베이스를 이동하는 이동 유닛과,
    상기 칩 척을 상기 지지 베이스에 고정하는 고정 기구를 구비하고,
    상기 고정 기구는, 상기 칩 척으로부터 측방으로 방사형으로 연장되는 복수의 판 스프링을 갖고,
    상기 복수의 판 스프링이 상기 칩 척의 주위의 상기 지지 베이스와 접속되고, 상기 복수의 판 스프링이 서로 인장함으로써 상기 칩 척이 틸팅 가능하게 공중에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 반송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칩 척은, 상기 디바이스 칩을 흡인하는 면과 반대측의 면에, 가요성이 있는 튜브가 접속되고, 그 튜브를 통해 흡인원으로부터의 부압을 상기 칩 척에 작용시키는 칩 반송 장치.
  3. 디바이스 칩을 기판의 고정 위치에 반송하고, 레이저 광선으로 가열하여 고정하는 다이 본더에 있어서,
    상기 기판을 고정하는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 고정된 상기 기판에 칩을 반송하는 칩 반송 장치와,
    상기 기판에 반송된 칩에 레이저 광선을 조사하여 가열하여 상기 칩의 전극을 가열하여 상기 기판의 전극에 접속하는 레이저 본딩 유닛을 구비하고,
    상기 칩 반송 장치는,
    디바이스 칩의 일방의 면을 흡인 유지하는 칩 척과,
    상기 칩 척이 틸팅 가능하게 고정되는 지지 베이스와,
    상기 지지 베이스를 이동하는 이동 유닛과,
    상기 칩 척을 상기 지지 베이스에 고정하는 고정 기구를 포함하고,
    상기 고정 기구는, 상기 칩 척으로부터 측방으로 방사형으로 연장되는 복수의 판 스프링을 갖고,
    상기 복수의 판 스프링이 상기 칩 척의 주위의 상기 지지 베이스와 접속되고, 상기 복수의 판 스프링이 서로 인장함으로써 상기 칩 척이 틸팅 가능하게 공중에 지지되는 다이 본더.
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