WO2018143330A1 - ボンディング装置 - Google Patents

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WO2018143330A1
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bonding apparatus
carry
substrate
transport
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PCT/JP2018/003386
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耕平 瀬山
哲弥 歌野
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株式会社新川
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    • H01L2924/15158Shape the die mounting substrate being other than a cuboid
    • H01L2924/15162Top view

Definitions

  • This application relates to a bonding apparatus for bonding a semiconductor chip to a substrate.
  • a bonding apparatus for bonding a semiconductor chip to a surface of a rectangular substrate made of resin, glass or the like.
  • the rectangular substrate is conveyed by being sucked and held by an arm having a sucking member or placed on a flat surface conveying unit such as a conveyor.
  • the rectangular substrate is provided with a region that can contact the upper surface, but the circular substrate cannot often contact the upper surface.
  • the circular substrate is significantly different in shape from the rectangular substrate. Therefore, when transporting a circular substrate, an arm transport unit that holds the back surface of the circular substrate by suction is required.
  • the suction holes provided in the arm transfer unit are arranged in a substantially arc shape in accordance with the shape of the circular substrate, and are difficult to use for suction holding of the rectangular substrate.
  • a conventional bonding apparatus that handles a rectangular substrate cannot handle a circular substrate, and a bonding apparatus that handles a circular substrate cannot handle a rectangular substrate. Therefore, a user who handles both substrates needs to prepare both a bonding device for a rectangular substrate and a bonding device for a circular substrate, which requires a large installation space and a large cost burden.
  • the present application discloses a bonding apparatus that can be bonded to both a rectangular substrate and a circular substrate and can be miniaturized.
  • the bonding apparatus disclosed in the present application includes a bonding stage that can be installed on either a rectangular substrate or a circular substrate, and the rectangular substrate from the first carry-in section to the bonding stage, and from the bonding stage.
  • the first transport path by the first transport mechanism and the second transport path by the second transport mechanism partially overlap each other.
  • overlap means not only a case where a part of each of the first transport path and the second transport path is directed in the same direction at the same position, but also the first transport path and the second transport path intersect.
  • the case of overlapping only in the form of dots is also included.
  • the first transfer mechanism can be switched between a first state where the second transfer mechanism is disabled and a second state where the first transfer mechanism is disabled and the second transfer mechanism is enabled. Also good.
  • the type of substrate to be handled can be switched to a rectangular substrate or a circular substrate.
  • the first transport mechanism includes a plane transport unit that defines a planar path through which the rectangular substrate is transported, and the second transport mechanism includes an arm transport unit that transports the circular substrate. You may make it switch said 1st state and said 2nd state by a conveyance part moving.
  • planar transport unit can swing and move about an axis extending in the longitudinal direction, the arm transport unit can be moved up and down, and in the first state, the arm transport unit is lowered.
  • the planar transport unit is positioned above the arm transport unit, and in the second state, the arm transport unit is raised, and the planar transport unit is positioned to the side of the arm transport unit. You may do it.
  • the planar transport unit is a carry-out planar transport unit that transports the rectangular substrate from the bonding stage to the first carry-out unit, and the arm transport unit is arranged on the way from the bonding stage to the first carry-out unit. It may be.
  • the first carry-in part and the first carry-out part are provided on both the left and right sides of the front surface of the bonding apparatus, the first transport path extends in the left-right direction, and the second carry-in part and the first carry-out part
  • the two carry-out portions are provided on the front side of the bonding apparatus, and the second conveyance path may be bent one or more times.
  • the positions of the carrying-in part and carrying-out part of the rectangular substrate become the same as those of the existing bonding apparatus for rectangular substrates, and the positions of the carrying-in part and carrying-out part of the circular substrate are the bonding apparatus for existing circular substrates Therefore, the user can handle it in the same way as an existing device.
  • the circular substrate may be a wafer.
  • the bonding stage may include a base portion and an adapter that is detachably attached to the base portion and is selectively selected according to the type of substrate to be handled and attached to the base portion. .
  • the substrate holding unit when the circular substrate is transported to the bonding stage in the second state, the substrate holding unit further includes a substrate holding unit that holds a lower surface of the circular substrate. You may retract to a position that does not interfere with the transport mechanism.
  • the bonding apparatus disclosed in the present application it is possible to reduce the space necessary for securing the transport path by partially overlapping the first transport path and the second transport path. As a result, a compact bonding apparatus can be obtained while being able to bond to both a rectangular substrate and a circular substrate.
  • FIG. 2 is a view in the A direction of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view in the B direction of FIG. 2.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the bonding apparatus 10 in the first state
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the bonding apparatus 10 in the second state
  • 3 is a view in the A direction of FIG. 1
  • FIG. 4 is a view in the B direction of FIG.
  • the bonding apparatus 10 is an apparatus for bonding one or more semiconductor chips 100 to the upper surfaces of the substrates SQ and SC.
  • the bonding apparatus 10 can handle both a rectangular substrate SQ that is substantially rectangular in plan view and a circular substrate SC that is substantially circular in plan view.
  • the bonding apparatus 10 is in the first state shown in FIGS.
  • the bonding apparatus 10 is in the second state shown in FIGS.
  • the rectangular substrate SQ is made of resin or glass.
  • the rectangular substrate SQ partially has a contactable part, and a suction arm 36 described later suctions and holds the contactable part.
  • COS Chip On Substrate
  • the circular substrate SC is mainly a wafer.
  • the surface of the circular substrate SC is required to be kept clean and cannot be contacted. Therefore, when transporting the circular substrate SC, the back surface of the circular substrate SC is held by suction.
  • a linear portion called an orientation flat or a notch called a notch is provided on the periphery of the circular substrate SC as a marker for adjusting the direction (rotation angle) of the circular substrate SC.
  • COW Chip On Wafer
  • the bonding apparatus 10 disclosed in the present application is capable of performing both the COS method and the COW method.
  • the bonding apparatus 10 includes a bonding stage 12 on which both the rectangular substrate SQ and the circular substrate SC can be placed.
  • the bonding stage 12 can be moved in the horizontal direction (X direction and Y direction in FIGS. 1 and 2) by a driving mechanism (not shown).
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the bonding stage 12.
  • the bonding stage 12 is configured by mounting an adapter 16 on the upper surface of the base portion 14.
  • a suction recess 14 a connected to a suction pump (not shown) is formed on the upper surface of the base portion 14.
  • the adapter 16 is a flat plate member of a size that completely covers the suction recess 14 a and is detachable from the base portion 14.
  • a plurality of types of adapters 16 are prepared according to the sizes and shapes of the substrates SQ and SC to be handled, and the adapter 16 that is alternatively selected as appropriate is attached to the base unit 14.
  • a plurality of suction holes 16a corresponding to the sizes and shapes of the corresponding substrates SQ and SC are formed.
  • the substrates SQ and SC placed on the adapter 16 are sucked and held through the suction holes 16a and the suction recesses 14a.
  • the number and position of the suction holes 16a of the adapter 16 are the number and position according to the size and shape of the substrates SQ and SC to be handled. As described above, in the bonding apparatus 10 disclosed in the present application, the adapter 16 can be exchanged according to the size and shape of the substrates SQ and SC to be handled. Therefore, the various substrates SQ and SC are appropriately held by the single bonding stage 12. it can.
  • a bonding head (not shown) is provided directly above the bonding stage 12.
  • the bonding head bonds the semiconductor chip 100 supplied by the chip supply mechanism 18 to the substrates SQ and SC.
  • This bonding head can be used for both the COS method and the COW method. However, it is not always necessary that one bonding head can cope with both the COS method and the COW method.
  • a bonding head for the COW method may be provided separately from the bonding head for the COS method.
  • the chip supply mechanism 18 picks up the semiconductor chip 100 in the chip supply source 20, conveys it, and supplies it to the bonding head.
  • the chip supply source 20 is provided in front of the bonding stage 12 and on the lateral side in the X direction.
  • the chip supply mechanism 18 transports the semiconductor chip 100 picked up by the chip supply source 20 to the bonding stage 12 side in the Y direction after transporting in the X direction.
  • An arrow C in FIGS. 1 and 2 indicates the transport path of the semiconductor chip 100.
  • the bonding head receives the semiconductor chip 100 from the chip supply mechanism 18 and bonds it to the substrates SQ and SC.
  • the rectangular substrate SQ is transported by the first transport mechanism 22, and the circular substrate SC is transported by the second transport mechanism 24.
  • the first transport mechanism 22 will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
  • the first transport mechanism 22 is enabled and the second transport mechanism 24 is disabled.
  • the first transport mechanism 22 includes a first carry-in section 26, a feeder 28, a suction arm mechanism 30, a carry-out conveyor 32, a first carry-out section 34, and the like.
  • the first carry-in part 26 and the first carry-out part 34 are provided on both sides in the X direction across the bonding stage 12, that is, on both the left and right sides of the bonding apparatus 10.
  • the first carry-in unit 26 includes a loader (not shown) that supplies the rectangular substrate SQ to the feeder 28, and the first carry-out unit 34 receives the rectangular substrate SQ that has been conveyed by the carry-out conveyor 32. (Not shown).
  • the rectangular substrate SQ supplied by the feeder 28 is sent to the downstream side in the X direction (the right side of the drawing in FIG. 1, the bonding stage 12 side) by the feeder 28.
  • the feeder 28 may be a mechanism such as a conveyor, or a feeding mechanism having a plurality of roller pairs that sandwich the rectangular substrate SQ and feed it downstream.
  • the suction arm mechanism 30 places the rectangular substrate SQ sent by the feeder 28 on the bonding stage 12, and conveys the rectangular substrate SQ after the bonding process to the carry-out conveyor 32.
  • the suction arm mechanism 30 includes a rail 31 extending in the X direction and a suction arm 36 that moves along the rail 31.
  • the rail 31 is arranged on the opposite side of the chip supply mechanism 18 in the Y direction across the bonding stage 12.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the suction arm 36.
  • the suction arm 36 includes a moving block 40 that moves along the rail 31, a base end portion 42 that is fixed to the moving block 40, and a plurality that extends from the base end portion 42 toward the front side in the Y direction (on the bonding stage 12 side). And four arms 44 in the illustrated example.
  • Each arm 44 has a hollow structure, and a suction pipe 48 is built therein.
  • a plurality (two in the illustrated example) of suction holes 46 are formed on the bottom surface of each arm 44.
  • the suction pipe 48 communicates the suction hole 46 and a suction pump (not shown). The upper surface of the rectangular substrate SQ is sucked and held through the suction hole 46 and the suction pipe 48.
  • a valve 50 is provided in the middle of the suction pipe 48 communicating with each suction hole 46, and the suction hole 46 that can be sucked can be switched by opening and closing the valve 50. Good. With this configuration, even when the size of the rectangular substrate SQ to be handled changes, the rectangular substrate SQ can be suitably held while preventing air leakage.
  • the unloading conveyor 32 functions as a plane transfer unit that defines a plane transfer path for transferring the rectangular substrate SQ after the bonding process to the first unloading unit 34.
  • the carry-out conveyor 32 has an endless annular belt that is stretched between a pair of rollers, and the upper surface of the annular belt moves in the downstream direction by rotating the rollers with a motor.
  • the suction arm 36 places the rectangular substrate SQ after the bonding process on the upper surface of the annular belt.
  • the rectangular substrate SQ placed on the upper surface of the annular belt is conveyed to the downstream end of the carry-out conveyor 32 and is collected by the first carry-out unit 34 by the unloader.
  • the carry-out conveyor 32 is located between the bonding stage 12 and the first carry-out unit 34 and the wafer transfer robot 60 as shown in FIGS. Located above. In this case, the rectangular substrate SQ is transported along a straight path D (see FIG. 1) in the X direction and passing through the bonding stage 12.
  • the carry-out conveyor 32 is retracted to the side of the wafer transfer robot 60, that is, to the back in the Y direction, as shown in FIGS. In other words, the carry-out conveyor 32 can swing around an axis parallel to the conveyance path D of the rectangular substrate SQ.
  • both ends in the X direction of the carry-out conveyor 32 are attached to the frame 52 via the pair of link members 54 and the support member 56 (see FIGS. 3 and 4).
  • the frame 52 is configured by, for example, combining angle members having a substantially square cross section.
  • a support member 56 is fixed to the frame 52.
  • One end of a pair of link members 54 is rotatably attached to the support member 56.
  • a motor (not shown) for rotating the link member 54 is provided inside the support member 56.
  • the link member 54 has one end rotatably attached to the support member 56 and the other end rotatably attached to the end of the carry-out conveyor 32 in the X direction.
  • the link member 54 rotates about the rotation axes Ra and Rb provided in the vicinity of one end, so that the carry-out conveyor 32 swings around an axis parallel to the transport path D.
  • Two link members 54 are attached to the end of the carry-out conveyor 32 in the X direction with a gap in the Y direction. Therefore, even if the carry-out conveyor 32 swings as the link member 54 rotates, the posture of the carry-out conveyor 32 does not change, and the upper surface of the annular belt on which the rectangular substrate SQ is placed remains facing upward. It becomes.
  • the second transfer mechanism 24 includes a carry-in / out unit 58, a wafer transfer robot 60, a wafer rotation mechanism 62, and the like.
  • the carry-in / out unit 58 is a carry-in unit (second carry-in unit) for the circular substrate SC and a carry-out unit (second carry-out unit), and accommodates the circular substrate SC before and after the bonding process.
  • the plurality of circular substrates SC are stacked at intervals in the Z direction at the carry-in / out section 58.
  • the carry-in / out unit 58 is provided in front of the wafer transfer robot 60 and the carry-out conveyor 32 in the Y direction, that is, in front of the bonding apparatus 10.
  • the loading / unloading portion 58 of the circular substrate SC is disposed on the front side and the first loading portion 26 and the first unloading portion 34 of the rectangular substrate SQ are disposed on the left and right sides of the front.
  • COW bonding devices and COS bonding devices are currently on the market.
  • the carry-in part and carry-out part of the circular substrate SC are arranged on the front side of the apparatus.
  • the carrying-in part of the rectangular substrate SQ is arranged on the left side of the apparatus, and the carrying-out part is arranged on the right side of the apparatus.
  • the bonding apparatus 10 disclosed in the present application is an apparatus capable of both COW and COS.
  • the carry-in portion of each substrate SQ, SC is provided at substantially the same position as that of the conventional apparatus.
  • the carry-in part and the carry-out part of the circular substrate SC are the same, but they may be separated. Even in that case, it is desirable that both the carry-in part and the carry-out part of the circular substrate SC are arranged on the near side toward the front of the bonding apparatus 10.
  • the wafer transfer robot 60 functions as an arm transfer unit, and is an articulated robot that transfers by holding the bottom surface of the circular substrate SC. As shown in FIGS. 1 and 2, the wafer transfer robot 60 is provided on the right side in the X direction of the bonding stage 12, in other words, in the middle of the transfer path D of the rectangular substrate SQ.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of the wafer transfer robot 60.
  • the wafer transfer robot 60 is not particularly limited as long as it has a wafer suction arm 74 at the tip and has a sufficient movable range.
  • the wafer transfer robot 60 includes a proximal arm 68 capable of rotating in the horizontal plane and linearly moving in the vertical direction, an intermediate arm 70 capable of rotating in the horizontal plane, and rotation in the horizontal plane. It is a horizontal articulated robot provided with a tip arm 72 capable of.
  • the wafer suction arm 74 is connected to the tip of the tip arm 72.
  • the wafer suction arm 74 has a plurality of suction holes 74a formed on the surface for sucking and holding the circular substrate SC.
  • the wafer transport robot 60 places the circular substrate SC on the upper surface of the wafer suction arm 74 for suction, and drives the plurality of arms 68 to 72 in this state.
  • the wafer suction arm 74 or the tip arm 72 to which the wafer suction arm 74 is attached functions as a substrate holding unit that holds the lower surface of the circular substrate SC when the circular substrate SC is transferred to the bonding stage.
  • the substrate holding unit (wafer suction arm 74 or tip arm 72) is retracted to a position where it does not interfere with the first transport mechanism in the first state in which the first transport mechanism is effective.
  • the wafer rotation mechanism 62 adjusts the direction (rotation angle) of the circular substrate SC by rotating the circular substrate SC transferred by the wafer transfer robot 60 as necessary. That is, when the semiconductor chip 100 is bonded to the circular substrate SC, it is necessary to align the direction (rotation angle) of the circular substrate SC with a specified direction.
  • the wafer rotation mechanism 62 includes a rotary table 76 on which the circular substrate SC being transferred is temporarily mounted, a camera 78 that images the circular substrate SC mounted on the rotary table 76, and the like.
  • a control unit (not shown) calculates the direction (rotation angle) of the temporarily mounted circular substrate SC based on the image captured by the camera 78, and rotates the rotary table 76 to obtain a specified direction. Let The circular substrate SC adjusted in the prescribed direction by the rotary table 76 is again held by the wafer transfer robot 60 and transferred to the bonding stage 12.
  • the wafer rotation mechanism 62 is located behind the wafer transfer robot 60 in the Y direction, and partially overlaps with the unloading conveyor 32 in the second state in the horizontal direction (see FIGS. 2 and 4). . However, as shown in FIG. 4, since the wafer rotation mechanism 62 is disposed above the unloading conveyor 32 in the second state, interference between the two is prevented.
  • the second transport mechanism 24 takes out the circular substrate SC from the carry-in / out unit 58, transports it to the wafer rotation mechanism 62 on the back side of the apparatus, and then transports it to the bonding stage 12 located substantially in the center of the apparatus.
  • the circular substrate SC after the bonding process is transported in the direction opposite to the carry-in route. That is, the second transport mechanism 24 takes out the circular substrate SC after the bonding process from the bonding stage 12 and then transports it to the wafer rotating mechanism 62 on the back side of the apparatus, and then carries in / out a loading / unloading unit 58 located on the front side of the apparatus. Transport to.
  • An arrow E in FIG. 2 indicates a transport path of the circular substrate SC by the second transport mechanism 24.
  • the wafer transfer robot 60 In the second state in which the circular substrate SC is transferred, the wafer transfer robot 60 is lifted by moving the proximal end arm 68 straight upward as shown in FIG. On the other hand, in the first state in which the rectangular substrate SQ is transferred, the wafer transfer robot 60 moves downward by moving the proximal end arm 68 straight upward and is positioned below the carry-out conveyor 32 as shown in FIG. . This makes it possible to switch between the first state and the second state while avoiding interference between the carry-out conveyor 32 and the wafer transfer robot 60.
  • the bonding apparatus 10 disclosed in the present application can handle both the rectangular substrate SQ and the circular substrate SC, and can execute both the COS method and the COW method. As a result, the cost and space can be greatly reduced as compared with the case where both the COS bonding apparatus and the COW bonding apparatus are prepared. Moreover, since the bonding apparatus 10 disclosed in the present application can switch the construction method to the COS method or the COW method according to the demand, when the demand for the COS method is high, the demand for the COW method is a device for COS. If it is high, it can be used as a COW device. As a result, according to the bonding apparatus 10 disclosed in the present application, the production flexibility can be further improved, and the non-operation time of the bonding apparatus 10 can be reduced, so that the production efficiency can be further improved.
  • both transfer paths D and E overlap in a section connecting the periphery of the wafer transfer robot 60 and the bonding stage 12. In this way, by partially overlapping the two types of transport paths D and E, the space required for securing the transport path can be reduced, and both the COS method and the COW method can be used.
  • the bonding apparatus 10 can be realized.
  • the transfer path of the carry-out conveyor 32 and the transfer path of the wafer transfer robot 60 are partially overlapped, but the paths may be overlapped at other locations.
  • the wafer transfer robot 60 may be disposed near the feeder 28, and the transfer path of the feeder 28 and the transfer path of the wafer transfer robot 60 may be partially overlapped.
  • the positions of the chip supply source 20 and the carry-in / out unit 58 are also changed as appropriate.
  • the carry-out conveyor 32 is used as a plane transfer unit that defines a plane transfer path for transferring the rectangular substrate SQ after the bonding process to the first carry-out unit 34. The structure of may be sufficient.
  • a mechanism that holds and conveys only the end of the rectangular substrate SQ with a frame a mechanism that sends out the rectangular substrate SQ along a planar conveyance path with a pair of rollers, and the like as a planar conveyance unit It may be used.
  • first transport mechanism 22 and the second transport mechanism 24 may be changed as appropriate.
  • the rail 31 of the suction arm mechanism 30 is extended, and the rectangular substrate SQ is moved from the beginning to the end. You may make it convey by.

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Abstract

ボンディング装置10は、矩形基板、および、円形基板のいずれであっても設置可能なボンディングステージ12と、前記矩形基板を、第一搬入部26から前記ボンディングステージ12に、また、前記ボンディングステージ12から第一搬出部34に、搬送する第一搬送機構22と、前記円形基板を、搬入出部58から前記ボンディングステージ12に、また、前記ボンディングステージ12から搬入出部58に、搬送する第二搬送機構24と、を備え、前記第一搬送機構22による第一搬送経路と、前記第二搬送機構24による第二搬送経路は、一部が重複している。

Description

ボンディング装置
 本願は、基板に対して半導体チップをボンディングするボンディング装置に関する。
 従来から、樹脂やガラス等からかなる矩形基板の表面に半導体チップをボンディングするボンディング装置が広く知られている。かかるボンディング装置では、矩形基板を、吸着部材を有したアームで吸着保持したり、コンベア等の平面搬送部の上に載置したりして搬送している。
 一方、近年、矩形基板ではなく、ウエハに代表される円形基板に半導体チップをボンディングすることも提案されている。矩形基板は、上面に接触可能な領域が設けられているが、円形基板は、その上面に接触することはできないことが多い。また、当然ながら、円形基板は、矩形基板と、その形状が大きく異なる。そのため、円形基板を搬送する際には、円形基板の裏面を吸着保持するアーム搬送部が必要となる。通常、アーム搬送部に設けられた吸着孔は、円形基板の形状に合わせて略円弧状に配されており、矩形基板の吸着保持に利用することは難しい。
 その結果、従来、矩形基板を取り扱うボンディング装置では、円形基板を取り扱うことができず、円形基板を取り扱うボンディング装置では、矩形基板を取り扱うことができなかった。そのため、双方の基板を取り扱うユーザは、矩形基板用のボンディング装置と、円形基板用のボンディング装置の両方を用意する必要があり、大きな設置スペースと、多額のコスト負担が必要となっていた。
 そこで、本願では、矩形基板および円形基板の双方に対してボンディングでき、小型化が図れるボンディング装置を開示する。
 本願が開示するボンディング装置は、矩形基板、および、円形基板のいずれであっても設置可能なボンディングステージと、前記矩形基板を、第一搬入部から前記ボンディングステージに、また、前記ボンディングステージから第一搬出部に、搬送する第一搬送機構と、前記円形基板を、第二搬入部から前記ボンディングステージに、また、前記ボンディングステージから第二搬出部に、搬送する第二搬送機構と、を備え、前記第一搬送機構による第一搬送経路と、前記第二搬送機構による第二搬送経路は、一部が重複している、ことを特徴とする。
 第一搬送経路と第二搬送経路を一部重複させることで、搬送経路確保に必要なスペースを低減できる。その結果、矩形基板および円形基板の双方に対してボンディング可能でありながら、小型のボンディング装置が得られる。
 なお、ここで、「重複」とは、第一搬送経路および第二搬送経路それぞれの一部が同じ位置において同じ方向に向かう場合だけでなく、第一搬送経路と第二搬送経路とが交差して、点状にのみ重複する場合も含む。また、重複とは、少なくとも水平方向範囲が重複していればよく、上下方向範囲は、必ずしも重複していなくてもよい。
 また、前記第一搬送機構が有効かつ前記第二搬送機構が無効の第一状態と、前記第一搬送機構が無効かつ前記第二搬送機構が有効の第二状態と、に切り替え可能であってもよい。
 かかる構成とすることで、取り扱う基板種類を矩形基板または円形基板に切り替えることができる。
 また、前記第一搬送機構は、前記矩形基板が搬送される平面経路を規定する平面搬送部を有し、前記第二搬送機構は、前記円形基板を搬送するアーム搬送部を有し、前記平面搬送部が移動することで、前記第一状態と前記第二状態とが切り替えられるようにしてもよい。
 かかる構成とすることで、第一搬送機構と第二搬送機構との干渉を防ぎつつ、矩形基板および円形基板の双方を選択的に搬送できる。
 また、前記平面搬送部は、その長手方向に延びる軸を中心として揺動して移動可能であり、前記アーム搬送部は、昇降可能であり、前記第一状態において、前記アーム搬送部は、降下するとともに、前記平面搬送部は、前記アーム搬送部の上方に位置し、前記第二状態において、前記アーム搬送部は上昇するとともに、前記平面搬送部は、前記アーム搬送部の側方に位置するようにしてもよい。
 また、前記平面搬送部は、前記矩形基板を前記ボンディングステージから第一搬出部に搬送する搬出平面搬送部であり、前記アーム搬送部は、前記ボンディングステージから第一搬出部までの途中に配されていてもよい。
 また、前記第一搬入部および第一搬出部は、前記ボンディング装置の正面向かって左右両側に設けられており、前記第一搬送経路は、左右方向に延びており、前記第二搬入部および第二搬出部は、前記ボンディング装置の正面向かって手前側に設けられており、前記第二搬送経路は、1回以上屈曲していてもよい。
 かかる構成とすることで、矩形基板の搬入部および搬出部の位置が既存の矩形基板用のボンディング装置と同じになり、円形基板の搬入部および搬出部の位置が既存の円形基板用のボンディング装置と同じになるため、ユーザが、既存の装置と同様に扱うことができる。
 また、前記円形基板は、ウエハであってもよい。
 また、前記ボンディングステージは、ベース部と、前記ベース部に対して着脱自在であり、取り扱う基板種類に応じて択一的に選択されて前記ベース部に装着されるアダプタと、を備えてもよい。
 かかる構成とすることで、一つのボンディングステージで、種々の基板に対応することができる。
 また、前記第二状態において前記円形基板を前記ボンディングステージに搬送する際に、前記円形基板の下面を保持する基板保持部を更に備え、前記基板保持部は、前記第一状態において、前記第一搬送機構と干渉しない位置に退避してもよい。
 本願で開示するボンディング装置によれば、第一搬送経路と第二搬送経路を一部重複させることで、搬送経路確保に必要なスペースを低減できる。その結果、矩形基板および円形基板の双方に対してボンディング可能でありながら、小型のボンディング装置が得られる。
第一状態のボンディング装置の概略平面図である。 第二状態のボンディング装置の概略平面図である。 図1のA方向視図である。 図2のB方向視図である。 ボンディングステージの概略断面図である。 吸着アームの概略構成を示す図である。 吸着アームの他の例を示す図である。 ウエハ搬送ロボットの概略斜視図である。
 以下、ボンディング装置10の構成について図面を参照して説明する。図1は、第一状態のボンディング装置10の概略平面図であり、図2は、第二状態のボンディング装置10の概略平面図である。また、図3は、図1のA方向視図、図4は、図2のB方向視図である。
 このボンディング装置10は、基板SQ,SCの上面に、1以上の半導体チップ100をボンディングする装置である。ボンディング装置10は、平面視略矩形である矩形基板SQ、および、平面視略円形の円形基板SCの双方が取り扱い可能となっている。矩形基板SQに半導体チップ100をボンディングする場合、ボンディング装置10は、図1、図3に示す第一状態となる。円形基板SCに半導体チップ100をボンディングする場合、ボンディング装置10は、図2、図4に示す第二状態となる。
 矩形基板SQは、樹脂やガラス等からなる。矩形基板SQは、部分的に、接触可能な部分を有しており、後述する吸着アーム36は、当該接触可能な部分を吸着保持する。この矩形基板SQに半導体チップ100をボンディングする工法を以下では、「COS」(Chip On Substrate)と呼ぶ。
 円形基板SCは、主に、ウエハである。円形基板SCの表面は、清浄に保つことが要求されており、接触できない。そのため、円形基板SCを搬送する際には、当該円形基板SCの裏面が吸着保持される。また、円形基板SCの周縁には、当該円形基板SCの向き(回転角度)を調整するためのマーカとして、オリエンテーションフラットと呼ばれる直線部、または、ノッチと呼ばれる切欠き部が設けられている。この円形基板SCに半導体チップ100をボンディングする工法を以下では、「COW」(Chip On Wafer)と呼ぶ。本願で開示するボンディング装置10は、COS工法およびCOW工法の双方が実施可能となっている。
 ボンディング装置10は、この矩形基板SQ、円形基板SCの双方が載置可能なボンディングステージ12を備えている。ボンディングステージ12は、図示しない駆動機構により、水平方向(図1、図2のX方向およびY方向)に移動できる。図5は、ボンディングステージ12の概略断面図である。ボンディングステージ12は、ベース部14の上面にアダプタ16を装着して構成される。ベース部14の上面には、図示しない吸引ポンプに連結された吸引凹部14aが形成されている。
 アダプタ16は、吸引凹部14aを完全に覆えるサイズの平板部材で、ベース部14に対して着脱自在となっている。アダプタ16は、取り扱う基板SQ,SCのサイズや形状に応じて、複数種類用意されており、適宜、択一的に選択されたアダプタ16が、ベース部14に取り付けられる。アダプタ16には、対応する基板SQ,SCのサイズおよび形状に応じた吸引孔16aが複数形成されている。アダプタ16の上に載置された基板SQ,SCは、当該吸引孔16a、吸引凹部14aを介して、吸引保持される。アダプタ16の吸引孔16aの個数および位置は、取り扱う基板SQ,SCのサイズおよび形状に応じた個数および位置となっている。このように、本願で開示するボンディング装置10では、取り扱う基板SQ,SCのサイズおよび形状に応じて、アダプタ16を交換できるため、一つのボンディングステージ12で、種々の基板SQ,SCを適切に保持できる。
 ボンディングステージ12の真上には、ボンディングヘッド(図示せず)が設けられている。ボンディングヘッドは、チップ供給機構18により供給された半導体チップ100を、基板SQ,SCにボンディングする。このボンディングヘッドは、COS工法、COW工法の双方に利用できるようになっている。ただし、必ずしも、一つのボンディングヘッドで、COS工法およびCOW工法の双方に対応できる必要はなく、COS工法用のボンディングヘッドとは別に、COW工法用のボンディングヘッドを設けるようにしてもよい。
 チップ供給機構18は、チップ供給源20にある半導体チップ100を、ピックアップして、搬送し、ボンディングヘッドに供給する。このチップ供給機構18の構成としては、公知の従来技術を利用できるため、ここで、詳説は、省略する。図1、図2に示すように、チップ供給源20は、ボンディングステージ12よりも手前側かつX方向横側に設けられている。チップ供給機構18は、チップ供給源20においてピックアップした半導体チップ100を、X方向に搬送した後、Y方向のボンディングステージ12側に搬送する。図1、図2における矢印Cは、半導体チップ100の搬送経路を示している。ボンディングヘッドは、チップ供給機構18から、半導体チップ100を受け取り、基板SQ,SCにボンディングする。
 矩形基板SQは、第一搬送機構22により、円形基板SCは、第二搬送機構24により、それぞれ搬送される。はじめに、第一搬送機構22について、図1、図3を参照して説明する。矩形基板SQを搬送する際には、第一搬送機構22が有効、かつ、第二搬送機構24が無効の第一状態となる。
 第一搬送機構22は、第一搬入部26、フィーダ28、吸着アーム機構30、搬出コンベア32、第一搬出部34等を備えている。第一搬入部26および第一搬出部34は、ボンディングステージ12を挟んでX方向両側、すなわち、ボンディング装置10の正面向かって左右両側に設けられている。第一搬入部26は、矩形基板SQを、フィーダ28に供給するローダ(図示せず)を有しており、第一搬出部34は、搬出コンベア32により搬送されてきた矩形基板SQを受け取るアンローダ(図示せず)を有している。
 フィーダ28により供給された矩形基板SQは、フィーダ28によりX方向下流側(図1の図面右側、ボンディングステージ12側)へと送られる。なお、フィーダ28は、コンベアのような機構でもよいし、矩形基板SQを挟持して下流に送りだすローラ対を複数有した送り機構でもよい。
 吸着アーム機構30は、フィーダ28により送られた矩形基板SQをボンディングステージ12に載置し、また、ボンディング処理後の矩形基板SQを、搬出コンベア32に搬送する。この吸着アーム機構30は、X方向に延びるレール31と、当該レール31に沿って移動する吸着アーム36と、を備えている。レール31は、ボンディングステージ12を挟んでチップ供給機構18のY方向反対側に配されている。
 図6は、吸着アーム36の概略構成を示す図である。吸着アーム36は、レール31に沿って移動する移動ブロック40と、当該移動ブロック40に固着された基端部42と、当該基端部42からY方向手前側(ボンディングステージ12側)に延びる複数(図示例では4本)のアーム44と、を備えている。各アーム44は、中空構造となっており、その内部には、吸引配管48が内蔵されている。また、各アーム44の底面には、複数(図示例では2個)の吸引孔46が形成されている。吸引配管48は、この吸引孔46と図示しない吸引ポンプとを連通する。矩形基板SQの上面は、この吸引孔46および吸引配管48を介して、吸引保持される。
 なお、図7に示すように、各吸引孔46に連通される吸引配管48の途中にバルブ50を設け、当該バルブ50を開閉することで、吸引可能な吸引孔46を切り替えられるようにしてもよい。かかる構成とすることで、取り扱う矩形基板SQのサイズが変わっても、エア漏れを防止しつつ矩形基板SQを好適に、保持できる。
 搬出コンベア32は、ボンディング処理後の矩形基板SQを第一搬出部34に搬送するための平面搬送路を規定する平面搬送部として機能する。搬出コンベア32は、一対のローラに掛け渡された無端の環状ベルトを有しており、ローラをモータで回転駆動することで、環状ベルトの上面が下流方向に移動する。吸着アーム36は、ボンディング処理後の矩形基板SQを、この環状ベルトの上面に載置する。環状ベルトの上面に載置された矩形基板SQは、搬出コンベア32の下流端まで搬送され、アンローダにより、第一搬出部34に回収される。
 ここで、搬出コンベア32は、第一状態(矩形基板SQを取り扱う場合)では、図1、図3に示すように、ボンディングステージ12と第一搬出部34の間、かつ、ウエハ搬送ロボット60の上方に位置している。この場合、矩形基板SQは、X方向、かつ、ボンディングステージ12を経由する直線状の経路D(図1参照)に沿って搬送される。一方、搬出コンベア32は、第二状態(円形基板SCを取り扱う場合)では、図2、図4に示すように、ウエハ搬送ロボット60の側方、すなわち、Y方向奥側に退避する。換言すれば、搬出コンベア32は、矩形基板SQの搬送経路Dと平行な軸回りに揺動可能となっている。
 このように、搬出コンベア32を揺動させるために、搬出コンベア32のX方向両端は、一対のリンク部材54および支持部材56を介して、フレーム52に取り付けられている(図3、図4参照)。フレーム52は、例えば、断面略ロ字状のアングル部材を組み合わせて構成されている。このフレーム52には、支持部材56が固着されている。支持部材56は、一対のリンク部材54の一端が回転自在に取り付けられている。また、支持部材56の内部には、当該リンク部材54を回転させるためのモータ(図示せず)等も設けられている。
 リンク部材54は、一端が支持部材56に、他端が搬出コンベア32のX方向端部に回転自在に取り付けられている。このリンク部材54が、一端近傍に設けられた回転軸Ra,Rbを中心として回転することで、搬出コンベア32が、搬送経路Dと平行な軸回りに揺動する。なお、搬出コンベア32のX方向端部には、二本のリンク部材54が、Y方向に間隔を開けて取り付けられている。そのため、当該リンク部材54の回転に伴い搬出コンベア32が揺動しても、搬出コンベア32の姿勢は変わらず、矩形基板SQが載置される環状ベルトの上面は真上を向いた状態のままとなる。
 次に、第二搬送機構24について図2、図4を参照して説明する。第二搬送機構24は、搬入出部58、ウエハ搬送ロボット60、ウエハ回転機構62等を備えている。搬入出部58は、円形基板SCの搬入部(第二搬入部)であるとともに、搬出部(第二搬出部)であり、ボンディング処理前およびボンディング処理後の円形基板SCを収容する。複数の円形基板SCは、搬入出部58において、Z方向に間隔をあけて積層されている。搬入出部58は、図2から明らかな通り、ウエハ搬送ロボット60や搬出コンベア32よりも、Y方向手前側、すなわち、ボンディング装置10の正面向かって手前側に設けられている。
 このように円形基板SCの搬入出部58を正面向かって手前側、矩形基板SQの第一搬入部26および第一搬出部34を正面向かって左右両側に配置するのは、既存のボンディング装置に合わせるためである。すなわち、現在、市場には、COW用のボンディング装置や、COS用のボンディング装置が流通している。従来のCOW用のボンディング装置の多くは、円形基板SCの搬入部および搬出部を、装置の正面向かって手前側に配している。また、従来のCOS用のボンディング装置の多くは、矩形基板SQの搬入部を、装置の正面向かって左側に、搬出部を装置の正面向かって右側に配している。本願で開示するボンディング装置10は、COWおよびCOSの双方が可能な装置であるが、ユーザが、従来のCOW用装置およびCOS用装置と同様に、扱えるように、各基板SQ,SCの搬入部および搬出部の位置を、従来装置とほぼ同じ位置に設けている。
 なお、本例では、円形基板SCの搬入部と搬出部を同じにしているが、これらは、分離されてもよい。その場合であっても、円形基板SCの搬入部および搬出部は、いずれも、ボンディング装置10の正面向かって手前側に配されることが望ましい。
 ウエハ搬送ロボット60は、アーム搬送部として機能するもので、円形基板SCの底面を吸着保持して搬送する多関節ロボットである。ウエハ搬送ロボット60は、図1、図2に示す通り、ボンディングステージ12のX方向右側、換言すれば矩形基板SQの搬送経路Dの途中に設けられている。
 図8は、ウエハ搬送ロボット60の概略斜視図である。ウエハ搬送ロボット60は、先端にウエハ吸着アーム74を備え、十分な可動範囲を有しているのであれば、特に限定されない。図8の図示例では、ウエハ搬送ロボット60は、水平面内での回転および上下方向の直進が可能な基端アーム68と、水平面内での回転が可能な中間アーム70と、水平面内での回転が可能な先端アーム72と、を備えた水平多関節ロボットである。
 先端アーム72の先端にウエハ吸着アーム74が接続されている。ウエハ吸着アーム74は、その表面に、円形基板SCを吸着保持するための吸着孔74aが複数形成されている。円形基板SCを搬送する際、ウエハ搬送ロボット60は、ウエハ吸着アーム74の上面に円形基板SCを載置して吸着し、その状態で、複数のアーム68~72を駆動させる。したがって、このウエハ吸着アーム74または当該ウエハ吸着アーム74が取り付けられた先端アーム72が、円形基板SCをボンディングステージに搬送する際に、当該円形基板SCの下面を保持する基板保持部として機能する。この基板保持部(ウエハ吸着アーム74または先端アーム72)は、後述するように、第一搬送機構が有効となる第一状態の際には、第一搬送機構と干渉しない位置に退避する。
 ウエハ回転機構62は、ウエハ搬送ロボット60で搬送された円形基板SCを必要に応じて回転させて、円形基板SCの向き(回転角度)を調整する。すなわち、円形基板SCに半導体チップ100をボンディングする場合には、当該円形基板SCの向き(回転角度)を規定の向きに揃える必要がある。
 ウエハ回転機構62は、搬送途中の円形基板SCが一時的に載置される回転テーブル76や、当該回転テーブル76に載置された円形基板SCを撮像するカメラ78等、を備えている。図示しない制御部は、カメラ78で撮像された画像に基づいて、一時的に載置された円形基板SCの向き(回転角度)を算出し、規定の向きにするために、回転テーブル76を回転させる。回転テーブル76により規定の向きに調整された円形基板SCは、ウエハ搬送ロボット60で再度、保持され、ボンディングステージ12に搬送される。
 ここで、ウエハ回転機構62は、ウエハ搬送ロボット60よりも、Y方向奥側に位置しており、第二状態の搬出コンベア32と水平方向において、一部重複する(図2、図4参照)。しかし、図4に示す通り、ウエハ回転機構62は、第二状態の搬出コンベア32よりも上方に配置されているため、両者の干渉は防止されている。
 第二搬送機構24は、円形基板SCを、搬入出部58から取り出した後、装置奥側のウエハ回転機構62に搬送し、その後、装置略中央に位置するボンディングステージ12に搬送する。ボンディング処理後の円形基板SCは、搬入経路と逆向きに搬送される。すなわち、第二搬送機構24は、ボンディング処理後の円形基板SCを、ボンディングステージ12から取り出した後、装置奥側のウエハ回転機構62に搬送し、その後、装置手前側に位置する搬入出部58に搬送する。図2における矢印Eは、第二搬送機構24による円形基板SCの搬送経路を示している。
 なお、ウエハ搬送ロボット60は、円形基板SCを搬送する第二状態においては、図4に示すように、基端アーム68を上方に直進させることで上昇する。一方、矩形基板SQを搬送する第一状態においては、ウエハ搬送ロボット60は、図3に示すように、基端アーム68を上方に直進させることで降下し、搬出コンベア32の下側に位置する。これにより、搬出コンベア32とウエハ搬送ロボット60との干渉を避けつつ、第一状態および第二状態の切り替えが可能となる。
 以上の説明から明らかなとおり、本願で開示するボンディング装置10は、矩形基板SQおよび円形基板SCの双方が取り扱い可能であり、COS工法およびCOW工法の双方が実行可能となっている。その結果、COS用ボンディング装置およびCOW用ボンディング装置の双方を用意する場合に比して、コストやスペースを大幅に低減できる。また、本願で開示するボンディング装置10は、需要に応じて工法をCOS工法またはCOW工法に切り替えることができるため、COS工法の需要が高い場合には、COS用の装置として、COW工法の需要が高い場合にはCOW用の装置として用いることができる。結果として、本願で開示するボンディング装置10によれば、生産のフレキシビリティをより向上でき、また、ボンディング装置10の無稼働時間を低減できるため、生産効率をより向上できる。
 また、図2の経路Eと図1の経路Eを比較すると明らかな通り、第一搬送機構22による搬送経路Dの一部と、第二搬送機構24による搬送経路Eの一部は、互いに重複している。具体的には、両搬送経路D,Eは、ウエハ搬送ロボット60周辺と、ボンディングステージ12と、を結ぶ区間において重複している。このように、二種類の搬送経路D,Eを部分的に重複させることで、搬送経路確保のために必要なスペースが低減でき、COS工法およびCOW工法の双方に対応可能でありながら、小型のボンディング装置10が実現できる。
 なお、これまで説明した構成は、いずれも一例であり、第一搬送機構による矩形基板SQの搬送経路の少なくとも一部が、第二搬送機構による円形基板SCの搬送経路の少なくとも一部と重複しているのであれば、その他の構成は適宜変更されてもよい。ここで、「重複」とは、本例のように、二つの経路D,Eの一部が同じ位置で同じ方向に延びている場合だけでなく、二つの経路が交差し、点状にのみ重複している場合も含む。また、「重複」とは、少なくとも水平方向範囲が部分的に一致していればよく、上下方向には、ずれていてもよい。
 また、本例では、搬出コンベア32の搬送経路と、ウエハ搬送ロボット60の搬送経路と、を部分的に重複させているが、他の箇所において、経路を重複させてもよい。例えば、ウエハ搬送ロボット60をフィーダ28近傍に配置し、フィーダ28の搬送経路とウエハ搬送ロボット60の搬送経路とを部分的に重複させてもよい。その場合には、チップ供給源20や搬入出部58の位置も、適宜、変更する。また、本例では、搬出コンベア32を、ボンディング処理後の矩形基板SQを第一搬出部34に搬送するための平面搬送路を規定する平面搬送部として用いているが、平面搬送部は、他の構成でもよい。例えば、搬出コンベア32に替えて、フレームで矩形基板SQの端部のみを保持して搬送する機構や、一対のローラで矩形基板SQを平面搬送路に沿って送り出す機構等を、平面搬送部として用いてもよい。
 また、第一搬送機構22および第二搬送機構24の構成も適宜、変更されてもよく、例えば、吸着アーム機構30のレール31を延ばし、矩形基板SQは、最初から最後まで、吸着アーム機構30で搬送するようにしてもよい。
 10 ボンディング装置、12 ボンディングステージ、14 ベース部、16 アダプタ、18 チップ供給機構、20 チップ供給源、22 第一搬送機構、24 第二搬送機構、26 第一搬入部、28 フィーダ、30 吸着アーム機構、32 搬出コンベア、34 第一搬出部、36 吸着アーム、44 アーム、46 吸引孔、48 吸引配管、50 バルブ、52 フレーム、54 リンク部材、56 支持部材、58 搬入出部、60 ウエハ搬送ロボット、62 ウエハ回転機構、68 基端アーム、70 中間アーム、72 先端アーム、74 ウエハ吸着アーム、76 回転テーブル、78 カメラ、100 半導体チップ。
 

Claims (9)

  1.  矩形基板、および、円形基板のいずれであっても設置可能なボンディングステージと、
     前記矩形基板を、第一搬入部から前記ボンディングステージに、また、前記ボンディングステージから第一搬出部に、搬送する第一搬送機構と、
     前記円形基板を、第二搬入部から前記ボンディングステージに、また、前記ボンディングステージから第二搬出部に、搬送する第二搬送機構と、
     を備え、
     前記第一搬送機構による第一搬送経路と、前記第二搬送機構による第二搬送経路は、一部が重複している、
     ことを特徴とするボンディング装置。
  2.  請求項1に記載のボンディング装置であって、
     前記第一搬送機構が有効かつ前記第二搬送機構が無効の第一状態と、前記第一搬送機構が無効かつ前記第二搬送機構が有効の第二状態と、に切り替え可能である、
     ことを特徴とするボンディング装置。
  3.  請求項2に記載のボンディング装置であって、
     前記第一搬送機構は、前記矩形基板が搬送される平面経路を規定する平面搬送部を有し、
     前記第二搬送機構は、前記円形基板を搬送するアーム搬送部を有し、
     前記平面搬送部が移動することで、前記第一状態と前記第二状態とが切り替えられる、
     ことを特徴とするボンディング装置。
  4.  請求項3に記載のボンディング装置であって、
     前記平面搬送部は、その長手方向に延びる軸を中心として揺動して移動可能であり、
     前記アーム搬送部は、昇降可能であり、
     前記第一状態において、前記アーム搬送部は、降下するとともに、前記平面搬送部は、前記アーム搬送部の上方に位置し、
     前記第二状態において、前記アーム搬送部は、上昇するとともに、前記平面搬送部は、前記アーム搬送部の側方に位置する、
     ことを特徴とするボンディング装置。
  5.  請求項4に記載のボンディング装置であって、
     前記平面搬送部は、前記矩形基板を前記ボンディングステージから第一搬出部に搬送する搬出平面搬送部であり、
     前記アーム搬送部は、前記ボンディングステージから第一搬出部までの途中に配されている、
     ことを特徴とするボンディング装置。
  6.  請求項5に記載のボンディング装置であって、
     前記第一搬入部および第一搬出部は、前記ボンディング装置の正面向かって左右両側に設けられており、前記第一搬送経路は、左右方向に延びており、
     前記第二搬入部および第二搬出部は、前記ボンディング装置の正面向かって手前側に設けられており、前記第二搬送経路は、1回以上屈曲している、
     ことを特徴とするボンディング装置。
  7.  請求項1から5のいずれか1項に記載のボンディング装置であって、
     前記円形基板は、ウエハであることを特徴とするボンディング装置。
  8.  請求項1から6のいずれか1項に記載のボンディング装置であって、
     前記ボンディングステージは、
     ベース部と、
     前記ベース部に対して着脱自在であり、取り扱う基板種類に応じて択一的に選択されて前記ベース部に装着されるアダプタと、
     を備えることを特徴とするボンディング装置。
  9.  請求項2から6のいずれか1項に記載のボンディング装置であって、
     前記第二状態において前記円形基板を前記ボンディングステージに搬送する際に、前記円形基板の下面を保持する基板保持部を更に備え、
     前記基板保持部は、第一状態において、前記第一搬送機構と干渉しない位置に退避することを特徴とするボンディング装置。
     
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