KR101143227B1 - 포일에서 반도체칩을 분리하는 방법 및 반도체칩 장착장치 - Google Patents

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Abstract

포일(4)에서 반도체칩(1)을 분리하고, 상기 포일(4)에서 반도체칩(1)을 피킹하는 것이 칩 이젝터(6)의 도움으로 이루어지며, 상기 칩 이젝터(6)는 그 표면(17)이 오목면으로 형성되고 칩 이젝터(16)의 표면(9)에서 돌출하는 스트리핑 에지(18)에서 끝나는 경사부(16), 및 스트리핑 에지(18) 옆에 마련되어 있고 홈들(12)을 갖는 지지부(13)를 구비한다. 진공은 상기 홈들(12)에 가해질 수 있다. 반도체칩(1)을 포일(4)에서 분리 및 피킹(picking)하는 것은, 칩 이젝터(6)의 표면(9)에서 돌출된 스트리핑 에지(18) 위로 포일(4)을 끌어당기기 위해 웨이퍼 테이블(5)이 칩 이젝터에 대하여 이동하고 이에 의해 반도체칩(1)이 일시적으로 포일(4)에서 최소한 부분적으로 분리되어 지지부(13)위의 포일(4)에 놓여지고, 칩 그리퍼(7)가 지지부(13)위에 놓여진 반도체칩(1)을 피킹하는 것에 의해 이루어진다.
반도체, 포일, 분리

Description

포일에서 반도체칩을 분리하는 방법 및 반도체칩 장착장치{METHOD FOR DETACHING A SEMICONDUCTOR CHIP FROM A FOIL AND APPARATUS FOR MOUNTING SEMICONDUCTOR CHIPS}
도 1은 본 발명에 따른 칩 이젝터를 포함하는 반도체칩 장착 장치를 도시하며,
도 2는 칩 이젝터의 평면도를 도시하며,
도 3은 도 2에서 선 I-I을 따른 칩 이젝터의 단면도를 도시하며,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1방법에 따라, 반도체칩이 포일에서 분리된 후, 칩 그리퍼에 의해 분리된 반도체칩이 피킹되는 동안의 연속적인 스탭샷(snapshots)을 도시하며,
도 10은 칩 이젝터의 또 다른 실시예를 도시하며,
도 11은 니들 블럭을 구비한 칩 이젝터를 도시하며,
도 12 내지 도 13은 니들의 도움으로 반도체칩을 피킹하는 과정을 도시하며, 그리고
도 14 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 방법에 따라 반도체칩을 분리하는 동안의 스냅샷을 도시한다.
본 발명은 포일(foil)에서 반도체칩 분리방법, 이 방법을 수행하기에 적합한 반도체칩 장착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이러한 장착장치로 처리하기 위해, 반도체칩은 프레임에 지지되며 또한 거래계에서는 테입(tape)으로 알려진 포일 위에 놓여진다. 반도체칩은 포일에 부착된다. 포일을 구비한 프레임은 이동가능한 웨이퍼 테이블에 의해 수용된다. 웨이퍼 테이블은 주기적으로 이동함으로써, 하나의 반도체칩은 차례로 첫 번째 지점(A)에 놓여지고, 그런 다음 놓여진 반도체칩은 칩 그리퍼에 의해 픽업(pick up)되어 기판 위의 두 번째 지점(B)에 놓여진다. 포일에서 반도체칩의 제거작업은 상기 포일 하부에 배치된 칩 이젝터(chip ejector)(거래계에서는 다이 이젝터(die ejector)로 알려진)에 의해 지원된다. 이렇게 함으로써, 일반적으로 칩 이젝터에 마련되어 있는 하나 이상의 니들이 반도체칩을 포일에서 분리하는 것을 돕는다.
미국특허 US 4,921,564호는 반도체칩을 포일로부터 분리한 후, 니들의 도움 없이 칩 그리퍼를 이용하여 반도체칩을 피킹하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법의 경우, 반도체칩 및 포일은 가열가능한 플레이트 위에 놓여진다. 포일을 향하는 면에서, 상기 플레이트는 진공상태의 공동을 갖는다. 반도체칩이 장착될 때, 한편으로는, 공동이 진공상태가 됨으로써, 포일이 공동에 끌려들어가서 포일 중 일부가 반도체칩에서 분리된다. 다른 한편으로는, 반도체칩의 포일과의 점착정도를 추가적으로 감소시키기 위해, 포일을 50℃에서 65℃ 정도로 가열시킨다. 상기 방법은 수 많은 반도체칩들에 적용될 수 있지만, 그러나 비교적 크지만 매우 얇은 반도체칩 의 경우에는, 진공상태를 만들어 포일을 제거할 때, 상기 반도체칩이 상승한 후 다시 포일 위에 떨어지는 일이 종종 발생하는 데, 이에 의해 인접한 반도체칩과 겹쳐질 수도 있다.
분리될 반도체칩의 두께는 계속해서 감소하고 있다. 최근, 대부분의 경우에 있어서, 반도체칩의 두께는 75 내지 50㎛의 더욱 감소된 두께로의 추세에 따라 이미 그 두께는 100㎛정도가 되었다. 이에 추가적으로, 웨이퍼의 배면에는 점착층이 있다. 따라서 반도체칩이 웨이퍼에 점착되는 정도가 증가된다. 상술한 니들을 이용한 반도체칩을 분리하는 기술은 한계에 도달하고 있다. US 4,921,564호에 따른 진공의 포일분리 기술은 또한 더 이상 진행될 수 없다. 포일은 필요온도인 50℃～65℃로 더 이상 가열될 수 없다. 왜냐하면, 상기 온도에서는 점착층이 이미 굳어버려서 반도체칩이 포일에 훨씬 잘 붙어버리기 때문이다.
미국특허 US 6,561,743호는 반도체칩을 포일에서 분리하는 또 다른 방법을 개시한다. 이 방법의 경우, 분리될 반도체칩을 구비한 포일이 에지(edge) 위로 당여지며, 이에 의해 반도체칩 및 포일은 에지에서 서로 분리된다. 반도체칩이 완전히 포일로부터 분리되기 전, 포일의 분리가 중단된다. 포일로부터 반도체칩의 분리를 제어하기 위해, 칩 그리퍼는 우선 반도체칩상으로 하강하고, 진공이 반도체칩에 가해진다. 그런 다음, 반도체칩이 완전히 포일로부터 분리될 때까지, 포일은 에지 위로 끌어올려진다. 미국특허출원 US 2002/0129899호는 위와 유사한 방법을 개시한다. 상기 방법들은 분리시키기 위해 필요한 에지의 높이가 약 1.5mm가 되어야 하기 때문에, 인접한 반도체칩이 손상될 수 있다는 단점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 인접한 반도체칩의 손상 없이 반도체칩을 포일로부터 분리할 수 있는 포일에서 반도체칩을 분리하기 위한 강인(robust)방법 및 반도체 장착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
포일에 점착된 얇은 반도체칩을 장착하기 위한 본 발명에 따른 장치는 반도체칩을 구비한 포일을 수용하는 웨이퍼 테이블, 및 상기 포일을 향하는 표면에서 스트리핑 에지(stripping edge)로 분리될 반도체칩의 폭에 대응되는 경사부를 갖는 칩 이젝터(chip ejector)를 포함한다. 상기 경사부의 표면은 오목하고, 경사부의 스트리핑 에지에서 최대 높이 약 0.3mm에 달한다. 바람직하게는, 상기 표면은 일정한 곡률을 갖는 원통의 원주면이다. 경사부의 오목한 형상의 경우, 반도체칩 밑면과 포일과의 각도는 경사부의 스트리핑 에지에서 증가하기 때문에, 반도체칩으로부터 포일을 분리하는 데 필요한 힘은 줄어들게 된다. 따라서, 스트리핑 에지의 높이는 0.3 내지 0.4mm 정도의 지정 높이로 감소될 수 있다. 스트리핑 에지의 옆에는 홈들을 구비하는 지지부가 있다. 홈들은 분리방향과 평행한 방향 또는 스트리핑 에지와 수직한 방향으로 각각 형성되어 있고, 진공이 이들에 가해진다. 웨이퍼 테이블은 두개의 직교 방향으로 이동할 수 있다.
기판 상에 반도체칩을 장착하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 반도체칩을 구비한 포일을 수용하는 웨이퍼 테이블; 홈들을 갖춘 지지부 및 경사부를 구비한 표면을 구비하는 칩 이젝터로서, 경사부의 표면은 오목하게 형성되고 칩 이젝터의 표면으로부터 돌출된 스트리핑 에지에서 종단되는 칩 이젝터; 상기 칩 이젝터에 대하여 움직일 수 있는 웨이퍼 테이블; 지지부 상에 놓여진 반도체칩을 포일로부터 피킹하여, 반도체칩을 기판 상에 올려놓는 칩 그리퍼를 기본적으로 포함한다.
여기서, 스트리핑 에지는 칩 이젝터의 표면으로부터 최대 0.4 mm 돌출될 수 있다.
여기서, 홈들은 스트리핑 에지에 수직하게 연장될 수 있다.
여기서, 경사부의 오목한 표면은 그 길이방향 축이 스트리핑 에지에 평행하게 연장되는 실린더의 표면이 될 수 있다.
기판 상에 반도체칩을 장착하기 위한 본 발명에 따른 장치는 스트리핑 에지의 높이를 조절하는 수단을 더 포함할 수 있다.
기판 상에 반도체칩을 장착하기 위한 본 발명에 따른 장치는 경사부에 초음파를 가하는 초음파 변환기를 더 포함할 수 있다.
반도체칩을 포일로부터 분리시켜 칩 그리퍼로 픽업(pick up)하는 과정은 다 음과 같다.: 우선, 경사부와 관련하여 분리될 제1 반도체칩을 정렬시키기 위하여 세 단계가 수행된다.
1. 분리될 제1 반도체칩의 전면 모서리(front edge)가 경사부의 스트리핑 에지와 평행이 될 때까지, 제1방향으로 웨이퍼 테이블을 이동시키는 단계
2. 분리될 제1 반도체칩이 경사부의 측면 에지에 대하여 중심이 맞춰질 때까지, 제2방향으로 웨이퍼 테이블을 이동시키는 단계
3. 지지부에 대하여 포일을 끌어당기기 위해, 지지부의 홈들에 진공을 가하는 단계
다음 과정은, 포일로부터 제1 반도체칩이 분리된 후, 칩 그리퍼에 의해 피킹되기 위해 놓여지는 과정이다.
4. 일반적으로 분리될 반도체칩의 길이보다 약 1-2mm 정도 긴 지정 거리만큼 웨이퍼 테이블을 제1방향으로 이동시키는 단계
이 단계의 경우, 포일은 경사부의 스트리핑 에지 위로 견인된다. 반도체칩은 포일과 함께 이동한다. 이렇게 함으로써, 포일은 반도체칩의 밑면으로부터 분리된다. 포일로부터 분리되는 반도체칩의 일부는 한쪽 면에서만 지지되는 플레이트와 같이 어떤 각도로 공중에 매달린다. 반도체칩의 후방 단부가 경사부의 스트리핑 에지에 도달할 때, 반도체칩은 포일위로 다시 떨어진다. 그러나 반도체칩은 포일이 지지부의 홈으로 빨려 들어가는 지지부 위에 위치한다. 따라서 반도체칩 및 포일과의 점착은 훨씬 줄어들게 된다.
전방 이송의 길이가 분리될 반도체칩의 길이보다 약 1-2mm 정도 길기 때문 에, 분리될 제2 반도체칩은 이미 경사부의 스트리핑 에지 너머로 돌출된다.
분리된 제1 반도체칩은 칩 그리퍼에 의해 픽업될 수 있는 상태로 지지부상에 놓여진다. 상기 반도체칩의 위치와 방위는 현재 카메라에 의해 측정된다. 지정위치 및 측정된 실제위치와의 편차가 소정의 허용오차한계를 초과하면, 반도체칩의 지정위치 및 측정된 실제위치와의 편차가 소정의 허용오차한계 이내가 될 때까지 웨이퍼 테이블이 이동된다. 이 과정은 포일로부터 분리하는 실제의 작업과는 무관하다. 상기 장치는 이제 칩 그리퍼가 포일로부터 제1반도체칩을 픽업한 후 기판위에 놓아두기 위하여 준비된다. 다음 과정단계에서는 칩 그리퍼에 의해 반도체칩의 피킹(picking)이 이루어지며, 예를 들면 다음과 같다.
5. 지지부에 존재하는 반도체칩 위로 칩 그리퍼를 하강시키고, 칩 그리퍼에 진공 및 소정의 인력(pick force)을 가한 후, 칩 그리퍼를 상승시키는 단계
반도체칩간의 간격이 매우 좁기 때문에, 어떤 경우에는, 칩 그리퍼가 다음 반도체칩에 닿지 않으면서 반도체칩을 픽업하기 위하여, 상기 제5단계 전에 경사부를 낮추는 것이 필요하고 의미가 있을 수 있다.
칩 그리퍼가 이제 특정 반도체칩을 피킹할 때, 다음 반도체칩은 포일로부터 분리되어 칩 그리퍼에 의해 픽업되기 위해 지지부 상에 놓여질 수 있다. 따라서 웨이퍼 테이블은 반도체칩의 길이 및 톱날 트랙(saw tracks) 궤적의 평균폭만큼 제1방향으로 이동된다.
포일위에 있는 반도체칩은 줄줄이 작업되고, 그 결과 같은 줄에 있는 제1반도체칩은 항상 상기 제1단계 및 제2단계에 따라 경사부를 기준으로 정렬된다.
따라서 얇은 반도체칩을 포일에서 피킹하는 방법은 포일로부터 반도체칩을 분리하는 단계, 및 칩 그리퍼에 의해 상기 반도체칩이 피킹되는 단계는 서로 독립적이고 연속적인 2개의 단계들에서 이루어지는 것에 특징이 있다. 분리된 후에, 반도체칩은 다시 포일위에 놓여진다. 그러나 포일의 많은 부분이 지지부의 홈으로 빨려 들어가기 때문에, 포일과 반도체칩간의 접촉면은 상당히 줄어든다. 상응하게, 반도체칩의 포일과의 점착도 줄어들게 되고, 반도체칩은 칩 그리퍼에 의해 용이하게 피킹될 수 있다.
바람직하게는, 초음파를 이용하여 분리작업을 용이하게 하기 위해, 초음파를 스트리핑 에지를 구비하는 경사부에 발생시킨다. 또한 스트리핑 에지의 높이는 조절가능하여, 반도체칩이 완전히 포일에서 분리되기 전에 스트리핑 에지의 높이를 즉시 감소시킬 수 있는 것이 유리하다.
본 발명은 다음과 같은 이점을 제공한다:
- 일반적으로 0.3mm, 최대 0.4mm으로, 경사부의 스트리핑 에지에서의 높이차가 매우 적기 때문에, 반도체칩의 가장자리가 경사부 위로 이동하는 경우에도 인접한 반도체칩이 손상되지 않는다.
- 칩 그리퍼는 포일에서 반도체칩을 분리하는 것을 지원할 필요가 없기 때문에, 본딩 주기(bond cycle)에 필요한 시간은 분리 공정과는 독립적이다.
- 홈들을 갖는 지지부는 인접한 반도체칩을 손상시키지 않기 때문에, 지지부를 넓은 면으로 구성할 수 있어서, 하나의 장치를 큰 반도체칩뿐만 아니라 작은 반도체칩에도 사용할 수 있다.
- 이상적으로, 경사부의 폭은 반도체칩의 폭에 대응된다. 따라서 경사부는 진공이 가해지는 칩 이젝터 내의 캐비티(cavity)에 삽입되는 교환용 인서트(insert)로 형성되는 것이 바람직하다.
제4단계에서, 웨이퍼 테이블이 이동되어 칩 이젝터를 기준으로 움직인다. 대안으로, 이는 단지 웨이퍼 테이블 및 칩 이젝터와의 상대운동에 관한 문제이기 때문에, 칩 이젝터가 이동할 수도 있다.
상술된 방법은 수 많은 포일 종류들과 웨이퍼의 점착성 코팅들에 충분히 적용될 수 있다. 그러나 웨이퍼를 절단하는 데에 열이 발생하기 때문에 웨이퍼를 썰어서 반도체칩으로 만들자마자 국부적으로 액상이 되는 점착성 물질들(adhesives)이 있다.
반도체칩의 가장자리의 영역에서의 점착성 물질들은 포일과 결합하거나, 및/또는 인접한 반도체칩은 점착성 물질들에 의해 여전히 서로 연결(반도체칩간의 점착성 층의 분리는 완전하지 않음)된다.
다른 한편으로는, 매우 탄성력이 좋은 포일들이 있다. 포일이 지지부 상에서 진공에 의해 유지될 때, 웨이퍼 테이블의 이동시, 포일은 경사부 위로 당겨지지 않고, 구겨지게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 아래와 같은 특별 조치(special measure)를 제시한다.
포일에서 반도체칩을 분리하는 것을 보조하기 위한 하나의 조치는 상승 및 하강할 수 있는 니들을 갖는 칩 이젝터를 구비하는 데 있다. 니들은 예컨대 니들 블럭에 정렬되어 있다. 포일을 관통하지 않기 위해 니들은 그 말단이 둥글게 형성 된 것이 바람직하다. 상술한 제5단계는 후술한 제5A단계로 대체된다.
5A. 지지부 위에 놓여져 있는 반도체칩 바로 위로 또는 반도체칩 위로 칩 그리퍼를 하강시키고, 니들이 포일을 반도체칩에 누를 때까지 니들이 구비된 니들 블록을 상승시키고, 그런 다음 니들 블럭과 칩 그리퍼를 동시에 상승시키는 단계.
이렇게 함으로써, 니들의 말단과 반도체칩 사이에서의 포일의 단편들을 제외하고, 포일이 반도체칩과 분리될 때까지, 진공에 의해 지지부의 홈으로 빨려 들어가기 때문에, 포일은 반도칩의 밑면에서 점차적으로 분리된다.
이와 같이, 제5A단계는 선행기술에서 일반적으로 사용되는 기술로써 구현될 수 있다. 바람직하게는, 여기서 명확하게 참조되는 대한민국 특허공개공보 KR2004-0047628호에 기술된 방법을 따른다.
반도체칩 밑면 전체를 포일에서 분리하는 것이 아니라 예컨대 반도체칩 밑면의 약 90%를 분리하는 것이 유리하다는 것에 대한 출원도 있다. 이를 위해, 포일이 90% 만큼 분리되자마자 경사부가 낮춰진다. 다음 반도체칩의 전면 에지가 경사부의 스트리핑 에지에 도달할 때까지, 웨이퍼 테이블은 하강된 경사부와 함께 조금 더 움직인다. 경사부는 다시 상승되고, 분리될 반도체칩이 지지부 위의 지정 위치에 도달할 때까지 웨이퍼 테이블은 조금 더 움직인다. 이렇게 함으로써, 포일은 다음 반도체칩으로부터 정확하게 분리된다. 지지부에서 반도체칩을 피킹하는 것은 니들의 도움으로 이루어진다.
포일의 구김을 방지하기 위한 조치는, 지지부에 진공을 가하지 않고 세부 단계에서 포일을 분리하는 데 있다. 이를 위해, 몇 번이고 지지부의 진공이 중단되고, 웨이퍼 테이블은 반도체칩의 길이의 일부(fraction) 만큼 이동하고, 그런 다음 진공이 지지부에 가해진다. 이런 식으로, 포일은 반도체칩의 새로운 전방으로 이송된 길이에서 하나씩 분리된다.
반도체칩을 포일로부터 분리하고 칩 그리퍼로 포일로부터 반도체칩을 피킹(picking)하는 바람직한 제 1 실시예의 방법에서, 포일은 웨이퍼 테이블 상에 고정되고, 포일의 일부는 칩 이젝터의 표면 상에 위치하며, 칩 이젝터는 홈들을 구비한 지지부와, 칩 이젝터의 표면 위로 돌출된 스트리핑 에지를 구비한 경사부를 포함하고, 스트리핑 에지에 인접한 경사부의 표면은 오목하며, 상기 방법은,
- 지지부의 홈들에 진공을 가하는 단계;
- 경사부의 스트리핑 에지 위로 포일을 끌어당기기 위하여, 경사부의 스트리핑 에지에 수직한 방향으로 칩 이젝터에 대하여 웨이퍼 테이블을 이동시킴에 따라, 반도체칩이 일시적으로 포일로부터 최소한 부분적으로 분리되어 지지부 위의 포일 상에 놓여지도록 하는 단계; 및
- 지지부 상에 놓여진 반도체칩을 포일로부터 피킹하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 방법은 반도체칩으로부터 포일이 완전히 분리되기 전에, 칩 이젝터의 표면에 대하여 스트리핑 에지의 높이를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
반도체칩을 포일로부터 분리하고 칩 그리퍼로 포일로부터 반도체칩을 피킹하는 바람직한 제 2 실시예의 방법에서, 포일은 웨이퍼 테이블 상에 고정되고, 포일의 일부는 칩 이젝터의 표면 상에 위치하며, 칩 이젝터는 홈들을 구비한 지지부와, 칩 이젝터의 표면 위로 돌출된 스트리핑 에지를 구비한 경사부를 포함하고, 스트리핑 에지에 인접한 경사부의 표면은 오목하며, 상기 제 2 실시예의 방법은,
- 지지부의 홈들에 진공이 가해지지 않는 동안, 경사부의 스트리핑 에지 위로 포일을 끌어당기기 위하여, 반도체칩의 길이의 일부만큼 경사부의 스트리핑 에지에 수직한 방향으로 칩 이젝터에 대하여 웨이퍼 테이블을 이동시키는 단계;
- 웨이퍼 테이블과 칩 이젝터 간의 상대 운동을 정지시키는 단계;
- 지지부의 홈들에 진공을 가하는 단계; 및 마지막으로
- 지지부 상에 놓여진 반도체칩을 포일로부터 피킹하는 단계를 반복적으로 포함한다.
상기 실시예들의 방법들은 반도체칩으로부터 포일을 분리하는 것을 보조하기 위해 경사부에 초음파를 가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
첨부된 도면들은 본 명세서에 편입되며 본 명세서의 일부를 구성하며, 본 발명과 하나 이상의 실시예들을 설명하며 그리고 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 구현을 설명하는 데 도움이 된다.
도 1은 반도체칩( 1,1',1'')을 기판(2)위에 장착하는 장치를 단순화시켜 개략적으로 도시한 것이다. 행과 열로 정렬된 반도체칩(1, 1', 1'')은 예컨대 프레임(3)에 의해 지지된 포일(4)에 점착되어 있다. 상기 장치는 프레임(3)을 수용하는 한편, 제1지점(A)에 차례로 반도체칩(1)을 놓는 웨이퍼 테이블(5)을 구비한다. 제1지점(A)에서, 본 발명에 따른 칩 이젝터(6)는, 니들이 없는 이 실시예에서는, 포일(4) 아래에 마련된다. 반도체칩(1)의 제거시, 칩 이젝터(6)는 포일(4)에서 칩의 분리를 돕는 역할을 한다. 웨이퍼 테이블(5)은 x, y 두 직교방향으로 이동할 수 있다. 반도체칩 (1, 1',1'')의 에지가 x, y 방향과 거의 평행해지도록, 포일(4)이 배열된다. 상기 장치는 제1지점(A)의 반도체칩(1)을 기판(2)위의 제2지점(B)으로 이동시키는 칩 그리퍼(7)를 구비한다. 칩 그리퍼(7)는 상승 및 하강이 가능한 본드헤드(bondhead;8)의 구성요소이다. 상기 본드헤드(8) 및 칩 그리퍼(7)는 제1지점(A) 및 제2지점(B)(또는 그 외 다수의 지점들(B1,B2) 등)사이를 앞뒤로 함께 움직인다.
도 2는 칩 이젝터(6)의 평면도, 즉, 포일(4)을 향하는 칩 이젝터(6)의 표면 (9)(도 1)을 도시한다. 도 3은 도 2에서 선 I-I 을 따른 단면도이다. 칩 이젝터(6)의 표면(9)은 진공이 가해지는 드릴 홀(11)이 그 내부로 개설되는 리세스(recess)(10), 평행하게 배열된 홈들(12)을 구비한 지지부(13)를 포함한다. 홈들(12)은 x 방향으로 연장되며, 홈들(12)의 팁(tip:14)은 칩 이젝터(6)의 표면(9)과 같은 높이에 있다. 한편으로는, 홈들(12) 사이의 거리는 진공이 홈들(12)에 가해질 때 포일(4)이 홈들(12)로 빨려 들어가기에 충분히 크고, 다른 한편으로는, 포일(4)이 이전에 반도체칩에서 분리되지 않을 때, 포일(4)이 홈들(12)로 빨려 들어가지 않음으로써 지지부(13)상에 최소한 부분적으로 위치하는 인접한 반도체칩이 손상되지 않을 정도로 상기 거리는 충분히 작다. 만곡면(17)을 갖는 경사부(16)를 포함하는 인서트(15)는 리세스(10)에 정확히 맞춰져서 삽입된다. 경사부(16)의 일측은 돌출 스트리핑 에지(18)를 형성하고, 스트리핑 에지(18)에서 포일(4)이 반도체칩(1)으로부터 분리된다. 경사부(16)의 반대측(19)은 칩 이젝터(6)의 표면(9)과 같은 높이이다. 만곡면(17)은 그 길이방향축이 스트리핑 에지(18)에 평행하게 연장되며 예를 들면 8mm의 반경을 갖는 실린더의 표면인 것이 바람직하다. 경사부(16)의 폭(B)은 분리될 반도체칩의 폭과 대략 일치한다. 스트리핑 에지(18)와 지지부(13)간의 높이차(△H)는 약 0.3mm가 된다. 스트리핑 에지(18)는 반도체칩이 x방향에서 웨이퍼 테이블(5)의 전방 이송(forward feed)에 적응할 수 없도록 급격한 트랜지션(transition)을 형성되는 것이 중요하다. 스트리핑 에지(18)는 y방향에 평행하게 연장된다. 제1지점(A)(도 1)은 지지부(13) 위에, 바람직하게는 그 중앙에 위치한다.
오목한 면으로서의 경사부(16)의 만곡면(17)의 형성은 (스트리핑 엣지(18)에서 오목면에 적용되는 접선(21)과 수직선(22)가 둘러싸는) 각도(α)를 90°보다 현저하게 작게 선택할 수 있는 효과를 갖는다. 각도(α)가 예각에 가까울수록, 포일(4)은 반도체칩(1)으로부터 분리되기가 쉬워진다.
포일(4)로부터 반도체칩(1)을 분리하는 것은 상술된 단계에 따라 이루어진다. 도 4 내지 도 9는 분리 및 이어지는 피킹 과정 동안의 연속 도면이다. 도 4 내지 도 9는 본 발명을 이해하기 위해 필요한 구성요소를 도시한다. 즉, 포일(4) 및 (연속적으로 분리되는 웨이퍼의 같은 열위에 있는) 반도체칩(1,1',1'')뿐만 아니라 경사부(16), 지지부(13)를 도시한다.
제1단계 내지 제3단계에 따르면, 분리되는, 웨이퍼의 같은 열의 제1반도체칩(1)의 전면 에지는 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)를 따라 평행하게 연장되고, 분리되는 해당 열의 제1반도체칩(1)은 경사부(16)의 길이방향의 가장자리(20)에 대하여 중앙에 위치하도록, 웨이퍼 테이블이 위치한다(도 2). 또한, 지지부(13)의 홈들(12)에 진공이 가해져서 이 영역에서 포일(4)이 홈들(12)으로 빨려 들어간다. 이 상태가 도 4에 도시되어 있다. 웨이퍼 테이블(5)은 x방향으로 소정 거리(△L)만큼 전방으로 이송된다. 이렇게 함으로써, 포일(4)은 경사부(16)의 스트리핑 에지(18) 위로 당겨지고. 반도체칩(1)은 이와 함께 이동한다. 도 5 내지 도 8은 전방 이송 동안의 연속적인 스냅샷을 도시한다. 스트리핑 에지(18) 기하학적 형상을 특정짓는 예각(α) 때문에, 반도체칩(1)은 포일(4)로부터 스스로 분리되고, 분리된 부분은 비스듬히 공중에 뜨게 된다(도 5, 6). 반도체칩의 후방 단부가 스트리핑 에지(18) 에 도달하자마자(도 7), 중력에 의해 반도체칩(1)이 그 후방 단부에서 피봇(pivot)하여, 지지부(13)위의 포일(4) 위로 떨어진다.
전방 이송의 길이가 분리된 반도체칩(1)의 길이보다 약 1-2mm 정도 더 길기 때문에, 분리될 다음 반도체칩(1')은 이미 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)를 지나 돌출된다. 이 상태는 도 8에 도시된다.
분리된 제1반도체칩(1)은 칩 그리퍼(7)에 의해 피킹될 수 있는 상태로 지지부(13)위의 포일(4)상에 놓여있다. 이 반도체칩(1)의 위치와 방위는 카메라에 의해 측정된다. 지정위치로부터의 측정된 실제 위치의 편차가 미리 정해진 허용오차한계를 벗어날 경우, 지정위치로부터의 반도체칩(1)의 실제 위치의 편차가 미리 정해진 허용오차한계 이내가 될 때까지 웨이퍼 테이블(5)이 움직인다. 이 공정단계는 실제 포일에서 분리하는 공정과는 관련이 없다. 이 장치는 칩 그리퍼(7)가 포일(4)에서 제1반도체칩(1)을 피킹하고 기판(2)(도1)상에 놓아두기 위해 마련된다. 도 9는 칩 그리퍼(7)에 의해 반도체칩이 피킹된 직후 상태를 도시하고 있다.
기술된 실시예는 반도체칩(1)이 칩 그리퍼(7)에 의해 피킹되기 위한 고정 위치(A)에 놓여지도록 설계된 것이다. 그러나 장착 장치는 반도체칩이 다른 위치(A1, A2 등)에 놓여진 후 칩 그리퍼(7)에 의해 피킹되도록 또한 설계될 수도 있다. 포일(4)을 분리하기 위해서는 단지 웨이퍼 테이블(5) 및 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)간의 상대적인 운동만이 문제되기 때문에, 이 경우, 웨이퍼 테이블(5) 대신에, 칩 이젝터(6) 혼자, 또는 웨이퍼 테이블(5) 및 칩 이젝터(6) 모두가, 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)에서 포일(4)에서 분리시키기 위하여 적절한 수단에 의해 이동될 수도 있다.
도 10은 칩 이젝터(6)의 또 다른 실시예를 도시하는데, 이 경우 스트리핑 에지(18)과 지지부(13)사이의 높이차(△H)를 드라이브(23)에 의해 승강 가능한 피스톤(24)에 의해 조절할 수 있다. 피스톤(24)의 상승시, 스트리핑 에지(18)의 대각선으로 반대편의 경사부(16)의 모서리(25)를 축으로 경사부(16)가 선회하며 스트리핑 에지(18)의 반대편의 경사부(16)의 모서리(26)가 칩 이젝터(6)의 표면(9)과 같은 높이를 유지할 수 있도록, 피스톤(24)이 스트리핑 에지(18) 근처에 마련된다. 이 설계는 포일의 특성에 맞춰 높이차(△H)를 최적화시킬 수 있다. 더불어, 이 설계는 제4단계에서의 분리공정을 개량할 수 있다. 도 6의 상태에 이를 때까지는, 시작할 때의 높이차(△H)는 미리 정해진 값(△H1)을 갖는다. 높이차(△H)가 더 작은 값(△H2)이 되기 위해, 피스톤(24)이 하강한다. 최소한 도 7의 상태가 될 때까지 높이차(△H)는 유지되고, 중력을 받아 반도체칩(1)이 그 후방 단부를 기준으로 회전됨에 따라, 포일(4)로부터 완전히 분리되어 중력을 받아 지지부(13)위로 떨어진다. 그런 다음, 높이차(△H)가 다시 △H1값이 되기 위해 피스톤(24)이 다시 상승한다. △H2값은 또한 0이 될 수도 있다.
바람직하게는, 인서트(15)는 직접 연결되거나, 분리공정에 초음파를 이용하기 위해 피스톤(24)을 매개로 초음파 변환기(27)에 연결될 수도 있다. 칩 이젝터(6) 전체에 초음파를 발생시킬 수 있는 구조 또한 가능하다.
도 11은 니들 블럭(needle block:28)을 구비한 칩 이젝터(6)의 실시예의 분해도이다. 홈들(12)간의 팁(tip:14)은 홀(29)을 포함하며, 이를 통해 니들 블록(28)의 각각의 니들들(30)이 돌출한다. 홈들(12)은 또한 진공이 가해질 수 있는 홀들(31)을 구비한다. 조립상태에서, 니들 블럭(28) 및 경사부(16)는 상승 또는 하강할 수 있다.
도 12 및 도 13은 상세한 설명없이 니들(30)을 이용하는 원리를 보여주는 도면이다. 반도체칩(1)은 칩 이젝터(6)의 지지부(13) 위의 포일(4)에 놓여져 있다. 칩 그리퍼(7)는 반도체칩(1)을 피킹하기 위해 마련되어 있다. 니들 블럭(28)은 니들(30)이 포일(3)을 관통하지 않고 국부적으로 상기 포일(4)을 들어올리기 위해 z방향으로 상승한다. 이 상태는 도 12에 도시되어 있다. 소정의 인력에 도달하자마자, 칩 그리퍼(7) 및 니들 블럭(28)은 함께 더욱 상승한다. 이렇게 함으로써, 진공이 포일(4)을 니들(30) 사이에서 홈들(12)내로 아래로 끌어 당기기 때문에, 포일(4)이 대부분 반도체칩(1) 밑면으로부터 분리된다. 최종적으로, 니들(28)의 운동은 멈춰진다. 이 상태가 도 13에 도시되어 있다. 칩 그리퍼(7)가 더욱 상승하면, 반도체칩(1)은 결국 포일(4)로부터 분리된다. 이 실시예의 경우, 니들(30)의 첨단은 포일(4)을 뚫지 않도록 뾰족하지 않고 둥글다.
이때, 니들 블럭(28)은 선행기술에서 일반적으로 이용되는 것으로 사용할 수 있다. 바람직하게는, 대한민국 특허공개공보 KR-2004-0047628호에 기술된 방법이 적용된다.
포일(4)이 반도체칩(1)의 밑면에서 100% 제거되는 도 4 내지 도 8에 도시된 방법은 포일(4)을 더 적은 비율(예컨대, 80% 또는 90%)로 반도체칩(1) 밑면에서 제거되기 위해 수정될 수 있다. 도 6은 반도체칩(1)의 약 80%의 길이에서 포일(4)이 제거된 상태를 도시한다. 제1단계 내지 제3단계가 수행된 후에, 제4A단계에서 포일이(4) 완전히 제거되지 않고, 제4B단계에서 경사부(16)가 하강하고, 제4C단계에서 웨이퍼 테이블(5)이 반도체칩(1)이 지지부(13) 위의 지정위치에 도달할 때까지 좀 더 이동한다.
4A. 분리될 반도체칩(1)의 길이보다 짧은 소정의 거리만큼 웨이퍼 테이블(5)을 제1방향으로 이동시키는 단계
4B. 지지부(13)를 넘어서 스트리핑 에지(18)가 더 이상 돌출되지 않도록 경사부(16)를 하강시키는 단계(이 상태는 도 14에 도시됨)
4C. 다음 반도체칩(1')이 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)에 도달할 때까지, 웨이퍼 테이블(5)을 제1 방향으로 이동시키는 단계(이 상태는 도 15에 도시됨)
4D. 경사부(16)를 상승시키는 단계
4E. 반도체칩(1)이 지지부(13) 위의 지정 위치에 도달할 때까지, 웨이퍼 테이블(5)을 제1 방향으로 이동시키는 단계(이 상태는 도 8에 도시됨)
그 후, 반도체칩(1) 피킹 작업은 니들(30)의 도움을 받아 칩 그리퍼(7)에 의해 수행된다.
지금까지 기술된 실시예의 경우, 웨이퍼 테이블(5)이 포일(4)을 제거하기 위해 움직이는 동안, 진공이 지지부(13) 내의 홈들(12)에 가해진다. 이 방법은 지지부(13) 위로 미끄러지는 포일(4)에 적합하다. 그러나 지지부(13) 위로 미끄러지지 않고 구겨지는 포일도 또한 있다. 이런 포일에는, 제3단계를 생략하고 제4단계를 다음과 같이 수정한다.
4AA. 소정 짧은 거리만큼 제1방향으로 웨이퍼 테이블(15)을 이동시키는 단계,
지지부(13)에 진공이 가해지지 않기 때문에, 포일(4)은 지지부(13)의 홈들(12)로 빨려 들어가지 않고, 그 결과 반도체칩(1)의 밑면으로부터 제거되지 않는다. 도 16은 처음으로 제4AA단계가 수행된 이후의 상태를 도시하고 있다.
4BB. 지지부(13)에 진공을 가하는 단계.
지지부(13)에 진공이 가해지자마자, 포일(4)이 지지부(13)의 홈들(12)안으로 빨려 들어가고, 그 결과 스트리핑 에지(18) 너머로 돌출된 반도체칩(1)의 밑면에서 제거된다. 도 17은 처음으로 제4BB단계가 수행된 이후의 상태를 도시하고 있다.
4CC. 지지부(13)에서 진공을 빼는 단계.
4DD. 포일(4)이 반도체칩(1)으로부터 완전히 또는 요구되는 정도로 제거될 때까지 제4AA 단계 내지 제4CC 단계를 반복하는 단계.
4EE. 지지부(13)에서 진공을 빼고, 반도체칩(1')이 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)을 넘어서 소정 짧은 거리만큼 돌출될 때까지 웨이퍼 테이블(5)을 제1방향으로 이동시키고, 필요한 경우, 반도체칩(1)이 지지부(13) 위의 지정 위치에 도달할 때까지 제4AA 단계 내지 제4CC 단계를 반복하는 단계.
본 발명의 실시예 및 적용예가 도시되고 기술되지만, 여기의 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 내에서, 상기 언급된 것보다 더 많은 변형례들이 가능하다는 것이 본 발명의 혜택을 받는 당업자들에게는 자명할 것이다. 따라서 본 발명은 아래에 기재될 특허청구범위 및 그 균등물에 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일반적으로 0.3mm, 최대 0.4mm으로, 경사부의 스트리핑 에지에서의 높이차가 매우 적기 때문에, 반도체칩의 가장자리가 경사부 위로 이동하는 경우에도 인접한 반도체칩이 손상되지 않는다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 칩 그리퍼는 포일에서 반도체칩을 분리하는 것을 지원할 필요가 없기 때문에, 본딩 주기(bond cycle)에 필요한 시간은 분리 공정과는 독립적이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 홈들을 갖는 지지부는 인접한 반도체칩을 손상시키지 않기 때문에, 지지부를 넓은 면으로 구성할 수 있어서, 하나의 장치를 큰 반도체칩뿐만 아니라 작은 반도체칩에도 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이상적으로, 경사부의 폭은 반도체칩의 폭에 대응된다. 따라서 경사부는 진공이 가해지는 칩 이젝터 내의 캐비티(cavity)에 삽입되는 교환용 인서트(insert)로 형성되는 것이 바람직하다.

Claims (10)

  1. 반도체칩(1)을 포일(4)로부터 분리하고 칩 그리퍼(7)로 포일(4)로부터 반도체칩(1)을 피킹(picking)하는 방법으로서,
    포일(4)은 웨이퍼 테이블(5) 상에 고정되고, 포일(4)의 일부는 칩 이젝터(6)의 표면(9) 상에 위치하며,
    칩 이젝터(6)는 홈(12)들을 구비한 지지부(13)와, 칩 이젝터(6)의 표면(9) 위로 돌출된 스트리핑 에지(18)를 구비한 경사부(16)를 포함하고, 스트리핑 에지(18)에 인접한 경사부(16)의 표면(17)은 오목하며, 상기 방법은 다음의 단계들:
    - 지지부(13)의 홈(12)들에 진공을 가하는 단계;
    - 경사부(16)의 스트리핑 에지(18) 위로 포일(4)을 끌어당기기 위하여, 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)에 수직한 방향으로 칩 이젝터(6)에 대하여 웨이퍼 테이블(5)을 이동시킴에 따라, 반도체칩(1)이 일시적으로 포일(4)로부터 최소한 부분적으로 분리되어 지지부(13) 위의 포일(4) 상에 놓여지도록 하는 단계; 및
    - 지지부(13) 상에 놓여진 반도체칩(1)을 포일(4)로부터 피킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체칩을 포일로부터 분리하고 칩 그리퍼로 포일로부터 반도체칩을 피킹하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    반도체칩(1)으로부터 포일(4)이 완전히 분리되기 전에, 칩 이젝터(6)의 표면(9)에 대하여 스트리핑 에지(18)의 높이를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체칩을 포일로부터 분리하고 칩 그리퍼로 포일로부터 반도체칩을 피킹하는 방법.
  3. 반도체칩(1)을 포일(4)로부터 분리하고 칩 그리퍼(7)로 포일(4)로부터 반도체칩(1)을 피킹하는 방법으로서,
    포일(4)은 웨이퍼 테이블(5) 상에 고정되고, 포일(4)의 일부는 칩 이젝터(6)의 표면(9) 상에 위치하며,
    칩 이젝터(6)는 홈(12)들을 구비한 지지부(13)와, 칩 이젝터(6)의 표면(9) 위로 돌출된 스트리핑 에지(18)를 구비한 경사부(16)를 포함하고, 스트리핑 에지(18)에 인접한 경사부(16)의 표면(17)은 오목하며, 상기 방법은 다음의 단계들:
    - 지지부(13)의 홈(12)들에 진공이 가해지지 않는 동안, 경사부(16)의 스트리핑 에지(18) 위로 포일(4)을 끌어당기기 위하여, 반도체칩(1)의 길이의 일부만큼 경사부(16)의 스트리핑 에지(18)에 수직한 방향으로 칩 이젝터(6)에 대하여 웨이퍼 테이블(5)을 이동시키는 단계;
    - 웨이퍼 테이블(5)과 칩 이젝터(6) 간의 상대 운동을 정지시키는 단계;
    - 지지부(13)의 홈(12)들에 진공을 가하는 단계; 및 마지막으로
    - 지지부(13) 상에 놓여진 반도체칩(1)을 포일(4)로부터 피킹하는 단계를 반복적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체칩을 포일로부터 분리하고 칩 그리퍼로 포일로부터 반도체칩을 피킹하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    반도체칩(1)으로부터 포일(4)을 분리하는 것을 보조하기 위해 경사부(16)에 초음파를 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체칩을 포일로부터 분리하고 칩 그리퍼로 포일로부터 반도체칩을 피킹하는 방법.
  5. 기판 상에 반도체칩을 장착하기 위한 장치로서, 상기 장치는,
    반도체칩을 구비한 포일(4)을 수용하는 웨이퍼 테이블(5);
    홈(12)들을 갖춘 지지부(13) 및 경사부(16)를 구비한 표면(9)을 구비하는 칩 이젝터(6)로서, 경사부(16)의 표면(17)은 오목하게 형성되고 칩 이젝터(6)의 표면(9)으로부터 돌출된 스트리핑 에지(18)에서 종단되는 칩 이젝터(6);
    지지부(13) 상에 놓여진 반도체칩(1)을 포일(4)로부터 피킹하여, 반도체칩(1)을 기판 상에 올려놓는 칩 그리퍼(7)를 포함하고,
    웨이퍼 테이블(5)은 칩 이젝터(6)에 대하여 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체칩 장착 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    스트리핑 에지(18)는 칩 이젝터(6)의 표면(9)으로부터 최대 0.4 mm 돌출되는 것을 특징으로 하는 반도체칩 장착 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    홈(12)들은 스트리핑 에지(18)에 수직하게 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체칩 장착 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    경사부(16)의 오목한 표면(17)은 그 길이방향 축이 스트리핑 에지(18)에 평행하게 연장되는 실린더의 표면인 것을 특징으로 하는 반도체칩 장착 장치.
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트리핑 에지(18)의 높이를 조절하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩 장착 장치.
  10. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    경사부(16)에 초음파를 가하는 초음파 변환기(27)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩 장착 장치.
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