KR101544269B1 - 웨이퍼 레벨 몰딩 장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 레벨 몰딩 장치에 있어서, 상기 장치는 반도체 칩들이 탑재된 웨이퍼를 지지하기 위한 제1 금형과, 상기 제1 금형과 마주하도록 배치되고 상기 반도체 칩들을 몰딩하기 위한 캐버티를 갖는 제2 금형과, 상기 제2 금형 상에 이형 필름을 제공하는 이형 필름 제공부를 포함한다. 상기 웨이퍼의 중앙 부위에는 관통홀이 구비되며, 상기 제1 금형에는 상기 관통홀을 통하여 상기 캐버티 내부로 몰딩 수지를 주입하기 위한 수지 주입구가 구비된다. 상기 제2 금형에는 상기 이형 필름을 진공 흡착하기 위한 복수의 진공 유로들이 구비된다.

Description

웨이퍼 레벨 몰딩 장치{WAFER LEVEL MOLDING APPARATUS}

본 발명의 실시예들은 웨이퍼 레벨 몰딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수의 칩들을 웨이퍼 상에 탑재한 후 상기 웨이퍼 상에서 상기 반도체 칩들에 대한 몰딩 공정을 수행하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 패키지들을 성형하기 위한 몰딩 공정은 금형 내에 반도체 칩들이 탑재된 리드 프레임 또는 인쇄회로기판 등과 같은 기판을 배치하고 상기 금형의 캐버티(cavity) 내부로 에폭시 수지와 같은 몰딩 수지를 주입함으로써 이루어질 수 있다. 상기 몰딩 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 캐버티 내부로 용융된 수지 또는 액상 수지를 주입하는 트랜스퍼 몰딩 방식과, 상기 캐버티 내부에 분말 형태의 몰딩 수지, 용융된 수지 또는 액상 수지를 공급하고 상형과 하형 사이에서 상기 몰딩 수지를 압축하여 성형하는 컴프레션 몰딩 방식의 장치로 구분될 수 있다.

그러나, 최근 반도체 패키지의 소형화 추세에 따라 칩 사이즈 패키지 기술이 요구되고 있으며, 일 예로서 웨이퍼 상에서 직접 몰딩 공정을 수행하는 웨이퍼 레벨 패키지 기술이 개발되고 있다.

상기 웨이퍼 레벨 패키지 기술의 일 예는 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0014657호에 개시되어 있다. 상기 공개특허공보 제10-2001-0014657호에 따르면, 웨이퍼 레벨 패키지를 제조하기 위한 압축 성형 장치는 상형과 하형을 포함하며 하형 상에 위치된 웨이퍼 상에 수지 태블릿이 공급될 수 있다. 상기 수지 태블릿은 상형과 하형 사이에서 용융되어 상기 웨이퍼 전면을 몰딩할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 압축 성형 장치의 경우 웨이퍼 상의 수지 태블릿이 상형에 의해 압축되고 용융되어 상기 웨이퍼의 중앙 부위로부터 가장자리 부위로 흐르도록 구성되고 있으나, 상기 수지 태블릿을 압축하는 과정에서 상기 웨이퍼 상의 포스트 또는 반도체 칩 등과 같은 구조물들이 손상될 가능성이 있으며, 또한 상기 수지 태블릿이 충분히 용융되지 않는 경우 완성된 반도체 패키지에서 보이드 등의 결함이 발생될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 웨이퍼 상의 구조물 손상을 방지하고 몰딩 수지를 균일하게 제공할 수 있는 트랜스퍼 몰딩 방식의 웨이퍼 레벨 몰딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 웨이퍼 레벨 몰딩 장치는, 반도체 칩들이 탑재된 웨이퍼를 지지하기 위한 제1 금형과, 상기 제1 금형과 마주하도록 배치되고 상기 반도체 칩들을 몰딩하기 위한 캐버티를 갖는 제2 금형과, 상기 제2 금형 상에 이형 필름을 제공하는 이형 필름 제공부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼의 중앙 부위에는 관통홀이 구비될 수 있으며, 상기 제1 금형에는 상기 관통홀을 통하여 상기 캐버티 내부로 몰딩 수지를 주입하기 위한 수지 주입구가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2 금형에는 상기 이형 필름을 진공 흡착하기 위한 복수의 진공 유로들이 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 금형에는 상기 수지 주입구를 통하여 상기 몰딩 수지를 공급하기 위한 포트 블록이 장착될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 금형에는 상기 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 복수의 진공 유로들이 구비될 수 있으며, 상기 제1 금형과 상기 웨이퍼 사이에는 상기 수지 주입구를 감싸는 링 형태의 밀봉 부재가 개재될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 금형은 상기 캐버티의 중앙 부위로부터 돌출되어 상기 웨이퍼의 중앙 부위와 마주하며 상기 웨이퍼의 관통홀을 통해 주입되는 몰딩 수지를 상기 웨이퍼의 중앙 부위로부터 가장자리 부위를 향하여 확산시키기 위한 확산 노즐을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 확산 노즐의 단부 표면에는 상기 몰딩 수지가 경유하는 웰 영역이 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 확산 노즐은 상기 반도체 칩들에 대한 몰딩 공정이 수행되는 동안 상기 웨이퍼에 밀착될 수 있으며, 상기 확산 노즐의 단부 표면에는 상기 몰딩 수지를 상기 웰 영역으로부터 상기 캐버티로 전달하기 위한 복수의 게이트들이 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 웰 영역의 중앙 부위에는 상기 웨이퍼의 중앙 부위에 밀착되는 콘택터가 구비될 수 있으며, 상기 콘택터에는 상기 몰딩 수지를 상기 웨이퍼의 관통홀로부터 상기 웰 영역으로 전달하기 위한 복수의 러너들이 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 금형은 상기 캐버티와 연결된 복수의 에어 벤트들을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 금형에는 상기 에어 벤트들과 연결되는 복수의 에어홀들이 구비될 수 있으며, 상기 에어홀들은, 상기 이형 필름을 상기 에어 벤트들의 내측면들에 흡착시키기 위한 진공을 제공하여 상기 에어 벤트를 개방하는 진공 소스와, 상기 에어 벤트들이 상기 이형 필름에 의해 차단되도록 압축 공기를 제공하는 압축 공기 소스와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 금형이 장착되는 제1 마스터 다이와 상기 제2 금형이 장착되는 제2 마스터 다이가 구비될 수 있으며, 상기 제1 금형과 제2 금형은 상기 제1 마스터 다이와 제2 마스터 다이에 각각 탄성적으로 장착될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 마스터 다이에는 상기 에어 벤트들을 개폐하기 위하여 상기 제2 금형을 관통하여 상기 에어 벤트들 내측으로 각각 돌출 가능하도록 개폐 부재들이 장착될 수 있으며, 상기 개폐 부재들은 상기 제1 및 제2 마스터 다이들에 기 설정된 클램프 압력이 인가되는 경우 상기 에어 벤트들 내측으로 돌출되어 상기 에어 벤트들을 차단할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 칩들에 대한 몰딩 공정은 상기 에어 벤트들이 개방되는 제1 클램프 압력에서 수행될 수 있으며, 상기 캐버티 내에 상기 몰딩 수지가 채워진 후 상기 에어 벤트들을 차단하기 위하여 상기 제1 클램프 압력보다 높은 제2 클램프 압력이 인가될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 칩들에 대한 몰딩 공정을 수행하는 동안 상기 제2 금형은 상기 웨이퍼의 가장자리 부위에 밀착되며, 상기 제2 금형은 상기 몰딩 공정에서 상기 웨이퍼의 가장자리가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼의 가장자리 부위에 밀착되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼 레벨 몰딩 장치는 웨이퍼를 지지하는 제1 금형과 상기 웨이퍼 상의 반도체 칩들을 몰딩하기 위한 캐버티를 갖는 제2 금형을 포함할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼의 중앙 부위에는 관통홀이 구비될 수 있으며, 상기 제1 금형에는 상기 관통홀을 통해 몰딩 수지를 상기 캐버티 내부로 주입하기 위한 수지 주입구가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2 금형에는 상기 웨이퍼의 중앙 부위와 마주하도록 돌출된 확산 노즐이 구비될 수 있으며, 상기 몰딩 수지는 상기 웨이퍼의 관통홀을 통해 상기 웨이퍼의 중앙 부위와 상기 확산 노즐 사이로 주입될 수 있으며, 이어서 상기 웨이퍼의 중앙 부위로부터 가장자리 부위를 향하여 방사상으로 균일하게 확산될 수 있다.

특히, 상기 몰딩 수지는 상기 포트 블록 내에서 충분히 용융된 상태에서 상기 수지 주입구를 통해 공급될 수 있으므로 상기 몰딩 수지의 주입 과정에서 상기 반도체 칩들의 손상의 충분히 방지될 수 있다. 또한, 상기 몰딩 수지가 상기 확산 노즐을 경유하여 상기 웨이퍼의 중앙 부위로부터 방사상으로 균일하게 확산될 수 있으므로 상기 웨이퍼 레벨 몰딩 공정을 수행하는 동안 보이드 등의 결함 발생률이 크게 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 몰딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제2 금형을 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 금형과 제2 금형의 중앙 부위들을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 확산 노즐의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 확산 노즐의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.
도 10 및 도 11은 도 1에 도시된 에어 벤트들의 개폐를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도들이다.
도 12는 도 1에 도시된 에어 벤트들의 개폐를 위한 다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 13은 도 12에 도시된 개폐 부재들의 동작을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 14는 도 12에 도시된 개폐 부재들의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 15는 도 12에 도시된 제2 금형의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 몰딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제2 금형을 설명하기 위한 개략적인 저면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 제1 금형과 제2 금형의 중앙 부위들을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 몰딩 장치(10)는 반도체 웨이퍼(20) 상에 본딩 공정을 통하여 복수의 반도체 칩들(30)을 탑재하고, 이어서 상기 반도체 칩들(30)을 몰딩 수지(40)를 이용하여 몰딩하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 상기 웨이퍼 레벨 몰딩 장치(10)는 일반적인 몰딩 공정과는 다르게 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 칩들(30)에 대한 몰딩 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 몰딩 장치(10)는 복수의 반도체 칩들(30)이 탑재된 웨이퍼(20)를 지지하기 위한 제1 금형(100)과 상기 제1 금형(100)과 마주하도록 배치되고 상기 반도체 칩들(30)을 몰딩하기 위한 캐버티(202)를 갖는 제2 금형(200) 및 상기 제2 금형(200) 상에 이형 필름(50)을 제공하는 이형 필름 제공부(400)를 포함할 수 있다. 상기 이형 필름 제공부(400)는 상기 이형 필름(50)을 공급하기 위한 공급 롤러(410)와 상기 이형 필름(50)을 권취하기 위한 권취 롤러(420)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에는 상기 캐버티(202)로 상기 반도체 칩들(30)을 몰딩하기 위한 몰딩 수지(40)를 전달하는 관통홀(22)이 구비될 수 있으며, 상기 제1 금형(100)에는 상기 관통홀(22)과 연결되어 상기 캐버티(202) 내부로 몰딩 수지를 주입하기 위한 수지 주입구(102)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에는 반도체 칩이 탑재되지 않는다.

상기 수지 주입구(102)는 상기 제1 금형(100)의 중앙 부위에 구비될 수 있으며, 상기 제1 금형(100)에는 상기 수지 주입구(102)를 통해 상기 몰딩 수지(40)를 공급하기 위한 포트 블록(300)이 장착될 수 있다. 상기와 같이 상기 수지 주입구(102)와 상기 웨이퍼(20)의 관통홀(22)이 상기 제1 금형(100)과 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에 각각 형성되므로 상기 몰딩 수지(40)는 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위로부터 가장자리 부위를 향하여 방사상으로 확산될 수 있다.

또한, 상기 제1 금형(100)에는 상기 웨이퍼(20)를 진공 흡착하기 위한 복수의 제1 진공 유로들(104)이 구비될 수 있으며, 상기 제2 금형(200)에는 상기 이형 필름(50)을 진공 흡착하기 위한 제2 진공 유로들(204)이 구비될 수 있다. 특히, 상기 제2 진공 유로들(204)은 도시된 바와 같이 상기 이형 필름(50)이 상기 캐버티(202)가 형성된 표면에 전체적으로 피복될 수 있도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼(20)와 상기 제1 금형(100) 사이에는 상기 몰딩 수지(40)의 누설을 방지하기 위하여 밀봉 부재(106)가 개재될 수 있다. 일 예로서, 상기 수지 주입구(102)를 감싸는 링 형태의 밀봉 부재(106)가 상기 제1 금형(100) 상에 배치될 수 있다.

한편 도시된 바에 의하면, 제1 금형(100) 상부에 제2 금형(200)이 배치되고 상기 제1 금형(100) 하부에 상기 포트 블록(300)이 장착되고 있으나, 이와 반대로 상기 제1 금형(100) 하부에 제2 금형(200)이 배치되고 상기 제1 금형(100) 상부에 포트 블록(300)이 장착될 수도 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 금형(100, 200)의 상하 배치 관계는 변경 가능하며 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.

상기 포트 블록(300)은 상기 몰딩 수지(40)를 공급하기 위하여 상기 수지 주입구(102)와 연결되는 포트를 구비할 수 있으며, 상기 포트 내에는 상기 몰딩 수지(40)를 주입하기 위한 플런저(302)가 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 포트 내에는 수지 태블릿이 제공될 수 있으며, 상기 포트 내에서 상기 수지 태블릿이 용융된 후 상기 플런저(302)에 의해 상기 용융된 몰딩 수지(40)가 상기 수지 주입구(102)와 상기 웨이퍼(20)의 관통홀(22)을 통해 상기 캐버티(202) 내부로 주입될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 포트 블록(300)은 상기 수지 태블릿을 용융시키기 위한 히터와 상기 플런저(302)를 왕복 운동시키기 위한 구동부 등을 구비할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금형(100)과 제2 금형(200)이 결합된 후 상기 캐버티(202) 내부로 용융된 몰딩 수지(40)가 공급될 수 있으므로 상기 웨이퍼(20) 상에 장착된 반도체 칩들(30)의 손상이 크게 감소될 수 있으며, 특히 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위로부터 가장자리를 향하여 몰딩 수지(40)가 균일하게 공급될 수 있으므로 상기 몰딩 수지(40) 내에서의 보이드 발생이 감소될 수 있으며, 이에 의해 웨이퍼 레벨 패키지의 품질이 크게 향상될 수 있다. 또한, 상기 반도체 칩들(30)에 대한 몰딩 공정이 완료된 후 상기 이형 필름(50)에 의해 상기 성형된 웨이퍼 몰드가 상기 제2 금형(200)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 금형(200)은 상기 캐버티(202)의 중앙 부위로부터 돌출되어 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위와 마주하는 확산 노즐(210)을 가질 수 있다. 상기 확산 노즐(210)은 상기 웨이퍼(20)의 관통홀(22)을 통해 주입되는 몰딩 수지(40)를 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위로부터 가장자리 부위를 향하여 방사상으로 균일하게 확산시키기 위하여 사용될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 확산 노즐(210)의 단부 표면은 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위와 마주하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 몰딩 수지(40)는 상기 확산 노즐(210)에 의해 유동 방향이 변화될 수 있으며, 결과적으로 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위로부터 가장자리 부위를 향하여 방사상으로 균일하게 확산될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 확산 노즐(210)의 단부 표면에는 상기 몰딩 수지(40)가 경유하는 웰 영역(212)이 구비될 수 있다. 상기 웰 영역(212)은 상기 웨이퍼(20)의 관통홀(22)을 통해 주입되는 몰딩 수지(40)를 임시 저장하고, 이어서 균일하게 확산시키기 위하여 사용될 수 있다.

특히, 도시된 바와 같이 상기 확산 노즐(210)의 단부에는 상기 웰 영역(212)을 한정하는 원형 링 형태의 돌출부(214)가 형성될 수 있으며, 상기 몰딩 수지(40)는 상기 돌출부(214)와 웨이퍼(20) 사이의 갭을 통해 방사상으로 확산될 수 있다. 도 4에 도시된 화살표는 상기 몰딩 수지(40)의 유동 방향을 나타내며, 도시되지는 않았으나, 상기 웰 영역(212)에도 상기 이형 필름(50)을 진공 흡착하기 위한 제2 진공 유로들(204)이 배치될 수 있다.

도 6은 도 1에 도시된 확산 노즐의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 확산 노즐(210)의 돌출부(214)는 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에 밀착될 수 있다. 이 경우 상기 확산 노즐(210)의 단부 표면 즉 상기 돌출부(214)에는 상기 몰딩 수지(40)를 상기 웰 영역(212)으로부터 상기 캐버티(202)로 전달하기 위한 복수의 게이트들(216)이 구비될 수 있다. 일 예로서, 상기 게이트들(216)은 각각 트렌치 형태를 가질 수 있으며 각각 상기 웨이퍼(20)의 반경 방향으로 연장할 수 있다. 또한, 상기 게이트들(216)은 일정한 간격으로 서로 이격될 수 있다.

상기에서는 확산 노즐(210)의 돌출부들(214)이 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에 밀착되는 것으로 설명하였으나, 이와 다르게 상기 게이트들(216)이 구비되는 경우에도 상기 확산 노즐(210)은 상기 돌출부(214)와 상기 웨이퍼(20) 사이에서 소정의 갭이 형성되도록 구성될 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 확산 노즐의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 확산 노즐을 설명하기 위한 개략적인 확대 저면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 확산 노즐(210)의 돌출부(214) 내측 즉 상기 웰 영역(212)의 중앙 부위에는 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에 밀착되는 콘택터(220)가 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 콘택터(220)에는 상기 몰딩 수지(40)를 상기 웰 영역(212)으로 전달하기 위한 복수의 러너들(222)이 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 콘택터(220)는 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위를 지지하기 위하여 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 돌출부(214)는 상기 웨이퍼(20)로부터 소정 거리 이격될 수 있으며, 상기 몰딩 수지(40)는 상기 웨이퍼(20)와 상기 돌출부(214) 사이의 갭을 통해 상기 웰 영역(212)으로부터 상기 캐버티(202)로 확산될 수 있다.

다른 예로서, 상기 돌출부(214) 역시 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에 밀착될 수 있으며, 이 경우 도시되지는 않았으나, 상기 돌출부(214)에는 복수의 게이트들(미도시)이 구비될 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제2 금형(200)에는 상기 캐버티(202) 내부의 에어를 배출하기 위한 복수의 에어 벤트들(206)이 구비될 수 있다. 상기 에어 벤트들(206)은 상기 캐버티(202)와 연결된 트렌치 형태를 갖도록 상기 제2 금형(200)의 가장자리 부위에 형성될 수 있으며 상기 캐버티(202)의 가장자리로부터 방사상으로 연장될 수 있다. 특히, 상기 캐버티(202) 내부의 에어를 균일하게 배출할 수 있도록 상기 에어 벤트들(206)은 일정한 간격으로 이격될 수 있다.

도 10 및 도 11은 도 1에 도시된 에어 벤트들의 개폐를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도들이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 제1 진공 유로들(104)과 제2 진공 유로들(204)은 진공 펌프 등을 포함하는 진공 소스(270)에 연결될 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 진공 유로들(104)과 제2 진공 유로들(204)은 제1 및 제2 진공 배관들(250,252) 및 제1 및 제2 밸브들(260,262)을 통해 상기 진공 소스(270)에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 금형(200)에는 도시된 바와 같이 상기 에어 벤트들(206)과 연결되는 복수의 에어홀들(208)이 구비될 수 있으며, 상기 에어홀들(208)은 제3 진공 배관(254) 및 제3 밸브(264)를 통해 상기 진공 소스(270)와 연결될 수 있다.

상기 이형 필름(50)은 상기 에어홀들(208)을 통해 제공되는 진공에 의해 상기 에어 벤트들(206)의 내측면들에 진공 흡착될 수 있으며, 이에 의해 상기 에어 벤트들(206)이 개방될 수 있다. 상기와 같이 에어 벤트들(206)이 개방된 상태에서 상기 반도체 칩들(30)에 대한 몰딩 공정이 수행될 수 있으며, 상기 몰딩 공정의 대략 완료 시점에서 상기 에어홀들(208)을 통해 압축 공기가 공급될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어홀들(208)은 공기 펌프 등을 포함하는 압축 공기 소스(272)와 공기 배관(256) 및 제4 밸브(266)를 통해 연결될 수 있으며, 상기 반도체 칩들(30)에 대한 몰딩 공정의 대략 완료 시점에서 상기 에어홀들(208)을 통해 압축 공기가 공급될 수 있다. 결과적으로, 도시된 바와 같이 상기 에어 벤트들(206) 내측으로 상기 이형 필름(50)이 상기 압축 공기에 의해 부분적으로 부풀어오를 수 있으며, 이에 따라 상기 에어 벤트들(206)은 상기 이형 필름(50)에 의해 차단될 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 몰딩 공정의 대략 완료 시점에서 상기 에어 벤트들(206)이 상기 이형 필름(50)의 부분적인 팽창에 의해 차단될 수 있으므로 상기 몰딩 수지(40)가 상기 에어 벤트들(206)을 통해 누설되는 것이 방지될 수 있다. 특히, 상기와 같이 에어 벤트들(206)의 차단이 가능하므로 상기 에어 벤트들(206)의 면적을 충분히 확보할 수 있으며, 이에 의해 상기 몰딩 공정을 수행하는 동안 상기 캐버티(202)로부터 에어 배출이 용이하게 이루어질 수 있다. 결과적으로, 상기 반도체 칩들(30)의 몰딩 공정에서 보이드 발생 등이 충분히 감소될 수 있다.

한편, 상기 몰딩 공정의 완료 시점은 상기 캐버티(202) 내부에 상기 몰딩 수지(40)가 충분히 채워지는데 소요되는 시간을 기준으로 미리 설정될 수 있으며, 상기 에어 벤트들(206)의 차단은 상기 완료 시점에서 상기 제3 밸브(264)를 차단하고 상기 제4 밸브(266)를 개방함으로써 이루어질 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 몰딩 장치(10)는 상기 제1 금형(100)이 장착되는 제1 마스터 다이(12)와 상기 제2 금형(200)이 장착되는 제2 마스터 다이(14)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금형(100)과 제2 금형(200)은 상기 제1 마스터 다이(12)와 제2 마스터 다이(14)에 각각 탄성적으로 장착될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 마스터 다이(12)와 제1 금형(100) 사이에는 제1 탄성 부재들(16)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 마스터 다이(14)와 제2 금형(200) 사이에는 제2 탄성 부재들(18)이 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 및 제2 탄성 부재들(16,18)로는 코일 스프링들이 사용될 수 있다.

상기 제1 금형(100) 상에 상기 웨이퍼(20)가 배치된 후 상기 제1 금형(100) 및 제2 금형(200)은 상기 제1 또는 제2 마스터 다이(12 또는 14)에 인가되는 구동력에 의해 서로 결합될 수 있으며, 이때 상기 제2 금형(200)은 상기 웨이퍼(20)의 가장자리 부위 상에 밀착되고 상기 웨이퍼(20) 상의 반도체 칩들(30)은 상기 캐버티(202) 내에 위치될 수 있다. 상기와 같이 제1 금형(100)과 제2 금형(200)이 결합되는 경우 상기 제1 및 제2 탄성 부재들(16,18)에 의해 상기 웨이퍼(20)의 가장자리 부위 손상이 감소될 수 있다.

도 12는 도 1에 도시된 에어 벤트들의 개폐를 위한 다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 13은 도 12에 도시된 개폐 부재들의 동작을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 몰딩 장치(10)는 상기 에어 벤트들(206)을 개폐하기 위한 개폐 부재들(280)을 포함할 수 있다. 상기 개폐 부재들(280)은 상기 제2 금형(200)을 관통하여 상기 에어 벤트들(206) 내측으로 돌출 가능하도록 상기 제2 마스터 다이(14)에 장착될 수 있다. 특히, 상기 개폐 부재들(280)은 상기 제1 및 제2 마스터 다이들(12,14)에 기 설정된 클램프 압력이 인가되는 경우 상기 에어 벤트들(206) 내측으로 돌출되어 상기 에어 벤트들(206)을 차단할 수 있다.

도 13을 참조하면, 상기 반도체 칩들(30)에 대한 웨이퍼 레벨 몰딩 공정은 상기 에어 벤트들(206)이 개방되는 제1 클램프 압력에서 수행될 수 있으며, 상기 캐버티(202) 내에 상기 몰딩 수지(40)가 충분히 채워진 후 상기 에어 벤트들(206)을 차단하기 위하여 상기 제1 클램프 압력보다 높은 제2 클램프 압력이 인가될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 및 제2 마스터 다이들(12,14)에는 상기 개폐 부재들(280)이 상기 에어 벤트들(206)의 내측으로 돌출되지 않는 정도의 제1 클램프 압력이 인가될 수 있으며, 이 상태에서 상기 캐버티(202) 내부로 몰딩 수지(40)의 주입이 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 몰딩 공정의 완료 단계 즉 상기 캐버티(202) 내부에 상기 몰딩 수지(40)가 충분히 채워진 후 상기 제1 및 제2 마스터 다이들(12,14)에는 기 설정된 제2 클램프 압력이 인가될 수 있으며, 이 경우 상기 제1 금형(100)과 제2 금형(200)의 위치는 변화되지 않으며 상대적으로 상기 제2 마스터 다이(14)에 장착된 상기 개폐 부재들(280)이 상기 제2 마스터 다이(14)에 의해 가압되어 상기 에어 벤트들(206)의 내측으로 돌출됨으로써 상기 에어 벤트들(206)이 차단될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 개폐 부재들(280)은 상기 제2 마스터 다이(14)에 탄성적으로 장착될 수 있다. 일 예로서, 상기 개폐 부재들(280)과 상기 마스터 다이(14) 사이에는 제3 탄성 부재(290)가 각각 배치될 수 있으며, 상기 제3 탄성 부재(290)로는 코일 스프링이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 제2 클램프 압력의 인가에 의해 상기 개폐 부재들(280)이 상기 에어 벤트들(206)의 내측으로 돌출되어 상기 웨이퍼(20)의 가장자리 부위에 밀착되더라도 상기 제3 탄성 부재들(290)에 의해 상기 웨이퍼(20)의 가장자리 부위 손상이 충분히 방지될 수 있다.

도 14는 도 12에 도시된 개폐 부재들의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 14를 참조하면, 각각의 개폐 부재들(280)은 상기 제2 마스터 다이(14)에 장착되는 제1 개폐 부재(282)와 상기 제2 금형(200) 내에 배치되며 상기 제2 클램프 압력이 인가되는 경우 상기 제1 개폐 부재(282)에 의해 가압되는 제2 개폐 부재(284) 및 상기 제2 클램프 압력이 제거된 후 상기 제2 개폐 부재(284)를 상기 제2 금형(200) 내측으로 복귀시키기 위한 제4 탄성 부재(286)를 포함할 수 있다.

일 예로서, 도시된 바와 같이 상기 제2 개폐 부재(284)는 헤드를 갖는 핀 형태를 가질 수 있으며, 상기 제2 금형(200)에는 상기 제2 개폐 부재(284)가 배치되는 관통공이 구비될 수 있다. 이때, 상기 관통공에는 상기 헤드가 삽입되는 단차부가 구비될 수 있으며, 상기 단차부 내부에는 상기 제4 탄성 부재(286)로서 사용되는 코일 스프링이 배치될 수 있다.

또한, 도 13에 도시된 바와 유사하게, 상기 제1 개폐 부재(282)는 상기 제2 마스터 다이(14)에 탄성적으로 장착될 수도 있다.

도 15는 도 12에 도시된 제2 금형의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 15를 참조하면, 상기 제2 금형(200)의 가장자리 부위에는 링 형태의 제5 탄성 부재(295)가 배치될 수 있다. 상기 제5 탄성 부재(295)는 고무 재질로 이루어질 수 있으며 상기 제1 금형(100)과 제2 금형(200)의 결합시 상기 웨이퍼(20)의 가장자리 부위에 밀착될 수 있다. 결과적으로, 상기 제1 및 제2 클램프 압력들이 각각 인가되는 경우 상기 고무 재질의 제5 탄성 부재(295)가 상기 웨이퍼(20)의 가장자리 부위에 밀착되므로 상기 웨이퍼(20)의 가장자리 부위 손상이 크게 감소될 수 있다. 일 예로서, 상기 제5 탄성 부재(295)는 원형 링 형태를 가질 수 있으며, 상기 에어 벤트들(206)은 상기 제5 탄성 부재(295)의 표면 부위에 형성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼 레벨 몰딩 장치(10)는 웨이퍼(20)를 지지하는 제1 금형(100)과 상기 웨이퍼(20) 상의 반도체 칩들(30)을 몰딩하기 위한 캐버티(202)를 갖는 제2 금형(200)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위에는 관통홀(22)이 구비될 수 있으며, 상기 제1 금형(100)에는 상기 관통홀(22)을 통해 몰딩 수지(40)를 상기 캐버티(202) 내부로 주입하기 위한 수지 주입구(102)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2 금형(200)에는 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위와 마주하도록 돌출된 확산 노즐(210)이 구비될 수 있으며, 상기 몰딩 수지(40)는 상기 웨이퍼(20)의 관통홀(22)을 통해 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위와 상기 확산 노즐(210) 사이로 주입될 수 있으며, 이어서 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위로부터 가장자리 부위를 향하여 방사상으로 균일하게 확산될 수 있다.

특히, 상기 몰딩 수지(40)는 상기 포트 블록(300) 내에서 충분히 용융된 상태에서 상기 수지 주입구(102)를 통해 공급될 수 있으므로 상기 몰딩 수지(40)의 주입 과정에서 상기 반도체 칩들(30)의 손상의 충분히 방지될 수 있다. 또한, 상기 몰딩 수지(40)가 상기 확산 노즐(210)을 경유하여 상기 웨이퍼(20)의 중앙 부위로부터 방사상으로 균일하게 확산될 수 있으므로 상기 웨이퍼 레벨 몰딩 공정을 수행하는 동안 보이드 등의 결함 발생률이 크게 감소될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 웨이퍼 레벨 몰딩 장치 12 : 제1 마스터 다이
14 : 제2 마스터 다이 20 : 웨이퍼
22 : 관통홀 30 : 반도체 칩
40 : 몰딩 수지 50 : 이형 필름
100 : 제1 금형 102 : 수지 주입구
104 : 제1 진공 유로 106 : 밀봉 부재
200 : 제2 금형 202 : 캐버티
204 : 제2 진공 유로 206 : 에어 벤트
210 : 확산 노즐 300 : 포트 블록
400 : 이형 필름 제공부

Claims (13)

1. 반도체 칩들이 탑재된 웨이퍼를 지지하기 위한 제1 금형;
   상기 제1 금형과 마주하도록 배치되고 상기 반도체 칩들을 몰딩하기 위한 캐버티를 갖는 제2 금형; 및
   상기 제2 금형 상에 이형 필름을 제공하는 이형 필름 제공부를 포함하되,
   상기 웨이퍼의 중앙 부위에는 관통홀이 구비되고,
   상기 제1 금형에는 상기 관통홀을 통하여 상기 캐버티 내부로 몰딩 수지를 주입하기 위한 수지 주입구와 상기 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 복수의 진공 유로들이 구비되고,
   상기 제1 금형과 상기 웨이퍼 사이에는 상기 수지 주입구를 감싸는 링 형태의 밀봉 부재가 개재되며,
   상기 제2 금형에는 상기 이형 필름을 진공 흡착하기 위한 복수의 진공 유로들이 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 금형에 장착되며 상기 수지 주입구를 통하여 상기 몰딩 수지를 공급하기 위한 포트 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 금형은 상기 캐버티의 중앙 부위로부터 돌출되어 상기 웨이퍼의 중앙 부위와 마주하며 상기 웨이퍼의 관통홀을 통해 주입되는 몰딩 수지를 상기 웨이퍼의 중앙 부위로부터 가장자리 부위를 향하여 확산시키기 위한 확산 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 확산 노즐의 단부 표면에는 상기 몰딩 수지가 경유하는 웰 영역이 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 확산 노즐은 상기 반도체 칩들에 대한 몰딩 공정이 수행되는 동안 상기 웨이퍼에 밀착되며, 상기 확산 노즐의 단부 표면에는 상기 몰딩 수지를 상기 웰 영역으로부터 상기 캐버티로 전달하기 위한 복수의 게이트들이 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 웰 영역의 중앙 부위에는 상기 웨이퍼의 중앙 부위에 밀착되는 콘택터가 구비되며,
   상기 콘택터에는 상기 몰딩 수지를 상기 웨이퍼의 관통홀로부터 상기 웰 영역으로 전달하기 위한 복수의 러너들이 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 금형은 상기 캐버티와 연결된 복수의 에어 벤트들을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제2 금형에는 상기 에어 벤트들과 연결되는 복수의 에어홀들이 구비되며,
   상기 에어홀들은,
   상기 이형 필름을 상기 에어 벤트들의 내측면들에 흡착시키기 위한 진공을 제공하여 상기 에어 벤트를 개방하는 진공 소스와, 상기 에어 벤트들이 상기 이형 필름에 의해 차단되도록 압축 공기를 제공하는 압축 공기 소스와 연결되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 금형이 장착되는 제1 마스터 다이와 상기 제2 금형이 장착되는 제2 마스터 다이를 더 포함하며, 상기 제1 금형과 제2 금형은 상기 제1 마스터 다이와 제2 마스터 다이에 각각 탄성적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제2 금형은 상기 캐버티와 연결된 복수의 에어 벤트들을 구비하고,
    상기 제2 마스터 다이에는 상기 에어 벤트들을 개폐하기 위하여 상기 제2 금형을 관통하여 상기 에어 벤트들 내측으로 각각 돌출 가능하도록 개폐 부재들이 장착되며,
    상기 개폐 부재들은 상기 제1 및 제2 마스터 다이들에 기 설정된 클램프 압력이 인가되는 경우 상기 에어 벤트들 내측으로 돌출되어 상기 에어 벤트들을 차단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 반도체 칩들에 대한 몰딩 공정은 상기 에어 벤트들이 개방되는 제1 클램프 압력에서 수행되며, 상기 캐버티 내에 상기 몰딩 수지가 채워진 후 상기 에어 벤트들을 차단하기 위하여 상기 제1 클램프 압력보다 높은 제2 클램프 압력이 인가되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 반도체 칩들에 대한 몰딩 공정을 수행하는 동안 상기 제2 금형은 상기 웨이퍼의 가장자리 부위에 밀착되며, 상기 제2 금형은 상기 몰딩 공정에서 상기 웨이퍼의 가장자리가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼의 가장자리 부위에 밀착되는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 몰딩 장치.

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