KR101897825B1

KR101897825B1 - 다이 본딩 장치

Info

Publication number: KR101897825B1
Application number: KR1020120000040A
Authority: KR
Inventors: 문강현
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2012-01-02
Filing date: 2012-01-02
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2032-01-02
Also published as: KR20130078894A

Abstract

다이 본딩 방법에 있어서, 다이를 기판에 다이렉트 본딩 공정 또는 이단계 본딩 방식 공정 중 어느 하나의 본딩 공정을 결정한 후, 어태치 필름으로부터 다이를 분리시키고, 상기 분리된 다이를 픽업한다. 상기 결정된 본딩 공정에 따라 상기 픽업된 다이를 기판에 본딩한다. 여기서, 상기 다이렉트 본딩 공정은 상기 픽업된 다이를 상기 기판에 직접 본딩하는 것으로 정의되고, 상기 이단계 본딩 공정은 상기 픽업된 다이를 다이 스테이지에 안착시키고, 상기 다이 스테이지로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 기판에 본딩하는 것으로 정의된다.

Description

다이 본딩 장치{APPARATUS FOR BONDING A DIE ON A SUBSTRATE}

본 발명은 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 복수의 다이들로 분할된 웨이퍼로부터 다이를 픽업하여 기판 상에 본딩하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 상기와 같이 형성된 반도체 소자들은 다이싱 공정을 통해 분할될 수 있으며 다이 본딩 공정을 통해 기판 상에 본딩될 수 있다.

상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 다이 본딩 장치는 복수의 다이들로 분할된 웨이퍼로부터 다이를 픽업하여 기판 상에 부착시키도록 구비된다. 이 경우, 본딩 헤드가 어태치 필름으로부터 개별화된 다이를 픽업하여 기판 상에 상기 다이를 열압착 방식으로 부착할 수 있다. 또한 상기 다이를 기판에 부착하는 본딩 공정이 수행되는 동안 상기 기판을 지지하는 본딩 스테이지가 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 본딩 공정에 필요한 열을 제공하기 위하여 상기 본딩 스테이지 내부에 열선 등이 구비될 수 있다.

상기 본딩 헤드가 열압착 방식으로 본딩 공정을 수행하는 동안, 상기 본딩 헤드에 열전달이 발생할 수 있다. 따라서, 가열된 본딩 헤드가 상기 웨이퍼로부터 다이를 픽업할 경우 어태치 필름에 열전달이 발생함으로써 웨이퍼를 지지하는 스테이지 유닛이 오염되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 가열된 본딩 헤드가 상기 다이를 픽업할 경우, 상기 다이에 열절달이 발생하여 다이가 열충격을 받는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 스테이지 유닛의 오염 및 다이의 열충격을 억제하기 위하여 이단계 본딩(2 step bonding) 공정이 요구될 수 있다.

한편, 상기 본딩 헤드가 어태치 필름으로부터 개별화된 다이를 픽업하여 기판 상에 상기 다이를 직접 부착할 수 있으며 이를 다이렉트 본딩(direct bonding) 공정이 요구될 수도 있다.

본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 서로 다른 두 개의 본딩 방법을 선택적으로 수행할 수 있는 다이 본딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 서로 다른 두 개의 본딩 방법을 선택적으로 수행할 수 있는 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 다이 본딩 방법에 있어서, 다이를 기판에 다이렉트 본딩 공정 또는 이단계 본딩 방식 공정 중 어느 하나의 본딩 공정을 결정한 후,어태치 필름으로부터 다이를 분리시키고, 상기 분리된 다이를 픽업한다. 상기 다 상기 결정된 본딩 공정에 따라 상기 픽업된 다이를 기판에 본딩한다. 여기서, 상기 다이렉트 본딩 공정은 상기 픽업된 다이를 상기 기판에 직접 본딩하는 것으로 정의되고, 상기 이단계 본딩 공정은 상기 픽업된 다이를 다이 스테이지에 안착시키고, 상기 다이 스테이지로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 기판에 본딩하는 것으로 정의된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 픽업된 다이의 위치를 추가적으로 측정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다이를 본딩하기 위하여, 적어도 2개의 본딩 헤드들을 이용하여 각각 서로 다른 종류의 다이를 픽업한 후, 상기 픽업된 다이를 서로 다른 본딩 스테이지에서 상기 기판에 각각 본딩할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 다이 본딩 장치는 복수의 다이들을 갖는 웨이퍼가 부착된 어태치 테이프를 지지하는 스테이지 유닛, 상기 스테이지 유닛의 아래에 배치되며, 상기 다이를 상기 어태치 테이프로부터 분리시키기 위하여 수직 방향으로 승강하도록 구비된 다이 이젝터, 상기 스테이지 유닛의 상부에 배치되며, 상기 어태치 테이프로부터 분리된 상기 다이를 픽업하는 다이 픽커, 상기 스테이지 유닛에 인접하게 배치되며, 상기 픽업된 다이를 상기 다이 픽커로부터 전달받는 임시 지지 유닛, 상기 스테이지 유닛을 중심으로 양 측에 배치되며, 기판을 지지하며 본딩 영역을 제공하는 이송 유닛 및 상기 어태치 테이프로부터 및 상기 다이 스테이지 중 어느 하나로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 기판에 본딩하는 본딩 헤드 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치는 상기 스테이지 유닛 상부에 배치되며, 상기 픽업된 다이를 위치를 측정하는 위치 측정부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 위치 측정부는, 상기 다이 픽커 및 상기 다이 이젝터 사이의 상기 다이 이동 경로 상에 배치되며, 상기 픽업된 다이를 향하여 광 경로를 조절하는 분광기 및 상기 분광기를 통한 광을 이용하여 상기 픽업된 다이를 촬상하는 촬상기를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 분광기는 상기 다이의 이동을 간섭하지 않도록 이동 가능하도록 구비될 수 있다.

여기서, 상기 이송 유닛은 상호 평행하게 배열되며, 상기 기판을 각각 이송하는 제1 및 제2 이송 레일들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 임시 지지 유닛은 상기 스테이지 유닛에 인접하게 배치되며, 상기 픽업된 다이를 각각 임시적으로 지지하는 제1 다이 스테이지와 제2 다이 스테이지를 포함하고, 상기 이송 유닛은 상호 평행하게 배열되며, 상기 기판을 각각 지지할 수 있도록 구비된 제1 본딩 스테이지와 제2 본딩 스테이지를 포함하고, 상기 본딩 헤드 유닛은 상기 제1 및 제2 다이 스테이지들로부터 상기 다이를 각각 픽업하여 상기 제1 및 제2 본딩 스테이지들에서 상기 기판에 각각 본딩하는 제1 본딩 헤드 및 제2 본딩 헤드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 본딩 헤드들이 상기 제1 및 제2 다이 스테이지들 및 제1 및 제2 본딩 스테이지들 사이로 각각 이동할 수 있도록 구비될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치는 다이렉트 본딩 공정 또는 이단계 본딩 공정을 선택적으로 수행할 수 있다. 따라서, 열 충격에 민감하여 불량이 발생할 수 있는 다이의 경우에는 이단계 본딩 공정이 수행될 수 있으며, 열충격에 민감하지 않는 다이의 경우에는 다이렉트 본딩 공정이 수행될 수 있다. 나아가, 서로 다른 제1 및 제2 기판들이 각각 공급될 수 있으며 또한 서로 다른 다이들이 각각 상기 제1 및 제2 기판들에 본딩될 수 있다. 즉, 2종의 다이들을 갖는 웨이퍼에 대한 다이 본딩 공정이 하나의 다이 본딩 장치에 의해 수행될 수 있으므로 반도체 장치들의 제조 시간 및 비용이 크게 절감될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스테이지 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 다이 본딩 장치를 이용하여 이단계 본딩 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 도1에 도시된 다이 본딩 장치를 이용하여 다이렉트 본딩 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 평면도이다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

다이를 기판에 본딩하는 본딩 공정에 있어서, 다이렉트 본딩 공정 또는 이단계 본딩 방식 공정 중 어느 하나의 본딩 공정이 선택된다(S110). 상기 다이렉트 본딩 공정은 상기 픽업된 다이를 상기 기판에 직접 본딩하는 것으로 정의된다. 또한 상기 이단계 본딩 공정은 상기 픽업된 다이를 다이 스테이지에 안착시키고, 상기 다이 스테이지로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 기판에 본딩하는 것으로 정의된다.

즉, 상기 다이렉트 본딩 공정에 있어서, 상기 분리된 다이를 상기 본딩 헤드가 픽업하여 상기 기판에 직접 본딩할 수 있다. 이와 다르게, 상기 이단계 본딩 공정에 있어서, 분리된 다이를 본딩 헤드가 아닌 다이 픽커에 의하여 픽업되고 픽업된 상기 다이를 다이 스테이지가 임시적으로 지지한다. 상기 다이 스테이지에 의하여 지지된 다이를 상기 본딩 헤드가 픽업하여 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 상기 기판에 본딩할 수 있다.

예를 들면, 후속하는 본딩 공정에서 필요한 열에 의하여 다이의 열충격이 발생하거나 스테이지 유닛의 오염에 의하여 공정 불량이 발생할 수 있는 경우 상기 이단계 본딩 공정이 선택될 수 있다. 이와 다르게, 상기 스테이지 유닛 또는 상기 다이에 열 충격이 문제되지 않을 경우, 상기 본딩 헤드가 분리된 다이를 직접 픽업하여 상기 기판에 바로 본딩하는 다이렉트 본딩 공정이 선택될 수 있다.

이어서, 어태치 필름에 장착된 웨이퍼로부터 다이가 분리된다(S120). 이는 다이 분리 공정으로 정의될 수 있다. 상기 어태치 필름에는 다이싱된 웨이퍼가 부착될 수 있다. 상기 웨이퍼에는 회로 소자가 형성된 다이가 개별화된 상태로 존재할 수 있다. 상기 어태치 필름을 포함한 웨이퍼는 스테이지 유닛에 의하여 지지될 수 있다.

상기 다이 분리 공정에 있어서, 상기 스테이지 유닛의 하부에 배치되며 승강하는 이젝터 핀을 이용하여 어태치 필름에 부착된 다이가 분리될 수 있다. 즉 상기 이젝터 핀이 상승하여 상기 어태치 필름에 부착된 다이를 상승시킴으로써 상기 어태치 필름으로부터 상기 개별화된 다이가 분리될 수 있다.

이어서, 상기 분리된 다이가 픽업된다.(S130). 상기 다이 분리 공정을 통하여 분리된 다이는 상대적으로 상승한다. 후속하는 공정에서 상기 분리된 다이는 진공 흡착 방식으로 픽업될 수 있다. 예를 들면, 상기 분리된 다이는 본딩 헤드에 의하여 직접 픽업될 수 있다. 이와 다르게, 상기 분리된 다이는 별도로 구비된 다이 픽커에 의하여 픽업될 수 있다.

이어서, 상기 결정된 본딩 공정에 따라 본딩 헤드가 픽업된 다이를 기판에 본딩하는 본딩 고정이 수행될 수 있다(S150). 즉, 상기 본딩 헤드가 픽업된 다이를 흡착하여 본딩 스테이지에 의하여 지지된 다이를 향하여 이동한다. 이후, 상기 본딩 헤드가 다이를 흡착한 상태에서 상기 다이를 상기 기판에 열압착 방식으로 부착할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 픽업된 다이의 위치를 검출하는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다(S140). 이를 위치 검출 공정이라 할 수 있다. 상기 위치 검출 공정은 카메라 및 분광기를 이용하여 픽업된 다이의 아래에서 상기 다이의 위치를 확인할 수 있다. 이로써 후속하는 본딩 공정이 보다 정확하게 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 본딩 공정에 있어서, 적어도 2개의 본딩 헤드들을 이용하여 각각 서로 다른 종류의 다이를 픽업한다. 이어서, 상기 픽업된 다이를 서로 다른 본딩 스테이지에서 상기 기판에 각각 본딩할 수 있다. 따라서 서로 다른 종류의 다이들이 각각의 본딩 스테이지에서 서로 다른 기판에 각각 본딩됨에 따라 이종(異種)의 다이들이 동시에 또는 순차적으로 하나의 공간에서 본딩 공정이 수행될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 스테이지 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치(100)는 복수의 다이들(12, 14)로 분할된 웨이퍼(10)에 대하여 다이 본딩 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 2종의 다이들(12, 14)을 포함하는 웨이퍼(10)에 대하여 제1 기판(30) 및 제2 기판(40)을 사용하여 다이 본딩 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 웨이퍼는 제1 다이들(12) 및 제2 다이들(14)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 다이들(12) 및 제2 다이들(14)은 품질에 따라 각각 분류될 수 있다.

상기 다이 본딩 장치(100)는 스테이지 유닛(110), 다이 이젝터(120), 다이 픽커(130), 적어도 하나의 임시 지지 유닛(140), 적어도 하나의 이송 유닛 및 적어도 하나의 본딩 헤드 유닛을 포함한다.

상기 스테이지 유닛(110)은 상기 복수의 다이들(12, 14)로 분할된 웨이퍼(10)가 부착된 어태치 테이프와 상기 어태치 테이프가 부착된 웨이퍼 링(미도시)을 지지한다.

상기 스테이지 유닛(110)은 상기 웨이퍼 링을 파지하기 위한 클램프(112)와 상기 어태치 테이프를 지지하기 위한 서포트 링(114)과 상기 클램프(112) 및 상기 서포트 링(114)이 장착되는 베이스 부재(116)를 포함할 수 있다.

또한, 도시되지는 않았으나, 상기 스테이지 유닛(110)은 직교 좌표 로봇과 같은 스테이지 구동 기구(미도시)에 의해 이동될 수 있다. 특히, 상기 스테이지 유닛(110)은 상기 웨이퍼(10)의 로드 및 언로드 동작 그리고 상기 다이들(12,14)의 선택을 위하여 상기 스테이지 구동 기구에 의해 위치가 조절될 수 있다.

상기 다이 이젝터(120)는 상기 다이들(12,14)을 선택적으로 상기 어태치 테이프로부터 분리시키기 위하여 상기 스테이지 유닛(110)의 중앙 홀 내에 배치될 수 있다. 또한, 상기 다이 이젝터(120)는 상기 스테이지 유닛(110)에 지지된 상기 웨이퍼(10) 아래에 배치된다.

상기 다이 이젝터(120)는 상기 다이들(12, 14)을 선택적으로 상기 어태치 테이프로부터 분리시키기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 상기 다이 이젝터(120)는 상승하여 상기 다이를 웨이퍼로부터 분리시킨다.

상기 다이 픽커(130)는 상기 스테이지 유닛(110) 상부에 배치된다. 상기 다이 픽커(130)는 상기 다이들 중 적어도 하나를 픽업한다.

예를 들면, 상기 다이 픽커(130)는 진공을 이용하여 상기 다이들(12, 14) 중 적어도 하나를 픽업한다. 상기 다이 픽커(130)는 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 다이 픽커(130)는 상기 픽업된 다이(12)를 임시 지지 유닛(140)에 안착시킨다.

상기 임시 지지 유닛(140)은 상기 스테이지 유닛(110)의 상부에 배치된다. 또한 상기 임시 지지 유닛(140)은 상기 다이 픽커(130)에 픽업된 다이를 지지할 수 있도록 다이 스테이지를 포함한다.

또한, 상기 임시 지지 유닛(140)은 X방향으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 다이 픽커(130)가 상기 분리된 다이를 픽업하기 위하여 승강할 경우, 상기 임시 지지 유닛(140)은 X방향으로 이동하여 상기 다이 픽커(130)의 이동 경로부터 회피할 수 있다. 이어서, 상기 다이 픽커(130)가 상기 분리된 다이(12)를 상기 스테이지 유닛(110)의 상부로 픽업을 완료한 경우, 상기 임시 지지 유닛(140)은 X 방향으로 이동하여 상기 픽업된 다이(12)의 아래로 위치할 수 있다. 상기 다이 픽커(130)가 진공을 해제할 경우, 픽업된 다이(12)의 아래에 위치한 상기 임시 지지 유닛(140)은 상기 픽업된 다이(12)를 임시적으로 지지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치(100)는 상기 다이 픽커(130)가 상기 분리된 다이(12)를 픽업 중 상기 픽업된 다이의 위치를 측정하는 위치 측정부(170)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 위치 측정부(170)가 픽업된 다이의 위치 데이터를 확보함에 따라 상기 본딩 헤드 유닛이 보다 정확하게 다이를 기판에 본딩할 수 있다.

예를 들면, 상기 위치 측정부(170)는 분광기(171) 및 촬상기(173)를 포함할 수 있다.

상기 분광기(171)는 상기 다이 픽커(130) 및 상기 다이 이젝터(120) 사이의 상기 다이 이동 경로 상에 배치된다. 또한, 상기 분광기(171)는 상기 다이의 이동 경로를 간섭하지 않도록 이동 가능하도록 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 분광기(171)는 Y방향으로 이동하도록 구비됨으로써, 상기 다이 픽커(130)가 분리된 다이를 흡착하여 상승하는 동안 상기 분광기(171)가 다이의 이동 중 충돌하는 것이 억제될 수 있다.

상기 분광기(171)는 상기 픽업된 다이(12)를 향하여 광 경로를 조절할 수 있다. 예를 들면 상기 촬상기(173)가 상기 픽업된 다이(12)를 촬상할 경우, 상기 분광기(171)가 상기 픽업된 다이(12)를 향하여 광이 조사될 수 있도록 한다. 상기 분광기(171)는 예를 들면 프리즘을 포함할 수 있다.

상기 촬상기(173)는 상기 스테이지 유닛(110)의 내부에 배치된다. 상기 촬상기(173)는 상기 분광기(171)를 통한 광을 이용하여 상기 픽업된 다이(12)를 촬상하여 픽업된 다이(12)의 위치 이미지를 확보할 수 있다. 상기 위치 이미지를 이용하여 상기 위치 측정부(170)는 픽업된 다이(12)의 위치 데이터를 확보할 수 있다.

상기 이송 유닛은 상기 스테이지 유닛(110)에 인접하여 배치된다. 상기 이송 유닛은 기판을 이송시킨다. 상기 이송 유닛은 본딩 영역을 제공한다. 즉, 상기 이송 유닛은 기판을 Y방으로 이송하면서 상기 본딩 영역에 기판을 제공하고 상기 본딩 영역에서 본딩 공정이 완료되어 기판 및 본딩된 다이를 이송할 수 있도록 구비된다.

상기 이송 유닛은 제1 이송 유닛(151)과 제2 이송 유닛(156)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 이송 유닛들(151, 156)은 수평 방향으로 나란하게 연장할 수 있으며 각각 다이 본딩 영역(A, B)을 가질 수 있다.

상기 제1 및 제2 이송 유닛들(151, 156) 각각은 제1 기판(30) 및 제2 기판(40)을 이송하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 이송 유닛들(151, 156) 각각은 제1 기판(30) 및 제2 기판(40)을 본딩하기 위한 상기 본딩 영역들(A, B)을 제공하는 본딩 스테이지들을 포함할 수 있다. 상기 본딩 스테이지들은 상기 제1 기판(30) 및 제2 기판(40)을 지지한 상태에서 상기 본딩 영역들(A, B)에서 각각 다이 본딩 공정을 수행할 수 있다. 특히, 상기 제1 다이들(12) 중 적어도 하나가 상기 제1 기판(30) 상에 부착될 수 있으며, 또한 상기 제2 다이들(14) 중 적어도 하나가 상기 제2 기판(40) 상에 부착될 수 있다.

도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 이송 유닛들(151, 156)은 각각 상기 제1 기판(30) 및 제2 기판(40)을 이송하기 위한 레일(153, 158) 및 그리퍼들(152, 157)을 가질 수 있다.

상기 레일들(153, 158)은 서로 나란하게 수평 방향으로 연장할 수 있다. 상기 레일들(153, 158)은 상기 기판들을 이송하는 이송 경로를 정의할 수 있다.

상기 그리퍼들(152, 157)은 상기 레일들(153, 158)에 각각 설치될 수 있다. 상기 그리퍼들(152, 157)은 상기 레일 상에 위치한 기판(30, 40)을 파지하여 상기 기판(30, 40)을 상기 레일(153, 158)을 따라 이동시킬 수 있다.

상기 본딩 헤드 유닛은 다이를 픽업하여 상기 기판에 본딩한다. 상기 본딩 헤드 유닛은 어태치 테이프 및 임시 지지 유닛(140) 중 어느 하나로부터 상기 다이를 픽업할 수 있도록 구비된다.

상기 본딩 헤드 유닛은 제1 본딩 헤드 유닛(161)과 제2 본딩 헤드 유닛(166)을 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 제1 및 제2 본딩 헤드 유닛들(161, 166)은 이젝터 핀(120)을 통하여 분리된 다이를 직접 픽업하여 본딩 영역(A, B)에서 기판(30, 40)에 상기 분리된 다이를 각각 본딩할 수 있다. 이로써, 다이렉트 본딩 공정이 수행될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 및 제2 본딩 헤드 유닛들(161, 166)은 임시 지지 유닛(140)에 안착된 다이(30, 40)를 픽업하여 본딩 영역(A, B)에서 기판에 상기 분리된 다이를 본딩할 수 있다. 이로써, 이단계 본딩 공정이 수행될 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 다이 본딩 장치를 이용하여 이단계 본딩 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 4a를 참조하면, 스테이지 유닛(110)에 어태치 필름에 부착된 웨이퍼를 장착한다. 상기 어태치 필름에는 다이싱된 웨이퍼가 부착될 수 있다. 상기 웨이퍼에는 회로 소자가 형성된 다이(12)가 개별화된 상태로 존재할 수 있다.

이어서, 이젝터 핀(120)이 상승하여, 어태치 필름에 부착된 다이(12)가 분리될 수 있다. 즉, 상기 이젝터 핀(120)이 상승하여 상기 어태치 필름에 부착된 다이(12)를 상승시킴으로써 상기 어태치 필름으로부터 상기 개별화된 다이가 분리될 수 있다.

이후, 다이 픽커(130)가 상기 분리된 다이(12)를 픽업한다. 상기 다이 픽커(130)는 상기 분리된 다이를 진공 흡착 방식으로 픽업할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 상기 다이 픽커(130)가 상기 다이(12)를 픽업한 상태에서 분광기(171)가 이동하여 상기 픽업된 다이(12)의 하부에 배치된다. 이후, 촬상기(173; 도 3 참조)가 분광기(171)를 통한 광을 이용하여 상기 픽업된 다이(12)를 촬상한다. 따라서, 이로써 픽업된 다이(12)에 대한 이미지가 확보된다. 따라서 픽업된 다이(12)에 대한 정보가 획득될 수 있다.

이후, 임시 지지 유닛(140)이 픽업된 다이(12)의 하부로 이동한다. 상기 다이 픽커(130)가 픽업된 다이(12)를 지지한다. 예를 들면, 상기 다이 픽커(130)가 픽업된 다이(12)에 대한 진공을 해제함으로써 상기 임시 지지 유닛(140)이 상기 픽업된 다이(12)를 지지한다.

한편, 이송 유닛(151, 153)은 레일을 따라 기판(30, 40)을 이동시킨다. 이로써 기판(30, 40)은 본딩 영역에 배치될 수 있다. 예를 들면, 이송 유닛에 포함된 그리퍼가 상기 기판(30, 40)을 레일을 따라 이동시켜 상기 본딩 영역에 상기 기판(30, 40)을 안착시킨다. 상기 이송 유닛(151, 153)은 상기 스테이지 유닛(110)을 중심으로 상호 평행하게 배열될 수 있다. 따라서, 상기 이송 유닛(151, 153)은 두 개의 본딩 영역을 가질 수 있다.

도 4c를 참조하면, 본딩 헤드 유닛들(161, 166) 중 어느 하나(161)가 상기 임시 지지 유닛(140)을 향하여 이동한다. 이후, 상기 본딩 헤드 유닛(161)이 상기 임시 지지 유닛(140)으로부터 상기 기판(30)을 픽업하여 상기 본딩 영역으로 다이를 이송한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 두 개의 본딩 헤드 유닛들(161, 166)이 스테이지 유닛(110)을 중심으로 상호 마주 보게 배치될 수 있다. 따라서, 상기 본딩 헤드 유닛들(161, 166) 각각은 상기 두 개의 본딩 영역으로 상기 다이를 각각 이송하여 두 종류의 다이를 개별적으로 본딩할 수 있다.

도 4d를 참조하면, 상기 본딩 헤드 유닛들(161, 166) 중 어느 하나(161)는 다이를 흡착한 상태에서 다이를 상기 기판(30)에 열압착 방식으로 부착할 수 있다. 한편, 다이 픽커(130)는 또 다른 다이를 픽업하여 상기 임시 지지 유닛(140)에 안착시킨 후, 상기 본딩 헤드 유닛들(161, 166) 중 어느 하나(166)는 다이를 흡착한 상태에서 다이를 상기 기판(40)에 열압착 방식으로 부착할 수 있다.

본 발명의 이단계 본딩 공정에서 상기 본딩 헤드 유닛들(161, 166)이 스테이지 유닛(110)에 장착된 웨이퍼의 다이(12)와 직접적으로 컨택하지 않는다. 따라서, 상기 본딩 헤드 유닛(161, 166) 보유한 열에 의하여 다이의 열충격이 발생하거나 스테이지 유닛의 오염에 의하여 공정 불량이 발생이 억제될 수 있다.

도 5는 도1에 도시된 다이 본딩 장치를 이용하여 다이렉트 본딩 공정을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 스테이지 유닛(110)에 어태치 필름에 부착된 웨이퍼(10)를 장착한다. 상기 어태치 필름에는 다이싱된 웨이퍼(10)가 부착될 수 있다. 상기 웨이퍼에는 회로 소자가 형성된 다이들(12, 14)이 개별화된 상태로 존재할 수 있다.

이어서, 이젝터 핀(120)이 상승하여, 어태치 필름에 부착된 다이(12)가 분리될 수 있다. 즉, 상기 이젝터 핀(120)이 상승하여 상기 어태치 필름에 부착된 다이(12)를 상승시킴으로써 상기 어태치 필름으로부터 상기 개별화된 다이(12)가 분리될 수 있다.

이후, 본딩 헤드 유닛(161, 166)이 상기 분리된 다이를 픽업한다. 이때, 상기 다이 픽커(미도시)는 후퇴하여 아이들 상태를 유지할 수 있다.

한편, 이송 유닛(151, 153)은 레일을 따라 기판(30, 40)을 이동시킨다. 이로써 기판(30, 40)은 본딩 영역에 배치될 수 있다. 예를 들면, 이송 유닛(151, 153)에 포함된 그리퍼가 상기 기판(30, 40)을 레일을 따라 이동시켜 상기 본딩 영역에 상기 기판(30, 40)을 안착시킨다.

상기 본딩 헤드 유닛(161, 166)이 상기 픽업된 다이를 상기 본딩 영역으로 이송한다. 이후, 상기 본딩 헤드 유닛(161, 166)이 상기 다이(12)를 기판(30, 40)에 대하여 열압착하여 다이(12)를 기판에 본딩한다.

본 발명의 다이 본딩 장치를 이용하여 다이렉트 본딩 공정을 수행할 경우 상기 본딩 헤드 유닛(161, 166)이 스테이지 유닛에 장착된 웨이퍼의 다이를 직접 픽업하여 상기 본딩 영역에서 상기 다이를 기판에 본딩할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치는 상기 다이 본딩 장치(200)는 스테이지 유닛(210), 다이 이젝터(220), 다이 픽커(230), 복수의 임시 지지 유닛, 복수의 이송 유닛들(251, 253) 및 복수의 본딩 헤드 유닛들(261, 266)을 포함한다.

상기 스테이지 유닛(210) 및 다이 이젝터(220)는 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 스테이지 유닛 및 다이 이젝터와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 다이 픽커는 상기 스테이지 유닛(210)의 상부에 배치된다. 상기 다이 픽커는 분리된 다이를 픽업하도록 승강하도록 구비된다. 또한, 상기 다이 픽커는 X 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 픽커는 엘엠 가이드 및 상기 엘엠 가이드에 장착된 흡착부를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 흡착부는 엘엠 가이드를 따라 X 방향으로 이동할 수 있다.

상기 임시 지지 유닛들은 상기 스테이지 유닛(210)을 중심으로 상호 마주보도록 제1 임시 지지 유닛 및 제2 임시 지지 유닛을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 다이 픽커가 픽업한 두 종류의 다이를 각각 제1 및 제2 임시 지지 유닛들(241, 246)이 지지할 수 있다.

상기 임시 지지 유닛들은 상기 스테이지 유닛(210)에 인접하게 배치된다. 상기 임시 지지 유닛들은 상기 픽업된 다이를 각각 임시적으로 지지하는 제1 다이 스테이지(241)와 제2 다이 스테이지(246)를 포함할 수 있다. 상기 임시 지지 유닛들은 고정식으로 구비될 수 있다.

상기 이송 유닛들(251, 253)은 상기 스테이지 유닛에 인접하게 배치된다. 상기 이송 유닛들(251, 253)은 상호 평행하게 연장될 수 있다. 상기 이송 유닛들(251, 253)은 서로 다른 종류의 기판을 이송한다. 상기 이송 유닛들은(251, 253)은 기판 이송 경로를 정의하는 제1 및 제2 레일들 및 각각 본딩 영역을 제공하는 제1 및 제2 본딩 스테이지를 포함할 수 있다.

상기 본딩 헤드 유닛들(261, 266)은 다이(12)를 픽업하여 상기 기판(40)에 본딩한다. 상기 본딩 헤드 유닛들은 어태치 테이프 및 임시 지지 유닛에 포함된 제1 및 제2 다이 스테이지들(241, 246)들 중 어느 하나로부터 상기 다이(12)를 픽업할 수 있도록 본딩 헤드들(262, 267)을 각각 구비된다.

상기 본딩 헤드 유닛(261, 266)은 제1 본딩 헤드 유닛(261)과 제2 본딩 헤드 유닛(266)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 본딩 헤드 유닛들(261, 266)에 포함된 본딩 헤드들(262, 267)은 상기 제1 및 제2 다이 스테이지들 및 제1 및 제2 본딩 스테이지들 사이로 각각 이동할 수 있도록 구비될 수 있다.

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

10 : 웨이퍼 12,14 : 제1,제2 다이
30,40 : 제1,제2 기판 100, 200 : 다이 본딩 장치
110, 210 : 스테이지 유닛 120 : 다이 이젝터
130, 230 : 다이 픽커 140, 241, 246 : 임시 지지 유닛
151, 156, 251, 256 : 이송 유닛 161, 166, 261, 266 : 본딩 헤드
170 : 위치 측정부

Claims

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복수의 다이들을 갖는 웨이퍼가 부착된 어태치 테이프를 지지하는 스테이지 유닛;
상기 스테이지 유닛의 아래에 배치되며, 상기 다이를 상기 어태치 테이프로부터 분리시키기 위하여 수직 방향으로 승강하도록 구비된 다이 이젝터;
상기 스테이지 유닛의 상부에 배치되며, 상기 어태치 테이프로부터 분리된 상기 다이를 픽업하는 다이 픽커;
상기 스테이지 유닛에 인접하게 배치되며, 상기 픽업된 다이를 상기 다이 픽커로부터 전달받는 임시 지지 유닛;
상기 스테이지 유닛을 중심으로 양 측에 배치되며, 기판을 지지하며 본딩 영역을 제공하는 이송 유닛; 및
상기 어태치 테이프로부터 및 상기 임시 지지 유닛 중 어느 하나로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 기판에 본딩하는 본딩 헤드 유닛을 포함하고,
상기 임시 지지 유닛은 상기 스테이지 유닛에 인접하게 배치되며, 상기 픽업된 다이를 각각 임시적으로 지지하는 제1 다이 스테이지와 제2 다이 스테이지를 포함하고,
상기 이송 유닛은 상호 평행하게 배열되며, 상기 기판을 각각 지지할 수 있도록 구비된 제1 본딩 스테이지와 제2 본딩 스테이지를 포함하고,
상기 본딩 헤드 유닛은 상기 제1 및 제2 다이 스테이지들로부터 상기 다이들를 각각 픽업하여 상기 제1 및 제2 본딩 스테이지들에서 상기 기판에 각각 본딩하는 제1 본딩 헤드 및 제2 본딩 헤드를 포함하고,
상기 스테이지 유닛에 인접하여 배치되며, 상기 픽업된 다이를 위치를 측정하는 위치 측정부를 더 포함하고, 상기 위치 측정부는,
상기 다이 픽커 및 상기 다이 이젝터 사이의 상기 다이 이동 경로 상에 배치되며, 상기 픽업된 다이를 향하여 광 경로를 조절하는 분광기; 및
상기 분광기를 통한 광을 이용하여 상기 픽업된 다이를 촬상하는 촬상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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제4항에 있어서, 상기 분광기는 상기 다이의 이동을 간섭하지 않도록 이동 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제4항에 있어서, 상기 이송 유닛은 상호 평행하게 배열되며, 상기 기판을 각각 이송하는 제1 및 제2 이송 레일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 본딩 헤드들이 상기 제1 및 제2 다이 스테이지들 및 제1 및 제2 본딩 스테이지들 사이로 각각 이동할 수 있도록 구비된 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.