KR101901028B1 - 본딩 헤드 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치 - Google Patents

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Abstract

본딩 헤드와 이를 포함하는 다이 본딩 장치가 개시된다. 상기 다이 본딩 장치는, 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와, 상기 기판 상에 반도체 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드와, 상기 본딩 헤드를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함하며, 상기 본딩 헤드는, 상기 반도체 다이를 진공 흡착하기 위한 진공 노즐과, 상기 진공 노즐의 주위에 배치되며 상기 진공 노즐로부터의 거리 조절이 가능하도록 구성된 가압 부재들과, 상기 반도체 다이의 크기에 따라 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 가압 부재들을 이동시키는 간격 조절부를 포함한다.

Description

본딩 헤드 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치{Bonding head and die bonding apparatus including the same}
본 발명의 실시예들은 본딩 헤드와 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 리드 프레임과 같은 기판 상에 반도체 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드와 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼는 다이싱 공정을 통해 복수의 반도체 다이들로 분할될 수 있으며, 상기 반도체 다이들은 본딩 공정을 통해 기판 상에 본딩될 수 있다.
상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 반도체 다이들로 분할된 웨이퍼로부터 상기 다이들을 픽업하여 분리시키기 위한 픽업 모듈과 픽업된 다이를 기판 상에 부착시키기 위한 본딩 모듈을 포함할 수 있다. 상기 픽업 모듈은 상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지 유닛과 상기 스테이지 유닛에 지지된 웨이퍼로부터 선택적으로 다이를 분리시키기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 설치된 다이 이젝팅 장치와 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 픽업하기 위한 픽업 유닛을 포함할 수 있다.
상기 본딩 모듈은 상기 반도체 다이들을 하나씩 픽업하여 리드 프레임과 같은 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드와 상기 본딩 헤드를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다. 상기 본딩 헤드는 상기 반도체 다이를 진공 픽업하기 위한 진공 노즐을 포함할 수 있으며 상기 픽업된 반도체 다이를 상기 기판 상에 가압하여 본딩할 수 있다.
그러나, 본딩 대상이 되는 반도체 다이의 크기가 변경되는 경우 상기 진공 노즐, 특히 상기 반도체 다이를 직접적으로 진공 흡착하기 위한 콜릿을 교체해야 하는 번거로움이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1543864호 (등록일자: 2015년 08월 05일)
본 발명의 실시예들은 반도체 다이의 크기 변화에 대응할 수 있는 본딩 헤드 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 본딩 헤드는, 반도체 다이를 진공 흡착하기 위한 진공 노즐과, 상기 진공 노즐의 주위에 배치되며 상기 진공 노즐로부터의 거리 조절이 가능하도록 구성된 가압 부재들과, 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 가압 부재들을 이동시키는 간격 조절부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 간격 조절부는, 상기 가압 부재들을 안내하기 위한 가이드 슬롯들이 구비된 가이드 패널과, 상기 가이드 슬롯들을 수직 방향으로 통과하며 상기 가이드 패널 아래에서 상기 가압 부재들과 연결되는 가이드 부재들과, 상기 가이드 부재들의 상단부들과 각각 연결되는 일단부들을 갖는 링크 부재들과, 상기 링크 부재들의 타단부들과 연결되며 상기 링크 부재들을 회전시킴으로써 상기 가이드 부재들이 상기 가이드 슬롯들을 따라 이동되도록 하는 회전 패널을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진공 노즐은 상기 가이드 패널의 중앙 부위에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드는 상기 가이드 패널과 상기 진공 노즐 사이에 배치되는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가압 부재들의 하부면은 상기 진공 노즐의 하부면보다 높게 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 간격 조절부는, 상기 회전 패널을 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터가 장착되는 마운트 패널을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리들은 서로 동일하게 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가압 부재들은 상기 다이의 중앙 부위를 향하여 에어를 분사하기 위한 에어 분사홀을 각각 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진공 노즐은 상기 다이를 진공 흡착하기 위한 제1 진공홀을 갖고, 상기 가압 부재들은 상기 다이를 진공 흡착하기 위한 제2 진공홀을 각각 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진공 노즐의 하부면과 상기 가압 부재들의 하부면들은 서로 동일한 평면 상에 위치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와, 상기 기판 상에 반도체 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드와, 상기 본딩 헤드를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 본딩 헤드는, 상기 반도체 다이를 진공 흡착하기 위한 진공 노즐과, 상기 진공 노즐의 주위에 배치되며 상기 진공 노즐로부터의 거리 조절이 가능하도록 구성된 가압 부재들과, 상기 반도체 다이의 크기에 따라 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 가압 부재들을 이동시키는 간격 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 간격 조절부는, 상기 가압 부재들을 안내하기 위한 가이드 슬롯들이 구비된 가이드 패널과, 상기 가이드 슬롯들을 수직 방향으로 통과하며 상기 가이드 패널 아래에서 상기 가압 부재들과 연결되는 가이드 부재들과, 상기 가이드 부재들의 상단부들과 각각 연결되는 일단부들을 갖는 링크 부재들과, 상기 링크 부재들의 타단부들과 연결되며 상기 링크 부재들을 회전시킴으로써 상기 가이드 부재들이 상기 가이드 슬롯들을 따라 이동되도록 하는 회전 패널을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진공 노즐은 상기 가이드 패널의 중앙 부위에 장착되며, 상기 가이드 패널과 상기 진공 노즐 사이에는 탄성 부재가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가압 부재들의 하부면은 상기 진공 노즐의 하부면보다 높게 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 구동부는, 상기 가이드 패널이 장착되며 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 가동 부재와, 상기 가동 부재를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부와, 상기 수직 구동부를 수평 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동부를 포함할 수 있으며, 상기 수직 구동부와 상기 가동 부재 사이에는 제2 탄성 부재가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가압 부재들은 상기 다이의 중앙 부위를 향하여 에어를 분사하기 위한 에어 분사홀을 각각 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진공 노즐은 상기 다이를 진공 흡착하기 위한 제1 진공홀을 갖고, 상기 가압 부재들은 상기 다이를 진공 흡착하기 위한 제2 진공홀을 각각 가질 수 있으며, 상기 진공 노즐의 하부면과 상기 가압 부재들의 하부면들은 서로 동일한 평면 상에 위치될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩 헤드는 반도체 다이를 진공 흡착하기 위한 진공 노즐과, 상기 진공 노즐 주위에 배치되며 상기 진공 노즐로부터 거리 조절이 가능하도록 구성된 가압 부재들과, 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 가압 부재들을 이동시키는 간격 조절부를 포함할 수 있다.
상기 간격 조절부는 상기 반도체 다이의 크기에 따라 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리를 조절할 수 있으며, 이에 따라 상기 반도체 다이의 크기가 변경되는 경우에도 상기 본딩 헤드의 일부 또는 전부를 교체할 필요가 없으며, 결과적으로 상기 본딩 헤드를 포함하는 다이 본딩 장치의 생산성이 크게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본딩 헤드를 포함하는 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 스테이지 유닛과 다이 이젝터를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 간격 조절부를 설명하기 위한 개략적인 평면도들이다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 다이 본딩 장치를 이용하여 다이를 기판 상에 본딩하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 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.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 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.
본 발명의 실시예들에서 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 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 본딩 헤드를 포함하는 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 스테이지 유닛과 다이 이젝터를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 헤드(200)와 이를 포함하는 다이 본딩 장치(100)는 웨이퍼로부터 반도체 다이(12; 이하, ‘다이’라 한다)를 픽업하여 리드 프레임과 같은 기판(30) 상에 상기 다이(12)를 본딩하기 위해 사용될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(100)는 다이싱 공정을 통해 개별화된 복수의 다이들(12)을 포함하는 웨이퍼(10)를 지지하는 스테이지 유닛(110)과, 상기 웨이퍼(10)로부터 상기 다이들(12)을 선택적으로 분리하기 위한 다이 이젝터(118)와, 상기 다이 이젝터(118)에 의해 다이싱 테이프(14)로부터 분리된 다이(12)를 픽업하기 위한 피커(120)와, 상기 피커(120)를 이동시키기 위한 피커 구동부(122)를 포함할 수 있다.
상기 피커(120)에 의해 픽업된 다이(12)는 다이 스테이지(124) 상으로 이송될 수 있으며, 상기 다이 스테이지(124) 상의 다이(12)는 상기 본딩 헤드(200)에 의해 픽업된 후 상기 기판(30) 상에 본딩될 수 있다. 이를 위하여 상기 다이 본딩 장치(100)는 상기 본딩 헤드(200)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부(250)를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼(10)는 다이싱 테이프(14) 상에 부착될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프(14)는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(16)에 장착될 수 있다. 상기 스테이지 유닛(110)은 수평 방향으로 이동 가능하게 구성된 웨이퍼 스테이지(112)와, 상기 웨이퍼 스테이지(112) 상에 배치되어 상기 다이싱 테이프(14)의 가장자리 부위를 지지하기 위한 확장 링(114)과, 상기 마운트 프레임(16)을 하강시킴으로써 상기 다이싱 테이프(14)를 확장시키기 위한 클램프(116) 등을 포함할 수 있다.
상기 피커(120)는 상기 스테이지 유닛(110)에 의해 지지된 웨이퍼(10)의 상부에 배치될 수 있으며, 상기 피커 구동부(122)에 의해 수직 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 또한, 상기 피커(120)에 의해 픽업된 다이(12)의 각도를 조절하기 위해 회전 가능하게 구성될 수 있다. 상기 피커 구동부(122)는 상기 다이들(12)을 하나씩 픽업하여 다이 스테이지(124) 상으로 이송하기 위하여 수평 및 수직 방향으로 상기 피커(120)를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 피커 구동부(122)는 상기 다이 이젝터(118)에 의해 상기 다이싱 테이프(14)로부터 분리된 다이(12)를 픽업하기 위하여 상기 피커(120)를 수평 및 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(112)는 상기 다이들(12)을 선택적으로 픽업하기 위하여 스테이지 구동부(미도시)에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있으며, 또한 상기 다이들(12)의 각도를 조절하기 위하여 회전 가능하게 구성될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(100)는 복수의 웨이퍼들(10)이 수납된 카세트(20)를 지지하는 로드 포트(130)와, 상기 카세트(20)로부터 상기 웨이퍼(10)를 상기 스테이지 유닛(110) 상으로 이송하기 위한 웨이퍼 이송 유닛(140)을 포함할 수 있다. 상기 웨이퍼(10)는 상기 로드 포트(130)로부터 수평 방향으로 연장하는 웨이퍼 가이드 레일(142)을 따라 이송될 수 있으며, 상기 스테이지 유닛(110)은 상기 웨이퍼의 로딩 및 언로딩을 위하여 상기 웨이퍼 가이드 레일(142)의 단부들에 인접한 위치로 이동될 수 있다.
상기 다이 스테이지(124)는 상기 다이(12)의 본딩 방향을 조절하기 위하여 회전 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 스테이지(124)는 모터 등을 이용하여 구성되는 회전 구동부(미도시)와 연결될 수 있으며 상기 회전 구동부는 본딩 레시피에 따라 상기 다이(12)의 본딩 방향을 조절하기 위하여 상기 다이 스테이지(124)를 회전시킬 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(100)는 본딩 영역(150)으로 상기 기판(30)을 제공하기 위한 기판 이송 유닛(160)을 포함할 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 기판 이송 유닛(160)은 복수의 기판들(30)이 수납된 제1 매거진(40)으로부터 상기 본딩 영역(150)으로 상기 기판(30)을 안내하고 또한 상기 본딩 영역(150)으로부터 다이 본딩 공정이 완료된 기판(30)을 제2 매거진(42)으로 안내하기 위한 기판 가이드 레일(162)과, 상기 기판 가이드 레일(162)의 여러 구간들에서 상기 기판(30)을 파지하기 위한 그리퍼들(164)과, 상기 그리퍼들(164)을 이동시키기 위한 그리퍼 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 본딩 영역(150)에는 상기 기판(30)을 지지하기 위한 기판 스테이지(152)가 구비될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 기판 스테이지(152)에는 상기 기판(30)을 본딩 온도로 가열하기 위한 히터(미도시)가 내장될 수 있다. 또한, 상기 기판 스테이지(152)는 상기 본딩 영역(150)으로 이송된 기판(30)을 고정시키기 위한 복수의 진공홀들을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본딩 헤드(200)는 상기 다이(12)를 진공 흡착하기 위한 진공 노즐(210)과, 상기 진공 노즐(210) 주위에 배치되며 상기 진공 노즐(210)로부터 거리 조절이 가능하도록 구성된 가압 부재들(220)과, 상기 진공 노즐(210)과 상기 가압 부재들(220) 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 가압 부재들(220)을 이동시키는 간격 조절부(230)를 포함할 수 있다.
상기 진공 노즐(210)은 상기 다이(12)를 진공 흡착하기 위한 진공홀(212)을 가질 수 있으며, 상기 가압 부재들(220)은 상기 다이(12)를 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위하여 상기 다이(12)를 가압할 수 있다. 아울러, 도시되지는 않았으나, 상기 진공홀(212)은 진공 펌프 등을 포함하는 진공 소스(미도시)와 연결될 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 간격 조절부를 설명하기 위한 개략적인 평면도들이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 간격 조절부(230)는 상기 다이(12)의 크기에 따라 상기 가압 부재들(220)의 위치를 조절할 수 있다. 특히, 상기 간격 조절부(230)는 상기 진공 노즐(210)로부터 상기 가압 부재들(220) 사이의 거리를 조절함으로써 상기 다이(12)의 크기에 적절하게 대응할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 간격 조절부(230)는 상기 가압 부재들(220)을 안내하기 위한 슬롯들(234)이 구비된 가이드 패널(232)과, 상기 가이드 슬롯들(234)을 수직 방향으로 통과하며 상기 가이드 패널(232) 아래에서 상기 가압 부재들(220)과 연결되는 가이드 부재들(236)과, 상기 가이드 부재들(236)의 상단부들과 각각 연결되는 일단부들을 갖는 링크 부재들(238)과, 상기 링크 부재들(238)의 타단부들과 연결되며 상기 링크 부재들(238)을 회전시킴으로써 상기 가이드 부재들(236)이 상기 가이드 슬롯들(234)을 따라 이동되도록 하는 회전 패널(240)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 진공 노즐(210)은 상기 가이드 패널(232)의 중앙 부위에 장착될 수 있으며, 상기 가이드 슬롯들(234)은 도시된 바와 같이 방사상으로 연장될 수 있다. 그러나, 상기와 다르게 상기 가이드 슬롯들(234)은 나선 형태로 구성될 수도 있으며, 또한 소정의 곡률 반경을 가질 수도 있다. 상기 가이드 부재들(236)은 링크 부재들(238)을 통해 상기 회전 패널(240)과 연결될 수 있으며, 이에 따라 상기 진공 노즐(210)과 상기 가압 부재들(220) 사이의 거리들은 서로 동일하게 될 수 있다.
한편, 상기 헤드 구동부(250)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 패널(232)이 장착되는 가동 부재(252)를 포함할 수 있으며, 상기 가동 부재(252)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부(254)와, 상기 수직 구동부(254)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동부(256)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 수직 구동부(254)는 공압 실린더를 이용하여 구성될 수 있으며, 상기 수평 구동부(256)는 직교 좌표 로봇을 이용하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 가동 부재(252)는 리니어 모션 가이드를 이용하여 상기 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 간격 조절부(230)는 상기 회전 패널(240)을 회전시키기 위한 모터(242)와, 상기 모터(242)가 장착되는 마운트 패널(244)을 포함할 수 있다. 상기 마운트 패널(244)은 상기 가동 부재(252)에 장착될 수 있으며, 상기 모터(242)의 회전축은 상기 회전 패널(240)의 중심 부위에 연결될 수 있다.
상기 모터(242)는 상기 다이(12)의 크기에 따라 상기 가압 부재들(220)의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 상대적으로 큰 다이를 본딩하는 경우 상기 모터(242)는 상기 회전 패널(240)을 시계 방향으로 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 가압 부재들(220)은 상기 가이드 슬롯들(234)을 따라 상기 진공 노즐(210)로부터 외측으로 이동될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상대적으로 작은 다이를 본딩하는 경우 상기 모터(242)는 상기 회전 패널(240)을 반시계 방향으로 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 가압 부재들(220)은 상기 가이드 슬롯들(234)을 따라 상기 진공 노즐(210)을 향해 내측으로 이동될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 가압 부재들(220)의 하부면은 상기 진공 노즐(210)의 하부면보다 높게 위치될 수 있다. 이는 상기 다이 스테이지(124)로부터 상기 다이(12)를 픽업하는 과정에서 상기 가압 부재들(220)에 의한 간섭을 방지하기 위함이다. 또한, 상기 다이(12)의 본딩 과정에서 상기 가압 부재들(220)을 이용하여 상기 다이(12)를 가압하기 위해 상기 가이드 패널(232)과 상기 진공 노즐(210) 사이에는 코일 스프링과 같은 탄성 부재(246)가 배치될 수 있다.
추가적으로, 상기 수직 구동부(254)와 상기 가동 부재(252) 사이에는 코일 스프링과 같은 제2 탄성 부재(258)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 수직 구동부(254)로서 공압 실린더가 사용되는 경우 상기 공압 실린더의 로드와 상기 가동 부재(252) 사이에 상기 제2 탄성 부재(258)로서 기능하는 코일 스프링이 배치될 수 있다. 특히, 상기 탄성 부재(246)는 의해 상기 다이(12)가 상기 기판(30)에 밀착되는 과정에서 상기 다이(12)에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있으며, 상기 제2 탄성 부재(258)는 상기 다이(12)를 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위한 가압력을 제공할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 다이 본딩 장치를 이용하여 다이를 기판 상에 본딩하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 6을 참조하면, 상기 진공 노즐(210)의 하부에 상기 다이(12)가 진공 흡착된 후 상기 헤드 구동부(250)는 상기 본딩 헤드(200)를 상기 기판(30)의 상부로 이동시킬 수 있으며, 상기 다이(12)가 상기 기판(30) 상의 기 설정된 영역 상에 밀착되도록 상기 본딩 헤드(200)를 하강시킬 수 있다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 탄성 부재(246)가 압축되면서 상기 가압 부재들(220)이 상기 다이(12)의 상부면에 밀착될 수 있고, 계속해서 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제2 탄성 부재(258)가 압축되면서 상기 제2 탄성 부재(258)의 탄성 복원력이 가압력으로서 상기 가압 부재들(220)을 통해 상기 다이(12)에 인가될 수 있다. 특히, 상기 제2 탄성 부재(258)에 의해 상기 수직 구동부(254)의 가압력이 상기 다이(12)에 직접 인가되지 않기 때문에 본딩 과정에서 상기 다이(12)의 손상이 방지될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 9를 참조하면, 상기 본딩 헤드(200)는, 상기 다이(12)를 진공 흡착하기 위한 진공홀(312)을 갖는 진공 노즐(310)과, 상기 진공 노즐(310)로부터의 거리 조절이 가능하도록 구성되며 상기 다이(12)를 가압하기 위한 가압 부재들(320)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 가압 부재들(320)은 상기 다이(12)를 상기 기판(30) 상에 본딩하는 동안 상기 다이(12) 상으로 에어를 분사하기 위한 에어 분사홀(322)을 각각 구비할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 에어 분사홀들(322)은 상기 에어를 공급하기 위한 에어 탱크, 에어 펌프 등을 포함하는 에어 소스(미도시)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여 기 설명된 바와 같이 상기 다이(12)를 상기 기판(30) 상에 본딩하는 동안 상기 다이(12)의 가장자리 부위들은 상기 가압 부재들(320)에 의해 충분히 가압될 수 있다. 다만, 상기 다이(12)의 중앙 부위는 상기 탄성 부재(246)에 의해 인가되는 탄성 복원력에 의해 가압되므로 상기 가장자리 부위들에 비하여 가압력이 다소 낮을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 에어 분사홀들(322)은 상기 다이(12)의 중앙 부위를 향해 고압의 에어를 분사할 수 있으며, 상기 에어 분사홀들(322)로부터 분사된 에어는 상기 다이(12)의 중앙 부위에서 상기 부족한 가압력을 충분히 보상할 수 있다. 결과적으로, 상기 다이(12)에 인가되는 가압력을 보다 균일하게 할 수 있으며, 이에 따라 상기 다이 본딩 공정에서의 공정 불량이 크게 감소될 수 있다.
한편, 상기 진공 노즐(310)과 가압 부재들(320)을 제외한 나머지 구성 요소들은 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 이들에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
도 10은 도 1에 도시된 본딩 헤드의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 10을 참조하면, 상기 본딩 헤드(200)는, 상기 다이(12)를 진공 흡착하기 위한 제1 진공홀(412)을 갖는 진공 노즐(410)과, 상기 진공 노즐(410)로부터의 거리 조절이 가능하도록 구성되며 상기 다이(12)를 가압하기 위한 가압 부재들(420)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 가압 부재들(420)은 상기 다이(12)를 진공 흡착하기 위한 제2 진공홀(422)을 각각 구비할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 제1 진공홀(412)과 제2 진공홀들(422)은 진공 펌프 등을 포함하는 진공 소스(미도시)와 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 진공 노즐(410)의 하부면과 상기 가압 부재들(420)의 하부면들은 서로 동일한 평면 상에 위치될 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 탄성 부재(246)는 생략될 수 있다. 따라서, 상기 다이(12)를 픽업하는 과정에서의 픽업 불량이 크게 감소될 수 있다. 또한, 상기 다이(12)를 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위해 가압하는 경우 상기 다이(12)의 중앙 부위와 가장자리 부위들에 동일한 가압력이 인가될 수 있다. 결과적으로, 상기 다이(12) 상에 전체적으로 보다 균일하게 가압력이 인가될 수 있으며, 이에 따라 상기 다이 본딩 공정에서의 본딩 불량이 충분히 감소될 수 있다.
한편, 상기 진공 노즐(410)과 가압 부재들(420)을 제외한 나머지 구성 요소들은 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 이들에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩 헤드(200)는 반도체 다이(12)를 진공 흡착하기 위한 진공 노즐(210)과, 상기 진공 노즐(210) 주위에 배치되며 상기 진공 노즐(210)로부터 거리 조절이 가능하도록 구성된 가압 부재들(220)과, 상기 진공 노즐(210)과 상기 가압 부재들(220) 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 가압 부재들(220)을 이동시키는 간격 조절부(230)를 포함할 수 있다.
상기 간격 조절부(230)는 상기 반도체 다이(12)의 크기에 따라 상기 진공 노즐(210)과 상기 가압 부재들(220) 사이의 거리를 조절할 수 있으며, 이에 따라 상기 반도체 다이(12)의 크기가 변경되는 경우에도 상기 본딩 헤드(200)의 일부 또는 전부를 교체할 필요가 없으며, 결과적으로 상기 본딩 헤드(200)를 포함하는 다이 본딩 장치(100)의 생산성이 크게 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 웨이퍼 12 : 반도체 다이
20 : 카세트 30 : 기판
100 : 다이 본딩 장치 110 : 스테이지 유닛
120 : 피커 130 : 로드 포트
140 : 웨이퍼 이송 유닛 150 : 본딩 영역
160 : 기판 이송 유닛 200 : 본딩 헤드
210 : 진공 노즐 220 : 가압 부재
230 : 간격 조절부 232 : 가이드 패널
234 : 가이드 슬롯 236 : 가이드 부재
238 : 링크 부재 240 : 회전 패널
242 : 모터 244 : 마운트 패널
246 : 탄성 부재 250 : 헤드 구동부
252 : 가동 부재 254 : 수직 구동부
156 : 수평 구동부 258 : 제2 탄성 부재

Claims (17)

  1. 반도체 다이의 중앙 부위를 진공 흡착하기 위한 제1 진공홀을 갖고 상기 반도체 다이를 기판 상에 본딩하기 위하여 상기 반도체 다이의 중앙 부위를 상기 기판 상에 가압하는 진공 노즐;
    상기 진공 노즐의 주위에 배치되며 상기 진공 노즐로부터의 거리 조절이 가능하도록 구성되고 상기 반도체 다이의 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 제2 진공홀을 각각 가지며 상기 반도체 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위하여 상기 반도체 다이의 가장자리 부위들을 상기 기판 상에 가압하는 가압 부재들; 및
    상기 반도체 다이의 크기에 따라 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 가압 부재들을 이동시키는 간격 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간격 조절부는,
    상기 가압 부재들을 안내하기 위한 가이드 슬롯들이 구비된 가이드 패널;
    상기 가이드 슬롯들을 수직 방향으로 통과하며 상기 가이드 패널 아래에서 상기 가압 부재들과 연결되는 가이드 부재들;
    상기 가이드 부재들의 상단부들과 각각 연결되는 일단부들을 갖는 링크 부재들; 및
    상기 링크 부재들의 타단부들과 연결되며 상기 링크 부재들을 회전시킴으로써 상기 가이드 부재들이 상기 가이드 슬롯들을 따라 이동되도록 하는 회전 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 진공 노즐은 상기 가이드 패널의 중앙 부위에 장착되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가이드 패널과 상기 진공 노즐 사이에 배치되는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가압 부재들의 하부면은 상기 진공 노즐의 하부면보다 높게 위치되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  6. 제2항에 있어서, 상기 간격 조절부는, 상기 회전 패널을 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터가 장착되는 마운트 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리들은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가압 부재들은 상기 반도체 다이의 중앙 부위를 향하여 에어를 분사하기 위한 에어 분사홀을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 진공 노즐의 하부면과 상기 가압 부재들의 하부면들은 서로 동일한 평면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  11. 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지;
    상기 기판 상에 반도체 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드; 및
    상기 본딩 헤드를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함하되,
    상기 본딩 헤드는,
    상기 반도체 다이의 중앙 부위를 진공 흡착하기 위한 제1 진공홀을 갖고 상기 반도체 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위하여 상기 반도체 다이의 중앙 부위를 상기 기판 상에 가압하는 진공 노즐;
    상기 진공 노즐의 주위에 배치되며 상기 진공 노즐로부터의 거리 조절이 가능하도록 구성되고 상기 반도체 다이의 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 제2 진공홀을 각각 가지며 상기 반도체 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위하여 상기 반도체 다이의 가장자리 부위들을 가압하는 가압 부재들; 및
    상기 반도체 다이의 크기에 따라 상기 진공 노즐과 상기 가압 부재들 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 가압 부재들을 이동시키는 간격 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 간격 조절부는,
    상기 가압 부재들을 안내하기 위한 가이드 슬롯들이 구비된 가이드 패널;
    상기 가이드 슬롯들을 수직 방향으로 통과하며 상기 가이드 패널 아래에서 상기 가압 부재들과 연결되는 가이드 부재들;
    상기 가이드 부재들의 상단부들과 각각 연결되는 일단부들을 갖는 링크 부재들; 및
    상기 링크 부재들의 타단부들과 연결되며 상기 링크 부재들을 회전시킴으로써 상기 가이드 부재들이 상기 가이드 슬롯들을 따라 이동되도록 하는 회전 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 진공 노즐은 상기 가이드 패널의 중앙 부위에 장착되며, 상기 가이드 패널과 상기 진공 노즐 사이에는 탄성 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가압 부재들의 하부면은 상기 진공 노즐의 하부면보다 높게 위치되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 가이드 패널이 장착되며 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 가동 부재;
    상기 가동 부재를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부; 및
    상기 수직 구동부를 수평 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동부를 포함하되,
    상기 수직 구동부와 상기 가동 부재 사이에는 제2 탄성 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 가압 부재들은 상기 반도체 다이의 중앙 부위를 향하여 에어를 분사하기 위한 에어 분사홀을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 진공 노즐의 하부면과 상기 가압 부재들의 하부면들은 서로 동일한 평면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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