KR101990242B1 - 다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판이 X 방향으로 반송되고, 웨이퍼는 Y 방향으로 반송되며, 웨이퍼 링 홀더는 X, Y 방향의 소정의 동작 범위에서 구동되는 다이 본딩 장치에서는, 반송이나 구동을 위한 공간은 필요하여, 장치를 콤팩트하게 할 수 없다.
다이 본딩 장치는, 웨이퍼를 보유 지지하는 웨이퍼 링을 격납하는 웨이퍼 카세트와, 기판을 격납하는 매거진과, 웨이퍼 링을 고정하는 웨이퍼 스테이지와, 웨이퍼로부터 픽업한 다이를 본딩하기 위하여 기판을 적재하는 본딩 스테이지와, 다자유도 다관절 기구를 구비하고, 웨이퍼 링과 기판과 다이를 반송하는 로봇을 구비한다.

Description

다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{DIE BONDING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 다이 본딩 장치에 관한 것이며, 예를 들어 다(多)자유도 다관절 로봇을 구비하는 다이 본딩 장치에 적용 가능하다.
기판에 반도체 칩을 실장하는 다이 본더 등의 실장 장치는, 상기 기판을 X 방향으로 피치 반송하여 소정의 실장 위치에서 위치 결정하는 이송 기구를 갖는 가이드 레일이 설치되어 있다. 이 가이드 레일에 의하여 반송 위치 결정된 기판에는 실장 툴에 의하여 상기 반도체 칩이 실장된다. 반도체 칩은 웨이퍼 링에 보유 지지되어 있다. 즉, 웨이퍼 링에는 수지제 시트에 접착된 반도체 웨이퍼가 보유 지지되고, 이 반도체 웨이퍼가 주사위형으로 분단되어 상기 반도체 칩으로 되어 있는 상기 웨이퍼 링은 카세트에 수납되어 있으며, 이 카세트부터 척에 의하여 취출되어 Y 방향으로 반송되어 웨이퍼 링 홀더 상에 공급 적재된다. 웨이퍼 링 홀더는 X, Y 방향의 소정의 동작 범위에서 구동되며, 웨이퍼 링에 보유 지지된 반도체 칩 중, 픽업할 반도체 칩을 픽업 위치로 위치 결정한다. 픽업 위치로 위치 결정된 반도체 칩은 밀어올림 핀에 의하여 밀어올릴 수 있다. 밀어올려진 반도체 칩이 상기 실장 툴에 의하여 흡착되어 상기 기판에 실장된다(일본 특허 공개 제2008-53531호 공보(특허문헌 1)).
일본 특허 공개 제2008-53531호 공보
특허문헌 1에 기재된 바와 같은 실장 장치에서는, 기판이 X 방향으로 반송되고, 웨이퍼는 Y 방향으로 반송되며, 웨이퍼 링 홀더는 X, Y 방향의 소정의 동작 범위에서 구동되기 때문에, 반송이나 구동을 위한 공간은 필요하여, 장치를 콤팩트하게 할 수 없다.
본 개시의 과제는 장치를 콤팩트하게 할 수 있는 다이 본딩 장치를 제공하는 것이다.
그 외의 과제와 신규의 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.
본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 하기와 같다.
즉, 다이 본딩 장치는, 다자유도 다관절 기구를 구비하고, 웨이퍼를 보유 지지하는 웨이퍼 링과 기판과 다이를 반송하는 로봇을 구비한다.
상기 다이 본딩 장치에 의하면 장치를 콤팩트하게 할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도 2는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지의 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 실시예에 따른 다기능 로봇을 설명하기 위한 사시도.
도 5는 실시예에 따른 웨이퍼 핸들링 툴을 설명하기 위한 사시도.
도 6은 실시예에 따른 다기능 로봇에 웨이퍼 핸들링 툴을 설치했을 경우의 사시도.
도 7은 실시예에 따른 기판 핸들링 툴을 설명하기 위한 사시도.
도 8은 실시예에 따른 다기능 로봇에 기판 핸들링 툴을 설치했을 경우의 사시도.
도 9는 실시예에 따른 다이 핸들링 툴을 설명하기 위한 사시도.
도 10은 실시예에 따른 다기능 로봇에 다이 핸들링 툴을 설치했을 경우의 사시도.
도 11은 실시예에 따른 밀어올림용 로봇을 설명하기 위한 사시도.
도 12a는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 12b는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 13은 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 웨이퍼 반송 시의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 14는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 기판 반송 시의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 15는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 픽업 및 본딩 시의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 16은 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 픽업의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 17은 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴을 설명하기 위한 사시도.
도 18은 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴을 설명하기 위한 사시도.
도 19는 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴을 설명하기 위한 사시도.
도 20은 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴을 설명하기 위한 사시도.
반도체 장치의 제조 공정의 일부에, 반도체 칩(이하, 간단히 다이라 함)을 배선 기판이나 리드 프레임 등(이하, 간단히 기판이라 함)에 탑재하여 패키지를 조립하는 공정이 있고, 패키지를 조립하는 공정의 일부에, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라 함)로부터 다이를 분할하는 공정과, 분할한 다이를 기판 상에 탑재하는 본딩 공정이 있다. 본딩 공정에 사용되는 제조 장치가 다이 본더나 플립 칩 본더 등의 다이 본딩 장치이다.
다이 본딩 장치는 땜납, 금 도금, 수지를 접합 재료로 하여, 다이를 기판 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩(탑재하여 접착)하는 장치이다. 다이를, 예를 들어 기판의 표면에 본딩하는 본딩 장치에 있어서는, 콜릿이라 칭해지는 흡착 노즐을 사용하여 다이를 웨이퍼로부터 흡착하여 픽업하고, 기판 상으로 반송하여 가압력을 부여함과 함께, 접합재를 가열함으로써 본딩을 행한다는 동작(작업)이 반복하여 행해진다. 콜릿은, 흡착 구멍을 갖고 에어를 흡인하여 다이를 흡착 보유 지지하는 보유 지지구이며, 다이와 동일한 정도의 크기를 갖는다.
실시 형태에 따른 다이 본딩 장치는, 정면측에, 웨이퍼 링을 격납하는 웨이퍼 카세트 및 기판을 격납하는 매거진을 배치하고, 배면측에 웨이퍼 스테이지를 고정하여 배치하며, 웨이퍼 카세트와 웨이퍼 스테이지 사이에 본딩 스테이지를 배치한다. 웨이퍼, 기판 및 다이는 하나의 로봇에 의하여 반송되며, 그 수평 방향의 반송 방향은 동일한 방향이다. 이것에 의하여 장치를 콤팩트하게 할 수 있다
이하, 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한 도면은 설명을 보다 명확히 하기 위하여, 실제의 형태와 비교하여 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 표현되는 경우가 있지만 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
실시예에 따른 다이 본딩 장치에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 1에서는 후술하는 다기능 로봇의 복수의 상태가 도시되어 있다.
실시예에 따른 다이 본딩 장치(1)는, 정면의 폭이 W, 깊이가 D, 높이가 H인 장치 본체(2)를 구비한다. 장치 본체(2)는, 바닥 베이스(3)와, 천장 베이스(4)와, 그들 사이에 배치되는 중간 베이스(5)를 구비한다. 바닥 베이스(3) 상에는 밀어올림용 로봇(60)이 고정되고, 천장 베이스(4) 아래에는 다기능 로봇(50)이 고정된다. 중간 베이스(5) 상에는 배면측에 웨이퍼 스테이지(10)가 고정되고, 그에 인접한 정면측에 본딩 스테이지(20)가 고정된다. 웨이퍼 스테이지(10) 아래의 중간 베이스(5)에는 구멍이 뚫려 있다. 본딩 스테이지(20)보다도 정면측이자 중간 베이스(5)보다도 상방에, 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 링(14)을 격납하는 웨이퍼 카세트(30)가 배치되고, 그 상방에, 기판(21)을 격납하는 매거진(40)이 배치된다. 예를 들어 웨이퍼(11)의 직경이 최대 300㎜(12인치), 기판(21)의 크기가 최대 310x310㎜인 경우, 장치 본체(2)의 크기는 W=450㎜, H=1600㎜, D=1500㎜인 것이 바람직하다.
다음으로, 도 3을 이용하여 웨이퍼 스테이지의 상세한 구성을 설명한다. 도 3은, 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지의 구성을 도시하는 단면도이다. 웨이퍼(11)의 이면에는 다이 어태치 필름(DAF)(18)이 부착되고, 나아가 그의 이측에 다이싱 테이프(16)가 부착되어 있다. 또한 다이싱 테이프(16)의 가장자리는, 웨이퍼 링(14)에 부착되고 익스팬더(15)에 끼워넣어져 고정되어 있다. 익스팬더(15)는 실린더 등으로 구성되며, 역 L자형 부분은 회전 가능하고, 역 L자형 부분은 상하 이동 가능하다. 즉, 웨이퍼 스테이지(10)는, 웨이퍼 링(14)을 밀어내리는 익스팬더(15)와, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되고 복수의 다이 D(웨이퍼(11))가 접착된 다이싱 테이프(16)를 수평으로 위치 결정하는 지지 링(17)을 구비한다. 이와 같이, 다이 D의 박형화에 수반하여, 다이 본딩용의 접착제는 액상으로부터 필름형으로 교환되며, 웨이퍼(11)와 다이싱 테이프(16) 사이에 다이 어태치 필름(18)이라 칭해지는 필름형의 접착 재료를 부착한 구조로 되어 있다. 다이 어태치 필름(18)을 갖는 웨이퍼(11)에서는, 다이싱은 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)에 대하여 행해진다. 또한 다이싱 테이프(16)와 다이 어태치 필름(18)이 일체화된 테이프여도 된다.
다음으로, 다기능 로봇(50)의 구성에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 실시예에 따른 다기능 로봇의 구성을 도시하는 사시도이다. 실시예에 따른 다기능 로봇(50)은 수직형 다자유도 다관절 로봇이다. 다기능 로봇(50)은 고정부(51)와 가동부(52)와 툴 교환부(53)와 역각 센서(54)와 비전 카메라(55)를 구비한다. 툴 접속부(53)는 볼록형(수형)이며, 후술하는 각종 툴의 오목형(암형)의 접속부가 접속된다. 각종 툴로서는 웨이퍼 핸들링 툴(70), 기판 핸들링 툴(80), 다이 핸들링 툴(90) 등이다. 각종 툴의 격납부는 다기능 로봇(50)의 동작 범위에서 웨이퍼 반송, 기판 반송 및 픽업 & 플레이스에 장해가 되지 않는 위치에 배치된다.
다음으로, 웨이퍼 핸들링 툴(70)에 대하여 도 5, 6을 이용하여 설명한다. 도 5는 실시예에 따른 웨이퍼 핸들링 툴의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 6은 실시예에 따른 다기능 로봇에 웨이퍼 핸들링 툴을 설치한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 핸들링 툴(70)은 웨이퍼 척부(71)와 접속부(72)를 구비한다. 웨이퍼 파지부(71)는 웨이퍼 링(14)을 파지한다. 접속부(72)는 오목형(암형)이며, 다기능 로봇(50)의 툴 접속부(53)와 걸림 결합된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 다기능 로봇(50)의 선단부에 설치된 웨이퍼 핸들링 툴(70)은 웨이퍼 링(14)을 파지하여 웨이퍼 카세트(30)에 출납한다.
다음으로, 기판 핸들링 툴(80)에 대하여 도 7, 8을 이용하여 설명한다. 도 7은 실시예에 따른 기판 핸들링 툴의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 8은 실시예에 따른 다기능 로봇에 기판 핸들링 툴을 설치한 상태의 사시도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 기판 핸들링 툴(80)은 탑재부(81)와 지지부(82)와 접속부(83)를 구비한다. 탑재부(71)는 기판(31) 동일한 정도의 크기로서 평판형이며, 기판(31)을 적재하는 부분이다. 지지부(82)는 원기둥형이며, 탑재부(81)와 접속부(83)에 접속되어 있다. 접속부(83)는 오목형(암형)이며, 다기능 로봇(50)의 툴 접속부(53)와 걸림 결합된다. 도 8에 도시한 바와 같이, 다기능 로봇(50)의 선단부에 설치된 기판 핸들링 툴(80)은 기판(21)을 적재하여, 본딩 스테이지(20)에 두거나 제거하거나 한다.
다음으로, 다이 핸들링 툴(90)에 대하여 도 9, 10을 이용하여 설명한다. 도 9는 실시예에 따른 다이 핸들링 툴의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 10은 실시예에 따른 다기능 로봇에 다이 핸들링 툴을 설치한 상태의 사시도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 다이 핸들링 툴(90)은 헤드부(91)와 접속부(92)를 구비한다. 헤드부(91)의 선단부에는 콜릿(93)이 설치되어 다이 D를 흡착한다. 접속부(92)는 오목형(암형)이며, 다기능 로봇(50)의 툴 접속부(53)와 걸림 결합된다. 도 10에 도시한 바와 같이, 다이 핸들링 툴(90)은 다기능 로봇(50)의 선단부에 설치된다.
다음으로, 밀어올림용 로봇(60)의 구성에 대하여 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은 실시예에 따른 밀어올림용 로봇의 구성을 도시하는 사시도이다. 실시예에 따른 밀어올림용 로봇(60)은 수직형 다자유도 다관절 로봇이다. 밀어올림용 로봇(60)은 고정부(61)과 가동부(62)와 밀어올림 툴부(63)를 구비한다. 밀어올림 툴부(63)는 품종별 또는 제품별에 따라 교환 가능하다.
다음으로, 다이 본딩 장치(1)의 동작에 대하여 도 12a, 12b, 13 내지 16을 이용하여 설명한다. 도 12a, 12b는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 13은 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 웨이퍼 반송 시의 동작을 설명하기 위한 사시도이다. 도 14는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 기판 반송 시의 동작을 설명하기 위한 사시도이다. 도 15는 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 픽업 및 본딩 시의 동작을 설명하기 위한 사시도이다. 도 16은 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 픽업의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
다이 본딩 장치(1)는 도시하지 않은 제어 장치를 구비하며, 제어 장치는 도시하지 않은 CPU(Central Processor Unit), 제어 프로그램을 저장하는 메모리나 데이터를 저장하는 메모리, 컨트롤 버스 등을 갖고, 다기능 로봇(50)이나 밀어올림용 로봇(60) 등의 다이 본딩 장치(1)를 구성하는 각 요소를 제어한다.
다이 본딩 장치(1)의 동작은 이니셜라이즈(스텝 S1), 웨이퍼 반송(스텝 S2), 기판 반송(스텝 S3), 픽업 & 플레이스(스텝 S3)로 나뉜다.
스텝 S1: 제어 장치는 다기능 로봇(50)이나 밀어올림용 로봇(60) 등의 다이 본딩 장치(1)을 구성하는 각 요소를 초기화한다(이니셜라이즈).
스텝 S2의 웨이퍼 반송은 하기 동작을 행한다.
스텝 S21: 제어 장치는 다기능 로봇(50)에 웨이퍼 핸들링 툴(70)을 설치한다(웨이퍼용 툴 교환).
스텝 S22: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 비전 카메라(55)를 사용하여 웨이퍼 카세트(30)의 유무를 확인한다(웨이퍼 카세트 유무 확인).
스텝 S23: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 비전 카메라(55)를 사용하여 웨이퍼(11)(웨이퍼 링(14))의 유무를 확인한다(웨이퍼 유무 확인).
스텝 S24: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 웨이퍼 핸들링 툴(70)을 사용하여, 도 13에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트(30)로부터 취출하여 웨이퍼 스테이지(10)로 반송한다(웨이퍼 반송).
스텝 S25: 제어 장치는 웨이퍼 링(14)을 익스팬더(15)로 가압하여, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되어 있는 다이싱 테이프(16)를 잡아늘인다(웨이퍼 익스팬드). 이것에 의하여, 다이 D끼리의 간격이 확장되어 각 다이 D끼리의 간섭·접촉을 방지하여, 개개의 다이가 이격되고 밀어올리기 쉬워진다.
스텝 S3의 기판 반송은 하기 동작을 행한다.
스텝 S31: 제어 장치는 다기능 로봇(50)으로부터 웨이퍼 핸들링 툴(70)을 제거하고 기판 핸들링 툴(80)을 설치한다(기판용 툴 교환).
스텝 S32: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 비전 카메라(55)를 사용하여 매거진(40)의 유무를 확인한다(매거진 유무 확인).
스텝 S33: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 비전 카메라(55)를 사용하여 기판(21)의 유무를 확인한다(기판 유무 확인).
스텝 S34: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 기판 핸들링 툴(80)을 사용하여, 도 14에 도시한 바와 같이, 기판(21)을 매거진(40L)으로부터 취출하여 본딩 스테이지(20)로 반송한다(기판 반송).
스텝 S4의 픽업 & 플레이스는 하기 동작을 행한다.
스텝 S41: 제어 장치는 다기능 로봇(50)으로부터 기판 핸들링 툴(80)을 제거하고 다이 핸들링 툴(90)을 설치한다(다이용 툴 교환).
스텝 S42: 제어 장치는 다이 핸들링 툴(90)의 위치를 보정한다(다이용 툴 위치 보정).
스텝 S43: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 비전 카메라(55)를 사용하여 웨이퍼(11)의 얼라인먼트를 인식한다(웨이퍼 얼라인먼트 인식).
스텝 S44: 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 비전 카메라(55)를 사용하여 기판(21)의 얼라인먼트를 인식한다(웨이퍼 얼라인먼트 인식).
스텝 S45: 제어 장치는, 도 15, 16에 도시한 바와 같이, 밀어올림용 로봇(60)의 밀어올림 툴부(63)를 다이 D 하방으로부터 밀어올리고, 다기능 로봇(50)의 다이 핸들링 툴(90)에 설치되어 있는 콜릿(93)을 다이 D 상방으로부터 하강시켜, 다이 D를 픽업한다. 이때, 픽업과 밀어올림 동작에 경사를 두어도 된다. 다기능 로봇(50) 및 밀어올림용 로봇(60)은 XYZ축/αβθ축의 6자유도의 동작이 가능하여, 콜릿(93)은 다이 D를 손으로 들어올리는 듯한 유연한 움직임이 가능하다. 밀어올림 툴부(63)에 다이싱 테이프(16)를 흡착 보유 지지할 수 있는 기능을 갖게 하여, 밀어올리는 것뿐만 아니라 손으로 끌어내리는 듯한 동작을 행해도 된다. 콜릿(93)과 밀어올림 툴부(63)의 양쪽을 동작시킴으로써 보다 복잡하고 확실한 픽업이 가능해진다.
스텝 S46: 제어 장치는 스텝 S43에서 인식한 웨이퍼 얼라인먼트, 스텝 S44에서 인식한 기판 얼라인먼트, 및 역각 센서(54)에 기초하여, 픽업한 다이 D의 위치를 보정한다.
스텝 S47: 제어 장치는 픽업한 다이 D의 하방에 위치하는 비전 카메라(도시하지 않음)를 사용하여 다이 D의 외관을 검사한다(다이 외관 검사).
스텝 S48: 제어 장치는 픽업한 다이 D를 기판(21) 상, 또는 이미 본딩된 다이 상에 본딩한다.
스텝 S49: 제어 장치는 본딩 스테이지(20) 상에 본딩할 기판이 없는지의 여부를 판단한다. "예"인 경우에는 스텝 S4B로 이동하고, "아니오"인 경우에는 스텝 S4A로 이동한다.
스텝 S4A: 제어 장치는 웨이퍼(11)에 픽업할 다이가 없는지의 여부를 판단한다. "예"인 경우에는 스텝 S4C로 이동하고, "아니오"인 경우에는 스텝 S45로 복귀한다.
스텝 S4B: 제어 장치는 기판을 교환한다. 먼저, 제어 장치는 다기능 로봇(50)으로부터 다이 핸들링 툴(90)을 제거하고 기판 핸들링 툴(80)을 설치한다. 다음으로, 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 기판 핸들링 툴(80)을 사용하여, 본딩 스테이지(20)로부터 기판(21)을 취출하여 본딩 전에 취출한 매거진(40L)과는 상이한 매거진(40H)으로 반송한다. 다음으로, 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 기판 핸들링 툴(80)을 사용하여, 다음 기판을 매거진(40L)으로부터 취출하여 본딩 스테이지(20)로 반송한다. 그 후, 스텝 S41로 복귀한다.
스텝 S4C: 제어 장치는 웨이퍼를 교환한다. 먼저, 제어 장치는 다기능 로봇(50)으로부터 다이 핸들링 툴(90)을 제거하고 웨이퍼 핸들링 툴(70)을 설치한다. 다음으로, 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 웨이퍼 핸들링 툴(70)을 사용하여, 웨이퍼 스테이지(10)으로부터 웨이퍼 링(14)을 취출하여 웨이퍼 카세트(30)로 반송한다. 다음으로, 제어 장치는 다기능 로봇(50)의 웨이퍼 핸들링 툴(70)을 사용하여, 다음 웨이퍼 링을 웨이퍼 카세트(30)로부터 취출하여 웨이퍼 스테이지(10)로 반송한다. 제어 장치는 웨이퍼 링(14)을 익스팬더(15)로 가압하여, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되어 있는 다이싱 테이프(16)를 잡아늘인다. 그 후, 스텝 S41로 복귀한다.
다음으로, 다이 본딩 장치(1)을 플립 칩 본더로서 사용하는 경우의 다이 핸들링 툴에 대하여 도 17 내지 20을 이용하여 설명한다. 도 17은 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴의 제1 상태를 도시하는 사시도이다. 도 18은 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴의 제2 상태를 도시하는 사시도이다. 도 19는 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴의 제3 상태를 도시하는 사시도이다. 도 20은 실시예에 따른 플립 칩용 다이 핸들링 툴의 제4 상태를 도시하는 사시도이다.
도 17에 도시한 바와 같이, 플립 칩 본더용 다이 핸들링 툴(100)은 픽업 헤드부(101)와 플립 헤드부(102)와 베이스부(103)와 접속부(104)를 구비한다. 픽업 헤드부(101) 및 플립 헤드부(102)에는, 각각 다이 D를 흡착하는 콜릿(105, 106)을 구비한다. 픽업 헤드부(101) 및 플립 헤드부(102)는 가동할 수 있도록 되어 있다.
도 17은 픽업 헤드부(101) 및 플립 헤드부(102)가 개방된 상태(제1 상태)이다. 제1 상태에서는, 픽업 헤드부(101)는 콜릿(105)으로 다이 D를 픽업한다.
도 18은 픽업 헤드부(101)가 개방된 상태이자 플립 헤드부(102)가 폐쇄된 상태(제2 상태)이다. 픽업 헤드부(101)가 폐쇄된 상태이자 플립 헤드부(102)가 개방된 상태여도 된다. 제2 상태는 제1 상태의 다음 상태이다.
도 19는 픽업 헤드부(101) 및 플립 헤드부(102)가 폐쇄된 상태(제3 상태)이다. 제3 상태에서는, 플립 헤드부(102)의 콜릿(106)으로 다이 D를 흡착하고, 픽업 헤드부(101)의 콜릿(105)으로의 다이 D의 흡착을 해제한다. 제3 상태는 제2 상태의 다음 상태이다.
도 20은 픽업 헤드부(101) 및 플립 헤드부(102)가 개방된 상태(제4 상태)이다. 제4 상태에서는, 픽업 헤드부(101)로부터 플립 헤드부(102)로 다이 D가 반전되어 전달되고, 플립 헤드부(102)는 콜릿(106)으로 흡착되어 있는 다이 D를 기판 등에 플레이스(본딩)한다. 제4 상태는 제3 상태의 다음 상태이다.
실시예에 따른 다이 본딩 장치는 이하의 효과를 발휘한다.
로봇에 다자유도 다관절 기구를 사용하기 때문에 가동 영역이 넓어 자세를 변화시키는 동작이 가능하기 때문에, 웨이퍼의 불출, 매거진의 수납 등의 다종의 동작을 겸용시킬 수 있다. 이것에 의하여 기구부를 감소시킬 수 있다. 또한 웨이퍼 카세트/매거진, 본딩 스테이지, 웨이퍼 스테이지를 일 방향으로 늘어세워 배치한다는 심플한 레이아웃 구성이 가능해져, 장치의 경량 소형화가 가능해진다.
또한 장치의 정면으로부터만 웨이퍼(웨이퍼 카세트) 및 기판(매거진)의 출납을 행하도록 되어 있고, 또한 장치의 폭이 좁게 되어 있으므로, 장치를 복수 병렬로 배치하고 복수의 장치를 병렬 동작함으로써, 장치가 차지하는 면적의 증가를 억제하여 스루풋을 향상시키는 것이 가능하다.
또한 다자유도 다관절 기구를 사용하기 때문에, 픽업점과 플레이스점 각각의 면에 맞춰 반송할 수 있기 때문에 조정이 용이해진다.
또한 픽업 헤드 및 밀어올림 기구를 구동하는 기구로 다자유도 다관절 기구를 사용하여, 픽업과 밀어올림을 구동하는 기구를 협조 동작시킴으로써, 픽업/밀어올림 동작에 경사를 두고 동작시키는 것이 가능해진다. 다이싱 테이프에 부착되어 있는 다이를 박리하는 경우, 상대 각도를 각도 변화시키면서 동작 가능하며, 직교 좌표계의 기구에서는 불가능한 동작으로 되기 때문에, 픽업 성능을 개선할 수 있다.
또한 다이 핸들링 툴을 교환함으로써, 다이 본더를 플립 칩 본더로 변경하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명자에 의하여 이루어진 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경 가능함은 물론이다.
실시예에서는 매거진을 웨이퍼 카세트 상에 배치하고, 본딩 스테이지, 웨이퍼 스테이지를 일 방향을 따라 배치했을 경우를 설명했지만, 매거진을 웨이퍼 카세트 옆에 배치하도록 해도 된다. 웨이퍼 카세트 또는 매거진의 상하 방향으로 각종 툴의 격납부를 배치하도록 해도 된다. 또한 클러스터 툴적으로 다기능 로봇을 중심으로 하여 배치하고, 그 주변에 웨이퍼 카세트, 매거진, 본딩 스테이지, 웨이퍼 스테이지를 배치하도록 해도 된다.
실시예에서는 하나의 다기능 로봇으로 웨이퍼 링, 기판, 다이를 반송했지만, 복수의 로봇으로 반송하도록 해도 된다.
실시예에서는 수직형 다자유도 다관절 기구를 사용했을 경우에 대하여 설명했지만, 다자유도 다관절 기구는 수평형이어도, 패럴렐 링크형이어도 된다.
실시예에서는 다이 본딩 장치에 대하여 설명했지만, 트레이를 본딩 스테이지 상에 둠으로써 다이 소터로서도 사용 가능하다.
1: 다이 본딩 장치
10: 웨이퍼 스테이지
11: 웨이퍼
20: 본딩 스테이지
21: 기판
30: 웨이퍼 카세트
40, 40L, 40H: 매거진
50: 다기능 로봇
51: 고정부
52: 가동부
53: 툴 접속부
54: 역각 센서
55: 비전 카메라
60: 밀어올림용 로봇
70: 웨이퍼 핸들링 툴
80: 기판 핸들링 툴
90: 다이 핸들링 툴

Claims (14)

  1. 장치 본체와,
    웨이퍼를 보유 지지하는 웨이퍼 링을 격납하는 웨이퍼 카세트와,
    상기 웨이퍼 카세트와는 상이한 위치에 배치되고, 기판을 격납하는 매거진과,
    상기 웨이퍼 링을 고정하는 웨이퍼 스테이지와,
    상기 웨이퍼로부터 픽업한 다이를 본딩하기 위하여 기판을 적재하는 본딩 스테이지와,
    다(多)자유도 다관절 기구를 구비하고, 상기 웨이퍼 링과 상기 기판과 상기 다이를 반송하는 다기능 로봇
    을 구비하고,
    상기 로봇은 그 선단부에, 상기 웨이퍼 카세트가 배치되는 위치에서의 상기 웨이퍼 카세트의 유무의 확인, 상기 웨이퍼 카세트 내에서의 상기 웨이퍼 링의 유무의 확인, 상기 매거진이 배치되는 위치에서의 상기 매거진의 유무의 확인, 상기 매거진 내에서의 상기 기판의 유무의 확인 및 상기 웨이퍼 스테이지에서의 상기 웨이퍼의 얼라인먼트의 인식 및 상기 본딩 스테이지에서의 상기 기판의 얼라인먼트의 인식을 위한 비전 카메라를 구비하는 다이 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다기능 로봇은 그 선단부에 툴이 설치되고 교환 가능하게 되는 다이 본딩 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 툴은, 상기 웨이퍼 링을 파지하는 웨이퍼 핸들링 툴, 상기 기판을 적재하는 기판 핸들링 툴, 또는 상기 다이를 픽업하는 다이 핸들링 툴인 다이 본딩 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다이 핸들링 툴은 상기 다이를 픽업하고, 상기 픽업한 다이를 표리 반전하는 기구를 구비하는 다이 본딩 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다기능 로봇은 상기 장치 본체의 천장에 고정되는 수직형 다자유도 다관절 로봇인 다이 본딩 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 카세트는 상기 장치 본체의 정면측에 배치되고,
    상기 매거진은 상기 장치 본체의 정면측에 배치되며,
    상기 웨이퍼 스테이지는 상기 장치 본체의 배면측에 배치되고,
    상기 본딩 스테이지는 상기 웨이퍼 카세트와 상기 웨이퍼 스테이지 사이에 배치되며,
    상기 다기능 로봇은 상기 웨이퍼, 상기 기판 및 상기 다이를 상기 장치 본체의 전후 방향을 따라 반송하는 다이 본딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 장치 본체의 상기 전후 방향의 길이는 해당 장치 본체의 폭보다도 긴 다이 본딩 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다기능 로봇은 그 선단부에 툴이 설치되고 교환 가능하게 되는 다이 본딩 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 매거진은 상기 웨이퍼 카세트의 상하 방향으로 배치되는 다이 본딩 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 웨이퍼 핸들링 툴, 상기 기판 핸들링 툴, 또는 상기 다이 핸들링 툴이 격납되는 격납부는 상기 매거진 또는 상기 웨이퍼 카세트의 상방에 배치되는 다이 본딩 장치.
  11. (a) 장치 본체와, 웨이퍼에 부착된 다이싱 테이프를 보유 지지하는 웨이퍼 링을 격납하는 웨이퍼 카세트와, 상기 웨이퍼 카세트가 배치되는 위치에서의 기판을 격납하는 제1 및 제2 매거진과, 상기 웨이퍼 링을 고정하는 웨이퍼 스테이지와, 상기 웨이퍼로부터 픽업한 다이를 본딩하기 위하여 기판을 적재하는 본딩 스테이지와, 다자유도 다관절 기구를 구비하는 다기능 로봇을 구비하는 다이 본딩 장치를 준비하는 공정과,
    (b) 상기 다기능 로봇의 선단부의 비전 카메라에 의하여 상기 웨이퍼 카세트가 배치되는 위치에서의 상기 웨이퍼 카세트의 유무를 확인하는 공정과,
    (c) 상기 비전 카메라에 의하여 상기 웨이퍼 카세트 내에서의 상기 웨이퍼 링의 유무를 확인하는 공정과,
    (d) 상기 비전 카메라에 의하여 상기 제1 및 제2 매거진이 배치되는 위치에서의 상기 제1 및 제2 매거진의 유무를 확인하는 공정과,
    (e) 상기 비전 카메라에 의하여 상기 제1 및 제2 매거진 내에서의 상기 기판의 유무를 확인하는 공정과,
    (f) 상기 비전 카메라에 의하여 상기 웨이퍼 스테이지에서의 상기 웨이퍼의 얼라인먼트를 확인하는 공정과,
    (g) 상기 비전 카메라에 의하여 상기 본딩 스테이지에서의 상기 기판의 얼라인먼트를 인식하는 공정
    을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    (h) 상기 다기능 로봇에 의하여 상기 웨이퍼 링을 상기 웨이퍼 카세트로부터 상기 웨이퍼 스테이지로 반송하는 공정과,
    (i) 상기 다기능 로봇에 의하여 상기 기판을 상기 제1 매거진으로부터 상기 본딩 스테이지로 반송하는 공정과,
    (j) 상기 다기능 로봇에 의하여 상기 다이를 픽업하는 공정과,
    (k) 상기 다기능 로봇에 의하여 상기 픽업한 다이를 반송하여, 상기 본딩 스테이지 상의 기판에 본딩하는 공정과,
    (l) 상기 다기능 로봇에 의하여 상기 다이가 본딩된 기판을 상기 제2 매거진으로 반송하는 공정
    을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (h) 공정은 상기 다기능 로봇의 선단부에, 상기 웨이퍼 링을 파지하는 웨이퍼 핸들링 툴을 설치하는 공정을 구비하고,
    상기 (i) 공정은 상기 다기능 로봇의 선단부의 상기 웨이퍼 핸들링 툴로부터 상기 기판을 적재하는 기판 핸들링 툴로 교환하는 공정을 구비하며,
    상기 (j) 공정은 상기 다기능 로봇의 선단부의 상기 기판 핸들링 툴로부터 상기 다이를 픽업하는 다이 핸들링 툴로 교환하는 공정을 구비하고,
    상기 (l) 공정은 상기 다기능 로봇의 선단부의 상기 다이 핸들링 툴로부터 상기 기판 핸들링 툴로 교환하는 공정을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 (h) 공정은 상기 웨이퍼 링을 상기 웨이퍼 카세트로부터 상기 웨이퍼 스테이지로 상기 장치 본체의 전후 방향을 따라 반송하고,
    상기 (i) 공정은 상기 기판을 상기 제1 매거진으로부터 상기 본딩 스테이지로 상기 장치 본체의 전후 방향으로 반송하며,
    상기 (j) 공정은 상기 픽업한 다이를 상기 장치 본체의 전후 방향으로 반송하여, 상기 본딩 스테이지 상의 기판에 본딩하고,
    상기 (l) 공정은 상기 다이가 본딩된 기판을 상기 제2 매거진에 상기 장치 본체의 전후 방향으로 반송하는, 반도체 장치의 제조 방법.

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