KR102066874B1

KR102066874B1 - 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR102066874B1
Application number: KR1020180010491A
Authority: KR
Inventors: 유끼 나꾸이; 나오끼 오까모또; 아끼라 사이또; 즈요시 요꼬모리; 이사무 니노미야
Original assignee: 파스포드 테크놀로지 주식회사
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2020-01-17
Also published as: CN108400096B; TWI671824B; JP2018129401A; TW201843745A; KR20180092274A; CN108400096A; JP6685245B2

Abstract

밀어올림 유닛으로 다이를 밀어올리고 있을 때, 다이가 변형되어 콜릿의 흡착면의 아래까지 휘어 리크가 발생하는 경우가 있다. 반도체 제조 장치는, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지대와 상기 웨이퍼 유지대로부터 다이를 흡착하는 콜릿부를 구비한다. 상기 콜릿부는 콜릿과 상기 콜릿을 유지하는 콜릿 홀더를 구비한다. 상기 콜릿은, 상기 다이와 접하는 제1 부분과, 상기 콜릿 홀더에 유지되는 제2 부분과, 상기 제1 부분의 중앙부와 상기 제2 부분의 중앙부를 연결하는 제3 부분과, 상기 제1 부분과 상기 제3 부분과 상기 제2 부분을 관통하는 제1 흡인 구멍을 구비한다. 상기 제1 부분은 상기 다이의 휨에 추종해서 변형 가능하다.

Description

반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 개시는 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 예를 들어 콜릿을 구비하는 다이 본더에 적용 가능하다.

일반적으로, 다이라고 불리는 반도체 칩을, 예를 들어 배선 기판이나 리드 프레임 등(이하, 총칭해서 기판이라고 함)의 표면에 탑재하는 다이 본더에 있어서는, 일반적으로, 콜릿 등의 흡착 노즐을 사용해서 다이를 기판 상에 반송하고, 압박력을 부여함과 함께, 접합재를 가열함으로써 본딩을 행한다는 동작(작업)이 반복해서 행하여진다.

다이 본더 등의 반도체 제조 장치에 의한 다이 본딩 공정 중에는, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)로부터 분할된 다이를 박리하는 박리 공정이 있다. 박리 공정에서는, 다이싱 테이프 이면으로부터 밀어올림 유닛에 의해 다이를 밀어올려, 다이 공급부에 유지된 다이싱 테이프로부터 1개씩 박리하고, 콜릿 등의 흡착 노즐을 사용해서 기판 상에 반송한다.

일본 특허 공개 제2015-76410호 공보

밀어올림 유닛으로 다이를 밀어올리고 있을 때, 다이가 변형되어 콜릿의 흡착면 아래까지 휘어, 리크가 발생하는 경우가 있다.

본 개시의 과제는, 다이가 변형되어도 리크 발생에 의해 진공 흡착력을 상실하지 않는 반도체 제조 장치를 제공하는 데 있다.

기타 과제와 신규 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.

본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 하기와 같다.

즉, 반도체 제조 장치는 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지대와 상기 웨이퍼 유지대로부터 다이를 흡착하는 콜릿부를 구비한다. 상기 콜릿부는, 콜릿과 상기 콜릿을 유지하는 콜릿 홀더를 구비한다. 상기 콜릿은, 상기 다이와 접하는 제1 부분과, 상기 콜릿 홀더에 유지되는 제2 부분과, 상기 제1 부분의 중앙부와 상기 제2 부분의 중앙부를 연결하는 제3 부분과, 상기 제1 부분과 상기 제3 부분과 상기 제2 부분을 관통하는 제1 흡인 구멍을 구비한다. 상기 제1 부분은, 상기 다이의 휨에 추종해서 변형 가능하다.

상기 반도체 제조 장치에 의하면, 리크를 저감하는 것이 가능하다.

도 1은 실시예에 관한 다이 본더를 위에서 본 개념도이다.
도 2는 도 1에서 화살표 A 방향에서 보았을 때 픽업 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1의 다이 공급부의 외관 사시도를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 1의 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는 도 4의 밀어올림 유닛의 상면도이다.
도 6은 비교예에 관한 콜릿부와 밀어올림 유닛의 단면도이다.
도 7은 비교예에 관한 콜릿부의 하면도이다.
도 8은 실시예에 관한 콜릿부를 설명하는 단면도이다.
도 9는 실시예에 관한 콜릿부를 설명하는 단면도이다.
도 10은 실시예에 관한 콜릿 홀더를 설명하는 단면도와 평면도이다.
도 11은 실시예에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도와 평면도이다.
도 12는 실시예에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도와 평면도이다.
도 13은 실시예에 관한 콜릿부와 밀어올림 유닛의 단면도이다.
도 14는 실시예에 관한 다이 본더의 픽업 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 실시예에 관한 콜릿부와 기판의 단면도이다.
도 16은 실시예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 변형예 1에 관한 다이 본더의 개념을 설명하기 위한 단면도이다.
도 18은 변형예 1에 관한 다이 본더의 어시스트 수단을 설명하기 위한 단면도이다.
도 19는 변형예 2에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도와 평면도이다.
도 20은 변형예 3에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도와 평면도이다.
도 21은 변형예 4에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도와 평면도이다.
도 22는 변형예 5에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도와 평면도이다.
도 23은 변형예 6에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도와 평면도이다.

이하, 실시예 및 변형예에 대해서, 도면을 사용해서 설명한다. 단, 이하의 설명에서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확히 하기 위해서, 실제의 형태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대해서 모식적으로 표현되는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것이 아니다.

[실시예]

도 1은 실시예에 관한 다이 본더의 개략을 도시하는 상면도이다. 도 2는 도 1에서 화살표 A 방향에서 보았을 때, 픽업 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.

다이 본더(10)는, 크게 구별하여, 다이 공급부(1)와, 픽업부(2), 중간 스테이지부(3)와, 본딩부(4)와, 반송부(5), 기판 공급부(6)와, 기판 반출부(7)와, 각 부의 동작을 감시해서 제어하는 제어부(8)를 갖는다.

먼저, 다이 공급부(1)는 기판(P)에 실장하는 다이(D)를 공급한다. 다이 공급부(1)는, 웨이퍼(11)를 유지하는 웨이퍼 유지대(12)와, 웨이퍼(11)로부터 다이(D)를 밀어올리는 점선으로 나타내는 밀어올림 유닛(13)을 갖는다. 다이 공급부(1)는, 도시하지 않은 구동 수단에 의해 XY 방향으로 이동하여, 픽업하는 다이(D)를 밀어올림 유닛(13)의 위치로 이동시킨다.

픽업부(2)는, 다이(D)를 픽업하는 픽업 헤드(21)와, 픽업 헤드(21)를 Y 방향으로 이동시키는 픽업 헤드의 Y 구동부(23)와, 콜릿부(22)를 승강, 회전 및 X 방향 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다. 픽업 헤드(21)는, 밀어 올려진 다이(D)를 선단에 흡착 유지하는 콜릿부(22)(도 2도 참조)를 갖고, 다이 공급부(1)로부터 다이(D)를 픽업하여, 중간 스테이지(31)에 적재한다. 픽업 헤드(21)는, 콜릿부(22)를 승강, 회전 및 X 방향 이동시키는 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다.

중간 스테이지부(3)는, 다이(D)를 일시적으로 적재하는 중간 스테이지(31)와, 중간 스테이지(31) 상의 다이(D)를 인식하기 위한 스테이지 인식 카메라(32)를 갖는다.

본딩부(4)는, 중간 스테이지(31)로부터 다이(D)를 픽업하여, 반송되어 오는 기판(P) 상에 본딩하고, 또는 이미 기판(P) 상에 본딩된 다이 상에 적층하는 형태로 본딩한다. 본딩부(4)는, 픽업 헤드(21)와 마찬가지로 다이(D)를 선단에 흡착 유지하는 콜릿(42)부(도 2도 참조)를 구비하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 구동부(43)와, 기판(P)의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여, 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)를 갖는다.

이와 같은 구성에 의해, 본딩 헤드(41)는, 스테이지 인식 카메라(32)의 촬상 데이터에 기초하여 픽업 위치·자세를 보정하고, 중간 스테이지(31)로부터 다이(D)를 픽업하고, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판(P)에 다이(D)를 본딩한다.

반송부(5)는, 1매 또는 복수매의 기판(P)(도 1에서는 4매)을 적재한 기판 반송 팰릿(51)과, 기판 반송 팰릿(51)이 이동하는 팰릿 레일(52)을 구비하고, 병행해서 설치된 동일 구조의 제1, 제2 반송부를 갖는다. 기판 반송 팰릿(51)은, 기판 반송 팰릿(51)에 설치된 도시하지 않은 너트를 팰릿 레일(52)을 따라 설치된 도시하지 않은 볼 나사로 구동함으로써 이동한다.

이와 같은 구성에 의해, 기판 반송 팰릿(51)은, 기판 공급부(6)에서 기판(P)을 적재하고, 팰릿 레일(52)을 따라 본딩 위치까지 이동하여, 본딩한 후, 기판 반출부(7)까지 이동하여, 기판 반출부(7)에 기판(P)을 전달한다. 제1, 제2 반송부는, 서로 독립해서 구동되어, 한쪽의 기판 반송 팰릿(51)에 적재된 기판(P)에 다이(D)를 본딩하는 중에, 다른 쪽의 기판 반송 팰릿(51)은, 기판(P)을 반출하고, 기판 공급부(6)에 복귀되어, 새로운 기판(P)을 적재하는 등의 준비를 행한다.

제어부(8)는, 다이 본더(10)의 각 부의 동작을 감시해서 제어하는 프로그램(소프트웨어)을 저장하는 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 중앙 처리 장치(CPU)를 구비한다.

이어서, 다이 공급부(1)의 구성에 대해서 도 3 및 도 4를 사용해서 설명한다. 도 3은 다이 공급부의 외관 사시도를 도시하는 도면이다. 도 4는 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.

다이 공급부(1)는, 수평 방향(XY 방향)으로 이동하는 웨이퍼 유지대(12)와, 상하 방향으로 이동하는 밀어올림 유닛(13)을 구비한다. 웨이퍼 유지대(12)는, 웨이퍼 링(14)을 유지하는 익스팬드 링(15)과, 웨이퍼 링(14)에 유지되어 복수의 다이(D)가 접착된 다이싱 테이프(16)를 수평으로 위치 결정하는 지지 링(17)을 갖는다. 밀어올림 유닛(13)은 지지 링(17)의 내측에 배치된다.

다이 공급부(1)는, 다이(D)의 밀어올림 시에, 웨이퍼 링(14)을 유지하고 있는 익스팬드 링(15)을 하강시킨다. 그 결과, 웨이퍼 링(14)에 유지되어 있는 다이싱 테이프(16)가 잡아 당겨져 다이(D)의 간격이 확대되고, 밀어올림 유닛(13)에 의해 다이(D) 하방으로부터 다이(D)를 밀어올려, 다이(D)의 픽업성을 향상시키고 있다. 또한, 박형화에 수반하여 다이를 기판에 접착하는 접착제는, 액상으로부터 필름 형상으로 되어, 웨이퍼(11)와 다이싱 테이프(16)와의 사이에 다이 어태치 필름(DAF)(18)이라고 불리는 필름상의 접착 재료를 부착하고 있다. 다이 어태치 필름(18)을 갖는 웨이퍼(11)에서는, 다이싱은, 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)에 대하여 행하여진다. 따라서, 박리 공정에서는, 웨이퍼(11)와 다이 어태치 필름(18)을 다이싱 테이프(16)로부터 박리한다. 또한, 이후에는, 다이 어태치 필름(18)의 존재를 무시하고, 박리 공정을 설명한다.

이어서, 밀어올림 유닛에 대해서 도 5를 사용해서 설명한다. 도 5는 도 4의 밀어올림 유닛의 상면도이다.

밀어올림 유닛(13)은, 크게 구별하여, 밀어올림 블록부(131)와, 밀어올림 블록부(131)를 둘러싸는 주변부(132)를 갖는다. 밀어올림 블록부(131)는, 제1 블록(131a)과, 제1 블록(131a)의 내측에 위치하는 제2 블록(131b)을 갖고 있다. 주변부(132)는 복수의 흡인 구멍(132a)을 갖는다.

이어서, 본원 발명자들이 검토한 기술(이하, 비교예라고 함)에 대해서 도 6, 7을 사용해서 설명한다. 도 6은 비교예에 관한 콜릿부와 밀어올림 유닛을 도시하는 종단면도이다. 도 7은 도 6의 콜릿부의 하면도이다.

도 6에 도시하는 바와 같이 콜릿부(22R)는, 고무 칩(25R)과, 고무 칩(25R)을 유지하는 고무 칩 홀더(24R)를 갖는다. 고무 칩(25R)에는 진공 흡인 구멍(251R)이 형성된다. 고무 칩 홀더(24R)의 중앙에 진공 흡인 구멍(26R)이 있고, 고무 칩 홀더(24R)의 고무 칩(25R)의 상면측에 진공 흡인 홈(27R)이 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 고무 칩(25R)은 평면에서 보아 다이(D)와 마찬가지의 직사각 형상이며, 다이(D)와 동일 정도의 크기를 하고 있다. 고무 칩(25R)의 두께는 5mm 정도이다. 또한, 밀어올림 유닛(13)은 실시예의 밀어올림 유닛(13)과 동일한 것이다.

비교예에 관한 픽업 동작은 다이싱 테이프(16) 상의 목적으로 하는 다이(D)(박리 대상 다이)가 밀어올림 유닛(13)과 콜릿부(22R)에 위치 결정되는 곳에서부터 개시한다. 위치 결정이 완료되면, 밀어올림 유닛(13)의 흡인 구멍(132a)이나 간극(131c, 131d)을 통해서 진공화함으로써, 다이싱 테이프(16)가 밀어올림 유닛(13)의 상면에 흡착된다. 그 상태에서 콜릿부(22R)가 다이(D)의 디바이스면을 향해서 진공화하면서 강하하여, 착지한다. 여기서, 밀어올림 유닛(13)의 주요부인 밀어올림 블록부(131)가 상승하면, 다이(D)는 콜릿부(22R)와 밀어올림 블록부(131)에 끼워진 채 상승하는데, 다이싱 테이프(16)의 주변부는 밀어올림 블록부(131)의 주변부(132)에 진공 흡착된 상태이므로, 다이(D)의 주변에서 장력이 발생하고, 그 결과, 다이(D) 주변에서 다이싱 테이프(16)가 박리되게 된다. 그러나, 한편, 이때, 다이(D) 주변은 하측에 응력을 받아 만곡하게 된다. 그렇게 하면 콜릿 하면과의 사이에 간극이 생겨, 공기가 콜릿부(22R)의 진공 흡인계에 유입하게(리크가 발생하게) 된다. 한번 리크되어 다이(D)가 이격되면, 흡착면보다도 아래까지 휜 다이(D)를 다시 유지할 수 없다.

배선 기판 상에 복수매의 다이를 3차원적으로 실장하는 적층 패키지에서는, 패키지 두께의 증가를 방지하기 위해서, 다이의 두께를 약 20㎛보다도 얇게 하는(예를 들어, 10 내지 15㎛로 함) 것이 요구되므로, 다이가 휘기 쉽다.

이어서, 실시예에 관한 콜릿부에 대해서 도 8 내지 12를 사용해서 설명한다. 도 8은 실시예에 관한 콜릿부를 설명하는 단면도이며, 흡반 콜릿을 장착하기 전의 상태를 도시하는 도면이다. 도 9는 실시예에 관한 콜릿부를 설명하는 단면도이며, 흡반 콜릿을 장착한 후의 상태를 도시하는 도면이다. 도 10은 실시예에 관한 콜릿 홀더를 설명하는 도면이며, 도 10의 (A)는 (B)의 A1-A2선의 단면도, (B)는 평면도, (C)는 흡반 콜릿을 삽입해서 지지부만을 나타내고 있는 평면도이다. 도 11은 실시예에 관한 흡반 콜릿(다이 사이즈가 큰 경우)을 설명하는 도면이며, 도 11의 (A)는 (B)의 A1-A2선의 단면도, (B)는 평면도이다. 도 12는 실시예에 관한 흡반 콜릿(다이 사이즈가 작은 경우)을 설명하는 도면이며, 도 12의 (A)는 (B)의 A1-A2선의 단면도, (B)는 평면도이다.

콜릿부(22)는, 흡반 콜릿(221)과, 흡반 콜릿(221)을 유지하는 콜릿 홀더(222)를 갖는다.

흡반 콜릿(221)은, 예를 들어 실리콘 고무를 포함하고, 다이(D)를 흡착하는 흡반부(제1 부분)(221a)와, 콜릿 홀더(222)에 삽입되는 유지부(제2 부분)(221b)와, 진공 흡인 구멍(제1 흡인 구멍)(221c)이 형성되는 연결부(제3 부분)(221d)를 갖는다. 흡반부(221a)는 다이(D)와 마찬가지의 직사각 형상이며, 다이(D)보다도 작다. 흡반부(221a)의 두께는 0.5 내지 1mm이다.

콜릿 홀더(222)는, 유지부(221b)가 삽입되는 공간부(222a)와, 공간부(222a)로부터 상방으로 신장되는 관상부(222b)와, 흡반부(221a)의 주변부를 억제하는 외주부(222c)와, 유지부(221b)의 고정 및 해제를 행하는 레버(222d)를 갖는다. 관상부(222b)의 중앙에 진공 흡인 구멍(제2 흡인 구멍)(222e)이 있고, 진공 흡인 구멍(221c)과 접속하도록 구성된다. 레버(222d)와 그 회전축에 스프링(222f)이 설치되어, 스프링(222f)의 가압력에 의해 화살표의 방향으로 레버(222d)가 가압된다.

흡반 콜릿(221)을 콜릿 홀더(222)에 넣고 레버(222d)를 놓으면, 스프링(222f)의 힘으로 흡반 콜릿(221)이 유지된다. 레버(222d)를 잡으면 간단하게 흡반 콜릿(221)을 제거할 수 있다. 도 10의 (C)에 도시한 바와 같이, 흡반 콜릿(221)의 유지부(221b)의 측면이 가이드가 되어 가로 방향 및 θ 방향 위치 정렬이 자동으로 행해진다. 또한, 도 10의 (C)는 유지부(221b)가 레버(222d)로 고정되기 전의 상태를 나타내고 있다.

흡반 콜릿(221)(흡반부(221a))의 저면의 외주는 다이(D)와 마찬가지의 직사각 형상이며, 다이(D)와 동일 정도의 크기이다. 흡반부(221a)의 저면의 외주는 다이(D)보다도 약간 크거나, 약간 작게 하거나 해도 된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 다이(D)의 사이즈가 큰 경우, 흡반부(221a)를 크게 하고, 도 12에 도시한 바와 같이, 다이(D)의 사이즈가 작은 경우, 흡반부(221a)를 작게 한다. 콜릿 홀더(222)는 다이(D)의 크기에 관계없이 공통으로 하고, 다이(D)의 사이즈 변경에 대해서는 흡반 콜릿(221)의 흡반부(221a)의 크기만을 변경한 흡반 콜릿을 준비함으로써 대응 가능하다. 또한, 도 11에서는 콜릿 홀더(222)의 저면의 면적은 흡반부(221a)의 저면의 면적과 동일 정도의 크기이지만, 도 12에서는 흡반부(221a)의 저면의 면적은 콜릿 홀더(222)의 저면의 면적보다도 작다. 또한, 유지부(221b)는 평면에서 보아 직사각 형상이며, 도 11, 12에서는, 유지부(221b)의 상면의 면적은 흡반부(221a)의 저면의 면적보다도 작다. 연결부(221d)의 횡단면은 환상이며, 환상의 외경은 유지부(221b)보다도 작다.

이어서, 실시예에 관한 콜릿부에 의한 픽업 동작에 대해서 도 5, 13, 14를 사용해서 설명한다. 도 13은 실시예에 관한 콜릿부와 밀어올림 유닛의 단면도이다. 도 14는 픽업 동작의 처리 플로우를 나타내는 흐름도이다.

스텝 S1: 제어부(8)는 픽업하는 다이(D)가 밀어올림 유닛(13)의 바로 위에 위치하도록 웨이퍼 유지대(12)를 이동하여, 박리 대상 다이를 밀어올림 유닛(13)과 콜릿부(22)에 위치 결정한다. 다이싱 테이프(16)의 이면에 밀어올림 유닛(13)의 상면이 접촉하도록 밀어올림 유닛(13)을 이동한다. 이때, 도 13의 (A)에 도시한 바와 같이, 제어부(8)는, 밀어올림 블록부(131)의 각 블록(131a, 131b)이 주변부(132)의 표면과 동일 평면을 형성하도록 하고, 주변부(132)의 흡인 구멍(132a)과 블록간의 간극(131c, 131d)을 통해서 진공화함으로써, 다이싱 테이프(16)를 밀어올림 유닛(13)의 상면에 흡착한다.

스텝 S2: 도 13의 (A)에 도시한 바와 같이, 제어부(8)는, 콜릿부(22)를 진공화하면서 하강시켜, 박리 대상의 다이(D) 상에 착지시키고, 다이(D)에 압박해서 진공 흡인 구멍(221c)을 갖는 흡반부(221a) 및 진공 흡인 구멍(221c)에 의해 다이(D)를 흡착한다.

스텝 S3: 제어부(8)는, 밀어올림 유닛(13)의 주요부인 밀어올림 블록부(131)의 제1 블록(131a) 및 제2 블록(131b)을 상승시킨다. 이에 의해, 다이(D)는 콜릿부(22)와 밀어올림 블록부(131)에 끼워진 채 상승하는데, 다이싱 테이프(16)의 주변부는 밀어올림 블록부(131)의 주변부(132)에 진공 흡착된 상태이므로, 다이(D)의 주변에서 장력이 발생하고, 그 결과, 다이(D) 주변에서 다이싱 테이프(16)가 박리되게 된다. 그러나, 한편, 이때, 도 13의 (B)에 도시한 바와 같이, 다이(D) 주변은 하측에 응력을 받아 만곡하게 되는데, 흡반부(221a)는 얇고 부드러우므로, 다이(D)의 휨에 맞춰서 흡반 콜릿(221)의 흡반부(221a)가 추종하여 리크의 발생이 억제된다. 이때, 흡반부(221a)의 주변부는 콜릿 홀더(222)의 저면으로부터 이격되어 있다. 또한, 밀어올림 블록부(131)의 밀어올림 높이는 비교예의 밀어올림 높이 보다도 작다.

스텝 S4: 제어부(8)는 콜릿부(22)를 상승시킨다. 이에 의해, 도 13의 (C)에 도시한 바와 같이, 다이(D)는 다이싱 테이프(16)로부터 박리된다.

스텝 S5: 제어부(8)는 밀어올림 블록부(131)의 각 블록(131a, 131b)이 주변부(132)의 표면과 동일 평면을 형성하도록 하고, 주변부(132)의 흡인 구멍(132a)과, 블록간의 간극(131c, 131d)에 의한 다이싱 테이프(16)의 흡착을 정지한다. 제어부(8)는, 다이싱 테이프(16)의 이면으로부터 밀어올림 블록부(131)의 상면이 이격되도록 밀어올림 유닛(13)을 이동한다.

제어부(8)는 스텝 S1 내지 S5를 반복하여, 웨이퍼(11)의 양품의 다이를 픽업한다.

또한, 실시예에 관한 콜릿부는 픽업 헤드(21)에 장착되어, 다이 공급부(1)로부터 다이(D)를 픽업해서 중간 스테이지(31)에 적재하는데, 기판(P) 등에 본딩하는 본딩 헤드의 콜릿으로서도 사용할 수 있다. 도 15는 콜릿부와 기판의 단면도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 흡반 콜릿(221)의 흡반부(221a)의 상면이 콜릿 홀더(222)의 저면(외주부(222c) 및 레버(222d)의 저면)과 접하기 때문에 기판(P) 등에의 본딩이 가능하다.

이어서, 실시예에 관한 다이 본더를 사용한 반도체 장치의 제조 방법에 대해서 도 16을 사용해서 설명한다. 도 16은 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

스텝 S11: 웨이퍼(11)로부터 분할된 다이(D)가 부착된 다이싱 테이프(16)를 유지한 웨이퍼 링(14)을 웨이퍼 카세트(도시하지 않음)에 저장하고, 다이 본더(10)에 반입한다. 제어부(8)는, 웨이퍼 링(14)이 충전된 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 링(14)을 다이 공급부(1)에 공급한다. 또한, 기판(P)을 준비하여, 다이 본더(10)에 반입한다. 제어부(8)는, 기판 공급부(6)에서 기판(P)을 기판 반송 팰릿(51)에 적재한다.

스텝 S12: 제어부(8)는, 스텝 S1 내지 S5에 의해 분할한 다이를 웨이퍼로부터 픽업한다.

스텝 S13: 제어부(8)는, 픽업한 다이를 기판(P) 상에 탑재 또는 이미 본딩한 다이 상에 적층한다. 제어부(8)는, 웨이퍼(11)로부터 픽업한 다이(D)를 중간 스테이지(31)에 적재하고, 본딩 헤드(41)로 중간 스테이지(31)로부터 다시 다이(D)를 픽업하여, 반송되어 온 기판(P)에 본딩한다.

스텝 S14: 제어부(8)는, 기판 반출부(7)에서 기판 반송 팰릿(51)으로부터 다이(D)가 본딩된 기판(P)을 취출한다. 다이 본더(10)로부터 기판(P)을 반출한다.

실시예에 관한 콜릿은, 콜릿 중심부만 진공 흡인 구멍을 형성하고, 나머지 외주부는 변형되기 쉬운 흡반 구조를 구비한다. 또한, 콜릿 홀더로부터 원 터치로 콜릿을 제거 가능한 구조를 구비한다.

누설에 의한 콜릿 유지력의 저하를 방지할 수 있기 때문에, 낮은 밀어올림 높이에서 픽업이 가능해진다. 중심부만 진공 흡인 구멍을 형성하기 때문에, 다이 사이즈에 의존한 구조 설계가 불필요하다. 상측 방향 변형을 방지하는 홀더 구조에 의해, 본딩에 사용하는 것이 가능하다. 밀어올림량을 작게 할 수 있기 때문에, 다이의 저스트레스화가 가능하다.

<변형예>

이하, 대표적인 변형예에 대해서, 몇 가지 예시한다. 이하의 변형예의 설명에서, 상술한 실시예에서 설명되어 있는 것과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 상술한 실시예와 마찬가지의 부호가 사용될 수 있는 것으로 한다. 그리고, 이러한 부분의 설명에 대해서는, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에서, 상술한 실시예에서의 설명이 적절히 원용될 수 있는 것으로 한다. 또한, 상술한 실시예의 일부, 및 복수의 변형예의 전부 또는 일부가, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에서, 적절히 복합적으로 적용될 수 있다.

(변형예 1)

실시예에서는, 다이싱 테이프(16)로부터 다이(D)를 박리할 때 밀어올림 유닛(13)을 사용하고 있지만, 밀어올림 유닛(13) 대신에 콜릿의 흡착을 어시스트하는 다른 수단을 사용해도 된다. 이 수단을 사용한 변형예 5에 관한 다이 본더에 대해서 도 17, 18을 사용해서 설명한다.

도 17은 변형예 1에 다이 본더의 개념을 설명하기 위한 단면도이며, 도 17의 (A)는 도 13의 (A)에, 도 17의 (B)는 도 13의 (B)에, 도 17의 (C)는 도 13의 (C)에 대응한다. 도 18은 변형예에 관한 다이 본더의 어시스트 수단을 설명하기 위한 단면도이다.

도 17의 (A)에 도시한 바와 같이, 제어부(8)는, 콜릿부(22)를 진공화하면서 하강시켜, 박리 대상의 다이(D) 상에 착지시키고, 다이(D)에 압박해서 진공 흡인 구멍(221c)을 갖는 흡반부(221a) 및 진공 흡인 구멍(221c)에 의해 다이(D)를 흡착한다.

도 17의 (B)에 도시한 바와 같이, 제어부(8)는, 다이(D)를 흡착한 콜릿부(22)를 상승시킬 때, 밀어올림 블록부(131)의 상승과 마찬가지의 어시스트 수단에 의해 다이싱 테이프(16)를 변형시킨다.

도 17의 (C)에 도시한 바와 같이, 제어부(8)는 콜릿부(22)를 상승시켜, 다이(D)를 다이싱 테이프(16)로부터 박리시킨다.

도 18의 (A)에 도시한 바와 같이, 제어부(8)는 콜릿부(22)의 상승과 동시에 풍선 구조(13A)를 부풀려 다이(D)를 어시스트한다.

도 18의 (B)에 도시한 바와 같이, 제어부(8)는 콜릿부(22)의 콜릿 상승과 동기해서 어시스트 블록(13B)을 상승시킨다. 어시스트 블록(13B)은, 예를 들어 밀어올림 유닛(13)의 제2 블록(131b)과 마찬가지의 구조로 해서 마찬가지의 동작을 시킨다.

도 18의 (C)에 도시한 바와 같이, 타깃의 다이(D) 아래의 다이싱 테이프(16)가 어느 정도 변형 가능하게 되도록, 제어부(8)는 다이(D)의 외주부만을 흡착부(13C)에서 흡착 유지한다. 흡착부(13C)는, 예를 들어 밀어올림 유닛(13)의 주변부(132)와 마찬가지의 구조로 해서 마찬가지의 동작을 시킨다.

(변형예 2)

도 19는 변형예 2에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 도면이며, 도 19의 (A)는 (B), (C), (D)의 A1-A2선의 단면도, 도 19의 (B), (C), (D)는 평면도이다. 변형예 2에 관한 흡반 콜릿(221B)은, 흡반 콜릿(221B)과 다이(D)와의 흡착력을 안정적으로 확보하기 위해서, 흡반부(221a2)의 저부에 흡착력으로 찌부러지지 않는 폭과 높이의 홈(VT2)을 구비한다. 홈(VT2)은, 진공 흡인 구멍(221c)으로부터 방사상으로 신장되도록 형성된다. 이에 의해 중앙의 진공 흡인 구멍(221c)으로부터의 흡착 진공이 흡반부(221a2)와 접하는 다이(D)를 흡착해서 진공 흡인 구멍(221c)의 주변에서 흡착 진공의 유로가 막히는 경우가 있어도, 홈(VT2)으부터 외주부에 흡착 진공이 유도되어 안정적으로 다이를 계속해서 흡착할 수 있다. 또한, 홈의 형상은, 도 19의 (B)에 나타내는 것에 한정되는 것은 아니며, 도 19의 (C), 도 19의 (D)에 나타내는 형상의 것이어도 된다. 도 19의 (C)에서는, 진공 흡인 구멍(221c)을 중심으로 하는 동심원상의 홈이, 진공 흡인 구멍(221c)을 지나는 가로 방향 및 세로 방향의 직선의 홈과 접속되어 홈(VT2)이 형성된다. 도 19의 (D)에서는, 진공 흡인 구멍(221c)과 접속되는 홈이 격자 형상으로 배치되어 홈(VT2)이 형성된다.

(변형예 3)

도 20은 변형예 3에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 도면이며, 도 20의 (A)는 (B)의 A1-A2선의 단면도, 도 20의 (B)는 평면도이다. 변형예 3에 관한 흡반 콜릿(221C)은, 흡반부(221a3)의 저부의 외주부에 설치되는 흡착력을 확보하기 위해서, 공간(SP)과, 중앙 부근에 설치되는 흡착 시의 다이(D)의 위치를 유지하는 블록부(BLK)를 구비한다. 블록부(BLK)는, 4개의 직사각 형상의 블록(BL)과 각 블록(BL)의 사이에 외주부의 공간(SP)에 흡착 진공을 유도하는 4개의 홈(VT3)을 구비한다. 이에 의해 흡착 시의 다이(D)의 변형을 가능한 한 방지한 상태에서 안정적으로 다이(D)를 흡착할 수 있다. 블록(BL)의 재질은, 전체적으로 흡착반(221a3)의 유연성을 확보하여 흡착한 외주부의 추종성을 확보한 뒤, 중앙부의 변형을 방지하기 위해서, 흡착반(221a3)보다 경도가 높은 재질을 사용해도 된다.

(변형예 4)

도 21은 변형예 4에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 도면이며, 도 21의 (A)는 (B)의 A1-A2선의 단면도, 도 21의 (B)는 평면도이다. 변형예 4에 관한 흡반 콜릿(221D)은, 흡착면(홈)의 면적을 넓게 확보하기 위해서, 흡반부(221a4)의 저부에 복수의 가늘고 긴 타원 형상의 격벽(PW)을 구비한다. 격벽(PW)을 중앙의 진공 흡인 구멍(221c)으로부터 방사상으로 신장되도록(스포크 형상으로) 형성하고, 홈(VT4)을 형성한다. 그 구성 간격은 격벽(PW)의 강도와 진공도를 감안하여, 격벽(PW)이 변형되지 않는 간격으로 설치하도록 한다. 이에 의해, 다이에 대한 흡착력을 더욱 향상시켜 외주 추종성도 확보할 수 있다.

(변형예 5)

도 22는 변형예 5에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도이며, 도 22의 (A)는 (B)의 A1-A2선의 단면도, 도 22의 (B)는 평면도이다. 변형예 5에 관한 흡반 콜릿(221E)에서는, 변형예 4의 가늘고 긴 타원 형상의 격벽(PW) 대신에, 각뿔 형상(예를 들어 사각뿔)의 핀(QP)을 포함한다. 흡반 콜릿(221E)에서는, 흡반부(221a5)의 저부에 각뿔 형상의 핀(QP)을 어레이 형상으로 설치해서 홈(VT5)을 형성하고 있다. 이에 의해, 변형예 4와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(변형예 6)

도 23은 변형예 6에 관한 흡반 콜릿을 설명하는 단면도이며, 도 23의 (A)는 (B)의 A1-A2선의 단면도, 도 23의 (B)는 평면도이다. 변형예 6에 관한 흡반 콜릿(221F)은, 탄성재의 판과 고무 시트와의 2층을 포함하는 흡반부(221a6)를 구비한다. 즉, 흡반부(221a6)는 상층부(PL)와 하층부(SH)를 갖는다. 상층부(PL)는 탄성재의 판(금속판 또는 수지판)이며, 예를 들어 스프링 탄성이 있는 금속판으로 판 두께 0.03 내지 0.3mm 정도를 포함한다. 또한, 유지부(221b) 및 연결부(221d)도 상층부(PL)와 마찬가지의 부재를 포함한다. 하층부(SH)는 고무상의 탄성체이며, 예를 들어 고무 시트이며, 실시예와 마찬가지의 실리콘 고무를 포함한다.

또한, 상층부(PL)는 하층부(SH)보다 작게 구성하고, 외주부를 고무만으로 함으로써, 추종성을 보다 얻어지기 쉽게 할 수 있다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시예 및 변형예에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예 및 변형예에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.

예를 들어, 변형예 3, 4, 5의 흡반부의 다이 흡착면을, 변형예 6과 마찬가지로, 탄성재의 판에 고무 시트를 블록 형상, 타원 형상, 각뿔 형상으로 부착함으로써 흡착 진공을 유도하는 홈(VT3, VT4, VT5)을 구성해도 된다.

또한, 변형예 6에서, 상층부(PL)의 외주부에만 하층부인 고무재를 부착해서 흡반부(221a6)를 구성해도 된다. 이에 의해, 흡반 콜릿(221)을 저렴하게 고정밀도로 구성할 수 있다.

또한, 변형예 6에서, 상층부(PL)는 탄성재의 판이 아니라 피아노 선 등의 탄성이 있는 선재를 우산과 같이 방사상으로 구성하고, 거기에 고무재의 하층부(SL)를 부착해서 흡반부(221a4)를 구성해도 된다.

실시예에서는, 다이 어태치 필름을 사용하는 예를 설명했지만, 기판에 접착제를 도포하는 프리폼부를 설치해서 다이 어태치 필름을 사용하지 않아도 된다.

또한, 실시예에서는, 다이 공급부로부터 다이를 픽업 헤드로 픽업해서 중간 스테이지에 적재하고, 중간 스테이지에 적재된 다이를 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 다이 본더에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다이 공급부로부터 다이를 픽업하는 반도체 제조 장치에 적용 가능하다.

예를 들어, 중간 스테이지와 픽업 헤드가 없고, 다이 공급부의 다이를 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 다이 본더에도 적용 가능하다.

또한, 중간 스테이지가 없고, 다이 공급부로부터 다이를 픽업해서 다이 픽업 헤드를 위로 회전해서 다이를 본딩 헤드에 전달하여 본딩 헤드로 기판에 본딩하는 플립 칩 본더에 적용 가능하다.

또한, 중간 스테이지와 본딩 헤드가 없고, 다이 공급부로부터 픽업 헤드로 픽업한 다이를 트레이 등에 적재하는 다이 소터에 적용 가능하다.

1: 다이 공급부 11: 웨이퍼
13: 밀어올림 유닛 16: 다이싱 테이프
2: 픽업부 21: 픽업 헤드
22: 콜릿부 221: 흡반 콜릿
221a: 흡반부 221b: 유지부
221c: 진공 흡인 구멍 221d: 연결부
222: 콜릿 홀더 222a: 공간부
222b: 관상부 222c: 주변부
222d: 레버 222e: 진공 흡인 구멍
222f: 스프링 3: 중간 스테이지부
31: 중간 스테이지 4: 본딩부
41: 본딩 헤드 8: 제어부
10: 다이 본더 D: 다이
P: 기판

Claims

반도체 제조 장치에 있어서,
웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지대와,
상기 웨이퍼 유지대로부터 다이를 흡착하는 콜릿부
를 구비하고,
상기 콜릿부는,
콜릿과,
상기 콜릿을 유지하는 콜릿 홀더
를 구비하고,
상기 콜릿은,
상기 다이와 접하는 제1 부분과,
상기 콜릿 홀더에 유지되는 제2 부분과,
상기 제1 부분의 중앙부와 상기 제2 부분의 중앙부를 연결하는 제3 부분과,
상기 제1 부분과 상기 제3 부분과 상기 제2 부분을 관통하는 제1 흡인 구멍
을 구비하고,
상기 제1 부분은 상기 다이의 휨에 추종해서 변형 가능하고,
상기 제1 부분의 상면은 상기 콜릿 홀더의 저면에 접하고, 상기 다이의 휨에 추종해서 변형되는 경우에는, 상기 제1 부분의 주변부는 상기 콜릿 홀더의 저면으로부터 이격되게 되는, 반도체 제조 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 평면에서 보아 직사각 형상이며,
상기 제2 부분의 상면의 면적은 상기 제1 부분의 저면의 면적보다도 작은, 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 콜릿은 실리콘 고무를 포함하는, 반도체 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 부분의 두께는 0.5 내지 1mm인, 반도체 제조 장치.
반도체 제조 장치에 있어서,
웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지대와,
상기 웨이퍼 유지대로부터 다이를 흡착하는 콜릿부
를 구비하고,
상기 콜릿부는,
콜릿과,
상기 콜릿을 유지하는 콜릿 홀더
를 구비하고,
상기 콜릿은,
상기 다이와 접하는 제1 부분과,
상기 콜릿 홀더에 유지되는 제2 부분과,
상기 제1 부분의 중앙부와 상기 제2 부분의 중앙부를 연결하는 제3 부분과,
상기 제1 부분과 상기 제3 부분과 상기 제2 부분을 관통하는 제1 흡인 구멍
을 구비하고,
상기 제1 부분은 상기 다이의 휨에 추종해서 변형 가능하고,
상기 콜릿은 스프링 탄성이 있는 금속판 또는 수지판에 고무 형상의 탄성체를 부착해서 구성되는, 반도체 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 금속판의 두께는 0.03 내지 0.3mm인, 반도체 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 금속판의 크기는 상기 고무 형상의 탄성체보다 작은, 반도체 제조 장치.
제7항에 있어서,
상기 금속판의 크기는 상기 고무 형상의 탄성체보다 작은, 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분은 저부에 흡착력으로 찌부러지지 않는 폭과 높이의 홈을 구비하는, 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분은,
외주부에 위치하는 흡착력을 확보하기 위한 흡인부의 공간과,
중앙 부근에 위치하고, 흡착 시의 상기 다이의 위치를 유지하는 복수의 블록과,
상기 복수의 블록의 사이에 위치하고, 상기 외주부의 공간에 흡착 진공을 유도하는 홈
을 구비하는, 반도체 제조 장치.
반도체 제조 장치에 있어서,
웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지대와,
상기 웨이퍼 유지대로부터 다이를 흡착하는 콜릿부
를 구비하고,
상기 콜릿부는,
콜릿과,
상기 콜릿을 유지하는 콜릿 홀더
를 구비하고,
상기 콜릿은,
상기 다이와 접하는 제1 부분과,
상기 콜릿 홀더에 유지되는 제2 부분과,
상기 제1 부분의 중앙부와 상기 제2 부분의 중앙부를 연결하는 제3 부분과,
상기 제1 부분과 상기 제3 부분과 상기 제2 부분을 관통하는 제1 흡인 구멍
을 구비하고,
상기 제1 부분은 상기 다이의 휨에 추종해서 변형 가능하고,
상기 제1 부분은,
복수의 가늘고 긴 타원 형상의 격벽과,
상기 격벽의 사이의 홈
을 구비하고,
상기 복수의 격벽은 상기 제1 흡인 구멍으로부터 스포크 형상으로 배치되는, 반도체 제조 장치.
반도체 제조 장치에 있어서,
웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지대와,
상기 웨이퍼 유지대로부터 다이를 흡착하는 콜릿부
를 구비하고,
상기 콜릿부는,
콜릿과,
상기 콜릿을 유지하는 콜릿 홀더
를 구비하고,
상기 콜릿은,
상기 다이와 접하는 제1 부분과,
상기 콜릿 홀더에 유지되는 제2 부분과,
상기 제1 부분의 중앙부와 상기 제2 부분의 중앙부를 연결하는 제3 부분과,
상기 제1 부분과 상기 제3 부분과 상기 제2 부분을 관통하는 제1 흡인 구멍
을 구비하고,
상기 제1 부분은 상기 다이의 휨에 추종해서 변형 가능하고,
상기 콜릿 홀더는,
상기 제1 부분의 주변부를 압박하는 외주부와,
상기 제2 부분이 삽입되는 공간부와,
상기 공간부로부터 상방으로 신장되는 관상부와,
상기 제2 부분의 고정 및 해방을 행하는 레버
를 구비하고,
상기 관상부의 중앙에 제2 흡인 구멍을 구비하고, 상기 제1 흡인 구멍과 접속하도록 구성되는, 반도체 제조 장치.
제13항에 있어서,
상기 콜릿 홀더는, 스프링을 더 구비하고,
상기 스프링의 가압력에 의해 상기 레버가 상기 제2 부분을 고정하고,
상기 스프링의 가압력에 반하는 힘을 상기 레버에 가함으로써 상기 제2 부분을 해방하게 되는, 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 다이를 다이싱 테이프의 아래로부터 흡착해서 밀어올리는 밀어올림 유닛과,
상기 콜릿이 장착되는 픽업 헤드
를 더 구비하는, 반도체 제조 장치.
제15항에 있어서,
상기 픽업 헤드로 픽업되는 다이를 적재하는 중간 스테이지와,
상기 중간 스테이지에 적재되는 다이를 기판 또는 이미 본딩되어 있는 다이 상에 본딩하는 본딩 헤드
를 더 구비하는, 반도체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 다이는, 상기 다이와 다이싱 테이프와의 사이에 다이 어태치 필름을 더 구비하는, 반도체 제조 장치.
반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
(a) 제1항, 제3항 내지 제17항 중 어느 한 항의 반도체 제조 장치를 준비하는 공정과,
(b) 다이를 갖는 다이싱 테이프를 유지하는 웨이퍼 링을 준비하는 공정과,
(c) 상기 콜릿부에서 상기 다이를 픽업하는 공정
을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
제18항에 있어서,
(d) 기판을 준비하는 공정과,
(e) 상기 다이를 상기 기판 또는 이미 본딩되어 있는 다이 상에 본딩하는 공정을 더 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
제19항에 있어서,
상기 (c) 공정은, 상기 픽업한 다이를 중간 스테이지에 적재하는 공정을 더 갖고,
상기 (e) 공정은, 상기 중간 스테이지로부터 상기 다이를 픽업하는 공정을 더 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.