KR102176253B1 - 칩 본딩 디바이스 및 그의 본딩 방법 - Google Patents

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KR102176253B1
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유에빈 츄
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Abstract

칩 본딩 장치 및 방법이 개시된다. 칩 본딩 장치는: 칩들(2100)을 분리하기 위한 적어도 하나의 분리 모듈(1); 기판(60)에 칩들(2100)을 본딩하기 위한 적어도 하나의 본딩 모듈(5); 분리 모듈(1) 및 본딩 모듈(5) 사이에서 칩들(2100)을 이송하기 위한 이송 디바이스(3); 및 분리 모듈(1), 본딩 모듈(5) 및 이송 디바이스(3)를 개별적으로 제어하기 위한 제어 디바이스(7)를 포함하고, 상기 이송 디바이스(3)는 하나 이상의 가이드 트랙들(30a, 30b, 30c) 및 칩들(2100)을 보유하기 위한 하나 이상의 이송 캐리어들을 포함하고, 각각의 가이드 트랙들(30a, 30b, 30c)에는 그 위에 적어도 하나의 이송 캐리어들이 제공된다. 칩 본딩 장치 및 방법은 증가된 칩 본딩 수율 및 향상된 칩 본딩 정확도를 가지고 매치들 내 칩들의 픽업, 이송 및 칩-대-기판 본딩을 허용한다.

Description

칩 본딩 디바이스 및 그의 본딩 방법
본 발명은 칩 본딩 장치 및 그의 본딩 방법에 관한 것이다.
플립-칩(flip-chip) 본딩(bonding)은 칩들을 기판에 본딩하기 위한 내부 결합 접근법이다. 가벼운 중량, 슬림화, 소형화를 향한 전자기기들의 발전으로, 칩 본딩 기술들이 증가해서 얻어지고 있다. 웨이퍼-레벨 패키징 공정과 결합될 때, 칩 본딩 공정은 더 높은 성능과 함께 더 작은 패키지들의 제조를 가능하게 한다. 게다가, 실리콘 관통 전극 (through-silicon via; TSV) 공정과의 결합에서 칩 본딩 공정은 비용과 성능 관점에서 더 경쟁력이 있는 삼-차원 구조들의 제조를 가능하게 한다.
실존하는 칩 본딩 장치들에 의해 제한된, 종래 플립-칩 본딩 공정은 일반적으로 칩에 대해서 크기가 정해진 석션 헤드로 칩 소스로부터 단일 칩을 들어올리는 것을 포함한다. 정렬 시스템의 도움으로 칩이 본딩되는 기판 상에 정렬 마스크와 함께 칩 상의 정렬 마스크를 정렬한 후에, 칩은 기판 상으로 직접 압착되어서 그 사이에 내부연결을 형성한다. 종래 플립-칩 본딩 공정은 일련의 이송 및 본딩 공정이어서, 전체 칩 본딩 공정을 위한 시간이 연장되고, 특히 개별적으로 오랜 시간 동안 지속되는 압착 본딩 사이클을 위한 시간이 연장된다. 칩 본딩의 전체 수율은 대량 생산을 위한 필요를 충족시키기에는 너무 낮을 것이다. 게다가, 이러한 공정의 본딩 정확성이 낮다.
상기 문제점들의 관점에서, 새로운 칩 본딩 장치 및 그의 본딩 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명에 의해 해결할 기술적 문제는 증가된 칩 본딩 수율 및 향상된 칩 본딩 정확도를 가지고 배치들 내 칩들의 칩-대-기판 본딩, 이송 및 픽업을 허용하는 칩 본딩 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명 내에 제공된 칩 본딩 장치는 다음을 포함한다:
칩을 분리하기 위한 적어도 하나의 분리 모듈;
칩을 기판에 본딩하기 위한 적어도 하나의 본딩 모듈;
분리 모듈 및 본딩 모듈 사이에서 칩들을 이송하기 위한 이송 디바이스, 상기 이송 디바이스는 적어도 하나의 가이드 트랙들 및 칩들을 보유하기 위한 적어도 하나의 이송 캐리어들을 포함하고, 각각의 가이드 트랙들에는 그 위에 적어도 하나의 이송 캐리어들이 제공됨; 및
분리 모듈, 본딩 모듈 및 이송 디바이스를 개별적으로 제어하기 위한 제어 디바이스.
또한, 칩 본딩 장치는 이송 캐리어 상에 운반되는 칩들의 위치를 미세하게 조정하기 위한 적어도 하나의 미세-조정 모듈을 더 포함할 수 있고, 이송 디바이스는 분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈 사이에서 칩을 이송하도록 구성되며, 제어 디바이스는 미세-조정 모듈을 제어하도록 더 구성된다.
또한, 이송 디바이스는 분리 영역, 미세-조정 영역 및 본딩 영역이 정의되는 방향 내에서 연장하는 복수의 가이드 트랙들을 포함할 수 있다.
또한, 각각의 이송 캐리어들은 캐리어 플레이트 및 정렬 시스템을 포함할 수 있고, 캐리어 플레이트는 칩을 운반하도록 구성되고, 정렬 시스템은 분리되는 칩들의 위치 뿐만 아니라 기판 상의 마크의 위치를 탐지하도록 구성된다.
선택적으로, 가이드 트랙들은 선형 가이드 트랙들일 수 있고, 분리 모듈은 복수의 가이드 트랙들 사이에서 분리 영역 내에서 이동하며, 미세-조정 모듈은 복수의 가이드 트랙들 사이에서 미세-조정 영역 내에서 이동하고, 본딩 모듈은 복수의 가이드 트랙들 사이에서 본딩 영역 내에서 이동한다.
또한, 각각의 선형 가이드들에는 이송 캐리어들 중 하나가 그 위에 제공될 수 있고, 제어 디바이스는 이송 캐리어들이 선형 가이드 트랙들 상에서 전방 및 후방으로 이동하도록 제어하여서, 적어도 두 개의 선형 가이드 트랙들 상의 이송 캐리어들은 분리 영역, 미세-조정 영역 및 본딩 영역 중 다른 것들 내에 위치되고 분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈 중 대응하는 하나와 함께 협력하여 작동한다.
선택적으로, 이송 디바이스는 환형 가이드 트랙을 형성하도록 단부 대 단부 연결된 두 개의 가이드 트랙들을 포함할 수 있다.
또한, 다수의 이송 캐리어들이 환형 가이드 트랙 상에 제공될 수 있고, 제어 디바이스는 이송 캐리어들이 환형 가이드 트랙 상에서 순차적으로 이동하도록 제어하여서, 적어도 두 개의 이송 캐리어들은 분리 영역, 미세-조정 영역 및 본딩 영역 중 다른 것들 내에 위치되고 분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈 중 대응하는 것들과 함께 협력하여 작동한다.
선택적으로, 적어도 하나의 단락(shunt) 루프가 환형 가이드 트랙 상에 제공될 수 있고, 각각의 단락 루프는 적어도 하나의 분리 모듈, 적어도 하나의 미세-조정 모듈 또는 적어도 하나의 본딩 모듈 중 하나에 대응한다.
선택적으로, 분리 모듈, 미세-조정 모둘 및 본딩 모듈에 의해 수행되는 작동들은, 각각, a, b 및 c 초(second)의 기간 동안 지속될 수 있고, d는 1, m 및 n의 적어도 공통 배수를 나타내고, 이들은 각각 3600/a, 3600/b 및 3600/c의 둥근(rounded) 결과들이며, 적어도 하나의 분리 모듈, 적어도 하나의 미세-조정 모듈 및 적어도 하나의 본딩 모듈의 수들은 각각 d/a, d/b 및 d/c로 세팅된다.
선택적으로, 분리 모듈은 다음을 포함할 수 있다: 칩들을 지지하기 위한 분리 테이블; 칩들을 집어올리고 뒤집기 위한 플리핑 로봇 암; 및 분리 테이블 내에 배치되고 칩들을 분리하도록 구성된 분리 메커니즘.
또한, 분리 메커니즘은, 위에서 아래로, 분리 핀, 석션 부재 및 수평 이동기(horizontal mover)를 포함하고, 분리 핀 및 석션 부재 양자는 수평 이동기 상에 고정되고, 수평 이동기는 제1 방향 및 제2 방향으로의 2 자유도의 움직임을 가지며, 이동가능한 분리 핀은 제3 방향으로 일 자유도의 움직임을 가지고, 제1, 제2 및 제3 방향들은 서로에 대해 수직한다.
또한, 플리핑 로봇 암은 제 방향, 제2 방향 및 제3 방향의 3 차원 자유도의 움직임을 가질 수 있고 일 자유도의 회전을 가질 수 있으며, 제1, 제2 및 제3 방향들은 서로에 대해 수직한다.
또한, 미세-조정 모듈은 미세-조정 테이블 뿐만 아니라 미세-조정 테이블 상에 배치된 핀 및 정렬 시스템을 포함할 수 있고, 정렬 시스템은 침들의 위치들을 탐지하도록 구성되며, 핀은 침들의 위치들을 조정하도록 구성된다.
또한, 본딩 모듈은 기판을 지지하기 위한 본딩 테이블; 및 침들의 위치들을 탐지하기 위한 정렬 시스템을 포함할 수 있다.
선택적으로, 본딩 테이블은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향의 3 자유도의 움직임을 가질 수 있고, 제1, 제2 및 제3 방향들은 서로에 대해 수직한다.
선택적으로, 본딩 테이블은 제1 방향 및 제2 방향 내 2 자유도의 움직임을 가질 수 있고, 프레서(presser)가 본딩 테이블 상에 배치되고 제3 방향 내 일 자유도의 움직임을 가지며, 제1, 제2 및 제3 방향들은 서로에 대해 수직한다.
또한, 칩 본딩 장치는 침들을 저장하기 위한 제1 재료 픽-업 모듈 및 기판들을 저장하기 위한 제2 재료 픽-업 모듈을 더 포함할 수 있고, 제1 재료 픽-업 모듈은: 복수의 캐리어들을 포함하는 캐리어 카세트; 및 캐리어들을 들어올리고 이송하기 위한 제1 로봇 암을 포함하며, 제2 재료 픽-업 모듈은: 기판을 저장하기 위한 기판 카세트; 및 기판들을 들어올리고 이송하기 위한 제2 로봇 암을 포함한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 위에서 정의된 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법을 제공한다. 칩 본딩 방법은 다음을 포함한다:
분리 모듈에 의해 칩을 들어올리고 분리하며 이송 디바이스의 이송 캐리어에 의해 분리된 칩을 운반하는 단계;
미세-조정 모듈에 의해 이송 캐리어 상의 칩들의 위치를 미세하게 조정하는 단계; 및
본딩 모듈에 의해 기판에 조정된 칩들을 본딩하는 단계.
또한, 기판은 금속, 반도체 또는 유기 재료를 가질 수 있다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명은 다음의 이점들을 제공한다:
본 발명의 칩 본딩 장치에서, 분리 모듈 및 본딩 모듈 사이의 이송을 통해, 배치(batch) 픽업-및-분리, 배치 이송 및 배치 칩의 칩-대-기판 본딩이 가능하고, 이는 칩 본딩 수율의 상당한 증가를 초래한다. 게다가, 제어 디바이스는 개별적으로 분리 및 본딩 모듈들을 제어할 수 있어서 항상 세 모듈들 중 적어도 하나는 작동하여서, 칩 본딩 수율을 더 향상시킨다.
칩 본딩 장치는 칩의 위치를 미세하게 조정하여서 그것들의 본딩 정확도를 효율적으로 향상시키기 위한 적어도 하나의 미세-조정 모듈을 더 포함할 수 있다. 게다가, 이송 디바이스는 개별적인 이송 캐리어들이 제공되는 복수의 가이드 트랙들을 포함하고 가이드 트랙들이 가로지르는 분리, 미세-조정 및 본딩 영역들을 정의한다. 복수의 가이드 트랙들 사이에서, 분리 모듈은 분리 영역을 이동하고, 미세-조정 모듈은 미세-조정 영역을 이동하며, 본딩 모듈은 본딩 영역을 이동한다. 이는 칩 본딩 공정에 유연성을 가하고 그것의 칩 본딩 수율을 더 향상시키며, 칩 본딩 장치의 전체 수율을 향상시키며 그것의 비용 효용성을 증가시킨다.
또한, 대응하는 이송 캐리어가 제어 디바이스의 제어 하에서 전방 및 후방으로 이동하는, 다수의 선형 가이드 트랙들 사이의 분리, 미세-조정 및 본딩 모듈들의 움직임은 칩들의 평행 이송 및 본딩을 가능하게 하여서, 칩 본딩 수율의 추가적인 향상을 야기한다.
또는, 환형 가이드 트랙이 이용되며, 그 위에서 복수의 이송 캐리어들이 배열되어서 칩들의 일련의 이송 및 본딩을 허용한다. 그러한 구성에서, 칩 본딩 장치 내 다른 모듈들이 동시에 작동할 수 있다. 추가로, 적어도 하나의 단락 루프가 환형 가이드 트랙 상에 제공될 수 있고, 각각은 일 분리 모듈, 일 미세-조정 모듈 또는 일 본딩 모듈에 대응하여서, 픽업-및-분리, 미세-조정 및 본딩 단계들의 공정 시간들을 더 균형잡는다. 분리, 미세-조정 및 본딩 모듈들의 수의 최적화와 결합되어, 하이브리드 일련-평행 칩들의 이송 및 본딩이 가능하여서 칩 본딩 수율에서 더한 향상을 이끈다.
게다가, 분리 영역 내 분리 메커니즘이 제어 디바이스의 제어 하에서 다수의 자유도에서 이동할 수 있어서, 배치 픽업-및-분리 작동을 수월하게 한다.
마지막으로, 본 발명의 칩 본딩 장치 내 이송 디바이스, 본딩 모듈 및 미세-조정 모듈 내 각각의 정렬 장치들은 칩 본딩 정확도를 효율적으로 증가시킬 수 있다.
본문 내에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치의 도식적인 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치의 도식적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치 내 분리 메커니즘을 구조적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치 내 분리 영역의 도식적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치 내 미세-조정 영역의 도식적인 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치 내 본딩 영역의 도식적인 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법의 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 칩 본딩 장치의 도식적인 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 다른 칩 본딩 장치의 도식적인 정면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 또 다른 칩 본딩 장치의 도식적인 정면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 칩 본딩 장치의 도식적인 정면도이다.
본 발명에 따른 칩 본딩 장치 및 방법들은 첨부된 플로우차트들 및 도면들을 참조하여 더 자세히 아래에서 설명될 것이고, 이는 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타낸다. 당업자가 여기에 설명된 본 발명에 변경을 가할 수 있고 그것의 유익한 결과들을 얻을 수 있음이 이해될 것이다. 그러므로, 다음의 설명은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 당업자에 의해 넓게 이해되는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 예시적인 방법에 의해 다음의 문장들에서 더 설명될 것이다. 본 발명의 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더 명백해질 것이다. 첨부된 도면들은 축척이 필수적으로 나타나지 않게 매우 간단화된 형태로 제공되고 실시예들을 설명하는 편리성과 명확성을 수월하게 하는 의도만을 가진다는 것을 주목해야 한다.
본 발명의 주요 컨셉은 다음을 포함하는 칩 본딩 장치를 제공하는 것이다:
칩들을 분리하기 위한 적어도 하나의 분리 모듈;
기판에 칩들을 본딩하기 위한 적어도 하나의 본딩 모듈;
분리 모듈 및 본딩 모듈 사이에서 칩들을 이송하기 위한 이송 디바이스; 및
분리 모듈, 본딩 모듈 및 이송 디바이스를 개별적으로 제어하기 위한 제어 디바이스.
칩 본딩 장치를 이용한 대응하는 칩 본딩 방법은 칩들을 들어올리고 분리하는 단계; 및 기판에 칩들을 본딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 칩 본딩 장치에서, 이송 디바이스는 분리 모듈 및 본딩 모듈 사이에서 배치들 내 칩들을 이송할 수 있고, 배치 픽업 및 분리, 배치 이송 및 배치 칩-대-기판 본딩을 가능하게 하여서 칩 본딩 수율 내 상당한 향상을 가능하게 한다. 게다가, 제어 디바이스로 칩 본딩 장치 내 본딩 모듈 및 분리 모듈을 개별적으로 제어하는 것은 칩 본딩 장치 내 적어도 하나의 모듈이 항상 작동함을 보증할 수 있어서, 칩 본딩 수율에서 추가적인 증가를 야기한다.
칩 본딩 장치 및 방법의 실시예들이 본 발명이 더 잘 이해되기 위해 아래에서 나열될 것이다. 본 발명이 아래에 기술된 예시들에 제한되지 않고 그것의 사상 및 범위 내에서 공통의 일반적인 지식에 기초한 당업자에 의해 만들어진 모든 변형들을 포괄하도록 의도됨이 주목되어야 한다.
여기서 사용되는 바와 같이, 공간적인 상대적 용어인 "제1 방향", "제2 방향" 및 "제3 방향"은 도면에서 설명되는 바와 같이 이동가능한 디바이스 또는 특징의 방향의 쉬운 설명을 위해, 각각, "X 방향", "Y 방향" 및 "Z 방향"으로 총괄적으로 정의된다. 게다가, "위(above)", "상(on)" 등과 같은 공간적으로 상대적 용어들이 일 디바이스 또는 특징들의 다른 디바이스(들) 또는 특징(들)에 대한 공간적 상대관계를 설명하도록 여기서 사용된다. 공간적인 상대적 용어들은 도면들에 도시된 방향에 더하여 사용 또는 작동에서 디바이스의 다른 방향들을 포괄하도록 의도됨이 이해되어야 한다.
실시예 1
본 발명의 실시예 1에 따른 칩 본딩 장치의 도식적인 정면도, 도식적인 평면도, 및 그것의 다양한 구획들의 도식적인 측면도를 개별적으로 도시하는, 도 1 내지 6을 이제 참조한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 칩 본딩 장치는 칩들을 저장하기 위한 제1 재료 픽-업 모듈(0a)을 포함한다. 제1 재료 픽-업 모듈(0a)은 몇몇의 캐리어들(20)이 위치되는 캐리어 카세트(00) 및 캐리어들(20)을 들어올리고 이송하기 위한 제1 로봇 암(01)을 포함한다. 각각의 캐리어들(20)은 복수의 칩들(예를 들어, 칩들(2100, ..., 210n, 여기서 n은 양의 정수임)을 운반하고 각각의 칩들에는 개별적인 마크(예를 들어, 2200, ..., 220n)가 제공된다. 칩 본딩 장치는 또한 기판들(60)을 들어올리고 이송하기 위한 제1 로봇 암(03) 및 몇몇의 기판들(60)을 포함하는 기판 카세트(02)를 포함하는 제2 재료 픽-업 모듈(0b)을 더 포함한다. 기판들(60)은 칩들이 본딩되는 빈 기판들 및 칩들이 본딩된 처리된 기판을 포함한다. 각각의 기판들(60)은 금속, 반도체 또는 유기 재료일 수 있다.
칩 본딩 장치는 이송 디바이스(3)를 더 포함한다. 이송 디바이스(3)는 칩들을 운반하기 위한 적어도 하나의 이송 캐리어 및 적어도 하나의 가이드 트랙을 포함한다. 각각의 가이드 트랙에는 적어도 하나의 이송 캐리어가 제공된다. 바람직하게, 본 실시예에서, 도 2의 칩 본딩 장치의 도식적인 평면도에 도시된 바와 같이, 이송 디바이스(3)는 세 개의 선형 가이드 트랙들(즉, 제1 선형 가이드 트랙(30a), 제 선형 가이드 트랙(30b) 및 제3 선형 가이드 트랙(30c))을 포함하고, 각각에는 개별적인 이송 캐리어가 제공된다. 각각의 이송 캐리어들은 캐리어 플레이트(31a, 31b, 31c) 및 정렬 시스템(32a, 32b, 32c)을 구비한다. 캐리어 플레이트(31a, 31b, 31c)는 대응하는 정렬 시스템(32a, 32b, 32c)에 고정된다. 캐리어 플레이트(31a, 31b, 31c)는 칩들을 운반하도록 구성되고, 정렬 시스템(32a, 32b, 32c)은 기판들(60) 상의 마크들 및 캐리어들(20) 상의 칩들의 위치들을 탐지하도록 되어 있다. 캐리어 플레이트(31a, 31b, 31c)는 대응하는 선형 가이드 트랙(30a, 30b, 30c) 상의 정렬 시스템(32a, 32b, 32c)과 함께 전방 및 후방으로 이동하도록 제어될 수 있다.
칩 본딩 장치는 다음을 포함하는 분리 모듈(1)을 더 포함한다: 캐리어(20)를 지지하기 위한 분리 테이블(10); 칩들을 분리하기 위한 분리 메커니즘(11); 및 칩들을 들어올리고 뒤집기 위한 플리핑 로봇 암(12). 바람직하게 분리 테이블(10)은 X 방향(즉, 제1 방향) 및 Y 방향(즉, 제2 방향) 모두에서 이동가능하다. 도 1, 2 및 4에 도시된 바와 같이(도 4는 칩 본딩 장치의 분리 영역(A)의 측면도이다), 분리 영역(A)은, 세 개의 선형 트랙들(30a, 30b, 30c)의 분배에 기초하여, 제1 분리 존(A1), 제 분리 존(A2) 및 제3 분리 존(A3)으로 나눠질 수 있다. Y 방향 내 분리 테이블(10)의 이동가능성은(도 4 내 점선 박스들은 분리 모듈(1)의 분리 테이블(10)이 그것의 이동 동안 머무를 수 있는 위치를 지시함) 분리 모듈(1)이 분리 존들(A1, A2 및 A3) 사이에서 세 개의 선형 가이드 트랙들(30a, 30b, 30c) 상의 들어올림 및 분리 작업을 수행하도록 이동할 수 있음을 의미한다. 위에도 주목된 바와 같이, 분리 테이블(10)은 또한, 플리핑 로봇 암(12) 아래에서 그 위에 지지된 캐리어(20)를 이송하기 위해, X 방향에서 이동될 수 있어서, 플리핑 로봇 암(12)은 이송 캐리어(31a, 31b, 31c)의 캐리어 플레이트 위로 칩들을 위치시키고 개별적인 칩들을 뒤집을 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 분리 메커니즘(11)은, 위로부터 아래 방향으로, 다음을 포함할 수 있다: 위에 놓인 캐리어(20)의 표면으로부터 단일 칩을 승강시키도록 Z 방향(즉, 제3 방향)으로 이동가능한 분리 핀(110), 이는 이어서 플리핑 로봇 암(12) 위로 빨아들여짐; 석션 부재(111), 상기 석션 부재(111)는 플리핑 로봇 암(12)이 그 위에 개별적인 칩들을 빨아올리도록 허용하기 위해 석션에 의해 캐리어(20)를 유지하도록 구성됨; 및 수평 이동기(112). 분리 핀(110) 및 석션 부재(111)는 수평 이동기(112) 상에 고정된다. 수평 이동기(112)는 X 및 Y 방향들 모두에서 이동할 수 있다. 단일 칩(즉, 2100)이 빨아올려지고 플리핑 로봇 암(12)에 의해 뒤집어진 후에, 즉 픽업-및-분리 공정이 경험된 후에, 수평 이동기(112)가 다음 "목표"로 X 또는 Y 방향에서 분리 핀(110) 및 석션 부재(111)와 함께 이동하도록 제어된다. 즉, 분리 메커니즘(11)은 연속하여 들어올려지고 분리될 다른 단일 칩 아래에서 이동할 것이다(수평 이동기(112)의 이동은 칩들이 캐리어(20) 상에 어떻게 배열되는지에 따라 달라진다. 예를 들어, 쉬운 제어를 위해서, 침들은 일 열로 배열될 수 있어서, 그것들 모두는 X 또는 Y 방향에서 수평 이동기(112)의 단일방향 이동으로 간단하게 들어올려지고 분리될 수 있다). 도 4에 도시된 바와 같이, 플리핑 로봇 암(12)은 Z-방향 이동기(121), Y-방향 이동기(123) 및 회전자(rotator; 122)를 포함한다.
칩 본딩 장치는 미세-조정 모듈(4)을 더 포함한다. 분리 영역(A) 내 픽업-및 분리 공정을 거친 후에, 캐리어 플레이트(31a, 31b 또는 31c) 상의 분리된 칩들은 이송 디바이스(3)에 의해 그것들의 위치가 미세하게 조정될 미세-조정 영역(B) 안으로 이송된다. 도 1, 2 및 5에 도시된 바와 같이, 미세-조정 모듈(4)은 다음을 포함한다: 침들의 조정을 돕기 위한 미세-조정 테이블(40); 미세-조정 테이블(40) 상에 배치되고 칩들의 위치들을 조정하도록 되는 핀(41); 및 칩들의 위치들을 탐지하기 위한 정렬 시스템(42)(설명의 편의를 위해, 정렬 시스템(42)은 이후에는 제2 정렬 시스템(42)으로 언급한다). 미세-조정 테이블(40)은 X 및 Y 방향들 모두에서 이동될 수 있다. 간단하게, 미세-조정 영역(B)은 또한 제1 미세-조정 존(B1), 제 미세-조정 존(B2) 및 제3 미세-조정 존(B3)으로 나눠지고, 여기서 미세-조정 모듈은 복수의 선형 가이드 트랙들(30a, 30b, 30c) 중 하나 상에 칩들의 위치를 미세하게 조정하도록 작동한다. 핀(41)은 위 아래로 이동할 수 있어서 칩 석션을 수월하게 하고 Z 방향으로 인계한다.
칩 본딩 장치는 본딩 모듈(5)을 더 포함한다. 칩의 위치가 미세-조정 영역(B) 내에서 미세하게 조정된 후에, 칩들은 캐리어 플레이트(31a, 31b, 31c) 상에 운반되고 본딩 영역(C) 안으로 이송 디바이스(3)에 의해 이송된다. 도 1, 2 및 6에 도시된 바와 같이, 본딩 모듈(5)은 기판(60)을 지지하기 위한 본딩 테이블(50) 및 칩들의 위치들을 탐지하기 위한 정렬 시스템(52)을 포함한다(설명의 편의를 위해, 정렬 시스템(52)은 제3 정렬 시스템(52)으로 이후부터 언급된다). 바람직하게, 본딩 테이블(50)은 X 및 Y 방향들 모두에서 이동가능하다. 간단히, 본딩 영역(C)은 제1 본딩 존(C1), 제 본딩 존(C2) 및 제3 본딩 존(C3)으로 나눠질 수 있고, 여기서 본딩 모듈(5)은 선형 가이드 트랙들(30a, 30b, 30c) 중 하나 상의 칩들에 기판을 본딩하도록 작동한다. 본 실시예에서, 본딩 테이블(50) 자체는 Z 방향에서 이동가능하도록 구성되고, 프레서(presser; 51)가 생략될 수 있다. 이 경우, 본딩 테이블(50)은 프레서의 기능을 수행한다.
칩 본딩 장치는 제어 디바이스(7)를 더 포함한다. 제어 디바이스(7)는 위에서 정의된 바와 같은 이송 다바이스(3) 뿐만 아니라 다양한 모듈들을 개별적으로 제어하도록 구성된다.
이송 디바이스(3) 내 가이드 트랙들이 본 실시예에서 선형인 것을 고려하여, ㅇ(1), 미세-조정 모듈(4) 및 본딩 모듈(5)은, 공정 작업을 수월하게 하기 위해, 서로에 대해 평행하게 정렬될 수 있다.
본 실시예가 더 잘 이해되기 위해, 상기 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법이 아래에서 상세히 설명될 것이다.
도 7을 참조하여, 제1 선형 가이드 트랙(30a) 상의 칩들을 이송하고 본딩하기 위한 공정 플로우차트가 있다. 칩 본딩 방법은 다음의 단계들을 포함하다(여기서, 이송 캐리어들은 개별적인 선형 트랙들의 시작 위치들에 위치하고 분리 모듈(1), 미세-조정 모듈(4) 및 본딩 모듈(5)은 제1 선형 가이드 트랙(30a)이 연장하는 방향에 대해 서로에 대해 평행하게 배열되며, 즉 분리 모듈(1)은 제1 분리 존(A1) 내에 위치되고, 미세-조정 모듈(4)은 제1 미세-조정 존(B1) 및 본딩 모듈(5)은 제1 본딩 존(C1) 내에 위치되어 공정이 시작하는 것으로 가정한다):
공정을 시작하는 단계; 및
칩들을 들어올리는 단계,
여기서 제1 로봇 암(01)은 제어 디바이스(7)를 따라서 캐리어 카세트(00)로부터 캐리어(20)를 제거하고 그것을 분리 테이블(10) 위로 놓는다. 캐리어(20)는 복수의 칩들(예를 들어, 2100, ..., 210n)을 지지하고, 각각의 칩들에는 그 위에 마크(2200, ..., 220n)가 제공된다.
칩 픽업-및-분리 공정이 이어서 제1 분리 존(A1) 내 캐리어 플레이트(31) 상에서 수행된다.
분리 테이블(10)은 플리핑 로봇 암(12) 아래 캐리어(2)를 이송한다. 이어서 분리 메커니즘(11)은 칩들(예를 들어, 2100) 중 하나를 승강시킨다. 캐리어 플레이트(31a)는 제1 선형 가이드 트랙(30a)을 뒤따라서 단일 칩(예를 들어 2100)을 수용하기 적합한 캐리어(20) 위 위치로 정렬 시스템(32a)과 함께 이동한다. 정렬 시스템(32a)은 칩(2100) 위의 마크(2200)를 스캔하고 마크(2200)의 상태를 결정한다. 마크(2200)가 탐지되거나 칩이 결여되어 있으면, 캐리어 플레이트(310a) 및 분리 메커니즘(11)은 개별적으로 다른 칩에 대응하는 각각의 위치들로 이동할 것이다. 이러한 칩이 픽업 기준들을 만나면, 정렬 시스템(32a)의 위치는 캐리어 플레이트(31a)에 의해 조정될 것이어서 그것은 칩(2100) 상의 마크(2200)와 함께 정렬된다. 이어서 플리핑 로봇 암(12)은 칩을 빨아올리고, 그것을 뒤집고 그것을 캐리어 플레이트(31a) 상으로 이송한다. 이러한 공정은 소정의 수의 칩들이 소정의 패턴 내에서 캐리어 플레이트(31) 상에 로딩될 때까지 반복된다.
이어서 미세-조정 공정이 제1 미세-조정 존(B1) 내 캐리어 플레이트(31a) 상의 칩들 상에서 수행된다. 동시에, 분리 모듈(1)은 제2 분리 존(A2) 내로 이동하여서 캐리어 플레이트(31b) 상의 다른 칩 픽업-및-분리 공정을 수행한다.
제어 디바이스(7)의 제어 하에서, 캐리어 플레이트(31a)는 제1 분리 존(A1)으로부터 제1 미세-조정 존(B1) 내 미세-조정 스테이션 안으로 제1 선형 가이드 트랙(30a) 상에 정렬 시스템(32a)을 이송하며, 여기서, 미세-조정 테이블(40) 상의 제2 정렬 시스템(42)은 그것들의 위치 정보를 얻기 위해 캐리어 플레이트(31a) 상의 모든 칩들을 스캔한다. 연속하여, 핀(42)은 위로 연장하여서 그러한 조정의 필요가 있는 칩들 중 하나를 보유한다. 이어서 핀(42)은 처음 위치에서 아래로 후퇴하며, 칩들이 바르게 위치되도록 하기 위해 핀(42)과 함께 미세-조정 테이블(40)의 이동이 뒤따른다. 그 후에, 핀(42)은 다시 위로 연장하여 칩을 캐리어 플레이트(31a) 위로 다시 복귀시킨다. 이러한 공정은 그러한 미세-조정의 필요가 있는 캐리어 플레이트(31a) 상의 모든 칩들이 모두 처리될 때까지 반복된다.
동시에, 제1 분리 존(A1) 내 픽업-및 분리 공정이 완료된 후에, 분리 모듈(1)은 제어 디바이스(7)에 의해 제어되어서 제2 분리 존(A2) 안으로 Y 방향을 따라 이동하며, 그것은 제1 분리 존(A1) 내에서 일어나는 동작을 반복하여서 제2 선형 트랙(30b)을 위해 캐리어 플레이트(31b) 상에 다른 칩 픽업-및-분리 공정을 이행한다.
칩-대-기판 본딩 공정이 이어서 제1 본딩 존(C1) 내 캐리어 플레이트(31a) 상의 칩들 상에서 수행된다. 동시에, 분리 모듈(1)은 제3 부리 존(A3) 내로 이동하여서 캐리어 플레이트(31c) 상에 추가 칩 픽업-및-분리 공정을 수행한다. 미세-조정 모듈(4)은 제2 미세-조정 존(B2) 내로 이동하여서 캐리어 플레이트(31b)를 위한 달느 미세-조정 공정을 수행한다.
제어 디바이스(7)의 제어 하에서, 캐리어 플레이트(31a)는 정렬 시스템(32a)을 운반하여서 제1 선형 가이드 트랙(30a) 상에서 제1 미세-조정 존(B1)으로부터 제1 본딩 존(C1) 내 본딩 스테이션 안으로 이동하고, 칩들이 본딩되는 기판(60)이 준비된다. 기판(60)은 금속, 반도체 또는 유기 재료일 수 있다. 캐리어 플레이트(32a) 상의 칩들의 위치들을 탐지하기 위해 본딩 테이블(50) 상에 정렬 시스템의 도움으로, 정렬 시스템(32a)은 기판(60) 상에 마스크들과 함께 정렬을 유발한다. 이어서 본딩 테이블(50) 상의 프레서(51)가 캐리어 플레이트(31a) 상의 칩들로 기판을 본딩하도록 똑바로 위로 이동한다.
캐리어 플레이트(31a) 상의 칩들이 기판에 본딩된 후에, 캐리어 플레이트(31a)는 그것의 초기 위치로 제1 선형 가이드 트랙(30a)을 따라 정렬 시스템(32a)과 함께 이동하고 다음 칩 본딩 사이클을 위해 준비한다.
동시에, 캐리어 플레이트(31b)는 제2 분리 존(A2)으로부터 제2 미세-조정 존(B2) 안으로 제2 선형 가이드 트랙(30b)을 따라 이동하고, 동시에 미세-조정 모듈(4)은 제1 미세-조정 존(B1)으로부터 제2 미세-조정 존(B2) 안으로 이동하고, 제1 미세-조정 존(B1) 내에서 일어나는 동일한 동작이 캐리어 플레이트(31b) 상의 칩들의 위치들을 미세하게 조정하도록 반복된다.
또한, 동시에, 분리 모듈(1)은 제2 분리 존(A2)으로부터 제3 분리 존(A3) 안으로 이동하고, 여기서 그것은 이전의 동작들을 반복하여서 제3 선형 트랙(30c) 상에서 캐리어 플레이트(31c) 상의 칩 픽업-및-분리 공정을 수행한다.
그와 같이, 분리 모듈(1), 미세-조정 모듈(4) 및 본딩 모듈(5)은 기판들 위로 칩들을 본딩하기 위해 세 개의 선형 가이드 트랙들 사이에서 전방 및 후방으로 정기적으로 이동한다.
공정의 끝에서, 처리된 기판(60)이 저장된다.
기판(60)을 위한 본딩 공정의 완료 후에, 제2 로봇 암(03)이 제어 디바이스(7)에 의해 제어되어서 기판(60)을 들어올리고 기판(60)을 기판 카세트(02) 안으로 위치시킨다.
본 실시예에 따른 칩 본딩 장치에서, 세 개의 선형 가이드 트랙들(30a, 30b, 30c)이 이송 가이드 방식으로서 이용되고, 개별적인 선형 가이드 트랙들 상에 제공된 세 개의 캐리어 플레이트들(31a, 31b, 31c)이 제어 디바이스(7)의 좌표 하에서 서로 평행하게 작동한다. 캐리어 플레이트(31a)가 칩 픽업-및-분리 공정을 완료한 후에, 분리 모듈(1)은 제2 선형 가이드 트랙(30b) 아래로 이동하여서 캐리어 플레이트(31b)를 위한 다른 픽업-및-분리 공정을 수행한다. 이어서 분리 모듈(1)은 제3 선형 가이드 트랙(30c) 아래로 더 이동하여서 캐리어 플레이트(31c)를 위한 칩 픽업-및-분리 공정을 수행한다. 유사하게, 미세-조정 모듈(4) 및 본딩 모듈(5)은 세 개의 선형 가이드 트랙들 사이에서 전방 및 후방으로 이동한다. 그러므로, 칩 본딩 장치는 평행한 배치 픽업-및-분리, 배치 이송 및 배치 본딩 작업을 가능하게 하고, 그것은 각 영역들(분리 영역(A), 미세조정 영역(B) 및 본딩 영역(C) 내 작동인 모듈들 중 적어도 하나임이 보증된다. 이는 칩 본딩 수율을 증가시킨다.
실시예 2
이제 도 8, 9 및 10을 참조하며, 여기서 도 1 내지 6과 동일한 참조번호는 이 특징부들과 같은 요소들을 지시한다. 실시예 2에 따른 칩 본딩 장치는 실시예 1과는 다르며, 이송 디바이스가 환형 가이드 트랙(33)을 형성하도록 단부 대 단부로 연결된 두 개의 가이드 트랙들을 포함한다. 향상된 칩 본딩 수율이 달성되기 위해, 몇몇의 이송 캐리어들이 환형 가이드 트랙(33) 상에 배열된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 세 개의 이송 캐리어들이 가이드 트랙(33) 상에 제공될 수 있고, 각각은 캐리어 플레이트 및 정렬 시스템을 포함한다. 예를 들어, 제1 캐리어 플레이트(31a) 및 제1 정렬 시스템(32a), 제2 캐리어 플레이트(31b) 및 제2 정렬 시스템(32b), 뿐만 아니라 제3 캐리어 플레이트(31c) 및 제3 정렬 시스템(32c)이 가이드 트랙(33) 상에 배치될 수 있다. 칩 본딩 용량을 더 향상시키기 위해서, 바람직하게, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 여섯 개의 이송 캐리어들이 가이드 트랙(33) 상에 정렬될 수 있다. 예를 들어, 제4 캐리어 플레이트(31d), 제 정렬 시스템(32d), 제 캐리어 플레이트(31e), 제 정렬 시스템(32e), 제 캐리어 플레이트(31f) 및 제6 정렬 시스템(32f)이 추가적으로 제공될 수 있다. 물론, 본 발명은 세 개 또는 여섯 개의 캐리어 플레이트/정렬 시스템 세트들에 한정되지 않고, 적절한 수의 그러한 세트들이 실제 생산 필요성에 기초하여 선택될 수 있다. 가이드 트랙(33)은, 도 9에 도시된 바와 같이 수평 구성으로, 또는 도 10에 도시된 바와 같이 수직 구성으로, 분리 모듈(1), 미세-조정 모듈(4) 및 본딩 모듈(5) 위에 배치된다. 추가적으로, 실시예 2에서, 본딩 테이블(50)이 Z 방향으로 이동가능하게 형성될 수 있으며, 이는 실시예 1 내 프레서(51)가 여기서 생략됨을 의미한다. 분리 모듈(1), 미세-조정 모듈(4) 및 본딩 테이블(5)이, 예를 들어 제한 없이, 서로 평행하게 또는 환형 구조 내로, 환형 가이드 트랙에 따라서, 정렬될 수 있다.
본 실시예에 따른 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법은 "흐름-라인(flow-line)" 공정과 유사한데, 제어 디바이스(7)의 제어 하에서 복수의 이송 캐리어들이 가이드 트랙(33)을 따라 "파이프라인화(pipelined)" 되기 때문이다. 다시 말해서, 분리 모듈(1), 미세-조정 모듈(4) 및 본딩 모듈(5)은 동시에 작동할 수 있다. 예를 들어, 픽업-및-분리 공정을 거친 후에, 제1 캐리어 플레이트(31a)는 제1 캐리어 플레이트(31a)를 위해 미세-조정 공정을 수용하도록(즉, "하류 스테이션") 미세-조정 모듈(4) 위로 아래에서 가이드 트랙(33)을 따라 "파이프라인화"(이동) 될 수 있다. 이 점에서, 제3 캐리어 플레이트(31c) 또는 제6 캐리어 플레이트(31f)는 분리 모듈(1) 위로 이동하고 이는 이어서 그 위에서 다른 픽업-및-분리 공정을 수행한다. 이러한 방식으로, 가이드 트랙(33) 상의 캐리어들의 순차적인 이동은 "흐름-라인" 칩 본딩 접근을 수반한다. 물론, 다중 분리 모듈, 다중 미세-조정 모듈들 및 다중 본딩 모듈들이 이용된 경우, 그것들의 동시적인 작동을 달성하기 위해, 개별적인 형태들의 모듈들의 양은 칩 본딩 방법 내 다양한 단계들의(즉, 픽업-및-분리, 미세-조정 및 본딩) 공정 시간에 기초하여 최적화될 수 있다. 예를 들어, 분리, 미세-조정 및 본딩 모듈들에 의해 수행되는 공정 단계들이 a, b 및 c 초를 소모한다고 가정하면, d는 l, m 및 n의 최소 공배수를 나타내고, 이는 각각 라운드된(rounded) 결과들 3600/a, 3600/b, 3600/c이다. 이어서 분리 모듈들, 미세-조정 모듈들 및 본딩 모듈들의 수는 각각 d/l, d/m 및 d/n일 수 있다. 라운딩(rounding) 결과들은 업-라운딩(up-rounding) 함수 Ceil(x) 또는 다운-라운딩(down-rounding) 함수 Floor(x) 중 하나를 이용하여 얻어질 수 있다. 업-라운딩 함수 Ceil(x)은 x보다 작지 않은 가장 작은 정수를 되돌리고, 다운-라운딩 함수 Floor(x)는 x보다 크지 않은 가장 큰 정수를 되돌린다. 본 실시예에 따른 칩 본딩 장치에서, 두 가이드 트랙들을 함께 놓음으로써 형성된 환형 상에 정렬된 다중 이송 캐리어들은 일련의 이송 및 본딩 작업을 할 수 있다. 게다가, 분리 모듈들, 미세-조정 모듈들 및 본딩 모듈의 수들이 최적화될 수 있어서 이러한 모듈들의 동시 작업을 달성하여, 칩 본딩 수율 향상을 야기한다.
실시예 3
칩 본딩 방법 내 공정 단계들(즉, 픽업-및-분리, 미세-조정 및 본딩)이 다른 시간을 가지기 때문에, 실시예 2 내 칩 본딩 장치의 수율은 가장 긴 공정 단계에 의해 제한된다. 칩 본딩 장치의 수율을 더욱 향상시키기 위해, 칩 본딩 장치는 더 최적화될 수 있다.
도 11을 참조하여, 여기서 도 8, 9 및 10과 동일한 참조 번호는 이러한 도면들에서 동일한 요소들을 지시한다. 실시예 3에 따른 칩 본딩 장치는 이송 디바이스의 가이드 트랙(33)에 일 분리 모듈, 일 미세-조정 모둘 또는 일 본딩 모듈에 각각 대응하는 적어도 하나의 단락 루프(shunt loop)가 제공된다는 점에서 실시예 2와 다르다. 본 실시예를 더 명확히 설명하기 위해, 칩 본딩 방법에서, 픽업-및-분리 단계는 15초 동안 지속되고, 미세-조정 단계는 15초 동안 지속되며 칩-및-기판 본딩 단계는 30초 동안 지속됨이 추정된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 단락 루프(33a)는 (제 본딩 테이블(50a), 제1 제3 정렬 시스템(52a) 및 제1 기판(60a)을 포함하는) 근본적인 제 본딩 모듈(5a)과 위치 대응하는 가이드 트랙(33) 상에 제공된다. 대응하게, 단락 루프(33a) 내에 배치된 (제2 본딩 테이블(50b), 제 제3 정렬 시스템(52b) 및 제2 기판(60b)을 포함하는) 제2 본딩 모듈(5b)에 의해 (예를 들어, 제7 캐리어 플레이트(31g) 및 제7 정렬 시스템(32g)을 포함하는 제7 이송 캐리어인) 대응하는 이송 캐리어를 "단락" 시키기 위해, 그러므로, 다른 단계들의 공정 시간에 기초하여, 분리 모듈들, 미세-조정 모듈들 및 본딩 모듈들, 뿐만 아니라 단락 루프(들)의 수들은 더욱 최적화될 수 있다. 이는 당업자에 의해 쉽게 생각될 수 있으며, 따라서 간략화를 위해 더욱 상세히 기술하지는 않을 것이다. 실시예 3의 칩 본딩 장치의 칩 본딩 방법은 평행한 이송의 추가적인 개입을 제외하고 실시예 2와 유사하다. 이는 당업자에 의해 쉽게 생각될 수 있어서 간략화를 위해 더 상세히 기술하지는 않을 것이다.
본 실시예에 따르면, 각각 일 분리 모듈, 미세-조정 모듈 또는 본딩 모듈에 대응하는, 적어도 하나의 단락 루프를 환형 가이드 트랙 상에 추가적으로 제공하는 것은 침 본딩 장치에 의해 수행되는 칩 본딩 방법 내 하이브리드 평행-일련(parallel-serial) 작업을 가능하게 한다. 결과적으로, 칩 본딩 장치의 생산성이 최대화되고 최적화되며, 칩 본딩 수율을 더욱 증대시킨다.
요약하면, 본 발명에 따른 칩 본딩 장치에서, 분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈, 배치 픽업-및-분리, 배치 이송 및 칩의 배치 본딩 사이의 이송이 가능하더라도, 칩 본딩 수율의 상당한 증가를 야기한다. 게다가, 제어 디바이스는 분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈을 개별적으로 제어해서 이러한 모듈들 중 적어도 하나는 항상 작업을 하여서, 칩 본딩 수율ㅇ르 더욱 향상시킨다.
게다가, 이송 디바이스는 다중 가이드 트랙들을 포함하고 그 위에서 개별적인 이송 캐리어들이 제공되고 가이드 트랙이 가로지르는 본딩 영역, 분리 영역, 미세-조정 영역을 정의한다. 다중 가이드 트랙들 사이에서, 분리 모듈은 분리 영역 내를 이동하고, 미세-조정 모듈은 미세-조정 여역 내를 이동하며, 본딩 모듈은 본딩 영역 내를 이동한다. 이는 칩 본딩 공정에 유연성을 가하며 칩 본딩 수율을 더욱 향상시키며, 칩 본딩 장치의 전체 수율을 보증하고 그것의 비용 효용성을 증가시킨다.
게다가, 대응하는 이송 캐리어들이 전방 및 후방으로 제어 디바이스의 제어 하에서 이동하는, 다중 선형 가이드 트랙들 사이에서 분리, 미세-조정 및 본딩 모듈들의 이동은 평행한 칩들의 본딩 및 이송을 가능하게 하고, 칩 본딩 수율 내 추가적인 향상을 야기한다.
다른 실시예는 복수의 이송 캐리어들이 정렬되어서 일련의 칩들의 본딩 및 이송을 허용하는 환형 가이드 트랙을 이용한다. 이 경우, 장치의 수율은 가장 긴 공정 단계에 의해 결정된다. 수율을 더 향상시키기 위해서, 다중-영역 구성이 채택되고, 여기서 분리, 미세-조정 및 본딩 모듈들에 의해 수행된 단계들은 각각 a, b 및 c의 기간 동안 지속되고, d는 1, m 및 n의 적어도 공통 배수이며, 이는 각각 라운드된 결과들 3600/a, 3600/b 및 3600/c이며, 분리 영역 내에 d/a 분리 모듈들, 미세-조정 영역 내에 d/b 미세-조정 모듈들 및 본딩 영역 내에 d/c 본딩 모듈들을 배치하는 것이 이론적으로 최적이다. 그러한 구성에서, 칩 본딩 장치 내 다른 모듈들은 동시에 작동할 수 있다. 게다가, 적어도 하나의 단락 루프가 환형 가이드 트랙 상에 제공될 수 있고, 각각은 일 분리 모듈, 일 미세-조정 모듈 또는 일 본딩 모듈에 대응하고, 픽업-및-분리, 미세-조정 및 본딩 단계들의 공정 시간을 더욱 균형을 맞춘다. 분리, 미세-조정 및 본딩 모듈들의 수의 최적화와 결합된, 하이브리드 일련-평행 칩의 본딩 및 이송은 칩 본딩 수율 내 추가적인 향상을 이끌 수 있다.
게다가, 분리 영역 내 분리 메커니즘이 제어 디바이스의 제어 하에서 다중 자유도로 이동할 수 있게 하여서, 배치 픽업-및-분리 작업을 수월하게 한다.
마지막으로, 본 발명의 칩 본딩 장치 내 미세-조정 모듈, 본딩 모듈 및 이송 디바이스 내 개별적인 정렬 시스템들은 칩 본딩 정확도를 효과적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 다양한 변경 및 변형을 가할 수 있음이 당업자에게 명백하다. 따라서, 본 발명은 그것들이 첨부된 청구범위 및 그것의 균등물의 범위 내에 있다면 그러한 모든 변경 및 변형을 포괄하도록 의도된다.
1: 분리 모듈
5: 본딩 모듈
3: 이송 디바이스
7: 제어 디바이스

Claims (20)

  1. 칩들을 분리하기 위한 적어도 하나의 분리 모듈;
    기판에 칩들을 본딩하기 위한 적어도 하나의 본딩 모듈;
    복수 개의 가이드 트랙들 및 칩들을 보유하기 위한 복수 개의 이송 캐리어들을 포함하는 이송 디바이스, 각각의 가이드 트랙들에는 그 위에 복수 개의 이송 캐리어들 중 적어도 하나가 제공됨;
    이송 캐리어들 상에 수반된 칩들의 위치들을 미세하게 조정하기 위한 적어도 하나의 미세-조정 모듈; 및
    상기 분리 모듈, 본딩 모듈, 이송 디바이스 및 미세-조정 모듈을 개별적으로 제어하기 위한 제어 디바이스;
    를 포함하고,
    복수의 가이드 트랙들은 분리 영역, 미세-조정 영역 및 본딩 영역이 정의되는 방향 내에서 연장되고,
    이송 디바이스는 분리 영역, 미세-조정 영역 및 본딩 영역 사이에서 칩들을 이송하도록 구성되고,
    미세-조정 모듈은 미세-조정 테이블 뿐만 아니라 정렬 시스템 및 미세-조정 테이블 상에 배치된 핀을 포함하고, 정렬 시스템은 칩들의 위치를 탐지하도록 형성되고, 핀은 칩들의 위치를 조정하도록 형성되는, 칩 본딩 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 이송 캐리어들은 캐리어 플레이트 및 정렬 시스템을 포함하고, 캐리어 플레이트는 칩들을 운반하도록 형성되고, 정렬 시스템은 기판 상 마크 뿐만 아니라 분리되는 칩들의 위치를 탐지하도록 형성되는 칩 본딩 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    복수의 가이드 트랙들은 선형 가이드 트랙들이고, 분리 모듈은 복수의 가이드 트랙들 사이에서 분리 영역 내에서 이동하고, 미세-조정 모듈은 복수의 가이드 트랙들 사이에서 미세-조정 영역 내에서 이동하며, 본딩 모듈은 복수의 가이드 트랙들 사이에서 본딩 영역 내에서 이동하는, 칩 본딩 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 선형 가이드 트랙들에는 그 위에 하나의 이송 캐리어가 제공되고, 제어 디바이스는 이송 캐리어가 선형 가이드 트랙들 상에서 전방 및 후방으로 이동하도록 제어하여서, 적어도 두 개의 선형 가이드 트랙 상의 각각의 이송 캐리어는 분리 영역, 미세-조정 영역 및 본딩 영역 중 다른 것들 내에 위치되고 분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈 중 대응하는 것들과 협동하여 작동하는, 칩 본딩 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    이송 디바이스는 단부 대 단부 연결되어 환형 가이드 트랙을 형성하는 두 개의 가이드 트랙들을 포함하는, 칩 본딩 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    복수의 이송 캐리어들이 환형 가이드 트랙 상에 제공되고, 제어 디바이스는 이송 캐리어들을 제어하여서 환형 가이드 트랙 상에서 순차적으로 이동하여, 적어도 두 개의 이송 캐리어들이 분리 영역, 미세-조정 영역 및 본딩 영역 중 다른 것들 내에 위치되고 분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈 중 대응하는 것들과 협동하여 작동하는, 칩 본딩 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 단락 루프가 환형 가이드 트랙 상에 제공되고, 각각의 단락 루프는 적어도 하나의 분리 모듈 중 하나, 적어도 하나의 미세-조정 모듈 중 하나 또는 적어도 하나의 본딩 모듈 중 하나에 대응하는, 칩 본딩 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    분리 모듈, 미세-조정 모듈 및 본딩 모듈에 의해 수행된 작동은 각각 a, b 및 c초의 기간 동안 지속되고, d는 l, m 및 n의 최소 공배수를 나타내며, 이는 각각 3600/a, 3600/b 및 3600/c의 라운드된 결과이며, 적어도 하나의 분리 모듈, 적어도 하나의 미세-조정 모듈 및 적어도 하나의 본딩 모듈의 수들은 각각 d/l, d/m 및 d/n로 세팅되는, 칩 본딩 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 분리 모듈은:
    칩들을 지지하기 위한 분리 테이블;
    칩들을 들어올리고 뒤집기 위한 플리핑 로봇; 및
    분리 테이블 내에 배치되고 칩들을 분리하도록 형성된 분리 메커니즘;
    을 포함하는,
    칩 본딩 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    분리 메커니즘은, 위에서 아래로, 분리 핀, 석션 부재 및 수평 이동기를 포함하고, 분리 핀 및 석션 부재 양자는 수평 이동기 상에 고정되며, 수평 이동기는 제1 방향과 제2 방향 내에서 2 자유도 움직임을 가지고, 분리 핀은 제3 방향 내에서 1 자유로 움직임을 가지며, 제1, 제2 및 제3 방향들은 서로에 대해 수직인, 칩 본딩 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    플리핑 로봇 암은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 내에서 3 자유도의 움직임 및 1 회전 자유도를 가지며, 제1, 제2 및 제3 방향들은 서로 수직인, 칩 본딩 장치.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    본딩 모듈은: 기판을 지지하기 위한 본딩 테이블; 및 칩들의 위치들을 탐지하기 위한 정렬 시스템을 포함하는, 칩 본딩 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    본딩 테이블은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 내에서 3 자유도의 움직임을 가지고, 제1, 제2 및 제3 방향은 서로 수직인, 칩 본딩 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    본딩 테이블은 제1 방향 및 제2 방향 내에서 2 자유도의 움직임을 가지고, 프레서가 본딩 테이블 상에 배치되고, 프레서는 제3 방향 내에서 1 자유도의 움직임을 가지며, 제1, 제2 및 제3 방향은 서로 수직인, 칩 본딩 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    칩들을 저장하기 위한 제1 재료 픽-업 모듈 및 기판들을 저장하기 위한 제2 재료 픽-업 모듈을 더 포함하고,
    제1 재료 픽-업 모듈은: 복수의 캐리어들을 수용하는 캐리어 카세트; 및 캐리어들을 들어올리고 이송하기 위한 제1 로봇 팔을 포함하고, 각각의 캐리어는 복수의 칩들을 수반하며,
    제2 재료 픽-업 모듈은: 기판들을 저장하기 위한 기판 카세트; 및 기판들을 들어올리고 이송하기 위한 제2 로봇 암을 포함하는,
    칩 본딩 장치.
  19. 제4항 내지 제13항 또는 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 칩 본딩 장치를 이용한 칩 본딩 방법에 있어서,
    분리 모듈에 의해 칩들을 들어올리고 분리하며 이송 디바이스의 이송 캐리어에 의해 분리된 칩을 운반하는 단계;
    미세-조정 모듈에 의해 이송 캐리어 상의 칩의 위치를 미세하게 조정하는 단계; 및
    본딩 모듈에 의해 기판에 조정된 칩을 본딩하는 단계;
    를 포함하는,
    칩 본딩 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    기판은 금속, 반도체 또는 유기 재료인, 칩 본딩 방법.
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