KR102221704B1 - 진공 피커 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치 - Google Patents

진공 피커 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치 Download PDF

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Abstract

다이 본딩 장치가 개시된다. 상기 다이 본딩 장치는, 다이싱 테이프 상에 부착된 다이를 픽업하기 위한 진공 피커와, 상기 진공 피커에 의해 픽업된 상기 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈을 포함한다. 상기 진공 피커는, 진공홀이 형성된 하부면을 갖는 피커 바디와, 상기 진공홀을 감싸도록 링 형태를 갖는 워터 배리어를 상기 피커 바디의 하부면 상에 형성하기 위한 배리어 형성부와, 상기 워터 배리어를 냉각시켜 아이스 배리어로 형성하기 위한 배리어 냉각부와, 상기 다이를 픽업하기 위해 상기 피커 바디를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함한다.

Description

진공 피커 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치{Vacuum picker and die bonding apparatus including the same}
본 발명의 실시예들은 진공 피커와 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조 공정에서 다이싱 테이프 상에 부착된 다이를 픽업하기 위한 진공 피커와 상기 픽업된 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 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 다이들로 개별화될 수 있으며, 상기 다이싱 공정을 통해 개별화된 다이들은 다이 본딩 공정을 통해 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 본딩될 수 있다.
상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 다이들로 분할된 웨이퍼로부터 상기 다이들을 픽업하여 분리시키기 위한 다이 픽업 모듈과 상기 픽업된 다이를 기판 상에 부착시키기 위한 다이 본딩 모듈을 포함할 수 있다. 상기 다이 픽업 모듈은 상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지 유닛과 상기 스테이지 유닛에 지지된 웨이퍼로부터 선택적으로 다이를 분리시키기 위한 다이 이젝터와 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 다이 본딩 모듈로 전달하기 위한 진공 피커를 포함할 수 있다. 상기 다이 본딩 모듈은 상기 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와 상기 다이를 진공 흡착하고 상기 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함할 수 있다.
최근 반도체 소자들의 집적도가 증가함에 따라 상기 다이 상의 패드 피치가 점차 감소되고 있으며, 상기 다이 본딩 공정에서 상기 기판 상에 본딩되는 상기 다이의 전면 부위가 오염되는 문제가 해결되어야 할 과제로서 부각되고 있다. 특히, 적층형 반도체 소자의 제조를 위한 TSV(Through Silicon Via) 본딩 공정의 경우 상기 다이의 전면 상에는 복수의 전극 패드들이 배치될 수 있으며, 상기 피커에 의해 상기 웨이퍼로부터 픽업되는 과정에서 접촉에 의한 오염 문제가 발생될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-0034858호 (공개일자 2019년 04월 03일)
본 발명의 실시예들은 다이 픽업 과정에서 다이의 오염을 감소시킬 수 있는 진공 피커 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 진공 피커는, 진공홀이 형성된 하부면을 갖는 피커 바디와, 상기 진공홀을 감싸도록 링 형태를 갖는 워터 배리어(water barrier)를 상기 피커 바디의 하부면 상에 형성하기 위한 배리어 형성부와, 상기 워터 배리어를 냉각시켜 아이스 배리어(ice barrier)로 형성하기 위한 배리어 냉각부와, 상기 피커 바디를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 수직 구동부는 픽업하고자 하는 대상물의 상부면으로부터 소정 간격 이격되도록 상기 피커 바디를 하강시키며, 상기 배리어 형성부는 상기 피커 바디의 하부면과 상기 대상물의 상부면 사이에 상기 워터 배리어를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 수직 구동부는 상기 아이스 배리어를 형성한 후 상기 아이스 배리어가 픽업하고자 하는 대상물의 상부면에 밀착되도록 상기 피커 바디를 하강시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 피커 바디는, 상기 진공홀이 형성된 내측 바디와, 상기 내측 바디를 감싸도록 구성된 외측 바디를 포함하며, 상기 내측 바디와 상기 외측 바디 사이에는 물이 저장되는 워터 챔버(water chamber)가 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 워터 배리어는 상기 내측 바디의 하부면과 상기 외측 바디의 하부면 사이에서 형성되며, 상기 워터 챔버로부터 상기 내측 바디의 하부면과 상기 외측 바디의 하부면 사이로 상기 물을 공급하기 위한 유로가 상기 내측 바디와 상기 외측 바디 사이에 구비될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 내측 바디의 하부면 외측 가장자리 부위에는 링 형태의 내측 돌기부가 구비되고, 상기 외측 바디의 하부면 내측 가장자리 부위에는 상기 내측 돌기부와 인접하는 링 형태의 외측 돌기부가 구비되며, 상기 워터 배리어는 상기 내측 돌기부와 상기 외측 돌기부 사이에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 배리어 형성부는, 상기 워터 챔버와 연결되며 상기 물을 상기 워터 챔버로 공급하기 위한 물 공급 배관과, 상기 물 공급 배관에 장착되며 상기 워터 챔버의 내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 압력 조절 밸브는 상기 유로 내부로 상기 워터 배리어를 형성하는 물을 흡입하기 위한 석백(suck back) 기능을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 배리어 냉각부는 상기 피커 바디에 장착되는 열전 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 진공 피커는 상기 배리어 냉각부 상에 장착되는 히트 싱크(heat sink)를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 다이싱 테이프 상에 부착된 다이를 픽업하기 위한 진공 피커와, 상기 진공 피커에 의해 픽업된 상기 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 진공 피커는, 진공홀이 형성된 하부면을 갖는 피커 바디와, 상기 진공홀을 감싸도록 링 형태를 갖는 워터 배리어를 상기 피커 바디의 하부면 상에 형성하기 위한 배리어 형성부와, 상기 워터 배리어를 냉각시켜 아이스 배리어로 형성하기 위한 배리어 냉각부와, 상기 다이를 픽업하기 위해 상기 피커 바디를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 수직 구동부는 상기 다이의 상부면으로부터 소정 간격 이격되도록 상기 피커 바디를 하강시키며, 상기 배리어 형성부는 상기 피커 바디의 하부면과 상기 다이의 상부면 사이에 상기 워터 배리어를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 수직 구동부는 상기 아이스 배리어를 형성한 후 상기 아이스 배리어가 상기 다이의 상부면에 밀착되도록 상기 피커 바디를 하강시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는 상기 진공 피커에 의해 픽업된 상기 다이를 반전시키기 위해 상기 진공 피커를 반전시키는 반전 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 모듈은, 상기 진공 피커로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드와, 상기 다이의 픽업 및 본딩을 위해 상기 본딩 헤드를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 배리어 냉각부는 상기 피커 바디에 장착되는 열전 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 열전 소자는 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 픽업하기 이전에 상기 아이스 배리어를 가열하여 워터 배리어로 복원시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 진공 피커는, 상기 본딩 헤드에 의해 상기 다이가 픽업되는 동안 상기 진공홀을 통해 상기 다이를 향하여 공기가 분사되도록 상기 진공홀에 상기 공기를 제공하는 공기 제공부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 피커 바디 내에는 물이 저장되는 워터 챔버 및 상기 워터 챔버와 연결되며 상기 워터 배리어를 형성하기 위해 상기 물을 상기 피커 바디의 하부면 상으로 공급하기 위한 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 피커 바디의 하부면에는 상기 유로와 연결되며 상기 워터 배리어가 형성되는 링 형태의 그루브(groove)가 구비될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 피커 바디의 하부면에는 링 형태의 돌기부가 구비되고, 상기 그루브는 상기 돌기부를 따라 상기 돌기부 상에 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 배리어 형성부는 상기 피커 바디의 하부면 상에 물, 예를 들면, 순수를 공급하여 링 형태의 워터 배리어를 형성할 수 있으며, 상기 배리어 냉각부는 상기 워터 배리어를 냉각시켜 아이스 배리어를 형성할 수 있다. 상기 진공 피커는 상기 피커 바디의 하부면과 상기 아이스 배리어 그리고 상기 다이의 전면에 의해 한정되는 공간에 진공을 제공함으로써 상기 다이를 픽업할 수 있다.
상기와 같은 다이 픽업 과정에서 상기 다이의 전면이 상기 아이스 배리어와 접촉될 수 있으나, 상기 아이스 배리어가 순수를 기반으로 형성된 것이므로 상기 다이의 전면 오염이 감소될 수 있다. 또한, 상기 다이의 전면 상에 수분이 잔류하는 것을 방지하기 위해 상기 전면 상으로 공기를 분사할 수 있으며 이를 통해 상기 다이의 전면 오염이 종래 기술과 비교하여 크게 감소될 수 있다. 따라서, 상기 다이의 전면 부위 오염에 의한 본딩 불량 또는 오염에 의한 전극 패드들 사이의 전기적인 결함이 충분히 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다이 픽업 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 진공 피커를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 4 내지 도 10은 도 3에 도시된 진공 피커를 이용하여 다이를 픽업하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
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 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 다이 픽업 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치(10)는 반도체 장치의 제조 공정에서 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들(22)을 픽업하여 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판(30) 상에 본딩하기 위해 사용될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(10)는, 상기 다이들(22)을 포함하는 웨이퍼(20)로부터 픽업하고자 하는 다이(22)를 픽업하고 상기 픽업된 다이(22)를 반전시키는 다이 픽업 모듈(100)과, 상기 다이 픽업 모듈(100)에 의해 반전된 다이(22)를 기판(30) 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈(400)을 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼(20)는 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들(22)을 포함할 수 있으며, 상기 다이들(22)은 다이싱 테이프(24)에 부착된 상태로 제공될 수 있다. 특히, 상기 다이들(22)은 전면이 위를 향하도록 상기 다이들(22)의 후면이 상기 다이싱 테이프(24) 상에 부착될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프(24)는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(26)에 장착될 수 있다.
상기 다이 픽업 모듈(100)은 상기 웨이퍼(20)를 지지하는 웨이퍼 스테이지(110)와, 상기 다이싱 테이프(24) 아래에 배치되며 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리시키는 다이 이젝터(200)와, 상기 다이(22)를 픽업하고 반전시키기 위한 진공 피커(300)를 포함할 수 있다.
상기 다이 본딩 모듈(400)은 상기 기판(30)을 지지하기 위한 기판 스테이지(410)와, 상기 반전된 다이(22)를 상기 진공 피커(300)로부터 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드(420)와, 상기 다이(22)를 픽업하고 상기 다이(22)를 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위하여 본딩 헤드(420)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 진공 피커(300)는 상기 다이(22)의 픽업 및 반전 후 상기 다이(22)를 상기 다이 본딩 모듈(400)에 인접하는 위치로 이송할 수 있으며, 상기 헤드 구동부는 상기 진공 피커(300)에 의해 이송된 상기 다이(22)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위해 상기 본딩 헤드(420)를 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 본딩 헤드(420)는 상기 반전된 다이(22)의 후면을 진공 흡착하기 위한 본딩 툴(미도시)을 구비할 수 있으며, 상기 본딩 툴은 상기 반전된 다이(22)의 후면을 진공 흡착하기 위한 진공홀을 구비할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 상기 다이싱 테이프(24)를 지지하기 위한 서포트 링(112)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 서포트 링(112)은 상기 다이들(22)과 상기 마운트 프레임(26) 사이에서 상기 다이싱 테이프(24)를 지지할 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 상기 마운트 프레임(26)을 파지하기 위한 클램프들(114)이 배치될 수 있다. 상기 클램프들(114)은 클램프 구동부(미도시)에 의해 하방으로 이동될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이들(22)의 픽업이 용이하도록 상기 다이싱 테이프(24)가 충분히 확장될 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에 지지된 상기 다이싱 테이프(24)의 아래에는 상기 다이들(22)을 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리시키기 위한 다이 이젝터(200)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 이젝터(200)는 이젝터 핀들(210; 도 4 참조)을 이용하여 픽업하고자 하는 다이(22)를 상승시킴으로써 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 부분적으로 분리시킬 수 있으며, 상기 진공 피커(300)는 상기 상승된 다이(22)를 픽업할 수 있다.
상기 진공 피커(300)는 상기 다이(22)를 진공 흡착하기 위한 피커 바디(310)와, 상기 다이(22)를 픽업하기 위해 상기 피커 바디(310)를 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부(370)와 상기 픽업된 다이(22)를 반전시키기 위해 상기 피커 바디(310)를 반전시키는 반전 구동부(372)와 상기 다이(22)를 상기 다이 본딩 모듈(400)로 전달하기 위해 상기 피커 바디(310)를 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부(374)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 진공 피커를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 진공 피커(300)는, 진공홀(312)이 형성된 하부면을 갖는 피커 바디(310)와, 상기 진공홀(312)을 감싸도록 링 형태를 갖는 워터 배리어(302; water barrier)를 상기 피커 바디(310)의 하부면 상에 형성하기 위한 배리어 형성부(340)와, 상기 워터 배리어(302)를 냉각시켜 아이스 배리어(304; ice barrier, 도 6 참조)로 형성하기 위한 배리어 냉각부(350)를 포함할 수 있다. 상기 아이스 배리어(304)가 상기 다이(22) 상에 형성된 후 또는 상기 다이(22) 상에 밀착된 후 상기 진공홀(312)을 통해 진공이 제공될 수 있으며 이에 따라 상기 다이(22)가 상기 피커 바디(310)에 진공 흡착될 수 있다. 상기 진공홀(312)은 진공 배관(314)을 통해 진공 펌프 또는 진공 이젝터와 같은 진공 제공부(316)와 연결될 수 있으며, 상기 진공 배관(316)에는 제1 밸브(318)가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피커 바디(310) 내에는 물이 저장되는 워터 챔버(320) 및 상기 워터 챔버(320)와 연결되며 상기 워터 배리어(302)를 형성하기 위해 상기 물을 상기 피커 바디(310)의 하부면 상으로 공급하기 위한 유로(322)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 피커 바디(310)의 하부면에는 상기 유로(322)와 연결되며 상기 워터 배리어(302)가 형성되는 링 형태의 그루브(324)가 구비될 수 있다. 특히, 상기 피커 바디(310)의 하부면에는 링 형태의 돌기부(326)가 구비될 수 있으며, 상기 그루브(324)는 상기 돌기부(326)를 따라 상기 돌기부(326) 상에 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 피커 바디(310)는, 상기 진공홀(312)이 형성된 내측 바디(328)와, 상기 내측 바디(328)를 감싸도록 구성된 외측 바디(330)를 포함할 수 있으며, 상기 워터 챔버(320)는 상기 내측 바디(328)와 상기 외측 바디(330) 사이에서 형성될 수 있다. 즉, 상기 워터 챔버(320)는 상기 내측 바디(328)의 외측면과 상기 외측 바디(330)의 내측면에 의해 한정될 수 있다. 상기 워터 배리어(302)는 상기 내측 바디(328)의 하부면과 상기 외측 바디(330)의 하부면 사이에서 형성될 수 있으며, 상기 워터 챔버(320)로부터 상기 내측 바디(328)의 하부면과 상기 외측 바디(330)의 하부면 사이로 상기 물을 공급하기 위한 유로(322)가 상기 내측 바디(328)와 상기 외측 바디(330) 사이에 구비될 수 있다. 일 예로서, 상기 내측 바디(328)와 상기 외측 바디(330) 사이의 갭(gap)이 상기 유로(322)로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 내측 바디(328)의 하부면 외측 가장자리 부위에는 링 형태의 내측 돌기부(332)가 구비되고, 상기 외측 바디(330)의 하부면 내측 가장자리 부위에는 상기 내측 돌기부(332)와 인접하는 링 형태의 외측 돌기부(334)가 구비될 수 있으며, 상기 내측 돌기부(332)와 상기 외측 돌기부(334) 사이에서 상기 워터 배리어(302)가 형성되는 링 형태의 그루브(324)가 형성될 수 있다.
상기 배리어 형성부(340)는, 상기 워터 챔버(320)와 연결되며 상기 물을 상기 워터 챔버(320)로 공급하기 위한 물 공급 배관(342)과, 상기 물 공급 배관(342)에 장착되며 상기 워터 챔버(320)의 내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절 밸브(344)를 포함할 수 있다. 상기 물 공급 배관(342)은 물 공급부(346)와 연결될 수 있으며, 일 예로서, 상기 물 공급부(346)는 물 공급 배관(342)과 압력 조절 밸브(344)를 통해 상기 워터 챔버(320)로 순수(Deionized water)를 공급할 수 있다.
상기 압력 조절 밸브(344)는 상기 워터 챔버(320) 내부의 압력을 조절함으로써 상기 유로(322)를 통해 상기 피커 바디(310)의 하부면 상으로 상기 물을 공급할 수 있으며 이를 통해 상기 그루브(324) 내에서 상기 워터 배리어(302)를 형성할 수 있다. 일 예로서, 상기 워터 배리어(302)는 픽업하고자 하는 다이(22)의 전면 가장자리 부위에 대응하도록 사각 링 형태를 가질 수 있다. 그러나, 상기와 다르게 상기 워터 배리어(302)는 원형 링 형태를 가질 수도 있다.
상기 배리어 냉각부(350)는 상기 그루브(324) 내에 형성된 워터 배리어(302)를 냉각시킴으로써 상기 아이스 배리어(304)를 형성할 수 있다. 일 예로서, 상기 배리어 냉각부(350)는 상기 피커 바디(310)에 장착되는 열전 소자(352)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 열전 소자(352)는 상기 워터 챔버(320)와 인접하는 상기 외측 바디(330) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 상기 열전 소자(352)의 장착 위치는 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다. 또한, 상기 배리어 냉각부(350) 즉 상기 열전 소자(352) 상에는 방열을 위한 히트 싱트(354)가 장착될 수 있다.
도 4 내지 도 10은 도 3에 도시된 진공 피커를 이용하여 다이를 픽업하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 4를 참조하면, 상기 다이(22)가 부착된 상기 다이싱 테이프(24)의 하부면에는 상기 다이 이젝터(200)가 밀착될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 다이 이젝터(200)는, 상기 다이싱 테이프(24)의 하부면을 진공 흡착하기 위한 복수의 진공홀들이 구비된 후드와, 상기 후드를 관통하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 이젝터 핀들(210)과, 상기 후드와 결합되는 이젝터 바디와, 상기 이젝터 핀들(210)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 이젝터 구동부 등을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 다이 이젝터(200)의 세부 구성은 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다. 상기 다이(22)는 상기 이젝터 핀들(210)에 의해 상승될 수 있으며 이에 따라 상기 다이싱 테이프(24)로부터 부분적으로 분리될 수 있다.
상기 피커 바디(310)는 상기 수평 구동부(374)에 의해 픽업하고자 하는 상기 다이(22)의 상부에 위치될 수 있으며, 상기 수직 구동부(370)는 상기 이젝터 핀들(210)에 의해 상승된 상기 다이(22)의 상부면 즉 상기 다이(22)의 전면으로부터 소정 간격 이격되도록 상기 피커 바디(310)를 하강시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 압력 조절 밸브(344)에 의해 상기 워터 챔버(320)의 내부 압력이 조절될 수 있으며, 이에 의해 상기 유로(322)를 통해 상기 워터 챔버(320)로부터 상기 그루브(324) 내에 순수가 공급될 수 있다. 결과적으로, 상기 그루브(324) 내에는 상기 다이(22)의 전면과 접촉되도록 링 형태의 워터 배리어(302)가 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 워터 배리어(302) 내부에는 외부로부터 격리된 밀폐 공간이 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 열전 소자(352)는 상기 워터 배리어(302)를 빠르게 냉각시킬 수 있으며 이를 통해 상기 그루브(324) 내에 아이스 배리어(304)를 형성할 수 있다. 이어서, 상기 진공홀(312)을 통해 상기 아이스 배리어(304) 내부에 진공이 제공될 수 있으며, 상기 다이(22)의 전면과 상기 피커 바디(310)의 하부면 그리고 상기 아이스 배리어(304)에 의해 한정된 공간 내부가 진공 상태로 형성될 수 있고 이에 따라 상기 다이(22)의 전면이 상기 피커 바디(310)에 진공 흡착될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 수직 구동부(370)는 상기 피커 바디(310)를 상승시킴으로써 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 픽업할 수 있으며, 상기 반전 구동부(372)는 상기 피커 바디(310)를 반전시킴으로써 상기 픽업된 다이(22)의 전면이 아래를 향하고 후면이 위를 향하도록 할 수 있다. 또한, 상기 수평 구동부(374)는 상기 피커 바디(310)를 상기 다이 본딩 모듈(400)에 전달하기 위하여 상기 피커 바디(310)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 본딩 헤드(420)는 상기 다이(22)의 후면 상에 밀착되도록 상기 헤드 구동부에 의해 하강될 수 있으며, 상기 다이(22)의 픽업을 위해 상기 다이(22)의 후면을 진공 흡착할 수 있다. 또한, 상기 제1 밸브(318)는 상기 진공홀(312)을 통한 진공 제공을 차단하여 상기 아이스 배리어(304) 내부를 대기압 상태로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 다이(22)가 상기 본딩 헤드(420)에 진공 흡착된 상태에서 상기 본딩 헤드(420)에 의한 상기 다이(22)의 용이한 픽업을 위해 상기 열전 소자(352)는 상기 아이스 배리어(304)를 가열하여 워터 배리어(302) 상태로 복원시킬 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 순수가 상기 다이(22)의 전면 상에 잔류하는 것을 방지하기 위하여 상기 유로(322)를 통해 상기 워터 배리어(302)를 형성하는 순수를 흡입하여 상기 워터 배리어(302)를 제거할 수 있다. 이를 위해 상기 압력 제어 밸브(344)는 상기 유로(322) 내부로 상기 워터 배리어(302)를 형성하는 순수를 흡입하기 위한 석백(suck back) 기능을 갖는 것이 바람직하다.
추가적으로, 상기 아이스 배리어(304) 내부의 진공 파기를 용이하게 하고 상기 다이(22)의 전면에 수분이 잔류하는 것을 방지하기 위하여 상기 진공홀(312)을 통해 상기 다이(22)의 전면을 향하여 공기가 분사될 수 있다. 이를 위해 상기 진공 피커(300)는 상기 진공홀(312)에 상기 공기를 제공하기 위한 공기 제공부(360)를 포함할 수 있다. 상기 공기 제공부(360)는 공기 배관(362)을 통해 상기 진공홀(312)과 연결될 수 있으며, 상기 공기 배관(362)에는 제2 밸브(364)가 설치될 수 있다.
상기 본딩 헤드(420)에 의해 픽업된 다이(22)는 상기 헤드 구동부에 의해 상기 기판(30)의 상부로 이동된 후 상기 기판(30) 상에 본딩될 수 있다. 상기한 바와 같이 상기 진공 피커(300)는 순수를 이용하여 형성된 워터 배리어(302)와 아이스 배리어(304)를 이용하여 상기 다이(22)를 픽업할 수 있다. 특히, 상기 다이(22)와 상기 피커 바디(310)의 하부면이 직접적으로 접촉되지 않으므로 상기 다이(22)의 전면 부위 오염을 감소시킬 수 있으며, 또한 상기 다이(22)와 상기 피커 바디(310)의 접촉에 의한 상기 다이(22)의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 다이(22)의 픽업 및 전달에 소요되는 시간을 단축하기 위하여 상기 피커 바디(310)의 하부면 상에 상기 아이스 배리어(304)를 먼저 형성한 후 상기 아이스 배리어(304)가 상기 다이(22) 상에 밀착되도록 상기 피커 바디(310)를 하강시킬 수도 있다. 이 경우, 상기 다이(22)를 상기 본딩 헤드(420)에 전달하는 과정에서도 상기 아이스 배리어(304)를 상기 워터 배리어(302) 상태로 복귀시킬 필요가 없으며, 상기 본딩 헤드(420)가 상기 다이(22)를 픽업하는 동안 상기 다이(22)의 전면에 잔류될 수 있는 수분을 제거하기 위하여 상기 다이(22)의 전면에 상기 진공홀(312)을 통해 공기를 분사할 수 있다. 그러나, 상기와 다르게, 상기 아이스 배리어(304)를 먼저 형성하는 경우에도 상기 다이(22)의 전달 과정에서 상기 다이(22)의 손상 또는 수분 잔류를 방지하기 위하여 상기 아이스 배리어(304)를 상기 워터 배리어(302) 상태로 복귀시키고 상기 압력 제어 밸브(344)의 석백 기능을 이용하여 상기 워터 배리어(302)를 제거할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 배리어 형성부(340)는 상기 피커 바디(310)의 하부면 상에 물, 예를 들면, 순수를 공급하여 링 형태의 워터 배리어(302)를 형성할 수 있으며, 상기 배리어 냉각부(350)는 상기 워터 배리어(302)를 냉각시켜 아이스 배리어(304)를 형성할 수 있다. 상기 진공 피커(300)는 상기 피커 바디(310)의 하부면과 상기 아이스 배리어(304) 그리고 상기 다이(22)의 전면에 의해 한정되는 공간에 진공을 제공함으로써 상기 다이(22)를 픽업할 수 있다.
상기와 같은 다이 픽업 과정에서 상기 다이(22)의 전면이 상기 아이스 배리어(304)와 접촉될 수 있으나 상기 아이스 배리어(304)가 순수를 기반으로 형성된 것이므로 상기 다이(22)의 전면 오염이 감소될 수 있다. 또한, 상기 다이(22)의 전면 상에 수분이 잔류하는 것을 방지하기 위해 상기 전면 상으로 공기를 분사할 수 있으며 이를 통해 상기 다이(22)의 전면 오염이 종래 기술과 비교하여 크게 감소될 수 있다. 따라서, 상기 다이(22)의 전면 부위 오염에 의한 본딩 불량 또는 오염에 의한 전극 패드들 사이의 전기적인 결함이 충분히 방지될 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 : 다이 본딩 장치 20 : 웨이퍼
22 : 다이 24 : 다이싱 테이프
100 : 다이 픽업 모듈 110 : 웨이퍼 스테이지
200 : 다이 이젝터 210 : 이젝터 핀
300 : 진공 피커 302 : 워터 배리어
304 : 아이스 배리어 310 : 피커 바디
312 : 진공홀 314 : 진공 배관
316 : 진공 제공부 318 : 제1 밸브
320 : 워터 챔버 322 : 유로
324 : 그루브 326 : 돌기부
328 : 내측 바디 330 : 외측 바디
332 : 내측 돌기부 334 : 외측 돌기부
340 : 배리어 형성부 342 : 물 공급 배관
344 : 압력 제어 밸브 350 : 배리어 냉각부
352 : 열전 소자 354 : 히트 싱크
360 : 공기 제공부 362 : 공기 배관
364 : 제2 밸브 370 : 수직 구동부
372 : 반전 구동부 374 : 수평 구동부
400 : 다이 본딩 모듈 410 : 기판 스테이지
420 : 본딩 헤드

Claims (21)

  1. 진공홀이 형성된 하부면을 갖는 피커 바디;
    상기 진공홀을 감싸도록 링 형태를 갖는 워터 배리어를 상기 피커 바디의 하부면 상에 형성하기 위한 배리어 형성부;
    상기 워터 배리어를 냉각시켜 아이스 배리어로 형성하기 위한 배리어 냉각부; 및
    상기 피커 바디를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수직 구동부는 픽업하고자 하는 대상물의 상부면으로부터 소정 간격 이격되도록 상기 피커 바디를 하강시키며,
    상기 배리어 형성부는 상기 피커 바디의 하부면과 상기 대상물의 상부면 사이에 상기 워터 배리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수직 구동부는 상기 아이스 배리어가 픽업하고자 하는 대상물의 상부면에 밀착되도록 상기 피커 바디를 하강시키는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  4. 제1항에 있어서, 상기 피커 바디는,
    상기 진공홀이 형성된 내측 바디와,
    상기 내측 바디를 감싸도록 구성된 외측 바디를 포함하며,
    상기 내측 바디와 상기 외측 바디 사이에는 물이 저장되는 워터 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  5. 제4항에 있어서, 상기 워터 배리어는 상기 내측 바디의 하부면과 상기 외측 바디의 하부면 사이에서 형성되며,
    상기 워터 챔버로부터 상기 내측 바디의 하부면과 상기 외측 바디의 하부면 사이로 상기 물을 공급하기 위한 유로가 상기 내측 바디와 상기 외측 바디 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  6. 제5항에 있어서, 상기 내측 바디의 하부면 외측 가장자리 부위에는 링 형태의 내측 돌기부가 구비되고,
    상기 외측 바디의 하부면 내측 가장자리 부위에는 상기 내측 돌기부와 인접하는 링 형태의 외측 돌기부가 구비되며,
    상기 워터 배리어는 상기 내측 돌기부와 상기 외측 돌기부 사이에서 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  7. 제5항에 있어서, 상기 배리어 형성부는,
    상기 워터 챔버와 연결되며 상기 물을 상기 워터 챔버로 공급하기 위한 물 공급 배관과,
    상기 물 공급 배관에 장착되며 상기 워터 챔버의 내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  8. 제7항에 있어서, 상기 압력 조절 밸브는 상기 유로 내부로 상기 워터 배리어를 형성하는 물을 흡입하기 위한 석백 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  9. 제1항에 있어서, 상기 배리어 냉각부는,
    상기 피커 바디에 장착되는 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배리어 냉각부 상에 장착되는 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 피커.
  11. 다이싱 테이프 상에 부착된 다이를 픽업하기 위한 진공 피커; 및
    상기 진공 피커에 의해 픽업된 상기 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈을 포함하되,
    상기 진공 피커는,
    진공홀이 형성된 하부면을 갖는 피커 바디와,
    상기 진공홀을 감싸도록 링 형태를 갖는 워터 배리어를 상기 피커 바디의 하부면 상에 형성하기 위한 배리어 형성부와,
    상기 워터 배리어를 냉각시켜 아이스 배리어로 형성하기 위한 배리어 냉각부와,
    상기 다이를 픽업하기 위해 상기 피커 바디를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수직 구동부는 상기 다이의 상부면으로부터 소정 간격 이격되도록 상기 피커 바디를 하강시키며,
    상기 배리어 형성부는 상기 피커 바디의 하부면과 상기 다이의 상부면 사이에 상기 워터 배리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 수직 구동부는 상기 아이스 배리어가 상기 다이의 상부면에 밀착되도록 상기 피커 바디를 하강시키는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 진공 피커에 의해 픽업된 상기 다이를 반전시키기 위해 상기 진공 피커를 반전시키는 반전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 다이 본딩 모듈은,
    상기 진공 피커로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드와,
    상기 다이의 픽업 및 본딩을 위해 상기 본딩 헤드를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 배리어 냉각부는,
    상기 피커 바디에 장착되는 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 열전 소자는 상기 본딩 헤드가 상기 다이를 픽업하기 이전에 상기 아이스 배리어를 가열하여 워터 배리어로 복원시키는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 진공 피커는,
    상기 본딩 헤드에 의해 상기 다이가 픽업되는 동안 상기 진공홀을 통해 상기 다이를 향하여 공기가 분사되도록 상기 진공홀에 상기 공기를 제공하는 공기 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 피커 바디 내에는 물이 저장되는 워터 챔버 및 상기 워터 챔버와 연결되며 상기 워터 배리어를 형성하기 위해 상기 물을 상기 피커 바디의 하부면 상으로 공급하기 위한 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 피커 바디의 하부면에는 상기 유로와 연결되며 상기 워터 배리어가 형성되는 링 형태의 그루브가 구비되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 피커 바디의 하부면에는 링 형태의 돌기부가 구비되고, 상기 그루브는 상기 돌기부를 따라 상기 돌기부 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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