KR102284150B1 - 다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치 - Google Patents

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Abstract

다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치가 개시된다. 다이싱 테이프 상의 다이는 피커에 의해 공기 분사와 진공 흡입을 통해 상기 다이의 전면이 상기 피커와 접촉되지 않도록 비접촉 방식으로 픽업되며, 상기 픽업된 다이는 본딩 헤드 상으로 이송된다. 상기 본딩 헤드는 상기 다이의 후면을 진공 흡착한 후 상기 다이의 전면이 아래를 향하도록 반전되며, 상기 반전된 다이는 상기 본딩 헤드의 하강에 의해 기판 상에 본딩된다. 상기와 같이 상기 다이가 비접촉 방식으로 픽업되어 상기 본딩 헤드로 전달됨에 따라 상기 피커와의 접촉에 의한 상기 다이의 오염이 방지될 수 있다.

Description

다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치{Die bonding method and die bonding apparatus}
본 발명의 실시예들은 다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판 상에 본딩되는 반도체 다이(이하, “다이”라 한다)의 전면 부위 오염을 방지할 수 있는 다이 본딩 방법 및 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 분할될 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 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 위한 다이 이젝터와 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 본딩 모듈로 전달하기 위한 피커를 포함할 수 있다. 상기 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 제10-2018-0003200호 (공개일자 2018년 01월 09일)
본 발명의 실시예들은 다이의 전면 부위 오염을 방지할 수 있는 다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다이 본딩 방법은, 다이의 전면과 피커의 하부면이 서로 접촉되지 않도록 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업하는 단계와, 상기 픽업된 다이를 본딩 헤드 상으로 이송하는 단계와, 상기 본딩 헤드 상에 놓여진 상기 다이의 후면을 진공 흡착하는 단계와, 상기 다이의 전면이 아래를 향하도록 상기 본딩 헤드를 반전시키는 단계와, 상기 다이를 기판 상에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 피커로부터 상기 다이의 전면 상으로 공기를 분사하고 상기 분사된 공기를 진공 흡입하여 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이는 상기 다이의 후면이 다이싱 테이프 상에 부착된 상태로 제공되며, 상기 다이 본딩 방법은, 다이 이젝터를 이용하여 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 다이와 상기 다이싱 테이프 사이의 점착력을 감소시키기 위해 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 자외선 광을 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 다이의 전면과 접촉되지 않도록 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업하기 위한 피커와, 상기 다이의 후면을 진공 흡착하여 지지하며 상기 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드와, 상기 피커에 의해 픽업된 상기 다이를 상기 본딩 헤드 상에 전달하기 위하여 상기 피커를 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 피커 구동부와, 상기 피커가 상기 본딩 헤드 상에 놓여진 후 상기 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위해 상기 본딩 헤드를 반전시키고 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 헤드 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 피커는 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업하기 위해 상기 다이의 전면 상으로 공기를 분사하는 공기 분사홀들과 상기 분사된 공기를 진공 흡입하기 위한 진공홀들을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이는 상기 다이의 후면이 다이싱 테이프 상에 부착된 상태로 제공되며, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 밀착되며 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위한 다이 이젝터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 이젝터는, 상기 다이싱 테이프의 하부면을 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 형성된 후드와, 상기 후드 내에 배치되며 상기 후드를 통해 수직 방향으로 이동 가능하게 구성되고 상기 다이를 상승시켜 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위한 이젝터 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 이젝터는, 상기 후드 아래에 배치되며 상기 다이와 상기 다이싱 테이프 사이의 점착력을 감소시키기 위해 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 자외선 광을 조사하는 자외선 조명 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 후드의 적어도 일부는 광 투과성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 피커는 상기 픽업된 다이의 측방 이동을 방지하기 위해 상기 픽업된 다이의 측면 부위들에 인접하게 배치되는 가이드 부재들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 가이드 부재들 각각은 수직 방향으로 연장하는 원형 핀 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 가이드 부재들 각각은 수직 방향으로 일정한 직경을 갖는 하부 핀과 상방으로 점차 증가되는 직경을 갖는 상부 핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드는 상기 다이의 후면을 진공 흡착하기 위한 진공홀이 형성된 콜릿을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 피커는 공기 분사와 진공 흡입을 통해 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업할 수 있으며, 상기 픽업된 다이를 본딩 헤드 상으로 전달할 수 있다. 상기 본딩 헤드는 상기 다이의 후면을 진공 흡착할 수 있으며, 상기 다이를 반전시켜 상기 다이의 전면이 아래를 향하도록 하고 이어서 상기 다이의 전면이 상기 기판의 상부면에 부착되도록 본딩 단계를 수행할 수 있다. 상기와 같이 상기 다이의 전면이 상기 피커의 하부면에 접촉되지 않도록 함으로써 상기 다이의 전면 부위 오염을 방지할 수 있으며 상기 다이의 전면 부위 오염에 의한 본딩 불량 또는 오염에 의한 본딩 패드들 사이의 전기적인 결함이 충분히 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 피커와 다이 이젝터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 피커를 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 도 3에 도시된 다이 이젝터와 피커를 이용하여 다이를 비접촉 방식으로 픽업하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 8 내지 도 10은 도 1에 도시된 본딩 헤드를 이용하여 기판 상에 다이를 본딩하는 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 방법 및 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 방법과 다이 본딩 장치(100)는 반도체 장치의 제조를 위한 다이 본딩 공정에서 반도체 회로들이 형성된 반도체 다이(20)를 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판(30) 상에 본딩하기 위해 사용될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(100)는, 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지(110)와, 기판(30)을 지지하기 위한 기판 스테이지(168)와, 상기 웨이퍼(10)로부터 다이(20)를 픽업하기 위한 피커(170)와, 상기 다이(20)를 기판(30) 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드(182)와, 상기 피커(170)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 피커 구동부(186)와, 상기 본딩 헤드(182)를 반전시키고 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부(188)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 피커(170)는 상기 다이(20)의 전면 부위 오염을 방지하기 위하여 비접촉 방식으로 상기 다이(20)를 픽업할 수 있으며, 상기 피커 구동부(186)는 상기 다이(20)를 상기 본딩 헤드(182) 상으로 이송하기 위해 상기 피커(170)를 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 다이(20)는 전면 부위가 위를 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 피커(170)는 공기 분사 및 진공 흡입을 통해 상기 다이(20)의 전면과 상기 피커(170)의 하부면이 서로 접촉되지 않도록 상기 다이(20)를 비접촉 방식으로 픽업할 수 있다. 상기와 같이 픽업된 다이(20)는 상기 본딩 헤드(182)로 전달될 수 있다. 이때, 상기 본딩 헤드(182)는 상기 피커(170)에 의해 이송된 다이(20)를 전달받기 위해 위를 향하도록 배치될 수 있다. 상기 다이(20)가 상기 본딩 헤드(182) 상에 놓여진 후 상기 본딩 헤드(182)는 상기 다이(20)의 후면을 진공 흡착할 수 있으며 상기 다이(20)의 본딩을 위해 상기 다이(20)의 전면이 아래를 향하도록 반전될 수 있다. 이어서, 상기 다이(20)의 전면이 상기 기판(30) 상에 부착되도록 다이 본딩을 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 피커와 다이 이젝터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 웨이퍼(10)는 다이싱 공정에 의해 개별화된 복수의 다이들(20)을 포함할 수 있으며 상기 다이들(20)이 다이싱 테이프(12) 상에 부착된 상태로 제공될 수 있다. 이때, 상기 다이들(20)의 전면이 위를 향하도록 상기 다이들(20)의 후면이 상기 다이싱 테이프(12) 상에 부착될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프(12)는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(14)에 장착될 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 상기 다이싱 테이프(12)를 지지하기 위한 서포트 링(112)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 서포트 링(112)은 상기 다이들(20)과 상기 마운트 프레임(14) 사이에서 상기 다이싱 테이프(12)를 지지할 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 상기 마운트 프레임(14)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(20)의 픽업이 용이하도록 상기 다이싱 테이프(12)가 충분히 확장될 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에 지지된 상기 다이싱 테이프(14)의 아래에는 상기 다이들(20)을 상기 다이싱 테이프(12)로부터 분리시키기 위한 다이 이젝터(120)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 이젝터(120)는, 상기 다이싱 테이프(12)의 하부면에 밀착되며 상기 다이싱 테이프(12)를 진공 흡착하기 위한 진공홀들(124)을 갖는 후드(122)와, 상기 후드(122)를 통해 수직 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 다이들(20)을 상기 다이싱 테이프(12)로부터 분리시키기 위한 이젝터 부재들(130)과, 상기 이젝터 부재들(130)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 이젝터 구동부(134)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 후드(122)는 원형 캡 형태를 가질 수 있으며 상기 진공홀들(124)이 형성된 상부 패널(126)을 구비할 수 있다. 상기 후드(122)의 하부에는 하부가 닫힌 원통 형태의 이젝터 본체(128)가 결합될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 상기 이젝터 본체(128)는 상기 다이싱 테이프(12)를 진공 흡착하기 위하여 진공 펌프 등의 진공 소스(미도시)와 연결될 수 있다. 상기 이젝터 부재들(130)로는 이젝터 핀들이 사용될 수 있으며 상기 후드(122) 내에는 상기 이젝터 핀들(130)을 지지하기 위한 서포트 부재(132)가 배치될 수 있다.
상기 이젝터 구동부(134)는 상기 이젝터 부재들(130)을 승강시키기 위해 사용될 수 있으며, 상기 서포트 부재(132)를 지지하는 구동 헤드(136)와 상기 구동 헤드(136)로부터 하방으로 연장하는 구동축(138)을 포함할 수 있다. 또한, 일 예로서, 상기 이젝터 구동부(134)는 회전력을 제공하기 위한 모터(140)와 상기 모터(140)의 회전력을 이용하여 상기 이젝터 부재들(130)을 승강시키기 위한 캠(142)과 캠 팔로워(144) 등을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 서포트 부재(132)에는 상기 이젝터 부재들(122)과 상기 구동 헤드(136)를 결합시키기 위한 영구자석이 내장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다이 이젝터(120)는 상기 다이(20)와 상기 다이싱 테이프(12) 사이의 점착력을 감소시키기 위해 자외선 광을 조사하는 자외선 조명 유닛(146)을 포함할 수 있다. 상기 자외선 조명 유닛(146)은 상기 후드(122) 아래, 예를 들면, 상기 이젝터 본체(128) 내에 배치될 수 있으며 상기 다이싱 테이프(12)를 향하여 상기 자외선 광을 조사할 수 있다. 이 경우, 상기 후드(122)의 상부 패널(126)은 상기 자외선 광을 상방으로 제공하기 위해 광 투과성 물질로 이루어질 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 자외선 조명 유닛(146)은 링 형태를 갖는 조명 기판(148)과 상기 조명 기판(148) 상에 탑재된 자외선 램프(150), 예를 들면, 자외선 LED(Light Emitting Diode) 소자들을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 이젝터 본체(128)의 내측면 상에는 상기 자외선 조명 유닛(146)을 지지하기 위한 서포트 부재(152)가 배치될 수 있다.
상기 후드(122) 내에는 상기 이젝터 부재들(130)의 하방 이동을 제한하기 위한 스토퍼 부재(154)가 배치될 수 있다. 상기 스토퍼 부재(154)는 상기 후드(122)를 상기 이젝터 본체(128)로부터 분리하는 경우 상기 이젝터 부재들(130)이 함께 분리되도록 하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들면, 상기 스토퍼 부재(154)는 상기 구동 헤드(136)를 감싸도록 구성된 링 형태의 허브(156)와, 상기 후드(122)의 내측면을 따라 배치되는 림(158)과, 상기 허브(156)와 림(158) 사이를 연결하는 스포크들(160)을 포함할 수 있다. 아울러, 상기 후드(122)의 내측면에는 상기 스토퍼 부재(154)를 지지하기 위한 서포트 부재(162)가 배치될 수 있다. 상기 후드(122)와 상기 이젝터 부재들(130)은 상기 다이(20)의 크기에 따라 교체될 수 있으며, 상기 스토퍼 부재(154)를 이용하여 상기 후드(122)와 상기 이젝터 부재들(130)의 동시 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 상기 자외선 광은 상기 스토퍼 부재(154)를 통해 즉 상기 허브(156)와 림(158) 사이를 통해 상방으로 제공될 수 있다. 이때, 일 예로서, 상기 자외선 광을 보다 균일하게 제공하기 위한 확산판(164)이 상기 스포크들(160) 상에 배치될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 피커를 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 피커(170)는 비접촉 방식으로 상기 다이(20)를 픽업할 수 있다. 예를 들면, 상기 피커(170)는 상기 다이(20)의 전면을 향해 공기를 분사하는 공기 분사홀들(172)을 가질 수 있으며, 또한 상기 분사된 공기를 진공 흡입하기 위한 진공홀들(174)을 가질 수 있다. 상기 다이(20)는 상기 공기 분사에 의해 상기 피커(170)의 하부면과 비접촉 상태를 유지할 수 있으며, 상기 진공홀들(174)을 통한 상기 공기의 진공 흡입 및 상기 공기 분사홀들(172)과 상기 진공홀들(174) 사이에서의 공기 흐름에 의해 형성되는 음압에 의해 비접촉 방식으로 픽업될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 도 3에 도시된 다이 이젝터와 피커를 이용하여 다이를 비접촉 방식으로 픽업하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 5를 참조하면, 픽업하고자 하는 다이(20)가 상기 다이 이젝터(120)의 상부에 위치된 후 상기 다이싱 테이프(12)는 상기 후드(122)의 진공홀들(124)에 의해 상기 후드(122)의 상부면에 진공 흡착될 수 있다. 이어서, 상기 자외선 조명 유닛(146)은 상기 후드(122)를 통해 상기 다이싱 테이프(12)의 하부면 상으로 자외선 광을 조사할 수 있으며 이에 의해 상기 다이(20)와 상기 다이싱 테이프(12) 사이의 점착력이 감소될 수 있다.
상기 이젝터 구동부(134)는 상기 다이(20)를 상승시키기 위해 상기 이젝터 부재들(130)을 상승시킬 수 있다. 이때, 상기 다이싱 테이프(12)가 상기 후드(122)의 상부면에 진공 흡착된 상태이므로 상기 다이(20)가 상기 다이싱 테이프(12)로부터 부분적으로 분리될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기와 같이 상기 다이(20)가 다이싱 테이프(12)로부터 부분적으로 분리된 후 상기 피커(170)가 상기 다이(20)의 상부면 즉 전면에 인접하도록 상기 피커 구동부(186)에 의해 하강될 수 있다. 이때, 도시되지는 않았으나, 상기 피커(170)의 하부면에는 상기 다이(20)와 상기 피커(170)의 하부면 사이의 간격을 측정하기 위한 거리 센서(미도시)가 장착될 수 있으며, 상기 거리 센서의 측정값에 기초하여 상기 다이(20)와 상기 피커(170)의 하부면이 서로 접촉되지 않도록 상기 피커(170)의 하강 높이가 제어될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 피커(170)의 공기 분사홀(172)들로부터 공기가 분사될 수 있으며, 상기 분사된 공기는 상기 피커(170)의 진공홀들(174)에 의해 진공 흡입될 수 있다. 이어서 상기 피커(170)가 상승될 수 있으며, 상기 다이(20)는 상기 피커(170)의 진공홀들(174)을 통한 공기 흡입과 상기 피커(170)와 상기 다이(20) 사이의 공기 흐름에 의해 형성되는 음압에 의해 상기 다이싱 테이프(12)로부터 픽업될 수 있다. 이때, 상기 공기 분사홀들(172)을 통해 분사된 공기에 의해 상기 다이(20)의 전면과 상기 피커(170)의 하부면 사이의 간격이 허용 범위 내에서 유지되도록 상기 공기 분사량과 공기 흡입량이 적절하게 제어될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 피커(170)의 하부면 가장자리 부위들에는 상기 픽업된 다이(20)의 측방 이동을 방지하기 위해 상기 픽업된 다이(20)의 측면 부위들에 인접하게 배치되는 가이드 부재들(176)이 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 가이드 부재들(176) 각각은 수직 방향으로 연장하는 원형 핀 형태를 가질 수 있으며, 수직 방향으로 일정한 직경을 갖는 하부 핀(178)과 상방으로 점차 증가되는 직경을 갖는 상부 핀(180)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 가이드 부재들(176)의 하부 핀 부위(178)는 상기 다이(20)의 측방 이동을 방지하기 위해 사용될 수 있으며, 상부 핀 부위(180)는 상기 다이(20)와 상기 피커(170) 사이의 거리가 과도하게 가까워지는 경우 상기 다이(20)의 전면이 상기 피커(170)의 하부면에 접촉되지 않도록 하는 스토퍼로서 사용될 수 있다.
또 한편으로, 상기에서는 상기 다이(20)가 상기 다이싱 테이프(12)로부터 부분적으로 분리된 후 즉 상기 다이(20)가 상승된 후 상기 피커(170)가 하강되는 것으로 설명되었으나, 상기 다이(20)의 상승 시점과 상기 피커(170)의 하강 시점은 다양하게 변경될 수 있으며 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
도 8 내지 도 10은 도 1에 도시된 본딩 헤드를 이용하여 기판 상에 다이를 본딩하는 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 8을 참조하면, 상기와 같이 비접촉 방식으로 픽업된 다이(20)는 상기 본딩 헤드(182) 상으로 전달될 수 있다. 상기 본딩 헤드(182)는 상기 다이(20)의 후면을 진공 흡착하기 위한 진공홀(미도시)이 구비된 콜릿(184)을 포함할 수 있으며, 상기 콜릿(184)이 위를 향하도록 상기 기판 스테이지(168)의 일측에 위치될 수 있다. 상기 피커(170)에 의해 상기 다이(20)가 상기 콜릿(184) 상에 놓여진 후 상기 다이(20)의 후면이 상기 콜릿(184)에 의해 진공 흡착될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 본딩 헤드(182)는 상기 헤드 구동부(188)에 의해 상기 다이(20)의 전면이 아래를 향하도록 반전될 수 있다. 즉, 상기 본딩 헤드(182)는 상기 헤드 구동부(188)에 의해 180° 회전될 수 있으며, 이를 위하여 상기 헤드 구동부(188)는 상기 본딩 헤드(182)를 회전시키기 위한 반전 구동 유닛(190)을 포함할 수 있다.
상기와 같이 다이(20)가 반전된 후 상기 헤드 구동부(188)는 상기 다이(20)가 상기 기판(30)의 본딩 영역 상부에 위치되도록 상기 본딩 헤드(182)를 이동시킬 수 있으며, 상기 본딩 헤드(182)를 하강시켜 상기 다이(20)의 전면을 상기 기판(30) 상에 본딩할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상기 기판 스테이지(168)는 상기 기판(30)을 진공 흡착하기 위한 진공홀들(미도시)을 구비할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 다이 본딩 장치(100)는 상기 본딩 헤드(182) 상에 놓여진 다이(20)를 검출하기 위한 제1 카메라 유닛(미도시)과 상기 다이(20)가 본딩될 상기 기판(30)의 본딩 영역을 검출하기 위한 제2 카메라 유닛(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 헤드 구동부(188)는 상기 다이(20) 및 상기 본딩 영역의 검출 결과에 따라 상기 다이(20)의 각도를 조절하기 위한 각도 조절 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기와 다르게, 상기 다이 본딩 장치(100)는 상기 다이(20) 및 상기 본딩 영역의 검출 결과에 따라 상기 다이(20)와 상기 본딩 영역 사이의 정렬을 위해 상기 기판 스테이지(168)의 각도를 조절하는 각도 조절부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 피커(170)는 공기 분사와 진공 흡입을 통해 상기 다이(20)를 비접촉 방식으로 픽업할 수 있으며, 상기 픽업된 다이(20)를 본딩 헤드(182) 상으로 전달할 수 있다. 상기 본딩 헤드(182)는 상기 다이(20)의 후면을 진공 흡착할 수 있으며, 상기 다이(20)를 반전시켜 상기 다이(20)의 전면이 아래를 향하도록 하고 이어서 상기 다이(20)의 전면이 상기 기판(30)의 상부면에 부착되도록 본딩 단계를 수행할 수 있다. 상기와 같이 상기 다이(20)의 전면이 상기 피커(170)의 하부면에 접촉되지 않도록 함으로써 상기 다이(20)의 전면 부위 오염을 방지할 수 있으며 상기 다이(20)의 전면 부위 오염에 의한 본딩 불량 또는 오염에 의한 본딩 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 : 웨이퍼 12 : 다이싱 테이프
20 : 다이 30 : 기판
100 : 다이 본딩 장치 110 : 웨이퍼 스테이지
120 : 다이 이젝터 122 : 후드
130 : 이젝터 부재 146 : 자외선 조명 유닛
170 : 피커 172 : 공기 분사홀
174 : 진공홀 176 : 가이드 부재
182 : 본딩 헤드 184 : 콜릿
186 : 피커 구동부 188 : 헤드 구동부
190 : 반전 구동 유닛

Claims (13)

  1. 다이의 전면과 피커의 하부면이 서로 접촉되지 않도록 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업하는 단계;
    상기 픽업된 다이를 본딩 헤드 상으로 이송하는 단계;
    상기 본딩 헤드 상에 놓여진 상기 다이의 후면을 진공 흡착하는 단계;
    상기 다이의 전면이 아래를 향하도록 상기 본딩 헤드를 반전시키는 단계; 및
    상기 다이를 기판 상에 본딩하는 단계를 포함하되,
    상기 피커로부터 상기 다이의 전면 상으로 공기를 분사하고 상기 분사된 공기를 진공 흡입하여 상기 피커와 상기 다이 사이에서 상기 공기의 흐름을 형성하고, 상기 공기의 흐름에 의해 형성되는 음압을 이용하여 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 다이는 상기 다이의 후면이 다이싱 테이프 상에 부착된 상태로 제공되며,
    다이 이젝터를 이용하여 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다이와 상기 다이싱 테이프 사이의 점착력을 감소시키기 위해 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 자외선 광을 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  5. 다이의 전면과 접촉되지 않도록 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업하기 위한 피커;
    상기 다이의 후면을 진공 흡착하여 지지하며 상기 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드;
    상기 피커에 의해 픽업된 상기 다이를 상기 본딩 헤드 상에 전달하기 위하여 상기 피커를 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 피커 구동부; 및
    상기 다이가 상기 본딩 헤드 상에 놓여진 후 상기 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위해 상기 본딩 헤드를 반전시키고 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 헤드 구동부를 포함하되,
    상기 피커에는 상기 피커와 상기 다이 사이에서 공기의 흐름을 형성하기 위해 상기 다이의 전면 상으로 공기를 분사하는 공기 분사홀들과 상기 분사된 공기를 진공 흡입하는 진공홀들이 구비되고, 상기 피커는 상기 공기의 흐름에 의해 형성되는 음압을 이용하여 상기 다이를 비접촉 방식으로 픽업하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 다이는 상기 다이의 후면이 다이싱 테이프 상에 부착된 상태로 제공되며,
    상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 밀착되며 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위한 다이 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다이 이젝터는,
    상기 다이싱 테이프의 하부면을 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 형성된 후드와,
    상기 후드 내에 배치되며 상기 후드를 통해 수직 방향으로 이동 가능하게 구성되고 상기 다이를 상승시켜 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위한 이젝터 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다이 이젝터는,
    상기 후드 아래에 배치되며 상기 다이와 상기 다이싱 테이프 사이의 점착력을 감소시키기 위해 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 자외선 광을 조사하는 자외선 조명 유닛을 더 포함하며,
    상기 후드의 적어도 일부는 광 투과성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 피커는 상기 픽업된 다이의 측방 이동을 방지하기 위해 상기 픽업된 다이의 측면 부위들에 인접하게 배치되는 가이드 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 가이드 부재들 각각은 수직 방향으로 연장하는 원형 핀 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가이드 부재들 각각은 수직 방향으로 일정한 직경을 갖는 하부 핀과 상방으로 점차 증가되는 직경을 갖는 상부 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  13. 제5항에 있어서, 상기 본딩 헤드는 상기 다이의 후면을 진공 흡착하기 위한 진공홀이 형성된 콜릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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