KR102499977B1 - 접착 테이프 부착 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

접착 테이프 부착 장치는 접착 테이프 시트를 클램핑하여 상기 접착 테이프 시트에 의해 제1 및 제2 내부 공간들을 형성하는 하부 챔버 및 상부 챔버를 갖는 챔버, 상기 하부 챔버 내에서 승하강 가능하도록 설치되며 기판을 지지하기 위한 기판 지지부, 상기 제1 및 제2 내부 공간들 사이에 차압을 발생시켜 상기 접착 테이프 시트를 상기 기판을 향하도록 만곡시켜 상기 기판에 부착시키기 위한 차압 발생부, 및 상기 하부 챔버의 측벽 상부 및 상기 기판의 외주 가장자리 사이에 배치되고 상기 차압에 의해 상기 상부 측벽으로부터 하부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉 지지하는 테이프 지지 플레이트를 포함한다.

Description

접착 테이프 부착 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법{ADHESIVE TAPE STICKING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING A SEMICONDUCOTR PACKAGE USING THE SAME}
본 발명은 접착 테이프 부착 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 웨이퍼의 일면 상에 접착 테이프 시트를 부착하기 위한 접착 테이프 부착 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 회로면 또는 후면 상에 접착 테이프 시트를 부착하고, 다이싱과 같은 공정들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼는 다이싱 테이프와 같은 변형 가능한 시트 상에 부착된 후, 소잉 장치에 의해 복수 개의 다이들로 분할될 수 있다. 이어서, 상기 다이싱 테이프는 테이프 확장 장치에 의해 반경 방향으로 늘어나 상기 다이를 분리시킬 수 있다.
종래의 진공 웨이퍼 마운트 장치는 진공압을 이용하여 접착 테이프 시트가 늘어난 후 웨이퍼의 일면에 부착시킬 수 있다. 이 때, 상기 접착 테이프 시트는 보빈과 같은 권취 장치로부터 제공될 수 있다. 따라서, 상기 접착 테이프 시트의 늘어난 부위는 내부 잔류 응력 또는 웨이퍼 부착 시에 발생된 과도한 스트레스(tension)에 의해 원래의 위치로 복귀되지 못하고 웨이퍼 주변에 주름들이 발생할 수 있다. 이러한 주름들을 제거하기 위하여 가열 장치를 사용할 수 있으나, 완벽하게 주름들을 제거할 수 없고, 추가적인 가열 공정이 요구되며, 다이싱 공정 시에 칩들이 파손되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 주름을 발생시키기 않고 웨이퍼에 다이싱 접착 테이프 시트를 부착시킬 수 있는 접착 테이프 부착 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상기 접착 테이프 부착 장치를 이용하여 반도체 패키지를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치는 접착 테이프 시트를 클램핑하여 상기 접착 테이프 시트에 의해 제1 및 제2 내부 공간들을 형성하는 하부 챔버 및 상부 챔버를 갖는 챔버, 상기 하부 챔버 내에서 승하강 가능하도록 설치되며 기판을 지지하기 위한 기판 지지부, 상기 제1 및 제2 내부 공간들 사이에 차압을 발생시켜 상기 접착 테이프 시트를 상기 기판을 향하도록 만곡시켜 상기 기판에 부착시키기 위한 차압 발생부, 및 상기 하부 챔버의 측벽 상부 및 상기 기판의 외주 가장자리 사이에 배치되고 상기 차압에 의해 상기 상부 측벽으로부터 하부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉 지지하는 테이프 지지 플레이트를 포함한다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치는 제1 내부 공간을 정의하는 하부벽 및 제1 측벽을 갖는 하부 챔버, 제2 내부 공간을 정의하는 하부벽 및 제2 측벽을 가지며, 상기 하부 챔버에 대하여 상대적으로 이동 가능한 상부 챔버, 상기 하부 챔버 내에 승하강 가능하도록 설치되며 기판을 지지하기 위한 기판 지지부, 상기 하부 챔버와 상기 상부 챔버 사이에서 접착 테이프 시트가 클램핑될 때 상기 제1 및 제2 내부 공간들 사이에 차압을 발생시켜 상기 접착 테이프 시트를 상기 기판을 향하도록 만곡시켜 상기 기판에 부착시키기 위한 차압 발생부, 및 상기 하부 챔버의 상기 제1 측벽의 상부 내벽으로부터 상기 기판의 외주 가장자리를 향하여 연장하여 상기 차압에 의해 상기 제1 측벽으로부터 하부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉 지지하는 테이프 지지 플레이트를 포함한다.
예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치는 하부 챔버의 상부 측벽 및 웨이퍼의 외주 가장자리 사이에 배치된 테이프 지지 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 테이프 지지 플레이트는 접착 테이프 시트의 양면에 작용하는 압력 차이에 의해 상기 하부 챔버 내부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉 지지할 수 있다.
따라서, 상기 접착 테이프 시트를 상기 웨이퍼에 부착할 때, 웨이퍼 외측에 있는 웨이퍼의 외주 가장자리와 환형 링 프레임의 내주 가장자리 사이의 상기 접착 테이프 시트 부분이 늘어나는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라, 웨이퍼 주변의 접착 테이프 시트 부분에 주름들이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼의 외주 가장자리와 상기 환형 링 프레임의 내주 가장자리 사이의 상기 접착 테이프 시트 부분이 늘어나지 않으므로, 이 늘어난 부분에 열을 가하여 재차 수축시키기 위한 가열 공정이 생략되어, 패키지 제조 공정을 단순화할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 접착 테이프 부착 장치의 테이프 지지 플레이트의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 테이프 지지 플레이트를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 접착 테이프 부착 장치에 지지되는 링 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 링 프레임을 나타내는 단면도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7의 테이프 지지 플레이트를 나타내는 단면도이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치를 나타내는 평면도이다.
도 12는 적층된 웨이퍼들을 갖는 기판을 나타내는 사시도이다.
도 13은 링 프레임에 부착되는 접착 테이프 시트를 나타내는 사시도이다.
도 14 내지 도 19는 접착 테이프 부착 장치를 이용하여 도 13의 접착 테이프 시트 상에 기판을 부착시키는 단계들을 나타내는 단면도들이다.
도 20은 상기 접착 테이프 부착 장치에 의해 도 13의 접착 테이프 시트 상에 부착된 기판을 나타내는 도면이다.
도 21은 테이프 확장 장치에 의해 분리된 다이들을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치를 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 1의 접착 테이프 부착 장치의 테이프 지지 플레이트의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3의 테이프 지지 플레이트를 나타내는 단면도이다. 도 5는 도 1의 접착 테이프 부착 장치에 지지되는 링 프레임을 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 5의 링 프레임을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 접착 테이프 부착 장치(100)는 서로 맞물려 기밀 공간을 형성하기 위한 하부 챔버(110) 및 상부 챔버(120)를 갖는 챔버, 하부 챔버(110) 내에 웨이퍼와 같은 기판(S)을 지지하기 위한 기판 지지부(130), 하부 챔버(110) 및 상부 챔버(120) 중 적어도 어느 하나에 연통되어 진공압을 선택적으로 발생시키기 위한 차압 발생부, 및 하부 챔버(110)의 상부 측벽 내에 기판(S) 둘레에 배치되는 테이프 지지 플레이트(200)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 접착 테이프 부착 장치(100)는 웨이퍼와 같은 기판(S)을 다이싱 접착 테이프와 같은 접착 테이프 시트(310)를 통해 링 프레임(300)에 부착하여 링 프레임(300)이 상기 웨이퍼를 보유하기 위한 웨이퍼 마운트 장치일 수 있다. 기판(S)은 단일의 웨이퍼 또는 서로 적층된 복수 개의 웨이퍼들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적층된 웨이퍼들은 TSV와 같은 관통 플러그들을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(S)은 서로 반대하는 제1 면 및 제2 면을 포함할 수 있다. 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나는 회로 패턴 및 복수 개의 범프들이 형성된 상기 웨이퍼의 후면에 해당할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 기판이 개별적인 복수 개의 칩들로 다이싱된 후, 개별적인 칩은 상기 범프들을 통해 실장 기판 상에 실장되어 3D 반도체 패키지를 형성할 수 있다.
하부 챔버(110)는 제1 내부 공간(C1)을 정의하는 하부벽(112) 및 제1 측벽(114)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 측벽(114)는 실린더 형상을 가질 수 있다. 상부 챔버(120)는 제2 내부 공간(C2)을 정의하는 상부벽(122) 및 제2 측벽(124)를 포함할 수 있다. 제2 측벽(124)은 제1 측벽(114)에 대응하는 실린더 형상을 가질 수 있다.
기판 지지부(130)는 하부 챔버(110) 내에 승하강 가능하도록 설치될 수 있다. 기판 지지부(130)는 하부 챔버(110)의 하부멱(112)으로부터 승하강 가능하도록 설치된 지지 프레임 및 상기 지지 프레임으로부터 상부로 연장하여 웨이퍼의 외주면과 접촉 지지하는 4개의 지지 돌출부들(132)을 포함할 수 있다. 따라서, 지지 돌출부들(132) 상에 지지된 기판(S) 하부의 공간은 제1 내부 공간(C1)과 연통될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 지지 프레임은 리니어 모터에 의해 승하강 가능하도록 하부벽(112) 상에 지지될 수 있다.
제1 측벽(114)은 상부 가장자리(116)를 가지고, 제2 측벽(124)은 상부 가장자리(116)에 대응하는 하부 가장자리(126)를 가질 수 있다. 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120)는 서로 맞물려 밀폐 공간을 형성할 수 있다. 상부 가장자리(116) 및 하부 가장자리(126)의 접합면들 중 적어도 어느 하나에는 O-링(도시되지 않음)이 구비될 수 있다.
하부 챔버(110) 및 상부 챔버(120)는 상대 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 상부 챔버(120)는 리니어 모터에 의해 수직 방향으로 연장하는 수직 레일을 따라 승하강 가능하도록 지지될 수 있다. 상부 챔버(120)는 상기 리니어 모터에 의해 위로 이동하여 상기 챔버를 개방하고 상부 챔버(120)가 아래로 이동하여 하부 챔버(110)와 맞물려 상기 챔버를 폐쇄시킬 수 있다.
접착 테이프 시트(310)는 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에서 클램핑될 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 접착 테이프 시트(310)는 서로 반대하는 접착면(314) 및 비접착면(312)을 가질 수 있다. 접착 테이프 시트(310)의 접착면(314)의 주변부는 링 프레임(300)의 바닥면(302)에 부착될 수 있다. 예를 들면, 접착 테이프 시트(310)가 부착된 링 프레임(300)이 하부 챔버(110)의 상부 가장자리(116)와 상부 챔버(120)의 하부 가장자리(126) 사이에 안착됨으로써, 접착 테이프 시트(310)가 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에 클램핑될 수 있다.
접착 테이프 시트(310)가 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에서 클램핑될 때 접착 테이프 시트(310)에 의해 하부 챔버(110)에는 제1 내부 공간(C1)이 형성되고 상부 챔버(120)에는 제2 내부 공간(C2)이 형성될 수 있다.
상기 차압 발생부는 제1 내부 공간(C1) 및 제2 내부 공간(C2) 사이에 차압을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 차압 발생부는 하부 챔버(110)에 연결되어 제1 내부 공간(C1) 내에 진공을 선택적으로 형성하기 위한 제1 진공 장치(140) 및 상부 챔버(120)에 연결되어 제2 내부 공간(C2) 내에 진공을 선택적으로 형성하기 위한 제2 진공 장치(142)를 포함할 수 있다.
제1 진공 장치(140)는 제1 유로를 통하여 하부 챔버(110)에 접속될 수 있다. 제1 진공 장치(140)는 상기 제1 유로에 연결된 제1 진공 소스 및 상기 제1 유로에 설치된 제1 전자 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전자 밸브는 3방향 솔레노이드 밸브일 수 있다. 상기 3방향 솔레노이드 밸브는 상기 제1 유로를 진공 펌프에 연결된 파이프 및 대기압을 도입하기 위한 파이프에 선택적으로 연결시킬 수 있다.
제2 진공 장치(142)는 제2 유로를 통하여 상부 챔버(120)에 접속될 수 있다. 제2 진공 장치(142)는 상기 제2 유로에 연결된 제2 진공 소스 및 상기 제2 유로에 설치된 제2 전자 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전자 밸브는 3방향 솔레노이드 밸브일 수 있다. 상기 3방향 솔레노이드 밸브는 상기 제2 유로를 진공 펌프에 연결된 파이프 및 대기압을 도입하기 위한 파이프에 선택적으로 연결시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 전자 밸브들의 개폐 조작 및 상기 진공 소스들의 작동은 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.
접착 테이프 시트(310)가 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에서 클램핑되면, 제1 진공 장치(140)는 제1 내부 공간(C1) 내에 진공을 발생시키고 제2 진공 장치(142)는 제2 내부 공간(C2) 내에 진공을 발생시킬 수 있다. 이후, 제2 진공 장치(142)가 상기 제2 전자 밸브에 의해 제2 내부 공간(C2) 내로 대기압을 도입하게 되면, 제1 내부 공간(C1)과 제2 내부 공간(C2) 사이에 차압이 발생되게 된다. 즉, 제2 내부 공간(C2) 내의 압력이 제1 내부 공간(C1) 내의 압력보다 더 크게 된다. 이러한 차압에 의해 접착 테이프 시트(310)는 하방으로 오목하게 만곡되어 기판(S)의 중심에 접촉한 후 방사상으로 접촉면이 퍼져 갈 수 있다.
이와 다르게, 상기 차압 발생부는 제1 진공 장치(140)만을 포함할 수 있다. 접착 테이프 시트(310)가 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에서 클램핑되면, 제1 진공 장치(140)는 제1 내부 공간(C1) 내에 진공을 발생시켜 제2 내부 공간(C2)의 압력을 제1 내부 공간(C1)의 압력보다 상대적으로 증가시킬 수 있다. 이러한 차압으로 인해, 접착 테이프 시트(310)는 하방으로 오목하게 만곡되어 기판(S)에 부착될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 테이프 지지 플레이트(200)는 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114) 상부 및 기판(S)의 외주 가장자리 사이에 배치될 수 있다. 테이프 지지 플레이트(200)는 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114)의 상부 내벽으로부터 기판(S)의 외주 가장자리를 향하여 기 설정된 길이(L)만큼 연장할 수 있다. 테이프 지지 플레이트(200)는 상기 차압에 의해 제1 측벽(114)으로부터 하부로 만곡된 접착 테이프 시트(310)의 적어도 일부와 접촉 지지할 수 있다.
테이프 지지 플레이트(200)는 환형 형상의 마스크 링을 포함할 수 있다. 상기 마스크 링은 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114)에 탈착 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 테이프 지지 플레이트(200)는 하부 챔버(110)의 측벽(114)의 내측면에 체결 볼트(220)에 고정 설치될 수 있다. 테이프 지지 플레이트(200)는 스테인레스 스틸과 같은 금속 또는 플라스틱을 포함할 수 있다.
예를 들면, 하부 챔버(110)의 제1 측벽(144)과 기판(S)의 외주 가장자리 사이의 거리(L0)는 약 20mm 내지 약 30mm이고, 상기 마스크 링의 폭은 약 15mm 내지 약 25mm일 수 있다.
테이프 지지 플레이트(200)의 내측면(204)은 기판(S)의 외주 가장자리로부터 기 설정된 길이(L)만큼 이격될 수 있다. 예를 들면, 테이프 지지 플레이트(200)의 내측면(204)과 기판(S)의 외주 가장자리 사이의 거리는 약 1mm 내지 6mm일 수 있다.
테이프 지지 플레이트(200)의 상부면(202)은 기판(S)의 상부면과 동일 평면에 위치하거나 기판(S)의 상부면보다 더 높게 위치할 수 있다. 예를 들면, 테이프 지지 플레이트(200)의 상부면(202)은 기판(S)의 상부면보다 기 설정된 높이(H)만큼 더 높게 위치할 수 있다. 예를 들면, 테이프 지지 플레이트(200)의 상부면(202)은 기판(S)의 상부면보다 약 0.1mm 내지 1mm만큼 더 높게 위치할 수 있다.
또한, 테이프 지지 플레이트(200)는 높이 조절 나사에 의해 제1 측벽(114)을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 이 경우에 있어서, 테이프 지지 플레이트(200)의 상부면(202)의 높이는 상기 높이 조절 나사에 의해 변경될 수 있다.
테이프 지지 플레이트(200)는 테이프 지지 플레이트(200)의 상부면(202) 상에 복수 개의 돌기들(210)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 돌기(210)의 직경(W)은 100㎛ 내지 1000㎛ 이내일 수 있다. 이와 다르게, 테이프 지지 플레이트(200)은 상부면(202) 상에 복수 개의 딤플들(dimples)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
이러한 돌기들(210) 또는 딤플들은 테이프 지지 플레이트(200)의 상부면(20)의 표면 거칠기를 증가시켜, 테이프 지지 플레이트(200)에 접촉하는 접착 테이프 시트(310)의 접촉면을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 접착 테이프 시트(310)에 기판(S)을 부착한 후에, 테이프 지지 플레이트(200)로부터 접착 테이프 시트(310)를 용이하게 떼어낼 수 있다.
테이프 지지 플레이트(200)의 폭은 제1 측벽(114)과 기판(S) 사이의 거리를 고려하여 결정할 수 있고, 상기 돌기들 또는 상기 딤플들의 직경 또는 개수는 테이프 지지 플레이트(200)의 상기 폭, 상기 기판 사이의 거리 등을 고려하여 결정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 접착 테이프 부착 장치(100)는 접착 테이프 시트(310)가 부착된 링 프레임(300)을 지지하기 위한 링 프레임 지지부를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 링 프레임 지지부는 제2 측벽(124)의 상부 가장자리(116)에 형성된 흡착 패드(128)를 포함할 수 있다. 흡착 패드(128)는 진공 흡착 장치(150)에 연결될 수 있다. 흡착 패드(128)는 제2 측벽(124)의 상기 접합면에 구비되어 링 프레임(300)을 흡착 지지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 접착 테이프 부착 장치(100)는 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114)의 상부 내벽 및 기판(S)의 외주 가장자리 사이에 배치된 테이프 지지 플레이트(200)를 포함할 수 있다. 테이프 지지 플레이트(200)는 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이의 차압에 의해 제1 측벽(114)으로부터 하부로 만곡된 접착 테이프 시트(310)의 적어도 일부와 접촉 지지할 수 있다.
따라서, 접착 테이프 시트(310)를 웨이퍼에 부착할 때, 웨이퍼 외측에 있는 웨이퍼의 외주 가장자리와 환형 링 프레임(300)의 내주 가장자리 사이의 접착 테이프 시트(310) 부분이 늘어나는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 접착 테이프 시트(310)를 웨이퍼에 부착한 후에도, 웨이퍼 주변의 접착 테이프 시트(310) 부분에 주름들이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼 외부의 접착 테이프 시트(310)가 늘어나는 면적을 최소화하여 마운팅 작업 후에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 웨이퍼의 외주 가장자리와 환형 링 프레임(300)의 내주 가장자리 사이의 접착 테이프 시트(310) 부분이 늘어나지 않으므로, 이 늘어난 부분에 열을 가하여 재차 수축시키기 위한 가열 공정이 생략되어, 패키지 제조 공정을 단순화할 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다. 도 8은 도 7의 테이프 지지 플레이트를 나타내는 단면도이다. 상기 접착 테이프 부착 장치는 보조 플레이트의 추가를 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 접착 테이프 부착 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 접착 테이프 부착 장치는 테이프 지지 플레이트(200)의 내측면으로부터 기판(S)의 외주 가장자리를 향하여 연장하도록 설치된 보조 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 보조 플레이트는 기판(S)을 중심으로 양측에 배치되는 제1 보조 링(230a) 및 제2 보조 링(230b)을 포함할 수 있다.
제1 보조 링(230a)은 테이프 지지 플레이트(200)로부터 기판(S)의 외주 가장자리를 향하는 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 제1 보조 링(230a)은 전후진 조절 나사(240)에 의해 테이프 지지 플레이트(200)에 형성된 가이드 홈을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 제1 보조 링(230a)과 유사하게, 제2 보조 링(230b)은 테이프 지지 플레이트(200)로부터 기판(S)의 외주 가장자리를 향하는 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
기판(S)을 중심으로 3시 방향과 9시 방향에 있는 접착 테이프 시트(310) 부분들은 테이프 지지 플레이트(200) 및 제1 및 제2 보조 링들(230a, 230b)에 의해 접촉 지지될 수 있다. 따라서, 권취 장치에 의해 특정 방향으로 내부 잔류 응력을 갖는 접착 테이프 시트(310) 부분들이 상대적으로 더 큰 평면적을 갖는 테이프 지지부에 의해 지지됨으로써, 주름들이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판(S) 이외의 접착 테이프 시트(310)가 늘어나는 면적을 더욱 축소하여 마운팅 작업 후에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다. 상기 접착 테이프 부착 장치는 테이프 지지 플레이트의 구성을 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 접착 테이프 부착 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 접착 테이프 부착 장치의 테이프 지지 플레이트는 기판(S)을 중심으로 양측에 배치되는 제1 마스크 윙(200a) 및 제2 마스크 윙(200b)을 포함할 수 있다. 제1 마스크 윙(200a)은 기판(S)을 중심으로 3시 방향에 배치되고, 제1 마스크 윙(200b)은 기판(S)을 중심으로 3시 방향에 배치될 수 있다.
제1 마스크 윙(200a) 및 제2 마스크 윙(200b)은 초승달 형상 또는 부채꼴 형상을 가질 수 있다. 제1 마스크 윙(200a)은 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114) 및 기판(S)의 외주 가장자리 사이에서 기판(S)의 우측 일부 영역을 커버하고, 제2 마스크 윙(200b)은 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114) 및 기판(S)의 외주 가장자리 사이에서 기판(S)의 좌측 일부 영역을 커버할 수 있다.
제1 및 제2 마스크 윙들(200a, 200b)은 기판(S)을 중심으로 3시 방향과 9시 방향에 있는 접착 테이프 시트(310) 부분들만을 접촉 지지할 수 있다. 따라서, 특정 방향으로 내부 잔류 응력을 갖는 접착 테이프 시트(310) 부분들이 상대적으로 더 큰 평면적을 갖는 테이프 지지부에 의해 지지됨으로써, 주름들이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치의 하부 챔버를 나타내는 평면도이다. 상기 접착 테이프 부착 장치는 테이프 지지 플레이트의 구성을 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 접착 테이프 부착 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 접착 테이프 부착 장치의 테이프 지지 플레이트는 기판(S)을 중심으로 양측에 배치되는 제1 마스크 윙(200a) 및 제2 마스크 윙(200b)을 포함할 수 있다. 제1 마스크 윙(200a)은 기판(S)을 중심으로 3시 방향에 배치되고, 제1 마스크 윙(200b)은 기판(S)을 중심으로 3시 방향에 배치될 수 있다.
제1 마스크 윙(200a)은 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114)으로부터 기판(S)의 외주 가장자리를 향하는 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 제2 마스크 윙(200a)은 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114)으로부터 기판(S)의 외주 가장자리를 향하는 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 마스크 윙들(200a, 200b)의 평면적들은 가변적으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 마스크 윙들(200a, 200b)은 텔레스코프식으로 슬라이딩 접동되는 복수개의 플레이트들을 포함할 수 있다.
제1 마스크 윙(200a) 및 제2 마스크 윙(200b)은 초승달 형상을 가질 수 있다. 제1 마스크 윙(200a)은 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114) 및 기판(S)의 외주 가장자리 사이에서 기판(S)의 우측 일부 영역을 커버하고, 제2 마스크 윙(200b)은 하부 챔버(110)의 제1 측벽(114) 및 기판(S)의 외주 가장자리 사이에서 기판(S)의 좌측 일부 영역을 커버할 수 있다.
제1 및 제2 마스크 윙들(200a, 200b)은 기판(S)을 중심으로 3시 방향과 9시 방향에 있는 접착 테이프 시트(310) 부분들만을 접촉 지지할 수 있다. 따라서, 특정 방향으로 내부 잔류 응력을 갖는 접착 테이프 시트(310) 부분들이 상대적으로 더 큰 평면적을 갖는 테이프 지지부에 의해 지지됨으로써, 주름들이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 접착 테이프 부착 장치를 나타내는 평면도이다. 상기 접착 테이프 부착 장치는 링 프레임 지지부의 구성을 제외하고는 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 접착 테이프 부착 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 접착 테이프 부착 장치(101)는 접착 테이프 시트(310)가 부착된 링 프레임(300)을 지지하기 위한 링 프레임 지지 테이블(160)을 포함할 수 있다.
링 프레임 지지 테이블(160)은 하부 챔버(110)를 둘러싸는 환형 형상을 가질 수 있다. 하부 챔버(100)의 외경은 링 프레임 지지 테이블(160)의 내경보다 더 작을 수 있다. 링 프레임(300)이 링 프레임 지지 테이블(160) 상에 놓여있을 때, 하부 챔버(110)의 상부 가장자리(116)의 접합면은 링 프레임(300)의 상면, 즉, 바닥면과 같은 평면이 되도록 링 프레임 지지 테이블(160)의 높이가 설정될 수 있다.
이하에서는, 도 1의 접착 테이프 부착 장치를 이용하여 반도체 패키지를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 12 내지 도 21은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 나타내는 도면들이다. 도 12는 적층된 웨이퍼들을 갖는 기판을 나타내는 사시도이다. 도 13은 링 프레임에 부착되는 접착 테이프 시트를 나타내는 사시도이다. 도 14 내지 도 19는 접착 테이프 부착 장치를 이용하여 도 13의 접착 테이프 시트 상에 기판을 부착시키는 단계들을 나타내는 단면도들이다. 도 20은 상기 접착 테이프 부착 장치에 의해 도 13의 접착 테이프 시트 상에 부착된 기판을 나타내는 도면이다. 도 21은 테이프 확장 장치에 의해 분리된 다이들을 나타내는 사시도이다.
도 12를 참조하면, 먼저, 고대역폭 메모리(HBM, high bandwidth memory) 장치를 제조하기 위하여, 복수 개의 적층된 웨이퍼들(W1, W2, W3)을 갖는 기판 구조물(S)(이하, '기판'이라 함)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1, 제2 및 제3 웨이퍼들(W1, W2, W3)이 순차적으로 적층되어 기판(S)을 형성할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 웨이퍼들(W1, W2, W3)은 관통 실리콘 비아(TSV)와 같은 관통 전극들에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 내지 제3 웨이퍼들(W1, W2, W3)은 접착층을 매개로 서로 부착될 수 있고, 제1 내지 제3 웨이퍼들(W1, W2, W3)은 제3 웨이퍼(W)의 후면만이 노출되도록 몰딩 부재에 의해 커버될 수 있다.
기판(S)은 서로 반대하는 제1 면 및 제2 면을 포함할 수 있다. 상기 제1 면은 기판(S)의 액티브 면일 수 있고, 상기 제2 면은 기판(S)의 후면일 수 있다. 기판(S)의 상기 제2 면 상에는 회로 패턴 및 복수 개의 범프들(10)이 형성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 제3 웨이퍼(W3)의 후면이 기판(S)의 후면일 수 있다.
각각의 상기 웨이퍼는 복수 개의 칩 영역들 및 스크라이브 레인 영역을 포함할 수 있다. 상기 칩 영역은 칩(chip)이 형성되는 다이(die) 영역일 수 있고, 스크라이브 레인 영역은 소잉(sawing)에 의해 절단되는 영역일 수 있다. 이때, 상기 칩은 예를 들어, 로직 소자, 메모리 소자 등을 포함할 수 있으며, 내부에는 다양한 패턴들이 형성될 수 있다. 상기 웨이퍼는 예를 들어, 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄 등과 같은 반도체 물질, 혹은 GaP, GaAs, GaSb 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 웨이퍼(200)는 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator: SOI) 또는 게르마늄-온-인슐레이터(Germanium-On-Insulator: GOI)일 수 있다.
도 13을 참조하면, 링 프레임(300) 상에 접착 테이프 시트(310)를 부착할 수 있다.
링 프레임(300)은 환형 형상을 가질 수 있다. 접착 테이프 시트(310)는 원형 형상을 갖는 다이싱 접착 테이프일 수 있다. 링 프레임(300)은 서로 반대하는 바닥면(302) 및 상부면(304)을 가지고, 접착 테이프 시트(310)는 서로 반대하는 접착면(314) 및 비접착면(312)을 가질 수 있다.
접착 테이프 시트(310)의 접착면(314)의 주변부는 링 프레임(300)의 바닥면(302)에 부착될 수 있다. 링 프레임(300)은 접착 테이프 시트(310)를 지지하고 접착 테이프 부착 장치(100)로 운반하고 후속하는 기판 처리 공정 동안 기판을 지지하는 캐리어 프레임의 역할을 수행할 수 있다.
도 14를 참조하면, 기판(S)을 접착 테이프 부착 장치(100)의 챔버 내로 로딩할 수 있다.
상부 챔버(120)는 리니어 모터에 의해 위로 이동하여 상기 챔버를 개방하고, 기판 반송 기구의 기판 홀더(400)는 기판(S)의 상기 제1 면을 흡착하고, 하부 챔버(110) 내의 기판 지지부(130)의 지지 돌출부들(132) 상으로 올려 놓을 수 있다. 이에 따라, 기판(S)이 기판 지지부(130) 상으로 로딩되고, 기판(S)의 상기 제1 면이 상부로 노출될 수 있다.
도 15를 참조하면, 접착 테이프 시트(310)가 부착된 링 프레임(300)을 접착 테이프 부착 장치(100)의 링 프레임 지지부로 전달할 수 있다.
링 프레임 반송 기구의 흡착 플레이트는 링 프레임(300)의 상부면(304)을 흡착하고, 상부 챔버(120)의 상부 가장자리(116) 상으로 전달할 수 있다. 제2 측벽(124)의 상부 가장자리(116)에 형성된 흡착 패드(128)는 링 프레임(300)을 흡착 지지할 수 있다.
도 16을 참조하면, 상부 챔버(120)가 하강하여 하부 챔버(110)에 도킹하고, 기판 지지부(130)가 상승하여 기판(S)을 테이프 시트 부착 위치로 위치시키고, 상기 챔버 내에 진공을 형성할 수 있다.
구체적으로, 상부 챔버(120)는 하강하여 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120)는 서로 맞물려 밀폐 공간을 형성할 수 있다. 이에 따라, 접착 테이프 시트(310)가 부착된 링 프레임(300)이 하부 챔버(110)의 상부 가장자리(116)와 상부 챔버(120)의 하부 가장자리(126) 사이에 안착됨으로써, 접착 테이프 시트(310)가 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에 클램핑될 수 있다.
접착 테이프 시트(310)가 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에서 클램핑될 때 접착 테이프 시트(310)에 의해 하부 챔버(110)에는 제1 내부 공간(C1)이 형성되고 상부 챔버(120)에는 제2 내부 공간(C2)이 형성될 수 있다.
이어서, 기판 지지부(130)가 상승하여 기판(S)을 테이프 시트 부착 위치로 위치시키고, 제1 내부 공간(C1) 및 제2 내부 공간(C2) 내에 진공을 형성할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 제1 내부 공간(C1)과 제2 내부 공간(C2) 사이에 차압을 발생시켜, 접착 테이프 시트(310)를 기판(S)을 향하여 만곡시켜 기판(S)에 부착시킬 수 있다.
구체적으로, 제2 내부 공간(C2) 내로 대기압을 도입하여 제2 내부 공간(C2) 내의 압력이 제1 내부 공간(C1) 내의 압력보다 더 크도록 할 수 있다. 이에 따라, 제1 내부 공간(C1)과 제2 내부 공간(C2) 사이에 차압이 발생하여 접착 테이프 시트(310)를 제1 내부 공간(C1)으로 끌어당길 수 있다.
이러한 차압이 발생되면, 오목하게 만곡된 접착 테이프 시트(310)의 정점이 기판(S)의 중심에 먼저 접촉한 후, 접착 테이프 시트(310)가 하방으로 더욱 만곡되어 기판(S)의 후면 전체에 부착될 수 있다. 이에 따라, 테이프 시트의 접합면에는 주름이나 공기 방울이 발생되지 않고, 전체적으로 균일하게 부착될 수 있다.
도 19를 참조하면, 발생된 차압을 해제하고, 링 프레임(300)의 접착 테이프 시트(310)에 부착된 기판(S)을 언로딩할 수 있다.
먼저, 제1 내부 공간(C1) 내로 대기압을 도입하여 제2 내부 공간(C2) 내의 압력과 제1 내부 공간(C1) 내의 압력을 동일하게 한 후, 상부 챔버(120)는 위로 이동하여 상기 챔버를 개방할 수 있다. 이 때, 링 프레임(300)은 상부 챔버(120)의 제2 측벽(124)의 상부 가장자리(116)에 형성된 흡착 패드(128)에 흡착되어 지지될 수 있다.
이어서, 상기 링 프레임 반송 기구의 흡착 플레이트는 링 프레임(300)의 상부면(304)을 흡착하고, 접착 테이프 부착 장치(100)로부터 기판(S)을 언로딩할 수 있다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 링 프레임(300)에 상에 마운트된 기판(S)을 복수 개의 다이들로 소잉하고, 접착 테이프 시트(310)를 팽창시켜 상기 다이를 분리시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 링 프레임(300)의 접착 테이프 시트(310) 상에 기판(S)을 부착시킨 후, 기판(S)의 외주 가장자리와 환형 링 프레임(300)의 내주 가장자리 사이의 접착 테이프 시트(310) 부분에 열을 가하여 수축시키는 가열 공정을 수행하지 않고, 곧바로 소잉 장치를 통해 기판(S)을 복수 개의 칩들로 분할할 수 있다.
이어서, 테이프 확장 장치에 의해 접착 테이프 시트(310)를 반경 방향으로 확장시켜, 접착 테이프 시트(310) 상의 상기 분할된 칩들은 반경 방향으로 서로 이격될 수 있다. 상기 분할된 칩은 서로 적층된 제1 내지 제3 칩 다이들(D1, D2, D3)을 포함할 수 있다.
이후, 상기 분할된 각 칩들을 패키징함으로써 3D 반도체 패키지를 완성할 수 있다.
전술한 공정들을 반복함으로써, 로직 소자나 메모리 소자를 포함하는 반도체 패키지를 양산할 수 있다. 상기 반도체 패키지는, 예를 들어 중앙처리장치(CPU, MPU), 애플리케이션 프로세서(AP) 등과 같은 로직 소자, 예를 들어 에스램(SRAM) 장치, 디램(DRAM) 장치, 고대역폭 메모리(HBM) 장치 등과 같은 휘발성 메모리 장치, 및 예를 들어 플래시 메모리 장치, 피램(PRAM) 장치, 엠램(MRAM) 장치, 알램(RRAM) 장치 등과 같은 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 101: 접착 테이프 부착 장치 110: 하부 챔버
112: 하부벽 114: 제1 측벽
116: 상부 가장자리 120: 상부 챔버
122: 상부벽 124: 제2 측벽
126: 하부 가장자리 130: 기판 지지부
132: 지지 돌출부 140: 제1 진공 장치
142: 제2 진공 장치 150: 진공 흡착 장치
160: 링 프레임 지지 테이블 200: 테이프 지지 플레이트
200a: 제1 마스크 윙 200b: 제2 마스크 윙
210: 돌기 220: 체결 볼트
230a: 제1 보조 링 230b: 제2 보조 링
240: 전후진 조절 나사 300: 링 프레임
310: 접착 테이프 시트 312: 비접착면
314: 접착면

Claims (10)

  1. 접착 테이프 시트를 클램핑하여 상기 접착 테이프 시트에 의해 제1 및 제2 내부 공간들을 형성하며 상기 제1 내부 공간을 정의하는 하부벽 및 제1 측벽을 갖는 하부 챔버 및 상기 제2 내부 공간을 정의하는 상부벽 및 제2 측벽을 갖는 상부 챔버를 구비하는 챔버;
    상기 하부 챔버 내에서 승하강 가능하도록 설치되며 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
    상기 제1 및 제2 내부 공간들 사이에 차압을 발생시켜 상기 접착 테이프 시트를 상기 기판을 향하도록 만곡시켜 상기 기판에 부착시키기 위한 차압 발생부; 및
    상기 하부 챔버의 상기 제1 측벽의 상부 내벽 및 상기 기판의 외주 가장자리 사이에 배치되고 상기 하부 챔버의 상기 제1 측벽의 상부 내벽으로부터 상기 기판의 외주 가장자리를 향하여 연장하며, 상기 차압에 의해 상기 상부 측벽으로부터 하부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉 지지하는 테이프 지지 플레이트를 포함하고,
    상기 접착 테이프 시트가 부착된 링 프레임은 상기 제1 측벽과 상기 제2 측벽 사이에서 지지되고,
    상기 테이프 지지 플레이트는 높이 조절 나사에 의해 상기 제1 측벽의 내벽을 따라 상하로 이동 가능하도록 설치되어, 상기 테이프 지지 플레이트의 상부면의 높이는 상기 높이 조절 나사에 의해 변경 가능하고,
    상기 차압에 의해 하부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉하는 상기 테이프 지지 플레이트의 상부면은 상기 접착 테이프 시트가 부착되는 상기 링 프레임의 바닥면보다 더 낮게 위치하고, 상기 기판의 상부면과 동일 평면이거나 더 높게 위치하는 접착 테이프 부착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 테이프 지지 플레이트는 상부면 상에 복수 개의 돌기들을 포함하는 접착 테이프 부착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 돌기의 직경은 100㎛ 내지 1000㎛ 이내인 접착 테이프 부착 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 테이프 지지 플레이트는 환형 형상의 마스크 링을 포함하는 접착 테이프 부착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 테이프 지지 플레이트의 내측면으로부터 상기 기판의 외주 가장자리를 향하여 연장하도록 설치된 보조 플레이트를 더 포함하는 접착 테이프 부착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보조 플레이트는 상기 기판을 중심으로 양측에 배치되는 제1 보조 링 및 제2 보조 링을 포함하는 접착 테이프 부착 장치.
  8. 접착 테이프 시트를 클램핑하여 상기 접착 테이프 시트에 의해 제1 및 제2 내부 공간들을 형성하는 하부 챔버 및 상부 챔버를 갖는 챔버;
    상기 하부 챔버 내에서 승하강 가능하도록 설치되며 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
    상기 제1 및 제2 내부 공간들 사이에 차압을 발생시켜 상기 접착 테이프 시트를 상기 기판을 향하도록 만곡시켜 상기 기판에 부착시키기 위한 차압 발생부; 및
    상기 하부 챔버의 측벽 상부 및 상기 기판의 외주 가장자리 사이에 배치되고, 상기 차압에 의해 상기 상부 측벽으로부터 하부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉 지지하는 테이프 지지 플레이트를 포함하고,
    상기 테이프 지지 플레이트는 상기 기판을 중심으로 양측에 배치되는 제1 마스크 윙 및 제2 마스크 윙을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 마스크 윙들은 상기 하부 챔버의 상기 상부 측벽의 내주면 및 상기 기판의 외주 가장자리 사이에서 상기 기판의 외주 가장자리를 향하는 방향으로 이동 가능하도록 설치되고,
    상기 차압에 의해 상기 상부 측벽으로부터 하부로 만곡된 상기 접착 테이프 시트의 적어도 일부와 접촉하는 상기 제1 및 제2 마스크 윙들의 상부면들은 상기 기판의 상부면과 동일 평면이거나 더 높게 위치하는 접착 테이프 부착 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 차압 발생부는
    상기 하부 챔버에 연결되어 상기 제1 내부 공간 내에 진공을 선택적으로 형성하기 위한 제1 진공 장치; 및
    상기 상부 챔버에 연결되어 상기 제2 내부 공간 내에 진공을 선택적으로 형성하기 위한 제2 진공 장치를 포함하는 접착 테이프 부착 장치.
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