KR20050082482A - 반도체 싱귤레이션장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이즈가 작은 반도체 패키지나 칩도 견고하게 고정하여 싱귤레이션 작업시 유동되지 않도록 하므로써, 정밀절단이 가능하고 제품의 불량률을 낮출 수 있도록 된 반도체 싱귤레이션장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 진공흡착블록(10)의 상면에 고정된 서브스트레이트(20)를 어느 한 방향으로 나란하게 1차 절단한 후, 1차 절단방향에 대해 직교되는 방향으로 2차 절단하여 격자형의 반도체 칩이나 패키지로 개별화하는 반도체 싱귤레이션장치에 있어서, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에 구비되어 수평 이송되면서 1차 절단된 서브스트레이트(20)의 상면에 테이프(47)를 부착하는 테이핑수단(40)과, 이 테이핑수단(40)의 일측에 구비되어 2차 절단된 서브스트레이트(20) 상면의 테이프(47) 일단부를 물어서 이송되면서 이 테이프(47)를 서브스트레이트(20)로부터 떼어내는 박리수단(70)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 싱귤레이션장치 및 방법{semiconductor cutting device and cutting method thereof}

본 발명은 반도체 싱귤레이션장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사이즈가 작은 반도체 패키지나 칩도 견고하게 고정하여 싱귤레이션 작업시 유동되지 않도록 하므로써, 정밀절단이 가능하고 제품의 불량률을 낮출 수 있도록 된 반도체 싱귤레이션장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 싱귤레이션(singulation) 장치는 서브스트레이트에 종횡으로 배열된 반도체 패키지나 칩을 개별 유닛으로 절단하기 위한 것으로, 금형이나 디스크타입의 소우가 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 디스크소우에 의한 싱귤레이션 장치는 디스크소우가 고속으로 회전되면서 서브스트레이트를 절단하기 때문에, 싱귤레이션 작업시 마찰에 의한 열이 발생되어 온도에 민감한 반도체 패키지나 칩에 불량이 발생될 우려가 있다. 또한, 싱귤레이션 작업시 발열 문제로 인하여 제품의 생산성을 향상시키는데도 한계가 있으며, 개별화된 유닛의 절단면에 버르 등이 발생되어 제품의 품질이 만족스럽지 못한 문제점이 있다.

한편, 최근에는 연마재가 혼합된 물(이하, 연삭액이라고 함)을 고압으로 분사하여 피가공물을 절단하는 워터젯 절단장치가 개발되어 사용되기도 하였다. 그러나, 이러한 워터젯 절단장치는 피가공물을 정해진 규격으로 절단하기만 하면 되므로 후공정을 고려하지 않아도 되나, 정밀한 후공정을 요하는 반도체 싱귤레이션장치의 경우에는 반도체 패키지나 칩이 각각의 유닛으로 개별화되더라도 정렬된 상태를 그대로 유지할 수 있도록 견고하게 고정하는 것이 필요하다.

더욱이, 상기 반도체 패키지나 칩은 기술의 발달과 더불어 더욱 경박 단소화되어서 싱귤레이션 작업시 유동되지 않도록 견고하게 고정하기란 여간 어려운 것이 아니며, 사이즈가 작은 고집적 반도체일수록 미세한 유동에 의해서도 쉽게 불량이 발생되므로, 작은 사이즈의 반도체 패키지나 칩도 견고하게 고정하여 싱귤레이션할 수 있는 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사이즈가 작은 반도체 패키지나 칩도 견고하게 고정하여 싱귤레이션 작업시 유동되지 않도록 하므로써, 정밀절단이 가능하고 제품의 불량률을 낮출 수 있도록 된 반도체 싱귤레이션장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1특징에 따르면, 진공흡착블록(10)의 상면에 고정된 서브스트레이트(20)를 어느 한 방향으로 나란하게 1차 절단한 후, 1차 절단방향에 대해 직교되는 방향으로 2차 절단하여 격자형의 반도체 칩이나 패키지로 개별화하는 반도체 싱귤레이션장치에 있어서, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에 구비되어 수평 이송되면서 1차 절단된 서브스트레이트(20)의 상면에 테이프(47)를 부착하는 테이핑수단(40)과, 이 테이핑수단(40)의 일측에 구비되어 2차 절단된 서브스트레이트(20) 상면의 테이프(47) 일단부를 물어서 이송되면서 이 테이프(47)를 서브스트레이트(20)로부터 떼어내는 박리수단(70)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치가 제공된다.

본 발명의 제2특징에 따르면, 상기 테이핑수단(40)은 진공흡착블록(10)의 상측에 수평 이송가능하게 설치되는 이송대(44)와, 이 이송대(44)에 설치되어 공급되는 테이프(47)를 서브스트레이트(20)의 상면에 가압 밀착시켜서 접착하는 가압롤러(43)와, 상기 테이프(47)를 설정된 길이로 절단하는 커터(45)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치가 제공된다.

본 발명의 제3특징에 따르면, 상기 박리수단(70)은 진공흡착블록(10)의 일측에 상부로 출몰가능하게 설치되어 서브스트레이트(20)에 부착된 테이프(47)의 일단부를 들어올려 떼어내는 푸셔(75)와, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에 전후진가능하게 설치되는 이송대(73)와, 이 이송대(73)에 설치되어 박리된 테이프(47)의 일단부를 물어서 이송대(73)의 이송에 따라 상기 테이프(47)를 서브스트레이트(20)로부터 떼어내는 그립퍼(71)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치가 제공된다.

본 발명의 제4특징에 따르면, 상기 박리수단(70)의 일측에는 서브스트레이트(20)의 상면에 접촉 지지되어 개별화된 반도체 칩이나 패키지가 박리되는 테이프(47)에 부착되어 함께 제거되는 것을 방지하는 지지롤러(74)가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치가 제공된다.

본 발명의 제5특징에 따르면, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에는 서브스트레이트(20)의 상면에 잔류된 이물질을 세척하고 건조하는 세척 및 건조유닛(30)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치가 제공된다.

본 발명의 제6특징에 따르면, 서브스트레이트(20)를 고정하는 진공흡착블록(10)과, 상기 서브스트레이트(20)의 상면에 테이프(47)를 부착하는 테이핑수단(40)과, 상기 서브스트레이트(20)로부터 테이프(47)를 떼어내는 박리수단(70)을 포함하여 구성된 싱귤레이션장치에 의해 서브스트레이트(20)를 각각의 반도체 칩이나 패키지로 싱귤레이션하는 방법에 있어서, 상기 서브스트레이트(20)를 어느 한 방향으로 나란하게 절개하는 1차 절단단계와, 1차 절단된 서브스트레이트(20)의 상면에 상기 테이핑수단(40)을 통해 소정길이의 테이프(47)를 부착하는 1차 테이핑단계와, 테이프(47)가 부착된 서브스트레이트(20)를 1차 절단방향에 대해 직각으로 절단하여 각각의 반도체 칩이나 패키지로 싱귤레이션하는 2차 절단단계와, 2차 절단된 서브스트레이트(20) 상면의 테이프(47)를 상기 박리수단(70)에 의해 떼어내는 박리단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션방법이 제공된다.

본 발명의 제7특징에 따르면, 상기 2차 절단단계와 박리단계 사이에는 상기 테이핑수단(40)에 의해 서브스트레이트(20)의 상면에 다시 소정길이의 테이프(48)를 덧붙이는 2차 테이핑단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션방법이 제공된다.

본 발명의 제8특징에 따르면, 상기 1차 절단단계와 1차 테이핑단계 사이 또는 2차 절단단계와 2차 테이핑단계 사이에는 서브스트레이트(20) 상면에 잔류된 이물질을 세척하여 제거하고 건조하는 세척 및 건조단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예를 보인 사시도와 작업 공정도이다. 이를 참조하면, 상기 반도체 싱귤레이션장치는 진공흡착블록(10)에 고정된 서브스트레이트(20)를 고압의 연삭액에 의해 Y축 방향으로 나란하게 1차 절단한 후 테이핑수단(40)을 통해 서브스트레이트(20) 상면에 테이프(47)를 부착하여, 다시 고압의 연삭액에 의해 X축방향으로 2차 절단하므로써, 작은 사이즈의 반도체 칩이나 패키지도 진공흡착력과 테이프(47)의 부착력에 의해 견고하게 고정되어서, 절단 작업시 유동되지 않도록 하는 것이며, 싱귤레이션 후에는 테이프(47)를 박리수단(70)을 통해 떼어내도록 한 것이다.

상기 진공흡착블록(10)은 상면에 올려 놓여진 서브스트레이트(20)를 흡착고정하기 위한 것으로, 그 상면에는 서브스트레이트(20)를 올려놓을 수 있도록 된 수지재의 안착부(13)가 구비되고, 그 내부에는 진공발생장치(16)와 연결되는 진공라인과, 분사된 연삭액이 통과되어 하측의 저수조(17)로 낙하되도록 하는 투수용 슬릿(14)이 서로 나란하게 교호로 배치되며, 상기 진공라인에는 안착부(13)로 연통되는 다수개의 흡착공(15)이 소정간격으로 형성된다.

또한, 상기 진공흡착블록(10)은 도 1에서와 같이, 투수용 슬릿(14)이 블록의 길이방향(이하, Y축방향이라고 칭함)으로 나란하게 형성된 제1블록(10a)과, 투수용 슬릿(14)이 블록의 폭방향(이하, X축방향이라고 칭함)으로 나란하게 형성된 제2블록(10b)으로 구분 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 투수용 슬릿(14)이 X축 또는 Y축의 어느 한 방향으로 형성된 단일의 블록만을 이용하고, 서브스트레이트(20)를 별도의 픽업기구를 통해 픽업하여 90°회전시켜서 다시 진공흡착블록(10)에 내려놓도록 구성될 수도 있다.

또, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에는 노즐(60)이 전후좌우로 이송되면서 진공흡착블록(10)의 상면에 고정된 서브스트레이트(20)에 고압의 연삭액을 분사하여 절단할 수 있도록 구성된다.

상기 테이핑수단(40)은 기본적으로 Y축방향으로 나란하게 1차 절단된 서브스트레이트(20)의 상면에 테이프(47)를 부착하기 위한 것이며, 그 외에도 2차 절단된 서브스트레이트(20)의 상면에도 다시 한번 테이프(48)를 덧붙여서 후공정에서 테이프(47,48) 박리가 용이하도록 할 수도 있다. 이러한 테이핑수단(40)은 진공흡착블록(10)의 상측에 전후진가능하게 설치되는 이송대(44)와, 이 이송대(44)에 설치되어 공급되는 테이프(47)를 서브스트레이트(20)의 상면에 가압 밀착시켜서 접착하는 가압롤러(43)와, 상기 테이프(47)를 설정된 길이로 절단하는 커터(45)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 이송대(44)는 진공흡착블록(10)의 상측에 구비되며 도면에 도시되지 않은, 실린더나 리드스크류에 연결되어 수평으로 전후진되도록 설치된 것으로, 이 이송대(44)에는 테이프롤(41)이 설치되어 테이프(47)를 공급하는데, 이 테이프(47)에 부착된 박리시트(46)는 테이프롤(41) 일측의 권취롤(42)에 감겨져 회수되고, 박리시트(46)가 제거된 테이프(47)는 가압롤러(43)로 공급되어서 이송대(44)가 이송됨에 따라 서브스트레이트(20)의 상면에 가압 밀착되어 부착된다.

또한, 상기 이송대(44)에는 가압롤러(43)의 일측에 실린더(45a)에 연결된 커터(45)가 승강가능하게 설치되어서, 서브스트레이트(20)에 부착되는 테이프(47)를 커터(45)에 의해 필요한 길이로 절단하도록 구성된다.

상기 박리수단(70)은 테이프(47)가 부착된 서브스트레이트(20)가 다시 고압의 연삭액에 의해 X축방향으로 2차 절단된 후 서브스트레이트(20)의 상면에 부착된 테이프(47)를 떼어내기 위한 것이다. 이러한 박리수단(70)은 진공흡착블록(10)의 일측에 상부로 출몰가능하게 설치되어 서브스트레이트(20)에 부착된 테이프(47)의 일단부를 들어올리는 푸셔(75)와, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에 전후진가능하게 설치되는 이송대(73)와, 이 이송대(73)에 설치되며 박리된 테이프(47)의 일단부를 물어서 이송대(73)의 이송에 따라 이 테이프(47)가 서브스트레이트(20)로부터 떨어지도록 하는 그립퍼(71)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 그립퍼(71)는 도시되지 않은 실린더에 연결되어 서로 오무러들거나 펴지는 한 쌍의 부재로 이루어지며, 각각의 그립퍼(71)에는 소정길이 하향 연장된 다수개의 핑거(72)가 구비되고, 이 핑거(72)와 대응되는 위치의 푸셔(75) 상단부에는 상기 핑거(72)가 테이프(47)를 물기위해 오무러들때 서로 간섭되지 않도록 오목홈이 형성되어서, 푸셔(75)에 의해 들어 올려진 테이퍼(47)의 일단부를 그립퍼(71)의 핑거(72)가 용이하게 물 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 그립퍼의 일측에는 서브스트레이트(20)의 상면에 접촉 지지되는 지지롤러(74)가 설치되어서, 개별화된 반도체 칩이나 패키지가 박리되는 테이프(47)에 부착되어 함께 제거되는 것을 방지하게 된다.

상기 세척 및 건조유닛(30)은 세척액 분사노즐(33)과 열풍 건조기(31)가 구비된 것으로, 1차 절단된 서브스트레이트(20) 상면에 잔류된 연삭액 등의 이물질을 세척하여 제거하고, 열풍에 의해 건조하므로써, 이후 공정에서 테이핑 작업이 원활하게 이루어지도록 한다.

이상의 구성에 의한 장치에 의해 반도체 서브스트레이트를 각각의 반도체 칩이나 패키지로 싱귤레이션하는 방법에 대해 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 서브스트레이트(20)를 진공흡착블록(10)에 공급하여 흡착 고정한 후 상측에서 이송되는 노즐(60)을 통해 고압의 연삭액을 분사하여 서브스트레이트(20)를 Y축 방향으로 나란하게 1차 절단한다. 이때, 분사된 연삭액은 서브스트레이트(20)를 절단한 후 도 1의 진공흡착블록(10)의 투수용 슬릿(14)을 통과하여 집수조(17)로 낙하되며, 집수조(17)에 모여진 연삭액은 다시 노즐(60)로 압송되어 서브스트레이트(20)를 절단하는 과정을 반복하게 된다.

이어서, 상기 세척 및 건조유닛(30)이 진공흡착블록(10) 상측으로 이송되어서 Y축방향으로 1차 절단된 서브스트레이트(20) 상면에 잔류된 연삭액 등의 이물질을 세척하여 제거하고 열풍에 의해 건조하여서 이후 공정에서 테이핑작업이 원활하게 이루어지도록 한다.

이와 같이, 세척 및 건조공정이 완료되면, 테이핑수단(40)이 진공흡착블록(10)의 상측으로 이송되어서 테이프롤(41)에서 공급되는 테이프(47)를 가압롤러(43)에 의해 서브스트레이트(20)의 상면에 가압 밀착시켜서 부착함과 더불어, 이 테이프(47)를 커터(45)에 의해 필요한 길이로 절단하게 된다. 이어서, 테이핑작업이 완료되면 픽업기구(50)가 서브스트레이트(20)를 픽업하여 도 1의 투수용 슬릿(14)이 X축방향으로 길게 형성된 또 다른 진공흡착블록(10b)에 내려놓아서 흡착 고정하게 된다.

계속해서, 상기 노즐(60)을 통해 고압의 연삭액을 분사하여 서브스트레이트(20)를 X축방향으로 나란하게 2차 절단하여 각각의 반도체 칩이나 패키지로 싱귤레이션하게 된다. 이때, 각각의 반도체 패키지는 진공흡착블록(10)에 흡착 고정됨과 더불어, 상면의 테이프(47)에 의해서도 고정되기 때문에, 작은 사이즈의 반도체 칩이나 패키지도 견고하게 고정되어서 정위치를 유지하게 되므로, 제품의 불량률을 낮출 수 있다.

또한, 싱귤레이션 작업이 종료되면, 상기 세척 및 건조유닛(30)이 다시 진공흡착블록(10) 상측으로 이송되어서 X축방향으로 2차 절단된 서브스트레이트(20) 상면에 잔류된 연삭액 등의 이물질을 세척하여 제거하고 열풍에 의해 건조하게 된다.

이어서, 상기 테이핑수단(40)이 진공흡착블록(10)의 상측으로 이송되어서 서브스트레이트(20)의 상면에 다시 한번 테이프(48)를 덧붙인 후, 진공흡착블록(10) 일측의 푸셔(75)가 테이프(47,48)의 일단부를 상부로 밀어올려 박리시키고, 박리된 테이프(47,48)의 일단부를 그립퍼(71)에 의해 물어서 수평으로 이송됨에 따라 서브스트레이트(20)에 붙어있던 테이프(47,48)가 박리되어 제거된다. 이러한 박리과정에서도, 상기 박리수단 일측의 지지롤러(74)가 서브스트레이트(20)의 상면에 접촉 지지되어 개별화된 반도체 칩이나 패키지가 박리되는 테이프(47)에 부착되어 함께 제거되는 것을 방지하게 된다.

한편, 이상에서는 워터젯 싱귤레이션 장치를 예로 들어 설명하였으나, 그 외에도 디스크소우 방식 등 다양한 싱귤레이션 장치에도 적용가능함은 물론이다.

이상에서와 같은 본 발명에 의하면, 서브스트레이트(20)가 진공흡착력은 물론 테이프(47)의 접착력에 의해서도 견고하게 고정되므로, 절단 작업시 사이즈가 작은 반도체 칩이나 패키지도 정위치에서 흐트러지지 않아서 정밀절단이 가능하며, 이에 따른 제품의 불량률도 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 사시도

도 2는 본 발명에 따른 작업 공정도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 진공흡착블록 20 : 서브스트레이트

30 : 세척 및 건조유닛 40 : 테이핑수단

47 : 테이프 50 : 픽업기구

60 : 노즐 70 : 박리수단

Claims (8)

1. 진공흡착블록(10)의 상면에 고정된 서브스트레이트(20)를 어느 한 방향으로 나란하게 1차 절단한 후, 1차 절단방향에 대해 직교되는 방향으로 2차 절단하여 격자형의 반도체 칩이나 패키지로 개별화하는 반도체 싱귤레이션장치에 있어서, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에 구비되어 수평 이송되면서 1차 절단된 서브스트레이트(20)의 상면에 테이프(47)를 부착하는 테이핑수단(40)과, 이 테이핑수단(40)의 일측에 구비되어 2차 절단된 서브스트레이트(20) 상면의 테이프(47) 일단부를 물어서 이송되면서 이 테이프(47)를 서브스트레이트(20)로부터 떼어내는 박리수단(70)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 테이핑수단(40)은 진공흡착블록(10)의 상측에 수평 이송가능하게 설치되는 이송대(44)와, 이 이송대(44)에 설치되어 공급되는 테이프(47)를 서브스트레이트(20)의 상면에 가압 밀착시켜서 접착하는 가압롤러(43)와, 상기 테이프(47)를 설정된 길이로 절단하는 커터(45)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치
3. 제 1항에 있어서, 상기 박리수단(70)은 진공흡착블록(10)의 일측에 상부로 출몰가능하게 설치되어 서브스트레이트(20)에 부착된 테이프(47)의 일단부를 들어올려 떼어내는 푸셔(75)와, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에 전후진가능하게 설치되는 이송대(73)와, 이 이송대(73)에 설치되어 박리된 테이프(47)의 일단부를 물어서 이송대(73)의 이송에 따라 상기 테이프(47)를 서브스트레이트(20)로부터 떼어내는 그립퍼(71)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 박리수단(70)의 일측에는 서브스트레이트(20)의 상면에 접촉 지지되어 개별화된 반도체 칩이나 패키지가 박리되는 테이프(47)에 부착되어 함께 제거되는 것을 방지하는 지지롤러(74)가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 진공흡착블록(10)의 상측에는 서브스트레이트(20)의 상면에 잔류된 이물질을 세척하고 건조하는 세척 및 건조유닛(30)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션장치.
6. 서브스트레이트(20)를 고정하는 진공흡착블록(10)과, 상기 서브스트레이트(20)의 상면에 테이프(47)를 부착하는 테이핑수단(40)과, 상기 서브스트레이트(20)로부터 테이프(47)를 떼어내는 박리수단(70)을 포함하여 구성된 싱귤레이션장치에 의해 서브스트레이트(20)를 각각의 반도체 칩이나 패키지로 싱귤레이션하는 방법에 있어서, 상기 서브스트레이트(20)를 어느 한 방향으로 나란하게 절개하는 1차 절단단계와, 1차 절단된 서브스트레이트(20)의 상면에 상기 테이핑수단(40)을 통해 소정길이의 테이프(47)를 부착하는 1차 테이핑단계와, 테이프(47)가 부착된 서브스트레이트(20)를 1차 절단방향에 대해 직각으로 절단하여 각각의 반도체 칩이나 패키지로 싱귤레이션하는 2차 절단단계와, 2차 절단된 서브스트레이트(20) 상면의 테이프(47)를 상기 박리수단(70)에 의해 떼어내는 박리단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 2차 절단단계와 박리단계 사이에는 상기 테이핑수단(40)에 의해 서브스트레이트(20)의 상면에 다시 소정길이의 테이프(48)를 덧붙이는 2차 테이핑단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 1차 절단단계와 1차 테이핑단계 사이 또는 2차 절단단계와 2차 테이핑단계 사이에는 서브스트레이트(20) 상면에 잔류된 이물질을 세척하여 제거하고 건조하는 세척 및 건조단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 싱귤레이션방법.