KR20080055505A - 웨이퍼 후면 액상접착제 도포를 이용한 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템 - Google Patents

웨이퍼 후면 액상접착제 도포를 이용한 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지 공정 중에 웨이퍼의 휘어짐 및 다이 불량을 방지하기 위한 것으로, 백-랩 공정부터 다이싱 공정 전까지를 연속공정으로 처리할 수 있는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템을 개시한다. 본 발명의 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템은 웨이퍼를 로딩하는 로딩부, 로딩부에서 이송된 웨이퍼의 후면을 연마하는 백-랩부, 대기압 플라즈마 발생장치를 포함하며, 대기압 플라즈마를 사용하여 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정부, 세정부에 의해 세정이 완료된 웨이퍼의 후면에 액상 접착제를 도포하여 접착층을 형성하는 도포부, 웨이퍼에 형성된 접착층 상에 다이싱 테이프를 부착하는 부착부, 접착층이 형성된 웨이퍼를 언로딩하는 언로딩부 및 웨이퍼를 로딩부, 백-랩부, 세정부, 도포부, 부착부 및 언로딩부에 순차적으로 이송하는 이송수단을 포함한다.
반도체 패키지, 인라인 시스템, 액상 접착제, 다이 어태치,

Description

반도체 패키지 제조용 인라인 시스템{In-line system for manufacturing semiconductor packages}
도 1a 및 도 1b는 백-랩(back-lap) 공정에 의하여 두께가 얇아져 휘어진 웨이퍼들을 보여주는 사진이다.
도 2는 종래의 다이싱 공정을 마친 후에 다이 어태치 테이프가 다이 주변에서 변성되어 고착된 것을 보여주는 사진이다.
도 3은 종래의 다이 어태치 테이프가 부착된 다이를 분리할 때에 발생한 크랙을 보여주는 사진이다.
도 4는 종래의 다이 어태치 테이프의 고착에 의하여 다이 분리 시에 발생될 수 있는 접착불량을 개념적으로 설명한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조방법을 설명하기 위하여 공정단계별로 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 인라인 시스템의 이송수단의 여러가지 변형예를 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 도 5의 도포부의 노즐의 여러 가지 변형예들을 도시한 다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 인라인 시스템 12: 로딩부
14: 백-랩부 16: 세정부
18: 도포부 20: 진공흡입부
22: 경화부 24: 부착부
26: 언로딩부 28: 이송수단
101: 백-랩 테이프 102: 소자층
103: 웨이퍼 104, 104a: 접착층
105: 다이싱 테이프 106: 제거 테이프
140: 연마기 180: 노즐
110: 웨이퍼척 112: 스테이지
본 발명은 반도체 패키지 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 소자가 형성된 웨이퍼의 백-랩(back-lap) 공정부터 다이싱(dicing) 공정 전까지를 연속공정으로 처리하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템(In-line system)에 관한 것이다.
집적공정을 마친 반도체 칩은 외부환경으로부터 물리적으로 보호하고, 또한 외부와 전기적으로 연결하기 위한 반도체 패키지 공정을 거치게 된다. 반도체 패키지 공정을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 소자들이 형성된 웨이퍼의 후면을 연마하고(백-랩; back-lap), 다이싱(dicing)하여 개개의 반도체 칩으로 분리하여 기판에 접착한다(다이 어태치; die attach). 경우에 따라서는 상기 기판에 부착된 반도체 칩 상면 및/또는 하면에 별개의 반도체 칩을 적층하기도 한다. 이어서, 와이어 본딩(wire bonding)을 하여 각 반도체 칩을 기판과 전기적으로 연결하고, 몰딩공정, 솔더볼 부착공정, 마킹공정, 및 검사공정을 거쳐 반도체 소자로 완성된다. 필요한 경우, 공정 사이에 추가적인 세정공정을 거친다.
한편, 반도체 패키지의 크기가 소형화되고, 그 두께가 더욱 얇아짐에 따라, 반도체 패키지 조립공정에서는 다이싱 테이프 부착공정에 앞서, 웨이퍼 두께를 더욱 얇게 하기 위한 웨이퍼 후면 연마공정이 적용된다. 이러한 웨이퍼 후면 연마공정은 MCP(Multi Chip Package), DDP(Double Die Package), TSOP(very-very Thin profile Small Out-line Package) 및 USOP(Ultra thin Small Out-line Package)류와 같은 진보된 반도체 패키지의 조립공정에 주로 적용된다.
일반적으로 웨이퍼 후면 연마공정을 진행하면 웨이퍼 두께는 200㎛ 이상에서 100㎛ 이하로 얇아지게 된다.　 이에 따라 연마된 웨이퍼는 두께가 너무 얇으므로 휘어짐(warpage) 현상이 쉽게 발생한다. 이 때문에 실제적으로 반도체 패키지의 조립장비간 웨이퍼를 이송하거나, 장비 내에서 웨이퍼를 취급(handling)하는 것 자체에 많은 어려움이 뒤따른다.
도 1a 및 도 1b는 백-랩(back-lap) 공정에 의하여 두께가 얇아져 휘어진 웨 이퍼들을 보여주는 사진이다. 도 1a의 웨이퍼는 그 두께가 약 80μm이며 도 1b의 웨이퍼는 그 두께가 약 65μm이다. 도시된 바와 같이, 두께가 얇아질수록, 웨이퍼가 더 심하게 휘어진다. 웨이퍼가 휘어지면 개개의 칩에 인장응력 또는 압축응력이 잔류하게 되어 소자의 성능이 열화될 수 있고, 또한 웨이퍼가 핸들링(handling)과정에서 파손될 위험이 있다. 따라서, 백-랩 공정 이후 다이 어태치 공정까지 웨이퍼가 휘어지는 것을 방지하여야 한다.
한편, 백-랩 공정을 수행한 후 다이싱 공정을 수행하기 전에, 웨이퍼의 후면, 즉 연마된 면에 접착층을 형성한다. 종래의 접착층 형성방법은 시트형의 다이 어태치 테이프(die attach tape, DAF)를 웨이퍼의 후면에 압착하는 것이 일반적이다.
도 2는 종래의 다이싱 공정을 마친 후에 다이 어태치 테이프가 다이 주변에서 변성되어 고착된 것을 보여주는 사진이다.
도 2을 참조하면, a부분에서 다이싱에 의하여 다이 어태치 테이프가 변성된 것이 보이며, 특히 웨이퍼에 부착된 부분인 b부분에서 다이 어태치 테이프가 고착된 것을 볼 수 있다. 이는 다이싱 공정에서 발생하는 열에 의하여 다이 어태치 테이프가 변성되어 웨이퍼에 필요 이상으로 고착된 것이다.
도 3은 종래의 다이 어태치 테이프가 부착된 다이를 분리할 때에 발생한 크랙을 보여주는 사진이다.
도 3을 참조하면, 복수의 소자(aa)들과 본딩패드들(bb)을 가로질러 크랙(cc)이 형성되어 있다. 이는 웨이퍼의 두께가 얇아짐에 따라, 변성에 의하여 고착된 다이 어태치 테이프의 접착력이 웨이퍼가 견딜 수 있는 전단응력에 대하여 상대적으로 커져, 이에 따라 개개의 반도체 다이를 분리하는 과정에서 상기 반도체 칩이 파손된 것이다.
또한, 다이 어태치 테이프가 다이싱과정에서 변성하여, 이에 따라, 다이의 일부 영역에서 다이 어태치 테이프의 부착이 불량해질 수도 있다. 도 4는 종래의 다이 어태치 테이프의 고착에 의하여 다이 분리 시에 발생될 수 있는 접착불량을 개념적으로 설명한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 블레이드 소잉법 또는 레이저 절단법을 이용한 다이싱 공정은 웨이퍼(1)의 전면으로부터 다이 어태치 테이프(2)을 경과하여 기저층(4)의 일부 두께까지 일체로 절단한다. 이 경우에 있어서, 다이 어태치 테이프(2)에 함유된 접착제 성분(3)이 절단라인을 따라 국지적으로 가열되어 용융된 후 웨이퍼 칩(5), 다이 어태치 테이프(2) 및 기저층(4)의 절단면 상에 고착될 수 있다. 따라서, 진공패드(6) 및 픽업 니들(7)에 의하여 다이싱된 웨이퍼 칩의 분리할 때에, 즉, 픽업공정에서, 고착된 접착제 성분(8)에 의하여 웨이퍼 칩(5)의 모서리 부분의 분리가 방해되어, 웨이퍼 칩(5)의 휘어짐에 따른 인장응력이 발생한다. 이러한 응력에 의해, 웨이퍼 칩(5)은 휘어지거나, 심지어는 모서리 부분이 파손된다.
최근, 이면 연마공정을 거친 웨이퍼 칩은 약 50 내지 100 μm의 두께를 가지므로, 웨이퍼가 휘어지는 문제점 및 어태치 테이프 사용에 따른 문제점이 두드러지게 발생하고 있다. 이러한 문제점들은 다이가 파손되거나 소자 성능을 열화시켜 생산성 및 제품 신뢰성을 저하시킨다. 뿐만 아니라, 다이 어태치 테이프는 상대적 으로 고가이므로 제조원가를 증가시키는 문제점도 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 백-랩 공정부터 다이싱 공정 전까지를 연속공정으로 처리하여 웨이퍼의 휘어짐 및 다이 불량을 방지할 수 있는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 백-랩 공정부터 다이싱 공정 전까지를 연속공정으로 처리할 수 있는 반도체 패키지 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템은, 웨이퍼를 로딩하는 로딩부(loading portion), 상기 로딩부에서 이송된 웨이퍼의 후면을 연마기를 이용하여 연마하는 백-랩(back-lap)부, 대기압 플라즈마 발생장치를 포함하며, 대기압 플라즈마를 사용하여 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정부, 상기 세정부에 의해 세정이 완료된 상기 웨이퍼의 후면에 상기 웨이퍼를 회전시키지 않고 액상 접착제를 노즐을 이용하여 도포하여 접착층을 형성하는 도포부, 상기 웨이퍼에 형성된 접착층 상에 다이싱 테이프를 부착하는 부착부, 상기 접착층이 형성된 웨이퍼를 언로딩하는 언로딩부(unloading portion), 및 상기 웨이퍼를 상기 로딩부, 상기 백-랩부, 상기 세정부, 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부에 순차적으로 이송하는 이송수단을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템은, 상기 도포부 에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층 내의 기포를 진공을 사용하여 제거하는 진공흡입부, 상기 진공흡입부에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층을 경화하는 경화부를 포함하고, 상기 이송수단은 상기 웨이퍼를 상기 도포부에서 상기 진공흡입부 및 상기 경화부를 경유하여 상기 언로딩부로 순차적으로 이송할 수 있다.
상기 이송수단은, 상기 웨이퍼를 상기 로딩부에서 상기 백-랩부로 이송하는 제1 단속이송부재, 상기 웨이퍼를 상기 백-랩부에서 상기 세정부로 이송하는 제2 단속이송부재, 및 상기 웨이퍼를 상기 세정부에서 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부로 연속적으로 이송하는 제1 연속이송부재를 포함할 수 있다. 상기 단속이송부재들은 로보트 아암(robot arm)을 포함할 수 있고, 상기 연속이송부재들은 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템은, 웨이퍼를 로딩하는 로딩부, 상기 로딩부에서 이송된 웨이퍼의 후면을 연마기를 이용하여 연마하는 백-랩부, 대기압 플라즈마 발생장치를 포함하며, 대기압 플라즈마를 사용하여 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정부, 상기 세정부에 의해 세정이 완료된 상기 웨이퍼의 후면에 상기 웨이퍼를 회전시키며 액상 접착제를 노즐을 이용하여 도포하여 접착층을 형성하는 도포부, 상기 도포부에서 이송된 상기 웨이퍼 상에 형성된 상기 접착층 내의 기포를 진공을 사용하여 제거하는 진공흡입부, 상기 진공흡입부에서 이송된 상기 웨이퍼 상에 도포된 상기 접착층을 경화하는 경화부, 상기 웨이퍼에 형성된 접착층 상에 다이싱 테이프를 부착하는 부착부, 상기 접착층이 형성된 웨이퍼를 언로딩하는 언로 딩부, 및 상기 웨이퍼를 상기 로딩부, 상기 백-랩부, 상기 세정부, 상기 도포부, 상기 부착부, 상기 진공흡입부, 상기 경화부, 및 상기 언로딩부에 순차적으로 이송하는 이송수단을 포함한다.
상기 이송수단은, 상기 웨이퍼를 상기 로딩부에서 상기 백-랩부로 이송하는 제1 단속이송부재, 상기 웨이퍼를 상기 백-랩부에서 상기 세정부로 이송하는 제2 단속이송부재, 상기 웨이퍼를 상기 세정부 내에서 이송하는 제1 연속이송부재, 상기 웨이퍼를 상기 세정부에서 상기 도포부로 이송하는 제3 단속이송부재, 상기 웨이퍼를 상기 도포부에서 상기 진공흡입부로 이송하는 제4 단속이송부재, 상기 웨이퍼를 상기 상기 진공흡입부에서, 상기 경화부, 상기 부착부 및 상기 언로딩부로 연속적으로 이송하는 제2 연속이송부재를 포함할 수 있다. 상기 단속이송부재들은 로보트 아암(robot arm)을 포함할 수 있고, 상기 연속이송부재들은 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.
상기 노즐은 상기 액상접착제를 액적(droplet)의 형태로 상기 웨이퍼 상에 떨어뜨릴 수 있다. 상기 노즐은 이송하면서 상기 액상 접착제를 도포할 수 있다. 상기 노즐은 슬릿 형상일 수 있다. 상기 노즐은 복수일 수 있다.
상기 웨이퍼는 웨이퍼 척에 부착되어 이송될 수 있고, 상기 웨이퍼 척은 다공질 웨이퍼 척 또는 베르누이 웨이퍼 척일 수 있다.
상기 백-랩부는 복수의 연마기를 포함할 수 있다. 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼는 20 내지 200μm의 범위의 두께를 가질 수 있다.
상기 세정부는 산소, 질소, 아르곤, 메탄, 헬륨, 이산화탄소, 내지는 이들의 혼합가스 중 선택된 어느 하나의 반응가스를 사용하여 플라즈마를 발생할 수 있다.
상기 액상 접착제는 에폭시계(epoxy-group), 아크릴계(acryl group), 폴리이미드계(polyimide group), 실리콘계(silicone group) 내지는 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 액상 접착제는 50 내지 50000cps 의 범위의 점도를 가질 수 있다. 상기 접착층은 2 내지 100μm의 범위의 두께를 가질 수 있다.
상기 경화부는 열, 적외선 또는 마이크로 웨이브 중의 하나를 이용하여 상기 액상접착제를 경화할 수 있다.
또한, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법은, 로딩부에 의하여 웨이퍼를 로딩하는 단계, 백-랩부에 의하여 상기 로딩부에서 이송된 웨이퍼의 후면을 연마기를 이용하여 연마하는 단계, 대기압 플라즈마 발생장치를 포함하는 세정부에 의하여, 대기압 플라즈마를 사용하여 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼를 세정하는 단계, 도포부에 의하여 상기 세정부에 의해 세정이 완료된 상기 웨이퍼의 후면에 액상 접착제를 노즐을 이용하여 도포하여 접착층을 형성하는 단계, 부착부에 의하여 상기 웨이퍼에 형성된 접착층 상에 다이싱 테이프를 부착하는 단계, 및 언로딩부에 의하여 상기 접착층이 형성된 웨이퍼를 언로딩하는 단계를 포함하고, 이송수단에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 로딩부, 상기 백-랩부, 상기 세정부, 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부에 순차적으로 이송하는 복수의 이송단계를 상기 각각의 단계 사이에 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법은, 상기 복수의 이송단계들은, 제1 단속이송부재에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 로딩부에서 상기 백-랩부로 이 송하는 단계, 제2 단속이송부재에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 백-랩부에서 상기 세정부로 이송하는 단계, 및 제1 연속이송부재에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 세정부에서 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부로 순차적으로 이송하는 단계로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법은, 상기 접착층 형성단계와 상기 테이프 부착단계 사이에, 진공흡입부에 의하여 상기 도포부에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층 내의 기포를 진공을 사용하여 제거하는 단계, 및 경화부에 의하여 상기 진공흡입부에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층을 경화하는 단계를 더 포함하고, 상기 접착층 형성단계, 상기 진공제거단계, 상기 경화단계, 및 상기 테이프 부착단계의 각각의 사이에는 이송수단에 의하여 상기 웨이퍼를 순차적으로 이송하는 복수의 이송단계들을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에서 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 게재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템(10)을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조방법을 설명하기 위하여 공정단계별로 도시한 개략적인 단면도이다.
이하에서는, 인라인 시스템(10)의 구성 부분들을 반도체 패키지의 제조공정과 연계하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 인라인 시스템(10)은 로딩부(12), 백-랩부(14), 세정부(16), 도포부(18), 부착부(24), 언로딩부(26), 및 이송수단(28)을 포함한다. 또한, 인라인 시스템(10)은 진공흡입부(20) 및 경화부(22)를 더 포함할 수 있다. 상술한 인라인 시스템(10)의 각 구성 부분은 각각 별개의 장치로 구현되어 서로 연결될 수도 있고, 또는 상술한 인라인 시스템(10)이 하나의 장치로서 구현될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 로딩부(12)는 웨이퍼(103)를 인라인 시스템(10)의 백-랩부(14)로 로딩한다. 인라인 시스템(10) 내의 각 단위공정을 수행하는 중에, 웨이퍼의 얇은 두께에 의한 휘어짐을 발생하지 않도록 하여야 하므로, 로딩부(12)가 웨이퍼(103)의 로딩을 수행하기 전에 웨이퍼(103)를 웨이퍼 척(110)에 부착하여 고정한다. 웨이퍼(103)를 웨이퍼 척(110)에 고정하는 방법으로는 예를 들어 접착테이프 등의 접착제를 사용하여 부착하거나, 통상적인 진공흡착을 이용하거나, 포로스(porous) 웨이퍼 척, 또는 베르누이 웨이퍼 척을 사용할 수도 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서, 웨이퍼(103) 의 이송은 웨이퍼(103) 및 웨이퍼(103)가 부착된 웨이퍼 척(110)을 함께 이송한다는 의미가 포함되어 있다.
도 5 및 도 6a를 참조하면, 상술한 로딩부(12)의 로딩에 의하여 웨이퍼(103)의 후면(103a), 즉 소자층(102) 및 백-랩 테이프(101)가 형성된 면의 반대면이 위로 향한다. 백-랩 테이프(101)는 소자층(102) 상에 부착되어, 연마 공정을 포함한 패키지 제조공정에서 소자층(102)의 오염을 방지하고 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 백-랩부(14)는 연마기(140)를 이용하여 원하는 두께로 웨이퍼(103)의 후면(103a)을 연마한다. 백-랩부(14)는 통상적인 구동요소(미도시)를 별도로 포함하며, 상기 구동요소에 의하여 연마기(140)가 회전하거나, 또는 웨이퍼 척(110) 및 웨이퍼(103)가 회전함으로써 백-랩 공정을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인라인 시스템(10)의 원할한 공정 흐름을 위하여, 백-랩부(14)는 복수의 연마기(140)를 포함하여 복수의 웨이퍼(103)를 동시에 연마할 수 있다. 백-랩부(14)에서 연마가 완료된 웨이퍼(103)는 예를 들어, 20 내지 200μm의 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 5 및 도 6b를 참조하면, 웨이퍼(103)의 연마를 마치면 이송수단(28)에 의하여 웨이퍼 척(110)에 부착된 웨이퍼(103)는 세정부(16)로 이송된다. 이송수단(28)은 로보트 아암 또는 콘베이어 벨트 등을 포함할 수 있으며, 이에 대하여는 하기에 상세하게 설명하기로 한다. 세정부(16)는 통상적인 대기압 플라즈마 발생장치(미도시)를 포함하며, 상기 대기압 플라즈마 발생장치에서 발생한 대기압 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(103)의 연마가 완료된 후면(103a)을 포함하여 세정한다. 도 6b의 복수의 화살표들은 플라즈마를 나타낸다.
통상적인 대기압 플라즈마 발생장치는 장치 내에 주입되는 반응 가스, 예를 들어 산소, 질소, 아르곤, 메탄, 헬륨, 이산화탄소, 내지는 이들의 혼합가스에 고전압을 인가하여 방전시켜 플라즈마를 생성한다. 상기 대기압 플라즈마 발생장치는 진공챔버를 필요로 하는 진공 플라즈마와는 달리 밀폐된 챔버를 요구하지 않는다. 따라서, 세정부(16)에 상기 대기압 플라즈마 장치를 이용하면, 웨이퍼(103)를, 예를 들어 컨베이어 벨트 등과 같은 이동수단(28)에 의하여 연속하여 이송하면서 세정할 수 있다.
도 5, 도 6c 및 도 6d를 참조하면, 세정공정을 마친 웨이퍼(103)는 이송수단(28)에 의하여 도포부(18)로 이송된다. 도포부(18)는 액상접착제(104a)를 도포하는 노즐(180)을 포함하며, 액상접착제(104a)를 웨이퍼(103)의 연마된 후면(103a) 상에 노즐(180)을 이용하여 도포하여 접착층(104)을 형성한다. 액상접착제(104a)를 도포하는 방법은 예를 들어 스핀(spin) 도포, 스프레이(spray) 도포, 또는 라인(line) 도포일 수 있다. 상기의 도포방식에 따라서, 도포부(18)는 웨이퍼(108)를 회전시키면서 액상접착제(104a)를 도포할 수도 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도포부(18) 및 액상접착제(104a)에 대하여는 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
도 5를 다시 참조하면, 접착층(104)이 형성된 웨이퍼(103)는 이송수단(28)에 의하여 진공흡입부(20) 및 경화부(22)에 이송된다. 진공흡입부(20) 및 경화부(22)는 선택적인 공정으로, 액상접착제의 성질 및 원하는 접착층의 물성에 따라 이들 중 한 공정이 수행되지 않거나, 또는 두 공정 모두 수행되지 않을 수 있다.
진공흡입부(20) 접착층(104)에 잔존하는 미세 공기를 진공을 이용하여 제거한다. 상기 진공은 통상적인 진공펌프(미도시)를 이용할 수 있으며, 접착층(104)이 진공에 의하여 파손되지 않도록 적절한 진공, 예를 들어, 10 내지 10-2 Torr 정도의 저진공일 수 있다. 선택한 진공도에 따라 사용하는 진공펌프를 포함한 진공설비에 차이가 있음은 해당 기술분야의 당업자에게 자명하며, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 진공흡입부(20)에 관련한 웨이퍼(103)의 이송에 대해서는 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6e를 참조하면, 경화부(22)는 경화 챔버(220) 내에서 접착층(104)을 경화하여 경화된 접착층(104b)를 형성한다. 상기 경화공정은 액상접착제에 포함된 용매를 제거하여 접착층(104)을 고형화하고, 이에 따라 후속공정인 다이싱 테이프 부착공정 및 다이싱 공정을 가능하게 하기 위함이다. 경화가 완료된 접착층(104)은 B-스테이지(B-stage)라고 통칭되기도 한다. 한편, 본 공정의 경화챔버(220)는 상기 진공흡입부(20)의 진공챔버의 기능을 수행하도록 디자인 될 수도 있다.
경화를 위한 에너지 원으로서, 열, 적외선, 자외선 또는 마이크로 웨이브 등을 이용할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 접착층(104)을 드라이 에어를 분사하여 경화시킬 수도 있고, 또는 다른 경화제를 추가로 더 도포하여 접착층(104)을 경화시킬 수도 있다.
경화를 위하여 열에너지를 이용하는 경우, 즉 통상적인 열처리 오븐을 이용하는 경우는, 장비가 간단하고 비용이 저렴한 장점을 가진다. 그러나, 경화를 위하여 상대적으로 긴 시간, 예를 들어 수 십분 정도의 시간이 걸리게 되어 공정비용이 오히려 상승할 수도 있다. 또한, 접착층(104)이 열에 의하여 표면으로부터 경화되므로, 접착층(104) 내부에 열이 축척되거나, 내부 기포가 팽창하여 접착층(104)의 표면에 분화구와 같은 기복을 형성하는 등의 접착층(104)의 품질을 저하시킬 수도 있다. 또한, 백-랩 테이프(101)에 열손상을 야기하여 소자층(102)을 손상시킬 수도 있다.
경화를 위하여 적외선 또는 자외선을 이용하는 경우에는, 접착층(104)의 표면과 내부의 온도를 균일하게 상승시켜 상기의 접착층(104)의 열 충격에 의한 품질 저하를 방지할 수 있다. 또한, 통상적으로 수 분대 정도의 적외선 조사로서 경화를 완료할 수 있으므로, 공정시간이 짧은 장점을 갖는다. 그러나, 접착층(104)이 적외선 또는 자외선을 흡수하여 가열되는 재료로 형성되어야 하는 제한이 있다.
마이크로 웨이브는 0.3 내지 300 GHz의 주파수를 갖는 전자기파로서, 매질에 조사되면 매질의 성질에 따라 반사(매질이 금속인 경우), 투과(매질이 비극성을 갖는 경우), 또는 흡수(매질이 극성을 갖는 경우)된다. 마이크로 웨이브는 극성을 갖는 물질에 흡수되어 상기 물질의 온도를 증가시킨다. 즉, 원자적 관점에서 이에 대하여 개략적으로 설명하면, 극성을 갖는 물질, 예를 들어 물(water)의 수소원자들이 산소 원자와의 결합을 유지하면서 산소 원자를 중심으로 회전 또는 진동을 증가시키며, 이에 따라 물질의 온도가 증가된다. 따라서, 마이크로 웨이브를 이용하 여 접착층(104)을 경화하는 경우에는 접착층(104)을 형성하는 액상접착제가 극성을 갖는 물질을 포함하여야 하며, 바람직하게는 상기 극성을 갖는 물질이 액상접착제 내에서 균일하게 분포하여야 한다. 또한, 마이크로 웨이브의 흡수 깊이는 마이크로 웨이브의 주파수에 반비례하므로, 접착층(104)의 두께에 따라 적절한 마이크로 웨이브의 주파수를 결정하여야 한다. 또한, 웨이퍼 척과 같은 금속에서 반사되는 마이크로 웨이브에 의하여 소자층(102)에 형성된 소자들이 훼손될 우려가 있으므로 적절한 조치, 예를 들어 접지가 필수적이다. 한편, 경화를 위하여 마이크로 웨이브를 이용하는 경우에는 접착층(104)의 표면과 내부를 균일하게 경화할 수 있고 경화시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 장치가 상대적으로 복잡하고, 균일한 경화 제어가 어려우며, 마이크로 웨이브를 흡수하는 재료로서 접착층(104)을 형성하여야 하는 제한을 갖는다.
도 5 및 도 6f를 참조하면, 진공흡입부(20) 및 경화부(22)를 거쳐(또는, 이들 공정을 거치지 않고) 접착층(104)의 경화가 완료된 후, 웨이퍼(103)는 이송수단(28)에 의하여 부착부(24)로 이송된다. 부착부(24)에서는 경화된 접착층(104a) 상에 통상의 다이싱 테이프(105)를 부착한다. 다이싱 테이프(105)는 후속되는 다이싱 공정에서 개개의 다이가 접착층(104)을 포함하여 명확하게 분리시키고, 동시에 그 하측의 스테이지(112, 도 6g 참조) 등이 쏘우(114, 도 6h 참조)에 의하여 손상을 입지 않기 위하여 부착한다. 한편, 다이싱 테이프(105)는 상술한 백-랩 테이프(101)와 동일한 재질일 수 있다.
도 5 및 도 6g를 참조하면, 웨이퍼(103)는 이송수단(28)에 의하여 언로딩 부(26)로 이송된다. 언로딩부(26)는 웨이퍼(103)를 인라인 시스템(10)으로부터 그 외부로 언로딩한다. 상기 언로딩은 통상적인 매거진에 탑재하는 등의 방법으로 이어지는 후속 공정으로 웨이퍼(103)를 이송한다. 유의하여야 할 점은 상술한 바와 같이 웨이퍼(103)는 연마에 의하여 휘어질 수 있으므로, 웨이퍼 척(110) 등에 의하여 고정된 상태에서 언로딩하여야 한다.
도 6g 및 도 6h는 언로딩부(26) 이후의 공정을 도시한다. 도 6g를 참조하면, 다이싱 테이프(105)가 부착된 웨이퍼(103)를 뒤집어 백-랩 테이프(101)가 위로 향하도록 스테이지(112)에 위치시킨다. 웨이퍼(103)의 휘어짐을 방지하기 위하여, 스테이지(112)와 다이싱 테이프(105)는 접착제 등에 의하여 서로 부착되거나, 다이싱 테이프(105)가 자체적으로 접착층을 포함하는 것이 바람직하다. 이어서, 제거테이프(106)를 이용하여 백-랩 테이프(101)를 웨이퍼(103)로부터 제거한다. 이에 따라, 소자층(102)이 웨이퍼(103)의 최상면에 노출된다.
도 6h를 참조하면, 소자층(102), 웨이퍼(103) 및 다이 어태치막(104)이 함께 절단되도록 쏘우(190)를 이용하여 다이싱하여 다이를 형성한다.이어서, 다이싱된 다이들을 다이 어태치 등의 통상적인 후속 패키지 공정을 이용하여 반도체 패키지를 완성하며, 이에 대한 설명은 본 발명의 특징을 명확하게 나타내기 위하여 생략한다.
이하에서는, 이송수단(28)에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인라인 시스템(10)은 웨이퍼(103)를 로딩부(12)부터 언로딩부(26)에 이르기 까지 연속적으로 이송하면서 각 단위공정을 수행하는 것에 발명 의 일 특징이 있다. 따라서, 각 단위공정이 변형됨에 따라 이송수단(28)이 달라질 수 있다. 본 발명에 따른 인라인 시스템(10) 내에서 웨이퍼(103)는 연속적으로 선형 이동하지만, 백-랩부(14)와 도포부(18)에서는 회전할 수도 있다. 이하에서는 상술한 각 단위 공정의 공정조건에 대응하여 가능한 이송수단(28)의 조합을 설명하기로 한다
도 7a 및 도 7b는 도 5의 인라인 시스템(10)의 이송수단(28)의 여러 가지 변형예를 도시한다. 이송수단(28)은 연속이송부재(200)와 단속이송부재(210)를 포함한다.
도 7a를 참조하면, 상술한 바와 같이 웨이퍼 척(110)에 부착된 웨이퍼(103)는 로딩부(12)에 의하여 백-랩부(14)로 이송된다. 이 때의 웨이퍼(103)의 이송은 통상적인 로보트 아암(robot arm)을 이용하여 수행할 수 있다. 백-랩부(14)에서는 웨이퍼(103)가 회전하거나 연마기(140)가 회전하여 연마공정을 수행하게 되므로, 웨이퍼(103)가 백-랩부(14)에서 이동하지 않는 공정시간이 요구된다. 따라서, 이는 인라인 시스템(10)의 전체 공정흐름에 장애가 될 수 있으므로, 백-랩부(14)는 복수의 연마기(140)를 포함하여 복수의 웨이퍼(103)를 동시에 연마할 수도 있다.
백-랩부(14)에서 연마를 마친 후, 웨이퍼(103)는 백-랩부(14)로부터 세정부(16)로 이송된다. 이때의 이송은 연마를 마친 웨이퍼(103)만을 이송하여야 하므로, 단속적인 이송이 요구된다. 즉, 한번에 하나의 웨이퍼(103)만을 연마하는 경우에는 연마 중에는 이송수단(28)이 작동하지 않고, 연마를 종료한 후에 이송수단(28)이 작동하는 것을 의미한다. 본 명세서에서는, 이러한 단속적인 이송을 가 능하게 하는 이송수단을 단속이송부재라고 정의 한다. 이에 따라, 웨이퍼(103)는 백-랩부(14)로부터 세정부(16)로 단속이송부재(210)에 의하여 이송된다. 단속이송부재(210)는 로보트 아암일 수 있다. 상기 로보트 아암은 통상적인 것으로, 웨이퍼(103)를 웨이퍼 척과 함께 백-랩부(14)의 스테이지로부터 집어올려 세정부(16) 상으로 이송한다. 또한, 상기 로보트 아암은 상술한 바와 같이 로딩부(12)에서 사용하는 로보트 아암과 동일할 수 있다.
또는, 단속이송부재(210)는 추가적인 웨이퍼 척을 포함할 수 있다. 이 경우에는, 상기 추가적인 웨이퍼 척이 웨이퍼(103)의 연마된 면, 즉, 후면(103a, 도 6a 참조)의 상부에서 웨이퍼를 흡착하여, 기존의 웨이퍼 척(110)과 웨이퍼(103)를 분리하여 세정부(16)로 이송한다. 상기 추가적인 웨이퍼 척에 웨이퍼(103)를 부착시키는 방법은 진공흡착을 이용하거나, 포로스(porous) 웨이퍼 척을 사용할 수 있다. 상기 추가적인 웨이퍼 척은 세정부(16)를 포함한 이후의 공정에서 계속하여 웨이퍼(103)에 부착되어 있을 수 있다. 또는, 세정부(16)가 또 다른 웨이퍼 척을 포함하여, 상기 추가적인 웨이퍼 척으로부터 웨이퍼(103)를 다시 전달받을 수도 있다. 이러한 이송에 있어서, 웨이퍼(103)의 휘어짐(warpage)을 방지하기 위하여, 항시 웨이퍼척들에 부착되어 있어야 한다. 이하에서 웨이퍼(103)는 웨이퍼 척에 부착된 웨이퍼(103)를 의미하며, 상기 웨이퍼 척은 부재번호 ″103″의 웨이퍼 척일 수도 있고, 상술한 바와 같이 다른 추가적인 웨이퍼 척일 수도 있다.
이어서, 웨이퍼(103)는 세정부(16), 도포부(18), 진공흡입부(20) 경화부(22), 부착부(24), 및 언로딩부(26)가 각 단위공정들을 수행함과 동시에 연속적 으로 이송된다. 연속적 이송의 의미는 웨이퍼(103)의 이송이 각 단위 공정의 수행에 대하여 정지함이 없는 것으로, 본 명세서에서는 이러한 연속적 이송을 가능하게 하는 이송수단을 연속이송부재라고 정의 한다. 이에 따라, 웨이퍼(103)는 세정부(16)부터 언로딩부(26)까지 연속이송부재(200)에 의하여 이송된다. 연속이동부재(200)는 예를 들어 컨베이어 벨트일 수 있다.
상술한 바와 같이, 세정부(16)는 대기압 플라즈마 발생장치를 포함하며, 대기압 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(103)를 세정한다. 대기압 플라즈마는 진공장치를 요구하지 않으므로, 웨이퍼(103)를 상기 대기압 플라즈마 발생장치 내부에서 연속이송부재(200)에 의하여 연속적으로 이송하면서 세정을 할 수 있다. 또한, 상기 대기압 플라즈마 발생장치는 대기압 플라즈마의 누출을 방지하는 차단벽(미도시)을 더 포함할 수 있다.
세정부(16)에서 세정을 마친 웨이퍼(103)는 연속이송부재(200)에 의하여 연속적으로 도포부(18)로 이송된다. 도포부(18)에서도 웨이퍼(103)는 연속이송부재(200)에 의하여 이송되면서 액상접착제(104a)를 도포하여 접착층(104)를 형성하는 도포 공정이 수행된다. 따라서, 웨이퍼(103)는 회전하지 않아야 하며, 이는 하기에서 도포부(18)의 도포방법의 여러 가지 예들과 관련하여 상세하게 설명한다.
도포 공정 후, 웨이퍼(103)는 연속이송부재(200)에 의하여 연속적으로 진공흡입부(18)로 이송된다. 상술한 바와 같이, 진공흡입부(18)는 접착층(104) 내의 기포 제거를 위하여 수행되는 공정으로, 경우에 따라서는 생략할 수도 있다. 진공흡입부(18)는 진공을 위하여 차단막을 갖는 진공챔버를 포함할 수도 있고, 또는 웨 이퍼(103) 상에 진공흡착을 위한 통상적인 자바라 형상의 흡입부를 연결하여 이송 중에 진공흡입 공정이 수행된다. 그러나, 이는 예시적이며, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
진공흡입 후 웨이퍼(103)는 연속이송부재(200)에 의하여 경화부(22)로 이송된다. 경화부(22)는 접착층(104)을 경화하기 위해 수행되는 공정으로, 경우에 따라서는 생략할 수도 있다. 경화부(22) 내의 경화 공정 중에서도 웨이퍼(103)는 연속이송부재(200)에 의하여 연속적으로 이송되면서, 접착층(104)을 경화한다. 이어지는 부착부(24) 및 언로딩부(26)까지 웨이퍼(103)는 또한 연속이송부재(200)에 의하여 연속적으로 이송되면서 각 단위공정이 수행된다.
연속이동부재(200)는 예를 들어 하나 또는 그 이상의 연속이동부재(200), 예를 들어 컨베이어 벨트가 서로 연결되어 웨이퍼(103)를 이송할 수 있다. 또한, 인라인 시스템(10) 내에서 로딩부(12)로부터 언로딩부(26)의 배치는 모두 직선적일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 로딩부(12)에 인접하여 언로딩부(26)가 배치되도록 전체 배치를 환형적으로 할 수도 있다.
도 7b는 도 5의 인라인 시스템(10)의 이송수단(28)의 다른 변형예로서, 도포부(18)에서 웨이퍼(103)가 회전하는 경우이다. 발명의 간단하고 명확한 설명을 위하여, 도 7a의 설명과 중복되는 부분은 생략하기로 한다.
도 7b를 참조하면, 백-랩부(14)에서 연마를 마친 후, 웨이퍼(103)는 백-랩부(14)로부터 제1 단속이송부재(210a)에 의하여 세정부(16)로 이송된다. 제1 단속이송부재(210a)에 대한 설명은 상기에 도 7a의 단속이송부재(210)에 관련하여 상세 하게 설명하였으므로 생략하기로 한다.
세정부에서는 제1 연속이송부재(200a)에 의하여 웨이퍼(103)가 이송되며, 그 이송 중에 세정공정을 수행한다. 세정공정을 종료한 후, 웨이퍼(103)는 제2 단속이송부재(210b)에 의하여 도포부(18)로 이송된다. 제2 단속이송부재(210b)는 제1 단속이송부재(210a)와 같은 종류의 장치이며, 경우에 따라서는 동일할 수도 있다.
도포부(18)에서는 웨이퍼(103)가 회전하고, 그 상에 액상접착제(104a)를 도포하여 접착층을 형성한다. 도포부(18)는 웨이퍼(103)의 회전을 위하여 회전스테이지(미도시)를 포함하는 통상적인 회전요소를 구비한다. 웨이퍼(103)가 회전하는 경우의 도포부(18)의 도포방법에 관하여는 하기에서 상세하게 설명한다. 또한, 백-랩부(14)의 경우와 같이, 웨이퍼(103)가 회전하는 경우에는, 웨이퍼(103)가 도포부(18)에서 이동하지 않는 공정시간이 요구된다. 따라서, 이는 인라인 시스템(10)의 전체 공정흐름에 장애가 될 수 있으므로, 도포부(18)는 복수의 웨이퍼(103)를 동시에 도포하도록 구성될 수도 있다.
도포공정을 종료한 후, 웨이퍼(103)는 제3 단속이송부재(210c)에 의하여 진공흡입부(20)로 이송된다. 제3 단속이송부재(210b)는 제1 및 제2 단속이송부재(210a, 210b)와 같은 종류의 장치이며, 경우에 따라서는 서로 동일할 수도 있다.
진공흡입부(20)부터 언로딩부(26)까지의 웨이퍼(103)의 이송은 제2 연속이송부재(200b)로 이루어진다. 제2 연속이송부재(200b)는 도 7a의 단속이송부재(210)에 관련하여 상세하게 설명하였으므로 생략하기로 한다.
상술한 바와 같은 이송수단(28)은 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것 은 아니다. 본 발명에 따른 인라인 시스템(10)은 상술한 바와 같이 패키지 공정의 일부를 연속적으로 수행하는 것에 발명의 일 특징이 있으므로, 이송수단(28)을 적절하게 선택하고 조합하여 그 배치를 최적화하여야 하는 것이 중요하다. 또한 각 단위공정의 이송시간을 최적화하여야 한다. 이를 위하여, 일부 또는 전부의 공정에서 복수의 웨이퍼(103)에 동시에 동일한 공정을 수행하도록 복수의 웨이퍼(103)를 이송수단(28) 상에 배치하거나, 각 단위공정의 일부 또는 전부를 복수로 설치할 수도 있다.
이하에서는, 도포부(18)에 의한 도포공정에 관하여 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 8a 내지 도 8c는 도 5의 도포부(18)의 여러 가지 변형예들을 도시한다.
도 8a를 참조하면, 도포부(18)는 노즐(180)을 이용하여 웨이퍼척(110)에 탑재된 웨이퍼(103) 상에 액상접착제(104a)를 도포한다. 액상접착제(104a)는 도포가 가능한 점도와 웨이퍼에 대해 작은 접촉각을 가져야 하며, 비전도성이어야 한다. 예를 들어, 액상 접착제(104a)는 50 내지 50000cps 의 범위의 점도를 가질 수 있다. 일반적으로, 액상접착제(104a)의 점도가 낮을수록 접착층을 얇게 형성하기가 용이하다. 또한, 액상 접착제(104a)에 의하여 형성하는 접착층의 두께는, 예를 들어, 2 내지 100 μm일 수 있다. 상기 액상접착제는 에폭시계(epoxy-group), 아크릴계(acryl group), 폴리이미드계(polyimide group), 실리콘계(silicone group) 내지는 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
노즐(180)은 도 8a에 도시된 바와 같이 웨이퍼(103)의 상면(103a)의 전체 면 에 에 걸쳐 액상접착제(104a)를 스프레이 도포할 수 있다. 이 경우에는 웨이퍼(103)는 회전할 수도 있고, 회전하지 않을 수도 있다. 따라서, 이송수단은 상술한 도 7a 또는 도 7b의 구성 중에 하나일 수 있다.
그러나, 상술한 노즐(180)의 도포방법은 예시적이며, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도시되지는 않았으나 웨이퍼(103)의 상면(103a)의 중심을 포함한 일정한 영역에 액상접착제(104a)를 도포하고, 웨이퍼(103)의 회전에 의하여 결과적으로 상면(103a) 전체에 걸쳐 액상접착제(104a)를 도포할 수도 있다. 또한, 노즐(180)은 액상접착제(104a)를 스프레이 도포하지 않고 액적(droplet) 형태로 상면(103a)에 떨어뜨린 후 웨이퍼(103)의 회전에 의하여 결과적으로 상면(103a) 전체에 걸쳐 액상접착제(104a)를 도포할 수도 있다. 이러한 방법을 통상적으로 스핀-코팅(spin-coating)이라 한다. 웨이퍼(103)가 회전하는 경우에는 웨이퍼는 도포부(18)에 포함되는 회전스테이지(미도시) 상에 장착되어야 하며, 이송수단(28)은 도 7b와 같은 구성을 가져야 한다.
액상접착제(104a)의 도포 시 웨이퍼(103)가 회전하면, 액상접착제(104a)는 원심력에 의하여 웨이퍼(103) 상에 보다 균일한 접착층(104)을 형성할 수 있다. 웨이퍼(103)의 회전은 시계방향 또는 반시계방향일 수 있다. 액상접착제(104a)는 웨이퍼(103)의 회전과 동시에 도포되거나, 웨이퍼(103)가 회전한 후 도포되거나, 또는 웨이퍼(103)의 회전 전에 도포될 수 있다. 또한, 액상접착제(104a)의 도포 후에 웨이퍼(103)의 회전속도가 변화할 수 있다. 액상접착제(104a)의 균일한 도포를 위하여, 상기 액상접착제(104a)의 점도 및 접착층(104)의 원하는 두께(예를 들 어 2 내지 100μm)를 고려하여, 도포되는 액상접착제의 양, 분사시의 압력, 노즐(180)과 웨이퍼(103) 간의 거리, 및 웨이퍼(103)의 회전 속도, 회전 시간 및 회전 시점 등을 결정한다.
도 8b을 참조하면, 노즐(182)은 웨이퍼(103)를 노즐이동수단(미도시)에 의하여 이동하면서 액상접착제(104a)를 도포한다. 또한, 웨이퍼(103)는 상술한 바와 같이 회전할 수도 있다. 웨이퍼(103)가 회전하는 경우에는 노즐(182)은 웨이퍼(103)의 중심을 포함하는 일부 영역에만 도포하여도, 회전에 의하여 균일하게 도포될 수 있다. 노즐(182)은 웨이퍼(103)에 액상접착제(104a)의 균일한 도포를 위하여 여러 가지 형태로 이동할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(103)의 중심에서 외각을 향하여(또는 그 반대방향으로) 반경방향으로 이동하거나, 지그재그(zigzag) 경로로 이동할 수도 있다. 또는 원주방향으로 회전할 수도 있다. 도 8의 변형예는 상대적으로 두껍게 접착층(104)를 형성하는 경우에 효과적일 수 있다.
도 8c를 참조하면, 노즐(184)은 웨이퍼(103)의 상대적으로 넓은 영역에 걸쳐서 한번에 액상접착제(104a)를 도포한다. 특히, 웨이퍼(103)를 회전시키지 않고 액상접착제(104a)를 도포한다면, 노즐(184)이 웨이퍼(103)의 직경과 최소한 같거나, 또는 노즐(184)에 의하여 한번에 도포되는 영역의 직경이 웨이퍼(103)의 직경과 최소한 같아야 한다. 또한, 이러한 노즐(184)을 사용하는 경우에도 도포 중에 웨이퍼(103)를 회전할 수 있다. 노즐(184)은 슬릿 형의 노즐일 수도 있고, 복수의 노즐공이 결합된 형일 수도 있다.
도 8c의 노즐(184)은 도 7a에 도시된 바와 같은 선형이동부재(200)를 이용하 여 웨이퍼(104a)를 이송하면서 동시에 액상접착제(104a)를 도포하는 것에 효과적일 수 있다. 상기 변형예는 회전 스테이지(222)의 회전 속도가 느리거나, 액상접착제의 점도가 너무 크거나 또는 너무 낮은 경우에 효과적일 수 있다. 또한, 상기 변형예는 공정시간을 효과적으로 줄일 수 있다. 그러나, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 여러 가지 변형예들은 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명의 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템은 소자가 형성된 웨이퍼의 백-랩(back-lap) 공정부터 다이싱(dicing) 공정 전까지를 연속공정으로 처리하여, 웨이퍼의 휘어짐 및 다이 불량을 방지할 수 있다. 본 발명의 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템은 다이 접착을 위하여 액상접착제를 웨이퍼에 도포하여 접착층을 형성함으로써, 종래의 다이 어태치 테이프의 고착으로 인한 웨이퍼의 손상을 방지하고, 고가인 다이 어태치 테이프를 대체하여 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (37)

  1. 웨이퍼를 로딩하는 로딩부(loading portion);
    상기 로딩부에서 이송된 웨이퍼의 후면을 연마기를 이용하여 연마하는 백-랩(back-lap)부;
    대기압 플라즈마 발생장치를 포함하며, 대기압 플라즈마를 사용하여 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정부;
    상기 세정부에 의해 세정이 완료된 상기 웨이퍼의 후면에 상기 웨이퍼를 회전시키지 않고 액상 접착제를 노즐을 이용하여 도포하여 접착층을 형성하는 도포부;
    상기 웨이퍼에 형성된 접착층 상에 다이싱 테이프를 부착하는 부착부;
    상기 접착층이 형성된 웨이퍼를 언로딩하는 언로딩부(unloading portion); 및
    상기 웨이퍼를 상기 로딩부, 상기 백-랩부, 상기 세정부, 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부에 순차적으로 이송하는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이송수단은,
    상기 웨이퍼를 상기 로딩부에서 상기 백-랩부로 이송하는 제1 단속이송부재;
    상기 웨이퍼를 상기 백-랩부에서 상기 세정부로 이송하는 제2 단속이송부재; 및
    상기 웨이퍼를 상기 세정부에서 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부로 연속적으로 이송하는 제1 연속이송부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단속이송부재는 로보트 아암(robot arm)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 단속이송부재와 상기 제2 단속이송부재는 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 단속이송부재와 상기 제2 단속이송부재는 각각 복수인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 연속이송부재는 컨베이어 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도포부에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층 내의 기포를 진공을 사용하여 제거하는 진공흡입부;
    상기 진공흡입부에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층을 경화하는 경화부를 포함하고,
    상기 이송수단은 상기 웨이퍼를 상기 도포부에서 상기 진공흡입부 및 상기 경화부를 경유하여 상기 언로딩부로 순차적으로 이송하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이송수단은 제1 연속이송부재와 연결되는 제2 연속이송부재인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 제2 연속이송부재는 컨베이어 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 이송하면서 상기 액상 접착제를 도포하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 슬릿 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 복수인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  13. 웨이퍼를 로딩하는 로딩부;
    상기 로딩부에서 이송된 웨이퍼의 후면을 연마기를 이용하여 연마하는 백-랩부;
    대기압 플라즈마 발생장치를 포함하며, 대기압 플라즈마를 사용하여 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정부;
    상기 세정부에 의해 세정이 완료된 상기 웨이퍼의 후면에 상기 웨이퍼를 회전시키며 액상 접착제를 노즐을 이용하여 도포하여 접착층을 형성하는 도포부;
    상기 도포부에서 이송된 상기 웨이퍼 상에 형성된 상기 접착층 내의 기포를 진공을 사용하여 제거하는 진공흡입부;
    상기 진공흡입부에서 이송된 상기 웨이퍼 상에 도포된 상기 접착층을 경화하는 경화부;
    상기 웨이퍼에 형성된 접착층 상에 다이싱 테이프를 부착하는 부착부;
    상기 접착층이 형성된 웨이퍼를 언로딩하는 언로딩부; 및
    상기 웨이퍼를 상기 로딩부, 상기 백-랩부, 상기 세정부, 상기 도포부, 상기 부착부, 상기 진공흡입부, 상기 경화부, 및 상기 언로딩부에 순차적으로 이송하는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 이송수단은,
    상기 웨이퍼를 상기 로딩부에서 상기 백-랩부로 이송하는 제1 단속이송부재;
    상기 웨이퍼를 상기 백-랩부에서 상기 세정부로 이송하는 제2 단속이송부재;
    상기 웨이퍼를 상기 세정부 내에서 이송하는 제1 연속이송부재;
    상기 웨이퍼를 상기 세정부에서 상기 도포부로 이송하는 제3 단속이송부재;
    상기 웨이퍼를 상기 도포부에서 상기 진공흡입부로 이송하는 제4 단속이송부재;
    상기 웨이퍼를 상기 상기 진공흡입부에서, 상기 경화부, 상기 부착부 및 상기 언로딩부로 연속적으로 이송하는 제2 연속이송부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 단속이송부재는 로보트 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 단속이송부재들의 일부는 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 단속이송부재들은 각각 복수인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 연속이송부재는 컨베이어 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  19. 제13항에 있어서, 상기 노즐은 상기 액상접착제를 액적(droplet)의 형태로 상기 웨이퍼 상에 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  20. 제13항에 있어서, 상기 노즐은 이송하면서 상기 액상 접착제를 도포하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  21. 제13항에 있어서, 상기 노즐은 슬릿 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  22. 제13항에 있어서, 상기 노즐은 복수인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  23. 제13항에 있어서, 상기 웨이퍼가 회전함과 동시에 상기 액상접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  24. 제13항에 있어서, 상기 웨이퍼가 회전한 후에 상기 액상접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  25. 제13항에 있어서, 상기 웨이퍼가 회전하기 전에 상기 액상접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  26. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 웨이퍼는 웨이퍼 척에 부착되어 이송되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 웨이퍼 척은 다공질 웨이퍼 척 또는 베르누이 웨이퍼 척인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  28. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 백-랩부는 복수의 연마기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  29. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼는 20 내지 200 μm의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  30. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 세정부는 산소, 질소, 아르곤, 메탄, 헬륨, 이산화탄소, 내지는 이들의 혼합가스 중 선택된 어느 하나의 반응가스를 사용하여 플라즈마를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  31. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 액상 접착제는 에폭시계(epoxy-group), 아크릴계(acryl group), 폴리이미드계(polyimide group), 실리콘계(silicone group) 내지는 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  32. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 액상 접착제는 50 내지 50000cps 의 범위의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  33. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 접착층은 2 내지 100μm의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  34. 제2항 및 제13항에 있어서, 상기 경화부는 열, 적외선 또는 마이크로 웨이브 중의 하나를 이용하여 상기 액상접착제를 경화하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
  35. 로딩부에 의하여 웨이퍼를 로딩하는 단계;
    백-랩부에 의하여 상기 로딩부에서 이송된 웨이퍼의 후면을 연마기를 이용하여 연마하는 단계;
    대기압 플라즈마 발생장치를 포함하는 세정부에 의하여, 대기압 플라즈마를 사용하여 상기 백-랩부에서 연마가 완료된 웨이퍼를 세정하는 단계;
    도포부에 의하여 상기 세정부에 의해 세정이 완료된 상기 웨이퍼의 후면에 액상 접착제를 노즐을 이용하여 도포하여 접착층을 형성하는 단계;
    부착부에 의하여 상기 웨이퍼에 형성된 접착층 상에 다이싱 테이프를 부착하는 단계; 및
    언로딩부에 의하여 상기 접착층이 형성된 웨이퍼를 언로딩하는 단계를 포함하고,
    이송수단에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 로딩부, 상기 백-랩부, 상기 세정부, 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부에 순차적으로 이송하는 복수의 이송단계를 상기 각각의 단계 사이에 포함하는 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 복수의 이송단계들은,
    제1 단속이송부재에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 로딩부에서 상기 백-랩부로 이송하는 단계;
    제2 단속이송부재에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 백-랩부에서 상기 세정부로 이송하는 단계; 및
    제1 연속이송부재에 의하여 상기 웨이퍼를 상기 세정부에서 상기 도포부, 상기 부착부, 및 상기 언로딩부로 순차적으로 이송하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  37. 제35항에 있어서, 상기 접착층 형성단계와 상기 테이프 부착단계 사이에,
    진공흡입부에 의하여 상기 도포부에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층 내의 기포를 진공을 사용하여 제거하는 단계; 및
    경화부에 의하여 상기 진공흡입부에서 상기 웨이퍼를 이송받아 상기 접착층을 경화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 접착층 형성단계, 상기 진공제거단계, 상기 경화단계, 및 상기 테이프 부착단계의 각각의 사이에는 이송수단에 의하여 상기 웨이퍼를 순차적으로 이송하는 복수의 이송단계들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 인라인 시스템.
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