KR20090117460A - 반도체 장치 및 반도체 제조 방법 - Google Patents

반도체 장치 및 반도체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 테이프 일면 상에 배치된 반도체 소자를 픽업하기 위한 픽업 유니트를 구비하는 반도체 장치로서, 진공 유니트가 배치되는 베이스; 일면 상부에 반도체 소자가 배치된 테이프가 배치되고 상기 진공 유니트와 연결되는 다공성 척; 반도체 소자가 배치된 테이프와 상기 다공성 척 사이로 상기 다공성 척의 일면 상에 배치되고, 지지 마스크 프레임과 상기 지지 마스크 프레임의 내측에 연결 배치되는 지지 마스크 바아와 상기 지지 마스크 바아 사이에 배치되어 반도체 소자가 배치된 테이프와 상기 다공성 척의 일면 간의 유체 소통을 가능하게 하는 지지 마스크 관통구를 구비하는 지지 마스크 유니트;를 구비하는 반도체 장치를 제공한다.

Description

반도체 장치 및 반도체 제조 방법{APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR DEVICE AND THE METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE WITH THE SAME}
본 발명은 반도체 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 소자의 손상을 방지하고 원활한 작업을 가능하게 하는 반도체 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 실리콘 단결정인 잉곳을 수백 ㎛로 절단하여 일면을 연마한 것으로, 반도체 웨이퍼의 일면 상에는 수회의 증착(deposition), 포토리소그라피, 식각(etching), 금속 배선 등의 공정을 거쳐 형성되는 과정을 거쳐 형성되는 회로 패턴이 구비된다.
회로 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼는 소잉 장치의 소우 블레이드 등을 통한 소잉 단계를 거쳐 개개의 반도체 칩으로 분할되고, 이를 웨이퍼 카메라 등을 사용하여 불량 여부를 검출한 후 다이 어태치(die attach) 공정을 통해 리드 프레임에 반도체 칩을 배치한 후 와이어 본딩 및 몰딩 공정을 거쳐 완성된 반도체 패키지가 형성된다.
한편, 반도체의 소잉 공정 후 픽업 유니트 등을 사용하여 픽업 공정이 이루 어진 후 각각의 반도체 소자는 재구축 내지 칩 마운팅 공정을 수행하게 된다. 도 1 및 도 2에는 종래 기술에 따른 픽업 공정의 작동 과정에 대한 개략적인 부분 단면도가 도시된다. 먼저, 접착성 테이프(3)의 일면 상에는 소잉된 다수의 반도체 소자(4)가 접착성 테이프(3)에 점착된 상태로 위치 고정된다. 접착성 테이프(3)의 하부에는 니들 홀더(6)가 배치된다. 니들 홀더(6)에는 가동 가능한 복수 개의 니들(5)이 배치된다. 니들 홀더(6)의 상부에는 픽업 유니트(7)가 배치되는데 픽업 유니트(7)는 진공 펌프와 유체 소통을 이루고 진공 펌프의 작동에 의하여 진공 상태를 형성한다. 반도체 소자(4)의 상면과 픽업 유니트(7)의 일단이 접촉을 이루는 경우 픽업 유니트(7)에는 부압이 형성되고 니들 홀더(6)의 내부에 배치된 니들(5)은 상부를 향하여 이동한다. 이러한 니들(5)의 상부 방향으로의 이동은 접착성 테이프(3)를 가압하고 접착성 테이프(6)는 변형을 이룸으로써 반도체 소자(4)는 상방향으로 힘을 받는다. 이때, 픽업 유니트(7)는 부압을 유지하고 상방향으로 이동함으로써 반도체 소자(4)를 접착성 테이프(3)로부터 분리시키고 상방향으로 이동시킬 수 있다. 하지만, 이와 같은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 픽업 공정은 니들과 반도체 소자의 위치가 부정확할 경우 반도체 소자의 원활한 지지가 어렵고 니들이 반도체 소자를 들어 올리는 과정에서 반도체 소자에 손상을 가할 수도 있다.
또한, 반도체 소자와 접착성 테이프의 일면이 접하고 니들에 의한 외력이 가해지는 면이 톱 사이드 방식인 경우 니들에 의한 반도체 소자에 가해지는 손상을 반도체 소자의 작동에 심각한 영향을 미치는 치명적인 부작용일 수도 있어 톱사이드 방식의 경우 니들에 의한 픽업이 이루어지기 어렵다는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 반도체 소자를 픽업하는 과정에서 니들이 접착성 테이프를 상방향으로 이동시킴으로써 픽업되는 반도체 소자의 인근 영역으로 소잉 과정시 발생하는 칩 들이 인근 반도체 소자로 이동하여 손상을 입힐 가능성이 상당히 증대되어 생산성을 급격히 저하시키는 심각한 문제점이 수반되었다.
본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 반도체 소자의 원활하고 신속한 픽업 공정을 이루어 생산 수율을 증대시키고 안정적인 작업을 통한 공정 효율 증대를 일으킬 수 있는 반도체 장치 및 이를 통한 반도체 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 테이프 일면 상에 배치된 반도체 소자를 픽업하기 위한 픽업 유니트를 구비하는 반도체 장치로서, 진공 유니트가 배치되는 베이스; 일면 상부에 반도체 소자가 배치된 테이프가 배치되고 상기 진공 유니트와 연결되는 다공성 척; 반도체 소자가 배치된 테이프와 상기 다공성 척 사이로 상기 다공성 척의 일면 상에 배치되고, 지지 마스크 프레임과 상기 지지 마스크 프레임의 내측에 연결 배치되는 지지 마스크 바아와 상기 지지 마스크 바아 사이에 배치되어 반도체 소자가 배치된 테이프와 상기 다공성 척의 일면 간의 유체 소통을 가능하게 하는 지지 마스크 관통구를 구비하는 지지 마스크 유니트;를 구비하는 반도체 장치를 제공한다.
상기 반도체 장치에 있어서, 상기 지지 마스크 바아와 상기 지지 마스크 관통구는 복수 개가 구비되되, 일렬 교번 배치될 수도 있다. 또한, 상기 지지 마스크 바아의 폭을 a, 상기 지지 마스크 관통구 폭을 b, 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 길이를 l, 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 축과 상기 지지 마스크 바아의 길이 방향 축 간의 사이각을 α라고 할 때, 상기 지지 마스크 바아의 폭(a), 상기 지지 마스크 관통구 폭(b), 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 축과 상기 지지 마스크 바아의 길이 방향 축 간의 사이각(α), 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 길이(l) 간에는
Figure 112008033314512-PAT00001
의 관계가 형성될 수도 있다.
상기 반도체 장치에 있어서, 상기 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 축과 상기 지지 마스크 바아의 길이 방향 축 간의 사이각(α)은 30° 내지 60°일 수도 있고, 상기 지지 마스크 프레임의 외주 상에는 마스크 회동 바아가 연장 형성되고, 상기 지지 마스크 프레임의 원주 상에는 마스크 회동부가 형성되고, 상기 다공성 척의 일면으로 상기 마스크 회동부의 대응 위치에는 상기 마스크 회동부와 상대 운동 가능하게 대응되어 맞물리는 마스크 회동 대응부가 구비될 수도 있다.
상기 반도체 장치에 있어서, 상기 마스크 회동부는 관통 형성되는 관통구 구조이고, 상기 마스크 회동 대응부는 상기 마스크 회동부에 가동 가능하게 삽입되는 돌기 구조일 수도 있다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 반도체 웨이퍼의 소잉된 반도체 소자가 일면 상에 배치된 테이프가 부착된 웨이퍼 프레임을, 반도체 장치의 진공 유니트와 연결되는 다공성 척에 배치하는 웨이퍼 프레임 배치 단계; 상기 웨이퍼 프레임과, 상기 웨이퍼 프레임 및 상기 다공성 척 사이에 배치되고 지지 마스크 바아를 구비하는 지지 마스크의 상대 위치를 정렬하는 지지 마스크 정렬 단계; 상기 진공 유니트를 가동시켜 테이프를 상기 다공성 척 방향으로 당기고 상부에서 반도체 소자를 픽업하는 픽업 이송 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 는 반도체 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기 반도체 제조 방법에 있어서, 상기 픽업 이송 단계는: 상기 반도체 장치에 구비되는 예열 유니트가 상기 다공성 척을 통하여 테이프와 열전달을 이루는 예열 단계와, 상기 진공 유니트가 테이프를 흡인시키는 진공 흡인 단계와, 상기 반도체 장치의 픽업 유니트가 반도체 소자의 일면을 흡인하여 이송시키는 진공 픽업 운송 단계를 구비할 수도 있고, 상기 진공 흡인 단계와 상기 진공 픽업 운송 단계 사이에 상기 다공성 척을 냉각시키는 냉각 단계를 구비할 수도 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 반도체 장치 및 이에 따른 반도체 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 반도체 장치 및 이를 통한 반도체 제조 방법은, 반도체 소자의 픽업 공정에 있어 안정적인 지지를 이루되 반도체 소자의 손상을 방지함으로써 반도체 소자의 생산성을 증대시키고 공정원가를 현저하게 절감시킬 수 있 다.
둘째, 본 발명에 따른 반도체 장치 및 이를 통한 반도체 제조 방법은, 반도체 소자의 지지 마스크를 통하여 지지되는 영역을 제외하고 타 영역을 하방향, 즉 픽업 유니트와 반대되는 방향으로 이동시킴으로써 픽업 공정의 전단계로서의 소잉 공정시 발생 가능한 칩 들에 의한 반도체 소자의 손상을 상당히 저감시켜 생산성을 최대화시킬 수도 있다.
셋째, 본 발명에 따른 반도체 장치 및 이를 통한 반도체 제조 방법은, 종래의 핀 방식에 의한 픽업 공정과는 달리 테이프 접착면이 반도체 소자의 톱사이드 및 백사이드를 모두 포함하는 구조에 대한 픽업 이송 단계를 가능하게 하여 다양한 생산 공정의 설계를 가능하게 할 수도 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 반도체 장치 및 이에 따른 반도체 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 4 및 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 작동 상태를 나타내는 개략적인 상태 단면도가 도시된다.
반도체 장치(10)는 베이스(100), 다공성 척(200), 진공 유니트(300), 지지 마스크 유니트(400)를 구비한다. 베이스(100)는 하기되는 다공성 척(200), 진공 유니트(300) 등을 수용하는 케이스로 형성되는데, 베이스(100)의 상단에는 하기되는 반도체 소자(40, 도 4 참조)를 이송시키기 위한 픽업 유니트(미도시)가 배치되 는데, 본 발명에서 사용되는 픽업 유니트(미도시)는 반도체 소자를 픽업하여 이송시키기 위한 통상적인 장치를 사용하는바, 이에 대한 별도의 도시는 생략하였다. 베이스(100)는 하기되는 반도체 소자(40, 도 4 참조)의 픽업 이송 과정시 진동에 의한 다른 구성요소의 위치 변동을 방지하기 위하여 충분한 질량체로 형성되는 것이 바람직하다. 베이스(100)의 일측에는 베이스 디스플레이(101)와 베이스 스위치(103)가 구비되는데, 베이스 디스플레이(101)는 베이스(100)의 내부 및/또는 외부에 배치되는 제어부(미도시)와 전기적 소통을 이루며 본 발명에 따른 반도체 장치(10)의 작동 상태를 화면 표시하고, 베이스 스위치(103)도 제어부(103)와 전기적 소통을 이루며 사용자에 의하여 선택되는 작동 모드를 제어부(미도시)로 전달함으로써 제어부(미도시)로 하여금 픽업 유니트(미도시), 진공 유니트(300) 들의 작동 상태를 제어할 수 있다.
진공 유니트(300)는 베이스(100)의 내부에 배치되는데, 진공 유니트(300, 도 4 참조)는 진공 펌프(미도시)와 공기를 흡입하기 위한 공기 라인(미도시)을 구비하는데, 일단이 진공 펌프(미도시)와 유체 소통을 이루는 공기 라인의 타단은 다공성 척(200)의 하면과 연결된다. 따라서, 진공 유니트(300)의 진공 펌프(미도시)에 의하여 발생하는 부압은 공기 라인을 따라 다공성 척(200)의 하면에 형성된다.
다공성 척(200)은 베이스(100)의 일면 상에 배치되는데, 상기한 바와 같이 다공성 척(200)의 하면은 공기 라인을 통하여 진공 펌프와 유체 소통을 이루는데, 진공 유니트(300)의 진공 펌프가 가동되는 경우 다공성 척(200)의 하면에 형성되는 부압에 의하여 다공성 척(200)의 상면의 외기는 다공성 척(200)에 형성된 다공(多 孔)을 통하여 다공성 척(200)을 관통하여 진공 유니트(300)로 전달된다. 즉, 다공성 척(200)은 하부에 배치되는 진공 유니트(300)에 의하여 형성되는 부압에 의하여 다공성 척(200)의 상면 및 다공성 척(200) 내부의 다공을 통하여 외기가 흡입되는 구조를 취한다. 보다 구체적으로 다공성 척(200)은 다공성 척 플레이트(210)와 프레임 지지부(220)를 구비하는데, 디공성 척 플레이트(210)는 다공(多孔)의 세라믹 재료로 형성되는 평판 구조로 구성되고 프레임 지지부(220)는 다공성 척 플레이트(210)의 외주를 둘러싸는 형상을 구비한다. 다공성 척 플레이트(210)와 프레임 지지부(220) 사이에는 다공성 척 플레이트 외주부(211)가 구비되는데, 다공성 척 플레이트 외주부(211)는 사이즈 변동 내지 형상 차이시 다공성 척 플레이트(210)와 프레임 지지부(220) 사이의 간극을 채우는 기능을 수행할 수도 있다. 경우에 따라, 다공성 척 플레이트(210)는 다공성 척 플레이트 외주부(211)와 일체로 형성될 수 도 있는 등 다양한 구성이 가능하다. 프레임 지지부(220)는 다공성 척 플레이트(210)의 외주에 배치되어 하기되는 웨이퍼 프레임(20)을 지지하고 위치 고정시키는 역할을 수행한다. 여기서, 다공성 척 플레이트(210)는 원판 형상을 구비하는데, 이는 본 실시예의 일예일뿐 본 발명에 따른 다공성 척 플레이트(210)의 형상이 도시된 원판 형상에 국한되지 않고 사각형 형상을 구비할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 프레임 지지부(220)에는 프레임 고정부(230)가 더 구비될 수 있는데, 프레임 고정부(230)는 마그넷으로 형성되고 프레임 고정부(230)와 접촉을 이루는 웨이퍼 프레임(20)은 자성체로 형성되는 것이 바람직하다. 마그넷으로 구현되는 프레임 고정부(230)는 영구 자석으로 이루어질 수도 있고, 제어부(미도시)에 의 하여 단속을 이루는 전기적 신호에 따라 가동되는 전자석 구조로 형성될 수 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
다공성 척(200)의 다공성 척 플레이트(210)의 일면 상부에는 웨이퍼 프레임(20)이 배치되는데, 웨이퍼 프레임(20)의 중앙부에는 프레임 관통구(21)가 형성된다. 웨이퍼 프레임(20)에는 일면에 접착성을 갖는 테이프(30)가 배치되는데, 테이프(30)는 프레임 관통구(21)를 덮도록 배치되되, 테이프(30)의 테이프 외주(31)는 웨이퍼 프레임(20)의 프레임 관통구(21)의 인접 영역을 덮어 웨이퍼 프레임(20)의 일면과 접촉 상태를 유지하는 구조를 취한다. 접착성을 갖는 테이프(30)의 일면 상에는 반도체 소자(40, 도 3 참조)의 집합, 즉 소잉된 웨이퍼(W)가 배치된다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 장치(10)는 지지 마스크 유니트(400)를 구비하는데, 지지 마스크 유니트(400)는 웨이퍼(W)를 구성하는 반도체 소자(40)가 배치되는 웨이퍼 프레임(20)에 부착된 테이프(30)와, 다공성 척(200)의 다공성 플레이트(210) 사이에 배치된다. 지지 마스크 유니트(400)는 지지 마스크 프레임(410)과, 지지 마스크 바아(420)와, 지지 마스크 관통구(430)를 포함하는데, 지지 마스크 프레임(410)은 중심부가 관통된 원판 형상으로 구성된다. 지지 마스크 바아(420)는 복수 개의 바아 타입으로 구성되고 각각이 지지 마스크 프레임(410)의 내부 관통구의 내측면에서 서로 평행하게 이격되어 배치되는 립 구조를 취하는데, 복수 개의 바아를 구비하는 지지 마스크 바아(420)이 서로 이격 배치됨으로써 각각의 지지 마스크 바아(420)의 사이는 지지 마스크 관통구(430)를 형성한다. 즉, 도 3에 도시되는 본 발명의 일실시예에 따른 지지 마스크 유니트(400)는 지지 마스크 바아(420)와 지지 마스크 관통구(430)를 복수 개를 구비하되, 이들은 일렬 교번 배치되는 구조를 취한다. 이러한 구조를 통하여 웨이퍼 프레임(20)의 안정적인 지지, 보다 구체적으로 반도체 소자(40)의 보다 안정적인 지지를 이루되 다공성 척(200) 상부의 외기가 다공성 척 플레이트(210)를 통하여 진공 유니트(300)로 원활하게 이동하는 것을 허용한다.
한편, 지지 마스크 유니트(400)는 하기되는 동작 과정에서 설명되는 바와 같이, 반도체 소자(40)의 안정적인 지지를 위하여 일렬 교번 배치되는 지지 마스크 바아와 지지 마스크 관통구와 반도체 소자 간에는 특정한 기구학적 관계를 형성하도록 설계되는 것이 바람직하다. 도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 소자(40)는 장방형 구조를 취한다고 할 때 선 C-C를 따라 이루는 장방향 길이를 l, 지지 마스크 유니트(400)의 선 A-A를 따라 배치되는 지지 마스크 바아(420)의 폭을 a, 지지 마스크 유니트(400)의 지지 마스크 관통구(430)의 선 B-B를 따르는 폭을 b라 하고, 지지 마스크 바아(420)가 배치되는 선 A-A와 반도체 소자(40)의 장방향을 이루는 선 C-C 사이의 사이각을 α라 할 때, 지지 마스크 바아(420)의 폭(a)과, 지지 마스크 관통구(430)의 폭(b)과, 반도체 소자의 장방향 길이(l)와, 반도체 소자의 장방향 축을 이루는 선 C-C와 지지 마스크 바아(420)의 길이 방향 축을 이루는 선 A-A 간의 사이각 사이에는,
Figure 112008033314512-PAT00002
의 관계가 형성된다. 즉, 세 개의 지지 마스크 바아(420)의 폭(a)과 두 개의 지지 마스크 관통구(430)의 폭(b)의 합은, 반도체 소자(40)의 장방향 길이(l)의 선 B-B에 투영된 선분 길이 이하의 값을 가지도 록 하는 기구학적 구조의 관계를 형성함으로써, 지지 마스크 유니트(400)의 일면 상에 반도체 소자(40)를 안정적으로 지지할 수 있다. 즉, 반도체 소자(40)가 최소한 두 개의 지지 마스크 바아(420)에 의하여 지지될 수 있도록 하는 기구학적 관계를 형성함으로써, 반도체 소자(40)의 안정적인 지지 구조를 형성할 수 있다. 반도체 소자(40)의 장방향 축선을 이루는 선 C-C와 지지 마스크 바아(420)의 축선 A-A 사이의 사이각은 0도 내지 90도의 범위에서 다양한 값을 가질 수 있는데, 반도체 소자(40)의 장방향 길이와 단방향 길이의 차이가 과도하지 않은 경우, 반도체 소자(40)의 장방향 축선을 이루는 선 C-C와 지지 마스크 바아(420)의 축선을 이루는 선 A-A 사이의 사이각(α)은 30° 내지 60°의 값을 이루는 것이 바람직하다. 사이각(α)이 30°보다 작은 경우, 설계되는 지지 마스크 관통구(430)의 폭(b)이 구조적으로 작아지게 되어 외기의 다공성 척 플레이트(210)를 통한 유입이 용이하지 않아 진공 유니트(300)에 과도한 부하를 초래할 수도 있고, 사이각(α)이 60°보다 큰 경우 지지 마스크 관통구(430)의 폭(b)이 구조적으로 증대되어 반도체 소자(40)의 안정적인 지지를 이루기 어렵다는 점에서, 반도체 소자(40)의 충분한 지지를 이루되 진공 유니트(300)의 가동시 테이프의 과도한 접착면 형성으로 인한 반도체 소자(40)의 원만한 픽업 과정이 저해되는 것을 방지하기 위하여 상기 사이각(α)은 30° 내지 60°의 값을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 지지 마스크 바아(420)의 두께는 설계 사양에 따라 다양한 값을 가질 수 있는데, 하부의 다공성 척의 흡입력과 테이프의 접착력 등 주변 작업 환경을 고려하여 적절한 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 하기되는 테이 프(30)의 두께가 0.15mm 이하의 값을 가지는 경우 지지 마스크 바아(420)의 두께는 0.4mm 정도의 두께를 형성하는 것이 바람직하고, 테이프(30)의 두께가 0.15mm 내지 0.25mm의 값을 가지는 경우 지지 마스크 바아(420)의 두께는 0.6mm 정도의 두께를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 지지 마스크 바아의 폭은 0.25mm 내지 0.4mm의 값을 가지도록 형성하는 등 자중 내지 흡인력에 의한 휨 등을 방지하고 반도체 소자를 적절하게 지지할 수 있는 값을 가지는 것이 바람직하다.
이러한 지지 마스크 유니트의 제조는 다른 구성요소와의 간섭을 최소화시킬 수 있는 방식으로 제조되는 것이 바람직하다. 즉, 에칭 공정을 통하여 제조되는 지지 마스크 유니트는 화학적 방식에 의하여 지지 마스크 바아 등의 모서리 상에 버어(burr) 등의 발생을 최소화하여 지지 마스크 유니트에 배치되는 다른 구성요소들의 손상을 방지 내지 저감시킬 수 있다. 또한, 지지 마스크 유니트는 열에 의한 팽창 내지 수축, 즉 열변형률이 최소화되는 재료로 선택되는 것이 바람직하다. 열변형률이 최소화된 지지 마스크 유니트는 반도체 소자의 위치 정렬 및 픽업 과정 상의 위치 오차 등의 유발을 방지 내지 최소화시킬 수 있다. 또한, 지지 마스크 유니트는 검정색 재질을 갖는다든지 반사 방지 코팅막등이 형성되어 빛에 의한 반사를 방지함으로써 카메라 화상 처리시 반사로 인한 화상 처리 오류 등의 발생을 방지할 수 있다.
도 4 내지 도 8에는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치(10)를 통한 반도체 제조 방법을 나타내는 개략적인 작동 상태도가 도시되는데, 도 4 및 도 5에는 반도체 장치(10)의 다공성 척(200)을 포함하는 베이스(100)의 상단 부위에 대한 개 략적인 부분 측단면도가 도시되고, 도 6 내지 도 8에는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치(10)를 통한 반도체 제조 방법의 개략적인 부분 확대 단면도가 도시되며, 도 12에는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조 방법의 개략적인 흐름도가 도시된다.
본 발명의 반도체 장치(10)를 통한 반도체 제조 방법은 웨이퍼 프레임 배치 단계(S100), 지지 마스크 정렬 단계(S200) 및 픽업 이송 단계(S300)를 포함한다. 먼저, 웨이퍼 프레임 배치 단계(S100)에서 웨이퍼 프레임(20)이 베이스(100)의 상부, 보다 구체적으로 다공성 척(200)의 상부에 배치되는데, 다공성 척(200)은 상기한 바와 같이 진공 유니트(300)와 유체 소통을 이루고, 다공성 척(200)의 다공성 척 플레이트(210) 일면 상에는 지지 마스크 유니트(40))가 배치된다. 웨이퍼 프레임(20)에는 접착면을 구비하는 테이프(30)가 배치되고, 테이프(30)의 접착면 상에는 소잉된 웨이퍼(W), 즉 복수 개의 반도체 소자(40)가 배치된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 다공성 척(200)의 다공성 척 플레이트(210)의 일면 상에는 지지 마스크 유니트(400)가 배치되고, 지지 마스크 유니트(400)의 상부에 웨이퍼 프레임(20)이 배치된다. 그런 후, 웨이퍼 프레임(20)이 도 4의 화살표 방향으로 이동함으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 다공성 척(200)의 일면 상부에 배치되는데, 웨이퍼 프레임(20)에 부착된 테이프(30)는 지지 마스크 유니트(400)의 존재로 인하여 다소 인장된 상태를 형성한다. 프레임 고정부(230)와 웨이퍼 프레임(20)의 상호 작용에 의하여 웨이퍼 프레임(20)은 위치 고정 상태를 이룰 수 있다.
그런 후, 지지 마스크 유니트(400)와 웨이퍼 프레임(20)의 상대 위치를 정렬 하기 위한 지지 마스크 정렬 단계(S200)가 실행된다. 지지 마스크 정렬 단계(S200)에서 웨이퍼 프레임(20)과 지지 마스크 유니트(400)의 상대 위치가 정렬되는데, 웨이퍼 프레임(20)에 부착된 테이프(30)의 일면 상에 배치되는 반도체 소자(40)의 장방향 길이 축과 지지 마스크 유니트(400)의 지지 마스크 프레임(410)의 내측면에 이격되어 배치되는 지지 마스크 바아(420) 사이의 사이각을 조정함으로써 웨이퍼 프레임(20)과 지지 마스크 유니트(400)의 상대 위치 정렬이 이루어진다. 이와 같은 지지 마스크 정렬 단계(S200)를 통하여 반도체 소자(40)가 지지 마스크 바아(420)에 의하여 안정적으로 지지를 이루도록 할 수 있다. 여기서, 지지 마스크 유니트(400)와 웨이퍼 프레임(20)의 상대 위치 정렬은, 웨이퍼 프레임(20)과 프레임 고정부(230)이 영구 자석/자성체 구조로 양자의 고정 상태를 이루는 경우 이들의 인력보다 큰 힘이 지지 마스크 유니트(400) 내지는 웨이퍼 프레임(20)에 가해져 지지 마스크 유니트(400)와 웨이퍼 프레임(20)의 상대 위치 변동을 이루는 구조를 취할 수도 있고, 경우에 따라 프레임 고정부(230)가 전자석으로 형성되는 경우 지지 마스크 유니트(400)와 웨이퍼 프레임(20)의 상대 위치를 변동시킬 때 제어부(미도시)의 전기적 신호 단속을 이룸으로써 원활한 상대 위치 변동을 이루는 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
그런 후, 픽업 이송 단계(S300)가 실행되는데, 픽업 이송 단계(S300)에서 진공 유니트(300)가 가동되고 픽업 유니트(700, 도 8 참조)가 상부에서 반도체 소자(40)를 잡아 당겨 픽업된 상태로 위치 이송을 이룬다. 픽업 이송 단계(S300)는 진공 흡인 단계(S320)와 진공 픽업 운송 단계(S340)를 포함하는데, 진공 흡인 단 계(S320)에서 반도체 장치(10)에 구비되는 진공 유니트(300)의 진공 펌프(미도시)가 가동되어 공기 라인(미도시)을 통하여 연결되는 다공성 척 플레이트(210)의 하면에 부압을 형성하고 다공성 척 플레이트(210)의 하면에 형성된 부압에 의하여 다공성 척 플레이트(210)의 상면의 공기는 다공성 척 플레이트(210)에 형성되는 다공을 통하여 흡인됨으로써 웨이퍼 프레임(20)에 부착된 테이프는 다공성 척 플레이트(210)를 향하여 이동한다. 이때, 테이프(30)의 일부는 지지 마스크 유니트(400)의 지지 마스크 바아(420)와 접촉 상태를 유지함으로써 다공성 척 플레이트(210)를 향한 위치 이동이 저지된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 다공성 척 플레이트(210)의 일면 상에 배치되는 지지 마스크 유니트(400)의 지지 마스크 바아(420)와 반도체 소자(40)의 사이에 테이프가 배치되는데, 테이프의 일부, 즉 도면 부호 30B로 표시되는 부분은 다공성 척 플레이트(210)의 하부에 형성되는 부압에 의한 흡인력에 의해 하부로 이동하게 되고, 도면 부호 30T로 표시되는 테이프의 일부는 지지 마스크 바아(420)에 의하여 지지되어 반도체 소자(40)와 지지 마스크 바아(420) 사이에 배치되고, 도면 부호 30M으로 표시되는 테이프의 일부는 도면 부호 30B와 30T를 연결하여 지지 마스크 관통구(430)에 배치되는 구조를 취한다. 테이프(30)의 다른 일부는 진공 유니트(300)의 부압에 의한 흡인력에 의하여 인장되어 지지 마스크 바아(420)의 사이에 형성되는 지지 마스크 관통구(430) 측으로 이동한다. 즉, 도 7에는 도 6의 도면 부호 F로 지시되는 영역에 대한 부분 확대 단면도가 도시되는데, 도면 부호 30B로 지시되는 영역은 다공성 척 플레이트(210)를 통한 흡인력 Fs에 의하여 다공성 척 플레이트(210)의 일면과 접하게 되고 테이프(30)는 진공 유니트(300)에 의한 흡인력 Fs에 의하여 인장력 T가 형성되어 테이프의 인장 상태를 형성하고, 이와 같이 형성된 인장 상태에 의하여 테이프와 반도체 소자(40)의 접촉 영역의 상당 부분은 분리된다. 이러한 과정을 통하여 반도체 소자(40)와 테이프와의 접착 영역 상당 부분은 분리됨으로써 픽업 유니트(700)를 통한 반도체 소자(40)의 분리 이송을 원활하게 할 수 있다.
그런 후, 픽업 유니트(700)는 반도체 소자(40)의 픽업 상태를 형성하는데, 픽업 유니트(700)는 픽업 유니트 로더(710)를 구비한다. 픽업 유니트 로더(710)의 내부에는 공기 유로(711)가 형성되는데, 픽업 유니트 로더(710)는 공기 유로(711)를 통하여 픽업 유니트(700)의 픽업 유니트 진공 펌프(미도시)와 유체 소통을 이룬다. 픽업 유니트 로더(710)의 하부에는 공기 유로(711)와 소통을 이루는 복수 개의 공기 세부 유로(712)가 형성되는데, 공기 세부 유로(712)는 픽업 유니트 로더(710)의 일단을 통하여 외부와 유체 소통을 이루도록 개방되는 구조를 취한다. 픽업 유니트 로더(710)의 하단에는 픽업 유니트 로더(710)와의 접촉시 발생하는 반도체 소자(40)의 손상을 방지하기 위한 픽업 유니트 로더 패드(730) 등이 더 구비될 수도 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 픽업 유니트 로더(710)는 픽업 작동을 위한 반도체 소자(40)의 상부에 이송되고 픽업 유니트(700)의 픽업 유니트 진공 펌프(미도시)가 가동되어 픽업 유니트 로더(710)에 부압이 형성된다. 따라서, 픽업 유니트 로더(710)의 하부에 형성된 부압에 의하여 반도체 소자(40)는 픽업 유니트 로더(710)의 하단 측의 흡인력에 의한 접촉 상태를 유지한다. 픽업 유니트 로더(710)가 픽업 유니트(700)에 의하여 상부로 이송되는 경우, 픽업 유니트 로 더(710)의 하단에 흡착된 반도체 소자(40)도 함께 상부로 이송되는데, 이 과정에서 반도체 소자(40)의 하부에 테이프(30)와의 잔여 접착면이 분리되는 구조를 취한다. 따라서, 진공 유니트(300)와 지지 마스크 유니트(400)를 통한 테이프와 반도체 소자(40)의 안정적인 부분 분리 및 픽업 유니트(700)를 통한 반도체 소자(40)와 테이프(30)의 완전 분리를 이룸으로써, 반도체 소자(40)에 과도한 부하를 가하지 않고 후속적으로 안정적인 재구축 내지 칩 마운팅 공정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 장치(10)를 통한 반도체 제조 방법의 픽업 이송 단계는 반도체 소자와 테이프 접착면 간의 분리를 보다 원활하게 하기 위한 구성을 더 취할 수도 있다. 즉, 도 12의 흐름도에 도시된 바와 같이, 진공 흡인 단계(S320) 전후 순차적으로 예열 단계(S310)와 냉각 단계(S330)를 더 구비할 수도 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치(10)는 예열 유니트(500, 도 4 참조) 및/또는 냉각 유니트(600)를 더 구비한다. 예열 단계(S310)에서 예열 유니트(50))는 제어부(미도시)의 제어 신호에 따라 작동하여 다공성 척(200)의 다공성 척 플레이트(210) 상부에서의 픽업 유니트(700)에 의한 진공 픽업 운송 단계 전에 다공성 척 플레이트(210)에 열을 전달하여 예열 상태를 형성함으로써 테이프(30)의 접착면과 반도체 소자(40)간의 접착 상태를 완화시킬 수 있다. 또한, 픽업 유니트(700)를 통한 진공 흡인 단계(S320)가 수행된 후 냉각 단계(S330)가 수행됨으로써 완화된 상태의 테이프(30) 접착면을 다소 경화시킴으로써 차후 수행되는 진공 유니트(700)에 의한 진공 픽업 운송 단계(S340) 시 반도체 소자(40)의 하면과 테이프(30)의 접착면 간의 분리가 예열 단계(S310)에서의 온도 상승으로 불완전하게 이 루어지는 것을 방지할 수 있다. 이러한 예열과 냉각은 열전달 과정을 통하여 이루어지는데, 다공성 척(200), 보다 구체적으로 다공성 척 플레이트(210)의 하부에는 열전달 플레이트(510)가 구비되고 열전달 플레이트(510)는 예열 유니트(500)/냉각 유니트(600)와 연결되어 예열 유니트(500) 및/또는 냉각 유니트(600)의 작동에 의하여 열공급 내지 열흡수가 이루어지고 열전달 플레이트(510)는 다공성 척 플레이트(210)와 열전달을 이룸으로써 다공성 척 플레이트(210)의 일면 상부에 배치되는 테이프(30)와 열전달을 이룸으로써 소정의 예열 공정 내지 냉각 공정을 수행하는 구조를 취할 수도 있다.
또 한편, 본 발명의 반도체 장치(10)의 지지 마스크 유니트는 상기 실시예와는 다른 변형된 구조를 취할 수도 있는데, 지지 마스크 유니트는 지지 마스크 정렬 단계(S200)를 보다 원활하게 수행할 수 있는 구성요소를 더 구비할 수도 있다. 도 10에는 본 발명의 지지 마스크 유니트의 변형예에 대한 개략적인 평면도가 도시되고, 도 11에는 지지 마스크 유니트(400a)의 다공성 척에 배치된 상태에 대한 개략적인 부분 단면도가 도시된다. 지지 마스크 유니트(400a)는 지지 마스크 프레임(410a)과, 지지 마스크 바아(420)와 지지 마스크 관통구(430)를 구비하는데, 지지 마스크 바아(420)와 지지 마스크 관통구(430)는 지지 마스크 프레임(410a)의 내측에 일렬 교번 배치되는 구조를 취함은 상기한 실시예에서와 동일하다. 지지 마스크 프레임(410a)의 외주 상에는 마스크 회동 바아(450)가 구비되고, 지지 마스크 프레임(410a)의 원주 상에는 마스크 회동부(440)가 구비되며, 지지 마스크 유니트(400a)가 배치되는 다공성 척(200)의 일면 상에는 지지 마스크 유니트(400a)의 지지 마스크 프레임(410a)에 형성되는 마스크 회동부(440)의 대응 위치에 마스크 회동 대응부(213)가 배치된다. 마스크 회동 바아(450)는 지지 마스크 프레임(410a)의 외주 상으로 연장 형성되는 두 개의 그립 바아를 구비하는데, 그립 바아 타입의 마스크 회동 바아(450)는 사용자 또는 다른 기계적 링크를 통하여 전달되는 외력에 의하여 지지 마스크 유니트(400a)의 중심점(O)을 중심으로 회동 가능하다. 이와 같이 지지 마스크 프레임(410a)으로부터 외주를 향하여 연장 형성되는 마스크 회동 바아(450)를 통하여 다른 구성요소, 예를 들어 반도체 소자(40)가 배치되는 웨이퍼 프레임(20)과의 간섭없이 반도체 소자(40)의 장방향 축과 지지 마스크 바아(420)의 길이 방향 사이의 사이각을 원활하게 조정하여 양자의 상대 위치를 조정하는 지지 마스크 정렬 단계(S200)를 원활하게 수행할 수 있다.
마스크 회동부(440)는 지지 마스크 프레임(410a)의 원주 상에 형성되는 개구 내지 홈 구조를 취하는데, 마스크 회동부(440)는 중심점(O)를 따라 동일 반경을 이루는 호상(弧狀)으로 형성된다. 다공성 척(200) 측에 형성되는 마스크 회동 대응부(213)는 마스크 회동부(440)에 가동 가능하게 맞물리어 대응되도록 형성되는데, 도 11에 도시된 바와 같이, 다공성 척(200)의 다공성 척 플레이트(210)의 인접한 외주에 배치되는 다공성 척 플레이트 외주부(211)의 일면 상에는 마스크 회동부(440)의 대응 위치에 돌출 형성된다. 따라서, 마스크 회동 바아(450)에 외력이 가해지는 경우 마스크 회동부(440)와 마스크 회동 대응부(213)의 상호 작용에 의하여 지지 마스크 유니트(400)는 다공성 척(200)의 상부에서 원활하게 회동 가능하다. 또한, 마스크 회동부(440)가 홈/개구 구조로 형성되는 경우 마스크 회동 부(440)의 형성 영역을 조정함으로써 지지 마스크 유니트(400)의 회동 각도 범위를 설정하여 반도체 소자(40)와 지지 마스크 바아(420) 간의 효과적인 상대 위치 조정을 보다 원활하게 수행할 수도 있다.
상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예에서 마스크 회동부는 관통구 구조를 이루고 마스크 회동 대응부는 돌기 구조를 취하는 것으로 도시되는데, 이는 본 발명에 따른 지지 마스크 유니트 및 다공성 척을 구비하는 반도체 장치의 일예일뿐 본 발명이 이에 국한되지 않는다. 또한, 웨이퍼 프레임에 사용되는 테이프가 UV(자외서) 테이프인 경우 상기 실시예에서와 같은 예열 내지 냉각 공정 이외에 자외선을 테이프에 조사하는 UV 조사 공정이 더 구비될 수도 있고, 상기 지지 마스크 바아와 반도체 소자 간의 사이각은 다양한 범위의 값을 가질 수도 있는 등, 지지 마스크 유니트를 구비하는 범위에서 반도체 장치 및 제조 방법의 다양한 변형이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 반도체 장치의 작동 과정을 나타내는 개략적인 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 개략적인 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 작동 상태를 나타내는 개략적인 부분 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 작동 상태를 나타내는 개략적인 부분 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 지지 마스크 유니트와 반도체 소자의 상대 위치 관계를 나타내기 위한 개략적인 상태도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 지지 마스크 유니트의 변형예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 변형된 지지 마스크 유니트의 배치 상태를 나타내는 개략적인 부분 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 작동 과정을 나타내는 반도체 제조 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10...반도체 장치 100...베이스
200...다공성 척 210...다공성 척 플레이트
300...진공 유니트 400...지지 마스크 유니트
410...지지 마스크 프레임 420...지지 마스크 바아
430...지지 마스크 관통구 500...예열 유니트
600...냉각 유니트 700...픽업 유니트

Claims (9)

  1. 테이프 일면 상에 배치된 반도체 소자를 픽업하기 위한 픽업 유니트를 구비하는 반도체 장치로서,
    진공 유니트가 배치되는 베이스;
    일면 상부에 반도체 소자가 배치된 테이프가 배치되고 상기 진공 유니트와 연결되는 다공성 척;
    반도체 소자가 배치된 테이프와 상기 다공성 척 사이로 상기 다공성 척의 일면 상에 배치되고, 지지 마스크 프레임과 상기 지지 마스크 프레임의 내측에 연결 배치되는 지지 마스크 바아와 상기 지지 마스크 바아 사이에 배치되어 반도체 소자가 배치된 테이프와 상기 다공성 척의 일면 간의 유체 소통을 가능하게 하는 지지 마스크 관통구를 구비하는 지지 마스크 유니트;를 구비하는 반도체 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지 마스크 바아와 상기 지지 마스크 관통구는 복수 개가 구비되되, 일렬 교번 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지 마스크 바아의 폭을 a, 상기 지지 마스크 관통구 폭을 b, 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 길이를 l, 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 축과 상기 지지 마스크 바아의 길이 방향 축 간의 사이각을 α라고 할 때, 상기 지지 마스크 바아의 폭(a), 상기 지지 마스크 관통구 폭(b), 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 축과 상기 지지 마스크 바아의 길이 방향 축 간의 사이각(α), 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 길이(l) 간에는
    Figure 112008033314512-PAT00003
    의 관계가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 테이프 일면 상에 배치되는 반도체 소자의 장방향 축과 상기 지지 마스크 바아의 길이 방향 축 간의 사이각(α)은 30° 내지 60°인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 지지 마스크 프레임의 외주 상에는 마스크 회동 바아가 연장 형성되고,
    상기 지지 마스크 프레임의 원주 상에는 마스크 회동부가 형성되고, 상기 다공성 척의 일면으로 상기 마스크 회동부의 대응 위치에는 상기 마스크 회동부와 상대 운동 가능하게 대응되어 맞물리는 마스크 회동 대응부가 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 마스크 회동부는 관통 형성되는 관통구 구조이고, 상기 마스크 회동 대응부는 상기 마스크 회동부에 가동 가능하게 삽입되는 돌기 구조인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  7. 반도체 웨이퍼의 소잉된 반도체 소자가 일면 상에 배치된 테이프가 부착된 웨이퍼 프레임을, 반도체 장치의 진공 유니트와 연결되는 다공성 척에 배치하는 웨이퍼 프레임 배치 단계;
    상기 웨이퍼 프레임과, 상기 웨이퍼 프레임 및 상기 다공성 척 사이에 배치되고 지지 마스크 바아를 구비하는 지지 마스크의 상대 위치를 정렬하는 지지 마스크 정렬 단계;
    상기 진공 유니트를 가동시켜 테이프를 상기 다공성 척 방향으로 당기고 상부에서 반도체 소자를 픽업하는 픽업 이송 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 는 반도체 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 픽업 이송 단계는:
    상기 반도체 장치에 구비되는 예열 유니트가 상기 다공성 척을 통하여 테이프와 열전달을 이루는 예열 단계와,
    상기 진공 유니트가 테이프를 흡인시키는 진공 흡인 단계와,
    상기 반도체 장치의 픽업 유니트가 반도체 소자의 일면을 흡인하여 이송시키는 진공 픽업 운송 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 진공 흡인 단계와 상기 진공 픽업 운송 단계 사이에 상기 다공성 척을 냉각시키는 냉각 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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