KR20150055234A - 본딩 헤드 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치 - Google Patents

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Abstract

다이를 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함하는 다이 본딩 장치에 있어서, 상기 본딩 헤드는, 상기 다이를 이송하기 위한 구동부에 장착되며 적어도 하나의 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 본체와, 상기 본체의 하부면에 장착되는 판상의 히터와, 및 상기 히터의 하부면에 장착되며 진공압을 이용하여 상기 다이를 파지하기 위한 콜릿을 포함한다. 상기 본체에는 상기 냉각 채널과 연결되는 냉각 유로들이 형성되며, 상기 냉각 유로들은 상기 히터를 냉각시키기 위하여 상기 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 공급 및 회수하는 냉각 모듈과 연결된다.

Description

본딩 헤드 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치{BONDING HEAD AND DIE BONDING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 본딩 헤드 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 웨이퍼로부터 다이를 픽업하여 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드와 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 다이 본딩 공정에서는 소잉 공정을 통해 개별화된 다이들을 인쇄회로기판, 리드 프레임 등과 같은 기판 상에 본딩하기 위하여 웨이퍼로부터 상기 다이들을 픽업하여 상기 기판 상에 본딩하는 본딩 헤드가 사용될 수 있다. 상기 본딩 헤드는 진공압을 이용하여 다이를 픽업하기 위한 콜릿과 상기 콜릿이 장착되는 본체를 구비할 수 있으며, 상기 다이를 이동시키기 위한 구동부에 장착될 수 있다.
한편, 상기 본딩 헤드는 상기 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위하여 상기 다이를 가열할 수 있으며, 이를 위하여 히터를 포함할 수 있다. 일 예로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0007657호에는 세라믹 히터 어셈블리와 본딩 툴을 구비하는 전자부품 실장 장치가 개시되어 있다.
특히, 상기 본딩 툴은 상기 세라믹 히터 어셈블리에 장착되며, 상기 세라믹 히터 어셈블리는 세라믹 히터가 내장된 히터 베이스를 포함한다. 상기 히터 베이스와 본딩 툴에는 상기 히터 베이스를 냉각하기 위한 제1 냉각 유로와 상기 본딩 툴을 냉각시키기 위한 제2 냉각 유로가 구비된다. 상기 제1 및 제2 냉각 유로들에는 냉매로서 공기가 공급될 수 있으며, 상기 공기는 상기 제1 및 제2 냉각 유로들로부터 외부로 배출된다.
상기와 같은 종래 기술에 따르면, 상기 히터 베이스와 본딩 툴을 냉각시키기 위한 공기는 상기 히터 베이스와 상기 본딩 툴로부터 상기 다이 본딩 공정이 수행되는 공정 챔버 내부로 배출되므로, 상기 배출된 공기에 의해 상기 공정 챔버 내부에서 파티클 비산이 발생될 수 있으며, 이에 의해 상기 웨이퍼와 기판 등이 상기 파티클에 의해 오염될 수 있다.
또한, 상기 공기를 이용하여 상기 히터 베이스와 상기 본딩 툴을 전체적으로 냉각시키는 구성이므로, 상기 히터 베이스와 상기 본딩 툴을 냉각시키는데 상당한 시간이 소요될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이 본딩 공정의 생산성이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다이 본딩 공정이 수행되는 공정 챔버 내부의 오염을 감소시키고 본딩 헤드의 온도 조절에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 본딩 헤드를 제공하는데 일 목적이 있다.
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 본딩 헤드를 포함하는 다이 본딩 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드에 있어서, 상기 본딩 헤드는 상기 다이를 이송하기 위한 구동부에 장착되며 적어도 하나의 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 본체와, 상기 본체의 하부면에 장착되는 판상의 히터와, 상기 히터의 하부면에 장착되며 진공압을 이용하여 상기 다이를 파지하기 위한 콜릿을 포함할 수 있다. 이때, 상기 본체에는 상기 냉각 채널과 연결되며 상기 히터를 냉각시키기 위하여 상기 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 공급 및 회수하는 냉각 유로들이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본체의 하부면에는 제1 냉각 채널과 제2 냉각 채널이 형성될 수 있으며, 상기 냉각 유로들은, 상기 제1 및 제2 냉각 채널들과 연결된 제1 및 제2 공급 유로들과, 상기 제1 및 제2 냉각 채널들과 연결된 제1 및 제2 회수 유로들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 냉각 채널들은 상기 히터의 중심 부위를 기준으로 양측에 각각 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 히터와 상기 콜릿에는 서로 연결되는 관통공들이 각각 구비될 수 있으며, 상기 본체에는 상기 히터의 관통공과 연결되는 진공 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 히터의 하부면에는 상기 콜릿을 진공 흡착하기 위하여 적어도 하나의 진공 채널이 구비될 수 있으며, 상기 본체에는 상기 진공 채널과 연결되는 진공 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 히터의 하부면에는 상기 히터의 중심 부위를 감싸는 내측 진공 채널과, 상기 내측 진공 채널을 감싸는 외측 진공 채널이 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본체에는 상기 내측 및 외측 진공 유로와 각각 연결되는 내측 및 외측 진공 유로들이 구비될 수 있으며, 상기 내측 및 외측 진공 유로들은 상기 히터의 중심 부위를 기준으로 양측에 각각 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 히터의 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본체는 상기 구동부에 장착되는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 하부에 장착되며 상기 냉각 채널이 형성된 단열 블록을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본체는 상기 구동부에 장착되는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 하부에 장착되는 단열 블록과, 상기 단열 블록의 하부면에 장착되며 상기 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 스페이서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉각 채널에는 복수의 냉각핀들이 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 스페이서의 상부면에는 상부 냉각 채널이 형성될 수 있으며, 상기 냉각 채널과 상부 냉각 채널은 관통공들에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함하는 다이 본딩 장치에 있어서, 상기 본딩 헤드는, 상기 다이를 이송하기 위한 구동부에 장착되며 적어도 하나의 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 본체와, 상기 본체의 하부면에 장착되는 판상의 히터와, 상기 히터의 하부면에 장착되며 진공압을 이용하여 상기 다이를 파지하기 위한 콜릿을 포함할 수 있다. 이때, 상기 본체에는 상기 냉각 채널과 연결되는 냉각 유로들이 형성될 수 있으며, 상기 냉각 유로들은 상기 히터를 냉각시키기 위하여 상기 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 공급 및 회수하는 냉각 모듈과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉각 모듈은 상기 냉각 유체로서 공기를 사용할 수 있으며, 상기 공기의 공급 및 회수를 위한 공급 배관 및 회수 배관을 통해 상기 냉각 유로들과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉각 모듈은 상기 공기의 회수를 위하여 상기 회수 배관에 연결되는 배기 유닛을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩 헤드의 히터를 냉각시키기 위한 냉각 유체가 냉각 모듈에 의해 회수될 수 있으므로 종래 기술과 비교하여 다이 본딩 공정이 수행되는 공정 챔버의 내부 오염이 크게 감소될 수 있다.
또한, 상기 히터가 단열 블록에 의해 열적으로 고립될 수 있으므로 히터 베이스와 본딩 툴을 전체적으로 냉각시키는 종래 기술에 비하여 상기 냉각 유체를 이용하여 상기 히터만 냉각시키는 구성이므로 상기 히터의 냉각 속도가 크게 향상될 수 있다.
특히, 상대적으로 열전도도가 높은 스페이서의 하부면에 상기 히터를 장착하고 상기 스페이서에 냉각 채널들을 형성함으로서 상기 히터의 냉각 속도가 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 절단선 Ⅲ'-Ⅲ"에 의해 획득된 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 히터를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 본체를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 본체를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 본체를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 스페이서를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 스페이서를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 헤드 교체 장치 및 이를 포함하는 다이 본딩 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치(10)는 소잉 공정을 통해 개별화된 다이들로 이루어진 웨이퍼(20)로부터 상기 다이들(30)을 픽업하여 인쇄회로기판, 리드 프레임 등과 같은 기판(40) 상에 본딩하기 위하여 사용될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 다이들(30)은 다이싱 필름(미도시)에 부착된 상태로 제공될 수 있으며, 상기 다이싱 필름은 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(미도시)에 장착될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 다이들(30)은 다이 이젝팅 유닛(미도시)에 의해 선택적으로 상기 다이싱 필름으로부터 분리될 수 있으며, 본딩 헤드(100)에 의해 픽업될 수 있다. 특히, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 본딩 헤드(100)가 장착되는 구동부(구동부)를 포함할 수 있으며, 상기 구동부는 상기 본딩 헤드(100)를 이용하여 상기 다이(30)를 픽업하고 상기 픽업된 다이(30)를 상기 기판(40) 상에 본딩하기 위하여 이동시킬 수 있다. 일 예로서, 상기 구동부는 직교 좌표 로봇 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본딩 헤드(100)는 상기 구동부에 장착되는 본체(110)와, 상기 본체(110)의 하부면에 장착되는 판상의 히터(140) 및 상기 히터(140)의 하부면에 장착되어 상기 다이(30)를 픽업하기 위한 콜릿(150)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 히터(140)로는 전기저항열선을 포함하는 세라믹 히터가 사용될 수 있다.
상기 본체(110)는 상기 구동부에 장착되는 고정 블록(112)과 상기 고정 블록(112)의 하부에 장착되는 단열 블록(114)을 포함할 수 있다. 상기 단열 블록(114)은 상기 히터(140)로부터 상기 고정 블록(112)으로의 열전달을 방지하기 위하여 사용될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 단열 블록(114)은 볼트 등의 체결 부재를 이용하여 상기 고정 블록(112)에 장착될 수 있다. 결과적으로, 상기 히터(140)는 상기 단열 블록(114)에 의해 열적으로 고립될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 히터(140)는 볼트 등의 체결 부재를 이용하여 상기 본체(110)의 하부면 즉 상기 단열 부재(114)의 하부면에 장착될 수 있으며, 상기 다이(30)를 상기 기판(40) 상에 본딩하기 위하여 상기 다이(30)를 가열할 수 있다. 예를 들면, 상기 본딩 헤드(100)는 상기 다이(30)를 가열하여 상기 기판(40) 상에 열압착할 수 있다. 상기 콜릿(150)은 상기 다이(30)의 픽업 및 이송을 위하여 상기 다이(30)를 파지할 수 있으며, 본딩 툴로서 기능할 수 있다. 일 예로서, 상기 콜릿(150)은 진공압을 이용하여 상기 다이(30)를 진공 흡착할 수 있으며, 상기 다이(30)를 가압하여 상기 기판(40) 상에 본딩할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 절단선 Ⅲ'-Ⅲ"에 의해 획득된 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 히터를 설명하기 위한 개략적인 m 저면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 히터(140)와 콜릿(150)에는 서로 연결되는 관통공들(142,152)이 각각 구비될 수 있으며, 상기 본체(110)에는 상기 히터(140)의 관통공과 연결되는 제1 진공 유로(116)가 구비될 수 있다. 일 예로서, 도시된 바와 같이 상기 히터(140)와 콜릿(150)의 중앙 부위들에는 서로 연결되는 관통공들(142,152)이 구비될 수 있으며, 상기 제1 진공 유로(116)는 상기 본체(110)의 중앙 부위 즉 상기 고정 블록(112)과 상기 단열 블록(114)의 중앙 부위를 관통하여 형성될 수 있다.
상세히 도시되지는 않았으나, 상기 제1 진공 유로(116)는 진공 펌프와 밸브 등을 포함하는 진공 모듈(160; 도 1 참조)과 연결될 수 있으며, 상기 본딩 헤드(100)는 상기 진공 모듈(160)로부터 제공되는 진공을 이용하여 상기 다이(30)를 파지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 콜릿(150)은 진공압을 이용하여 상기 히터(140)의 하부면에 장착될 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(140)의 하부면에는 상기 콜릿(150)을 진공 흡착하기 위한 진공 채널이 구비될 수 있으며, 상기 본체(110)에는 상기 진공 채널과 연결되는 제2 진공 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 히터(140)의 하부면에는 상기 히터(140)의 중심 부위를 감싸는 내측 진공 채널(144)과 상기 내측 진공 채널(144)을 감싸는 외측 진공 채널(146)이 구비될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 상기 내측 및 외측 진공 채널들(144,146)이 대략 사각 링 형태를 갖고 있으나, 상기 내측 및 외측 진공 채널들(144,146)의 형상은 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
또한, 도시된 바와 같이 상기 본체(110)에는 상기 내측 진공 채널(144)과 연결되는 내측 진공 유로(118)와 상기 외측 진공 채널(146)과 연결되는 외측 진공 유로(120)가 구비될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 내측 및 외측 진공 유로들(118,120)은 상기 진공 모듈(160)과 연결될 수 있으며, 상기 히터(140)에는 상기 내측 및 외측 진공 유로들(118,120)과 상기 내측 및 외측 진공 채널들(144,146)을 연결하는 관통공들이 구비될 수 있다. 특히, 상기 내측 및 외측 진공 유로들(118,120)은 상기 히터(140)에 진공압을 균일하게 인가하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 상기 히터(140)의 중심 부위를 기준으로 양측에 각각 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 히터(140)의 하부면에는 대략 링 형태를 갖는 하나의 진공 채널(미도시)이 구비될 수도 있으며, 또한 대략 나선 형태를 갖는 진공 채널(미도시)이 구비될 수도 있다.
도 5는 도 1에 도시된 본체를 설명하기 위한 개략적인 저면도이고, 도 6은 도 1에 도시된 본체를 설명하기 위한 개략적인 정면도이며, 도 7은 도 1에 도시된 본체를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 본체(110)의 하부면 즉 상기 단열 부재(114)의 하부면에는 상기 히터(140)를 냉각시키기 위한 냉각 채널이 구비될 수 있다. 상기 냉각 채널은 상기 단열 부재(114)의 하부면에 장착되는 상기 히터(140)의 상부면과 접할 수 있으며 상기 냉각 채널을 통해 흐르는 냉각 유체에 의해 상기 히터(140)가 냉각될 수 있다.
상기 본체(110)에는 상기 냉각 채널과 연결되며 상기 히터(140)를 냉각시키기 위하여 상기 냉각 채널을 통해 상기 냉각 유체를 공급 및 회수하는 냉각 유로들이 구비될 수 있으며, 상기 냉각 유로들은 공급 및 회수 배관들을 통해 냉각 모듈(도 1 참조)과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도시된 바와 같이 상기 단열 부재(114)의 하부면에는 제1 냉각 채널(122)과 제2 냉각 채널(124)이 구비될 수 있으며, 상기 냉각 유로들은 상기 제1 및 제2 냉각 채널들(122,124)과 연결된 제1 및 제2 공급 유로들(126,130)과 상기 제1 및 제2 냉각 채널들(122,124)과 연결된 제1 및 제2 회수 유로들(128,132)을 포함할 수 있다.
특히, 상기 제1 및 제2 냉각 채널들(122,124)은 상기 히터(140)를 균일하게 냉각시키기 위하여 상기 히터(140)의 중심 부위를 기준으로 양측에 각각 배치될 수 있다. 또한 상기 제1 및 제2 냉각 채널들(122,124)과 상기 히터(140)가 접하는 면적들은 서로 동일하게 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 도시된 바에 의하면 하나의 제1 냉각 채널(122)과 하나의 제2 냉각 채널(124)이 사용되고 있으나, 복수의 제1 냉각 채널들과 복수의 제2 냉각 채널들이 사용될 수도 있다. 추가적으로, 도시된 바에 의하면, 상기 제1 및 제2 냉각 채널들(122,124)은 각각 일 방향으로 연장되고 있으나, 이와 다르게 상기 제1 및 제2 냉각 채널들은 각각 사행 구조를 가질 수도 있다.
일 예로서, 상기 냉각 유체로는 건조 공기가 사용될 수 있다. 이 경우 상기 냉각 모듈(170)은 유량 제어 밸브(미도시)를 통해 상기 건조 공기의 공급량을 조절할 수 있으며, 또한 상기 건조 공기 내의 불순물들을 제거하기 위한 필터(미도시)를 구비할 수 있다. 추가적으로, 상기 냉각 모듈(170)은 상기 건조 공기의 회수를 용이하게 하고 상기 히터(140)의 냉각 속도를 향상시키기 위하여 펌프 또는 팬 등과 같은 배기 유닛(미도시)을 구비할 수 있으며, 상기 배기 유닛은 상기 회수 배관들을 통해 회수된 건조 공기를 상기 다이 본딩 장치(10)의 외부로 배출할 수 있다.
다른 예로서, 상기 냉각 유체로서 건조 공기가 사용되는 경우 상기 냉각 모듈(170)은 상기 건조 공기를 냉각시킬 수 있으며, 상기 냉각된 건조 공기를 상기 제1 및 제2 냉각 채널들(122,124)을 통해 흐르도록 상기 제1 및 제2 공급 유로들(126,130)과 상기 제1 및 제2 회수 유로들(128,132)을 통해 공급 및 회수할 수 있다. 예를 들면, 상기 건조 공기는 상기 냉각 모듈(170)에 의해 마이너스 수 내지 수십 ℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있으며, 이 경우 상기 건조 공기는 결로 현상을 방지하기 위하여 상기 건조 공기의 냉각 온도보다 낮은 이슬점을 갖는 것이 바람직하다.
또 다른 예로서, 냉각수, 브라인(brine) 등과 같은 액상의 냉각 유체가 사용될 수도 있으며, 이 경우 상기 냉각 모듈(170)은 상기 제1 및 제2 공급 유로들(126,130)과 상기 냉각 채널들(122,124) 및 상기 제1 및 제2 회수 유로들(128,132)을 통해 상기 냉각 유체를 순환시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 히터(140)와 냉각 모듈(170)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 본딩 헤드(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 히터(140)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(180)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 온도 센서(180)에 의해 측정된 상기 히터의 온도에 따라 상기 냉각 모듈(170)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로서, 상기 온도 센서(180)로는 열전대(Thermocouple)가 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 측면도이며, 도 9는 도 8에 도시된 스페이서를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 본체(110)는 상기 단열 블록(114)의 하부면에 결합되는 스페이서(134)를 포함할 수 있다. 상기 스페이서(134)는 상기 히터(140)의 냉각 속도를 향상시키기 위하여 상대적으로 열전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 스페이서(134)의 하부면에 상기 제1 및 제2 공급 유로들(126,130) 및 상기 제1 및 제2 회수 유로들(128,132)과 연결되는 냉각 채널들(136,138)이 구비될 수 있다.
예를 들면, 상기 스페이서(134)는 열전도도가 높은 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 및 제2 공급 유로들(126,130) 및 상기 제1 및 제2 회수 유로들(128,132)은 상기 스페이서(134)를 관통하여 상기 냉각 채널들(136,138)과 연결될 수 있다.
특히, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 냉각 채널들(136,138)에는 냉각 속도를 향상시키기 위하여 복수의 냉각핀들(139)이 구비될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 측면도이며, 도 11은 도 10에 도시된 스페이서를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 본체(110)는 상기 단열 블록(114)의 하부면에 결합되는 스페이서(134A)를 포함할 수 있으며, 상기 스페이서(134A)의 하부면 및 상부면에는 하부 냉각 채널들(136A,138A)과 상부 냉각 채널들(136B,138B)이 구비될 수 있다.
상기 하부 냉각 채널들(136A,138A)과 상부 냉각 채널들(136B,138B)은 상기 제1 및 제2 공급 유로들(126,130) 및 상기 제1 및 제2 회수 유로들(128,132)과 연결될 수 있으며, 특히 상기 스페이서(134A)에는 상기 하부 냉각 채널들(136A,138A)과 상부 냉각 채널들(136B,138B)을 수직 방향으로 연결하는 관통공들이 구비될 수 있다.
예를 들면, 상기 스페이서(134A)는 상기 히터(140)의 냉각 속도를 향상시키기 위하여 상대적으로 열전도도가 높은 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 특히, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 하부 냉각 채널들(136A,136B) 및 상부 냉각 채널들(138A,138B)에는 냉각 속도를 향상시키기 위하여 복수의 냉각핀들(139A,139B)이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩 헤드(100)의 히터(140)를 냉각시키기 위한 냉각 유체가 냉각 모듈(170)에 의해 회수될 수 있으므로 종래 기술과 비교하여 다이 본딩 공정이 수행되는 공정 챔버의 내부 오염이 크게 감소될 수 있다.
또한, 상기 히터(140)가 단열 블록(114)에 의해 열적으로 고립될 수 있으므로 히터 베이스와 본딩 툴을 전체적으로 냉각시키는 종래 기술에 비하여 상기 냉각 유체를 이용하여 상기 히터(140)만 냉각시키는 구성이므로 상기 히터(140)의 냉각 속도가 크게 향상될 수 있다.
특히, 상대적으로 열전도도가 높은 스페이서(134)의 하부면에 상기 히터(140)를 장착하고 상기 스페이서(134)에 냉각 채널들(136,138)을 형성함으로서 상기 히터(140)의 냉각 속도가 더욱 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 다이 본딩 장치 20 : 웨이퍼
30 : 다이 40 : 기판
100 : 본딩 헤드 110 : 본체
112 : 고정 블록 114 : 단열 블록
116 : 제1 진공 유로 118 : 내측 진공 유로
120 : 외측 진공 유로 122,124 : 냉각 채널
126,130 : 공급 유로 128,132 : 회수 유로
134 : 스페이서 136,138 : 냉각 채널
139 : 냉각핀 140 : 히터
142 : 관통공 144 : 내측 진공 채널
146 : 외측 진공 채널 150 : 콜릿
152 : 관통공 160 : 진공 모듈
170 : 냉각 모듈 180 : 온도 센서

Claims (15)

  1. 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드에 있어서,
    상기 다이를 이송하기 위한 구동부에 장착되며 적어도 하나의 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 본체;
    상기 본체의 하부면에 장착되는 판상의 히터; 및
    상기 히터의 하부면에 장착되며 진공압을 이용하여 상기 다이를 파지하기 위한 콜릿을 포함하되,
    상기 본체에는 상기 냉각 채널과 연결되며 상기 히터를 냉각시키기 위하여 상기 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 공급 및 회수하는 냉각 유로들이 형성되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체의 하부면에는 제1 냉각 채널과 제2 냉각 채널이 형성되며,
    상기 냉각 유로들은,
    상기 제1 및 제2 냉각 채널들과 연결된 제1 및 제2 공급 유로들; 및
    상기 제1 및 제2 냉각 채널들과 연결된 제1 및 제2 회수 유로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 냉각 채널들은 상기 히터의 중심 부위를 기준으로 양측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 히터와 상기 콜릿에는 서로 연결되는 관통공들이 각각 구비되며,
    상기 본체에는 상기 히터의 관통공과 연결되는 진공 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 히터의 하부면에는 상기 콜릿을 진공 흡착하기 위하여 적어도 하나의 진공 채널이 구비되며,
    상기 본체에는 상기 진공 채널과 연결되는 진공 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 히터의 하부면에는 상기 히터의 중심 부위를 감싸는 내측 진공 채널과, 상기 내측 진공 채널을 감싸는 외측 진공 채널이 구비되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 본체에는 상기 내측 및 외측 진공 유로와 각각 연결되는 내측 및 외측 진공 유로들이 구비되며, 상기 내측 및 외측 진공 유로들은 상기 히터의 중심 부위를 기준으로 양측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 히터의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 본체는,
    상기 구동부에 장착되는 고정 블록; 및
    상기 고정 블록의 하부에 장착되며 상기 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 단열 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 본체는,
    상기 구동부에 장착되는 고정 블록;
    상기 고정 블록의 하부에 장착되는 단열 블록; 및
    상기 단열 블록의 하부면에 장착되며 상기 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  11. 제10항에 있어서, 상기 냉각 채널에는 복수의 냉각핀들이 구비되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  12. 제10항에 있어서, 상기 스페이서의 상부면에는 상부 냉각 채널이 형성되며, 상기 냉각 채널과 상부 냉각 채널은 관통공들에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드.
  13. 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함하는 다이 본딩 장치에 있어서,
    상기 본딩 헤드는, 상기 다이를 이송하기 위한 구동부에 장착되며 적어도 하나의 냉각 채널이 형성된 하부면을 갖는 본체; 상기 본체의 하부면에 장착되는 판상의 히터; 및 상기 히터의 하부면에 장착되며 진공압을 이용하여 상기 다이를 파지하기 위한 콜릿을 포함하되,
    상기 본체에는 상기 냉각 채널과 연결되는 냉각 유로들이 형성되며, 상기 냉각 유로들은 상기 히터를 냉각시키기 위하여 상기 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 공급 및 회수하는 냉각 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 냉각 모듈은 상기 냉각 유체로서 공기를 사용하며, 상기 공기의 공급 및 회수를 위한 공급 배관 및 회수 배관을 통해 상기 냉각 유로들과 연결되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 냉각 모듈은 상기 공기의 회수를 위하여 상기 회수 배관에 연결되는 배기 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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