KR20150130095A - 반도체 다이 픽업 장치 및 방법 - Google Patents

반도체 다이 픽업 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 다이 픽업 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치는 진공 흡입력을 이용하여 진공스테이지 상의 베이스 필름상에 고정된 다수의 반도체 다이 중 픽업대상 반도체 다이를 픽업하는 반도체 다이 픽업 장치에 있어서, 상기 픽업대상 반도체 다이를 이송시키기 위해 구동장치와 연결되어 상하좌우로 구동되는 트랜스퍼 헤드와; 상기 트랜스퍼 헤드 하단에 형성되고, 진공 펌프와 연결되어 상기 반도체 다이를 진공 흡착하는 콜렉; 및 상기 트랜스퍼 헤드와 결합되어 상기 픽업대상 반도체 다이와 이웃하는 인접 반도체 다이를 압착하여 고정하는 복수의 사이드 다이 홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 다이 픽업 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PICKING UP SEMICONDUCTOR DIE}
본 발명은 반도체 다이 픽업 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼를 소정의 크기로 절단하는 소잉(sawing) 공정이 완료된 반도체 다이(die)를 반도체 다이 픽업 장치를 이용하여 픽업하는 반도체 다이 픽업 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상, 반도체 웨이퍼에는 집적회로를 구성하는 단위 소자인 반도체 다이가 다수개 종횡으로 정연하게 배열되고, 각 반도체 다이 사이에는 스크라이브라인(Scribe Line)이라 일컫는 일정한 축을 가진 영역이 형성되어 있으며, 소잉 공정시 블레이드(Blade)가 이 영역을 지나가며 절단하게 된다.
절단 공정은 먼저 블레이드가 웨이퍼 전체 면의 한쪽 방향의 스크라이브라인을 완전히 절단한 후 웨이퍼가 탑재된 스테이지을 90° 회전시켜 다시 절단된 스크라이브라인과 수직 방향으로 절단함으로써 웨이퍼가 각각의 반도체 다이로 분리되는 공정이다. 이때, 웨이퍼는 각각의 반도체 다이로 분리된 후에도 흐트러지지 않고 정렬상태가 유지될 수 있도록 웨이퍼 하면에 접착력이 있는 접착 테이프가 부착되어 있다. 또한, 블레이드의 고속회전에 의해 웨이퍼 절단 시 블레이드와 웨이퍼의 마찰에 의해 높은 마찰열과 미세한 절단 부스러기 등 오염물질이 발생하게 되며, 마찰열과 절삭 부스러기 등 오염물질을 제거하기 위해 웨이퍼 절단부위에 순수(Distilled Water) 절삭수 및 세척수가 분사된다.
이러한 절단 공정이 종료되면 웨이퍼에서 분리된 반도체 다이들은 다음 공정을 위해 반도체 다이 픽업 장치에 의해 픽업되어 후공정을 위한 반도체 장치로 이송된다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 다이 픽업 장치 및 방법을 나타낸 개략구성도이다.
먼저, 도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 접착 테이프(15)에 의해 고정된 상태에서 진공스테이지(10) 위에 놓인 반도체 다이(16) 위로 진공 흡입관을 갖는 콜렛(collet)(14a)과 이 콜렛(14a)의 일측에 고정된 트랜스퍼 헤드(14b)를 포함하는 픽업부(14)가 이동된다.
픽업부(14)가 이동하여 픽업되는 반도체 다이(16) 위에 위치한다.
다음으로, 픽업부(14)가 하강되어 진공 흡입관을 갖는 콜렛(14a)이 반도체 다이(16)에 접촉된다. 콜렛(14a)은 진공 흡입관을 구비하고 있으므로 반도체 다이(16)를 진공 흡입하여 고정하게 된다. 이때, 반도체 다이(16)는 고착성(adherence)이 있는 접착 테이프(15)에 의해 접착되어 있다.
따라서, 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이 반도체 다이(16)와 접착 테이프 (15)와의 접합을 더욱 분리시키기 위해 플런저 핀(11)을 상승시켜 반도체 다이(16)를 소정 높이만큼 밀어올린다. 이에 따라 반도체 다이(16)는 접착 테이프(15)로부터 충분히 분리되고, 그 후 반도체 다이(16)는 픽업부(14)의 상승에 의해 접착 테이프(15)와 완전히 분리되어 다음 공정을 위하여 이송된다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 반도체 다이 픽업 방법은, 접착 테이프로부터 반도체 다이를 분리하기 위한 주된 힘이 반도체 다이의 하측을 지지하여 상승시키는 플랜저 핀에 의한 것이므로, 접착 테이프의 고착력이 강한 경우 접착 테이프로부터의 분리를 위해 반도체 다이를 상승시키는 과정에서 자체 및 주변의 박막형 반도체 다이의 굽힘 변형으로 내부에 마이크로 크랙(micro crack) 및 데미지(damage)가 발생 될 수 있으며, 손상된 다이가 제품화되었을 경우 제품불량이 초래될 수도 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2005-0113934(2005.12.05.)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술에서의 한계와 단점에 의해 발생되는 다양한 문제점을 실질적으로 보완할 수 있는 반도체 다이 픽업 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은 다이 픽업 진행시 플런지 핀이 업 되는 동안 다이의 벤딩 스트레스를 최소화하고 다이 박리 기능을 향상시킬 수 있는 반도체 다이 픽업 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치는 진공 흡입력을 이용하여 진공스테이지 상의 베이스 필름상에 고정된 다수의 반도체 다이 중 픽업대상 반도체 다이를 픽업하는 반도체 다이 픽업 장치에 있어서, 상기 픽업대상 반도체 다이를 이송시키기 위해 구동장치와 연결되어 상하좌우로 구동되는 트랜스퍼 헤드와; 상기 트랜스퍼 헤드 하단에 형성되고, 진공 펌프와 연결되어 상기 반도체 다이를 진공 흡착하는 콜렉; 및 상기 트랜스퍼 헤드와 결합되어 상기 픽업대상 반도체 다이와 이웃하는 인접 반도체 다이를 압착하여 고정하는 복수의 사이드 다이 홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치에서, 상기 사이드 다이 홀더는 상기 픽업대상 반도체 다이의 4면과 각각 인접하는 인접 반도체 다이를 압착할 수 있는 위치에 4개가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치에서, 상기 사이드 다이 홀더는 상기 픽업대상 반도체 다이의 좌우에 각각 인접하는 인접 반도체 다이를 압착할 수 있는 위치에 2개가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치에서, 상기 사이드 다이 홀더는 상기 트랜스퍼 헤드에 탈착 가능하게 결합 될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 방법은 진공 흡입력을 이용하여 진공스테이지 상의 베이스 필름상에 고정된 다수의 반도체 다이 중 픽업대상 반도체 다이를 픽업하는 반도체 다이 픽업 방법에 있어서, 상기 픽업대상 반도체 다이 상부로 다이 홀더를 구비하는 트랜스퍼 헤드가 이송되는 과정과: 상기 픽업대상 반도체 다이가 상기 트랜스퍼 헤드의 하단에 형성된 콜렛에 접촉되어 진공 흡착되고, 상기 픽업대상 반도체 다이에 이웃하는 인접 반도체 다이가 상기 사이드 다이 홀더에 의해 고정되는 과정; 및 상기 트랜스퍼 헤드와 상기 사이드 다이 홀더의 상승 구동에 의해 상기 픽업대상 반도체 다이가 상기 베이스 필름으로부터 분리되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 다이 픽업 장치는 트랜스퍼 헤드의 좌우 또는 사방에 반도체 다이 픽업 시 픽업대상 반도체 다이의 좌우 또는 사방에 인접하여 위치하는 인접 반도체 다이를 눌러주는 사이드 다이 홀더를 구비함으로써 픽업대상 반도체 다이의 픽업성능을 개선하고 주변의 반도체 다이가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 다이 픽업 장치에 의하면 반도체 소자의 고집적화와 초박막화에 따른 반도체 다이 픽업시의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 다이 픽업 방법에 의하면, 반도체 다이 픽업시 사이드 다이 홀더로 픽업대상 반도체 다이의 좌우 또는 사방에 인접하여 위치하는 인접 반도체 다이를 고정시킨 다음 플런저 핀을 상승시킴으로써 반도체 다이 가장자리에서 베이스 필름과 접착제필름의 선박리 기능이 개선되며 이에 따라 반도체 다이의 픽업성능을 개선하고 주변의 반도체 다이가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 다이 픽업 방법에 의하면, 반도체 소자의 고집적화와 초박막화에 따른 반도체 다이 픽업시의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 다이 픽업 장치 및 방법을 나타낸 개략구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 다이 픽업 장치(100)는 트랜스퍼 헤드(110)와, 콜렛(120)과, 사이드 다이 홀더(130)와, 진공스테이지(140)과, 플런저 핀(150) 및 플런저(160)를 포함한다.
상기 트랜스퍼 헤드(110)는 상하 좌우로 구동되어 반도체 다이(200)를 픽업하기 위한 것으로, 하단에 형성된 콜렛(120)이 진공 펌프와 연결되어 내부의 공기가 외부로 배출됨으로써 물체를 흡착할 수 있는 진공 흡입력을 갖게 된다. 트랜스퍼 헤드(110)는 콜렛(120)의 진공 흡입력을 이용하여 진공스테이지(140) 상의 베이스 필름(220)에 접착테이프(210)에 의해 고정된 반도체 다이(200)를 픽업한 후 후공정을 위한 반도체 장치로 이송시키는 역할을 한다. 여기서, 트랜스퍼 헤드(110)는 다수의 반도체 다이(200)의 위치가 입력된 제어 프로그램의 경로를 따라 이동되면서 반도체 다이(200)를 낱장씩 이동시킨다.
한편, 반도체 다이(200)는 접착 테이프(210)에 하면이 접착된 상태로 베이스 플름(220)에 고정된 상태로서, 웨이퍼의 소잉(Sawing) 공정을 통해 제작되었다.
상기 콜렛(120)은 진공 펌프(미도시)와 연결되고 트랜스퍼 헤드(110) 하단에 형성되어 트랜스퍼 헤드(110)가 반도체 다이(200)를 픽업할 때 반도체 다이(200)를 진공 흡입력에 의해 진공 흡착한다. 여기서, 콜렛(120)은 반도체 다이(200)와 접촉 시 반도체 다이(200) 상에 스크래치(Scratch)를 유발시키지 않는 재질이며, 열 전도 효율이 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 사이드 다이 홀더(130)는 트랜스퍼 헤드(110)의 4면 또는 좌우에 형성되어 트랜스퍼 헤드(110)가 반도체 다이(200)를 픽업할 때 픽업대상 반도체 다이의 4면 또는 좌우에 인접하여 위치하는 인접 반도체 다이(201, 202)를 눌러서 고정하기 위한 것이다. 이러한 사이드 다이 홀더(130)는 트랜스퍼 헤드(110)에 탈착 가능하게 결합 될 수 있고, 콜렛(120)과 마찬가지로 인접 반도체 다이(201, 202)와 접촉 시 인접 반도체 다이(201, 202) 상에 스크래치를 유발시키지 않는 재질이 바람직하다.
상기 진공스테이지(140)는 진공 펌프(미도시)와 연결되어 진공 펌프 구동 시 내부의 공기가 외부로 배출되는 구조로서, 그 내부에는 다수 개의 플런저 핀(150)이 상면에 형성된 플런저(160)가 구비되어 있다.
상기 플런저 핀(150)은 플런저(160)에 의해 지지되며, 반도체 다이(200)의 하측을 지지하여 상승시킨다.
상기 플런저(160)는 플런저 핀(150)을 지지하며, 이러한 플런저(160)는 실린더(미도시) 등에 의해 상승 또는 하강 구동되어 플런저 핀(150)을 상하로 이동시킨다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 장치는 트랜스퍼 헤드의 좌우 또는 사방에 반도체 다이 픽업 시 픽업대상 반도체 다이의 좌우 또는 사방에 인접하여 위치하는 반도체 다이를 눌러주는 사이드 다이 홀더를 구비함으로써 픽업대상 반도체 다이의 픽업성능을 개선하고 주변의 반도체 다이가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 반도체 소자의 고집적화와 초박막화에 따른 반도체 다이 픽업시의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 반도체 다이 픽업 장치를 이용하여 반도체 다이를 픽업하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 과정을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3a는 반도체 다이 픽업 장치의 트랜스퍼 헤드(110)와 사이드 다이 홀더(130)가 반도체 다이 상부로 이송된 상태를 나타낸다.
다음으로, 도 3b는 트랜스퍼 헤드(110)의 하단에 형성된 콜렛(120)이 반도체 다이(200)와 접촉되어 진공 흡착된 상태를 나타낸 도면으로, 이때 사이드 다이 홀더(130)는 픽업하고자 하는 반도체 다이(200) 좌우 또는 사방에 인접하여 위치하는 반도체 다이(201, 202)와 접촉된다.
다음으로, 도 3c는 진공스테이지(140) 내부에 설치된 플런저 핀(150)이 플런저(160)의 상승 구동에 의해 진공스테이지(140)로부터 일정 높이까지 상승된 상태를 나타낸다.
이때, 플런저 핀(150)은 베이스 필름(220)으로부터 반도체 다이(200)를 쉽게 분리할 수 있도록 최대한 높이 상승하되, 접착테이프(210)의 고착력에 의해 플런저 핀(150)이 반도체 다이(200)의 후면에 압력을 가하여 손상시키지 않을 정도로 한다.
또한, 사이드 다이 홀더(130)로 반도체 다이(200) 주변의 다른 반도체 다이 즉, 인접 반도체 다이(201, 202)를 고정한다.
도 3c에서, 사이드 다이 홀더(130)에 의해 반도체 다이(200) 가장자리부위(점선 원 부분)에서 베이스 필름(220)과 접착테이프(210) 사이의 선박리 기능이 개선됨을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 3d는 반도체 다이(200)와 베이스 필름(220)을 완전히 분리하기 위해 트랜스퍼 헤드(110)와 사이드 다이 홀더(130)를 상승시킨(들어올린) 상태를 나타낸다. 콜렛(120)이 반도체 다이(200)를 진공 흡입력에 의해 단단히 고정하고 있으므로 트랜스퍼 헤드(110) 상승시킴에 따라 반도체 다이(200)도 함께 상승하게 되어 베이스 필름(220)과 완전히 분리된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 다이 픽업 방법은 반도체 다이 픽업시 사이드 다이 홀더로 픽업대상 반도체 다이의 좌우 또는 사방에 인접하여 위치하는 인접 반도체 다이를 고정시킨 다음 플런저 핀을 상승시킴으로써 반도체 다이 가장자리에서 베이스 필름과 접착제필름의 선박리 기능이 개선되며 이에 따라 반도체 다이의 픽업성능을 개선하고 주변의 반도체 다이가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 반도체 소자의 고집적화와 초박막화에 따른 반도체 다이 픽업시의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 반도체 다이 픽업 장치
110 : 트랜스퍼 헤드 120 : 콜렛
130 : 사이드 다이 홀더 140 : 진공스테이지
150 : 플런저 핀 160 : 플런저
200 : 반도체 다이 210 : 접착테이프
220 : 베이스 필름

Claims (5)

  1. 진공 흡입력을 이용하여 진공스테이지 상의 베이스 필름상에 고정된 다수의 반도체 다이 중 픽업대상 반도체 다이를 픽업하는 반도체 다이 픽업 장치에 있어서,
    상기 픽업대상 반도체 다이를 이송시키기 위해 구동장치와 연결되어 상하좌우로 구동되는 트랜스퍼 헤드와;
    상기 트랜스퍼 헤드 하단에 형성되고, 진공 펌프와 연결되어 상기 반도체 다이를 진공 흡착하는 콜렉; 및
    상기 트랜스퍼 헤드와 결합되어 상기 픽업대상 반도체 다이와 이웃하는 인접 반도체 다이를 압착하여 고정하는 복수의 사이드 다이 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 다이 픽업 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 다이 홀더는 상기 픽업대상 반도체 다이의 4면과 각각 인접하는 인접 반도체 다이를 압착할 수 있는 위치에 4개가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 다이 픽업 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 다이 홀더는 상기 픽업대상 반도체 다이의 좌우에 각각 인접하는 인접 반도체 다이를 압착할 수 있는 위치에 2개가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 다이 픽업 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 다이 홀더는 상기 트랜스퍼 헤드에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 다이 픽업 장치.
  5. 진공 흡입력을 이용하여 진공스테이지 상의 베이스 필름상에 고정된 다수의 반도체 다이 중 픽업대상 반도체 다이를 픽업하는 반도체 다이 픽업 방법에 있어서,
    상기 픽업대상 반도체 다이 상부로 다이 홀더를 구비하는 트랜스퍼 헤드가 이송되는 과정과:
    상기 픽업대상 반도체 다이가 상기 트랜스퍼 헤드의 하단에 형성된 콜렛에 접촉되어 진공 흡착되고, 상기 픽업대상 반도체 다이에 이웃하는 인접 반도체 다이가 사이드 다이 홀더에 의해 고정되는 과정; 및
    상기 트랜스퍼 헤드와 상기 사이드 다이 홀더의 상승 구동에 의해 상기 픽업대상 반도체 다이가 상기 베이스 필름으로부터 분리되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 다이 픽업 방법.
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