KR20210003422A - 스테이지 유닛 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치 - Google Patents

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KR20210003422A
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nozzle
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김응석
정병호
채홍기
이재경
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세메스 주식회사
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Abstract

다이 본딩 장치가 개시된다. 상기 다이 본딩 장치는, 기판을 지지하기 위한 스테이지 유닛과, 상기 기판 상에 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함하며, 상기 스테이지 유닛은, 상기 기판을 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 구비된 기판 스테이지와, 상기 기판 스테이지의 상부에 배치되며 상기 기판 스테이지 상의 기판 상에 에어 또는 가스를 분사하여 상기 기판을 상기 기판 스테이지의 상부면에 밀착시키기 위한 분사 노즐과, 상기 기판의 휨 상태를 검출하기 위한 센싱부와, 상기 센싱부의 검출 결과에 따라 상기 분사 노즐의 위치를 조절하기 위해 상기 분사 노즐을 이동시키는 노즐 구동부를 포함한다.

Description

스테이지 유닛 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치{Stage unit and die bonding apparatus including the same}
본 발명의 실시예들은 스테이지 유닛 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 소자들의 제조 공정에서 인쇄회로기판, 리드 프레임, 등과 같은 기판을 지지하기 위한 스테이지 유닛과 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼는 다이싱 공정을 통해 복수의 다이들로 분할될 수 있으며, 상기 다이들은 본딩 공정을 통해 리드 프레임, 인쇄회로기판 등과 같은 기판 상에 본딩될 수 있다.
상기 웨이퍼는 다이싱 테이프에 부착된 상태로 다이 본딩 공정으로 이송될 수 있으며, 상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지와, 상기 다이싱 테이프로부터 상기 다이들을 분리시키기 위한 다이 이젝터와, 상기 기판을 지지하기 위한 스테이지 유닛과, 상기 다이들을 상기 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함할 수 있다.
상기 기판은 매거진으로부터 인출된 후 기판 이송 유닛에 의해 상기 기판 상으로 이송될 수 있다. 상기 스테이지 유닛은 상기 기판을 진공 흡착하기 위한 복수의 진공홀들이 구비된 기판 스테이지와 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 기판에 휨(warpage)이 발생된 경우 상기 기판이 상기 기판 스테이지 상에 안정적으로 파지되지 않는 문제점이 발생될 수 있으며, 이에 의해 본딩 불량이 발생될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0060254호 (공개일자 2018년 06월 07일) 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0019286호 (공개일자 2019년 02월 27일)
본 발명의 실시예들은 휨이 발생된 기판의 경우에도 안정적으로 진공 흡착할 수 있는 스테이지 유닛과 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스테이지 유닛은, 기판을 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 구비된 기판 스테이지와, 상기 기판 스테이지의 상부에 배치되며 상기 기판 스테이지 상의 기판 상에 에어 또는 가스를 분사하여 상기 기판을 상기 기판 스테이지의 상부면에 밀착시키기 위한 분사 노즐과, 상기 기판의 휨 상태를 검출하기 위한 센싱부와, 상기 센싱부의 검출 결과에 따라 상기 분사 노즐의 위치를 조절하기 위해 상기 분사 노즐을 이동시키는 노즐 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 센싱부는 상기 진공홀들 중 적어도 일부 진공홀들과 각각 연결되어 상기 일부 진공홀들에 의해 상기 기판의 하부면 부위들이 흡착되는지 여부를 판단하기 위한 복수의 센서들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 센서들은 상기 일부 진공홀들과 각각 연결된 진공 배관들에 장착되고 상기 진공 배관들 내부의 유량을 측정하기 위한 유량 센서들일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 센싱부에 의해 상기 기판의 휨 상태가 스마일(smile) 형태로 판단되는 경우 상기 노즐 구동부는 상기 기판의 양측 가장자리 부위들 상에 상기 에어 또는 가스가 분사되도록 상기 분사 노즐을 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 노즐 구동부는 상기 기판의 중앙 부위의 상부로부터 상기 기판의 일측 가장자리 부위의 상부로 상기 분사 노즐을 이동시키고 이어서 상기 기판의 타측 가장자리 부위의 상부로 상기 분사 노즐을 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 센싱부에 의해 상기 기판의 휨 상태가 크라잉(crying) 형태로 판단되는 경우 상기 노즐 구동부는 상기 분사 노즐이 상기 기판의 중앙 부위의 상부에 위치되도록 상기 분사 노즐을 이동시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 기판을 지지하기 위한 스테이지 유닛과, 상기 기판 상에 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함할 수 있으며, 상기 스테이지 유닛은, 상기 기판을 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 구비된 기판 스테이지와, 상기 기판 스테이지의 상부에 배치되며 상기 기판 스테이지 상의 기판 상에 에어 또는 가스를 분사하여 상기 기판을 상기 기판 스테이지의 상부면에 밀착시키기 위한 분사 노즐과, 상기 기판의 휨 상태를 검출하기 위한 센싱부와, 상기 센싱부의 검출 결과에 따라 상기 분사 노즐의 위치를 조절하기 위해 상기 분사 노즐을 이동시키는 노즐 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 기판 스테이지 상으로 상기 기판을 이송하기 위한 기판 이송 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 기판 이송 유닛은, 수평 방향으로 연장하며 상기 기판 스테이지 상으로의 상기 기판 이송을 안내하기 위한 가이드 레일들과, 상기 기판의 일측 단부를 파지하기 위한 그리퍼와, 상기 수평 방향으로 상기 그리퍼를 이동시키기 위한 그리퍼 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 분사 노즐은 상기 기판의 일측 단부가 상기 그리퍼에 의해 파지된 상태에서 상기 기판 상으로 상기 에어 또는 가스를 분사할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 스테이지 유닛 상에 상기 기판이 진공 흡착된 후 상기 기판의 위치 조절을 위해 상기 기판 상의 피두셜 마크를 촬상하는 카메라 유닛과, 상기 기판의 위치를 조절하기 위해 상기 카메라 유닛에 의해 촬상된 피두셜 마크에 기초하여 상기 스테이지 유닛을 상기 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 분사 노즐은 상기 본딩 헤드의 일측에 장착될 수 있으며, 상기 노즐 구동부는 상기 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위하여 상기 본딩 헤드를 수평 및 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부로서 기능할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 분사 노즐은 상기 기판을 상기 기판 스테이지에 밀착시키기 위하여 상기 기판 상으로 에어 또는 가스를 분사할 수 있으며, 이에 의해 상기 기판에 휨이 발생된 경우라도 보다 안정적으로 상기 기판을 상기 기판 스테이지 상에 안착시킬 수 있다. 또한, 상기 기판이 상기 기판 스테이지에 안착되는 동안 발생될 수 있는 상기 기판의 오정렬은 상기 그리퍼 또는 상기 수평 구동부에 의해 보정될 수 있으며, 이에 의해 상기 기판 오정렬에 의한 본딩 불량이 크게 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 스테이지와 진공 피커를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 4 내지 도 8은 도 3에 도시된 스테이지 유닛의 동작을 설명하기 위한 개략적인 측면도들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 스테이지와 진공 피커를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛(200)과 이를 포함하는 다이 본딩 장치(100)는 반도체 장치의 제조를 위한 다이 본딩 공정에서 인쇄회로기판, 리드 프레임 등과 같은 기판(30) 상에 다이들(20)을 본딩하기 위해 사용될 수 있다. 상기 다이 본딩 장치(100)는 상기 기판(30)을 지지하기 위한 스테이지 유닛(200)과 상기 기판(30) 상에 다이(20)를 본딩하기 위한 본딩 헤드(130)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 다이 본딩 장치(100)는 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들(20)을 포함하는 웨이퍼(10)로부터 상기 다이들(20)을 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩할 수 있다. 상기 웨이퍼(10)는 다이싱 테이프(12) 상에 부착된 상태로 제공될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프(12)는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(14)에 장착될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(100)는 복수의 웨이퍼들(10)이 수납된 카세트(50)를 지지하는 로드 포트(102)와, 상기 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지(110)와, 상기 카세트(50)로부터 상기 웨이퍼(10)를 인출하여 상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에 로드하기 위한 웨이퍼 이송 유닛(104)과, 상기 카세트(50)와 상기 웨이퍼 스테이지(110) 사이에서 상기 웨이퍼(10)를 안내하기 위한 가이드 레일들(106)을 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 원형 링 형태의 확장 링(112)이 배치될 수 있으며, 상기 확장 링(112)은 상기 다이싱 테이프(12)의 가장자리 부위를 지지할 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 상기 마운트 프레임(14)을 파지하기 위한 클램프들(114)과, 상기 다이싱 테이프(12)가 상기 확장 링(112)에 의해 지지된 상태에서 상기 클램프들(114)을 하강시킴으로서 상기 다이싱 테이프(12)를 확장시키는 클램프 구동부(미도시)가 배치될 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에 지지된 웨이퍼(10)의 아래에는 상기 다이들(20)을 선택적으로 분리시키기 위한 다이 이젝터(116)가 배치될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 다이 이젝터(116)는, 상기 다이싱 테이프(12)의 하부면에 밀착되어 상기 다이싱 테이프(12)를 진공 흡착하는 후드와, 상기 다이들(20) 중에서 픽업하고자 하는 다이(20)를 상기 다이싱 테이프(12)로부터 분리시키기 위하여 상기 다이(20)를 상승시키는 이젝터 핀들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 후드는 상기 다이싱 테이프(12)를 진공 흡착하기 위한 복수의 진공홀들을 가질 수 있으며, 상기 이젝터 핀들은 상기 진공홀들 중 일부에 삽입될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 웨이퍼 스테이지(110)는 스테이지 구동부(미도시)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 스테이지 구동부는 상기 웨이퍼(10)의 로드 및 언로드를 위해 상기 가이드 레일들(106)의 단부에 인접하는 웨이퍼 로드/언로드 영역(도 1에서 점선으로 표시된 영역)으로 상기 웨이퍼 스테이지(110)를 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 스테이지 구동부는 상기 다이들(20)을 선택적으로 픽업하기 위하여 상기 웨이퍼 스테이지(110)를 이동시킬 수 있다. 즉, 상기 스테이지 구동부는 상기 다이들(20) 중에서 픽업하고자 하는 다이(20)가 상기 다이 이젝터(116)의 상부에 위치되도록 상기 웨이퍼 스테이지(110)의 위치를 조절할 수 있다.
상기 다이 이젝터에 의해 분리된 다이(20)는 상기 웨이퍼 스테이지(110)의 상부에 배치되는 진공 피커(120)에 의해 픽업될 수 있다. 상기 진공 피커(120)는 상기 다이(20)를 픽업한 후 상기 웨이퍼 스테이지(110)의 일측에 배치되는 다이 스테이지(124) 상으로 상기 다이(20)를 이송할 수 있으며, 상기 본딩 헤드(130)는 상기 다이 스테이지(124) 상의 다이(20)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩할 수 있다. 이를 위하여 상기 진공 피커(120)는 피커 구동부(122)에 의해 수직 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 기판(30)은 제1 매거진(40)으로부터 인출되어 상기 스테이지 유닛(200) 상으로 이송될 수 있으며, 다이 본딩 공정이 완료된 후 제2 매거진(42)으로 이송되어 수납될 수 있다. 상기 다이 본딩 장치(100)는 상기 스테이지 유닛(200) 상으로 상기 기판(30)을 이송하기 위한 기판 이송 유닛(140)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 이송 유닛 유닛(140)은, 상기 제1 매거진(40)과 상기 스테이지 유닛(200) 및 상기 제2 매거진(42) 사이에서 상기 기판을 안내하기 위한 가이드 레일들(142)과, 상기 기판(30)의 일측 단부를 파지하기 위한 그리퍼(144)와, 상기 그리퍼(144)를 수평 방향, 예를 들면, X축 방향으로 이동시키기 위한 그리퍼 구동부(146)를 포함할 수 있다.
상기 그리퍼 구동부(146)는 상기 그리퍼(144)에 의해 상기 기판(30)의 일측 단부가 파지된 후 상기 그리퍼(144)를 이동시켜 상기 기판(30)을 상기 스테이지 유닛(200) 상에 로드할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 기판 이송 유닛(140)은 상기 다이 본딩 공정이 완료된 후 상기 기판(30)을 상기 제2 매거진(42)으로 이동시키기 위한 제2 그리퍼(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(100)는, 상기 다이 스테이지(124) 상의 다이(20)를 픽업하고 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위해 상기 본딩 헤드(130)를 수평 및 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부(132)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 헤드 구동부(132)는 상기 다이(20)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위해 상기 본딩 헤드(130)를 Y축 방향 및 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 본딩 헤드(130)는 상기 다이(20)를 진공압을 이용하여 픽업하기 위한 본딩 툴과 상기 다이(20)를 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 상기에서는 본딩 헤드(130)가 상기 다이 스테이지(124) 상의 다이(20)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩하고 있으나, 상기 본딩 헤드(130)는 상기 웨이퍼(10)로부터 직접 다이(20)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩할 수도 있다.
한편, 상기 스테이지 유닛(200)의 상부에는 상기 기판(30)의 위치 조절 즉 정렬을 위해 상기 기판(30) 상의 피두셜 마크 및 상기 다이(20)가 본딩될 영역을 촬상하기 위한 카메라 유닛(150; 도 3 참조)이 배치될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 다이 본딩 장치(100)는 상기 웨이퍼(10) 상의 다이(20) 검출, 상기 다이 스테이지(124) 상의 다이(20) 검출, 상기 본딩 헤드(130)에 의해 픽업된 다이(20)의 검출 등을 위해 다수의 카메라 유닛들(미도시)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛을 설명하기 위한 개략적인 측면도이고, 도 4 내지 도 8은 도 3에 도시된 스테이지 유닛의 동작을 설명하기 위한 개략적인 측면도들이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 상기 스테이지 유닛(200)은, 상기 기판(30)을 진공 흡착하기 위한 진공홀들(212)이 구비된 기판 스테이지(210)와, 상기 기판 스테이지(210)의 상부에 배치되며 상기 기판 스테이지(210) 상의 기판(30) 상에 에어 또는 가스를 분사하여 상기 기판(30)을 상기 기판 스테이지(210)의 상부면에 밀착시키기 위한 분사 노즐(220)과, 상기 기판(30)의 휨 상태를 검출하기 위한 센싱부(230)와, 상기 센싱부(230)의 검출 결과에 따라 상기 분사 노즐(220)의 위치를 조절하기 위해 상기 분사 노즐(220)을 이동시키는 노즐 구동부(240)를 포함할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 진공홀들(212)은 진공 펌프 등을 포함하는 진공 소스와 연결될 수 있으며, 상기 스테이지 유닛(200)은 상기 진공홀들(212)과 상기 진공 소스 사이에 배치되어 상기 진공홀들(212)로의 진공 제공 및 해제를 위한 밸브들을 포함할 수 있다.
상기 분사 노즐(220)은 상기 기판(30)의 휨이 발생된 경우 상기 기판(30)을 상기 기판 스테이지(210) 상에 밀착시키기 위해 상기 기판(30) 상으로 에어 또는 가스, 예를 들면, 질소, 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 분사할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 분사 노즐(220)은 상기 에어 또는 가스를 공급하기 위한 에어 소스 또는 가스 소스와 연결될 수 있으며, 상기 에어 또는 가스의 분사 압력을 이용하여 상기 기판(30)을 상기 기판 스테이지(210)의 상부면 상에 밀착시킬 수 있다.
상기 센싱부(230)는 상기 진공홀들(212) 중 적어도 일부 진공홀들에 각각 연결되어 상기 일부 진공홀들에 의해 상기 기판(30)의 하부면 부위들이 흡착되는지 여부를 판단하기 위한 복수의 센서들(232)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 센싱부(230)는 상기 기판 스테이지(210)의 중앙 부위에 형성된 제1 진공홀과 연결되어 상기 기판(30)의 중앙 부위가 진공 흡착되는지 여부를 판단하기 위한 제1 센서와, 상기 기판 스테이지(210)의 양측 가장자리 부위들에 각각 형성된 제2 및 제3 진공홀들과 각각 연결되어 상기 기판(30)의 양측 가장자리 부위들이 진공 흡착되는지 여부를 각각 판단하기 위한 제2 및 제3 센서들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 센서들(232)로는 상기 일부 진공홀들과 각각 연결된 진공 배관들에 장착되고 상기 진공 배관들 내부의 에어 유량을 측정하기 위한 유량 센서들이 사용될 수 있다.
상기 노즐 구동부(240)는 상기 기판(30)의 휨 상태에 따라 상기 분사 노즐(220)의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기판(30)의 휨 상태가 스마일(smile) 형태인 경우 즉 기판(30)의 양측 가장자리 부위들이 상기 기판 스테이지(210) 상에 진공 흡착되지 않는 경우, 상기 노즐 구동부(240)는 상기 기판(30)의 양측 가장자리 부위들이 상기 기판 스테이지(210) 상에 밀착되도록 상기 분사 노즐(220)을 상기 기판(30)의 양측 가장자리 부위들 상부에 위치시킬 수 있다. 즉, 상기 노즐 구동부(240)는 상기 기판(30)의 양측 가장자리 부위들 상으로 상기 에어 또는 가스가 분사되도록 상기 분사 노즐(220)을 이동시킬 수 있다.
일 예로서, 상기 기판(30)의 휨 상태가 스마일 형태인 경우 상기 기판(30)의 중앙 부위는 상기 기판 스테이지(210) 상에 진공 흡착될 수 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 분사 노즐(220)을 상기 기판(30)의 중앙 부위의 상부로부터 상기 기판(30)의 일측 가장자리 부위의 상부로 이동시킴으로써 상기 기판(30)의 일측 가장자리 부위가 상기 기판 스테이지(210) 상에 상기 기판(30)의 중앙 부위로부터 연속적으로 밀착되도록 하고, 이어서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 분사 노즐(220)을 상기 기판(30)의 타측 가장자리 부위의 상부로 이동시킴으로써 상기 기판의 타측 가장자리 부위가 상기 기판 스테이지 상에 연속적으로 밀착되도록 할 수 있다.
상기와 다르게, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 기판(30)의 휨 상태가 크라잉(crying) 형태인 경우 즉 상기 기판(30)의 중앙 부위가 상기 기판 스테이지(210) 상에 진공 흡착되지 않는 경우, 상기 노즐 구동부(240)는 상기 분사 노즐(220)이 상기 기판(30)의 중앙 부위의 상부에 위치되도록 상기 분사 노즐(220)을 이동시키고, 이어서 도 8에 도시된 바와 같이 상기 기판(30)의 중앙 부위 상으로 상기 에어 또는 가스를 분사하여 상기 기판(30)의 중앙 부위가 상기 기판 스테이지(210) 상에 밀착되도록 할 수 있으며, 이에 의해 상기 기판(30)이 전체적으로 상기 기판 스테이지(210) 상에 진공 흡착될 수 있다.
상기 노즐 구동부(240)는 상기 에어 또는 가스에 의한 분사 압력이 인가되는 부위의 면적을 감소시키기 위하여 상기 분사 노즐(220)의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐 구동부(240)는 상기 분사 노즐(220)이 상기 기판(30)의 상부면으로부터 약 수 내지 수십 mm 이내의 높이에 위치되도록 상기 분사 노즐(220)의 높이를 조절할 수 있으며, 이를 통해 상기 에어 또는 가스에 의한 분사 압력이 인가되는 면적을 조절할 수 있다.
한편, 상기 기판(30)의 휨 상태가 크라잉 형태인 경우 상기 기판(30)의 중앙 부위 상으로 상기 에어 또는 가스를 분사하는 동안 상기 진공홀들(212)로 제공되는 진공은 해제되는 것이 바람직하다. 이는 상기 에어 또는 가스 분사에 의해 상기 기판(30)이 상기 기판 스테이지(210) 상에 보다 쉽게 밀착되도록 하기 위함이며, 상기 기판(30)이 상기 기판 스테이지(210) 상에 밀착된 후 상기 진공홀들(212)을 통한 상기 기판(30)의 진공 흡착이 수행될 수 있다. 일 예로서, 상기 기판(30)의 중앙 부위 상으로 상기 에어 또는 상기 가스가 분사되기 전에 상기 진공이 해제될 수 있으며, 상기 에어 또는 가스의 분사 시작 시점으로부터 수초 후 상기 진공홀들(212) 내에 진공이 다시 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어 또는 가스의 분사에 의해 상기 기판(30)의 놓여진 위치가 변경되는 것을 방지하기 위하여 상기 분사 노즐(220)은 상기 기판(30)의 일측 단부가 상기 그리퍼(144)에 의해 파지된 상태에서 상기 기판(30) 상으로 상기 에어 또는 가스를 분사할 수 있다. 이에 의해 상기 기판(30)이 상기 에어 또는 가스의 분사에 의해 X축 방향으로 위치가 변경되는 것이 방지될 수 있다. 한편, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 가이드 레일들(142)은 상기 기판(30)의 측면 부위들을 지지하고 Y축 방향으로 안내하기 위해 Y축 방향으로 연장하는 단차부(미도시)를 가질 수 있으며, 상기 기판(30)의 Y축 방향으로의 위치 변경은 상기 가이드 레일들(142)의 단차부들에 의해 방지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 카메라 유닛(150)은 상기 기판(30)이 상기 기판 스테이지(210) 상에 진공 흡착된 후 상기 기판(30)의 위치 조절 즉 정렬을 위해 상기 기판(30) 상의 피두셜 마크를 촬상할 수 있으며, 상기 다이 본딩 장치(100)는 상기 기판(30)이 상기 기판 스테이지(210) 상에 진공 흡착된 상태에서 상기 촬상된 피두셜 마크에 기초하여 상기 기판(30)을 X축 방향으로 정렬하기 위해 상기 스테이지 유닛(200) 즉 상기 기판 스테이지(210)를 이동시키는 수평 구동부(250)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 에어 또는 가스의 분사는 상기 그리퍼(144)에 의한 상기 기판(30)의 구속 상태가 해제된 후 수행될 수 있다. 즉, 상기 에어 또는 가스의 분사가 수행되는 동안 X축 방향으로 상기 기판(30)의 미소 변위가 발생될 수 있으며, 이러한 상기 기판(30)의 위치 변경은 상기 카메라 유닛(150)과 상기 수평 구동부(250)에 의해 보정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스테이지 유닛(200)은 상기 기판(30)을 상기 기판 스테이지(210) 상에 밀착시키기 위하여 상기 기판(30) 상으로 에어 또는 가스를 분사하기 위한 분사 노즐(260) 및 상기 분사 노즐(260)의 위치를 조절하기 위한 노즐 구동부(270)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 분사 노즐(260)은 상기 본딩 헤드(130)의 일측에 장착될 수 있으며, 상기 노즐 구동부(270)는 상기 본딩 헤드(130)를 수평 및 수직 방향으로 이동시킴으로써 상기 분사 노즐(260)의 위치를 조절할 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 구동부(270)는 상기 다이(20)를 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위하여 상기 본딩 헤드(130)를 수평 및 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부로서 기능할 수 있다. 상기와 같이 하나의 구동부를 이용하여 본딩 헤드(130)와 분사 노즐(260)을 이동시킬 수 있으므로 상기 스테이지 유닛(200)의 제조 비용이 절감될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 분사 노즐(220)은 상기 기판(30)을 상기 기판 스테이지(210)에 밀착시키기 위하여 상기 기판(30) 상으로 에어 또는 가스를 분사할 수 있으며, 이에 의해 상기 기판(30)에 휨이 발생된 경우라도 보다 안정적으로 상기 기판(30)을 상기 기판 스테이지(210) 상에 안착시킬 수 있다. 또한, 상기 기판(30)이 상기 기판 스테이지(210)에 안착되는 동안 발생될 수 있는 상기 기판(30)의 오정렬은 상기 그리퍼(144) 또는 상기 수평 구동부(250)에 의해 보정될 수 있으며, 이에 의해 상기 기판 오정렬에 의한 본딩 불량이 크게 감소될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 웨이퍼 20 : 다이
30 : 기판 100 : 다이 본딩 장치
110 : 웨이퍼 스테이지 120 : 진공 피커
122 : 다이 스테이지 130 : 본딩 헤드
140 : 기판 이송 유닛 150 : 카메라 유닛
200 : 스테이지 유닛 210 : 기판 스테이지
212 : 진공홀 220 : 분사 노즐
230 : 센싱부 232 : 센서
240 : 노즐 구동부 250 : 수평 구동부

Claims (16)

  1. 기판을 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 구비된 기판 스테이지;
    상기 기판 스테이지의 상부에 배치되며 상기 기판 스테이지 상의 기판 상에 에어 또는 가스를 분사하여 상기 기판을 상기 기판 스테이지의 상부면에 밀착시키기 위한 분사 노즐;
    상기 기판의 휨 상태를 검출하기 위한 센싱부; 및
    상기 센싱부의 검출 결과에 따라 상기 분사 노즐의 위치를 조절하기 위해 상기 분사 노즐을 이동시키는 노즐 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센싱부는 상기 진공홀들 중 적어도 일부 진공홀들과 각각 연결되어 상기 일부 진공홀들에 의해 상기 기판의 하부면 부위들이 흡착되는지 여부를 판단하기 위한 복수의 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센서들은 상기 일부 진공홀들과 각각 연결된 진공 배관들에 장착되고 상기 진공 배관들 내부의 유량을 측정하기 위한 유량 센서들인 것을 특징으로 하는 스테이지 유닛.
  4. 제2항에 있어서, 상기 센싱부에 의해 상기 기판의 휨 상태가 스마일 형태로 판단되는 경우 상기 노즐 구동부는 상기 기판의 양측 가장자리 부위들 상에 상기 에어 또는 가스가 분사되도록 상기 분사 노즐을 이동시키는 것을 특징으로 하는 스테이지 유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 노즐 구동부는 상기 기판의 중앙 부위의 상부로부터 상기 기판의 일측 가장자리 부위의 상부로 상기 분사 노즐을 이동시키고 이어서 상기 기판의 타측 가장자리 부위의 상부로 상기 분사 노즐을 이동시키는 것을 특징으로 하는 스테이지 유닛.
  6. 제2항에 있어서, 상기 센싱부에 의해 상기 기판의 휨 상태가 크라잉 형태로 판단되는 경우 상기 노즐 구동부는 상기 분사 노즐이 상기 기판의 중앙 부위의 상부에 위치되도록 상기 분사 노즐을 이동시키는 것을 특징으로 하는 스테이지 유닛.
  7. 기판을 지지하기 위한 스테이지 유닛; 및
    상기 기판 상에 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함하되,
    상기 스테이지 유닛은,
    상기 기판을 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 구비된 기판 스테이지와,
    상기 기판 스테이지의 상부에 배치되며 상기 기판 스테이지 상의 기판 상에 에어 또는 가스를 분사하여 상기 기판을 상기 기판 스테이지의 상부면에 밀착시키기 위한 분사 노즐과,
    상기 기판의 휨 상태를 검출하기 위한 센싱부와,
    상기 센싱부의 검출 결과에 따라 상기 분사 노즐의 위치를 조절하기 위해 상기 분사 노즐을 이동시키는 노즐 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판 스테이지 상으로 상기 기판을 이송하기 위한 기판 이송 유닛을 더 포함하며,
    상기 기판 이송 유닛은,
    수평 방향으로 연장하며 상기 기판 스테이지 상으로의 상기 기판 이송을 안내하기 위한 가이드 레일들과,
    상기 기판의 일측 단부를 파지하기 위한 그리퍼와,
    상기 수평 방향으로 상기 그리퍼를 이동시키기 위한 그리퍼 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 분사 노즐은 상기 기판의 일측 단부가 상기 그리퍼에 의해 파지된 상태에서 상기 기판 상으로 상기 에어 또는 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 스테이지 유닛 상에 상기 기판이 진공 흡착된 후 상기 기판의 위치 조절을 위해 상기 기판 상의 피두셜 마크를 촬상하는 카메라 유닛; 및
    상기 기판의 위치를 조절하기 위해 상기 카메라 유닛에 의해 촬상된 피두셜 마크에 기초하여 상기 스테이지 유닛을 상기 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 분사 노즐은 상기 본딩 헤드의 일측에 장착되며,
    상기 노즐 구동부는 상기 다이를 상기 기판 상에 본딩하기 위하여 상기 본딩 헤드를 수평 및 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부로서 기능하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 센싱부는 상기 진공홀들 중 적어도 일부 진공홀들과 각각 연결되어 상기 일부 진공홀들에 의해 상기 기판의 하부면 부위들이 흡착되는지 여부를 판단하기 위한 복수의 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 센서들은 상기 일부 진공홀들과 각각 연결된 진공 배관들에 장착되고 상기 진공 배관들 내부의 유량을 측정하기 위한 유량 센서들인 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 센싱부에 의해 상기 기판의 휨 상태가 스마일 형태로 판단되는 경우 상기 노즐 구동부는 상기 기판의 양측 가장자리 부위들 상에 상기 에어 또는 가스가 분사되도록 상기 분사 노즐을 이동시키는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 노즐 구동부는 상기 기판의 중앙 부위의 상부로부터 상기 기판의 일측 가장자리 부위의 상부로 상기 분사 노즐을 이동시키고 이어서 상기 기판의 타측 가장자리 부위의 상부로 상기 분사 노즐을 이동시키는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 센싱부에 의해 상기 기판의 휨 상태가 크라잉 형태로 판단되는 경우 상기 노즐 구동부는 상기 분사 노즐이 상기 기판의 중앙 부위의 상부에 위치되도록 상기 분사 노즐을 이동시키는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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