KR20210029414A - 다이 픽업 모듈 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치 - Google Patents

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KR20210029414A
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Abstract

다이 픽업 모듈과 이를 포함하는 다이 본딩 장치가 개시된다. 상기 다이 픽업 모듈은, 다이싱 테이프 상에 부착된 다이들을 포함하는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지와, 상기 다이싱 테이프 아래에 배치되며 픽업하고자 하는 다이를 상방으로 밀어올려 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리시키는 다이 이젝터와, 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리된 상기 다이의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하기 위한 진공 그리퍼와, 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 픽업하기 위하여 상기 진공 그리퍼를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함하며, 상기 다이 이젝터는, 타원형의 기둥 형태를 갖고 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면에 밀착되도록 배치되는 이젝터 부재와, 상기 이젝터 부재를 회전시키거나 수직 및 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 다이를 상방으로 밀어올리는 이젝터 구동부를 포함한다.

Description

다이 픽업 모듈 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치{Die pickup module and die bonding apparatus including the same}
본 발명의 실시예들은 다이 픽업 모듈과 이를 포함하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조 공정에서 다이싱 테이프 상에 부착된 다이를 픽업하기 위한 다이 픽업 모듈과 상기 다이 픽업 모듈에 의해 픽업된 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 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 개별화될 수 있으며, 상기 다이싱 공정을 통해 개별화된 다이들은 다이 본딩 공정을 통해 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 본딩될 수 있다.
상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 다이들로 분할된 웨이퍼로부터 상기 다이들을 픽업하여 분리시키기 위한 다이 픽업 모듈과 상기 픽업된 다이를 기판 상에 부착시키기 위한 다이 본딩 모듈을 포함할 수 있다. 상기 다이 픽업 모듈은 상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지 유닛과 상기 스테이지 유닛에 지지된 웨이퍼로부터 선택적으로 다이를 분리시키기 위한 다이 이젝터와 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 픽업하여 상기 다이 본딩 모듈로 전달하기 위한 피커를 포함할 수 있다. 상기 다이 본딩 모듈은 상기 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와 상기 다이를 진공 흡착하고 상기 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드를 포함할 수 있다.
최근 반도체 소자들의 집적도가 증가함에 따라 상기 다이 상의 패드 피치가 점차 감소되고 있으며, 상기 다이 본딩 공정에서 상기 기판 상에 본딩되는 상기 다이의 전면 부위가 오염되는 문제가 해결되어야 할 과제로서 부각되고 있다. 특히, 적층형 반도체 소자의 제조를 위한 TSV(Through Silicon Via) 본딩 공정의 경우 상기 다이의 전면 상에는 복수의 전극 패드들이 배치될 수 있으며, 상기 피커에 의해 상기 웨이퍼로부터 픽업되는 과정에서 접촉에 의한 오염 문제가 발생될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-0034858호 (공개일자 2019년 04월 03일)
본 발명의 실시예들은 다이 픽업 과정에서 다이의 오염을 방지할 수 있는 다이 픽업 모듈 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다이 픽업 모듈은, 다이싱 테이프 상에 부착된 다이들을 포함하는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지와, 상기 다이싱 테이프 아래에 배치되며 픽업하고자 하는 다이를 상방으로 밀어올려 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리시키는 다이 이젝터와, 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리된 상기 다이의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하기 위한 진공 그리퍼와, 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 픽업하기 위하여 상기 진공 그리퍼를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함할 수 있으며, 상기 다이 이젝터는, 타원형의 기둥 형태를 갖고 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면에 밀착되도록 배치되는 이젝터 부재와, 상기 이젝터 부재를 회전시키거나 수직 및 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 다이를 상방으로 밀어올리는 이젝터 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 이젝터는, 상기 이젝터 부재가 삽입되는 개구와 상기 다이싱 테이프를 진공 흡착하기 위한 진공홀들을 갖는 상부 패널과, 상기 상부 패널과 결합되며 상기 진공홀들과 연통하는 진공 챔버를 형성하는 이젝터 본체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 이젝터 부재는 상기 이젝터 부재의 단경(짧은 지름)이 수직 방향으로 정렬되고 상기 이젝터 부재의 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 밀착되도록 배치되며, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재의 장경(긴 지름)이 수직 방향으로 위치되도록 상기 이젝터 부재를 회전시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 적어도 한 바퀴 이상 회전시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 이젝터 부재는 상기 이젝터 부재의 장경이 수직 방향으로 정렬되고 상기 이젝터 부재의 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 밀착되도록 배치되며, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 수직 방향으로 상승시키고 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 상기 수평 방향으로 적어도 한 번 이상 왕복 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 수직 방향으로 상승시키면서 동시에 상기 수평 방향으로 왕복 이동시키며 상기 이젝터 부재의 상승 및 왕복 이동 후 상기 다이의 중심 부위가 상기 이젝터 부재에 의해 지지되도록 상기 이젝터 부재를 위치시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 픽업 모듈은, 상기 진공 그리퍼에 의해 픽업된 다이를 반전시키기 위하여 상기 진공 그리퍼를 반전시키는 반전 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 진공 그리퍼는, 포크 형태로 구성되는 그리퍼 암을 포함하며, 상기 그리퍼 암은 상기 다이의 후면 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 진공홀을 갖는 핑거 부재들을 구비할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 핑거 부재들은 상기 다이가 상기 다이싱 테이프로부터 분리되도록 상기 다이의 후면에 부착된 상기 다이싱 테이프 부위를 향하여 공기를 분사하는 공기 분사 노즐을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 진공 그리퍼는, 상기 다이의 후면 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 한 쌍의 그리퍼 암들과, 상기 그리퍼 암들을 서로 가까워지는 방향 그리고 서로 멀어지는 방향으로 이동시키기 위한 그리퍼 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 픽업 모듈은, 상기 다이와 마주하도록 상기 다이의 상부에 배치되며 상기 다이를 향하여 하방으로 공기를 분사하는 제2 공기 분사 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 다이싱 테이프 상에 부착된 다이들을 포함하는 웨이퍼로부터 픽업하고자 하는 다이를 픽업하고 상기 픽업된 다이를 반전시키는 다이 픽업 모듈과, 상기 다이 픽업 모듈에 의해 반전된 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈을 포함할 수 있다. 상기 다이 픽업 모듈은, 상기 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지와, 상기 다이싱 테이프 아래에 배치되며 픽업하고자 하는 다이를 상방으로 밀어올려 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리시키는 다이 이젝터와, 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리된 상기 다이의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하기 위한 진공 그리퍼와, 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 픽업하기 위하여 상기 진공 그리퍼를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부와, 상기 다이를 반전시키기 위하여 상기 진공 그리퍼를 반전시키는 반전 구동부를 포함하며, 상기 다이 이젝터는, 타원형의 기둥 형태를 갖고 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면에 밀착되도록 배치되는 이젝터 부재와, 상기 이젝터 부재를 회전시키거나 수직 및 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 다이를 상방으로 밀어올리는 이젝터 구동부를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 이젝터는 타원형 기둥 형태를 갖는 이젝터 부재를 회전시키거나 수직 및 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리시킬 수 있으며, 상기 진공 그리퍼는 상기 다이 이젝터에 의해 상기 다이의 후면 가장자리 부위가 상기 다이싱 테이프로부터 분리된 후 상기 다이의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착할 수 있다. 특히, 상기 다이 이젝터는 상기 이젝터 부재를 여러 바퀴 회전시키거나 수평 방향으로 왕복 이동시킴으로써 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 충분히 분리시킬 수 있으며, 이어서 상기 진공 그리퍼와 상기 수직 구동부에 의해 상기 다이가 상기 다이싱 테이프로부터 픽업될 수 있다. 상기와 같이 픽업된 다이는 상기 반전 구동부에 의해 반전된 후 상기 다이 본딩 모듈에 의해 픽업되어 상기 기판 상에 본딩될 수 있다. 상기와 같이 다이의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하여 상기 다이를 픽업할 수 있으므로 상기 다이의 전면 부위 오염을 방지할 수 있으며, 이에 따라 상기 다이의 전면 부위 오염에 의한 본딩 불량 또는 오염에 의한 전극 패드들 사이의 전기적인 결함이 충분히 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 픽업 모듈 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다이 픽업 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 진공 그리퍼를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 그리퍼 암들을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 다이 이젝터를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 도 2에 도시된 다이 이젝터와 진공 그리퍼를 이용하여 다이를 픽업하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도들이다.
도 9는 도 6에 도시된 진공 그리퍼의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 10은 도 5에 도시된 다이 이젝터의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 다이 이젝터의 동작을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
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 픽업 모듈 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 다이 픽업 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 픽업 모듈(100)과 이를 포함하는 다이 본딩 장치(10)는 반도체 장치의 제조 공정에서 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들(22)을 픽업하여 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판(30) 상에 본딩하기 위해 사용될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(10)는, 상기 다이들(22)을 포함하는 웨이퍼(20)로부터 픽업하고자 하는 다이(22)를 픽업하고 상기 픽업된 다이(22)를 반전시키는 다이 픽업 모듈(100)과, 상기 다이 픽업 모듈(100)에 의해 반전된 다이(22)를 기판(30) 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈(500)을 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼(20)는 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들(22)을 포함할 수 있으며, 상기 다이들(22)은 다이싱 테이프(24)에 부착된 상태로 제공될 수 있다. 특히, 상기 다이들(22)은 전면이 위를 향하도록 상기 다이들(22)의 후면이 상기 다이싱 테이프(24) 상에 부착될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프(24)는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(26)에 장착될 수 있다.
상기 다이 픽업 모듈(100)은 상기 웨이퍼(20)를 지지하는 웨이퍼 스테이지(110)와, 상기 다이싱 테이프(24) 아래에 배치되며 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 부분적으로 분리시키기 위해 상기 다이(22)를 상방으로 밀어올리는 다이 이젝터(200)와, 상기 다이(22)의 전면 부위 오염을 방지하기 위하여 상기 다이(22)의 전면과 접촉되지 않도록 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리된 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하기 위한 진공 그리퍼(300)와, 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 픽업하기 위하여 상기 진공 그리퍼(300)를 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부(400)와, 상기 다이(22)를 반전시키기 위하여 즉 상기 다이(22)의 전면이 아래를 향하고 후면이 위를 향하도록 상기 진공 그리퍼(300)를 반전시키는 반전 구동부(410)를 포함할 수 있다.
상기 다이 본딩 모듈(500)은 상기 기판(30)을 지지하기 위한 기판 스테이지(510)와, 상기 반전된 다이(22)를 상기 진공 그리퍼(300)로부터 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위한 본딩 헤드(520)와, 상기 다이(22)를 픽업하고 상기 다이(22)를 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위하여 본딩 헤드(520)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 다이 픽업 모듈(100)은 상기 다이(22)를 상기 다이 본딩 모듈(500)에 인접하는 위치로 이동시키기 위한 수평 구동부(420)를 포함할 수 있으며, 상기 헤드 구동부는 상기 수평 구동부(420)에 의해 이송된 상기 다이(22)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위해 상기 본딩 헤드(520)를 수직 및 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
한편, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 본딩 헤드(520)는 상기 반전된 다이(22)의 후면을 진공 흡착하기 위한 본딩 툴(미도시)을 구비할 수 있으며, 상기 본딩 툴은 상기 반전된 다이(22)의 후면을 진공 흡착하기 위한 진공홀을 구비할 수 있다. 상기 다이(22)는 상기 진공 그리퍼(300)에 의해 후면 가장자리 부위가 진공 흡착된 후 상기 수직 구동부(400)에 의해 픽업될 수 있으며 이어서 상기 반전 구동부(410)에 의해 반전될 수 있으므로, 상기 기판(30) 상에 본딩되는 상기 다이(22)의 전면 오염이 충분히 방지될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 상기 다이싱 테이프(24)를 지지하기 위한 서포트 링(112)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 서포트 링(112)은 상기 다이들(22)과 상기 마운트 프레임(26) 사이에서 상기 다이싱 테이프(24)를 지지할 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에는 상기 마운트 프레임(26)을 파지하기 위한 클램프들(114)이 배치될 수 있다. 상기 클램프들(114)은 클램프 구동부(미도시)에 의해 하방으로 이동될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이들(22)의 픽업이 용이하도록 상기 다이싱 테이프(24)가 충분히 확장될 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(110) 상에 지지된 상기 다이싱 테이프(24)의 아래에는 상기 다이들(22)을 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리시키기 위한 다이 이젝터(200)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 이젝터(200)는 이젝터 부재(210; 도 5 참조)를 이용하여 픽업하고자 하는 다이(22)를 상승시킴으로써 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 부분적으로 분리시킬 수 있다. 특히, 상기 이젝터 부재(210)에 의해 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위가 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리될 수 있으며, 상기 진공 그리퍼(300)는 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하고, 상기 수직 구동부(400)는 상기 다이(22)를 픽업하기 위해 상기 진공 그리퍼(300)를 상승시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 진공 그리퍼를 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 그리퍼 암들을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 진공 그리퍼(300)는 포크 형태로 구성되는 그리퍼 암(302)을 포함할 수 있으며, 상기 그리퍼 암(302)은 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 진공홀(306)을 갖는 핑거 부재들(304)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 진공 그리퍼(300)는 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 한 쌍의 그리퍼 암들(302)과, 상기 그리퍼 암들(302)을 서로 가까워지는 방향 그리고 서로 멀어지는 방향으로 이동시키기 위한 그리퍼 구동부(310)를 포함할 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 그리퍼 구동부(310)는 회전력을 제공하는 모터와, 랙과 피니언 등의 동력 전달 기구 또는 공압 실린더 등을 이용하여 구성될 수 있다. 그러나, 상기 그리퍼 구동부(310)의 세부 구성은 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
또한, 일 예로서, 상기 그리퍼 암(302)은 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 한 쌍의 핑거 부재들(304)을 구비할 수 있으며, 각각의 핑거 부재들(304)은 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위를 파지하기 위한 진공홀(306)을 구비할 수 있다. 특히, 상기 그리퍼 암(302)의 핑거 부재들(304)은 상기 다이(22)가 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리되도록 상기 다이(22)의 후면에 부착된 상기 다이싱 테이프(24) 부위를 향하여 공기를 분사하는 공기 분사 노즐(308)을 가질 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 진공홀(306)은 진공 배관을 통해 진공 펌프 등의 진공 제공부(미도시)와 연결될 수 있으며, 상기 공기 분사 노즐(308)은 공기 배관을 통해 압축 공기 탱크 등의 공기 제공부(미도시)와 연결될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 다이 이젝터를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이며, 도 6 내지 도 8은 도 2에 도시된 다이 이젝터와 진공 그리퍼를 이용하여 다이를 픽업하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 상기 다이 이젝터(200)는 상기 다이(22)를 상방으로 밀어올리기 위한 이젝터 부재(210)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이젝터 부재(210)는 타원형의 기둥 형태를 갖고 외주면이 상기 다이싱 테이프(24)의 하부면에 밀착되도록 배치될 수 있다. 특히, 상기 이젝터 부재(210)는 도시된 바와 같이 단경(짧은 지름)이 수직 방향으로 정렬되고 장경(긴 지름)이 수평 방향으로 정렬된 상태에서 상기 다이싱 테이프(24)의 하부면이 밀착되도록 배치될 수 있다.
상기 다이 이젝터(210)는 상기 이젝터 부재(210)의 장경이 수직 방향으로 위치되도록 상기 이젝터 부재(210)를 회전시킴으로써 상기 다이(22)를 상승시키고 이를 통해 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 부분적으로 분리시키는 이젝터 구동부(220)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 이젝터 구동부(220)는 상기 이젝터 부재(210)를 적어도 한 바퀴 이상 회전시킬 수 있으며, 상기 이젝터 부재(210)의 회전이 종료된 후 상기 이젝터 부재(210)의 장경이 수직 방향으로 위치되도록 할 수 있으며, 이를 통해 상기 다이(22)가 상승된 상태에서 상기 다이(22)의 중심 부위가 상기 이젝터 부재(210)에 의해 지지되도록 할 수 있다. 이 경우, 최종적으로 상기 다이(22)의 후면 중심 부위만 상기 다이싱 테이프(24) 상에 부착된 상태가 될 수 있으며, 또한 상기 이젝터 부재(210)가 수 바퀴 회전되는 경우 상기 다이(22)와 상기 다이싱 테이프(24) 사이의 부착력이 충분히 감소될 수 있다.
또한, 상기 다이 이젝터(200)는, 상기 이젝터 부재(210)가 삽입되는 개구(232)와 상기 다이싱 테이프(24)를 진공 흡착하기 위한 진공홀들(234)을 갖는 상부 패널(230)과, 상기 상부 패널(230)과 결합되며 상기 진공홀들(234)과 연통하는 진공 챔버(242)를 형성하는 이젝터 본체(240)를 포함할 수 있다. 상기 이젝터 본체(240)는 진공 펌프 또는 진공 이젝터와 같은 진공 제공부(미도시)에 연결될 수 있으며, 상기 이젝터 구동부(220)는 상기 이젝터 본체(240) 내에 배치될 수 있다. 그러나, 도시된 바와 다르게, 상기 이젝터 구동부(220)는 상기 이젝터 본체(240) 하부에 배치되어 상기 이젝터 본체(240)를 관통하여 상기 이젝터 부재와 연결될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 상기 진공 그리퍼(300)는 상기 수직 구동부(400)에 의해 하강될 수 있으며, 특히 상기 핑거 부재들(304)이 상기 이젝터 부재(210)에 의해 상승된 상기 다이(22)보다 낮게 위치되도록 하강될 수 있다. 상기 진공 그리퍼(300)의 하강 후 상기 핑거 부재들(304)에 구비된 상기 공기 분사 노즐들(308)은 상기 다이(22)의 후면 부위에 부착된 상기 다이싱 테이프(24)를 향하여 공기를 분사할 수 있으며, 이에 의해 상기 다이(22)가 보다 용이하게 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 그리퍼 구동부(310)는 상기 핑거 부재들(304)이 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위들과 마주하도록 상기 그리퍼 암들(302)을 서로 가까워지는 방향으로 이동시킬 수 있으며, 이어서 상기 수직 구동부(400)는 상기 핑거 부재들(304)의 상부면이 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위와 접촉되도록 상기 진공 그리퍼(300)를 상승시킬 수 있다. 계속해서, 상기 진공 그리퍼(300)는 상기 핑거 부재들(304)에 구비된 진공홀들(306)을 이용하여 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 이젝터 부재(210)의 회전이 종료된 후 상기 수직 구동부(400)는 상기 진공 그리퍼(300)를 소정 높이로 상승시킴으로써 상기 다이(22)를 픽업할 수 있으며, 상기 반전 구동부(410)는 상기 다이(22)의 후면이 위를 향하도록 상기 진공 그리퍼(300)를 반전시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 수평 구동부(420)는 상기 반전된 다이(22)를 상기 다이 본딩 모듈(500)에 전달하기 위해 상기 진공 그리퍼(300)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 본딩 헤드(520)는 상기 다이(22)를 픽업하기 위해 상기 수평 구동부(420)에 의해 이송된 상기 다이(22)의 후면을 진공 흡착할 수 있다. 이어서, 상기 핑거 부재들(304)에 의한 상기 다이(22)의 진공 흡착 상태가 해제될 수 있으며, 상기 그리퍼 구동부(310)가 상기 그리퍼 암들(322)이 서로 멀어지는 방향으로 상기 그리퍼 암들(302)을 이동시킴으로써 상기 다이(22)의 전달이 완료될 수 있다. 상기와 같이 다이(22)가 전달된 후 상기 본딩 헤드(520)는 상기 다이(22)의 전면이 상기 기판(30) 상에 부착되도록 상기 다이(22)를 본딩할 수 있다.
도 9는 도 6에 도시된 진공 그리퍼의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 다이(22)의 상부에는 상기 다이(22)와 마주하도록 배치되어 상기 다이(22)를 향하여 공기를 분사하는 제2 공기 분사 노즐(320)이 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 제2 공기 분사 노즐(320)은 상기 그리퍼 구동부(310)의 하부에 장착될 수 있으며 상기 그리퍼 암들(302) 사이에 배치될 수 있다. 상기 이젝터 부재(210)가 회전하는 경우 상기 다이(22)는 상기 이젝터 부재(210)의 회전에 의해 롤링(rolling) 형태로 좌우 요동될 수 있으며, 상기 제2 공기 분사 노즐(320)은 상기 다이(22)의 전면 상에 균일하게 공기를 분사함으로써 상기 이젝터 부재(210)의 회전 도중에 상기 다이(22)가 수평 상태로 유지되도록 할 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 다이 이젝터의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 다이 이젝터의 동작을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 이젝터 부재(210)는 상기 이젝터 부재(210)의 장경이 수직 방향으로 정렬되고 상기 이젝터 부재(210)의 외주면이 상기 다이싱 테이프(24)의 하부면에 밀착되도록 배치될 수 있다. 상기 이젝터 부재(210)는 이젝터 구동부(250)에 의해 수직 및 수평 방향으로 이동될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이(22)가 상기 다이싱 테이프(24)로부터 부분적으로 분리될 수 있다.
예를 들면, 상기 이젝터 구동부(250)는 상기 이젝터 부재(210)를 수직 방향으로 상승시키고 또한 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 특히, 상기 다이(22)가 상기 다이싱 테이프(24)로부터 충분히 분리될 수 있도록 상기 이젝터 구동부(250)는 적어도 한번 이상 상기 이젝터 부재(210)를 수평 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.
다른 예로서, 상기 이젝터 구동부(250)는 상기 다이(22)가 상승되는 동안 수평 상태를 유지할 수 있도록 상기 이젝터 부재(210)를 상승시키면서 동시에 수평 방향으로 반복적으로 왕복 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 이젝터 부재(210)의 수평 방향 왕복 이동 거리는 상기 이젝터 부재(210)가 상승함에 따라 점차 감소될 수 있으며, 이에 따라 상기 다이(22)의 양측 가장자리 부위들로부터 상기 다이싱 테이프(24)의 박리가 진행될 수 있다. 추가적으로, 도시되지는 않았으나, 상기 다이(22)가 상승되는 동안 상기 제2 공기 분사 노즐(320)을 통해 상기 다이(22)의 전면 상으로 공기가 분사될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이(22)의 수평 상태는 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.
상기 이젝터 구동부(250)는 상기 이젝터 부재(210)의 상승 및 왕복 이동 후 상기 다이(22)의 중심 부위가 상기 이젝터 부재(210)에 의해 지지되도록 상기 이젝터 부재(210)를 위치시킬 수 있으며, 이어서 상기 진공 그리퍼(300)와 수직 구동부(400)에 의해 상기 다이(22)가 픽업될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 이젝터(200)는 타원형 기둥 형태를 갖는 이젝터 부재(210)를 회전시키거나 수직 및 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 부분적으로 분리시킬 수 있으며, 상기 진공 그리퍼(300)는 상기 다이 이젝터(200)에 의해 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위가 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리된 후 상기 다이(22)의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착할 수 있다. 특히, 상기 다이 이젝터(200)는 상기 이젝터 부재(210)를 여러 바퀴 회전시키거나 수평 방향으로 반복적으로 왕복 이동시킴으로써 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 충분히 분리시킬 수 있으며, 이어서 상기 진공 그리퍼(300)와 상기 수직 구동부(400)에 의해 상기 다이(22)가 상기 다이싱 테이프(24)로부터 픽업될 수 있다. 상기와 같이 픽업된 다이(22)는 상기 반전 구동부(410)에 의해 반전된 후 상기 다이 본딩 모듈(500)에 의해 픽업되어 상기 기판(30) 상에 본딩될 수 있다. 상기와 같이 다이(22)의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하여 상기 다이(22)를 픽업할 수 있으므로 상기 다이(22)의 전면 부위 오염을 방지할 수 있으며, 이에 따라 상기 다이(22)의 전면 부위 오염에 의한 본딩 불량 또는 오염에 의한 전극 패드들 사이의 전기적인 결함이 충분히 방지될 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 : 다이 본딩 장치 20 : 웨이퍼
22 : 다이 24 : 다이싱 테이프
100 : 다이 픽업 모듈 110 : 웨이퍼 스테이지
200 : 다이 이젝터 210 : 이젝터 부재
220 : 이젝터 구동부 230 : 상부 패널
232 : 개구 234 : 진공홀
240 : 이젝터 본체 242 : 진공 챔버
300 : 진공 그리퍼 302 : 그리퍼 암
304 : 핑거 부재 306 : 진공홀
308 : 공기 분사 노즐 310 : 그리퍼 구동부
320 : 제2 공기 분사 노즐 400 : 수직 구동부
410 : 반전 구동부 500 : 다이 본딩 모듈
510 : 기판 스테이지 520 : 본딩 헤드

Claims (13)

  1. 다이싱 테이프 상에 부착된 다이들을 포함하는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지;
    상기 다이싱 테이프 아래에 배치되며 픽업하고자 하는 다이를 상방으로 밀어올려 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리시키는 다이 이젝터;
    상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리된 상기 다이의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하기 위한 진공 그리퍼; 및
    상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 픽업하기 위하여 상기 진공 그리퍼를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부를 포함하되,
    상기 다이 이젝터는, 타원형의 기둥 형태를 갖고 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면에 밀착되도록 배치되는 이젝터 부재와, 상기 이젝터 부재를 회전시키거나 수직 및 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 다이를 상방으로 밀어올리는 이젝터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이 이젝터는,
    상기 이젝터 부재가 삽입되는 개구와 상기 다이싱 테이프를 진공 흡착하기 위한 진공홀들을 갖는 상부 패널과,
    상기 상부 패널과 결합되며 상기 진공홀들과 연통하는 진공 챔버를 형성하는 이젝터 본체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이젝터 부재는 상기 이젝터 부재의 단경이 수직 방향으로 정렬되고 상기 이젝터 부재의 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 밀착되도록 배치되며,
    상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재의 장경이 수직 방향으로 위치되도록 상기 이젝터 부재를 회전시키는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 적어도 한 바퀴 이상 회전시키는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이젝터 부재는 상기 이젝터 부재의 장경이 수직 방향으로 정렬되고 상기 이젝터 부재의 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면 상에 밀착되도록 배치되며,
    상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 수직 방향으로 상승시키고 수평 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 상기 수평 방향으로 적어도 한 번 이상 왕복 이동시키는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이젝터 구동부는 상기 이젝터 부재를 수직 방향으로 상승시키면서 동시에 상기 수평 방향으로 왕복 이동시키며 상기 이젝터 부재의 상승 및 왕복 이동 후 상기 다이의 중심 부위가 상기 이젝터 부재에 의해 지지되도록 상기 이젝터 부재를 위치시키는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 진공 그리퍼에 의해 픽업된 다이를 반전시키기 위하여 상기 진공 그리퍼를 반전시키는 반전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 진공 그리퍼는,
    포크 형태로 구성되는 그리퍼 암을 포함하며,
    상기 그리퍼 암은 상기 다이의 후면 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 진공홀을 갖는 핑거 부재들을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 핑거 부재들은 상기 다이가 상기 다이싱 테이프로부터 분리되도록 상기 다이의 후면에 부착된 상기 다이싱 테이프 부위를 향하여 공기를 분사하는 공기 분사 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 진공 그리퍼는,
    상기 다이의 후면 가장자리 부위들을 진공 흡착하기 위한 한 쌍의 그리퍼 암들과,
    상기 그리퍼 암들을 서로 가까워지는 방향 그리고 서로 멀어지는 방향으로 이동시키기 위한 그리퍼 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 다이와 마주하도록 상기 다이의 상부에 배치되며 상기 다이를 향하여 하방으로 공기를 분사하는 제2 공기 분사 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 픽업 모듈.
  13. 다이싱 테이프 상에 부착된 다이들을 포함하는 웨이퍼로부터 픽업하고자 하는 다이를 픽업하고 상기 픽업된 다이를 반전시키는 다이 픽업 모듈; 및
    상기 다이 픽업 모듈에 의해 반전된 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈을 포함하되,
    상기 다이 픽업 모듈은,
    상기 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지와,
    상기 다이싱 테이프 아래에 배치되며 픽업하고자 하는 다이를 상방으로 밀어올려 상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리시키는 다이 이젝터와,
    상기 다이싱 테이프로부터 부분적으로 분리된 상기 다이의 후면 가장자리 부위를 진공 흡착하기 위한 진공 그리퍼와,
    상기 다이를 상기 다이싱 테이프로부터 픽업하기 위하여 상기 진공 그리퍼를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부와,
    상기 다이를 반전시키기 위하여 상기 진공 그리퍼를 반전시키는 반전 구동부를 포함하며,
    상기 다이 이젝터는, 타원형의 기둥 형태를 갖고 외주면이 상기 다이싱 테이프의 하부면에 밀착되도록 배치되는 이젝터 부재와, 상기 이젝터 부재를 회전시키거나 수직 및 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 다이를 상방으로 밀어올리는 이젝터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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