KR20220097146A - 다이 본딩 장치 - Google Patents

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KR20220097146A
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bonding head
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김순현
김병근
이병찬
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세메스 주식회사
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Abstract

다이 본딩 장치가 개시된다. 상기 다이 본딩 장치는, 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와, 상기 기판 상에 다이를 본딩하기 위하여 상기 다이를 상기 기판 상에 가압하는 본딩 헤드와 상기 본딩 헤드의 기울기를 측정하기 위한 기울기 측정부를 포함한다. 상기 기울기 측정부는, 상기 본딩 헤드가 밀착되는 측정 플레이트와, 상기 측정 플레이트의 하부에 배치되며 상기 본딩 헤드에 의해 상기 측정 플레이트에 인가되는 하중을 측정하기 위한 복수의 하중 센서들을 포함한다.

Description

다이 본딩 장치{DIE BONDING APPARATUS}
본 발명의 실시예들은 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조 공정에서 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들을 기판 상에 본딩하는 다이 본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼는 다이싱 공정을 통해 복수의 다이들로 분할될 수 있으며, 상기 다이들은 다이 본딩 공정을 통해 기판 상에 본딩될 수 있다.
상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 장치는 상기 다이들로 분할된 웨이퍼로부터 상기 다이들을 픽업하여 이송하기 위한 다이 이송 모듈과 상기 다이 이송 모듈에 의해 이송된 다이를 기판 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈을 포함할 수 있다. 상기 다이 이송 모듈은 상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지 유닛과 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 선택적으로 분리시키기 위한 다이 이젝터와 상기 분리된 다이를 픽업하기 위한 진공 피커와 상기 진공 피커를 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 피커 구동부를 포함할 수 있다.
상기 다이 본딩 모듈은 상기 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와 상기 기판 상에 상기 다이를 본딩하기 위하여 상기 다이를 상기 기판 상에 가압하는 본딩 헤드를 포함할 수 있다. 한편, 상기 본딩 헤드의 기울기가 허용 범위를 벗어나는 경우 상기 다이가 상기 기판 상에 균일하게 가압되지 않을 수 있으며, 이에 의해 상기 다이의 본딩 상태가 불량해지는 문제점이 발생될 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2037964호 (등록일자 2019년 10월 23일)
본 발명의 실시예들은 기판 상에 다이를 본딩하기 위한 본딩 헤드의 기울기를 측정하고 상기 본딩 헤드의 기울기를 보정할 수 있는 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와, 상기 기판 상에 다이를 본딩하기 위하여 상기 다이를 상기 기판 상에 가압하는 본딩 헤드와, 상기 본딩 헤드의 기울기를 측정하기 위한 기울기 측정부를 포함할 수 있으며, 상기 기울기 측정부는, 상기 본딩 헤드가 밀착되는 측정 플레이트와, 상기 측정 플레이트의 하부에 배치되며 상기 본딩 헤드에 의해 상기 측정 플레이트에 인가되는 하중을 측정하기 위한 복수의 하중 센서들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 기울기 측정부는 상기 측정 플레이트의 하부 중앙 부위를 지지하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 하중 센서들에 의해 측정된 상기 본딩 헤드의 기울기에 기초하여 상기 본딩 헤드의 기울기를 보정하기 위한 기울기 보정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 기울기 보정부는 상기 측정 플레이트의 하부에 연결되며 상기 하중 센서들에 의해 측정되는 하중이 모두 동일해지도록 상기 측정 플레이트의 수평도를 조절하는 복수의 구동 기구들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 구동 기구들은 피에조 액추에이터를 포함할 수 있으며, 3자유도를 갖는 플렉서블 힌지 부재 또는 볼 조인트 부재에 의해 상기 측정 플레이트의 하부에 결합될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 하중 센서들이 배치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 및 상기 측정 플레이트 사이에 배치되는 플로팅 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 플로팅 유닛은 상기 하중 센서들의 상부에 결합되고, 상기 구동 기구들은 상기 플로팅 유닛에 장착될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 플로팅 유닛은, 상부 패널과 하부 패널 및 상기 상부 및 하부 패널들 사이에 배치되는 컬럼 부재들을 포함하며, 상기 상부 패널은 상기 하중 센서들의 상부에 결합되고, 상기 구동 기구들은 상기 하부 패널 상에 장착되어 상기 상부 패널을 관통하여 상기 측정 플레이트의 하부에 연결될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 하중 센서들의 측정값들에 기초하여 상기 측정 플레이트의 기울기를 산출하고, 상기 측정 플레이트 상에 밀착된 상기 본딩 헤드의 기울기를 조절하기 위하여 상기 기울기 보정부의 동작을 제어하는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하중 센서들에 의해 상기 본딩 헤드의 기울기가 측정될 수 있으며, 아울러 상기 구동 기구들에 의해 상기 본딩 헤드의 기울기가 보정될 수 있다. 상기 본딩 헤드의 기울기 측정 및 보정은 상기 다이 본딩 공정을 수행하는 동안 주기적으로 수행될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이들을 상기 기판 상에 본딩하는 동안 상기 본딩 헤드의 기울기 변화에 따른 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 다이 이송 모듈을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 다이 본딩 모듈을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 기울기 측정부를 설명하기 위한 개략적인 측면도들이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 기울기 보정부를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 7은 도 4 및 도 5에 도시된 플로팅 부재의 하부 패널을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 8은 도 4 및 도 5에 도시된 플로팅 부재의 상부 패널을 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 다이 이송 모듈을 설명하기 위한 개략적인 정면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 다이 본딩 모듈을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치(10)는 반도체 장치의 제조 공정에서 다이들(22)을 기판(30) 상에 본딩하게 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 본딩 장치(10)는 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들(22)을 픽업하여 반도체 웨이퍼 또는 인쇄회로기판과 같은 기판(30) 상에 본딩하기 위해 사용될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(10)는, 상기 다이들(22)을 포함하는 웨이퍼(20)로부터 다이(22)를 픽업하여 이송하기 위한 다이 이송 모듈(100)과, 상기 다이 이송 모듈(100)에 의해 픽업된 다이(22)를 상기 기판(30) 상에 본딩하기 위한 다이 본딩 모듈(200)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 다이 이송 모듈(100)은 상기 다이(22)를 픽업하여 다이 스테이지(110) 상으로 이송할 수 있으며, 상기 다이 본딩 모듈(200)은 상기 다이 스테이지(110) 상의 다이(22)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩할 수 있다.
상기 웨이퍼(20)는 상기 다이들(22)이 부착된 다이싱 테이프(24)와, 상기 다이싱 테이프(24)가 장착되는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(26)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 다이싱 테이프(24)는 상기 마운트 프레임(26)의 하부면 상에 부착될 수 있으며, 상기 다이들(22)은 상기 다이싱 테이프(24)의 상부면 상에 부착될 수 있다.
상기 다이 이송 모듈(100)은, 상기 웨이퍼(20)를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지(120)를 포함할 수 있다. 상기 웨이퍼 스테이지(120) 상에는 상기 다이싱 테이프(24)를 지지하기 위한 서포트 링(122)과, 상기 마운트 프레임(26)을 파지하기 위한 클램프(124)와, 상기 클램프(124)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 클램프 구동부(126)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 도시된 바와 같이, 상기 서포트 링(122)은 상기 다이들(22)과 상기 마운트 프레임(26) 사이에서 상기 다이싱 테이프(24)를 지지할 수 있으며, 상기 클램프 구동부(126)는 상기 마운트 프레임(26)이 파지된 상기 클램프(124)를 하강시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 다이싱 테이프(24)가 상기 클램프(124)의 하강에 의해 충분히 확장될 수 있다.
상기 서포트 링(122)에 의해 지지된 상기 다이싱 테이프(24)의 아래에는 상기 다이들(22)을 상기 다이싱 테이프(24)로부터 선택적으로 분리하기 위한 다이 이젝터(102)가 배치될 수 있다. 상기 다이 이젝터(102)는 상기 다이싱 테이프(24)의 하부면을 진공 흡착할 수 있으며 상기 다이들(22) 중에서 픽업하고자 하는 다이(22)를 상승시킴으로써 상기 다이(22)를 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리시키는 이젝터 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 이젝터 유닛은 상기 다이(22)를 상승시키기 위한 이젝터 핀들을 포함할 수 있다.
상기 다이 이송 모듈(100)은, 상기 웨이퍼 스테이지(120)의 상부에 배치되어 상기 다이 이젝터(102)에 의해 상기 다이싱 테이프(24)로부터 분리된 다이(22)를 픽업하기 위한 진공 피커(130)와, 상기 진공 피커(130)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 피커 구동부(132)를 포함할 수 있다. 상기 다이 스테이지(110)는 상기 웨이퍼 스테이지(120)로부터 수평 방향으로 이격되어 배치될 수 있으며, 상기 진공 피커(130)에 의해 픽업된 상기 다이(22)는 상기 피커 구동부(132)에 의해 상기 다이 스테이지(110) 상으로 이송될 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼 스테이지(130)의 상부에는 상기 다이들(22) 중에서 픽업하고자 하는 다이(22)를 검출하기 위한 카메라 유닛(140)이 배치될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 웨이퍼 스테이지(120)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 스테이지 구동부를 포함할 수 있다. 상기 스테이지 구동부는 상기 다이들(22) 중에서 픽업하고자 하는 다이(22)가 상기 다이 이젝터(102) 상에 위치되도록 상기 웨이퍼 스테이지(120)의 위치를 조절할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 다이 본딩 장치(10)는, 상기 웨이퍼(20)의 수납을 위한 카세트(40)가 놓여지는 카세트 로드 포트(42)와, 상기 웨이퍼(20)를 상기 카세트(40)로부터 상기 웨이퍼 스테이지(120) 상으로 이송하기 위한 웨이퍼 이송 유닛(44)과, 상기 웨이퍼(20)의 이송을 안내하기 위한 웨이퍼 가이드 레일들(46)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 스테이지 구동부는 상기 웨이퍼 스테이지(120)를 상기 웨이퍼 가이드 레일들(46)의 단부에 인접하도록 이동시킬 수 있으며, 이어서 상기 웨이퍼 이송 유닛(44)은 상기 웨이퍼(20)를 상기 카세트(40)로부터 상기 웨이퍼 스테이지(120) 상으로 이동시킬 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 웨이퍼 이송 유닛(44)은 상기 마운트 프레임(26)을 파지하기 위한 그리퍼와 상기 그리퍼를 수평 방향으로 이동시키기 위한 그리퍼 구동부를 포함할 수 있다.
상기 다이 본딩 모듈(200)은 상기 다이 스테이지(110) 상으로 이송된 상기 다이(22)를 픽업하여 상기 기판(30) 상에 본딩할 수 있다. 일 예로서, 상기 다이 본딩 모듈(200)은, 상기 다이(22)를 픽업하기 위한 본딩 헤드(210)와, 상기 본딩 헤드(210)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 헤드 구동부(220)와, 상기 기판(30)을 지지하기 위한 기판 스테이지(230)를 포함할 수 있다. 상기 본딩 헤드(210)는 상기 다이(22)를 진공 흡착하기 위한 진공홀(미도시)을 구비하고 상기 기판(30) 상에 상기 다이(22)를 가압하기 위한 본딩 툴(212)을 포함할 수 있으며, 상기 기판 스테이지(220)는 상기 기판(30)을 기 설정된 본딩 온도로 가열하기 위한 히터(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 기판(30)은 제1 매거진(50)으로부터 공급될 수 있으며, 다이 본딩 공정이 완료된 후 제2 매거진(60)으로 수납될 수 있다. 일 예로서, 상기 다이 본딩 장치(10)는, 상기 제1 매거진(50)을 핸들링하기 위한 제1 매거진 핸들링 유닛(52)과, 상기 제2 매거진(60)을 핸들링하기 위한 제2 매거진 핸들링 유닛(62)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 제1 매거진(50)이 놓여지는 제1 매거진 로드 포트(54)와, 상기 제2 매거진(60)이 놓여지는 제2 매거진 로드 포트(64)와, 상기 제1 매거진 로드 포트(54)와 상기 제1 매거진 핸들링 유닛(52) 사이에서 상기 제1 매거진(50)을 이송하는 제1 매거진 이송 유닛(56)과, 상기 제2 매거진 로드 포트(64)와 상기 제2 매거진 핸들링 유닛(62) 사이에서 상기 제2 매거진(60)을 이송하는 제2 매거진 이송 유닛(66)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 기판(30)을 상기 제1 매거진(50)으로부터 상기 기판 스테이지(220) 상으로 이송하고 상기 기판 스테이지(220) 상에서 상기 기판(30)의 위치를 조절하며 상기 다이 본딩 공정이 완료된 후 상기 기판(30)을 상기 제2 매거진(60)으로 이송하기 위한 기판 이송 유닛(70)을 포함할 수 있다. 상기 기판 이송 유닛(70)은, 상기 기판(30)의 이송을 안내하기 위한 기판 가이드 레일들(72)과, 상기 기판(30)을 파지하기 위한 그리퍼들(74)과, 상기 그리퍼들(74)을 이동시키기 위한 그리퍼 구동부들(76)과, 상기 기판(30)을 상기 기판 가이드 레일들(72) 상으로 이동시키기 위한 제1 푸셔(78)와, 상기 기판(30)을 상기 기판 가이드 레일들(72) 상에서 상기 제2 매거진(60)의 내부로 이동시키기 위한 제2 푸셔(80)를 포함할 수 있다.
상기 본딩 헤드(210)는 상기 헤드 구동부(220)에 장착되는 상부 바디(214)와 상기 상부 바디(214)의 하부에 연결되는 하부 바디(216)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 본딩 툴(212)은 상기 하부 바디(216)의 하부에 장착될 수 있다. 상기 상부 바디(214)와 상기 하부 바디(216) 사이의 연결 부위는 상기 하부 바디(216)의 각도 조절이 가능하도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 도시된 바와 같이 상기 하부 바디(216)의 상부는 위로 볼록한 반구 형태를 가질 수 있으며, 상기 상부 바디(214)의 하부에는 상기 하부 바디(216)의 상부가 삽입되는 반구형 오목부가 구비될 수 있다. 즉, 상기 하부 바디(216)는 모든 방향으로 회전이 가능하며 이를 통해 상기 본딩 툴(212)의 하부면이 수평 상태가 되도록 상기 본딩 헤드(210)의 기울기를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 본딩 헤드(210)의 기울기를 측정하기 위한 기울기 측정부(300)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 기울기 측정부(300)는 상기 기판 스테이지(230)에 인접하도록 상기 헤드 구동부(220)에 의한 상기 본딩 헤드(210)의 이동 경로 하부에 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 기울기 측정부를 설명하기 위한 개략적인 측면도들이고, 도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 기울기 보정부를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다. 도 7은 도 4 및 도 5에 도시된 플로팅 부재의 하부 패널을 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 8은 도 4 및 도 5에 도시된 플로팅 부재의 상부 패널을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 상기 기울기 측정부(300)는 상기 본딩 헤드(210)가 밀착되는 측정 플레이트(310)와, 상기 측정 플레이트(310)의 하부에 배치되며 상기 본딩 헤드(210)에 의해 상기 측정 플레이트(310)에 인가되는 하중을 측정하기 위한 복수의 하중 센서들(320)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 기울기 측정부(300)는 상기 기판 스테이지(230)의 일측에 배치될 수 있으며, 상기 본딩 헤드(210)는 상기 헤드 구동부(220)에 의해 상기 측정 플레이트(310)의 상부면에 밀착될 수 있다. 상기 하중 센서들(320)로는 로드 셀이 사용될 수 있으며, 일 예로서, 3개의 로드 셀들(320)이 상기 측정 플레이트(310)의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 기울기 측정부(300)는 베이스 플레이트(302)를 포함할 수 있으며, 상기 베이스 플레이트(302) 상에 상기 하중 센서들(320)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 측정 플레이트(310)는 원형 디스크 형태를 가질 수 있으며, 상기 로드 셀들(320)은 상기 측정 플레이트(310)의 하부에서 상기 베이스 플레이트(302)의 중심에 대하여 원주 방향으로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다.
상기 기울기 측정부(300)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 측정 플레이트(310)의 하부 중앙 부위를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재(330)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 탄성 부재(330)로는 코일 스프링이 사용될 수 있으며, 특히 상기 탄성 부재(330)는 수직 방향 및 측방으로 기울어질 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 탄성 부재(330) 상에는 상기 측정 플레이트(310)의 하부 중앙 부위를 지지하기 위한 서포트 부재(332)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 하중 센서들(320)은 상기 탄성 부재(330) 주위에 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 하중 센서들(320)과 연결되며 상기 하중 센서들(320)의 신호들에 기초하여 상기 측정 플레이트(310)의 기울기를 산출하는 제어 유닛(미도시)을 구비할 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 하중 센서들(320)의 신호에 기초하여 상기 측정 플레이트(310)의 기울기를 산출할 수 있으며, 이때 상기 본딩 헤드(210)가 상기 측정 플레이트(310)의 상부면에 밀착된 상태이므로 상기 측정 플레이트(310)의 기울기로부터 상기 본딩 헤드(210)의 기울기를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 하중 센서들(320)에 의해 측정된 상기 본딩 헤드(210)의 기울기에 기초하여 상기 본딩 헤드(210)의 기울기를 보정하기 위한 기울기 보정부(340)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기울기 보정부(340)는 상기 측정 플레이트(310)의 하부에 연결되며 상기 하중 센서들(320)에 의해 측정되는 하중이 서로 동일해지도록 상기 측정 플레이트(310)의 수평도를 조절하는 복수의 구동 기구들(342)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 구동 기구들(342)의 동작은 상기 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본딩 헤드(210)가 상기 측정 플레이트(310)의 상부면에 밀착된 상태에서 상기 제어 유닛은 상기 측정 플레이트(310)의 수평도를 조절하기 위해 상기 구동 기구들(342)을 동작시킬 수 있으며, 이에 의해 상기 측정 플레이트(310) 상에 밀착된 상기 본딩 헤드(210)의 기울기가 조절될 수 있다. 일 예로서, 상기 구동 기구들(342)은 피에조 액추에이터 즉 피에조 모터를 이용하여 각각 구성될 수 있으며, 상기 구동 기구들(342)의 원활한 동작을 위해 상기 구동 기구들(342)과 상기 측정 플레이트(310)는 3자유도를 갖는 플렉서블 힌지 부재(344) 또는 볼 조인트 부재 등을 이용하여 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스 플레이트(302)와 상기 측정 플레이트(310) 사이에는 플로팅 유닛(350)이 배치될 수 있다. 상기 플로팅 유닛(350)은 상부 패널(352)과 하부 패널(354) 및 상기 상부 패널(352)과 하부 패널(354) 사이에 배치되는 컬럼 부재들(356)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 베이스 플레이트(302) 상에 배치되는 상기 하중 센서들(320)의 상부는 상기 상부 패널(352)에 결합될 수 있으며, 상기 탄성 부재(330)와 상기 구동 기구들(342)은 상기 하부 패널(354) 상에 배치되어 상기 상부 패널(352)을 관통하여 상기 측정 플레이트(310)의 하부에 연결될 수 있다.
특히, 상기 하부 패널(354)은 상기 베이스 플레이트(302)로부터 상방으로 소정 간격 이격될 수 있으며, 상기 상부 패널(352)에는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 탄성 부재(330)와 상기 구동 기구들(342)의 배치를 위한 복수의 관통공들(352A, 352B)이 구비될 수 있다. 이때, 상기 구동 기구들(342)은 상기 탄성 부재(330)의 주위에서 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 구동 기구들(342)은 상기 하중 센서들(320) 사이에 배치될 수 있다.
상기 측정 플레이트(310)가 상기 본딩 헤드(210)에 의해 하방으로 눌리는 경우 상기 상부 패널(352)이 상기 측정 플레이트(310)와 함께 하방으로 눌려질 수 있으며, 이에 의해 상기 하중 센서들(320)에 상기 구동 헤드(210)에 의한 하중이 전달될 수 있다. 이때, 상기 하부 패널(354)이 상기 베이스 플레이트(302)로부터 상방으로 이격된 상태 즉 플로팅 상태가 유지될 수 있으며, 이에 의해 상기 본딩 헤드(210)에 의해 인가되는 하중이 상기 구동 기구들(342)에는 전달되지 않을 수 있다.
상기와 같이 본딩 헤드(210)에 의해 상기 측정 플레이트(310)가 눌려지는 경우 상기 구동 헤드(210)의 기울기에 따라 상기 하중 센서들(320)에 의해 측정되는 하중값들이 서로 달라질 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 측정된 하중값들에 기초하여 상기 측정 플레이트(310)의 기울기와 상기 본딩 헤드(210)의 기울기를 산출할 수 있으며, 상기 측정 플레이트(310) 상에 밀착된 상기 본딩 헤드(210)의 기울기를 보정하기 위하여 상기 구동 기구들(342)을 동작시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하중 센서들(320)에 의해 상기 본딩 헤드(210)의 기울기가 측정될 수 있으며, 아울러 상기 구동 기구들(342)에 의해 상기 본딩 헤드(210)의 기울기가 보정될 수 있다. 상기 본딩 헤드(210)의 기울기 측정 및 보정은 상기 다이 본딩 공정을 수행하는 동안 주기적으로 수행될 수 있으며, 이에 의해 상기 다이들(22)을 상기 기판(30) 상에 본딩하는 동안 상기 본딩 헤드(210)의 기울기 변화에 따른 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 : 다이 본딩 장치 20 : 웨이퍼
22 : 다이 100 : 다이 이송 모듈
102 : 다이 이젝터 110 : 다이 스테이지
120 : 웨이퍼 스테이지 130 : 진공 피커
132 : 피커 구동부 140 : 카메라 유닛
200 : 다이 본딩 모듈 210 : 본딩 헤드
212 : 본딩 툴 214 : 상부 바디
216 : 하부 바디 220 : 헤드 구동부
230 : 기판 스테이지 300 : 기울기 측정부
302 : 베이스 플레이트 310 : 측정 플레이트
320 : 하중 센서 330 : 탄성 부재
340 : 기울기 보정부 342 : 구동 기구
350 : 플로팅 유닛 352 : 상부 패널
354 : 하부 패널 356 : 컬럼 부재

Claims (8)

  1. 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지;
    상기 기판 상에 다이를 본딩하기 위하여 상기 다이를 상기 기판 상에 가압하는 본딩 헤드; 및
    상기 본딩 헤드의 기울기를 측정하기 위한 기울기 측정부를 포함하며,
    상기 기울기 측정부는,
    상기 본딩 헤드가 밀착되는 측정 플레이트와,
    상기 측정 플레이트의 하부에 배치되며 상기 본딩 헤드에 의해 상기 측정 플레이트에 인가되는 하중을 측정하기 위한 복수의 하중 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기울기 측정부는 상기 측정 플레이트의 하부 중앙 부위를 지지하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하중 센서들에 의해 측정된 상기 본딩 헤드의 기울기에 기초하여 상기 본딩 헤드의 기울기를 보정하기 위한 기울기 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기울기 보정부는 상기 측정 플레이트의 하부에 연결되며 상기 하중 센서들에 의해 측정되는 하중이 모두 동일해지도록 상기 측정 플레이트의 수평도를 조절하는 복수의 구동 기구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 구동 기구들은 피에조 액추에이터를 포함할 수 있으며, 3자유도를 갖는 플렉서블 힌지 부재 또는 볼 조인트 부재에 의해 상기 측정 플레이트의 하부에 결합되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 하중 센서들이 배치되는 베이스 플레이트와,
    상기 베이스 플레이트 및 상기 측정 플레이트 사이에 배치되는 플로팅 유닛을 더 포함하며,
    상기 플로팅 유닛은 상기 하중 센서들의 상부에 결합되고, 상기 구동 기구들은 상기 플로팅 유닛에 장착되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 플로팅 유닛은, 상부 패널과 하부 패널 및 상기 상부 및 하부 패널들 사이에 배치되는 컬럼 부재들을 포함하며,
    상기 상부 패널은 상기 하중 센서들의 상부에 결합되고, 상기 구동 기구들은 상기 하부 패널 상에 장착되어 상기 상부 패널을 관통하여 상기 측정 플레이트의 하부에 연결되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 하중 센서들의 측정값들에 기초하여 상기 측정 플레이트의 기울기를 산출하고, 상기 측정 플레이트 상에 밀착된 상기 본딩 헤드의 기울기를 조절하기 위하여 상기 기울기 보정부의 동작을 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
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