KR20240037031A - 칩 픽업 헤드, 및 그 픽업 헤드를 이용한 칩 분리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 다이 어태치 공정 또는 픽업 공정에서, 점착 필름으로부터 칩을 안정적으로 분리하여 픽업할 수 있는 칩 픽업 헤드, 및 그 픽업 헤드를 이용한 칩 분리 장치 및 방법을 제공한다. 그 칩 픽업 헤드는 점착 필름으로부터 다이싱(dicing) 된 웨이퍼의 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서, 상기 칩의 상면에 접하는 콜릿(collet); 상기 콜릿이 결합하는 헤드부; 상기 헤드부에 결합하고, 진동을 상기 헤드부와 콜릿에 전달하는 진동 전달 로드(rod); 및 상기 진동 전달 로드에 결합하고, 진동을 생성하는 진동 발생기;를 포함한다.

Description

칩 픽업 헤드, 및 그 픽업 헤드를 이용한 칩 분리 장치 및 방법{Chip pickup head, and chip detachment apparatus and method using the the pickup head}
본 발명의 기술적 사상은 칩 분리 장치 및 방법에 대한 것으로, 특히 다이싱 된 웨이퍼에서 칩을 픽업하는 칩 픽업 헤드, 및 그 픽업 헤들 이용한 칩 분리 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자들은, 실리콘 웨이퍼 기판 상에 일련의 반도체 공정들이 반복적으로 수행되어 형성될 수 있다. 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼는 다이싱 공정 또는 싱귤레이션 공정을 통해 복수의 칩들로 개별화될 수 있다. 개별화된 칩들은 다이 어태치(die attach) 공정을 통해 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 실장될 수 있다. 다이 어태치 공정은 칩 픽업 공정과 칩 본딩 공정을 포함할 수 있다. 칩 픽업 공정은 칩 분리 장치를 이용하여 다이싱 된 웨이퍼의 칩을 점착 필름으로부터 픽업 및 분리하는 공정을 의미할 수 있다. 본딩 공정은 픽업된 칩을 기판 상에 부착시키는 공정을 의미할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 다이 어태치 공정 또는 픽업 공정에서, 점착 필름으로부터 칩을 안정적으로 분리하여 픽업할 수 있는 칩 픽업 헤드, 및 그 픽업 헤드를 이용한 칩 분리 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 점착 필름으로부터 다이싱(dicing) 된 웨이퍼의 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서, 상기 칩의 상면에 접하는 콜릿(collet); 상기 콜릿이 결합하는 헤드부; 상기 헤드부에 결합하고, 진동을 상기 헤드부와 콜릿에 전달하는 진동 전달 로드(rod); 및 상기 진동 전달 로드에 결합하고, 진동을 생성하는 진동 발생기;를 포함하는, 칩 픽업 헤드를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 점착 필름 상에 부착되고 다이싱 된 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지; 상기 점착 필름 아래에 배치되고, 상기 웨이퍼에서 픽업하고자 하는 칩을 상기 점착 필름과 함께 밀어 올리는 승강 블록을 구비한 이젝터 스테이지; 및 진공 흡착, 및 진동을 통해 상기 점착 필름으로부터 칩을 분리하여 픽업하는 칩 픽업 헤드;를 포함하는, 칩 분리(detachment) 장치를 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 점착 필름 상에 부착되고 다이싱 된 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지; 상기 점착 필름 아래에 배치되고, 상기 웨이퍼에서 픽업하고자 하는 칩을 상기 점착 필름과 함께 밀어 올리는 승강 블록을 구비한 이젝터 스테이지; 및 상기 칩의 상면에 접하는 콜릿, 상기 콜릿이 결합하는 헤드부, 및 진동을 생성하여 상기 헤드부와 콜릿에 인가하는 진동 발생기를 구비한 칩 픽업 헤드;를 포함하는, 칩 분리 장치를 제공한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 점착 필름 상에 부착되고 다이싱 된 웨이퍼에서, 픽업하고자 하는 칩을 이젝터 스테이지에서 진공 흡착하는 단계; 칩 픽업 헤드가 하강하여 상기 칩 픽업 헤드의 콜릿이 상기 칩에 결합하는 단계; 상기 이젝터 스테이지의 승강 블록을 상승시키면서, 상기 칩 픽업 헤드를 진동시키는 단계; 및 상기 칩 픽업 헤드가 상기 점착 필름으로부터 상기 칩을 분리하여 픽업하는 단계;를 포함하는, 칩 분리 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 칩 픽업 헤드는, 진동 발생부를 포함할 수 있고, 진동 발생부에서 진동을 발생시켜 헤드부와 콜릿이 상하 방향으로 진동하도록 할 수 있다. 따라서, 칩 픽업 헤드는, 점착 필름으로부터 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서, 진동 발생부를 통해 헤드부와 콜릿을 상하 방향으로 진동시킴으로써, 칩에 가해지는 스트레스를 감소시키고, 칩에서의 크랙 발생을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 기술적 사상에 의한 칩 픽업 헤드는 점착 필름으로부터 칩을 안정적으로 분리하여 픽업함으로써, 칩의 신뢰성, 및 그 칩을 포함하는 반도체 패키지의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 픽업 모듈에 대한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 픽업 모듈을 포함한 칩 분리 장치를 개략적으로 보여주는 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 칩 분리 장치에서, 이젝터 스테이지의 일부에 대한 사시도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 픽업 모듈을 이용한 칩 분리 방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 칩 분리 방법의 각 단계를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 6a 및 도 6b는 비교예의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법에 대한 개념도 및 그에 대응하는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 칩 분리 방법의 과정을 좀더 상세하게 보여주는 흐름도 및 그에 대응하는 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 비교예의 칩 분리 장치와 도 1의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법에서 칩에 인가되는 스트레스를 보여주는 시뮬레이션 사진들이다.
도 9a 및 도 9b는 비교예의 칩 분리 장치와 도 1의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법의 비교 평가에서에서, 칩의 미박리율을 보여주는 표 및 그래프이다.
도 10a 및 도 10b는 비교예의 칩 분리 장치와 도 1의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법의 비교 평가에서, 칩의 크랙 발생율을 보여주는 표 및 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 픽업 모듈에 대한 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 칩 픽업 헤드(100)는, 콜릿(110), 헤드부(120), 진동 전달 로드(rod)(130), 및 진동 발생기(140, vibration generator)를 포함할 수 있다. 칩 픽업 헤드(100)는, 점착 필름(도 2의 24 참조)에 부착되고, 다이싱(dicing) 된 웨이퍼(20)로부터 칩(도 2의 22 참조)을 픽업하는 장치일 수 있다.
콜릿(110)은 칩 픽업 헤드(100)의 최하단부에 배치될 수 있다. 콜릿(110)은 헤드부(120)의 하면 상에 배치될 수 있다. 콜릿(110)은 헤드부(120)로부터 탈부착될 수 있다. 다시 말해서, 칩 픽업 헤드(100)를 이용한 여러 번의 칩의 픽업 과정에서, 콜릿(110)이 마모되거나 변형될 수 있다. 그러한 경우, 기존 콜릿(110)은 헤드부(120)로부터 탈착하여 폐기되고 새로운 콜릿(110)이 헤드부(120)에 부착되어 사용될 수 있다.
콜릿(110)은 패드(112)와 콜릿 몸체(114)를 포함할 수 있다. 칩(22)을 픽업하는 과정에서, 패드(112)의 하면이 칩(22)의 상면에 접할 수 있다. 패드(112)는 고무나 실리콘(silicone) 등과 같은 탄성 재질로 형성될 수 있다. 그러나 패드(112)의 재질이 전술한 재질들에 한정되는 것은 아니다.
패드(112)에는 미세 진공 홀들이 형성될 수 있다. 예컨대, 진공 홀들은 패드(112)의 외곽 부분을 따라, 적어도 1열로 배치될 수 있다. 그러나 진공 홀들의 배치 위치가 외곽 부분에 한정되는 것은 아니다. 칩(22)을 픽업하는 과정에서 진공 홀들을 통해 칩(22)에 대한 진공 흡착이 수행될 수 있다. 참고로, 패드(112)의 진공 홀들은, 콜릿 몸체(114), 헤드부(120), 진공 전달 로드(130), 및 진동 발생기(140)의 내부에 배치된 진공 관을 통해 진공 펌프(미도시)에 연결될 수 있다.
콜릿 몸체(114)는 헤드부(120)에 결합하고, 하면에 패드(112)가 배치될 수 있다. 콜릿 몸체(114)의 상부에는 헤드부(120)와의 탈부착을 위한 구조물이 형성될 수 있다. 또한, 콜릿 몸체(114)의 내부에는 진공 관이 배치될 수 있고, 진공 관은 패드(112)의 진공 홀들에 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 콜릿 몸체(114)의 사이즈는 패드(112)보다는 크고, 헤드부(120)보다는 작을 수 있다. 여기서, 사이즈는 콜릿 몸체(114)의 하면의 면적, 폭, 또는 지름일 수 있다. 그러나 콜릿 몸체(114)의 사이즈가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 실시예에 따라, 콜릿 몸체(114)의 사이즈는 헤드부(120)와 실질적으로 동일할 수 있다.
헤드부(120)는 콜릿(110)이 결합하는 부분으로서, 콜릿(110)에 대응하는 사이즈를 가질 수 있다. 예컨대, 헤드부(120)는 콜릿 몸체(114)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 헤드부(120)의 하면 상에는 콜릿(110)이 탈부착할 수 있는 구조물이 형성될 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 헤드부(120)의 내부에는 진공 관이 배치될 수 있다.
진공 전달 로드(130)는 원기둥 형태를 가지며, 헤드부(120)에 일체로 결합할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 전달 로드(130)는 헤드부(120)의 상면에 수직한 방향으로 연장하는 원기둥 형태를 가질 수 있다. 그러나 진공 전달 로드(130)의 형태가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 진공 전달 로드(130)는 타원 기둥, 또는 다각 기둥 형태를 가질 수도 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 헤드부(120)의 내부에는 수직 방향으로 연장되는 진공 관이 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 진공 전달 로드(130)는 생략될 수 있다. 그러한 경우, 진동 발생기(140)가 헤드부(120)의 상부에 바로 결합될 수 있다. 또한, 진동 발생기(140)에서 발생한 진동이 바로 헤드부(120)와 콜릿(110)에 전달될 수 있다.
진동 발생기(140)는 진동 전달 로드(130)의 상부에 결합할 수 있다. 진동 발생기(140)는 결합부(142), 진동 발생부(144), 및 커버(146)를 포함할 수 있다. 결합부(142)는 진공 전달 로드(130)와 결합하는 부분일 수 있다. 진동 발생부(144)로부터 발생한 진동이 진동 전달 로드(130)에 효과적으로 전달할 수 있도록, 진동 발생기(144)는 결합부(142)를 통해 진동 전달 로드(130)에 견고하게 결합할 수 있다. 한편, 진공 전달 로드(130)가 생략되는 경우, 결합부(142)는 헤드부(120)에 결합할 수 있다.
진동 발생부(144)는 전기적으로 진동을 발생시키는 장치일 수 있다. 진동 발생부(144)는 진동을 발생하는 일종의 엑추에이터(actuator)일 수 있다. 진동 발생부(144)는, 예컨대, 보이스 코일 모터(voice coil motor), 피에조 모터(Piezo motor), 초음파 진동 모터, 편심 방식 모터 등을 포함할 수 있다. 그러나 진동 발생부(144)에 적용되는 모터가 전술한 모터들에 한정되는 것은 아니다. 진동 발생부(144)는 1 ~ 500Hz의 주파주의 진동을 발생시킬 수 있다. 그러나 진동 발생부(144)에서 발생시키는 진동의 주파수가 상기 수치 범위에 한정되는 것은 아니다.
한편, 진동 발생부(144)는 진공 전달 로드(130)의 연장 방향으로 진동을 발생시킬 수 있다. 다시 말해서, 진동 발생부(144)는 헤드부(120)의 상면, 또는 콜릿(110)의 하면에 수직하는 상하 방향으로 진동을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 진동 발생부(144)가 보이스 코일 모터를 포함하는 경우, 진동 발생부(144)는 코일이 감긴 원기둥 형태를 가질 수 있고, 코일에 전기가 인가되면 로렌즈 힘에 의해 진동 발생부(144)는 상하 방향으로 진동할 수 있다.
커버(146)는 진동 발생부(144)를 덮는 원통 관의 형태를 가질 수 있다. 진동 발생부(144)에서 진동이 발생하면, 진동 발생부(144)는 커버(146)의 내부와 외부 사이에서 진동할 수 있다. 다시 말해서, 도 1의 굵은 양쪽 화살표로 도시한 바와 같이, 진동 발생부(144)가 하부로 이동하여 커버(146) 밖으로 나왔다가, 다시 상부로 이동하여 커버(146)의 내부로 들어가는 식으로, 진동 발생부(144)는 상하 방향으로 진동할 수 있다.
한편, 진동 발생부(144)에서 진동이 발생하면, 결합부(142)를 통해 진동이 진동 전달 로드(130)로 전달되고, 다시 진동 전달 로드(130)를 통해 진동이 헤드부(120)와 콜릿(110)으로 전달될 수 있다. 그에 따라, 헤드부(120)와 콜릿(110)이 진동할 수 있다. 구체적으로, 헤드부(120)와 콜릿(110)은 일체로 진동하고, 헤드부(120)의 상면, 또는 콜릿(110)의 하면에 수직하는 상하 방향으로 진동할 수 있다.
또한, 헤드부(120)와 콜릿(110)의 진동의 주파수는 진동 발생부(144)에서 발생시킨 진동의 주파수와 실질적으로 동일할 수 있다. 예컨대, 진동 발생부(144)는 1 ~ 500Hz의 주파주의 진동을 발생시키고, 그에 따라, 헤드부(120)와 콜릿(110)은 진동 발생부(144)의 진동에 대응하여, 1 ~ 500Hz의 주파주를 가지고 진동할 수 있다.
본 실시예의 칩 픽업 헤드(100)는 진동 발생부(144)를 포함할 수 있고, 진동 발생부(144)에서 진동을 발생시켜 헤드부(120)와 콜릿(110)이 상하 방향으로 진동하도록 할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 칩 픽업 헤드(100)는 점착 필름(24)으로부터 칩(22)을 분리하여 픽업하는 공정에서, 진동 발생부(144)를 통해 헤드부(120)와 콜릿(110)을 상하 방향으로 진동시킴으로써, 칩(22)에 가해지는 스트레스를 감소시키고, 칩(22)에서의 크랙 발생을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 본 실시예의 칩 픽업 헤드(100)는 점착 필름(24)으로부터 칩(22)을 안정적으로 분리하여 픽업함으로써, 칩(22)의 신뢰성, 및 그 칩(22)을 포함하는 반도체 패키지의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 픽업 모듈을 포함한 칩 분리 장치를 개략적으로 보여주는 개념도이다. 도 1을 함께 참조하여 설명하고, 도 1의 설명 부분에서 이미 설명한 부분은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 칩 분리 장치(1000)는 칩 본딩 헤드(500)와 함께 다이 어태치 공정을 수행할 수 있다. 다이 어태치 공정은 칩 픽업 공정과 칩 본딩 공정을 합친 공정을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 다이싱 된 웨이퍼(20)로부터 칩(22)을 픽업하는 칩 픽업 공정과, 칩(22)을 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판(700) 상에 본딩하여 실장시키는 칩 본딩 공정을 합쳐서 다이 어태치 공정이라고 한다. 칩 픽업 공정에는 칩 픽업 헤드(100)를 포함한 칩 분리 장치(1000)가 이용될 수 있다. 또한, 칩 본딩 공정에는 칩 본딩 헤드(500)가 이용될 수 있다.
도 2는 칩 어태치 공정 전체를 개략적으로 도시하고 있다. 그에 따라, 도 2에는 칩 분리 장치(1000)와 칩 본딩 헤드(500)가 함께 도시되고 있다. 참고로, 칩 분리 장치(1000)와 기판(700) 사이에 점선으로 도시된 바와 같이, 칩 본딩 헤드(500)는 칩 픽업 헤드(100)로부터의 칩(22)을 전달 받아, 기판(700) 상에 칩(22)을 본딩할 수 있다. 칩 본딩 헤드(500)가 칩(22)을 전달 받는 과정에서, 칩 픽업 헤드(100)는 반전되어 칩(22)이 상방으로 향하고, 칩 본딩 헤드(500)는 콜릿(도 5d의 510 참조)을 통해 칩(22)을 진공 흡착할 수 있다. 이때, 칩 픽업 헤드(100)에서는 진공 흡착이 해제될 수 있다. 한편, 기판(700)은 기판 스테이지(600) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칩 분리 장치(1000)는, 칩 픽업 헤드(100), 이젝터 스테이지(200), 및 웨이퍼 스테이지(300)를 포함할 수 있다. 칩 픽업 헤드(100)에 대해서는 도 1의 설명 부분에서 설명한 바와 같다.
이젝터 스테이지(200)는 점착 필름(24)의 하부에 배치될 수 있다. 예컨대, 이젝터 스테이지(200)는 픽업 대상이 되는 칩(22)이 위치한 점착 필름(24)의 하부 부분에 배치될 수 있다. 이젝터 스테이지(200)는 이젝터 또는 승강 블록(도 3의 220 참조)을 구비할 수 있다. 이젝터 스테이지(200)는, 칩(22)을 분리하여 픽업하는 공정에서, 승강 블록(220)을 이용하여 픽업 대상인 칩(22)을 점착 필름(24)과 함께 상방으로 밀어 올릴 수 있다. 이젝터 스테이지(200)의 구체적인 구조에 대해서는 도 3a 및 도 3b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
웨이퍼 스테이지(300)는 웨이퍼를 지지할 수 있다. 웨이퍼(20)는 다이싱 공정에 의해 개별화된 다수의 칩들(22)을 포함할 수 있다. 칩들(22)은 점착 필름(24)에 부착된 상태일 수 있다. 다시 말해서, 칩들(22)은 서로 분리되어 있지만 점착 필름(24)에 부착된 상태로 웨이퍼(20)의 형태를 유지할 수 있다. 점착 필름(24)은 웨이퍼(20)의 다이싱 공정에서 이용된 다이싱 테이프일 수 있다. 한편, 칩들(22)은 전면이 위를 향하고, 칩들(22)의 후면이 점착 필름(24) 상에 부착될 수 있다.
점착 필름(24)은, 웨이퍼 스테이지(300)에 포함된 원형 링 형태의 마운트 프레임에 장착될 수 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(300) 상에는 점착 필름(24)을 지지하기 위한 서포트 링이 배치될 수 있다. 예컨대, 서포트 링은 칩들(22)과 마운트 프레임 사이에서 점착 필름(24)을 지지할 수 있다. 한편, 웨이퍼 스테이지(300) 상에는 마운트 프레임을 파지하여 고정하는 클램프들이 배치될 수 있다. 클램프들은 클램프 구동부에 의해 하방으로 이동될 수 있다. 이러한 클램프들의 이동에 의해 점착 필름(24)이 확장될 수 있고, 따라서, 칩 픽업 헤드(100)에 의한 칩들(22)의 픽업이 용이하게 수행될 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 칩 분리 장치(1000)는, 칩 픽업 헤드(100)를 이동시키는 헤드 구동부와 이젝터 스테이지(200)를 이동시키는 이젝터 구동부를 포함할 수 있다. 헤드 구동부는 칩 픽업 헤드(100)를 수평면 상에서 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)으로 이동시키는 헤드 수평 구동부와, 칩 픽업 헤드(100)를 수평면에 수직한 방향인 제3 방향(Y 방향)으로 이동시키는 헤드 수직 구동부를 포함할 수 있다. 또한, 이젝터 구동부는 이젝터 스테이지(200)를 수평면 상에서 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)으로 이동시키는 이젝터 수평 구동부와, 이젝터 스테이지(200)를 수평면에 수직한 방향인 제3 방향(Y 방향)으로 이동시키는 이젝터 수직 구동부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 칩 분리 장치(1000)는, 칩 픽업 헤드(100)와 칩(22)의 접촉 여부를 감지하는 센서를 포함할 수도 있다. 또한, 칩 분리 장치(1000)는, 칩 픽업 헤드(100)에 의해 픽업된 칩(22)의 후면이 위를 향하도록 칩(22)을 반전시키기 위해, 칩 픽업 헤드(100)를 반전시키는 헤드 반전 구동부를 포함할 수 있다.
본 실시예의 칩 분리 장치(1000)에서, 칩 픽업 헤드(100)가 진동 발생기(140)를 포함할 수 있다. 그에 따라, 다이 어태치 공정 또는 칩 픽업 공정에서, 진동 발생기(140)를 통해 헤드부(120)와 콜릿(110)에 진동을 인가하면서 칩 픽업 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 칩(22)에 가해지는 스트레스를 감소시켜 칩(22)에서의 크랙 발생을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 본 실시예의 칩 분리 장치(1000)는 점착 필름(24)으로부터 칩(22)을 안정적으로 분리하여 픽업할 수 있다. 또한, 칩 본딩 헤드(500)가 칩 픽업 헤드(100)로부터 칩(22)을 전달 받아, 기판(700) 상에 본딩 및 실장할 수 있다. 따라서, 칩(22)의 신뢰성, 및 그 칩(22)을 포함하는 반도체 패키지 또는 전자 제품의 신뢰성이 크게 향상될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 칩 분리 장치에서, 이젝터 스테이지의 일부에 대한 사시도 및 단면도이다. 도 2를 함께 참조하여 설명하고, 도 1 및 도 2의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예의 칩 분리 장치(1000)에서, 이젝터 스테이지(200)는 베이스 블록(210)과 승강 블록(220)을 포함할 수 있다. 또한, 이젝터 스테이지(200)의 중앙 부분에는 관통 홀(Hth)이 형성될 수 있다. 이젝터 스테이지(200)는, 관통 홀(Hth)을 이용하여 픽업 대상인 칩(22)과 칩(22)이 위치하는 점착 필름(24)의 부분에서 진공 흡착과 에어 블로우를 수행할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 관통 홀(Hth)의 수평 단면은 사각형의 형태를 가질 수 있다. 그러나 관통 홀(Hth)의 수평 단면의 형태가 사각형에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 관통 홀(Hth)의 수평 단면은 원형, 타원형, 또는 사각형 이외의 다각형 형태를 가질 수 있다.
승강 블록(220)은 이젝터(ejector)로 언급될 수도 있다. 승강 블록(220)은 관통 홀(Hth)을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 관통 홀(Hth)의 형태에 대응하여, 승강 블록(220)의 수평 단면은 사각형 링의 형태를 가질 수 있다. 그러나 관통 홀(Hth)의 수평 단면의 형태가 달라지는 경우, 그에 대응하여 승강 블록(220)의 수평 단면의 형태도 달라질 수 있다. 예컨대, 관통 홀(Hth)의 수평 단면이 원형의 형태를 갖는 경우, 승강 블록(220)의 수평 단면은 원형 링의 형태를 가질 수 있다.
승강 블록(220)은 제1 블록(222)와 제2 블록(224)을 포함할 수 있다. 제1 블록(222)은 관통 홀(Hth)을 둘러싸는 사각형 링 형태를 가질 수 있다. 또한, 제2 블록(224)은 제1 블록(222)을 둘러싸는 사각형 링 형태를 가질 수 있다. 제2 블록(224)의 외곽으로는 베이스 블록(210)이 배치될 수 있다.
이젝터 스테이지(200)는 이젝터 구동부에 의해 이동할 수 있다. 예컨대, 이젝터 스테이지(200)는 이젝터 구동부에 의해 수평면 상에서 이동하여 픽업 대상인 칩(22)의 하부로 이동할 수 있다. 또한, 이젝터 스테이지(200)의 승강 블록(220)은 이젝터 구동부에 의해 수평면에 수직 방향으로 이동할 수 있다.
이젝터 스테이지(200)의 수직 방향의 이동에 대해서 좀더 구체적으로 설명하면, 픽업 대상인 칩(22)에 대한 분리 및 픽업 공정이 수행되면, 이젝터 스테이지(200)는 픽업 대상인 칩(22)의 하부로 이동한다. 이후, 이젝터 스테이지(200)의 승강 블록(220) 전체, 즉 제1 블록(222)와 제2 블록(224)은 베이스 블록(210)의 상면의 높이인 기저 높이(H0)에서 제1 높이(H1)까지 상승한다. 계속해서, 제1 블록(222)이 제1 높이(H1)에서 제2 높이(H2)로 상승한다.
승강 블록(220)의 기저 높이(H0)에서 제1 높이(H1)까지 상승은 유사 선형 형태로 진행될 수 있다. 또한, 제1 블록(222)의 제1 높이(H1)에서 제2 높이(H2)까지의 상승은 유사 선형 형태로 연속적으로 진행될 수 있다. 여기서, 유사 선형 형태는 시간에 따른 높이의 그래프가 규칙적인 리플(ripple)을 가지고 선형 형태로 나타남을 의미할 수 있다. 또한, 연속적은 제1 높이(H1)에서 상승이 멈추지 않고 계속해서 진행함을 의미할 수 있다. 그에 따라, 제1 블록(222)은 기저 높이(H0)에서 제2 높이(H2)까지 유사 선형 형태로 연속적으로 상승할 수 있다. 참고로, 리플은 칩 픽업 헤드(100)의 진동, 및 그에 따른 승강 블록(220)의 진동에 기인할 수 있다.
칩 픽업 헤드(100)가 점착 필름(24)으로부터 칩(22)을 분리하여 픽업한 후, 승강 블록(220)은 반대 과정을 거쳐 기저 높이(H0)로 하강할 수 있다. 즉, 제1 블록(222)이 제2 높이(H2)에서 제1 높이(H1)으로 하강하고, 승강 블록(220) 전체가 제1 높이(H1)에서 기저 높이(H0)로 하강할 수 있다. 승강 블록(220)의 하강도 선형적이고 연속적으로 진행할 수 있다. 그러나 승강 블록(220)의 하강이 선형적이고 연속적인 진행에 한정되는 것은 아니다. 이젝터 스테이지(200)의 수직 방향의 이동에 대해서는, 도 6a 내지 도 7b의 설명 부분에서 그래프들을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 픽업 모듈을 이용한 칩 분리 방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 4의 칩 분리 방법의 각 단계를 설명하기 위한 개념도들이다. 도 3을 함께 참조하여 설명하고, 도 1 내지 도 3의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 칩 픽업 모듈을 이용한 칩 분리 방법(이하, 간단히 '칩 분리 방법'이라 한다)은, 먼저 이젝터 스테이지(200)에서 픽업 대상인 칩(22)에 대한 진공 흡착을 수행한다(S110). 진공 흡착은 이젝터 스테이지(200)의 관통 홀(Hth)을 통해 수행될 수 있다. 한편, 진공 흡착은 칩(22)에 대해 직접 이루어지지 않고, 칩(22)이 위치하고 있는 점착 필름(24)의 해당 부분에서 이루어질 수 있다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 이후, 칩 픽업 헤드(100)가 하강하고, 칩 픽업 헤드(100)의 콜릿(110)이 칩(22)에 결합한다(S130). 또한, 콜릿(110)은 진공 홀을 통해 칩(22)에 대한 진공 흡착을 수행한다. 그에 따라, 콜릿(110)에 칩(22)이 진공 흡착될 수 있다. 참고로, 도 5a 내지 도 5c에서, 편의상 승강 블록(220)을 제1 블록(222)와 제2 블록(224)으로 분리하여 표시하지 않고 일체로 표시하고 있다. 또한, 도 5b 및 도 5c에서, 편의상 승강 블록(220)의 상승도 1번의 상승으로만 도시하고 있다.
도 4 및 도 5b를 참조하면, 콜릿(110)이 칩(22)에 결합한 후, 이젝터 스테이지(200)의 승강 블록(220)이 상승하고, 칩 픽업 헤드(100)가 진동한다(S150). 승강 블록(220)은 칩(22)의 상면에 수직하는 방향, 즉 제3 방향(Z 방향)으로 상승할 수 있다. 칩 픽업 헤드(100)는 칩(22)의 상면에 수직하는 방향, 즉 제3 방향(Z 방향)으로 진동할 수 있다. 또한, 칩 픽업 헤드(100)의 제3 방향(Z 방향)으로의 진동에 의해 헤드부(120)와 콜릿(110)도 제3 방향(Z 방향)으로 진동할 수 있다.
한편, 칩 픽업 헤드(100)는 제3 방향(Z 방향)으로 높이가 증가하면서 진동할 수 있다. 그에 따라, 헤드부(120)와 콜릿(110)도 제3 방향(Z 방향)으로 높이가 증가하면서 진동할 수 있다. 또한, 승강 블록(220)도 헤드부(120)와 콜릿(110)의 높이에 대응하여 제3 방향(Z 방향)으로 높이가 증가하면서 진동할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 칩 분리 방법에서, 엄밀히 말하면, 헤드부(120) 및 콜릿(110)은 상승과 하강을 반복하면서 전체적으로 상승하는 식으로 제3 방향(Z 방향)으로 높이가 증가할 수 있다. 구체적으로, 콜릿(110)의 하면의 높이를 가지고 설명하면, 콜릿의 하면의 높이는 0 --> 60㎛ --> 40㎛ --> 100㎛ --> 80㎛ -->, ...--> 540㎛ --> 600㎛ 식으로 상승과 하강을 반복하면서 증가할 수 있다. 물론, 진동의 크기에 따라, 상승과 하강의 높이는 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 콜릿(110)에 칩(22)이 진공 흡착되고, 또한, 이젝터 스테이지(200)도 칩(22)과 점착 필름(24)을 진공 흡착하므로, 콜릿(110)의 높이에 대응하며 승강 블록(220)이 상승하면서 진동할 수 있다. 또한, 앞서 콜릿(110)에 대해 설명한 바와 같이, 승강 블록(220)의 상면의 높이도 상승과 하강을 반복하면서 증가할 수 있다. 헤드부(120) 및 콜릿(110)의 상승과 하강을 통한 높이의 증가와 승강 블록(220)의 상승과 하강을 통한 높이의 증가에 대해서는 도 7a 및 도 7b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5c를 참조하면, 이후, 칩 픽업 헤드(100)가 점착 필름(24)으로부터 칩(22)을 분리하여 픽업한다(S170). 구체적으로, 칩 픽업 헤드(100)는 계속 상승하고, 그에 따라, 콜릿(110) 및 칩(22)의 높이는 계속 증가할 수 있다. 그에 반해, 승강 블록(220)의 높이는 설정된 최대 높이 이상은 상승할 수 없다. 따라서, 도 5c의 화살표로 표시된 바와 같이, 칩(22)은 점착 필름(24)으로부터 분리되어 칩 픽업 헤드(100)에 픽업될 수 있다.
칩 픽업 헤드(100)가 칩(22)을 픽업한 후, 이젝터 스테이지(200)의 승강 블록(220)은 원래 위치로 하강할 수 있다. 예컨대, 승강 블록(220)은 선형적이고 연속적으로 하강하며, 베이스 블록(210)의 위치로 하강할 수 있다. 승강 블록(220)의 하강 후, 이젝터 스테이지(200)는 다음 픽업 대상인 칩(22)의 하부 부분으로 이동할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 칩 픽업 헤드(100)는 칩(22)을 픽업한 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 칩(22)이 상방을 향하도록 반전될 수 있다. 그와 함께, 칩 본딩 헤드(500)가 칩 픽업 헤드(100)로부터 칩(22)을 전달 받을 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 칩 본딩 헤드(500)는 헤드부(520)와 콜릿(510)을 포함할 수 있다. 콜릿(510)에는 미세 진공 홀들이 형성될 수 있다. 그에 따라, 진공 홀들을 통해 진공이 수행되어, 콜릿(510)에 칩(22)이 진공 흡착될 수 있다. 칩(22)이 칩 픽업 헤드(100)로부터 칩 본딩 헤드(500)로 전달될 때, 칩 본딩 헤드(500)의 콜릿(510)에서 진공 흡착이 수행되고, 칩 픽업 헤드(100)의 콜릿(110)의 진공 흡착은 해제될 수 있다.
칩 본딩 헤드(500)는 칩(22)을 리드 프레임, 인쇄회로기판, 반도체 웨이퍼 등의 기판(700) 상에 본딩할 수 있다. 또한, 칩 본딩 헤드(500)는 도 5d에 도시된 바와 같이, 칩(22)을 다른 칩(50) 상에 본딩할 수도 있다. 칩(22)과 다른 칩(50)은 동일 종류의 칩을 수도 있고, 다른 종류의 칩일 수도 있다. 칩(22)의 기판(700) 또는 다른 칩(50) 상의 본딩은 칩(22)의 하면 상에 부착된 다이 어태치 필름(21, Die Attach Film: DAF)을 통해 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예의 칩 분리 방법에서, 칩 분리 장치(1000)에 의해 분리 및 픽업되는 칩(22)은 메모리 칩일 수도 있고, 로직 칩일 수도 있다. 메모리 칩은 다수의 메모리 소자들, 예컨대, DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 플래시(flash) 메모리, EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory), PRAM(Phase-change Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), 또는 RRAM(Resistive Random Access Memory) 소자들을 포함할 수 있다. 또한, 로직 칩은 다수의 로직 소자들, 예컨대, AND, NAND, OR, NOR, XOR(exclusive OR), XNOR(exclusive NOR), INV(inverter), ADD(adder), DLY(delay), 멀티플렉서(MXT/MXIT). OAI(OR/AND/INVERTER), AO(AND/OR), AOI(AND/OR/INVERTER), D 플립플롭, 리셋 플립플롭, 마스터-슬레이브 플립플롭(master-slaver flip-flop), 래치(latch), 카운터(counter), 또는 버퍼(buffer) 소자들을 포함할 수 있다. 또한, 로직 칩은 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro-Processor Unit), GPU(Graphic Processing Unit), 또는 AP(Application Processor) 칩 등을 포함할 수 있다.
칩 본딩 헤드(500)를 이용하여, 칩(22)을 기판(700) 또는 다른 칩(50) 상에 본딩하는 칩 본딩 공정이 수행됨으로써, 칩(22)에 대한 다이 어태치 공정이 완성될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 비교예의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법에 대한 개념도 및 그에 대응하는 그래프이다. 도 6a는 비교예의 칩 분리 장치(Com.)에서의 칩(22)의 분리 및 픽업 공정을 공정별로 나누어 보여준다. 도 6b는, 도 6a의 분리 및 픽업 공정에 대응하여 시간 구간별로 칩 픽업 헤드와 이젝터의 높이, 그리고 진공(Vacuum)과 에어 블로우(Air blow)의 온(on)/오프(off)를 보여주는 그래프이다. 도 6b의 그래프에서, x 축은 시간이고 단위는 밀리초(㎳)이며, y축은 높이이고 단위는 ㎛이다. 한편, 진공과 에어 블로우의 경우, y축은 단순히 온과 오프를 의미할 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 비교예의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법(이하, 간단히, '비교예의 칩 분리 방법'이라 한다)은 ①단계에서, 이젝터 스테이지(ES)에서 픽업 대상인 칩(22)을 진공 흡착한다. 도 6a의 ①단계에서, 하부 쪽으로 향하는 화살표가 진공 흡착을 의미할 수 있다. 진공 흡착은 칩(22)과 칩(22)이 위치하는 하부의 점착 필름(24)의 부분에 대해 수행될 수 있다. 도 6b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, ①단계의 시작에서, 진공이 온 되어 이젝터 스테이지(ES)에 의한 진공 흡착이 수행될 수 있다.
한편, ①단계의 초기 부분에서, 칩 픽업 헤드(10)는 칩(22)으로부터 어느 정도의 간격을 유지할 수 있다. 또한, 이젝터 스테이지(ES)의 이젝터(30), 또는 승강 블록은 베이스 블록(31)과 동일 높이를 유지할 수 있다.
다음, ②단계에서, 칩 픽업 헤드(10)가 하강한다. 칩 픽업 헤드(10)의 하강에 의해 칩 픽업 헤드(10)의 콜릿의 하면이 칩(22)에 가까워질 수 있다. ②단계에서, 진공은 온으로 유지되어 이젝터 스테이지(ES)에 의한 진공 흡착이 유지될 수 있다. 한편, ②단계에서, 이젝터(30)는 여전히 베이스 블록(31)과 동일 높이를 유지할 수 있다.
③단계에서, 이젝터(30)가 제1 높이(H1)로 상승한다. 제1 높이(H1)는, 예컨대, 300㎛일 수 있다. 그러나 제1 높이(H1)가 300㎛에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 제1 높이(H1)는 베이스 블록(31)의 상면에서 수직 방향으로의 높이일 수 있다.
이젝터(30)는 제1 블록(32)과 제2 블록(34)을 포함하고, ③단계에서, 이젝터(30) 전체, 즉 제1 블록(32)와 제2 블록(34)이 함께 제1 높이(H1)로 선형적으로 상승할 수 있다. ③단계에서, 진공은 온으로 여전히 유지되어 이젝터 스테이지(ES)에 의한 진공 흡착이 계속 유지될 수 있다.
④단계에서, 진공은 오프 되고, 에어 블로우가 온 될 수 있다. 에어 블로우는 칩(22) 쪽으로 공기를 주입하는 것을 의미하고, 도 6a의 ④단계에서, 상부 쪽으로 향하는 화살표가 에이 블로우를 의미할 수 있다. 또한, 도 6b의 그래프에서, ④단계의 시작 부분에서 진공이 오프 되고, 에어 블로우가 온 되고 있음이 표시되고 있다. 한편, ④단계의 시작 부분에서 이젝터(30)의 제1 블록(32)의 상승이 시작될 수 있다.
⑤단계에서, 이젝터(30)의 제1 블록(32)이 제2 높이(H2)로 상승한다. 제2 높이(H2)는, 예컨대, 600㎛일 수 있다. 그러나 제2 높이(H2)가 600㎛에 한정되는 것은 아니다. ⑤단계의 제1 블록(32)의 상승은, 도 6b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, ④단계의 시작 부분에서 진행될 수 있다.
한편, 이젝터(30)의 제1 블록(32)이 제2 높이(H2)로 상승함에 따라, 칩(22)의 높이가 증가하고, 칩 픽업 헤드(10)의 콜릿이 칩(22)의 상면에 밀착될 수 있다. 또한, 콜릿에서의 진공 흡착이 진행될 수 있다.
계속해서, 이젝터(30)가 하강하면서, 칩(22)이 점착 필름(24)로부터의 분리되고, 그에 따라, 칩 픽업 헤드(10)에 의한 칩(22)의 픽업이 이루어질 수 있다. 한편, 도 6b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, 이젝터(30)가 하강할 때, 에어 블로우도 오프 될 수 있다.
이후, 칩 픽업 헤드(10)의 상승, 및 반전, 그리고 칩 본딩 헤드로의 칩(22)의 전달, 칩 본딩 헤드에 의한 칩(22)의 기판 또는 다른 칩으로의 본딩이 진행될 수 있다.
비교예의 칩 분리 방법은, 이와 같이, 5단계를 거쳐 이루어질 수 있다. 이러한 비교예의 칩 분리 방법의 경우, 하기 도 8a 내지 도 10b의 설명 부분에서 설명하는 바와 같이, 칩(22)에 스트레스가 크게 인가되고, 따라서, 스트레스에 의한 크랙이 칩(22)에 발생할 수 있다. 결과적으로, 칩(22)의 신뢰성이 떨어지고, 또한 그 칩(22)을 포함한 반도체 패키지나 전자 제품에서 불량 내지 신뢰성 저하가 발생할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 칩 분리 방법의 과정을 좀더 상세하게 보여주는 흐름도, 및 그에 대응하는 그래프이다. 도 7b의 그래프에서, x 축은 시간이고 단위는 밀리초(㎳)이며, y축은 높이이고 단위는 ㎛이다. 한편, 진공과 에어 블로우의 경우, y축은 단순히 온과 오프를 의미할 수 있다. 도 3a, 도 3b, 및 도 5a 내지 도 5d를 함께 참조하여 설명하고, 도 1 내지 도 5d의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 실시예의 칩 분리 방법은 ⓐ단계에서, 이젝터 스테이지(200)에서 픽업 대상 칩(22)을 진공 흡착한다. ⓐ단계는 도 7a의 진공 흡착하는 단계(S110)에 대응할 수 있다. 또한, 도 7b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, ⓐ단계의 시작에서, 진공이 온 될 수 있다. 한편, ⓐ단계의 초기 부분에서, 칩 픽업 헤드(100)는 칩(22)으로부터 어느 정도의 간격을 유지할 수 있다. 또한, 이젝터 스테이지(200)의 승강 블록(220)은 베이스 블록(210)과 동일 높이를 유지할 수 있다. 도 6b의 그래프에서, 이젝터는 승강 블록(220)을 의미할 수 있다.
다음, ⓑ단계에서, 칩 픽업 헤드(100)가 하강하여, 칩 픽업 헤드(100)의 콜릿(110)이 칩(22)의 상면에 밀착될 수 있다. 또한, 콜릿(110)에서 진공 흡착이 진행되어, 콜릿(110)에 칩(22)이 진공 흡착될 수 있다. ⓑ단계는 도 7a의 콜릿(110)이 칩에 결합하는 단계(S130)에 대응하며, 또한, 도 5a의 상태에 대응할 수 있다.
ⓑ단계에서, 진공은 온으로 유지되어 이젝터 스테이지(200)에 의한 진공 흡착이 유지될 수 있다. 또한, ⓑ단계에서, 승강 블록(220)은 여전히 베이스 블록(210)과 동일 높이를 유지할 수 있다.
ⓒ단계에서, 칩 픽업 헤드(100)가 상승하면서 진동하고, 또한, 이젝터 스테이지(200)의 승강 블록(220)이 상승하면서 진동한다. ⓒ단계는 도 7a의 칩 픽업 헤드(100)가 진동하는 단계(S150)에 대응하며, 또한, 도 5b의 상태에 대응할 수 있다.
도 7b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, ⓒ단계에서, 진공은 온으로 유지되어 이젝터 스테이지(200)에 의한 진공 흡착이 유지될 수 있다. 또한, 승강 블록(220)은 베이스 블록(210)의 높이에서, 제2 높이(H2)까지 유사 선형 형태로 연속적으로 상승할 수 있다. 제2 높이(H2)는, 예컨대, 600㎛일 수 있다. 그러나 제2 높이(H2)가 600㎛에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 유사 선형 형태는, 도 7b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, 시간에 따른 높이의 그래프가 규칙적인 리플을 가지고 선형 형태로 나타남을 의미할 수 있다. 여기서, 리플은 진동에 의해 발생함은 전술한 바와 같다.
한편, 승강 블록(220)의 구조에 기초하여, 승강 블록(220)은 제1 블록(222)과 제2 블록(224)이 함께 중간 높이, 예컨대, 제1 높이(도 6b의 H1 참조)까지 유사 선형 형태로 상승하고, 다시, 제1 블록(222)이 제1 높이(H1)에서 제2 높이(H2)까지 유사 선형 형태로 연속적으로 상승할 수 있다.
한편, 도 7a에서, 승강 블록(220)의 높이로 0 --> 50㎛ --> 30㎛ --> 80㎛ --> 60㎛ -->,...--> 550㎛ --> 600㎛가 예시되고 있다. 여기서, 50㎛, 80㎛, 600㎛ 등은 승강 블록(220)이 상승할 때의 높이이고, 30㎛, 60㎛, 550㎛ 등은 승강 블록(220)이 상승할 때의 높이일 수 있다. 즉, 상승할 때는 50㎛ 단위로 상승하고, 하강할 때는 20㎛ 단위로 상승할 수 있다. 이는 승강 블록(220)이 일정한 속도로 상승하기 때문에 기인할 수 있다. 승강 블록(220)의 진동에 의한 상승 및 하강 높이는 전술한 수치에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
ⓓ단계에서, 칩 픽업 헤드(100)는 계속 상승하되, 칩 픽업 헤드(100)의 진동은 중단 된다. 또한, 승강 블록(220)의 상승도 중단 된다. 계속해서, 칩 픽업 헤드(100)가 상승하고 승강 블록(220)은 하강하면서, 칩(22)이 점착 필름(24)으로부터의 분리되고, 그에 따라, 칩 픽업 헤드(100)에 의한 칩(22)의 픽업이 이루어질 수 있다.
ⓓ단계는 도 7a의 칩(22)을 분리 및 픽업하는 단계(S170)에 대응하며, 또한 도 5c의 상태에 대응할 수 있다. 도 7b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, ⓓ단계에서, 진공은 오프 되고, 에어 블로우가 온 될 수 있다. 승강 블록(220)이 하강하는 부분에서 에어 블로우가 오프 될 수 있다. 참고로, 점착 필름(24)으로부터의 칩(22)의 분리는 에어 블로우가 온인 구간에서 이루어질 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 에이 블로우가 오프 된 이후에 칩(22)이 점착 필름(24)으로부터 분리될 수도 있다.
이후, 칩 픽업 헤드(100)의 상승, 및 반전, 그리고 칩 본딩 헤드(500)로의 칩(22)의 전달, 칩 본딩 헤드(500)에 의한 칩(22)의 기판(700) 또는 다른 칩(50)으로의 본딩이 진행될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 비교예의 칩 분리 장치와 도 1의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법에서 칩에 인가되는 스트레스를 보여주는 시뮬레이션 사진들로서, 칩(22)이 점착 필름(24)으로부터 분리되기 직전의 스트레스를 보여준다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 도 8a의 비교예의 칩 분리 방법에서, 승강 블록(220)의 제1 블록(222)에 대응하는 칩(22)의 부분에서 스트레스(Scom.)가 크게 발생하고 있음을 알 수 있다. 그에 반해, 도 8b의 본 실시예의 칩 분리 방법의 경우, 승강 블록(220)의 제1 블록(222)에 대응하는 칩(22)의 부분에서 스트레스(Sp)가 비교적 작게 발생하고 있음을 알 수 있다.
참고로, 도 8a 및 도 8b는 스트레스를 컬러로 표시한 사진을 흑백 처리한 것으로, 스트레스는 빨간 색으로 갈수록 커지며 파란 색으로 갈수록 작아질 수 있다.한편, 컬러를 흑색 처리하는 경우, 빨간 색과 파란 색은 검은 색으로 변경되고, 중간 색깔인 노란 색 등은 하얀 색으로 변경될 수 있다. 도 8a에서, 스트레스(Scom.)의 검은 색은 실제로는 빨간 색에 해당하고 스트레스가 크다는 것을 보여준다. 그에 반해, 도 8b에서, 스트레스(Sp)의 회색은 주황 색 정도에 해당하고, 스트레스가 상대적으로 작다는 것을 보여준다.
도 9a 및 도 9b는 비교예의 칩 분리 장치와 도 1의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법의 비교 평가에서, 칩의 미박리율을 보여주는 표 및 그래프이다. 여기서, 미박리는 칩(22)에서 점착 필름(24)이 박리되지 않은 것을 의미한다. 도 9b의 그래프에서, x축은 실험의 종류를 나타내고, y축은 미박리율을 나타낸다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 먼저, 도 9a의 표의 내용을 간단히 살펴 보면, Exp1과 Exp2는 비교예의 칩 분리 방법에 해당하고, 둘 간의 차이는 이젝터 타임을 다르게 설정한 것이다. 다시 말해서, Exp1는 이젝터의 하강 시점을 240㎳로 하고, Exp2는 이젝터의 하강 시점을 150㎳로 설정한다. 한편, Exp3는 본 실시예의 칩 분리 방법에 해당하고, 이젝터 타임은 Exp2와 동일하게 150ms로 설정한다. 한편, 이젝터의 높이는 모두 250㎛로 설정한다. 또한, 평가는 60㎛ 두께의 칩과 35㎛ 두께의 칩에 대해서 수행하고, 각각 200개의 시료들에 대해서 수행한다.
도 9a의 표을 통해 알 수 있듯이, 60㎛ 두께의 칩에서, Exp1과 Exp2의 미박리 칩의 수는 29개와 36개이고, 미박리율은 각각 15%와 18%로 나타나고 있다. 그에 반해, Exp3의 경우, 미박리 칩의 수는 21개이고, 미박리율은 11%로 나타나고 있다. 한편, 30㎛ 두께의 칩에서, Exp1과 Exp2의 미박리 칩의 수는 88개와 84개이고, 미박리율은 각각 44%와 42%로 나타나고 있다. 그에 반해, Exp3의 경우, 미박리 칩의 수는 22개이고, 미박리율은 11%로 나타나고 있다. 결론적으로, 본 실시예의 칩 분리 방법에서, 미박리 칩의 수와 미박리율이 2가지의 비교예들의 칩 분리 방법과 비교하여 낮게 나타남을 확인할 수 있다.
참고로, 칩(22)의 두께가 작을수록 칩(22)이 플렉서블하므로, 미박리율이 커질 수 있다. 따라서, Exp1과 Exp2의 경우, 60㎛ 두께의 칩(22)에 비해 35㎛ 두께의 칩(22)에서 미박리율이 크게 증가할 수 있다. 그에 반해, 본 실시예의 본 실시예의 칩 분리 방법의 경우, 60㎛ 두께와 35㎛ 두께의 칩(22)에서 미박리율이 유사하게 낮게 나타남을 확인할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 비교예의 칩 분리 장치와 도 1의 칩 분리 장치에 의한 칩 분리 방법의 비교 평가에서, 칩의 크랙 발생율을 보여주는 표 및 그래프이다. 도 9b의 그래프에서, x축은 실험의 종류를 나타내고, y축은 칩의 크랙 발생율을 나타낸다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 먼저, 도 10a의 표의 내용을 간단히 살펴 보면, Exp1과 Exp2는 비교예의 칩 분리 방법에 해당하고, 둘 간의 차이는 이젝터 타임을 다르게 설정한 것이다. 예컨대, Exp1는 이젝터의 하강 시점을 240㎳로 하고, Exp2는 이젝터의 하강 시점을 150㎳로 설정한다. 한편, Exp3는 본 실시예의 칩 분리 방법에 해당하고, 이젝터 타임은 Exp2와 동일하게 150ms로 설정한다. 한편, 이젝터의 높이는 모두 600㎛로 설정한다. 또한, 평가는 60㎛ 두께의 칩과 35㎛ 두께의 칩에 대해서 수행하고, 각각 200개의 시료들에 대해서 수행한다.
도 10a의 표을 통해 알 수 있듯이, 60㎛ 두께의 칩에서, Exp1과 Exp2의 크랙 칩의 수는 둘 다 21개이고, 크랙 발생율은 둘 다 11%로 나타나고 있다. 그에 반해, Exp3의 경우, 크랙 칩의 수는 7개이고, 크랙 발생율은 4%로 나타나고 있다. 한편, 30㎛ 두께의 칩에서, Exp1과 Exp2의 크랙 칩의 수는 1개와 3개이고, 크랙 발생율은 각각 1%와 2%로 나타나고 있다. 그에 반해, Exp3의 경우, 크랙 칩의 수는 0개이고, 크랙 발생율은 0%로 나타나고 있다. 결론적으로, 본 실시예의 칩 분리 방법에서, 크랙 칩의 수와 크랙 발생율이 2가지의 비교예들의 칩 분리 방법과 비교하여 낮게 나타남을 확인할 수 있다.
참고로, 칩(22)의 두께가 작을수록 칩(22)이 플렉서블하므로, 크랙 발생율은낮아질 수 있다. 따라서, Exp1과 Exp2의 경우, 60㎛ 두께의 칩(22)에 비해 35㎛ 두께의 칩(22)에서 크랙 발생율이 크게 감소할 수 있다. 한편, 본 실시예의 본 실시예의 칩 분리 방법의 경우, 60㎛ 두께의 칩(22)은 4% 정도로 크랙 발생율이 낮게 나타나고, 35㎛ 두께의 칩(22)은 0%로 크랙이 전혀 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 칩 픽업 헤드, 110: 콜릿, 112: 패드, 114: 콜릿 몸체, 120: 헤드부, 130: 진동 전달 로드, 140: 진동 발생기, 142: 결합부, 144: 진동 발생부, 146: 커버, 200: 이젝터 스테이지, 210: 베이스 블록, 220: 승강 블록, 500: 칩 본딩 헤드, 600: 기판 스테이지, 700: 기판

Claims (20)

  1. 점착 필름으로부터 다이싱(dicing) 된 웨이퍼의 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서, 상기 칩의 상면에 접하는 콜릿(collet);
    상기 콜릿이 결합하는 헤드부;
    상기 헤드부에 결합하고, 진동을 상기 헤드부와 콜릿에 전달하는 진동 전달 로드(rod); 및
    상기 진동 전달 로드에 결합하고, 진동을 생성하는 진동 발생기;를 포함하는, 칩 픽업 헤드.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 콜릿에 상기 칩이 진공 흡착되고,
    상기 헤드부와 콜릿은 상기 칩의 상면에 대하여 수직 방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 칩 픽업 헤드.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 진공 발생기는, 전기적으로 진동을 발생시키는 엑추에이터(actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 픽업 헤드.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 헤드부와 콜릿은, 높이가 증가하면서 진동하는 것을 특징으로 하는 칩 픽업 헤드.
  5. 점착 필름 상에 부착되고 다이싱 된 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지;
    상기 점착 필름 아래에 배치되고, 상기 웨이퍼에서 픽업하고자 하는 칩을 상기 점착 필름과 함께 밀어 올리는 승강 블록을 구비한 이젝터 스테이지; 및
    진공 흡착, 및 진동을 통해 상기 점착 필름으로부터 칩을 분리하여 픽업하는 칩 픽업 헤드;를 포함하는, 칩 분리(detachment) 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 칩 픽업 헤드는,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서, 상기 칩의 상면에 접하는 콜릿,
    상기 콜릿이 결합하는 헤드부,
    상기 헤드부에 결합하고, 진동을 상기 헤드부와 콜릿에 전달하는 진동 전달 로드, 및
    상기 진동 전달 로드에 결합하고, 진동을 생성하는 진동 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 콜릿에 상기 칩이 진공 흡착되고,
    상기 헤드부와 콜릿은 상기 칩의 상면에 대하여 수직 방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 진공 발생기는, 전기적으로 진동을 발생시키는 엑추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 헤드부와 콜릿은, 높이가 증가하면서 진동하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 이젝터 스테이지는,
    중앙의 오픈 영역, 상기 오픈 영역을 둘러싸는 상기 승강 블록, 및 상기 승강 영역을 둘러싸는 베이스 블록을 포함하고,
    상기 승강 블록은,
    상기 오픈 영역을 둘러싸는 제1 블록, 및 상기 제1 블록을 둘러싸는 제2 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 오픈 영역을 통해 상기 칩에 대한 진공 흡착, 또는 상기 칩으로의 에어 블로우(blow)가 수행되고,
    상기 제1 블록 및 제2 블록이 기저(base) 높이에서 제1 높이로 상승한 후, 상기 제1 블록이 제2 높이로 상승하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  12. 점착 필름 상에 부착되고 다이싱 된 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지;
    상기 점착 필름 아래에 배치되고, 상기 웨이퍼에서 픽업하고자 하는 칩을 상기 점착 필름과 함께 밀어 올리는 승강 블록을 구비한 이젝터 스테이지; 및
    상기 칩의 상면에 접하는 콜릿, 상기 콜릿이 결합하는 헤드부, 및 진동을 생성하여 상기 헤드부와 콜릿에 인가하는 진동 발생기를 구비한 칩 픽업 헤드;를 포함하는, 칩 분리 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 콜릿에 상기 칩이 진공 흡착되고,
    상기 헤드부와 콜릿이 상기 칩의 상면에 대하여 수직 방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 칩 픽업 헤드는,
    상기 헤드부와 진공 발생기 사이에 배치되어 상기 진동 발생기로부터의 진동을 상기 헤드부와 콜릿으로 전달하는 진동 전달 로드를 더 포함하고,
    상기 진공 발생기는, 전기적으로 진동을 발생시키는 엑추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 헤드부와 콜릿은, 높이가 증가하면서 진동하며,
    상기 콜릿의 높이에 대응하여 상기 승강 블록의 높이가 상승하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 이젝터 스테이지는,
    중앙의 오픈 영역, 상기 오픈 영역을 둘러싸는 상기 승강 블록, 및 상기 승강 영역을 둘러싸는 베이스 블록을 포함하고,
    상기 승강 블록은,
    상기 오픈 영역을 둘러싸는 제1 블록, 및 상기 제1 블록을 둘러싸는 제2 블록을 포함하며,
    상기 칩을 웨이퍼로부터 분리하여 픽업하는 공정에서,
    상기 제1 블록 및 제2 블록이 기저 높이에서 제1 높이로 유사 선형 형태로 상승한 후, 상기 제1 블록이 상기 제1 높이로부터 제2 높이로 유사 선형 형태로 연속적으로 상승하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 장치.
  17. 점착 필름 상에 부착되고 다이싱 된 웨이퍼에서, 픽업하고자 하는 칩을 이젝터 스테이지에서 진공 흡착하는 단계;
    칩 픽업 헤드가 하강하여 상기 칩 픽업 헤드의 콜릿이 상기 칩에 결합하는 단계;
    상기 이젝터 스테이지의 승강 블록을 상승시키면서, 상기 칩 픽업 헤드를 진동시키는 단계; 및
    상기 칩 픽업 헤드가 상기 점착 필름으로부터 상기 칩을 분리하여 픽업하는 단계;를 포함하는, 칩 분리 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 칩 픽업 헤드는, 상기 콜릿, 헤드부, 진동 전달 로드, 및 진동 발생기를 포함하고,
    상기 칩에 결합하는 단계에서,
    상기 콜릿에 상기 칩이 진공 흡착되고,
    상기 칩 픽업 헤드를 진동시키는 단계에서,
    상기 헤드부와 콜릿은 상기 칩의 상면에 대하여 수직 방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 칩을 분리하여 픽업하는 단계에서,
    상기 이젝터 스테이지는 진공 흡착을 중단하고 상기 칩의 방향으로 에어 블로우를 인가하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 칩 픽업 헤드를 진동시키는 단계에서,
    상기 헤드부와 콜릿은, 높이가 증가하면서 진동하며,
    상기 승강 블록은 상기 콜릿의 높이에 대응하여 상승하는 것을 특징으로 하는 칩 분리 방법.
KR1020220115806A 2022-09-14 2022-09-14 칩 픽업 헤드, 및 그 픽업 헤드를 이용한 칩 분리 장치 및 방법 KR20240037031A (ko)

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