KR102000079B1

KR102000079B1 - 다이 본딩 장치

Info

Publication number: KR102000079B1
Application number: KR1020170091328A
Authority: KR
Inventors: 이원배; 이순현; 박준선; 하종의; 원종진; 백정훈
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: KR20190009861A

Abstract

다이 본딩 장치가 개시된다. 상기 다이 본딩 장치는, 웨이퍼 상에 다이들을 본딩하는 본딩 모듈과, 상기 웨이퍼를 상기 본딩 모듈로 로드하고 상기 웨이퍼에 대한 본딩 공정이 완료된 후 상기 웨이퍼를 상기 본딩 모듈로부터 언로드하는 웨이퍼 이송 모듈과, 상기 웨이퍼가 상기 본딩 모듈로부터 언로드된 후 상기 다이들이 상기 웨이퍼 상에 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈을 포함한다.

Description

다이 본딩 장치{DIE BONDING APPARATUS}

본 발명의 실시예들은 다이 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼 상에 다른 반도체 다이들을 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 분할될 수 있으며, 상기 다이싱 공정을 통해 개별화된 다이들은 다이 본딩 공정을 통해 리드 프레임과 같은 기판 상에 본딩될 수 있다.

그러나, 최근 실리콘 관통 전극(Through Silicon Via; TSV)을 이용하는 적층 방식의 반도체 패키지들의 제조를 위해 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼 상에 상기 개별화된 다이들을 직접 본딩하는 웨이퍼 레벨 본딩 공정 및 장치가 요구되고 있다. 일 예로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1445123호에는 트레이에 수납된 반도체 다이들을 픽업하여 웨이퍼 상에 본딩하는 장치가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-1605077호에는 다이싱 공정에 의해 개별화된 다이들을 포함하는 프레임 웨이퍼로부터 상기 개별화된 다이들을 픽업하여 웨이퍼 상에 본딩하는 장치가 개시되어 있다.

상기 다이들은 본딩 툴을 이용하는 가열 및 가압에 의해 상기 웨이퍼 상에 압착될 수 있다. 그러나, 상기와 같은 다이들의 열압착에는 상당한 시간이 소요되기 때문에 이에 대한 개선이 요구되고 있다. 특히, 상기 웨이퍼에 대한 본딩 공정이 수행되는 동안 상기 웨이퍼의 이송을 위한 웨이퍼 이송 로봇과 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 정렬 유닛 등은 대기 상태가 되므로 장치의 효율성이 낮고 아울러 단위 시간당 처리량이 매우 낮은 단점이 있다. 또한, 상기 웨이퍼에 대한 본딩 공정이 완료된 후 상기 웨이퍼 상에 상기 다이들이 정상적으로 본딩되었는지의 검사를 위해 별도의 장치가 요구되므로 이에 대한 개선이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1445123호 (등록일자 2014년 09월 22일) 대한민국 등록특허공보 제10-1605077호 (등록일자 2016년 03월 15일)

본 발명의 실시예들은 단위 시간당 처리량을 향상시킬 수 있으며 별도의 검사 장치가 요구되지 않는 새로운 형태의 다이 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 웨이퍼 상에 다이들을 본딩하는 본딩 모듈과, 상기 웨이퍼를 상기 본딩 모듈로 로드하고 상기 웨이퍼에 대한 본딩 공정이 완료된 후 상기 웨이퍼를 상기 본딩 모듈로부터 언로드하는 웨이퍼 이송 모듈과, 상기 웨이퍼가 상기 본딩 모듈로부터 언로드된 후 상기 다이들이 상기 웨이퍼 상에 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 모듈은, 상기 웨이퍼를 지지하기 위한 본딩 스테이지와, 상기 웨이퍼 상에 상기 다이들을 가압하여 본딩하기 위한 적어도 하나의 본딩 헤드와, 상기 다이들을 선택적으로 가압하기 위해 상기 본딩 헤드를 수평 및 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드는 상기 다이들을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드에는 상기 다이들에 대응하는 크기를 갖는 본딩 툴(tool)이 교체 가능하도록 장착될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 모듈은 상기 본딩 스테이지를 수평 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 스테이지는 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 모듈은 상기 웨이퍼 상의 다이들을 관측하기 위한 웨이퍼 카메라를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 모듈은 상기 본딩 스테이지의 상부에 배치되며 상기 웨이퍼 상의 오염 물질들을 흡입하여 제거하기 위한 클리닝 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 모듈은 상기 본딩 헤드와 상기 다이들 사이에 리본 형태의 포일을 릴투릴 방식으로 공급하는 포일 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 검사 모듈은, 상기 웨이퍼를 지지하는 검사 스테이지와, 상기 검사 스테이지의 상부에 배치되며 상기 웨이퍼의 상부면 및 상기 웨이퍼 상에 본딩된 다이들의 상부면까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 거리 센서는 상기 다이들을 스캐닝하기 위하여 수평 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는 상기 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 유닛을 더 포함하며, 상기 웨이퍼 정렬 유닛은 상기 검사 모듈 내에 배치될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 웨이퍼 상에 다이들을 본딩하는 본딩 모듈과, 복수의 웨이퍼들이 수납된 용기를 지지하는 로드 포트와, 상기 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 유닛과, 상기 용기와 상기 웨이퍼 정렬 유닛 사이에서 상기 웨이퍼를 이송하는 제1 웨이퍼 이송 모듈과, 상기 웨이퍼 정렬 유닛과 상기 본딩 모듈 사이에서 상기 웨이퍼를 이송하는 제2 웨이퍼 이송 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는 상기 웨이퍼에 대한 본딩 공정이 완료된 후 상기 웨이퍼 상에 상기 다이들이 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼를 임시 수납하기 위한 버퍼 유닛과, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼를 정렬하기 위한 제2 웨이퍼 정렬 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼는 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 버퍼 유닛에 수납되며 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛으로 이송될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼를 임시 수납하기 위한 제2 버퍼 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 버퍼 유닛으로부터 제2 버퍼 유닛으로 이송되며 이어서 상기 제2 버퍼 유닛으로부터 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛으로 이송될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛에 의해 정렬된 웨이퍼는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 검사 모듈로 이송될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 버퍼 유닛은 상기 웨이퍼 정렬 유닛의 하부 또는 상부에 배치되며, 상기 제2 버퍼 유닛은 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛의 하부 또는 상부에 배치될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 웨이퍼 상에 다이들을 본딩하기 위한 적어도 하나의 제1 본딩 모듈과, 상기 제1 본딩 모듈로부터 소정 거리 이격되며 웨이퍼 상에 다이들을 본딩하기 위한 적어도 하나의 제2 본딩 모듈과, 복수의 웨이퍼들이 수납된 용기를 지지하는 로드 포트와, 상기 용기로부터 이송된 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 유닛과, 상기 로드 포트와 상기 웨이퍼 정렬 유닛 사이에 배치되며 상기 용기로부터 상기 웨이퍼 정렬 유닛으로 상기 웨이퍼를 이송하기 위한 제1 웨이퍼 이송 모듈과, 상기 제1 본딩 모듈과 상기 제2 본딩 모듈 사이에 배치되며 상기 웨이퍼 정렬 유닛으로부터 상기 제1 본딩 모듈 또는 상기 제2 본딩 모듈로 상기 웨이퍼를 이송하기 위한 제2 웨이퍼 이송 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는 상기 제1 본딩 모듈 또는 제2 본딩 모듈에서 본딩 공정이 완료된 웨이퍼에 대하여 상기 다이들이 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈을 더 포함할 수 있으며, 상기 검사 모듈은 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈 또는 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈과 연결될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 다이 본딩 장치는, 웨이퍼 상에 다이들을 가압하여 본딩하기 위한 본딩 모듈과, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼에 대한 검사를 수행하기 위한 검사 모듈과, 상기 웨이퍼의 이송을 위한 제1 및 제2 웨이퍼 이송 모듈들을 포함할 수 있다. 특히, 상기 다이 본딩 장치는 복수의 본딩 모듈들을 구비하여 상기 다이 본딩 공정에 대한 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 다이 본딩 공정이 완료된 후 상기 다이들에 대한 검사 공정이 연속적으로 수행될 수 있으므로 상기 검사 공정을 위한 별도의 검사 장치가 요구되지 않고 또한 상기 별도의 검사 장치로 상기 웨이퍼들을 이송하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 본딩 모듈을 설명하기 위한 개략적인 확대 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 확대 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본딩 헤드와 포일 공급 유닛을 설명하기 위한 개략적인 확대 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 웨이퍼 정렬 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6은 도 1에 도시된 검사 모듈을 설명하기 위한 개략적인 확대 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 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 장치(10)는 웨이퍼(20) 상에 다이들(30; 도 2 참조)을 가압하여 상기 다이들(30)을 상기 웨이퍼(20) 상에 본딩하는 다이 본딩 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있다.

상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 웨이퍼(20) 상에 다이들(30)을 가압하여 상기 웨이퍼(20) 상에 상기 다이들(30)을 본딩하는 본딩 모듈(100, 102)을 포함할 수 있다. 상기 웨이퍼 상에는 복수의 다이들이 부착 또는 가접합된 상태로 제공될 수 있으며, 상기 다이들은 본딩 모듈에 의해 상기 웨이퍼 상에 열압착 방식으로 본딩될 수 있다.

예를 들면, 상기 다이 본딩 장치(10)는 생산성 향상을 위해 복수의 본딩 모듈들(100, 102)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 도시된 바와 같이 상기 다이 본딩 장치(10)는 Y축 방향으로 배열된 두 개의 제1 본딩 모듈들(100)과 상기 제1 본딩 모듈들(100)로부터 X축 방향으로 소정 거리 이격되며 Y축 방향으로 배열된 제2 본딩 모듈들(102)을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 제1 및 제2 본딩 모듈들(100, 102)의 개수와 배치는 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.

상기 제1 및 제2 본딩 모듈들(100, 102)은 실질적으로 서로 동일한 구성을 가질 수 있다. 도 2는 도 1에 도시된 제1 본딩 모듈을 설명하기 위한 개략적인 확대 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 확대 구성도이며, 도 4는 도 3에 도시된 본딩 헤드와 포일 공급 유닛을 설명하기 위한 개략적인 확대 구성도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 본딩 모듈(100)은, 상기 웨이퍼(20)를 지지하기 위한 본딩 스테이지(110)와, 상기 웨이퍼(20) 상에 다이들(30)을 가압하기 위한 적어도 하나의 본딩 헤드(120)와, 상기 다이들(30)을 선택적으로 가압하기 위해 상기 본딩 헤드(120)를 수평 및 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부(130)를 포함할 수 있다.

일 예로서, 상기 헤드 구동부(130)는 상기 본딩 헤드(120)를 도시된 바와 같이 Y축 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 제1 본딩 모듈(100)은 상기 다이들(30)에 대한 선택적인 가압을 위해 상기 본딩 스테이지(110)를 수평 방향 즉 도시된 바와 같이 상기 Y축 방향에 대하여 수직하는 X축 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부(112)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 본딩 모듈(100)은 다이 본딩 공정 시간을 단축시키기 위하여 두 개의 본딩 헤드들(120)을 구비할 수 있으며, 각각의 본딩 헤드(120)는 상기 헤드 구동부(130)에 의해 Y축 방향으로 이동될 수 있으며 아울러 상기 다이들(30)의 가압을 위해 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.

상세히 도시되지는 않았으나, 상기 헤드 구동부(130)는 Y축 방향으로 평행하게 연장하는 제1 및 제2 갠트리 구조물들(140, 142) 상에 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 갠트리 구조물들(140, 142) 상에서 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되는 가동 플레이트(132)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 헤드 구동부(130)는 상기 본딩 헤드(120)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부(134)를 구비할 수 있으며, 상기 수직 구동부(134)는 상기 가동 플레이트(132)에 장착될 수 있다.

상기 본딩 헤드(120)에는 상기 다이들(30)을 가압하는 동안 상기 다이들(30)을 가열하기 위한 히터(122)가 내장될 수 있으며, 아울러 상기 본딩 헤드(120)의 하부에는 상기 다이들(30)에 대응하는 크기를 갖는 본딩 툴(124; tool)이 교체 가능하도록 장착될 수 있다. 아울러, 상기 본딩 툴(124)과 상기 다이들(30) 사이에 포일(40; foil)을 공급하기 위한 포일 공급 유닛(150)이 상기 수직 구동부(134)와 함께 상기 가동 플레이트(132)에 장착될 수 있다. 상기 포일(40)은 상기 본딩 툴(124)의 오염 방지와 상기 다이들(30)의 손상을 방지하기 위해 사용될 수 있다.

일 예로서, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 포일 공급 유닛(150)은 언와인드 롤러(152)와 리와인드 롤러(154)를 이용하는 릴투릴 방식으로 상기 포일(40)을 공급할 수 있다. 일 예로서, 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 특허출원 제10-2014-0170399호에는 리본 형태의 포일을 공급할 수 있는 카트리지 방식의 포일 공급 장치가 개시되어 있으며, 상기 포일 공급 유닛(150) 역시 상기 특허 출원과 유사한 방법으로 구성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 본딩 헤드(120)에는 상기 본딩 툴(124)을 파지하기 위한 제1 진공 라인과 상기 포일(40)을 파지하기 위한 제2 진공 라인이 별도로 구비될 수 있으며, 상기 본딩 툴(124)에는 상기 포일(40)을 파지하기 위해 상기 제2 진공 라인과 연결되는 진공홀들이 구비될 수 있다.

또한, 상기 제1 본딩 모듈(100)은 상기 본딩 헤드(120)의 하부에 본딩 툴(124)이 정상적으로 장착되었는지를 확인하기 위한 언더 카메라(160)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 웨이퍼(20) 상의 다이 크기에 따라 상기 본딩 툴(124)이 교체 장착될 수 있으며, 상기 본딩 툴(124)이 장착된 후 상기 언더 카메라(160)에 의해 상기 본딩 툴(124)의 장착 상태가 검사될 수 있다.

상기 본딩 스테이지(110)는 상기 스테이지 구동부(112)에 의해 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 그 내부에는 상기 웨이퍼(20)를 가열하기 위한 히터(114)가 내장될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 본딩 스테이지(110)는 상기 웨이퍼(20)를 파지하기 위한 진공홀들을 구비할 수 있다.

상기 본딩 스테이지(110)의 상부에는 상기 웨이퍼(20) 상의 다이들(30)을 관측하기 위한 웨이퍼 카메라(162)가 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 웨이퍼 카메라(162)는 상기 제1 갠트리 구조물(140) 상에서 Y축 방향으로 카메라 구동부(164)에 의해 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 다이들(30)과 상기 본딩 헤드들(120) 사이의 정렬을 위해 사용될 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼(20) 상에 부착되어 있는 다이들(30)의 위치는 상기 웨이퍼 카메라(162)에 의해 관측될 수 있으며, 상기 관측된 다이들(30)의 위치 좌표들을 이용하여 상기 본딩 헤드들(120)과 상기 다이들(30) 사이의 정렬이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 본딩 스테이지(110)의 상부에는 상기 웨이퍼(20) 상의 오염 물질들을 제거하기 위한 클리닝 유닛(170)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 클리닝 유닛(170)은 Y축 방향으로 연장하는 제3 갠트리 구조물(144)에 장착될 수 있으며, 진공을 이용하여 상기 웨이퍼(20) 상의 오염 물질들을 흡입 제거할 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 클리닝 유닛(170)은 Y축 방향으로 연장하는 진공 흡입 노즐과 상기 웨이퍼(20) 상으로 에어를 분사하기 위한 복수의 에어 노즐들을 구비할 수 있다. 즉, 상기 에어 노즐들을 통해 분사된 에어에 의해 상기 웨이퍼(20) 상의 오염 물질들이 비산될 수 있으며, 이어서 상기 진공 흡입 노즐에 의해 상기 오염 물질들이 흡입 제거될 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼(20)는 상기 스테이지 구동부(112)에 의해 X축 방향으로 이동될 수 있으며, 이에 의해 상기 웨이퍼(20)의 상부면이 전체적으로 상기 클리닝 유닛(170)에 의해 스캐닝될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 다이 본딩 장치(10)는, 복수의 웨이퍼들(20)이 수납된 용기(50)를 지지하는 로드 포트(200)와, 상기 웨이퍼(20)를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 유닛(300)과, 상기 용기(50)와 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300) 사이에서 상기 웨이퍼(20)를 이송하는 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)과, 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)과 상기 제1 및 제2 본딩 모듈들(100, 102) 사이에서 상기 웨이퍼(20)를 이송하는 제2 웨이퍼 이송 모듈(410)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 웨이퍼 이송 모듈들(400, 410)은 각각 제1 및 제2 웨이퍼 이송 로봇들(402, 412)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 웨이퍼 이송 로봇들(402, 412)로는 도시된 바와 같이 웨이퍼 이송을 위한 로봇 핸드를 갖는 스카라 로봇들이 사용될 수 있다.

상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)은 상기 용기(50)로부터 웨이퍼(20)를 인출하여 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)으로 상기 웨이퍼(20)를 이송할 수 있으며, 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈(410)은 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)에 의해 정렬된 웨이퍼(20)를 상기 제1 및 제2 본딩 모듈들(100, 102) 중 하나로 로드할 수 있다. 또한, 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈(410)은 본딩 공정이 완료된 웨이퍼(20)를 상기 제1 및 제2 본딩 모듈들(100, 102) 중 하나로부터 언로드할 수 있다. 즉, 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈(410)은 상기 제1 및 제2 본딩 모듈들(100, 102)에 대하여 상기 웨이퍼(20)의 로드 및 언로드를 위해 사용될 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 웨이퍼 정렬 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)은 상기 웨이퍼(20)를 지지하고 회전시키기 위한 회전척(310)과 상기 회전척(310) 상에 배치된 웨이퍼(20)의 가장자리 부위로부터 노치를 검출하기 위한 광 센서(320)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 광 센서(320)는 발광부와 수광부를 포함하는 투과형 또는 반사형 광센서가 사용될 수 있다.

특히, 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)의 하부에는 상기 웨이퍼(20)를 임시 수납하기 위한 버퍼 유닛(330)이 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 버퍼 유닛(330)은 복수의 슬롯들이 형성된 카세트 형태를 가질 수 있으며, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼들(20)이 상기 버퍼 유닛(330)에 임시 수납될 수 있다.

또한, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 웨이퍼(20)가 상기 제1 및 제2 본딩 모듈들(100, 102) 중 하나로부터 언로드된 후 상기 다이들(30)이 상기 웨이퍼(20) 상에 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈(500)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 검사 모듈(500)은 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)과 연결될 수 있으며, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼(20)는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)에 의해 상기 검사 모듈(500)로 이송될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼(20)는 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈(410)에 의해 상기 버퍼 유닛(330)으로 이송될 수 있으며, 이어서 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)에 의해 상기 검사 모듈(500)로 이송될 수 있다.

도시된 바에 의하면, 상기 검사 모듈(500)이 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)에 연결되고 있으나, 상기 검사 모듈(500)은 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈(410)에 연결될 수도 있다. 즉, 상기 다이 본딩 장치(10)는 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈(410)을 중심으로 하는 클러스터 형태로 구성될 수도 있다.

도 6은 도 1에 도시된 검사 모듈을 설명하기 위한 개략적인 확대 평면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 검사 모듈(500)은 상기 웨이퍼(20)를 지지하는 검사 스테이지(510)와, 상기 검사 스테이지(510)의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼(20)의 상부면 및 상기 웨이퍼(20) 상에 본딩된 다이들(30)의 상부면까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서(520)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 검사 스테이지(510)는 제2 스테이지 구동부(512)에 의해 X축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 거리 센서(520)는 제4 갠트리 구조물(540) 상에서 수평 구동부(550)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 검사 모듈(500)은 상기 다이들(30)이 상기 웨이퍼(20) 상의 기 설정된 위치에 정상적으로 본딩되었는지 검사하기 위한 검사 카메라(530)를 포함할 수 있다. 상기 검사 카메라(530)는 상기 거리 센서(520)와 함께 이동 가능하게 구성될 수 있다. 특히, 상기 거리 센서(520)는 상기 웨이퍼(20) 상의 다이들(30)을 스캐닝하기 위해 Y축 방향으로 이동될 수 있으며, 상기 검사 카메라(530)는 상기 다이들(30)에 대한 검사 이미지들을 획득할 수 있다.

추가적으로, 상기 검사 모듈(500) 내에는 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)이 배치될 수 있다. 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)은 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)과 실질적으로 동일하게 구성될 수 있으며, 상기 검사 모듈(500)로 로드되는 웨이퍼(20)의 정렬을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 버퍼 유닛(330)에 임시 수납된 웨이퍼(20)는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)에 의해 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)으로 이송될 수 있으며, 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)에 정렬된 상기 웨이퍼(20)가 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)에 의해 상기 검사 모듈(500)의 검사 스테이지(510) 상으로 이송될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)의 하부에는 상기 웨이퍼(20)를 임시 수납하기 위한 제2 버퍼 유닛이 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼(20)는 상기 버퍼 유닛(330)으로부터 상기 제2 버퍼 유닛으로 이송될 수 있으며, 상기 제2 버퍼 유닛으로부터 적절한 시기에 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)으로 이송될 수 있다.

상기에서는 상기 버퍼 유닛(330)과 제2 버퍼 유닛이 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)과 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)의 하부에 배치되는 것으로 설명되었으나, 상기와 다르게 상기 버퍼 유닛(330)과 제2 버퍼 유닛은 상기 웨이퍼 정렬 유닛(300)과 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛(350)의 상부에 배치될 수도 있다.

상기 검사 모듈(500)에서 검사가 완료된 웨이퍼(20)는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)에 의해 상기 용기(50)로 이송될 수 있다. 그러나, 상기와 다르게 상기 로드 포트(200) 상에는 상기 다이 본딩 공정이 완료된 웨이퍼들(20)을 수납하기 위한 제2 용기(52)가 배치될 수 있으며, 상기 검사 공정이 완료된 웨이퍼(20)는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈(400)에 의해 상기 제2 용기(52)로 이송될 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 다이 본딩 장치(10)는, 웨이퍼(20) 상에 다이들(30)을 가압하여 본딩하기 위한 본딩 모듈(100, 102)과, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼(20)에 대한 검사를 수행하기 위한 검사 모듈(500)과, 상기 웨이퍼(20)의 이송을 위한 제1 및 제2 웨이퍼 이송 모듈들(400, 410)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 다이 본딩 장치(10)는 복수의 본딩 모듈들(100, 102)을 구비하여 상기 다이 본딩 공정에 대한 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 다이 본딩 공정이 완료된 후 상기 다이들(30)에 대한 검사 공정이 연속적으로 수행될 수 있으므로 상기 검사 공정을 위한 별도의 검사 장치가 요구되지 않고 또한 상기 별도의 검사 장치로 상기 웨이퍼들(20)을 이송하는데 소요되는 시간을 단축시킬 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
30 : 다이 40 : 포일
50, 52 : 용기 100, 102 : 본딩 모듈
110 : 본딩 스테이지 120 : 본딩 헤드
130 : 헤드 구동부 140, 142, 144 : 갠트리 구조물
150 : 포일 공급 유닛 160 : 언더 카메라
162 : 웨이퍼 카메라 170 : 클리닝 유닛
200 : 로드 포트 300 : 웨이퍼 정렬 유닛
330 : 버퍼 유닛 350 : 제2 웨이퍼 정렬 유닛
400 : 제1 웨이퍼 이송 모듈 410 : 제2 웨이퍼 이송 모듈
500 : 검사 모듈 510 : 검사 스테이지
520 : 거리 센서 530 : 검사 카메라

Claims

웨이퍼 상에 부착 또는 가접합된 다이들을 가압하여 본딩하는 본딩 모듈;
상기 웨이퍼를 상기 본딩 모듈로 로드하고 상기 웨이퍼에 대한 본딩 공정이 완료된 후 상기 웨이퍼를 상기 본딩 모듈로부터 언로드하는 웨이퍼 이송 모듈; 및
상기 웨이퍼가 상기 본딩 모듈로부터 언로드된 후 상기 다이들이 상기 웨이퍼 상에 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈을 포함하되,
상기 본딩 모듈은,
상기 웨이퍼를 지지하기 위한 본딩 스테이지;
상기 본딩 스테이지를 제1 수평 방향으로 이동시키기 위한 스테이지 구동부;
상기 본딩 스테이지의 상부에서 상기 제1 수평 방향에 대하여 수직하는 제2 수평 방향으로 연장하는 갠트리 구조물;
상기 웨이퍼 상에 상기 다이들을 가압하여 본딩하기 위한 본딩 헤드; 및
상기 갠트리 구조물 상에 배치되며 상기 본딩 헤드를 상기 제2 수평 방향으로 이동시키고 상기 다이들을 가압하기 위하여 상기 본딩 헤드를 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 본딩 헤드는 상기 다이들을 가열하기 위한 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 본딩 헤드에는 상기 다이들에 대응하는 크기를 갖는 본딩 툴(tool)이 장착되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 본딩 스테이지는 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 본딩 모듈은 상기 웨이퍼 상의 다이들을 관측하기 위한 웨이퍼 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 본딩 모듈은 상기 본딩 스테이지의 상부에 배치되며 상기 웨이퍼 상의 오염 물질들을 흡입하여 제거하기 위한 클리닝 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 본딩 모듈은 상기 본딩 헤드와 상기 다이들 사이에 리본 형태의 포일을 릴투릴 방식으로 공급하는 포일 공급 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 검사 모듈은,
상기 웨이퍼를 지지하는 검사 스테이지; 및
상기 검사 스테이지의 상부에 배치되며 상기 웨이퍼의 상부면 및 상기 웨이퍼 상에 본딩된 다이들의 상부면까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제10항에 있어서, 상기 거리 센서는 상기 다이들을 스캐닝하기 위하여 수평 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제1항에 있어서, 상기 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 유닛을 더 포함하며, 상기 웨이퍼 정렬 유닛은 상기 검사 모듈 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
웨이퍼 상에 부착 또는 가접합된 다이들을 가압하여 본딩하는 본딩 모듈;
복수의 웨이퍼들이 수납된 용기를 지지하는 로드 포트;
상기 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 유닛;
상기 용기와 상기 웨이퍼 정렬 유닛 사이에서 상기 웨이퍼를 이송하는 제1 웨이퍼 이송 모듈; 및
상기 웨이퍼 정렬 유닛과 상기 본딩 모듈 사이에서 상기 웨이퍼를 이송하는 제2 웨이퍼 이송 모듈을 포함하되,
상기 본딩 모듈은,
상기 웨이퍼를 지지하기 위한 본딩 스테이지;
상기 본딩 스테이지를 제1 수평 방향으로 이동시키기 위한 스테이지 구동부;
상기 본딩 스테이지의 상부에서 상기 제1 수평 방향에 대하여 수직하는 제2 수평 방향으로 연장하는 갠트리 구조물;
상기 웨이퍼 상에 상기 다이들을 가압하여 본딩하기 위한 본딩 헤드; 및
상기 갠트리 구조물 상에 배치되며 상기 본딩 헤드를 상기 제2 수평 방향으로 이동시키고 상기 다이들을 가압하기 위하여 상기 본딩 헤드를 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제13항에 있어서, 상기 웨이퍼에 대한 본딩 공정이 완료된 후 상기 웨이퍼 상에 상기 다이들이 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제14항에 있어서, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼를 임시 수납하기 위한 버퍼 유닛; 및
상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼를 정렬하기 위한 제2 웨이퍼 정렬 유닛을 더 포함하며,
상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼는 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 버퍼 유닛에 수납되며 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛으로 이송되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제15항에 있어서, 상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼를 임시 수납하기 위한 제2 버퍼 유닛을 더 포함하며,
상기 본딩 공정이 완료된 웨이퍼는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 버퍼 유닛으로부터 제2 버퍼 유닛으로 이송되며 이어서 상기 제2 버퍼 유닛으로부터 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛으로 이송되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제15항에 있어서, 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛에 의해 정렬된 웨이퍼는 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈에 의해 상기 검사 모듈로 이송되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제16항에 있어서, 상기 버퍼 유닛은 상기 웨이퍼 정렬 유닛의 하부 또는 상부에 배치되며, 상기 제2 버퍼 유닛은 상기 제2 웨이퍼 정렬 유닛의 하부 또는 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
웨이퍼 상에 부착 또는 가접합된 다이들을 가압하여 본딩하기 위한 적어도 하나의 제1 본딩 모듈;
상기 제1 본딩 모듈로부터 소정 거리 이격되며 웨이퍼 상에 부착 또는 가접합된 다이들을 가압하여 본딩하기 위한 적어도 하나의 제2 본딩 모듈;
복수의 웨이퍼들이 수납된 용기를 지지하는 로드 포트;
상기 용기로부터 이송된 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 유닛;
상기 로드 포트와 상기 웨이퍼 정렬 유닛 사이에 배치되며 상기 용기로부터 상기 웨이퍼 정렬 유닛으로 상기 웨이퍼를 이송하기 위한 제1 웨이퍼 이송 모듈; 및
상기 제1 본딩 모듈과 상기 제2 본딩 모듈 사이에 배치되며 상기 웨이퍼 정렬 유닛으로부터 상기 제1 본딩 모듈 또는 상기 제2 본딩 모듈로 상기 웨이퍼를 이송하기 위한 제2 웨이퍼 이송 모듈을 포함하되,
상기 제1 본딩 모듈과 상기 제2 본딩 모듈은 각각,
상기 웨이퍼를 지지하기 위한 본딩 스테이지;
상기 본딩 스테이지를 제1 수평 방향으로 이동시키기 위한 스테이지 구동부;
상기 본딩 스테이지의 상부에서 상기 제1 수평 방향에 대하여 수직하는 제2 수평 방향으로 연장하는 갠트리 구조물;
상기 웨이퍼 상에 상기 다이들을 가압하여 본딩하기 위한 본딩 헤드; 및
상기 갠트리 구조물 상에 배치되며 상기 본딩 헤드를 상기 제2 수평 방향으로 이동시키고 상기 다이들을 가압하기 위하여 상기 본딩 헤드를 수직 방향으로 이동시키는 헤드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
제19항에 있어서, 상기 제1 본딩 모듈 또는 제2 본딩 모듈에서 본딩 공정이 완료된 웨이퍼에 대하여 상기 다이들이 정상적으로 본딩되었는지를 검사하기 위한 검사 모듈을 더 포함하며,
상기 검사 모듈은 상기 제1 웨이퍼 이송 모듈 또는 상기 제2 웨이퍼 이송 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.