KR20140098581A - 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치는, 웨이퍼 적재를 위한 웨이퍼적재부재와, 칩 적재를 위한 칩적재부재와, 상기 웨이퍼 적재부재로부터 웨이퍼안착가열부재로 웨이퍼를 이송시키기 위한 웨이퍼이송부재와, 상기 칩적재부재로부터 칩을 이송시키기 위한 칩이송부재와, 상기 웨이퍼를 수용하면서 웨이퍼에 대해 열을 가하기 위한 웨이퍼안착가열부재와, 상기 웨이퍼안착가열부재에 안착되는 웨이퍼와 칩의 정렬상태를 검사하기 위한 정렬검사부재를 포함한다.
본 발명에 의해, 웨이퍼에 대한 칩의 위치 정렬을 매우 정밀하게 조절가능하면서도 웨이퍼와 칩 간의 열접합이 가능하다.
또한, 웨이퍼와 칩 간의 열접합 이후에는 상기 열접합을 위한 장치들이 신속하게 냉각될 수 있다.

Description

웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치{APPARATUS FOR BONDING CHIP ON WAFER PRECISELY}
본 발명은 웨이퍼 상에 칩을 본딩하기 위한 장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에 대한 칩의 정렬을 매우 정밀하게 조절가능하면서도 웨이퍼와 칩 간의 열접합이 가능하도록 구성되는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치에 관한 발명이다.
일반적으로, 반도체 소자는 반도체 기판으로 이용되는 실리콘 웨이퍼를 형성하고 이를 리드프레임에 본딩하여 에폭시 수지 등으로 몰딩함으로써 제조된다.
상기와 같은 반도체 소자는 보다 많은 양의 정보 저장을 위해 소형화 집적화가 요구되고 있다.
상기와 같은 소형화 집적화의 요구에 따라 최근에는 복수 개의 칩을 적층하여 반도체 소자를 구성하는 3D 집적회로가 개발되고 있으며, 상기 3D 집적회로는웨이퍼 상에 칩을 쌓아 이를 본딩함으로써 형성된다.
상기와 같이 웨이퍼 상에 칩을 쌓아 반도체 소자를 형성하기 위해서는 웨이퍼와 칩 간의 정밀한 위치 조절이 요구되며, 만약 웨이퍼와 칩 간의 위치가 정확하지 못할 경우에는 반도체 소자의 불량의 원인이 되고 전체 공정 수율을 급격히 저하시키게 된다.
따라서, 웨이퍼 상의 정확한 위치에 칩을 배치시키고 웨이퍼와 칩을 본딩하는 장치의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼에 대한 칩의 위치 정렬을 매우 정밀하게 조절가능하면서도 웨이퍼와 칩 간의 열접합이 가능하도록 구성되는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 웨이퍼와 칩 간의 열접합 이후에는 웨이퍼와 칩이 신속하게 냉각될 수 있도록 구성되는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치는, 웨이퍼 적재를 위한 웨이퍼적재부재와, 칩 적재를 위한 칩적재부재와, 상기 웨이퍼 적재부재로부터 웨이퍼안착가열부재로 웨이퍼를 이송시키기 위한 웨이퍼이송부재와, 상기 칩적재부재로부터 칩을 이송시키기 위한 칩이송부재와, 상기 웨이퍼를 수용하면서 웨이퍼에 대해 열을 가하기 위한 웨이퍼안착가열부재와, 상기 웨이퍼안착가열부재에 안착되는 웨이퍼와 칩의 정렬상태를 검사하기 위한 정렬검사부재를 포함한다.
바람직하게는, 상기 칩을 정렬시키기 위한 칩정렬부재를 추가적으로 포함하며, 상기 칩이송부재는 상기 칩적재부재로부터 상기 칩정렬부재로 칩을 이송시키기 위한 제 1 칩이송부재와 상기 칩정렬부재로부터 상기 웨이퍼안착가열부재로 칩을 이송시키기 위한 제 2 칩이송부재를 포함한다.
또한, 상기 웨이퍼적재부재와 상기 웨이퍼안착가열부재 사이에 웨이퍼의 정렬을 위한 웨이퍼정렬부재를 추가적으로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬검사부재는 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 칩의 정렬상태를 상하방향으로 동시에 검사한다.
여기서, 상기 웨이퍼안착가열부재는 가로, 세로 방향으로 이동가능하며 또한 회전가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 칩의 정렬상태를 검사하기 위한 칩정렬검사부재를 추가적으로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 2 칩이송부재에는 가열을 위한 히터부가 포함된다.
본 발명에 의해, 웨이퍼에 대한 칩의 위치 정렬을 매우 정밀하게 조절가능하면서도 웨이퍼와 칩 간의 열접합이 가능하다.
또한, 웨이퍼와 칩 간의 열접합 이후에는 상기 열접합을 위한 장치들이 신속하게 냉각될 수 있다.
첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도1 은 본 발명에 따른 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치의 사사도이며,
도 2 는 상기 장치의 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도1 은 본 발명에 따른 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치의 사사도이며, 도 2 는 상기 장치의 정면도이다.
도 1 과 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치는, 웨이퍼 적재를 위한 웨이퍼적재부재(10)와, 칩 적재를 위한 칩적재부재(20)와, 상기 웨이퍼 적재부재(10)로부터 웨이퍼안착가열부재(60)로 웨이퍼를 이송시키기 위한 이송부재(30)와, 상기 칩적재부재(20)로부터 칩을 이송시키기 위한 칩이송부재(40)와, 상기 웨이퍼를 수용하면서 웨이퍼에 대해 열을 가하기 위한 웨이퍼안착가열부재(60)와, 상기 웨이퍼안착가열부재(60)에 안착되는 웨이퍼와 칩의 정렬상태를 검사하기 위한 정렬검사부재(70)를 포함한다.
상기 웨이퍼적재부재(10)는 칩을 본딩할 웨이퍼들을 적재하기 위한 구성으로서, 트레이 또는 카세트에 수납된 웨이퍼가 높이 방향으로 정렬된다.
상기 칩적재부재(20)는 웨이퍼 상에 본딩되는 칩을 적재하기 위한 구성으로서, 트레이 또는 카세트에 수납된 칩이 거치된다.
상기 웨이퍼이송부재(30)는 예를 들어, 로봇암으로 구성되어 상기 웨이퍼적재부재(10)로부터 웨이퍼정렬부재(90)로 웨이퍼를 이송시킨다.
상기 웨이퍼정렬부재(90)는 그 위에 웨이퍼를 놓아 정위치로 정렬하기 위한 구성으로서, 일차적으로 상기 웨이퍼정렬부재(90) 위에 배치된 웨이퍼의 위치를 정밀하게 조절하는 역할을 수행한다.
상기 웨이퍼정렬부재(90)는 웨이퍼를 X, Y 방향 및 일정정도 회전시킬 수 있도록 구성되어, 상기 이송부재(30)에 의해 상기 웨이퍼안착가열부재(60)에 웨이퍼를 배치시키기 이전에 보다 정확한 위치에 놓여지도록 정렬시킨다.
제 1 칩이송부재(40)는 내부에 음압을 인가할 수 있는 음압인가부가 설치되어, 상기 칩적재부재(20)에 놓여진 칩을 셕션압으로 들어올려 칩정렬부재(80)로 이송시킨다.
여기서, 상기 제 1 칩이송부재(40)를 통해 칩을 칩정렬부재(80)로 이송시키기 전에, 상기 제 1 칩이송부재(40)에 의해 들어올려진 칩의 정렬 상태를 검사하기 위한 칩정렬검사부재(75) 상부에 칩을 배치시켜 칩이 올바른 위치로 파지되었는지를 검사하게 된다.
상기와 같이 칩의 정렬상태를 검사한 상태에서 상기 칩은 칩정렬부재(80) 상에 놓여지며, 상기 칩정렬부재(80)에 의해 칩의 위치가 정밀하게 조절된다.
여기서, 상기 칩정렬부재(80)를 통한 칩 위치 조절을 위해 상기 칩정렬부재(80) 역시 X, Y 방향으로 칩을 이송시키면서도 일정각도 회전될 수 있도록 구성된다.
상기 웨이퍼정렬부재(90)에 의해 그 위치가 조절된 웨이퍼는 상기 웨이퍼이송부재(30)에 의해 웨이퍼안착가열부재(60)에 놓여진다.
또한, 상기 칩정렬부재(80)에 의해 위치가 조절된 칩은 제 2 칩이송부재(50)에 의해 들어올려져 상기 웨이퍼안착가열부재(60) 상부로 이송된다.
상기 제 2 칩이송부재(50) 역시 내부에 음압을 인가할 수 있는 음압인가부가 설치되어, 상기 칩정렬부재(80)에 의해 위치가 조절된 칩을 셕션압으로 들어올려 상기 웨이퍼안착가열부재(60) 상부로 이송시킨다.
상기와 같이 웨이퍼안착가열부재(60)에 안착된 웨이퍼 상부에 상기 제 2 칩이송부재(50)가 배치되고, 상기 제 2 칩이송부재(50)에 의해 칩이 파지된 상태에서, 상기 웨이퍼안착가열부재(60)에 안착된 웨이퍼와 칩의 정렬상태를 정렬검사부재(70)를 통해 검사한다.
상기 정렬검사부재(70)는 그 하부에 배치된 웨이퍼의 위치와 그 상부에 배치된 칩의 위치를 동시에 촬영할 수 있는 양방향카메라를 포함하여 구성되며, 상기 웨이퍼와 칩에 형성된 위치확인 마크를 촬영하여 기준 위치와 비교함으로써, 상기 웨이퍼와 칩이 기준위치에 배치되었는지의 여부를 검사한다.
또한, 상기 웨이퍼안착가열부재(60) 역시 이송기구(62) 및 회전기구(64)에 의해 X, Y 방향으로 이송되면서도 일정각도 회전될 수 있도록 구성되어, 상기 칩에 대한 웨이퍼의 상대적 위치를 조절할 수 있도록 구성된다.
상기와 같이, 웨이퍼에 대한 칩의 위치가 정밀하게 조절된 이후 상기 제 2 칩이송부재(50)에 파지된 칩은 하방으로 하강하여 상기 웨이퍼 상에 밀착된다.
여기서, 상기 제 2 칩이송부재(50) 하부에는 가열을 위한 히터부(52)와 냉각수순환관이 설치되고, 상기 웨이퍼안착가열부재(60) 내부에도 가열을 위한 히터부와 냉각수순환관이 설치된다.
그리하여, 상기 제 2 칩이송부재(50) 하부의 히터부(52)로 칩을 웨이퍼에 가압하면서 열을 가하여 웨이퍼 상에 칩을 열접착하고, 이후에는 상기 냉각수순환관을 통해 냉각수를 유동시킴으로써, 신속히 냉각시킬 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
10: 웨이퍼적재부재 20: 칩적재부재
30: 웨이퍼이송부재 40: 제 1 칩이송부재
50: 제 2 칩이송부재 60: 웨이퍼안착가열부재

Claims (7)

  1. 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치로서,
    웨이퍼 적재를 위한 웨이퍼적재부재와;
    칩 적재를 위한 칩적재부재와;
    상기 웨이퍼 적재부재로부터 웨이퍼안착가열부재로 웨이퍼를 이송시키기 위한 웨이퍼이송부재와;
    상기 칩적재부재로부터 칩을 이송시키기 위한 칩이송부재와;
    상기 웨이퍼를 수용하면서 웨이퍼에 대해 열을 가하기 위한 웨이퍼안착가열부재와;
    상기 웨이퍼안착가열부재에 안착되는 웨이퍼와 칩의 정렬상태를 검사하기 위한 정렬검사부재를 포함하는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩을 정렬시키기 위한 칩정렬부재를 추가적으로 포함하며, 상기 칩이송부재는 상기 칩적재부재로부터 상기 칩정렬부재로 칩을 이송시키기 위한 제 1 칩이송부재와 상기 칩정렬부재로부터 상기 웨이퍼안착가열부재로 칩을 이송시키기 위한 제 2 칩이송부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 웨이퍼적재부재와 상기 웨이퍼안착가열부재 사이에 웨이퍼의 정렬을 위한 웨이퍼정렬부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 정렬검사부재는 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 칩의 정렬상태를 상하방향으로 동시에 검사하는 것을 특징으로 한느 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 웨이퍼안착가열부재는 가로, 세로 방향으로 이동가능하면서도 회전가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 칩의 정렬상태를 검사하기 위한 칩정렬검사부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 칩이송부재에는 가열을 위한 히터부가 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 칩을 정밀하게 본딩하기 위한 장치.

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