KR20190135155A - 본딩 툴과 이를 포함하는 다이 본딩 장치 및 이를 이용하는 다이 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

본딩 툴과 이를 포함하는 다이 본딩 장치 및 이를 이용하는 다이 본딩 방법이 개시된다. 상기 본딩 툴은 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스와, 상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되며 다이를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어진 콜릿을 포함하며, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 본딩 툴의 하부에 배치되며 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와, 상기 기판 상에 상기 다이를 본딩하기 위하여 상기 본딩 툴을 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 툴 구동부와, 상기 본딩 툴의 상부에 배치되며 상기 기판 상의 본딩 영역을 검출하고 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위한 상부 카메라 유닛을 포함한다. 특히, 상기 다이와 상기 본딩 영역 사이의 정렬은 상기 상부 카메라 유닛에 의해 획득된 상기 다이와 상기 본딩 영역 사이의 위치 정보에 기초하여 수행된다.

Description

본딩 툴과 이를 포함하는 다이 본딩 장치 및 이를 이용하는 다이 본딩 방법{Bonding tool, apparatus for bonding dies onto substrate having the same, and method of bonding dies onto substrate using the same}
본 발명의 실시예들은 본딩 툴과 이를 포함하는 다이 본딩 장치 및 이를 이용하는 다이 본딩 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다이를 픽업하여 기판의 본딩 영역 상에 본딩하기 위한 본딩 툴과 이를 포함하는 다이 본딩 장치 및 이를 이용하여 기판 상에 다이를 본딩하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 상기와 같이 형성된 반도체 소자들은 다이싱 공정을 통해 분할될 수 있고, 이어서 다이 본딩 공정을 통해 기판 상에 본딩될 수 있다.
상기 다이 본딩 공정을 수행하기 위한 장치는 복수의 다이들로 분할된 웨이퍼를 지지하는 스테이지와 상기 스테이지에 인접하도록 위치된 본딩 스테이지 상으로 기판을 이송하기 위한 기판 이송 유닛과 상기 다이들을 레시피에 따라 픽업하여 상기 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 유닛을 포함할 수 있다. 상기와 같은 다이 본딩 장치의 일 예는 대한민국 등록특허공보 제10-0929197호에 개시되어 있다.
일 예로서, 상기 본딩 유닛은 상기 다이를 픽업하여 상기 기판 상에 본딩하기 위한 본딩 툴을 포함할 수 있으며, 상기 본딩 툴에는 상기 다이를 진공 흡착하기 위한 진공홀들이 구비될 수 있다. 상기 본딩 툴은 본딩 헤드에 장착될 수 있으며, 상기 본딩 헤드에는 상기 진공홀들과 연결되는 진공 배관이 구비될 수 있다. 그러나, 일 예로서, 마이크로 LED(Micro Light Emitting Diode)와 같이 상대적으로 작은 크기의 초소형 반도체 다이를 기판 상에 본딩하는 경우 상기 본딩 툴을 이용하여 상기 다이를 픽업하기에 어려움이 있다. 특히, 상기 다이가 가로 세로 각각 100㎛ 이하의 크기를 갖기 때문에 상기 본딩 툴에 진공홀들을 형성하기가 매우 어려운 문제점이 있다. 아울러, 상기 다이의 크기가 상대적으로 작기 때문에 상기 다이의 정렬에 어려움이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0929197호 (등록일자 2009년 11월 23일)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 상대적으로 작은 크기의 다이들을 픽업을 용이하게 수행할 수 있는 본딩 툴과, 이를 포함하는 다이 본딩 장치 및 이를 이용하는 다이 본딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 본딩 툴은, 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스와, 상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되며 다이를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어진 콜릿을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 툴 베이스는 판상의 유리를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 콜릿은 실리콘 수지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 콜릿은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS) 수지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 다이 본딩 장치는, 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스 및 상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되며 다이를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어진 콜릿을 포함하는 본딩 툴과, 상기 본딩 툴의 하부에 배치되며 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지와, 상기 기판 상에 상기 다이를 본딩하기 위하여 상기 본딩 툴을 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 툴 구동부와, 상기 본딩 툴의 상부에 배치되며 상기 기판 상의 본딩 영역을 검출하고 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위한 상부 카메라 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 툴 구동부는 상기 다이의 각도를 조절하기 위해 상기 본딩 툴을 회전시키는 회전 구동 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 본딩 영역과 상기 다이를 검출하기 위해 상기 상부 카메라 유닛을 수직 방향으로 이동시키는 카메라 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 본딩 툴의 하부에 배치되며 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위한 하부 카메라 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 본딩 영역과 상기 다이 사이의 정렬을 위해 상기 툴 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 장치는, 상기 본딩 영역과 상기 다이 사이의 정렬을 위해 상기 기판 스테이지를 수평 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스 및 상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되며 다이를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어진 콜릿을 포함하는 본딩 툴을 이용하여 상기 다이를 기판 상에 본딩하는 다이 본딩 방법에 있어서, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 본딩 툴을 이용하여 상기 다이를 픽업하는 단계와, 상기 본딩 툴을 상기 기판의 상부로 이동시키는 단계와, 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위해 상기 본딩 툴의 상부에 배치된 상부 카메라 유닛을 이용하여 상기 다이를 촬상하는 단계와, 상기 기판의 본딩 영역 상에 상기 다이를 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 기판의 본딩 영역을 검출하기 위해 상기 상부 카메라 유닛을 이용하여 상기 기판의 본딩 영역을 촬상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 기판의 본딩 영역과 상기 다이를 서로 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비될 수 있으며, 상기 상부 카메라 유닛에 의해 상기 다이와 상기 피두셜 마크를 포함하는 상부 이미지가 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이의 외부 접속 단자들이 위를 향하는 경우 상기 외부 접속 단자들의 위치 정보에 기초하여 상기 본딩하는 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 다이의 외부 접속 단자들이 아래를 향하는 경우 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위해 상기 본딩 툴의 하부에 배치된 하부 카메라 유닛을 이용하여 상기 다이를 촬상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비될 수 있으며, 상기 하부 카메라 유닛에 의해 상기 피두셜 마크와 상기 다이를 포함하는 하부 이미지가 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 다이 본딩 방법은, 상기 피두셜 마크와 상기 다이의 외부 접속 단자들 사이의 상대적인 위치 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 상부 카메라 유닛에 의해 상기 다이와 상기 피두셜 마크를 포함하는 상부 이미지가 획득될 수 있으며, 상기 다이의 외부 접속 단자들과 상기 본딩 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 본딩하는 단계가 수행될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩 툴은 플레이트 형태의 툴 베이스와 상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되어 다이의 파지를 위해 점착성을 갖는 콜릿을 포함할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서와 같이 본딩 툴에 진공홀들을 형성할 필요가 없으므로 상기 다이에 대한 픽업이 용이하게 이루어질 수 있다. 아울러, 상기 본딩 툴의 상부에 배치되는 상부 카메라 유닛에 의해 상기 콜릿의 하부면에 파지된 다이의 검출이 가능하도록 상기 툴 베이스와 콜릿은 광투과성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 툴 베이스에는 상기 다이의 정렬을 위한 피두셜 마크가 구비될 수 있으며, 이에 따라 상기 다이와 기판 상의 본딩 영역 사이의 정렬이 보다 빠르고 정확하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 툴 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본딩 툴을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본딩 툴을 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 본딩 툴에 파지된 다이를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 다이를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 본딩 툴에 파지된 다이의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 다이를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
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 본딩 툴 및 이를 포함하는 다이 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 본딩 툴을 설명하기 위한 개략적인 정면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 본딩 툴을 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 툴(100)과 다이 본딩 장치(200)는 반도체 다이들(10; 도 4 참조)을 리드 프레임 또는 인쇄회로기판과 같은 본딩 대상 기판(20) 상에 본딩하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 상대적으로 크기가 작은 다이, 예를 들면, 가로 세로 각각 100㎛ 이하의 크기를 갖는 마이크로 다이를 대상으로 다이 본딩 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 아울러, 가로 세로 각각 약 1mm 이하의 크기를 갖는 소형 반도체 다이를 대상으로 사용될 수도 있다. 그러나, 상기 다이(10)의 크기는 다양하게 변경 가능하므로 본 발명의 범위가 상기 다이(10)의 크기에 의해 제한되지는 않을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본딩 툴(100)은 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스(110)와, 상기 툴 베이스(110)의 하부면 상에 배치되며 상기 다이(10)를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어지는 콜릿(120)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 콜릿(120)은 OCR(Optically Clear Resin)과 같은 투명 광학 접착제를 이용하여 상기 툴 베이스(110)의 하부면에 접착될 수 있다.
아울러, 상기 툴 베이스(110)는 판상의 유리를 포함할 수 있으며, 상기 콜릿(120)은 실리콘 수지, 예를 들면, 점착성을 갖는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS) 수지로 이루어질 수 있다. 상기 툴 베이스(110)는 사각 형태 또는 디스크 형태를 가질 수 있으며, 상기 콜릿(120)은 사각 플레이트 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 툴 베이스(110)는 개구(212)를 갖는 툴 홀더(210)의 하부면에 베어링(214)을 통해 회전 가능하게 장착될 수 있으며 아울러 상기 개구(212)를 통해 상방으로 노출될 수 있다.
상기 다이(10)는 상기 콜릿(120)의 하부면에 파지될 수 있다. 즉, 상기 다이(10)는 종래 기술과는 다르게 진공에 의해 흡착이 아니라 상기 콜릿(120)의 점착력에 의해 상기 콜릿(120)의 하부면 상에 부착될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 다이 본딩 장치(200)는 복수의 다이들(10)을 포함하는 웨이퍼(미도시)가 놓여지는 웨이퍼 스테이지(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 웨이퍼는 다이싱 테이프와 마운트 프레임에 의해 지지된 상태에서 상기 웨이퍼 스테이지 상으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 다이들(10)은 다이싱 테이프에 부착될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임에 장착될 수 있다. 상기 웨이퍼 스테이지는 상기 다이싱 테이프의 가장자리 부위를 지지하기 위한 확장 링과 상기 마운트 프레임을 하강시킴으로써 상기 다이싱 테이프를 확장시키기 위한 클램프를 구비할 수 있다. 아울러, 상기 웨이퍼 스테이지의 하부에는 상기 다이들(10)을 선택적으로 상기 다이싱 테이프로부터 분리시키기 위한 다이 이젝터가 배치될 수 있다. 그러나, 상기와 다르게, 상기 다이 본딩 장치(200)는 복수의 다이들(10)이 수납된 트레이를 이용하여 상기 다이들(10)을 공급할 수도 있다.
상기 다이 본딩 장치(200)는, 상기 본딩 툴(100)의 하부에 배치되며 리드 프레임 또는 인쇄회로기판과 같은 기판(20)을 지지하기 위한 기판 스테이지(220)와, 상기 기판(20) 상에 상기 다이(10)를 본딩하기 위하여 상기 본딩 툴(100)을 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 툴 구동부(230)와, 상기 툴 구동부(230)의 상부에 배치되며 상기 기판(20) 상의 본딩 영역(미도시)과 상기 콜릿(120)의 하부면에 파지된 상기 다이(10)를 검출하기 위한 상부 카메라 유닛(240)을 포함할 수 있다.
상기 툴 구동부(230)는 상기 다이(10)를 이송하기 위하여 상기 본딩 툴(100)을 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동 유닛(232)과, 상기 다이(10)를 픽업하고 상기 기판(10) 상에 본딩하기 위하여 상기 본딩 툴(100)을 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동 유닛(234)을 포함할 수 있다. 아울러, 상기 툴 구동부(230)는 상기 본딩 툴(100)에 파지된 다이(10)의 각도를 조절하기 위해 상기 본딩 툴(100)을 회전시키는 회전 구동 유닛(236)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 수평 구동 유닛(232)과 상기 수직 구동 유닛(234)은 모터와 볼 스크루 및 볼 너트 등을 이용하여 상기 본딩 툴(100)을 이동시킬 수 있으며, 또한 리니어 모션 가이드를 이용하여 상기 본딩 툴(100)의 이동을 안내할 수 있다. 상기 회전 구동 유닛(236)은 상기 툴 홀더(210)의 하부면 상에 배치되어 상기 툴 베이스(110)와 연결된 모터를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 수평 및 수직 구동 유닛들(232, 234)과 상기 회전 구동 유닛(236)의 세부 구성은 다양하게 변경 가능하므로 상기 수평 및 수직 구동 유닛들(232, 234)과 상기 회전 구동 유닛(236)의 구성에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
상기 기판 스테이지(220)는 상기 기판(20)을 파지하기 위한 진공홀들(미도시)을 구비할 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 기판(20)을 기 설정된 공정 온도로 가열하기 위한 히터를 내장할 수 있다. 아울러, 상기 기판 스테이지(220)는 스테이지 구동부(222)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 또한 상기 기판(20)의 정렬을 위해 회전 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 도시되지는 않았으나, 상기 수평 구동 유닛(232)은 상기 본딩 툴(100)을 제1 수평 방향, 예를 들면, X축 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 스테이지 구동부(222)는 상기 제1 수평 방향에 대하여 수직하는 제2 수평 방향, 예를 들면, Y축 방향으로 상기 기판 스테이지(220)를 이동시킬 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 기판(20) 상에는 복수의 열과 행을 갖도록 복수의 본딩 영역들이 구비될 수 있으며, 상기 수평 구동 유닛(232)과 상기 스테이지 구동부(222)는 상기 본딩 영역들에 기 설정된 순서로 복수의 다이들(10)을 본딩하기 위해 상기 본딩 툴(100)과 상기 기판(20)의 위치들을 서로 정렬할 수 있다. 아울러, 상기 스테이지 구동부(222)는 상기 상부 카메라 유닛(240)에 의해 획득된 기판 이미지에 기초하여 상기 기판(20)이 놓여진 각도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 스테이지 구동부(222)는 상기 기판(20)이 기 설정된 방향 및 각도로 위치되도록 상기 기판 스테이지(220)를 회전시킬 수 있다.
상기 상부 카메라 유닛(240)은 상기 콜릿(120)의 하부면에 파지된 다이(10)와 상기 기판(20) 상의 본딩 영역을 검출하기 위해 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 카메라 유닛(240)은 카메라 구동부(242)에 의해 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 카메라 구동부(242)는 상기 기판(20)의 본딩 영역을 촬상하기 위해 상기 상부 카메라 유닛(240)을 하강시킬 수 있고, 아울러 상기 다이(10)를 촬상하기 위해 상기 상부 카메라 유닛(240)을 상승시킬 수 있다. 즉, 상기 카메라 구동부(242)는 상기 기판(20)에 대한 포커싱을 위해 상기 상부 카메라 유닛(240)을 적정 위치로 하강시킬 수 있고, 아울러 상기 다이(10)에 대한 포커싱을 위해 상기 상부 카메라 유닛(240)을 적정 위치로 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 카메라 구동부(242)는 상기 기판(20) 상의 본딩 영역들을 검출하기 위하여 제1 수평 방향, 예를 들면, X축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 카메라 구동부(242)는 상기 상부 카메라 유닛(240)을 수평 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동 유닛(244)과, 상기 상부 카메라 유닛(240)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동 유닛(246)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 수평 구동 유닛(244)과 상기 수직 구동 유닛(246)은 모터와 볼 스크루 및 볼 너트 등을 이용하여 상기 상부 카메라 유닛(240)을 이동시킬 수 있으며, 또한 리니어 모션 가이드를 이용하여 상기 상부 카메라 유닛(240)의 이동을 안내할 수 있다. 그러나, 상기 수평 및 수직 구동 유닛들(244, 246)의 세부 구성은 다양하게 변경 가능하므로 상기 수평 및 수직 구동 유닛들(244, 246)의 구성에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
또한, 상기 다이 본딩 장치(200)는, 상기 본딩 툴(100)의 하부에 배치되며 상기 콜릿(120)의 하부면에 파지된 상기 다이(10)를 검출하기 위한 하부 카메라 유닛(250)과, 도시되지는 않았으나, 상기 기판(20)의 본딩 영역과 상기 다이(10) 사이의 정렬을 위해 상기 툴 구동부(230)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제어부는 상기 툴 구동부(230)뿐만 아니라 상기 기판(20)의 본딩 영역과 상기 다이(10) 사이의 정렬을 위해 상기 스테이지 구동부(222)와 상기 카메라 구동부(242)의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 툴 베이스(110) 상에는 상기 다이(10)의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크(Fiducial Mark; 130)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 툴 베이스(110)의 하부면에는 상기 콜릿(120)의 모서리들과 대응하도록 4개의 피두셜 마크들(130)이 구비될 수 있으며, 상기 피두셜 마크들(130)은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 피두셜 마크들(130)은 구리로 이루어질 수 있으며 전해 도금 공정을 통해 형성될 수 있다. 아울러, 도시된 바에 의하면 상기 피두셜 마크들(130)이 사각 패드 형태를 갖고 있으나, 상기 피두셜 마크들(130)의 형상 및 개수는 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 본딩 툴에 파지된 다이를 설명하기 위한 개략적인 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 다이를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 다이(10)는 상기 콜릿(120)의 점착력에 의해 상기 콜릿(120)의 하부면에 파지될 수 있다. 특히, 도시된 바와 같이 다이(10)의 외부 접속 단자들(12), 예를 들면, 본딩 패드들 또는 솔더 범프들이 아래를 향하는 경우 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)은 상기 하부 카메라 유닛(250)에 의해 검출될 수 있다. 즉, 상기 하부 카메라 유닛(250)은 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)과 상기 피두셜 마크들(130)을 포함하는 하부 이미지를 획득할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 하부 이미지를 이용하여 상기 피두셜 마크들(130)과 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12) 사이의 상대적인 위치 정보를 산출할 수 있다.
한편, 상기와 같이 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 아래를 향하는 경우 상기 다이 본딩 장치(200)는 상기 다이(10)를 반전시키기 위한 플리퍼(Flipper) 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 플리퍼 유닛은 상기 웨이퍼 또는 트레이로부터 다이(10)를 픽업하여 반전시킬 수 있으며, 상기 반전된 다이(10)는 상기 본딩 툴(100)에 의해 픽업될 수 있다. 이때, 상기 플리퍼 유닛 또한 상기 본딩 툴(100)과 동일한 구성을 갖는 픽업 툴을 구비할 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 본딩 툴에 파지된 다이의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 정면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 다이를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 위를 향하는 경우 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)은 상부 하부 카메라 유닛(250)에 의해 검출될 수 없다. 그러나, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)은 상기 상부 카메라 유닛(240)에 의해 도 4에 도시된 바와 유사한 형태로 검출될 수 있다. 즉, 상기 상부 카메라 유닛(240)에 의해 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)과 상기 피두셜 마크들(130)을 포함하는 상부 이미지가 획득될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 위를 향하는 경우 상기 하부 카메라 유닛(250)에 의한 촬상 단계는 생략될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 본딩 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 툴 구동부(230)는 상기 본딩 툴(100)을 상기 웨이퍼 또는 트레이의 상부로 이동시킬 수 있으며, 상기 웨이퍼 또는 트레이로부터 상기 다이(10)를 픽업하기 위하여 상기 본딩 툴(100)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 다이(10)는 상기 콜릿(120)의 점착력에 의해 상기 콜릿(120)의 하부면에 부착될 수 있다.
상기 다이(10)가 픽업된 후 상기 툴 구동부(230)는 상기 본딩 툴(100)을 상기 기판(20)의 상부로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 툴 구동부(230)는 상기 기판(20)의 본딩 영역들 중 하나의 상부로 상기 다이(10)를 이동시키기 위해 상기 본딩 툴(100)을 X축 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 스테이지 구동부(222)는 상기 다이(10)와 상기 본딩 영역들 중 하나가 서로 마주하도록 상기 기판 스테이지(220)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
한편, 상기 다이(10)를 수평 이동시키는 동안 상기 하부 카메라 유닛(250)의 위를 통과할 수 있으며, 상기 하부 카메라 유닛(250)은 상기 다이(10)와 상기 툴 베이스(110) 상의 피두셜 마크들(130)을 포함하는 하부 이미지를 획득할 수 있다. 이를 위하여 상기 본딩 툴(100)은 상기 하부 카메라 유닛(250)의 상부에서 잠시 멈출 수 있다. 특히, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(120)이 아래를 향하는 경우 상기 하부 이미지에는 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)과 상기 피두셜 마크들(130)이 포함될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 하부 이미지를 이용하여 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)과 상기 피두셜 마크들(130) 사이의 상대적인 위치 정보를 산출할 수 있다. 그러나, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 위를 향하는 경우 상기 하부 카메라 유닛(250)에 의한 상기 하부 이미지 획득 단계는 생략될 수 있다.
또 한편으로, 상기 상부 카메라 유닛(240)은 상기 다이(10)가 본딩될 본딩 영역을 검출할 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 카메라 유닛(240)은 상기 본딩 영역에 대한 포커싱을 위해 상기 카메라 구동부(242)에 의해 적정 위치로 하강될 수 있으며, 이어서 상기 본딩 영역을 포함하는 기판 이미지가 획득될 수 있다. 상기 제어부는 상기 기판 이미지를 이용하여 상기 본딩 영역의 위치 정보를 획득할 수 있으며, 상기 본딩 영역이 기 설정된 위치에 정렬되도록 상기 본딩 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 스테이지 구동부(242)를 동작시킬 수 있다.
상기 본딩 툴(100)이 상기 기판(20)의 본딩 영역의 상부에 위치된 후 상기 상부 카메라 유닛(240)은 상기 다이(10)와 상기 피두셜 마크들(130)을 포함하는 상부 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 카메라 유닛(240)은 상기 카메라 구동부(242)에 의해 적정 위치로 상승될 수 있으며, 상기 다이(10)에 대한 포커싱이 이루어진 후 상기 상부 이미지를 획득할 수 있다. 한편, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 아래를 향하는 경우 상기 상부 이미지에는 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 포함되지 않으며, 이와 반대로, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 위를 향하는 경우 상기 상부 이미지에는 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 포함될 수 있다.
상기 상부 이미지가 획득된 후 상기 제어부는 상기 상부 이미지로부터 상기 피두셜 마크들(130)의 위치 정보를 획득할 수 있으며, 상기 하부 이미지로부터 산출된 상기 피두셜 마크들(130)과 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12) 사이의 상대적인 위치 정보에 기초하여 상기 다이(10)를 상기 본딩 영역에 정렬할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 상기 다이(10)와 상기 본딩 영역 사이의 정렬을 위해 상기 툴 구동부(230)와 상기 스테이지 구동부(222)를 동작시킬 수 있다.
한편, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 위를 향하는 경우, 상기 제어부는 상기 상부 이미지로부터 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)의 위치 정보를 획득할 수 있으며, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)의 위치 정보와 상기 본딩 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 다이(10)와 상기 본딩 영역 사이의 정렬을 수행할 수 있다.
상기와 같이 다이(10)와 본딩 영역 사이의 정렬이 이루어진 후 상기 툴 구동부(230)는 상기 본딩 툴(100)을 하강시킴으로써 상기 다이(10)를 상기 본딩 영역에 본딩할 수 있다. 이때, 상기 다이(10)의 하부면에는 다이 어태치 필름(Die Attach Film; DAF)이 구비될 수 있으며, 상기 다이 어태치 필름에 의해 상기 다이(10)가 상기 본딩 영역 상에 본딩될 수 있다. 상기와 다르게, 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)이 아래를 향하는 경우 상기 본딩 영역에는 상기 다이(10)의 외부 접속 단자들(12)에 대응하는 접속 단자들이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩 툴(100)은 플레이트 형태의 툴 베이스(110)와 상기 툴 베이스(110)의 하부면 상에 배치되어 다이(10)의 파지를 위해 점착성을 갖는 콜릿(120)을 포함할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서와 같이 본딩 툴에 진공홀들을 형성할 필요가 없으므로 상기 다이(10)에 대한 픽업이 용이하게 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 본딩 툴(100)의 상부에 배치되는 상부 카메라 유닛(240)에 의해 상기 콜릿(120)의 하부면에 파지된 다이(10)의 검출이 가능하도록 상기 툴 베이스(110)와 콜릿(120)은 광투과성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 툴 베이스(110)에는 상기 다이(10)의 정렬을 위한 피두셜 마크(130)가 구비될 수 있으며, 이에 따라 상기 다이(10)와 기판(20) 상의 본딩 영역 사이의 정렬이 보다 빠르고 정확하게 이루어질 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 12 : 외부 접속 단자
20 : 기판 100 : 본딩 툴
110 : 툴 베이스 120 : 콜릿
130 : 피두셜 마크 200 : 다이 본딩 장치
210 : 툴 홀더 212 : 개구
220 : 기판 스테이지 222 : 스테이지 구동부
230 : 툴 구동부 240 : 상부 카메라 유닛
250 : 하부 카메라 유닛

Claims (21)

  1. 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스; 및
    상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되며 다이를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어진 콜릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 툴.
  2. 제1항에 있어서, 상기 툴 베이스는 판상의 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 툴.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콜릿은 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 본딩 툴.
  4. 제1항에 있어서, 상기 콜릿은 폴리디메틸실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 툴.
  5. 제1항에 있어서, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비되는 것을 특징으로 하는 본딩 툴.
  6. 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스 및 상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되며 다이를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어진 콜릿을 포함하는 본딩 툴;
    상기 본딩 툴의 하부에 배치되며 기판을 지지하기 위한 기판 스테이지;
    상기 기판 상에 상기 다이를 본딩하기 위하여 상기 본딩 툴을 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 툴 구동부; 및
    상기 본딩 툴의 상부에 배치되며 상기 기판 상의 본딩 영역을 검출하고 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위한 상부 카메라 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 툴 구동부는 상기 다이의 각도를 조절하기 위해 상기 본딩 툴을 회전시키는 회전 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 본딩 영역과 상기 다이를 검출하기 위해 상기 상부 카메라 유닛을 수직 방향으로 이동시키는 카메라 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 본딩 툴의 하부에 배치되며 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위한 하부 카메라 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 본딩 영역과 상기 다이 사이의 정렬을 위해 상기 툴 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 본딩 영역과 상기 다이 사이의 정렬을 위해 상기 기판 스테이지를 수평 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  12. 제6항에 있어서, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 장치.
  13. 광투과성 물질로 이루어진 툴 베이스 및 상기 툴 베이스의 하부면 상에 배치되며 다이를 파지하기 위해 점착성을 갖는 광투과성 물질로 이루어진 콜릿을 포함하는 본딩 툴을 이용하여 상기 다이를 기판 상에 본딩하는 다이 본딩 방법에 있어서,
    상기 본딩 툴을 이용하여 상기 다이를 픽업하는 단계;
    상기 본딩 툴을 상기 기판의 상부로 이동시키는 단계;
    상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위해 상기 본딩 툴의 상부에 배치된 상부 카메라 유닛을 이용하여 상기 다이를 촬상하는 단계; 및
    상기 기판의 본딩 영역 상에 상기 다이를 본딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기판의 본딩 영역을 검출하기 위해 상기 상부 카메라 유닛을 이용하여 상기 기판의 본딩 영역을 촬상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기판의 본딩 영역과 상기 다이를 서로 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비되며,
    상기 상부 카메라 유닛에 의해 상기 다이와 상기 피두셜 마크를 포함하는 상부 이미지가 획득되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 다이의 외부 접속 단자들이 위를 향하는 경우 상기 외부 접속 단자들의 위치 정보에 기초하여 상기 본딩하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 다이의 외부 접속 단자들이 아래를 향하는 경우 상기 콜릿의 하부면에 파지된 상기 다이를 검출하기 위해 상기 본딩 툴의 하부에 배치된 하부 카메라 유닛을 이용하여 상기 다이를 촬상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 툴 베이스 상에는 상기 다이의 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 피두셜 마크가 구비되며,
    상기 하부 카메라 유닛에 의해 상기 피두셜 마크와 상기 다이를 포함하는 하부 이미지가 획득되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 피두셜 마크와 상기 다이의 외부 접속 단자들 사이의 상대적인 위치 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 상부 카메라 유닛에 의해 상기 다이와 상기 피두셜 마크를 포함하는 상부 이미지가 획득되며,
    상기 다이의 외부 접속 단자들과 상기 본딩 영역의 위치 정보에 기초하여 상기 본딩하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 방법.
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