KR100196898B1 - Pick up method of semiconductor chip - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칩 사이즈가 대형인 반도체 칩을 픽업 콜렛을 이용하여 픽업하여 다이 부착(die attach)하는 공정에서 발생하는 칩 크랙(chip crack)을 방지하기 위한 개선된 픽업 방법에 관한 것으로, 칩 크랙을 방지하고 칩의 백사이드에 가해지는 충격력을 감소시키는데 목적이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved pick-up method for preventing chip cracks in the process of picking up and attaching a semiconductor chip having a large chip size by using a pickup collet. The purpose is to prevent and reduce the impact force on the backside of the chip.
이를 위해 본 발명은, 플런지 핀을 상승시키고 이와 동시에 픽업 콜렛을 하강시키는 단계와, 상기 픽업 콜렛으로 반도체 칩을 픽업하는 단계와, 상기 픽업 콜렛을 상승시키는 단계로 이루어진 반도체 칩의 픽업 방법에 있어서, 상기 픽업 콜렛을 하강시키는 단계에서 하강 속도를 다단계로 변화시키는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention comprises the steps of raising the plunge pin and simultaneously lowering the pickup collet, picking up the semiconductor chip with the pickup collet, and raising the pickup collet. In the step of descending the pickup collet, it is characterized in that the descending speed is changed in multiple stages.
이와 같이, 본 발명은 픽업 콜렛의 하강속도를 2단계로 설정함으로써 팩업 콜렉이 반도체 칩에 주는 충격력을 감소시켜 칩 크랙을 방지하며, 플런지 핀의 에지부의 반경을 변경함으로써 칩의 백사이드에 가해지는 충격력을 감소시킬 수 있다.As described above, the present invention reduces the impact force applied to the semiconductor chip by setting up the descending speed of the pick-up collet in two stages to prevent chip cracking, and is applied to the backside of the chip by changing the radius of the edge portion of the plunge pin. Impact force can be reduced.
Description
제1도는 일반적인 픽업 콜렛을 이용하여 다이를 픽업하는 상태도.1 is a state in which a die is picked up using a general pickup collet.
제2도는 종래의 플런지 핀 에지부의 단면도.2 is a cross-sectional view of a conventional plunge pin edge portion.
제3(a)도는 종래의 픽업 콜렛의 시간에 따른 위치관계 좌표.3 (a) is a positional coordinates according to time of a conventional pickup collet.
제3(b)도는 종래의 타이밍 캠(timing cam)의 단면도.3 (b) is a sectional view of a conventional timing cam.
제4도는 본 발명의 플런지 핀 에지부의 단면도.4 is a cross-sectional view of the plunge pin edge portion of the present invention.
제5도(a)는 본 발명의 픽업 콜렛의 시간에 따른 위치관계 좌표.Figure 5 (a) is the positional coordinates over time of the pickup collet of the present invention.
제5도(b)는 본 발명의 타이밍 캠(timing cam)의 단면도.5B is a cross-sectional view of a timing cam of the present invention.
본 발명은 반도체 칩 픽업용 픽업 콜렛(pick up collet)을 이용한 픽업 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 칩 사이즈가 대형인 반도체 칩을 픽업 콜렛을 이용하여 픽업하여 다이 부착(die attach)하는 공정에서 발생하는 칩 크랙(chip crack)을 방지하기 위한 개선된 픽업 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pickup method using a pickup collet for picking up a semiconductor chip, and more particularly, in a process of picking up a semiconductor chip having a large chip size by using a pickup collet and die attaching it. An improved pick-up method for preventing chip cracks from occurring.
일반적으로 리드프레임에 반도체 칩(다이)을 부착하기 위해서는 반도체 소자가 내장된 웨이퍼를 다이아몬드가 끝부분에 부착된 블레이드(blade)로 스크라이브 라인을 따라 절삭한다. 이때 절삭 분리된 개별 반도체 소자가 흩어지지 않도록 웨이퍼의 뒷면에 비닐테이프나 UV테이프 등이 다이싱 테이프(dicing Tape)를 부착한다.In general, in order to attach a semiconductor chip (die) to a lead frame, a wafer in which a semiconductor device is embedded is cut along a scribe line with a blade attached to a diamond tip. At this time, a vinyl tape or UV tape attaches a dicing tape to the back side of the wafer so that the cut and separated individual semiconductor devices are not scattered.
웨이퍼 절삭 공정이 진행된 웨이퍼는 탄산가스를 포함하는 탈 이온수로 세정한 후 다이 부착공정을 거치게 된다. 다이 부착 공정은 상기 개별 반도체 소자(반도체 칩 혹은 다이)를 리드프레임의 다이패드위에 접착하는 공정으로서 이때 절삭된 웨이퍼로부터 개별의 반도체 칩을 집어서 리드프레임의 다이 패드까지 이송시키는 과정이 필수적이다.After the wafer cutting process is performed, the wafer is cleaned with deionized water containing carbon dioxide and then subjected to a die attach process. The die attach process is a process of adhering the individual semiconductor elements (semiconductor chips or dies) onto the die pads of the leadframe. At this time, a process of picking up individual semiconductor chips from the cut wafer and transferring them to the die pad of the leadframe is essential.
이 과정에서 사용되는 도구로는 픽업 콜렛이 있다. 픽업 콜렛은 일반적으로 칩과 접촉하는 면에 따라 사면형(four side type)의 역피라미드형과 2면형(two side type)의 채널형이 있다. 재질은 텅스텐 카바이드와 플라스틱 재질 등이 사용되며 텅스텐 카바이드는 경질재료로 다이 표면에 크랙을 발생시킬 우려가 있다. 플라스틱 재질은 소프트한 재질로 잘못 취급하면 툴 자체가 손상을 받을 수 있고 CMOS같은 형태의 소자는 픽업시 정전하가 주어질 수 있다.The tool used in this process is a pickup collet. Pickup collets generally have four side type inverted pyramid type and two side type channel type depending on the side in contact with the chip. Tungsten carbide and plastic materials are used as the material, and tungsten carbide is a hard material, which may cause cracks on the die surface. Plastics are soft, and mishandling can damage the tool itself, and devices like CMOS can be subject to static charges when picked up.
제1도에는 일반적인 픽업 콜렛을 이용하여 다이를 픽업하는 상태도가 도시되어 있다.1 shows a state diagram of picking up a die using a general pickup collet.
일반적으로 상기한 바와 같이 반도체 소자가 내장된 웨이퍼를 블레이드로 스크라이브 라인을 따라 절삭한 후에도 반도체 칩은 웨이퍼의 뒷면에 접착된 다이싱 테이프에 의해 흩어지지 않게 된다. 이 상태에서 어느 한의 반도체칩을 픽업하기 위해서는 선택된 칩을 반도체 웨이퍼의 표면보다 높게 올려주어야 한다. 이를 위해서 통상은 웨이퍼 뒷면에서 상기 선택된 웨이퍼를 밀어 올린다.In general, even after cutting the wafer with the semiconductor element embedded therein along the scribe line with the blade, the semiconductor chip is not scattered by the dicing tape adhered to the back side of the wafer. In this state, in order to pick up any semiconductor chip, the selected chip must be raised above the surface of the semiconductor wafer. To this end, the selected wafer is usually pushed up from the wafer backside.
이때 웨이퍼를 밀어 올리는 데에는 제2도에 도시된 플런지핀(plunge pin)이 상용된다. 플런지 핀의 에지부(6)는 첨예부를 형성하는데 보통 반경이 0.065㎛ 정도이다. 이와 같이 핀의 에지부를 첨예하게 형성함으로써 원하는 칩을 정확히 밀어 올려줄 수 있다.The plunge pin shown in FIG. 2 is commonly used to push up the wafer. The edge portion 6 of the plunge pin forms a sharp portion, usually about 0.065 mu m in radius. By sharply forming the edge portion of the pin, it is possible to accurately push up the desired chip.
반도체 칩(1)을 픽업하기 위해서는 먼저 상기 플런지 핀이 픽업하고자 하는 칩의 뒷면에서 칩을 밀어 올려주게 되면 칩은 웨이퍼 표면보다 위로 돌출된다. 다음에 픽업 콜렛(3)이 하강하여 상기 돌출된 칩과 접촉한다. 이때 도시된 바와 같이 픽업 콜렛은 반도체 칩(1)의 표면 중 배선이 형성되지 않은 가장자리면에 콜렛의 칩 수용부(4)의 측벽부를 접촉시킨 후 진공홀(2)을 통해 진공흡입하여 픽업을 하도록 되어 있다. 이후 상기 칩을 리드 프레임의 다이 패드에 이송한 후 다이 부착공정을 진행한다.In order to pick up the semiconductor chip 1, the plunge pin pushes the chip from the back of the chip to be picked up, and the chip protrudes above the wafer surface. The pickup collet 3 then descends and contacts the protruding chip. At this time, as shown, the pick-up collet contacts the sidewall of the chip receiving portion 4 of the collet to the edge of the surface of the semiconductor chip 1 where no wiring is formed, and then the vacuum is sucked through the vacuum hole 2 to pick up the pick-up. It is supposed to be. Thereafter, the chip is transferred to the die pad of the lead frame, followed by a die attaching process.
이와 같은 종래의 픽업 콜렛을 이용한 픽업 방식에 있어서, 픽업 콜렛이 하강할 때 칩에 주는 충격력이 강하여 칩 크랙이 발생하는 일이 많았다. 이를 제3도를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.In the conventional pick-up method using the pickup collet, the impact force applied to the chip when the pickup collet is lowered often causes chip cracks. This will be described in more detail with reference to FIG. 3 as follows.
제3도(a)에는 픽업 콜렛의 시간에 따른 위치관계 좌표가 도시되어 있는 바, 좌표의 X 축은 경과시간을 나타내고 Y 축은 픽업 콜렛의 Z 축상의 위치를 나타낸다. 제3도(b)에는 이에 대응하는 타이밍 캠(timing cam)의 단면 형상이 도시되어 있다.In Fig. 3 (a), the positional coordinates of the pickup collet according to time are shown. The X axis of the coordinates represents the elapsed time and the Y axis represents the position of the pickup collet on the Z axis. FIG. 3 (b) shows the cross-sectional shape of a timing cam corresponding thereto.
상기 캠(7)의 회전에 따른 픽업 콜렛의 위치를 보면 처음에는 픽업 콜렛이 최상부에 정지되어 있다(A). 다음에 캠이 회전함에 따라 픽업 콜렛이 하강하기 시작하여 칩과 접촉한 후(B), 캠의 P 부분에서 칩을 픽업한다(C). 이때, 통상 픽업하는데 걸리는 시간은 400㎳ 정도이다. 다음에 칩을 픽업한 상태에서 픽업 콜렛이 상승하여(D) 최상위부에 정지함(A)으로써 한 주기의 이동이 완료된다.Looking at the position of the pick-up collet according to the rotation of the cam 7, the pick-up collet is initially stopped at the top (A). Next, as the cam rotates, the pick-up collet starts to descend and contacts the chip (B), and then picks up the chip at the P portion of the cam (C). At this time, the time taken for pick-up is about 400 ms. Next, the pick-up collet is raised (D) while the chip is picked up and stopped at the uppermost level (A), thereby completing the movement of one cycle.
이와 같은 방식으로 칩을 픽업하는 경우 픽업 충격력이 커서 침에 크랙을 발생시키는 문제점이 있다. 즉, 상기와 같은 방식에 의하여 픽업을 하게 되면 픽업 콜렛이 칩과 접촉하는 순간의 충격력이 보통 290g 정도로써 상당히 크다. 이에 따라 칩에 크랙이나 스크래치를 발생시켰다.When the chip is picked up in this manner, there is a problem in that the pick-up impact force is great and cracks are generated in the needle. That is, when picking up in the above manner, the impact force at the moment when the pick-up collet is in contact with the chip is usually large, about 290g. This caused cracks and scratches on the chip.
또한 플런지 핀의 에지부가 날카롭게 형성되어 있어 칩을 픽업하는 경우, 다이싱 테이프를 관통하여 칩의 백사이드에 충격을 주게 된다. 이때, 칩은 단결정이기 때문에 상기 충격에 의해 한 방향으로 크랙이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, the edge portion of the plunge pin is sharply formed so that when picking up the chip, the backside of the chip is impacted through the dicing tape. At this time, since the chip is a single crystal, there is a problem that cracks occur in one direction due to the impact.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 픽업 콜렛의 하강 속도를 2단계로 설정함으로써 픽업 콜렛이 반도체 칩에 주는 충격력을 감소시켜 칩 크랙을 방지하며, 플런지 핀의 에지부의 반경을 변경함으로써 칩의 백사이드에 가해지는 충격력을 감소시키는데 목적이 있다.The present invention is to solve such a conventional problem by setting the descending speed of the pickup collet in two stages to reduce the impact force of the pickup collet to the semiconductor chip to prevent chip cracking, changing the radius of the edge portion of the plunge pin This aims to reduce the impact force applied to the backside of the chip.
이를 위한 본 발명은 플런지 핀을 상승시키고 이와 동시에 픽업 콜렛을 하강시키는 단계와, 상기 픽업 콜렛으로 반도체 칩을 픽업하는 단계와, 상기 픽업 콜렛을 상승시키는 단계로 이루어진 반도체 칩의 픽업 방법에 있어서, 상기 픽업 콜렛을 하강시키는 단계에서 하강 속도를 다단계로 변화시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, a method of picking up a semiconductor chip comprising the steps of raising the plunge pin and simultaneously lowering the pickup collet, picking up the semiconductor chip with the pickup collet, and raising the pickup collet, In the step of lowering the pick-up collet is characterized in that the falling speed is changed in multiple stages.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
제4도는 본 발명에 사용되는 플런지 핀의 에지부의 형상을 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the shape of the edge portion of the plunge pin used in the present invention.
도시된 바와 같이 플런지 핀의 에지부(6')는 반경이 0.25~0.30㎛ 정도로서 종래의 플런지 핀의 에지부(6)에 비해 덜 첨예한 형상을 갖는다.As shown, the edge portion 6 'of the plunge pin has a radius of 0.25 to 0.30 mu m, which is less sharp than the edge portion 6 of the conventional plunge pin.
이에 따라 플런지 핀이 칩(1)을 밀어 올릴 때, 에지부(6')가 칩의 백사이드에 접촉하지만 에지부가 덜 날카롭게 형성되어 있기 때문에 다이싱 테이프가 관통되지 않으며 칩에 충격을 주지 않아 칩 크랙을 방지할 수 있다.Accordingly, when the plunge pin pushes up the chip 1, the edge portion 6 'contacts the backside of the chip, but since the edge portion is less sharply formed, the dicing tape does not penetrate and does not impact the chip. Cracks can be prevented.
제5도(a)에는 본 발명에 의한 픽업 방법을 이용하는 경우에 있어서, 픽업 콜렛의 시간에 따른 위치관계 좌표가 도시되어 있는 바, 좌표의 X 축은 경과시간을 나타내고 Y 축은 픽업 콜렛의 Z 축상의 위치를 나타낸다. 제5도(b)에는 대응하는 타이밍 캠(timing cam)의 단면 형상이 도시되어 있다.In Fig. 5 (a), in the case of using the pickup method according to the present invention, the positional coordinates of the pick-up collet according to the time are shown. Indicates a location. FIG. 5 (b) shows the cross-sectional shape of the corresponding timing cam.
도시된 바와 같이 처음에는 픽업 콜렛이 최상부에 정지된 상태로 있게 된다(A). 이 상태에서 캠(7)이 회전을 계속하면 픽업 콜렛이 제1속도로 하강하게 된다(B1). 이때, 픽업 콜렛은 칩과 접촉하기 바로 전에 상기 제1속도보다 낮은 제2속도로 변화하여 하강한다(B2). 이 위치는 제5도(b)의 Q 부분에 대응하는 부분으로 바람직하게는 칩으로부터 0.1±0.05㎜ 정도 이격된 위치이다. 상기 제2속도는 이 위치에서 칩까지 걸리는 시간이 대략 20㎳ 정도가 되도록 제어한다. 다음에 칩과 접촉한 후, 칩을 픽업하여(C) 상승하고(D) 최상부에서 정지함(A)으로써 한 주기를 완료한다. 이때 칩을 픽업하는데 걸리는 시간은 380㎳ 정도가 된다.As shown, the pick-up collet is initially stationary at the top (A). If the cam 7 continues to rotate in this state, the pick-up collet will descend at the first speed (B1). At this time, the pickup collet changes and descends at a second speed lower than the first speed just before contacting the chip (B2). This position corresponds to the portion Q of FIG. 5 (b), and is preferably a position spaced apart from the chip by about 0.1 ± 0.05 mm. The second speed is controlled so that the time taken from this position to the chip is about 20 ms. Next, after contacting the chip, the chip is picked up (C), raised (D) and stopped at the top (A) to complete one cycle. The time it takes to pick up the chip is about 380㎳.
이와 같은 방법에 의해 픽업을 하게 되면 픽업 콜렛이 칩과 접촉하는 경우의 충격력은 50~60g 정도로써 종래의 290g에 비해 상당히 감소한다. 따라서 칩에 가해지는 충격력이 상당히 감소하기 때문에 칩 크랙의 발생을 방지할 수 있다. 또한 전체적으로 걸리는 시간에는 차이가 발생하지 않으므로 단위 처리량은 종래와 동일하다. 또한 캠의 형상에 있어서는 제5도(b)에 도시된 바와 같이 속도의 변화가 발생하는 부분만을 곡률을 달리 설정하면 되므로 캠의 구조가 간단한다.When picking up in this manner, the impact force when the pick-up collet is in contact with the chip is about 50-60g, which is considerably reduced compared to the conventional 290g. Therefore, the impact force on the chip is considerably reduced, thereby preventing the occurrence of chip cracks. In addition, since there is no difference in overall time, the unit throughput is the same as before. In addition, in the shape of the cam, as shown in FIG. 5 (b), only the portion where the change in speed occurs may be set differently in curvature, thereby simplifying the structure of the cam.
이와 같이 본 발명에 의하면 칩을 픽업하는 경우 픽업 콜렛의 하강속도를 2단계로 설정함으로써 픽업 콜렛이 반도체 칩에 주는 충격력을 감소시켜 칩 크랙을 방지하며, 플런지 핀의 에지부의 반경을 변경함으로써 칩이 백사이드에 가해지는 충격력을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, when the chip is picked up, the dropping speed of the pick-up collet is set in two stages, thereby reducing the impact force of the pick-up collet on the semiconductor chip, thereby preventing chip cracking, and changing the radius of the edge portion of the plunge pin. The impact force applied to this backside can be reduced.
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