KR101178010B1 - 멀티 칩 프린트헤드 조립장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐리어 상에 프린트헤드 다이스를 조립하기 위한 조립장치에 관한 것이다. 이 조립장치는 지지 조립체, 지지 조립체 상에 배열되고, 웨이퍼로부터 집어내지는 복수의 다이스를 유지하여 위치시키도록 구성되는 웨이퍼 위치결정 조립체, 및 지지 조립체 상에 배열되고, 사전 선택된 다이스를 웨이퍼로부터 집어내도록 구성되는 다이스 픽킹 조립체를 포함한다. 상기 조립장치는 또한 지지 조립체 상에 배열되고, 사전 선택된 다이스를 수용함과 함께 캐리어 상에 다이스를 배치하도록 구성되는 다이스 배치 조립체, 및 지지 조립체 상에 배열되고, 다이스 픽킹 조립체로부터 다이스를 다이스 배치 조립체로 이송하도록 구성되는 다이스 이송기구를 포함한다. 또한, 웨이퍼 위치결정 조립체, 다이스 픽킹 조립체, 다이스 배치 조립체 및 다이스 이송 조립체와 작동 가능하게 결합하여 그 작동을 제어하는 제어시스템도 포함된다.

Description

멀티 칩 프린트헤드 조립장치{MULTI-CHIP PRINTHEAD ASSEMBLER}

본 발명은 프린트헤드 집적회로 부품들의 조립체(assembly)에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 캐리어(carrier) 상에 프린트헤드 집적회로를 조립하는 조립장치(assembler) 및 이와 연관된 방법을 제공한다.

마이크로 전자기계 부품(micro-electromechanical components)을 통합하는 페이지폭 프린터는 일반적으로 다수의 조밀하게 배치된 마이크로 전자기계 노즐 장치를 갖는 실리콘 기판을 포함하는 프린트헤드 집적회로를 갖는다. 각각의 노즐 장치는 한 줄기의 잉크 방울을 분사시키는 것을 담당한다.

이러한 프린터가 정확하게 인쇄하여 품질을 유지하기 위해서는, 프린트헤드 집적회로가 시험되는 것이 중요하다. 이는 이러한 집적회로의 설계와 개발 시에 특히 중요하다.

일부 형태의 캐리어는 일반적으로 이러한 집적회로를 시험하는 데 요구된다.

요약

본 발명의 제1 형태에 따르면, 캐리어 상에 프린트헤드 다이스(dice)를 조립하기 위한 조립장치에 있어서,

지지 조립체(support assembly);

상기 지지 조립체 상에 배열되고, 프린트헤드 다이스(wafer containing dice)를 포함하는 웨이퍼를 유지(retain)하여 위치시키도록 구성되는 웨이퍼 위치결정 조립체(wafer positioning assembly);

상기 지지 조립체 상에 배열되고, 사전 선택된(pre-selected) 다이를 웨이퍼로부터 집어내도록 구성되는 다이 픽킹 조립체(die picking assembly);

상기 지지 조립체 상에 배열되고, 사전 선택된 다이를 수용함과 함께 상기 캐리어 상에 상기 다이를 배치하도록 구성되는 다이 배치 조립체(die placement assembly);

상기 지지 조립체 상에 배열되고, 상기 다이 픽킹 조립체로부터 상기 다이를 상기 다이 배치 조립체로 이송하도록 구성되는 다이 이송기구(die conveyance mechanism);

상기 웨이퍼 위치결정 조립체, 다이 픽킹 조립체, 다이 배치 조립체 및 다이 이송 조립체와 작동 가능하게 결합하여 그 작동을 제어하는 제어시스템(control system); 을 포함하는 조립장치가 제공되어 있다.

상기 지지 조립체는 광학 테이블(optical table) 및 광학 테이블 상에 위치되는 블록 장착부재(block mounting member)를 포함할 수 있고, 웨이퍼 위치결정 조립체는 블록 장착부재 상에 위치되며, 지지 조립체는 웨이퍼 위치결정 조립체 위에 다이 픽킹 조립체를 지지하도록 구성되어 있다.

상기 웨이퍼 위치결정 조립체는, 상기 블록 상에 장착되는 베이스 부재(base member)와 베이스 부재 상에 장착되는 제1 및 제2 스테이지(stage)를 포함할 수 있되, 제1 스테이지는 베이스 부재와 제2 스테이지 사이에 개재됨과 함께 제1 리니어 축(linear axis)을 따라 베이스 부재에 대하여 변위(displacement) 가능하고, 제2 스테이지는 제1 리니어 축에 직교하는 제2 리니어 축을 따라 제1 스테이지에 대하여 변위 가능하고, 또한 제1 및 제2 리니어 축에 직교하는 회전축을 중심으로 회전하기 위해 제2 스테이지 상에 위치되는 웨이퍼 지지 조립체(wafer support assembly)를 포함할 수 있으며, 상기 웨이퍼 지지 조립체는 웨이퍼를 지지하도록 구성되어 있다.

상기 다이 픽킹 조립체는, 지지 조립체와 함께 고정됨과 함께 웨이퍼 위치결정 조립체를 향하여 또한 그 위치 결정 조립체로부터 멀어지도록 지지 조립체에 대하여 변위 가능한 캐리어 조립체(carrier assembly)를 포함할 수 있고, 다이스 피크(dice pick) 및 리프트 헤드(lift head)는 캐리어 조립체 상에 위치되고 캐리어 조립체가 하강 위치에 있을 때 사전 선택된 다이와 결합하고 또한 캐리어 조립체가 상승 위치에 있을 때 상기 사전 선택된 다이를 해제(release)하도록 구성되어 있다.

상기 다이 이송기구는 지지 조립체 상에 위치됨과 함께 웨이퍼 조립체에 걸치는 갠트리 부재(gantry member)를 갖는 갠트리 조립체를 포함할 수 있고, 또한 갠트리 부재 상에 장착되며 다이 픽킹 조립체에 의해 해제되는 다이를 수용하는 수용위치(receiving position)와 다이를 다이 배치 조립체에 전달하는 전달위치(delivery position) 사이에서 지지 조립체에 대하여 변위 가능한 상기 사전 선택된 다이를 수용하여 지지하도록 구성되는 셔틀 조립체(shuttle assembly)를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 형태에 따르면, 집적 회로 조립기(assembly machine) 내에서 집적회로의 부품을 수용위치로부터 전달위치로 이송하기 위한 이송장치(transfer appratus)에 있어서,

상기 위치들 사이에 이송경로(transfer path)를 형성하는 지지 구조물(support structure);

상기 집적회로의 부품을 수용하도록 구성되는 수용구역(receiving zone)을 형성하는 부품 캐리어(component carrier);

상기 수용구역 내의 위치에 집적회로의 부품을 유지하기 위해 상기 부품 캐리어 상에 배열되며, 상기 전달위치에서 상기 부품을 해제하도록 작동 가능한 리테이닝 기구(retaining mechanism); 및

상기 이송경로를 따라 상기 부품 캐리어를 변위시키도록 상기 부품 캐리어와 결합되는 변위기구(displacement mechanism); 를 포함하는 이송장치가 제공되어 있다.

상기 지지 구조물은, 상기 이송경로가 직선형이도록 수용위치와 전달위치 사이로 뻗는 지지아암(support arm)을 포함할 수 있으며, 상기 변위기구는 상기 지지아암 상에 배열되는 리니어 모터(linera motor)를 포함한다.

상기 부품 캐리어는 셔틀 플레이트(shuttle plate)를 포함할 수 있고, 상기 수용구역은 상기 셔틀 플레이트 상에 배열되는 진공 플레이트(vacuum plate)에 의해 형성되며, 상기 리테이닝 기구는 집적회로의 부품을 유지하기 위한 겔 팩(gel pack)을 포함한다.

상기 부품 캐리어는 진공 플레이트와 유체적으로 연통되는 상태로 배열되는 진공 튜브를 포함하고, 상기 튜브는 상기 진공 플레이트에 형성된 개구를 통해 공기를 인출하도록 작동 가능한 진공펌프와 유체적으로 연통되는 상태로 배열되어 상기 진공 플레이트에 집적회로의 부품을 작동 가능하게 유지한다.

상기 변위기구는 상기 지지 구조물 상에 위치되는 리니어 모터를 포함할 수 있고, 상기 리니어 모터는 이송경로를 따라 부품 캐리어를 변위시키도록 구성되어 있다.

본 발명의 제3 형태에 따르면, 웨이퍼로부터 프린트헤드 집적회로를 집어내기 위한 다이 픽커(die picker)에 있어서,

웨이퍼를 작동 가능하게 수용하는 웨이퍼 플랫폼(wafer flatform)을 변위시키기 위해 변위 액츄에이터(displacement actuator)를 갖는 웨이퍼 플랫폼;

상기 웨이퍼로부터 회로의 다이스를 들어올리기 위해 진공기구를 갖는 픽커 헤드(picker head);

상기 웨이퍼 상의 다이스의 위치를 검출하도록 구성되는 정렬센서(alignment sensor); 및

상기 웨이퍼와 상기 픽커 헤드와의 정렬을 용이하게 하고 또한 이송장치로 이송하기 위한 픽커 헤드를 이용하여 웨이퍼로부터 다이스를 집어내기 위해 상기 변위 액츄에이터, 픽커 헤드 및 정렬센서와 제어신호 통신되는 상태로 배열되는 제어기; 를 포함하는 다이 픽커가 제공되어 있다.

상기 변위 액츄에이터는 상기 픽커 헤드 아래의 평면에서 상기 플랫폼을 이동시키도록 상기 플랫폼에 부착되는 2개의 피에조 모터 스테이지(piezo motor stage)를 포함할 수 있다. 상기 변위 액츄에이터는 상기 픽커 헤드 아래로 웨이퍼 플랫폼을 회전시키도록 구성되는 회전축 모터를 포함할 수 있다.

상기 웨이퍼 플랫폼은 웨이퍼를 가열하여 진공 플레이트를 이용하여 다이스를 웨이퍼에 지지시키는 접착제를 연화시킴으로써 상기 웨이퍼를 플랫폼에 유지시키도록 구성되는 히터 플레이트(heater plate)를 포함할 수 있다. 상기 정렬센서는 상기 웨이퍼 상의 식별 표시부(identifying indica)에 초점을 맞춤으로써 상기 제어기가 상기 픽커 헤드와 상기 다이스와의 정렬을 용이하게 하기 위해 렌즈 어댑터와 프리즘을 갖는 카메라를 포함할 수 있다.

상기 제어기는 상기 웨이퍼를 상기 픽커 헤드에 정렬시키기 위해 미리 정해진 웨이퍼 기판 매핑 스킴(mapping scheme)에 따라 일련의 명령을 작동 가능하게 실행할 수 있다. 상기 픽커 헤드는 상기 다이스를 가열하여 웨이퍼로부터 상기 다이스를 들어올리기 전에 웨이퍼에 다이스를 지지시키는 접착제를 연화시키기 위해 히터요소(heater element)를 포함할 수 있다.

본 발명의 제4 형태에 따르면, 캐리어 상에 집적회로 다이스를 배치하기 위한 다이 배치 조립체에 있어서,

상기 캐리어를 지지 플랫폼 위에 클램핑하도록 구성되는 클램프 기구(clamp mechanism)를 갖는 지지 플랫폼;

상기 캐리어 상의 정렬기점(alignment fiducials)을 검출하기 위해 상기 플랫폼에서 작동 가능하게 안내되는 적어도 하나의 카메라;

지지기구로부터 다이스를 회수(retrieve)하기 위해 진공기구(vaccum mechanism)를 갖고, 상기 다이스를 상기 캐리어에 정렬하고 일단 정렬되면 그 위에 다이스를 배치하기 위한 액츄에이터, 및 상기 캐리어 상에 배치하기 전에 다이스를 가열하기 위한 히터를 갖는 배치장치(displacement device); 및

상기 캐리어 상에의 다이스의 정확한 배치를 용이하게 하기 위해 클램프 기구, 카메라 및 배치장치를 작동 가능하게 제어하는 제어기; 를 포함하는 다이 배치 조립장치가 제공되어 있다.

바람직하게는, 상기 집적회로 다이스는 잉크젯 프린트헤드 다이스이다.

상기 카메라는 시험대(test bed) 위에 상기 카메라를 초점 맞추기 위해 어댑터 튜브에 의해 프리즘에 연결되는 카메라 모듈을 포함한다. 상기 지지 플랫폼은 제어기에 의해 제어되는 공압 작동식 자동 수평 플랫폼(pneumatically operated self-leveling platform)을 포함할 수 있다.

상기 배치장치의 액츄에이터들은 각각 시험대와 다이스와의 수직, 수평 및 각도 정렬을 별도로 담당하는 스테퍼 모터(stepper motor)를 포함할 수 있다. 상기 배치장치의 액츄에이터들은 시험대 위에 다이스를 배치하기 위한 수직 방향으로 다이스를 이동하기 위해 선형 이동 스테이지(linear translation stage)를 포함할 수 있다.

상기 배치장치는 시험대 위에 다이스를 배치하는 배치장치 이전에 다이스에서 가열 공기(heated air)를 안내하도록 구성되는 가열 공기 블로어(heated air blower)를 포함할 수 있다. 상기 배치장치는 상기 정렬 기점을 검출할 때 카메라를 돕도록 시험대를 조명하기 위한 라이팅 장치(lighting arrangment)를 포함할 수 있다.

본 발명의 제5 형태에 따르면, 캐리어에 집적회로 다이스를 부착하기 위한 방법에 있어서,

각각의 다이스의 경계를 정하기 위해 상면에 다수의 회로 다이스(circuitry dice)가 형성된 웨이퍼를 스캐닝하는 단계,

웨이퍼 기판 매핑 스킴에 따라 상기 웨이퍼 상의 다이스에 다이 픽커를 정렬하는 단계;

상기 다이 픽커를 이용하여 웨이퍼로부터 다이스를 제거하는 단계;

상기 캐리어를 작동 가능하게 위치결정시키는 배치 스테이션(placement station)으로 상기 다이스를 이송하는 단계; 및

상기 다이스를 상기 캐리어에 가열 접합하는 단계; 를 포함하는 캐리어에의 집적회로 다이스의 부착방법이 제공되어 있다.

바람직하게는, 상기 집적회로 다이스는 잉크젯 프린트헤드 다이스이다.

바람직하게는, 상기 스캐닝 단계는 웨이퍼 상의 기준 마크(fiducial mark)를 확인(identify)하기 위해 카메라 장치를 이용하여 웨이퍼를 스캐닝하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 다이스의 제거단계는 웨이퍼를 가열하고 상기 다이 픽커를 이용하여 제거할 목적으로 하는 각각의 다이스에 진공을 인가하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 다이스의 이송단계는, 상기 다이스가 수용되는 수용위치와 상기 다이스가 배치 조립체에 전달되는 전달위치 사이에서 변위 가능한 조립장치(assembler)의 셔트 조립체 위에 상기 다이스를 증착(deposition)하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 다이스를 상기 캐리어에 정렬하는 단계는, 상기 다이스와 캐리어 양쪽 상의 기준 마크를 확인하기 위해 카메라 장치를 이용하여 상기 다이스와 상기 캐리어를 스캐닝하는 단계와, 상기 다이스 상의 기준 마크가 상기 캐리어의 기준 마크에 대하여 소정의 위치(predetermined position)에 있을 때까지 상기 캐리어에 대하여 상기 다이스를 변위시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기준 마크를 확인하는 단계는 상기 캐리어의 표면에 있되, 기준 마크로서 확인되는 미세 개구(microscopic aperture)들을 확인하기 위해 집속렌즈(focusing lens)를 갖는 카메라를 이용하여 상기 캐리어를 검사하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 단계는 소프트웨어 제품에 포함되는 일련의 명령에 따라 이러한 단계들을 실시하기 위해 웨이퍼 위치결정 조립체, 다이 픽킹 조립체, 다이 이송기구, 및 다이 배치 조립체를 갖는 조립장치의 제어기에 의해 실행된다.

본 발명의 제6 형태에 따르면, 캐리어 상에 집적회로 다이스를 조립하기 위한 조립장치용 웨이퍼 위치결정 조립체로서, 상기 조립장치가 상면에 다이스를 갖는 웨이퍼를 작동 가능하게 지지하기 위한 지지 조립체를 갖는 인클로져(enclosure), 상기 웨이퍼로부터 다이스를 집어내기 위한 다이 픽킹 조립체, 상기 캐리어 위에 다이스를 배치하기 위한 다이 배치 조립체, 다이 픽킹 조립체와 다이 배치 조립체로부터 다이스를 작동 가능하게 이송하는 다이 이송 기구, 및 상기 조립장치를 제어하는 제어시스템을 구비하는 조립장치용 웨이퍼 위치결정 조립체에 있어서,

상면에 제1 및 제2 스테이지가 장착되어 있는 베이스 플레이트를 갖는 변위 조립체; 및

상기 제2 스테이지 상에 회전 가능하게 장착되는 웨이퍼 지지 플레이트 조립체로서, 상기 웨이퍼를 수용하도록 구성됨과 함께 상기 다이 픽킹 조립체의 아래에 상기 지지 플레이트 조립체를 회전시키기 위해 상기 제어시스템의 제어 상태에 있는 모터를 갖는 웨이퍼 지지 플레이트 조립체; 를 포함하는 조립장치용 웨이퍼 위치결정 조립장치가 제공되어 있다.

바람직하게는, 상기 집적회로 다이스는 잉크젯 프린트헤드 다이스이다.

바람직하게는, 상기 제1 스테이지는 상기 베이스 플레이트와 상기 제2 스테이지 사이에 개재됨과 함께, 제1 축을 따라 상기 베이스 플레이트 상에 슬라이딩 가능하게 장착되며, 상기 제2 스테이지는 상기 제1 축에 수직하는 제2 축을 따라 상기 제1 스테이지 상에 슬라이딩 가능하게 장착된다.

바람직하게는, 상기 조립체는 상기 베이스 플레이트와 상기 제1 스테이지를 상호 연결하는 제1 피에조 모터를 갖고, 이 제1 피에조 모터는 상기 제1 축을 따라 제1 스테이지를 변위시키도록 상기 제어시스템의 제어 상태에 있다.

바람직하게는, 상기 조립체는 상기 제1 스테이지와 상기 제2 스테이지를 상호 연결하는 제2 피에조 모터를 갖고, 이 제2 피에조 모터는 상기 제2 축을 따라 제2 스테이지를 변위시키도록 상기 제어시스템의 제어 상태에 있다.

바람직하게는, 상기 웨이퍼 지지 플레이트 조립체는 상기 제2 스테이지에 회전 가능하게 장착되는 베어링 테이블(bearing table)을 포함하고, 상기 웨이퍼 지지 플레이트 조립체는 상기 제2 스테이지 상에서 웨이퍼 지지 플레이트 조립체의 부드러운 회전을 보장하기 위해 상기 제2 스테이지와 상기 베어링 테이블 사이에 개재되는 베어링 리테이너(bearing retainer)를 갖는다.

바람직하게는, 상기 웨이퍼 지지 플레이트 조립체는 압축 스프링을 갖는 회전핀을 포함하고, 상기 압축 스프링은 상기 제2 스테이지 상에서 상기 웨이퍼 지지 플레이트 조립체의 수직 이동을 위한 감쇠작용(dampening)을 제공한다.

바람직하게는, 히터 플레이트는 그 히터 플레이트와 베어링 플레이트 사이에 열 차단성을 제공하기 위해 스페이서(spacer)들을 이용하여 베어링 테이블 상에 장착되고 진공 플레이트는 상기 히터 플레이트 상에 장착되어 고정되어 있다.

바람직하게는, 상기 진공 플레이트와 상기 히터 플레이트 양쪽은 다수의 진공 개구를 형성하고, 진공 튜브들은 상기 진공 개구와 유체적으로 연통하는 상태로 상기 히터 플레이트의 아래쪽에 연결되어 있고, 상기 튜브들은 상기 조립장치의 진공 펌프에 연결되는 진공 매니폴드(vaccum manifold)에 연결되며, 상기 진공 펌프의 작용은 상기 웨이퍼를 상기 진공 플레이트에 유지하는 것이다.

바람직하게는, 상기 진공 플레이트와 상기 히터 플레이트 사이에는, 히터 카트리지가 개재되어 있고, 상기 히터 카트리지는, 히터 플레이트가 웨이퍼를 가열할 수 있도록 가열 공기 공급부에 연결되어 있다.

바람직하게는, 상기 제2 스테이지 상에는 스테퍼 모터가 장착되어 있고, 상기 스테퍼 모터의 파워 스크류(power screw)는 접선방식(tangential manner)으로 상기 웨이퍼 지지 플레이트 조립체를 결합시키기 위해 상기 스테퍼 모터로부터 뻗어 있다.

바람직하게는, 상기 파워 스크류의 작용단부(working end)는 상기 베어링 테이블로부터 뻗는 커넥터 아암(connector arm)과 함께 고정되어, 상기 파워 스크류의 신장(extension)과 후퇴(retraction)에 의해 웨이퍼 지지 플레이트 조립체가 각각 반시계방향과 시계방향으로 회전되게 된다.

본 발명의 제7 형태에 따르면, 캐리어 상에 집적회로 다이스를 조립하기 위한 조립장치용 다이스 피크 및 리프트 헤드로서, 상기 조립장치가 상면에 다이스를 갖는 웨이퍼를 작동 가능하게 지지하기 위한 지지 조립체를 갖는 인클로져(enclosure), 상기 웨이퍼로부터 다이스를 집어내기 위한 다이 픽킹 조립체, 상기 캐리어 위에 다이스를 배치하기 위한 다이 배치 조립체, 다이 픽킹 조립체와 배치 조립체로부터 다이스를 작동 가능하게 이송하는 다이 이송 기구, 및 상기 조립장치를 제어하는 제어시스템을 구비하는 조립장치용 다이스 피크 및 리프트 헤드에 있어서,

상기 다이 픽킹 조립체 상에 장착되고, 상기 지지 조립체에 대하여 수직축을 따라 작동 가능하게 변위할 수 있는 제1 이동 스테이지(translation stage);

상기 제1 이동 스테이지 상에 장착되고, 상기 지지 조립체에 대하여 수평축을 따라 작동 가능하게 변위할 수 있는 제2 이동 스테이지; 및

상기 제2 이동 스테이지 상에 장착되고, 진공 챔버와 이 진공 챔버와 유체적으로 연통하는 진공 개구를 갖는 다이스 접촉면을 형성하는 픽커 헤드; 를 포함하는 조립장치용 다이스 피크 및 리프트 헤드가 제공되어 있다.

바람직하게는, 상기 집적회로 다이스는 잉크젯 프린트헤드 다이스이다.

바람직하게는, 상기 제1 이동 스테이지는 상기 제어시스템의 제어 상태에 있는 스테퍼 모터를 포함하고, 이 모터는 상기 픽커 헤드의 위치 피드백 값(positional feed back value)을 제어시스템에 제공하기 위해 리니어 인코더(linear encoder)를 갖는다.

바람직하게는, 상기 리니어 인코더는, 상기 리니어 인코더가 상기 위치 피드백 값의 생성을 용이하게 하기 위해 상기 다이 픽킹 조립체와 함께 고정되는 스케일 테이프(scale tape)에 가깝게 배열되어 있다.

바람직하게는, 상기 제2 이동 스테이지는 상기 수평축을 따라 상기 피크 헤드를 변위시키기 위해 상기 제1 이동 스테이지와 함께 고정되는 한 쌍의 마이크로미터 구동부(micrometer drive)를 포함하고, 상기 구동부는 제어시스템의 제어 상태에 있다.

바람직하게는, 상기 다이 픽커 헤드는 들어 올려질 다이스와 다이스 접촉면 사이에 진공 생성을 용이하게 하기 위해 상기 다이스 접촉면 상의 진공 개구들 각각의 측 상에 위치되는 한 쌍의 실링 스트립(sealing strip)을 포함한다.

바람직하게는, 상기 다이스 피크 및 리프트 헤드는 상기 진공 본체(vacuum body)와 함께 고정되는 진공 튜브를 가지며, 이 튜브는 상기 접촉면이 다이스에 접촉할 때 상기 진공챔버 내에서 진공을 생성하도록 구성되는 제어시스템의 제어 상태에 있는 진공 펌프에 연결되어 있다.

바람직하게는, 히터 카트리지가 상기 진공 본체에 위치되어 있고 상기 다이스 접촉면을 가열하기 위해 가열 공기 공급부에 연결되어 있으며, 열전대가 그 온도를 감지하여 감지된 온도를 제어시스템에 통보하기 위해 상기 접촉면에 연결되어 있다.

본 발명의 제8 형태에 따르면, 캐리어 상에 집적회로 다이스를 조립하기 위한 조립장치의 다이 배치 조립체용 배치 헤드로서, 상기 조립장치가 상면에 다이스를 갖는 웨이퍼를 작동 가능하게 지지하기 위한 지지 조립체를 갖는 인클로져, 상기 웨이퍼로부터 다이스를 집어내기 위한 다이 픽킹 조립체, 상기 캐리어 위에 다이스를 배치하기 위한 다이 배치 조립체, 다이 픽킹 조립체와 배치 조립체로부터 다이스를 작동 가능하게 이송하는 다이 이송 기구, 및 상기 조립장치를 제어하는 제어시스템을 구비하는 조립장치의 다이 배치 조립체용 배치 헤드에 있어서,

상기 다이 배치 조립체 상에 장착되고, 상기 다이 배치 조립체에 대하여 제1 축을 따라 작동 가능하게 변위할 수 있는 제1 이동 스테이지;

상기 제1 이동 스테이지 상에 장착되는 제2 이동 스테이지;

상기 제1 스테이지에 수직하여 변위 가능한 제2 스테이지 상에 장착되는 제3 이동 스테이지; 및

상기 제1 및 제2 스테이지에 직교하여 변위 가능한 제3 스테이지 상에 장착되고, 상기 다이 이송 기구로부터 다이를 작동 가능하게 수용함과 함께 상기 캐리어 위에 상기 다이스를 배치하도록 형상화되고 치수화된 다이 플레이서 헤드(die placer head); 를 포함하는 조립장치의 다이 배치 조립체용 배치 헤드가 제공되어 있다.

바람직하게는, 상기 집적회로 다이스는 잉크젯 프린트헤드 다이스이다.

바람직하게는, 상기 배치 헤드는 상기 다이 플레이서 헤드와 접촉하여 상기 제3 스테이지를 통해 장착되는 각도 모터(angular motor)를 가짐으로써, 상기 제어시스템에 의한 각도 모터의 구동에 의해 상기 제2 스테이지가 이동하는 축을 중심으로 상기 다이 플레이서 헤드가 각도 선회(angular pivoting)을 한다.

바람직하게는, 상기 배치 헤드는 상기 제3 스테이지와 함께 고정되는 각운동 스프링(angular movement spring)을 갖고, 이 스프링은 각도 모터에 의해 제공되는 각운동에 대항하여 상기 플레이스를 편향(bias)시키도록 구성되어 있다.

바람직하게는, 상기 배치 헤드는 장착 플레이트(mounting plate)를 포함하는 배치 헤드 장착 블록 조립체를 가지며, 상기 배치 헤드는 상기 장착 플레이트를 통해 상기 다이 배치 조립체의 프레임(frame)의 기립부(upright portion)와 함께 고정되어 있다.

바람직하게는, 상기 배치 헤드는 브래킷 조립체(bracket assembly)를 통해 상기 블록 조립체와 함께 고정되는 제1 스테이지 스테퍼 모터를 가지며, 상기 제1 스테이지 스테퍼 모터는 상기 블록 조립체에 대하여 제1 축을 따라 상기 제1 스테이지를 밀어내기 위해 상기 제1 스테이지와 작동 가능하게 결합되는 푸시로드(pushrod)를 갖는다.

바람직하게는, 상기 배치 헤드는 브래킷 조립체를 통해 상기 제1 스테이지와 함께 고정되는 제2 스테이지 스테퍼 모터를 갖고, 푸시 브래킷(push bracket)은 상기 제2 스테이지와 함께 고정되고 또한 압축 스프링을 통해 상기 제2 스테이지 스테퍼 모터의 푸시로드와 결합되며, 리니어 인코더는 리니어 인코더에 의해 판독되어 상기 제어시스템의 제2 축을 따라 위치 피드백을 제공하도록 상기 제2 스테이지와 함께 고정되는 스케일 테이프를 갖는 상기 제1 스테이지 상에 장착되어 있다.

바람직하게는, 상기 배치 헤드는 상기 제1 스테이지 상에 장착됨과 함께 상기 제3 스테이지의 조절을 제공하기 위해 상기 제3 스테이지와 결합되는 한 쌍의 제3 스테이지 마이크로미터 구동부를 가지며, 상기 마이크로미터 구동부는 상기 제어시스템의 제어 상태에 있다.

바람직하게는, 상기 다이 플레이서 헤드는 상기 조립장치의 진공 펌프에 연결되는 진공 튜브와 유체적으로 연통하는 개구를 형성하고, 이 개구는 웨이퍼로부터 다이를 수용하도록 형상화됨과 함께 치수화되며, 상기 다이는 상기 진공 펌프에 의해 상기 개구 내에 작동 가능하게 지지되어 있다.

본 발명의 제9 형태에 따르면, 캐리어 상에 집적회로 다이스를 조립하기 위한 조립장치용 클램프 조립체로서, 상기 조립장치가 상면에 다이들(dies)을 갖는 웨이퍼를 작동 가능하게 지지하기 위한 지지 조립체를 갖는 인클로져, 상기 웨이퍼로부터 다이스를 집어내기 위한 다이 픽킹 조립체, 상기 캐리어 위에 다이들을 배치하기 위한 다이 배치 조립체, 다이 픽킹 조립체와 배치 조립체로부터 다이들을 작동 가능하게 이송하는 다이 이송 기구, 및 상기 조립장치를 제어하는 제어시스템을 구비하는 조립장치용 클램프 조립체에 있어서,

상기 다이 배치 조립체에 의해 수용되도록 형상화됨과 함께 치수화되는 길다란 클램프 본체;

상기 본체의 최상부 위에 장착되는 한 쌍의 길다란 리테이닝 플레이트(retaining plate);

상기 플레이트 아래에 상기 본체 내에 수용되도록 형상화됨과 함께 치수화되며, 상기 캐리어를 작동 가능하게 수용하는 삽입부(insert); 및

상기 본체에 위치되며, 상기 리테이닝 플레이트에 대하여 상기 삽입부를 작동 가능하게 밀어붙이도록 공압식으로 변위 가능한 다이아프램(diaphragm); 을 포함하는 조립장치용 클램프 조립장치가 제공되어 있다.

상기 삽입부는, 상기 캐리어가 정확하게 위치되는 것을 보장하기 위해 상기 캐리어에 형성된 대응하는 개구들과 상보적으로 결합하기 위한 다수의 위치결정 다웰(locating dowel)을 포함한다.

상기 삽입부는 상기 본체 내에 슬라이딩 가능하게 수납될 수 있고, 상기 본체는 그 일단부에 삽입부 멈춤부(insert stop)를 포함하고, 이 멈춤부 상에는 근접 스위치(proximity switch)가 장착되어 있으며, 상기 멈춤부는, 상기 삽입부가 상기 멈춤부에 도달할 때 제어시스템에 대한 신호를 생성하도록 구성되어 있다.

상기 플레이트는 충분한 폭을 갖는 접근용 간극(access gap)을 형성하여 그 접근용 간극을 통해 상기 캐리어 상에 프린트헤드 집적회로의 위치결정을 허용하도록 상기 본체 상에 장착될 수 있다.

상기 본체는 공압식 끼워맞춤부(pneumatic fitting)를 포함할 수 있고 상기 조립장치의 공압시스템(pneumatic system)을 통해 상기 다이아프램의 공압식 구동을 용이하게 하기 위해 공압 챔버(pneumatic chamber)를 형성한다.

상기 클램프 조립체는 클램프 플레이트들 사이의 위치로의 상기 캐리어의 조정을 용이하게 하기 위해 상기 삽입부와 함께 고정되는 핸들부(handle)를 포함할 수 있다.

본 발명의 제10 형태에 따르면, 프로세서에 의해 실행하기 위한 소프트웨어 제품으로서, 상기 프로세서가 상기한 방법의 단계를 실행할 수 있도록 구성되는 명령들을 갖는 소프트웨어 제품이 제공되어 있다.

본 발명의 제11 형태에 따르면, 프로세서에 의해 실행하기 위한 소프트웨어 제품을 작동 가능하게 저장하기 위한 컴퓨터로 판독가능한 매체로서, 상기 소프트웨어 제품이, 상기 프로세서가 상기한 방법의 단계를 실행할 수 있도록 구성되는 명령들을 갖는, 컴퓨터로 판독가능한 매체가 제공되어 있다.

도 1은 복수의 프린트헤드 집적회로(IC) 또는 다이스가 형성되어 있는 웨이퍼의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 프린트헤드 집적회로(IC)가 배치되거나 조립되는 캐리어 또는 시험대의 사시도이다.
도 3은 캐리어 상에 집적회로를 조립하기 위한 조립장치의 일 실시형태의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼로부터 집적회로를 집어내기 위한 다이스 픽킹 조립체 또는 다이스 픽커의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 4의 픽커의 웨이퍼 위치결정 조립체를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 웨이퍼 위치결정 조립체의 측단면도이다.
도 7은 도 5에 도시한 웨이퍼 위치결정 조립체를 아래쪽에서 본 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 4의 다이스 피크 및 리프트 헤드의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시한 다이스 피크 및 리프트 헤드의 또 다른 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시한 다이 피크 및 리프트 헤드의 또 다른 사시도이다.
도 11은 도 10에 "A"로 표시한 피크 및 리프트 헤드의 다이 픽커의 확대도이다.
도 12는 도 4의 다이 픽킹 조립체의 카메라 장치의 실시형태를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 4의 다이 픽킹 조립체의 웨이퍼 스크라이브 판독기(wafer scribe reader)의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 3의 조립장치의 다이스 이송 조립체 형태의 이송장치의 사시도이다.
도 15는 도 14의 다이스 이송 조립체의 부품 캐리어(component carrier) 또는 셔틀(shuttle)의 상세도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 3의 다이스 조립장치의 다이스 배치 조립체로서 캐리어 로딩(loading) 위치에 있는 다이스 배치 조립체를 나타낸 도면이다.
도 17은 다이스 배치 위치에서의 도 16의 다이스 배치 조립체를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 16의 다이스 배치 조립체의 다이스 배치 헤드의 사시도이다.
도 19는 도 16의 다이스 배치 조립체의 다이스 배치 헤드의 또 다른 사시도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 16의 다이스 배치 조립체의 히터 조립체를 나타낸 도면이다.
도 21은 도 2의 캐리어 또는 시험대를 조립장치에 위치시키기 위해 사용되는 클램프 기구의 사시도이다.
도 22는 도 21의 클램프 기구의 측단면도이다.
도 23은 도 3의 조립장치를 제어하기 위해 사용되는 하이 레벨 데이터 흐름(high level data flow)의 개략도이다.
도 24는 도 2의 캐리어 상에 프린트헤드 회로를 조립하기 위해 도 3의 조립장치를 이용하는 하이 레벨 방법 단계를 나타낸 도면이다.
도 25는 웨이퍼로부터 다이를 집어내기 위해 방법 단계를 나타내는 블록도이다.
도 26은 다이 픽킹 조립체와 다이 배치 조립체 사이로 다이스를 이송하기 위한 방법 단계를 나타내는 블록도이다.
도 27은 도 2의 캐리어 상에 다이스를 배치하기 위한 방법 단계를 나타내는 블록도이다.
도 28은 도 3의 조립장치에 대한 오퍼레이터 인터페이스의 실시형태를 나타낸 도면이다.
도 29는 내부 전기부품을 나타내는 개방 위치에서의 조립장치의 전기 인클로져(electrical enclosure)를 나타낸 도면이다.
도 30은 공압부품(pneumatic component)을 나타내는 개방 위치에서의 조립장치의 공압 인클로져(pneumatic enclosure)를 나타낸 도면이다.
도 31은 도 3의 조립장치의 모터 제어를 위해 사용되는 전기부품의 상호작용을 설명하는 개략도이다.
도 32는 조립장치의 광학부품과 터치 패널 PC의 회로도이다.
도 33은 조립장치의 LED 제어기의 회로도이다.
도 34는 조립장치의 주 제어기(main controller) 레이아웃의 회로도이다.
도 35는 조립장치의 주 안전릴레이(main safety relay)의 회로도이다.
도 36은 조립장치의 안전시스템의 실시형태에 대한 회로도이다.
도 37은 조립장치의 온도제어회로의 회로도이다.

본 발명의 바람직한 특징, 실시형태 및 변화는, 이 기술분야의 숙련자가 본 발명을 수행하기 위해 충분한 정보를 제공하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 이러한 상세한 설명은 어떠한 방식으로도 본 발명의 상술한 요약의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 그 상세한 설명은 다음과 같이 많은 도면을 참조할 것이다.

이하, 본 발명의 형태들을 그 특정 실시형태를 참조하여 설명한다. 제한적인 의미라기보다 포괄적인 의미로 "실시형태" 또는 "일 실시형태"를 참조한다. 이와 같이, 일 실시형태에서 알게 된 특정의 특징들에 대한 언급은 다른 실시형태로부터 그 특징들을 배제하지 않는다.

다음의 설명은 본 발명을 이해할 수 있게 이 기술분야의 숙련자를 돕기 위한 것이다. 따라서, 이 기술분야에서 흔한 특징들에 대하여는 특별히 상세하게 설명하지 않는다. 왜냐하면, 숙련자라면 이러한 특징들을 바로 이해할 수 있기 때문이다.

광범위한 용어에 있어서, 본 발명은 시험대 또는 캐리어 상의 프린트헤드 집적회로의 조립체에 관한 것이다. 이 조립체는 일반적으로 웨이퍼로부터 다이스를 제거하는 것과 높은 정확도로 상기 다이스를 캐리어 또는 시험대 위에 배치하는 것을 포함한다.

프린트헤드 집적회로는 인쇄면에 잉크 마이크로도트(microdot)를 분사하는 복수의 미세전자기계 노즐장치를 갖는 일련의 프린트헤드 집적회로를 포함한다. 집적회로는 각각의 노즐로 안내하는 다수의 마이크로스코픽 잉크 유입구(microscopic ink inlet)를 형성하며, 상기 유입구는 잉크 분포 조립체와 유체적으로 연통하여 배치되어 있다. 잉크 분포 조립체는 잉크를 집적회로에 공급하는 것을 담당한다. 웨이퍼(6)의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 웨이퍼(6)는 그 위에 복수의 프린트헤드 집적회로 또는 다이스(8)를 포함한다. 웨이퍼(6)는 집적회로 제조시 통상의 다양한 에칭 및 리소그래피 프로세서의 제품이다.

프린트헤드 집적회로를 시험하기 위해, 각각의 집적회로는 이러한 잉크 분포 조립체를 형성하기 위해 내부에 다수의 사행(蛇行)형 잉크 경로를 형성하는 캐리어에 장착된다. 이 잉크 경로는 캐리어의 표면에 마이크로스코픽 잉크 배출구(microscopic ink outlet)로서 종결된다. 집적회로의 잉크 유입구와 잉크 배출구의 마이크로스코픽 크기가 주어지면, 캐리어와 집적회로와의 정확하고 정밀한 정렬(alignment)은 매우 중요하다. 본 발명은 캐리어에 집적회로를 정확하게 고정하는데 사용되는 기술과 관련된 장치 및 조립장치를 제공하고 있다.

캐리어 (10)

도 2는 이러한 캐리어(10)의 실시형태를 도시한 것이다. 본 명세서에서 설명한 캐리어, 시험대, 베이스 조립체, 캐리어 부조립체, 액정 폴리머(LCP) 조립체 또는 플랫폼 하부구조(substructure) 용어 모두가 참조숫자 10으로 표시되는 동일한 구성요소를 말하는 것임을 알 수 있을 것이다. 캐리어(10)는 일반적으로 2개의 액정 폴리머(LCP) 마이크로 몰딩(micro-molding)(11a, 11b)의 조립체이다. 마이크로 몰딩(11)은 잉크 저장소(도시하지 않음)로부터 프린트헤드 집적회로(도시하지 않음)로 잉크를 덕팅(ducting)하기 위한 복수의 별개의 사행형 잉크 경로를 형성한다.

따라서, 캐리어 또는 시험대(10)는 집적회로를 대량 생산하기 전에 프로토 타입(prototype)의 이러한 프린트헤드 집적회로(IC)의 동작을 시험하는데 사용된다. 이러한 프린트헤드 집적회로의 동작이 제공되면, 일반적으로 캐리어(10)에 형성된 사행형 잉크 경로와 집적회로의 유체 유입구 사이에 밀봉성을 확립하는 것이 필요하다. 이러한 이유 때문에, 본 발명자들은, 캐리어(10)를 라미나 필름(lamina film)(12)으로 라미네이팅(laminating)함으로써, 집적회로가 캐리어(10)에 체결될 때 캐리어(10)와 집적회로 사이에 이러한 유체의 기밀 밀봉(tight seal)을 확립할 수 있다는 것을 알았다.

캐리어(10)를 통한 잉크 경로는 일반적으로 도 1에 도시된 캐리어(10)의 일면에 기준 개구(fiducial aperture) 또는 기준점(14)들로서 종결된다. 따라서 이러한 기점(14)들을 차단하거나 방해함이 없이 캐리어(10) 상에 집적회로를 배치하는 것이 필요하고, 그렇지 않으면 잉크는 캐리어(10)를 통해 프린트헤드 집적회로로 흐르는 것이 방지될 것이다.

캐리어(10)는 또한 도시한 바와 같이, 각각의 대향 단부에 2개의 위치결정 개구(13)를 형성한다. 위치결정 개구(13)의 목적은 캐리어(10) 상에 집적회로를 배치하기 전에 캐리어(10)를 클램프에 정확히 고정하여 정합시키는 데 있다. 또한 포함된 것은 캐리어(10) 상에 집적회로를 체결하기 전에 캐리어(10)를 정합하는 데 도움을 주기 위한 캐리어 기준점(15)들이다.

조립장치(16)의 개요

도 3에는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 프린트헤드 조립기 또는 조립장치(16)의 실시형태가 도시되어 있다. 물리적으로, 프린트헤드 조립기(16)는 도시한 바와 같이, 지지 프레임(27)과 사이드 윈도우 패널(side window panel)(29)들을 갖는 주 인클로져(main enclosure)(25)를 형성하는 지지 조립체 또는 구조물(24)을 포함한다. 사이드 패널(29)은 일반적으로 조립장치(16)의 오퍼레이터가 그 내부 작용을 볼 수 있도록 하기 위해 투명하게 되어 있다. 도시한 바와 같이, 그를 통해 내부 구성요소들을 볼 수 있게 프론트 패널(front panel)(32)이 나타내져 있다.

조립장치(16)의 내부 구성요소들은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 웨이퍼 위치결정 조립체(17)를 갖는 다이 픽킹 조립체 또는 다이 픽커(18), 본 발명의 일 실시형태에 따른 이송장치 또는 다이 이송기구(20), 및 본 발명의 일 실시형태에 따른 다이 배치 조립체(22)를 포함한다.

지지 구조물은 인클로져(25) 내에 지지 프레임(27)에 의해 지지되는 자동 수평 광학 테이블(self-leveling optical table)(26)을 포함한다. 다이스 픽킹 조립체(18)는 상기 광학 테이블(26) 위에 장착되며 이하에 상세히 설명되어 있다. 다이스 픽킹 조립체(18)는 인클로져(25)에 로딩된 웨이퍼(6)로부터 다이스를 집어내도록 구성되어 있다. 인클로져(25)의 패널들은 일반적으로 웨이퍼(6)와 캐리어(10)의 이러한 로딩을 용이하게 하도록 슬라이드 가능하며 이하에 상세히 설명되어 있다. 다이 배치 조립체(22)는 캐리어(10) 상에 다이스(8)를 배치하도록 구성되어 있다.

다이스 이송기구 또는 셔틀 이송 조립체(20)는 다이스 픽킹 조립체(18)와 다이스 배치 조립체(22) 사이에 개재되어 있다. 다이스 이송기구(20)는 갠트리 빔(gantry beam)(114)을 포함하며, 이에 대하여는 이하에 더 상세히 설명한다. 다이스 이송기구(20)는 다이스 픽킹 조립체(18)로부터 다이스를 수용하여 상기 다이스를 다이스 배치 조립체(22)로 전달하도록 구성되어 있다. 다이스 이송기구(20)는 광학 테이블(26) 위에 장착된 전달 또는 셔틀 갠트리(28)를 포함한다. 이 갠트리(38)는 다이스 픽킹 조립체(18)로부터 다이스 배치 조립체(22)로 뻗는다.

터치패널 PC(34)는 하우징(24)의 프레임 상에 장착되며 오퍼레이터에 의해 접근되는 곳에 위치되어 있다. 제어패널(36)은 오퍼레이터에 의해 접근되도록 상기 프레임 상에 장착되어 있다. 등표(燈標, light beacon)(35)는 조립장치(16)의 동작 상태를 보기 위해 인클로져(24) 상에 장착되어 있다. 이와 함께, 터치패널 PC(34)과 제어패널(36)은 오퍼레이터 인터페이스를 구성하고 이에 의해 오퍼레이터가 조립장치(16)의 작동을 모니터링하여 제어할 수 있다. 그러나, 조립장치의 기능 대부분이 아래에 설명하는 바와 같이 PLC(programmable logic controoler)(38)를 포함하는 제어기 또는 제어 시스템에 의해 모니터링되어 제어됨을 알 수 있을 것이다. 오퍼레이터 인터페이스는, 오퍼레이터가 조립장치(16)를 추가적인 로우 레벨(low level) 제어 상태로 시작하고 중단하도록 하여 준다.

이오나이저 바(ionizer bar)(40)는 인클로져 내에 적절한 환경을 달성하기 위해 HEPA 팬/필터장치(42)와 함께 인클로져(24) 내에 배치된다. 전기 인클로져(electric enclosure)(44)는 지지 프레임 상에 장착되며 아래에 설명한 바와 같이, 프린트헤드 조립장치(16)의 작동을 위해 여러 가지의 전기부품을 둘러싼다. 하우징(24)은 또한 아래에 더 상세히 설명하는 바와 같이, 조립장치(16)의 작동을 위해 여러 가지의 공압부품(pneumatic component)을 둘러싸는 공압 인클로져(pneumatic enclosure)(46)를 포함한다.

다이 픽킹 조립체(18)

이제 도 4를 참조하면, 다이 픽킹 조립체(18)의 목적은 소정의 피크 리스트(pick list)에 따라 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)에 작동 가능하게 고정되는 웨이퍼(6)로부터 다이를 선택함과 함께 그것을 들어올려 다이를 셔틀 이송 조립체(20)에 놓기 위한 것이다.

다이 픽킹 조립체(18)는 광학 테이블(26) 상에 장착되는 화강암 블록(a block of granite) 형태의 블록 장착부재(50)를 포함한다. 이 블록(50)은 도시한 바와 같이 일반적으로 직사각형이다. 웨이퍼 위치결정 조립체(48)는 상기 블록(50) 상에 장착된다.

웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)는 진공에 의해 웨이퍼(6)를 적당한 위치에 유지시키게 할 수 있다. 히터 플레이트(71)는 웨이퍼에 다이들 또는 집적회로(8)들을 지지하는 접착제를 부드럽게 하기 위해 열전대(thermocouple)를 통해 PLC(38)의 제어하에 웨이퍼(6)를 가열하는데 사용되고, 이에 따라 다이 피크 및 리프트 헤드(78)는 상기 웨이퍼(6)로부터 다이를 집어낼 수 있다. 피크 헤드 갠트리(pick head gantry)(80)는 또한 블록(50) 상에 장착된다.

도시한 바와 같이, 갠트리(80)는 블록(50)의 대향하는 모서리에 장착되는 한 쌍의 대향하는 갠트리 지주(gantry post)(81)를 포함한다. 갠트리(80)는 웨이퍼 위치결정 조립체(18)를 가로질러 적절한 브래킷(87)에 의해 다이 피크 및 리프트 헤드(78)를 지지한다. 헤드(78)는 한 쌍의 이간된 웨이퍼 카메라 및 광학 조립체(82)를 포함한다. 이 조립체(82)는 웨이퍼(6)를 나타내는 이미지 데이터를 받아 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)의 이동을 제어하도록 구성되어 있는 PC(34)에 연결됨으로써, 연속적인 다이(8)들과 헤드(78)를 정렬시킨다. 또한 웨이퍼 스크라이브 판독기(100)가 포함된다.

이하에 각각의 조립체에 대하여 더 상세히 설명한다.

웨이퍼 위치결정 조립체(50)

도 5에 더 상세히 도시된 웨이퍼 위치결정 조립체(48)는 블록(50) 상에 장착되는 베이스 부재 또는 플레이트(52)를 포함한다. 변위조립체(displacement assembly)(54)는 베이스 플레이트(52) 상에 장착되어 있다. 변위조립체(54)는 2개의 스테이지(stage)(56)(58)를 포함하는데, 제1 스테이지(56)는 베이스 플레이트(52)와 제2 스테이지(58) 사이에 개재되어 있다.

제1 스테이지(56)는 제1 축 또는 U축을 따라 베이스 부재(52)에 대해 변위 가능하다. 제1 피에조 모터(60)는 베이스 플레이트(52)와 제1 스테이지(56)를 서로 연결하고 있다. 그래서, 제1 피에조 모터(60)는 베이스 플레이트(52)에 대하여 V축을 따라 제1 및 제2 스테이지를 변위시킨다. 제2 스테이지(58)는 U축을 따라 제1 스테이지(56)에 대하여 변위 가능하다. 제2 피에조 모터(62)는 제1 및 제2 스테이지를 서로 연결하고 있다. 그래서, 제2 피에조 모터(62)는 제1 스테이지(56)에 대하여 U축을 따라 제2 스테이지(58)를 변위시킨다.

이들 피에조 모터(66, 62)는 그 작동을 제어하기 위해 아래에 설명하는 적절한 제어기를 갖는 PLC(38)에 연결되어 있다. 이하에 PLC(38)와 그 작동 방식에 대하여 더 상세히 설명한다.

웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)

웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)는 제2 스테이지(58)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)는 제2 스테이지(58)의 최상부에 있는 베이스 플레이트(64) 상에 회전 가능하게 장착되는 베어링 테이블(bearing table)(69)(도 6)를 갖는다. 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)는 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)의 부드러운 회전을 확보하기 위해 플레이트(64)와 베어링 테이블(69) 사이에 개재되는 베어링 리테이너(bearing retainer)(65)를 포함한다. 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)는, 그 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)가 베이스 플레이트(64)에 대해 회전할 수 있는 압축 스프링(61)을 갖는 회전핀(67)을 포함한다. 압축 스프링(61)은 웨이퍼 지지 조립체(63)의 수직 이동을 감쇠시키는 역할을 한다.

히터 플레이트(71)는 베어링 테이블(69) 상에 장착되며, 열 차단을 위한 스페이서(spacer)(75)(도 7)를 갖는다. 다음으로, 베어링 테이블(69)은 베이스 플레이트(64) 상에 장착된다. 진공 플레이트(76)는 히터 플레이트(71) 상에 장착되어 히터 플레이트(71)와 고정된다. 진공 플레이트와 히터 플레이트(76) 양쪽은 다수의 진공 개구(vacuum aperture)(59)를 형성한다. 다수의 진공 튜브(57)는 도시한 바와 같이, 진공 개구(59)와 유체 연통하여 히터 플레이트(71)의 하부측에 연결되어 있다. 튜브(57)는 이하에 설명하는, 공압 인클로져(46) 내에 수용되는 진공 펌프(472)에 연결되는 진공 매니폴드(55)에 연결되어 있다. 공급 튜브(77)는 도시한 바와 같이, 진공 펌프(472)를 매니폴드(55)와 함께 연결한다. 진공 펌프(472)의 작동은, 웨이퍼가 진공 플레이트(76) 상에 위치될 때, 웨이퍼가 진공 펌프(472)에 의해 발생되는 진공에 의해 적당한 위치에 유지되도록 제어된다.

히터 카트리지(74)는 진공 플레이트(76)와 히터 플레이트(71) 사이에 개재되어 있다. 히터 카트리지(74)는 가열 공기 공급장치에 연결됨으로써, 히터 플레이트(71)가 사용시에 다이들 또는 집적회로(8)들을 웨이퍼(6)에 지지시키는 접착제를 부드럽게 하기 위해 웨이퍼(6)를 가열할 수 있다. 열전대(79)는 히터 플레이트(71)에 연결됨과 함께 제어기를 갖는 PLC(38)(아래에 설명함)에 작동 가능하게 연결되므로, 히터 플레이트(71)의 온도가 히터 카트리지(74)를 통해 PLC(38)와 제어기에 의해 제어될 수 있다.

스테퍼 모터 조립체(66)는 제2 스테이지(58) 상에 장착되어 있다. 스테퍼 모터 조립체(66)의 동력 나사(power screw)(68)는 스테퍼 모터 조립체로부터 뻗어 접선방식으로 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)와 결합된다. 특히, 그리고 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 커넥터 아암(connector arm)(83)은 히터 플레이트(71)와 고정되어 그 히터 플레이트(71)로부터 반경방향으로 뻗어 있다. 동력 나사(68)의 작용단부(working end)는 커넥터 아암(83)과 고정됨으로써, 동력 나사(68)의 신장(extension)과 후퇴(retraction)에 의해, 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)가 도면에 도시한 실시형태에 있어서 각각 반시계방향과 시계방향으로 회전되게 된다. 동력 나사(68)는 제2 스테이지(58)로부터 뻗어 있는 나사 플레이트(70)를 통해 체결된다. 스프링(72)은 나사 플레이트(70)와 커넥터 아암(83) 사이에 체결된다. 그래서, 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63)는 동력 나사(68)의 작동 하에서는 일방향으로, 그리고 스프링 작용하에서는 반대방향으로 회전할 수 있다. 스테퍼 모터 조립체(66)는 또한 스테퍼 모터 조립체(66)의 작동을 제어하기 위해 적절한 제어기를 갖는 PLC(38)에 연결된다. 전기 박스(electric box)(85)는 아래에 설명하는 PLC(38)와 제어기에 대한 구성부의 각각의 전기접속을 용이하게 한다.

다이스 피크 및 리프트 헤드(78)

다이스 피크 및 리프트 헤드(78)는 도 8 내지 도 11에 더 상세히 도시되어 있다. 다이스 피크 및 리프트 헤드(78)는 브래킷(87)에 체결되어 이 브래킷(87)에 대하여 Z축(작동 가능하게 수직으로)을 따라 변위 가능한 장착대(mount)(89)를 포함한다. 장착대(89) 및 브래킷(87)은, 장착대(89)와 브래킷(87)의 변위가 선형으로 되도록 구성되며, 그 장착대(89)는 선형 이동 스테이지를 형성한다. 리니어 엔코더(linear encoder)(94)는 스케일 테이프(scale tape)(103)(도 10)에 의해 용이하게 되는 필요한 위치 Z축 피드백 값을 PLC(38)에 제공한다. 또한 브래킷(87)에 고정되는 수직형 스테퍼 모터(96)가 포함되며, 이 수직형 스테퍼 모터(96)는 리니어 엔코더(94)로부터의 위치 피드백 값을 이용하여 PLC(38) 제어하에 Z축을 따라 다이 픽커 헤드를 변위시키기 위한 장착대(89)와 결합되어 있다.

피크 헤드 플레이트(97)는 장착대(89)에 부착되어 있다. 피크 헤드 플레이트(97)와 장착대(89)는, 피크 헤드 플레이트(97)가 장착대(89)에 대하여 X축(작동 가능하게 수평으로)을 따라 변위할 수 있도록 구성되어 있다. 구동 브래킷(99)은 장착대(89)에 고정되어 피크 헤드 플레이트(97)와 결합됨으로써, PLC(38)의 제어하에 피크 헤드 플레이트(97)를 변위시킨다. 그래서, 피크 헤드 플레이트(97)는 PLC(38)의 제어하에 2개의 자유도를 갖도록 스테퍼 모터(96)와 마이크로미터 구동부(98)에 의해 조절될 수 있다.

다이 픽커 헤드(91)(도 11에 더 상세히 도시되어 있음)는 브래킷(101)을 통해 피크 헤드 플레이트(97)에 고정되며 진공챔버(vaccum chamber)를 형성하는 진공체(vaccum body)(84)를 갖는다. 진공체(84)는 진공 플레이트(76) 상에 웨이퍼(6)로부터 들어 올려지는 다이스와 접촉되도록 구성되어 있는 다이스 접촉면(86)을 갖는다. 다이스 접촉면(86)은 진공체(84)의 진공챔버와 유체 연통하여 일렬의 진공 개구(98)를 형성한다. 한 쌍의 밀봉 스트립(selaing strip)(93)은 들어 올려질 다이스와 다이스 접촉면(86) 사이에 진공 생성을 용이하게 하기 위하여 진공 개구(91) 열의 각 측면 상에 위치된다.

진공 튜브(88)는 진공체(84)에 고정되며 PLC(38)의 제어하에 진공 펌프에 연결됨으로써, 접촉면(86)이 다이스와 접촉될 때 그 챔버 내에 진공을 생성시킨다. 히터 카트리지(9)는 진공체(84) 내에 위치되어 그 접촉면(86)을 가열시키기 위해 가열 공기 공급장치에 연결되어 있다. 열전대(95)는 그 온도를 감지하여 감지한 온도를 제어기(아래에 더 상세히 설명함)에 알리기 위해 접촉면(86)에 연결되어 있다. 다음으로, 제어기는 밸브를 갖는 카트리지(90)에 대한 가열 공기 공급을 제어하도록 구성되어 있으므로, 진공 플레이트(76) 상의 웨이퍼(6)로부터 다이들의 분리를 용이하게 하도록 충분한 열이 발생된다.

카메라 및 광학 조립체(82)

카메라 및 광학 조립체(82)의 일 실시형태는 도 12에 도시되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 카메라 조립체(82)는 갠트리(80)(도 4)에 고정되는 카메라 브래킷(105) 상에 장착된다. 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 카메라 조립체(82)는 카메라(102)를 포함한다. 적합한 카메라는 얼라이드 비젼(Allied Vision)(AVT-131B)사에 의해 제조된 메가픽셀 소니 2/3" 타입 프로그래시브 CCD를 갖는 블랙 및 화이트 IEEE 1394 SXGA+C-Mount 카메라이다.

카메라(102)는 2X 렌즈 어댑터를 갖는 어댑터 튜브(104)의 단부 상에 장착되어 있다. 다음으로, 어댑터 튜브(104) 사이에는 본체 튜브(body tube)(106)가 장착되어 있다. 본체 튜브(106)는 웨이퍼(6)의 필요한 조명을 위해 냉각 히트싱크(cooling heatsink)(110)를 구비하는 LED 조립체(108)를 갖는 T편(T-piece)의 형태를 취한다. 카메라 조립체(82)는 또한 본체 튜브(106)의 단부에 배열되는 프리즘(112)을 포함한다. 카메라 조립체(82)는 PLC(38)에 대해 웨이퍼(6)의 일부의 이미지를 생성하도록 구성되어 있다. 카메라 조립체(82)는 터치 스크린 PC(34)에 연결됨으로서, 이미지가 PC(34)(아래에 더 상세히 설명되어 있음)의 스크린에 표시될 수 있다. PC(34)는 웨이퍼 기준 마킹(fiducial marking)을 확인하여 웨이퍼 맵에 따라 피크 헤드(78)의 위치결정을 용이하게 하도록 프로그램화되어 있다. 이는, 조립장치를 제어하는 소프트웨어가 웨이퍼 맵을 이용하여 웨이퍼(6) 상에 각각의 다이를 확인하여 선택하도록 하여 준다.

웨이퍼 스크라이브 판독기(100)

웨이퍼 스크라이브 판독기(100)(도 4)는 또한 갠트리(80) 상에 장착되어 있다. 웨이퍼 스크라이브 판독기(100)는 광학 문자 인식(optical character recognition)을 사용하여 웨이퍼 지지 플레이트 조립체(63) 위에 로딩되는 웨이퍼(6) 상의 웨이퍼 고유번호를 판독하도록 구성되어 있다. 웨이퍼 고유번호는 들어올려지는 적절한 다이(8)들의 위치와 웨이퍼로부터 다이스를 들어올리기 위해 사용되는 제어용 소프트웨어와 연관된다.

웨이퍼 스크라이브 판독기(100)는 PC(34)에 작동 가능하게 연결된다. PC(34)는 웨이퍼 고유번호의 가시적 이미지(visible image)를 생성하도록 프로그램화되어 있다. 더구나, PC(34)는 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface, GUI)를 생성하도록 프로그램화되어 있다. 그래서, 스크라이브 판독기(100)가 웨이퍼 고유번호를 판독할 때 어려움이 있는 경우, 오퍼레이터는 GUI를 사용하여 웨이퍼 고유번호를 수동으로 입력한다.

웨이퍼 스크라이브 판독기(100)의 세부 구성은 도 13에서 볼 수 있다. 판독기(100)는 브래킷(109)에 의해 갠트리(80)에 장착되는 하우징(107)을 포함한다. 하우징(107)은 비디오 렌즈(113)를 갖는 카메라(111)를 지지하도록 구성되어 있다. 카메라(111)는 PC(34)에 연결됨으로써, PC(34)가 웨이퍼 고유번호의 이미지를 생성할 수 있다. 하우징(107)은 또한 사용시에, 웨이퍼(6)를 조명하여 웨이퍼의 고유번호를 판독하기 위해 광원(light source)(115)을 포함한다.

셔틀 이송장치 / 다이 이송기구(20)

본 발명의 일 실시형태에 따른 셔틀 이송장치 또는 다이 이송기구(20)는 도 14 및 도 15에 도시되어 있다. 셔틀 이송조립체(20)는 피크 및 리프트 헤드(78)로부터 다이스를 받아, 그 다이스를 아래에 별도로 설명하는 다이 배치 조립체(22)로 이송시키도록 구성되어 있다.

셔틀 이송장치는 갠트리 빔(gantry beam)(114)을 포함한다. 갠트리 빔(114)은 또한 광학 테이블(26) 상에 장착되는 한 쌍의 갠트리 지주(gantry post)(116)를 포함한다. 셔틀 또는 캐리지(carriage)(118)는 빔(114) 상에 장착되어 빔(114)을 따라 이동 가능하다. 선형 모터(120)는 빔을 따라 전후로 셔틀(118)을 구동하기 위해 빔(114) 상에 장착되어 있다. 한 쌍의 대향하는 리미트 스위치 장치(117)는 갠트리 빔(114) 상에 위치되어 PLC(38)에 연결됨으로써 셔틀(118)의 과도한 이동을 저지한다. 선형 모터(120)는 또한 적합한 제어기를 통해, 아래에 설명하는 PLC(38)의 제어 상태에 있다.

도 15는 셔틀 또는 캐리지(118)를 더 상세히 도시한 것이다. 셔틀(118)은 다이 플레이트(126)에 고정되는 캐리지 플레이트(122)를 포함한다. 진공 플레이트(124)는 다이 플레이트(126)에 고정되고 캐리지 플레이트(122)로부터 직각으로 뻗어 있다. 진공 플레이트(124)는 상방으로 작동 가능하게 개방되어 있는 다수의 개구를 형성한다. 진공 튜브(130)는 셔틀(118) 상에 장착되어 있고 진공 플레이트(124)와 진공 펌프(도시하지 않음)의 작동 가능한 하부 부분에 연결됨으로써, 다이가 진공 플레이트(124) 상에 위치될 때 적절한 진공을 생성시킨다.

겔 팩(gel pack)(132)은 또한 다이 플레이트(126) 상에 위치된다. 겔 팩(132)은, 피크 헤드(78)가 샘플링 목적을 위해 다이스를 더 증착하도록 프로그램화되는 증착구역(deposition zone)을 제공하는 역할을 한다. 일단 증착되기만 하면, 겔 팩(132)은 다이 플레이트(126)로부터 간단히 제거될 수 있다.

겔 팩(114)은 지지 조립체(26) 상에 위치됨으로써, 일단 다이가 웨이퍼로부터 들어 올려지기만 하면, 진공 플레이트(124)가 피크 헤드(78)로부터 다이를 받을 수 있는 위치로 셔틀(118)을 이동시킬 수 있다. 갠트리 빔(114)은, 아래에 설명하는 다이 배치 조립체(22)에 의해 진공 플레이트(124)로부터 다이를 들어올릴 수 있는 위치로 셔틀(118)을 이동시킬 수 있도록 위치되어 있다.

다이 배치 조립체(22)

다이 배치 조립체(22)(도 16)는 셔틀(118)로부터 다이를 받아서, 아래에 설명하는 클램프 조립체(146)에 클램핑되는 액정폴리머(liquid crystal polymer, LCP) 캐리어 또는 부조립체(sub-assembly)(10) 상의 원하는 위치에 그 다이를 배치하여 접합시키도록 구성되어 있다.

다이 배치 조립체(22)는 조립장치(16)의 지지 플랫폼 또는 광학 테이블(26) 상에 장착되는 프레임(138)을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 프레임(138)은 화강암으로 이루어져 있다. 프레임(138)은 도시한 바와 같이, 베드부(bed portion)(140)와 기립부(upright portion)(134)를 갖는다. 스페이서(136)는 베드부(140) 상에 위치된다. 교차형 롤러 조립체(cross roller assembly)(142)는 스페이서(136) 상에 장착되어 있다. 이 롤러 조립체(142)는 캐리어(10)가 로딩되는 로딩위치(도 16에 도시함)와 다이스가 캐리어(10) 위에 높여지는 배치위치(도 17에 도시함) 사이에서 구르도록 구성되어 있다. 클램프 플레이트(144)는 도 16에 도시한 축들에 의해 표시한 바와 같이 X축을 따라 변위 가능하게 되도록 교차형 롤러 조립체(142) 상에 장착되어 있다. 캐리어 클램프 또는 클램프 조립체(146)(아래에 설명함)는 다이스의 접합을 위해 LCP 캐리어(10)를 적당한 위치에 클램핑하도록 클램프 플레이트(144) 상에 장착되어 있다.

다이 배치 조립체(22)는 베드부(140) 상에 배열되어 브래킷(121)을 통해 조립장치(16)(도 3)의 하우징 프레임(24)에 장착되는 캐리어 로딩 도어(carrier loading door)(32)를 포함함으로써, 캐리어(10)가 클램프(146) 위에 로딩되게 할 수 있다. 배치 헤드 조립체(160)는 도시한 바와 같이, 장착용 플레이트(162) 상에 장착되어 있다. 장착용 플레이트(162)는 기립부(134)에 고정되어 있다. 배치 헤드 조립체(160)는 셔틀(118)로부터 다이를 들어올려 캐리어(10)에 위치시키도록 구성되어 있다. 다이 배치 조립체(22)는 또한 클램프(146)에 지지되어 있는 캐리어(10)에 다이들을 접합하는 것을 용이하게 하기 위해 에어 히터 조립체(air heater assembly)(164)(아래에 설명함)를 포함한다. 배치 헤드 조립체(160)는 배치용 카메라와 그 관련된 광학부(166)와 함께 배치 헤드(168)를 포함한다.

배치 헤드(168)

도 18 및 도 19는 배치 헤드(168)의 상세도이다. 배치 헤드(168)는 배치 헤드 장착용 블록 조립체(123)를 포함한다. 배치 헤드 장착용 블록 조립체(123)는 장착용 플레이트(162)를 통해 프레임(138)의 기립부(134)에 고정되어 있다.

Z축 스테이지(125)는 Z축을 따른 배치를 위해 제한되도록 블록 조립체(123) 상에 장착된다. 그 목적을 위해, Z축 스테퍼 모터(182)는 브래킷 조립체(133)를 통해 블록 조립체(123)에 고정되어 있다. Z축 스테퍼 모터(182)는 블록 조립체(123)에 대하여 Z축을 따라 Z축 스테이지를 밀어내도록 Z축 스테이지(125)와 작동 가능하게 결합되는 푸쉬로드(pushrod)(135)를 갖는다. Z축 스테퍼 모터(182)는 적합한 제어기를 통해 PLC(38)의 제어하에 작동된다.

Y축 스테이지(127)는 Y축(즉, 작동 가능하게 수직으로)을 따른 배치를 위해 제한되도록 Z축 스테이지(125) 상에 장착된다. 그 목적을 위해, Y축 스테퍼 모터(180)는 브래킷 조립체(137)를 통해 Z축 스테이지(125)에 고정되어 있다. 푸쉬 브래킷(139)은 Y축 스테이지(127)에 고정되며 압축 스프링(143)을 통해 Y축 스테퍼 모터(180)의 푸쉬로드(141)와 결합되어 있다. 리니어 엔코더(145)는 도시한 바와 같이, Z축 스테이지(125) 상에 장착되어 있다. 스케일 테이프(147)는 PLC(38)에 연결되는 리니어 엔코더(145)에 의해 판독되어 Y축을 따라 위치 피드백을 제공하도록 Y축 스테이지(127)에 고정되어 있다.

다음으로, X축 스테이지(129)는 X축을 따른 배치를 위해 제한되도록 Y축 스테이지(127) 상에 장착되어 있다. 그 목적을 위해, 조절용 블록(adjustment block)(149)은 Y축 스테이지(127)에 고정되어 있다. 한 쌍의 X축 마이크로미터 구동부(176)는 조절용 블록(149)에 고정되어 있고 X축을 따라 Y축 스테이지(127)에 대한 X축 스테이지(129)의 조절을 제공하기 위해 X축 스테이지(129)와 결합되어 있다. 마이크로미터 구동부(176)는 X축 스테이지(129)의 조절 정도를 제어하기 위해 적합한 제어기를 통해 PLC(38)에 연결되어 있다.

커넥터 블록(151)은 X축 스테이지(129)에 고정되어 있다. 다음으로, T-플렉스 고정구(T-flex fixture)일 수 있는 가요성 고정구(flexible fixture)(172)는 커넥터 블록(151)에 연결되어 있다. 이 고정구(172)는, 다이 플레이서 헤드(170)가 고정구(172)로부터 부분적으로 뻗도록 다이 플레이서 헤드(170)를 수용하기 위한 오목부를 형성하고 있다. 고정구(172)로부터의 다이 플레이서 헤드(170)의 부분적인 신장(partial extension)은, 헤드(170)의 일부가 아래에 설명하는 클램프(146)의 리테이닝 플레이트(retaining plate)(150)들 사이에 수용될 수 있을 정도이다.

다이 플레이서 헤드(170)는 세라믹재이며, PLC(38)의 제어하에 진공 펌프에 연결되는 진공 튜브(186)와 유체 연통하여 있는 개구(153)를 형성한다. 다이 플레이서 헤드(170)는 진공 플레이트(76) 상에 작동 가능하게 지지되어 있는 웨이퍼(6)로부터 다이를 수용하도록 형상화되고 치수화되어 있다. 그때에, PLC(38)는 적합한 제어기를 통해, 진공 플레이트(76)에서 인가된 진공을 제거하여, 튜브(186)를 통해 플레이서 헤드(170)에서 진공을 인가하도록 작동함으로써, 다이가 헤드(170)에 의해 적당한 위치에 지지된다.

에어 히터 튜브(155)들은 에어 히터 조립체(164)의 히터 밸브 조립체(602)의 온풍 공급 노즐(hot air supply nozzle)(600)에 연결되어 있다(도 20). 에어 히터 튜브(155)는, 다이가 캐리어(10) 상의 라미네이트 필름(lamination film)에 접합될 수 있을 정도로 다이 플레이서 헤드(170)를 가열하기 위해 다이 플레이서 헤드(170)에 연결되어 있다.

각도 모터(angular motor)(161)는 또한 X축 스테이지(129)를 통해 장착되고 커넥터 블록(151)에 고정된다. 적합한 제어기를 통해 PLC(38)에 의해 각도 모터(161)를 구동시키면, 다이스 플레이서(170)가 Y축을 중심으로 각도 선회(angular povoting)된다. 또한 모터(161)의 압박(urging)에 대해 플레이서(170)의 각운동을 편향(bias)시켜 부드러운 작동을 확보하기 위해 도시한 바와 같이, X축 스테이지(129)에 고정되는 각운동 스프링(angular movement spring)(131)이 또한 제공되어 있다.

이와 같이, PLC(38)는, 클램프(146)의 삽입부(insert)(152)가 클램프(146)에 정확히 위치될 때, 헤드(170)를 라미네이트 필름(12)에 지지되게 위치시켜 가열하여 그 라미네이트 필름(12)에 다이스를 접합할 수 있도록 프로그램화될 수 있다.

에어 히터 조립체(164)

에어 히터 조립체(164)는 클램프(146)에 지지되는 캐리어(10) 위로 가열 공기를 향하게 하도록 교차형 롤러 조립체(142) 상에 장착되어 있다. 이는 캐리어(10) 상의 열경화성 라미나 필름(12)에 다이를 접합시키는 것을 용이하게 하는 역할을 한다. 에어 히터 조립체(164)는 도 20에 더 상세히 도시되어 있다. 에어 히터 조립체(164)는 히터 장착 플레이트(604)를 포함한다(도 20). 에어 처리 히터(606)는 장착 플레이트(604) 상에 장착되어 있다. 에어 처리 히터(606)는 전기 박스(614)(도 16)로부터 608에서 전력공급을 받는다. 에어 처리 히터(606)는 도시한 바와 같이, 일단에 냉풍 공급부(610)를 갖도록 기다랗게 되어 있다.

히터 밸브 조립체(602)는 냉풍 공급부(610)로부터 타단에 에어 처리 히터(606) 상에 장착되어 있다. 열전대(612)는 PLC(38)에 신호를 공급하여 전기 박스(614)(도 16)를 통해 히터 밸브 조립체(602)의 제어를 용이하게 하도록 히터 밸브 조립체(602)에 위치되어 있다. 온풍 공급 노즐(600)과 온풍 전환 튜브(hot air divert tube)(616)는 히터 밸브 조립체(602)에 연결되어 있다.

공압 액츄에이터(pneumatic actuator)(618)는 연결봉(620)을 통해 히터 밸브 조립체(602)의 작동을 제어하기 위해 히터 장착 플레이트(604) 상에 장착되어 있다. 공압 액츄에이터(618)는 히터 밸브 조립체(602)로부터 온풍의 배출을 제어하기 위해, 아래에 설명하는 적합한 제어기를 통해 PLC(38)에 작동 가능하게 연결되어 있다.

배치 카메라 및 광학 조립체(166)

배치 카메라 및 광학 조립체(166)는, 다이스를 배치하기 전에 PC(34)가 헤드(170)를 캐리어(10) 상에 정확히 위치시킬 수 있도록 해준다.

카메라 및 광학 조립체(166)는 화강암 프레임(138)의 기립부(134) 상의 장착용 플레이트(162)에 고정되는 광학 조립체 브래킷(optics assembly bracket)(622)(도 16) 및 카메라 상에 장착되어 있다. 카메라 및 광학 조립체(166)는 도 12에 도시된 상술한 웨이퍼 카메라 및 광학부(82)와 유사하다. 조립체(166)의 구성요소를 참조할 때 동일한 참조부호를 이용함은 당연하다.

각각의 카메라(102)는 터치 패널 PC(34)에 연결되어 있으므로, 클램프(146)와 캐리어(10)의 일부 이미지가 오퍼레이터에게 표시될 수 있다. 터치 패널 PC(34)는, 그 PC(34)가 라미네이트 필름의 잉크 출구(14)를 확인하자마자 PLC(38)와 통신되도록 프로그램화되어 있다. 잉크 출구(14)를 확인하면, PC(34)가 PLC(38)를 제어할 수 있게 됨으로써 캐리어 기점(fiducial)(15)(도 2)과 잉크 출구(14)가 배치 기점으로서 작용한다. 그래서, PC(34)는 상술한 바와 같이 캐리어(10)의 라미네이트 필름(12)에 접합될 다이에 대한 정확한 배치를 결정할 수 있다.

각각의 다이(8)는 카메라(102)에 의해 비추어질 수 있는 각 단부에 기점을 갖는다. 한 쌍의 카메라(102)는 기점을 "보는(see)"데 사용되므로, PC(34)는 서로에 대하여 각각의 다이스의 기점의 좌표를 결정할 수 있다. 이에 따라 헤드(170)를 조절하면, 각각의 다이스가 서로 정렬하여 캐리어(10) 상에 배치되는 것을 확보할 수 있다.

클램프 조립체

클램프 조립체(146)는 도 21 및 도 22에 더 상세히 도시되어 있다. 기판 클램프(146)는 공압(空壓)적으로 작동된다. 이 클램프는 캐리어(10)를 수용하는 기다란 클램프 몸체(138)를 포함한다. 캐리어(10)는 삽입부(152)를 정확히 위치시키는 것을 확보하기 위해 위치결정 도웰(location dowel)(157)을 이용하여 삽입부(152) 상에 장착된다.

클램프 조립체(146)는 상기 몸체(148)의 일단부에 삽입 멈춤부(insert stop)(156)를 포함한다. 근접스위치(159)는, 삽입부(152)가 멈춤부(156)에 도달할 때 PLC(38)에 의해 수신될 수 있는 신호를 생성하기 위해 멈춤부(156) 상에 장착되어 있다.

다이아프램(diaphragm)(625)은 몸체(148)에 위치되며 공기도관(air conduit)을 통해 공급되는 공기에 의해 리테이닝 플레이트를 향하는 방향과 그로부터 떨어지는 방향으로 변위 가능하다. 다이아프램(625)과 삽입부(152)는, 삽입부(152)가 몸체(148) 내에 수용될 때, 다이아프램(625)이 집적회로의 배치를 위해 필요한 공간을 마련하는 간극(gap)(624)을 갖는 리테이닝 플레이트(150)에 대해 캐리어(10)를 압박하도록 작동될 수 있게 구성되어 있다. 그래서, PLC(38)의 제어하에, 삽입부(152)가 몸체(148) 내에 삽입될 때, 공기 공급이 공압 플레이트(pneumatic plate)에 대해 캐리어(10)를 압박하기 위해 다이아프램(155)에 공압 피팅(pneumatic fitting)(158)을 통해 공급될 수 있으므로, 캐리어(10)가 집적회로(8)의 배치 중에 적당한 위치에 유지된다. 핸들(handle) 또는 노브(knob)(154)는 캐리어(10)를 클램핑하기 전에 클램프 플레이트(150)들 사이의 위치로 캐리어(10)의 조작을 용이하게 하기 위해 삽입부(152)에 고정된다.

프로세스

일반적으로, 조립장치(16)에 의해 실시되는 프로세스(process)는 다음과 같이 요약될 수 있다.

삽입부(152) 상에 장착되는 캐리어(10)는 상술한 바와 같이 일련번호에 대해 스캐닝(scanning)되고, 그 다음으로 클램프(146)에 로딩됨으로써 라미네이트 필름(12)에 의해 규정되는 부착면은 실질적으로 평탄하다.

캐리어(10)는, 카메라 및 광학 조립체(166)를 PC(34)와 함께 사용하여 캐리어 표면 상의 기점에 위치를 정해 그 캐리어 표면 상에 배치될 제1 다이(8)에 대한 참고사항을 제공하는 곳으로 캐리어(10)와 함께 이동된다.

웨이퍼(6)는 스캐닝되어 진공 및 히터 플레이트 조립체(76) 위에 로딩된다. 조립장치(16)는 실제 다이스와 그 위치를 결정하여 캐리어(10) 상의 라미네이트 필름(12)에 부착되도록 웨이퍼(6)와 연관된 웨이퍼 맵 또는 입력 명령 파일을 사용한다.

일단 다이(8)가 웨이퍼(6)로부터 해제(release)되면, 다이(8)는 다이 배치 위치로 이송되고, 정렬되어 라미네이트 필름에 부착된다. 이를 행하는 방법은 적절한 구성요소와 관련하여 위에 설명되어 있다.

일단 다이(8)가 정렬되면, 다이(8)는 라미네이트 필름(12)과 접촉하는 상태로 하강되어 설정된 압력이 인가된다.

일단 라미네이트 필름(12)과 접촉하게 되면, 다이(8)를 라미네이트 필름, 일반적으로 열경화 필름에 부착하기 위해 다이(8)를 소정의 기간동안 가열한다.

이러한 단계는 PC(34)의 감독하에 여러 제어기를 이용하여 PLC(38)에 의해 제어되는 여러 구성요소에 의해 실시된다.

상술한 여러 구성요소가 이러한 단계를 실시하는 방법을 설명하기 위해서는, 초기에 도 23에 도시한 바와 같이 고레벨 데이터의 흐름도를 참조하는 것이 필요하다. 도 23에 도시한 도면은 캐리어 상에 프린트 집적회로를 조립하기 위한 프린트헤드 조립 기계 또는 조립장치의 작동을 제어하기 위해 본 발명에 따른 방법 또는 프로세스 및 시스템을 나타낸 것이다.

본 실시형태에 있어서, 이러한 시스템은 일반적으로 참조숫자 630으로 표시된다. 이 시스템(630)은 제조실행시스템(Manufacturing Execution Ststem, MES) 서버(632)와 조립장치에 대한 프린트헤드 조립 기계(printhead assembly machine, PAM) 응용 프로그램을 실행하는 산업용 컴퓨터(634)를 포함한다. MES 서버(632)와 산업용 컴퓨터(634)는 총괄하여 원격감시시스템이라고 한다.

본 실시형태에 있어서, MES 서버(632)는 조립장치(16)의 PLC(38)에 상술한 웨이퍼 맵과 작동 명령을 제공한다. 산업용 컴퓨터(634)(PC(34)와 동등)는 PLC(38)의 이더넷 모듈(Etherner module)을 통해 데이터를 수신한다. 이 데이터는 일반적으로 상술한 각 액츄에이터 또는 구동부의 위치 또는 축 좌표, 태스크 응답(task response), 프로세스 변수 등을 포함한다. 또한, PLC(38)는 도시한 바와 같이, 산업용 컴퓨터(634)에 실행할 상태기계(state machine) 태스크를 전송한다.

PLC(38)에 의해 컴퓨터(634)에 전송된 데이터는 웨이퍼(6)로부터 손실되는 다이스의 개수, 다이스의 배치 정도, 각 웨이퍼의 스캐닝된 고유번호, 다이와 캐리어 기점의 위치, 시작과 중지 사이클 시간, 오퍼레이터 식별, 캐리어 바코드, 사용되는 부품의 상태 등을 포함할 수 있다.

산업용 컴퓨터(634)와 MES 서버(632)는 일반적으로 TCP-IP를 통해 조립장치(16)의 작동에 관련되는 명령과 데이터를 교환한다. 다음으로, MES 서버(632)는, 로딩된 웨이퍼 상의 다이스가 어느 쪽의 캐리어 상에 장착되는지를 나타내는 웨이퍼 맵, 프로세스 변수 등에 관한 정보를 PLC(38)에 제공한다.

나타낸 바와 같이, PLC(38)는 적절한 소프트웨어 명령을 통해, 조립장치(16)의 작동을 제어하기 위해 필요한 다수의 상태기계를 규정하도록 구성되어 있다. 이 PLC(38)는 다이스 배치 조립체(22)의 작동을 제어하는 배치상태기계(place state machine)(636), 셔틀 이송 조립체(20)를 제어하는 이송상태기계(transfer state machine)(638), 및 다이 픽킹 조립체(18)를 제어하는 피크상태기계(pick state machine)(640)를 규정한다. PLC(38)는 또한 다른 구성요소들에 대하여 상술한 그리고 총괄적으로 637로 표시되는 관련된 액츄에이터와 구동부의 제어를 담당하는 운동제어 상태기계 어레이(motion control state machine array)(644)를 규정한다. 조립장치(16)의 작동의 안전성과 감독을 담당하는 감독 상태기계(supervisory state machine)(642) 또한 도시되어 있다.

도 24는 조립장치(16)의 제어시에 PC(34), PLC(38), 오퍼레이터 및/또는 원격감시시스템 또는 RMS(408로 표시)의 제어하에 상술한 여러 구성요소에 의해 실시되는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법 또는 프로세스에 대한 전체 개요의 흐름도를 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이, RMS(408)는 MES(632)와 산업용 컴퓨터(634)를 포함한다. 상기한 단계들 중 일부는 PC(34), PLC(38) 및 RMS(408)에 의해 자동적으로 실시되는 반면, 나머지 단계는 오퍼레이터로부터의 입력을 필요로 함을 알 수 있다.

특정의 방법 단계를 나타내는 참조숫자가 첨부한 도면에서 그러한 참조숫자로 표시되는 각각의 블록을 참조한 것임을 알 수 있다. 그 것으로서, 본 발명에 포함되는 방법은 이러한 방식에 관련된 특정의 방법 단계에 한정되거나 구속되지 않는다. 숙련자라면, 이러한 단계들 중 일부를 제외하거나 추가 단계를 포함할 수 있는 본 발명 하에서 또 다른 방법이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

다이 픽킹 조립체(18), 다이 이송기구(20) 및 다이 배치 조립체(20)를 갖는 조립장치(16)에 대한 일반적인 단계들이 나타내져 있다. 원격감시시스템(408)은 상술한 바와 같이 PLC(38)과 신호 통신할 수 있게 배치되어 조립장치(16)의 작동 상태의 원격감시와 제어를 가능하게 한다. RMS(408)는 웨이퍼와 캐리어의 트랙을 보존할 뿐만 아니라 어느 쪽의 다이가 어느 쪽의 캐리어 상에 배치되는지도 보존할 수 있다. RMS는 캐리어(10)의 조립체에 대한 품질과 보증 제어시에 중대한 역할을 한다.

도시한 바와 같이, 프로세스는 웨이퍼 로딩 단계(398), 캐리어 로딩 단계(412), 다이 부착 단계(424), 및 처리된 캐리어 제거 단계(436)를 포함한다.

웨이퍼 로딩 단계(398)는 웨이퍼가 저장되어 있는 클린 카세트(clean cassette)로부터 웨이퍼를 제거하는 단계(블록 400), 조립장치(16)에 웨이퍼를 로딩하는 단계(블록 402), 및 PLC(38)가 웨이퍼 바코드를 판독하는 단계(블록 404)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도시한 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼 매핑 스킴(wafer mapping scheme)은 일반적으로 웨이퍼(6) 상의 집적회로의 픽킹 정도와 위치를 제공한다. 다음으로, 웨이퍼(6)는 웨이퍼 히팅 및 진공 플레이트(76) 위에 놓여진다.

캐리어 로딩 단계(412)는 트레이로부터 캐리어(10)를 제거하고(블록 414) 그 후에 캐리어(10)의 바코드가 PLC(38)에 의해 스캐닝되어 원격감시시스템(408)에 전송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도시한 본 실시형태에 있어서, 캐리어(10)는 블록들 중 일부에 나타내진 바와 같이 액정 폴리머(LCP) 기판으로 이루어져 있다. 원격감시시스템(408)은, PLC가 캐리어 위에 다이를 조립할 것을 명령받기 전에 캐리어가 그 위에서 사전에 실시되는 품질 제어시험을 통과하였는지의 여부를 점검한다. 만약 캐리어가 이러한 시험을 통과하여(블록 418) 충분한 품질을 가진다면, 오퍼레이터는 라미나(lamina)(14)를 피복하는 보호용 라이너(protective liner)를 제거하고(블록 420) 조립장치(16)에 캐리어를 로딩한다(블록 422).

다이 부착 프로세스(424)는 조립장치를 초기화하고(블록 426), 이어서 원격감시시스템(408)으로부터 웨이퍼 매핑 스킴에 따라 다이들을 위치시키도록 웨이퍼를 스캐닝한다(블록 428). 다음으로, 다이들을 웨이퍼로부터 집어 내서(블록 430) 배치 조립체(22)로 이송하고, 여기서 다이들을 캐리어에 접합한다(블록 432). 픽킹 및 배치 단계는, 캐리어가 웨이퍼 맵에 의해 지정되는 필요한 다이의 수를 포함할 때까지(블록 434) 반복한다.

처리된 캐리어 제거 단계(436)는 프린트헤드를 규정하는 집적회로를 갖는 완성된 캐리어를 스캐닝하여 블록 440에서 품질 보고를 원격감지시스템에 전송하는 단계를 포함한다. 다음으로, 캐리어(10)를 언로딩(unloading) 위치로 이동하고(블록 442), 여기서 오퍼레이터는 444에서 조립장치(16)로부터 캐리어를 제거하여 시각적으로 검사한다. 다음으로, 프린트헤드를 갖는 완성된 캐리어(10)를 블록 446에서 트레이(tray) 위에 놓는다.

도 25는 웨이퍼(6)로부터 다이들을 집어낼 때 다이 픽킹 조립체(18)의 작동 중에 실시되는 특정 단계들을 나타낸 것이다. 이 방법은 일반적으로 블록 200으로 표시된 바와 같이 오퍼레이터가 웨이퍼(6)를 조립장치(16)에 로딩시키는 상태로 시작된다. 웨이퍼(6)는 상술한 웨이퍼 위치결정 조립체(48) 상에 위치된다.

조립장치(16)를 초기화하여(블록 202) 블록 204에서 웨이퍼 바코드를 스캐닝하도록 PLC(38)의 제어하에 스크라이브 판독기(scribe reader)를 사용한다. PLC(38)는, 결정 블록 206에서 결정되는 바와 같이 바코드의 스캐닝이 성공하지 못하면 PLC(38)가 조립장치(16)의 웨이퍼 로딩 도어를 잠금해제함으로써(블록 208) 오퍼레이터가 조립체(48) 상의 웨이퍼를 제거 및/또는 재위치할 수 있도록(블록 210) 구성되어 있다. PC(34)는 웨이퍼 카메라 및 광학부(82)를 제어하여 웨이퍼 상에 마킹(marking)된 출발점 또는 데이텀(datum)을 점검하도록(블록 212) 구성되며, 이 출발점 또는 데이텀은 각각의 다이를 웨이퍼(6)에 위치시키기 위해 PLC(38)에 의해 사용되는 웨이퍼 기판 매핑 스킴에 대한 기준점으로서 사용된다.

일단 카메라 및 광학부(82)가 214에서 초점이 맞추어지만 하면, PLC(38)는 히터(90)와 함께 구동부(98)와 스테이지(92)의 위치에 대해 다이 픽커(81)를 점검한다(블록 216). 다이 픽커(81)가 그 점검을 하지 못하면, 조립장치(16)는 다시 초기화되어 오퍼레이터에게 경고를 발할 수 있을 것이다. 다이 픽커(81)가 그 점검을 통과하면, 다이 픽커(81)를 들어 올려(블록 218) 매핑 스킹으로 표시된 기준점으로 이동시킨다(블록 220). PLC(38)는 카메라 및 광학부(82)를 사용하여 웨이퍼(6) 상에 기준점을 찾아낸다(블록 222). PLC가 기준점을 위치시킬 수 없으면, 웨이퍼 로딩 도어를 잠금 해제함으로써 웨이퍼(6)에 접근하게 한다.

광학부(82)가 웨이퍼를 점검하여(블록 224) 매핑 스킴으로부터 PLC가 집어 올려질 다이의 좌표를 요청한다(블록 226). 이러한 두 단계 중 어느 한 단계라도 실패하면, 도시한 바와 같이 웨이퍼 접근 도어가 잠금 해제된다. 좌표가 제공되면, 다이 픽커(81)를 정확한 위치로 이동하여(블록 228), 또 다른 좌표를 다시 요청한다. 일단 다이 픽커(81)가 적당한 위치에 있기만 하면, 피크 표면(pick surface)(86)을 내려 놓아(블록 230) 다이와 접촉시키고 웨이퍼를 히터(9)로 가열함으로써(블록 232) 웨이퍼(6)에 다이를 지지시키는 접착제를 느슨하게 한다. 다음으로, 상술한 바와 같이 피크 표면(86)을 통해 확립된 진공에 의해 다이를 파지하고(블록 234), 다이 픽커를 들어올려 웨이퍼(6)로부터 다이를 제거한다.

다음으로, 다이 픽킹 조립체(18)는 다이 이송기구(20)를 대기시켜(블록 240) 위치 조정을 하고, 그 후에 다이를 셔틀(118)쪽으로 하강시켜(블록 242) 진공을 해제함으로써 다이를 해제시킨다(블록 244). 다이 픽커를 다시 들어올리고(블록 246) 웨이퍼로부터 추가적인 다이를 집어올려야 하는 경우(결정 블록 248), 도시한 바와 같이 그 과정을 반복한다. 매핑 스킴이 또 다른 다이를 집어낼 필요가 없으면, 다이 픽커는 조립장치(16)로 로딩될 새로운 웨이퍼에 대한 대기위치로 복귀된다(블록 250).

도 26은 다이 이송기구에 의해 실시되는 방법의 일 실시형태를 나타낸 것이다. 상기한 다이 픽킹 조립체와 마찬가지로, 이 프로세스는 상기 기구(20)의 초기화로 시작된다(블록 260). 셔틀(118)은, 픽커가 셔틀(118) 위의 위치로 이동될 때까지(블록 264) 다이 픽커(81)를 대기시킨다(블록 262). 일단 다이 픽커(81)가 적당한 위치에 있기만 하면, 셔틀(118) 상의 진공 플레이트(124)는 다이스를 수용하여 진공을 확립함으로써 그 다이스를 파지한다(블록 266). 셔틀(118)은 들어올릴 피크 헤드를 대기시키고(블록 268), 그 후에 갠트리 빔(114)을 따라 다이 배치 조립체(22)로 이송한다(블록 270).

배치 헤드 조립체(160)는 다이 플레이서(170)를 포함한다. 셔틀(118)은 그 위치로 이동하기 위해 플레이서(170)를 대기시키고(블록 272 및 블록 274), 그 후에 진공 플레이트는 파지한 다이스를 해제시켜(블록 276) 제자리에 있게 함으로써(블록 278) 픽커(170)가 그 다이스를 집어 올릴 수 있다. 픽커(170)가 다이스를 제거하였을 때, 셔틀은 다이 픽킹 조립체(18)로 뒤로 이동하여 상기한 프로세스를 반복한다(블록 280).

도 27은 다이 배치 조립체(22)에 의해 실시되는 작업(task)에 대한 방법 단계들의 일 실시형태를 나타낸 것이다. 이 프로세스는 또한 조립체(22)를 초기화함으로써 시작되고(블록 300), 그 후에 캐리어(10)는 캐리어 로딩 도어(119)를 통해 클램프(146)로 로딩되어(블록 302) 클램프(146)에 클램핑된다(블록 304). 다음으로, 캐리어(10)는 블록 306에서 교차형 롤러 스테이지(cross roller stage)(142)에 의해 기준위치로 이동된다. 배치 카메라 및 광학부(166)는 그 위에 다이들을 정렬시키기 위해 기준 인디케이터(fiducial indicator)(15)에 대해 캐리어(10)를 스캐닝한다. 기점을 알게 되면(결정 블록 308), 스테이지(142)는 캐리어(10)를 언로딩 위치로 이동시킨다(블록 312).

기점을 알 수 없으면, 스테이지(142)는 캐리어(10)를 배치위치로 이동시키고(블록 310), 여기서 배치 조립체(160)는 다이들을 캐리어(10) 위에 배치할 수 있다. 배치 헤드(168)는 상술한 바와 같이 웨이퍼로부터 집어낸 다이스를 전달하기 위해 셔틀(118)을 대기시킨다(블록 314). 일단 셔틀이 제자리에 있기만 하면, 배치 헤드(168)는 하강한다(블록 316). 다이스가 정확히 위치되면(결정 블록 318), 다이스 플레이서(170)는 하강하여(블록 320) 다이스를 파지한다(블록 322). 그렇지 않으면, 배치 조립체(160)는 배치 위치로 뒤로 이동된다.

일단 다이스가 파지되었다면, 다이스 플레이서(170)를 들어올리고(블록 324) 클린 픽업(clean pick-up)을 위해 이송 셔틀(118)을 점검하여(블록 326) 그 이송 셔틀(118)을 다이 픽킹 조립체(18)로 뒤로 이동시킨다(블록 328). 다이스 플레이서는 캐리어(10) 위의 배치 위치로 이동되고(블록 330) PC(34)는 카메라 및 광학부(160)를 통해 파지된 다이스를 캐리어(10)와 정렬시킨다(블록 332). 다음으로, 다이 플레이서 헤드(170)는 클램프(146)의 갭(159)을 통해 캐리어(10) 위에 다이스를 배치한다. 에어 히터 조립체(164)는 다이스를 열경화성 라미나(14)에 고착하기 위해 다이스와 캐리어를 가열하고(블록 338), 그 후에 다이스를 냉각시키도록 한다(블록 340).

다음으로, 배치 헤드(168)를 들어올려(블록 344) 다음의 다이스 배치를 위해이동(블록 346)하기 전에, 배치 카메라 및 광학부(166)에 의해 PC(34)가 캐리어 상의 다이스의 배치를 점검한다(블록 342).

일단 헤드(168)를 경로 밖으로 이동시키면(블록 346), PLC(38)는 다이스의 최종 위치를 점검하여(블록 348) 캐리어(10)를 언로딩 위치로 이동시킬 수 있고(블록 350), 여기서 오퍼레이터는 캐리어를 클램프 해제시켜(블록 352), 또 다른 캐리어를 로딩하기 전에(블록 354) 조립장치(16)의 하우징(24)으로부터 캐리어를 제거한다.

오퍼레이터 인터페이스

도 28은 도 3의 조립장치(16)의 좌측 부분을 개략적으로 나타낸 것으로, 오퍼레이터 인터페이스를 더 상세히 나타내고 있다. 인터페이스는 터치 패널 PC(34)와 제어 버튼 콘솔(control button console)(36)을 포함한다. 또한 도시된 것은, 경고 비콘(waring beacon)(464)(도 3에서 참조숫자 35)과 비상 정지 버튼(460, 462)이다. 버튼(460)은 오퍼레이터용 비상 정지 버튼인 반면, 버튼(462)은 유지보수용 비상 정지 버튼이다. 캐리어 로딩 도어(119)는 도시한 바와 같이, 조립장치(16)의 인클로져(24)의 정면 패널(461)에 위치된다. 다이스 배치 조립체(22)의 화강암 프레임은 클램프 플레이트(144)와 클램프(146)과 함께 로딩 도어(119)를 통해 보여질 수 있다.

전기부품

도 29는 개방 위치에서 조립장치(16)(도 3)의 후방에 있는 전기 인클로져(electrical enclosure)(44)를 나타낸 것이다. 조립장치의 제어시스템은 모듈 형태의 FX2N-2LC 온도제어블록(646)(도 33) 형태의 팽창블록(expansion block)을 갖는 FX3U-64M PLC유닛(645)인 PLC(38)와, FX3U-ENET 이더넷 인터페이스 모듈(647), FX0N-3A 아날로그 I/O 특정 기능 블록 또는 모듈(648), 및 FA2N-32CAN 계측 제어기 통신망(controller area network, CAN) 직렬 버스 인터페이스 모듈(649)을 포함한다.

PLC(38)는 도 32에 도시한 바와 같이 이더넷 스위치(650)를 갖는 PC(34)에 접속되어 있다. PLC(38)는, 그 PLC(38)가 다이 픽킹 조립체(18), 이송기구(20) 및 다이스 배치 조립체(22)의 작동을 제어할 수 있도록 PC(34)로부터 프로그램화된 명령을 수신한다.

라이팅 제어기(lighting controller)(470)(도 29)는 카메라 및 광학부(82, 166)의 LEd 어댑터(108)를 제어하도록 포함되어 있다. 제어기(470)는 Gardasoft PP610 라이팅 제어기이다. 또한 포함되는 것은, 상술한 바와 같이 조립장치(16)의 적절한 부품들 안에 웨이퍼와 다이들을 고착하기 위해 요구되는 다양한 진공을 제공하기 위한 진공펌프(472)이다. 이 진공펌프(472)는 브러쉬 건식 로터리 베인형 펌프(Brusch dry-running rotary vane type pump)이다.

각각의 부품이 트렁킹(trunking)(474) 내에 수용되는 전기 및/또는 공압 접속부를 통해 접속되어 있음을 알 수 있을 것이다. 레일(473)은 인클로져(44) 내에 수용되는 다른 부품들에 대한 장착 위치를 제공한다. 그에 따라, 부품들 사이의 물리적인 접속은 숙련자라면 필요로 하는 접속을 이해할 수 있는 바와 같이 개략적으로 나타내져 있다.

참조숫자 474로 총괄적으로 표시되는 모터 축 제어기는 조립장치(16)의 부품들의 상이한 모터와 구동부의 제어를 용이하게 하기 위해 PLC(38)에 접속되어 있다. 이러한 모터 제어의 더 상세한 설명은 아래에 제공된다.

전원공급부(476)는 160Volt DC를 공급하여 진공펌프(472)를 작동하도록 구성되어 있다. 전원공급부(496)는 조립장치의 릴레이와 모터 컨택터(motor contactor)에 5, 9, 15 및 24Volt 전원공급을 제공하도록 구성되어 있다.

릴레이(478)와 퓨즈(480)는 전원공급부(476)에 의해 동력을 공급받는 전기부품들에 대한 접속과 보호기능을 제공하는 반면, 릴레이(494)와 퓨즈(494)는 전원공급부(496)에 의해 동력을 공급받는 부품들에 대한 접속과 보호기능을 제공한다.

릴레이(482)는 조립장치(16)의 히터요소들을 위한 접속을 제공한다. 서로 다른 릴레이에 의해 PLC(38)가 각 부품의 활성화와 비활성을 할 수 있게 함을 알 수 있을 것이다. 또한 도시한 것은, 48Volt 전원공급부(484)와 이더넷 스위치(486)(도 32에 656으로 도시됨)이다. 회로차단기(488)는 그러한 부품들에 대한 과전류 방지를 제공한다. 모터 컨택터(490)는, PLC(38)가 조립장치의 여러 모터들을 제어할 수 있게 하기 위해 제어기(474)에 접속되어 있다. 캐리어 로딩 도어(119)와 같은 도어가 개방되는 반면 조립장치(16)가 활성화되면, 세이프티 뮤팅 제어기(safety muting controller)(498)와 도어 스위치 제어기(500)는 조립장치를 비활성화시킴으로써 안전성을 제공한다. 공압 인클로져(pneumatic enclosure)(501)는 조립장치(16)의 공압 인클로져(46)(도 3)의 일부를 형성한다.

모터 제어

도 31은 PLC(38)에 의해 실시되는 모터 제어 작업의 개략적인 개요를 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이, PLC는 MES 서버(632)와 산업용 컴퓨터(634)(또는 PC(34))를 갖는 원격감시시스템으로부터 웨이퍼 매핑 스킴과 그 관련된 작동 파라미터를 수신한다. 상술한 서로 다른 모터와 구동부는 참조숫자 474로 총괄적으로 표시되는 각 모터 축 제어기를 통해 PLC(38)에 의해 제어된다.

상술한 바와 같이, 배치 헤드(168)는 여러 액츄에이터(161, 176, 180, 182) 를 포함한다. 본 발명자는 엘모 구동부(Elmo driver)(474.1)를 갖는 아크리비스 선형모터(Akribis linear motor)(180)가 이러한 적용을 위해 적합함을 알았다. 마찬가지로, 코프레이 구동부(Copley driver)(474.2)를 갖는 자버 2상 스테퍼 모터(Zaber 2 phase stepper motor)(182)가 코프레이 구동부(474.4)를 갖는 자버 2상 스테퍼 모터(182)와 함께, 사용된다. 각도모터(161)는 또한 코프레이 구동부(474.3)를 갖는 자버 2 위상 스테퍼 모터이다.

다이 이송기구 또는 셔틀 이송기구(20)는 엘모 구동부(474.5)를 갖는 아크리비스 AC 서보모터인 선형모터(120)이다.

마찬가지로, 다이 픽킹 조립체(18)는 상술한 바와 같이 여러 액츄에이터(66, 96, 62, 60)를 포함한다. 웨이퍼 위치결정 조립체(48)는 나노모션 구동부(Nanomotion driver)(474.8)를 갖는 나노모션 피에조 캐터필러 모터(Nanomotion piezo caterpillar motor)(60, 62)에 의해 모두 작동되는 2개의 스테이지를 갖는다. 웨이퍼 회전 모터(66)는 코프레이 구동부(474.6)를 갖는 자버 2상 스테퍼 모터이며, 피크 헤드 수직 모터(96)는 코프레이 구동부(474.7)를 갖는 자버 2상 스테퍼 모터이다. 모든 구동부(474)가 구동을 위해 PLC(38)에 위치 피드백 정보를 제공함을 알 수 있을 것이다.

공압 인클로져 (46)

도 30은 조립장치의 본 실시형태에 의해 사용되는 공압 부품을 나타내는 개방 위치에서의 조립장치(16)의 공압 인클로져(501)(도 3에서의 인클로져(46)의 일부)를 나타낸 것이다. SMC AF40 계열 에어 필터(504)는 공기 공급부로부터 불순물을 여과하기 위해 메인 차단밸브(502) 바로 뒤에 사용된다. 필터(504)는 플로우트 타입(float type) 자동배수시스템(auto-drain system)을 갖는다. 조립장치(16)는 또한 공급부로부터 입자를 여과하기 위해 SMC AFM 계열 미스트 세퍼레이터(mist separator)(530)와, 이 분리기(530)를 통과할 수 있는 더 작은 입자를 여과하기 위해 SMC AFD 계열 마이크로 미스트 세퍼레이터(micro-mist separator)(532)를 포함한다. SMC AFM 계열 미스트 세퍼레이터(514)는 조립장치(16)의 공압 시스템으로부터 미세한 오일 입자를 흡수하기 위해 포함된다.

인라인 가스 필터(inline gas filter)(518)는 공압 공급부로부터 어떠한 잔류 입자도 제거하기 위해 SMC SF 계열로부터 포함된다. 필터(518)는 PTFE 멤브레인(membrane)을 포함한다. 고순도 가스 밸브(high purity valve)(520)는 여러 공압 부품과, 수분 제거를 위한 멤브레인 에어 드라이어(534)를 작동하기 위해 포함된다. 아이솔레이션 밸브(isolation valve)(502, 528)는 각각의 공압 회로를 서로 차단하기 위해 사용된다. 압력 스위치(508)는 다이 픽커, 이송 셔틀, 및 다이 배치 공압 시스템에 대한 압력을 측정하기 위해 사용된다. 솔레노이드 밸브(524)는 공압 시스템을 PLC(38)에 의해, 그리고 PLC(38)에 유량 정보를 보고하는 유량센서(flow sensor)(516)에 의해 제어하기 위해 사용된다.

안전성

제어기 또는 PLC는 손상으로부터 조립장치(16), 캐리어(10) 및 웨이퍼(6)를 보호할 뿐만 아니라 손상으로부터 오퍼레이터를 보호하기 위해 다수의 안전장치(safety feature)를 포함한다. 그에 따라, PLC(38)는 상술한 여러 부품에 의해 조립장치(16)의 작동상태를 감시하도록 구성되어 있다. 잠재적인 위험 상황이 검출되면, PLC(38)는 조립장치(16)를 비활성화시키도록 되어 있다. 위험 상황은 예기치 않은 전기 변동(electrical fluctuation), 압력 변동, 예측할 수 없는 작동 파라미터(operational parameter), PLC(38)가 조립장치(16)의 이동부 근처에 이물질의 존재를 감지하는 경우 등을 포함한다.

도 32 내지 도 37은 상술한 전기부품들의 일부 사이의 상호접속의 회로도를 나타낸 것이다. 회로도가 도시한 접속들의 일부만을 이용하여 개략적으로 설명되어 있음을 알 수 있을 것이다. 이 회로도는 부품들 간의 상호접속을 설명함에 있어서 숙련자에게 도움을 주기 위한 것이고, 완벽한 회로 설명을 제공하기 위한 것은 아니다. 회로도에 있어서, 동일한 참조숫자는 달리 표시되지 않는 한 동일한 접속을 나타낸다.

주 안전릴레이(main safety relay)(668)(도 29에서 참조숫자 492로 표시됨)는 도 35에 도시되어 있다. 릴레이(668)는 Omron G9SA-321-T 안전릴레이 유닛이며 도시한 바와 같이, 비상 정지버튼(460, 462)에 접속되어 있다. 릴레이(668)는 또한 도시한 바와 같이, 666에서 PLC(38)에 접속되어 있다.

도 36은 조립장치(16)의 안전시스템의 또 다른 부품 접속을 나타낸 것이다. 도어 뮤팅 제어기(498)는 도시한 바와 같이 도어 스위치 제어기(500)와 도어 안전스위치(670)에 접속되어 있다. 도어 스위치 제어기(500)는 도시한 바와 같이, 마그네틱 도어 스위치(672, 674, 676)와 통신하는 상태로 배치되어 있다. 조립장치의 도어 패널들 중 어떠한 것이 작동 중에 개방되면, 안전시스템은 상해 및/또는 손상을 방지하기 위해 조립장치를 자동적으로 비활성화시킨다.

컴퓨터 제어

도 32는 조립장치(16)의 광학부품을 제어할 때 PC(34)의 하나의 역할을 예시하는 제어도를 나타낸 것이다. 보여지는 바와 같이, 피크 카메라(111)와 배치 카메라(116)는 파이어와이어 접속부(firewire connection)(652)를 이용하여 PC(34)에 직접 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, PC(34)는 카메라(111, 116)의 작동을 제어하도록 구성되어 있다.

웨이퍼 스크라이브 판독기(100)는 또한 도시한 바와 같이, 적합한 USB 접속부를 이용하여 PC(34)에 접속되어 있다. PC(34)는 한 쌍의 LED 라이팅 제어기(470)(도 33)와 통신하는 RS232 통신포트(654)를 갖는다.

도 33은 라이팅 제어기(470)를 더 상세히 나타낸 것이다. 라이팅 제어기(470.1)는 카메라(111)에 의한 검출을 용이하게 하기 위해 피크 헤드(78)에 대한 LED(660)를 제어하도록 구성되어 있다. 제어기(470.1)는 또한 카메라(166)에 의한 검출을 용이하게 하기 위해 피크 헤드(170)에 대한 LED(662)를 제어하도록 구성되어 있다. 라이팅 제어기(470.2)는 배치 헤드(170)의 측면 라이팅을 위한 LED(664)를 제어하도록 구성되어 있다.

도 32는 PC(34)와 이더넷 스위치(486) 사이의 접속을 나타낸 것이다. 스위치(486)는 664에서 PLC(38)에 접속되어 있고 666에서 이더넷 네트워크에 접속되어 있다.

도 34는 모듈 형태의 FX2N-2LC 온도제어블록(646) 형태의 팽창블록을 갖는 FX3U-64M PLC유닛(645)인 PLC(38)와, FX3U-ENET 이더넷 인터페이스 모듈(647), FX0N-3A 아날로그 I/O 특정 기능 블록 또는 모듈(648), 및 FA2N-32CAN 계측 제어기 통신망(controller area network, CAN) 직렬 버스 인터페이스 모듈(649)을 포함하는 조립장치의 제어시스템을 나타낸 것이다.

도 37은 리프트 헤드(78)의 히터 카트리지(90), 에어 히터 조립체(164) 및 웨이퍼(6)의 가열을 조정하여 제어하는데 사용되는 열전대와 각각의 히터 카트리지 및 PLC(38)의 온도제어모듈(646)들 사이의 상호접속을 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이, 하나의 온도모듈(646)은 릴레이(682)와 열전대(686)를 통해 다이스 피크 헤드(78)에 대한 히터 카트리지(684)를 제어하는 것을 담당한다. 마찬가지로, 웨이퍼 지지대(63)의 온도 카트리지(690)는 온도 피드백을 제공하는 열전대(688)와 릴레이(680)를 통해 가열된다. 제2 온도모듈(646)은 릴레이(692)와 열전대(694)를 통해 다이스 배치 헤드의 히터 카트리지(698)의 제어를 담당한다.

이 분야의 숙련자라면, 상술한 실시형태들이 본 발명의 범위 내에 들어가는여러 가지의 변경을 포함할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 캐리어(carrier) 상에 프린트헤드 다이스(dice)를 조립하기 위한 조립장치(assembler)에 있어서,
   지지 조립체(support assembly);
   상기 지지 조립체 상에 배열되고, 프린트헤드 다이스를 포함하는 웨이퍼를 유지(retain)하여 위치시키도록 구성되는 웨이퍼 위치결정 조립체(wafer positioning assembly);
   상기 지지 조립체 상에 배열되고, 사전 선택된(pre-selected) 다이(die)를 웨이퍼로부터 집어내도록 구성되는 다이 픽킹 조립체(die picking assembly);
   상기 지지 조립체 상에 배열되고, 사전 선택된 다이를 수용함과 함께 상기 캐리어 상에 상기 다이를 배치하도록 구성되는 다이 배치 조립체(die placement assembly);
   상기 지지 조립체 상에 배열되고, 상기 다이 픽킹 조립체로부터 상기 다이를 상기 다이 배치 조립체로 이송하도록 구성되는 다이 이송기구(die conveyance mechanism);
   상기 웨이퍼 위치결정 조립체, 다이 픽킹 조립체, 다이 배치 조립체 및 다이 이송 조립체와 작동 가능하게 결합하여 그 작동을 제어하는 제어시스템(control system); 을 포함하고,
   상기 웨이퍼 위치결정 조립체는, 베이스 부재(base member)와 상기 베이스 부재 상에 장착되는 제1 및 제2 스테이지(stage)를 포함하되, 상기 제1 스테이지는 상기 베이스 부재와 상기 제2 스테이지 사이에 개재됨과 함께 제1 리니어 축(linear axis)을 따라 상기 베이스 부재에 대하여 변위(displacement) 가능하고, 상기 제2 스테이지는 상기 제1 리니어 축에 직교하는 제2 리니어 축을 따라 상기 제1 스테이지에 대하여 변위 가능하고,
   또한 상기 웨이퍼 위치결정 조립체는, 상기 제1 및 제2 리니어 축에 직교하는 회전축을 중심으로 회전하기 위해 상기 제2 스테이지 상에 위치되는 웨이퍼 지지 조립체(wafer support assembly)를 포함하되, 상기 웨이퍼 지지 조립체는 웨이퍼를 지지하도록 구성되어 있는, 캐리어 상에의 프린트헤드 다이스 조립용 조립장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지 조립체는 광학 테이블(optical table) 및 광학 테이블 상에 위치되는 블록 장착부재(block mounting member)를 포함할 수 있고, 상기 웨이퍼 위치결정 조립체는 상기 블록 장착부재 상에 위치되며, 상기 지지 조립체는 상기 웨이퍼 위치결정 조립체 위에 다이 픽킹 조립체를 지지하도록 구성되어 있는, 캐리어 상에의 프린트헤드 다이스 조립용 조립장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 다이 픽킹 조립체는, 상기 지지 조립체와 함께 고정되고 또한 상기 웨이퍼 위치결정 조립체를 향하여 또한 그 위치 결정 조립체로부터 멀어지도록 상기 지지 조립체에 대하여 변위 가능한 캐리어 조립체(carrier assembly)를 포함하고, 다이 피크(die pick) 및 리프트 헤드(lift head)는, 캐리어 조립체 상에 위치되고 캐리어 조립체가 하강 위치에 있을 때 사전 선택된 다이와 결합하고 또한 캐리어 조립체가 상승 위치에 있을 때 상기 사전 선택된 다이를 해제(release)하도록 구성되어 있는, 캐리어 상에의 프린트헤드 다이스 조립용 조립장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 다이 이송기구는, 상기 지지 조립체 상에 위치됨과 함께 상기 웨이퍼 조립체에 걸치는 갠트리 부재(gantry member)를 갖는 갠트리 조립체(gantry assembly)와,
   상기 갠트리 부재 상에 장착되며 상기 다이 픽킹 조립체에 의해 해제되는 다이를 수용하는 수용위치(receiving position)와 다이를 상기 다이 배치 조립체에 전달하는 전달위치(delivery position) 사이에서 상기 지지 조립체에 대하여 변위 가능한 상기 사전 선택된 다이를 수용하여 지지하도록 구성되는 셔틀 조립체(shuttle assembly)를 포함하는, 캐리어 상에의 프린트헤드 다이스 조립용 조립장치.

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