KR101416292B1 - 칩 정렬 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩 정렬 장치 및 방법에 관한 것으로, 관통공이 형성되고 칩이 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트에 거치된 칩을 정렬하는 칩 정렬 장치 및 방법으로서, 상기 칩을 안착하는 안내 돌기가 상기 보트의 상기 관통공의 간격으로 정렬되면서 상기 관통공을 관통할 수 있는 위치에 배열되고, 상기 칩과 접촉하는 상기 안내 돌기의 표면은 경사면으로 형성된 다수의 스테이션과; 상기 안내 돌기에 거치된 칩과 접촉하는 수평면을 구비한 정렬 마스크와; 상기 스테이션과 상기 정렬 마스크 중 어느 하나를 이동시켜 상기 안내 돌기에 거치된 상기 칩과 상기 수평면이 접촉하도록 이동시키는 이동부를; 포함하여 구성되어, 보트에 의하여 한꺼번에 이송되는 다수의 칩에 대하여 솔더볼 어태치, 플럭스 도팅 등의 반도체 가공 공정을 위하여 칩의 위치를 정밀하게 정렬시킴으로써, 칩의 자세 및 위치가 정교하게 요구되는 반도체 제조 공정을 보다 효율적이고 신속하게 행하여 반도체 패키지의 수율을 향상시키는 칩 정렬 방법 및 장치를 제공한다.

Description

칩 정렬 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD OF ALIGNING CHIPS ON BOAT}

본 발명은 칩 정렬 장치 및 칩 정렬 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보트에 의하여 한꺼번에 이송되는 다수의 칩에 대하여 솔더볼 어태치, 플럭스 도팅 등의 반도체 가공 공정을 위하여 칩의 위치를 정밀하게 정렬시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 패키지를 제조하는 데 사용되는 칩은 한번에 여러 개가 보트(10)에 안착된 상태로 이송하면서, 여러 반도체 가공 공정을 행한다. 이를 위하여, 도1에 도시된 보트(10)는 플레이트(11)에 다수의 칩이 각각 위치하는 자리마다 관통공(12)이 형성되고 그 둘레에 칩의 이탈을 방지하는 이탈방지돌기(13)가 형성된다.

도2에 도시된 바와 같이, 칩이 안착되는 보트(10)의 위치마다 피커(30)를 이용하여 칩(C)을 하나씩 거치하면, 한번에 여러개의 칩(C)을 이송할 수 있으므로, 하나씩 칩(C)을 이송하는 것에 비하여 훨씬 공정 효율이 향상된다.

그러나, 보트(10)에 안착되는 칩(C)은 이탈방지돌기(13)에 의하여 자리를 이탈하지 않지만, 피커(30)로부터 거치될 당시에 정확한 위치나 자세로 안착되는 데에는 한계가 있고, 보트(10)에 의한 이송중에 흔들릴 수도 있으므로,반도체 가공 공정을 행할 수 있을 정도로 엄격해진 공차 범위 내에 칩을 정교 제어하는 것이 어려운 실정이다.

즉, 도3에 도시된 바와 같이, 솔더볼 어태치 공정 등의 반도체 가공 공정을 행하기 위하여 요구되는 칩(C)의 위치는 도면부호 C88로 표시된 안착 위치 내에 있어야 하지만, 칩마다 정도의 차이는 있지만 안착 위치(C88)로부터 일부 벗어나거나 회전하여 삐뚠 자세 및 위치에 있는 칩(C')이 발생될 수 밖에 없다.

더욱이, 최근에는 반도체 패키지의 집적도가 점점 높아짐에 따라, 칩의 안착 위치(C88)로서 요구되는 위치 정밀도는 보다 엄격해지고 있으므로, 보트에 안착되는 칩(C)에 대하여 반도체 가공 공정을 행할 수 있을 정도로 위치를 정렬하는 방법의 필요성이 점점 크게 대두되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 보트에 의하여 한꺼번에 이송되는 다수의 칩에 대하여 솔더볼 어태치, 플럭스 도팅 등의 반도체 가공 공정을 위하여 칩의 위치를 정밀하게 정렬시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 칩의 저면에 솔더볼이 어태치되어 있거나 실리콘 다이가 노출되어 비접촉 상태를 유지해야 하는 경우에, 칩의 저면을 비접촉 상태로 유지하면서 엄격한 위치 공차 내에서 칩의 위치 및 자세를 정렬시키는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 칩의 자세 및 위치가 정교하게 요구되는 반도체 제조 공정을 보다 효율적이고 신속하게 행하여 반도체 패키지의 수율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바의 목적을 달성하기 위하여, 관통공이 형성된 다수의 칩 거치부에 칩이 거치된 보트를 준비하는 보트준비단계와; 상기 보트의 관통공의 배열대로 상기 칩을 거치시키는 안내 돌기가 이동 블록의 표면에 대하여 돌출 형성된 스테이션을 준비하는 스테이션 준비단계와; 상기 보트를 상기 이동 블록의 상면에 거치시키면서, 상기 스테이션의 상기 안내 돌기가 상기 관통공을 통과하면서 상기 보트에 거치되어 있던 칩을 상기 안내 돌기의 경사면에 거치시키는 칩 거치단계와; 상기 안내 돌기에 거치된 상기 칩을 정렬 마스크의 수평면에 접촉시켜, 상기 칩의 모서리가 상기 안내 돌기의 상기 경사면을 따라 미끄러지면서 이동하여 예정된 위치와 자세로 상기 칩을 정렬시키는 칩 정렬단계를 제공한다.

이는, 보트에 칩이 의도한 자세나 위치로 거치되지 않고 기울어진 자세로 거치되어 있더라도, 보트로부터 칩 정렬 장치의 스테이지에 형성된 안내 돌기에 거치시키고, 안내 돌기에 거치된 칩이 정렬 마스크의 수평면과 접촉하도록 하여 살짝 지긋이 눌러줌으로써, 칩의 모서리가 안내 돌기의 경사면을 따라 미끄러지면서 정렬 마스크의 수평면과 칩의 상면이 맞닿을 때까지 칩의 자세를 바로잡게 되어, 결국 정렬 마스크의 수평면과 칩의 상면이 맞닿아 칩이 예정된 자세와 위치로 정렬될 수 있도록 하기 위함이다.

이 때, 상기 정렬 마스크의 상기 수평면은 상기 칩의 중앙부에는 접촉하지 않고 가장자리 부분에만 접촉하도록 구성될 수 있다. 이에 의하여, 보트의 거치부에 칩이 삐뚤게 거치된 경우에, 정렬 마스크의 수평면이 접촉하는 칩에 대하여 무조건 하방으로만 힘을 가하는 것이 아니라, 정렬 마스크의 수평면이 어느 한쪽이 들린 칩의 가장자리를 지긋이 눌러, 한쪽이 내려앉은 칩의 모서리가 경사진 경사면을 따라 미끄러 올라오면서 칩이 수평 자세가 되도록 유도하여, 삐뚠 자세의 칩에 큰 응력이 집중되지 않으면서 의도한 제 자세로 위치할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 안내 돌기의 경사면은 상기 정렬 마스크의 접근 방향으로 탄성 지지됨으로써, 수평면이 칩을 하방으로 누르는 것에 의하여 칩에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 다양한 두께의 칩에 대해서도 하나의 정렬 장치로 칩들을 정확하게 위치 정렬시킬 수 있는 잇점이 얻어진다.

이와 같은 본 발명은, 상기 칩 보트의 상기 칩 거치부는 상기 경사면에 의해 상기 칩의 가장자리를 지지하므로, 상기 칩의 저면이 비접촉 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 칩의 저면에 솔더볼이 어태치되어 있거나 실리콘 다이가 노출되어 있더라도 칩을 제 위치에 정렬시킬 수 있는 잇점이 있다.

한편, 상기 칩을 거치하고 있는 스테이션은 이동 블록과 별개로 이동하여 정렬 마스크에 근접하게 이동할 수도 있지만, 이동 블록에 다수의 스테이션을 위치 시키고 이동 블록을 정렬 마스크에 근접하게 이동시킴으로써, 칩과 수평면의 접촉을 유도할 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 관통공이 형성되고 칩이 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트에 거치된 칩을 정렬하는 칩 정렬 장치로서, 상기 칩을 거치하는 안내 돌기가 상기 보트의 상기 관통공의 간격으로 정렬되면서 상기 관통공을 관통할 수 있는 위치에 배열되고, 상기 칩과 접촉하는 상기 안내 돌기의 표면은 경사면으로 형성된 다수의 스테이션과; 상기 안내 돌기에 거치된 칩과 접촉하는 수평면을 구비한 정렬 마스크와; 상기 스테이션과 상기 정렬 마스크 중 어느 하나를 이동시켜 상기 안내 돌기에 거치된 상기 칩과 상기 수평면이 접촉하도록 이동시키는 이동부를; 포함하여 구성되어, 상기 수평면이 상기 칩에 접촉함으로써 상기 칩의 모서리가 상기 안내 돌기의 상기 경사면에서 미끄러지면서 수평 자세가 되도록 정렬시키는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치를 제공한다.

여기서, 상기 다수의 스테이션은 이동 블록에 위치되시키는 이동 블록을 추가적으로 포함하여, 이동 블록을 이동시키는 것에 의하여 다수의 스테이션에 거치되어 있는 칩들을 의도한 방향으로 이동시키는 것이 가능해진다. 즉, 상기 이동 블록은 상기 칩과 상기 수평면이 접촉하도록 상기 다수의 스테이션과 함께 이동하도록 구성될 수 있다.

상기 정렬 마스크는, 마스크 몸체와; 상기 스테이션에 정렬하도록 관통 형성된 관통부와; 저면이 상기 수평면으로 형성되어 상기 마스크 몸체로부터 상기 관통부의 중심를 향하여 돌출된 안내 돌기를; 포함하여 구성되어, 상기 수평면은 상기 칩의 가장자리와 접촉하고 상기 칩의 중앙부에는 접촉하지 않을 수 있다. 이에 의하여, 칩의 저면에 솔더볼이 어태치되어 있거나 실리콘 다이가 노출되어 비접촉 상태를 유지해야 하는 경우에, 칩의 저면을 비접촉 상태로 유지하면서 엄격한 위치 공차 내에서 칩의 위치 및 자세를 정렬시키는 것이 가능해진다.

이 때, 상기 스테이션마다 상기 정렬 마스크의 접근 방향으로 탄성 지지하도록 설치된 탄성체를; 더 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 안내 돌기는 상기 경사면에 의해 상기 칩의 가장자리를 지지하여, 상기 칩의 저면이 비접촉 상태로 유지된다.

한편, 본 발명은, 관통공이 형성된 다수의 칩 거치부에 칩이 거치된 보트를 준비하는 보트준비단계와; 상기 보트의 관통공의 배열대로 배열되고, 상기 칩을 거치시키는 평탄한 수평면이 이동 블록의 표면에 대하여 돌출 형성된 스테이션을 준비하는 스테이션 준비단계와; 상기 보트를 상기 이동 블록의 상면에 거치시키면서, 상기 스테이션의 상기평탄한 수평면이 상기 관통공을 통과하면서 상기 보트에 거치되어 있던 칩을 상기 스테이션의 상기 평탄한 수평면에 거치시키는 칩 거치단계와; 상기 스테이션에 거치된 상기 칩을 정렬 마스크의 안내 경사면에 접촉시켜, 상기 칩의 모서리가 상기 안내 경사면을 따라 미끄러지면서 이동하여 예정된 위치와 자세로 상기 칩을 정렬시키는 칩 정렬단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법을 제공한다.

이는, 보트에 칩이 의도한 자세나 위치로 거치되지 않고 기울어진 자세로 거치되어 있더라도, 보트로부터 칩 정렬 장치의 스테이지의 상면에 형성된 평탄한 수평면에 거치시키고, 스테이지에 거치된 칩이 정렬 마스크의 안내 경사면과 접촉하도록 하여 살짝 지긋이 눌러줌으로써, 칩의 모서리가 안내 경사면을 따라 미끄러지면서 정렬 마스크의 안내 경사면의 사이에서 칩이 슬라이딩 이동하면서 칩의 자세 및 위치를 바로잡게 되어, 높은 위치 정밀도로 칩의 위치 및 자세를 정렬시키기 위함이다.

이 때, 상기 정렬 마스크의 상기 안내 경사면의 끝단에는 수평한 정지면이 형성되어, 스테이션의 상면에 거치된 칩이 작은 경우라도 정렬 마스크의 안내부를 관통하여 칩이 주변으로 이탈하는 것을 방지한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 칩은 상기 스테이션의 상면에 탄성 소재의 접시 상에 위치할 수 있다. 이를 통해, 칩의 모서리가 안내 경사면과 접촉하면서 약간의 기울어짐을 허용함으로써, 칩에 국부적인 응력이 집중되는 것을 방지하면서, 칩의 모서리가 안내 경사면에 접촉하면서 부드럽게 제 위치와 자세로 위치하도록 할 수 있다.

한편, 상기 평탄한 수평면은 상기 칩보다 단면이 작게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 안내 경사면과 접촉하는 동안에 간섭없이 제 위치와 자세로 조정하는 것이 원활해진다. 이 때, 평탄한 수평면의 바깥으로 칩이 이탈하는 것을 방지하도록 상기 평탄한 수평면의 바깥에 상기 평탄한 수평면보다 높게 돌출된 가이드 부재가 위치할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 평탄한 수평면에 형성된 흡입구를 통해 상기 칩에 흡입압을 인가하는 단계를; 상기 칩 거치단계를 행하는 동안에 행하도록 구성될 수 있다. 이에 의하여, 보트에 거치되어 있던 칩이 스테이션의 수평한 평탄면으로 이동하는 과정에서, 칩의 위치 및 자세가 틀어지는 것을 최소화할 뿐만 아니라, 칩이 이탈하는 것을 막아줄 수 있다.

이 때, 상기 흡입구는 상기 칩이 상기 평탄한 수평면에 거치되지 않은 상태에서는 상기 평탄한 수평면의 표면으로부터 돌출 형성되고, 가요성 재질의 주름관의 개방단으로 형성되어, 상기 칩이 상기 평탄한 수평면에 거치되면서 상기 평탄한 수평면의 표면의 아래로 밀려 내려가도록 구성될 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 관통공이 형성되고 칩이 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트에 거치된 칩을 정렬하는 칩 정렬 장치로서, 상기 칩을 거치하는 평탄한 수평면이 상기 보트의 상기 관통공의 간격으로 정렬되면서 상기 관통공을 관통할 수 있는 위치에 배열된 다수의 스테이션과; 상기 스테이션의 상기 평탄한 수평면에 거치된 칩과 접촉하는 안내 경사면을 구비한 정렬 마스크와; 상기 스테이션과 상기 정렬 마스크 중 어느 하나를 이동시켜 상기 평탄한 수평면에 거치된 상기 칩과 상기 안내 경사면이 접촉하도록 이동시키는 이동부를; 포함하여 구성되어, 상기 안내 경사면이 상기 칩에 접촉함으로써 상기 칩의 모서리가 상기 안내 경사면에서 미끄러지면서 이동하여 안내 돌기의 상기 경사면에서 미끄러지면 예정된 위치와 자세로 상기 칩을 정렬시키는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치를 제공한다.

이 때, 상기 정렬 마스크의 상기 안내 경사면의 끝단에는 수평한 정지면이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 스테이션과 상기 이동 블록은 하나의 몸체로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 이동 블록을 이동시키는 것에 의하여 다수의 스테이션이 한번에 이동하여, 상기 칩에 상기 안내 경사면이 접촉하도록 할 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '보트' 및 이와 유사한 용어는 다수의 칩이 반도체 공정을 행하기 위하여 거치되는 대상물을 지칭하며, 예컨대 반도체 제조 현장에서 '트래이' 등으로 불리는 것을 모두 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 보트에 거치된 칩이 의도한 자세나 위치로 있지 않고 기울어진 자세로 거치되어 있더라도, 솔더볼 어태치, 플럭스 도팅 등의 반도체 가공 공정을 행하는 위치에서, 보트로부터 칩 정렬 장치의 스테이지에 형성된 안내 돌기에 거치시키고, 안내 돌기에 거치된 칩이 정렬 마스크의 수평면과 접촉하도록 하여 살짝 지긋이 눌러줌으로써, 칩의 모서리가 안내 돌기의 경사면을 따라 미끄러지면서 정렬 마스크의 수평면과 칩의 상면이 맞닿을 때까지 칩의 자세를 바로잡게 되어, 결국 정렬 마스크의 수평면과 칩의 상면이 맞닿아 칩이 예정된 자세와 위치로 정렬할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 보트에 칩을 거치시킨 상태에서 칩이 의도한 자세나 위치로 거치되지 않더라도, 보트로부터 칩 정렬 장치의 스테이지의 상면에 형성된 평탄한 수평면에 거치시키고, 스테이지에 거치된 칩이 정렬 마스크의 안내 경사면과 접촉하도록 하여 살짝 지긋이 눌러줌으로써, 칩의 모서리가 안내 경사면을 따라 미끄러지면서 정렬 마스크의 안내 경사면의 사이에서 칩이 슬라이딩 이동하면서 칩의 자세 및 위치를 바로잡게 되어, 결국 칩이 정밀한 공차 내에서 의도한 자세와 위치로 정렬할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 반도체 가공 공정에 적합한 칩의 위치 및 자세 정밀도를 보트 상에서 맞추지 않더라도, 반도체 가공 공정을 행하는 위치에서 스테이션에 칩을 거치시키고, 정렬 마스크를 이용하여 스테이션 상에서 칩의 위치를 정밀한 위치와 자세로 교정해주므로, 집적화되어 칩의 위치 및 자세가 정밀하게 맞춰져야 하는 솔더볼 어태칭 공정, 플럭스 도팅 공정, 스태킹 공정 등의 반도체 가공 공정을 다수의 칩에 대해 한번에 행할 수 있도록 하는 잇점이 있다.

이를 통해, 본 발명은 반도체 패키지의 집적도가 높아져 칩의 자세 및 위치가 정교하게 요구되는 반도체 제조 공정을 보다 효율적이고 신속하게 행하여 수율을 향상시키는 데 기여한다.

도1은 일반적인 보트의 구성을 도시한 사시도,
도2는 도1의 보트에 칩을 거치시키는 구성을 도시한 사시도,
도3은 도2의 보트에 거치된 칩의 위치가 삐뚤어진 구성을 도시한 도2의 'X' 부분의 평면도,
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 칩 정렬 장치의 구성을 도시한 사시도,
도5a 내지 도10은 본 발명의 제1실시예에 따른 칩 정렬 방법에 따른 구성을 순차적으로 도시한 도면으로서,
도5a는 칩 정렬 장치의 대기 상태를 도시한 도면,
도5b는 도4a의 'A'부분의 확대도,
도6은 칩 정렬 장치 내에 칩을 거치한 보트가 유입된 상태를 도시한 도면,
도7a는 보트에 거치된 칩을 거치 유닛의 스테이션 상으로 옮겨 놓은 상태를 도시한 도면,
도7b는 도7a의 'B'부분의 확대도,
도8a는 스테이션에 거치된 칩을 정렬 마스크에 접촉시킨 구성을 도시한 도면,
도8b는 도8a의 'D'부분의 확대도,
도9는 거치 유닛을 하방 이동하여 정렬 마스크로부터 접촉 해제시킨 상태를 도시한 도면,
도10은 스테이션 상에서 정렬된 칩에 솔더볼 어태치 공정이 행해진 상태를 도시한 도면,
도11은 본 발명의 제2실시예에 따른 칩 정렬 장치의 구성을 도시한 사시도,
도12a 내지 도17은 본 발명의 제1실시예에 따른 칩 정렬 방법에 따른 구성을 순차적으로 도시한 도면으로서,
도12는 칩 정렬 장치의 대기 상태를 도시한 도면,
도13은 칩 정렬 장치 내에 칩을 거치한 보트가 유입된 상태를 도시한 도면,
도14는 보트에 거치된 칩을 거치 유닛의 스테이션 상으로 옮겨 놓은 상태를 도시한 도면,
도15a는 스테이션에 거치된 칩을 정렬 마스크에 접촉시킨 구성을 도시한 도면,
도15b는 도15a의 'E'부분의 확대도,
도16은 거치 유닛을 하방 이동하여 정렬 마스크로부터 접촉 해제시킨 상태를 도시한 도면,
도17은 스테이션 상에서 정렬된 칩에 솔더볼 어태치 공정이 행해진 상태를 도시한 도면,
도18은 본 발명의 제3실시예에 따른 칩 정렬 장치의 구성을 하나의 단위를 중심으로 도시한 사시도,
도19는 도18의 정렬 마스크의 단위 모듈을 하측에서 바라본 사시도,
도20a 내지 도20c는 본 발명의 제3실시예에 따른 칩 정렬 방법에 따른 구성을 순차적으로 도시한 도면으로서,
도20a는 칩 정렬 장치 내에 칩을 거치한 보트가 유입된 상태를 도시한 도면,
도20b는 보트에 거치된 칩을 거치 유닛의 스테이션 상으로 옮겨 놓은 상태를 도시한 도면,
도20c는 스테이션에 거치된 칩이 정렬 마스크의 안내 경사면에 접촉하여 정렬된 상태를 도시한 도면,
도21은 도18의 거치 유닛에 칩이 거치된 상태를 도시한 사시도,
도22는 도20b의 'F' 부분의 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 칩 정렬 장치(100)는, 관통공(12)이 형성되고 칩(C)이 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트(10)에 거치된 칩(C)을 스테이션(112) 상에서 위치 및 자세를 정렬하는 칩 정렬 장치로서, 보트(10)에 거치되어 있는 칩(C)을 넘겨 받아 거치시키는 거치 유닛(110)과, 거치 유닛(110)에 거치되어 있는 칩(C)의 자세 및 위치를 정렬시키는 정렬 마스크(120)과, 거치 유닛(110)을 상하 방향(110d)로 이동시키는 이동부(130)로 구성된다.

상기 거치 유닛(110)은 다수의 요홈부가 도1 및 도2의 보트(10)의 관통공(12)의 간격에 대응하여 형성된 이동 블록(111)과, 이동 블록(111)의 요홈부에 각각 설치된 스테이션(112)으로 이루어진다. 스테이션(112)은 상면에 칩(C)을 거치시키는 다수의 안내 돌기(113)가 형성되며, 칩(C)과 접촉하는 면은 경사면(113a)으로 형성된다. 그리고, 이동 블록(111)의 요홈부마다 탄성체(114)가 설치되어, 정렬 마스크(120)의 수평면(123a)이 칩(C)을 하방으로 누르는 동안에 칩(C)에 국부적으로 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 다양한 두께의 칩에 대해서도 하나의 정렬 장치로 정확하게 위치 정렬시킬 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 거치 유닛(110)은 도2에 도시된 보트(10)에 거치된 칩(C)을 넘겨받아 스테이션(112)의 안내 돌기(113) 상에 거치하는 데 사용된다. 따라서, 안내 돌기(113)는 보트(10)의 관통공(12)을 관통할 수 있는 위치에 배열된다. 이를 위하여, 보트(12)에는 안내 돌기(113)가 통과하는 관통공(12)의 가장자리 중앙부(12x)을 제외하고 칩(C)이 아래로 빠지는 것을 막도록 걸림턱(11a)이 형성된다. 이에 의하여, 보트(12)의 이동 중에 칩(C)이 관통공(12)을 통해 빠지는 것이 방지되면서, 안내 돌기(113)가 보트(12)의 관통공(12)을 통과하여 보트(10)에 거치되어 있던 칩(C)을 넘겨받아 경사면(113)의 상단부에 거치시키는 것이 가능해진다.

상기 정렬 마스크(120)는 스테이션(112)에 정렬하도록 배열된 관통부(122)가 형성된 마스크 몸체(121)와, 관통부(122)의 가장자리 중앙부로부터 관통부(122)를 향하여 돌출 형성된 제2안내 돌기(123)로 이루어진다. 이 때, 제2안내 돌기(123)의 저면은 수평면으로 형성된다.

이에 의하여, 다수의 스테이션(112)이 정렬 마스크(120)에 접근하여, 안내 돌기(113)의 상단에 거치된 칩(C)이 정렬 마스크(120)에 접촉하면, 도8b에 도시된 바와 같이 제2안내 돌기(123)의 수평면(123a)이 칩(C)의 일측 모서리에 접촉하여 지긋이 누르면서, 칩(C)의 자세를 수평하게 교정하면서 칩(C)의 위치를 안내 돌기(113)의 중앙부로 위치시킨다.

상기 이동부(130)는 이동 블록(111)을 상하로 이동시키는 것에 의하여 한꺼번에 스테이션(112)이 상하로 이동하여, 스테이션(112)의 안내 돌기(113)에 거치되어 있는 칩(C)이 정렬 마스크(120)의 수평면(123a)에 접촉하도록 한다. 이동부(130)는 리니어 모터, 리드 스크류 등 공지된 구동 수단 중 어느 하나를 이용할 수 있다.

한편, 안내 돌기(113)는 칩 거치부의 중심을 향하여 경사진 경사면(113a)이 형성되어, 칩(C)을 경사진 경사면(113a)에 거치시킨다. 따라서, 안내 돌기(113)는 도면에 예시된 것보다 폭이 더 크게 형성될 수도 있고, 칩 거치부(88)마다 3개의 안내 돌기(113) 또는 5개 이상의 안내 돌기(113)가 스테이션(112)로부터 돌출 형성될 수 있다. 그리고, 칩 거치부(88)는 도5b에 도시된 바와 같이 안내 돌기(113)의 상단으로부터 칩(C)의 상면이 보다 높게 설정될 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 안내 돌기(113)의 상단으로부터 칩(C)의 상면이 보다 낮게 정해질 수도 있다. 후자의 경우에는 정렬 마스크의 수평면이 안내 돌기(113)에 닿지 않고 칩(C)에만 닿도록 수평면이 정렬 마스크(120)의 저면으로부터 하방 돌출되는 것에 의해 후술하는 제1실시예의 작용과 유사한 작용을 구현할 수 있다. 다만, 본 발명의 제1실시예는 칩 거치부(88)에서의 칩(C)은 경사진 경사면(113a)에 모서리가 여러 지점에서 접촉하여 지지하도록 구성되므로, 칩(C)의 저면이 보트(20)에 밀착된 상태로 칩 거치부(88)가 형성되지 않는다. 따라서, 본 발명의 제1실시예는 칩(C)의 저면이 공중에 뜬 상태로 칩 거치부(88)에 거치되므로, 칩(C)의 저면에 솔더볼이 어태치되어 있거나 실리콘 다이가 노출되어 있더라도 칩을 제 위치에 정렬시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 스테이션(112)는 이동 블록(111)에 일체로 형성되어 탄성 지지되지 않을 수도 있다. 그리고, 스테이션(112)은 이동 블록(111)에 일체로 결합되지만, 이동 블록(111) 자체가 탄성 변형을 국부적으로 허용하는 재질(예를 들어, 가요성 재질)로 형성될 수도 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 칩 정렬 장치를 이용한 칩 정렬 방법을 설명한다.

단계 1: 도2에 도시된 바와 같이, 이탈방지돌기(13) 내에 칩(C)이 거치된 보트(10)를 준비한다. 그리고, 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이, 보트(10)의 관통공(12)에 정렬하는 위치에 스테이션(112)이 구비된 거치 유닛(110)을 준비한다. 거치 유닛(110)의 스테이션(112)에는 칩(C)이 안내 돌기(113)의 경사면(113a)에 모서리가 접촉한 상태로 안착시키는 칩 거치부(88)가 다수 형성되어 있다. 안내 돌기(113)가 형성된 스테이션(112)은 탄성체(24)의 탄성 복원력이 상방으로 작용하는 탄성력(114F)에 의하여 탄성 지지된다.

단계 2: 그리고 나서, 도6a에 도시된 바와 같이, 다수의 칩(C)을 거치하고 있는 보트(10)를 거치 유닛(110)과 정렬 마스크(120)의 사이로 진입(55)시킨다. 그리고, 보트(10)의 관통공(12)의 중심이 각각의 스테이션(112)의 중심과 일치하도록, 보트(10)를 거치 유닛(110)에 정렬시킨다.

단계 3: 그리고 나서, 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이, 보트(10)를 하방(10d)으로 이동시켜 거치 유닛(110)의 이동 블록(111)의 상면에 거치시킨다. 이 과정에서, 보트(10)에 거치되어 있던 칩(C)은 스테이션(112)의 안내 돌기(113) 상으로 거치 위치가 변경된다.

이 때, 보트(10)에 거치되어 있던 칩(C)은 피커(30)로부터 거치될 당시 또는 이송하는 과정에서 안착 위치(도3의 C88)로부터 벗어난 칩들이 존재하게 된다. 이 때문에, 보트(10)로부터 스테이션(112)으로 옮겨진 칩들 중 일부(C)는 의도한 제 자리에 정확하게 거치되기도 하지만, 다른 일부의 칩(C')은 스테이션(112)의 안내 돌기(113) 상에 삐뚤게 거치된다. 참고로, 본 명세서에서 도면부호 C는 정상적으로 안착된 칩을 포함하는 전반적인 칩들을 표시한 것이고, 도면부호 C'는 스테이션(112)에 삐뚤게 거치된 상태의 칩을 지칭한다.

단계 4: 그리고 나서, 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 이동부(130)는 이동 블록(111)을 상방(110d1)으로 이동시켜, 스테이션(112)의 안내 돌기(113)에 거치되어 있는 칩(C, C')의 상면이 정렬 마스크(120)의 수평면(123a)에 접촉하도록 한다. 이에 따라, 안내 돌기(113)의 경사면(113a)에 거치되어 있던 칩들 중 제 자리에 안착되어 있던 칩들(C)은 상면이 수평면(123a)에 접촉하면서 지긋이 하방으로 눌리면서 제 자리에 보다 확고하게 위치하게 되고, 안내 돌기(113)의 경사면(113a)에 삐뚤게 거치되어 있던 칩들(C')은 들려진 모서리(55)가 수평면(123a)에 먼저 접촉하여 지긋이 하방으로 눌리면서 칩(C')의 모서리(55, 66)가 안내 돌기(113)의 경사진 경사면(113a)을 따라 미끄러지면서, 칩(C')은 도면부호 77로 표시된 방향으로 회전하여 의도된 자세와 위치로 칩 거치부(88)에 정확하게 안착하게 된다.

이 때, 정렬 마스크(120)의 수평면(123a)이 칩(C, C')과 접촉하여 하방으로 지긋이 밀어주는 힘을 작용할 때에, 스테이션(112)는 탄성체(24)에 의해 탄성 지지를 받고 있으므로, 스테이션(112)의 위치가 수평면(123a)으로부터 힘을 받는 방향으로 약간 이동할 수 있다. 이를 통해, 칩 거치부(88)에서 경사진 경사면(113a)에 수평이 아닌 삐뚠 자세로 거치되어 있는 칩(C')은 수평면(123a)으로부터 지긋이 미는 힘을 받더라도, 국부적인 응력이 칩(C')에 작용하는 것을 최소화할 수 있다. 이를 통해, 칩의 정렬 공정에서 칩(C, C')이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도4에 도시된 바와 같이, 정렬 마스크(120)의 수평면(123a)은 관통부(122)의 중심을 향하여 돌출된 안내 돌기(122)의 저면에 형성된다. 이와 같이, 칩(C, C')에 접촉하는 수평면(123a)이 칩(C, C')의 가장자리 부근만을 접촉하도록 구성됨에 따라, 어느 한쪽이 들린 칩(C')의 가장자리(55)만을 지긋이 눌러, 한쪽이 내려앉은 칩의 모서리(66)가 경사진 경사면(113a)을 따라 슬라이딩되어 올라오면서 칩(C')이 수평 자세가 되도록 유도하여, 삐뚠 자세의 칩(C')에 큰 응력이 집중되지 않으면서 의도한 제 자세로 위치시킬 수 있게 된다. 그러나, 본 발명은 정렬 마스크(120)의 수평면(123a)이 칩(C, C')의 가장자리만 접촉하는 구성에 한정되지 않으며, 칩(C, C')의 중앙부에도 접촉하는 구성을 포함한다.

한편, 도면에는 이동부(130)에 의하여 스테이션(112)이 정렬 마스크(120)를 향하여 이동하는 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 정렬 마스크(120)가 스테이션(112)을 향하여 이동하도록 구성되거나, 정렬 마스크(120) 및 스테이션(112)이 모두 서로를 향하여 이동하도록 구성될 수 있다.

단계 5: 단계 4에 의하여, 스테이션(112)에 거치된 칩(C)들은 도9에 도시된 바와 같이 모두 정밀한 오차 범위 내에서 의도한 위치 및 자세로 정렬된 상태가 되면, 이동부(130)에 의하여 이동 블록(111)은 하방(110d2)으로 이동한다.

단계 6: 그리고 나서, 스테이션(112)의 안내 돌기(113) 상에서 정밀하게 제 위치와 자세가 정렬된 상태에서, 도10에 도시된 바와 같이 솔더볼 어태치 공정을 행하여 정렬된 칩(C)의 표면에 솔더볼(S)이 어태치되도록 한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 스테이션(112)에 거치된 칩(C)에 대하여 솔더볼 어태치 공정 이외에 플럭스 도팅 등 다른 반도체 가공 공정을 행할 수도 있다. 스테이션(112) 상에서 해당 반도체 가공 공정이 완료되면, 보트(10)가 상승하여 스테이션(112) 상에서 가공된 칩(C)이 스테이션(112)으로부터 보트(10)로 옮겨져 그 다음 반도체 공정을 행하러 이송된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 칩 정렬 방법은 칩 거치부(88)에 거치되는 칩(C)이 경사진 경사면(113a)에 걸터 있도록 하는 것이어서 칩(C)의 저면이 들뜬 상태로 유지되므로, 칩(C)의 저면에 솔더볼이 어태치되어 있거나 리드 와이어가 있는 상태이더라도 적용할 수 있는 잇점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예를 상술한다. 다만, 본 발명의 제1실시예를 설명함에 있어서, 이미 설명한 제1실시예의 기능 혹은 구성과 중복되는 설명은 본 발명의 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 칩 정렬 장치(200)는, 관통공(12)이 형성되고 칩(C)이 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트(10')에 안착된 칩(C)을 스테이션 상에서 위치 및 자세를 정렬하는 칩 정렬 장치로서, 보트(10)에 거치되어 있는 칩(C)을 넘겨 받아 거치시키는 거치 유닛(210)과, 거치 유닛(210)에 거치되어 있는 칩(C)의 자세 및 위치를 정렬시키는 정렬 마스크(220)과, 거치 유닛(210)을 상하로 이동시키는 이동부(230)로 구성된다.

상기 거치 유닛(210)은 보트(10')의 관통공(12')의 간격에 대응하여 기둥 형태의 스테이션(212)이 이동 블록(211)의 평탄한 상면으로부터 돌출 형성되어, 스테이션(212)의 상면을 이루는 평탄한 수평면이 칩(C)을 거치하도록 구성된다. 이 때, 스테이션(212)의 단면은 보트(10')의 관통공(12')에 비하여 작게 형성되어, 보트(10')의 관통공(12)을 통과할 수 있는 치수이면서, 칩(C)을 안정적으로 거치시킬 수 있는 형상으로 정해진다. 예를 들어, 도2에 도시된 보트(10)로부터 칩(C)을 옮겨 받는 경우에는 스테이지(212)의 단면은 십자가 형태로 형성될 수 있고, 도2에 도시된 보트(10)에서 걸림턱(11a)이 없는 사각형 형태의 보트(10')인 경우에는, 스테이지(212)의 단면은 사각형 형태로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 스테이션(212)은 이동 블록(211)과 일체로 형성되지 않고, 이동 블록(211)에 대하여 상하 이동할 수 있는 구조로 형성될 수도 있다.

이와 같이 구성된 거치 유닛(210)은 보트(10, 10')에 거치된 칩(C)을 넘겨받아 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213) 상에 거치하는 데 사용된다. 즉, 칩 거치부(88)가 평탄한 수평면(213) 상에 설치된다. 이 때, 칩(C)은 저면이 스테이지(212)의 평탄한 수평면(213)에 거치되므로, 저면에 솔더볼이 어태치되지 않거나 실리콘 다이가 노출되지 않은 칩(C)을 사용하는 것이 적당하다. 이 때, 칩(C)에는 칩(C)의 저면을 보호하는 접시(Co)가 부착된 상태로 이송될 수 있고, 이 접시(Co)는 탄성 소재로 형성될 수 있다.

상기 정렬 마스크(220)는 도11에 도시된 바와 같이, 거치 유닛(210)의 스테이션(212)의 간격에 맞춰 관통공(222)이 형성된 마스크 몸체(221)와, 저면이 경사지게 형성된 안내 경사면(223a)과 안내 경사면(223a)의 끝단에 수평인 정지면(223b)으로 이루어진 제2안내 돌기(223)로 이루어진다. 즉, 제2안내 돌기(223)는 마스크 몸체(221)의 관통공(222)의 중심을 향하여 내향 돌출되어 있으므로, 칩(C, C')과 접촉할 때에는 칩(C, C')의 중심부에 접촉하지 않고 가장자리에만 접촉하여, 칩 거치부(88)에 잘못 거치된 칩(C')이 안내 경사면(223a)을 타고 미끄러지는 이동을 하는 것이 보다 원활하게 이루어지도록 한다.

상기 이동부(230)는 이동 블록(211)을 상하 방향(210d)으로 이동 구동하여, 스테이션(212)에 거치되어 있는 칩(C, C')이 정렬 마스크(220)의 안내 경사면(223a)에 접촉하도록 한다.

상기와 같이 구성된 칩 정렬 장치는 칩(C, C')의 저면이 스테이션(212)의 상면(213) 또는 접시(Co)에 거치되므로, 칩(C, C')의 저면에 솔더볼이나 와이어 등이 형성되지 않은 칩에 대해 사용된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 칩 정렬 장치를 이용한 칩 정렬 방법을 설명한다.

단계 1: 도12에 도시된 바와 같이, 다수의 칩 거치부(88)를 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213)에 구비한 거치 유닛(210)을 준비한다. 거치 유닛(210)은 이동부(230)에 의해 상하 이동 가능하게 설치되어 있다.

단계 2: 그리고 나서, 도13에 도시된 바와 같이, 다수의 칩(C)을 거치하고 있는 보트(10')를 거치 유닛(210)과 정렬 마스크(220)의 사이로 진입(55)시킨다. 그리고, 보트(10')의 관통공(12')의 중심이 각각의 스테이션(212)의 중심과 일치하도록, 보트(10')를 거치 유닛(210)에 정렬시킨다.

단계 3: 그리고 나서, 도14에 도시된 바와 같이, 보트(10')를 하방(10d)으로 이동시켜 거치 유닛(210)의 이동 블록(211)의 상면에 거치시킨다. 이 과정에서, 보트(10')에 거치되어 있던 칩(C)은 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213) 상으로 거치 위치가 변경된다.

한편, 보트(10')에 거치되어 있던 칩(C)은 피커(30)로부터 거치될 당시 또는 이송하는 과정에서 안착 위치로부터 벗어난 칩들이 존재하게 된다. 이 때문에, 보트(10')로부터 스테이션(212)으로 옮겨진 칩들 중 일부(C)는 의도한 제 자리에 정확하게 거치되기도 하지만, 다른 일부의 칩(C')은 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213) 상에 일측으로 치우쳐 거치된다.

단계 4: 그리고 나서, 도15a 및 도15b에 도시된 바와 같이, 이동부(230)는 이동 블록(211)을 상방(210d1)으로 이동시켜, 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213)에 거치되어 있는 칩(C, C')의 상면이 정렬 마스크(220)의 안내 경사면(223a)에 접촉하도록 한다. 이에 따라, 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213)에 거치되어 있던 칩들 중 제 자리에 안착되어 있던 칩들(C)은 상측 모서리 4군데에서 안내 경사면(223a)과 접촉하면서 제 자리에 보다 확고하게 위치하게 되고, 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213)에 치우쳐 거치되어 있던 칩들(C')은 가장 바깥으로 치우친 상측 모서리(55)가 안내 경사면(223a)에 먼저 접촉하여, 칩(C')의 모서리(55)가 안내 경사면(223a)을 따라 미끄러지면서, 평탄한 수평면(213)의 중심부로 칩(C')을 도면부호 78로 표시된 방향으로 이동(78)시켜 칩(C')을 의도된 자세와 위치로 칩 거치부(88)에 정확하게 위치시킬 수 있게 된다.

이 때, 정렬 마스크(220)의 안내 경사면(223a)이 칩(C, C')과 접촉하여 하방 및 측방향으로 지긋이 밀어주는 힘을 작용할 때에, 탄성 접시(Co) 상에 거치되어 있는 칩들은 탄성 접시(Co)에 의해 탄성 지지를 받고 있으므로, 힘을 받는 방향으로 약간 변형이 허용되면서 이동한다. 이를 통해, 칩(C')을 정렬시키는 과정에서 국부적인 응력이 칩(C')에 작용하는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 도면에는 정렬 마스크(220)의 위치가 고정되고 이동 블록(211)이 상방(210d1)으로 이동하는 구성을 예시하였지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 정렬 마스크(220)가 이동 블록(211)을 향하여 하방 이동하도록 구성되거나, 정렬 마스크(220) 및 이동 블록(211)이 서로 접근하는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

단계 5: 단계 4에 의하여, 스테이션(212)상의 칩(C)들은 도16에 도시된 바와 같이 모두 정밀한 오차 범위 내에서 의도한 위치 및 자세로 정렬된 상태가 된다. 그리고, 이동부(230)를 구동하여 스테이션(212)을 정렬 마스크(220)로부터 멀어지도록 하방(210d2) 이동시킨다.

단계 6: 그리고 나서, 스테이션(212)의 평탄한 수평면(213) 상에서 정밀하게 제 위치와 자세가 정렬된 상태에서, 도17에 도시된 바와 같이 솔더볼 어태치 공정을 행하여 정렬된 칩(C)의 표면에 솔더볼(S)이 어태치되도록 한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 스테이션(212)에 거치된 칩(C)에 대하여 솔더볼 어태치 공정 이외에 플럭스 도팅 등 다른 반도체 가공 공정을 행할 수도 있다. 스테이션(212) 상에서 해당 반도체 가공 공정이 완료되면, 보트(10')가 상승하여 스테이션(212) 상에서 솔더볼이 어태치되도록 가공된 칩(C)이 스테이션(212)으로부터 보트(10)로 옮겨져 그 다음 반도체 공정을 행하러 이송된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제3실시예를 상술한다. 다만, 본 발명의 제3실시예를 설명함에 있어서, 이미 설명한 제2실시예의 기능 혹은 구성과 중복되는 설명은 본 발명의 제3실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하고, 유사한 도면 부호로 표시하기로 한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 칩 정렬 장치(300)는 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313)에 흡입구(315)가 구비되고, 평탄한 수평면(313)이 칩(C)의 표면보다 작게 형성되면서, 평탄한 수평면(313)의 둘레에 가이드 부재(314)가 배열되어 칩(C)이 스테이션(312)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다는 점에서 전술한 제2실시예의 구성과 차이가 있다.

즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 칩 정렬 장치(300)는 칩(C)이 관통부마다 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트(10')에 안착된 칩(C)을 스테이션 상에서 위치 및 자세를 정렬하는 칩 정렬 장치로서, 보트(10')에 거치되어 있는 칩(C)을 넘겨 받아 거치시키는 거치 유닛(310)과, 거치 유닛(310)에 거치되어 있는 칩(C)의 자세 및 위치를 정렬시키는 정렬 마스크(320)과, 거치 유닛(310)을 상하로 이동시키는 이동부(330)로 구성된다.

상기 거치 유닛(310)은 보트(10')의 관통공의 간격에 대응하여 기둥 형태의 다수의 스테이션(312)이 이동 블록(311)으로부터 돌출 형성되어(도18에는 편의상 거치 유닛(310)의 하나의 스테이션을 중심으로 도시되고, 주변의 스테이션은 도시가 생략되어 있음), 스테이션(312)의 상면을 이루는 평탄한 수평면(313)이 칩(C)을 거치하도록 구성된다. 이 때, 스테이션(312)의 단면은 보트(10')의 관통공에 비하여 작게 형성되어, 보트(10')의 관통공을 통과할 수 있는 치수이면서, 칩(C)을 안정적으로 거치시킬 수 있는 형상으로 정해진다.

스테이션(312)에 형성되는 평탄한 수평면(313)에 칩(C)이 거치된 상태에서, 칩(C)이 스테이션(312)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지하도록 평탄한 수평면(313)의 둘레에는 평탄한 수평면(313)보다 높게 돌출된 가이드 부재(314)가 배열된다.

무엇보다도, 평탄한 수평면(313)에는 흡입압을 인가할 수 있는 흡입구(315)가 형성되어, 보트(10')로부터 칩(C)을 평탄한 수평면(313)으로 옮겨 받을 때에 흡입압이 인가되어, 보트(10')에 거치된 자세 및 위치가 그대로 스테이션(312) 상의 평탄한 수평면(313)에 거치될 수 있도록 한다. 그리고, 평탄한 수평면(313)에 거치된 칩(C)의 모서리가 정렬 마스크(320)의 안내 경사면(323a)을 따라 제 자리로 위치시킬 때에는 인가되는 흡입압을 제거하거나 약한 상태로 하여, 칩(C)의 위치 정렬을 보조한다.

이 때, 도면에 도시된 바와 같이 흡입구(315)는 가요성 재질의 주름관으로 형성되고, 칩(C)이 평탄한 수평면(313) 상에 거치되지 않은 상태에서, 주름관의 개방단(315e)이 평탄한 수평면(313)의 상면으로 대략 0.5mm 내지 5mm만큼 돌출된 상태로 유지된다. 그리고, 칩(C)이 평탄한 수평면(313) 상에 거치되면, 흡입구(315)를 이루는 가요성 재질의 주름관이 오무라들면서 평탄한 수평면(313)의 아래로 내려간다. 이 때, 흡입구(315)를 이루는 가요성 재질의 주름관은 연결 소켓(315s)을 매개로 흡입압 전달관(315L)을 통해 진공 펌프와 같은 흡입압 인가유닛(315p)에 연결되어, 흡입압이 흡입구(315)에 선택적으로 도입된다.

이와 같이 구성된 거치 유닛(310)은 보트(10, 10')에 거치된 칩(C)을 넘겨받아 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313) 상에 거치하는 데 사용된다. 이 때, 칩(C)은 저면이 스테이지(312)의 평탄한 수평면(313)에 거치되므로, 저면에 솔더볼이 어태치되지 않거나 실리콘 다이가 노출되지 않은 칩(C)을 사용하는 것이 적당하다. 이 때, 칩(C)에는 칩(C)의 저면을 보호하는 접시가 부착된 상태로 이송될 수 있다.

상기 정렬 마스크(320)는 도면에 명시적으로 도시되지 않았지만 거치 유닛(310)의 스테이션(312)의 간격에 맞춰 관통공(322)이 형성된 마스크 몸체(321)와, 저면이 경사지게 형성된 안내 경사면(323a)이 형성된 제2안내 돌기(323)로 이루어진다. 그리고, 거치 유닛(310)의 평탄한 수평면(313) 상의 칩(C)이 안내 경사면(323a)에 닿아 제 위치로 정렬되는 과정에서, 거치 유닛(310)의 가이드 부재(314)와 정렬 마스크(320)의 몸체(321)가 서로 간섭되지 않도록, 제2안내 돌기(323)의 사이에는 가이드 부재(314)를 수용하는 홈(324)이 형성된다.

상기 제2안내 돌기(323)는 마스크 몸체(321)의 관통공(322)의 중심을 향하여 내향 돌출되어 있으므로, 칩(C, C')과 접촉할 때에는 칩(C, C')의 중심부에 접촉하지 않고 가장자리에만 접촉하여, 평탄한 수평면(313) 상에 위치 및 자세가 잘못된 칩(C')이 안내 경사면(323a)을 타고 미끄러지는 이동을 하는 것을 보다 원활하게 한다.

상기 이동부(330)는 거치 유닛(310)의 이동 블록(311)을 상하 방향(310d)으로 이동 구동하여, 보트(10')에 거치된 칩(C)이 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313) 상으로 옮겨지도록 하고, 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313)에 거치되어 있는 칩(C, C')이 정렬 마스크(320)의 안내 경사면(323a)에 접촉하도록 한다.

상기와 같이 구성된 칩 정렬 장치는 칩(C, C')의 저면이 스테이션(312)의 상면(313) 또는 접시(Co)에 거치되므로, 칩(C, C')의 저면에 솔더볼이나 와이어 등이 형성되지 않은 칩에 대해 사용된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제3실시예에 따른 칩 정렬 장치를 이용한 칩 정렬 방법을 설명한다. 다만, 전술한 제2실시예와 유사한 본 발명의 제3실시예에 따른 칩 정렬 방법에 대해서는 중복을 피하기 위하여 설명을 생략하기로 한다.

단계 1: 도20a에 도시된 바와 같이, 다수의 칩 거치부로서 평탄한 수평면(213)이 상측에 형성된 다수의 스테이션(312)이 배열된 거치 유닛(310)을 준비한 상태에서, 다수의 칩(C)을 거치하고 있는 보트(10')를 거치 유닛(310)과 정렬 마스크(320)의 사이로 진입(55)시킨다. 그리고, 보트(10')의 관통공의 중심이 각각의 스테이션(312)의 중심과 일치하도록, 보트(10')를 거치 유닛(310)에 정렬시킨다.

단계 2: 그리고 나서, 도20b에 도시된 바와 같이, 거치 유닛(310)의 각 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313)에 위치한 흡입구(315)에 흡입압을 인가한 상태로, 이동부(330)에 의해 거치 유닛(310)을 상방(310d1)으로 이동시킨다. 이 과정에서, 보트(10')에 거치되어 있던 칩(C)은 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313) 상으로 거치 위치가 변경된다. 칩(C)이 보트(10')로부터 스테이션(312)으로 옮겨질 때에, 각 스테이션(312)의 흡입구(315)로부터 흡입압이 작용함에 따라, 보트(10')에 거치되어 있던 칩(C)이 스테이션(312)의 수평한 평탄면(313)으로 이동하는 과정에서, 칩의 위치 및 자세가 틀어지는 것을 최소화할 뿐만 아니라, 칩이 이탈하는 것을 막아줄 수 있다. 이 때, 흡입구(315)를 통해 인가되는 흡입압은 칩(C)이 이탈하는 것을 방지할 정도면 충분하므로, 칩(C)의 휨 변형을 크게 야기할 정도로 높은 부압이 인가되지 않는 것이 좋다.

한편, 보트(10')에 거치되어 있던 칩(C)은 보트(10')에 거치될 당시 또는 이송하는 과정에서 안착 위치로부터 벗어난 칩들이 존재하게 된다. 이 때문에, 보트(10')로부터 스테이션(212)으로 옮겨진 칩들 중 일부(C)는 의도한 제 자리에 정확하게 거치되기도 하지만, 다른 일부의 칩(C')은 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313) 상에 일측으로 치우쳐 거치된다. 그리고, 강성이 매우 낮은 가요성 재질의 주름관으로 형성된 흡입구(315)의 개방단(315e)은 도22에 도시된 바와 같이 칩(C)의 자중에 의해 수평한 평탄면(313)과 동일한 높이로 이동하게 된다. 따라서, 가요성 재질의 주름관의 개방단(315e)이 칩(C)의 거치 이전에 수평한 평탄면(313)의 표면에 돌출되어 있었더라도, 칩(C)의 자세 및 위치에 영향을 주지 않는다.

단계 3: 그리고 나서, 도20c에 도시된 바와 같이, 이동부(330)는 이동 블록(311)을 상방으로 더 이동시켜, 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313)에 거치되어 있던 칩(C, C')의 모서리가 정렬 마스크(320)의 안내 경사면(223a)에 접촉된다. 필요에 따라, 단계 2에서 흡입구(315)를 통해 인가하였던 흡입압을 조금 낮추거나 제거할 수도 있다.

이에 따라, 전술한 제2실시예에서와 마찬가지로 도20c에 도시된 바와 같이 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313)에 거치되어 있던 칩들 중 제 자리에 안착되어 있던 칩들(C)은 상측 모서리 4군데에서 안내 경사면(323a)과 접촉하면서 제 자리에 보다 확고하게 위치하게 되고, 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313)에 치우쳐 거치되어 있던 칩들(C')은 가장 바깥으로 치우친 상측 모서리가 안내 경사면(323a)에 먼저 접촉하여, 칩(C')의 모서리(55)가 안내 경사면(323a)을 따라 미끄러지면서, 평탄한 수평면(313)의 중심부로 칩(C')을 이동시켜 칩(C')을 의도된 제 자세와 제 위치로 정확하게 정렬시킬 수 있게 된다.

이 때, 정렬 마스크(320)의 제2안내 돌기(322)에는 제2실시예와 같이 정지면이 형성되어 있지 않지만, 칩(C)의 두께를 고려하여 정렬 마스크(320)와 거치 유닛(310) 사이의 거리가 정해진 값에 도달하면, 칩(C)은 제 위치 및 제 자세로 정렬된다.

단계 4: 단계 3에 의하여, 스테이션(312)상의 칩(C)들이 모두 정밀한 오차 범위 내에서 의도한 위치 및 자세로 정렬된 상태가 되면, 이동부(330)를 구동하여 스테이션(312)이 정렬 마스크(320)로부터 멀어지도록 하방 이동된다. 그리고 나서, 스테이션(312)의 평탄한 수평면(313) 상에서 정렬된 칩에 대하여 소정의 반도체 가공 공정을 행한 후, 보트(10')가 상승하여 스테이션(312) 상에서 솔더볼이 어태치되도록 가공된 칩(C)이 스테이션(312)으로부터 보트(10')로 옮겨져 그 다음 반도체 공정을 행하러 이송된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 칩 정렬 방법은, 보트(10, 10')에 거치되어 있는 칩(C)의 위치 및 자세가 불량하더라도, 반도체 가공 공정을 행하는 위치에 설치된 스테이지(112, 212, 312) 상으로 칩(C)을 옮긴 후에, 칩의 위치 및 자세를 정밀한 공차 내의 의도된 위치 및 자세로 교정해주므로, 집적화되어 칩의 위치 및 자세가 정밀하게 맞춰져야 하는 솔더볼 어태칭 공정, 플럭스 도팅 공정 등의 반도체 가공 공정을 정확하게 할 수 있도록 한다. 이를 통해, 반도체 제조 공정을 보다 효율적이고 신속하게 행하여 수율을 향상시키는 데 기여하는 유리한 효과를 구현한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 도면에 도시된 본 발명의 실시예에서는 스테이션이 기둥 형상으로 형성된 구성을 예로 들었지만, 본 발명은 스테이션이 기둥 이외의 형상(예를 들어, 평판의 표면으로부터 약간 돌출된 형상도 포함한다)에 국한되지 않는다.

10: 보트 100, 200, 300: 칩 정렬 장치
110, 210, 310: 거치 유닛 111, 211,311: 이동 블록
112, 212, 312: 스테이션 113: 안내 돌기
113a: 경사면 213, 313: 평탄한 수평면
120, 220, 320: 정렬 마스크 123a: 수평면
223a, 323a: 안내 경사면 130, 230, 330: 이동부
C: 칩

Claims (25)

1. 관통공이 형성된 다수의 칩 거치부에 칩이 거치된 보트를 준비하는 보트준비단계와;
   상기 보트의 관통공의 배열대로 상기 칩을 거치시키는 안내 돌기가 이동 블록의 표면에 대하여 돌출 형성된 스테이션을 준비하는 스테이션 준비단계와;
   상기 보트를 상기 이동 블록의 상면에 거치시키면서, 상기 스테이션의 상기 안내 돌기가 상기 관통공을 통과하면서 상기 보트에 거치되어 있던 칩을 상기 안내 돌기의 경사면에 거치시키는 칩 거치단계와;
   상기 안내 돌기에 거치된 상기 칩을 정렬 마스크의 수평면에 접촉시켜, 상기 칩의 모서리가 상기 안내 돌기의 상기 경사면을 따라 미끄러지면서 이동하여 예정된 위치와 자세로 상기 칩을 정렬시키는 칩 정렬단계를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 정렬 마스크의 상기 수평면은 상기 칩의 중앙부를 접촉하지 않고 가장자리 부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스테이션은 상기 정렬 마스크의 접근 방향으로 탄성 지지되는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 안내 돌기와 상기 스테이션과 상기 이동 블록은 상기 정렬 마스크를 향하여 함께 이동하여, 상기 안내 돌기에 거치된 상기 칩을 정렬 마스크의 수평면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 정렬 마스크는 상기 안내 돌기를 향하여 함께 이동하여, 상기 안내 돌기에 거치된 상기 칩을 정렬 마스크의 수평면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
   
6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 칩은 상기 스테이션의 상기 안내 돌기의 상기 경사면에 의해 가장자리가 지지되어, 상기 칩의 저면이 비접촉 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법
   
7. 관통공이 형성되고 칩이 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트에 거치된 칩을 정렬하는 칩 정렬 장치로서,
   상기 칩을 거치하는 안내 돌기가 상기 보트의 상기 관통공의 간격으로 정렬되면서 상기 관통공을 관통할 수 있는 위치에 배열되고, 상기 칩과 접촉하는 상기 안내 돌기의 표면은 경사면으로 형성된 다수의 스테이션과;
   상기 안내 돌기에 거치된 칩과 접촉하는 수평면을 구비한 정렬 마스크와;
   상기 스테이션과 상기 정렬 마스크 중 어느 하나를 이동시켜 상기 안내 돌기에 거치된 상기 칩과 상기 수평면이 접촉하도록 이동시키는 이동부를;
   포함하여 구성되어, 상기 수평면이 상기 칩에 접촉함으로써 상기 칩의 모서리가 상기 안내 돌기의 상기 경사면에서 미끄러지면서 수평 자세가 되도록 정렬시키는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 다수의 스테이션을 위치시키는 이동 블록을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 이동 블록은 상기 칩과 상기 수평면이 접촉하도록 상기 다수의 스테이션과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 정렬 마스크는,
    마스크 몸체와;
    상기 스테이션에 정렬하도록 관통 형성된 관통부와;
    저면이 상기 수평면으로 형성되어 상기 마스크 몸체로부터 상기 관통부의 중심를 향하여 돌출된 제2안내 돌기를;
    포함하여 구성되어, 상기 수평면은 상기 칩의 가장자리와 접촉하고 상기 칩의 중앙부에는 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
11. 제 8항에 있어서,
    상기 스테이션마다 상기 정렬 마스크의 접근 방향으로 탄성 지지하도록 설치된 탄성체를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
12. 제 7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내 돌기는 상기 경사면에 의해 상기 칩의 가장자리를 지지하여, 상기 칩의 저면이 비접촉 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
13. 관통공이 형성된 다수의 칩 거치부에 칩이 거치된 보트를 준비하는 보트준비단계와;
    상기 보트의 관통공의 배열대로 배열되고, 상기 칩을 거치시키는 평탄한 수평면이 이동 블록의 표면에 대하여 돌출 형성된 스테이션을 준비하는 스테이션 준비단계와;
    상기 보트를 상기 이동 블록의 상면에 거치시키면서, 상기 스테이션의 상기평탄한 수평면이 상기 관통공을 통과하면서 상기 보트에 거치되어 있던 칩을 상기 스테이션의 상기 평탄한 수평면에 거치시키는 칩 거치단계와;
    상기 스테이션에 거치된 상기 칩을 정렬 마스크의 안내 경사면에 접촉시켜, 상기 칩의 모서리가 상기 안내 경사면을 따라 미끄러지면서 이동하여 예정된 위치와 자세로 상기 칩을 정렬시키는 칩 정렬단계를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 정렬 마스크의 상기 안내 경사면의 끝단에는 수평한 정지면이 형성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 스테이션과 상기 이동 블록은 하나의 몸체로 형성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
    
16. 제 13항에 있어서,
    상기 평탄한 수평면은 상기 칩보다 단면이 작게 형성되고, 상기 평탄한 수평면의 바깥에 상기 평탄한 수평면에 거치된 상기 칩의 이탈을 방지하는 가이드 부재가 위치한 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
    
17. 제 13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄한 수평면에 형성된 흡입구를 통해 상기 칩에 흡입압을 인가하는 단계를;
    상기 칩 거치단계를 행하는 동안에 행하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 칩이 상기 평탄한 수평면에 거치되지 않은 상태에서는 상기 평탄한 수평면의 표면으로부터 돌출 형성되고, 가요성 재질의 주름관의 개방단으로 형성되어, 상기 칩이 상기 평탄한 수평면에 거치되면서 상기 평탄한 수평면의 표면의 아래로 밀려 내려가는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 방법.
    
19. 관통공이 형성되고 칩이 하나씩 거치될 수 있는 칩 거치부가 다수 구비된 보트에 거치된 칩을 정렬하는 칩 정렬 장치로서,
    상기 칩을 거치하는 평탄한 수평면이 상기 보트의 상기 관통공의 간격으로 정렬되면서 상기 관통공을 관통할 수 있는 위치에 배열된 다수의 스테이션과;
    상기 스테이션의 상기 평탄한 수평면에 거치된 칩과 접촉하는 안내 경사면을 구비한 정렬 마스크와;
    상기 스테이션과 상기 정렬 마스크 중 어느 하나를 이동시켜 상기 평탄한 수평면에 거치된 상기 칩과 상기 안내 경사면이 접촉하도록 이동시키는 이동부를;
    포함하여 구성되어, 상기 안내 경사면이 상기 칩에 접촉함으로써 상기 칩의 모서리가 상기 안내 경사면에서 미끄러지면서 이동하여 예정된 위치와 자세로 상기 칩을 정렬시키는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
20. 제 19항에 있어서,
    상기 정렬 마스크의 상기 안내 경사면의 끝단에는 수평한 정지면이 형성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
21. 제 19항에 있어서,
    상기 스테이션과 상기 이동 블록은 하나의 몸체로 이루어진 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
22. 제 19항에 있어서,
    상기 정렬 마스크는 위치 고정되고 상기 스테이션과 상기 이동 블록이 이동하여 상기 칩에 상기 안내 경사면이 접촉하는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
23. 제 19항에 있어서,
    상기 평탄한 수평면은 상기 칩보다 단면이 작게 형성되고;
    상기 평탄한 수평면의 바깥에 위치하여, 상기 평탄한 수평면에 거치된 상기 칩의 이탈을 방지하는 가이드 부재가 형성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
24. 제 21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄한 수평면에는 상기 칩에 흡입압을 인가하는 흡입구가 형성된 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    
25. 제 24항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 칩이 상기 평탄한 수평면에 거치되지 않은 상태에서는 상기 평탄한 수평면의 표면으로부터 돌출 형성되고, 가요성 재질의 주름관의 개방단으로 형성되어, 상기 칩이 상기 평탄한 수평면에 거치되면서 상기 평탄한 수평면의 표면의 아래로 밀려 내려가는 것을 특징으로 하는 칩 정렬 장치.
    

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