KR101668430B1 - 엑스레이 영상 취득을 위한 반도체 접합 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 접합 장치와 관련된다. 본 발명은 실시예로, 제1자재가 투입되고 일정 위치까지 이동되게 하는 제1자재투입유닛, 제2자재가 투입되는 일정 위치까지 이동되게 하는 제2자재투입유닛, 일정 위치까지 이동된 상기 제1자재를 공정 진행에 따라 이동시키는 이송유닛, 상기 이송유닛이 이동하는 경로 중에 배치되고 상기 제1자재를 위치를 정렬하는 정렬유닛, 상기 이송유닛이 이동하는 경로 중에 배치되고 상기 제1자재의 위치를 측정하는 제1자재위치측정유닛, 일정 위치까지 이동된 상기 제2자재의 위치를 측정하는 제2자재위치측정유닛, 상기 제2자재투입유닛에 의해 일정 위치까지 이동된 제2자재가 놓여지고 제2자재의 각도를 변경시켜 제2자재의 위치를 교정시키는 제2자재위치교정유닛, 위치가 교정된 상기 제2자재에 접착제를 도포하는 접착제도포유닛 및 상기 제1자재위치측정유닛과 상기 제2자재위치측정유닛으로부터 측정된 위치값에 의해 상기 제2자재위치교정유닛이 제2자재의 위치를 교정하도록 하고, 상기 제1자재가 상기 제2자재에 접합되도록 상기 이송유닛을 이동시키는 제어유닛을 포함하는 반도체 접합 장치를 제시한다.

Description

엑스레이 영상 취득을 위한 반도체 접합 장치{Apparatus for attaching semiconductor capturing X-ray image}
본 발명은 반도체 및 반도체 관련 소재들을 접합하는 접합 장치와 관련된다.
일반적으로 반도체 패키지의 제조 공정은 웨이퍼를 절단하여 반도체 칩을 개별화하는 소잉 공정, 개별화된 반도체 칩을 기판에 부착하는 다이 본딩 공정, 반도체 칩과 기판의 리드를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정, 반도체 칩의 내부회로와 그 외의 부품을 보호하기 위하여 반도체 칩의 주변을 감싸는 몰딩 공정, 리드를 절단 및 절곡하는 트림/폼 공정, 위 공정들을 거쳐 완성된 패키지의 불량 여부를 검사하는 테스트 공정 등으로 이루어진다.
이들 공정 중에서 다이 본딩 공정은 다이 본딩 장비 등에 의해 수행되는데, 이 다이 본딩 장비는 리드 프레임이나 인쇄회로기판 등과 같은 기판에 접착제를 도포하고, 접착제가 도포된 부위에 다이를 접착시키게 된다.
하지만 의료기기와 같이 정밀기계에 사용되는 반도체 패키지는 기판과 다이가 정확한 위치에 접합될 것을 요구한다. 특히 엑스레이 장비에는 다이 위에 FOS가 더 본딩되는데 다이와 FOS의 본딩층에는 기포가 생성되지 않을 것이 요구된다. 기포가 발생한 경우 엑스레이 사진이 부정확하며 장비의 내구성이 낮아질 수 있다.
종래의 다이 본딩 장비 중 한 예가 공개실용신안 제20-1999-0040807호에 제시되어 있다. 동시에 여러 개의 다이 본딩을 수행할 수 있다는 장점이 있지만 접합 위치가 정확하도록 하는 점과 접합층에 기포가 발생하지 않도록 하는 점에 대한 고려가 없어 의료기기에 사용되는 반도체 패키지에 적용하기에는 문제가 있다.
대한민국 공개실용신안 제20-1999-0040807호 (1999.12.06)
본 발명은 반도체를 접합하여 적층 구조를 형성함에 있어서 기판과 다이와 같이 서로 적층되는 소재들을 정확한 위치에 접합시킬 수 있는 반도체 접합 장비를 제시한다.
또한 도포되는 접착제에 의해 형성되는 접합층에 기포를 발생시키지 않도록 하는 반도체 접합 장비를 제시한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 제1자재가 투입되고 일정 위치까지 이동되게 하는 제1자재투입유닛, 제2자재가 투입되는 일정 위치까지 이동되게 하는 제2자재투입유닛, 일정 위치까지 이동된 상기 제1자재를 공정 진행에 따라 이동시키는 이송유닛, 상기 이송유닛이 이동하는 경로 중에 배치되고 상기 제1자재를 위치를 정렬하는 정렬유닛, 상기 이송유닛이 이동하는 경로 중에 배치되고 상기 제1자재의 위치를 측정하는 제1자재위치측정유닛, 일정 위치까지 이동된 상기 제2자재의 위치를 측정하는 제2자재위치측정유닛, 상기 제2자재투입유닛에 의해 일정 위치까지 이동된 제2자재가 놓여지고 제2자재의 각도를 변경시켜 제2자재의 위치를 교정시키는 제2자재위치교정유닛, 위치가 교정된 상기 제2자재에 접착제를 도포하는 접착제도포유닛 및 상기 제1자재위치측정유닛과 상기 제2자재위치측정유닛으로부터 측정된 위치값에 의해 상기 제2자재위치교정유닛이 제2자재의 위치를 교정하도록 하고, 상기 제1자재가 상기 제2자재에 접합되도록 상기 이송유닛을 이동시키는 제어유닛을 포함하는 반도체 접합 장치를 제시한다.
여기에서 상기 제1자재투입유닛과 제2자재투입유닛은, 이송레일, 제2자재가 탑재된 보트들이 층을 이루어 삽입되는 매거진을 구비하는 공급부, 상기 공급부의 매거진에 놓여진 보트를 끌어당겨 상기 이송레일로 이동시키는 투입부, 상기 투입부에 놓여진 보트의 일단을 밀어 상기 이송레일을 따라 이동시키는 이송부를 포함할 수 있다.
또한 상기 정렬유닛은 제1자재를 4방향에서 가압함으로써 정렬할 수 있다.
한편 상기 제1자재위치측정유닛과 상기 제2자재위치측정유닛은, 제1자재의 높이값을 측정하는 레이저센서 및 상기 제1자재의 접합중심점의 좌표와 틀어진 각도값을 측정하는 비젼시스템을 포함할 수 있다.
또한 상기 제2자재위치교정유닛은, 상기 제2자재가 놓여지는 안착대를 구비하고 상기 안착대를 승강시켜 상기 제2자재가 탑재되었던 보트로부터 상기 제2자재를 분리하며 상기 제2자재를 회전이동시켜 상기 제2자재의 위치를 교정시킬 수 있다.
또한 상기 제어유닛은 상기 제1자재가 상기 제2자재에 접합되도록 상기 이송유닛을 이동시킴에 있어서, 상기 제1자재가 상기 제2자재와 이격되되 일정한 영역에서 중첩도록 이동시킨 후 상기 접착제도포유닛에 의해 도포작업을 수행하도록 제어할 수 있다.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 제1자재와 제2자재의 접합의 기준이 되는 위치정보와 접착제 도포시 제1자재와 제2자재가 이격되는 거리정보를 설정하는 정보설정단계, 제1자재와 제2자재를 투입하여 일정한 위치로 이동시키는 자재투입단계, 투입된 제1자재를 정렬하는 제1자재정렬단계, 정렬된 제1자재를 들어올린 상태에서 제1자재의 위치정보를 측정하는 제1자재위치측정단계, 일정한 위치로 이동된 제2자재의 위치정보를 측정하는 제2자재위치측정단계, 제1자재의 위치정보와 제2자재의 위치정보의 비교하고 위치정보가 일치하도록 제2자재의 위치를 교정하는 제2자재위치교정단계 및 제1자재를 상기 정보설정단계에서 설정된 거리만큼 이격되도록 하여 제2자재 상부로 이동시키는 제1자재이동단계, 제2자재에 접착제를 도포하여 제1자재와 제2자재의 이격된 틈으로 확장되도록 하는 도포단계 및 제1자재를 제2자재에 가압하여 접합하는 접합단계를 포함하는 반도체 접합 방법을 제시한다.
여기에서 상기 도포단계는, 도포기를 직선 방향으로 왕복 이동시키면서 접착제를 배출하는 접착제배출단계 및 상기 접착제배출단계보다 낮은 속도로 도포기를 직선 방향으로 왕복 이동시키면서 배출된 접착제를 저어주는 접착제확산촉진단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반도체를 접합하여 적층 구조를 형성함에 있어서 기판과 다이와 같이 서로 적층되는 소재들을 정확한 위치에 접합시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 도포되는 접착제에 의해 형성되는 접합층에 기포를 발생시키지 않도록 하는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 접합 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 접합 장치에 채용된 제1자재투입유닛을 나타내는 사시도.
도 3는 도 1에 도시된 반도체 접합 장치에서 이송유닛이 제거된 상태를 나타내는 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 반도체 접합 장치에 채용된 이송유닛을 나타내는 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 따른 반도체 접합 장치의 작동을 간략화하여 나타내는 개념도.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 따른 반도체 접합 장치의 반도체 접합 과정을 나타내는 개념도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다. 또한 도면에 표시된 구성요소들은 과장되거나 단순화되어 도시될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 접합 장치와 반도체 접합 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 접합 장치(100)는 제1자재투입유닛(1)과 제2자재투입유닛(2), 이송유닛(3), 정렬유닛(4), 제1자재위치측정유닛(5), 제2자재위치측정유닛(6), 제2자재위치교정유닛(7), 접착제도포유닛(8) 및 제어유닛(9)을 포함한다.
제1자재투입유닛(1)은 제1자재(10)를 투입시키고 일정한 위치까지 이동시킨다. 한편 제2자재투입유닛(2)은 제2자재(20)를 투입시키고 일정한 위치까지 이동시킨다.
이송유닛(3)은 일정한 위치까지 이동된 제1자재(10)를 이동시키면서 여러 가지 후속작업을 수행하게 한다. 정렬유닛(4)은 이송유닛(3)이 이동하는 경로 중에 배치되어 제1자재(10)를 정렬한다. 또한 제1자재위치측정유닛(5)은 이송유닛(3)이 이동하는 경로 중에 배치되고 제1자재(10)의 위치를 측정한다. 이와 같이 정렬되고 위치가 측정된 제1자재(10)는 이송유닛(3)에 의해 제2자재투입유닛(2) 쪽으로 이동된다.
한편 제2자재위치측정유닛(6)은 제2자재(20)의 위치를 측정한다. 또한 제2자재위치교정유닛(7)은 제2자재(20)가 위치한 높이와 놓여진 각도를 변경시켜 제2자재(20)의 위치를 교정시킨다. 즉 제2자재(20)가 제1자재(10)와 정확하게 접합되도록 제2자재(20)의 위치를 교정시키게 된다.
또한 접착제도포유닛(8)은 제2자재(20)에 접착제를 도포하고, 제어유닛(9)은 제1자재위치측정유닛(5)과 제2자재위치측정유닛(6)에서 측정된 제1자재(10)와 제2자재(20)의 위치 정보를 비교하고 오차가 없도록 제2자재위치교정유닛(7)을 작동시켜 제2자재(20)의 위치를 교정하는 한편 위치가 교정된 제2자재(20)에 제1자재(10)가 접합되도록 이송유닛(3)을 제어한다.
본 반도체 접합 장치(100)에서는 소형의 엑스레이 모듈에 들어가는 반도체 패키지를 구성하는 반도체 소재들을 접합할 수 있다. 예를 들어 HIC(Hybrid Integrated Circuit) 기판, 다이 및 FOS(일종의 투광판)를 접합할 수 있는데 접합하는 순서를 살펴보면 HIC기판과 다이를 접합한 후 HIC기판과 다이가 접합된 모듈(이하 HIC모듈이라고 한다)의 다이 위에 FOS를 접합하게 된다. HIC기판과 다이를 접합할 때는 제1자재(10)는 다이이고 제2자재(20)는 HIC기판이다. 한편 이에 따라 HIC모듈이 완성되는데 HIC모듈과 FOS를 접합할 때는 제1자재(10)는 FOS이고 제2자재(20)는 HIC모듈이다.
이와 같이 구성된 반도체 접합 장치는, 반도체를 접합하여 적층 구조를 형성함에 있어서 기판과 다이와 같이 서로 적층되는 소재들을 정확한 위치에 접합시킬수 있다.
이하 각 부의 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 접합 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 접합 장치에 채용된 제1자재투입유닛을 나타내는 사시도이고, 도 3는 도 1에 도시된 반도체 접합 장치에서 이송유닛이 제거된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 1에 도시된 반도체 접합 장치에 채용된 이송유닛을 나타내는 사시도이다.
제1자재투입유닛(1)은 제1자재(10)를 투입하는 구성요소로서 공급부, 투입부, 이송부 및 이송레일을 포함한다. 한편 제2자재투입유닛(2)은 제2자재(20)를 투입하는 구성요소로서 제1자재투입유닛(1)과 동일하게 공급부(22), 투입부(23), 이송부(24) 및 이송레일(25)을 포함한다.
도 2에는 제2자재투입유닛(2)이 도시되어 있다. 도면을 참조하면 공급부(22)는 매거진(221)을 포함하여 구성된다. 매거진(221)에는 제2자재(20)가 탑재된 보트(30)들이 층을 이루어 삽입되어 있다. 보트(30)에는 여러 개의 제2자재(20)가 놓여질 수 있다. 매거진(221)은 구동기(222)의 작동에 의해 상승이 가능하고 최상단의 보트(30)는 투입위치에 놓이게 된다.
투입부(23)는 보트(30)를 끌어당겨 이송레일(21)로 이동시킨다. 투입부(23)는 투입부재(231)를 포함하여 구성된다. 투입부재(231)는 실린더(232)에 연결되어 상하운동이 가능한 한편 구동모터(233)에 연결되어 수평운동이 가능하다. 투입부재(231)는 걸림부재 형태로 형성될 수 있는데 이 경우 투입부재(231)가 하강하여 보트(30)에 형성된 홀에 걸리게 된 후 수평이동함으로써 보트(30)를 이송레일(21)로 위치시킬 수 있다. 한편 투입부재(231)로는 걸림부재 외에도 클램프부재를 이용할 수 있다.
이송부(24)는 보트(30)를 밀어 보트(30)가 이송레일(21)을 따라 이동하도록 한다. 이송부(24)는 이송부재(241)를 포함하여 구성된다. 이송부재(241)는 실린더(242)에 연결되어 상하운동이 가능한 한편 구동모터(243)에 연결되어 수평운동이 가능하다. 이송부재(241)는 투입부재(231)가 보트(30)를 이송레일(21)에 위치시키면 하강한 후 수평이동함으로써 보트(30)의 일단을 밀어 이송레일(21)을 따라 이동시킨다. 제2자재(20)가 탑재된 보트(30)는 이송유닛(3)이 위치하는 지점으로 이동되고 이 지점에서 이송유닛(3)에 의해 이동된 제1자재(10)가 접합된다.
위 설명은 제2자재투입유닛(2)을 기준으로 설명하였지만 제1자재투입유닛(1) 또한 제2자재(20)유닛과 동일하게 구성되고 제1자재(10)를 이송유닛(3)이 위치하는 지점으로 이동시킨다. 이 지점에서 이송유닛(3)에 의해 제1자재(10)는 이동되면서 이후 공정을 수행하게 된다.
한편 제2자재투입유닛(2)의 이송레일에는 히팅유닛(25)이 설치되어 이송되는 제2자재(20)를 예열할 수 있다. 예열된 제2자재(20)는 접착제를 도포할 때 제2자재(20)의 상면에 접착제가 잘 도포될 수 있도록 한다.
이송유닛(3)은 제1자재(10)를 이동시키는 구성요소로서 지지대(120)를 따라 이동하고 픽업헤드(31), 상하구동기(32), 제1수평구동기(33)를 포함한다. 도 4를 참조하면, 제1수평구동기(33)의 축에 연결부재(34)를 개재하여 상하구동기(32)가 결합되고 상하구동기(32)에 연결부재(35)를 개재하여 픽업헤드(31)가 결합되는 형태로 이루어진다.
픽업헤드(31)는 진공흡착에 의해 제1자재(10)를 흡착하여 픽업하고 상하구동기(32)와 제1수평구동기(33)에 의해 상하운동 및 수평운동이 가능하다. 이에 따라 이동유닛은 제1자재(10)를 픽업하여 수평방향 및 수직방향으로 이동시키는 것이 가능하다.
정렬유닛(4)은 제1자재(10)를 정렬하는 구성요소이다. 도 3을 참조하면 정렬유닛(4)은 정렬실린더(41)를 이용하여 제1자재(10)의 4방향에서 가압함으로써 제1자재(10)를 정렬한다. 이송유닛(3)은 제1자재투입유닛(1)으로부터 제1자재(10)를 픽업하여 정렬유닛(4)에 놓이게 하고 제1자재(10)가 정렬유닛(4)에 놓이면 정렬실린더(41)를 작동시켜 제1자재(10)를 정렬한다.
한편 정렬유닛(4)은 2개의 가압실린더와 2개의 기준면을 가진 부재를 이용하여 2개의 가압실린더가 제1자재(10)를 부재의 기준면으로 밀어 정렬할 수도 있다(도 5 참조).
본 실시예에 따른 반도체 접합장치는 접합에 있어서 제1자재(10)와 제2자재(20)의 위치 맞춤이 중요하기 때문에 이와 같이 정렬유닛(4)을 이용하여 제1자재(10)의 위치를 정렬할 필요가 있다.
제1자재위치측정유닛(5)은 상기 이송유닛(3)이 이동하는 경로 중에 배치되고 상기 제1자재(10)의 위치를 측정한다.
제1자재위치측정유닛(5)은 제1자재(10)의 위치를 측정하는 구성요소로서 제1레이저센서(51)와 제1비젼시스템(52)을 포함한다. 제1레이저센서(51)는 본체테이블(110)에 배치되고 제1자재(10)의 높이값을 측정한다. 제1비젼시스템(52)은 본체테이블(110)에 배치되고 제1자재(10)의 영상을 촬영한 후 제1자재(10)의 접합중심점의 x,y 좌표값과 제1자재(10)의 틀어진 각도값을 측정한다. 여기서 접합중심점은 제2자재(20)와 접합됨에 있어서 위치가 맞도록 기준이 되는 점을 말한다.
한편 제1비젼시스템(52)은 제1자재(10)의 표면 검사를 함께 수행할 수 있다. 표면 검사에서는 제1자재(10)에 이물질이 묻어 있는지 등을 검사할 수 있다. 이를 위해서 제1비젼시스템(52)에는 2개의 카메라(미도시)가 장착되고 제1자재(10)가 각 카메라가 있는 위치로 이송유닛(3)이 1차 하강 및 2차 하강한 후 제1자재(10)를 촬영함으로써 위치 측정 및 표면 검사를 수행하는 것이 가능하다. 촬영시에는 램프를 이용하여 선명한 영상을 얻을 수 있도록 할 수 있다.
제2자재위치측정유닛(6)은 제2자재(20)의 위치를 측정하는 구성요소로서 제2레이저센서(61)와 제2비젼시스템(62)을 포함한다.
제2자재위치측정유닛(6)은 제1자재투입유닛(1)과 제2자재투입유닛(2)의 상부를 가로지르도록 본체테이블(110)에 설치된 지지대(120)에 수평이동이 가능하도록 설치된다. 제2레이저센서(61)와 제2비젼시스템(62)은 이동되는 연결부재(65)에 부착된다.
도 4를 참조하면 제2수평구동기(64)의 축에 연결부재(65)를 개재하여 제2레이저센서(61), 제2비젼시스템(62) 및 램프(63)가 장착되어 수평이동하면서 제2소재의 위치를 측정한다.
제2레이저센서(61)는 제2자재(20)의 높이값을 측정한다. 제2비젼시스템(62)은 제2자재(20)의 영상을 촬영한 후 제2자재(20)의 접합중심점의 x,y 좌표값과 제2자재(20)의 틀어진 각도값을 측정한다. 한편 제2비젼시스템(62)은 제2자재(20)의 표면 검사를 함께 수행할 수 있다.
이를 위해서 제2비젼시스템(62)은 구비된 카메라(621)로 제2자재(20)를 촬영함으로써 위치 측정 및 표면 검사를 수행하는 것이 가능하다. 촬영시에는 램프(621)를 이용하여 선명한 영상을 얻을 수 있도록 할 수 있다.
한편 연결부재(65)에는 접착제도포유닛(8)이 전후이동 및 상하이동이 가능하도록 장착되는데 이에 대해서는 후술한다.
제2자재위치교정유닛(7)은, 제2자재(20)를 상하이동 및 회전이동시킬 수 있고 상기 제2자재(20)의 위치를 교정시킨다.
제2자재위치교정유닛(7)은 회전구동기(73)와, 승하강구동기(72)와, 안착대(71)를 포함한다. 상세하게는 회전구동기(73)의 축에 승하강구동기(72)가 결합되고 승하강구동기(72)의 축에 안착대(71)가 결합되어 안착대(71)에 놓인 제2자재(20)의 상하이동 및 회전이동이 가능하게 할 수 있다.
제2자재위치교정유닛(7)은 승하강구동기(71)의 작동으로 제2자재(20)를 들어올려 제2자재(20)가 탑재되었던 보트(30)로부터 분리가 가능하고 회전구동기의 작동으로 회전위치를 이동시킬 수 있어 틀어짐을 교정할 수 있다.
보트에 탑재되어 자재를 이동시키는 경우 여러 개의 자재를 함께 이동시킬 수 있으며 정해진 위치에서 하나의 제2자재만을 들어올려 도포 및 접합 공정을 수행할 수 있다.
한편 안착대(71)는 표면을 거칠게 하여 제2자재(20)의 움직임을 방지할 수도 있고, 안착대(71)에는 전열기를 내장하게 하여 제2자재(20)를 예열하게 함으로써 접착제가 고르게 잘 퍼지도록 할 수 있다.
접착제도포유닛(8)은 제2자재(20)에 접착제를 도포하는 구성요소로서 지지대(120)를 따라 이동하고 도포기(81), 전후구동기(82), 상하구동기(83)를 포함한다. 도 5를 참조하면, 제2수평구동기(64)의 축에 연결부재(65)를 개재하여 전후구동기(82)가 연결되고 이 전후구동기(82)의 축에 연결부재(84)를 개재하여 상하구동기(83)가 연결되며 상하구동기(83)에 연결부재(85)를 개재하여 도포기(81)가 연결된다.
도포기(81)는 제2자재(20)의 상면에 접착제를 도포하는데 제2수평구동기(64), 전후구동기(82), 상하구동기(83)에 의해 수평운동, 전후운동 및 상하운동이 가능하다. 이에 따라 접착제도포유닛(8)은 정확한 도포지점으로 이동이 가능하고 원하는 면적, 원하는 지점, 원하는 형태로 도포가 가능하다. 접착제로는 예를 들면 에폭시 등을 사용할 수 있다.
도포기(81)는 끝단이 긴 노즐(811)로 이루어지는데 도포시 노즐(811)의 위치를 정확한 높이에 맞출 필요가 있고 정확한 도포작업을 위해서는 노즐(811)이 청결한 상태를 유지하게 할 필요가 있다. 이를 위하여 도포보조유닛(86)을 구비할 수 있다. 도포보조유닛(86)에서는 센서(861)를 구비하여 노즐(811)의 높이를 감지함으로써 높이를 검증하고 클리너(862)를 구비하여 노즐(811)을 청소할 수 있다.
제어유닛(9)은 제1자재(10)를 제2자재(20)에 접합시키는 공정을 제어한다. 상세하게는 제어유닛(9)은 제1자재(10)가 제2자재(20)에 접합되도록 이송유닛(3)을 이동시킴에 있어서, 상기 제1자재(10)가 상기 제2자재(20)와 이격되되 일정한 영역에서 중첩도록 이동시킨 후 접착제도포유닛(8)에 의해 도포작업을 수행하도록 제어한다.
특히 다이 모듈에 FOS를 접합하는 경우에는 제1자재(10)와 제2자재(20) 사이의 간격 유지가 필요한데 제어유닛(9)에서는 접합기준 높이와 설정된 간격 정보를 이용하여 FOS를 다이 모듈과 정해진 간격이 되는 위치로 이동시키고 접합되도록 한다.
이하에서는 위와 같이 구성된 반도체 접합 장치의 작동에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 따른 반도체 접합 장치의 작동을 간략화하여 나타내는 개념도이고, 도 7은 도 1에 도시된 실시예에 따른 반도체 접합 장치의 반도체 접합 과정을 나타내는 개념도이다.
먼저 제1자재(10)와 제2자재(20)의 접합의 기준이 되는 위치정보(높이정보)와 제1자재(10)와 제2자재(20)가 이격되는 거리정보를 설정한다. 이는 제어유닛(9)에서 수행되게 되고 이에 따라 제어유닛(9)은 접합의 기준이 되는 점의 z 좌표값과 접착제가 도포될 때 제1자재(10)와 제2자재(20)가 이격되는 거리(미크론 단위)값이 저장된다.
다음으로 제1자재(10)와 제2자재(20)를 투입하여 일정한 위치로 이동시킨다. 제1자재투입유닛(1)에는 제1자재(10)가 놓여진 보트(30)가 로딩되어 이송레일(21)을 따라 작업위치로 이동하고, 제2자재투입유닛(2)에는 제2자재(20)가 놓여진 보트(30)가 로딩되어 이송레일(21)을 따라 작업위치로 이동한다.
다음으로 투입된 제1자재(10)의 정렬을 수행한다. 이를 위해 이송유닛(3)이 제1자재(10)를 픽업하여 정렬유닛(4)으로 이동시킨다. 정렬유닛(4)에서는 제1자재(10)를 가압함으로써 정렬을 수행한다.
다음으로 정렬된 제1자재(10)를 들어올린 상태에서 제1자재(10)의 위치정보를 측정한다. 이 측정은 들어올린 제1자재(10)를 이동시키면서 이동경로 중에 배치된 제1자재위치측정유닛(5)에 의해 이루어진다. 제1자재위치측정유닛(5) 중 제1레이저센서(51)는 제1자재(10)의 바닥면의 높이값(z 좌표값)을 측정하고 제1비젼시스템(52)은 제1자재(10)의 영상을 촬영한 후 제1자재(10)의 접합중심점의 x,y 좌표값과 제1자재(10)의 틀어진 각도값을 측정한다.
다음으로 일정한 위치로 이동된 제2자재(20)의 위치정보를 측정한다. 이 측정은 지지대(120)를 따라 이동하는 제2자재위치측정유닛(6)에 의해 이루어진다. 제2자재위치측정유닛(6) 중 제2레이저센서(61)는 제2자재(20)의 윗면의 높이값(z 좌표값)을 측정하고 제2비젼시스템(62)은 제2자재(20)의 영상을 촬영한 후 제2자재(20)의 접합중심점의 x,y 좌표값과 제2자재(20)의 틀어진 각도값을 측정한다.
다음으로 제1자재(10)의 위치정보와 제2자재(20)의 위치정보(틀어짐)를 비교하고 위치정보가 일치하도록 제2자재(20)의 위치를 교정한다. 제2자재위치교정유닛(7)은 회전운동이 가능하므로 제1자재(10)의 틀어진 상태에 맞추어 제2자재(20)를 회전시킨다. 이에 따라 제2자재(20)가 제1자재(10)와 접합되는 정확한 각도로 이동된다.
다음으로 제1자재(10)를 설정된 거리만큼 이격되도록 하여 제2자재(20) 상부로 이동시킨다. 제1레이저센서(51)와 제2레이저센서(61)에 의해 제1자재(10)와 제2자재(20)의 접합중심점의 x,y 좌표값이 측정되고 제어유닛(9)에는 제1자재(10)와 제2자재(20)가 이격되는 거리정보가 설정되어 있으므로 설정된 거리만큼 이격되도록 제1자재(10)를 이동시키는 것이 가능하다. 이때 이동유닛은 제1자재(10)를 접합이 되는 정확한 위치로 이동시키지 않고 약간 비켜서 제1자재(10)와 제2자재(20)가 일부의 영역에서 중첩되는 위치로 이동시킨다. 또한 상술한 바와 같이 이 위치에서 제1자재(10)와 제2자재(20)는 이격이 된 상태이다. 이는 접착제를 투입하기 용이하고 투입된 접착제가 잘 퍼지게 하기 위함이다.
다음으로 제2자재(20)에 접착제(A)를 도포하여 제1자재(10)와 제2자재(20)의 이격된 틈으로 확장되도록 한다. 구체적으로 접착제는 제1자재(10)의 측면 끝단에서 배출되어 제2자재(20)의 상면에 도포된다. 도포기(81)은 직선운동하면서 라인 형식으로 도포한다. 제2자재(20)의 상면 일측에는 리드선이 연결되는 단자에 접착제가 뭍는 것을 방지하기 위한 턱(40)이 형성되어 있기 때문에 접착제는 일측으로만 이동이 가능하다. 이후 모세관현상에 의해 제1자재(10)와 제2자재(20)의 간극(G) 사이로 퍼져나가면서 전체적으로 도포된다. 한편 접착제의 배출이 완료된 후에는 접착제의 배출이 없이 도포기(81)가 천천히 직선운동하면서 접착제가 전체적으로 도포되는 것을 돕는다.
다음으로 제1자재(10)를 제2자재(20)에 가압하여 접합한다. 이송유닛은 제1자재(10)를 천천히 수평이동하여 제1자재(10)와 제2자재(20)의 접합중심점이 일치하도록 하는 위치로 제1자재(10)를 이동시키는 한편 천천히 가압하여 제1자재(10)를 제2자재(20)에 접합한다. 이때 이송유닛(3)에는 가압력 감지 센서(36)가 장착되어 있어 적절한 가압력을 가할 수 있다. 이와 같은 과정에 의해 접합이 완료된다.
상술한 설명은 특히 HIC모듈에 FOS를 접합하는 경우에 해당한다. 따라서 제1자재(10)는 HIC모듈에 해당하고 제2자재(20)는 FOS에 해당한다. HIC기판에 다이를 접합하는 경우에는 제2자재인 HIC기판을 교정한 후 HIC기판에 접착제를 도포하고 제1자재인 다이를 그대로 가압하여 접합하는 형태로 진행할 수도 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 제1자재투입유닛
2 : 제2자재투입유닛
21 : 이송레일
22 : 공급부 221 : 매거진 222 : 구동기
23 : 투입부 231 : 투입부재 232 : 실린더 233 : 구동모터
24 : 이송부 241 : 이송부재 242 : 실린더 243 : 구동모터
25 : 히팅유닛
3 : 이송유닛
31 : 픽업헤드 32 : 상하구동기 33 : 제1수평구동기
34,35 : 연결부재 36 : 가압력 감지 센서
4 : 정렬유닛 41 : 정렬실린더
5 : 제1자재위치측정유닛
51 : 제1레이저센서 52 : 제1비젼시스템 53 : 램프
6 : 제2자재위치측정유닛
61 : 제2레이저센서 62 : 제2비젼시스템 621 : 카메라 63 : 램프
64 : 제2수평구동기 65 : 연결부재
7 : 제2자재위치교정유닛
71 : 안착대 72 : 승하강구동기 73 : 회전구동기
8 : 접착제도포유닛
81 : 도포기 811 : 노즐 82 : 전후구동기 83 : 상하구동기
84,85 : 연결부재 86 : 도포보조유닛 861 : 센서 862 : 클리너
9 : 제어유닛
10 : 제1자재 20 : 제2자재 30 : 보트 40 : 턱 G : 간극 A : 접착제
100 : 반도체접합장치 110 : 본체테이블 120 : 지지대

Claims (8)

  1. 제1자재가 투입되고 일정 위치까지 이동되게 하는 제1자재투입유닛,
    제2자재가 투입되는 일정 위치까지 이동되게 하는 제2자재투입유닛,
    일정 위치까지 이동된 상기 제1자재를 공정 진행에 따라 이동시키는 이송유닛,
    상기 이송유닛이 이동하는 경로 중에 배치되고 상기 제1자재를 위치를 정렬하는 정렬유닛,
    상기 이송유닛이 이동하는 경로 중에 배치되고 상기 제1자재의 위치를 측정하는 제1자재위치측정유닛,
    일정 위치까지 이동된 상기 제2자재의 위치를 측정하는 제2자재위치측정유닛,
    상기 제2자재투입유닛에 의해 일정 위치까지 이동된 제2자재가 놓여지고 제2자재의 각도를 변경시켜 제2자재의 위치를 교정시키는 제2자재위치교정유닛,
    위치가 교정된 상기 제2자재에 접착제를 도포하는 접착제도포유닛 및
    상기 제1자재위치측정유닛과 상기 제2자재위치측정유닛으로부터 측정된 위치값에 의해 상기 제2자재위치교정유닛이 제2자재의 위치를 교정하도록 하고, 상기 제1자재가 상기 제2자재에 접합되도록 상기 이송유닛을 이동시키는 제어유닛
    을 포함하고,
    상기 제2자재위치교정유닛은, 상기 제2자재가 놓여지는 안착대를 구비하고 상기 안착대를 승강시켜 상기 제2자재가 탑재되었던 보트로부터 상기 제2자재를 분리하며 상기 제2자재를 회전이동시켜 상기 제2자재의 위치를 교정시키는 반도체 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1자재투입유닛과 제2자재투입유닛은,
    이송레일,
    제2자재가 탑재된 보트들이 층을 이루어 삽입되는 매거진을 구비하는 공급부,
    상기 공급부의 매거진에 놓여진 보트를 끌어당겨 상기 이송레일로 이동시키는 투입부,
    상기 투입부에 놓여진 보트의 일단을 밀어 상기 이송레일을 따라 이동시키는 이송부
    를 포함하는 반도체 접합 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정렬유닛은 제1자재를 4방향에서 가압함으로써 정렬하는 반도체 접합 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1자재위치측정유닛과 상기 제2자재위치측정유닛은,
    제1자재의 높이값을 측정하는 레이저센서 및 상기 제1자재의 접합중심점의 좌표와 틀어진 각도값을 측정하는 비젼시스템을 포함하는 반도체 접합 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 제1자재가 상기 제2자재에 접합되도록 상기 이송유닛을 이동시킴에 있어서, 상기 제1자재가 상기 제2자재와 이격되되 일정한 영역에서 중첩도록 이동시킨 후 상기 접착제도포유닛에 의해 도포작업을 수행하도록 제어하는 반도체 접합 장치.
  7. 제1자재와 제2자재의 접합의 기준이 되는 위치정보와 접착제 도포시 제1자재와 제2자재가 이격되는 거리정보를 설정하는 정보설정단계,
    제1자재와 제2자재를 투입하여 일정한 위치로 이동시키는 자재투입단계,
    투입된 제1자재를 정렬하는 제1자재정렬단계,
    정렬된 제1자재를 들어올린 상태에서 제1자재의 위치정보를 측정하는 제1자재위치측정단계,
    일정한 위치로 이동된 제2자재의 위치정보를 측정하는 제2자재위치측정단계,
    제1자재의 위치정보와 제2자재의 위치정보의 비교하고 위치정보가 일치하도록 제2자재의 위치를 교정하는 제2자재위치교정단계 및
    제1자재를 상기 정보설정단계에서 설정된 거리만큼 이격되도록 하여 제2자재 상부로 이동시키는 제1자재이동단계 및
    제2자재에 접착제를 도포하여 제1자재와 제2자재의 이격된 틈으로 확장되도록 하는 도포단계 및
    제1자재를 제2자재에 가압하여 접합하는 접합단계
    를 포함하는 반도체 접합 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도포단계는,
    도포기를 직선 방향으로 왕복 이동시키면서 접착제를 배출하는 접착제배출단계 및
    상기 접착제배출단계보다 낮은 속도로 도포기를 직선 방향으로 왕복 이동시키면서 배출된 접착제를 저어주는 접착제확산촉진단계
    를 포함하는 반도체 접합 방법.
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