KR20060048635A

KR20060048635A - 기판에 접착제를 도포하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060048635A
Application number: KR1020050056424A
Authority: KR
Inventors: 도미니크 하르트만; 슈테판 숄체
Original assignee: 언액시스 인터내셔널 트레이딩 엘티디
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2006-05-18
Also published as: TW200605966A; DE102005029130B4; EP1613138A1; KR101155686B1; US20060003096A1; CN1714943A; DE102005029130A1; CH695209A5; MY146213A; TWI294794B

Abstract

기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 장치는 라이팅 노즐(5)을 구비하는 라이팅 헤드(4)와 카메라(11)를 포함한다. 라이팅 헤드(4)는 기판(2)위에 접착제 패턴을 기록할 수 있기 위해 두 수평 방향으로 움직일 수 있다. z 높이로 표시되는 라이팅 헤드(4)의 위치는 라이팅 노즐(5)의 팁이 기판(2)위로 미리 결정된 거리 Δz₀에서 안내될 수 있기 위해서 위치 측정및제어 회로(6)에 의해 매우 정밀하게 제어된다. 본 발명에 따르면, 상기 장치는 기판(2)의 z 높이를 측정하기 위해 삼각측량 시스템을 구비하고 라이팅 헤드(4)의 z 위치 및 기판(2)의 z 높이간의 관계를 측정하기 위한 캘리브레이션 장치(15)를 구비한다.

반도체, 칩, 접착제, 도포

Description

기판에 접착제를 도포하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR APPLYING ADHESIVE TO A SUBSTRATE}

도 1 은 기판에 접착제를 도포하기 위한 장치를 나타내고,

도 2 는 기하학적 관계를 나타내며,

도 3 은 카메라 및 레이저가 고정되어 있는 셔틀(shuttle)을 나타내며,

도 4 는 라이팅 헤드(writing head)의 구동 시스템을 나타내고,

도 5 는 캘리브레이션(calibration) 장치를 나타내며,

도 6 은 또 다른 캘리브레이션 장치를 나타낸다.

본 발명은 기판에 접착제를 도포하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체칩을 장착하는 데 있어서, 반도체칩을 기판에 부착하기 위해서 에폭시가 주원료인 접착제가 종종 사용된다. 반도체칩의 일련의 배치에 있어서, 공기층이 없는 점착층은 가능한 한 반도체칩의 전 표면에 걸쳐 균등하게 분포되기 위해서 접착제가 기판에 도포되어야 한다. 이상적으로는, 점착층은 반도체칩의 가장자리를 넘어 옆으로 확대되고, 또한 반도체칩의 구석을 완전히 둘러싼다. 나아가, 접착제는 전자회로를 갖는 반도체칩의 표면에 미쳐서는 안된다. 이를 위해, 칩 포맷, 및 접착제의 유형 및 기타 다른 조건에 따라, 하나의 대각선으로부터 다중 분파 라인 패턴(multiple branched line pattern)에 이르는 다양한 "무늬의(figured)" 도포 패턴이 사용된다.

기본적으로, 이러한 무늬 패턴을 적용하기 위해 두 가지 방법이 공지된다. 첫 번째 방법으로는, 예컨대 유럽 특허 출원 EP 928 637호에 의해 공지된 바와 같이, 다수의 배출구가 형성된 디스펜싱 노즐에 의해 도포가 수행된다. 노즐의 배출구들은 기판 위로 미리 결정된 높이에 위치한다. 접착제의 필요량이 압력 펄스에 의해 배출된다. 이 과정에서, 접착제의 배출량의 형상은 노즐 및 기판 사이의 거리에 따라 결정된다. 한국 특허 출원 KR 1999-0029525호에 의해 알려진 두 번째 방법에 있어서는, 라이팅 헤드(writing head)에 고정된 하나의 노즐에 의해 도포가 수행된다. 라이팅 헤드는 원하는 접착 패턴에 해당하는 프로그래밍된 이동에 의해 기판 위로 안내되고, 그럼으로써 접착 패턴이 그려진다.

기판에 접착제를 도포하는 것은 정밀한 과정이다. 높은 정확성을 유지해야하는 중요한 변수는 기판으로부터의 노즐의 거리이다. 제작과정이 시작되기 전에, 기판의 높이가 측정되어야 한다. 이것은 높이조절이 가능한 노즐이 기판 위치에 도달할 때까지 하강되어 이루어진다. 이러한 접촉은 기판의 높이로 측정되고 저장된다. 이러한 측정방법은 여러 가지 단점을 갖는다:

- 노즐은 종종 기판위에 접착제를 남긴다.

- 상기 접촉은 기계적으로 감지되기 때문에 측정이 늦다.

- 각각의 상부에 장착된 여러 개의 반도체칩에 도포(소위 "적재된 다이(stacked die) 도포")하기 위해서, 다음의 반도체칩이 놓여지는 각 반도체칩의 표면의 높이가 측정되어야 한다. 여기서, 측정하는 동안에 반도체칩이 손상될 큰 위험이 존재한다.

본 발명의 목적은 이러한 단점을 가지지 않기 위해 측정 방법을 개선시킨 것이다.

기판의 접착제 도포 장치는 라이팅 노즐을 구비하는 라이팅 헤드, 및 카메라를 포함한다. 라이팅 헤드는 기판에서 접착 패턴을 그리기 위해서, x 및 y의 두 수평방향으로 움직일 수 있고 x 좌표 및 y 좌표가 이루는 평면에서 미리 결정된 경로를 따라 움직일 수 있다. z 높이로 표시된 라이팅 헤드의 위치는 라이팅 노즐이 기판위의 미리 결정된 거리 Δz₀에서 안내될 수 있기 위해서 위치 측정및제어 회로에 의해 매우 정확하게 제어된다. 접착 패턴이 기판위의 정확한 위치에 도포되기 위해서, 접착제를 도포하기 전에, 카메라가 기판의 위치를 측정한다. 본 발명에 따라, 상기 장치는 기준높이 H_R에 대한 기판의 실제 z 높이가 측정될 수 있기 위해서 삼각측량 시스템을 구비하고, 기준높이 H_R에 대한 라이팅 헤드의 z 높이를 측정하기 위한 수단을 구비한다. 삼각측량 시스템은 수평면에 대한 미리 결정된 각을 유지하는 레이저 빔을 방출하는 레이저를 포함하고, 레이저빔이 기판위에 부딪히는 점의 위 치 측정을 위해 어떤 경우에서도 존재하는 카메라를 사용한다. 캘리브레이션(calibration) 과정동안, 레이저빔의 기준면위에 부딪히는 점이 측정되고, 그로부터 기준면의 z 높이가 계산되고, 라이팅 노즐의 라이팅 헤드가 기준면에 도달할 때의 라이팅 헤드의 z 위치가 측정된다. 제작에 있어서, 기판위의 레이저빔의 충돌점의 위치가 측정되고, 그로부터 기판의 z 높이가 계산되고 그런 다음 라이팅 노즐의 팁이 기판위에서 미리 결정된 거리 Δz₀만큼 이동하기 위해 라이팅 헤드의 z 위치가 측정된 기판의 z 높이에 따라 조정된다.

본 발명에 따라 기판에 접착제를 도포하는 것은 삼각측량시스템을 이용하여 기준높이 H_R에 대한 기준면의 z 높이를 측정하고 라이팅 노즐이 기준면에 도달할 때의 라이팅 헤드의 z 위치를 측정함으로써 기준높이 H_R에 대한 라이팅 헤드의 z 위치를 알아내는 캘리브레이션 과정과 삼각측량 시스템을 이용하여 상수값 H₁ 또는 두 수평방향 x 및 y의 함수인 z 높이 H₁(x,y)로서의 기준높이 H_R에 대한 기판의 z 높이가 우선 측정되고 그런 다음 접착제 도포를 위해 미리 결정된 경로를 따라 라이팅 헤드가 이동하는 동안 라이팅 헤드의 z 위치가 z 높이 z = H₁ + Δz₀ 또는 z(x,y) = H₁(x,y) + Δz₀ (여기서 Δz₀는 미리 결정된 값)로 제어되는 기판에 접착제를 도포하는 제작과정으로 구성된다.

기준높이 H_R에 대한 라이팅 헤드의 z 위치를 캘리브레이션하는 것은 캘리브레이션 장치에 의해 수행된다. 캘리브레이션 장치는 삼각측량 시스템에 의해 첫 번 째 단계에서 측정되는 z 높이의 기준면을 포함한다. 두 번째 단계에서 라이팅 헤드의 z 위치가 라이팅 노즐이 기준면에 도달하는 지점에서 측정된다.

제1 실시예에서 캘리브레이션의 기준면은 z 방향으로 편향될 수 있다. 레이저와 카메라는 상기 레이저의 빔이 기준면위에 떨어지고 그 충돌점이 카메라의 촬영범위 내에 위치하기 위해 캘리브레이션 장치에 대하여 위치한다. 라이팅 노즐이 기준면에 도달하고 편향될 때까지 라이팅 헤드가 z 방향으로 하강된다. 라이팅 노즐이 기준면에 편향되자마자, 레이저빔의 충돌점의 위치는 쉬프트(shift)된다. 충돌점의 쉬프트의 시작은 카메라에 의해 감지되고 측정및제어 회로의 위치 정보로부터 라이팅 헤드의 z 위치는 라이팅 노즐이 기준면에 도달하는 시점에서 측정된다.

제2 실시예에서 캘리브레이션 장치는 라이팅 노즐의 그림자가 캘리브레이션 장치의 기준면위에 생기도록 라이팅 노즐을 한쪽에서 비스듬하게 조명하는 광원을 포함한다. 라이팅 헤드가 하강하는 동안 라이팅 노즐의 그림자는 이동한다. 라이팅 노즐의 팁이 기준면에 도달하면 그림자의 끝과 라이팅 노즐의 팁이 일치한다. 그림자의 움직임은 카메라에 의해 모니터링되고 위치 측정및제어 회로의 위치정보로부터뿐만 아니라 그것으로부터 라이팅 노즐이 기준면에 도달하거나 도달하려고 할 때 라이팅 헤드의 z 위치가 측정된다. 광원으로부터 방출된 빛이 기준면에 떨어질 때의 각을 알면, 라이팅 노즐이 기준면에 유효하게 도달할 때까지 라이팅 헤드가 라이팅 헤드가 하강하지 않아도 라이팅 노즐이 기준면에 도달하려고 할 때의 라이팅 헤드의 z 위치를 측정할 수 있다. 바람직하게는 라이팅 노즐에 부속물이 제공되고 이때 부속물의 그림자의 움직임이 분석된다.

제작되는 동안에, 레이저빔의 기판위에 충돌점의 위치가 측정되고 기판의 z 높이 H₁이 계산되는 과정을 통해 접착제의 도포가 수행된다. 기판의 z 높이는 예컨대 한 지점에서 측정될 수 있다. 접착제가 도포되는 동안 라이팅 헤드는 z 위치 z = H₁+ Δz₀(파라미터 Δz₀은 미리 결정된 값)을 갖는다. 파라미터 Δz₀은 대체적으로 10 마이크로미터(μm)가 된다. 대신에 기판의 칩 장착 영역의 z 높이가 최소 세 지점에서 측정될 수 있고 그것으로부터 z 높이 H₁(x,y)은 두 수평 좌표축 x 및 y의 함수로서 계산되고 접착제가 도포될 때 라이팅 헤드는 z 위치 z(x,y) = H₁(x,y) + △z₀에서 가이드된다.

라이팅 헤드는 x 및 y 방향으로의 이동을 수행한다. 불가피한 기계적 허용오차로 인하여 라이팅 헤드 및 기판이 위치한 프로세스 플레이트와의 거리는 그 결과 변화한다. 따라서 개선된 캘리브레이션 과정을 통하여 좌표변수 u₁ 내지 u_n의 함수로 라이팅 헤드의 z 위치의 변화를 표시하는 보정함수를 계산하는 것이 바람직한데, 여기서 좌표변수 u₁ 내지 u_n은 라이팅 헤드의 자유도 전체에 해당하고 그 결과 라이팅 헤드의 위치를 특정한다. 이때 라이팅 헤드는 접착제를 도포할 때 z 위치 z'(x,y) = z(x,y) + Δz(u₁,u₂,…u_n)에 위치한다. 물론 좌표변수 u₁ 내지 u_n중의 하나는 좌표변수 x와 같고 좌표변수 u₁ 내지 u_n 중 나머지는 좌표변수 y와 같다. 따라서 좌표변수 u₁ 내지 u_n은 (x,y,{u})로써 표현될 수도 있는데, 여기서 {u}는 라이팅 헤드의 위치를 특정하는 추가적인 좌표변수이다. 수평 방향으로 라이팅 헤드의 자유도 수가 2라면, 좌표변수 x 및 y 가 {u}는 {0}(수학적으로 공집합)이 되는 데, 이는 라이팅 헤드의 위치를 나타내기에 충분하기 때문이다. 이때 접착제가 도포될 때의 라이팅 헤드는 z 위치 z'(x,y) = z(x,y) +Δz(x,y,{u})에 위치한다.

첨부된 도면들은 본 명세서에 편입되며 본 명세서의 일부를 구성하며, 본 발명의 하나 이상의 실시예들을 설명하며 그리고 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 구현을 설명하는 데 도움이 된다. 도면은 실측이 아니다.

도 1은 다이 본더(Die Bonder)로 알려진 반도체 장착장치 상에 디스펜싱 스테이션(dispensing station)로서 사용되는 기판(2)에 접착제를 도포하는 장치의 측면도를 나타낸다. 직교 좌표계의 좌표 축은 x, y, 및 z 로 표시되고, 여기서 x 및 y 의 두 축은 평면으로 연장된다. 한편, x 축은 기판(2)를 이송시키는 이송 장치(1)의 이송 방향을 나타낸다. 각 기판(2)은 규정 간격으로 배치되어 있고 미리 결정된 수의 칩 장착 사이트(sites)(3, 3')를 갖는다. 선택적으로, 이송 장치(1)는 y 축을 따라 기판(2)을 쉬프트시키는 것이 가능하다. 이송 장치(1)는 우선 놓여진 칩 장착 사이트(3')에 접착제가 도포되는 디스펜싱 스테이션, 및 반도체칩이 칩 장착 사이트위에 놓이는 본딩 스테이션(bonding station)으로 이송 방향 x을 따라 기판(2)을 이송시킨다. 이러한 이송장치(1)는 예컨대 EP 330 831 에서 공지된다. 디스펜싱 스테이션은 라이팅 노즐(5)을 갖는 라이팅 헤드(4)를 포함한다. 구동시스템은 x, y, 및 z 세 방향으로 라이팅 헤드(4)을 이동시킬 수 있다. 라이팅 헤드(4)의 z 높이의 정밀 제어를 위한 위치 측정및제어 회로(6)를 또한 구비하는 적절한 구동장 치는 예컨대 KR 1999-0029525호에서 공지된다. 바람직하게는, 라이팅 노즐(5)이 라이팅 헤드(4)에 분리가능하게 장착되어 있다. 라이팅 노즐(5)은 길쭉한 형태이다: 이는 드릴 홀(drill hole)(9)를 갖는 길쭉한 몸체(7)로 구성되는 데, 상기 드릴 홀(9)는 팁 부분에서 하나의 개구(10)로 열려있는 몸체(7)의 길이방향 축(8)을 따라 연장된다. 반도체 장착장치는 접착제 도포를 위해 놓인 칩 장착 사이트(3')의 위치와 방위를 측정하는 카메라(11)를 더 포함한다. 카메라(11)의 광학축(12)은 z 방향과 평행하게 연장된다. 따라서 카메라(11)의 광학축(12)은 칩 장착 사이트(3')에 수직하게 연장된다. 카메라(11)의 정확한 초점 맞추기로, 카메라(11)의 경사면에 전체 칩 장착 사이트(3')가 놓인다. 라이팅 노즐(5)이 라이팅 헤드(4)에 배치되어 그 길이방향 축(8)은 z 축 또는 카메라(11)의 광학축(12)과의 미리 결정된 각 φ을 나타낸다. 각 φ은 대체로 30°에서 60°범위에 있다. 이러한 방법으로, 라이팅 노즐(5)의 팁은 단지 카메라(11)의 광학축(12)의 영역에 위치한다. 라이팅 노즐(5)의 일부는 여전히 카메라(11)의 촬영 영역에 놓인다. 라이팅 노즐(5)의 길이는 라이팅 헤드(4)가 카메라(11)의 촬영 영역 밖에 위치하도록 또는 기껏 카메라(11)의 촬영 영역 또는 카메라(11)에 의해 전달되는 영상의 가장자리 영역을 커버하도록 치수가 정해진다. 라이팅 노즐(5)은 저장소와 연결되어 있고 펌프(13)는 라이팅 노즐(5)로부터의 접착제의 배출을 제어한다. 보여진 예에서와 같이 펌프(13)는 라이팅 헤드(4)로 통합되거나 반도체칩 장착장치상의 고정 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 디스펜싱 스테이션은 레이저(14) 및, 기준 높이 H_R에 대 한 라이팅 헤드(4)의 위치를 측정하기 위한 캘리브레이션 장치(15)를 구비하는 삼각측량시스템을 갖추고 있다. 도 2에 나타난 바와 같이, 레이저(14)는 기판(2)쪽으로 직진하는 레이저 빔(16)을 방출하는 데, 레이저 빔(16)은 수평에 대하여 미리 결정된 각도 ψ으로 기판(1)위에 비스듬히 부딪힌다. 각도 ψ는 바람직하게 30° 내지 60°범위에 있다. 대체적으로, 그것은 약 45°에 이른다. 기판(2)의 표면의 높이 H₁가 변할 때, 레이저 빔(16)의 기판(2)위의 충돌점 P의 위치는 또한 변화한다. 충돌점 P의 위치는 카메라(11)에 의해 측정되고, 기판(2)의 표면의 높이 H₁은 위치 변화 △w로부터 계산된다. 기판(2)의 표면의 높이 H₁는 다음과 같이 계산된다:

H₁ = H_R + △w * tan(ψ) (1)

여기서,

w: xy 평면상의 레이저 빔(16)의 방향 즉, xy 평면상에서 레이저 빔(16)의 투영으로 정의되는 좌표 축,

w_R: 충돌점 P이 기준 높이 H_R에 위치할 때의 레이저 빔(16)의 충돌점 P의 위치이고,

w₁: 기판(2)의 표면이 계산될 높이 H₁에 위치할 때의 레이저 빔(16)의 충돌점 P의 위치이고,

△w = w₁- w_R 이다.

카메라(11)에 의해 전달된 영상으로부터 화소 좌표에서의 위치 p_R 및 p₁이 얻어진다. 따라서 캘리브레이션 측정장치에 의해, 변환계수 k가 측정되어 카메라(11)의 화소 좌표에서 계산된 편차 △p = p₁ - p_R가 절대 변위 차

△w: △w = k * △p (2)

로 변환되고,

H₁ = H_R + k * △p * tan(ψ) (3)

가 얻어진다.

레이저(14) 뿐만 아니라 카메라(11)가 고정 배치될 때, 충돌점 P의 위치는 오직 계산될 높이 H₁에 의존하는 데, 높이 H₁은 상기 (3) 식에 따라 카메라(11)에 의해 전달된 화소 좌표로 계산될 수 있다. 그렇지만 많은 경우에서 불가피하게 레이저(14) 및/또는 카메라(11)가 x 및/또는 y 방향으로 움직일 수 있다. 이러한 경우, 좌표 (u, v)의 전체 시스템(global system)을 사용하고 레이저 빔(16)의 충돌점 P의 측정된 위치 w₁ 및 w_R 뿐만 아니라 레이저(14) 및 카메라(11)의 조정된 위치를 항상 광역 좌표(global coordinates) (u₁, v₁) 또는 (u_R, v_R)로 변환하고, 각각, 이들로부터 높이 H₁을 계산한다.

이하에서, 어떻게 레이저(14)가 디스펜싱 스테이션에 통합되는지에 대한 바람직한 가능성이 설명될 것이다.

y 방향으로 움직일 수 있는 카메라(11)를 구비한 디스펜싱 스테이션을 위해, 레이저(14)는 바람직하게 카메라(11)와 함께 y 방향으로 이동될 수 있도록 배치된다. 도 3은 이러한 예의 평면도를 나타낸다. 카메라(11) 및 레이저(14)는 y 방향으로 이동할 수 있는 셔틀(17)상에 배치된다. 바람직하게, 셔틀(17) 상의 레이저(14)의 위치는 미리 결정된 범위 B내에서 조절가능하여, 필요한 경우, 방향 w이 변경될 수 있다. 게다가, 이 예에서 라이팅 헤드(4)의 제1 지역 좌표계 (x_S, y_S), 카메라(11)의 제2 지역 좌표계(x_K, y_K) 및 광역 좌표계(u, v)가 표시된다. 라이팅 헤드(4)의 위치 측정및제어 시스템은 지역 좌표(x_S, y_S)에 대한 라이팅 헤드(4)의 위치를 제어하고, 카메라(11)의 위치 측정및제어시스템은 지역 좌표(x_K, y_K)에 대한 카메라(11)의 광학축(12)의 위치를 제어한다. 라이팅 헤드(4)의 광역 좌표는

(u_S,v_S) = (u_S0, v_S0) + (x_S, y_S)

로 주어지고,

카메라(11)의 광학축(12)의 광역 좌표는

(u_K, v_K) = (u_K0, v_K0) + (x_K, y_K)

로 주어진다.

도 4는 세 좌표축 x, y, 및 z 을 따른 라이팅 헤드(4)의 이동을 위한 구동 시스템을 나타낸다. 구동 시스템은 x 방향으로 제1 셔틀(19)을 구동하고 y 방향으로 제2 셔틀(21)을 구동하고 z 방향으로 라이팅 헤드(4)를 구동하기 위한 3개의 모터뿐만 아니라, x 방향으로 이동가능한 제1 셔틀(19)이 설치된 제1 고정 배치 가이 드(18), y 방향으로 이동가능한 제2 셔틀(21)이 설치되며 상기 제1 셔틀(19)에 배치되어 있는 제2가이드(20), 라이팅 헤드(4)이 설치되며 상기 제2 셔틀(21)에 배치되어 있는 제3가이드(22)를 포함한다.

레이저(14)가 카메라(11)와 함께 고정적으로 배치되어 있지도 않고 이동가능하게 배치되어 있지도 않으면, 레이저(14)가 x, y, 및 z 방향에서의 라이팅 헤드(4)의 모든 이동을 따르기 위해 라이팅 헤드(4)상에 레이저(14)를 고정하는 데에 제1 가능성이 존재한다. 레이저(14)가 z 방향이 제외된 x, y 방향에서의 라이팅 헤드(4)의 이동을 따르기 위해 제2 셔틀(21)에 레이저(14)를 고정하는 데에 제2 가능성이 존재한다. 도 3 및 4에 나타난 솔루션(solution)들을 결합하는 즉, 도 3에 나타난 가이드(18)를 배치하지 않고 도 3에 나타난 셔틀(17)에 그것을 고정하여 슬라이드(21)에 레이저(14)를 장착하는 데에 또 다른 가능성이 존재한다. 이러한 해결책으로 라이팅 헤드(4)는 카메라(11)에 상대적으로 뿐만 아니라 카메라(11)와 함께 전체 방향 v으로 이동이 가능하다.

상기 세 가지 모든 설계 가능성에 있어서, 레이저 빛의 편광 방향이 기판(2)에 대하여 변화할 수 있기 위해 레이저 빔(16)의 축에서 회전될 수 있고 기판(2)위에서 레이저 빛의 어떤 회절 효과를 최소화시킬 수 있도록 방향 w이 조절가능하도록 레이저(14)가 고정되는 것이 바람직하다. 특히 반도체칩의 모서리와 평행하게 연장되는 수많은 구조물을 구비한 저장 요소를 갖는 반도체칩의 경우, 방향 w이 반도체칩의 대각선을 따라 연장될 때 이점을 가질 수 있다.

라이팅 헤드(4)의 z 위치(따라서 라이팅 노즐(5)의 z 높이)는 공지된 위치 측정및제어 회로에 의해 제어되는 데, 위치 측정및제어 회로는 기판(2)에의 접착제 도포를 위해 충분한 마이크로미터 범위의 정확성으로 라이팅 헤드(4)의 z 위치를 제어할 수 있다. 라이팅 헤드(4)에 고정된 라이팅 노즐(5)의 팁의 z 높이를 기판(2)의 표면에 대하여 조절가능하기 위해서는, 그 관계는 라이팅 헤드(4)의 z 위치 및 기준 높이 H_R사이에서 여전히 측정되어야 즉, 라이팅 노즐(5)의 팁이 기준 높이 H_R에 위치하는 지점에서 라이팅 헤드(4)의 z 위치 z_R가 측정되어야 한다.

측정은 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다. 레이저(14)의 제1 실시예에서, 카메라(11) 및, 라이팅 노즐(5)이 그것에 도달할 때 편향시키는 기준면(30)을 가진 캘리브레이션 장치(15)가 사용된다. 편향 바(deflecting bar)(23)의 표면은 예컨대 도 5를 참고하여 상세히 기술되는 편향가능한 기준면(30)의 구실을 한다. 캘리브레이션 장치(15)는 스톱(25)을 구비한 베이스(24), 편향 바(23) 및 스프링(26)을 포함한다. 편향 바(23)의 한쪽 끝은 베이스(24)상에서 지지된다. 스프링(26)은 베이스(24)의 스톱(25)에 대하여 편향 바(23)의 다른 한쪽 끝을 가압한다. 기준면(30)의 z 높이 H_F은 편향 바(23)의 위치에 의해 정의된다. 편향 바(23)위의 레이저 빔의 충돌점P의 위치는 카메라(11)에 의해 측정되고 그것으로부터 z 높이 H_F는 (3)과 유사하게 계산된다:

H_F = H_R + k * △p * tan(ψ) (4)

여기서 △p는 카메라(11)의 화소 좌표상의 거리를 나타내는 데, 이 거리는 충돌점 P가 기준높이 H_R상에 존재할 때의 레이저 빔(16)의 충돌점 P의 위치, 및 xy 평면상에 레이저 빔의 투영을 따른 기준면(30)위의 레이저 빔(16)의 충돌점 P의 위치 사이의 거리이다.

나중에 라이팅 헤드(4)는 z 방향으로 하강한다. 라이팅 노즐(5)의 팁이 편향 바(23)에 도달하고 스프링(26)의 힘에 대하여 그것을 편향시키자마자, 편향 바(23) 위의 충돌점 P의 위치는 쉬프트한다. 카메라(11)가 충돌점 P의 위치의 쉬프트의 시작을 감지할 때 라이팅 헤드(4)의 z 높이 z_S가 비로소 측정된다. z 높이 z_S는 높이 H_F와 같다:z_S = H_F.

도 6은 한 면에서 그리고 캘리브레이션 장치(15)의 기준면(30)위로 라이팅 노즐(5)의 그림자(29)를 떨어뜨리기 위해 각 θ로 비스듬히 라이트 빔(28)으로 라이팅 노즐(5)을 조명하는 광원(27)을 포함하고 개략적으로 측면에 도시된 캘리브레이션 장치(15)를 구비한 제2 실시예를 도시한다. 기준면(30)의 레이저 빔의 충돌점의 측정 위치로부터 이전의 실시예에서 기준면(30)의 높이 H_F가 측정되었다. 라이팅 헤드(4)가 하강하는 동안 그림자(29)는 라이팅 노즐(5)에 근접한다. 라이팅 노즐(5)이 기준면(30)에 도달하면 그림자(29)의 끝과 라이팅 노즐(5)의 팁은 일치한다. 그림자(29)의 이동은 카메라에 의해 모니터링되고 그것 및 위치 측정및제어 회로의 위치 데이터로부터 라이팅 노즐(5)이 기준면(30)에 도달하거나 도달하려고 할 때의 라이팅 헤드(4)의 z 위치 z_S가 측정된다. 광원(27)으로부터 방출된 라이트 빔(28)이 기준면(30)위에 떨어질 때의 각 θ가 알려져 있다면 그때 그림자(29)의 이동 및 위치 측정및제어 회로의 데이터로부터 접촉없이 즉 라이팅 노즐(5)이 실제로 기준면(30)에 도달할 때까지 라이팅 헤드(4)가 하강되지 않아도 라이팅 헤드(4)의 z 위치 z_S가 측정될 수 있다.

제작하는 동안, 접착제의 도포는 다음 단계를 따라 수행된다:

- 접착제를 도포할 기판(2)의 칩 장착 면의 높이 H₁를 측정하는 단계,

- 라이팅 헤드(4)로 위치 z = H₁ + Δz₀에 접근하는 단계, 여기서 Δz₀ 는 라이팅 노즐(5)의 팁이 기판(2)의 표면으로부터 들어 올려야하는 거리에 해당,

- 접착제를 도포하기 위해 미리 결정된 경로를 따라 라이팅 헤드(4)를 이동시키는 단계.

접착제가 도포될 칩 장착 표면이 특정 크기를 초과할 때 최소 세 위치에서 상기 표면의 높이를 측정하고 그것으로부터 x 및 y 두 좌표축의 함수인 높이 H₁(x,y)를 계산할 수 있다. 그 경로를 이동하는 동안 라이팅 헤드(4)의 z 위치는 그것의 실제 위치 (x,y)를 따라 z(x,y) = H₁(x,y) + △z₀으로 제어된다.

라이팅 헤드(4)가 x 및 y 방향으로 움직일 때, 일반적으로, 처리 영역에 대한 가이드들(18 및 20)의 완전한 기계 평면은 큰 노력으로만 성취될 수 있기 때문에 처리 지지부로부터 라이팅 헤드(4)의 거리는 변화한다. 이러한 원인 때문에, 캘리브레이션 과정에서, 라이팅 헤드(4)의 z 높이의 편차 Δz(x,y)는 위치 (x,y)의 함수로서 측정된다. 레이저(14)가 z 방향을 제외하고 오직 x 및 y 방향에서 라이팅 헤드(4)의 이동을 따르기 위해서 레이저(14)가 라이팅 헤드(4)를 위한 구동 시스템의 제 2셔틀(21)에 고정되면, 함수 Δz(x,y)는 예컨대 레이저(14)에 의해 측정될 수 있다. 따라서 z 위치 z(x,y) = H₁ + Δz(x,y) + Δz₀ 또는 z(x,y) = H₁(x,y) + Δz(x,y) + Δz₀에서 라이팅 헤드가 가이드되는 시스템에 의해 발생하는 편차를 계산하기 위해서 편차 Δz(x,y)는 보정함수로서 제작시에 사용된다.

본 발명에 따라 기판에 접착제를 도포하기 위한 장치는 반도체칩의 조립의 분야에 제한이 없다. 동일한 장치로서, 다른 구성요소를 위한 기판, 예컨대 광학적 구성요소, 레지스터 또는 커패시터 등과 같은 수동 전자 구성요소는 접착제로 코팅될 수 있다.

본 발명의 실시예 및 적용예가 도시되고 기술되지만, 여기의 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 내에서, 상기 언급된 것보다 더 많은 변형례들이 가능하다는 것이 본 발명의 혜택을 받는 당업자들에게는 자명할 것이다. 따라서 본 발명은 아래에 기재될 특허청구범위 및 그 균등물에 한정되지 아니한다.

본 발명에 따르면, 다른 구성요소를 위한 기판, 예컨대 광학적 구성요소, 레지스터 또는 커패시터 등과 같은 수동 전자 구성요소는 접착제로 코팅될 수 있다.

Claims

라이팅 노즐(writing nozzle)(5)을 포함하는 라이팅 헤드(writing head)(4);

z 높이로 표시된 방향을 따르는 상기 라이팅 헤드(4)의 위치를 제어하는 위치 측정및제어 회로(6);

카메라(11);

기준높이에 대한 기판(2)의 z 높이를 측정하기 위해 레이저 빔 및 상기 카메라(11)가 삼각측량 시스템을 형성하는 레이저(14); 및

상기 라이팅 노즐(5)이 상기 기준높이에 도달할 때의 라이팅 헤드(4)의 z 위치를 측정하는 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수단은 z 방향으로 편향될 수 있는 기준면(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수단은 기준면(30) 그리고, 상기 라이팅 노즐(5)을 조명하여 상기 라이팅 노즐(5)의 그림자(29)를 상기 기준면(30)위로 투영시키는 광원(27)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 장치.
라이팅 헤드(4)에 부착된 라이팅 노즐(5)에 의해 기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 방법으로서, z 높이로 표시된 방향을 따르는 상기 라이팅 헤드(4)의 z 위치는 위치 측정및제어 회로(6)에 의해 제어되고, 상기 라이팅 헤드(4)는 x좌표 및 y좌표가 이루는 평면에서 경로를 따라 이동하며, 상기 방법은 다음을 포함하며:

기준 높이에 대한 라이팅 헤드(4)의 z 위치를 측정하는 캘리브레이션(calibration) 과정은 다음 단계를 포함하며:

삼각측량 시스템에 의해 상기 기준 높이에 대한 기준면(30)의 z 높이를 측정하는 단계, 및

상기 라이팅 노즐(5)이 상기 기준면에 도달할 때의 상기 라이팅 헤드(4)의 z 높이를 측정하는 단계,

상기 방법은

상기 삼각측량 시스템을 이용하여 상기 기준높이에 대한 상기 기판(2)의 z 높이 H₁(x,y)를 측정함, 그리고

라이팅 헤드(4)의 실제 위치(x,y)에 따라 상기 접착제를 z(x,y)=H₁(x,y)+△z₀(△z₀은 미리 결정된 값을 나타냄)에 도포하는 동안 상기 라이팅 헤드(4)의 z 위치를 제어함

에 의해 기판(2)에 접착제를 도포하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 접착제를 도포하는 동안 상기 라이팅 헤드(4)의 z 위치는 z(x,y)+△z(x,y,{u}) 값으로 제어되고, 상기 △z(x,y,{u}) 함수는 보정 함수이고, {u}는 {0}과 같거나 또는 라이팅 헤드(4)의 위치를 특정하는 추가적인 좌표변수를 나타내는 것을 특징으로 하는 기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

기판(2)의 z 높이 H₁(x,y)은 상수 H₁에 근접하는 것을 특징으로 하는 기판(2)에 접착제를 도포하기 위한 방법.