KR20070097546A - 평면형 물건, 구체적으로는 기판을 저압에 의해 작업표면에 고정시키는 장치 - Google Patents

평면형 물건, 구체적으로는 기판을 저압에 의해 작업표면에 고정시키는 장치 Download PDF

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Abstract

평면형 대상, 구체적으로는 기판(2)을 진공에 의해 작업 표면(4) 상에 고정시키는 장치(1)에는 적어도 하나의 적어도 부분적으로 투명한 베어링 플레이트(5)로서, 베어링 플레이트의 한쪽 측부는 작업 표면을 형성하고, 베어링 플레이트는 방사-반사 구조(7)를 가지며 작업 표면으로부터 거리를 두고 배열된 후측부를 갖는 것이 마련된다. 베어링 플레이트는 진공 라인에 연결될 수 있고 작업 표면 내로 개방된 진공 채널을 추가적으로 갖는다. 투과광에 의해 최대한 균일하게 기판을 조명하기 위해, 적어도 하나의 광원(10)이 마련되며, 광원의 방사는 베어링 플레이트 내로 공급될 수 있다. 또한, 작업 표면은 바람직하게 가열 장치(11)에 작동적으로 연결되어 기판(2)이 가열될 수 있도록 한다.

Description

평면형 물건, 구체적으로는 기판을 저압에 의해 작업 표면에 고정시키는 장치{DEVICE FOR FIXING A FLAT OBJECT, IN PARTICULAR A SUBSTRATE, TO A WORK SURFACE BY MEANS OF LOW PRESSUE}
본 발명은 평면형 물건, 구체적으로는 기판을 청구항 1의 전제부에 따른 진공에 의해 고정시키기 위한 장치에 대한 것이다.
이러한 종류의 장치는, 또한 프레임 지지대["진공 척(vacuum chuck)"]라고도 지칭되며, 주로 반도체 산업에서 특정 처리 공정을 위해 기판을 정밀하게 고정시키고 작업 공구에 대해 기판을 정밀하게 배치하기 위해 이용된다. 따라서, 예를 들어 소위 다이 본더(die bonder)를 이용해 반도체 구성요소를 제작하는 경우, 이미 처리가 완료된 실리콘 칩은 웨이퍼에서 제거되어야 하고 리드 프레임(leadframe) 또는 스트립(strip) 상으로 정밀하게 배치되어야 하며 이러한 기판에 영구히 결합되어야 한다. 우수한 배치 정밀도 및 다른 목적에 부합하기 위하여, 이미지 처리 시스템이 마련되며, 이미지 처리 시스템은 기판 상의 마킹(marking)에 근거하여 칩의 목표 배치 위치를 결정하는데 이용될 수 있다. 그렇지만, 이미지 처리 시스템은 추가적으로 칩의 배치 전후에 작업 표면의 정밀 검사를 위해서도 이용될 수 있다.
목표 배치 위치를 위한 마킹은 실장(populating)되도록 기판의 측부 또는 선택적으로 기판의 후측부 상에 자리할 수 있다. 기판의 측부 상에 자리하는 경우, 이미지 인식의 문제는 매우 간단히 해결될 수 있으며, 이는 하나의 측부로부터 "진공 척"에 의해 기판이 고정되고, 다른 측부로부터 반사광 조명과 이미지 인식에 더해 실장이 이루어질 수 있기 때문이다. 마킹이 후측부 상에 배치되는 경우(즉, 이미지 처리 시스템으로부터 멀리 떨어져 배치된 경우), 기판이 특정 최소 투명도를 갖도록 광 파장을 선택하는 것이 필요하다. 다른 한편, 현재 통상 사용되는 "진공 척"과 조합하여 반사광 조명을 이용하는 경우, 저감된 이미지 질 및 이에 따른 배치 정밀도는 기판을 두 번 관통하는 통로와 마킹에서의 후측 반사에 의해 산정되어야 한다.
미국 특허 제6,032,997호는 "진공 척"을 개시하며, 이 "진공 척"에서 베어링 플레이트(bearing plate)는 성형 가능한 유리 바디를 포함하고, 이 "진공 척"의 표면은 복수의 섹션을 포함하는 구조를 지지하는 평면을 갖는다. 반사 층은 베어링 플레이트의 후측 상에 설치되어, 장치 위의 광학 배치 시스템이 베어링 플레이트 상에 놓인 웨이퍼의 후측부 상의 배치 마킹을 인식할 수 있도록 한다. 그렇지만, 그러한 장치는, 예를 들어 전형적으로 다이 본딩에서와 같은, 작업 표면을 완전히 덮는 기판의 처리에는 적합하지 않다.
따라서, 본 발명은 상술한 결점을 피하고 배치 마킹이 후측부 상에 배치되는 경우라 하더라도 이미지 처리 시스템에 대한 우수한 이미지 특성을 얻을 수 있는 앞서 언급한 종류의 장치를 마련하는데 목적이 있다.
상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 장치에 의한 발명에 따라 달성된다. 빔 경로가 베어링 플레이트 내로 공급될 수 있는 광원의 설치는 기판이 투과광에 의해 균일하게 조명되는 효과를 갖고, 후측 배치 마킹이 이미지 처리 시스템에 의해 더 잘 인식될 수 있다는 결과를 가져온다. 투과광 조명은 본래부터 불투명한 배치 마킹에 더 우수한 신호 대 잡음비를 언제나 제공한다. 아래로부터의 평평한 균일 조명은, 그러나, 작업 표면 위의 영역이 광원으로부터 완전히 자유로울 수 있게 하며, 이로 인해 더 많은 공간을 이용할 수 있게 된다. 예를 들어, 이는 카메라가 기판과 같은 측부 상에 아무 문제없이 설치될 수 있게 한다. 진공 채널은 작업 표면 상에 물건이 안정적으로 고정되도록 하고, 이는 반도체 기판의 경우에 특히 중요하다.
본 발명에 따른 장치는 다이 본더에 이용하기에 특히 유용한 방식에 적합하다. 그렇지만, 예를 들어 섬유 산업, 제지 산업 또는 평면형 물건이 이미지 처리 시스템을 이용하여 처리되어야 하는 다른 분야에서와 같은 곳에서 가능한 다른 용례가 포함될 수 있다. 반도체 산업에서 추가적인 적용 가능성을 고려할 수 있으며, 예를 들어 기판이 플라스틱 박막을 포함하는 요소를 구성하는 경우, 또는 두 개 이상의 칩이 서로 적층된 요소의 경우에 적용 가능하며, 두 개 이상의 칩이 적층된 경우 본 발명에 따른 장치에 의해 제2 칩을 제1 칩과 정렬시키기 위해 제1 칩 및/또는 기판을 통과하는 조명을 발생시키는 것이 가능하다. 마지막으로, 그러나, 작업 표면의 균일한 조명을 이용하여 픽(pick) 공구에서의 칩의 배치를 결정하기 위해 픽 공구를 조명하는 것도 고려할 수 있다.
작업 표면에 작동적으로 연결된 가열 장치는 작업 표면이 가열되는 것을 추가적으로 가능하게 한다. 따라서 기판은 그 하측부 상에서 빛과 열에 동시에 노출된다.
베어링 플레이트는 바람직하게 유리 세라믹으로 이루어진다. 그러나, 이러한 경우, 특정 조건 하에 석영 또는 유리 등의 유리질 재료도 포함될 수 있다.
베어링 플레이트의 후측부 상의 반사 구조는 기판의 방향으로 빛을 편향시키는데 이용된다. 상기 구조는 빛이 플레이트로부터 수직 방향으로 제어된 방식으로 그리고 상기 구조의 형태와 밀도에 의해 설정될 수 있는 방식으로 커플링 아웃되도록(couple out) 한다. 예를 들어, 상기 구조는 작업 표면을 향하는 디프레션(depression)으로 실현될 수 있다. 이러한 경우에, 피라미드형, 원뿔형, 볼(bowl)형, 스트립(strip)형 구조가 포함될 수 있다. 이러한 경우에, 디프레션은 작업 표면에 걸쳐 균일하게 분포될 필요는 없다. 베어링 플레이트의 구성에 따라, 또는 이용된 광원의 종류와 개수에 따라, 최대한 균일한 작업 표면 상에서의 광분포를 얻기 위해 디프레션의 불균일한 분포 또는 디프레션의 다양한 구성이 이용될 수 있다.
특히 유용한 방식에서, 베어링 플레이트는 플레이트 베이스 상에 지지된다. 이러한 경우에, 베어링 플레이트는 플레이트 베이스에 탈착 가능하게 연결되거나 플레이트 베이스에 접착될 수도 있다. 탈착 가능한 고정은 베어링 플레이트를 모든 측부 상에서 세정할 수 있고, 손상된 경우 베어링 플레이트를 비용 효율적으로 교체할 수 있다는 이점을 갖는다. 더불어, 처리되기 위한 또 다른 물건에 대해 더 용이하게 응용될 수 있다. 마지막으로, 플레이트 베이스는, 그 부분이, 받침부 상에 탈착 가능하게 지지될 수 있고, 가열 장치가 받침부에 설치될 수 있다. 이러한 경우에, 열은 받침부로부터 플레이트 베이스로, 플레이트 베이스로부터 베어링 플레이트로 전달된다. 플레이트 베이스의 탈착 가능한 설치는 종래의 프레임 지지부가 가열 가능한 받침부 상으로 배치될 수 있고, 조명 없이, 단지 가열 및/또는 진공 공급부에 연결되기만 하면 된다는 이점을 갖는다.
복사(radiation)-반사 구조는 베어링 플레이트의 후측부 상에 설치될 필요는 없고, 반드시 후측부 상에 설치되어야 하는 것은 아니다. 베어링 플레이트가 플레이트 베이스 상에 지지되는 경우, 플레이트 베이스의 표면이 예를 들어 디프레션 형태의 대응 구조를 갖는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 디프레션은 굴절 지표의 적합(refractive index adaptation)을 위한 적절한 재료로 채워져야 한다. 또한, 플레이트 베이스 상과 베어링 플레이트의 후측부 상에서의 구조의 조합을 고려할 수 있다.
특정 경우에, 베어링 플레이트에 가열 가능 코팅이 마련되는 것을 고려할 수 있다. 이러한 전기적으로 가열 가능한 코팅은 기판을 통한 방사가 약화되지 않도록 또는 단지 미미한 정도로 약화되도록 얇게 만들어질 수 있다. 가열 가능한 코팅의 이점은, 그러나, 열의 공급이 더 우수하고 더 빠르게 제어될 수 있다는 데 있다.
광원은 예를 들어 작업 표면과 방사-반사 층 사이의 높이에서 베어링 플레이트에 대해 비스듬히 설치될 수 있다. 이러한 설치는 베어링 플레이트의 후측부 상의 방사-반사 구조가 최적 효과를 나타내게 한다. 그렇지만, 특정 경우에, 광원으로부터의 방사가 작업 표면과 방사-반사 구조 사이의 평면에서 베어링 플레이트의 측부 상의 적어도 하나의 광도파로(optical waveguide)를 통해 베어링 플레이트 내로 공급될 수 있는 것이 유용할 수 있다. 이러한 방식에서, 광원은 양호한 공간 조건이 주어지는 배치로 국부적으로 이동될 수 있다. 그러나 특정 경우 예를 들어 베어링 플레이트의 아래와 같은 곳에 광원을 설치하는 것을 고려할 수 있다. 광원은 예를 들어 경제적으로 이용 가능한 발광 다이오드 또는 다른 조명 기구일 수 있다.
베어링 플레이트가 정전 대전(electrostatic charging)을 피하기 위해 접지 라인에 연결될 수 있는 경우 추가적인 이점을 얻을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 작업 표면에 전기 전도성 코팅이 마련될 수 있고, 또는 다른 방식에 의해 전도성을 띠게 만들어질 수 있다.
본 발명의 추가적인 이점과 개별적인 특징은 예시적인 실시예와 도면의 설명으로부터 나타난다.
도 1은 다이 본더에 이용되는 경우의 본 발명에 따른 장치에 대한 부분 횡단면도를 도시한다.
도 2는 기판을 제외한 도 1에 따른 장치의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 예시적인 선택적 실시예를 도시한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도면부호 1이 나타내는 장치는 본질적으로 베어링 플레이트(5)를 포함하며, 베어링 플레이트(5)는 예를 들어 유리로 이루어지거나, 투명한 또는 부분적으로 투명한 다른 재료로 이루어진다. 대략 직사각형의 형태를 갖는 베어링 플레이트는 작업 표면(4)을 가지며, 작업 표면(4)에는 예를 들어 전기 전도성 코팅(19)이 마련될 수 있다. 베어링 플레이트(5)는 두 개의 종방향 측부에서 약간 빗각으로 잘려있다. 이러한 빗각은 화살표 방향(a)으로 직선으로 이동되는 기판의 출입을 용이하게 한다. 복수의 볼(bowl)형 디프레션으로 이루어진 형태의 광-반사 구조(7)는 베어링 플레이트(5)의 후측부(6) 상에 설치된다. 베어링 플레이트는 작업 표면(4)의 개구(20)에서 단부를 이루는 복수의 진공 채널(8)을 추가적으로 포함한다.
베어링 플레이트(5)는 플레이트 베이스(14) 상에 놓이고 클램프(12)에 의해 플레이트 베이스(14)에 탈착 가능하게 연결된다. 또한, 금속으로 이루어진 이러한 클램프는 작업 표면을 접지하는데 이용된다. 플레이트 베이스는 예를 들어 금속 같은 열 전도성 재료를 포함한다. 정공(hole)(25)은 중앙에 설치되며, 베어링 플레이트의 측부 상의 분배 챔버(18) 내로 개방되어 있다. 이러한 경우에, 분배 챔버는 베어링 플레이트에서의 모든 진공 채널(8)을 수용한다. 또한, 분배 챔버(18)는 진공 채널(8)이 다양하게 설치된 서로 다른 베어링 플레이트(5)가 배치될 수 있도록 설치된다.
플레이트 베이스(14)는, 그 부분이, 받침부(15)에 놓이고, 받침부(15)는 플 레이트 베이스와 같은 재료를 포함할 수 있다. 받침부(15)와 플레이트 베이스(14) 사이의 탈착 가능한 연결부는 예를 들어 측면 고정 부품(13)을 포함한다. 또한, 받침부(15)는 정공(25')을 가지며, 중앙 슬리브(16)에 의해 플레이트 베이스(14)의 정공(25)과 중앙 정렬된다. 정공(25')은 진공 라인(9)에 연결되어 진공원으로 이어진다. 가열 장치(11)는, 예를 들어 복수의 가열 카트리지의 형태이고, 받침부(15)에 설치된다. 상기 가열 장치는 전류 공급 라인(22)을 통해 전류원에 연결된다. 또한, 자동 온도 조절 장치(thermostat)가 마련될 수 있으며, 자동 온도 조절 장치에 의해 특정 작업 온도에 맞춰질 수 있다. 접지 라인(21)은 베어링 플레이트가 정전기적으로 대전될 수 없도록 한다.
투과광에 의한 작업 표면(4)의 조명은 베어링 플레이트(5)의 양쪽 측부 상의 각각의 광원(10)에 의해 이루어진다. 상기 광원으로부터의 빛은 굽은 광도파로를 통해 베어링 플레이트(5) 내로 비스듬히 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 빛은 구조(7)에서 반사되어 작업 표면(4)을 향해 위쪽으로 균일하게 향한다. 광원의 광도 및/또는 빛의 파장 역시 제어 가능하다.
예시적인 실시예에서, 화살표 방향(a)으로 주기적으로 이동될 수 있는 스트립 형태의 기판(2)은 작업 표면(4) 위로 유도된다. 피킹(picking) 아암을 갖는 피커(picker; 보다 구체적으로 도시되지 않음)에 의해, 칩은 기판 위로 정밀하게 배치되고, 기판 상으로 배치되어 기판에 접착된다. 카메라(24) 형태의 이미지 인식 시스템이 배치를 위해 이용되며, 상기 카메라는 기판(2)의 후측부 상의 배치 마킹을 인식할 수 있다. 이러한 경우에 기판(2)은 진공 채널(8) 상의 진공에 의해 작 업 표면(4) 상에 움직이지 않게 고정될 것이 명백하며, 이와 동시에 열은 가열 장치(11)에 의해 작업 표면에 공급되고 접착 공정을 촉진시킨다.
도 3에 따른 장치의 경우에, 예를 들어 유리 세라믹으로 이루어진 베어링 플레이트(5)는 플레이트 베이스(14)에 단단히 접착된다. 빛은 광도파로가 아닌 직접 비스듬히 방사하는 광원(26, 26')에 의해 비스듬히 공급된다. 방사-반사 구조(7)는 피라미드형 또는 원뿔형 디프레션을 포함한다. 방사 경로는 방사 화살표(b)에 의해 지시된다. 이로부터 명백하듯이, 이러한 경우에 빛은 또한 작업 표면(4)에서 내부 전반사에 의해 반사되어 구조(7) 상으로 다시 반사될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예에서, 받침부(15)는 마찬가지로 탈착 가능한 클램프(27)에 의해 플레이트 베이스(14)에 연결된다. 가열 장치(보다 구체적으로 도시되지 않음)는 받침부(15)에 통합되어 있다.
베어링 플레이트(5)에서의 각각의 진공 채널(8)은 공통 분배 챔버 내로 개방되지 않고, 직접 플레이트 베이스(14)에서 연장되어 그 후 공통 진공 라인(9) 내로 개방된다.

Claims (15)

  1. 평면형 물건, 구체적으로는 기판(2)을 진공에 의해 작업 표면(4) 상에 고정하는 기판 고정 장치(1)로서, 적어도 부분적으로 투명한 베어링 플레이트(5)를 가지며, 상기 베어링 플레이트(5)의 한쪽 측부는 상기 작업 표면을 형성하고, 상기 베어링 플레이트(5)는 후측부(6)를 가지며, 상기 후측부(6)는 상기 작업 표면으로부터 거리를 두고 설치되고, 상기 후측부(6) 영역에는 복사-반사 구조(7)가 설치되며, 상기 베어링 플레이트는 진공 라인(9)에 연결될 수 있고 상기 작업 표면 내로 개방된 진공 채널(8)을 갖는 기판 고정 장치(1)에 있어서,
    적어도 하나의 광원(10)을 포함하며 상기 광원의 복사는 상기 작업 표면이 상기 복사-반사 구조의 작용에 의해 균일하게 조명될 수 있도록 상기 베어링 플레이트 내부로 측방향으로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 가열 장치(11)를 포함하며, 상기 가열 장치는 상기 작업 표면(4)을 가열하기 위한 목적으로 상기 베어링 플레이트(5)에 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 베어링 플레이트(5)는 유리 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사-반사 구조(7)는 상기 베어링 플레이트(5)의 후측부(6) 상의 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 플레이트(5)는 플레이트 베이스(14) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사-반사 구조(7)는 상기 베어링 플레이트(5)를 향하는 상기 플레이트 베이스의 표면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 베어링 플레이트(5)는 상기 플레이트 베이스(14)에 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 베어링 플레이트 (5)는 상기 플레이트 베이스(14)에 접착되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 플레이트 베이스(14)는 그 부분이 받침부(15) 상에 탈착 가능하게 지지되고, 가열 장치(11)는 상기 받침부에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 플레이트(5)에는 가열 가능한 코팅이 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(10)은 상기 작업 표면(4)과 상기 복사-반사 구조(7) 사이의 평면 상의 상기 베어링 플레이트(5)의 측부 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(10)으로부터의 방사는 적어도 하나의 광도파로(17, 17')를 통해 상기 작업 표면(4)과 상기 방사-반사 구조(7) 사이의 평면 내의 상기 베어링 플레이트(5)의 측부 상으로 상기 베어링 플레이트 내로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 플레이트(5)는 전기 전도성 작업 표면을 가지며, 상기 전기 전도성 작업 표면은 정전기적 대전을 피하기 위해 접지 라인(21)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  14. 청구항 4에 있어서, 상기 디프레션은 불균일한 분포 및/또는 불균일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
  15. 청구항 5 및 청구항 6 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 분배 챔버(18)가 상기 플레이트 베이스(14)에 설치되고, 상기 플레이트 베이스 내로 상기 분배 챔버가 상기 작업 표면으로 이어진 복수의 진공 채널(8)을 개구하는 것을 특징으로 하는 기판 고정 장치.
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