KR20090107677A - 반도체 칩의 정렬방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 칩의 정렬 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 칩을 접합하기 전 단계에서 칩의 위치와 방향을 정확하게 위치시켜 바른 상태를 유지하도록 바른 위치로 정렬시키기 위한 반도체 칩의 정렬 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 정렬하고자 하는 반도체 칩을 진공흡착 테이블에 온로딩하는 온로딩 공정, 상기 온로딩 공정에서 온로딩된 반도체 칩을 칩 정렬 가이더에 의하여 X-Y 방향으로 선택 및 순차적으로 이동시켜 가로 및 세로방향의 오차를 보정하는 방향정렬공정, 가로 및 세로방향의 오차를 보정한 반도체 칩을 X-Y 방향으로 동시 이동시켜 반도체 칩에 대한 중심위치거리의 오차를 보정하는 위치정렬공정, 그리고 바른 위치로 정렬된 반도체 칩은 접합을 위한 위치로 이송하고 칩 정렬 가이더는 원래의 초기 위치로 복귀시키는 복귀공정을 포함하여 이루어지는 반도체 칩의 정렬방법과 그리고 이러한 정렬방법을 시행하기 위하여 구체화시킨 반도체 칩의 정렬장치를 제공한다.
반도체, 칩, 정렬, 바른 위치

Description

반도체 칩의 정렬방법 및 장치{Semiconductor Chip Alignment Method and Apparatus}
본 발명은 반도체 칩의 정렬방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 칩을 접합하기 전 단계에서 칩의 위치와 방향을 정확하게 위치시켜 바른 상태를 유지하도록 바른 위치로 정렬시키기 위한 반도체 칩의 정렬 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 종래에는 칩트레이에서 칩이송장치에 의하여 반도체 칩을 픽업한 후에 반도체 칩을 정확한 위치에 공급하기 위하여 반도체 칩을 칩정렬 모듈 위에 올려 놓고 이송된 반도체 칩의 중심 위치, 가로 및 세로 방향의 오차를 화상인식시스템에 의하여 인식된 결과를 토대로 반도체 칩의 중심 위치, 가로 및 세로 방향의 오차만큼 그 위치를 보정한 상태로 반도체 칩을 이송하여 이를 접합하는 본딩작업을 수행하고 있다.
그러나 이러한 종래의 방식은 칩트레이로부터 이송된 반도체 칩을 칩트레이로부터 이송시킨 후에 다시 반도체 칩을 위치보정장치에서 정렬한 후 반도체 칩을 이송하도록 되어 있는 관계로 반도체 칩의 이송시간과 거리가 길어지고 게다가 고가의 장비인 화상인식시스템을 반드시 채택하여야 하기 때문에 전체적으로 장비의 가격이 상승되고 전체적으로 장비의 크기가 비대하여지는 단점이 발생하고 있다.
물론, 이러한 문제점을 감안하여 국내 등록 특허 제711208호의 등록공보가 제안되어 있는데, 이는 반도체 칩트레이에 위치한 개별적인 반도체 칩마다 화상인식시스템에 의하여 촬영하고 반도체 칩의 영상에서 이송될 반도체 칩의 정렬오차를 계산하고 계산된 정렬오차값을 제어부로 보내고 제어부는 정렬모듈에 신호를 보내어 이들 오차값 만큼 정렬모듈에 신호를 보내어 직접 그 위치를 보정하는 방식이 채택되어 있는 관계로, 결국 이 경우에도 정렬모듈을 그대로 채택하여야 하고 게다가 고가의 장비인 화상인식시스템을 반드시 채택하여야 하기 때문에 전체적으로 장비 가격이 상승되고 전체적으로 장비의 크기가 비대하여지는 문제점을 해소할 수는 없다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 다음과 같은 목적을 가지고 연구 개발이 이루어졌다.
본 발명의 목적은 종래와 같이 화상인식시스템을 채택하지 않고 단지 기계적인 구조를 갖는 반도체 칩 정렬수단에 의하여도 종래의 화상인식시스템이 행하였던 방식으로 반도체 칩의 가로 및 세로 방향(X-Y 방향)의 오차, 그리고 중심위치의 오차를 교정하는 효과를 갖도록 칩 정렬 장치를 구성하여 관련 장비의 가격을 크게 낮추면서 전체적인 장비의 크기도 줄일 수 있어 경제적으로 활용할 수 있도록 하고자 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래에 사용하였던 정렬모듈이 화상인식시스템과 연계하여 작동이 이루어지도록 구성하였던 점을 획기적으로 개선하여 화상인식시스템이 없이 정렬모듈 자체가 반도체 칩의 가로 및 세로 방향(X-Y 방향)의 오차와 중심 위치에 대한 오차를 직접 교정할 수 있도록 구성하여 기존의 기술에 비하여 보다 경쟁력을 갖출 수 있도록 하고자 함에 있다.
본 발명은 위와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 정렬하고자 하는 반도체 칩을 진공흡착 테이블에 온로딩하는 온로딩 공정, 상기 온로딩 공정에서 온로딩된 반도체 칩을 칩 정렬 가이더에 의하여 X-Y 방향으로 선택 및 순차적으로 이동시켜 가로 및 세로방향의 오차를 보정하는 방향정렬공정, 가로 및 세로방향의 오차를 보정 한 반도체 칩을 X-Y 방향으로 동시 이동시켜 반도체 칩에 대한 중심위치거리의 오차를 보정하는 위치정렬공정, 그리고 바른 위치로 정렬된 반도체 칩은 접합을 위한 위치로 이송하고 칩 정렬 가이더는 원래의 초기 위치로 복귀시키는 복귀공정을 포함하여 이루어지는 반도체 칩의 정렬방법을 제공한다.
이때, 상기 방향정렬공정이 칩 정렬가이더에 의하여 반도체 칩을 X 방향으로 먼저 이동시킨 다음 Y 방향으로 이동시켜 방향 오차를 보정하도록 하는 반도체 칩의 정렬방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 방향정렬공정이 칩 정렬가이더에 의하여 반도체 칩을 Y 방향으로 먼저 이동시킨 다음 X 방향으로 이동시켜 방향 오차를 보정하도록 하는 반도체 칩의 정렬방법을 제공할 수 있다.
또한, 위의 정렬방법을 실행하기 위하여 구체화시킨 장치로서 바른 위치에 위치시키기 위하여 칩을 상부에 올려놓고 사용하는 진공흡착 테이블과; 상기 진공흡착 테이블과 인접된 위치에 설치되고 일측에 칩 정렬 가이더가 설치되는 X-Y 슬라이드 블록과; 상기 X-Y 슬라이드 블록의 일 측에 수평으로 설치되고 상기 진공흡착테이블의 상부 표면과 근접한 상태로 상기 X-Y 슬라이드 블록에 의하여 수평 이동이 가능하게 설치되는 칩 정렬 가이더와; 그리고 상기 X-Y 슬라이드 블록을 원하는 위치까지 이동시켰다가 다시 초기 위치로 복귀시키기 위하여 상기 X-Y 슬라이드 블록과 연결 설치되는 슬라이드 블록 구동기구를 포함하여 이루어지는 반도체 칩의 정렬장치를 제공한다.
또한, 상기 칩 정렬 가이더는 반도체 칩과 서로 접하게 되는 선단부를 반도 체 칩의 가로면(X 면) 및 세로면(Y 면)과 접할 수 있게 직각을 이루도록 구성하여 이루어지는 반도체 칩의 정렬장치를 제공한다.
그리하여 작동이 이루어지는 과정은 정렬하고자 하는 반도체 칩을 진공흡착 테이블에 온로딩하는 온로딩공정을 거쳐, 온로딩된 반도체 칩을 칩 정렬 가이더에 의하여 X-Y 방향으로 선택 및 순차적으로 이동시켜 가로 및 세로방향의 오차를 보정하는 방향정렬공정을 행한다.
다음, 칩 정렬 가이더를 X-Y 방향으로 동시 이동시켜 이미 방향정렬이 이루어진 칩의 바른 위치까지 변위시키고 칩에 대한 중심위치거리의 오차를 보정하는 위치정렬공정을 행한다.
그리고, 바른 위치로 정렬된 반도체 칩은 접합을 위한 위치로 이송하고 칩 정렬 가이더는 원래의 초기 위치로 복귀시키는 복귀공정을 행하여 다음의 칩 정렬 과정을 위한 준비를 한다.
그리하여, 본 발명에 의하면 단지 기계적인 구조를 갖는 반도체 칩 정렬수단에 의하여도 반도체 칩의 가로 및 세로 방향(X-Y 방향)의 오차, 그리고 중심위치의 오차를 교정하도록 칩 정렬 장치를 구성하여 관련 장비의 가격을 크게 낮추면서 전체적인 장비의 크기도 줄일 수 있어 경제적으로 활용할 수 있고, 종래에 사용하였던 정렬모듈이 화상인식시스템과 연계하여 작동이 이루어지도록 구성하였던 점을 획기적으로 개선하여 화상인식시스템이 없이 정렬모듈 자체가 반도체 칩의 가로 및 세로 방향(X-Y 방향)의 오차와 중심 위치에 대한 오차를 직접 교정할 수 있도록 구 성하여 종래의 기술에 비하여 보다 경쟁력을 갖출 수 있게 된다.
다음은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적이고도 바람직한 예를 중심으로 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
즉, 본 발명의 바람직한 일례에 의하면, 바른 위치에 위치시키기 위하여 반도체 칩(1)을 상부에 올려놓고 사용하는 진공흡착 테이블(2)과; 상기 진공흡착 테이블(2)과 인접된 위치에 설치되고 일측에 칩 정렬 가이더(3)가 설치되는 X-Y 슬라이드 블록(4,5)과; 상기 X-Y 슬라이드 블록(4,5)의 일 측에 수평으로 설치되고 상기 진공흡착테이블(2)의 상부 표면과 근접한 상태로 상기 X-Y 슬라이드 블록(4,5)에 의하여 수평 이동이 가능하게 설치되는 칩 정렬 가이더(3)와; 그리고 상기 X-Y 슬라이드 블록(4,5)을 원하는 위치까지 이동시켰다가 다시 초기 위치로 복귀시키기 위하여 상기 X-Y 슬라이드 블록(4,5)과 연결 설치되는 슬라이드 블록 구동기구(6)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 칩 정렬 가이더(3)는 반도체 칩(1)과 서로 접하게 되는 선단부(30)를 반도체 칩(1)의 가로면(X 면)(10) 및 세로면(Y 면)(12)과 접할 수 있게 직각을 이루도록 구성하여 이루어지게 된다.
또한, 상기 슬라이드 블록 구동기구(6)는 예를 들면 도 1에 예시한 바와 같이, X-Y 슬라이드 블록(4,5) 각각에 대하여 독립적으로 구동되는 이송스크류모터(60,62)를 설치하고 이들 이송스크류모터(60,62)의 작동을 제어하여 상기 칩 정렬 가이더(3)가 반도체 칩(1)의 가로 및 세로 방향(X-Y 방향)의 오차, 그리고 중심위치의 오차를 교정할 수 있게 구성할 수 있다.
물론, 그 이외에도 상기 슬라이드 블록 구동기구(6)는 칩 정렬 가이더(3)의 초기 위치로부터 최종 위치에 이르렀다가 다시 초기위치로 복귀하는 왕복궤적을 설계시에 미리 정하고 이러한 왕복궤적을 따라 변위가 이루어지도록 하는 방식으로서, X-Y 슬라이드 블록(4,5) 각각에 대하여 왕복 운동이 이루어질 수 있도록 하는 다양한 형태의 기구적인 메카니즘을 적용하여 상기 칩 정렬 가이더(3)가 반도체 칩(1)의 가로 및 세로 방향(X-Y 방향)의 오차, 그리고 중심위치의 오차를 교정할 수 있게 구성할 수 있다.
다음은 전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 대하여 그 작동이 이루어지는 관계를 살펴보기로 한다.
작동이 이루어지는 과정은 본 발명인 반도체 칩의 정렬방법과 마찬가지로 정렬하고자 하는 반도체 칩을 진공흡착 테이블에 온로딩하는 온로딩공정, 온로딩된 반도체 칩을 칩 정렬 가이더에 의하여 X-Y 방향으로 선택 및 순차적으로 이동시켜 가로 및 세로방향의 오차를 보정하는 방향정렬공정, X-Y 방향으로 동시 이동시켜 칩에 대한 중심위치거리의 오차를 보정하는 위치정렬공정, 그리고 바른 위치로 정렬된 반도체 칩은 접합을 위한 위치로 이송하고 칩 정렬 가이더는 원래의 초기 위치로 복귀시키는 복귀공정이 순차적으로 이루어지게 되는데 각 공정별로 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
반도체 칩의 온 로딩공정
본 공정은 정렬하고자 하는 반도체 칩(1)을 진공흡착 테이블(2)에 온로딩하 는 공정으로서, 진공흡착테이블(2) 상에 칩 정렬 가이더(3)의 선단부(30)의 내측으로 반도체 칩(1)을 온로딩하여 임의의 위치에 위치시켜 다음의 방향정렬공정을 수행할 수 있도록 준비하는 공정이다.
반도체 칩의 방향정렬공정
본 공정은 온로딩된 반도체 칩(1)을 칩 정렬 가이더(3)에 의하여 X-Y 방향으로 선택 및 순차적으로 이동시켜 가로 및 세로방향의 오차를 보정하는 공정이다.
즉, 도 3에 예시한 바와 같이, 슬라이드블록 구동기구(6)에 의하여 X-Y 슬라이드 블록(4,5)이 이동되고 이 X-Y 슬라이드 블록(4,5)에 설치된 칩 정렬 가이더(3)에 의하여 진공흡착테이블(2) 상에서 X 방향으로 반도체 칩(1)을 이동시키면 반도체 칩의 세로면(Y면)(12)이 서로 맞닿으면서 방향오차가 보정되고, 다음 칩 정렬가이더(3)에 의하여 Y 방향으로 반도체 칩(1)을 이동시키면 반도체 칩의 가로면(X면)(12)이 서로 맞닿으면서 선단부(30)에 밀착되고 방향오차가 보정된다.
물론, 도 4에 예시한 바와 같이, 슬라이드블록 구동기구(6)에 의하여 X-Y 슬라이드 블록(4,5)이 이동되고 이 X-Y 슬라이드 블록(4,5)에 설치된 칩 정렬 가이더(3)에 의하여 진공흡착테이블(2) 상에서 Y 방향으로 반도체 칩(1)을 이동시키면 반도체 칩의 가로면(X면)(12)이 서로 맞닿으면서 방향오차가 보정되고, 다음 칩 정렬가이더(3)에 의하여 X 방향으로 반도체 칩(1)을 이동시키면 반도체 칩의 세로면(Y면)(12)이 서로 맞닿으면서 선단부(30)에 밀착되고 방향오차가 보정되도록 할 수도 있게 된다.
따라서, 가로 및 세로방향의 오차를 보정하는 방법은 칩 정렬 가이더(3)를 X 방향 이동 후 Y방향 이동의 순서로 작동이 이루어지도록 하거나 Y방향 이동 후 X방향 이동의 순서로 작동이 이루어지도록 하거나 그 결과는 마찬가지로서 선택 및 순차적으로 행할 수 있다.
반도체 칩의 위치정렬공정
다음, 반도체 칩(1)의 위치정렬공정은 칩 정렬 가이더(3)를 X-Y 방향으로 동시 이동시켜 이미 방향정렬이 이루어진 반도체 칩(1)의 바른 위치까지 변위시키고 반도체 칩(1)에 대한 중심위치거리의 오차를 보정하는 공정으로서, 전술한 바와 같이 방향오차의 보정을 행한 다음 최종의 정확한 바른 위치까지 이동시키기 위하여 X-Y 슬라이드 블록(4,5)을 슬라이드블록 구동기구(6)에 의하여 X-Y 방향으로 동시에 변위시켜 칩 정렬 가이더(3)가 반도체 칩(1)을 신속하게 위치의 변위가 이루어지도록 이동시켜 위치거리의 보정을 행한다.
칩 정렬 가이더의 복귀공정
그리고, 전술한 반도체 칩의 위치정렬공정에서 칩 정렬 가이더(3)에 의하여 바른 위치로 정렬된 반도체 칩은 접합을 위한 위치로 일반적인 이송장치에 의하여 픽업(Pick-Up) 이송하고 칩 정렬 가이더(3)는 원래의 초기 위치로 복귀시키는 복귀공정을 행하여 다음의 칩 정렬 과정을 위한 준비를 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일례를 나타낸 개략 평면도,
도 2는 본 발명에 설치되는 칩 정렬 가이더를 분리하여 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 정렬방법의 바람직한 일례를 보여주는 개략 순서도,
도 4는 본 발명의 정렬방법의 다른 바람직한 일례를 보여주는 개략 순서도.

Claims (5)

  1. 정렬하고자 하는 반도체 칩을 진공흡착 테이블에 온로딩하는 온로딩 공정,
    상기 온로딩 공정에서 온로딩된 반도체 칩을 칩 정렬 가이더에 의하여 X-Y 방향으로 선택 및 순차적으로 이동시켜 가로 및 세로방향의 오차를 보정하는 방향정렬공정,
    가로 및 세로방향의 오차를 보정한 반도체 칩을 X-Y 방향으로 동시 이동시켜 반도체 칩에 대한 중심위치거리의 오차를 보정하는 위치정렬공정, 그리고
    바른 위치로 정렬된 반도체 칩은 접합을 위한 위치로 이송하고 칩 정렬 가이더는 원래의 초기 위치로 복귀시키는 복귀공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 칩의 정렬방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방향정렬공정이 칩 정렬가이더에 의하여 반도체 칩을 X 방향으로 먼저 이동시킨 다음 Y 방향으로 이동시켜 방향 오차를 보정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 칩의 정렬방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방향정렬공정이 칩 정렬가이더에 의하여 반도체 칩을 Y 방향으로 먼저 이동시킨 다음 X 방향으로 이동시켜 방향 오차를 보정하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩의 정렬방법.
  4. 바른 위치에 위치시키기 위하여 칩을 상부에 올려놓고 사용하는 진공흡착 테이블과;
    상기 진공흡착 테이블과 인접된 위치에 설치되고 일측에 칩 정렬 가이더가 설치되는 X-Y 슬라이드 블록과;
    상기 X-Y 슬라이드 블록의 일 측에 수평으로 설치되고 상기 진공흡착테이블의 상부 표면과 근접한 상태로 상기 X-Y 슬라이드 블록에 의하여 수평 이동이 가능하게 설치되는 칩 정렬 가이더와; 그리고
    상기 X-Y 슬라이드 블록을 원하는 위치까지 이동시켰다가 다시 초기 위치로 복귀시키기 위하여 상기 X-Y 슬라이드 블록과 연결 설치되는 슬라이드 블록 구동기구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 칩의 정렬장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 칩 정렬 가이더는 반도체 칩과 서로 접하게 되는 선단부를 반도체 칩의 가로면(X 면) 및 세로면(Y 면)과 접할 수 있게 직각을 이루도록 구성하여 이루어지 는 것을 특징으로 하는 반도체 칩의 정렬장치.
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WO2023153877A1 (ko) * 2022-02-11 2023-08-17 삼성전자 주식회사 정렬 장치 및 정렬 방법

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