KR20170128824A - 디스펜싱 방법 - Google Patents

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KR20170128824A
KR20170128824A KR1020160059349A KR20160059349A KR20170128824A KR 20170128824 A KR20170128824 A KR 20170128824A KR 1020160059349 A KR1020160059349 A KR 1020160059349A KR 20160059349 A KR20160059349 A KR 20160059349A KR 20170128824 A KR20170128824 A KR 20170128824A
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Abstract

피처리 제품에 균일한 토출 품질을 제공할 수 있는 디스펜싱 방법을 개시한다. 개시된 디스펜싱 방법은, 피처리 제품과 니들 간의 갭을 검출하는 센서를 이용하여 상기 니들을 통해 도포액을 상기 피처리 제품에 디스펜싱함에 있어서, 상기 센서와 상기 니들의 일단과의 오프셋값을 산출하는 단계; 상기 센서로 상기 피처리 제품의 표면의 높이를 측정하여 상기 니들의 일단과 상기 피처리 제품의 표면 사이의 간격을 검출하는 검출 단계; 상기 니들의 일단과 상기 피처리 제품의 표면 사이의 이격 거리를 설정하는 위치 조절 단계; 및 상기 피처리 제품에 상기 도포액을 토출하는 단계;를 포함한다.

Description

디스펜싱 방법{Dispensing method}
본 발명은 피처리 제품에 균일한 토출 품질을 제공할 수 있는 디스펜싱 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 프로세스에서는 페이스트 등의 유동성 재료를 프린트 기판이나 웨이퍼 등의 피처리 기판에 도포한다. 이때 먼저 하방에 도포 노즐을 구비하는 시린지에 페이스트 등의 도포액을 넣고 디스펜서 장치로부터 일정 시간 공기 등의 가압 기체를 공급하여 시린지의 노즐로부터 소정량의 도포액을 토출시킴으로써 피처리기판에 도포액을 도포한다. 도포 시에는 이 노즐을 피처리 기판에 근접시킨 상태에서, 시린지를 X-Y 평면 내에서 2차원적으로 한 번에 주사함으로써 묘화 도포 동작을 행한다.
종래의 패턴처리장치는, 웨이퍼와 같은 피처리 기판 상에 도포액을 100㎛이하의 선 폭으로 형성하기 위해 도포할 경우, 선 폭이 두껍거나 얇은 경우와 같이 선 폭의 두께 변화가 심하여 품질불량이 발생하였다.
상기와 같은 문제점은 밸브의 압력이 균일하지 못함에 기인할 뿐만 아니라, 밸브의 압력이 일정하다고 하더라도 웨이퍼와 같은 피처리 기판의 표면이 평탄하지 못한 경우, 즉 피처리 기판과 노즐이나 니들 사이의 높이가 일정하지 않은 경우에 발생한다.
또한, 측정점과 토출점의 위치가 일치하지 않고 측정점의 위치가 토출점보다 앞서는 경우, 피처리 기판으로부터 노즐이나 니들까지의 정밀한 높이를 측정하는 데 한계가 있다. 이러한 경우에도 피처리 기판과 노즐이나 니들 사이의 높이를 피처리 기판 상에서 동일하게 할 수 없어 토출되는 선 폭의 두께가 일정하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면 또는 곡면을 가지는 피처리 제품에 도포액을 균일하게 토출할 수 있는 디스펜싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피처리 제품의 높이를 정확하게 검출하여 피처리 제품의 상품성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 원호부를 가지는 피처리 제품에도 도포액의 개선된 토출 품질을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 방법은, 피처리 제품과 니들 간의 갭을 검출하는 센서를 이용하여 상기 니들을 통해 도포액을 상기 피처리 제품에 디스펜싱함에 있어서, 상기 센서와 상기 니들의 일단과의 오프셋값을 산출하는 단계; 상기 센서로 상기 피처리 제품의 표면의 높이를 측정하여 상기 니들의 일단과 상기 피처리 제품의 표면 사이의 간격을 검출하는 검출 단계; 상기 니들의 일단과 상기 피처리 제품의 표면 사이의 이격 거리를 설정하는 위치 조절 단계; 및 상기 피처리 제품에 상기 도포액을 토출하는 단계;를 포함한다.
상기 피처리 제품 표면의 적어도 하나의 구간은 곡률을 가지는 원호부가 마련될 수 있다.
상기 토출 단계 이전에 상기 원호부에 상기 니들의 토출 이동경로를 설정하는 경로 설정 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 경로 설정 단계는, 상기 원호부의 위치 데이터를 측정하는 단계; 상기 원호부의 서로 이웃하지 않는 꼭지점 사이의 중심을 검출하는 단계; 상기 센서로 상기 원호부의 중심의 높이를 측정하는 단계; 및 상기 원호부의 곡률을 연산하는 연산 단계;를 포함할 수 있다.
상기 연산 단계는, 상기 원호부 중심의 높이 값에 기 설정된 원호부의 반지름 값을 더하여 상기 원호부의 가상의 원점을 설정하는 단계; 및 상기 원점을 이용하여 상기 니들의 토출 이동경로 값을 연산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 니들의 토출 이동 경로는 상기 원호부의 중심을 지나는 가상선일 수 있다.
상기 니들은 상기 원호부와 기 설정된 간격으로 이격되어 상기 원호부와 동일 곡률로 이동할 수 있다.
상기 센서는 제1 센서 및 제2 센서를 포함하고, 상기 오프셋값은 상기 제1 센서를 이용하여 상기 제2 센서의 높이를 측정하고 상기 니들의 일단과 상기 제2 센서의 높이를 측정하여 산출할 수 있다.
상기 제1 센서는 레이저 변위 센서이고, 상기 제2 센서는 터치 센서일 수 있다.
상기 피처리 제품의 표면은 볼록한 하나의 곡률을 가지는 원호부를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 켈리브레이션 과정을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 과정을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스펜싱 과정을 나타내는 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들을 본 발명의 기술적인 특징을 이해하기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하 설명되는 실시예들의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예들에서 동일한 작용을 하는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 방법을 나타내는 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 방법에 사용되는 디스펜싱 장치는 시린지(syringe)(도 2의 40)와 제1 센서(높이 센서)(도 2의 20)가 연결된 헤더(도 2의 10)를 X축, Y축, Z축으로 이동할 수 있는 구동수단(도시 안함)을 포함하며, 피처리 제품(예를 들어, PCB 스트립, 웨이퍼)에 도포액을 토출하여 패턴을 형성시킬 수 있다. 여기서, 제1 센서(20)는 레이저 센서일 수 있다.
시린지(40)는 도포액(55)을 저장하고 토출할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시린지(40)는 하부에 니들(도 2의 50)이 마련되어 니들(50)로 도포액(55)을 정밀하게 토출할 수 있도록 구성된다. 도포액(55)을 수용하는 탱크는 유량 제어변을 통하여 소정의 토출량을 피처리 제품 상에 공급되도록 가압이 조절되고, 유량 제어변의 동작은 미리 설정된 프로그램에 의거하여 제어부(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 자동적으로 제어될 수 있다.
레이저 센서는 레이저 빔을 조사하는 발광부와 피처리 제품 표면 상에서 반사된 레이저 빔을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다. 이 경우, 레이저 센서에서 출력된 레이저 빔이 피처리 제품 상에서 반사되는 측정점의 위치는 니들의 연직 하부에 해당하도록 마련된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔에 의한 측점점의 위치가 니들(50)의 연직 하부로 구성되어, 측정점의 위치와 토출 위치가 서로 동일하게 마련된다. 이에 따라, 니들(50)과 피처리 제품 사이의 높이를 정확하게 측정할 수 있으므로 도포 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 측정점의 위치와 토출점의 위치를 일치시킴으로써, 먼저 도포된 도포액(55)이나 도포되는 선의 패턴에 구애받지 않고 자유롭게 도포액(50)을 피처리 제품 상에 토출할 수 있다.
아울러, 헤더(10)를 미도시된 구동수단(예를 들어, 서보모터, 스텝모터, 구동실린더 등)에 의해 대상물을 이동시키는 장치는 이 기술분야에서 널리 공지된 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 방법은 레이저 센서와 니들의 하단과의 영점을 조정하는 켈리브레이션 단계와, 피처리 제품의 표면과 니들의 하단 사이의 간격을 검출하는 검출 단계, 니들의 토출 이동경로를 설정하는 경로 설정 단계, 니들의 하단과 피처리 제품 표면 사이의 이격 거리를 설정하는 위치 조절 단계 및 피처리 제품의 표면에 도포액을 토출하는 토출 단계를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 방법은, 높이 센서(레이저 센서)(20)로 터치 센서(제2 센서)(30)와의 높이 값을 측정한 후, 니들(50)의 하단과 터치 센서(30)와의 높이 값를 측정하여 높이 센서(20)와 니들(50)의 하단간의 오프셋값을 산출(S10)할 수 있다. 상기 단계를 켈리브레이션(calibration) 단계라 말할 수도 있다.
이후, 높이 센서(20)로 피처리 제품의 좌표 값를 측정하고, 오프셋 값과 피러치 제품의 좌표 값을 이용해 니들(50)의 하단과 피처리 제품의 높이 값을 검출(S20)할 수 있다. 다음으로, 피처리 제품의 표면으로부터 니들(50)의 하단과의 토출 거리를 설정(위치 조절 단계(S30))하여 니들을 피처리 제품과 기 설정된 간격으로 이격된 상태에서 도포액의 토출을 수행(S40)한다. 터치 센서(30)는 마그네틱 센서일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 이어지는 도면을 통해 디스펜싱이 이루어지는 과정을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 켈리브레이션 과정을 나타내는 예시도이다. 도 2a를 참조하면, 헤더(10)를 이동하여 높이 센서(20)를 터치 센서(30)의 연직 방향에 위치시켜 터치 센서의 표면의 좌표 값를 측정한다.
도 2b를 참조하면, 니들(50)의 하단이 높이 센서(20)로 터치 센서(30)의 좌표 값을 측정한 위치와 동일한 위치에 놓이도록 헤더(10)를 이송시킨다.
도 2c를 참조하면, 헤더(10)를 하강하여 니들(50)의 하단이 접촉 센서(30)를 향해 하강시키고, 접촉 센서(30)에 니들(50)의 하단이 접촉할 경우, 접촉 센서(30)의 감지 신호에 의해 제어기는 니들(50)의 하강을 정지시킨다. 이로써 니들(50)의 하단이 터치 센서에 접촉할 경우의 측정 값을 알 수 있다.
일례로, 높이 센서(20)와 터치 센서와의 측정값이 h1이고, 니들(50)의 하단이 터치 센서(30)에 닿았을 때의 측정값이 h2라 가정하면, 높이 센서(20)와 니들(50) 하단의 오프셋 값은 h2-h1임을 알 수 있다. 즉, 켈리브레이션 단계를 통해 높이 센서(20)와 니들(50)의 하단의 위치 관계를 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜싱 과정을 나타내는 예시도이다. 이어지는 도면을 통해 설명하는 디스펜싱 과정은 피처리 제품(60a)이 평면일 경우를 예시한다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 켈리브레이션 단계를 통해 높이 센서(20)와 니들(50) 하단의 위치 관계는 이미 산출된 상태이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 피처리 제품(60a)에 도포액(55)을 도포할 위치(Pa)에 높이 센서(20)를 위치하여 높이 센서(20)가 Pa의 높이를 측정한 후, 헤더(10)를 이송하여 높이 센서(20)로 측정한 위치(Pa)에 니들(50)이 놓이도록 한다. 이때, 니들(50)은 높이 센서(20)로 피처리 제품(60a)의 높이 값을 측정한 위치의 연직 방향에 위치할 수 있다.
켈리브레이션 단계를 통해 높이 센서(20)와 니들(50)의 하단의 위치 관계를 알고 있으므로, 높이 센서(20)가 피처리 제품(60a)의 높이 값을 이용하여 니들(50)의 하단과 피처리 제품(60a)의 표면과의 높이 관계(h2-h1)를 산출할 수 있다.
아울러, 사용자는 니들(50)의 하단과 피처리 제품(60a) 표면 사이의 이격 거리를 설정할 경우, 니들(50)의 하단과 피처리 제품(60a)의 표면 사이의 거리가 산출되므로, 산출된 값에 헤더(10)의 하강 거리를 제어하여 니들(50)의 하단과 피처리 제품(60a)의 표면 사이의 이격 거리를 용이하게 제어할 수 있다.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 니들(50)의 하단과 피처리 제품(60a) 표면을 기 설정된 거리로 이격되도록 헤더(10)를 하강시킨다. 다음으로, 헤더(10)를 피처리 제품(60a)의 표면을 따라 이송하여 피처리 제품(60a) 표면에 도포액(55)을 디스펜싱할 수 있다. 여기서, 헤더(10) 또는 니들(50)의 이송 경로 및 이송 방향은 사용자가 피처리 제품(60a)에 도포액(55)을 디스펜싱하고자 하는 데이터 또는 프로그램에 의해 변경 또는 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스펜싱 과정을 나타내는 예시도이다. 도 4a를 참조하면, 피처리 제품(60b)이 적어도 하나의 구간에 곡률을 가지는 원호부(601)가 마련될 경우를 예시한다. 이하에서는 하나의 원호부(601)를 가질 경우를 예시하지만, 이를 이용해 복수의 원호부(601)가 마련되는 피처리 제품(60b)에도 적용 가능함은 물론이다. 아울러, 피처리 제품(60b)의 표면은 도포액(55)의 디스펜싱이 용이하도록 기 설정된 폭을 가질 수 있다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피처리 제품의 평면도이다. 도 4b를 참조하면, 피처리 제품(60b)의 크기를 인식할 수 있다. 일례로, 피처리 제품(60b)의 크기(또는 단면적)는 비젼 카메라(vision camera)를 이용하여 인식할 수 있다. 아울러, 비젼 카메라는 피처리 제품(60b)의 이웃하지 않는 꼭지점(P1, P2)의 위치데이터를 획득 가능하며, 제어기를 이용하여 획득된 위치데이터를 기초로 니들(50)의 위치와 동작을 제어할 수 있다. 피처리 제품(60b)의 크기의 인식 방법은 비젼 카메라에 한정하지 않는다.
도 4c를 참조하면, 피처리 제품(60b)의 이웃하지 않는 꼭지점(P1, P2)의 위치데이터를 통해 원호부(601)의 중심(P3)을 검출할 수 있다. 다음으로, 도 4d를 참조하면, 피처리 제품(60b)의 중심(P3)을 지나는 가상선(LC)을 검출하여 니들(50)의 토출 이동 경로(LC)를 설정한다. 일례로, 니들(50)의 토출 이동 경로(LC)는 원호부(601)의 중심(P3)으로부터의 반지름(R)과 동일 반경에 위치할 수 있다. 여기서 P4는 니들(50)의 토출 시작점이라 말할 수 있으며, P5는 니들(50)의 토출 종료점이라 말할 수 있다.
도 4e 및 도 4f를 참조하면, 원호부(601)의 중심(P3)의 연직 방향으로 높이 센서(20)를 이송하여 원호부(601) 최상단의 위치를 측정한다. 원호부(601)의 반지름(R)은 피처리 제품(60b)의 성형 과정에서 이미 설정되어 있으므로, 니들(50)의 토출 이동 경로(LC)는 원호부 중심(P3)의 높이 센서(20) 측정 값과 원호부(601)의 반지름 값(R)을 연산하여 산출할 수 있다.
다음으로, 도 4g를 참조하면, 니들(50)을 토출 시작점(P4)으로 이송하여 니들(50)의 하단과 피처리 제품(60b)의 이격 거리를 설정하여 니들(50)의 토출 이동 경로(LC)에 대응하도록 니들(50)을 이송하면서 도포액(55)을 피처리 제품(60b)에 디스펜싱을 수행한다. 니들이 토출 종료점(P5)에 위치하면, 도 4h와 같이 원호부(601)를 가지는 피처리 제품(60b)의 디스펜싱이 완료된다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 디스펜싱 방법은 피처리 제품(60a, 60b)과 니들(50) 하단의 갭을 정밀한 측정 및 제어를 통해 피처리 제품(60a, 60b)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 패턴 불량에 따른 수율의 저하를 미연에 방지할 수 있다. 아울러, 피처리 제품(60b)의 표면이 평탄하지 못한 경우에 발생하는 피처리 제품(60b)의 표면과 니들(50) 사이의 높이가 일정하지 않을 경우 발생하는 선 폭의 두께 차이 문제를 해결할 수 있다. 특히, 원호부(601)를 가지는 피처리 제품(60b)의 형상에 구애받지 않고 도포액(55)을 균일하게 디스펜싱할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시 예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시 예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시 예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시 예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 헤더 20 : 제1 센서
30 : 제2 센서 40 : 시린지
50 : 니들 55 : 도포액
60a, 60b : 피처리 제품 601 : 원호부

Claims (10)

  1. 피처리 제품과 니들 간의 갭을 검출하는 센서를 이용하여 상기 니들을 통해 도포액을 피처리 제품에 디스펜싱하는 방법에 있어서,
    상기 센서와 상기 니들의 일단과의 오프셋값을 산출하는 단계;
    상기 센서로 상기 피처리 제품의 표면의 높이를 측정하여 상기 니들의 일단과 상기 피처리 제품의 표면 사이의 간격을 검출하는 검출 단계;
    상기 니들의 일단과 상기 피처리 제품의 표면 사이의 이격 거리를 설정하는 위치 조절 단계; 및
    상기 피처리 제품에 상기 도포액을 토출하는 단계;를 포함하는, 디스펜싱 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피처리 제품 표면의 적어도 하나의 구간은 곡률을 가지는 원호부가 마련되는, 디스펜싱 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토출 단계 이전에 상기 원호부에 상기 니들의 토출 이동경로를 설정하는 경로 설정 단계를 더 포함하는, 디스펜싱 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경로 설정 단계는,
    상기 원호부의 위치 데이터를 측정하는 단계;
    상기 원호부의 서로 이웃하지 않는 꼭지점 사이의 중심을 검출하는 단계;
    상기 센서로 상기 원호부의 중심의 높이를 측정하는 단계; 및
    상기 원호부의 곡률을 연산하는 연산 단계;를 포함하는, 디스펜싱 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연산 단계는,
    상기 원호부 중심의 높이 값에 기 설정된 원호부의 반지름 값을 더하여 상기 원호부의 가상의 원점을 설정하는 단계; 및
    상기 원점을 이용하여 상기 니들의 토출 이동경로 값을 연산하는 단계;를 포함하는, 디스펜싱 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 니들의 토출 이동 경로는 상기 원호부의 중심을 지나는 가상선인, 디스펜싱 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 니들은 상기 원호부와 기 설정된 간격으로 이격되어 상기 원호부와 동일 곡률로 이동하는, 디스펜싱 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 제1 센서 및 제2 센서를 포함하고,
    상기 오프셋값은 상기 제1 센서를 이용하여 상기 제2 센서의 높이를 측정하고 상기 니들의 일단과 상기 제2 센서의 높이를 측정하여 산출되는, 디스펜싱 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 센서는 레이저 변위 센서이고,
    상기 제2 센서는 터치 센서인, 디스펜싱 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 피처리 제품의 표면은 볼록한 하나의 곡률을 가지는 원호부를 가지는, 디스펜싱 방법.
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KR102078184B1 (ko) * 2019-10-01 2020-02-17 제너셈(주) 반도체 패키지 이송 장치 및 픽커의 z축 이동량 결정 방법

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