KR20220167993A - 반도체 자재 연마시스템 - Google Patents

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박진성
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한미반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 몰딩 공정을 통해 몰딩부가 형성된 반도체 자재의 몰딩부를 연마하는 반도체 자재 연마시스템에 관한 것으로서, 연마헤드와 연마헤드를 승강시키는 승강부가 동축에 마련됨에 따라 연마헤드 승하강시 연마헤드의 부하에 따른 진동을 저감할 수 있고, 복수개의 반도체 자재 연마장치가 각각 모듈화되어 독립적으로 서로 이격 배치됨에 따라 각각의 반도체 자재 연마장치에서 발생되는 진동이 인접한 다른 반도체 자재 연마장치에 전달되는 것을 최소화하여, 각각의 반도체 자재 연마장치의 구동속도를 충분히 높여 연마 속도와 품질을 확보하고, 복수 개가 구비되는 반도체 자재 몰딩부 반도체 자재 연마장치를 모듈화하여 전체 연마시스템의 구조를 단순화 및 소형화한 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 자재 연마시스템{Semiconductor materials polishing system}
본 발명은 반도체 자재 연마시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 반도체 기판이나 웨이퍼에 반도체 칩이 실장되어 패키징된 반도체 자재의 보호 몰딩층을 연마하여 반도체 자재의 두께를 감소시키는 반도체 자재 연마시스템에 관한 것이다.
반도체 자재는 반도체 기판이나 웨이퍼 상에 반도체 칩을 실장하고, 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 수지로 몰딩하는 과정을 거쳐 제조된다. 반도체 패키지는 각각의 패키지 단위로 개별화되는 절단 공정 전에 몰딩 공정을 통한 몰딩부가 형성된다.
근래에는 반도체 자재의 소형화, 경량화 등을 목적으로 연삭, 연마 등의 방법으로 반도체 자재를 얇게 가공하는 것이 대두되고 있다.
이를 위해 반도체 자재의 몰딩부를 연마하기 위한 연마 공정은 연삭숫돌을 반도체 자재의 몰딩부 상면에 접촉시킨 상태로 회전시켜 몰딩부의 두께를 감소시키는 방법으로 수행될 수 있다.
이러한 연마 공정에서 사용되는 연삭숫돌의 거칠기에 따라 연마 속도는 비례하지만 연마 공정이 완료된 반도체 자재 몰딩부의 표면의 거칠기는 미리 결정된 수준 이하가 되어야 한다.
이러한 반도체 자재 연마장치는 반도체 자재의 장변 길이보다 작은 지름을 가진 연삭숫돌을 사용할 수 있고 연삭숫돌의 접촉면은 반도체 자재의 몰딩부와 평행하게 반도체 자재의 몰딩부 상면에 접촉시킨 상태로 고속으로 회전시켜 몰딩부를 연마하게 되므로 연삭숫돌이 반도체 자재의 장변과 두개의 지점에서 면 접촉하게 된다.
이 경우, 반도체 자재 표면에 2개의 방향을 가진 라운드형태의 연마흔이 발생하며 2개의 방향을 가진 라운드형태의 연마흔(연삭흔)이 만나는 지점에서 다른 지점보다 연마가 더 많이되어 반도체 자재 표면이 균일하게 연마되지 않는 문제가 발생될 수 있다.
반도체 자재 표면에 두개의 지점에 면 접촉하지 않기 위해 반도체 자재의 장변 길이보다 큰 지름을 가진 연삭숫돌의 사용을 고려할 수 있지만 연삭숫돌의 지름이 과도하게 커질 경우 반도체 자재 연마장치에 진동이 많이 발생하여 반도체 자재의 표면을 균일하게 연마하기 어려우며 연삭숫돌의 사이즈가 커지면서 장비 사이즈도 함께 커지는 문제가 있다.
한편, 반도체 자재의 연마 속도를 확보하기 위하여 복수개의 반도체 자재 연마장치를 사용할 수도 있다. 이때 각각의 반도체 자재 연마장치에서 양호한 연마 품질 및 목적하는 조도를 달성하기 위해서는 연삭숫돌의 회전 속도가 확보되어야 한다. 즉, 동일한 연삭숫돌을 이용하여 연마 공정을 수행하여도 연삭숫돌의 회전속도가 확보되지 않으면 각각의 연마 공정의 품질이 저하될 수 있다
그러나, 복수개의 반도체 자재 연마장치를 연속으로 배치하고, 각각의 반도체 자재 연마장치에 의한 연마 공정을 수행하는 경우 각각의 반도체 자재 연마장치에서 발생되는 진동이 인접한 반도체 자재 연마장치의 연마 공정에 영향을 미치게 된다. 이러한 진동은 연삭숫돌의 속도가 커지는 경우 더 커지게 되므로, 상호 영향을 최소화하기 위해 반도체 자재 연마장치의 회전 속도를 줄여야 하는 문제가 있다.
기존의 반도체 자재 연마시스템의 경우, 시스템의 크기가 커지는 것을 방지하기 위하여 복수 개의 반도체 자재 연마장치를 인접하게 배치하고, 각각의 반도체 자재 연마장치가 동일한 레일 상에 장착되었기 때문에, 각각의 반도체 자재 연마장치의 구동시 발생되는 진동 등이 상호 영향을 미치는 문제가 존재하고 이러한 상호 영향을 줄이기 위하여 각각의 반도체 자재 연마장치의 구동속도를 줄일 수 밖에 없어 연마 공정의 효율이 저하되는 문제가 발생되었다.
또한, 기존 반도체 자재 연마시스템은 연마헤드와 연마헤드를 승강시키기 위한 승강부가 편심되어 장착되어 있어 연마헤드를 안정적으로 지지하지 못하여 진동, 떨림이 발생되기 쉬우며, 1개의 구조물에 2개의 연마헤드가 장착되어 각각의 연마헤드에서 발생되는 진동, 변형, 떨림 등이 상호 영향을 줄 수 있으며, 반도체 자재 연마장치의 수를 추가하기에도 컨셉 상 어려운 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 반도체 자재 연마장치에서 발생되는 진동을 최소화하여 연마 속도를 향상시킬 수 있는 반도체 자재 연마시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 반도체 자재의 연마공정에서 복수개의 반도체 자재 연마장치를 사용하고, 각각의 반도체 자재 연마장치를 모듈화하여 연마시스템의 구조를 단순화 및 소형화할 수 있으며, 반도체 자재 연마장치의 수를 증감하는데 어려움이 없는 반도체 자재 연마시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 연마헤드와 연마헤드를 승강시키는 승강부를 동축에 마련하여 연마 가공시 연마헤드의 부하에 따른 진동을 저감할 수 있으며, 각각의 반도체 자재 연마장치에 사용되는 연삭숫돌을 입도 순으로 배치하여 황삭, 정삭, 폴리싱 순서로 순차적 연마가 가능한 반도체 자재 연마시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 연마시 반도체 자재에 가해지는 연마 압력을 최소화하여 자재의 회로부 등에 손상을 방지하고, 몰딩부 표면에 연마흔의 발생을 최소화할 수 있는 반도체 자재 연마시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 간단하게 연마헤드의 전후 방향 및 좌우 방향 경사각도를 조절할 수 있고, 경사각도의 미세조절이 가능한 반도체 자재 연마시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 연마가 완료된 반도체 자재의 상면 및 하면을 세척하고, 세척횟수 및 건조횟수를 조절할 수 있는 반도체 자재 연마시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 반도체 자재를 공급하는 자재 공급부; 상기 자재 공급부에 공급된 반도체 자재를 픽업하여 전달하는 공급 픽커; 베이스에 배치되고, 상기 공급 픽커에 픽업된 반도체 자재가 상부에 전달되며 일방향으로 이송 가능하게 구비되는 한 개 이상의 척테이블; 일단에 상기 반도체 자재를 연마하기 위한 연삭숫돌이 착탈 가능하게 구비되는 연마헤드; 상기 베이스에 배치되되, 상기 척테이블의 이송경로 상에 구비되며, 상기 척테이블이 이동 가능한 개구를 구비한 문(門)자형 프레임; 상기 문자형 프레임에 장착되고 상기 연마헤드를 승하강 시키는 승강부; 상기 연마헤드를 상기 승강부에 장착시키는 브라켓을 구비하는 한 개 이상의 반도체 자재 연마장치; 상기 반도체 자재 연마장치에서 연마 완료된 반도체 자재를 세척하는 세척부; 및 상기 세척부에서 세척된 반도체 자재를 반출하는 반출부를 포함하며, 상기 연마헤드와 상기 승강부는 동축에 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 베이스 상에 상기 척테이블이 복수개 구비되고, 상기 각각의 척테이블의 이송경로 상에 상기 문자형 프레임이 독립적으로 각각 구비되며, 상기 각각의 문자형 프레임은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
그리고, 상기 반도체 자재 연마장치는 상기 브라켓으로부터 상기 연마헤드의 경사 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하며, 상기 연마헤드는 상기 각도 조절부에 의해 상기 연마헤드가 소정 각도로 경사진 상태에서 상기 반도체 자재의 상면에 선접촉하여 가공할 수 있다.
여기서, 상기 브라켓은 상기 연마헤드를 수용하는 수용부를 구비하되 상기 수용부를 이루는 양 측 외벽에 관통홀이 형성되고, 상기 반도체 자재 연마장치는 상기 연마헤드를 상기 수용부에 착탈시키기 위해 상기 연마헤드의 외부에 결합되며, 상기 관통홀과 대응되는 위치에 끼워맞춤 홈이 구비되는 마운트 부재를 더 포함하며, 상기 각도 조절부는 상기 브라켓의 관통홀을 통과하여 상기 마운트 부재의 끼워맞춤 홈에 고정 장착되어 상기 연마헤드를 상기 브라켓에 고정시키며, 회전 가능하게 구비되는 한 쌍의 홀더; 상기 한 쌍의 홀더 중 어느 하나 이상의 홀더를 회전시키는 레버부재; 및 상기 레버부재의 양측 방향으로 한 개 이상 구비되며, 상기 연마헤드의 전후 방향 경사각도를 미세 조절하는 미세 조절유닛을 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 연삭숫돌은 연마하고자 하는 상기 반도체 자재의 폭과 동일하거나, 폭보다 큰 직경을 가지며, 상기 척테이블을 일방향으로 이송시키면서 상기 연삭숫돌을 회전시켜 상기 반도체 자재의 상면 전체를 연마할 수 있다.
그리고, 상기 각각의 연마헤드에는 동일하거나 서로 다른 거칠기를 갖는 연삭숫돌이 선택적으로 착탈 가능하게 장착되고, 서로 다른 거칠기를 갖는 연삭숫돌이 장착되는 경우에는, 상기 연삭숫돌은 거친 입도의 연삭숫돌에서 고운 입도의 연삭숫돌 순으로 순차적으로 배치할 수 있다.
또한, 상기 반도체 자재 연마시스템은 상기 반도체 자재 연마장치에서 연마 완료된 반도체 자재를 픽업하여 상기 세척부에 전달하는 회수 픽커를 더 포함하고, 상기 회수 픽커는 상기 척테이블 상부에 거치된 연마 완료된 반도체 자재를 픽업하여 임의의 척테이블에 전달하거나 세척부에 전달하는 제1회수 픽커; 및 상기 반도체 자재가 제거된 척테이블에 새로 가공될 반도체 자재를 전달하는 제2회수 픽커를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 세척부는, 상기 회수 픽커의 이송경로 상에 구비되며, 상기 회수 픽커에 픽업된 반도체 자재의 하면과 접촉하여 세척하기 위한 하면 세척부; 및, 상기 하면 세척부에 의해 하면 세척된 반도체 자재를 상부에 거치하며, 전후 방향으로 이송 가능하게 구비되는 세척 테이블과, 상기 세척 테이블의 이송 경로 상에 구비되며, 전방에 진입구가 형성되고 후방에 진출구가 형성되며, 내측 상부에는 상기 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하는 세척노즐을 구비하는 터널식 세척 챔버를 구비하는 터널식 세척부를 포함하며, 상기 세척 테이블은 전후진 가능하게 구비되어 상기 세척 테이블의 이송 횟수를 가변하여 세척 횟수를 조절 가능할 수 있다.
여기서, 세척이 완료된 상기 반도체 자재가 상기 진출구에서 배출된 후 상기 세척 테이블이 상기 진입구 측으로 후진하는 동안에 상기 세척노즐은 상기 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하여 상기 세척 테이블을 세척할 수 있다.
이 경우, 상기 공급 픽커는 회전 가능하게 구비되고, 상기 자재 공급부는 상기 반도체 자재가 적층되는 매거진; 상기 매거진에 적층된 상기 반도체 자재 중 어느 하나의 자재를 인출하거나 투입하는 인출유닛; 및 상기 매거진으로부터 인출되어 공급되는 반도체 자재의 공급 방향을 검사하기 위하여 상기 자재 공급부의 상측에 장착된 상부 비전, 또는 상기 자재 공급부의 하측에 장착된 하부 비전을 더 포함하며, 상기 상부 비전 또는 상기 하부 비전의 검사 결과에 따라 상기 반도체 자재의 상하 방향이 잘못된 경우 상기 인출유닛이 상기 반도체 자재를 상기 매거진으로 투입하고, 상기 반도체 자재의 좌우 방향이 잘못된 경우 상기 공급 픽커가 상기 반도체 자재를 픽업한 상태에서 회전하여 상기 반도체 자재의 방향을 전환할 수 있다.
그리고, 상기 반도체 자재 연마시스템은 상기 공급 픽커의 일측에 장착되는 하방 비전; 및 상기 공급 픽커의 이송경로 하부에 장착되는 상방 비전을 더 포함하고, 상기 상방 비전은 상기 공급 픽커에 픽업된 상기 반도체 자재의 얼라인을 검사하고, 상기 하방 비전은 상기 공급 픽커에 픽업된 상기 반도체 자재가 전달될 상기 척테이블의 얼라인을 검사하며, 상기 공급 픽커는 상방 비전 및 하방 비전의 얼라인 검사 결과에 따라 상기 반도체 자재를 상기 척테이블에 전달할 수 있다.
그리고, 상기 각각의 척테이블의 이송경로 상부에 구비되며, 상기 반도체 자재 연마장치에 의해 연마된 상기 반도체 자재의 상면을 세척하는 상면 세척부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반도체 자재 연마시스템은 상기 반출부의 상부에 장착되어 연마 및 세척이 완료된 반도체 자재를 검사하는 검사 비전을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 연마헤드와 연마헤드를 승강시키는 승강부가 동축에 마련됨에 따라 연마헤드가 반도체 자재를 연마하는 동안 반도체 자재에서 연마헤드로 전달되는 반력을 흔들림 없이 지지할 수 있어 진동을 저감할 수 있고, 복수개의 반도체 자재 연마장치가 각각 모듈화되어 독립적으로 서로 이격 배치됨에 따라 각각의 반도체 자재 연마장치에서 발생되는 진동이 서로 전달되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 복수개의 반도체 자재 연마장치 각각이 척테이블의 이송 방향과 평행하게 나란히 배치되어 모듈화된 반도체 자재 연마장치의 개수를 가감하는 것이 용이하고 반도체 자재 연마장치가 차지하는 점유 면적을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 각각의 반도체 자재 연마장치에서 발생되는 진동이 서로 전달되지 않기 때문에 반도체 자재 연마장치의 구동 속도를 높일 수 있고, 높은 연마 속도로 연마면의 품질을 확보하고 빠른 가공이 가능하여 전체 생산성이 좋아지는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 각각의 반도체 자재 연마장치에 서로 다른 거칠기(입도)를 갖는 연마 숫돌을 장착시킴으로써 황삭 반도체 자재 연마장치에서 일정 수준까지 빠른 속도로 자재의 두께를 신속하게 가공할 수 있고, 정삭 반도체 자재 연마장치에서 반도체 자재를 황삭 반도체 자재 연마장치에서 가공했을 때 보다 표면 거칠기가 더 낮아지도록 가공하여 표면 조도를 일정 수준으로 확보하고, 폴리싱 반도체 자재 연마장치에서 자재의 표면 조도를 매끈하고 양호하게 가공할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 신속하고 정밀한 연삭 가공이 가능해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 각각의 반도체 자재 연마장치에 동일하거나 서로 다른 연삭숫돌을 장착할 수 있어서 자재의 종류 및 두께, 또는 필요에 따라 다양한 컨셉의 반도체 자재 연마장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 반도체 자재를 연마하는 연마헤드가 반도체 자재의 상면에 대해 소정 각도 경사를 갖도록 구성하고, 경사진 연마헤드의 각도를 용이하게 변경 가능하게 구성함으로써, 반도체 자재의 연마시에 반도체 자재에 가해지는 면압을 감소시켜 반도체 자재에 과도한 압력이 인가되지 않으며, 이에 따라 반도체 자재의 손상을 방지할 수 있고, 연마면 표면에 연마흔이 발생되지 않고 균일한 조도로 연마할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 자재 연마장치에 따르면, 연마헤드의 전후방향 경사각도를 미세하게 조절할 수 있어 반도체 자재와 연삭숫돌을 선접촉시켜 반도체 자재의 충격을 완화시킬 수 있고, 좌우방향 경사각도를 미세하게 조절할 수 있어, 원통형의 연마장치가 어느 한 측으로 치우쳐지지 않아 반도체 자재 가공면의 평탄도를 확보할 수 있어 품질 향상의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 자재 연마장치는 연마헤드의 전후 방향, 좌우 방향 경사 각도를 조절할 수 있어 2자유도로 회전 각도가 조절 가능하므로, 다양한 형상과 두께의 반도체 자재에 대한 연마작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 자재 연마장치에 따르면, 연마헤드의 경사각도 조절시 체결볼트의 체결 깊이를 가변하여 미세 조절유닛의 가압력을 조절하고, 가압력에 따라 연마장치의 기울기를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 연마가 완료된 반도체 자재의 상면과 하면을 모두 세척할 수 있고, 터널식 세척부를 사용하여 세척 횟수 및 세척 방법을 적절하게 선택할 수 있으며, 세척이 완료된 반도체 자재의 상하면을 건조하고, 건조 횟수 및 건조 방법을 적절하게 선택할 수 있어 필요에 따라 다양한 세척 및 건조 방식을 채택할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 반도체 자재 또는 척테이블에 대하여 세척수 및 에어를 이용하여 세척을 수행하고, 에어로 건조할 때 터널식 세척 챔버를 사용하여 세척 과정에서 세척수 및 에어에 의해 먼지 및 이물질이 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 반도체 자재의 세척뿐만 아니라 세척이 완료된 반도체 자재를 반출하고 세척 테이블이 다음 반도체 자재의 세척을 위해 초기 위치로 복귀하는 동안 세척 테이블의 상부면을 세척하여 깨끗하게 유지 및 관리할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템에 따르면, 세척 테이블, 터널식 세척 챔버, 세척 챔버 내부 측으로 연장 형성된 지지레일, 세척이 완료된 자재를 반출하는 견인부가 동일한 이동경로 상에 일렬로 배치되어 반도체 자재 세척 장치의 크기를 최소화하여 전체 시스템의 점유 면적을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 구성하는 반도체 자재 연마장치의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 구성하는 반도체 자재 연마장치의 측면 방향 동작 상태도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 구성하는 반도체 자재 연마장치의 연마헤드, 브라켓, 마운트 부재, 각도 조절부의 분해 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 구성하는 반도체 자재 연마장치의 정면도를 도시하며, 도 6은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 구성하는 반도체 자재 연마장치의 승강부가 분해된 분해 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 구성하는 터널식 세척부의 사시도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 구성하는 터널식 세척부의 측면도를 도시한다.
도 9은 본 발명의 터널식 세척부에서의 세척노즐과, 에어노즐을 사용하여 반도체 자재의 상면이 세척되는 과정을 도시한다.
도 10은 본 발명의 터널식 세척부에서 세척이 완료된 반도체 자재가 건조되며 반도체 자재 견인부로 견인되는 과정을 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 반도체 스트립 또는 웨이퍼 등의 반도체 자재에 대하여 몰딩 공정을 수행하고, 몰딩 공정이 완료된 반도체 자재의 경량화 및 소형화를 위해 몰딩부를 연삭하여 몰딩부의 두께를 감소시키는 연마 공정을 수행하고, 연마 공정이 완료된 반도체 자재의 세척과 건조를 수행하기 위한 반도체 자재 연마시스템(1000)에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 반도체 자재를 연마하는 과정에서 발생되는 진동을 저감할 수 있고, 복수개의 반도체 자재 연마장치를 구비하더라도 각각의 반도체 자재 연마장치에서 발생되는 진동, 떨림, 변형 등이 인접한 다른 반도체 자재 연마장치에 전달되는 것을 최소화하여 반도체 자재 연마장치의 연마속도를 높일 수 있고, 연마시 균일한 연마 품질 및 조도를 확보할 수 있는 반도체 자재 연마시스템을 제공한다.
이하, 본 발명의 도면을 참고하여 본 발명의 반도체 자재 연마시스템에 대하여 보다 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)의 평면도를 도시한다.
본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)은 반도체 자재를 공급하는 자재 공급부(100); 상기 자재 공급부(100)에 공급된 반도체 자재를 픽업하여 전달하는 공급 픽커(320); 베이스에 배치되고, 상기 공급 픽커(320)에 픽업된 반도체 자재가 상부에 전달되며 일방향으로 이송 가능하게 구비되는 한 개 이상의 척테이블(300); 일단에 상기 반도체 자재를 연마하기 위한 연삭숫돌(410)이 착탈 가능하게 구비되는 연마헤드(420); 상기 베이스에 배치되되, 상기 척테이블(300)의 이송경로 상에 구비되며, 상기 척테이블(300)이 이동 가능한 개구를 구비한 문(門)자형 프레임(470); 상기 문자형 프레임(470)에 장착되고 상기 연마헤드(420)를 승하강 시키는 승강부(435); 상기 연마헤드(420)를 상기 승강부(435)에 장착시키는 브라켓(431)을 구비하는 한 개 이상의 반도체 자재 연마장치(400); 상기 반도체 자재 연마장치(400)에서 연마 완료된 반도체 자재를 세척하는 세척부(500); 및 상기 세척부(500)에서 세척된 반도체 자재를 반출하는 반출부(800)를 포함하며, 상기 연마헤드(420)와 상기 승강부(435)는 동축에 마련되는 것을 특징으로 한다.
자재 공급부(100)는 반도체 자재가 적층되는 매거진; 상기 매거진에 적층된 반도체 자재 중 어느 하나의 반도체 자재를 인출하거나 투입하는 인출유닛(210); 상기 매거진으로부터 인출되어 공급되는 반도체 자재의 공급 방향을 검사하기 위하여 자재 공급부의 상측에 장착된 상부 비전(220) 또는 상기 자재 공급부의 하측에 장착된 하부 비전(215)을 더 포함할 수 있다.
자재 공급부는 몰딩 공정이 완료된 반도체 자재가 적층되어 보관되며, 인출유닛(210)에 의해 순차적으로 인출되어 인출레일(250) 상에 거치할 수 있다.
인출유닛(210)에 의해 반도체 자재를 인출하는 과정에서 반도체 자재의 일면에 구비된 인식마크를 검사하여 공급되는 반도체 자재의 공급 방향을 확인할 수 있다. 이때 반도체 자재가 공급되는 방향에 따라 상부 비전(220) 또는 하부 비전(215)으로 반도체 자재의 인식마크를 검사하고, 검사 결과에 따라 반도체 자재의 상하 방향이 잘못된 경우(뒤집혀 공급된 경우) 인출유닛이 반도체 자재를 매거진으로 투입한다. 상부 비전 또는 하부 비전으로 자재의 공급 방향을 확인한 후 잘못 공급된 자재를 바로 매거진으로 재투입시킴으로써 장비 멈춤이나 오가공 없이 다음 반도체 자재를 전달받아 공급할 수 있게 된다.
이때 재투입되는 매거진은 반도체 자재가 인출된 매거진에 투입할 수도 있고, 별도의 반출용 매거진에 투입할 수도 있다. 별도의 반출용 매거진에 투입하는 경우에는, 반도체 자재가 공급되는 공급용 매거진, 반도체 자재가 모두 반출된 빈 매거진, 재투입된 매거진이 적층되는 회수용 매거진이 구비될 수도 있다.
그러나, 공급용 매거진에 해당 반도체 자재를 바로 재투입시키는 경우 반출 과정을 더욱 빠르게 진행할 수 있으며, 추후 작업 대상 반도체 자재가 모두 반출되면 빈 매거진에 남아있는 반도체 자재들만 따로 회수하여 방향 전환을 한 후 자재 공급부로 재공급할 수 있을 것이다.
본 발명에서 공급 픽커(320)는 일측에 하부 방향으로 검사하기 위한 하방 비전(330)이 장착되고, X-Y 평면 상에서 회전 가능하게 구비되며 X축 방향으로 이동 가능하게 장착된다.
인출레일(250) 상부에 반도체 자재가 전달되면 공급 픽커(320)는 반도체 자재를 픽업할 수 있다. 앞서, 상부 비전과 하부 비전의 검사 결과에 따라 반도체 자재의 전후 방향이 잘못된 경우 공급 픽커는 X-Y 평면 상에서 180°회전하여 자재의 전후 방향을 보정할 수 있다.
또한, 공급 픽커(320)에 픽업된 반도체 자재의 얼라인을 검사하기 위하여, 공급 픽커의 이동 경로 하부에는 공급 픽커에 픽업된 반도체 자재의 얼라인을 검사하기 위한 상방비전(230)이 구비되며, 상방비전(230)은 Y축 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다.
공급 픽커(320)의 일측에 장착된 하방 비전(330)은 공급 픽커에 픽업된 반도체 자재가 전달될 척테이블(300)의 얼라인을 검사하기 위해 구비된다. 상방 비전(230)과 하방 비전(330)의 검사 결과에 따라 공급 픽커(320)에 픽업된 자재를 척테이블(300)의 정위치에 전달할 수 있다.
다시 정리하여 말하면, 상부 비전(220)과 하부 비전(215)는 자재 공급부에서 공급되는 자재의 방향을 확인하기 위해 구비되고, 상방 비전(230)과 하방 비전(330)은 공급 픽커에 픽업된 자재와, 자재가 전달될 척테이블의 얼라인을 위해 구비된다.
공급 픽커에 의해 연마될 반도체 자재가 척테이블(300)에 전달된다.
본 발명에서 척테이블(300)은 베이스에 배치되고, 공급 픽커에 픽업된 반도체 자재를 상부에 거치하며, 일방향으로 이송 가능하게 구비된다. 반도체 자재를 연마하는 과정에서 자재의 위치가 틀어지지 않도록 척테이블은 자재를 진공 흡착할 수 있다. 또한, 척테이블의 일측에는 반도체 자재 연마장치에 장착되는 연삭숫돌을 드레싱하기 위한 드레싱부가 구비될 수 있다.
척테이블은 복수개 구비될 수 있으며, 각각 Y축 방향, 즉 전후방 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 공급 픽커로부터 자재를 전달받은 후에 후방 방향으로 이동하여 반도체 자재 연마장치의 하부에 위치한다.
즉, 척테이블과 반도체 자재 연마장치는 각각 동일한 개수로 대응되게 마련될 수 있다.
반도체 자재 연마장치(400)는 반도체 자재의 상면과 접촉한 상태에서 연삭 숫돌을 회전시키면서 반도체 자재의 상면을 그라인딩 방식으로 연마하여 반도체 자재 몰딩부의 두께 또는 높이를 감소시킬 수 있다. 이를 위해, 반도체 자재 연마장치(400)는 연마헤드(420)와, 문(門)자형 프레임(470), 승강부(435), 브라켓(431), 각도 조절부를 구비한다.
연마헤드(420)는 일단에 반도체 자재를 연마하기 위한 연삭숫돌이 착탈 가능하게 구비된다. 여기서 연삭숫돌은 연마헤드의 하단으로부터 착탈 가능하게 교체될 수 있으며, 반도체 자재 연마장치가 복수개 구비되는 경우에 각각의 반도체 자재 연마장치에 장착되는 연삭숫돌은 동일하거나 서로 다른 거칠기를 가질 수 있다.
만약 서로 다른 거칠기를 갖는 연삭숫돌이 장착되는 경우에는 반도체 자재 연마장치는 거친 입도의 연삭숫돌에서 고운 입도의 연삭숫돌 순으로 순차적으로 배치하는 것이 바람직하며, 이와 같은 배치를 통해 연마 속도와 연마 품질을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)가 3개 구비되는 경우, 3개의 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)의 연삭숫돌(410)은 순차적으로 거칠기가 감소되도록 배치될 수 있다.
즉, 제1반도체 자재 연마장치(400a)는 가장 큰 거칠기(황삭용)를 갖는 연삭숫돌이 장착되고, 제3반도체 자재 연마장치(400c)는 가장 작은 거칠기(폴리싱)를 갖는 연삭숫돌이 장착될 수 있으며, 제2 반도체 자재 연마장치(400b)는 중간 거칠기(정삭용)를 갖는 연삭숫돌이 장착될 수 있다.
물론, 필요에 따라 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)는 동일한 거칠기를 갖는 연삭숫돌(410)이 장착될 수 있으며, 복수개의 반도체 자재 연마장치를 사용하여 반도체 자재를 연마할 수도 있다.
연마헤드(420)에는 연삭숫돌에 회전 구동력을 제공하는 모터가 구비될 수 있다.
문(門)자형 프레임(470)은 베이스에 배치되되, 척테이블의 이송경로 상에 구비되고 척테이블의 이동을 허용하기 위해 하부가 개방된 개구를 구비한다. 문(門)자형 프레임(470)은 “門”자와 비슷한 형태를 갖기 때문에 문(門)자형 프레임이라 칭하였다.
승강부(435)는 문(門)자형 프레임(470)의 일면에 장착되고 연마헤드를 승하강시킬 수 있다.
브라켓(431)은 승강부(435)에 장착되며, 연마헤드(420)를 수용하는 수용부(431f)를 구비하되 수용부(431f)를 이루는 양측 외벽(431h)에 관통홀이 형성된다.
이때 연마헤드(420)는 브라켓에 바로 결합되어 장착될 수도 있으나, 원통형상의 연마헤드를 안정적으로 지지 및 고정하여 연마헤드에서 발생되는 진동을 저감할 수 있도록 연마헤드와 브라켓 사이에 마운트 부재(433)가 더 구비될 수 있다.
마운트 부재(433)는 연마헤드를 수용부(431f)에 착탈시키기 위해 연마헤드의 외부에 결합되며, 브라켓의 관통홀과 대응되는 위치에 끼워맞춤 홈이 구비될 수 있다. 마운트 부재(433)는 연마헤드와 결합 체결되어 고정되며, 연마헤드가 수용부에 안정적으로 고정하여 가공시 연마헤드의 진동을 최소화할 수 있다.
본 발명에서 연마헤드는 전후 방향, 즉 Y축 방향으로 소정 각도 경사를 갖도록 각도 조절부를 포함할 수 있다.
이에 대하여 도 3 내지 도 6을 참고하여 보다 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)을 구성하는 반도체 자재 연마장치(400)의 측면 방향 동작 상태도를 도시하며, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)을 구성하는 반도체 자재 연마장치(400)의 연삭숫돌(410), 연마헤드(420) 및 지지부(430)의 분해 사시도를 도시한다.
본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)을 구성하는 반도체 자재 연마장치(400)는 상기 연마헤드(420)가 수직방향에 대하여 미리 결정된 각도로 기울어져 구성될 수 있다.
상기 연마헤드(420)를 기울여 설치하는 이유는 연삭숫돌(410)에 의해 반도체 자재에 가해지는 압력이 지나치게 커지는 것을 방지하고, 연마흔 등이 자재의 연마면에 잔류되는 것을 최소화하기 위함이다.
상기 연마헤드(420)가 수직 설치되는 경우 연삭숫돌(410)과 반도체 자재(st)의 접촉 면적이 증가되어 반도체 자재 연마장치의 하중이 반도체 자재에 집중되는 문제가 발생될 수 있으나, 회전축을 미세하게 기울이는 경우 연삭숫돌과 반도체 자재의 접촉면적이 제한되므로 반도체 자재에 가해지는 압력이 감소하여 반도체 자재의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 연마헤드(420)가 수직상태에서 연삭숫돌을 구동하는 경우, 반도체 자재의 몰딩부 상에 연삭숫돌의 연마흔이 회전축 근방에서 방사형 또는 원형으로 잔류하게 되어 연마 공정이 완료된 상태에서 연마 품질에 문제가 된다. 그러나 상기 연마헤드(420)를 기울여 비스듬히 회전시키면 연삭숫돌은 반도체 자재의 몰딩부의 제한된 영역에서만 접촉되어 폭방향으로 몰딩부를 마찰시켜 연마 작업이 수행되어 원형의 연마흔 등이 발생되는 것을 최소화하여 연마 품질이 향상될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 반도체 자재 연마장치는 연마헤드를 경사지게하기 위하여 각도 조절부를 구비하며, 각도 조절부는 브라켓의 관통홀을 통과하여 상기 마운트 부재의 끼워맞춤 홈에 고정 장착되어 상기 연마헤드를 상기 브라켓(431)에 고정시키며, 회전 가능하게 구비되는 한 쌍의 홀더(468a, 468b)와, 상기 한 쌍의 홀더(468a, 468b) 중 어느 하나 이상의 홀더(468b)를 회전시키는 레버부재(467); 및 상기 레버부재의 양측 방향으로 한 개 이상 구비되며, 상기 연마헤드의 전후 방향 경사각도를 미세 조절하는 미세 조절유닛(465)을 포함할 수 있다.
각도 조절부를 구성하는 홀더는 마운트 부재의 끼워맞춤 홈에 고정됨에 따라 레버부재가 홀더를 회전시키면 마운트 부재에 고정된 연마헤드(420)도 함께 전후 방향으로 회동되고, 연마헤드의 하단에 장착된 연마숫돌(410)도 연마헤드(420)의 회동과 함께 전후 방향으로 회동된다.
여기서, 레버부재(467)는 홀더를 회전시키기 위하여 소정의 길이방향으로 형성될 수 있으며, 한 쌍의 홀더(468a, 468b) 중 어느 하나 이상의 홀더(468b)를 회전시키기 위하여 홀더와 일체로 형성될 수도 있고, 홀더의 일면에 결합되거나 홀더에 삽입 장착되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 홀더를 회전시키는 레버부재의 회전 정도에 따라 연마헤드가 소정 각도로 경사진 상태에서 반도체 자재의 상면과 연마숫돌(410)이 선접촉한 상태로 가공할 수 있다.
연마헤드(420)와 반도체 자재의 상면이 수직한 상태로 연마 가공을 수행하게 되는 경우에는 연마헤드(420)와 반도체 자재가 면접촉하기 때문에 자재에 가해지는 면압이 높아지게 된다. 즉, 연삭숫돌(410)과 반도체 자재의 상면 접촉 면적이 증가되어 반도체 자재 연마장치의 하중이 반도체 자재에 집중되어 자재에 가해지는 충격이 커서 손상이 될 수 있으나, 본 발명은 연마헤드가 소정 각도로 경사진 상태에서 가공이 수행되어 반도체 자재와 연삭숫돌(410)의 접촉면적을 제한하여 면압을 최소화함에 따라 반도체 자재의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 연마헤드(420)가 반도체 자재의 상면이 수직한 상태에서 연마 가공을 수행하게 되는 경우 반도체 자재의 몰딩부 상면에 연삿숫돌(410)의 연마흔이 회전축 근방에서 방사형 또는 원형으로 잔류하게 되어 연마 품질에 영향을 주게 된다.
그러나, 본 발명과 같이 연마헤드를 반도체 자재의 상면으로부터 소정 각도 기울인 상태로 비스듬히 회전시키게 되면 연삭숫돌(410)은 반도체 자재의 몰딩부 상면의 제한된 영역에서만 접촉되어 폭 방향으로 몰딩부 상면과 마찰된 상태로 연마 작업을 수행할 수 있어 원형이나 방사형의 연마흔이 반도체 자재 상면에 잔류되는 것을 최소화하여 연마 품질이 향상될 수 있다.
본 발명은 각도 조절부에 의해 브라켓으로부터 연마헤드가 소정 각도 경사진 상태로 회전 가능하여 경사 각도를 조절할 수 있다.
도 3(a)에 도시된 상태는 상기 연마헤드(420)가 수직방향에 대하여 기울어지지 않은 상태이다. 그러나, 브라켓(431)으로부터 각도 조절부를 통해 연마헤드의 경사 각도가 조절될 수 있다. 즉, 홀더를 회전시키는 레버부재의 회전 정도에 따라 연마헤드가 소정 각도로 경사지게 되며, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 Y축 방향으로 θ도 만큼 기울어질 수 있으므로, 연마 공정에서 반도체 자재의 몰딩부에 가해지는 압력을 줄여 반도체 자재의 손상을 방지하면서도 연마 품질을 향상시킬 수 있다.
이때, 각도 조절부는 미세 조절유닛(465)을 통해 전후 방향의 경사 각도를 미세하게 조절할 수 있다.
미세 조절유닛(465)은 수용부(431f)를 이루는 브라켓의 양측 외벽 중 어느 하나 이상의 외벽(431h)에 형성될 수 있으며, 레버부재(467)의 양측 방향에 각각 구비되는 너트와 체결볼트에 의해 연마헤드의 전후 방향 경사 각도를 미세하게 조절할 수 있다.
바람직하게는 미세 조절유닛(465)은 레버부재(467)의 양측 방향에 각각 구비되되, 레버부재(467)의 측면과 접촉하고 편심된 통공을 갖는 편심너트와, 편심너트의 통공과 브라켓에 나사 결합되는 체결볼트를 구비한다.
이때 체결볼트의 체결 깊이를 가변하여 연마헤드의 전후 방향 경사각도(연마헤드의 Y축 방향 경사각도)를 조절할 수 있다. 즉, 체결볼트는 편심너트를 사이에 두고 브라켓의 외벽에 나사결합되는데, 편심너트의 편심된 통공을 통해 체결볼트의 체결 깊이에 따라 편심너트가 편심너트에 접촉된 레버부재의 가압 정도를 조절할 수 있게 된다.
따라서, 레버부재의 양측 방향에 각각 구비되는 편심너트에 삽입되는 체결볼트의 체결 깊이를 가변하여 레버부재의 가압력을 조절할 수 있으며, 레버부재의 가압력에 따라 홀더의 회전 정도가 미세 조정됨으로써 연마헤드의 전후 방향 경사 각도를 미세하게 조절할 수 있다. 이때, 너트의 관통공의 지름은 체결볼트를 중심으로 위치가 가변될 수 있도록 체결볼트의 지름보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 미세 조절유닛으로서, 편심너트 외에 상면이 테이퍼진 통공을 갖는 너트를 사용할 수도 있다. 이에 따른 미세 조절 원리는 편심너트를 사용할 때와 동일하다.
즉, 레버부재의 양측 방향에 각각 구비되되 일면이 레버부재의 측면과 접촉하고, 상면이 테이퍼진 통공을 갖는 너트와, 너트의 통공과 브라켓의 외벽에 나사 결합되는 체결 깊이를 가변할 수 있다. 마찬가지로 레버부재의 양측 방향에 각각 구비되는 너트와 테이퍼진 너트를 따라 체결되는 체결볼트의 체결 깊이를 가변하여 레버부재의 가압력을 조절할 수 있으며, 레버부재의 가압력에 따라 홀더의 회전 정도가 미세 조정되어 연마헤드의 전후 방향 경사 각도를 미세하게 조절할 수 있다.
이때 레버부재의 양측 방향을 기준으로 편심너트 또는 너트가 서로 대응되게 구비될 수도 있고, 소정 간격을 두고 이격되게 구비될 수도 있으며, 편심너트 또는 너트의 개수는 레버부재의 길이에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 레버부재의 상하 방향으로 각각 양측에 균형을 이루며 구비될 수도 있다.
일례로 도 3 및 도 4에는 편심너트 또는 너트의 개수를 4개 사용한 것을 예로 들어 나타냈지만, 필요에 따라 이의 개수는 적절하게 증감 가능하다.
편심너트 또는 너트에 체결되는 체결볼트는 접시머리 볼트 또는 접시머리 나사인 것이 바람직하지만, 일반 볼트나 나사를 사용해도 무방하다.
참고로, 레버부재의 양측 방향은 홀더에 결합되는 레버부재의 방향에 따라 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 레버부재가 연마헤드와 수평한 길이 방향으로 마련되는 경우 레버부재를 기준으로 좌우 방향이 될 수도 있고, 연마헤드와 수직한 방향으로 마련되는 경우 레버부재를 기준으로 상하 방향이 될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 레버부재(467)가 한 쌍의 홀더(468a, 468b) 중 하나의 홀더(468b)에만 장착된 것으로 도시되었으나, 각각의 홀더 모두에 장착되어도 무방하다. 물론 이러한 경우에도 미세 조절유닛(465)은 한 쌍의 홀더에 장착된 각각의 레버부재에 모두 구비될 수도 있고, 어느 한 쪽의 레버부재에만 구비될 수도 있다.
본 발명에서 연삭숫돌이 일단에 장착된 연마헤드와 마운트 부재를 결합시키고, 마운트 부재를 브라켓의 수용부(431f)에 수용시킨 상태에서 각도 조절부와 미세 조절유닛을 통해 연마헤드의 전후 방향 경사 각도를 조절 및 고정한 후에는 조절된 각도를 고정하기 위해 브라켓과 마운트 부재의 각각 서로 대응되는 위치에 형성된 체결홀을 통해 고정볼트를 고정 결합시킬 수 있다.
이를 위해 브라켓(431)과 마운트 부재(433)는 서로 대응되는 위치에 한 개 이상의 체결홀이 마련되고, 브라켓에 형성된 체결홀(431o)은 마운트 부재(433)에 형성된 체결홀(433o)보다 크게 마련될 수 있다.
즉, 브라켓(431)의 양측 외벽에는 마운트 부재(433)와 체결되기 위한 한 개 이상의 체결홀(431o)이 마련되고, 마운트 부재에도 브라켓의 체결홀(431o)과 대응되는 위치에 체결홀(433o)이 형성된다. 체결홀에 고정볼트가 삽입 결합됨으로써 브라켓(431)과 마운트 부재(433)가 서로 고정볼트에 의해 결합될 수 있다. 이때 연마헤드의 경사 각도에 따라 체결되는 위치가 조금씩 달라질 수 있기 때문에 브라켓의 체결홀(431o)은 마운트 부재의 체결홀(433o) 보다 크게 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 바와 같이 연마헤드의 전후 방향(Y축 방향) 경사 각도를 미세하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 연마헤드의 좌우 방향(X축 방향) 경사 각도를 미세하게 조절할 수도 있다. 즉, 원통형의 연마헤드가 어느 한 측으로 치우쳐지지 않도록 연마헤드의 좌우 방향 경사 각도를 미세조절하여 자재 가공면의 평탄도를 확보할 수 있다.
즉, 전후 방향 경사 각도 조절을 통해 반도체 자재와 연삭 숫돌을 선접촉 시켜 자재의 충격을 완화시킬 수 있으며, 좌우 방향 경사 각도 조절을 통해 척테이블과 연삭 숫돌의 좌우 방향 접촉점이 접촉 중심을 기준으로 한쪽으로 치우치지 않도록 할 수 있다.
따라서, 좌우 방향 경사 각도를 미세 조절하기 위하여, 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이, 브라켓(431)의 양측 방향으로 한 개 이상 구비되며, 연마헤드의 좌우 방향 경사각도를 조절하는 미세 조절유닛(461)을 더 포함할 수 있다. 미세 조절유닛은 브라켓(431)의 좌우 방향으로 각각 한 개 이상 구비될 수 있으며, 레버부재의 미세 조절유닛과 동일하게, 브라켓(431)의 측면과 접촉하는 너트와 체결볼트에 의해 연마헤드의 좌우 방향 경사 각도를 미세하게 조절할 수 있다.
바람직하게는 미세 조절유닛은 브라켓(431)의 양측 방향에 각각 구비되되, 브라켓(431)의 측면과 접촉하고 편심된 통공을 갖는 편심너트와, 편심너트의 통공과 브라켓(431)에 나사 결합되는 체결볼트를 구비한다.
이때 체결볼트의 체결 깊이를 가변하여 연마헤드의 좌우 방향 경사각도(연마헤드의 X축 방향 경사각도)를 조절할 수 있다. 즉, 체결볼트는 편심너트에 삽입된 상태로 승강부(435)에 나사결합되는데, 편심너트의 편심된 통공을 통해 체결볼트의 체결 깊이에 따라 편심너트가 편심너트에 접촉된 브라켓(431)의 가압 정도를 조절할 수 있게 된다.
따라서, 브라켓(431)의 양측 방향에 각각 구비되는 편심너트와 체결볼트의 체결 깊이를 가변하여 브라켓(431)의 가압력을 조절할 수 있으며, 편심너트의 가압력에 따라 브라켓(431)의 좌우 방향 위치 값이 미세 조정됨으로써 브라켓에 결합 고정되는 연마헤드의 좌우 방향 경사 각도를 미세하게 조절할 수 있다.
또한, 미세 조절유닛으로서, 편심너트 외에 상면이 테이퍼진 통공을 갖는 너트를 사용할 수도 있고, 체결볼트는 접시머리 볼트 또는 접시머리 나사를 사용하여 편심너트 또는 너트에 안정적으로 고정이 될 수 있다. 연마헤드의 좌우 방향 경사 각도 미세 조절 원리는 연마헤드의 전후 방향 경사 각도 미세 조절 원리와 동일하므로 생략한다.
참고로, 연마헤드의 경사 각도를 조절함에 있어서 좌우 방향 경사 각도를 먼저 조정하여 연마헤드의 수평 방향 평행도를 맞추고, 그 후 전후 방향 경사 각도를 조정하여 반도체 자재의 상면에 대한 연마헤드의 기울기를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 따른 반도체 자재 연마시스템은 연마헤드를 경사지게 장착할 수 있으며, 경사진 연마헤드의 전후 방향(Y축 방향) 및 좌우 방향(X축 방향) 경사 각도를 조절할 수 있어 2자유도로 회전 각도가 조절 가능하므로 다양한 형상과 두께의 반도체 자재에 대한 연마 작업이 수행될 수 있다.
또한, 연마 공정시 반도체 자재가 소정 각도로 경사진 상태에서 반도체 자재의 상면에 선접촉하여 가공할 수 있기 때문에 자재에 과도한 압력이 전달되지 않아 자재의 회로부 등의 손상을 방지할 수 있고, 연마면에 연마흔이 발생되는 것을 최소화할 수 있고 균일한 조도를 갖도록 가공할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)을 구성하는 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)는 각각의 연삭숫돌을 고속으로 회전시키고, 연삭숫돌의 회전시 발생되는 진동이 인접한 다른 반도체 자재 연마장치로 전달되는 것을 최소화하기 위하여 반도체 자재 연마장치(400)를 물리적으로 분리하고 모듈화하여 구성하는 특징을 갖는다.
즉 반도체 자재 연마장치가 장착되는 구조물도 각각 독립적으로 설치됨에 따라 구조물의 변형, 떨림, 진동 등의 상호 영향을 차단할 수 있다.
만일, 반도체 자재 연마장치의 연마헤드(420) 등에서 발생되는 진동이 인접한 반도체 자재 연마장치로 전달되는 경우, 진동이 전달된 반도체 자재 연마장치는 진동에 의해 연삭숫돌 및 척테이블에 미세한 높이 변화가 발생할 수 있어 연마 품질이 악화될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)은 복수 개의 반도체 자재 연마장치(400)를 인접하게 구비하여 순차적으로 연마 작업을 위한 반도체 자재의 이송 경로를 최소화하되, 반도체 자재 연마장치의 진동 등에 의한 상호 영향을 최소화하여 연마 공정의 효율과 품질을 향상시킬 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)을 구성하는 반도체 자재 연마장치(400)는 연마헤드(420)의 구동시 발생되는 영향을 최소화하기 위하여 각각 모듈화 또는 분리되어 구성될 수 있다.
이를 위해 반도체 자재 연마장치(400)는 일단에 상기 반도체 자재를 연마하기 위한 연삭숫돌이 착탈 가능하게 구비되는 연마헤드와, 베이스에 배치되되, 상기 척테이블의 이송경로 상에 구비되며, 상기 척테이블이 이동 가능한 개구를 구비한 문(門)자형 프레임과, 상기 문자형 프레임에 장착되고 상기 연마헤드를 승하강 시키는 승강부와, 상기 연마헤드를 상기 승강부에 장착시키는 브라켓을 구비한다.
또한, 반도체 자재 연마장치에 의해 연마가 수행될 반도체 자재는 척테이블에 의해 일방향으로 이송 가능하게 구비되며, 척테이블은 반도체 자재 연마장치와 마찬가지로 베이스에 배치된다.
여기서, 베이스는 반도체 자재 연마시스템의 주물이 될 수도 있고, 주물 상에 올려지는 프레임이 될 수도 있다.
본 발명의 반도체 자재 연마시스템은 베이스 상에 척테이블이 복수개 구비되고, 각각의 척테이블의 이송경로 상에 문자형 프레임이 독립적으로 각각 구비된다. 문자형 프레임에 형성된 개구를 통해 척테이블이 이동 가능하게 구비된다. 이러한 문자형 프레임은 서로 독립적으로 각각 구비되되, 서로 이격되게 배치됨으로써 각각의 반도체 자재 연마장치에서 발생된 진동, 떨림 등이 서로의 반도체 자재 연마장치에 영향을 주지 않게 된다.
또한, 연마헤드와 승강부가 동축으로 설계됨에 따라 절삭 외력에 의한 악조건을 최소화하고 연마헤드 승하강시 안정적으로 연마헤드를 지지할 수 있다.
도 2를 참고하여 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템을 보다 자세히 설명하면, 각각의 상기 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)는 반도체 자재의 몰딩부의 상면을 연마하기 위한 연삭숫돌(410)이 일단에 착탈 가능하게 구비되는 연마헤드(420), 베이스에 배치되되, 척테이블의 이송경로 상에 구비되며, 척테이블이 이동 가능한 개구를 구비한 문(門)자형 프레임(470), 문자형 프레임에 장착되고 연마헤드를 승하강 시키는 승강부(435), 상기 연마헤드(420)를 수용하는 수용부(431f)를 구비하며, 연마헤드를 승강부에 장착시키는 브라켓(430)을 구비한다.
제1반도체 자재 연마장치(400a) 내지 제3반도체 자재 연마장치(400c)를 구성하는 연삭숫돌의 거칠기는 순차적으로 감소되어 최종 연마 공정이 완료된 반도체 자재의 몰딩부의 표면 조도는 미리 결정된 목표 조도 이내가 될 수 있다.
뿐만 아니라 제1반도체 자재 연마장치(400a) 내지 제3반도체 자재 연마장치(400c)는 모두 동일한 거칠기를 갖는 정삭용 또는 폴리싱용 연삭숫돌이 장착될 수도 있고, 상대적으로 빠른 연마속도를 갖는 거친 입도의 황삭용 연삭숫돌 1개와, 느리지만 고운 연마가 가능한 폴리싱용 연삭숫돌 2개를 혼재하여 배치할 수도 있다. 이는 연마대상 반도체 자재의 종류 또는 작업 환경 등 필요에 따라 적절하게 교체하여 장착할 수 있다.
상기 연삭숫돌(410)의 상부에는 상기 연삭숫돌을 회전시키기 위한 구동모터를 구비하는 연마헤드(420)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 연마헤드(420)는 브라켓(431)의 수용부(431f)에 수용되고, 상기 브라켓(431)은 승강부에 장착되어 문(門)자형 프레임(470)에 구비될 수 있다.
각각의 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)를 구성하는 문(門)자형 프레임(470)은 상호 분리되고 충분한 하중을 갖는 주물 재질로 구성되어 각각의 연마헤드(420)에서 발생되는 진동, 떨림의 전달을 차단할 수 있다.
연마 대상 반도체 자재가 거치된 척테이블은 상기 문(門)자형 프레임(470)의 개구를 관통하여 상기 연삭숫돌(410) 하부로 이송될 수 있다. 각각의 척테이블(310)은 각각의 척테이블 이송라인(403)을 통해 Y축 방향으로 연삭숫돌(410)의 하부로 이송이 가능하게 구성될 수 있다.
각각의 반도체 자재 연마장치를 구성하는 문(門)자형 프레임(470)의 연마헤드와 승강부가 동축으로 설계되어 인접한 반도체 자재 연마장치의 문자형 프레임과 간섭되지 않도록 Y축 방향으로 독립적으로 이격되어 배치될 수 있으므로, 시스템의 크기가 최소화될 수 있다. 또한, 필요에 따라 모듈화된 반도체 자재 연마장치의 개수를 증감하는 것도 용이하다.
또한, 브라켓(431)은 상기 문(門)자형 프레임(470)으로부터 승강 가능하게 구비되며, 문자형 프레임에 장착된 가이드 레일을 통해 높이 조절 또는 승강이 가능한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 반도체 자재의 종류 또는 두께에 따라 승강 높이가 조절될 수 있다. 이때 가이드 레일은 연마숫돌이 장착된 연마헤드와 동축에 마련되어 절삭 외력에 의한 악조건을 최소화할 수 있다.
기존의 연마시스템의 경우 연마헤드와 연마헤드를 승강시키는 가이드레일이 편심된 구조를 가지면서, 반도체 자재 연마장치가 상호 연결되고 하나의 구조물에 여러 개의 반도체 자재 연마장치가 장착되는 구조를 사용하였기 때문에 반도체 자재 연마장치가 복수 개로 구성된다고 하여도 상호 진동에 의한 영향으로 각각의 반도체 자재 연마장치의 구동모터를 충분한 목표 속도로 구동할 수 없어, 연마 속도와 품질이 모두 저하되는 문제가 있었다.
특히, 연마품질을 높이기 위해 반도체 자재 연마장치의 구동모터의 높은 구동속도가 필요하지만 복수 개의 반도체 자재 연마장치가 상호 연결되는 구조에서는 구동모터의 구동속도를 높일 경우 각 반도체 자재 연마장치에 큰 진동이 발생하고, 진동에 취약한 구조를 갖기 때문에 전체 시스템의 진동 문제로 인해 구동모터의 구동속도를 높이는데 제약이 있다.
따라서, 본 발명은 각각의 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)는 각각 문(門)자형 프레임(470)이 독립적으로 구비되며, 서로 이격되어 분리 배치되어 있으며, 상호 공유되지 않고 단독으로 구성되므로 각각의 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)의 연마헤드(420)의 진동 등이 주변 반도체 자재 연마장치로 전달되지 않을 수 있고, 각각의 연마 장치가 개별 독립된 고강성 주물 구조로 마련됨에 따라 진동 차단에 의하여 각각의 반도체 자재 연마장치의 연마헤드(420)는 목표 구동속도로 각각의 구동모터를 구동할 수 있으므로, 연마속도 또는 연마품질의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 본 발명은 반도체 자재 연마장치의 모듈화를 통해 전체 연마시스템의 구조를 단순화할 수 있고, 소형화할 수 있게 된다.
한편, 반도체 자재 연마장치에 장착된 연삭숫돌은 연마하고자 하는 반도체 자재의 폭과 동일하거나, 폭보다 큰 직경을 가지며, 척테이블을 일 방향으로 이송시키면서 연삭숫돌을 회전시켜서 척테이블의 상부에 전달된 반도체 자재의 상면을 순차적으로 연마할 수 있다.
즉, 이송 가능한 척테이블의 상부에 전달된 반도체 자재의 상면과 연삭숫돌이 접촉하여 연삭하되, 연삭 과정에서 연마흔이 생기지 않도록 반도체 자재의 폭과 동일하거나 폭보다 큰 직경을 갖도록 하여 한번에 반도체 자재의 폭 방향 전체를 가공할 수 있다. 이때 척테이블은 일측 방향으로 이동 가능하므로 척테이블이 이동하면서 반도체 자재의 상면에 대해 순차적으로 연마되면서 상면 전체가 연마될 수 있다.
즉, 반도체 자재의 상면에 연삭숫돌이 비스듬히 기울어진 상태로 폭 방향으로 자재의 상면과 접촉하면서 마찰되어 연마 작업이 수행되므로 원형의 연마흔이 발생되는 것을 최소화하면서 연마 품질이 향상될 수 있다.
반도체 자재의 상면을 연삭할 때 원형의 연삭숫돌을 회전하면서 반도체 자재의 상면과 접촉 마찰하면서 연삭을 수행하되, 연삭시 물 또는 세정제가 분사되면서 습식 연마가 수행될 수 있다. 반도체 자재의 상면 전체에 대한 연마가 완료된 후에는 반도체 자재 연마장치에 별도 구비된 두께 측정부(미도시)를 통해 반도체 자재의 상면에 대한 두께를 측정할 수 있다. 이때 두께 측정부는 X축 방향으로 이동 가능하게 장착되어 반도체 자재의 상면 중 기설정된 지점에 대한 두께를 측정하여 목적하는 두께로 연마가 되었는지 확인할 수 있다.
두께 측정부는 광학적으로 거리를 측정하는 변위센서 또는 프로브 등을 사용할 수 있다.
참고로, 본 발명의 반도체 자재 연마 시스템은 인출 레일 상부에 구비된 두께 측정부로 몰딩부가 형성되지 않은 반도체 자재의 외곽 스트립의 두께를 두께 측정부로 측정하고, 반도체 자재 연마장치에 별도 구비된 두께 측정부로 자재의 전체 두께를 측정할 수 있으며, 앞서 인출 레일 상부에서 측정된 두께와 척테이블의 상부에서 측정된 전체 두께의 차이를 통해 몰딩부의 두께를 연산하여 산출할 수도 있다.
본 발명은 반도체 자재 연마장치를 이용하여 반도체 자재의 상면에 대한 연마 공정이 모두 완료되면, 연마 과정에서 발생되어 반도체 자재 표면에 버(burr) 또는 먼지 등이 잔류할 수 있으므로, 이를 제거하는 클리닝 공정이 수행되어야 한다.
이를 위해 본 발명의 반도체 자재 연마시스템은 척테이블의 이송경로 상부에 구비되며, 반도체 자재 연마장치에 의해 연마된 반도체 자재의 상면을 세척하는 상면 세척부를 포함한다.
상면 세척부는 척테이블의 이송경로 상부에서 세척부재가 승하강 가능하게 장착되며 연마가 완료되어 초기 위치로 복귀하는 과정에서 반도체 자재의 상면과 접촉하면서 상면 세척을 수행한다. 세척부재는 PVA, 스펀지, 브러시 등의 접촉식 세척부재로서, 척테이블의 상면과 접촉하도록 하강한 상태에서 척테이블이 초기 위치로 복귀하는 이동 과정에서 척테이블의 상면을 예비 세척할 수 있다.
본 발명에서 상면 세척부는 연마된 반도체 자재의 상면을 세척할 수도 있지만, 연마되기 전 반도체 자재 표면에 묻어있는 이물질 등을 제거하기 위해 연마 장치로 이송되기 전에 상면을 예비 세척할 수도 있다.
연마 및 상면 예비 세척이 완료된 반도체 자재는 회수 픽커에 의해 픽업되어 다른 반도체 자재 연마장치로 연마할 수 있도록 다른 반도체 자재 연마장치의 척테이블에 전달되거나, 세척부로 이동될 수 있다.
즉, 반도체 자재 연마장치에 구비된 연삭숫돌이 동일한 연삭숫돌인 경우에는 연마가 최종 완료되어 세척부로 이동될 수 있지만, 연삭숫돌이 서로 다른 거칠기를 갖는 연삭숫돌인 경우에는 원하는 조도 및 두께가 될 때까지 별도의 반도체 자재 연마장치에서 추가 연마 작업이 수행될 수 있다.
예를 들어, 제1반도체 자재 연마장치(400a)에서 황삭용 연삭숫돌로 반도체 자재가 소정 두께가 되도록 1차 연마가 완료된 후에, 제2반도체 자재 연마장치(400b)에서 정삭용 연삭숫돌로 반도체 자재가 소정 두께 및 원하는 조도가 될 때까지 2차 연마를 수행하고, 이후 제3반도체 자재 연마장치(400c)에서 폴리싱용 연삭숫돌로 반도체 자재가 목표 두께 및 목표 조도가 될 때까지 3차 연마를 수행할 수 있다.
각각의 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)에서의 연마 공정은 Y축 방향으로 이송되는 척테이블(310)에 반도체 자재를 거치한 상태로 수행될 수 있으며, 각각의 반도체 자재 연마장치에서 단계별 연마 공정이 완료된 반도체 자재는 X축 방향으로 이송 가능하게 구비되는 회수 픽커(360)에 의하여 이송될 수 있다.
회수 픽커(360)는 척테이블로부터 연마가 완료된 반도체 자재를 회수하여 다른 척테이블 또는 세척부의 세척 테이블에 전달하기 위한 기능을 수행한다.
즉, 회수 픽커(360a, 360b)는 척테이블로부터 연마가 완료된 반도체 자재를 픽업하여 다른 척테이블 또는 세척부의 세척 테이블로 전달하기 위한 제1회수 픽커(360a)와, 반도체 자재가 제거된 척테이블에 새로 작업될 반도체 자재를 전달하기 위한 제2회수 픽커(360b)가 구비될 수 있다.
본 발명에서, 반도체 자재 연마장치가 모두 동일한 연삭숫돌이 장착된 경우에는 공급 픽커(320)가 반도체 자재를 공급하는 기능을 수행하고, 회수 픽커(360)가 연마가 완료된 반도체 자재를 회수하는 기능을 수행할 수도 있다. 따라서, 회수 픽커(360)는 반도체 자재 연마장치의 개수 및 각각의 반도체 자재 연마장치에서 수행되는 작업을 고려하여 1개 또는 2개가 구비될 수 있으나 그 개수는 가변될 수 있다.
한 쌍의 상기 제1회수 픽커(360a)와 제2회수 픽커(360b)는 동일한 구동부(361)에 장착되어 함께 X축 방향으로 이송될 수 있다.
상기 회수 픽커 중 제2회수 픽커(360b)는 제1척테이블(310a) 또는 제2척테이블(310b)에서 연마된 반도체 자재를 제2척테이블(310b) 또는 제3척테이블(310c)로 이송하며, 제1회수 픽커(360a)는 제2척테이블(310b) 또는 제3척테이블(310c)에서 연마된 반도체 자재를 제3척테이블(310c) 또는 세척 테이블(501)로 이송하는 작업을 수행할 수 있다.
물론, 이때 제1회수 픽커(360a)와 제2회수 픽커(360b)는 기능을 구분짓기 위해 명명한 것일 뿐 척테이블로부터 연마가 완료된 반도체 자재를 픽업하여 다른 척테이블 또는 세척부의 세척 테이블로 전달하는 픽커가 제2회수 픽커(360b)가 될 수도 있고, 반도체 자재가 제거된 척테이블에 새로 작업될 반도체 자재를 전달하는 픽커가 제1회수 픽커(360a)가 될 수도 있다.
기능상 제2반도체 자재 연마장치(400b), 제3반도체 자재 연마장치(400c), 제2척테이블(310b), 제3척테이블(310c)로 각각 나누었지만, 이때 수행되는 연마방법과 각각의 구성들은 모두 동일하므로 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)은 복수개의 반도체 자재 연마장치(400a, 400b, 400c)에서 순차적으로 연마된 반도체 자재에 대하여 세척을 수행할 수 있다.
앞서 상면 세척부에서 반도체 자재의 상면과 접촉하여 1차 상면세척이 수행된 상태이나, 해당 반도체 자재의 상면에 잔류될 수 있는 이물질 또는 작은 먼지 등이 최종적으로 자재의 조도 및 제품 성능에도 영향을 주기 때문에 자재의 상면과 하면이 깨끗하게 청소되어야 한다.
이를 위해 본 발명의 연마시스템은 상면 및 하면 세척이 가능한 세척부를 구비한다.
본 발명의 세척부는 회수 픽커의 이송경로 상에 구비되며, 상기 회수 픽커에 픽업된 반도체 자재의 하면과 접촉하여 세척하기 위한 하면 세척부(370)와, 상기 하면 세척부(370)에 의해 하면 세척된 반도체 자재를 상부에 거치하며, 전후 방향으로 이송 가능하게 구비되는 세척 테이블(501)과, 상기 세척 테이블(501)의 이송 경로 상에 구비되며, 전방에 진입구(522)가 형성되고 후방에 진출구(524)가 형성되며, 내측 상부에는 상기 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하는 세척노즐(523)을 구비하는 터널식 세척 챔버(520)를 구비하는 터널식 세척부(500)를 포함할 수 있다.
먼저, 하면 세척부(370)는 회수 픽커의 이동경로 상에 구비되어 회수 픽커(360)가 연마가 완료된 반도체 자재를 척테이블로 부터 픽업하고 세척부 측으로 이동하는 동안 회수 픽커에 픽업된 반도체 자재의 하면과 접촉하여 세척을 수행할 수 있다. 하면 세척부(370)는 회수 픽커에 픽업된 상태에서 반도체 자재의 하면과 접촉하면서 하면 세척을 수행할 수 있으며, 세척부재는 PVA, 스펀지, 브러시 등의 접촉식 세척부재가 될 수 있다.
하면 세척을 수행하는 동안 회수 픽커가 정지 또는 이동하면서 반도체 자재의 하면을 접촉하여 예비 세척할 수 있다. 하면 세척부(370)에 의한 하면 세척이 완료된 후에는 회수 픽커가 하면이 세척된 반도체 자재를 터널식 세척부(500)의 세척 테이블 상부에 전달할 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참고하여, 본 발명의 터널식 세척부(500)에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)을 구성하는 터널식 세척부(500)의 사시도를 도시하며, 도 8은 본 발명에 따른 반도체 자재 연마시스템(1000)을 구성하는 터널식 세척부(500)의 측면도를 도시한다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터널식 세척부(500)는 회수 픽커에 의해 전달된 반도체 자재를 상부에 거치하며, 전후 방향으로 이송 가능하게 구비되는 세척 테이블(501)과, 세척 테이블(501)의 이송 경로 상에 구비되며, 전방에 진입구(522)가 형성되고 후방에 진출구(524)가 형성되며, 내측 상부에는 상기 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하는 세척노즐(523)을 구비하는 터널식 세척 챔버(520)와, 상기 진출구(524)에서 배출되는 세척이 완료된 자재를 언로딩하는 언로딩부(540)와, 세척 테이블(501)의 이송 방향 및 이송 횟수를 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 언로딩부(540)는 상기 터널식 세척 챔버의 진출구(524)의 외측에서 상기 터널식 세척 챔버(520) 내부 측으로 연장 형성되며, 좌우 방향으로 폭 조절이 가능하게 마련되어 세척이 완료된 상기 반도체 자재를 상면에 지지하는 지지 레일(527)과, 지지 레일(527)을 따라 이동 가능하게 마련되며, 상기 지지 레일의 상부에 지지된 상기 반도체 자재를 인출하는 견인부(551)를 더 포함한다.
세척 테이블(501)은 회수 픽커(360)에 의해 픽업된 연마 완료된 반도체 자재가 전달되며, 전후진 가능하게 구비되어 상기 세척 테이블의 이송 횟수를 가변하여 세척 횟수를 조절할 수 있다. 세척 테이블은 Y축 방향으로 이송 가능하게 구비되며, 승강 가능하게 구비될 수 있다.
또한, 세척 테이블(501)의 일측에는 상부로 에어를 분사하는 에어노즐(503)이 마련될 수 있다. 이때 에어노즐(503)의 위치는 상면 전체에 구비될 수도 있으나, 바람직하게는 세척 테이블의 후방, 즉 터널식 세척 챔버(520)에 인접한 측의 상부에 구비될 수 있다.
터널식 세척 챔버(520)는 반도체 자재 세척 과정에서 세척수와 이물질 등의 비산을 방지하기 위한 하우징으로서, 내부에 세척 테이블이 이송 가능한 영역이 마련된 챔버 형태로 마련된다.
터널식 세척 챔버(520)는 세척 테이블(501)의 이송경로 상에 구비되고, 전방에는 세척 테이블이 진입하기 위한 진입구(522)가 형성되고, 후방에는 세척이 완료된 반도체 자재가 배출되기 위한 진출구(524)가 형성된다. 또한, 내측 상부에는 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하는 세척노즐(523)이 구비된다. 이때 세척노즐은 세척수가 공급되는 노즐이거나, 세척수와 에어(또는 압축공기)가 함께 분사되는 이유체 노즐을 사용할 수도 있다.
또한, 터널식 세척 챔버(520)의 내측 상부에는 세척 테이블 측으로 에어를 분사하는 에어노즐을 포함할 수 있다.
세척 챔버의 내측 상부에 구비된 세척노즐이 이유체 노즐인 경우에는 반도체 자재의 상면을 세척할 때 세척수와 에어를 함께 공급하여 세척을 수행할 수 있다. 세척수만 공급되는 노즐인 경우에는 반도체 자재의 상면 세척시에 세척노즐과 에어노즐이 함께 인가되어 세척효율을 더욱 높일 수도 있다.
즉, 반도체 자재의 상면 세척시에는 세척수를 단독으로 분사할 수도 있고, 에어노즐과 함께 분사되어 세척수와 에어로 세척을 수행할 수도 있다. 또한, 세척이 완료된 후에는 세척노즐의 분사를 종료하고, 에어노즐만 분사시킴으로써 반도체 자재의 상면에 대한 건조를 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 터널식 세척 챔버는 반도체 자재의 상면 세척과 함께 건조가 수행될 수도 있다.
참고로 터널식 세척부에서 세척을 수행할 때 상기 터널식 세척 챔버(520) 내부로 진입한 반도체 자재가 거치된 세척 테이블(501)이 터널식 세척 챔버(520) 내부를 Y축 방향으로 왕복 이동하며 반도체 자재 상면의 세척을 수행할 수 있다.
이때 제어부는 세척 테이블의 이동 방향 및 이동 횟수를 조절하여 세척 횟수를 조절할 수 있다. 즉, 반도체 자재의 상면 세척이 수행되는 동안 세척 테이블을 후방 또는 전방으로 이동하면서 세척을 수행할 수도 있고, 세척 테이블을 왕복 이동시키면서 세척 횟수를 조절할 수 있다.
세척 테이블의 이동 횟수 및 세척 횟수는 반도체 자재의 상태에 따라 각각 다르게 제어될 수 있다. 따라서, 본 발명은 터널식 세척 챔버로 1회의 세척으로 끝나지 않고, 세척 테이블을 전후진 시키면서 복수회 세척이 가능하여, 세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 터널식 세척 챔버의 진출구 상단과 하단에는 각각 에어를 분사하는 에어건조부(525)가 구비될 수 있다.
에어건조부(525)는 세척이 완료된 반도체 자재가 배출되는 과정에서 반도체 자재의 상면과 하면을 건조하기 위한 구성이다. 이를 위해 에어건조부(525)는 터널식 세척 챔버의 진출구 상단에 구비되며, 상기 반도체 자재의 상면에 에어를 분사하는 제1에어건조부(525u)와 상기 터널식 세척 챔버의 진출구 하단에 구비되며, 상기 반도체 자재의 하면에 에어를 분사하는 제2에어건조부(525l)를 포함할 수 있으며, 제1에어건조부(525u)와 제2에어건조부(525l)는 동축에 구비될 수 있다.
동축에 마련된 제1에어건조부(525u)와 제2에어건조부(525l)에 의해 위에서 분사되는 에어와 아래에서 분사되는 에어가 에어 커튼을 형성하며 건조효율이 더욱 증가될 수 있으며, 세척 챔버 외부로 세척수가 배출되는 것을 방지할 수 있다.
반도체 자재의 상면 세척이 완료된 후에는 반도체 자재의 하면 세척 및 반도체 자재를 배출하기 위하여 반도체 자재를 언로딩하는 언로딩부(540)에 전달한다.
본 발명의 언로딩부(540)는 상기 터널식 세척 챔버의 진출구(524)의 외측에서 상기 터널식 세척 챔버(520) 내부 측으로 연장 형성되며, 좌우 방향으로 폭 조절이 가능하게 마련되어 세척이 완료된 상기 반도체 자재를 상면에 지지하는 지지 레일(527)과, 지지 레일(527)을 따라 이동 가능하게 마련되며, 상기 지지 레일의 상부에 지지된 상기 반도체 자재를 인출하는 견인부(551)를 구비한다.
도 10은 본 발명의 터널식 세척부(500)에서의 세척 공정이 완료된 반도체 자재가 건조되며 반도체 자재 견인부(540)로 견인되는 과정을 도시한다.
세척 테이블의 전후진 이동에 의해 반도체 자재의 상면 세척이 완료되면, 세척 테이블은 상승하여 한 쌍의 지지레일(527) 상부에 반도체 자재를 인계할 수 있다.
지지레일(527)의 상부에 반도체 자재를 인계하기 위하여, 한 쌍의 지지레일(527)은 폭 조절이 가능하게 구성될 수 있고, 상기 세척 테이블(501)이 상승한 상태에서 반도체 자재의 양 측면 테두리 하부로 접근하여 반도체 자재를 인수할 수 있다.
이때, 한 쌍의 지지레일(527)은 터널식 세척챔버(520)의 외부, 바람직하게는 세척 챔버의 진출구의 외측에서 터널식 세척 챔버 내부 측으로 연장 형성될 수 있으며 한 쌍의 지지레일(527)의 폭 조절을 위해 좌우 구동을 위한 구동부를 터널식 세척챔버의 외부에 설치하여 세척수 또는 습기 등으로부터 구동부를 보호할 수 있다.
한편, 세척 테이블(501)이 지지레일(527)의 높이까지 상승한 상태에서, 지지레일의 폭이 반도체 자재의 폭 보다 좁아지도록 가변되고, 세척 테이블이 하강하게 되면 세척 테이블의 상부에 거치된 반도체 자재가 지지레일의 상부에 전달될 수 있게 된다.
지지레일(527)의 상부에 반도체 자재가 전달된 상태에서, 반도체 자재의 상부에는 에어노즐로 에어가 분사되고, 세척 테이블의 일측에 구비된 에어노즐(503)이 반도체 자재의 하면에 에어를 분사하여 지지레일(527)에 거치된 상태에서 반도체 자재의 하면 건조가 수행될 수 있다.
물론, 이와 동시에 세척 챔버의 내측 상부에 구비된 에어 노즐에서 분사된 에어로 반도체 자재의 상면 건조를 수행한다.
이때 세척 테이블이 전후진 하면서 반도체 자재의 하부 전체에 걸쳐 에어를 분사하여 반도체 자재의 하면을 건조할 수도 있고, 세척 테이블이 정지된 상태에서 상부 측으로 에어를 분사하면, 견인부에 의해 지지레일 상부에 거치된 반도체 자재를 인출하는 과정에서 반도체 자재의 하면 전체에 걸쳐 에어가 분사되면서 건조가 수행될 수도 있다.
터널식 세척 챔버의 내부에서 반도체 자재에 대한 1차 건조가 수행된 후에는 반도체 자재가 배출되는 진출구의 상부 및 하부에 구비된 에어건조부로 반도체 자재에 남아있는 잔여 물기를 완전히 건조시킬 수 있다.
이때 지지레일 상부에 거치된 반도체 자재는 견인부(551)에 의해 언로딩부(540) 측으로 인출될 수 있다.
견인부(551)는 반도체 자재를 견인하기 위한 구성으로서, 그립퍼나 푸셔 등의 인출 수단이 될 수 있다.
견인부(551)로 그립퍼를 사용하는 경우, 그립퍼는 그립퍼 이송유닛(550)에 의하여 일방향으로 이송 가능하게 구비될 수 있다. 터널식 세척 챔버의 진출구에서 반도체 자재(st)의 단부를 그립한 후, 반도체 자재를 터널식 세척 챔버로부터 외부로 반도체 자재를 견인할 수 있다.
견인부(551)에 의하여 반도체 자재가 견인되어 이송되는 과정에서 반도체 자재의 상면과 하면으로 에어를 분사하여 반도체 자재에 잔류할 수 있는 세척수 또는 이물질을 제거할 수 있도록 터널식 세척 챔버(520)의 진출구의 상부와 하부에 각각 에어건조부(525u, 525l)를 구비할 수 있으며, 각각의 에어건조부(525u, 525l)를 통해 반도체 자재의 상면과 하면을 완전히 건조시킬 수 있다.
한편, 세척 및 건조가 완료된 반도체 자재가 진출구를 통해 배출되는 과정에서 터널식 세척부는 반도체 자재의 상면 세척뿐만 아니라, 반도체 자재가 전달된 빈 세척 테이블에 대해서도 세척을 수행할 수 있다.
세척 노즐 및 에어 노즐은 세척 테이블 측으로 세척수 및 에어를 분사할 수 있으며, 세척 테이블 상부에 반도체 자재가 거치된 상태에서는 반도체 자재의 상면을 세척할 수 있지만, 반도체 자재가 세척 테이블 상부에서 제거되면 세척 테이블의 상면을 세척할 수 있게 된다.
이때 세척 및 건조가 완료된 반도체 자재가 진출구에서 배출되는 과정 또는 상기 반도체 자재가 진출구에서 배출된 후 세척 테이블이 진입구 측으로 후진하는 동안에 세척노즐이 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하여 세척 테이블을 세척할 수 있다.
또한, 반도체 자재가 진출구에서 배출되는 과정에서 세척수가 분사되더라도 반도체 자재에 영향을 주지 않는 시점에서 세척수를 분사하면, 지지레일의 하부에 위치한 세척 테이블의 상부 측으로 세척수가 분사될 수 있다.
물론, 세척 테이블의 세척시에도 세척노즐 및 에어노즐을 함께 세척테이블 측으로 분사할 수도 있고, 에어노즐만 분사하여 에어로 세척 테이블에 남아있는 잔여 이물질 등을 제거할 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 터널식 세척부는 세척 테이블이 전진 또는 후진 등 왕복 이동이 자유롭게 제어됨에 따라 세척 횟수 또는 건조 횟수를 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 터널식 세척부는 반도체 자재의 상면뿐만 아니라 반도체 자재의 하면도 세척할 수 있고, 세척노즐과 에어노즐이 독립적으로 분사 가능함에 따라 세척 조건 및 에어 조건을 다양하게 변화를 줄 수 있어 선택의 폭이 넓다. 또한, 터널식 세척부는 챔버 내부에서 세척이 수행되기 때문에 세척시 분사되는 세척수가 외부로 비산되는 것을 방지하여 장비를 보호할 수도 있고, 세척 과정에서 반도체 자재로부터 분리 배출되는 이물질 등이 비산되는 것을 방지할 수 있어 세척 유지 관리가 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 터널식 세척부는 터널식 세척 챔버 내부에서 세척 및 건조 공정을 수행하고, 세척 테이블의 이동을 통해 연속적으로 자동 세척을 수행할 수 있어 시스템이 간소화되고, 세척 공정에서 사용되는 에어와 세척수가 먼지, 이물질 등과 함께 비산되는 것을 방지하여 시스템의 고장 방지와 유지 보수의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 세척 테이블(501) 상에 반도체 자재가 거치된 상태로 이송되며 에어 블로잉과 세척수를 통한 세척이 수행되고, 터널식 세척부(500)에서 세척과 건조 공정이 완료된 반도체 자재는 지지레일(527) 상에 거치된 상태로 견인부(551)로 견인되어 터널식 세척부(500)의 터널식 세척 챔버(521)의 외측으로 이송되어 전달 픽커(620)에 의한 반도체 자재 픽업위치로 이송될 수 있다. 전달 픽커에 자재를 전달하는 과정에서 지지레일의 하부에는 반도체 자재의 처짐을 방지하기 위하여 승강 가능하게 구비되는 지지대(543)가 구비될 수도 있다.
전달 픽커(620)는 견인부(551)에 의해 인출된 반도체 자재를 픽업하고 X축 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 반도체 자재를 픽업한 후 검사 테이블(610)에 반도체 자재를 전달할 수 있다.
검사 테이블(610)은 상부에 반도체 자재가 전달된 상태에서 Y축 방향으로 이송 가능하게 구비된다. 검사 테이블 상부에 반도체 자재가 전달된 상태에서 검사 비전(630)으로 반도체 자재의 상면, 즉, 연마된 반도체 자재의 상면을 검사할 수 있다.
검사 비전(630)은 반출부의 상부에 장착되며, 세척 및 건조가 완료된 반도체 자재의 연마 상태를 검사할 수 있다. 예를 들어 스크래치, 크랙, 오염, 볼 직경, 미싱 볼, 보이드 등을 검출할 수 있다.
본 발명의 검사 비전은 연마 및 세척한 후 즉시 반도체 자재의 상면을 검사할 수 있어 검사 상태를 통해 연마 상태, 세척 상태를 바로 점검할 수 있어 불량 방지를 최소화할 수 있다.
몰딩부 검사가 완료되면, 검사 테이블(610)은 초기 위치로 복귀한 후, 검사 테이블(610)의 상부에 구비된 전달 픽커(620)에 의하여 다시 픽업하여 반출부에 반출한다.
앞서 검사 비전은 별도의 검사 테이블 상부에 장착된 상태에서 검사가 수행되는 것으로 설명하였지만, 반출부로 반출되는 과정에서 수행될 수도 있다. 또한, 검사 테이블에서 검사가 수행되는 영역 역시 반출부에 포함될 수도 있다.
본 발명의 반출부는 회수유닛(700)과 자재 회수부(800)를 구비할 수 있으며, 반출부에서 검사가 완료된 반도체 자재가 Y축 방향으로 이송 가능한 회수유닛(700)에 거치되어 자재 회수부(800)로 회수될 수 있다.
상기 회수유닛(700)은 반도체 자재를 거치하기 위한 회수레일(750) 및 회수레일(750)에 거치된 반도체 자재를 자재 회수부(800) 내로 추진하기 위한 푸셔(710) 등이 구비될 수 있다.
상기 자재 회수부(800)는 반도체 자재 공급부(100)와 마찬가지 방식으로 연마 공정, 클리닝 공정 및 검사 공정이 완료된 반도체 자재를 적층 보관할 수 있다.
참고로, 자재 회수부(800)는 반도체 자재가 적층되는 매거진이 될 수 있으며, 검사 비전의 검사 검사 결과에 따라 각각의 매거진에 양품, 불량으로 분류 적재되어 반출될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1000: 반도체 자재 연마 시스템 100: 자재 공급부
220: 상부비전 215: 하부비전
230: 상방비전 320: 공급 픽커
360: 회수 픽커 370: 하면세척부
330: 하방비전 310: 척테이블
400: 반도체 자재 연마장치 420: 연마헤드
410: 연삭숫돌 431: 브라켓
433: 마운트 부재 35: 승강부
461: 미세 조절유닛 465: 미세 조절유닛
467: 레버부재 468: 홀더
470: 문자형 프레임 500: 터널식 세척부
501: 세척 테이블 520: 터널식 세척 챔버
523: 세척노즐 521: 에어노즐
522: 진입구 524: 진출구
525: 에어건조부 551: 견인부
527: 지지레일 610: 검사 테이블
620: 전달 픽커 630: 검사 비전
700: 회수유닛 800: 자재 회수부

Claims (13)

  1. 반도체 자재를 공급하는 자재 공급부;
    상기 자재 공급부에 공급된 반도체 자재를 픽업하여 전달하는 공급 픽커;
    베이스에 배치되고, 상기 공급 픽커에 픽업된 반도체 자재가 상부에 전달되며 일방향으로 이송 가능하게 구비되는 한 개 이상의 척테이블;
    일단에 상기 반도체 자재를 연마하기 위한 연삭숫돌이 착탈 가능하게 구비되는 연마헤드; 상기 베이스에 배치되되, 상기 척테이블의 이송경로 상에 구비되며, 상기 척테이블이 이동 가능한 개구를 구비한 문(門)자형 프레임; 상기 문자형 프레임에 장착되고 상기 연마헤드를 승하강 시키는 승강부; 상기 연마헤드를 상기 승강부에 장착시키는 브라켓을 구비하는 한 개 이상의 반도체 자재 연마장치;
    상기 반도체 자재 연마장치에서 연마 완료된 반도체 자재를 세척하는 세척부; 및
    상기 세척부에서 세척된 반도체 자재를 반출하는 반출부를 포함하며,
    상기 연마헤드와 상기 승강부는 동축에 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 상에 상기 척테이블이 복수개 구비되고,
    상기 각각의 척테이블의 이송경로 상에 상기 문자형 프레임이 독립적으로 각각 구비되며,
    상기 각각의 문자형 프레임은 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 자재 연마장치는 상기 브라켓으로부터 상기 연마헤드의 경사 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하며,
    상기 연마헤드는 상기 각도 조절부에 의해 상기 연마헤드가 소정 각도로 경사진 상태에서 상기 반도체 자재의 상면에 선접촉하여 가공하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 브라켓은 상기 연마헤드를 수용하는 수용부를 구비하되 상기 수용부를 이루는 양 측 외벽에 관통홀이 형성되고,
    상기 반도체 자재 연마장치는 상기 연마헤드를 상기 수용부에 착탈시키기 위해 상기 연마헤드의 외부에 결합되며, 상기 관통홀과 대응되는 위치에 끼워맞춤 홈이 구비되는 마운트 부재를 더 포함하며,
    상기 각도 조절부는
    상기 브라켓의 관통홀을 통과하여 상기 마운트 부재의 끼워맞춤 홈에 고정 장착되어 상기 연마헤드를 상기 브라켓에 고정시키며, 회전 가능하게 구비되는 한 쌍의 홀더;
    상기 한 쌍의 홀더 중 어느 하나 이상의 홀더를 회전시키는 레버부재; 및
    상기 레버부재의 양측 방향으로 한 개 이상 구비되며, 상기 연마헤드의 전후 방향 경사각도를 미세 조절하는 미세 조절유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연삭숫돌은 연마하고자 하는 상기 반도체 자재의 폭과 동일하거나, 폭보다 큰 직경을 가지며,
    상기 척테이블을 일방향으로 이송시키면서 상기 연삭숫돌을 회전시켜 상기 반도체 자재의 상면 전체를 연마하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 연마헤드에는 동일하거나 서로 다른 거칠기를 갖는 연삭숫돌이 선택적으로 착탈 가능하게 장착되고,
    서로 다른 거칠기를 갖는 연삭숫돌이 장착되는 경우에는,
    상기 연삭숫돌은 거친 입도의 연삭숫돌에서 고운 입도의 연삭숫돌 순으로 순차적으로 배치하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 자재 연마시스템은
    상기 반도체 자재 연마장치에서 연마 완료된 반도체 자재를 픽업하여 상기 세척부에 전달하는 회수 픽커를 더 포함하고,
    상기 회수 픽커는 상기 척테이블 상부에 거치된 연마 완료된 반도체 자재를 픽업하여 임의의 척테이블에 전달하거나 세척부에 전달하는 제1회수 픽커; 및 상기 반도체 자재가 제거된 척테이블에 새로 가공될 반도체 자재를 전달하는 제2회수 픽커를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세척부는,
    상기 회수 픽커의 이송경로 상에 구비되며, 상기 회수 픽커에 픽업된 반도체 자재의 하면과 접촉하여 세척하기 위한 하면 세척부; 및,
    상기 하면 세척부에 의해 하면 세척된 반도체 자재를 상부에 거치하며, 전후 방향으로 이송 가능하게 구비되는 세척 테이블과, 상기 세척 테이블의 이송 경로 상에 구비되며, 전방에 진입구가 형성되고 후방에 진출구가 형성되며, 내측 상부에는 상기 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하는 세척노즐을 구비하는 터널식 세척 챔버를 구비하는 터널식 세척부를 포함하며,
    상기 세척 테이블은 전후진 가능하게 구비되어 상기 세척 테이블의 이송 횟수를 가변하여 세척 횟수를 조절 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 세척부는,
    세척이 완료된 상기 반도체 자재가 상기 진출구에서 배출된 후 상기 세척 테이블이 상기 진입구 측으로 후진하는 동안에 상기 세척노즐은 상기 세척 테이블 측으로 세척수를 분사하여 상기 세척 테이블을 세척하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공급 픽커는 회전 가능하게 구비되고,
    상기 자재 공급부는
    상기 반도체 자재가 적층되는 매거진;
    상기 매거진에 적층된 상기 반도체 자재 중 어느 하나의 자재를 인출하거나 투입하는 인출유닛; 및
    상기 매거진으로부터 인출되어 공급되는 반도체 자재의 공급 방향을 검사하기 위하여 상기 자재 공급부의 상측에 장착된 상부 비전, 또는 상기 자재 공급부의 하측에 장착된 하부 비전을 더 포함하며,
    상기 상부 비전 또는 상기 하부 비전의 검사 결과에 따라 상기 반도체 자재의 상하 방향이 잘못된 경우 상기 인출유닛이 상기 반도체 자재를 상기 매거진으로 투입하고,
    상기 반도체 자재의 좌우 방향이 잘못된 경우 상기 공급 픽커가 상기 반도체 자재를 픽업한 상태에서 회전하여 상기 반도체 자재의 방향을 전환하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 자재 연마시스템은
    상기 공급 픽커의 일측에 장착되는 하방 비전; 및
    상기 공급 픽커의 이송경로 하부에 장착되는 상방 비전을 더 포함하고,
    상기 상방 비전은 상기 공급 픽커에 픽업된 상기 반도체 자재의 얼라인을 검사하고,
    상기 하방 비전은 상기 공급 픽커에 픽업된 상기 반도체 자재가 전달될 상기 척테이블의 얼라인을 검사하며,
    상기 공급 픽커는 상방 비전 및 하방 비전의 얼라인 검사 결과에 따라 상기 반도체 자재를 상기 척테이블에 전달하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 척테이블의 이송경로 상부에 구비되며, 상기 반도체 자재 연마장치에 의해 연마된 상기 반도체 자재의 상면을 세척하는 상면 세척부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 자재 연마시스템은 상기 반출부의 상부에 장착되어 연마 및 세척이 완료된 반도체 자재를 검사하는 검사 비전을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 자재 연마시스템.
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