KR102249069B1 - 반도체 금형 레이저 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 몰딩 장비의 반도체 금형 표면에 존재하는 몰딩 수지 잔류물을 제거하기 위한 반도체 금형 레이저 세정 장치가 개시된다. 상기 반도체 금형 레이저 세정 장치는, 펄스파 레이저빔을 발진하는 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기에서 발진한 레이저빔을 전송하는 광섬유; 상기 광섬유를 통해 받은 레이저빔을 처리 및 전송하여 반도체 금형의 세정에 이용하되, 상기 광섬유 말단에서 분산하는 레이저빔을 평행광으로 만드는 레이저빔 조준기와, 레이저빔을 고속으로 스캐닝하는 갈바노 레이저 스캐너와, 상기 갈바노 레이저 스캐너에 의해 스캐닝되는 레이저빔을 특정 초점거리에서 포커싱시키는 초점렌즈와, 상기 초점렌즈를 거친 레이저빔을 방향 전환하여, 상기 반도체 금형의 표면에 최종 조사하는 최종 조사 미러를 포함하는, 레이저 스캐닝 모듈; 및 상기 레이저 스캐닝 모듈을 적어도 X축 방향과 Y축 방향으로 이송시켜, 상기 반도체 금형의 표면에 대한 상기 레이저 스캐닝 모듈의 전면적 세정을 가능하게 하는 이송수단을 포함한다.

Description

반도체 금형 레이저 세정 장치{Apparatus for cleaning of semiconductor mold}
본 발명은 반도체 금형 표면에 존재하는 이물을 레이저를 이용해 세정하는 장치에 관한 것이다.
반도체 패키징 공정에서 몰딩(molding) 공정은 반도체 칩과 와이어를 보호하는 아주 중요한 공정이다. 통상적으로, 몰딩 공정은 와이어 본딩(wire bonding) 혹은 플립칩(flip chip) 본딩 공정 후 수행하는데, EMC(Epoxy molding compound)라 불리는 열경화성 수지를 열로 녹여 금형 형상에 따라 성형을 수행한다. 이와 같은 몰딩 공정이 계속 진행됨에 따라 금형 표면은 EMC 잔류물로 조금씩 오염되며, 일정 시간이 지나면, 오염층이 두꺼워져 패키지 몰드면의 밝기 저하, 표면 형상 불량과 같은 문제를 발생시킨다. 따라서 EMC 잔류물 등의 제거를 위한 금형 세정이 반드시 수행되어야 한다.
반도체 금형 세정을 위한 종래 방법으로는 접착력이 강한 멜라민 수지 혹은 고무(rubber)를 사용하여 반복 압착함으로써 반도체 금형의 EMC 잔류물을 물리적으로 제거하는 방법이 있다. 이와 같은 압착에 의한 EMC 잔류물의 물리적 제거는 보통 5회 이상 반복적으로 수행되며 1시간 이상의 긴 세정 시간이 요구된다. 따라서 이러한 기존 세정 방법은 긴 세정 시간으로 인해 장비의 가동률을 현저히 저하시키고, 고무 연소 냄새로 인해 불쾌한 작업 환경을 만들고, 고가의 세정 자재 사용에 따른 소모성 비용이 크게 든다는 문제가 있다.
대한민국 특허등록 제10-0455059호 대한민국 특허등록 제10-0498582호 대한민국 공개특허 특 1999-0074698호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 레이저 고속 스캐닝을 이용하여 반도체 금형 표면에 존재하는 잔류물을 매우 빠른 속도로 제거할 수 있는 반도체 금형 레이저 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 반도체 금형 레이저 세정 장치는, 반도체 몰딩 장비의 반도체 금형 표면에 존재하는 몰딩 수지 잔류물을 제거하기 위한 반도체 금형 레이저 세정 장치로서, 펄스파 레이저빔을 발진하는 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기에서 발진한 레이저빔을 전송하는 광섬유; 상기 광섬유를 통해 받은 레이저빔을 처리 및 전송하여 반도체 금형의 세정에 이용하되, 상기 광섬유의 말단에서 분산하는 레이저빔을 평행광으로 만드는 레이저빔 조준기와, 레이저빔을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 고속 스캐닝하는 갈바노 레이저 스캐너와, 상기 갈바노 레이저 스캐너에 의해 스캐닝되는 레이저빔을 특정 초점거리에서 포커싱시키는 초점렌즈와, 상기 초점렌즈를 거친 레이저빔을 방향 전환하여, 상기 반도체 금형의 표면에 최종 조사하는 최종 조사 미러와, 상기 최종 조사 미러를 거친 레이저빔이 방출되는 개구를 덮도록 설치된 보호창을 포함하는, 레이저 스캐닝 모듈; 및 상기 레이저 스캐닝 모듈을 적어도 X축 방향과 Y축 방향으로 이송시켜, 상기 반도체 금형의 표면에 대한 상기 레이저 스캐닝 모듈의 전면적 세정을 가능하게 하는 이송수단을 포함하며, 상기 갈바노 레이저 스캐너에 의해 스캔되는 소정 길이 구간의 레이저빔을 커버하도록, 상기 최종 조사 미러는 X축 또는 Y축 방향을 따라 길게 연장된 형태를 가지며, 상기 개구 및 상기 보호창은 상기 최종 조사 미러에 의해 반사되는 광을 방출하도록 X축 또는 Y축 방향을 따라 길게 연장된다.
여기에서, 용어 "반도체 금형 표면"은 몰딩 이루어지는 표면을 모두 포함하는 것으로 정의한다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 발생기는 펄스폭(pulse width) 1000 nsec 이하, 주파수(frequency) 1 kHz 이상인 펄스파 레이저를 발진하고, 상기 레이저빔 조준기에서 나온 레이저빔의 직경은 5~10 mm 범위이고, 상기 갈바노 레이저 스캐너의 초점면에서 직선 스캐닝 속도는 10m/sec 이상이며, 상기 초점렌즈의 초점길이는 300mm 이상이며, 상기 최종 조사 미러의 길이는 50mm 이상이다.
일 실시예에 따라, 상기 반도체 금형은 상부 금형과 하부 금형을 포함하고, 상기 레이저 스캐닝 모듈은, 상기 상부 금형 또는 상기 하부 금형 세정시, 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 위치한다.
일 실시예에 따라, 상기 반도체 금형 레이저 세정 장치는, 상기 최종 조사 미러를 거쳐 최종 조사되는 레이저빔의 방향을 전환하여 상기 상부 금형과 상기 하부 금형을 세정하도록, 상기 최종 조사 미러를 회전시키는 미러 회전 모터를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 반도체 금형 레이저 세정 장치는, 상기 레이저 스캐닝 모듈을 상기 상부 금형과 상기 하부 금형의 바깥쪽에서 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이의 중간에 위치시키기 위한 슬라이딩 테이블 유닛을 더 포함하며, 상기 슬라이딩 테이블 유닛은, 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 바깥쪽에 위치한 베이스 테이블에 대하여 슬라이딩되는 하나 이상의 슬라이딩 테이블을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 반도체 금형 레이저 세정 장치는 상기 슬라이딩 테이블 유닛을 높이를 조절하기 위해 Z축 조절 유닛을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 이송수단은 상기 레이저 스캐닝 모듈이 탑재되는 X-Y 이송유닛을 포함하며, 상기 X-Y 이송유닛은, X축 가이드 레일과, 상기 X축 가이드 레일을 따라 상기 레이저 스캐닝 모듈이 X축 방향으로 이송되도록 상기 레이저 스캐닝 모듈의 X축 방향 이송 구동력을 발생시키는 X축 이송 구동부와, Y축 가이드 레일과, 상기 Y축 가이드 레일을 따라 상기 레이저 스캐닝 모듈이 Y축 방향으로 이송되도록 상기 레이저 스캐닝 모듈의 Y축 방향 이송 구동력을 발생시키는 Y축 이송 구동부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 이송수단은 로봇 팔 말단이 상기 레이저 스캐닝 모듈이 연결된 로봇을 포함하고, 상기 로봇과, 상기 레이저 발생기를 포함하는 장비 본체는 무인운반차에 탑재된다.
일 실시예에 따라, 상기 반도체 금형 레이저 세정 장치는 상기 최종 조사 미러를 거친 레이저빔이 방출되는 개구를 덮도록 설치되어 상기 레이저 스캐닝 모듈 내부의 오염을 막는 보호창과, 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈 외부에 설치되어 상기 보호창 주변에 에어 커튼을 형성하는 에어 분사 유닛을 더 포함한다.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 반도체 금형 레이저 세정 장치는, 멜라민 수지 혹은 고무(rubber)를 사용한 반복 압착에 의해 반도체 금형의 EMC 잔류물을 제거하는 물리적 세정 방법과 달리, 매우 빠른 속도로 금형 세정을 수행할 수 있고, 소모성 비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 작업자들이 세정 공정을 수행함에 있어서, 작업자들에게 안전하고 환경 친화적인 작업 조건을 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 청정 에너지원인 레이저를 이용한 세정방법이므로 친환경적이라는 이점이 있다.
본 발명의 다른 목적, 작용 효과 및 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 레이저 세정 장치를 도시한 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 반도체 금형과 하부 반도체 금형을 효과적으로 세정하기 위한 구성을 포함하는 반도체 금형 레이저 세정 장치를 도시한 측면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속 레이저 스캐닝 모듈의 이동을 위해 로봇이 이용된 반도체 금형 레이저 세정 장치를 도시한 구성도이다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 레이저 세정 장치를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 금형 레이저 세정 장치는, 레이저빔을 발진하는 레이저 발생기(100)와, 상기 레이저 발생기(100)에서 발진된 레이저빔을 반도체 금형의 세정 작업에 이용할 수 있도록 처리 및 전송하는 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)과, 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)에서 나와 반도체 금형 표면에 조사되는 레이저빔의 조사 위치 조절을 위해 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 2차원적으로, 즉, X축 방향과 Y축 방향으로 이송키는 X-Y 이송유닛(300)을 포함한다. 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)은 상기 X-Y 이송유닛(300) 상에 탑재되는데, 상기 X-Y 이송유닛(300)과 상기 X-Y 이송유닛(300)에 탑재된 고속 레이저 스캐닝 모듈(100)은 하나의 레이저 세정부(2)를 구성한다.
본 실시예에 있어서, 상기 레이저 발생기(100)는 레이저빔을 발진시키며, 상기 레이저 발생기(100)에서 발진한 레이저빔은 광섬유(10)를 통해 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)로 전송된다. 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)은 상기 레이저 발생기(100)에서 발진한 레이저빔을 반도체 금형(즉, 반도체 몰딩 장비의 상부/하부 금형)의 고속 세정에 이용하도록 전송 및 처리하기 위한 것으로서, 레이저빔 조준기(210)와, 하나 이상의 중간 반사 미러(220)와, 고속 갈바노 레이저 스캐너(230)와, 초점렌즈(240)와, 최종 조사 미러(250)를 포함한다.
상기 레이저빔 조준기(210)는 상기 광섬유(10)의 말단에 접속되어 상기 광섬유(10)의 말단에서 분산되는 레이저빔을 다시 평행광으로 조준시키는 기능을 한다. 또한, 상기 중간 반사 미러(220)는 상기 레이저빔 조준기(210)에서 나온 레이저빔을 반사하여 상기 고속 갈바노 레이저 스캐너(230)로 전송하는 역할을 한다. 본 실시예에서는, 하나의 중간 반사 미러(220)가 사용되지만, 두 개 이상의 중간 반사 미러가 사용될 수도 있음에 유의한다. 상기 고속 갈바노 레이저 스캐너(230)는 상기 하나 이상의 중간 반사 미러(220)를 통해 전송된 레이저빔을 스캔 모터에 장착된 미러로 고속 스캐닝하도록 구성된다. 상기 고속 갈바노 레이저 스캐너(230)에 의해 스캐닝되는 레이저빔은 상기 초점렌즈(240)를 거쳐 특정 초점거리에서 포커싱이 된다. 최종적으로, 상기 초점렌즈(240)를 거친 레이저빔은 상기 최종 조사 미러(250)를 통해 상면 혹은 하면으로 방향이 전환된다. 이러한 방향 전환을 위해 미러 회전 모터(252)가 사용되며, 상기 미러 회전 모터(252)는 최종 조사 미러(250)의 방향을 자동으로 전환하여 상측 혹은 하측으로 레이저빔의 조사 방향을 전환한다.
이와 같이 방향 전환된 레이저빔은 세정이 필요한 반도체 금형 표면에 도달하게 되어 세정 작업을 수행하게 된다.
상기 레이저 발생기(100)는 펄스폭(pulse width)이 1000 nsec 이하 주파수(frequency) 1 kHz 이상의 펄스파 레이저를 발진하도록 구성된다. 상기 레이저빔 조준기(210)에서 조준되어 나온 레이저빔의 직경은 5~10 mm 정도가 바람직하다. 상기 고속 갈바노 레이저 스캐너(230)는 초점면에서 직선 스캐닝 속도 10 m/sec 이상이 되도록 구성된 것이 바라직하다.
상기 초점렌즈(240)는 초점길이 300 mm 이상, 스캔 영역에서 초점이 유지되는 f-theta 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 최종 조사 미러(250)의 길이는 충분한 스캐닝 폭을 확보하는 데 있어서 매우 중요하므로 50 mm 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
앞에서 설명한 바와 같이, 상기 레이저빔 조준기(210), 중간 반사 미러(220), 상기 고속 갈바노 레이저 스캐너(230), 상기 초점렌즈(240), 최종 조사 미러(250), 상기 미러 회전 모터(252)가 하나의 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 구성한다. 이와 같은 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 X축 방향과 Y축 방향으로 이송시킴으로써 반도체 금형 표면의 전면적 세정이 가능하며, 상기 이송을 위해 위에서 언급한 X-Y 이송유닛(300)이 이용될 수 있다.
상기 X-Y 이송유닛(300)은 X축 가이드 레일(312)과, 상기 X축 가이드 레일(312)을 따라 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)이 X축 방향으로 이송되도록 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)의 X축 방향 이송 구동력을 발생시키는 X축 이송 구동부(314)와, Y축 가이드 레일(322)과, 상기 Y축 가이드 레일(322)을 따라 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)이 Y축 방향으로 이송되도록 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)의 Y축 방향 이송 구동력을 발생시키는 Y축 이송 구동부(324)를 포함한다. 상기 X축 이송 구동부(314)는 X축 이송 모터를 포함하며 상기 Y축 이송 구동부(324)는 Y축 이송 모터를 포함할 수 있다.
상기 X-Y 이송유닛(300) 및 상기 X-Y 이송유닛(300)에 탑재되어 X축 및 Y축 방향으로 이송될 수 있는 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)이 반도체 몰딩 금형의 상부 금형과 하부 금형 사이로 들어가 하부 금형의 상면과 상부 금형의 하면에 대해 전면적 세정 작업을 수행한다. 보통 반도체 몰딩 금형은 가운데 EMC 포트(port)가 있고 좌우로 개별 금형 캐비티(cavity)가 존재한다. 따라서 금형의 전면 세정을 위해서는, 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 X축 이송시켜 금형 반쪽의 중앙에 위치시키고, 다음, 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 Y축 이송시켜 한쪽 면 캐비티를 한 번에 세정하고, 다시 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 X축 이송시켜, 나머지 금형 반쪽의 중앙으로 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 위치시키고, 다음 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 Y축 이송시켜 다른 한쪽 면 캐비티 세정을 수행한다. 즉, 한 번의 Y축 이송으로 전체 금형의 반을 처리하고, 이후 X축 이송 후, 다시 한 번의 Y축 이동으로 금형의 나머지 반을 처리함으로써, 결과적으로 금형 전면을 2번의 Y축 이동으로 아주 빠르게 세정할 수 있게 된다. 물론 금형 전면 세정을 위해 상기와 같은 2번의 Y축 스캐닝이 아니라 여러 번에 걸쳐 세정 작업을 수행할 수도 있다. 양호한 세정 품질을 얻기 위해서는 Y축 스캐닝 속도가 중요하다. 왜냐하면, 레이저빔의 중첩률을 조절하기 때문이다. 보통 1 mm/sec 이상의 속도가 바람직하다. 너무 속도가 느릴 경우 금형의 열화현상이 발생할 수 있기 때문이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 반도체 금형과 하부 반도체 금형을 효과적으로 세정하기 위한 구성을 포함하는 반도체 금형 레이저 세정 장치를 도시한 측면 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 반도체 금형 레이저 세정 장치는, X-Y 이송유닛(300; 도 1 참조) 및 상기 X-Y 이송유닛(300; 도 1 참조)에 탑재된 고속 레이저 스캐닝 모듈(200; 도 1 참조)을 포함하는 레이저 세정부(2)를 포함하는 한편, 바퀴(510)들이 구비되어 현장에서 이동이 자유로운 장비 본체(500)와, 상기 장비 본체(500)의 상부에 설치된 채 상기 레이저 세정부(2)를 반도체 장비의 상부 금형(7)과 하부 금형(8) 사이 중간에 위치시키기 위한 슬라이딩 테이블 유닛(400)을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 슬라이딩 테이블 유닛(400)은 상기 장비 본체(500)의 상부면에 대하여 Z축 방향으로 높이 조절 가능하게 설치된 베이스 테이블(410)과, 상기 베이스 테이블(410)과 멀어지는 X축 또는 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 하나 이상의 슬라이딩 테이블(421, 422)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 하나 이상의 슬라이딩 테이블(421, 422)은 상기 베이스 테이블(410)에 대하여 슬라이딩 가능하게 설치된 제1 슬라이딩 테이블(421)과, 상기 제1 슬라이딩 테이블(421)에 대하여 슬라이딩 가능하게 설치된 제2 슬라이딩 테이블(422)을 포함한다. 슬라이딩 테이블(421, 422,….)의 개수 증가, 슬라이딩 단수 증가에 의해, 상기 장비 본체(500)와 더 멀리 떨어져 있는 상부 금형(7)과 하부 금형(8) 사이에 상기 레이저 세정부(2)를 위치시키는 것이 가능하다. 본 실시예에 있어서는, 최종 슬라이딩 테이블이 제2 슬라이딩 테이블(422)이며, 상기 제2 슬라이딩 테이블(422) 상에 상기 X-Y 이송유닛(300; 도 1 참조) 및 상기 X-Y 이송유닛에 탑재된 고속 레이저 스캐닝 모듈(200; 도 1 참조)을 포함하는 레이저 세정부(2)가 설치되어 있다. 따라서, 상기 슬라이딩 테이블 유닛(400)을 이용하여, 레이저 세정부(2)의 고속 레이저 스캐닝 모듈(200; 도 1 참조)을 상부 금형(7)과 하부 금형(8) 사이 중간에 용이하게 위치시킬 수 있다. 도 2에는 고속 레이저 스캐닝 모듈의 여러 구성 요소들 중 최종 조사 미러(250)와 보호창(261, 262)만이 개략적으로 도시되어 있다. 고속 레이저 스캐닝 모듈의 최종 조사 미러(250)를 통해 상측과 하측으로 각각 나온 레이저빔은 미도시된 상부 금형(7)과 하부 금형(8)에 조사된다. 이때, 보호창과 최종 조사 미러 사이에는 별도의 광학 렌즈(미도시됨)가 더 추가될 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 상부 금형(7)과 하부 금형(8) 사이로 레이저 세정부(2)을 밀어 넣고자 하는 깊이가 길면, 슬라이딩 테이블(421, 422)의 단수를 늘릴 수 있다. 1단 슬라이딩 테이블보다는 2단 슬라이딩 테이블이, 2단 슬라이딩 테이블보다는 3단 슬라이딩 테이블이 더 깊은 위치로 상기 레이저 세정부(2)을 위치시킬 수 있다.
반도체 몰딩 장비들은 높이가 다를 수 있으며, 따라서, 달라진 높이에 따라, 고속 레이저 스캐닝 모듈을 포함하는 레이저 세정부(2)의 높이가 조절되어야 한다. 상기 레이저 세정부(2)의 높이 조절은 상기 레이저 세정부(2)와 연결된 슬라이딩 테이블 유닛(400)을 Z축 방향으로 높이 조절하는 Z축 조절 유닛(700)에 의해 달성될 수 있다. 상기 Z축 조절 유닛(700)은 상기 높이를 자동으로 조절하기 위해 모터(710)를 사용할 수 있으며, 미리 입력된 반도체 몰딩 장비들의 높이에 따라 상기 Z축 조절 유닛(700)의 모터(710)가 구동하여 상기 레이저 세정부(2)의 높이를 조절하는 것이 바람직하다.
도 2에는 고속 레이저 스캐닝 모듈의 측면 일부로서 최종 조사 미러(250)와 더불어, 각종 광학 부품을 보호하기 위한 보호창(261, 262)(protection window)이 보여진다. 상기 보호창(261, 262)은 상기 최종 조사 미러(250)를 거친 레이저빔이 방출되는 개구를 덮도록 설치된다. 레이저빔은 상기 보호창(261, 262)을 통과하여 외부로 조사되며, 상기 보호창(261, 262)에 의해 각종 이물에 의한 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈 광학 내부의 부품들을 오염시키는 것을 막을 수 있다. 또한, 상기 보호창(261, 262)의 표면이 세정 중 발생하는 이물에 의해 오염될 수 있으므로, 이를 막기 위해, 에어 분사 유닛(291, 292)들, 즉, 상부 에어 분사 유닛(291) 및 하부 에어 분사 유닛(292)이 설치될 수 있다. 상기 에어 분사 유닛(291, 292)들은, 보호창(261,262) 주변에서 에어커튼(air curtain)을 형성함으로써, 보호창(261, 262)의 오염을 방지한다.
한편, 상기 장비 본체(500)의 내부에는 앞선 실시예에서 설명한 바와 같은 레이저 발생기(100)와 더불어, 제어기(102), 파워공급부(104) 등이 설치된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 장비 본체(500)의 이동성을 높이기 위해, 바퀴(510)의 직경이 중요한데, 보통 직경 100mm 이상의 바퀴(510)가 유리하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속 레이저 스캐닝 모듈의 이동을 위해 로봇이 이용된 반도체 금형 레이저 세정 장치를 도시한 구성도이다.
앞선 실시예들에 있어서는, 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)이 X-Y 이송유닛(300; 도 1 참조)에 의해 금형 전체를 세정하는 것에 대해 설명하였다.
도 3은 X-Y 이송유닛 대신에 로봇(900)을 이용하여, 고속 레이저 스캐닝 모듈(200) X축과 Y축으로 이동시키면서 세정하는 방식을 잘 보여준다. 이때 상기 로봇(900)은 6축 다관절 로봇 혹은 스칼라(scalar) 로봇일 수 있다. 또한, 상기 로봇(900)과 고속 레이저 스캐닝 모듈(200)을 포함하는 레이저 발생기가 포함된 세정 장비(50)를 무인운반차(AGV)(30) 위에 탑재하여 세정 금형 위치로 자동으로 이동하여 세정 작업을 수행할 수 있다. 최근 무인운반차(30)와 로봇(900)의 정확도와 신뢰성이 향상되어, 특정 위치에 고정되어 있는 금형의 위치 정보를 정확하게 입력해 주면 상당히 정밀하게 그 위치를 찾아갈 수 있다. 따라서 로봇(900)과 무인운반차(30)를 이용할 경우 완전 자동화된 세정 작업을 구현할 수 있어 작업자 수작업에 의한 비용과 시간을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
결과적으로, 본 발명에 따르면, 레이저를 사용하여 반도체 금형 상면 하면에 존재하는 EMC 잔류물을 매우 빠른 속도로 세정이 가능하고, 세정을 위한 소모성 비용이 거의 발생하지 않으며, 매우 환경 친화적으로 세정 작업을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 반도체를 생산하는 모든 패키지 공정에 사용할 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
10............................광섬유
100...........................레이저 발생기
200...........................고속 레이저 스캐닝 모듈
210...........................레이저빔 조준기
220...........................중간 반사 미러
230...........................고속 갈바노 레이저 스캐너
240...........................초점렌즈
250...........................최종 조사 미러
300...........................X-Y 이송유닛

Claims (9)

  1. 반도체 몰딩 장비의 반도체 금형 표면에 존재하는 몰딩 수지 잔류물을 제거하기 위한 반도체 금형 레이저 세정 장치로서,
    펄스파 레이저빔을 발진하는 레이저 발생기;
    상기 레이저 발생기에서 발진한 레이저빔을 전송하는 광섬유;
    상기 광섬유를 통해 받은 레이저빔을 처리 및 전송하여 반도체 금형의 세정에 이용하되, 상기 광섬유의 말단에서 분산하는 레이저빔을 평행광으로 만드는 레이저빔 조준기와, 레이저빔을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 고속 스캐닝하는 갈바노 레이저 스캐너와, 상기 갈바노 레이저 스캐너에 의해 스캐닝되는 레이저빔을 특정 초점거리에서 포커싱시키는 초점렌즈와, 상기 초점렌즈를 거친 레이저빔을 방향 전환하여, 상기 반도체 금형의 표면에 최종 조사하는 최종 조사 미러와, 상기 최종 조사 미러를 거친 레이저빔이 방출되는 개구를 덮도록 설치된 보호창을 포함하는, 레이저 스캐닝 모듈; 및
    상기 레이저 스캐닝 모듈을 적어도 X축 방향과 Y축 방향으로 이송시켜, 상기 반도체 금형의 표면에 대한 상기 레이저 스캐닝 모듈의 전면적 세정을 가능하게 하는 이송수단을 포함하며,
    상기 갈바노 레이저 스캐너에 의해 스캔되는 소정 길이 구간의 레이저빔을 커버하도록, 상기 최종 조사 미러는 X축 또는 Y축 방향을 따라 길게 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 발생기는 펄스폭(pulse width) 1000 nsec 이하, 주파수(frequency) 1 kHz 이상인 펄스파 레이저를 발진하고, 상기 레이저빔 조준기에서 나온 레이저빔의 직경은 5~10mm 범위이고, 상기 갈바노 레이저 스캐너의 초점면에서 직선 스캐닝 속도는 10 m/sec 이상이며, 상기 초점렌즈의 초점길이는 300 mm 이상이며, 상기 최종 조사 미러의 길이는 50 mm 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 금형은 상부 금형과 하부 금형을 포함하고, 상기 레이저 스캐닝 모듈은, 상기 상부 금형 또는 상기 하부 금형 세정시, 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 최종 조사 미러를 거쳐 최종 조사되는 레이저빔의 방향을 전환하여 상기 상부 금형과 상기 하부 금형을 세정하도록, 상기 최종 조사 미러를 회전시키는 미러 회전 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저 스캐닝 모듈을 상기 상부 금형과 상기 하부 금형의 바깥쪽에서 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이의 중간에 위치시키기 위한 슬라이딩 테이블 유닛을 더 포함하며, 상기 슬라이딩 테이블 유닛은, 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 바깥쪽에 위치한 베이스 테이블에 대하여 슬라이딩되는 하나 이상의 슬라이딩 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 슬라이딩 테이블 유닛을 높이를 조절하기 위해 Z축 조절 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 이송수단은 상기 레이저 스캐닝 모듈이 탑재되는 X-Y 이송유닛을 포함하며, 상기 X-Y 이송유닛은, X축 가이드 레일과, 상기 X축 가이드 레일을 따라 상기 레이저 스캐닝 모듈이 X축 방향으로 이송되도록 상기 레이저 스캐닝 모듈의 X축 방향 이송 구동력을 발생시키는 X축 이송 구동부와, Y축 가이드 레일과, 상기 Y축 가이드 레일을 따라 상기 레이저 스캐닝 모듈이 Y축 방향으로 이송되도록 상기 레이저 스캐닝 모듈의 Y축 방향 이송 구동력을 발생시키는 Y축 이송 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 이송수단은 로봇 팔 말단이 상기 레이저 스캐닝 모듈이 연결된 로봇을 포함하고, 상기 로봇과, 상기 레이저 발생기를 포함하는 장비 본체는 무인운반차에 탑재된 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 개구 및 상기 보호창은 상기 최종 조사 미러에 의해 반사되는 광을 방출하도록 X축 또는 Y축 방향을 따라 길게 연장되며, 상기 고속 레이저 스캐닝 모듈 외부에 설치되어 상기 보호창 주변에 에어 커튼을 형성하는 에어 분사 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 금형 레이저 세정 장치.
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