JP2022542476A - 半導体ダイ転写のためのブリッジ装置および方法 - Google Patents

半導体ダイ転写のためのブリッジ装置および方法 Download PDF

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Abstract

第１の基材から第２の基材に半導体ダイ（「ダイ」）を転写するための装置。装置は、製品基材を保持するように構成されたステージを含む。第１のブリッジは、転写機構アセンブリを保持する。第２のブリッジは、第１の基材を保持するように構成されたダイ基材ホルダを保持する。コントローラは、第１のブリッジおよび第２のブリッジを移動させて、転写機構アセンブリを、第１の基材上のダイと、ダイが転写される第２の基材上の転写位置と位置合わせするように構成されている。

Description

半導体デバイスは、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素などの半導体材料を利用する電気部品である。半導体デバイスは通常、単一の個別のデバイスまたは集積回路（ＩＣ）として製造される。単一の個別のデバイスの例には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ダイオード、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、ヒューズなどの電気的に作動可能な要素が含まれる。
半導体デバイスの製造には、通常、無数の工程を伴う複雑な製造プロセスが含まれる。製造の最終製品は、「パッケージ化された」半導体デバイスである。「パッケージ化された」という修飾語は、最終製品に組み込まれる筐体および保護機能、ならびにパッケージ内のデバイスを最終的な回路に組み込むことを可能にするインターフェースを指す。
半導体デバイスの従来の製造プロセスは、半導体ウェハの取り扱いから始まる。ウェハは、多数の「パッケージ化されていない」半導体デバイスにダイシングされる。「パッケージ化されていない」という修飾語は、保護機能のない密閉されていない半導体デバイスを指す。本明細書では、パッケージ化されていない半導体デバイスは、半導体デバイスダイ、または簡単にするために単に「ダイ」と称され得る。単一の半導体ウェハをダイシングして様々なサイズのダイを作製し、半導体ウェハから（半導体の出発サイズに応じて）１００，０００超、または１，０００，０００超のダイを形成することができ、各ダイは一定の品質を有する。次に、パッケージ化されていないダイは、以下で簡単に考察する従来の製造プロセスによって「パッケージ化」される。ウェハのハンドリングとパッケージ化との間の処理は、「ダイシング」と称される場合がある。
場合によっては、ダイ準備には、「ピックアンドプレースプロセス」によるダイを分類することが含まれる場合があり、これにより、ダイシングされたダイが個々にピックアップされ、ビンに分類される。分類は、ダイの順方向電圧容量、ダイの平均電力、および／またはダイの波長に基づくことができる。
典型的に、パッケージ化には、ダイをプラスチックまたはセラミックのパッケージ（例えば、金型または筐体）に取り付けることを伴う。パッケージ化には、ダイ接点をピン／ワイヤに接続して、最終的な回路とのインターフェース／相互接続することも含まれる。半導体デバイスのパッケージ化は、典型的に、ダイを密閉して環境（例えば、ほこり）から保護することによって完了する。
次に、製品メーカは、パッケージ化された半導体デバイスを製品回路に配置する。パッケージ化により、デバイスは製造中の製品の回路アセンブリに「プラグイン」する準備ができている。追加的に、デバイスのパッケージ化は、デバイスを劣化または破壊する可能性のある要素からデバイスを保護するが、パッケージ化されたデバイスはパッケージ内に見出されるダイより本質的に大きくなる（例えば、場合によっては、厚さが約１０倍、面積が約１０倍で、結果として体積が１００倍になる）。したがって、結果として得られる回路アセンブリは、半導体デバイスのパッケージより薄くすることはできない。
発明を実施するための形態は、添付の図を参照して記述される。図では、参照番号の左端の数字は、参照番号が最初に表示される図を識別する。異なる図で同じ参照番号を使用している場合は、類似または同一の項目を示す。さらに、図面は、個々の図内の個々のコンポーネントの相対的なサイズのおおよその描写を提供すると見なすことができる。しかしながら、図面は原寸に比例しておらず、個々の図内および異なる図間の両方の個々のコンポーネントの相対的なサイズは、示されているものとは異なる場合がある。具体的には、一部の図は、コンポーネントを特定のサイズまたは形状として示している場合があるが、他の図は、わかりやすくするために、同じコンポーネントをより大きなスケールで示し、または異なる形状で示す場合がある。
ダイ転写システムの要素の一実施形態の概略図を例解する。 本出願の一実施形態による、ダイ基材から製品基材へのダイの転写のための、ブリッジ装置を有する例示的な転写装置の概略図を例解する。 本出願の一実施形態による、ダイ基材から製品基材へのダイの転写のための、第１のブリッジ上の複数の転写機構アセンブリおよび第２のブリッジ上の複数のダイ基材を有する例示的な転写装置の概略図を例解する。 本出願の一実施形態による、ダイ基材から製品基材へのダイの転写のための、３つ以上のブリッジ装置を有する例示的な転写装置の概略図を例解する。 本出願の一実施形態による、上に回路トレースを有する製品基材の一実施形態の平面図を例解する。 本出願の一実施形態による、ダイ転写動作の方法を例解する。 本出願の一実施形態による、ダイ転写動作の方法を例解する。 本出願の一実施形態による、第１のブリッジによって保持されるダイ基材および第２のブリッジによって保持される転写機構アセンブリからのダイ転写プロセスの方法を例解する。 本出願の一実施形態による、１つ以上のパラメータ基準および／または最適化に少なくとも部分的に基づいて、ダイ転写プロセスの場所を決定するための方法を例解する。
本開示は、半導体デバイスのダイを回路に直接転写し、固定する機械、およびそれを達成するためのプロセス、ならびにダイが取り付けられた回路（出力製品として）を対象とする。一実施形態では、機械は、パッケージ化されていないダイを、「ウェハテープ」などの基材から回路基材などの製品基材に直接転写するように機能する。パッケージ化されていないダイの直接転写は、従来の手段によって製造された同様の製品と比較して、最終製品の厚さ、ならびに製品基材を製造するための時間および／またはコストを大幅に低減することができる。
この説明の目的上、「基材」という用語は、それの上に、またはそれに対して、プロセスまたは動作が発生する任意の物質を指す。さらに、「製品」という用語は、完了の状態に関係なく、プロセスまたは動作からの所望の出力を指す。したがって、製品基材とは、任意の物質であって、所望の生産品のためにプロセスまたは処理がその上で、またはそれに対して生じる任意の物質を指す。本明細書では、「製品基材」という用語には、ウェハテープ（例えば、ダイを事前に分類し、将来使用するために分類されたダイシートを作製するため）、シートまたは他の非平面形状として形成された紙またはポリマー基材であって、ポリマーは、半透明または他のもので、シリコーン、アクリル、ポリエステル、ポリカーボネートなどを含むがこれらに限定されない任意の好適なポリマーから選択することができる、紙またはポリマー基材、回路基板（プリント回路基板（ＰＣＢ）など）、並列に延在する一対の導電性ワイヤまたは「スレッド」が含まれる場合がある、ストリングまたはスレッド回路、および綿、ナイロン、レーヨン、皮革などの布材料が含まれ得るが、これらに限定されない。製品基材の材料の選択には、耐久性の材料、可撓性材料、剛性材料、および転写プロセスが成功し、製品基材の最終用途への適合性を維持する他の材料が含まれ得る。製品基材は、製品基材が製品を形成するための導電性回路として機能するように、導電性材料のみでまたは少なくとも部分的に導電性材料で形成され得る。製品基材の潜在的なタイプには、ガラス瓶、自動車用窓、またはガラス板などのものがさらに含まれ得る。
一実施形態では、製品基材は、その上に配置された回路トレースを含み得る。図示のように、回路トレースは、転写されるダイ上の電気接点端子（図示せず）間の距離に適応するように、トレース間隔またはギャップだけ離間された一対の隣接するトレースラインを含むことができる。したがって、回路トレースの隣接するトレースライン間のトレース間隔またはギャップは、ダイの適切な接続およびその後の作動を確実にするために、転写されるダイのサイズに従ってサイズ決定することができる。例えば、回路トレースは、約１０～２００ミクロン、約１００～１７５ミクロン、または約１２５～１５０ミクロンの範囲に及ぶトレース間隔またはギャップを有することができる。
回路トレースは、スクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザ印刷、手動印刷、または他の印刷手段を介して配置された導電性インクから形成することができる。さらに、回路トレースは、ダイの導電性の目的のために活性化可能であるが、追加の安定性を提供するために、予備硬化され、半乾燥、または乾燥することができる。湿式導電性インクを使用して回路トレースを形成することもできるか、または湿式インクと乾燥インクとの組み合わせを回路トレースに使用することもできる。代替的に、または追加的に、回路トレースは、ワイヤトレースとして事前に形成されるか、フォトエッチングされるか、または溶融材料から回路パターンに形成され、その後、製品基材に接着されるか、埋め込まれるか、または固定することができる。
回路トレースの材料には、銀、銅、金、炭素、導電性ポリマーなどが含まれ得るが、これらに限定されない。一実施形態では、回路トレースは、銀コーティングされた銅粒子を含み得る。回路トレースの厚さは、使用される材料のタイプ、意図される機能、およびその機能を達成するための適切な強度または可撓性、エネルギー容量、ＬＥＤのサイズなどに応じて変化することができる。例えば、回路トレースの厚さは、約５ミクロン～２０ミクロン、約７ミクロン～１５ミクロン、または約１０ミクロン～１２ミクロンの範囲に及び得る。
したがって、非限定的な一例では、製品基材は、銀系導電性インク材料を使用して、回路トレースを形成するためにその上に印刷された所望の回路パターンスクリーンを有する可撓性の半透明ポリエステルシートであってもよい。
一実施形態では、機械は、「パッケージ化されていない」ダイ、例えば、ウェハテープから転写された、例えばＬＥＤを受け入れるための製品基材を固定することができる。ダイを使用して製品の寸法を低減するために、ダイは、非常に小さく、かつ薄くてもよい。例えば、ダイは、約５０ミクロンの厚さであってもよい。他の場合では、ダイは、３０ミクロン未満の厚さでもよい。しかしながら、本明細書に開示されるように、システムおよび方法は、２００ミクロンの厚さ以上など、５０ミクロンを超えるダイ厚さに適用され得ることに留意されたい。ダイの比較的小さいサイズに起因して、機械は、ダイを搬送するウェハテープおよび転写機構の両方を、製品基材上の転写場所と正確に位置合わせして、正確な配置を確実にする、および／または製品材料の無駄を回避するように機能するコンポーネントを含む。一実施形態では、転写機構およびウェハテープ上のダイを位置合わせするコンポーネントは、ブリッジのセットを含み得、ウェハテープおよび転写機構は、これらのブリッジにそれぞれ固定され、ウェハテープ上の特定のダイが、製品基材上の特定の箇所に転写されるように、位置合わせの位置に個々に搬送される。
一実施形態では、機械は、ダイを「パッケージ化」することなく、ウェハテープから製品基材に直接ダイを転写するための転写機構をさらに含む。転写機構は、ウェハテープを介して製品基材に向かってダイを押し下げるように、ウェハテープの垂直方向上方に配置され得る。ダイを押し下げるこのプロセスは、ウェハテープからダイを剥離させることができるが、これは、ダイの側から始まり、ついにはダイがウェハテープから分離して製品基材に取り付けられる。すなわち、ダイとウェハテープとの間の接着力を低減し、かつダイと製品基材との間の接着力を高めることによって、ダイが転写され得る。
一実施形態では、転写機構は、ウェハテープに対して周期的に作動してウェハテープを上面から押すことができるピンまたはニードルなどの細長いロッドを含み得る。ニードルは、転写されるダイの幅よりも広くならないようにサイズ決定され得る。ただし、他の例では、ニードルの幅をより広くしてもよく、または他の寸法にしてもよい。ニードルの端部がウェハテープに接触すると、ウェハテープは、ダイとウェハテープとの間の領域で局所的なたわみを経験する可能性がある。たわみが高度に局所化され、迅速に実行される限り、ニードルからの圧力を受けないウェハテープの部分は、ダイの表面から離れて屈曲し始める可能性がある。したがって、この部分的な分離により、ダイがウェハテープとの十分な接触を失い、ウェハテープから解放され得る。さらに、一実施形態では、ウェハテープのたわみを最小限にすることにより、ダイの全表面積がウェハテープと接触した状態を維持しつつ、ダイの反対側の表面を、隣接するダイの対応する表面の拡張平面を越えて依然として延在させたままにして、隣接するダイが意図せずに転写されることを回避することができる。
一実施形態では、転写装置は、ダイ基材を搬送するフレームおよび転写機構アセンブリを保持する１つ以上のブリッジ構造を含み得る。本明細書に記載の他の実施形態と同様に、ダイ基材は、ウェハテープであり得、ウェハテープが、それに取り付けられた半導体ダイを有する。転写機構アセンブリは、位置合わせされると、ダイ基材から製品基材上にダイを押し付けるピンを作動させるように構成されているピンアクチュエータを含み得る。場合によっては、製品基材は、製品基材を第１の方向に並進させるように構成されているステージ上に配置され得る。１つ以上のブリッジ構造はまた、移動し、したがって、ダイ基材および／または転写機構アセンブリを実質的に同じ第１の方向に移動させるように構成され得る。換言すれば、製品基材が座るステージは、転写装置内に移動可能に配置され得、手動および／またはコンピュータ制御モータを介してのいずれかで移動するように構成され得る。同様に、１つ以上のブリッジ構造は、転写装置のレールのセット上に移動可能に取り付けられ得、コンピュータ制御モータを介して移動するように構成され得る。
ブリッジの各々は、ブリッジ構造が取り付けられているレールのセットに実質的に垂直に延在するレールまたはその上に配置されたトラックを有し得る。転写機構アセンブリおよびダイ基材を搬送するフレームは、ダイ基材を搬送するフレームおよび／または転写機構が、ブリッジ構造が移動可能である第１の方向に対して実質的に垂直である第２の方向に移動可能であるように、前述のレールまたはトラックを介して、同じブリッジに、または各々が異なるブリッジに取り付けられ得る。このようにして、ブリッジ構造は、ダイ基材を搬送するフレームおよび／または転写機構アセンブリの第２の方向への移動とは無関係に、第１の方向に移動され得る。
１つ以上のブリッジ構造、ダイ基材を搬送するフレーム、転写機構アセンブリ、および／または製品基材は、転写機構アセンブリが、ダイ基材上に転写される次のダイ、および製品基材上の次の転写位置と位置合わせされように、コンピュータ制御モータを介して移動され得る。この時点で、転写機構アセンブリのピンを作動させて、転写される次のダイの裏側でダイ基材に圧力を加え、ダイを、ダイが製品基材上に配置される位置で製品基材と接触させ、製品基材に転写し得る。このプロセスは、製品基材上に転写されるダイの全てが、ダイ基材（例えば、ウェハテープ）から製品基材に転写されるまで繰り返され得る。
一実施形態では、転写装置は、第１のブリッジおよび第２のブリッジ（「ブリッジ」）を有し得る。第１のブリッジおよび第２のブリッジの両方は、第１のレールおよび第２のレール（「レール」）に沿って、第１の方向（例えば、製品基材の長さまたは幅に沿って）に移動可能であり得、第１のレールおよび第２のレールは、製品基材を保持するように構成されたステージの両側にそれぞれ配置され得る。本明細書の目的のために、「レール」という用語が使用されているが、実質的に単一の方向（例えば、第１の方向に直交する成分を有する方向ではなく、第１の方向に沿って）でのブリッジの移動のための任意の好適なガイドが、一実施形態に従って企図されることを理解されたい。ブリッジは、レールに沿ってブリッジを移動させるために、それぞれその上に配置される１つ以上のモータを有し得る。代替的に、ブリッジは、ケーブル、チェーン、および／またはプーリなどによって、１つ以上のモータに機械的に結合されて、レールに沿った移動を可能し得る。
第１のブリッジは、第１および第２のレールとそれぞれ係合する２つの脚部、および２つの脚部の間を接続するブリッジ部を含み得る。ブリッジ部分は、ステージ、および／またはステージ上に提供される製品基材にわたって架けられている。第１のブリッジのブリッジ部分は、その長さの一部分に沿って配置されたトラックまたはガイドを有し得る。このトラックは、第１のブリッジが移動可能に取り付けられ得る第１および第２のレールに実質的に垂直な方向にブリッジ部分に沿って延在し得る。転写機構アセンブリは、このトラックに沿って移動可能に配置され得る。転写機構アセンブリは、１つ以上のコンピュータ制御モータに機械的に結合されて、第１のブリッジのトラックに沿って転写機構アセンブリを移動させ得る。一実施形態では、転写機構アセンブリは、転写機構アセンブリが、ステージおよび／またはステージ上に配置された製品基材の全距離（例えば、幅）を横切って移動するように構成され得るように、トラック上に配置され得る。
第１のブリッジと同様に、第２のブリッジはまた、第１および第２のレールとそれぞれ係合する２つの脚部、および２つの脚部の間を接続するブリッジ部を含み得る。ブリッジ部分は、ステージ、および／またはステージ上に提供される製品基材にわたって架けられている。第２のブリッジのブリッジ部分はまた、その長さの一部分に沿って配置されたトラックまたはガイドも有し得る。このトラックは、第２のブリッジが移動可能に取り付けられ得る第１および第２のレールに実質的に垂直な方向にブリッジ部分に沿って延在し得る。フレームまたはホルダに取り付けられたダイ基材は、第２のブリッジのこのトラックに沿って移動可能に配置され得る。ダイ基材は、１つ以上のコンピュータ制御モータに機械的に結合されて、ダイ基材フレームに取り付けられるように、第２のブリッジのトラックに沿ってダイ基材を移動させ得る。一実施形態では、ダイ基材フレームは、ダイ基材が、ステージおよび／またはステージ上に配置された製品基材の全距離（例えば、幅）を横切って移動するように構成され得るように、トラック上に配置され得る。
２つのブリッジ、ならびにステージ、転写機構アセンブリ、およびダイ基材は、コントローラを介して移動されて、転写されるダイ基材上のダイを、転写機構アセンブリのピンと、ダイが配置される製品基材上の場所と位置合わせし得る。この位置合わせ後、転写機構アセンブリのピンを作動させて、製品基材（または適切な場合、製品基材上の回路トレース）と接触しているダイを押して製品基材上にダイを転写し得る。
一実施形態によれば、転写装置は、２つのブリッジ構造の各々に、２つ以上の転写機構アセンブリおよび２つ以上のダイ基材を含み得る。これにより、製品基材に転写されるダイの並列処理（例えば、コンポーネントの小さな移動に続いてダイ転写）を可能にし得る。複数の転写機構アセンブリおよび複数の対応するダイ基材を有する転写装置は、異なる種類のダイを用いたアセンブリを可能にし得る。例えば、特定の色のマイクロサイズのＬＥＤは、第１のダイ基材から転写され得、一方、異なる色のマイクロサイズのＬＥＤは、別のダイ基材から転写され得る。別の例では、レンズまたは電気的に作動可能な素子（すなわち、コンデンサ、トランジスタ、コントローラなど）は、第１の基材から転写され得、一方、任意のサイズまたは色のＬＥＤは、第２の基材から転写され得る。
一実施形態では、転写装置は、２つ未満または３つ以上のブリッジ構造（例えば、１つ、３つ、４つ、５つなど）を含み得る。例えば、２つのブリッジ構造の２つのセットが、転写装置によって出力される製品基材のスループットを増加させるために並列動作するように構成され得る４つのブリッジ構造が実装され得る。上記のように、転写機構アセンブリおよびダイ基材ホルダの複数のセットを使用することはまた、１つの種類のレンズまたは他の電気的に作動可能な素子をブリッジ構造の１つのセットから転写し、別の種類のレンズまたは他の電気的に作動可能な素子をブリッジ構造の別のセットから転写することによって、多様性を可能にし得る。追加的に、任意の実施形態では、単一のブリッジ構造が、転写機構アセンブリおよびダイ基材ホルダの両方を実装し得るか、または少なくとも２つのブリッジ構造が実装されている場合、１つ以上の転写機構アセンブリおよび１つ以上のダイ基材ホルダが、ブリッジ構造が一緒に移動してダイを転写するように、それぞれ、転写装置の隣接するブリッジ構造上に分散され得る（すなわち、第１のブリッジ上の転写機構アセンブリが隣接するブリッジ上のダイ基材ホルダと連携する）ことを理解されたい。
一実施形態では、１つ以上のセンサが、実装されて、転写装置が、転写に関与するコンポーネントの正確な転写場所および位置合わせを決定するのを支援し得る。さらに、ダイマップを使用して、所与のダイ基材上のどのダイが、ダイ品質または他のダイ係数に従って転写されるべきかを決定するように、装置を誘導し得る。センサおよびダイマップは、米国特許第９，６３３，８８３号で考察されているように、同様に実装され得る。
本明細書に記載される転写装置を使用するダイ転写速度は、米国特許出願第１５／９７８，０９４号で考察されているように、複数の転写機構と併せて、従来の機械で利用可能であるよりも著しく高い転写速度を可能にし得る。ダイ転写速度は、装置によって毎秒転写されるダイの数であり、速度は、例えば、毎秒約５～５００ダイ、５０～４００ダイ、１００～３００ダイ、または１５０～２５０ダイの範囲に及び得る。
直接転写システム１００の一実施形態の簡略化された例が、図１に例解されている。転写システム１００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０２（または、サーバ、データ入力装置、ユーザインターフェース等）、データ記憶装置１０４、ウェハテープ機構１０６、製品基材機構１０８、および転写機構１１０を含み得る。ウェハテープ機構１０６、製品基材機構１０８、転写機構１１０のより詳細な説明についてはこれまで行ってきたため、これらの機構に関する具体的な詳細事項については、ここで繰り返さない。しかしながら、ウェハテープ機構１０６、製品基材機構１０８、転写機構１１０が、ＰＣ１０２とデータ記憶装置１０４との間の相互作用にどのように関連するかについての簡単な説明を以下に記載する。
一実施形態では、ＰＣ１０２は、データ記憶装置１０４と通信して、転写機構１１０を使用して、ウェハテープ機構１０６内のウェハテープから製品基材機構１０８内の製品基材上にダイを直接転写する転写プロセスに有用である情報およびデータを受信し、ここで、ダイは、製品基材上に取り付けられ得る。ＰＣ１０２はまた、ウェハテープ機構１０６、製品基材機構１０８、および転写機構１１０の各々との間で中継されているデータの受信機、コンパイラ、オーガナイザ、およびコントローラとして機能し得る。ＰＣ１０２は、転写システム１００のユーザからの指示された情報をさらに受信し得る。図１は、ウェハテープ機構１０６および製品基材機構１０８に隣接する方向移動能力の矢印を示し、これらの矢印は、移動性の一般的な方向を単に示すが、ウェハテープ機構１０６および背製品基材機構１０８の両方は、例えば、平面内での回転、ピッチ、ロール、およびヨーを含む他の方向にも移動するように構成可能であることに留意されたい。
図２は、ダイ基材２７０から製品基材２１０へのダイ２７２の転写のための、ブリッジ装置２３０、２６０を有する例示的な転写装置２００の概略図を例解する。転写装置２００は、製品基材２１０を保持するように構成された可動ステージ２０２を含み得る。可動ステージ２０２は、１つ以上の方向（例えば、ｘ方向、ｙ方向、またはｘおよびｙ方向の両方）に移動するように構成され得る。一実施形態では、可動ステージ２０２はまた、上下に（例えば、ｚ方向に）移動するように構成され得る。例えば、可動ステージ２０２は、例えば、モータまたは他の機械的デバイスに結合することによって、方向２２２に移動するように構成され得る。
製品基材２１０は、本明細書に記載されているように、任意の好適な材料（例えば、ＰＣＢ、ＦＲ－４基板、紙、段ボール、ガラス、セラミック、プラスチック、テープなど）であり得る。製品基材２１０は、半導体ダイなどの以前に転写されたダイ２１２、および／またはその上および／またはその中に配置および／または形成された回路トレース２１４を有し得る。一実施形態では、ダイ２１２は、本明細書に記載される方法および装置に従って、製品基材２１０上に配置され得る。回路トレース２１４は、任意の好適なタイプおよび／または面積密度であり得る。これらの回路トレース２１４は、導電性であり得、ダイ２１２と製品基材２１０の１つ以上の他の要素との間などの電流を流すように構成され得る。
製品基材２１０は、ツリー構造２１６またはクロス２１８などの任意の好適なタイプの位置合わせ特徴２１６、２１８をさらに含み得る。位置合わせ特徴２１６、２１８は、ＰＣ１０２などのコントローラに知られ得る特定の製品基材２１０の既知の座標を有し得る。位置合わせ特徴２１６、２１８は、それらの既知の座標と併せて、ＰＣ１０２によって、転写装置２００の様々なコンポーネントの位置を決定するために使用され得る。したがって、位置合わせ構造２１６、２１８は、光学撮像などにより検出され、転写装置２００のコンポーネントを位置合わせするおよび／または配向させるために使用されて、ダイ２７２を製品基材２１０上に転写し得る。製品基材２１０は、ダイが転写される位置および／または場所２２０をさらに有し得る。いくつかの場合、ダイが転写される位置２２０は、視覚的に識別可能であり得、光学検出によって識別され得る。ダイが転写される位置２２０のそのような視覚的な表示を使用して、転写装置２００のコンポーネントを位置合わせして、ダイ２７２を製品基材２１０上に転写することもできる。ＰＣ１０２は、製品基材データファイルの形態で、ダイ転写位置２２０および／または位置合わせ特徴２１６、２１８など、製品基材２１０に関する情報を受信し得る。
転写装置２００は、第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造２６０をさらに含み得る。第１のブリッジ構造２３０は、第１の脚部２３２、第２の脚部２３４、および第１の脚部２３２と第２の脚部２３４との間に配置されたブリッジ部分２３６を有し得る。第１のブリッジ構造２３０は、第１のレール２９０および第２のレール２９２に沿って移動するように構成され得る。脚部２３２、２３４は、レール２９０、２９２に移動可能に連結され得、第１のブリッジ構造２３０が第１のレール２９０および第２のレール２９２に沿って移動することを可能にする。
第１のブリッジ構造２３０は、そのブリッジ部分２３６に沿って配置されたレールおよび／またはトラック２３８を有し得る。転写機構アセンブリ２４０は、本明細書で記載されるように、トラック２３８上に移動可能に取り付けられ得る。トラック２３８、したがって、転写機構アセンブリ２４０の位置の範囲は、製品基材２１０上の任意の好適な位置へのダイ２７２の転写を可能にするために、製品基材２１０の幅と同じか、またはそれよりも大きくてもよい。転写機構アセンブリ２４０は、本明細書に記載されるように、転写機構アセンブリ２４０から外向きに延在し、転写機構アセンブリ２４０に向かって内向きに格納されるように作動され得るピン２７６を有し得る。
第１のブリッジ構造２３０は、第１のブリッジ構造２３０がレール２９０、２９２に沿って移動することを可能にし、転写機構アセンブリ２４０がトラック２３８に沿って移動することを可能にするための、１つ以上のモータ２４２、２４４、２４６、２４８をさらに含み得る。モータ２４２は、第２の脚部２３４のハウジング内などの第２の脚部２３４内に封入され得、モータ２４４は、第１の脚部２３４内に封入され得る。モータ２４２、２４４は、ＰＣ１０２などによってコンピュータ制御されて、レール２９０、２９２に対して脚部２３２、２３４に力を及ぼし、第１のブリッジ構造をレール２９０、２９２に沿って方向２５２に移動させ得る。方向２５２は、可動ステージ２０２が移動するように構成され得る方向２２２と同じ方向であってもよい。
モータは、脚部２３２、２３４上に配置されるように描写されるが、モータ２４２、２４４と脚部２３２、２３４との任意の好適な結合を実装して、第１のブリッジ構造２３０をレール２９０、２９２に沿って移動させ得ることを理解されたい。例えば、第１のブリッジ構造２３０の脚部２３２、２３４ごとに、２つ以上のモータ２４２、２４４が存在し得る。加えて、一実施形態では、モータ２４２、２４４は、脚部２３２、２３４の外側に位置し、ワイヤ、ケーブル、プーリなどを介して、それぞれ脚部の各々に結合され得る。
モータ２４６、２４８は、転写装置２００と結合されて、転写機構アセンブリ２４０を移動させる。例えば、モータ２４６、２４８は、第１のブリッジ構造２３０のブリッジ部分２３６内および／またはその上に配置され得る。転写機構アセンブリ２４０は、ワイヤ、ケーブル、プーリなど（図示せず）によってモータ２４６、２４８に機械的に結合され得る。モータ２４６、２４８は、ＰＣ１０２によって制御されて、転写機構アセンブリ２４０をトラック２３８の長さに沿って移動させ得る。第１のブリッジ構造２３０は、例えば、線形センサなどの１つ以上のセンサ２５０をさらに含み得る。センサ２５０は、第１のブリッジ構造２３０のトラック２３８に沿った転写機構アセンブリ２４０の位置を示す信号を提供するように構成され得る。センサ２５０は、ホール効果センサ、磁気センサ、容量センサ、光学センサ、音波センサなどの任意の好適な種類であり得る。場合によっては、加速度計（例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計）または任意の他の好適なセンサなどのセンサは、転写機構アセンブリ２４０の位置を示すために、転写機構アセンブリ２４０の中または上に配置され得る。他の場合では、モータ２４６、２４８の入力に入力される、および／またはモータ２４６、２４８の入力で測定される電流および電圧は、第１のブリッジ構造２３０のトラック２３８に沿った転写機構アセンブリ２４０の位置を決定するために使用され得る。いくつかの場合、より高い精度、正確さ、および／または冗長性の目的のために、前述の機構の組み合わせを使用して、第１のブリッジ構造２３０のトラック２３８に沿った転写機構アセンブリ２４０位置を決定し得る。
ＰＣ１０２などのコントローラは、センサ２５０、カメラ２９８、および／または任意の他の好適な検出器から信号を受信し、第１のブリッジ構造２３０を意図された場所に位置決めし得ることを理解されたい。この位置決めは、製品基材２１０上に転写される次のダイ２７２に対応し得る。さらに、ＰＣ１０２は、第１のブリッジ構造２３０のトラック２３８に沿って転写機構アセンブリ２４０を位置決めするように構成され得る。具体的には、ＰＣ１０２は、１つ以上のモータ２４２、２４４、２４６、２４８を制御して、第１のブリッジ構造２３０および転写機構アセンブリ２４０を位置決めし得る。本明細書で考察されるように、この位置決めはまた、ダイが配置される製品基材２１０上の場所を示すデータファイル、ならびに／またはダイ基材２７０上のダイ場所および／もしくは既知の良好なダイを示すデータファイルなど、１つ以上のデータファイルに少なくとも部分的に基づき得る。
一実施形態では、第２のブリッジ構造２６０は、第１のブリッジ構造２３０と実質的に類似し得る。第２のブリッジ構造２６０は、第１の脚部２６２、第２の脚部２６４、および第１の脚部２６２と第２の脚部２６４との間に配置されたブリッジ部分２６６を有し得る。第２のブリッジ構造２６０は、第１のレール２９０および第２のレール２９２に沿って移動するように構成され得る。脚部２６２、２６４は、レール２９０、２９２に移動可能に連結され得、第２のブリッジ構造２６０が第１のレール２９０および第２のレール２９２に沿って移動することを可能にし得る。第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造２６０の両方が同じレール２９０、２９２に結合されているため、第１のブリッジ構造２３０の移動は、レール２９０、２９２に沿った第２のブリッジ構造２６０の位置によって制限され得、その逆も同様である。第２のブリッジ構造は、第１のブリッジ構造２３０の移動方向２５２と同じ方向２８２に沿って移動し得る。換言すれば、第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造２６０の両方の移動は、同じ方向（例えば、ｘ方向）に沿ってもよい。
一実施形態では、第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造２６０の移動は、可動ステージ２０２および／または製品基材２１０の全長に実質的に渡り得る。これは、第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造２６０が互いに協働して、製品基材２１０の実質的に全面上にダイ２７２を配置することを可能にする。
第２のブリッジ構造２６０は、そのブリッジ部分２６６に沿って配置されたトラック（この図では分かりにくい）を有し得る。ダイ基材フレーム２６８は、その上にパッケージ化されていないダイ２７２を有するダイ基材２７０を保持し、第２のブリッジ構造２６０のトラック上に移動可能に取り付けられ得る。トラック、したがって、ダイ基材２７０の位置の範囲は、製品基材２１０上の任意の好適な位置へのダイ２７２の転写を可能にするために、製品基材２１０の幅と同じか、またはそれより大きくてもよい。本明細書に記載されているように、ダイ基材２７０は、パッケージ基材２１０に転写されるパッケージ化されていないダイ２７２が保持されている、ウェハテープなどの任意の好適な基材であり得る。
第２のブリッジ構造２６０は、第２のブリッジ構造２６０がレール２９０、２９２に沿って移動することを可能にする、および／またはダイ基材２７０が第２のブリッジ構造２６０のトラックに沿って移動することを可能にするための、１つ以上のモータ２７８、２８０、２８４、２８６をさらに含み得る。モータ２７８は、第１の脚部２６２内、例えば第１の脚部２６２のハウジング内に封入され得、モータ２８０は、第２の脚部２６４内に封入され得る。モータ２７８、２８０は、ＰＣ１０２を介してコンピュータ制御されて、例えば、レール２９０、２９２に対して脚部２６２、２６４に力を及ぼし、第２のブリッジ構造２６０をレール２９０、２９２に沿って方向２８２に移動させ得る。場合によっては、方向２８２は、可動ステージ２０２が移動するように構成され得る同じ方向２２２に沿ってもよく、および第１のブリッジ構造２３０が移動するように構成される方向２５２に沿ってもよい。
モータ２７８、２８０は、第１のブリッジ構造２３０の場合のように、脚部２６２、２６４に配置された位置に描写されるが、モータ２７８、２８０の脚部２６２、２６４に対する任意の好適な構成が、第２のブリッジ構造２６０をレール２９０、２９２に沿って移動させるために使用され得ることを理解されたい。例えば、第２のブリッジ構造２６０の脚部２６２、２６４ごとに、２つ以上のモータ２７８、２８０が存在し得る。加えて、場合によっては、モータ２７８、２８０は、脚部２６２、２６４の外側に設けられ、ワイヤ、ケーブル、プーリなどによって脚部２６２、２６４に結合され得る。
モータ２８４、２８６は、第２のブリッジ構造２６０のブリッジ部分２６６内および／またはその上に配置され得る。ダイ基材２７０は、ワイヤ、ケーブル、プーリなど（図示せず）によってモータ２８４、２８６に機械的に結合され得る。モータ２７８、２８０は、ＰＣ１０２を介して制御されて、第２のブリッジ構造２６０のトラックの長さに沿って、ダイ基材２７０が取り付けられているダイ基材フレーム２６８を介して、ダイ基材２７０を移動させ得る。第２のブリッジ構造２６０は、ここでは線形センサ２７４として描写される１つ以上のセンサ２７４をさらに含み得る。このセンサ２７４は、センサ２５０と実質的に類似し得、ＰＣ１０２に信号を提供するように構成され得、これらの信号は、ブリッジ部分２６６の長さに沿ったダイ基材フレーム２６８およびダイ基材２７０の場所を示す。
レール２９０、２９２は、ここでは、中にスロット２９４、２９６を有するハウジングとして描写されているが、レール２９０、２９２は、任意の好適な種類であり得る。実際、任意の好適なガイド、レール、トラック、またはそれ以外のものは、第１のブリッジ構造２３０および／または第２のブリッジ構造２６０の移動のために使用され得る。転写装置２００はまた、本明細書で考察されるように、カメラ２９８を含み得る。画像信号などの信号は、ＰＣ１０２によって処理され、場合によっては、センサ２５０、２７４からの信号と併せて使用されて、ブリッジ構造２３０、２６０、転写機構アセンブリ２４０、および／またはダイ基材２７０の移動を制御し得る。
第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造は、ＰＣ１０２のコントローラの下で、転写機構アセンブリ２４０およびダイ基材２７０とともに、移動して、ピン２７６およびダイ２７２が配置される製品基材上の場所２２０と位置合わせして転写されるダイ２７２をもたらし得る。ＰＣ１０２は、１つ以上のモータ２４２、２４４、２７８、２８０、２４６、２４８、２８４、２８６、または他の好適な電気機械装置を制御することによって、この位置合わせを実行し得る。
コントローラの制御下で、かつ製品基材２１０に関する情報およびダイ基材２７０に関する情報に少なくとも部分的に基づき、ダイ２７２は、転写機構アセンブリ２４０のピン２７６と、およびダイ２７２が転写される製品基材上の場所と位置合わせされ得ることを理解されたい。これらの要素が２つの方向（例えば、ｘ方向およびｙ方向）に位置合わせされるとき、ピン２７６は、コントローラ（例えば、ＰＣ１０２）の制御下で作動されて、ダイ２７２が転写される製品基材２１０上の場所に接触して、第３の方向（例えば、ｚ方向）にダイ２７２を押し込み得る。転写の実際の発生は、ダイと、ダイが転写される基材との間の接着力が、ダイと、ダイが転写されている基材との間の保持の接着力よりも大きくなるときに実現され得る。
製品基材２１０、したがって、ステージ２０２は、現在および次世代の製品の生産に適合するように、任意の好適なサイズであり得ることを理解されたい。例えば、ダイ２７２（例えば、ＬＥＤ、マイクロサイズＬＥＤ、ＩＣ、電気的に作動可能な要素など）は、スマートウォッチＰＣＢおよびスマートウォッチディスプレイに使用されるものなどの比較的小さい領域基材、または、例えば、３．３メートルｘ ２．９メートルのサイズであり得るＧＥＮ１０．５およびそれを超えるガラスほどの大きさに取り付け得る。実際には、転写装置２００は、その上で製造される製品に対して最適化されるようにサイズを拡大縮小し得る。
ダイ２７２、ピン２７６、および製品基材２２０上の位置２２０が位置合わせされ得る場所の配列が存在し得ることを理解されたい。実際には、転写が行われる領域（ｘ方向およびｙ方向）の選択を可能にし得る複数の可動要素（例えば、可動ステージ２０２、第１のブリッジ構造２３０、第２のブリッジ構造２６０、転写機構アセンブリ２４０、ダイ基材２７０など）が存在する。この転写点は、位置合わせ点と称され得、ステージ基準フレームおよび／またはブリッジ基準フレーム上の対応する座標が決定され得る初期基準フレームを参照し得る。したがって、この位置合わせ点は、製品基材２１０、ピン２７６、およびダイ２７２が位置合わせされる固定基準フレーム内の点であり得る。位置合わせ点が位置する場所に選択肢が存在し得るので、様々なアルゴリズムを使用して、特定のダイ転写プロセスの位置合わせ点を決定し得る。この位置合わせ点は、位置ずれレベルおよび／または転写時間など、最適化または閾値化され得る１つ以上のパラメータに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。
図３は、ダイ基材３７０、３７１から製品基材３１０への、ダイ３７２の転写のための、第１のブリッジ３３０上の複数の転写機構アセンブリ３３２、３３４、および第２のブリッジ３４０上の複数のダイ基材３４２、３４４を有する例示的な転写装置３００の概略図を例解する。複数の転写機構アセンブリ３３２、３３４の各々は、それぞれのピン３７６、３７７を含む。転写装置３００は、図２の転写装置２００と同様であり得る。転写装置３００と、別の例示的な実施形態の転写装置に実装され得る転写装置４００（図４）との間には、いくつかの特徴および／または変形が存在し得る。換言すれば、本明細書における開示は、転写装置２００および転写装置３００と関連して考察される特徴の任意の組み合わせを企図する。
転写装置２００と同様に、転写装置３００は、可動ステージ３０２を含み得る。描写されるように、可動ステージ３０２は、第１の方向、および第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向（例えば、ｘ方向およびｙ方向３１２）に移動可能であり得る。換言すれば、可動ステージ３０２は、２方向にモータおよび／または他の電気機械装置を介して制御され得る。代替的に、可動ステージ３０２は、図２の転写装置２００の可動ステージ２０２のように１つの方向にのみ移動するように構成され得る。可動ステージ３０２の移動の自由度に関係なく、図２の製品基材２１０と実質的に類似し得る製品基材３１０は、可動ステージ３０２上で支持され得る。
転写装置３００は、第１のブリッジ構造３３０および第２のブリッジ構造３４０を有し得、これらの説明は、図２の第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造２６０に実質的に類似し得、簡略にするために、ここでは繰り返されない。より簡略化された図面にするために、第１のブリッジ構造３３０および第２のブリッジ構造３４０を移動させるためのモータおよび特定の他の要素、ならびにそれらに取り付けられた要素は、図２にあるように描写されないが、存在することを理解されたい。
第１のブリッジ構造３３０は、第１の転写機構アセンブリ３３２および第２の転写機構アセンブリ３３４を移動可能に保持し得る。同様に、第２のブリッジ構造３４０は、第１のダイ基材フレーム３４２および第２のダイ基材フレーム３４４を移動可能に保持し得る。第１のブリッジ構造３３０上の２つの転写機構アセンブリ３３２、３３４、および２つのダイ基材フレーム３４２、３４４を有することは、ダイが製品基材３１０上で転写される並列処理（例えば、コンポーネントの小さな移動、続いてダイ転写）が可能になり得る。一実施形態では、第１のブリッジ構造３３０上の複数の転写機構アセンブリ３３２、３３４、および第２のブリッジ構造３４０上の複数の対応するダイ基材フレーム３４２、３４４を有するこの構成は、異なる種類のダイを用いてダイ転写を可能にすることができる。例えば、特定の色のマイクロサイズのＬＥＤは、第１のダイ基材から転写され得、一方、異なる色のマイクロサイズのＬＥＤは、別のダイ基材から転写され得る。
図４は、２つ以上のダイ基材フレーム４４２、４５２から製品基材４１０への、ダイの転写のための、３つ以上のブリッジ装置４３０、４４０、４５０、４６０を有する例示的な転写装置４００の概略図を例解する。転写装置２００と同様に、転写装置４００は、製品基材４１０をその上に保持するように構成された可動ステージ４０２を含み得る。可動ステージは、描写されるように、単一の方向４１２に、または代替的に、２つの方向（例えば、ｘ方向およびｙ方向）に移動するように構成され得る。
転写装置４００は、第１のブリッジ構造４３０および第２のブリッジ構造４４０、ならびに第３のブリッジ構造４５０および第４のブリッジ構造４６０を有し得、これらの説明は、図２の第１のブリッジ構造２３０および第２のブリッジ構造２６０と実質的に類似し得、簡略にするために、ここでは繰り返されない。より簡略化された図面のために、ブリッジ構造４３０、４４０、４５０、４６０を移動させるためのモータおよび特定の他の要素、ならびにそれらに取り付けられた要素は、図２にあるように描写されないが、存在することを理解されたい。
第１のブリッジ構造４３０は、第１の転写機構アセンブリ４３２を移動可能に保持し得、第２のブリッジ構造４４０は、第１のダイ基材フレーム４４２を移動可能に保持し得る。同様に、第３のブリッジ構造４５０は、第２のダイ基材フレーム４５２を移動可能に保持し得、第４のブリッジ構造４６０は、第２の転写機構アセンブリ４６２を移動可能に保持し得る。第１の転写機構アセンブリ４３２および第２の転写機構アセンブリ４６２の各々は、それぞれのピン４７６を含む（第１の転写機構アセンブリ４３２のピンは、第４のブリッジ構造４６０によって見えない。複数の転写機構アセンブリ４３２、４６２は、ダイ基材４７０、４７１から製品基材４１０へのダイ４７２の転写のために関連付けられる。
ブリッジ構造４３０、４４０、４５０、４６０は並列動作するように構成されて、転写装置４００によって組み立てられた製品のスループットを増加させ得る。一実施形態では、この構成はまた、１つの種類のダイをブリッジ構造４３０、４４０の１つのセットから転写し、別の種類のダイをブリッジ構造４５０、４６０の別のセットから転写することによって、ダイの多様性を可能にし得る。さらに、実施形態は、３つ以上のブリッジ構造、ならびに転写装置のブリッジ構造のうちの１つ以上に移動可能に結合される２つ以上の転写機構アセンブリおよび／またはダイ基材を含み得ることを理解されたい。
図５は、処理された製品基材５００の一実施形態を例解する。製品基材５０２は、電力が印加されると負電源端子または正電源端子として機能し得る回路配線の第１の部分５０４Ａを含み得る。回路配線の第２の部分５０４Ｂは、回路配線の第１の部分５０４Ａに隣接して延在し得、電力がそれに印加されると、対応する正電源端子または負電源端子として機能し得る。
ウェハテープに関して上で同様に説明したように、製品基材５０２をどこに搬送して転写動作を実行するかを決定するため、製品基材５０２は、読みとられるもしくは検出されるバーコード（図示せず）または他の識別子を有する。識別子は、回路配線データを装置に提供し得る。製品基材５０２は、基準点５０６をさらに含み得る。基準点５０６は、回路トレース５０４Ａ、５０４Ｂの第１および第２の部分を位置特定するように感知するための視覚的なインジケータであり得る。基準点５０６が感知されると、基準点５０６に対する回路トレース５０４Ａ、５０４Ｂの第１および第２の部分の形状および相対位置は、事前にプログラムされた情報に基づいて決定され得る。
追加的に、ダイ５０８は、図５において第１および第２の部分の回路トレース５０４Ａと５０４Ｂとの間にまたがっているように示されている。このようにして、ダイ５０８の電気接触端子（図示せず）を、転写動作中に、転写装置２００、３００、４００などによって、製品基材５０２に結合し得る。したがって、電力を印加して、回路トレース５０４Ａ、５０４Ｂの第１の部分と第２の部分との間に流し、それによってダイ５０８に電力を供給することができる。例えば、ダイは、ウェハテープから製品基材５０２上の回路配線に直接転写されたパッケージ化されていないＬＥＤでもよい。その後、製品基材５０２は、製品基材５０２を完成させるために処理され得、回路または他の最終製品に使用され得る。さらに、回路の他のコンポーネントは、完全な回路を作製するために、転写の同じまたは他の機構によって追加され得、いくつかの静的またはプログラム可能または適応可能な方法で、１つ以上のグループとしてＬＥＤを制御するための制御ロジックを含み得る。
１つ以上のダイがウェハテープなどのダイ基材から製品基材に直接転写される直接転写プロセスを実施する方法６００が、図６に例解されている。本明細書に記載の方法６００のプロセスは、何らかの特定の順序でなくてもよく、したがって、所望の製品状態を達成するために、任意の満足のいく順序で実施され得る。方法６００は、転写プロセスデータをＰＣ１０２および／またはデータストアにロードする工程６０２を含み得る。転写プロセスデータには、ダイマップデータ、回路ＣＡＤファイルデータ、および／またはニードルプロファイルデータなどのデータが含まれ得る。
ウェハテープをウェハテープフレーム機構に装填する動作６０４も、方法６００に含まれ得る。ウェハテープをダイ基材フレーム２６８、３４２、３４４、４４２、４５２などのウェハテープフレームに装填することは、ダイフレームを制御して、装填位置に移動させることを含み得る。他の実施形態では、ウェハテープをウェハテープフレームに装填することは、ウェハテープフレームを装填位置に移動させることを必要としない場合がある。ダイ基材２７０などのウェハテープは、装填位置でウェハテープフレーム機構に固定し得る。ウェハテープは、ダイ２７２などの半導体のダイが製品基材コンベア機構に向かって下向きになるように装填され得る。
方法６００は、製品基材を調製して、製品基材ステージに装填する工程６０６をさらに含み得る。製品基材を調製することは、ＰＣまたはデータ記憶装置にロードされているＣＡＤファイルのパターンに従って回路配線を製品基材上にスクリーン印刷する工程を含み得る。さらに、転写プロセスを支援するために、基準点は、回路基材上に印刷され得る。ステージ２０２などの製品基材ステージは、装填位置に移動するように制御され得、そこで、製品基材２１０などの製品基材は、製品基材ステージに装填され得る。製品基材は、回路配線がウェハ上のダイの方を向くように装填され得る。一実施形態では、例えば、製品基材は、組立ラインの方式などによって、コンベア（図示せず）または他の自動機構によって、装填位置に送達および配置され得る。代替的に、製品基材は、作業者によって手動で装填され得る。
製品基材が可動ステージ上に適切に装填され、ウェハテープがウェハテープフレームに適切に装填されると、ウェハテープから製品基材の回路トレースへのダイの直接転写を制御するためのプログラムは、ＰＣ１０２を介して実行されて、直接転写動作６０８を開始し得る。直接転写動作の詳細を以下に記載する。
ダイをウェハテープ（または、図７を簡単に説明するために「ダイ基材」とも呼ばれる、ダイを保持する他の基材）から製品基材に直接転写させる直接転写動作の方法７００が、図７に例解されている。本明細書に記載の方法７００の動作は、何らかの特定の順序でなくてもよく、したがって、所望の製品状態を達成するために、任意の満足のいく順序で実施され得る。
どのダイを製品基材上に配置すべきか、およびダイを製品基材上のどこに配置すべきかを決定するために、ＰＣ１０２は、製品基材の識別および転写されるダイを含むダイ基材の識別に関する入力を受信し得る（７０２）。この入力は、ユーザによって手動で入力され得るか、または、ＰＣ１０２は、製品基材位置合わせセンサおよびダイ検出器のそれぞれの制御下でセルマネージャに要求を送信し得る。要求は、バーコードまたはＱＲコードなどの識別マーカーに対して装填された基材をスキャンするようにセンサに指示し得、および／または要求は、バーコードまたはＱＲコードなどの識別マーカーに対して装填されたダイ基材をスキャンするように検出器に指示し得る。
製品基材識別入力を使用して、ＰＣ１０２は、データストアまたは他のメモリに照会して、製品基材およびダイ基材のそれぞれの識別マーカーと照合し、関連付けられたデータファイルを検索し得る（７０４）。具体的には、ＰＣ１０２は、製品基材上の回路トレースのパターンを記述する製品基材と関連付けられた回路ＣＡＤファイルを検索し得る。回路ＣＡＤファイルは、回路トレースに転写されるダイの、数、相対位置、およびそれぞれの品質要件などのデータをさらに含み得る。同様に、ＰＣは、ダイ基材上の特定のダイの相対位置のマップを提供する、ダイ基材に関連付けられたダイマップデータファイルを検索することができる。
ダイの支持基材への転写を実施するプロセスにおいて、ＰＣ１０２は、転写機構および固定機構に対する製品基材およびダイ基材の初期配向を決定し得る（７０６）。プロセス７０６内で、ＰＣ１０２は、基材位置合わせセンサに、製品基材上の基準点を位置特定するように指示し得る。上で考察したように、基準点は、製品基材上の回路配線の相対位置および方向を決定するための基準マーカーとして使用され得る。さらに、ＰＣ１０２は、ダイ検出器に、ダイ基材上の１つ以上の基準点を位置特定して、ダイのアウトレイを決定するように指示し得る。
製品基材およびダイ基材の初期配向が決定されると、ＰＣ１０２は、それぞれの製品基材およびダイ基材搬送機構に、製品基材およびダイ基材を、転写機構および固定機構との位置合わせ位置にそれぞれ配向させるように指示し得る（７０８）。
位置合わせ工程７０８は、ダイが転写される回路トレースの部分の場所を決定すること（７１０）、およびその部分が転写固定位置に対して位置する場所を決定すること（７１２）を含み得る。転写固定位置は、転写機構と製品基材との間の位置合わせ点であると見なし得る。工程７１０および７１２において決定されたデータに基づき、ＰＣ１０２は、製品基材搬送機構に、ダイが転写される回路トレースの部分を転写固定位置と位置合わせするために、製品基材を搬送するように指示し得る（７１４）。
位置合わせ工程７０８は、ダイ基材上のどのダイが転写されるか決定すること（７１６）、およびダイが転写固定位置に対してどこに位置するかを決定すること（７１８）をさらに含み得る。工程７１６および７１８で決定されたデータに基づいて、ＰＣ１０２は、ウェハテープ搬送機構に、転写されるダイを転写固定位置と位置合わせするために、ダイ基材を搬送するように指示し得る（７２０）。
ダイ基材から転写されるダイ、およびダイが転写される回路トレースの部分が、転写機構と位置合わせされると、ニードルを作動させて（７２２）、ダイ基材から製品基材へのダイの転写を達成し得る。
ダイが転写された後、ＰＣ１０２は、追加のダイを転写するかどうかを決定し得る（７２４）。別のダイを転写する場合、ＰＣは工程７０８に戻り、その後の転写動作のために、それに応じて製品基材およびダイ基材を再度位置合わせし得る。別のダイが転写されない場合、転写プロセスは終了する（７２６）。
図８は、本出願の実施形態による、第１のブリッジによって保持されるダイ基材、および第２のブリッジによって保持される転写機構アセンブリからのダイ転写プロセスの方法８００を例解する。方法８００は、ＰＣ１０２など、転写装置２００、３００、４００の任意の好適なコントローラによって実施され得る。
ブロック８０２において、ダイが転写される製品基材場所は、製品基材情報に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。一実施形態では、ダイ取り付けのための場所は、製品基材情報に対応するデータファイルで示され得る。例えば、製品基材上の座標は、ダイが製品基材上に転写される場所を示し得る。追加的に、または代替的に、ビデオカメラまたは他の画像センサなどからの画像データは、ダイが転写される可視および／または光学的表示（例えば、オレンジライン）を示し得る。
ブロック８０４において、製品基材場所に転写されるダイは、ダイ基材情報に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。ダイ基材情報は、ダイが位置するダイ基材上のマップおよび／またはそうでなければ座標を提供するダイ基材情報データファイル内にあり得る。加えて、一実施形態では、ダイ基材情報は、ダイ基材上の既知の良好なダイ、または少なくとも良好と思われるダイの表示を含み得る。このようにして、既知の不良のダイまたは不良と思われるダイを製品基材上に転写することを回避することができる。場合によっては、転写される次のダイは、ラスター化された進行において進む際に、ダイ基材上の次の良好なダイとして選択され得る。
ブロック８０６において、製品基材は、可動ステージを移動させることによって、位置決めされ得る。ダイが取り付けられる製品基材上の場所は、取り付けられるダイおよび転写機構アセンブリのピンが移動され得る特定の位置合わせ位置に移動され得る。場合によっては、製品基材は、単一の方向（例えば、ｘ方向）にのみ移動し得、他の場合では、製品基材は、２つの方向（例えば、ｘ方向およびｙ方向）に移動し得る。いくつかのさらなる場合では、可動ステージ上の製品基材は、全く移動しない場合がある。本明細書で考察されるように、ステージの移動は、転写装置のコントローラによって制御される１つ以上のモータまたは他の電気機械部品によるものであり得る。一実施形態では、ステージの位置決め、およびそれによって、ダイ転写が実行される位置合わせ場所の決定は、特定の基準を満たすための、１つ以上のパラメータを最適化すること、および／または１つ以上のパラメータを必要とすることによって少なくとも部分的に基づき得る。例えば、位置合わせ点は、予想される転写精度および／または予想される転写時間を最適化する方法で選択され得る。
ブロック８０８において、第１のブリッジを移動させて、製品基材に対して第１の方向にダイを保持するダイ基材を位置決めし得る。この移動は、一対のレールに沿って第１のブリッジを移動させるように構成された１つ以上のモータまたは他の電気機械装置を制御することによって実行され得る。ブロック８１０において、ダイ基材は、第２の方向に、第１のブリッジのブリッジ部分に沿って移動して、ダイを、ダイが転写される製品基材場所と位置合わせし得る。この移動は、ダイ基材フレームまたはホルダを第１のブリッジのトラックに沿って移動させるように構成された１つ以上のモータまたは他の電気機械装置を制御することによって実行され得る。
ブロック８１２において、第２のブリッジを移動させて、製品基材に対して第１の方向に転写機構アセンブリを位置決めし得る。一実施形態では、これは、１つ以上のモータまたは他の電気機械部品を制御して、第２のブリッジを、指定された位置に移動させることを含み得、これは、ダイが取り付けられる製品基材上の場所にダイを転写機構アセンブリと位置合わせすることに対応する。ブロック８１４において、転写機構アセンブリは、第２のブリッジのブリッジ部分に沿って移動されて、転写機構アセンブリのピンを、ダイ、およびダイが取り付けられる製品基材場所と位置合わせし得る。この移動は、ダイ基材フレームまたはホルダを第１のブリッジのトラックに沿って移動させるように構成された１つ以上のモータまたは他の電気機械装置を制御することによって実行され得る。ブロック８１６において、ピンは、ダイ基材からダイが取り付けられる製品基材場所上にダイを転写するように作動され得る。このピンは、製品基材上に転写するための位置にダイを押し込み得る。
図９は、本出願の実施形態による、１つ以上のパラメータ基準および／または最適化に少なくとも部分的に基づいて、ダイ転写プロセスの場所を決定する方法９００を例解する。方法９００は、ＰＣ１０２など、転写装置２００、３００、４００の任意の好適なコントローラによって実施され得る。
ブロック９０２において、基準を最適化および／または満たすための１つ以上のパラメータが識別され得る。例えば、パラメータおよび基準は、予想される位置合わせ精度および／または予想される転写時間を含み得る。いくつかの転写状況では、１つのパラメータが最適化され得るが、他の転写状況では、複数のパラメータが最適化され得る。例えば、組み合わされたメトリックのパラメータ（例えば、関数ｆ（ｔｒａｎｓｆｅｒ＿ｔｉｍｅ（秒単位），ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ（ミクロン単位））＝２*ｔｒａｎｓｆｅｒ＿ｔｉｍｅ＋ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を最小化し得る。さらに他の転写状況において、１つ以上のパラメータが、基準が満たされるかどうかを決定するために、閾値（例えば、転写時間＜０．７秒、および位置ずれ＜１５ミクロン）と比較され得る。さらに他の転写状況では、１つのパラメータは、そのパラメータの許容可能な値を満たすように、閾値と比較され得る一方で、１つ以上の他のパラメータは、最適化され得る（例えば、転写時間を３００ミリ秒を超えさせることなく、位置ずれを最小限に抑える）。
ブロック９０４において、１つ以上の関数が、１つ以上のパラメータをモデル化するために識別され得る。これらの関数は、任意の好適な種類であり得る。例えば、１つ以上の関数は、測定データを使用することによって経験的に開発され得る。経験的に開発された関数の１つの例は、どの程度、転写機構アセンブリが移動するか、ならびに／またはダイ基材フレームがｘ方向およびｙ方向に初期位置からダイ転写位置に移動するかの関数として、ダイの位置ずれをモデル化する関数であり得る。別の例は、転写アセンブリ機構および／またはダイ基材フレームによって移動する距離の関数としてダイ転写を実行するのにかかる時間に関する経験的データの適合モデルであり得る。ブロック９０６において、転写機構アセンブリの現在の場所、ダイ基材の現在の場所、製品基材の現在の場所、およびダイが転写される製品基材場所を識別し得る。
ブロック９０８において、位置合わせ点は、１つ以上の関数、転写機構アセンブリの現在の場所、ダイ基材の現在の場所、製品基材の現在の場所、およびダイが転写される製品基材場所に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。位置合わせ点は、ステージ基準フレームおよび／またはブリッジ基準フレーム上の対応する座標が決定され得る初期基準フレームを参照され得る。したがって、この位置合わせ点は、製品基材、転写アセンブリ機構のピン、および転写されるダイが位置合わせされる固定基準フレーム内の点であり得る。一実施形態では、位置合わせ点は、ブロック９０４の動作によって識別される関数に従って、予想される位置ずれおよび／または転写時間を最小限に抑えるように、転写機構アセンブリおよび／またはダイ基材フレームの移動を最適化することによって、決定され得る。
結論
いくつかの実施形態は、構造的特徴および／または方法論的行為に固有の言語で記載されてきたが、特許請求の範囲は、記載された特定の特徴または行為に必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴および行為は、特許請求された主題を実装する例示的な形態として開示されている。さらに、本明細書における「ｍａｙ（可能性がある）」という用語の使用は、１つ以上の様々な実施形態で使用される特定の特徴の可能性を示すために使用されるが、必ずしも全ての実施形態で使用されるとは限らない。

Claims (20)

  1. 半導体ダイ（「ダイ」）を第１の基材から第２の基材に転写するための装置であって、
    第１の方向に沿って延在する第１のレールと、
    前記第１の方向に沿って延在する第２のレールと、
    前記第１の方向に沿って移動可能であるように前記第１のレールおよび前記第２のレールに移動可能に取り付けられた第１のブリッジ構造であって、前記第１の方向に実質的に垂直である第２の方向に沿って延在するトラックを含む、第１のブリッジ構造と、
    ニードルを含む転写機構アセンブリであって、前記第１のブリッジ構造の前記トラックに移動可能に取り付けられて、前記第２の方向に沿って移動する、転写機構アセンブリと、
    前記第１の方向に沿って移動可能であるように前記第１のレールおよび前記第２のレールに移動可能に取り付けられた第２のブリッジ構造であって、前記第２の方向に沿って延在するトラックを含む、第２のブリッジ構造と、
    前記第１の基材を固定するように構成されたダイ基材ホルダであって、前記第２のブリッジ構造の前記トラックに移動可能に取り付けられて、前記第２の方向に沿って移動する、ダイ基材ホルダと、
    コントローラであって、
    前記第１のブリッジ構造、前記第２のブリッジ構造、前記転写機構アセンブリ、および前記ダイ基材ホルダの移動を制御して、前記第１の基材上の前記ダイを、前記転写機構アセンブリの前記ニードルと、前記ダイが転写される前記第２の基材上の転写位置と位置合わせすることと、
    前記ニードルを作動させて、前記ダイを第２の基材上の前記転写位置に押し込むことと、を行うように構成された、コントローラと、を備える、装置。
  2. 前記第２の基材を支持するための可動ステージをさらに備え、前記可動ステージが、前記第１の方向または前記第２の方向のうちの少なくとも１つに沿って前記第２の基材を移動させるように構成されており、
    前記可動ステージは、前記第１のレールと前記第２のレールとの間に配置されており、
    前記コントローラは、前記可動ステージの移動を制御するように構成されている、請求項１に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  3. 前記コントローラは、前記第２の基材上の前記転写位置に一致する位置合わせの点を決定するようにさらに構成されており、前記位置合わせの点が、（ｉ）製品基材上に前記ダイを転写するための予測される時間、または（ｉｉ）前記製品基材上の前記ダイの予測される配置精度のうちの１つ以上に少なくとも部分的に基づいて決定されるものである、請求項２に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  4. 前記第２の基材上の前記転写位置に対する、前記ダイの前記第１の基材上の場所を感知するように位置決めされた光学センサをさらに備える、請求項１に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  5. 前記第１のレールおよび前記第２のレールに沿って前記第１のブリッジを移動させるための第１のモータと、
    前記第１のレールおよび前記第２のレールに沿って前記第２のブリッジを移動させるための第２のモータと、
    前記第１のブリッジ構造の前記トラックに沿って前記転写機構アセンブリを移動させるための第３のモータと、
    前記第２のブリッジ構造の前記トラックに沿って前記ダイ基材ホルダを移動させるための第４のモータと、をさらに備え、
    前記コントローラは、前記第１のモータに通信可能に連結されて、前記第１の方向に前記第１のブリッジを移動させ、前記第２のモータに通信可能に連結されて、前記第１の方向に前記第２のブリッジを移動させ、前記第３のモータに通信可能に連結されて、前記第２の方向に前記転写機構アセンブリを移動させ、および前記第４のモータに通信可能に連結されて、前記第２の方向に前記ダイ基材を移動させて、前記第１の基材上の前記ダイを、前記転写機構アセンブリの前記ニードルと、前記第２の基材上の前記転写位置と位置合わせする、請求項１に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  6. 前記転写機構アセンブリが前記第２のブリッジ構造の前記トラックに沿ってどこに位置するかの表示を、前記コントローラに提供するための第１のセンサをさらに備える、請求項１に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  7. 前記転写位置は、第１の転写位置であり、
    前記装置は、
    ニードルを含み、かつ前記第１のブリッジ構造の前記トラック上に移動可能に取り付けられている第２の転写機構アセンブリと、
    第３の基材を固定するように構成された第２のダイ基材ホルダであって、前記第３の基材が、少なくとも第２のダイをその上に有し、前記第２のダイ基材ホルダが、前記第２のブリッジ構造の前記トラック上に移動可能に取り付けられている、第２のダイ基材ホルダと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記第２の転写機構アセンブリの前記第２の方向への移動、および前記第２のダイ基材ホルダの前記第２の方向への移動を制御して、前記第３の基材上の第２のダイ、および前記第２の転写機構アセンブリの前記ニードルを、前記第２のダイが転写される前記第２の基材上の第２の転写位置と位置合わせすることと、前記第２の転写機構の前記ニードルを作動させて、前記第２のダイを前記第２の基材上の前記第２の転写位置に押し込むことと、を行うようにさらに構成されている、請求項１に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  8. 前記第１のレールおよび前記第２のレールに移動可能に取り付けられ、かつ前記第１の方向に沿って移動するように構成された第３のブリッジ構造であって、前記第２の方向に延在するトラックを含む、第３のブリッジ構造と、
    ニードルを有し、かつ前記第３のブリッジ構造の前記トラック上に移動可能に取り付けられて、前記第２の方向に沿って移動する、第２の転写機構アセンブリと、
    前記第１のレールおよび前記第２のレールに移動可能に取り付けられ、かつ前記第１の方向に沿って移動するように構成された第４のブリッジ構造であって、前記第２の方向に延在するトラックを含む、第４のブリッジ構造と、
    第３の基材を固定するように構成された第２のダイ基材ホルダであって、前記第３の基材が、少なくとも第２のダイをその上に有し、前記第２のダイ基材ホルダが、前記第４のブリッジ構造の前記トラック上に移動可能に取り付けられて、前記第２の方向に沿って移動する、第２のダイ基材ホルダと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記第３のブリッジ、前記第４のブリッジ、前記第２の転写機構アセンブリ、および前記第２のダイ基材ホルダの移動を制御して、前記第２のダイ、および前記第２の転写機構アセンブリの前記ニードルを、前記第２のダイが転写される前記第２の基材上の第２の転写位置と位置合わせすることと、
    前記第２の転写機構アセンブリの前記ニードルを作動させて、前記第２のダイを前記第２の基材上の前記第２の転写位置に押し込むことと、を行うようにさらに構成されている、請求項１に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  9. ダイを第１の基材から第２の基材に転写するための方法であって、
    平行レールのセットに沿って第１のブリッジを移動させることと、
    前記平行レールのセットに沿って第２のブリッジを移動させることと、
    前記第１のブリッジのトラックに沿って転写機構アセンブリを移動させることと、
    前記第２のブリッジのトラックに沿ってダイ基材ホルダを移動させることであって、前記ダイ基材ホルダは、前記第１の基材を保持し、前記第１の基材が、前記ダイをその上に有する、移動させることと、
    前記転写機構アセンブリのピンを、前記第２の基材上の転写位置にある前記第１の基材上の前記ダイと位置合わせすることと、
    前記ピンを作動させて、前記ダイを前記第２の基材上の前記転写位置に押し込むことと、を含む、方法。
  10. 前記ダイは、第１のダイであり、
    前記方法は、
    前記第１のブリッジの前記トラックに沿って第２の転写機構アセンブリを移動させることと、
    第３の基材を固定する第２の基材ホルダを、前記第２のブリッジの前記トラックに沿って移動させることであって、前記第３の基材が、少なくとも第２のダイをその上に有する、移動させることと、
    前記第２の転写機構アセンブリのピンを、前記第３の基材上の前記第２のダイおよび前記第２の基材上の第２の転写位置と位置合わせすることと、
    前記第２の転写機構の前記ピンを作動させて、前記第２のダイを前記第２の基材上の前記第２の転写位置に押し込むことと、をさらに含む、請求項９に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための方法。
  11. 前記平行レールのセットに沿って第３のブリッジを移動させることと、
    前記平行レールのセットに沿って第４のブリッジを移動させることと、
    前記第３のブリッジのトラックに沿って第２の転写機構アセンブリを移動させることと、
    前記第４のブリッジのトラックに沿って第２のダイ基材ホルダを移動させることであって、
    前記第２の転写機構アセンブリのピンは、前記第２のダイ基材ホルダの第２のダイ、および前記第２の基材上の第２の転写位置と位置合わせされる、移動させることと、
    前記第２の転写機構の前記ピンを作動させて、前記第２のダイを前記第２の基材上の前記第２の転写位置に押し込むことと、をさらに含む、請求項９に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための方法。
  12. 前記第２の基材上の前記位置が、１つ以上の位置合わせパラメータを最適化することに少なくとも部分的に基づいて、位置合わせ点に移動されるように、前記第２の基材が配置される可動ステージを移動させることをさらに含む、請求項９に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための方法。
  13. 光学センサ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記第２の基材上の前記転写位置に対する前記第１の基材上の前記ダイの場所を決定することをさらに含み、
    前記転写機構アセンブリの前記ピンを、前記第１の基材上の前記ダイと位置合わせすることは、前記位置に少なくとも部分的に基づいている、請求項９に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための方法。
  14. 前記第１のブリッジの前記トラックに沿った前記転写アセンブリの位置を示すセンサ信号を受信することをさらに含み、
    前記第１のブリッジの前記トラックに沿って前記転写機構アセンブリを移動させることは、前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいている、請求項９に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための方法。
  15. 半導体ダイ（「ダイ」）を第１の基材から第２の基材に転写するための装置であって、
    製品基材を保持するように構成されたステージと、
    転写機構アセンブリを保持する第１のブリッジと、
    前記第１の基材を保持するように構成されたダイ基材ホルダを保持する第２のブリッジと、
    前記第１のブリッジおよび前記第２のブリッジを移動させて、前記転写機構アセンブリを、前記第１の基材上の前記ダイと、前記ダイが転写される前記第２の基材上の転写位置と位置合わせするように構成されたコントローラと、を備える、装置。
  16. 前記転写機構アセンブリは、
    ニードルと、
    前記コントローラからの信号に応答して、前記ニードルを、前記製品基材上の前記転写位置に向かって、およびそこから離れるように移動させるニードルアクチュエータと、を含み、
    前記ニードルアクチュエータは、前記ニードルを前記ダイに押し付けて、前記ダイを前記第２の基材上の前記転写位置に押し込むように構成されている、請求項１５に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  17. 前記コントローラと通信しているセンサをさらに備え、前記センサが、前記第１のブリッジ上の前記転写機構アセンブリの位置を示すように構成されている、請求項１５に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  18. 前記第１のブリッジおよび前記第２のブリッジは、第１の方向に一対の平行レールに沿って移動するように構成されており、前記転写機構アセンブリが、前記第１のブリッジ上に配置されたトラックに沿って移動するように構成されており、前記ダイ基材ホルダが、前記第２のブリッジ上に配置されたトラックに沿って移動するように構成されている、請求項１５に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  19. 第２の転写機構アセンブリを保持する第３のブリッジと、
    第２のダイ基材ホルダを保持する第４のブリッジと、をさらに備え、
    前記コントローラは、前記第３のブリッジおよび前記第４のブリッジを移動させて、前記第２の転写機構アセンブリを、前記第２のダイが転写される前記第２の基材上の第２の第２の転写位置と位置合わせするようにさらに構成されている、請求項１５に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
  20. 前記第２の基材上の前記転写位置に対する前記ダイの位置を感知するように位置決めされた光学センサをさらに備える、請求項１５に記載の、前記ダイを前記第１の基材から前記第２の基材に転写するための装置。
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