KR102336343B1 - 반도체 소자의 본딩에 관한 평행도를 결정하고 조정하기 위한 시스템과 방법 - Google Patents

반도체 소자의 본딩에 관한 평행도를 결정하고 조정하기 위한 시스템과 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102336343B1
KR102336343B1 KR1020140172289A KR20140172289A KR102336343B1 KR 102336343 B1 KR102336343 B1 KR 102336343B1 KR 1020140172289 A KR1020140172289 A KR 1020140172289A KR 20140172289 A KR20140172289 A KR 20140172289A KR 102336343 B1 KR102336343 B1 KR 102336343B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bonding
contact
tool
axis
support structure
Prior art date
Application number
KR1020140172289A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150064704A (ko
Inventor
마이클 피. 슈미트-레인지
매튜 비. 와서맨
크리스토퍼 더블유. 브라운
Original Assignee
쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드 filed Critical 쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드
Publication of KR20150064704A publication Critical patent/KR20150064704A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102336343B1 publication Critical patent/KR102336343B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16238—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bonding area protruding from the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/75001—Calibration means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7501—Means for cleaning, e.g. brushes, for hydro blasting, for ultrasonic cleaning, for dry ice blasting, using gas-flow, by etching, by applying flux or plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75252—Means for applying energy, e.g. heating means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75253—Means for applying energy, e.g. heating means adapted for localised heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301—Bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75753—Means for optical alignment, e.g. sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/758—Means for moving parts
    • H01L2224/75801—Lower part of the bonding apparatus, e.g. XY table
    • H01L2224/75804—Translational mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/758—Means for moving parts
    • H01L2224/75821—Upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head
    • H01L2224/75824—Translational mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/759—Means for monitoring the connection process
    • H01L2224/75901—Means for monitoring the connection process using a computer, e.g. fully- or semi-automatic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/79—Apparatus for Tape Automated Bonding [TAB]
    • H01L2224/7901—Means for cleaning, e.g. brushes, for hydro blasting, for ultrasonic cleaning, for dry ice blasting, using gas-flow, by etching, by applying flux or plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81009—Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
    • H01L2224/8101—Cleaning the bump connector, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H01L2224/81011—Chemical cleaning, e.g. etching, flux
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81009—Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
    • H01L2224/81024—Applying flux to the bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812—Applying energy for connecting
    • H01L2224/81201—Compression bonding
    • H01L2224/81203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H01L2224/81815—Reflow soldering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

반도체 소자를 본딩하기 위한 본딩 기계는 기판을 지지하도록 구성된 지지 구조체; 기판에 다수의 반도체 소자를 본딩하도록 구성된 본딩 공구를 포함하는 본드 헤드 조립체; 및 본딩 공구와 지지 구조체 사이에 위치되도록 구성된 접촉부를 포함하는 교정 공구를 포함하며, 접촉부는 교정 작업 동안 본딩 공구와 지지 구조체의 각각에 의해 접촉되도록 구성되어 있다.

Description

반도체 소자의 본딩에 관한 평행도를 결정하고 조정하기 위한 시스템과 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING AND ADJUSTING A LEVEL OF PARALLELISM RELATED TO BONDING OF SEMICONDUCTOR ELEMENTS}
본 출원은 2013년 12월 3일자 출원된 미국 가출원 제61/911,011호와 2013년 12월 17일자 출원된 미국 가출원 제61/916,930호의 이익을 주장하며, 이들 둘의 내용은 여기서 참고로 통합된다.
본 발명은 반도체 패키지의 포메이션, 특히 반도체 소자를 함께 본딩하기 위한 개선된 시스템과 방법에 관한 것이다.
반도체 패키징 산업의 어떤 면에서는, 반도체 소자는 본딩 장소에 본딩된다. 예를 들어서, 종래 다이 부착(또한 다이 본딩으로 알려짐) 적용 분야에서는, 반도체 다이는 본딩 장소(예, 리드프레임, 적층 다이 적용에서 다른 다이, 스페이서 등)에 본딩된다. 나아진 패키징 적용에서, 반도체 소자(예, 베어 반도체 다이, 패키지된 반도체 다이 등)는 기판의 본딩 장소(예, 리드프레임, PCB, 캐리어, 반도체 웨이퍼, BGA 기판 등)에, 반도체 소자와 본딩 장소 사이의 전기적 상호접속을 제공하는 전도성 구조체(예, 전도성 범프, 접촉 패드, 솔더 범프, 전도성 필러, 구리 필러 등)와 함께 본딩된다.
많은 적용 분야(예를 들면, 솔더 범프 등을 포함하는 반도체 소자의 열압착 본딩)에서, 본딩 공구와 본딩 기계의 지지 구조체의 각 부분 사이의 충분한 평행도를 가지는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어, (1) 본딩 공구에 의해 본딩되는 반도체 소자와 (2) 지지 구조체에 의해 지지된 기판 사이에 많은 상호접속이 있을 수 있다. 이들 상호접속은 솔더 등을 포함할 수 있으며, 예를 들어 본딩 공구와 지지 구조체의 각 부분의 접촉부 사이에 실질적인 평행이 이루어지는 것이 특히 바람직하다.
그러므로, 본딩 기계의 소자들 사이 평행을 결정하고 조정하기 위한 시스템과 방법을 개선하는 것이 바람직하다.
본 발명의 예시적인 실시 예에 따라서, 반도체 소자를 본딩하기 위한 본딩 기계가 제공된다. 본딩 기계는 기판을 지지하도록 구성된 지지 구조체; 기판에 다수의 반도체 소자를 본딩하도록 구성된 본딩 공구를 포함하는 본드 헤드 조립체; 및 본딩 공구와 지지 구조체 사이에 위치되도록 구성된 접촉부를 포함하는 교정 공구(calibration tool)를 포함하며, 접촉부는 교정 작업 동안 본딩 공구와 지지 구조체의 각각에 의해 동시에 접촉되도록 구성되어 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시 예에 따라서, 본딩 공구와 본딩 기계의 지지 구조체 사이의 평행도를 결정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 (a) 본딩 공구와 지지 구조체 사이에 교정 공구의 접촉부를 위치설정하는 단계; (b) 교정 공구의 접촉부를, 교정 공구의 접촉부가 본딩 공구와 접촉 위치에 동시에 접촉하는, 지지 구조체의 본딩 장소 내의 접촉 위치까지 들어가도록 본딩 공구를 하강하는 단계; 및 (c) 본딩 공구와 지지 구조체의 각각이 교정 공구의 접촉부와 접촉하고 있을 때 접촉 위치에 대한 z-축 높이 값을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시 예에 따라서, 본딩 기계의 본딩 공구의 접촉부와 플럭스 스테이션(flux station)의 접촉 영역 사이의 평행도를 결정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 (a) 본딩 공구와 플럭스 스테이션의 접촉 영역 사이에 교정 공구의 접촉부를 위치설정하는 단계; (b) 교정 공구의 접촉부를, 교정 공구의 접촉부가 본딩 공구의 접촉부와 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 접촉 위치에 동시에 접촉하는, 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 접촉 위치까지 들어가도록 본딩 공구를 하강하는 단계; 및 (c) 본딩 공구의 접촉부와 플럭스 스테이션의 접촉 영역의 각각이 교정 공구의 접촉부와 접촉하고 있을 때 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 접촉 위치에 대한 z-축 높이 값을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 아래의 첨부 도면을 참고로 해서 볼 때 아래의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다. 통상의 실무에 따라서 도면의 다양한 특징구성의 크기는 특정되어 있지 않다. 이와 달리 다양한 특징구성의 치수는 명확성을 위해서 임으로 늘리거나 줄일 수 있다. 도면에는 다음의 도들을 포함한다:
도 1a는 기판에 본딩하기 전 본딩 공구에 의해 운반된 반도체 소자를 도시하는 블럭 다이어그램 측면도이다.
도 1b는 기판에 본딩 후 도 1a의 반도체 소자를 도시한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 본딩 기계의 소자의 블럭 다이어그램 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시 예에 따른 다른 본딩 기계의 소자의 블럭 다이어그램 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 도 3의 기판의 본딩 장소의 상세 블럭 다이어그램 사시도이다.
도 4b 내지 도 4d는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 교정 과정과 연결해서, 본딩 공구와 교정 공구의 모션을 도시하는 블럭 다이어그램 측면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 본딩 기계의 본딩 공구와 지지 구조체 사이의 평행도를 결정하는 방법을 도시하는 플로우 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예에 따른 또 다른 본딩 기계의 소자의 블럭 다이어그램 사시도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 본딩 기계의 본딩 공구의 접촉부와 플럭스 스테이션의 접촉 영역 사이의 평행도를 결정하는 방법을 도시하는 플로우 다이어그램이다.
여기서 사용된 용어, "반도체 소자(semiconductor element)"는 반도체 칩 또는 다이를 포함하는(또는 추후의 단계에서 포함하도록 구성된) 임의의 구조체를 언급하는 것으로 의미한다. 예시적인 반도체 소자는 베어 반도체 다이, 기판(예, 리드프레임, PCB, 캐리어, 반도체 웨이퍼, BGA 기판 등)상의 반도체 다이, 패키지된 반도체 장치, 플립 칩 반도체 장치, 기판에 내장된 다이, 반도체 다이의 적층체 등 등을 포함한다. 더욱이, 반도체 소자는 반도체 패키지(예, 적층 다이 구성 내에 본딩될 스페이서, 기판 등)내에 본딩되거나 그렇지 않으면 포함되도록 구성된 소자를 포함한다.
여기서 사용된 용어, "기판(substrate)"은 반도체 소자가 본드(예를 들면, 열압착으로 본드, 초음파로 본드, 열음향으로 본드, 다이 본드 등)될 수 있는 임의의 구조체를 언급하는 것으로 의미한다. 예시적인 기판은 예를 들어, 리드프레임, PCB, 캐리어, 반도체 웨이퍼, BGA 기판, 반도체 소자 등을 포함한다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 예에 따라서, 열압착 플립 칩 본딩 기계는 본딩 공구를 운반하는 본드 헤드 조립체를 포함한다. 본딩 공구는 반도체 소자(예, 반도체 다이, 인터포저(interposer) 등)를 기판에 놓고, 솔더 본드를 생성하도록 위치되어질 반도체 소자 상에 솔더 범프를 용융 및 재고형화함으로써 본딩한다. 마무리된 솔더 본드의 높이를 제어하는 것은 바람직한 공정 제어 목표이다. 본 실시 예에서, 반도체 소자상의 모든 솔더 범프가 한번에 본딩되기 때문에, 반도체 소자를 통과하는 최종 솔더 본드 높이의 변동은 직접 본딩될 반도체 소자와 타깃 기판의 평행에 달려 있다. 본딩 기계의 의해서, 본딩 기계의 본딩 공구(예, 본딩 공구의 접촉부/접촉면)와 지지 구조체(또한 본딩 스테이지로서 언급될 수 있음) 사이의 평행을 제어하는 것이 바람직하다. 기판의 평행(또는 평탄)에 대한 바람직한 윈도우는 매우 좁을 수 있다(예, 기판의 2-3 마이크론의 변동). 그러므로, 본딩 공구와 지지 구조체의 매우 정확한 정렬이 바람직하다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 예에 따라서, 본 발명은 예를 들어 교정이 성공적으로 되는 것을 증명하기 위해서 본딩 공구와 지지 구조체 사이의 평행도를 결정하는(예, 측정하는) 방법에 관한 것으로, 본딩을 바람직한 본드 높이 제어를 달성시에 확실하게 진행할 수 있다. 더욱이, 평행도의 결정은 본딩 공구(예, 본딩 공구 내의 활동/부동 틸트 제어 기구를 이용) 및/또는 지지 구조체에 대한 바람직한 수정 모션/조정을 발생하는데 사용될 수 있다.
이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 본딩 기계는 다른 모션 시스템 구성물(architectures)을 가진다. 본 출원서에서, 본 설명에서의 대부분은 특정 구성물(어떤 모션 축을 가진 임의의 소자를 가짐)에 관한 것이지만; 본 발명은 이러한 구조체에 한정되지 않는다. 도면을 참고로 아래의 보다 상세한 설명에서 이해할 수 있듯이, 예시적인 구조물은 (1) x-축 방향을 따라서 이동가능한 지지 구조체; (2) y-축 방향, z-축 방향 및 세타(theta) 축을 따라서 이동가능한 본드 헤드 조립체(본딩 공구를 지지함); 및 x-축 방향, y-축 방향 및 z-축 방향을 따라서 이동가능한 이차 모션 시스템(예, 광학 조립체 모션 시스템)을 포함한다. 이차 모션 시스템은 교정 공구(예, z-축 방향을 따르는 빔 부분과 2 구형상 접촉면/부분을 가지는 접촉부를 포함함)을 운반하도록 구성되며, 본딩 공구와 지지 구조체 사이의 교정 공구의 접촉부를 위치시킬 수 있다. 본딩 공구는 교정 공구와 접촉하게 될 때까지 z-축 방향을 따라서 하강되고 교정 공구가 지지 구조체와 접촉할 때까지 계속한다. 접촉이 교정 공구와 지지 구조체 사이에서 이루어진 후, z-축 위치 엔코더의 위치(예, 본딩 기계의 본드 헤드 조립체 또는 다른 부분상)가 기록된다. 이 위치 측정은 지지 구조체의 본딩 장소(예, 이차 모션 시스템의 모션을 통해서) 내의 몇몇 x, y 장소에서 반복될 수 있다. 측정 세트는 본딩 장소 내의 다수의 x, y 좌표 장소에서 z-축 데이터의 데이터 세트의 생성을 허용하고, 이는 본딩 공구와 지지 구조체의 본딩 장소 사이의 평행/평탄 에러를 표시한다. 위치 측정은 또한 다양한 본딩 장소까지, 제각기 x, y 축을 따라서 지지 구조체 및/또는 본드 헤드 조립체를 이동함으로써 지지 구조체 상의 본딩 장소의 각각에 대해서 반복될 수 있다. 더욱이, 이런 방법은 또한 본딩 공구와 광학 플럭스 스테이션 사이의 평행을 측정하는데 사용될 수 있다. 또한, 이런 방법은 지지 구조체의 편평성을 측정하는데 사용될 수도 있다.
상술한 기술은 또한 정렬/교정 공정과 연결해서 사용될 수도 있다. 예를 들어 지지 구조체의 다수의 본딩 장소에 제공된 z-축 위치 데이터(여기서 각 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터는 각 본딩 장소 내의 다수의 위치에 대한 z-축 높이 값을 포함할 수 있음)는 본딩 공구와 지지 구조체 사이의 상대적 평행을 개선하기 위해서 이들 중 적어도 하나를 조정하는데 사용될 수 있다. 유사하게, 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 다수의 x-축 위치와 y-축 위치에 제공된 z-축 위치 데이터는 플럭스 스테이션과 본딩 공구 사이의 평행을 개선하도록 플럭스 스테이션을 조정하는데 사용될 수 있다.
이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 본딩 기계(예, 여기에 도시되고 설명된 기계(100, 200, 300, 300a)는 간략성을 위해서 도면에는 많은 소자가 도시되어 있지 않다. 예시적인 소자는 예를 들어, 반도체 소자에 본딩될 입력 기판/공작물을 제공하기 위한 입력 소자; 지금 추가의 반도체 소자를 포함하는 처리된 기판/공작물을 수용하기 위한 출력 소자; 기판을 이동하기 위한 운반 시스템; 하나 이상 기판에 본딩될 다수의 반도체 소자를 포함하는 반도체 소자 공급 구조체(예, 반도체 웨이퍼); 기계를 작동하기 위한 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터시스템 및 기타 다른 소자를 포함한다.
지금 도면을 참고하면, 도 1a는 본드 스테이지(104)(예, 셔틀, 가열된 셔틀, 열 블록, 앤빌(anvil) 등)와, 본드 스테이지(104)에 의해 지지된 지지 구조체(108)를 포함하는 본딩 기계(100)(예, 열압착 플립 칩 본딩 기계)의 부분을 도시한다(여기서 지지 구조체(108)와 본드 스테이지(104)는 단일 소자로 합체될 수 있다). 이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 지지 구조체(108)(예, 특정 부품, 때때로 산업에서 P-부품으로서 언급됨)는 다수의 본딩 장소(106)를 포함한다. 기판(130)은 지지 구조체(108)에 의해 지지되고 다수의 본딩 구역(지지 구조체(108)의 본딩 장소(106)에 대응)을 포함한다. 기판(130) 상에는 하부 전도성 구조체(144a, 144b)(예, 전도성 트레이스, 전도성 패드 등)가 제공된다. 본딩 기계(100)는 또한 반도체 소자(132)를 운반하는 본딩 공구(110)(예, 도시하지 않은 본드 헤드 조립체에 의해 운반됨)를 포함한다. 반도체 소자(132)상에 상부 전도성 구조체(138a, 138b)(예, 도시한 솔더 접촉부(136) 또는 솔더 범프(136)를 포함하는, 구리 필러와 같은 전도성 필러)가 제공된다. 본딩 공구(110)는 상부 전도성 구조체(138a, 138b)가 하부 전도성 구조체(144a, 144b)와 접촉하도록 하강된다(예, 도 1b 참조). 도 1b에 도시한 바와 같이, 본딩 공정(예, 열압착 본딩 공정)을 통해서 솔더 접촉부(136)는 용융되고 그리고 나서 솔더 인터페이스(138)로서 재고형화되어, 상부 전도성 구조체(138a, 138b) 중 하나와 하부 전도성 구조체(144a, 144b) 중 하나 사이의 영구적인 전도성 커플링을 제공한다. 도 1a 및 도 1b가 두 쌍의 전도성 구조체(쌍(138a, 144a)과 쌍(138b, 144b))를 도시할지라도, 이는 물론 설명을 용이하게 하기 위한 간단한 예이다. 실제로 전도성 구조체의 많은 쌍이 제공될 수 있다(예, 10쌍의 전도성 구조체, 100쌍의 전도성 구조체 등)
도 2는 지지 구조체(208)를 운반하는 본드 스테이지(204)를 포함하는 본딩 기계(200)의 소자를 도시하며(여기서, 지지 구조체(208)는 다수의 본딩 장소(206)를 포함함), 본딩 스테이지(204)(지지 구조체(208)와 함께)는 모션의 x-축 범위를 따라서 이동하도록 구성되어 있다. 본딩 기계(200)는 또한 본딩 공구(210)를 운반하는 본드 헤드 조립체(202)를 포함한다. 본드 헤드 조립체(202)(본딩 공구(210)와 함께)는 모션의 y-축 범위를 따라서, 모션의 z-축 범위를 따라서, 그리고 세타(θ) 축 둘레로 이동하도록 구성되어 있다. 모션 시스템(212)이 또한 제공되어, 모션의 x-축 범위와 모션의 y-축 범위를 따라서 이동하도록 구성되어 있다(본드 스테이지(204)의 모션의 x-축 범위에 무관하고 본드 헤드 조립체(202)의 모션의 y-축 범위에 무관). 도 2에서, 모션 시스템(212)은 룩업 카메라(216, look-up camera)와 룩다운 카메라(214, look-down camera)를 운반하는 본딩 기계(200)의 광학 조립체의 모션 시스템이다. 예시적인 본딩 작업에서, 픽툴(pick tool)(도시 생략)은 웨이퍼(또는 다른 반도체 소자 소스)로부터 반도체 소자(예, 베어 다이)를 제거한다. 반도체 소자와 함께, 픽툴은 (예를 들어, 모션의 x-축 범위를 따라서) 이송 위치(도시 생략)로 이동한다. 본드 헤드 조립체(202)는 또한 이송 위치로 이동하며, 여기서 반도체 소자는 픽툴로부터 본딩 공구(210)로 이송된다. 지지 구조체(208)는 그의 모션의 x-축 범위를 따라서 정해진 위치 내에 정렬된다. 본드 헤드 조립체(202)는 그의 모션의 y-축 범위를 따라서, 지지 구조체(208)에 의해 지지된 기판(도시 생략)의 본딩 장소 위의 위치로 이동한다. 본드 헤드 조립체(202)가 그의 모션의 x-축 범위를 따라서 하강되어 본딩 공구(210)는 반도체 소자를 기판의 본딩 장소에 본딩할 수 있다. 이 공정은 반복될 수 있어서 반도체 소자 소스(도시 생략)로부터의 많은 수의 반도체 소자는 기판상의 각 본딩 장소에 본딩될 수 있다. 본딩 공정과 연결해서, 이미징 시스템(예, 카메라(214와 216)를 포함)은 기판상의 각 본딩 장소로의 반도체 소자의 적절한 배치와 정렬을 결정하는데 사용하기 위해 구성된다. 예를 들어, 룩업 카메라(216)는 본딩 공구(210)에 의해 운반된 반도체 소자를 이미지하는데 사용될 수 있으며, 룩다운 카메라(214)는 기판의 본딩 장소를 이미지하는데 사용될 수 있다.
다른 언급이 없으면, 도 2에 대해서 도시하고 설명한 바와 같은 유사한 참고 부호를 가지는(예, 본딩 공구(210)와 본딩 공구(310)와 같이, 백자리 숫자를 제외하고는 동일한 부호), 도 2 외의 도면의 소자는 거의 동일한 소자이다. 유사하게 도 2에 대해서 설명한 예시적인 본딩 작업은 또한 본 발명의 다음의 도면과 실시 예에 적용한다.
도 3은 지지 구조체(308)를 운반하는 본드 스테이지(304)를 포함하는 본딩 기계(300)의 소자를 도시하며(본딩 장소(306)를 포함함), 본딩 스테이지(304)(지지 구조체(308)와 함께)는 모션의 x-축 범위를 따라서 이동하도록 구성되어 있다. 본딩 기계(300)는 또한 본딩 공구(310)를 운반하는 본드 헤드 조립체(302)를 포함한다. 본드 헤드 조립체(302)(본딩 공구(310)와 함께)는 모션의 y-축 범위를 따라서, 모션의 z-축 범위를 따라서, 그리고 세타(θ) 축 둘레로 이동하도록 구성되어 있다. 모션 시스템(312)이 또한 제공되어, 모션의 x-축 범위와 모션의 y-축 범위를 따라서 이동하도록 구성되어 있다. 모션 시스템(312)은 룩업 카메라(316)와 룩다운 카메라(314)를 운반하는 본딩 기계(300)의 광학 조립체의 모션 시스템이다. 또한, 본딩 기계(300)는 모션 시스템(312)에 의해 운반되는 (그리고 공구 부착 브라켓(320)을 통해 모션 시스템(321)에 연결된) 교정 공구(318)를 포함한다. 교정 공구(318)는 접촉부(322)를 지지하는 아암 부분(328)을 포함한다. 아암 부분(328)은 예를 들어서 z-축 방향으로 따르도록 구성되고, 교정 공구(318)의 접촉부(322)를 지지하도록 구성된 부응 빔 부분을 포함한다. 접촉부(322)는 상부 접촉부(324)와 하부 접촉부(326)를 포함한다. 상부 접촉부(324)와 하부 접촉부(326)는 마주보는 접촉부들이고, 이들 각각은 각각의 구형면을 형성하며, 이런 접촉부는 경성 재료(예, 경성 금속 재료)로 형성될 수 있다. 즉, 접촉부(324, 326) 각각은 구형 접촉면이며, 구형 접촉면은 구형으로 형상된 접촉부의 일부분일 수 있거나(도 3에 도시한 바와 같이), 완전한 볼 형상 접촉부일 수 있다. 아래에 보다 상세히 설명된 바와 같이, 교정 공구(318)가 본딩 공구(310)와 지지 구조체(308) 사이의 바람직한 위치에 있을 때, 본딩 공구(310)는 z-축을 따라서 상부 접촉부(324)와 접촉할 때까지 하강하고 그리고 나서 연속적으로 지지 구조체(308)의 본딩 장소(306) 중 하나의 접촉 영역과 접촉하게 하부 접촉부(326)를 아래로 밀어넣는다. 하부 접촉부(326)를 아래로 밀어넣으면, 아암 부분(328)은 휘어지고 예를 들어, 아암 부분(328)은 바람직하게 z-축 방향을 따른다. 접촉이 하부 접촉부(326)와 본딩 장소(306)의 접촉 영역 사이에 설정된 후, z-축 높이 측정이, 예를 들어 z-축 엔코더를 사용해서 이루어진다. 그러므로 z-축 높이 값이 설정된다.
z-축 높이 값 측정은 지지 구조체(308)의 다수의 본딩 장소(306)에 대해서 할 수 있다. 더욱이 z-축 높이 값은 각 본딩 장소(306) 내의 다수의 위치에 대해서 할 수 있다. 도 3의 부분의 상세도는 도 4a에 도시되어 있다. 특별히 도 4a는 다수의 본딩 장소(306) 중 하나 내의 다수의 위치(즉, 위치(306a, 306b, 306c, 306d, 306e, 및 306f)-각각은 십자 마킹으로 표시함)를 도시한다. 그러므로 도 4a는 본딩 장소(306) 내의 다수의 위치에 대한 z-축 높이 값을 결정하기 위한 예시적인 진행을 도시한다. 즉, z-축 높이 값은 교정 공구(318)의 접촉부(322)를 사용해서 위치(306a)에서 얻어진다. 그리고 나서 교정 공구(318)는 이동되고 다른 z-축 높이 값은 접촉부(322)를 사용해서 위치(306b)에서 얻어진다. 이 공정은 위치(306c, 306d, 306e, 및 306f)에서의 z-축 높이 값을 얻도록 반복된다. 도 4a는 본딩 장소(306) 내의 6개 위치를 설명하지만, z-축 높이 값을 얻기 위해 임의의 수의 위치도(예를 들면, 10개 위치, 50개 위치 등) 각 본딩 장소(306) 내에서 이용될 수 있음을 알 수 있다.
도 4b 내지 도 4d는 (교정 공구(318)의) 접촉부(322)가 지지 구조체(308)의 본딩 장소(306)와 접촉하게 되도록 본딩 공구(310)를 이용하는 예시적인 공정을 도시한다. 보다 특히, 도 4b는 교정 공구(318)의 접촉부(322)가 본딩 공구(310)와 지지 구조체(308) 사이에 위치설정된(예, 모션 시스템(312)을 사용해서 x 및/또는 y 모션 축을 따라서 이동된) 후 접촉부(322)를 도시한다. 도 4c는 접촉부(322)의 상부 접촉부(324)와 접촉하는 위치까지 하강된 본딩 공구(310)를 도시한다. 본딩 공구(310)는 연속적으로 도 4d에 도시한 바와 같이, 본딩 공구(310)가 지지 구조체(308)의 본딩 장소(326)와 접촉되도록 접촉부(322)의 하부 접촉부(326)를 밀어 넣을 때까지 하강되어질 것이다(즉, 접촉 위치에서, 접촉부(322)는 본딩 공구(310)와 접촉한 상태로 유지함). 이 위치에서, z-축 높이 값은 접촉 위치에 대해서 결정된다(예, z-축 엔코더를 사용해서).
도 5와 도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플로우 다이어그램이다. 이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 플로우 다이어그램 내에 포함된 어떠한 단계는 생략될 수 있다; 어떠한 추가의 단계는 추가될 수 있다; 그리고 단계의 순서는 도시한 순서로부터 변경될 수 있다.
도 5는 본딩 기계의 본딩 공구(예, 소자의 본딩 동안 반도체 소자를 기판에 접촉하도록 구성된 본딩 공구의 접촉부)와 지지 구조체(이 기판을 지지함) 사이의 평행도를 결정하는 방법을 설명한다. 단계 500에서 교정 공구의 접촉부를 본딩 공구와 지지 구조체의 본딩 장소 사이에 위치설정한다. 예를 들어, 도 3에서, 접촉부(322)를 본딩 공구(310)와 지지 구조체(308)의 하나의 본딩 장소(306) 사이에(본드 헤드 조립체와 무관하게, x와 y-축을 따라서 이동하는, 모션 시스템(312)을 사용해서) 위치설정한다(예, 도 4b 참조). 단계 502에서, 본딩 공구를 하강해서 교정 공구의 접촉부를 본딩 장소 내의 접촉부까지 밀어 넣는다. 예를 들어, 도 4c 내지 도 4d를 참조하면, 본딩 공구(310)는 본딩 장소(306)와 접촉하도록 접촉부(322)를 밀어넣고 있다. 단계 504에서, 각 본딩 공구와 지지 구조체가 교정 공구의 접촉부와 접촉하게 될 때의 접촉 위치에 대해서 z-축 높이 값을 결정한다. 단계 506에서, 각 단계 500, 502 및 504를 본딩 장소 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대해서 반복함으로써, 다수의 접촉 위치 각각에 대한 z-축 높이 값을 포함하는 z-축 위치를 결정한다. 예를 들어, 도 4a를 참고하면, 각 단계 500, 502 및 504는 본딩 장소(306) 내의 각각의 위치(306a, 306b, 306c, 306d, 306e, 및 306f)에 대해서 반복될 수 있다. z-축 높이 값이 각각의 위치에 대해서 결정된 후(단계 506에서 "예") 그리고 나서 공정은 단계 508로 이동하고- 그렇지 않으면(단계 506에서 "아니오"), 공정은 반복된다(단계 500, 502 및 504).
단계 508에서, 각 단계 500, 502, 504 및 506을 다수의 본딩 장소 각각에 대해서 반복함으로써, 다수의 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치를 결정한다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 각 단계 500, 502, 504 및 506은 다수의 본딩 장소(306) 각각에 대해서 반복될 수 있다. z-축 위치 데이터가 각각의 위치에 대해서 결정된 후(단계 508에서 "예") 그리고 나서 공정은 단계 510으로 이동하고- 그렇지 않으면(단계 508에서 "아니오"), 공정은 반복된다(단계 500, 502, 504 및 506).
본딩 장소의 각각에 대한 z-축 위치 데이터는 그 다음에 분석될 수 있다. 즉, z-축 위치 데이터는 처리되어 본딩 장소의 각각에 대한 평행도를 결정할 수 있으며, 그 평행도가 z-축 위치 데이터의 분석을 통해서 미리 정한 기준에 충족하는지 결정할 수 있다. 단계 510에서, 본딩 장소의 각각에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지에 대해서 결정이 이루어진다(예, 본딩 기계의 컴퓨터 시스템을 사용해서). 미리 정한 기준이 충족되면, 공정은 완료된 것으로 간주될 수 있다.
물론 이 (단계 510의) 결정은 다양한 다른 기술을 사용해서 할 수 있다. 한 예에서, 컴퓨터 시스템은 z-축 높이 값(주어진 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터 내에 포함된) 각각이 서로 미리 정한 오차 내에 있는지 결정함으로써 단계 510을 달성할 수 있다. 예시적인 수용가능한 오차 범위는 2마이크로론이다. 두 번째 예에서, 컴퓨터 시스템은 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터를 사용해서 본딩 장소의 최적 평면을 발생하는 소프트웨어를 사용해서 단계 510을 달성할 수 있다. 그리고 나서 각 본딩 장소에 대한 최적 평면이 기준의 수용가능한 범위 내에 속하는지에 대해서 결정을 한다. 기준의 예시적인 수용가능한 범위는 하나 이상의 기울기 값(slope values)(예, 최적 장소를 따른 단위 길이당 기울기 등)에 의해 정해질 수 있다. 물론 단계 510의 결정을 하기 위한 다른 기술은 고려될 수 있다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 예에 따라서, z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준(예, 단계 510과 연결해서 상술한 바와 같이)에 충족하지 못하는 경우에, 폐쇄된 루프 공정이 시스템 조정을 하는데 사용될 수 있다. 이런 조정은 수동(즉, 작동자 간섭이 필요) 또는 자동(즉, 조정은 작동자 간섭 없이 자동적으로 이루어짐)일 수 있다. 단계 512에서, 본딩 공구와 지지 구조체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하지 못하면 조정된다. 단계 512에서의 예시적인 조정은 본딩 공구의 접촉부의 방위를 변경할 수 있다. 예를 들어, 본딩 공구의 접촉부의 방위는 본딩 공구의 조정 기구(예, 에어 베어링 시스템과 같은, 활동 또는 부동 틸트 조정 기구)를 언록킹하고, 본딩 공구 접촉부 방위를 변경하고(예, 본딩 기계의 컴퓨터 시스템에 의해 결정된 바와 같은 에러를 근거한 본딩 공구 접촉부의 코너에서의 높이 또는 각도를 변경함으로써), 그리고 나서 조정 기구를 재로킹함으로써 변경될 수 있다. 단계 512에서 다른 예시적인 조정은 지지 구조체 장착물 내에서 변경할 수 있다(예, 지지 구조체의 한 코너에서의 변경). 물론, 다른 조정도 고려된다. 단계 512 후, 공정은 선택적으로 각 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하기 위해서, 즉 조정이 의도한 결과를 내는지 결정하기 위해서 선택적으로 반복할 수 있다(단계 500으로 리턴). 공정은 미리 정한 기준이 충족될 때까지 반복할 수 있다(다중 조정과 함께).
도 6은 본딩 기계(300a)의 소자를 도시한다(본딩 기계는 아래에 설명된 바를 제외하고는 도 3의 본딩 기계(300)와 실질적으로 유사함). 본딩 기계(300a)는 반도체 소자를 기판에 본딩하기 전에 플럭스 재료를 (플럭싱 캐비티(642)의 접촉 영역으로부터) 반도체 소자의 솔더 접점에 제공하도록 구성된 플럭스 스테이션(640)을 포함한다. 예를 들어 도 1a를 참조하면, 반도체 소자(132)상의 (상부 전도성 구조체(138a, 138b)의) 솔더 접촉부(136)는 이들을 플럭싱 캐비티(642) 내의 플럭스 재료와 접촉하게 함으로써 "플럭시(fluxed)"될 수 있다. 플러싱 후, 상부 전도성 구조체(138a, 138b)는 하부 전도성 구조체(144a, 144b)와 접촉하게 되고 열압착으로 본딩된다(도 1b참조). 이런 플럭싱 작업과 연결해서(그리고 연속적인 본딩 작업)-플럭싱 캐비티(642)와 본딩 공구(310) 사이의 평행도를 결정(그리고 아마도 조정)하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 도 4b 내지 도 4d에 도시한 기술과 실질적으로 유사한 방법으로 교정 공구(318)를 사용해서 달성될 수 있다. 보다 특히, 본딩 공구(310)의 접촉부는 하강되어 접촉부(322)와 접촉하고 접촉부(322)를 밀어넣어서 플럭싱 캐비티(642) 내의 장소와 접촉하게 한다. z-축 높이 값은 이 위치에서 얻어진다(예, z-축 엔코더를 사용해서). 이 공정은 플럭싱 캐비티(642) 내의 다수의 x와 y-축 장소에 대해서 반복될 수 있다. 이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 본딩될 반도체 소자의 크기에 따라서, 플럭싱 캐비티(642)의 한 부분만 플럭싱 작업 동안 이용될 수 있다. 플럭싱 캐비티(642)의 이 부분은 "접촉 영역(contact region)"으로 언급될 수 있다.
도 7은 본딩 기계의 본딩 공구의 접촉부와 플럭스 스테이션의 접촉 영역 사이의 평행도를 결정하는 방법을 설명한다. 단계 700에서 교정 공구의 접촉부를 본딩 공구의 접촉부와 플럭스 스테이션의 접촉 영역 사이 위치설정한다(예를 들어, 예시적인 접촉 영역이 도 6에 도시한 플럭싱 캐비티(642) 내에 있는 경우). 예를 들어, 도 6에서, 접촉부(322)(도 6에서는 도시 생략)를 본딩 공구(310)와 플럭싱 캐비티(642)의 접촉 영역 사이에 위치설정한다(본드 헤드 조립체와 무관하게, x와 y-축을 따라서 이동하는 모션 시스템(312)을 사용해서). 단계 702에서, 본딩 공구를 하강해서(도 4b 내지 도 4d에 도시한 것과 유사한 방법이지만, 플럭스 스테이션에 대해서), 교정 공구의 접촉부를 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 접촉 위치까지 밀어 넣는다. 이 접촉 위치에서, 교정 공구의 상부 접촉부(324)는 본딩 공구의 접촉부에 접촉하고 하부 접촉부(326)는 동시에 플럭싱 캐비티(642)의 접촉 영역 내의 접촉 위치에 접촉한다. 단계 704에서, z-축 높이 값을 플럭스 스테이션의 플럭싱 캐비티의 접촉 영역 내의 접촉 위치에 대해서 결정한다.
단계 706에서, 각 단계 700, 702 및 704를 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대해서 반복함으로써, 플럭스 스테이션의 접촉 영역에 대한 (z-축 높이 값을 포함하는) z-축 위치 데이터를 결정한다. z-축 위치 데이터가 결정된 후(단계 706에서 "예") 그리고 나서 공정은 단계 708로 이동하고- 그렇지 않으면(단계 706에서 "아니오"), 공정은 반복된다(단계 700, 702 및 704). 플럭스 스테이션의 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터는 그 다음에 분석될 수 있다. 즉, z-축 위치 데이터는 처리되어 접촉 영역에 대한 평행도를 결정할 수 있으며, 그 평행도가 z-축 위치 데이터의 분석을 통해서 미리 정한 기준에 충족하는지 결정할 수 있다. 단계 708에서, 플럭스 스테이션의 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지에 대해서 결정이 이루어진다(예, 본딩 기계의 컴퓨터 시스템을 사용해서). 미리 정한 기준이 충족되면, 공정은 완료된 것으로 간주될 수 있다.
이 (단계 708의) 결정은 다양한 다른 기술을 사용해서 할 수 있다. 한 예에서, 컴퓨터 시스템은 z-축 높이 값(플럭스 스테이션의 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터를 포함)의 각각이 서로 미리 정한 오차 내에 있는지 결정함으로써 단계 708을 달성할 수 있다. 예시적인 수용가능한 오차 범위는 2마이크론이다. 두 번째 예에서, 컴퓨터 시스템은 플럭스 스테이션의 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터를 사용해서 플럭스 스테이션의 접촉 영역의 최적 평면을 발생하는 소프트웨어를 사용해서 단계 708을 달성할 수 있다. 그리고 나서 각 플럭스 스테이션에 대한 최적 평면이 기준의 수용가능한 범위 내에 속하는지에 대해서 결정을 한다. 기준의 예시적인 수용가능한 범위는 하나 이상의 기울기 값(slope values)(예, 최적 장소를 따른 단위 길이당 기울기 등)에 의해 정해질 수 있다. 물론 단계 708의 결정을 하기 위한 다른 기술은 고려될 수 있다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 예에 따라서, z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준(예, 단계 708과 연결해서 상술한 바와 같이)에 충족하지 못하는 경우에, 폐쇄된 루프 공정이 플럭스 스테이션 조정을 하는데 사용될 수 있다. 이런 조정은 수동(즉, 작동자 간섭이 필요) 또는 자동(즉, 조정은 작동자 간섭 없이 자동적으로 이루어짐)일 수 있다. 단계 710에서, (적어도 하나의 장소에 대한) z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하지 못하면 플럭스 스테이션의 접촉 영역이 조정된다. 단계 710에서의 예시적인 조정은 지지 구조체 장착물 내에서 변경할 수 있다(예, 도 6에 도시된 플럭싱 캐비티(642)의 한 코너에서의 변경). 물론, 다른 조정이 고려된다. 단계 710 후, 공정은 선택적으로 각 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하기 위해서, 즉 조정이 의도한 결과를 내는지 결정하기 위해서 선택적으로 반복할 수 있다(단계 700으로 리턴). 공정은 미리 정한 기준이 충족될 때까지 반복할 수 있다(다중 조정과 함께).
여기서 기술한 다양한 공정(예, 도 5와 도 7과 연결해서 기술한 공정)은 임의의 바람직한 간격으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 이런 공정은 임의의 시간으로, 미리 정한 간격(예, 미리 정한 시간 주기, 미리 정한 수의 본드/작업) 등으로 셋업된 기계에서 실행될 수 있으며, 새로운 적용을 위해 특정 지지 구조체(예, P-부품)가 기계에 설치될 수 있다.
여기서 기술한 예시적인 기계와 공정(예, 도 5와 도 7과 연결해서 기술한 공정)은 평행 데이터(예, z-축 높이 값, z-축 위치 데이터 등)를 측정하고 저장하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이런 평행 데이터는 자동으로든지 또는 수동으로 본딩 기계의 메모리 내에 저장될 수 있고 나중에 조정가능한 시스템 소자(예, 재위치설정가능한 틸트 조정 본딩 공구 접촉면과 같은 조정가능한 본딩 공구)에 입력값으로 사용될 수 있다. 이런 조정은 조정이 바람직한 결과를 얻었는지 결정하는 평행 데이터를 재검사과 함께 또는 재검사 없이 할 수 있다.
여기서 기술한 예시적인 기계와 공정은 또한 본드 스테이지 평탄(편평) 결정 및/또는 조정에 적용될 수 있다. 즉, 특정 지지 구조체 상의 본딩 장소와 무관하게 본드 스테이지의 평탄도(편평도)를 검출하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 여기에 기술한 교정 공구를 사용해서, 다수의 z-축 높이 측정은 본드 스테이지의 여러 위치에서 실시하여 이의 전체 평탄(편평)을 결정할 수 있다.
이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 여기서 기술한 다양한 방법에 대한 z-축 높이 값은 여러 위치중 어느 것에 대해서도 측정될 수 있다. 즉, 절대 z-높이는 위치로부터 위치로 그리고 본딩 장소로부터 본딩 장소로 측정한 상대 z-높이 만큼 중요하지 않다. 이 기술분야의 숙련된 자는 이런 z-축 높이 값을 얻는데 반도체 패키징 장비(와이어 본더와 같은) 내의 z-축 엔코더의 사용을 생각할 것이다.
이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 본 발명의 어떤 예시적인 실시 예와 연결해서, 소자들 사이의 접촉의 정확하고 반복가능한 검출이 바람직하다. 예를 들어, 본딩 공구와 지지 구조체 각각이 교정 공구의 접촉부와 접촉하고 있을 때 z-축 위치 데이터를 얻는 것이 바람직할 수 있다(예, 도 4d참조). 이 접촉의 검출은 이 기술분야의 숙련된 자에 의해 생각될 수 있듯이, 여러 기술중 임의의 것을 사용해서 얻을 수 있다. 이런 예시적인 기술은 본드 헤드 조립체 속도, 본드 헤드 조립체 힘 및 본드 헤드 조립체 z-축 위치 등과 같은 적어도 하나의 본드 헤드 조립체 특성을 모니터하는 것을 포함한다. 이런 특성은 접촉이 정확하게 공표될 수 있다는 사인을 인식하기 위해서, 동시에 모니터될 수 있거나 주기별로 모니터될 수 있다. 보다 특히, 본드 헤드 조립체 z-축 위치가 모니터되어 공표되는 한 예에서, 본드 헤드 조립체가 z-축 위치에 도달한(그리고 z-축을 따라서 추가의 이동에 가해지는 힘에도 불구하고 이런 위치에 남아 있는) 후, 접촉은 공표될 수 있다. 이런 예에서, 접촉이 공표된 후 본딩 기계는 z-축 위치 데이터의 검색을 위해 일정한 힘 모드로 작동될 수 있다. 일정한 힘 모드 내의 일정한 힘은 본드 헤드 조립체의 z-축 모터를 사용해서 제공될 수 있으며, 이는 실제 감지된 힘 값의 피드백을 제공하는 힘 센서를 사용해서 선택적으로 규제될 수 있다.
본 발명이 여기서 특정 실시 예를 참고로 도시되고 설명되어 있지만, 본 발명은 도시한 상세한 설명에 제한하는 의도는 없다. 청구범위의 등가물의 범주와 범위 내에서 본 발명을 벗어나지 않고 상세한 설명 내에서 그 보다 다양한 개량이 이루어질 수 있다.
100, 200, 300, 300a: 본딩 기계 104, 204: 본딩 스테이지
106, 206, 306: 본딩 장소 108, 208, 308: 지지 구조체
110, 210, 310: 본딩 공구 130: 기판
136: 솔더 접촉부 138a, 138b: 상부 전도성 구조체
144a, 144b: 하부 전도성 구조체 212, 312: 모션 시스템
318: 교정 공구

Claims (45)

  1. 반도체 소자를 본딩하기 위한 본딩 기계로서,
    기판을 지지하도록 구성된 지지 구조체;
    상기 기판에 다수의 반도체 소자를 본딩하도록 구성된 본딩 공구를 포함하는 본드 헤드 조립체; 및
    상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 사이에 위치되도록 구성된 접촉부를 포함하는 교정 공구를 포함하며,
    상기 접촉부는 교정 작업 동안 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 각각에 의해 동시에 접촉되도록 구성되는 본딩 기계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본드 헤드 조립체에 독립적인 모션 시스템을 더 포함하며, 상기 모션 시스템은 상기 교정 공구를 운반하는 본딩 기계.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 모션 시스템은 상기 본딩 기계의 x-축 및 y-축 각각을 따라서 상기 교정 공구를 이동시키도록 구성된 본딩 기계.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 모션 시스템은 상기 본딩 기계의 광학 조립체를 운반하도록 구성된 본딩 기계.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 교정 공구의 접촉부는 각각 구형면을 형성하는 두 개의 마주보는 접촉부를 포함하는 본딩 기계.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 교정 공구는 z-축 방향을 따르고, 상기 교정 공구의 접촉부를 지지하도록 구성된 빔 부분을 포함하는 본딩 기계.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 본드 헤드 조립체는 상기 본딩 기계의 y-축, z-축 및 세타(theta) 축으로 이동하기 위해 구성된 본딩 기계.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 구조체는 본딩 기계의 x-축으로 이동하는 본딩 기계.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 교정 공구의 접촉부는, 다수의 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치 데이터를 결정하기 위하여 상기 지지 구조체의 다수의 본딩 장소에 접촉하도록 구성된 본딩 기계.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다수의 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치 데이터는 상기 다수의 본딩 장소의 각각 내의 다수의 위치에 대한 z-축 높이 값을 포함하는 본딩 기계.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 z-축 위치 데이터를 수신하고, 상기 다수의 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하도록 구성된 컴퓨터 시스템을 더 포함하는 본딩 기계.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 상기 z-축 높이 값 각각이 상기 다수의 본딩 장소의 각각에 대한 서로의 미리 정한 오차범위 내에 있는지 결정함으로써, 상기 다수의 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하는 본딩 기계.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 상기 다수의 본딩 장소 각각의 z-축 높이 값 각각을 사용하여 상기 다수의 본딩 장소 각각에 대한 최적 평면을 만들어 내는 소프트웨어를 사용하는 본딩 기계.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 상기 최적 평면 각각이 기준의 수용가능한 범위 내에 속하는지 결정함으로써 상기 다수의 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하는 본딩 기계.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 기준의 수용가능한 범위는 하나 이상의 기울기 값에 의해 정해지는 본딩 기계.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템이 상기 다수의 본딩 장소의 적어도 하나에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하지 못한다고 결정하면, 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 중 적어도 하나에 대한 조정이 실행되는 본딩 기계.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 조정은 상기 본딩 공구의 접촉부의 방위의 변경을 포함하는 본딩 기계.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 본딩 공구의 접촉부의 방위는 상기 본딩 공구의 조정 기구를 언록킹, 상기 본딩 공구의 접촉부의 방위를 변경, 그리고 나서 상기 조정 기구를 재록킹함으로써 조정되는 본딩 기계.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 본딩 기계는 열압착 본딩 기계인 본딩 기계.
  20. 청구항 1에 있어서,
    다수의 반도체 소자 각각을 상기 기판에 본딩하기 전에 상기 다수의 반도체 소자 각각의 솔더 접촉에 플럭스 재료를 제공하도록 구성된 플럭스 스테이션을 더 포함하는 본딩 기계.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 본딩 공구의 접촉부는, 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역의 z-축 위치 데이터를 결정하기 위하여 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역의 다수의 x-축 및 y-축 장소에 접촉하도록 구성된 본딩 기계.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터는 상기 접촉 영역의 다수의 x-축 및 y-축 장소에 대한 z-축 높이 값을 포함하는 본딩 기계.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터를 수신하고, 상기 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하도록 구성된 컴퓨터 시스템을 더 포함하는 본딩 기계.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 교정 공구의 접촉부는 상기 본딩 공구에 의해 이동되고, 상기 본딩 공구의 이동을 통해서 상기 지지 구조체와 접촉하게 되는 본딩 기계.
  25. 본딩 기계의 본딩 공구와 지지 구조체 사이의 평행도를 결정하는 평행도 결정 방법으로,
    (a) 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 사이에 교정 공구의 접촉부를 위치설정하는 단계;
    (b) 상기 교정 공구의 접촉부가 본딩 공구와 접촉 위치에 동시에 접촉하는, 상기 지지 구조체의 본딩 장소 내의 접촉 위치까지 상기 교정 공구의 접촉부를 이동시키기 위하여 상기 본딩 공구를 하강하는 단계; 및
    (c) 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 각각이 상기 교정 공구의 접촉부와 접촉할 때 상기 접촉 위치에 대한 z-축 높이 값을 결정하는 단계를 포함하는 평행도 결정 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 단계 (a)는 본드 헤드 조립체에 독립적인 모션 시스템을 사용하여 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 사이의 교정 공구의 접촉부를 위치설정하는 단계를 포함하며, 상기 모션 시스템은 상기 교정 공구를 운반하는 평행도 결정 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 모션 시스템은 상기 본딩 기계의 x-축 및 y-축 각각을 따라서 상기 교정 공구를 이동시키도록 구성된 평행도 결정 방법.
  28. 청구항 25에 있어서,
    상기 교정 공구의 접촉부는 각각 구형면을 형성하는 두 개의 마주보는 접촉부를 포함하며, 상기 두 개의 마주보는 접촉부 각각은 교정 작업 동안 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 중 하나에 의해 접촉되는 평행도 결정 방법.
  29. 청구항 25에 있어서,
    상기 교정 공구는 z-축 방향을 따르고, 상기 교정 공구의 접촉부를 운반하는 빔 부분을 포함하는 평행도 결정 방법.
  30. 청구항 25에 있어서,
    상기 단계 (b)와 (c) 각각은 본딩 장소 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대해 반복됨으로써, 상기 다수의 접촉 위치 각각에 대한 z-축 높이 값을 결정하는 평행도 결정 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 다수의 접촉 위치 각각에 대한 x-축 높이 값은 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터에 집합적으로 포함되며, 상기 평행도 결정 방법은 상기 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하기 위해 컴퓨터 시스템을 사용하는 단계를 더 포함하는 평행도 결정 방법.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 상기 z-축 높이 값 각각이 서로의 미리 정한 오차범위 내에 있는지 결정함으로써, 상기 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하는 평행도 결정 방법.
  33. 청구항 31에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터를 사용하여 본딩 장소에 대한 최적 평면을 만들어 내는 소프트웨어를 사용하는 평행도 결정 방법.
  34. 청구항 33에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 상기 최적 평면이 기준의 수용가능한 범위 내에 속하는지 결정함으로써 상기 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하는 평행도 결정 방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 기준의 수용가능한 범위는 하나 이상의 기울기 값에 의해 정해지는 평행도 결정 방법.
  36. 청구항 31에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템이 상기 본딩 장소에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하지 못한다고 결정하면, 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는 평행도 결정 방법.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 조정하는 단계는 상기 본딩 공구의 접촉부의 방위의 변경을 포함하는 평행도 결정 방법.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 본딩 공구의 접촉부의 방위는, 상기 본딩 공구의 조정 기구를 언록킹, 상기 본딩 공구의 접촉부의 방위를 변경, 그리고 나서 상기 조정 기구를 재록킹함으로써 변경되는 평행도 결정 방법.
  39. 청구항 25에 있어서,
    상기 단계 (b)와 (c) 각각은 상기 지지 구조체의 다수의 본딩 장소 각각 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대해 반복됨으로써, 상기 다수의 본딩 장소 각각 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대한 z-축 높이 값을 결정하는 평행도 결정 방법.
  40. 청구항 39에 있어서,
    상기 다수의 접촉 위치 각각에 대한 x-축 높이 값은 다수의 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치 데이터 내에 집합적으로 포함되며, 상기 평행도 결정 방법은 본딩 장소 각각에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하기 위해 컴퓨터 시스템을 사용하는 단계를 더 포함하는 평행도 결정 방법.
  41. 청구항 40에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템이 상기 본딩 장소 중 적어도 하나에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하지 못한다고 결정하면, 상기 본딩 공구와 상기 지지 구조체 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는 평행도 결정 방법.
  42. 청구항 41에 있어서,
    상기 조정하는 단계는 상기 본딩 공구의 접촉부의 방위의 변경을 포함하는 평행도 결정 방법.
  43. 본딩 기계의 본딩 공구의 접촉부와 플럭스 스테이션의 접촉 영역 사이의 평행도를 결정하는 평행도 결정 방법으로서,
    (a) 상기 본딩 공구와 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 사이에 교정 공구의 접촉부를 위치설정하는 단계;
    (b) 상기 교정 공구의 접촉부가 상기 본딩 공구의 접촉부와 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 접촉 위치에 동시에 접촉하는, 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 접촉 위치까지 상기 교정 공구의 접촉부를 이동시키기 위하여 본딩 공구를 하강하는 단계; 및
    (c) 상기 본딩 공구의 접촉부와 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 각각이 상기 교정 공구의 접촉부와 접촉할 때, 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 접촉 위치에 대한 z-축 높이 값을 결정하는 단계를 포함하는 평행도 결정 방법.
  44. 청구항 43에 있어서,
    상기 단계 (b)와 (c)는 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대해 반복됨으로써, 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대한 x-축 높이 값을 결정하는 평행도 결정 방법.
  45. 청구항 44에 있어서,
    상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역 내의 다수의 접촉 위치 각각에 대한 z-축 높이 값이 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터 내에 집합적으로 포함되며, 상기 평행도 결정 방법은 상기 플럭스 스테이션의 접촉 영역에 대한 z-축 위치 데이터가 미리 정한 기준에 충족하는지 결정하기 위하여 컴퓨터 시스템을 사용하는 단계를 더 포함하는 평행도 결정 방법.
KR1020140172289A 2013-12-03 2014-12-03 반도체 소자의 본딩에 관한 평행도를 결정하고 조정하기 위한 시스템과 방법 KR102336343B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361911011P 2013-12-03 2013-12-03
US61/911,011 2013-12-03
US201361916930P 2013-12-17 2013-12-17
US61/916,930 2013-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150064704A KR20150064704A (ko) 2015-06-11
KR102336343B1 true KR102336343B1 (ko) 2021-12-07

Family

ID=53265960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140172289A KR102336343B1 (ko) 2013-12-03 2014-12-03 반도체 소자의 본딩에 관한 평행도를 결정하고 조정하기 위한 시스템과 방법

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9136243B2 (ko)
KR (1) KR102336343B1 (ko)
CN (1) CN104701198B (ko)
TW (1) TWI619184B (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136243B2 (en) * 2013-12-03 2015-09-15 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Systems and methods for determining and adjusting a level of parallelism related to bonding of semiconductor elements
US9426898B2 (en) 2014-06-30 2016-08-23 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and interconnect methods for fine pitch flip chip assembly
US9929121B2 (en) * 2015-08-31 2018-03-27 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Bonding machines for bonding semiconductor elements, methods of operating bonding machines, and techniques for improving UPH on such bonding machines
TWI701708B (zh) * 2016-02-24 2020-08-11 德商蘇士微科技印刷術股份有限公司 半導體接合設備及相關技術
US9781362B1 (en) * 2016-03-22 2017-10-03 Omnivision Technologies, Inc. Flare-reducing imaging system and associated image sensor
KR102425309B1 (ko) * 2016-10-12 2022-07-26 삼성전자주식회사 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더
US11031367B2 (en) * 2016-10-25 2021-06-08 Kulicke and Soffa Industries, In. Bond head assemblies including reflective optical elements, related bonding machines, and related methods
CN111656513B (zh) * 2018-01-30 2024-03-26 库利克和索夫工业公司 用于焊线工具的清洁系统、包括此类系统的焊线机及相关方法
JP6983123B2 (ja) * 2018-07-24 2021-12-17 信越化学工業株式会社 粘着性基材、粘着性基材を有する転写装置及び粘着性基材の製造方法
CN112771652A (zh) * 2018-09-05 2021-05-07 安必昂公司 裸晶附接系统及用此系统进行集成精度验证和校准的方法
CN210429751U (zh) * 2018-09-11 2020-04-28 Pyxis Cf私人有限公司 半导体器件贴片装置及用于对准多个半导体器件的机构
US11540399B1 (en) * 2020-04-09 2022-12-27 Hrl Laboratories, Llc System and method for bonding a cable to a substrate using a die bonder
US20230197670A1 (en) * 2020-05-19 2023-06-22 Shinkawa Ltd. Bonding device and adjustment method for bonding head
KR102690639B1 (ko) * 2020-07-30 2024-08-05 가부시키가이샤 신가와 실장 장치 및 실장 장치에 있어서의 평행도 검출 방법
WO2022098697A1 (en) * 2020-11-05 2022-05-12 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Methods of operating a wire bonding machine, including methods of monitoring an accuracy of bonding force on a wire bonding machine, and related methods
WO2022256332A1 (en) * 2021-06-01 2022-12-08 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Electronic component bonding machines, and methods of measuring a distance on such machines

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012623A (ja) 1998-06-25 2000-01-14 Sharp Corp ボンディング装置及びボンディング方法
JP2001308597A (ja) * 2000-04-25 2001-11-02 Toray Eng Co Ltd チップ実装装置およびチップ実装装置における平行度調整方法

Family Cites Families (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818169A (en) * 1985-05-17 1989-04-04 Schram Richard R Automated wafer inspection system
JP2717492B2 (ja) * 1993-04-21 1998-02-18 澁谷工業株式会社 ボンディングツール平行度測定機構
JP3005786B2 (ja) * 1993-07-26 2000-02-07 株式会社新川 チップボンデイング方法及び装置
JP3276537B2 (ja) * 1995-06-21 2002-04-22 東レエンジニアリング株式会社 チップボンディング装置およびそれにおけるキャリブレーション方法
JP3305923B2 (ja) * 1995-08-21 2002-07-24 株式会社東芝 半導体製造装置および半導体製造方法
US6166386A (en) * 1997-06-02 2000-12-26 Canon Kabushiki Kaisha Micro-processing method using a probe
US6150832A (en) * 1998-03-27 2000-11-21 Solid State Measurements, Inc. Noncontact capacitance measuring device
JP3328878B2 (ja) * 1998-10-26 2002-09-30 澁谷工業株式会社 ボンディング装置
JP2001217596A (ja) * 1999-03-15 2001-08-10 Toray Eng Co Ltd チップ実装装置におけるアライメント方法
US6564115B1 (en) * 2000-02-01 2003-05-13 Texas Instruments Incorporated Combined system, method and apparatus for wire bonding and testing
WO2001091258A1 (fr) * 2000-05-22 2001-11-29 Toray Engineering Co., Ltd. Procede de montage de puce
JP4937482B2 (ja) * 2000-05-22 2012-05-23 東レエンジニアリング株式会社 チップ実装装置およびその装置におけるアライメント方法
JP3487264B2 (ja) * 2000-07-06 2004-01-13 松下電器産業株式会社 電子部品のボンディング装置
JP4544755B2 (ja) * 2001-01-17 2010-09-15 パナソニック株式会社 ボンディングヘッド及び部品装着装置
US6579149B2 (en) * 2001-02-06 2003-06-17 International Business Machines Corporation Support and alignment device for enabling chemical mechanical polishing rinse and film measurements
US6851096B2 (en) * 2001-08-22 2005-02-01 Solid State Measurements, Inc. Method and apparatus for testing semiconductor wafers
JP3813088B2 (ja) * 2001-12-28 2006-08-23 株式会社新川 ボンディング装置
JP3788351B2 (ja) * 2002-01-21 2006-06-21 松下電器産業株式会社 電子部品のボンディング装置および電子部品のボンディングツール
JP3966217B2 (ja) * 2003-04-23 2007-08-29 松下電器産業株式会社 ボンディング装置およびボンディングツール
US7246430B2 (en) * 2003-06-03 2007-07-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electronic component mounting apparatus and electronic component mounting method
JP4265461B2 (ja) * 2003-06-03 2009-05-20 パナソニック株式会社 電子部品装着装置
DE10338809B4 (de) * 2003-08-21 2008-05-21 Hesse & Knipps Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Justage von Bondkopfelementen
KR101280166B1 (ko) * 2004-11-25 2013-06-28 가부시키가이샤 니콘 이동체 시스템, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법
US20060208033A1 (en) * 2005-03-21 2006-09-21 Welter Curtis L Apparatus and method for connecting coated wires
JP4560682B2 (ja) * 2005-04-28 2010-10-13 澁谷工業株式会社 導電性ボール搭載装置
JP4669371B2 (ja) * 2005-10-12 2011-04-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置
US7303111B2 (en) * 2005-10-14 2007-12-04 Asm Technology Singapore Pte. Ltd. Lightweight bondhead assembly
US7635014B2 (en) * 2005-11-11 2009-12-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for pressure bonding and method for manufacturing semiconductor device
US8840953B2 (en) * 2005-11-30 2014-09-23 Musashi Engineering, Inc. Method of adjusting nozzle clearance of liquid application apparatus, and liquid application apparatus
JP2007173801A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Unaxis Internatl Trading Ltd フリップチップを基板に取り付ける方法
WO2007080779A1 (ja) * 2006-01-12 2007-07-19 Nikon Corporation 物体搬送装置、露光装置、物体温調装置、物体搬送方法、及びマイクロデバイスの製造方法
JP4816194B2 (ja) * 2006-03-29 2011-11-16 パナソニック株式会社 電子部品実装システムおよび電子部品搭載装置ならびに電子部品実装方法
JP2007309682A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Renesas Technology Corp 伝送回路、接続用シート、プローブシート、プローブカード、半導体検査装置、および半導体装置の製造方法
TWI309444B (en) * 2006-05-23 2009-05-01 Advanced Semiconductor Eng Die pick-up apparatus
JP2007335527A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法
TWI574304B (zh) * 2006-09-01 2017-03-11 尼康股份有限公司 Mobile body driving method and moving body driving system, pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus, component manufacturing method, and correcting method
JP5025200B2 (ja) * 2006-09-19 2012-09-12 株式会社ディスコ 研削加工時の厚さ測定方法
JP5278311B2 (ja) * 2007-03-28 2013-09-04 富士通株式会社 超音波接合装置及び超音波接合方法
KR20090019568A (ko) * 2007-08-21 2009-02-25 삼성전자주식회사 다이 본더와 이를 이용한 다이 본딩 방법
US9776274B2 (en) * 2007-10-26 2017-10-03 Ariel Andre Waitzman Automated welding of moulds and stamping tools
JP5167779B2 (ja) * 2007-11-16 2013-03-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
JP4209457B1 (ja) * 2008-02-29 2009-01-14 三菱重工業株式会社 常温接合装置
JP4247299B1 (ja) * 2008-03-31 2009-04-02 株式会社新川 ボンディング装置及びボンディング方法
JP4311582B1 (ja) * 2008-04-07 2009-08-12 株式会社アドウェルズ 共振器の支持装置
JP4946989B2 (ja) * 2008-07-07 2012-06-06 パナソニック株式会社 電子部品ボンディング装置
US8220787B2 (en) * 2008-09-19 2012-07-17 Panasonic Corporation Part mounting device
JP5315076B2 (ja) * 2009-02-06 2013-10-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子線の影響を考慮した半導体検査方法及び装置
JP4760940B2 (ja) * 2009-03-25 2011-08-31 パナソニック株式会社 電子部品実装装置
US8970820B2 (en) * 2009-05-20 2015-03-03 Nikon Corporation Object exchange method, exposure method, carrier system, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP5732631B2 (ja) * 2009-09-18 2015-06-10 ボンドテック株式会社 接合装置および接合方法
DE102009053575B4 (de) * 2009-11-06 2016-06-30 Ekra Automatisierungssysteme Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bedrucken eines Substrats, insbesondere einer Leiterplatte, mit einer Druckpaste
US8256103B2 (en) * 2010-03-05 2012-09-04 Asm Assembly Automation Ltd Actuator for maintaining alignment of die detachment tools
JP4808283B1 (ja) * 2010-06-30 2011-11-02 株式会社新川 電子部品実装装置及び電子部品実装方法
JP5612963B2 (ja) * 2010-08-20 2014-10-22 新光電気工業株式会社 電子部品実装装置および電子部品実装方法
JP5533480B2 (ja) * 2010-09-15 2014-06-25 富士通株式会社 電子部品の実装装置及び実装方法
JP5387540B2 (ja) * 2010-10-27 2014-01-15 パナソニック株式会社 電子部品実装用装置および電子部品実装用の作業実行方法
TWM410333U (en) * 2011-01-18 2011-08-21 Xintec Inc Loading device
JP5815961B2 (ja) * 2011-03-18 2015-11-17 川崎重工業株式会社 摩擦攪拌点接合装置および摩擦攪拌点接合方法
JP5912293B2 (ja) * 2011-05-24 2016-04-27 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP2013043418A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Panasonic Corp スクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法
CH705802B1 (de) * 2011-11-25 2016-04-15 Esec Ag Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips.
JP6152248B2 (ja) * 2012-04-19 2017-06-21 ファスフォードテクノロジ株式会社 ペースト塗布装置及びペースト塗布方法並びにダイボンダ
CN104303278B (zh) * 2012-05-23 2017-05-17 松下知识产权经营株式会社 接合辅助剂及其制造方法
CN104364888B (zh) * 2012-05-28 2017-02-22 株式会社日立国际电气 基板处理装置、温度计测系统、处理装置的温度计测方法、输送装置以及记录介质
JP2014007328A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Shibuya Kogyo Co Ltd ボンディング装置
JP5806185B2 (ja) * 2012-09-07 2015-11-10 東京エレクトロン株式会社 剥離システム
KR102007042B1 (ko) * 2012-09-19 2019-08-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 박리 장치
JP5870000B2 (ja) * 2012-09-19 2016-02-24 東京エレクトロン株式会社 剥離装置、剥離システムおよび剥離方法
US9391042B2 (en) * 2012-12-14 2016-07-12 Apple Inc. Micro device transfer system with pivot mount
CH707378A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-30 Besi Switzerland Ag Thermokompressionsverfahren und Vorrichtung für die Montage von Halbleiterchips auf einem Substrat.
JP5701465B2 (ja) * 2012-12-21 2015-04-15 株式会社新川 フリップチップボンダ及びボンディングステージの平坦度並びに変形量補正方法
US10153185B2 (en) * 2013-03-14 2018-12-11 Applied Materials, Inc. Substrate temperature measurement in multi-zone heater
CH707934B1 (de) * 2013-04-19 2017-04-28 Besi Switzerland Ag Verfahren zum Montieren von elektronischen oder optischen Bauelementen auf einem Substrat.
JP6217902B2 (ja) * 2013-05-31 2017-10-25 澁谷工業株式会社 ボンディング装置
JP6142290B2 (ja) * 2013-10-01 2017-06-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スクリーン印刷機、部品実装ライン及びスクリーン印刷方法
US9136243B2 (en) * 2013-12-03 2015-09-15 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Systems and methods for determining and adjusting a level of parallelism related to bonding of semiconductor elements
US9165902B2 (en) * 2013-12-17 2015-10-20 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Methods of operating bonding machines for bonding semiconductor elements, and bonding machines
JP6211955B2 (ja) * 2014-03-07 2017-10-11 東芝メモリ株式会社 半導体製造装置及び半導体製造方法
JP6328513B2 (ja) * 2014-07-28 2018-05-23 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012623A (ja) 1998-06-25 2000-01-14 Sharp Corp ボンディング装置及びボンディング方法
JP2001308597A (ja) * 2000-04-25 2001-11-02 Toray Eng Co Ltd チップ実装装置およびチップ実装装置における平行度調整方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150064704A (ko) 2015-06-11
CN104701198A (zh) 2015-06-10
US9136243B2 (en) 2015-09-15
US9425163B2 (en) 2016-08-23
US20150380380A1 (en) 2015-12-31
CN104701198B (zh) 2018-12-11
US20150155254A1 (en) 2015-06-04
TWI619184B (zh) 2018-03-21
TW201523755A (zh) 2015-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102336343B1 (ko) 반도체 소자의 본딩에 관한 평행도를 결정하고 조정하기 위한 시스템과 방법
TWI648799B (zh) 用於接合半導體元件的接合機的操作方法及接合機
US9120169B2 (en) Method for device packaging
US8664562B2 (en) Systems and methods for forming apertures in microfeature workpieces
US11295996B2 (en) Systems and methods for bonding semiconductor elements
KR20160137426A (ko) 열압착 본더, 열압착 본더의 작동 방법, 및 열압착 본딩에서 측방향 힘 측정을 사용하는 수평 교정 모션
US11515285B2 (en) Methods of optimizing clamping of a semiconductor element against a support structure on a wire bonding machine, and related methods
JP5437221B2 (ja) ボンディング装置
JP6316340B2 (ja) ボンディング装置、ボンディング方法及びボンディング制御プログラム
CN110071058B (zh) 键合机用键合工具、半导体元件键合用键合机及相关方法
US10784130B2 (en) Bonding apparatus
US20230335532A1 (en) Methods of determining a height, and a height profile, of a wire loop on a wire bonding machine
JP5753805B2 (ja) 実装装置およびその制御方法
KR20240015650A (ko) 전자 부품 본딩 머신, 및 이러한 머신 상의 거리를 측정하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant