KR102336344B1 - 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법 및 본딩 기계 - Google Patents

반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법 및 본딩 기계 Download PDF

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매튜 비. 와서맨
마이클 피. 슈미트-레인지
토마스 제이. 콜로시모
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쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드
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Abstract

반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법이 제공된다. 본 방법은 (a) 모델 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하는 단계; (b) 측정된 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하는 단계; 및 (c) 다음 본딩 공정 중에 z-축 조정 프로파일을 사용하여 z-축 운동 시스템으로 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법 및 본딩 기계{METHODS OF OPERATING BONDING MACHINES FOR BONDING SEMICONDUCTOR ELEMENTS, AND BONDING MACHINES}
본 출원은 2013년 12월 17일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/916,912 호의 이익을 주장하는 바이며, 이 가특허 출원의 내용은 여기서 참조로 관련되어 있다.
본 발명은 반도체 패키지의 형성에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 개선된 방법에 관한 것이다.
반도체 패키징 산업의 어떤 면에서는, 반도체 요소가 본딩 위치에 본딩된다. 예컨대, 통상적인 다이 부착(다이 본딩으로도 알려져 있음)이 사용되는 경우, 반도체 다이가 기판(예컨대, 리드프레임(leadframe), 적층형 다이에 있는 다른 다이, 스페이서 등)의 본딩 위치에 본딩된다. 진보된 패키징이 사용되는 경우, 반도체 요소(예컨대, 노출된(bare) 반도체 다이, 패키징된 반도체 다이 등)는 기판(예컨대, 리드프레임, PCB, 캐리어, 반도체 웨이퍼, BGA 기판 등)의 본딩 위치에 본딩되고, 전도성 구조(예컨대, 전도성 범프(bump), 접촉 패드, 땜납 범프, 전도성 필라(pillar), 구리 필라 등)는 반도체 요소와 본딩 위치 사이에 전기적 상호 연결을 제공한다.
많은 사용 경우에(예컨대, 반도체 요소의 열압축 본딩), 땜납 재료가 전도성 구조에 포함된다. 그러한 많은 공정에서, 본딩되는 반도체 요소에 열이 가해진다(예컨대, 본딩 도구를 지탱하는 본딩 헤드 어셈블리에 있는 가열기를 통해). 열은 또한, 지지 구조체를 통해 기판(반도체 요소를 수용하도록 되어 있음)에 가해질 수 있다. 열이 주기적으로 가해짐으로써(예컨대, 본딩 헤드 어셈블리에 있는 가열기를 통해) 그리고 시간에 따른 시스템에 대한 변화를 통해, 본딩 헤드 어셈블리의 팽창과 수축이 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있다.
따라서, 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 개선된 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따르면, 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법이 제공된다. 이 방법은 (a) 모델 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하는 단계; (b) 측정된 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 다음 본딩 공정 중에 상기 z-축 조정 프로파일을 사용하여 z-축 운동 시스템으로 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법이 제공된다. 이 방법은 (a) 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 측정된 온도 값을 사용해 z-축 조정량을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 결정된 z-축 조정량에 근거하여 본딩 공정 중에 z-축 운동 시스템을 사용하여 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따르면, 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계가 제공된다. 이 본딩 기계는, 반도체 요소를 기판에 본딩시키기 위한 본딩 도구를 포함하는 본딩 헤드 어셈블리; 상기 기판을 지지하기 위한 지지 구조체; 모델 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하기 위해 본딩 헤드 어셈블리와 관련하여 사용되는 보정부; 및 측정된 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하기 위한 컴퓨터를 포함한다. 예컨대, 그러한 본딩 기계는 특히 열압축 본딩 기계(예컨대, 플립 칩 열압축 본딩기)일 수 있다. 그러한 기계에서, 본딩 도구는 반도체 요소(예컨대, 반도체 다이, 인터포저(interposer) 등)를 기판에 배치하고, 예컨대 배치되어 있는 반도체 요소 상의 땜납 범프를 용융시키고 재고화시켜 땜납 본딩부를 형성하여 그 반도체 요소를 상기 기판에 본딩시키게 된다.
이하의 상세한 설명을 첨부 도면과 관련하여 읽으면 본 발명을 가장 잘 이해할 수 있을 것이다. 통상적인 관례에 따라 도면의 여러 부분은 척도에 맞게 그려져 있지 않다는 것을 강조해 두고자 한다. 이와는 반대로, 여러 부분의 치수는 명확성을 위해 임의적으로 확대 또는 축소되어 있다. 도면에는 다음과 같은 도가 포함되어 있다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 여러 예시적인 실시 형태를 설명하는데 유용한 본딩 기계의 요소를 도시하는 블럭 측면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 본딩 작업과 관련하여 하강되는 본딩 도구를 도시하는 블럭 측면도이다.
도 2b ∼ 2d는 본 발명의 여러 예시적인 실시 형태를 설명하고 도시하는데 유용한, 기판에 본딩된 여러 반도체 요소를 도시하는 블럭 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 본딩 기계의 오버헤드 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른, 본딩 공정 중에 일어나는 본딩 헤드 어셈블리의 일 부분의 z-축 위치 변화와, 본딩 공정 중의 z-축 조정량 사이의 상호 관계를 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 여러 예시적인 실시 형태를 설명하는데 유용한 본딩 기계의 요소를 도시하는 블럭 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 다른 방법을 도시하는 흐름도이다.
여기서 사용되는 용어 "반도체 요소"는, 반도체 칩 또는 다이를 포함하는(또는 후반 단계에서 포함하도록 되어 있는) 임의의 구조체를 말하는 것이다. 예시적인 반도체 요소는 특히 노출된 반도체 다이, 기판(예컨대, 리드프레임, PCB, 캐리어, 반도체 칩, 반도체 웨이퍼, BGA 기판, 반도체 요소 등)상에 있는 반도체 다이, 패키징된 반도체 장치, 플립 칩 반도체 장치, 기판에 내장되어 있는 다이, 및 반도체 다이 적층체를 포함한다. 또한, 반도체 요소는 반도체 패키지(예컨대, 적층형 다이 구성체에 본딩되는 스페이서, 기판 등)에 본딩되거나 아니면 그에 포함되도록 되어 있는 요소를 포함할 수 있다.
여기서 사용되는 용어 "기판"은, 반도체 요소가 본딩될 수 있는(예컨대, 열압축 본딩되거나, 초음파 본딩되거나, 열음파 본딩되거나 또는 다이 본딩될 수 있는) 임의의 구조체를 말하는 것이다. 예시적인 기판은 예컨대 리드프레임, PCB, 캐리어, 반도체 칩, 반도체 웨이퍼, BGA 기판, 반도체 요소 등을 포함한다.
당업자라면 이해하는 바와 같이, 본딩 기계는 다른 운동 시스템 구조를 갖는다. 본 출원에서, 특정의 본딩 기계 운동 시스템 구조가 설명되며, 어떤 요소는 어떤 운동 축을 갖는데, 하지만 본 발명은 그러나 구조에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 보다 구체적으로, 예시적인 운동 시스템 구조(도 3에서와 같은)는 (1) x-축 방향을 따라 움직일 수 있는 지지 구조체 및 (2) y-축 방향 및 z-축 방향을 따라 그리고 세타(θ) 축을 중심으로 움직일 수 있는 본딩 헤드 어셈블리(본딩 도구를 지탱함)를 포함한다. 마찬가지로, 이러한 구조는 사실상 예시적이고 본 발명은 다른 구조에도 적용될 수 있음이 명백하다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 형태에 따르면, 국소 리플로(reflow) 땜납 반도체 요소 부착 공정이 제공된다. 이 공정에서, 본딩 도구는 반도체 요소(예컨대, 다이, 인터포저 등)를 기판(예컨대, 반도체 칩, 반도체 웨이퍼, 다른 기판 등)에 배치하고, 배치되어 있는 반도체 요소 상의 땜납 범프를 용융시키고 재고화시켜 그 반도체 요소를 상기 기판에 본딩시키게 된다. 일 전형적인 공정에서, 본딩 도구는 본딩 공정의 전체 가열 및 냉각 사이클 중에 반도체 요소와 접촉하게 되며, 땜납 본딩 중에 그리고 땜납 고화시에 최종 본딩 높이가 본딩 헤드 어셈블리의 최저 위치로 결정될 수 있다. 최종 땜납 본딩부의 높이를 제어하는 것이 공정 제어의 주된 목표이다. 땜납 범프에 포함되어 있는 땜납 재료는 본딩 공정 중에 연화/용융되기 때문에, 공정은 본딩 힘에 의해 바람직하게 제어되지 않는다. 일반적으로 z-축을 따른 위치 피드백을 사용하는 서보 위치 제어에 의한 본딩 헤드의 위치 제어가 바람직한 것으로 생각된다(예컨대, z-축 인코더에 의해 z-축 위치가 제공되는 경우에). 본딩 헤드 어셈블리의 빠른 가열 및 냉각으로 인해 본딩 헤드 어셈블리, z-축 요소 및 본딩 스테이지의 열적 성장(및 수축)이 일어나기 때문에, 그러한 위치 제어 공정은 더욱 어렵게 된다. 결과적으로, 통상적인 시스템에서는, 위치 결정 정확도에 크게 영향을 주는 본딩 도구 z-축 위치의 실제 변화가 흔히 나타나게 된다.
본 발명에 따르면, 본딩 헤드 어셈블리 구조가 가열 및 냉각으로 인해 성장 및 수축하고 있을 때에도 본딩 도구가 서보 위치 제어 하에서 실질적으로 정확한 높이에 유지되도록 하는 목적으로, 열적 성장(및 수축)을 보상하는 다양한 예시적인 방법이 제공된다. 예시적인 방법은 (a) 본딩 헤드 어셈블리의 열적 사이클 중에 야기되는 성장이 학습되는 피보정 개방 루프 공정(이 학습되는 열적 성장(및 수축)은 본딩 사이클의 위치 모드 중에 지령된 z-축 위치에 대한 오프셋으로서 이용된다), (b) 다수의 개별적인 온도 센서가 제공되고 저장되어 있는 데이터(예컨대, 온도 측정치와 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 열적 성장(및 수축) 및/또는 z-축 위치 조정량을 서로 관련시키는 데이터)와 관련하여 사용되어 본딩 헤드 어셈블리 구조의 열적 성장(및 수축)을 실시간으로 보상하는 폐쇄 루프 온도 보상 공정, 및 (c) 상기 (a) 및 (b)의 요소를 본딩한 복합적인 방안을 포함한다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 형태와 관련하여, 실제/다음 본딩 공정 중에 적절한 z-축 위치 조정량을 결정하는데 사용되는 데이터를 얻기 위해 모델 본딩 공정(들)이 행해질 수 있다. 그러한 일 모델 본딩 공정 중에, z-축을 따른 본딩 헤드 어셈블리 성장(및 수축)은, 본딩 헤드 어셈블리의 하측 표면(예컨대, 본딩 도구의 하측 표면)을 표면(예컨대, 본딩 장소 영역에 있는 "더미(dummy)" 장치, 보정부의 표면 등)에 접하게 배치한 다음에 일정한 힘을 가하여 측정될 수 있다. 그리고 현재 본딩 공정 프로그램의 실제 온도 사이클이 적용된다. z-축 인코더를 사용하여 본딩 헤드 어셈블리의 정미(net) 성장이 측정된다(예컨대, 여기서는 ZREF 라고 하는 본딩 헤드 어셈블리의 기준점을 사용하여). 이 측정된 성장(및 수축)은 동일한 공정 파라미터(예컨대, 동일한 온도 사이클)를 갖는 실제/다음 본딩 공정 중에 일어나게 될 성장(및 수축)에 근사할 것이다.
다른 예시적인 모델 본딩 공정에 따르면, z-축을 따른 본딩 헤드 어셈블리 성장(및 수축)은, 본딩 헤드 어셈블리의 기준점(예컨대, z-축 인코더 기준점)의 z-축 위치를 실질적으로 일정하게 유지시켜 "공중에서"(예컨대, 위에서 언급한 더미 장치와 같은 표면에 접하지 않고) 측정될 수 있다. 본딩 헤드 어셈블리의 하측 표면(예컨대, 본딩 도구의 하측 표면)은 표면(예컨대, 본딩 장소 영역에 있는 "더미" 장치, 보정부의 표면 등)에 접하지 않고 오히려 공중에 있으므로, 본딩 헤드 어셈블리의 하측 표면은 자유롭게 성장(및 수축)할 수 있다. 본딩 헤드 어셈블리의 하측 표면이 공중에 있는 상태에서, 현재 본딩 공정 프로그램의 실제 온도 사이클(또는 다른 바람직한 온도 사이클)이 적용된다. 그리고 나서, 예컨대 변위 센서(예컨대, 용량성 변위 센서, 간섭측정 변위 센서, 삼각측량 기반 변위 센서, 공초점 변위 센서, 광학적 변위 센서 등)를 사용하여 하측 표면의 z-축 성장(또는 수축)을 검출/측정할 수 있다. 그러한 예시적인 변위 센서(274)가 도 3에 나타나 있다. 이 측정된 성장(및 수축)은 동일한 공정 파라미터(예컨대, 동일한 온도 사이클)를 갖는 실제/다음 본딩 공정 중에 일어나게 될 성장(및 수축)에 근사할 것이다.
물론, 본 발명에 따라 적절한 z-축 위치 조정량을 결정하는데 사용되는 데이터를 얻기 위해 추가적인 모델 본딩 공정(여기서 설명한 것에 추가하여)을 고려할 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1a는 본딩 헤드 어셈블리(100a) 및 이 본딩 헤드 어셈블리(100a)를 움직이기 위해 사용되는 모터(102)를 도시한다. 본딩 헤드 어셈블리(100a)는 상측 본딩 헤드(104), 하측 본딩 헤드(106), 가열기(108) 및 본딩 도구(110)를 포함한다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 가열기(108) 및 본딩 도구(110)는 단일 요소(즉, 피가열 본딩 도구)로서 제공될 수 있다. z-축 위치(ZREF)가 예컨대 상측 본딩 헤드(104)에 위치되어 있으며, 본딩 헤드 z-축 위치 검출기(예컨대, z-축 인코더(미도시))에 의해 모니터링되는 z-축 위치를 나타낸다. 물론, 도 1a는 단지 일 예시적인 본딩 헤드 구성을 도시하는 것이고, 많은 대안적인 구성을 생각할 수 있다. 도 1b는 그러한 일 대안적인 구성을 도시한다. 도 1b는 본딩 헤드 어셈블리(100b) 및 이 본딩 헤드 어셈블리(100b)를 움직이기 위해 사용되는 모터(102)를 도시한다. 본딩 헤드 어셈블리(100b)는 상측 본딩 헤드(104)(위치(ZREF)가 표시되어 있음), 하측 본딩 헤드("1"-106a), 하중계(load cell; 112), 하측 본딩 헤드("2"-106b), 가열기(108) 및 본딩 도구(110)를 포함한다. 하중계(112)는 예컨대 본딩 헤드 어셈블리(100b)에 의해 가해지는 하향력 또는 상향력(예컨대, 압축 또는 인장)(예컨대, 모터(102)에 의해 가해지는 하향력)을 측정하기 위한 힘 센서일 수 있다.
도 2a는 본딩 기계(250)(예컨대, 열압축 플립 칩 본딩 기계)의 일 부분을 도시하는데, 그 본딩 기계는 본딩 스테이지(252)(예컨대, 셔틀, 피가열 셔틀, 열 블럭, 앤빌(anvil) 등) 및 본딩 스테이지(252)에 의해 지지되는 지지 구조체(254)를 포함한다(지지 구조체(254) 및 본딩 스테이지(252)는 단일의 요소로 통합될 수 있다). 기판(256)이 지지 구조체(254)에 의해 지지되며 복수의 본딩 위치(256a)를 포함한다. 하측 전도성 구조체(258a, 258b)(예컨대, 전도성 트레이스(trace), 전도성 패드(pad) 등)가 기판(256) 상에 제공되어 있다. 본딩 기계(250)는 반도체 요소(260)를 지탱하는 본딩 도구(110)(예컨대, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)에 의해 지탱됨 - 도 1a 및 1b 참조)를 또한 포함한다. 상측 전도성 구조체(262a, 262b)(예컨대, 구리 필라(pillar)와 같은 전도성 필라로, 필라부(264a, 264b) 및 땜납 접촉부(266a, 266b)를 포함하고 있는 것으로 나타나 있음)가 반도체 요소(260) 상에 제공되어 있다. 상측 전도성 구조체(262a, 262b)가 하측 전도성 구조체(258a, 258b)와 접촉하도록(도 2b 참조) 본딩 도구(110)가 하강 된다. 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 본딩 공정(예컨대, 열압축 본딩 공정)을 통해 땜납 접촉부(266a, 266b)가 용융되며, 그리고 땜납 계면(266a1, 266b1)으로서 재고화되어, 상측 전도성 구조체(262a, 262b)와 하측 전도성 구조체(258a, 258b) 사이에 영구적인 전도성 연결이 이루어지게 된다. 도 2a 및 2b는 단지 두 쌍의 전도성 구조체(쌍(264a, 258a) 및 쌍(264b, 258b))만 도시하고 있지만, 이는 물론 설명을 쉽게 하기 위한 단순화된 예이다. 실제로는, 어떤 수의 전도성 구조체 쌍도 제공될 수 있는 것이다(예컨대, 수 십개의 전도성 구조체 쌍, 수백 개의 전도성 구조체 쌍 등).
도 2b는 또한 반도체 요소(260)의 하측 표면과 기판(256)의 상측 표면 사이의 간격(G바람직한)을 도시한다. 이 간격(G바람직한)은 허용 공차 내에 있어야 하는 것이 중요함을 이해할 것인데, 즉 상기 간격이 너무 작거나 너무 크면, 땜납 접촉부(266a, 266b)에 있는 땜납 재료가 바람직한 전도성 상호 연결부를 제공하는 기능을 하지 못할 것이다. 도 2b에서, G바람직한은 허용 공차 내에 있는 것으로 나타나 있으며(그래서 "바람직하다"), 그리하여 땜납 계면(266a1, 266b1)에서 고화된 땜납 재료의 바람직한 간격이 얻어진다. 고화된 땜납 재료의 간격은 G땜납1로 나타나 있다.
발생할 수 있는 일 문제는, 본딩 공정이 시작된 후에(본딩 헤드 어셈블리가 z-축을 따른 바람직한 본딩 위치에 있을 때), 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)가 팽창하면, 반도체 요소(260)의 하측 표면과 기판(256)의 상측 표면 사이의 간격이 허용 공차 내에 있지 않는 높이까지 본딩 도구(110)가 하강될 수 있다는 것이다. 이러한 상황이 도 2c에 나타나 있는데, 여기서, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 요소의 팽창 때문에 상기 간격은 G작음 으로 나타나 있다 (도 2c에서, 간격(G땜납2)이 너무 작기 때문에 각각의 땜납 계면(266a2, 266b2)은 바람직하지 않게 변형된 상태로 나타나 있다). 본 발명에 따르면, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)는 이 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 요소의 팽창/수축을 보상하기 위해 필요에 따라 본딩 공정 중에 움직일 수 있다.
도 2d에서, 본딩 사이클 중에 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 팽창과 수축 후에 간격(즉, G바람직한)을 바람직한 공차 내에 유지시키기 위해 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)가 상승되고 있는 것으로 나타나 있다. 이 실시예에는, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)가 G땜납1 - G땜납2 와 같은 양으로 상승되고 있는(예컨대, 화살표 참조) 상황의 순간이 나타나 있는데, 그 차는 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)가 z-축을 따라 하방으로 팽창된 양과 대략 같다. 결과적으로 생긴 땜납 계면(266a3, 266b3)은 도 2b에 나타나 있는 G땜납1 와 실질적으로 같은 간격(G땜납3)을 갖게 된다. 도 2d는 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)가 어느 순간에 상승되고 있는 것을 나타내지만, 그 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 위치를 조정하는 공정은 본딩 공정 중에 많은 운동을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
도 3은 본딩 기계(250)의 오버헤드 블럭도이다. 도 2a ∼ 2d에서와 같이, 도 3은 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b) 및 지지 구조체(254)에 의해 지지되는 기판(256)을 도시한다. 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 예시적인 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)는 y-축 운동 경로, z-축 운동 경로(도 2a ∼ 2d에 도시되어 있는 경로)를 따라 또한 θ 축을 중심으로 움직이게 된다. 예시적인 지지 구조체(254)는 x-축 운동 경로를 따라(예컨대, 본딩 스테이지(252)(도 3에는 미도시)의 운동을 통해) 움직일 수 있는 것으로 나타나 있다. 도 3은 또한 지지 구조체(254)의 좌우측에 있는 추가적인 기판(256)을 도시하는데, 이 기판은 입출력 인덱싱 시스템(미도시)을 나타내기 위한 것이다. 이들 시스템은, 기판 공급부(예컨대, 입력 카세트)로부터 기판을 얻고, 그 기판을 기판 공급부로부터 지지 구조체로 이동시키며, 그리고 기판에 대한 반도체 요소의 본딩이 완료된 후에는 새로 본딩된 기판을 출력 공급부(예컨대, 출력 카세트)로 이동시키도록 되어 있다. 도 3은 또한 컴퓨터 시스템(270) 및 보정부(268)를 도시한다. 변위 센서(274)가 또한 도시되어 있다. 위에 제공되어 있는 바와 같이, 본 발명의 어떤 예시적인 실시 형태에서, 변위 센서는 예컨대 공중에서 본딩 헤드의 z-축 성장을 측정하는데 사용된다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 상기 보정부(268)는 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 하측 표면(예컨대, 본딩 도구의 하측 표면)이 접해 위치되는 표면을 포함할 수 있다. 그러나, 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 높이 측정치 특성이 "공중에서" 측정되는 본 발명의 실시 형태에서, 보정부(268)(또는 다른 보정부)는 변위 센서(예컨대, 변위 센서(274))를 포함할 수 있다. 물론, 그리고 여기서 설명하는 바와 같이, 그러한 어떤 보정부도 지지 구조체에(예컨대, 본딩 헤드 어셈블리가 접근할 수 있는 기계의 어떤 위치에도) 위치되거나 그로부터 떨어져 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리의 가열 및 냉각으로 인한 팽창/수축을 보상하기 위해 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치가 본딩 공정 중에 조정된다(예컨대, 전술한 바와 같은 모터(102)와 같은 z-축 모터를 사용하여). 본 발명의 어떤 실시 형태에 따르면, 실제 본딩 공정(예컨대, 도 5 참조) 중에 본딩 헤드의 z-위치를 어떻게 조정할지를 결정하기 위해 모델 본딩 공정이 수행된다. 이 모델 본딩 공정은 실제 본딩 장소(예컨대, 본딩 도구(110)와 같은 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 일 요소가 기판(256), 지지 구조체(254), 본딩 스테이지(252) 또는 본딩 장소에 위치해 있는 일부 다른 요소와 접촉하는 곳)에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 별도의 보정부(예컨대, 보정부(268))를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 도 3에서, 보정부(268)는 지지 구조체(254) 및/또는 본딩 스테이지(252)(보이지 않지만, 도 2a ∼ 2d에 나타나 있는 바와 같이 지지 구조체(254)의 아래에 위치됨)에 인접한 위치에 있는 것으로 나타나 있으며(그리고 실제로 그에 직간접적으로 연결되어 있음), 그래서 지지 구조체(254)가 움직이면 보정부(268)도 움직이게 된다. 물론, 보정부(268)는 이 위치에 있을 필요는 없고(또한 지지 구조체(254)와 함께 움직일 필요도 없음), 원한다면 본딩 기계(250)의 어떤 위치에도 배치될 수 있다.
도 4는 2개의 그래프를 도시한다. 상측 그래프(곡선(400a))는 본딩 공정 중에 설계 z-축 위치(Z설계)로부터의 z-축 위치 편차를 도시한다. 즉, 본딩 공정과 관련하여, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)는 본딩이 행해질 z-축 위치(Z설계)로 하강된다. 도 4의 각 그래프(즉, 곡선(400a, 400b))에서, Z설계로의 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 하강은 점선으로 나타나 있고(시간 0의 좌측), 여기서 본딩 도구(110)의 하측 표면과 기판(256) 사이의 접촉은 "접촉"이라고 표시되어 있는 시간 "0"에서 일어난다. 그런 다음, 본딩 공정(이 실시예에서는 약 2초간 지속됨) 중에, 가열에 의해 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 요소가 팽창되며, 그래서 상측 그래프(곡선(400a))에 나타나 있는 바와 같이 ZREF(본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)에 있어서 모니터링되는 부분)가 변하게 된다. 보상이 없다면, Z설계로부터의 이러한 위치 변화(본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 요소의 팽창으로 인해 일어남)로 인해, 땜납 재료(예컨대, 도 2b에서 땜납 계면(266a1, 266b1) 참조)가 허용불가능한 수준으로 변형될 수 있다(예컨대, 도 2c에서 땜납 계면(266a2, 266b2) 참조). 도 4의 하측 그래프(곡선(400b))에 나타나 있는 바와 같이 보상이 제공된다. 즉, 하측 그래프에 나타나 있는 바와 같이 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)가 움직이게 된다(예컨대, 모터(102)를 사용하여). 실제로, 상측 그래프에 나타나 있는 ZREF의 변하는 위치를 보상하기 위해 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)는 하측 그래프에 따라 움직이게 된다(상승된다). 이러한 동적 보상은 임의의 횟수의 위치 조정(예컨대, 초 당 100회 조정, 초 당 1000회 조정 등)을 통해서 일어날 수 있다. 곡선(400b)에 나타나 있는 위치 조정량은 본 발명의 다양한 방법에서 사용되기 위한 z-축 조정량(또는 z-축 조정 프로파일)(예컨대, 도 5에서 단계 502의 z-축 조정 프로파일, 도 7에서 단계 704의 z-축 조정량)이라고 생각할 수 있다.
도 5 및 7은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 흐름도이다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 상기 흐름도에 포함되어 있는 어떤 단계는 생략될 수 있고, 어떤 추가적인 단계가 추가될 수 있고, 그리고 단계들의 순서는 도시되어 있는 순서에서 변경될 수 있다.
도 5는 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법을 도시한다. 단계 500에서, 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성이 모델 본딩 공정 중에 측정된다. 예컨대, 그 모델 본딩 공정은 본딩 장소 영역에서 행해질 수 있다(예컨대, 본딩 도구(110)의 하측 표면이 기판(기판(256) 또는 다른 "더미(dummy)" 기판 등과 같은)과 접촉한 상태에서 또는 지지 구조체(254)와 직접 접촉한 상태에서 또는 본딩 스테이지(252)와 직접 접촉한 상태에서). 대안적으로, 별도의 보정부(도 3에 나타나 있는 보정부(268)와 같은)가 사용될 수 있는데, 여기서 본딩 도구(110)는 그 보정부의 접촉 영역과 접촉하게 된다. 여하튼, 모델 본딩 공정 중에, 본딩 도구의 하측 표면(예컨대, 정면)은 정지 표면(예컨대, 기판 등)과 접촉하게 되며, 본딩 공정이 모방된다(예컨대, 본딩 헤드 어셈블리 가열기 등을 사용하여 소정의 온도 프로파일을 적용하는 것을 포함해서). 바람직하게는, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)는 이 모델 본딩 공정 중에 일정한 힘으로 유지된다. 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 z-축 높이 측정치(예컨대, 도 1a 및 1b에 나타나 있는 것과 같은 ZREF를 사용함)를 모델 본딩 공정 중에 복수회 찾게 된다. 예컨대, 도 4의 상측 그래프를 참조하면, 시간 0에서 시작하여 곡선(400a)을 따라 z-축 높이 측정치를 찾는다. 이들 z-축 높이 측정치는 다음 실제 본딩 공정 중의 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 팽창과 수축의 추정치이다. 단계 502에서, 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일이 단계 500에 근거하여 결정된다. 도 4에 나타나 있는 실시예를 참조하면, 하측 그래프는, 모델 본딩 공정으로부터 찾아진 z-축 높이 측정치(즉, 도 4의 곡선(400a))에 근거하여 결정되는 z-축 조정 프로파일이라고 생각할 수 있는 곡선(400b)을 도시한다. 단계 504에서, 본딩 공정(단계 500의 모델 본딩 공정과는 다른, 실제 본딩 공정 또는 다음 본딩 공정)이 소정의 판단 기준에 근거하여 개시된다. 예컨대, 이 소정의 판단 기준은, 본딩 도구(110)의 하측 표면과 기판(256) 사이에 접촉이 일어난 것으로 판단하는데 사용되는 판단 기준일 수 있는데, 여기서 그러한 접촉은 본딩 헤드 어셈블리 속도 특성, 본딩 헤드 어셈블리 힘 특성 및 본딩 헤드 어셈블리 위치 중의 적어도 하나를 모니터링하여 예측될 수 있다. 단계 506에서, 본딩 공정 중에, 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치가, 시간에 따른 z-축 조정 프로파일을 사용하여 z-축 운동 시스템으로 조정된다. 예컨대, 도 4의 하측 그래프를 다시 참조하면, 곡선(400b)에 나타나 있는 바와 같이 본딩 사이클은 대략 2 초이다. 이 2초의 본딩 사이클 동안에, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)는 일반적으로 곡선(400b)을 따라 복수회(예컨대, 수백회) 움직이게 될 것이다. 곡선(400b)을 따르는 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 이러한 운동을 통해, 간격(G바람직한)(예컨대, 도 2d 참조)이 실질적으로 동일한 수준으로(또는 적어도 허용 공차 내에서) 유지된다. 선택적인 단계 508에서, 본딩 공정 중에, 가해지고 있는 본딩 힘이 소정의 본딩 힘 프로파일을 초과하는지의 여부를 판단하게 된다. 즉, 본딩 도구(110)의 하측 표면이 땜납 재료(예컨대, 도 2a에 나타나 있는 땜납 재료(266a, 266b))를 바람직하지 않게 변형시키는 것을 방지하기 위한 추가적인 수준으로서, 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 본딩 힘은 예컨대 하중계(112)(예컨대, 도 1b 및 6b에 나타나 있는 것)을 사용하여 확인된다(예컨대, 본딩 공정 중에 연속적으로). 이렇게 측정된 본딩 힘은 소정의 본딩 힘 프로파일(단일 크기의 힘 또는 시간에 따른 힘 프로파일일 수 있음)과 비교된다. 측정된 본딩 힘이 소정의 본딩 힘 프로파일을 초과하지 않으면, 상기 공정은 본딩이 단계 510에서 완료될 때까지 계속된다. 측정된 본딩 힘이 소정의 본딩 힘 프로파일을 초과하면, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 z-축 위치가 추가로 조정된다(예컨대, 상승됨). 이 추가 조정의 크기(또는 프로파일)는 컴퓨터 시스템(270)(예컨대, 도 3 참조)에 의해 상기 측정된 실제 힘을 메모리에 저장되어 있는 데이터와 관련시켜 결정될 수 있다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 형태에 따르면, 본딩 헤드 어셈블리의 상이한 위치에서 실제 온도 값을 알기 위해 온도 센서를 사용할 수 있다. 알아낸 그러한 온도 값을 사용해 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하여, 본딩 공정 중의 그 본딩 헤드 어셈블리의 팽창/수축을 보상할 수 있다. 보다 구체적으로, 본딩 기계는 데이터(예컨대, 본딩 기계의 메모리에 저장되어 있거나 아니면 본딩 기계가 접근할 수 있는 데이터)에 접근할 수 있다. 이 데이터는 온도 값과 z-축 조정량 사이의 관계를 포함한다. 즉, 주어진 시간에, 온도 센서를 사용하여 온도 값을 알아내고, 컴퓨터 시스템(예컨대, 도 3에 나타나 있는 컴퓨터 시스템(270))이 그 온도 값을 사용하여, 상기 저장된 데이터에의 접근을 통해 적절한 z-축 조정량을 결정할 수 있다. 도 6a 및 6b는 앞에서 도시한 그리고 도 1a 및 1b와 관련하여 설명한 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)를 도시한다. 온도 센서(예컨대, 열전대 또는 다른 센서)는 각 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 여러 위치에 결합된다(직간접적으로). 온도 센서 리드(272a)가 본딩 헤드 어셈블리(100a)의 여러 위치에서 온도 센서로부터 온도 데이터를 가져오게 되며, 온도 센서 리드(272b)는 본딩 헤드 어셈블리(100b)의 여러 위치에서 온도 센서로부터 온도 데이터를 가져오게 된다. 물론, 각 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 다른 또는 추가적인 위치에서 다른 또는 추가적인 온도 센서가 사용될 수 있다(예컨대, 적외선 센서 등과 같은 비접촉식 온도 센서).
도 7은 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 방법을 도시한다. 단계 700에서, 본딩 공정은 소정의 판단 기준에 근거하여 개시된다. 예컨대, 이 소정의 판단 기준은, 본딩 도구(110)의 하측 표면과 기판(256) 사이에 접촉이 일어난 것으로 판단하는데 사용되는 판단 기준일 수 있으며, 그러한 접촉은 본딩 헤드 어셈블리 속도 특성, 본딩 헤드 어셈블리 힘 특성 및 본딩 헤드 어셈블리 위치 중의 적어도 하나를 모니터링하여 예측될 수 있다. 단계 702에서, 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 위치에서 온도 값이 측정된다. 예컨대, 도 6a 및 6b는 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 복수의 위치에서 온도 값을 알기 위한 온도 센서 리드(272a, 272b)를 도시한다. 단계 704에서는, 단계 702에서 측정된 온도 값을 사용하여 z-축 조정량이 결정된다. 도 4에 나타나 있는 실시예를 참조하면, 하측 그래프는, 컴퓨터(270)가 접근할 수 있는 데이터(예컨대, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 여러 위치에서의 여러 온도 측정치와 z-축 위치 조정량을 서로 관련시키는 데이터로, 이 데이터는 전술한 바와 같은 모델 본딩 공정을 사용하여 생성될 수 있음)와 관련하여 온도 측정치에 근거하여 결정되는 z-축 조정 프로파일이라고 생각할 수 있는 곡선(400b)을 도시한다. 단계 706에서, 본딩 공정 중에, 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치가, 단계 704에서 결정된 z-축 조정량에 근거하여 z-축 운동 시스템을 사용해 조정된다. 단계 708에서는, 본딩 공정 중에 단계 702 ∼ 706가 복수의 시간 간격으로 반복되며, 그리하여, 반복되는 단계 704에서 결정되는 것과 같은 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치가 z-축 운동 시스템을 사용해 반복적으로 조정된다. 예컨대, 도 4의 하측 그래프를 다시 참조하면, 곡선(400b)에 나타나 있는 바와 같이 본딩 사이클은 대략 2 초이다. 이 2초의 본딩 사이클 동안에, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)는 일반적으로 곡선(400b)을 따라 복수회(예컨대, 수백 회) 움직이게 될 것이다. 이 운동은 반복되는 단계 706(단계 708에 의해 반복됨)의 조정이라고 생각할 수 있다. 곡선(400b)을 따르는 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 이러한 운동을 통해, 간격(G바람직한)(예컨대, 도 2d 참조)이 실질적으로 동일한 수준으로(또는 적어도 허용 공차 내에서) 유지된다.
단계 710에서, 본딩 공정 중에(예컨대, 단계 700 ∼ 708 와 일치할 수 있는 주어진 시간 간격으로 원하는 경우 본딩 공정 중 언제 든지), 가해지고 있는 본딩 힘이 소정의 본딩 힘 프로파일을 초과하는지의 여부를 판단하게 된다. 즉, 본딩 도구(110)의 하측 표면이 땜납 재료(예컨대, 도 2a에 나타나 있는 땜납 재료(266a, 266b))를 바람직하지 않게 변형시키는 것을 방지하기 위한 추가적인 수준으로서, 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 본딩 힘은 예컨대 하중계(112)(예컨대, 도 1b 및 6b에 나타나 있는 것)을 사용하여 확인된다(예컨대, 본딩 공정 중에 연속적으로). 이렇게 측정된 본딩 힘은 소정의 본딩 힘 프로파일(단일 크기의 힘 또는 시간에 따른 힘 프로파일일 수 있음)과 비교된다. 측정된 본딩 힘이 소정의 본딩 힘 프로파일을 초과하지 않으면, 상기 공정은 본딩이 단계 712에서 완료될 때까지 계속된다. 측정된 본딩 힘이 소정의 본딩 힘 프로파일을 초과하면, 본딩 헤드 어셈블리(100a, 100b)의 z-축 위치가 추가로 조정된다(예컨대, 상승됨). 이 추가 조정의 크기(또는 프로파일)는 컴퓨터 시스템(270)(예컨대, 도 3 참조)에 의해 상기 측정된 실제 힘을 메모리에 저장되어 있는 데이터와 관련시켜 결정될 수 있다.
당업자라면 도 7은 복합적인 방안(예컨대, 도 5 및 7의 기술을 이용하는)을 또한 나타낼 수 있음을 알 것이다. 즉, 단계 700에서 본딩 공정이 개시될 때, 예컨대 여기서 설명한 바와 같은(예컨대, 도 5 와 관련하여 전술한 바와 같은) 모델 본딩 공정을 수행하여 초기 z-축 조정 프로파일을 이용할 수 있다. 그런 다음, 단계 702에서 온도 값을 측정한 후에, 단계 704에서 추가 z-축 조정량이 결정된다(즉, 본딩 공정을 시작하는데 이용되는 의도한 초기 z-축 조정 프로파일과 비교되는 것과 같은 추가 조정량). 그리고, 단계 702 ∼ 706가 반복될 때(즉, 단계 708에서), 초기 z-축 조정 프로파일로부터 추가 조정량 및/또는 편차가 만들어질 수 있다.
여기서 설명한 여러 공정(예컨대, 도 5 및 7과 관련하여 설명한 공정)은 어떤 원하는 간격으로도 수행될 수 있다. 물론, 여기서 언급한 방법의 어떤 양태는 일반적으로 모든 본딩 사이클 중에 수행된다(예컨대, 도 5의 단계 506 및 도 7의 단계 706에서 언급된 것과 같은 z-축 위치의 조정). 그러나, 본 발명의 어떤 양태는 바람직하게 다시 수행될 수 있다(예컨대, 정확도 등을 보장하기 위해). 예컨대, 도 5에 대해 전술한 바와 같은 모델 본딩 공정 및 대응하는 z-축 조정 프로파일의 발생(즉, 도 5의 단계 500 및 502)은 어떤 원하는 간격으로도 반복될 수 있다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시 형태에 따르면, z-축 조정 프로파일의 재보정이 바람직할 수 있다. 즉, 검출된 어떤 공정 특성의 결과, (예컨대, 기계 소프트웨어 및 구조(architecture)로 구성되는 바와 같이 자동적으로) z-축 조정 프로파일의 재보정이 일어날 수 있다. 예컨대, 가해지는 본딩 힘이 소정의 한계치를 초과하거나 소정의 공차를 넘어 소정의 프로파일로부터 변하면(이는 예컨대 도 5의 단계 508 중에서 판단되거나, 도 7의 단계 710 중에서 판단되거나, 또는 임의의 본딩 힘 측정치 등을 통해 판단됨), z-축 조정 프로파일의 재보정이 일어날 수 있다. z-축 조정 프로파일의 재보정을 일으킬 수 있는 다른 예시적인 공정 특성은 온도 측정치이다(예컨대, 주어진 본딩 헤드 위치에서 측정되며 소정의 한계치를 초과하는 온도, 소정의 공차를 넘어 소정의 온도 프로파일로부터 변하는 하나 이상의 본딩 헤드 위치의 온도 프로파일 등). 물론, 다른 공정 특성도 재보정을 일으킬 수 있다. 재보정이 바람직한 것으로 판단되면(예컨대, 임의의 원하는 공정 특성(들)을 사용해서), 예컨대 본 발명과 관련하여 여기서 설명한 기술(예컨대, 도 5 및 7에 나타나 있는 것과 같은) 또는 다른 바람직한 기술을 사용하여 재보정을 수행할 수 있다.
여기서 특정 실시 형태를 참조하여 본 발명을 도시하고 설명했지만, 본 발명은 나타나 있는 상세 내용에 한정되는 것이 아니다. 오히려, 본 발명에서 벗어남이 없이 청구 범위의 균등 범위 내에서 구체적인 사항에 있어 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
100a 본딩 헤드 어셈블리 104 상측 본딩 헤드
106 하측 본딩 헤드 108 가열기
110 본딩 도구

Claims (33)

  1. 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 본딩 기계 작동 방법으로서,
    (a) 모델 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하는 단계;
    (b) 측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하는 단계;
    (c) 상기 z-축 조정 프로파일을 사용하는 상기 다음 본딩 공정 중에 z-축 운동 시스템으로 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계; 및
    (d) 소정의 판단 기준을 검출하여 상기 다음 본딩 공정을 개시하는 단계를 포함하고,
    상기 소정의 판단 기준은 본딩 헤드 어셈블리 속도 특성, 본딩 헤드 어셈블리 힘 특성 및 본딩 헤드 어셈블리 위치 중 적어도 하나를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본딩 헤드 어셈블리는 상기 단계(a)의 모델 본딩 공정 중에 일정한 힘 모드로 작동하는 본딩 기계 작동 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(a)에서 측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성은 복수의 z-축 높이 값을 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 z-축 높이 값은 상기 단계(a)에서 z-축 인코더(encoder)를 사용하여 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 측정하여 측정되는 본딩 기계 작동 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 z-축 높이 값은 상기 단계(a)에서 변위 센서를 사용하여 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 측정하여 측정되는 본딩 기계 작동 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    소정의 힘 한계치에 도달했는지를 판단하기 위하여, 상기 다음 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 본딩 힘을 검출하는 단계를 더 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 소정의 힘 한계치가 만족되는 보상을 하기 위하여, 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치는 상기 z-축 운동 시스템으로 더 조정되는 본딩 기계 작동 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 z-축 조정 프로파일은 상기 z-축 운동 시스템을 사용해 만들어지는 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 z-축 조정량을 포함하며, 각각의 z-축 조정량은 다음 본딩 공정 중에 각각의 시간 값과 관련되는 본딩 기계 작동 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 요소는 상기 다음 본딩 공정 중에 기판에 본딩되고, 반도체 요소와 기판 사이에 전기적 상호 연결부가 제공되며, 상기 전기적 상호 연결부는 땜납 재료를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  12. 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 본딩 기계 작동 방법으로서,
    (a) 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 측정된 온도 값을 사용해 z-축 조정량을 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 단계(b)에서 결정된 z-축 조정량에 근거하여, z-축 운동 시스템을 사용하여 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계를 포함하고,
    본딩 사이클 중에 측정된 온도 값에 근거하여 z-축 위치가 반복적으로 조정되도록 상기 단계(a) ∼ (c) 각각은 본딩 사이클 중에 복수회 반복되는 본딩 기계 작동 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 단계(b)는, z-축 조정량을 결정하기 위하여 상기 단계(a)에서 측정된 온도 값을 본딩 기계에 의해 접근할 수 있는 데이터에 관련시키는 단계를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    소정의 판단 기준을 검출하여 본딩 공정을 개시하는 단계를 더 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 소정의 판단 기준은 본딩 헤드 어셈블리 속도 특성, 본딩 헤드 어셈블리 힘 특성 및 본딩 헤드 어셈블리 위치 중 적어도 하나를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  17. 청구항 12에 있어서,
    소정의 힘 한계치에 도달했는지를 판단하기 위하여, 상기 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 본딩 힘을 검출하는 단계를 더 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 소정의 힘 한계치가 만족되는 보상을 하기 위하여, 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치는 상기 z-축 운동 시스템으로 더 조정되는 본딩 기계 작동 방법.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 반도체 요소는 본딩 공정 중에 기판에 본딩되고, 반도체 요소와 기판 사이에 전기적 상호 연결부가 제공되며, 상기 전기적 상호 연결부는 땜납 재료를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  20. 반도체 요소를 본딩하기 위한 반도체 요소 본딩 기계로서,
    반도체 요소를 기판에 본딩시키기 위한 본딩 도구를 포함하는 본딩 헤드 어셈블리;
    상기 기판을 지지하기 위한 지지 구조체;
    모델 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하기 위해 상기 본딩 헤드 어셈블리와 연결되어 사용되는 보정부; 및
    측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하기 위한 컴퓨터를 포함하고,
    상기 보정부는 상기 지지 구조체에 연결되어 있고 적어도 하나의 운동 축을 따라 상기 지지 구조체와 함께 움직이는 반도체 요소 본딩 기계.
  21. 삭제
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 보정부는 모델 본딩 공정 중에 상기 본딩 도구에 의해 접촉하도록 구성되는 접촉 표면을 포함하는 반도체 요소 본딩 기계.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 위치에 부착되는 복수의 온도 센서를 더 포함하는 반도체 요소 본딩 기계.
  24. 청구항 20에 있어서,
    상기 본딩 헤드 어셈블리는, 상기 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 하향력을 측정하기 위한 힘 센서를 포함하는 반도체 요소 본딩 기계.
  25. 청구항 20에 있어서,
    상기 보정부와 연결되어 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하기 위한 변위 센서를 더 포함하는 반도체 요소 본딩 기계.
  26. 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 본딩 기계 작동 방법으로서,
    (a) 모델 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하는 단계;
    (b) 측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하는 단계;
    (c) 상기 z-축 조정 프로파일을 사용하는 상기 다음 본딩 공정 중에 z-축 운동 시스템으로 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계; 및
    (d) 소정의 힘 한계치에 도달했는지를 판단하기 위하여, 상기 다음 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 본딩 힘을 검출하는 단계를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  27. 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 본딩 기계 작동 방법으로서,
    (a) 모델 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하는 단계;
    (b) 측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 z-축 조정 프로파일을 사용하는 상기 다음 본딩 공정 중에 z-축 운동 시스템으로 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 z-축 조정 프로파일은 상기 z-축 운동 시스템을 사용해 만들어지는 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 z-축 조정량을 포함하며, 각각의 z-축 조정량은 다음 본딩 공정 중에 각각의 시간 값과 관련되는 본딩 기계 작동 방법.
  28. 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 본딩 기계 작동 방법으로서,
    (a) 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 측정된 온도 값을 사용해 z-축 조정량을 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 단계(b)에서 결정된 z-축 조정량에 근거하여, z-축 운동 시스템을 사용하여 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 단계(b)는, z-축 조정량을 결정하기 위하여 상기 단계(a)에서 측정된 온도 값을 본딩 기계에 의해 접근할 수 있는 데이터에 관련시키는 단계를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  29. 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 본딩 기계 작동 방법으로서,
    (a) 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 측정된 온도 값을 사용해 z-축 조정량을 결정하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)에서 결정된 z-축 조정량에 근거하여, z-축 운동 시스템을 사용하여 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계; 및
    (d) 소정의 힘 한계치에 도달했는지를 판단하기 위하여, 상기 본딩 공정 중에 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 본딩 힘을 검출하는 단계를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  30. 반도체 요소를 본딩하기 위한 본딩 기계를 작동하는 본딩 기계 작동 방법으로서,
    (a) 본딩 헤드 어셈블리의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 측정된 온도 값을 사용해 z-축 조정량을 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 단계(b)에서 결정된 z-축 조정량에 근거하여, z-축 운동 시스템을 사용하여 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 z-축 위치를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 반도체 요소는 본딩 공정 중에 기판에 본딩되고, 반도체 요소와 기판 사이에 전기적 상호 연결부가 제공되며, 상기 전기적 상호 연결부는 땜납 재료를 포함하는 본딩 기계 작동 방법.
  31. 반도체 요소를 본딩하기 위한 반도체 요소 본딩 기계로서,
    반도체 요소를 기판에 본딩시키기 위한 본딩 도구를 포함하는 본딩 헤드 어셈블리;
    상기 기판을 지지하기 위한 지지 구조체;
    모델 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하기 위해 상기 본딩 헤드 어셈블리와 연결되어 사용되는 보정부; 및
    측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하기 위한 컴퓨터를 포함하고,
    상기 보정부는 모델 본딩 공정 중에 상기 본딩 도구에 의해 접촉하도록 구성되는 접촉 표면을 포함하는 반도체 요소 본딩 기계.
  32. 반도체 요소를 본딩하기 위한 반도체 요소 본딩 기계로서,
    반도체 요소를 기판에 본딩시키기 위한 본딩 도구를 포함하는 본딩 헤드 어셈블리;
    상기 기판을 지지하기 위한 지지 구조체;
    모델 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하기 위해 상기 본딩 헤드 어셈블리와 연결되어 사용되는 보정부; 및
    측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하기 위한 컴퓨터를 포함하고,
    상기 본딩 헤드 어셈블리는, 상기 본딩 헤드 어셈블리에 의해 가해지는 하향력을 측정하기 위한 힘 센서를 포함하는 반도체 요소 본딩 기계.
  33. 반도체 요소를 본딩하기 위한 반도체 요소 본딩 기계로서,
    반도체 요소를 기판에 본딩시키기 위한 본딩 도구를 포함하는 본딩 헤드 어셈블리;
    상기 기판을 지지하기 위한 지지 구조체;
    모델 본딩 공정 중에 상기 본딩 헤드 어셈블리의 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하기 위해 상기 본딩 헤드 어셈블리와 연결되어 사용되는 보정부; 및
    측정된 상기 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성에 근거하여 다음 본딩 공정을 위한 z-축 조정 프로파일을 결정하기 위한 컴퓨터를 포함하고,
    상기 보정부와 연결되어 시간 종속 z-축 높이 측정치 특성을 측정하기 위한 변위 센서를 더 포함하는 반도체 요소 본딩 기계.
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