KR102425309B1 - 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더 - Google Patents

본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더 Download PDF

Info

Publication number
KR102425309B1
KR102425309B1 KR1020160132112A KR20160132112A KR102425309B1 KR 102425309 B1 KR102425309 B1 KR 102425309B1 KR 1020160132112 A KR1020160132112 A KR 1020160132112A KR 20160132112 A KR20160132112 A KR 20160132112A KR 102425309 B1 KR102425309 B1 KR 102425309B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
correction
bonding head
stage
bonding
collet
Prior art date
Application number
KR1020160132112A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180040349A (ko
Inventor
김재철
강길만
조경복
하용대
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160132112A priority Critical patent/KR102425309B1/ko
Priority to US15/463,061 priority patent/US10692833B2/en
Publication of KR20180040349A publication Critical patent/KR20180040349A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102425309B1 publication Critical patent/KR102425309B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52Mounting semiconductor bodies in containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67288Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757Means for aligning
    • H01L2224/75753Means for optical alignment, e.g. sensors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/758Means for moving parts
    • H01L2224/75821Upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head
    • H01L2224/75822Rotational mechanism
    • H01L2224/75823Pivoting mechanism
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/759Means for monitoring the connection process
    • H01L2224/7592Load or pressure adjusting means, e.g. sensors

Abstract

칩 본더의 평행도 보정 장치는 감지 유닛 및 보정 유닛을 포함할 수 있다. 상기 감지 유닛은 반도체 칩을 패키지 기판에 본딩하기 위한 본딩 헤드와, 상기 패키지 기판이 안치된 스테이지 사이의 평행도를 본딩 공정 중에 감지할 수 있다. 상기 보정 유닛은 상기 감지 유닛에 의해 감지된 상기 평행도에 따라 상기 본딩 헤드 및/또는 상기 스테이지를 상기 본딩 공정 중에 보정할 수 있다. 감지 유닛과 보정 유닛의 동작들은 본딩 공정 중에도 실시간으로 수행되므로, 평행도 보정을 위한 본딩 공정 시간의 지연이 방지됨과 아울러 본딩 불량율도 낮출 수 있다.

Description

본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더{APPARATUS FOR CORRECTING A PARALLEISM BETWEEN A BONDING HEAD AND A STAGE AND CHIP BONDDER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 패키지 기판이 안치된 스테이지와, 패키지 기판에 반도체 칩을 본딩하는 본딩 헤드 사이의 평행도를 보정하는 장치, 및 이러한 보정 장치를 포함하는 칩 본더에 관한 것이다.
일반적으로, 칩 본더는 스테이지 및 본딩 헤드를 포함할 수 있다. 패키지 기판은 스테이지의 상부면에 배치될 수 있다. 본딩 헤드는 반도체 칩을 스테이지 상의 패키지 기판에 본딩할 수 있다. 반도체 칩을 패키지 기판에 정확하게 본딩하기 위해서는, 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도를 정밀하게 유지시킬 것이 요구될 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 반도체 칩을 패키지 기판에 본딩한 이후, 반도체 칩의 모서리들의 높이를 측정하여, 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도를 확인할 수 있다. 평행도가 이상인 것으로 확인되면, 감압지를 이용해서 본딩 헤드의 오류를 측정할 수 있다.
그러나, 감압지로는 평행도를 정밀하게 계측할 수 없을 것이다. 특히, 본딩 공정이 완료된 이후에만 평행도를 확인할 수가 있으므로, 본딩 불량율이 높아지고 본딩 공정 시간이 지연될 수 있다.
본 발명은 본딩 공정 중에도 실시간으로 평행도를 정밀하게 계측하여 평행도를 보정할 수 있는 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 보정 장치를 포함하는 칩 본더도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 칩 본더의 평행도 보정 장치는 감지 유닛 및 보정 유닛을 포함할 수 있다. 상기 감지 유닛은 반도체 칩을 패키지 기판에 본딩하기 위한 본딩 헤드와, 상기 패키지 기판이 안치된 스테이지 사이의 평행도를 본딩 공정 중에 감지할 수 있다. 상기 보정 유닛은 상기 감지 유닛에 의해 감지된 상기 평행도에 따라 상기 본딩 헤드 및/또는 상기 스테이지를 상기 본딩 공정 중에 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 칩 본더는 스테이지, 본딩 헤드, 감지 유닛 및 보정 유닛을 포함할 수 있다. 패키지 기판은 상기 스테이지 상에 안치될 수 있다. 상기 본딩 헤드는 상기 스테이지의 상부에 배치되어, 반도체 칩을 상기 패키지 기판에 본딩할 수 있다. 상기 감지 유닛은 상기 본딩 헤드와 상기 스테이지 사이의 평행도를 본딩 공정 중에 감지할 수 있다. 상기 보정 유닛은 상기 감지 유닛에 의해 감지된 상기 평행도에 따라 상기 본딩 헤드 및/또는 상기 스테이지를 상기 본딩 공정 중에 보정할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 감지 유닛이 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도를 본딩 공정 중에 실시간으로 감지하고, 보정 유닛이 감지된 평행도에 따라 본딩 헤드 및/또는 스테이지를 본딩 공정 중에 실시간으로 보정할 수 있다. 따라서, 평행도 보정을 위한 본딩 공정 시간의 지연이 방지됨과 아울러 본딩 불량율도 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본더를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 칩 본더의 감지 유닛으로서의 엔코더를 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 본더의 엔코더를 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 8은 도 1에 도시된 칩 본더의 보정 유닛의 동작들을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 9 내지 도 13은 도 1에 도시된 칩 본더의 체크 유닛의 동작을 나타낸 단면도 및 평면도들이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칩 본더를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 본더를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 칩 본더는 스테이지(110), 본딩 헤드(120), 감지 유닛(130) 및 보정 유닛(140)을 포함할 수 있다.
스테이지(110)는 패키지 기판(S)을 지지할 수 있다. 패키지 기판(S)은 스테이지(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 패키지 기판(S)은 스테이지(110)의 상부면에 진공, 기구적 장치 등을 이용해서 고정될 수 있다.
본딩 헤드(120)는 스테이지(110)의 상부에 배치될 수 있다. 본딩 헤드(120)는 본딩 축(122) 및 콜렛(124)을 포함할 수 있다. 본딩 축(122)은 승강 기구에 의해서 승강될 수 있다. 콜렛(124)은 반도체 칩(C)을 파지할 수 있다.
감지 유닛(130)은 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도를 감지할 수 있다. 특히, 감지 유닛(130)은 본딩 공정 중에 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도를 본딩 공정 중에 실시간으로 감지할 수 있다. 감지 유닛(130)은 본딩 축(122)에 부착될 수 있다.
예를 들어서, 본딩 헤드(120)가 기울어지면, 반도체 칩(C)을 패키지 기판(S)에 가압하는 본딩 헤드(120)에 횡하중이 발생될 수 있다. 감지 유닛(130)은 본딩 헤드(120)에 발생된 횡하중을 감지할 수 있다. 횡하중은 횡방향으로의 본딩 헤드(120)의 변위, 스트레인 변화 등을 야기할 수 있다. 감지 유닛(130)에 의해 감지된 본딩 헤드(120)의 횡하중, 횡변위 또는 스트레인 변화를 근거로 본딩 헤드(120)와 스테이지(110)의 사이의 평행도에 이상이 발생되었음을 확인할 수 있다.
본 실시예에서, 감지 유닛(130)은 하중 센서, 변위 센서 또는 스트레인 센서를 포함할 수 있다. 하중 센서는 본딩 헤드(120)에 인가된 횡하중을 감지할 수 있다. 변위 센서는 본딩 헤드(120)의 횡방향 변위를 감지할 수 있다. 스트레인 센서는 본딩 헤드(120)의 횡방향 스트레인을 감지할 수 있다.
다른 실시예로서, 감지 유닛(130)은 엔코더를 포함할 수도 있다. 엔코더는 본딩 축(122)에 부착되어, 본딩 축(122)의 기울어진 각도를 측정할 수 있다. 엔코더 스케일(133)이 엔코더에 근접하게 배치될 수 있다. 엔코더는 도 2에 도시된 원통형 엔코더(132) 또는 도 3에 도시된 플레이트형 엔코더(134)를 포함할 수 있다.
보정 유닛(140)은 감지 유닛(130)에 의해 감지된 평행도에 따라 본딩 헤드(120) 및/또는 스테이지(110)를 보정할 수 있다. 감지 유닛(130)에 의해서 평행도 이상이 발생된 것으로 확인되면, 보정 유닛(140)은 본딩 헤드(120) 및/또는 스테이지(110)의 위치를 본딩 공정 중에 조정하여, 본딩 헤드(120)와 스테이지(110)를 평행하게 배치시킬 수 있다. 특히, 보정 유닛(140)은 본딩 공정 중에 본딩 헤드(120) 및/또는 스테이지(110)를 보정할 수 있다.
보정 유닛(140)은 제 1 보정 블럭(142), 제 2 보정 블럭(144), 진공 인가부(146) 및 승강 구동부(148)를 포함할 수 있다. 제 1 보정 블럭(142)은 본딩 축(122)의 하단에 설치될 수 있다. 제 2 보정 블럭(144)은 콜렛(124)의 상부면에 설치될 수 있다. 제 2 보정 블럭(144)은 제 1 보정 블럭(142)에 선택적으로 연결될 수 있다. 특히, 제 2 보정 블럭(144)은 제 1 보정 블럭(142)에 대해서 상대적 이동이 가능할 수 있다. 예를 들어서, 제 1 보정 블럭(142)이 고정된 하우징 내부에 제 2 보정 블럭(144)이 상하로 유동이 가능하게 수용될 수 있다.
진공 인가부(146)는 제 1 보정 블럭(142)과 제 2 보정 블럭(144) 사이로 진공을 선택적으로 인가할 수 있다. 승강 구동부(148)는 스테이지(110)를 상승시켜서, 제 2 보정 블럭(144)을 제 1 보정 블럭(142)에 접촉시킬 수 있다.
제 1 보정 블럭(142)은 제 1 보정 곡면(143)을 가질 수 있다. 제 1 보정 곡면(143)은 제 1 보정 블럭(142)의 하부면에 형성될 수 있다. 제 1 보정 곡면(143)은 제 1 보정 블럭(142)의 하부면에 위를 향해 형성된 대략 반구 형상의 홈에 의해 정의될 수 있다. 즉, 제 1 보정 곡면(143)은 반구 형상의 홈의 상부면일 수 있다.
제 2 보정 블럭(144)은 제 2 보정 곡면(145)을 가질 수 있다. 제 2 보정 곡면(1145)은 제 2 보정 블럭(144)의 상부면에 위를 향해 돌출된 대략 반구 형상을 돌출부에 의해 정의될 수 있다. 즉, 제 2 보정 곡면(145)은 반구 형상의 돌출부의 상부면일 수 있다. 제 2 보정 곡면(145)은 제 1 보정 곡면(143)의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 가질 수 있다. 따라서, 제 1 보정 곡면(143)을 정의하는 홈은 제 2 보정 곡면(145)을 정의하는 돌출부와 실질적으로 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다.
도 4 내지 도 8은 도 1에 도시된 칩 본더의 보정 유닛의 동작들을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 감지 유닛(130)에 의해서 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도에 이상이 발생된 것으로 확인되면, 본딩 헤드(120)는 스테이지(110)의 가장자리 상부로 이동될 수 있다. 본딩 공정 중이므로, 패키지 기판(S)이 스테이지(110)의 상부면에 배치되어 있을 수 있다. 따라서, 본딩 헤드(120)는 패키지 기판(S)이 존재하지 않는 스테이지(110)의 가장자리 상부로 이동될 수 있다. 즉, 보정 유닛(140)의 동작은 본딩 공정 중에 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 진공 인가부(146)로부터 제 1 및 제 2 보정 곡면(143, 145)들 사이로 공급되는 진공을 차단할 수 있다. 제 2 보정 블럭(144)은 제 1 보정 블럭(142)으로부터 분리될 수 있다.
도 6을 참조하면, 승강 구동부(148)가 스테이지(110)를 상승시킬 수 있다. 콜렛(124)은 상승된 스테이지(110)의 상부면에 맞대어질 수 있다. 제 2 보정 블럭(144)이 제 1 보정 블럭(142)으로부터 분리된 상태이므로, 제 2 보정 블럭(144)에 연결된 콜렛(124)의 움직임은 제한되지 않을 수 있다. 따라서, 기울어진 콜렛(124)이 수평하게 배치된 스테이지(110)의 상부면에 맞대어지는 것에 의해서, 콜렛(124)도 수평하게 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 승강 구동부(148)가 제 2 보정 블럭(144)을 더 상승시켜서, 제 2 보정 곡면(145)이 제 1 보정 곡면(143)과 맞대어질 수 있다. 진공 인가부(146)가 제 1 및 제 2 보정 곡면(143, 145)들 사이로 진공을 인가하여, 제 1 및 제 2 보정 블럭(142, 144)들을 견고하게 연결시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 승강 구동부(148)가 스테이지(110)를 원위치로 하강시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 보정 블럭(142, 144)들은 진공에 의해 서로 연결되어 있고, 콜렛(124)은 스테이지(110)와 평행을 이루고 있다.
한편, 평행도 이상은 콜렛(124)의 하부면에 묻은 이물질 및/또는 스테이지(110)의 상부면에 묻은 이물질에 의해 야기될 수도 있다. 이물질 확인을 위해서, 보정 유닛(140)은 제 1 카메라(150) 및 제 2 카메라(152)를 더 포함할 수 있다.
제 1 카메라(150)는 콜렛(124)의 하부면을 촬영할 수 있다. 제 1 카메라(150)에 의해 촬영된 콜렛(124)의 하부면 사진을 통해서 이물질이 콜렛(124)의 하부면에 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 이물질 존재가 확인되면, 콜렛(124)을 세정하여 이물질을 제거할 수 있다.
제 2 카메라(152)는 스테이지(110)의 상부면을 촬영할 수 있다. 제 2 카메라(152)에 의해 촬영된 스테이지(110)의 상부면 사진을 통해서 이물질이 스테이지(110)의 상부면에 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 이물질 존재가 확인되면, 스테이지(110)를 세정하여 이물질을 제거할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 칩 본더는 체크 유닛(160)을 더 포함할 수 있다. 체크 유닛(160)은 보정 유닛(140)에 의해 보정된 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도를 최종적으로 체크할 수 있다.
체크 유닛(160)은 스테이지(110)의 측부에 배치된 하중 센서(162)를 포함할 수 있다. 하중 센서(162)는 브래킷(164)에 의해 스테이지(110)에 연결될 수 있다. 다른 실시예로서, 하중 센서(162)는 스테이지(110)와 별도로 배치될 수도 있다.
보정된 본딩 헤드(120)의 하부면, 즉 콜렛(124)의 하부면 중 적어도 2개소 각각이 하중 센서(162)에 누를 수 있다. 본 실시예에서는, 콜렛(124)의 하부면 모서리 4개소들 각각이 하중 센서(162)를 누를 수 있다. 하중 센서(162)에 의해 측정된 본딩 헤드(120)의 하부면 4개소들의 압력들이 실질적으로 동일하거나 또는 압력 차이가 허용 범위 이내라면, 본딩 헤드(120)가 스테이지(110)와 평행을 이루고 있음을 확인할 수 있다. 반면에, 하중 센서(162)에 의해 측정된 본딩 헤드(120)의 하부면 4개소들의 압력 차이가 허용 범위를 벗어나면, 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도에 이상이 있음을 확인할 수 있다.
도 9 내지 도 13은 도 1에 도시된 칩 본더의 체크 유닛의 동작을 나타낸 단면도 및 평면도들이다.
도 9를 참조하면, 보정된 본딩 헤드(120)가 스테이지(110)를 벗어나서 하중 센서(162)의 상부에 배치될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본딩 축(122)이 하강하여, 콜렛(124)의 우측 상부 모서리가 하중 센서(162)를 누를 수 있다.
도 11을 참조하면, 본딩 축(122)이 하강하여, 콜렛(124)의 좌측 상부 모서리가 하중 센서(162)를 누를 수 있다.
도 12를 참조하면, 본딩 축(122)이 하강하여, 콜렛(124)의 좌측 하부 모서리가 하중 센서(162)를 누를 수 있다.
도 13을 참조하면, 본딩 축(122)이 하강하여, 콜렛(124)의 우측 하부 모서리가 하중 센서(162)를 누를 수 있다.
하중 센서(162)가 측정한 4개의 압력들 차이가 상기된 허용 범위 이내이면, 콜렛(124)과 스테이지(110)가 서로 평행을 이루고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 보정 유닛(140)에 의해서 콜렛(124)의 위치가 정확하게 보정되었음을 확인할 수 있다.
반면에, 하중 센서(162)가 측정한 4개의 압력들 차이가 상기된 허용 범위를 벗어나면, 콜렛(124)과 스테이지(110)가 서로 평행을 이루지 못하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 보정 유닛(140)에 의해서 콜렛(124)의 위치가 정확하게 보정되지 않았음을 확인할 수 있다. 이러한 경우, 보정 유닛(140)이 전술된 동작들을 수행하여 콜렛(124)을 다시 보정할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도에 이상이 발생되면, 평행도를 즉각적으로 보정할 수 있다. 즉, 본딩 장비의 가동을 중단시키지 않고, 본딩 장비를 가동시킨 상태에서 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도를 보정할 수 있다. 그러므로, 비정상의 본딩 헤드(120) 및/또는 스테이지(110)를 이용해서 본딩 공정을 수행하는 것에 기인하는 본딩 불량율의 상승을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칩 본더를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 칩 본더는 감지 유닛을 제외하고는 도 1에 도시된 칩 본더의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 실시예의 감지 유닛(170)은 스테이지(110)의 측부에 배치된 로드 셀(load cell)(172)을 포함할 수 있다. 로드 셀(162)은 브래킷(174)에 의해 스테이지(110)에 연결될 수 있다. 다른 실시예로서, 로드 셀(162)은 스테이지(110)와 별도로 배치될 수도 있다.
본딩 헤드(120)가 로드 셀(172)의 상부로 이동할 수 있다. 본딩 헤드(120)가 로드 셀(172)을 누를 수 있다. 로드 셀(172)은 본딩 헤드(120)가 누르는 로드를 측정하여, 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도를 감지할 수 있다.
예를 들어서, 본딩 헤드(120)가 기울어지면, 본딩 헤드(120)는 설정된 하중보다 낮은 하중으로 로드 셀(172)을 누를 것이다. 로드 셀(172)은 측정된 하중을 설정된 하중과 비교하여, 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도를 감지할 수 있다.
본딩 헤드(120)가 로드 셀(172)을 누르는 동작은 본딩 공정 중에 수시로 수행될 수 있다. 따라서, 로드 셀(172)을 이용해서 본딩 헤드(120)와 스테이지(110) 사이의 평행도를 감지하는 것도 본딩 공정 중에 이루어질 수 있다.
상기된 본 실시예들에 따르면, 감지 유닛이 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도를 감지하고, 보정 유닛이 감지된 평행도에 따라 본딩 헤드 및/또는 스테이지를 보정할 수 있다. 특히, 감지 유닛과 보정 유닛의 동작들은 본딩 공정 중에도 실시간으로 수행될 수 있으므로, 평행도 보정을 위한 본딩 공정 시간의 지연이 방지됨과 아울러 본딩 불량율도 낮출 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 스테이지 120 ; 본딩 헤드
122 ; 본딩 축 124 ; 콜렛
130 ; 감지 유닛 132 ; 원통형 엔코더
133 ; 엔코더 스케일 134 ; 플레이트형 엔코더
140 ; 보정 유닛 142 ; 제 1 보정 블럭
143 ; 제 1 보정 곡면 144 ; 제 2 보정 블럭
145 ; 제 2 보정 곡면 146 ; 진공 인가부
148 ; 승강 구동부 150 ; 제 1 카메라
152 ; 제 2 카메라 160 ; 체크 유닛
162 ; 하중 센서 164 ; 브래킷
170 ; 감지 유닛 172 ; 로드 셀
174 ; 브래킷

Claims (10)

  1. 본딩 축을 가져서 반도체 칩을 패키지 기판에 본딩하는 본딩 헤드;
    상기 본딩 헤드에 부착된 콜렛;
    상기 패키지 기판이 안치되는 스테이지;
    상기 콜렛과 상기 스테이지 사이의 평행도를 본딩 공정 중에 감지하는 감지 유닛; 및
    상기 감지 유닛에 의해 감지된 상기 평행도에 따라 상기 콜렛 또는 상기 스테이지를 상기 본딩 공정 중에 보정하는 제 1 및 제 2 보정 블럭들을 포함하고, 상기 제 1 보정 블럭은 상기 본딩 축에 배치되고 제 1 보정 곡면을 가지며, 상기 제 2 보정 블럭은 상기 콜렛에 배치되어 상기 제 1 보정 블럭에 선택적으로 연결되며 상기 제 1 보정 곡면과 접촉하는 제 1 보정 곡면을 갖는 보정 유닛을 포함하고,
    상기 콜렛과 상기 스테이지가 평행하지 않으면, 상기 제 2 보정 블럭은 상기 콜렛과 함께 상기 제 1 보정 블럭으로부터 분리되어 상기 패키지 기판 상에 배치되고, 이어서 상기 제 2 보정 블럭은 상기 콜렛과 함께 상기 스테이지로부터 제거되도록 상기 제 1 보정 블럭에 재부착되는 칩 본더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 유닛은 상기 본딩 헤드에 부착되어 상기 본딩 헤드에 인가된 횡하중을 감지하는 하중 센서를 포함하는 칩 본더.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 유닛은 상기 본딩 헤드에 부착되어 상기 본딩 헤드의 횡변위를 감지하는 변위 센서를 포함하는 칩 본더.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 유닛은 상기 본딩 헤드에 부착되어 상기 본딩 헤드의 횡방향 스트레인(strain)을 감지하는 스트레인 센서를 포함하는 칩 본더.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 유닛은 상기 본딩 헤드에 부착되어 상기 본딩 헤드의 기울어진 각도를 감지하는 엔코더를 포함하는 칩 본더.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 유닛은 상기 본딩 헤드의 하부에 배치되어 상기 본딩 헤드의 가압력을 감지하는 로드 셀(load cell)을 포함하는 칩 본더.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 콜렛은 상기 제 1 보정 블럭에 연결되어 상기 반도체 칩을 파지하고, 상기 제 2 보정 블럭의 상기 제 2 보정 곡면은 상기 제 1 보정 블럭의 상기 제 1 보정 곡면에 치합된 칩 본더.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 보정 유닛은
    상기 제 2 보정 블럭을 상기 제 1 보정 블럭을 향해서 상승시켜서, 상기 제 2 보정 곡면을 상기 제 1 보정 곡면과 접촉시키는 승강 구동부;
    상기 제 1 보정 곡면과 상기 제 2 보정 곡면 사이로 진공을 인가하는 진공 인가부; 및
    상기 본딩 헤드 및/또는 상기 스테이지를 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 더 포함하는 칩 본더.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지의 측부에 배치되어, 상기 본딩 헤드의 하부면의 적어도 2개소로부터 인가되는 하중을 측정하여 상기 보정 유닛에 의해 보정된 상기 콜렛과 상기 스테이지 사이의 상기 평행도를 체크하기 위한 하중 센서를 포함하는 칩 본더.
  10. 삭제
KR1020160132112A 2016-10-12 2016-10-12 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더 KR102425309B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160132112A KR102425309B1 (ko) 2016-10-12 2016-10-12 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더
US15/463,061 US10692833B2 (en) 2016-10-12 2017-03-20 Apparatus for correcting a parallelism between a bonding head and a stage, and a chip bonder including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160132112A KR102425309B1 (ko) 2016-10-12 2016-10-12 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180040349A KR20180040349A (ko) 2018-04-20
KR102425309B1 true KR102425309B1 (ko) 2022-07-26

Family

ID=61829096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160132112A KR102425309B1 (ko) 2016-10-12 2016-10-12 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10692833B2 (ko)
KR (1) KR102425309B1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101972363B1 (ko) * 2014-08-13 2019-08-16 가부시키가이샤 신가와 실장 장치 및 측정 방법
KR102037964B1 (ko) * 2018-05-28 2019-10-29 세메스 주식회사 다이 본딩 방법
KR102096583B1 (ko) * 2018-05-28 2020-04-02 세메스 주식회사 정반 구조물 및 이를 이용한 본딩 헤드의 기울기 조절 방법
KR20200114573A (ko) * 2019-03-29 2020-10-07 삼성전자주식회사 칩 본딩 장비, 본딩 툴 어셈블리 교체 시스템 및 칩 본딩 장비를 이용한 반도체 장치 제조 방법
KR102277210B1 (ko) * 2019-07-18 2021-07-14 세메스 주식회사 다이 본딩 장치 및 방법
JP2022036802A (ja) * 2020-08-24 2022-03-08 ハンファ精密機械株式会社 実装ヘッド
KR102534302B1 (ko) * 2021-01-08 2023-05-19 주식회사 쎄크 플립 칩 본더
KR20230073925A (ko) 2021-11-19 2023-05-26 스테코 주식회사 칩 본딩 장치 및 본딩 헤드의 자세 보정 방법
CN114005777B (zh) * 2021-12-24 2022-03-29 湖北三维半导体集成创新中心有限责任公司 键合装置和键合方法
WO2023200659A1 (en) * 2022-04-12 2023-10-19 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Methods of adjusting a tilt between a bonding tool assembly and a support structure assembly of a bonding system, and related bonding systems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2735134B2 (ja) 1990-07-05 1998-04-02 キヤノン株式会社 ターレツト式実装機のための制御装置及び実装システム
US20150083786A1 (en) * 2012-03-28 2015-03-26 Nikon Corporation Substrate Bonding Apparatus and Substrate Bonding Method

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8201532A (nl) * 1982-04-13 1983-11-01 Philips Nv Werkwijze en inrichting voor het controleren van de aanwezigheid respectievelijk afwezigheid van een voorwerp op het uiteinde van een vacuuem-opnemer.
US4611397A (en) * 1984-10-09 1986-09-16 Universal Instruments Corporation Pick and place method and apparatus for handling electrical components
US5313401A (en) * 1989-07-17 1994-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Mounting system including a plurality of hand mechanisms for picking up, moving and mounting works on an object board
US4941255A (en) * 1989-11-15 1990-07-17 Eastman Kodak Company Method for precision multichip assembly
JPH11163047A (ja) * 1997-11-27 1999-06-18 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法及びその装置
KR100287787B1 (ko) * 1998-09-24 2001-04-16 이중구 부품위치정렬장치및이를이용한정렬방법
JP2002204096A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Fuji Mach Mfg Co Ltd 電気部品装着システムおよび電気部品装着方法
JP4344320B2 (ja) 2002-09-26 2009-10-14 東レエンジニアリング株式会社 接合装置
US7657997B2 (en) * 2004-08-20 2010-02-09 Panasonic Corporation Reference position determining method
JP4644469B2 (ja) * 2004-11-09 2011-03-02 富士通株式会社 半導体チップのフリップチップ実装方法およびその実装装置
JP4709535B2 (ja) * 2004-11-19 2011-06-22 株式会社東芝 半導体装置の製造装置
KR101126762B1 (ko) 2006-02-01 2012-03-29 삼성테크윈 주식회사 플립칩 본딩헤드
JP4825029B2 (ja) * 2006-03-17 2011-11-30 富士通セミコンダクター株式会社 ボンディング装置及びボンディング方法
JP5101060B2 (ja) 2006-07-31 2012-12-19 日本発條株式会社 プローブカードの平行度調整機構
KR101335275B1 (ko) * 2007-07-20 2013-11-29 삼성전자주식회사 반도체 칩 본딩 장치
KR101165030B1 (ko) 2007-09-14 2012-07-13 삼성테크윈 주식회사 칩 본더
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
KR100979236B1 (ko) 2007-12-13 2010-08-31 주식회사 탑 엔지니어링 본딩 장비의 본딩 툴 평행도 조절 방법
US8528802B2 (en) 2008-09-04 2013-09-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and method of substrate to substrate bonding for three dimensional (3D) IC interconnects
JP4878385B2 (ja) * 2009-12-07 2012-02-15 コグネックス・コーポレイション オブジェクト制御システム、オブジェクト制御方法、プログラム、及び回転中心位置特定装置
KR20110137602A (ko) * 2010-06-17 2011-12-23 한미반도체 주식회사 다이 본딩 장치의 본드 헤드
KR101150572B1 (ko) 2010-08-02 2012-06-01 세크론 주식회사 솔더 범핑 장치 및 솔더 범핑 방법
KR101332082B1 (ko) 2012-06-18 2013-11-22 삼성전기주식회사 카메라 모듈의 제조장치
DE102012014558B4 (de) * 2012-07-24 2014-02-20 Datacon Technology Gmbh Kinematisches Haltesystem für einen Bestückkopf einer Bestückvorrichtung
US9162880B2 (en) * 2012-09-07 2015-10-20 LuxVue Technology Corporation Mass transfer tool
SG11201504793TA (en) * 2012-12-21 2015-07-30 Shinkawa Kk Flip chip bonder and method for correcting flatness and deformation amount of bonding stage
US9308649B2 (en) * 2013-02-25 2016-04-12 LuxVue Techonology Corporation Mass transfer tool manipulator assembly
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2735134B2 (ja) 1990-07-05 1998-04-02 キヤノン株式会社 ターレツト式実装機のための制御装置及び実装システム
US20150083786A1 (en) * 2012-03-28 2015-03-26 Nikon Corporation Substrate Bonding Apparatus and Substrate Bonding Method

Also Published As

Publication number Publication date
US10692833B2 (en) 2020-06-23
US20180102340A1 (en) 2018-04-12
KR20180040349A (ko) 2018-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102425309B1 (ko) 본딩 헤드와 스테이지 사이의 평행도 보정 장치 및 이를 포함하는 칩 본더
TWI454704B (zh) A tilt adjustment method for a probe card, a tilt detection method of a probe card, and a program recording medium for recording a tilt detection method of a probe card
JP4825029B2 (ja) ボンディング装置及びボンディング方法
JP6422499B2 (ja) 実装装置および測定方法
KR102329117B1 (ko) 반도체 제조 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법
WO2017115684A1 (ja) 基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法
JP5551482B2 (ja) 基板貼り合わせ装置及び貼り合わせ基板の製造方法
JP2013232667A (ja) 実装装置および実装方法
CN109560024B (zh) 一种晶圆键合装置及其校正方法
KR101573274B1 (ko) 반도체 다이 본딩장치 및 이의 본딩 스테이지 정렬방법
JP4265461B2 (ja) 電子部品装着装置
JPH11297764A (ja) ボンディングツール及びそれを用いた半導体チップのボンディング方法
JP4239881B2 (ja) 電子部品装着装置および電子部品装着方法
KR20090062943A (ko) 본딩 장비의 본딩 툴 평행도 조절 방법
KR20210009853A (ko) 다이 본딩 장치 및 방법
JP2019096670A (ja) 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法
KR20210134143A (ko) 기판 합착 장치 및 기판 합착 방법
JP4357985B2 (ja) 平行測定方法と調整方法及び平行測定装置並びに部品実装装置
KR101975144B1 (ko) 다이 본더용 칩 본딩 장치
KR200463459Y1 (ko) 반도체 소자 두께 측정 유닛을 구비하는 수지 몰딩 장치
JP7284328B2 (ja) ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法
JP7153868B2 (ja) 真空貼合装置
WO2022054191A1 (ja) 対基板作業機
JP2012069742A (ja) 電子部品の実装方法及び装置
JP2007317738A (ja) 部品圧着実装機の加重測定方法と装置、それらを用いた部品圧着実装機

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