KR20150026999A - 구조광을 이용하여 반도체 장치 요소들의 물리적인 특성들을 측정하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

구조광을 이용하여 반도체 장치 요소들의 물리적인 특성들을 측정하기 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

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디팍 수드
지지에 왕
제이알. 토마스 제이. 콜로시모
데이비드 에이. 라우스
슈-구오 탕
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쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드
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Abstract

구조광을 이용하여 반도체 장치 요소 상의 접착 물질의 물리적 특성을 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, (1) 구조광 패턴을 반도체 장치 요소 상의 접착 물질에 적용하는 단계; (2) 카메라를 이용하여 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및 (3) 상기 접착 물질의 물리적 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함한다. 구조광을 이용하여 반도체 장치들과 요소들의 물리적 특성들을 결정하기 위한 추가적인 방법들과 시스템들도 제공된다.

Description

구조광을 이용하여 반도체 장치 요소들의 물리적인 특성들을 측정하기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR MEASURING PHYSICAL CHARACTERISTICS OF SEMICONDUCTOR DEVICE ELEMENTS USING STRUCTURED LIGHT}
본 발명은 반도체 장치 요소들의 물리적 특성들을 측정(흔히 상기 반도체 요소들의 본딩 동작들과 관련하여)하기 위한 시스템들과 방법들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 구조광을 이용하여 이러한 물리적 특성들을 측정하기 위한 개선된 시스템들과 방법들에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 9월 3일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제61/873,288호를 우선권으로 수반하며, 이의 개시 사항들은 본 명세서에 참조로 포함된다.
반도체 장치들은 바람직하게 조절되는 다양한 물리적 특징들이나 특성들을 가진다. 예를 들면, 통상적으로 패키징 이전에(예를 들면, 다이 부착 공정, 열 압착 본딩 공정 등의 이전에) 반도체 다이들이 실질적으로 평탄한 것이 바람직하다. 또한, 설계 기준이나 스펙들에 적합한 지를 확인하는 것이 통상적이다.
구체적으로는, 열 압착 본딩(예를 들면, 장치들 사이의 구리 필라들 또는 유사한 도전성 구조물들로 반도체 장치를 다른 반도체 장치에 접합하는)에 있어서, 본딩 요소들의 물리적 특징들이나 특성들이 바람직하게 제어된다. 이는 특히 많은 장치들의 동시 열 압착 본딩에 적용된다.
따라서, 이러한 물리적 특성들을 측정 및/또는 조절하기 위한 개선된 시스템들 및 방법들을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 목적은 구조광을 이용하여 반도체 장치 요소의 물리적 특성들을 측정하기 위한 개선된 시스템들과 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 구조광을 이용하여 반도체 장치 요소 상의 접착 물질의 물리적 특성을 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, (1) 구조광 패턴을 반도체 장치 요소 상의 접착 물질에 적용하는 단계; (2) 카메라를 이용하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및 (3) 상기 접착 물질의 물리적 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 구조광을 이용하여 반도체 장치의 요소들 사이에 적용되는 접착 물질의 필릿(fillet)의 물리적 특성을 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, (1) 구조광 패턴을 반도체 장치의 요소들 사이의 접착 필릿에 적용하는 단계; (2) 카메라를 이용하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및 (3) 상기 접착 필릿의 물리적 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 구조광을 이용하여 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, (1) 카메라를 이용하여 반도체 장치 표면에 의해 반사되는 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및 (2) 상기 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하기 위하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시예들에 따르면, 이들 및 다른 방법들(여기서 언급되는 단계들의 일부 또는 모두를 포함하는)은 열 압착 본딩 기계 상에서 수행될 수 있다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시예들에 따르면, 여기에 설시되는 방법들(반도체 장치 요소 상의 접착 물질의 물리적 특성을 결정하는 방법들, 반도체 장치의 요소들 사이에 적용되는 접착 물질의 필릿의 물리적 특성을 결정하는 방법들, 그리고 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하는 방법들을 포함하여)은 최상의 측정 결과(예를 들면, 여기에 기재되는 바와 같은 물리적 특성 또는 편평도 특성)를 구현하기 위하여 다른 구조광 패턴들을 이용하는 단계를 수반할 수 있다. 예를 들면, 카메라를 이용하여 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계 및 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계는 원하는 측정 결과를 결정하기 위해 반복될 수 있다(이에 따라 복수의 이미지들을 분석한다).
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 열 압착 본딩 시스템이 제공된다. 상기 열 압착 본딩 시스템은, (1) 접착 물질을 포함하는 반도체 장치 요소를 지지하기 위한 지지 구조물; (2) 상기 접착 물질 상에 구조광 패턴을 제공하기 위한 구조 광원; 및 (3) 상기 접착 물질 상의 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하기 위한 카메라를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 열 압착 본딩 시스템이 제공된다. 상기 열 압착 본딩 시스템은, (1) 반도체 장치를 지지하기 위한 지지 구조물; (2) 구조광 패턴을 제공하기 위한 구조 광원; 및 (3) 상기 반도체 장치의 반사 표면을 이용하여 상기 구조광 패턴을 간접적으로 보는 카메라를 포함하며, 상기 카메라는 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성한다.
본 발명의 시스템들과 방법들에 따르면, 구조광을 이용하여 반도체 장치 요소의 다양한 물리적 특성들을 측정할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들과 관련되어 파악될 때에 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다. 공통적인 사항에 따라 상기 도면들의 다양한 특징들은 크기가 조절되어 강조된다. 이와는 반대로, 다양한 특징들의 치수들은 명확성을 위하여 임의로 확장되거나 감소된다. 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 압착 본딩 기계의 요소들의 블록도이고,
도 2a-도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 접착 물질 상으로 투영되는 구조광의 상면도들이며,
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 생성되는 접착 물질의 3차원 표현이고,
도 4a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 영상화되는 접착 물질 필릿의 블록 측면도이며,
도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 생성되는 접착 물질 필릿의 3차원 표현이고,
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 압착 본딩 기계와 관련하여 사용될 수 있는 영상화 요소들의 블록도이며,
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 압착 본딩 기계의 요소들의 블록도이고,
도 7a-도 7c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 반도체 장치들의 표면들로부터 반사되는 일련의 구조광 패턴들의 이미지들이며,
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 압착 본딩 기계의 요소들의 다른 블록도이다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "구조광(structured light)"이라는 용어는 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 바와 같이 정의되게 의도되며, 구체적으로는 영상화되는 표면에 적용되는 투영(예를 들면, 격자(grid) 또는 수평한 바(bar) 구성 내의 다른 그레이 레벨들(gray levels)을 갖는 화소들과 같은 패턴)을 포함하는 광을 언급한다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시예들에 따르면, 구조광을 이용하여 반도체 장치들의 요소들을 측정(예를 들면, 프로파일링, 특성화 등)하기 위한 시스템들과 방법들이 제공된다. 측정되는 반도체 장치들의 예시적인 요소들은 상기 반도체 장치의 요소들 사이의 접착 물질, 상기 반도체 장치의 요소들 사이의 접착 물질의 필릿(fillet), 그리고 반도체 장치 표면들을 포함한다.
측정되는 접착 물질 성분들은, 예를 들면, 에폭시(epoxy), 비도전성 페이스트(paste) 등과 같은 경화형 액체 물질들을 포함할 수 있다. 이러한 접착 물질들은 열 압착 본딩(thermo-compression bonding) 동안에 함께 본딩되는 요소들 사이에 적용될 수 있다. 보다 상세하게는, 도전성 영역들을 갖는 반도체 장치의 제1 요소는 지지 구조물 상에 제공될 수 있다. 접착 물질은 이후에 이러한 제1 요소에 적용될 수 있다. 이후에, 제2 요소(반도체 다이(die) 또는 도전성 필라들(pillars)이나 유사한 것들을 포함하는 다른 장치가 될 수 있는)가 상기 제1 요소에 열 압착으로 본딩된다. 이러한 본딩은, 예를 들면, 열과 접합력을 포함할 수 있다. 상기 접착 물질은, 예를 들면, 상기 물질의 체적(상기 물질의 3차원(3D) 체적과 같은), 상기 물질의 분포(예를 들면, 상기 물질의 패턴) 등을 결정하기 위해 측정될 수 있다.
본 발명의 측면들은 또한 이러한 제1 및 제2 요소들 사이의 접착 물질의 필릿을 측정하는 데 이용될 수 있다. 상기 필릿은 상기 두 요소들 사이에 노출되는 상기 접착 물질의 일부이다(예를 들면, 도 4a 참조). 상기 필릿은, 예를 들면, 다른 양들 중에서 상기 필릿의 높이(도 4a의 참조 부호 410), 상기 필릿의 길이(도 4a의 참조 부호 412), 체적(예를 들면, 상기 필릿의 3차원(3D) 체적) 등을 결정하기 위해 측정될 수 있다.
본 발명의 측면들은 또한 반도체 장치 편평도 특성들을 측정하는 데 이용될 수 있다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 인식할 수 있는 바와 같이, 통상적으로 반도체 장치들(예를 들면, 다른 반도체 요소와 열 압착으로 접합되는 반도체 다이)은 실질적으로 편평하거나 및/또는 평면형인 것이 바람직하다. 본 발명은 또한 이러한 장치들이 소정의 편평도 스펙(specification)이내(예를 들면, 허용 오차)에 있는 지를 결정하기 위해 이용된다.
본 발명의 측면들은 또한 크기와 크랙들(cracks)의 위치를 포함하는 반도체 장치 크랙 특성을 위한 측정에 이용될 수 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "반도체 장치"라는 용어는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 베어(bare) 반도체 다이, 포장된 반도체 다이, 부분적으로 포장된 반도체 다이, 다이가 접합되는 기판의 영역, 복수의 반도체 다이들을 포함하는 반도체 웨이퍼(또는 그 일부) 등을 포함하는 임의의 유형의 반도체 장치 요소를 언급하도록 의도된다. 반도체 장치의 요소들은 반도체 다이, 반도체 다이를 지지하기 위한 기판 등을 포함할 수 있다.
도 1은 열 압착 본딩 기계(100)의 요소들을 예시한다. 예를 들면, 본드 헤드 어셈블리, 물질 핸들링 시스템 등과 같은 많은 요소들이 명확성을 위하여 도 1(및 여기에 예시된 다른 기계들)로부터 생략되었다. 기계(100)는 구조 광원(102)(예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니지만 디지털 프린지 프로젝터(fringe projector)(102)와 같은)을 포함한다. 광원(102)은 격자(grating)(104) 또는 다른 구조물(디지털 프린지 프로젝터 실시예에서는 DLP 칩과 같은)을 포함한다. 광원(102)으로부터 전송되는 광(108)은, 예를 들면 격자(104)를 이용하여 상기 광 상에 도입되는 구조광 패턴을 포함하는 구조광이다. 도 1은 또한 요소(112)를 지지하는 지지 구조물(110)을 예시한다. 요소(112)는, 예를 들면, 접착 물질이 적용된(예를 들면, 에폭시 물질, 비도전성 페이스트 등이 경화성 액체로서 상기 반도체 장치에 적용된) 반도체 장치가 될 수 있다. 상기 접착 물질은 확산(diffusive) 표면(114)을 포함한다. 구조광(108)이 확산 표면(114)에 의해 수용될 때, 결과적인 확산된 광 패턴(116)의 적어도 일부는 카메라(118)의 관측 시야(120) 내에 영상화된다. 카메라(118)에 의해 생성된 이미지는 체적이나 체적 분포와 같은 상기 접착 물질(요소들(112, 114)에 포함된)의 물리적 특성을 측정하는 데 이용될 수 있다. 요소(112)가 여기서는 접착 물질로서 기재되지만, 확산 표면(또는 적어도 부분적인 확산 표면)을 갖는 기판들과 같은 다른 유형들의 요소들도 고려된다.
도 2a-도 2b는 각 반도체 장치들에 적용되는 접착 물질 샘플들의 두 상면도 이미지들(216a, 216b)을 예시한다. 예시한 바와 같이, 상기 접착 물질은 통상적으로 "스타" 형상이나 "버스트(burst)" 패턴을 가진다. 도 2a에 있어서, 상기 접착 물질 샘플의 중심 부분(260a)은 아주 분명하지는 않다. 도 2b에 있어서, 상기 이미지는 도 2b와 같이 보다 선명한 이미지가 제공되도록 처리되었다(예를 들면, 열 압착 본딩 기계 상에 포함될 수 있는 이미지 처리 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 이용하여). 도 2b에 있어서, 상기 중심 부분(260b)은 도 2a 보다 훨씬 분명하며, 상기 구조광 패턴(및 상기 패턴 내의 상기 구조광 라인들 사이의 다른 변화)은 보다 잘 알아 볼 수 있다. 이러한 이미지를 이용하여, 이미지 처리 하드웨어 및/또는 소프트웨어는 간단한 특성(예를 들면, 체적과 같은 수) 또는 지형 지도나 묘사와 같은 보다 복잡한 물리적 특성이 될 수 있는 원하는 물리적 특성을 결정하는 데 이용된다. 도 3은 이러한 지도(360)의 예를 나타낸다.
도 1에 예시한 상기 예시적인 구조광 영상화 접근은 도 2a-도 2b에 도시한 바와 같은 접착 물질의 물리적 특성 이상을 측정하는 데 이용될 수 있다. 다른 예에 있어서, 상기 광은 접착 필릿의 물리적 특성을 영상화(및 이에 따른 측정)에 이용될 수 있다. 도 4a는 제1 반도체 요소(402)(예를 들면, 다이 또는 기판), 상기 요소(402) 상에 배치되는 접착층(404) 및 상기 접착층(404) 상에 배치되는 제2 반도체 요소(406)를 갖는 반도체 장치(400)의 일부를 예시한다. 필릿(408)(접착 물질(404)의 일부인)은 요소(406)의 에지를 지나 연장된다. 이는 필릿(408)의 물리적 특성, 예를 들면, 높이(410), 길이(412) 또는 곡률 "c"를 측정하기 위해 바람직할 수 있다. 이는 상기 접착 물질이 그가 연장되어야 하는 영역들 내로 연장되지 않았던 점을 확신하기 위하여 이러한 특성을 파악하는 데 유용할 수 있다. 물론, 지형 지도나 묘사와 같은 보다 복잡한 물리적 특성이 측정될 수 있다. 도 4b는 이러한 지도의 예를 나타낸다.
본 발명에 따라 측정된 필릿의 물리적 특성은 상기 필릿들이 연장되는 바를 따른 전체적인 둘레 주위의 특성을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 필릿이 반도체 장치의 전체 에지 주위로 연장될 경우, 이러한 전체적인 필릿이 측정될 수 있다.
본 발명에 따라 생성된 이미지들(예를 들면, 카메라들, 구조광 등을 이용하여)에 있어서, 다양한 영상화 복잡성들이 야기될 수 있다. 이러한 복잡성의 하나는 상기 이미지를 덜 선명하게 만들 수 있는 열점들(hot spots)과 관련된다. 도 5는 이러한 열점들을 감소시키는 데 유용할 수 있는 구성을 예시한다. 보다 상세하게는, 광원(576)(예를 들면, LED 또는 다른 소스들)이 편광판 1을 통하고, 투영 요소(502)(예를 들면, 격자 또는 구조광 이미지를 생성하는 유사한 것을 포함하는) 내로 전송된다. 상기 구조광(508)은 테스트 샘플(578)(예를 들면, 반도체 장치 상의 접착 물질 등)로부터의 벗어나 확산된다. 확산된 이미지(520)는 편광판 2를 통해 전송되고, 카메라(518)에 의해 수신된다. 상기 편광판들의 사용은 열점들의 효과를 감소시키는 데 유용할 수 있다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시예들은 다른 것들 중에서 편평도 특성들, 크랙 전파 등과 같은 반도체 장치들의 다른 물리적 특성들을 측정하는 데 이용될 수 있다. 도 6은 구조 광원(602)(예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니지만, 디지털 프린지 프로젝터(102)와 같은)을 포함하는 예시적인 열 압착 본딩 기계(600)(명확성을 위해 많은 요소들이 생략된)를 나타낸다. 광원(602)은 격자(604) 또는 다른 구조물(디지털 프린지 프로젝터 실시예에서는 DLP 칩과 같은)을 포함한다. 광원(602)으로부터 전송되는 광(608)은, 예를 들면, 격자(604)를 이용하여 상기 광에 도입되는 구조광 패턴을 포함하는 구조광이다. 구조광(608)은 디퓨저(diffuser) 스크린(630a)에 의해 수용된다. 도 6은 또한 요소(612)를 지지하는 지지 구조물(610)을 예시한다. 요소(612)는, 예를 들면, 반도체 다이 또는 반사(또는 적어도 부분적으로 반사) 상부 표면(644)을 갖는 다른 요소와 같은 반도체 장치가 될 수 있다. 카메라(648)는 요소(612)의 반사 표면(644)을 포함하는 관측 시야(640) 내의 영역을 영상화한다. 이러한 반사는 카메라가 요소(612)에 의해 보이는(및 가능하게는 왜곡되는) 상기 구조광 패턴을 영상화하도록 한다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 인지할 수 있는 바와 같이, 이러한 유형의 구성은 참조 부호 630b으로 나타낸 바와 같은 허상의 영상화를 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 카메라(648)에 의해 생성된 이미지는 편평도 특성 및/또는 크랙 전파 특성과 같은 상기 요소(612)의 물리적 특성을 측정하는 데 이용될 수 있다. 도 7a-도 7c는 도 7에 예시한 기술을 이용하여 다양한 반도체 장치들에 의해 왜곡되는 구조광의 예시적인 이미지들이다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시예들에 있어서, 확산 표면 특성(예를 들면, 접착 물질 특성) 및 반사 표면 특성(예를 들면, 편평도 특성) 모두를 영상화하는 것이 바람직할 수 있다. 도 8은 열 압착 본딩 기계(800)의 요소들을 예시한다. 많은 요소들이 명확성을 위해 생략되었다. 기계(800)는 구조 광원(802)(예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니지만, 디지털 프린지 프로젝터(802)와 같은)을 포함한다. 광원(802)은 격자(804) 또는 다른 구조물(디지털 프린지 프로젝터 실시예에서는 DLP 칩과 같은)을 포함한다. 광원(802)으로부터 전송되는 광(808)은, 예를 들면, 격자(804)를 이용하여 상기 광에 도입되는 구조광 패턴을 포함하는 구조광이다. 도 8은 또한 요소(812)를 지지하는 지지 구조물(810)을 예시한다. 요소(812)는, 예를 들면, 확산 표면(814)(예를 들면, 접착 물질) 및 반사 표면(844)(예를 들면, 다이 표면)을 포함하는 반도체 장치가 될 수 있다. 구조광(808)은 전환되는 확산 스크린(850)(이에 한정되는 것은 아니지만, 액정 디퓨저 스크린으로 예시된)에 의해 수용된다. 상기 반사 표면(844)을 영상화하는 것이 바람직할 때, 스크린(850)은 확산 모드로 동작될 수 있으며, 카메라(848)가 도 6에 대하여 상술한 바와 같이 이미지를 생성하게 되고, 이에 따라 물리적 특성(예를 들면, 편평도 특성, 크랙 전파 특성 등)을 측정하는 것이 가능해진다. 확산 표면(814)을 영상화하는 것이 바람직할 때, 스크린(850)은 투명 모드로 동작될 수 있으며, 카메라(848)가 도 1에 대하여 상술한 바와 같이 이미지를 생성하게 되고, 이에 따라, 물리적 특성(예를 들면, 체적, 체적 분포 등)을 측정하는 것이 가능해진다.
비록 본 발명이 구조광들을 이용하는 영상화에 대하여 주로 기술되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특정 측면들은 광의 다른 형태들 및/또는 구성들을 이용하는 응용성을 가진다.
비록 본 발명이 열 압착 본딩 기계들 및 공정들(예를 들면, 제1 반도체 장치 요소를 다른 반도체 장치 요소에 열 압착으로 본딩하는)과 관련하여 주로 기술되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 설시는 동일한 바를 이용하여 종래의 다이 부착 시스템들과 방법들에 응용성을 가진다.
여기에 기재된 본 발명의 특정한 예시적인 실시예들에 있어서, 폐쇄 루프(closed loop) 공정들(또는 피드백(feedback) 구동 공정들)이 기재된다. 예를 들면, 주어진 물리적 특성(예를 들면, 접착 물질 체적 또는 분포)이 측정되고 소정의 스펙(specification) 내에(예를 들면, 허용 오차) 있지 않을 경우, 그러면 상기 분배 공정의 측면(예를 들면, 다른 것들 중에서 분배되는 접착제의 체적, 분배되는 물질의 속도, 분배되는 물질의 온도 등)이 폐쇄 루프 방식으로 조절될 수 있다. 그러나, 원하는 물리적 특성 스펙을 구현하기 위하여 상기 열 압착 본딩 공정의 다른 측면들을 조절하는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 조절될 수 있는 이러한 열 압착 본딩 공정 측면들은, 예를 들면, 접합 온도, 접합 온도 프로파일, 접합력, 접합 시간 등을 포함한다.
비록 본 발명을 특정 실시예들을 참조하여 여기에 예시하고 기술하였지만, 본 발명이 여기서 설시되는 바에 한정되도록 의도된 것은 아니다. 오히려, 다양한 변형들이 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고 특허청구범위의 범주 및 균등 범위 내에서 상세하게 구현될 수 있다.
100：열 압착 본딩 기계 102：구조 광원
104：격자 108：광
112：요소 114：확산 표면
116：확산된 광 패턴 118：카메라
120：관측 시야 216a, 216b：이미지
260a：중심 부분 360：지도
400：반도체 장치 402：제1 반도체 요소
404：접착층 406：제2 반도체 요소
408：필릿 502：투영 요소
508：구조광 518：카메라
520：이미지 576：광원
578：샘플 600：열 압착 본딩 기계
602：구조 광원 604：격자
608：광 610：지지 구조물
612：요소 630a：디퓨져 스크린
640：관측 시야 644：반사 표면
648：카메라 800：열 압착 본딩 기계
802：구조 광원 804：격자
808：광 810：지지 구조물
812：요소 814：확산 표면
844：반사 표면 848：카메라
850：확산 스크린

Claims (39)

  1. 구조광(structured light)을 이용하여 반도체 장치 요소 상의 접착 물질의 물리적 특성을 결정하는 방법에 있어서,
    (1) 구조광 패턴을 반도체 장치 요소 상의 접착 물질에 적용하는 단계;
    (2) 카메라를 이용하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및
    (3) 상기 접착 물질의 물리적 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착 물질은 에폭시(epoxy) 물질, 비전도성 페이스트(paste) 물질 및 경화성 액체 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구조광 패턴은 평행한 바(bar) 패턴 및 격자(grid) 패턴의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (1) 이전에 상기 접착 물질을 상기 반도체 장치 요소 상으로 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단계 (3)은 상기 물리적 특성이 소정의 스펙 내에 있는 지를 결정하기 위하여 상기 이미지를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 물리적 특성이 상기 소정의 스펙 내에 있지 않는 것으로 결정되는 경우에 후속하는 반도체 장치 요소를 위해 상기 접착 물질을 분배하는 단계의 측면을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 폐쇄 루프(closed loop) 공정을 이용하여 수행되며, 이에 따라 상기 조절된 측면이 상기 결정된 물리적 특성을 적어도 부분적으로 기초로 하여 자동적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 각각의 단계 (1), 단계 (2) 및 단계 (3)은 열 압착 본딩 기계 상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 상기 접착 물질의 체적 및 상기 접착 물질의 분포의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 열 압착 본딩 기계 상에서 구조광을 이용하여 반도체 장치 요소 상의 접착 물질의 물리적 특성을 결정하는 방법에 있어서,
    (1) 접착 물질을 열 압착 본딩 공정을 통해 다른 반도체 장치를 수용하도록 구성된 반도체 장치 요소 상에 분배하는 단계;
    (2) 상기 열 압착 본딩 기계의 광원을 이용하여 구조광 패턴을 상기 접착 물질에 적용하는 단계;
    (3) 상기 열 압착 본딩 기계의 카메라를 이용하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및
    (4) 상기 접착 물질의 물리적 특성을 결정하기 위하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 구조광을 이용하여 반도체 장치의 요소들 사이에 적용되는 접착 물질의 필릿(fillet)의 물리적 특성을 결정하는 방법에 있어서,
    (1) 구조광 패턴을 반도체 장치의 요소들 사이의 접착 필릿에 적용하는 단계;
    (2) 카메라를 이용하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및
    (3) 상기 접착 필릿의 물리적 특성을 결정하기 위하여 상기 이미지를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 구조광 패턴은 평행한 바 패턴 및 격자 패턴의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 단계 (3)은 상기 물리적 특성이 소정의 스펙 내에 있는 지를 결정하기 위하여 상기 이미지를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 물리적 특성이 상기 소정의 스펙 내에 있지 않은 것으로 판단되는 경우에 후속하는 반도체 장치를 위하여 상기 접착 물질을 분배하는 단계의 측면을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 폐쇄 루프 공정을 이용하여 수행되며, 이에 따라 상기 조절된 측면이 상기 결정된 물리적 특성을 적어도 부분적으로 기초로 하여 자동적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 각각의 단계 (1), 단계 (2) 및 단계 (3)은 열 압착 본딩 기계 상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 상기 필릿의 높이 및 상기 필릿의 길이의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 열 압착 본딩 기계 상에서 구조광을 이용하여 반도체 장치의 요소들 사이에 적용되는 접착 물질의 필릿의 물리적 특성을 결정하는 방법에 있어서,
    (1) 반도체 장치의 제1 요소를 상기 반도체 장치의 제2 요소에 열 압착으로 본딩하며, 이에 따라 접착 물질을 상기 제1 및 제2 요소들 사이의 영역에 적용하는 단계;
    (2) 상기 단계 (1) 후에 구조광 패턴을 상기 접착 물질의 접착 필릿에 적용하는 단계;
    (3) 카메라를 이용하여 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및
    (4) 상기 접착 필릿의 물리적 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 구조광을 이용하여 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하는 방법에 있어서,
    (1) 카메라를 이용하여 반도체 장치의 표면에 의해 반사되는 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및
    (2) 상기 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 구조광 패턴은 평행한 바 패턴 및 격자 패턴의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 단계 (2)는 상기 편평도 특성이 소정의 스펙 내에 있는 지를 결정하기 위하여 상기 이미지를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 각각의 단계 (1) 및 단계 (2)는 열 압착 본딩 기계 상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 단계 (1)은 상기 구조광 패턴을 광원으로부터 디퓨저(diffuser) 스크린 상으로 투영시키는 단계를 포함하며, 상기 투영된 광 패턴은 상기 반도체 장치의 표면을 이용하여 상기 카메라로 반사되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 열 압착 본딩 기계 상에서 구조광을 이용하여 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하는 방법에 있어서,
    (1) 반도체 장치를 열 압착 본딩 기계 상의 위치에 고정시키는 단계;
    (2) 카메라를 이용하여 상기 반도체 장치의 표면으로부터 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 단계; 및
    (3) 상기 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하기 위해 상기 구조광 패턴의 이미지를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 단계 (1)은 상기 열 압착 본딩 기계의 픽 툴(pick tool) 및 상기 열 압착 본딩 기계의 플레이스 툴(place tool)의 적어도 하나를 이용하여 상기 반도체 장치를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 접착 물질을 포함하는 반도체 장치 요소를 지지하기 위한 지지 구조물;
    상기 접착 물질 상에 구조광 패턴을 제공하기 위한 구조 광원; 및
    상기 접착 물질 상의 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하기 위한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 접착 물질은 에폭시 물질, 비도전성 페이스트 물질 및 경화성 액체 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 구조광 패턴은 평행한 바 패턴 및 격자 패턴의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 접착 물질을 상기 반도체 장치 요소 상으로 분배하기 위한 디스펜서(dispenser)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  30. 제 26 항에 있어서, 상기 접착 물질의 물리적 특성을 결정하도록 상기 이미지를 분석하기 위한 이미지 처리 하드웨어 및 소프트웨어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 상기 접착 물질의 체적 및 상기 접착 물질의 체적의 분포의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  32. 제 26 항에 있어서, 상기 접착 물질의 물리적 특성을 결정하고, 상기 물리적 특성이 소정의 스펙 내에 있는 지를 결정하도록 상기 이미지를 분석하기 위한 이미지 처리 하드웨어 및 소프트웨어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  33. 제 26 항에 있어서, 상기 접착 물질은 상기 반도체 장치 요소와 다른 반도체 장치 요소 사이에 제공되는 접착제의 필릿 부분인 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  34. 반도체 장치를 지지하기 위한 지지 구조물;
    구조광 패턴을 제공하기 위한 구조 광원; 및
    상기 반도체 장치의 반사 표면을 이용하여 상기 구조광 패턴을 간접적으로 보이기 위한 카메라를 포함하며, 상기 카메라는 상기 구조광 패턴의 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 구조광 패턴은 평행한 바 패턴 및 격자 패턴의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 반도체 장치의 편평도 특성을 결정하도록 상기 이미지를 분석하기 위한 이미지 처리 하드웨어 및 소프트웨어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 이미지 처리 하드웨어 및 소프트웨어는 상기 편평도 특성이 소정의 스펙 내에 있는 지를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  38. 제 34 항에 있어서, 상기 구조 광원으로부터 상기 구조광 패턴을 수신하기 위한 디퓨저 스크린을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
  39. 제 34 항에 있어서, 상기 반도체 장치를 고정하기 위한 픽 툴 및 플레이스 툴의 적어도 하나를 포함하며, 상기 카메라는 상기 구조광 패턴을 간접적으로 보는 것을 특징으로 하는 열 압착 본딩 기계.
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