KR20210076865A - 다이 홀더 모션 테이블을 구비한 다이 본드 헤드 장치 - Google Patents

다이 홀더 모션 테이블을 구비한 다이 본드 헤드 장치 Download PDF

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KR20210076865A
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청 셩 융
팍 킨 륑
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에이에스엠 테크놀러지 싱가포르 피티이 엘티디
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Abstract

다이 본드 헤드 장치는 다이 본드 헤드 모션 테이블에 결속되는 다이 본드 헤드 본체, 상기 다이 본드 헤드 본체 상에 장착되는 다이 홀더 모션 테이블 및 사용 중 반도체 다이를 기판에 부착하도록 작동하는 다이 홀더를 포함한다. 상기 다이 홀더는 상기 다이 홀더 모션 테이블에 의해 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블과 독립적으로 위치 설정될 수 있다.

Description

다이 홀더 모션 테이블을 구비한 다이 본드 헤드 장치{DIE BOND HEAD APPARATUS WITH DIE HOLDER MOTION TABLE}
본 발명은 반도체 다이를 표면 상에 고 정밀도로 본딩하기 위한 다이 본드 장치 및 방법에 관한 것이다.
고 정밀 반도체 패키징 장비에 있어서, 본딩 중 기판에 대한 다이의 위치와 같은 중요한 위치를 결정하기 위해 비전 시스템(vision system)이 자주 사용된다. 다이의 위치와 기판 사이의 오프셋은 기판 상의 다이의 배치 정확도를 보장하기 위해 다이 홀딩 공구를 지지하는 본드 헤드의 이동에 의해 보정된다.
그러나, 상기 기판 상의 다이 배치의 정확도와 다이 배치의 속도는 기존 장치에서는 제한될 수 있다. 이는 상기 다이 위치의 보정이 일반적으로 다이 홀딩 본드 헤드를 제어하는 모션 테이블에 의해 수행되기 때문이다. 일반적으로, 본드 헤드의 다이 홀딩 공구의 팁은 다이 본드 헤드 모션 테이블의 제어 지점에 위치하지 않는다. 따라서, 보정 후에 조차도, 상기 비전 시스템이 인식하는 다이 위치는 마이크론 미만의 정확도를 달성하지 못할 수 있다.
상기 종래 기술에 비해 더욱 정확하고 신속한 다이 배치를 제공하는 것이 유익할 것이다.
따라서, 본 발명이 추구할 목적은 상기 종래 기술에서 언급된 문제점들 중 적어도 일부를 극복하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 다이 본드 헤드 장치가 제공되며, 상기 장치는: 다이 본드 헤드 모션 테이블에 결속되는 다이 본드 헤드 본체; 상기 다이 본드 헤드 본체 상에 장착되는 다이 홀더 모션 테이블; 및 사용 중 반도체 다이를 기판에 부착하도록 작동하는 다이 홀더로서, 상기 다이 홀더 모션 테이블에 의해 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블과 독립적으로 위치 설정될 수 있는 상기 다이 홀더를 포함한다. 이와 같은 제 1 양태는 기존의 다이 본드 헤드 장치가 갖는 문제점으로서 기판 상의 다이 배치에 있어서 고 정밀도가 달성되기 어렵다는 사실의 인식에 기초한다. 이는 다이 본드 헤드 본체에 의해 운반되는 다이 홀더와 다이 본드 헤드 본체를 구동하는 모션 테이블 사이의 거리가 비교적 클 수 있다는 사실 때문일 수 있으며, 이 경우, 모션 테이블의 이동이 다이 홀더의 예상치 못한 위치 설정을 유발할 수 있다. 특히, 모션 테이블에 의해 구동될 때 다이 홀더의 마이크론 미만의 위치 설정 정확도는 달성할 수 없게 될 수 있다. 또한, 모션 테이블을 구동하는 제어 시스템은 다이 홀더의 위치 설정이 의도한 위치와는 달라지는 불안정한 작동을 유발할 수 있다.
따라서, 장치가 제공된다. 상기 장치는 다이 본드 헤드 장치일 수 있다. 상기 장치는 다이 본드 헤드 본체를 포함할 수 있다. 상기 다이 본드 헤드 본체는 다이 본드 헤드 모션 테이블에 결합되거나, 상기 테이블 상에 장착되거나, 또는 상기 테이블에 의해 운반될 수 있다. 상기 장치는 다이 홀더 모션 테이블을 포함할 수 있다. 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체에 결합되거나, 상기 본체 상에 장착되거나, 또는 상기 본체에 의해 운반될 수 있다. 상기 장치는 다이 홀더를 포함할 수 있다. 상기 다이 홀더는 상기 다이 홀더 모션 테이블에 결합되거나, 상기 테이블 상에 장착되거나 또는 상기 테이블에 의해 운반될 수 있다. 상기 다이 홀더는 기판 상에 반도체 다이를 고정, 배치 또는 위치시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 다이 홀더는 상기 다이 홀더 모션 테이블에 의해 위치되거나 배치될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 하나의 모션 테이블이 (다이 홀더를 포함하는) 상기 다이 본드 헤드 본체를 이동시키고 제 2 모션 테이블이 상기 다이 홀더를 이동시키는, 이중 모션 테이블 배열이 제공된다. 이것은 상기 다이 본드 헤드 본체가 상기 기판 상의 다이 배치 위치에 근접하게 위치될 수 있게 하고, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 배치 위치에서 상기 다이 홀더를 정밀하게 위치시킬 수 있다. 이것은 상기 다이 홀더 자체와 상기 다이 홀더 모션 테이블 사이의 거리를 감소시키며, 이는 상기 다이 홀더 모션 테이블의 이동이 상기 다이 홀더의 보다 정확한 위치 설정으로 이어질 수 있음을 의미한다. 특히, 마이크론 미만의 위치 설정 정밀도는 다이 홀더가 상기 다이 홀더 모션 테이블에 의해 구동될 때 상기 다이 홀더에 의해 달성될 수 있다. 또한, 상기 다이 홀더 모션 테이블을 구동하는 제어 시스템은 상기 다이 홀더를 보다 빠르고 정확하게 의도된 위치에 배치할 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체의 제 1 단부에 결합되고, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 제 1 단부로부터 원위에 있는 상기 다이 본드 헤드 본체의 제 2 단부에 장착된다. 따라서, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체의 일 단부를 향해 위치될 수 있는 반면, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체의 다른 단부를 향해 위치될 수 있다. 이는 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블에 의한 상기 다이 본드 헤드의 부정확한 위치가 상기 다이 홀더에 더 가깝게 위치되는 다이 홀더 모션 테이블에 의해 보정될 수 있음을 의미한다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 상기 다이 본드 헤드 본체 및 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블 중 적어도 하나에 대해 변위시키도록 작동 가능하다. 따라서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체 및/또는 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블에 대한 다이 홀더의 위치를 변경할 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 평면에서 하나 이상의 축을 따라 변위시키도록 작동 가능하다. 따라서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 평면의 한쪽 또는 양쪽 축을 따라 상기 다이 홀더를 변위시키거나 또는 이동시킬 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블과 공통된 적어도 하나의 축을 따라 변위시키도록 작동 가능하다. 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블은 평면 상의 하나 이상의 축을 따라서 뿐만 아니라 그 평면을 가로지르는 축을 따라서 상기 다이 본드 헤드 본체를 변위시킬 수 있다. 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블과 동일한 축들 중 하나 이상의 축을 따라 상기 다이 홀더를 변위시킬 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 다이 상기 본드 헤드 모션 테이블이 사용 중 상기 다이 본드 헤드 본체를 변위시키도록 작동 가능한 것보다 더욱 정밀하게 변위시키도록 작동 가능하다. 따라서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블이 상기 다이 본드 헤드 본체를 위치시키는 것보다 상기 다이 홀더를 더 정확하게 위치시킬 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블보다 작은 변위 범위를 갖는다. 따라서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블보다 더 작은 범위의 이동 위치를 가질 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체에 의해 유지되는 테이블 지지 구조체 및 상기 테이블 지지 구조체에 대해 변위 가능한 이동 가능 구조체를 갖는다. 따라서, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체에 부착되는 테이블 지지 또는 고정 구조체와 상기 테이블 지지 구조체에 대해 이동 가능한 이동 또는 변위 가능 구조체를 가질 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 테이블 지지 구조체에 대해 상기 이동 가능 구조체를 변위시키도록 작동 가능한 적어도 하나의 액추에이터를 포함한다. 따라서, 제공되는 하나 이상의 액추에이터는 작동 시 상기 이동 가능 구조체를 상기 테이블 지지 구조체에 대해 이동 또는 재 위치시킬 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 액추에이터는 사용 중 상기 이동 가능 구조체를 하나 이상의 축을 따라 변위시키도록 작동 가능하다. 따라서, 상기 액추에이터는 상기 이동 가능 구조체를 상기 평면 상에서 하나 이상의 축을 따라 이동시키기 위해 사용될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 액추에이터는 사용 중 상기 이동 가능 구조체를 하나 이상의 축 둘레로 회전시키도록 작동 가능하다. 따라서, 상기 액추에이터는 상기 이동 가능 구조체를 상기 평면에 대해 가로방향으로 연장하는 축 둘레로 회전 또는 선회시키기 위해 사용될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 이동 가능 구조체를 상기 테이블 지지 구조체와 결합하고, 사용 중 상기 이동 가능 구조체를 상기 테이블 지지 구조체에 대해 용이하게 이동시키도록 작동 가능한 베어링 및 굴곡부 중 적어도 하나를 포함한다. 따라서, 상기 테이블 지지 구조체에 대한 상기 이동 가능 구조체의 이동을 돕거나 부여하기 위해, 베어링 및/또는 굴곡부 결속이 제공될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 이동 가능 구조체의 위치의 표시를 제공하도록 동작 가능한 위치 식별자를 포함한다. 따라서, 상기 이동 가능 구조체의 위치나 장소를 식별하는데 도움을 주기 위한 정보를 제공할 수 있는 식별자가 제공될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더는 상기 이동 가능 구조체에 의해 운반된다. 따라서, 상기 다이 홀더는 상기 이동 가능 구조체 상에 장착되거나 또는 상기 구조체의 의해 운반될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 다이 홀더는 상기 기판을 향해 마주하도록 상기 이동 가능 구조체 상에 위치될 수 있다. 따라서, 상기 다이 홀더는 일단 상기 기판을 향하게 되면, 상기 다이 홀더에 의해 유지되는 다이가 상기 기판에 대해 접촉하도록 위치될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 위치 식별자는 상기 이동 가능 구조체와 상기 테이블 지지 구조체 상에 개별적으로 장착되는 각각 구성 요소들을 갖는 선형 인코더를 포함한다. 따라서, 하나 이상의 선형 인코더는 상기 테이블 지지 구조체에 대한 상기 이동 가능 구조체의 위치 정보를 제공하기 위해 제공될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 이동 가능 구조체는 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 상기 반도체 다이의 적어도 일부의 이미징을 위해 위치되는, 상기 이동 가능 구조체를 통과하는 적어도 하나의 검사 광 경로를 포함한다. 따라서, 상기 반도체 다이의 위치는 상기 이동 가능 구조체에 제공되는 검사 광 경로를 통한 이미징에 의해 결정될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 상기 검사 광 경로는 상기 이동 가능 구조체에 공극(void)을 포함한다.
한 실시예에 있어서, 사용 중 상기 반도체 다이의 위치 및 배향 정보 중 적어도 하나를 제공하기 위해 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 상기 반도체 다이의 적어도 일부를 이미지화하도록 작동 가능한 적어도 하나의 이미징 디바이스를 포함한다. 따라서, 상기 이미징 디바이스는 상기 반도체 다이와 관련된 위치 및/또는 배향 정보를 제공하기 위해 상기 반도체 다이를 이미지화 할 수 있다.
한 실시예에 있어서, 사용 중 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블을 이용하여 상기 본드 헤드 본체 위치를 조작함으로써 상기 다이 홀더를 본딩 위치에 근접하게 위치시키도록, 또한 상기 다이 홀더 모션 테이블을 이용하여 상기 다이 홀더 위치를 조작함으로써 위치 및 배향 정보 중 적어도 하나에 응답하여 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 상기 반도체 다이의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 보정하도록 작동 가능한 제어기를 포함한다. 따라서, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블은 상기 본드 헤드 본체를 본딩 위치에 가깝게 위치시키도록 작동될 수 있으며, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 홀더를 상기 본딩 위치에 더욱 정확하게 위치시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블을 이용하여 상기 본드 헤드 본체 위치를 조작함으로써 상기 제 1 양태의 다이 본드 헤드 장치의 다이 홀더를 본딩 위치에 근접하게 위치시키는 단계; 상기 다이 홀더 모션 테이블을 이용하여 상기 다이 헤드 위치를 조작함으로써 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 반도체 다이의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 보정하는 단계; 및 상기 반도체 다이를 상기 본딩 위치에서 본딩하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
이들 및 기타 특징들, 양태들 및 장점들은 상세한 설명부, 첨부된 청구범위들 및 첨부 도면들과 관련하여 더 잘 이해될 것이다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들을 참고하여 다음에 오직 예시적으로만 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다이 본드 헤드 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 상기 제 1 실시예에 따른 다이 본드 헤드 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다이 본드 헤드 장치의 측면도이다.
도 4는 상기 제 1 실시예에 따른 이동 가능 평면 테이블 및 테이블 지지 구조체의 평면도이다.
도 5는 상기 제 1 실시예에 따른 이동 가능 평면 테이블 및 테이블 지지 구조체의 하부 평면도이다.
도면들에 있어서, 유사 부분들은 유사 도면 부호들로 표시된다.
실시예들을 보다 상세하게 논의하기 전에, 먼저 개요가 제공될 것이다. 실시예들은 모션 테이블 상에 장착된 본체 및 홀더를 운반하는 상기 본체 상에 장착되는 추가의 모션 테이블을 갖는 장치를 제공한다. 상기 2개의 모션 테이블들은 상기 홀더를 원하는 위치에 배치하기 위해 서로 독립적으로 작동할 수 있다. 일반적으로, 홀더를 운반하는 모션 테이블의 위치 제어는 본체를 운반하는 모션 테이블의 위치 제어보다 훨씬 정밀하다. 이와 같은 2개의 모션 테이블 접근은 단일 모션 테이블을 사용하는 경우보다 상기 홀더를 더 정확하고 신속하게 배치하는 데 도움을 준다. 예를 들어, 일 실시예는 적어도 하나의 모션 테이블 시스템을 포함한다. 상기 모션 테이블 시스템에는 다음을 포함한다: X축 및 Y축에 따른 방향과 회전 방향(일반적으로 Z축을 둘레)으로 이동할 수 있는 미니 모션 테이블; XY 방향의 미니 모션 테이블에 대한 인코더 스케일(encoder scale) 및 미니 모션 테이블에 대한 인코더 판독 헤드. 상기 미니 모션 테이블은 본드 헤드 모듈 상에 장착되며 XY 액추에이터, 예를 들면, 보이스 코일 모터, 에어 베어링 및 XY 스케일을 포함한다. 상기 판독 헤드는 예를 들면 광학 시스템과 같은 다른 모듈 상에 장착된다. 상기 미니 모션 테이블의 위치는 상기 광학 시스템 상에서 기준 판독 헤드로 제어되므로, 상기 미니 모션 테이블의 위치는 상기 광학 시스템에 대해 제어된다. 따라서, 광 경로를 통해 상기 광학 시스템에 의해 관측되고 결정되는 상기 미니 모션 테이블 위치는 상기 미니 모션 테이블과 비전 시스템(vision system)이 상이한 측면 진동을 받는 경우에도 실시간으로 유지된다. 따라서, 미니 모션 테이블 위치는 항상 상기 비전 시스템이 바라보는 위치에 위치한다. 이러한 접근법은 다이를 본딩 위치 상에 증착하기 전에 다이와 본딩 위치 사이의 상대적 오프셋을 보정하는 동안 다이의 위치 및 배향의 정확성을 개선할 수 있다.
다이 본드 헤드 장치
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다이 본드 헤드 장치를 개략적으로 도시한다. 다이 본드 헤드 본체(1)가 부착되는 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)이 다이 본드 헤드 본체(1)의 일 단부를 향해 제공된다. 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)은 상기 다이 본드 헤드 본체(1)를 전형적으로 X, Y 및 Z축을 따라 변위시키도록 구성된다. 상기 다이 본드 헤드 본체(1)에 부착되는 다이 홀더 모션 테이블(3)이 상기 다이 본드 헤드 본체(1)의 다른 단부를 향해 제공된다. 다이 홀더 모션 테이블(3)은 X 및 Y축을 따라 이동하고 Z축 둘레를 회전 운동할 수 있게 한다. 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)은 다이 홀더(4) 및 위치 인코더 스케일들(5)을 운반한다. 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)은 상기 다이 본드 헤드 본체(1)를 통해 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)에 효과적으로 장착된다. 광학 시스템(7)이 모션 테이블 상에서 운반된다. 상기 광학 시스템 (7)은 상기 인코더 스케일들(5)을 판독하는 인코더 판독 헤드(6)를 운반한다.
작동시, 상기 광학 시스템(7)은 일반적으로 기판(도시되지 않음) 상에 다이(도시되지 않음)가 배치될 배치 위치에서 광학 시스템 모션 테이블을 사용하여 위치된다. 상기 광학 시스템(7)은 상기 기판 상의 배치 위치를 이미지화 한다. 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)은 상기 다이 본드 헤드 본체(1)를 픽업 위치로 이동시키고 상기 다이 홀더(4)를 사용하여 다이를 픽업한다. 상기 다이 홀더(4)에 의해 보유된 상기 다이를 픽업한 후, 상기 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)은 상기 본드 헤드 본체(1)(및, 그와 함께 다이 홀더 모션 테이블 (3) 및 상기 다이를 보유하는 다이 홀더(4))를 상기 배치 위치의 광학 시스템(7) 근방에 위치시킨다. 상기 광학 시스템(7) 및 특히 상기 인코더 판독 헤드(6)는 상기 다이를 보유하는 다이 홀더(4)가 상기 배치 위치에 근접할 때 상기 인코더 스케일들(5)의 전류 판독을 검출한다. 다음에, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)은 상기 다이 본드 헤드 본체(1)의 이동을 중단시키고, 대신에 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)이 활성화되어 상기 다이를 상기 배치 위치에 보유하는 상기 다이 홀더(4) 및 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)을 위치시킨다. 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)의 제어는 상기 인코더 스케일들(5)를 판독할 때 상기 인코더 판독 헤드(6)에 의해 제공되는 피드백을 통해 달성된다. 일단 정확한 위치에 있을 경우, 상기 다이 홀더(4)는 상기 다이를 정확한 보정 위치에 있는 기판 상에 위치시킬 수 있다.
(상기 다이 본드 헤드 본체(1)의 위치를 이동하는) 다이 본드 헤드 모션 테이블(2) 및 별도의 독립적으로 제어되는 (상기 다이 홀더(4)의 위치를 조절하는) 다이 홀더 모션 테이블(3)을 가짐으로써, 상기 다이의 더욱 정밀한 위치 설정이 달성될 수 있다. 특히, 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)이 없는 경우, 상기 다이의 마이크론 미만의 배치 정확도를 달성하기 어렵다는 것이 밝혀졌다. 이는 높은 위치 정확도를 달성하고자 할 때, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)의 이동으로 인해 상기 다이 본드 헤드 본체(1)(및, 그와 함께 상기 다이 홀더(4))의 위치가 의도된 위치로부터 변경될 수 있기 때문이다. 다음에, 이것은 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)이 다시 활성화되어 상기 다이 본드 헤드 본체(1)(및, 그와 함께 상기 다이 홀더(4))를 더 이동시켜 변량을 수정하도록 할 수 있으며, 이는 여전히 상기 다이 홀더(4)의 위치가 의도된 위치로부터 변경되게 할 수 있다. 이러한 문제는 상기 다이 본드 헤드 본체(1)의 굴곡 또는 상기 다이 본드 헤드 본체(1)의 이동을 유발하는 열 효과에 의해 악화될 수 있다. 그러나, 별도의 모션 테이블들을 제공함으로써, 배치 위치에서 상기 다이 홀더(4)의 위치 설정을 훨씬 더 정밀하고 신속하게 달성할 수 있다. 특히, 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)의 크기 및 모션 변위는 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2)의 크기 및 모션 변위보다 상당히 작을 수 있으며, 이는 상기 다이 홀더 모션 테이블(3)의 위치가 보다 정밀하게 제어될 수 있고, 상기 다이 본드 헤드 본체(1)에 의해 발생하는 기계적 및 열적 영향에 덜 민감할 수 있다는 것을 의미한다.
콜렛 기준 마크
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다이 본드 헤드 장치의 측면도이다. 그 배열은 도 1에 도시된 것과 유사하며, 본 도면은 광학 시스템(7A) 및 다이 홀더 운동 테이블(3A)의 배열에 초점을 맞추었다. 알 수 있는 바와 같이, 상기 다이 홀더 모션 테이블(3A)은 다이 본드 헤드 본체(1A)에 연결된다. 상기 다이 홀더 모션 테이블(3A)은 상기 다이 본드 헤드 본체(1A)에 고정된 테이블 지지 구조체(20A) 및 상기 테이블 지지 구조체(20A)에 대해 이동 가능한 이동 가능 평면 테이블(30A)을 갖는다. 상기 테이블 지지 구조체(20A)에 대한 상기 이동 가능 평면 테이블(30A)의 이동을 용이하게 하기 위해 복수의 에어 베어링들(11A)이 제공된다. 복수의 미니 XY 코일들(9A)이 상기 테이블 지지 구조체(20A) 상에 제공된 대응하는 수의 미니 XY 자석들(10A)과 상호 작용하는 상기 이동 가능 평면 테이블(30A) 상에 제공된다. 상기 광학 시스템(7A)의 시계를 향해 마주하는 표면 상에 복수의 인코더 스케일들(5A)이 위치한다.
다이(16A)가 배치될 기판 (17A)을 향하는 상기 이동 가능 평면 테이블(30A)의 주면 상에 다이 홀더(콜릿)(4A)가 위치된다. 상기 다이 홀더(4A)는 상기 다이(16A)를 픽업하여 제 위치에 유지하도록 작동 가능하다. 상기 다이 홀더(4A)는 상기 이동 가능 평면 테이블(30A)의 개구들(40A)을 통해 상기 광학 시스템에서 가시화될 수 있는 복수의 콜릿 기준 마크들(19A)을 갖는다. 상기 광학 시스템(7A)은 상기 콜릿 기준 마크들(19A)을 이미지화 하는 카메라(50A)를 갖는다. 판독 헤드들(6A)이 상기 광학 시스템(7A) 상에 장착된다.
작동시, 상기 광학 시스템(7A)은 상기 다이가 배치될 위치에서 상기 기판(17A) 상의 기판 기준 마크들(18A)을 이미지화 하기 위해 그의 모션 테이블에 의해 위치된다. 다시 말해서, 상기 기판(17A)의 타겟 접합 위치는 상기 다이 본드 헤드 본체(1A)가 조정 및 배치를 위해 그곳으로 이동되기 전에 상기 광학 시스템(7A)을 사용하여 상기 기판 기준 마크들(18A)에 의해 결정된다.
상기 다이 본드 헤드 본체(1A)는 픽업 위치에서 다이를 픽업하도록 위치된다. 다음에, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2A)은 상기 다이 본드 헤드 본체(1A)를 배치 위치에 근접하게 이동시킨다. 이렇게 함으로써 상기 이동 가능 평면 테이블(30A)을 상기 광학 시스템(7A)의 시계(12A)로 가져온다. 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2A)의 제어 하에 상기 다이 본드 헤드 본체(1A)의 이동이 중단되면, 상기 광학 시스템(7A)은 상기 콜릿 기준 마크들(19A)을 이미징함으로써 상기 다이(16A)의 위치를 결정한다. 상기 미니 XY 코일들(9A)은 상기 인코더 판독 헤드들(6A)로부터의 피드백 및 상기 콜릿 기준 마크들(19A)의 이미징에 의존하여 상기 이동 가능 평면 테이블(30A)을 정확한 위치로 변위시키기 위해 적절하게 에너지를 공급받는다. 일단, 상기 다이(16A)가 배치 위치에 올바르게 위치 및/또는 배향되면, 상기 다이 본드 헤드 본체(1A)를 상기 기판(17A)을 향해 Z 방향으로 변위시킴으로써 상기 다이(16A)는 상기 기판(17A) 상에 위치된다.
다시 말해서, 상기 다이 홀더 모션 테이블(3A)은 상기 판독 헤드(6A)에 의해 제공된 정보에 기초하여 제어된다. 따라서, 상기 다이 홀더 모션 테이블(3A) 상의 다이(16A) 및 다이 홀더(4A)는 상기 광학 시스템(7A)에 대해 제어된 위치들을 갖는다. 상기 다이(16A)의 위치는 상기 콜릿 기준 마크들(19A)을 이미지화 하기 위해 광 경로(12A) 및 개구(14A) 형태의 모션 테이블 중공 피쳐를 통해 상기 광학 시스템(7A)에 의해 인식된다. 상기 본드 헤드 모션 테이블(2A) 및 프레임 광학 시스템(7A)이 상대적 위치에서 독립적인 측 방향 변화를 겪고 있는 경우라도, 상기 위치는 마이크론 미만 수준의 정확도로 실시간으로 유지될 수 있다. 최악의 경우, 상기 프레임 광학 시스템(7A)은 상기 다이 홀더 모션 테이블(3A)의 위치가 다른 기준 프레임으로 제어되도록 제 2 모션 테이블 상에 놓일 수 있다. 따라서, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2A) 및 광학 시스템은 알려진 위치 관계 없이 2개의 상이한 기준 프레임들에 위치될 수 있다. 이러한 불확실성을 제거하기 위해, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블(2A)의 위치는, 상기 광학 시스템 모션 테이블이 이동 될 수 있을 경우, 상기 프레임 광학 시스템(7A) 또는 광학 시스템 모션 테이블 상에 장착된 상기 판독 헤드(6A)과 관련하여 추가로 제어될 수 있다. 상기 다이 홀더 모션 테이블(3A)이 상기 비전 시스템에 의해 인식된 오류를 보상하기 위해 XY 방향으로 이동한 후, 상기 다이(16A)의 위치는 상기 프레임 광학 시스템(7A)에 의해 다시 한번 인식된 타겟 영역 내로 이동할 것이다. 이 때, 상기 다이 홀더 모션 테이블(3A)은 상기 다이(16A)를 아래로 구동하고 마이크론 미만 수준의 접합 정밀도를 달성할 수 있다.
다이 기준 마크
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 본 실시예는, 다이 홀더(4B)가 전술한 다이 홀더(4A)보다 작고, 다이 기준 마크들(15B)이 광학 시스템(7B)에 의해 직접 이미지화 될 수 있다는 점을 제외하면, 도 2에 도시된 것과 동일하다. 이 경우, 다이(16B)를 기판(17B)과 정렬시키기 위해 미니 XY 코일들(9B)에 에너지를 공급함으로써 이동 가능 평면 테이블(30B)을 Z축을 둘레로 회전시켜, 상기 Z축에 대한 상기 다이(16B)의 임의의 회전 오프셋이 또한 수용될 수 있게 한다.
도 4는, 개구(14B) 형태의 모션 테이블 중공 피쳐를 통해 다이(16B)의 다이 기준 마크들(15B)을 이미지화 하도록 구성되는 광학 시스템(7B)에 의해 관찰된, 이동 가능 평면 테이블(30B)의 평면도이다. 알 수 있는 바와 같이, 미니 XY 자석들 (10B) 및 미니 XY 코일들(9B)이 이동 가능 평면 테이블 (30B)의 각각의 측면 상에 위치되어, X 및 Y축에 따른 (에어 베어링들(11B)에 의해 지원되는) 모션을 용이하게 할 뿐만 아니라 상기 이동 가능 평면 테이블(30B)이 Z축 둘레를 회전하게 한다. 상기 이동 가능 평면 테이블(30B)의 현재 위치에 대한 피드백은 인코더 스케일들(5B)에 의해 제공된다.
도 5는 이동 가능 평면 테이블 및 테이블 지지 구조체를 위한 대안적인 배열을 설명한다. 이 배열에 있어서는, 에어 베어링들을 갖기보다는, 그 대신 하나 이상의 굴곡부(11C)가 제공되며, 이 경우 테이블 지지 구조체(20C) 내에서 이동 가능 평면 테이블(30C)을 지지하는 한편, 상기 이동 가능 평면 테이블(30C)이 상기 테이블 지지 구조체(20C)에 대해 이동할 수 있게 한다.
본 발명이 특정 실시예들을 참고하여 매우 상세하게 설명되었지만, 다른 실시예들도 가능하다. 특히, 이동 가능 평면 테이블은 보이스 코일 모터 또는 압전 액추에이터에 의해 작동될 수 있다.
따라서, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위는 여기에 포함된 실시예들의 설명으로 제한되어서는 않된다.

Claims (18)

  1. 다이 본드 헤드 장치로서,
    다이 본드 헤드 모션 테이블에 결속되는 다이 본드 헤드 본체;
    상기 다이 본드 헤드 본체 상에 장착되는 다이 홀더 모션 테이블; 및
    사용 중 반도체 다이를 기판에 부착하도록 작동하는 다이 홀더로서, 상기 다이 홀더 모션 테이블에 의해 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블과 독립적으로 위치 설정될 수 있는 상기 다이 홀더를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체의 제 1 단부에 결합되고, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 제 1 단부로부터 원위에 있는 상기 다이 본드 헤드 본체의 제 2 단부에 장착되는, 다이 본드 헤드 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 상기 다이 본드 헤드 본체 및 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블 중 적어도 하나에 대해 변위시키도록 작동 가능한, 다이 본드 헤드 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 평면에서 하나 이상의 축을 따라 변위시키도록 작동 가능한, 다이 본드 헤드 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블과 공통된 적어도 하나의 축을 따라 변위시키도록 작동 가능한, 다이 본드 헤드 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 다이 홀더를 상기 본드 헤드 모션 테이블이 사용 중 상기 다이 본드 헤드 본체를 변위시키도록 작동 가능한 것보다 더욱 정밀하게 변위시키도록 작동 가능한, 다이 본드 헤드 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블보다 작은 변위 범위를 갖는, 다이 본드 헤드 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 다이 본드 헤드 본체에 의해 유지되는 테이블 지지 구조체 및 상기 테이블 지지 구조체에 대해 변위 가능한 이동 가능 구조체를 갖는, 다이 본드 헤드 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 사용 중 상기 테이블 지지 구조체에 대해 상기 이동 가능 구조체를 변위시키도록 작동 가능한 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액추에이터는 사용 중 상기 이동 가능 구조체를 하나 이상의 축을 따라 변위시키도록 작동 가능한, 다이 본드 헤드 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 상기 이동 가능 구조체를 상기 테이블 지지 구조체와 결합하고, 사용 중 상기 이동 가능 구조체를 상기 테이블 지지 구조체에 대해 용이하게 이동시키도록 작동 가능한 베어링 및 굴곡부 중 적어도 하나를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 홀더 모션 테이블은 이동 가능 구조체의 위치의 표시를 제공하도록 작동 가능한 위치 식별자를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 위치 식별자는 상기 이동 가능 구조체와 테이블 지지 구조체 상에 개별적으로 장착되는 각각 구성 요소들을 갖는 선형 인코더를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 이동 가능 구조체는 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 상기 반도체 다이의 적어도 일부의 이미징을 위해 위치되는, 상기 이동 가능 구조체를 통과하는 적어도 하나의 검사 광 경로를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 검사 광 경로는 상기 이동 가능 구조체에 공극(void)을 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 사용 중 상기 반도체 다이의 위치 및 배향 정보 중 적어도 하나를 제공하기 위해 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 상기 반도체 다이의 적어도 일부를 이미지화하도록 작동 가능한 적어도 하나의 이미징 디바이스를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 사용 중 상기 다이 본드 헤드 모션 테이블을 이용하여 상기 본드 헤드 본체 위치를 조작함으로써 상기 다이 홀더를 본딩 위치에 근접하게 위치시키도록, 또한 상기 다이 홀더 모션 테이블을 이용하여 상기 다이 홀더 위치를 조작함으로써 위치 및 배향 정보 중 적어도 하나에 응답하여 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 상기 반도체 다이의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 보정하도록 작동 가능한 제어기를 포함하는, 다이 본드 헤드 장치.
  18. 다이 본드 헤드 모션 테이블을 이용하여 본드 헤드 본체 위치를 조작함으로써 제 1 항의 다이 본드 헤드 장치의 다이 홀더를 본딩 위치에 근접하게 위치시키는 단계;
    다이 홀더 모션 테이블을 이용하여 다이 헤드 위치를 조작함으로써 상기 다이 홀더에 의해 보유되는 반도체 다이의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 보정하는 단계; 및 그 후에
    상기 반도체 다이를 상기 본딩 위치에서 본딩하는 단계를 포함하는 방법.
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