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KR20250043161A - Method For Controlling Thermocompression Bonding Head - Google Patents

Method For Controlling Thermocompression Bonding Head Download PDF

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KR20250043161A
KR20250043161A KR1020230126584A KR20230126584A KR20250043161A KR 20250043161 A KR20250043161 A KR 20250043161A KR 1020230126584 A KR1020230126584 A KR 1020230126584A KR 20230126584 A KR20230126584 A KR 20230126584A KR 20250043161 A KR20250043161 A KR 20250043161A
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KR
South Korea
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bonding
bonding head
height
semiconductor chip
head
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Pending
Application number
KR1020230126584A
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Korean (ko)
Inventor
홍진국
이주성
Original Assignee
한미반도체 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 반도체칩을 가압하는 본딩헤드의 높이 변화를 추종하면서 균일한 가압력으로 본딩을 수행하고, 범프가 용융되는 시점을 감지하여 본딩툴이 상승되도록 높이 제어를 수행하여 반도체칩의 미접착 및 쇼트 발생을 억제하는 열압착 본딩헤드의 제어방법으로서, (a) 반도체칩을 흡착한 본딩툴이 기판의 상부로 이동하면 가압부가 기설정된 힘으로 본딩툴을 가압한 상태에서 본딩헤드를 하강시키는 단계; (b) 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 기판에 접촉된 것으로 판단되면 상기 본딩헤드의 하강을 정지시키고, 상기 본딩툴을 소정의 온도로 가열하면서 상기 반도체칩을 가압하되, 상기 본딩툴의 높이 변화에 추종하여 상기 기설정된 힘을 가했을 때의 상기 가압부의 가동자 위치값이 일정하게 유지되도록 상기 본딩헤드의 높이를 제어하면서 열압착하는 단계; (c) 상기 반도체칩의 범프가 용융되었다고 판단되면 상기 본딩헤드의 높이를 유지시키거나, 상기 본딩헤드를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 상기 본딩툴을 소정의 온도로 냉각시키는 단계; 및 (d) 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 상기 본딩헤드를 상기 기판으로부터 상승시키는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method for controlling a thermocompression bonding head, which performs bonding with a uniform pressing force while following a change in the height of a bonding head that pressurizes a semiconductor chip, and performs height control so that the bonding tool is raised by detecting the point in time when a bump is melted, thereby suppressing non-bonding and occurrence of a short circuit of a semiconductor chip, the method comprising: (a) a step of lowering the bonding head while a pressing portion presses the bonding tool with a preset force when a bonding tool having absorbed a semiconductor chip moves to the upper portion of a substrate; (b) a step of stopping the descent of the bonding head when it is determined that the semiconductor chip absorbed by the bonding tool is in contact with the substrate, and controlling the height of the bonding head while pressing the semiconductor chip while following a change in the height of the bonding tool and controlling the height of the bonding head so that a position value of a mover of the pressing portion when the preset force is applied is maintained constant when performing thermocompression bonding; (c) a step of cooling the bonding tool to a predetermined temperature while maintaining the height of the bonding head or raising the bonding head to a preset height when it is determined that the bump of the semiconductor chip has melted; and (d) a step of raising the bonding head from the substrate when the thermal compression is completed after a predetermined time has elapsed.

Description

열압착 본딩헤드의 제어방법{Method For Controlling Thermocompression Bonding Head}{Method For Controlling Thermocompression Bonding Head}

본 발명은 하면에 범프가 형성된 반도체칩을 기판에 가압하면서 열을 가하는 열압착 본딩헤드의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a thermal compression bonding head that applies heat while pressing a semiconductor chip having bumps formed on the lower surface onto a substrate.

열압착 본딩장치는 웨이퍼로부터 개별의 반도체칩을 분리하고, 열압착 본딩헤드가 반도체칩의 하면(범프 형성면)이 하방을 향하도록 픽업한 상태에서 열과 압력을 가하여 열압착 방식으로 본딩 대상 기판에 반도체칩을 본딩하는 장치를 의미한다.A thermocompression bonding device is a device that separates individual semiconductor chips from a wafer, and applies heat and pressure to bond the semiconductor chips to a bonding target substrate using a thermocompression method while the thermocompression bonding head picks up the semiconductor chips with the lower surface (bump formation surface) of the chips facing downward.

이러한 열압착 방식의 본딩을 수행하는 열압착 본딩장치는 실리콘관통전극(through silicon via: TSV) 패키지 적층 공정을 수행하는데 필수적인 본딩장치이다. 실리콘관통전극 패키지는 반도체칩에 미세한 구멍을 뚫고 동일한 반도체칩 여러 개를 수직으로 적층한 후 구멍속을 구리로 채워서 전극을 형성하거나, 구리가 채워진 반도체칩을 복수개 적층하여 전극을 형성하는 첨단 적층 기법으로서, 열압착 본딩헤드를 이용하여 가공된 본딩 기판의 접속단자에 범프를 접촉시킨 상태로 열과 압력을 가하여 열압착시킴으로써 기판에 반도체칩을 적층 본딩할 수 있다.A thermocompression bonding device that performs this type of thermocompression bonding is an essential bonding device for performing the through silicon via (TSV) package lamination process. The TSV package is an advanced lamination technique that forms electrodes by drilling tiny holes in semiconductor chips, vertically laminating multiple identical semiconductor chips, and filling the holes with copper, or by laminating multiple semiconductor chips filled with copper. The technique can laminate and bond semiconductor chips to a substrate by applying heat and pressure while bringing bumps into contact with the connection terminals of a processed bonding substrate using a thermocompression bonding head and performing thermocompression bonding.

열압착 본딩헤드는 하면에 범프가 형성된 반도체칩의 상면을 흡착하고, 기판 상으로 이동하여 반도체칩을 열압착함으로써 기판에 반도체칩을 부착(본딩)하는 작업을 수행한다. 이때 열압착 본딩헤드는 범프 형성면에 플럭스가 도포된 반도체칩을 전달받아 흡착할 수도 있고, 플럭스가 도포되지 않은 반도체칩을 흡착하는 경우에 플럭스를 딥핑하는 작업을 수행할 수도 있다. 또한 플럭스를 도포하지 않고 열압착을 위한 NCF(Non Conductive Film)를 이용하여 기판에 본딩할 수도 있다. The thermocompression bonding head performs the task of attaching (bonding) a semiconductor chip to a substrate by adsorbing the upper surface of a semiconductor chip having bumps formed on the lower surface and moving it onto a substrate and thermally compressing the semiconductor chip. At this time, the thermocompression bonding head can receive and adsorb a semiconductor chip on which flux has been applied to the bump formation surface, or can perform the task of dipping flux when adsorbing a semiconductor chip on which flux has not been applied. In addition, it is possible to bond to a substrate using a NCF (Non-Conductive Film) for thermocompression bonding without applying flux.

기존 열압착 본딩헤드를 이용한 열압착 본딩은 테스트를 통해 수집된 열압착에 필요한 온도 및 시간 등의 파라미터를 이용하여 열압착 본딩헤드의 높이를 제어하였다. 예를 들어 반도체칩을 본딩할 때 소정의 온도로 가열 및 가압하게 되면 열압착 본딩헤드의 열이 반도체칩과 범프, 기판 등에 전달이 되어 이들 중 하나 이상이 가열에 의해 팽창이 되고 범프의 용융점 이상으로 가열을 수행하게 되면 팽창이 된 범프가 용융된다. 범프가 용융될 때 가압을 수행하고 있던 열압착 본딩헤드가 용융된 범프를 압궤하여 인접하는 범프 사이에서 쇼트 불량이 발생하는 문제가 있다. 또한, 범프를 압궤하지 않는 가압력을 설정하는 것도 매우 어렵고 해당 가압력으로 제어하는데 시간이 걸리는 문제가 있다. Thermocompression bonding using a conventional thermocompression bonding head controls the height of the thermocompression bonding head using parameters such as temperature and time required for thermocompression collected through testing. For example, when bonding a semiconductor chip, if it is heated and pressurized at a certain temperature, the heat of the thermocompression bonding head is transferred to the semiconductor chip, bump, substrate, etc., and one or more of these expands due to the heating, and if it is heated above the melting point of the bump, the expanded bump melts. When the bump melts, there is a problem that the thermocompression bonding head that was applying pressurization crushes the melted bump, causing a short circuit defect between adjacent bumps. In addition, it is very difficult to set a pressing force that does not crush the bump, and there is a problem that it takes time to control it with the pressing force.

특히, 최근에는 반도체 회로의 고밀도화에 따라 범프의 배치 밀도가 높아지는 경향이 있어 범프가 용융되면서 서로 접촉하여 쇼트를 일으킬 우려가 커지고 있다.In particular, as the density of semiconductor circuits has increased in recent years, the density of bump placement has increased, and there is a growing concern that the bumps will melt and come into contact with each other, causing a short circuit.

이러한 점들을 고려하여 기존 열압착 본딩헤드는 반도체칩을 기판에 가압할 때 소정의 시간이 지나면 범프가 용융되었다고 간주하여 본딩헤드를 상승시키는 작업을 수행하였다. Considering these points, the existing thermocompression bonding head performs the task of raising the bonding head after a certain period of time when pressing the semiconductor chip to the substrate, assuming that the bump has melted.

그러나, 동일한 웨이퍼에 기반한 반도체칩들도 범프의 용융에 따른 높이 변화 프로파일이 서로 다르기 때문에, 반도체칩과 기판의 본딩 면 사이의 갭을 관리하기가 어려워 생성된 범프의 모양이 일정하지 않게 된다. 이로 인해 반도체칩의 미접착 부위가 발생하거나, 범프 간 쇼트가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.However, since semiconductor chips based on the same wafer have different height change profiles due to melting of bumps, it is difficult to manage the gap between the bonding surface of the semiconductor chip and the substrate, and the shape of the generated bumps becomes inconsistent. This causes problems such as the occurrence of unbonded areas of the semiconductor chip or short circuits between bumps.

또한, 반도체칩(자재)마다 수축 및 팽창 높이 변화율이 서로 다르기 때문에, 모든 자재를 원하는 갭, 압력으로 가압하기 어렵다는 문제점이 있다.In addition, since the shrinkage and expansion height change rates are different for each semiconductor chip (material), there is a problem in that it is difficult to pressurize all materials to the desired gap and pressure.

따라서, 반도체칩에 가해지는 데미지를 최소화하고 미접착 및 쇼트 발생을 억제하기 위해 본딩 과정에서 일정한 압력으로 범프를 가압하고 반도체칩의 실장 높이를 균일하게 제어할 수 있는 방법이 요구된다.Therefore, a method is required to pressurize the bump with a constant pressure during the bonding process and to uniformly control the mounting height of the semiconductor chip in order to minimize damage to the semiconductor chip and suppress the occurrence of non-bonding and short circuits.

공개특허 제10-2009-0131863호Publication Patent No. 10-2009-0131863

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 반도체칩을 가압하는 본딩헤드의 높이 변화를 추종하면서 균일한 가압력으로 본딩을 수행하고, 범프가 용융되는 시점을 감지하여 본딩툴이 상승되도록 높이 제어를 수행하여 반도체칩의 미접착 및 쇼트 발생을 억제하는 열압착 본딩헤드의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for controlling a thermocompression bonding head that performs bonding with a uniform pressing force while following the change in height of a bonding head that pressurizes a semiconductor chip, and performs height control so that the bonding tool is raised by detecting the point in time when a bump is melted, thereby suppressing non-bonding and short-circuiting of a semiconductor chip.

또한, 본 발명은 반도체칩의 종류, 웨이퍼의 종류 등에 상관없이 각각의 개별 반도체칩마다 범프가 실제 용융되는 타이밍을 자동으로 검출하고 본딩헤드의 높이 또는 가동자의 높이 제어를 수행하여 본딩 퀄리티를 향상시키는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to automatically detect the timing at which a bump is actually melted for each individual semiconductor chip, regardless of the type of semiconductor chip, the type of wafer, etc., and to improve bonding quality by controlling the height of a bonding head or the height of a mover.

또한, 본 발명은 실제 본딩이 수행되는 반도체칩 범프의 용융에 따른 본딩헤드의 높이 변화를 추적하여 범프의 용융을 감지하고, 범프가 용융되었다고 판단되면 반도체칩과 기판의 갭을 동일한 실장 높이가 되도록 본딩헤드 또는 가동자를 상승시켜 쇼트를 방지하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to detect melting of a bump by tracking a change in the height of a bonding head according to melting of a semiconductor chip bump on which actual bonding is performed, and, when it is determined that the bump has melted, to prevent a short circuit by raising the bonding head or a mover so that the gap between the semiconductor chip and the substrate becomes the same mounting height.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드의 제어방법은, 하면에 범프가 형성된 반도체칩을 기판에 가압하면서 열을 가하는 열압착 본딩헤드의 제어방법에 있어서, 반도체칩을 흡착한 본딩툴이 기판의 상부로 이동하면 가압부가 기설정된 힘으로 본딩툴을 가압한 상태에서 본딩헤드를 하강시키는 단계; 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 기판에 접촉된 것으로 판단되면 상기 본딩헤드의 하강을 정지시키고, 상기 본딩툴을 소정의 온도로 가열하면서 상기 반도체칩을 가압하되, 상기 본딩툴의 높이 변화에 추종하여 상기 기설정된 힘을 가했을 때의 상기 가압부의 가동자 위치값이 일정하게 유지되도록 상기 본딩헤드의 높이를 제어하면서 열압착하는 단계; 상기 반도체칩의 범프가 용융되었다고 판단되면 상기 본딩헤드의 높이를 유지하거나, 상기 본딩헤드를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 상기 본딩툴을 소정의 온도로 냉각시키는 단계; 및 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 상기 본딩헤드를 상기 기판으로부터 상승시키는 단계;를 포함할 수 있다.In order to achieve the above-described object, a control method of a thermocompression bonding head according to an embodiment of the present invention is provided, wherein a control method of a thermocompression bonding head that applies heat while pressing a semiconductor chip having a bump formed on a lower surface to a substrate comprises: a step of lowering the bonding head while a pressure unit presses the bonding tool with a preset force when a bonding tool having a semiconductor chip adsorbed thereon moves to an upper portion of the substrate; a step of stopping the descent of the bonding head and heating the bonding tool to a preset temperature while pressing the semiconductor chip, while controlling the height of the bonding head while performing thermocompression so that a position value of a mover of the press unit when the preset force is applied is constantly maintained by following a change in the height of the bonding tool; a step of maintaining the height of the bonding head or cooling the bonding tool to a preset temperature while raising the bonding head to a preset height when it is determined that the bump of the semiconductor chip has melted; and a step of raising the bonding head from the substrate after a predetermined period of time has elapsed and the thermal compression is completed.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 본딩헤드의 제어방법은, 하면에 범프가 형성된 반도체칩을 기판에 가압하면서 열을 가하는 열압착 본딩헤드의 제어방법에 있어서, 반도체칩을 흡착한 본딩툴이 기판의 상부로 이동하면 가압부가 기설정된 힘으로 본딩툴을 가압한 상태에서 본딩헤드를 하강시키는 단계; 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 기판에 접촉된 것으로 판단되면 상기 본딩헤드의 하강을 정지시키고, 상기 본딩툴을 소정의 온도로 가열하면서 상기 반도체칩을 가압하되, 상기 본딩툴의 높이 변화에 추종하여 상기 기설정된 힘을 가했을 때의 상기 가압부의 가동자 위치값이 일정하게 유지되도록 상기 본딩헤드의 높이를 제어하면서 열압착하는 단계; 상기 반도체칩의 범프가 용융되었다고 판단되면 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 본딩툴을 소정의 온도로 냉각시키는 단계; 및 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 상기 본딩헤드를 상기 기판으로부터 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, a control method of a bonding head according to an embodiment of the present invention is a control method of a thermocompression bonding head that applies heat while pressing a semiconductor chip having a bump formed on a lower surface to a substrate, the method including: a step of lowering the bonding head while a pressure unit presses the bonding tool with a preset force when a bonding tool having a semiconductor chip absorbed moves to an upper portion of the substrate; a step of stopping the lowering of the bonding head and heating the bonding tool to a preset temperature while pressing the semiconductor chip, while controlling the height of the bonding head so that the position value of the movable part of the pressing unit when the preset force is applied is maintained constant in accordance with a change in the height of the bonding tool; a step of cooling the bonding tool to a preset temperature while switching the pressure unit to a position mode when it is determined that the bump of the semiconductor chip has melted; and a step of raising the bonding head from the substrate when thermocompression is completed after a preset time has elapsed.

또한, 상기 (b) 단계에서, 상기 본딩헤드가 하강하는 과정에서 상기 가압부의 가동자 위치값이 변화될 때를 상기 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 상기 기판에 접촉된 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (b), it may be characterized in that when the position value of the actuator of the pressurizing part changes during the process of lowering the bonding head, it is determined that the semiconductor chip absorbed by the bonding tool has come into contact with the substrate.

또한, 상기 (b) 단계에서, 상기 본딩헤드가 점진적으로 상승하다가 더 이상 본딩헤드의 높이가 상승하지 않을 때 또는 상기 본딩헤드의 이동방향이 상승 방향에서 하강 방향으로 전환될 때를 용융시점으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (b), it may be characterized in that the melting point is determined when the bonding head gradually rises and then no longer rises in height or when the movement direction of the bonding head changes from an upward direction to a downward direction.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드의 제어방법은, 상기 본딩헤드의 기설정된 가열 온도, 기설정된 가열 시간 중 하나 이상의 조건이 함께 충족되는 경우에 상기 범프의 용융 시점을 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, a method for controlling a thermocompression bonding head according to an embodiment of the present invention may be characterized by determining the melting point of the bump when at least one condition among a preset heating temperature and a preset heating time of the bonding head is satisfied together.

또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부의 가동자 위치가 변화되지 않도록 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 본딩헤드를 기설정된 높이로 상승시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (c), if the movable part of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, it may be characterized in that the bonding head is raised to a preset height while the pressurizing part is switched to the position mode so that the position of the movable part of the pressurizing part does not change.

또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부의 가동자 위치가 변화되지 않도록 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 본딩헤드의 높이를 유지시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (c), when the movable part of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, it may be characterized in that the height of the bonding head is maintained in a state where the pressurizing part is switched to the position mode so that the position of the movable part of the pressurizing part does not change.

또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 가압부의 가동자를 기설정된 높이로 상승시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (c), when the movable part of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, it may be characterized in that the movable part of the pressurizing part is raised to a preset height while the pressurizing part is switched to the position mode.

또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 가압부의 가동자 위치를 유지시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the step (c), when the movable part of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, it may be characterized in that the position of the movable part of the pressurizing part is maintained in a state where the pressurizing part is switched to the position mode.

본 발명은 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 기판에 가압되는 동안에 가압부가 기설정된 힘으로 본딩툴을 가압할 수 있도록 가압부의 가동자의 위치값이 일정하게 유지되게 본딩헤드의 높이를 제어하여 반도체칩, 범프, 기판 등의 팽창에 따른 과도한 압력이 반도체칩에 가해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of preventing excessive pressure from being applied to the semiconductor chip due to expansion of the semiconductor chip, bump, substrate, etc. by controlling the height of the bonding head so that the position value of the movable member of the pressing part is maintained constant so that the pressing part can press the bonding tool with a preset force while the semiconductor chip adsorbed on the bonding tool is pressed against the substrate.

또한, 본딩헤드의 높이 변화를 통해 범프의 용융 시점(용융점)을 판단하여 본딩헤드 또는 반도체칩을 가압하는 본딩툴을 상승시킴으로써 미접착 및 쇼트 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of preventing non-bonding and short circuit problems by judging the melting point of the bump through the change in the height of the bonding head and raising the bonding tool that pressurizes the bonding head or semiconductor chip.

또한, 본 발명은 반도체칩의 종류, 웨이퍼의 종류 등에 상관없이 각각의 개별 반도체칩마다 범프의 용융 시점을 자동으로 검출하고 본딩헤드의 높이를 실시간으로 제어할 수 있으며, 각각 실제 본딩되는 반도체칩 범프의 용융에 따른 본딩헤드 높이 변화를 추종하면서 용융 시점 검출 후에는 개별 반도체칩의 실장 높이가 동일해 지도록 본딩툴을 상승시킴으로써 본딩 퀄리티를 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can automatically detect the melting point of the bump for each individual semiconductor chip regardless of the type of semiconductor chip, the type of wafer, etc., and control the height of the bonding head in real time, and can secure bonding quality by following the change in the height of the bonding head according to the melting of the bump of each semiconductor chip actually bonded and then raising the bonding tool so that the mounting height of the individual semiconductor chips becomes the same after detecting the melting point.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본딩헤드를 포함하는 본딩장치를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에서 준비 단계를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에서 접촉 단계를 나타낸 도면이다.
도 3b, 도 3c 및 도 4a는 본 발명의 실시예에서 열압착 단계를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에서 냉각 단계를 나타낸 도면이다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에서 냉각 단계를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에서 준비 단계를 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에서 접촉 단계를 나타낸 도면이다.
도 6b, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에서 열압착 단계를 나타낸 도면이다.
도 7c는 본 발명의 실시예에서 냉각 단계를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드의 제어방법에 수행될 때, 가압부의 가동자 높이 및 본딩헤드의 높이를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드의 제어방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
FIG. 1 is a drawing showing a bonding device including a bonding head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2a and FIG. 2b are drawings showing the preparation steps in an embodiment of the present invention.
Figure 3a is a drawing showing a contact step in an embodiment of the present invention.
FIG. 3b, FIG. 3c and FIG. 4a are drawings showing a thermocompression step in an embodiment of the present invention.
Figure 4b is a diagram showing a cooling step in one embodiment of the present invention.
Figure 4c is a drawing showing a cooling step in another embodiment of the present invention.
FIG. 5a and FIG. 5b are drawings showing the preparation steps in an embodiment of the present invention.
Figure 6a is a drawing showing a contact step in an embodiment of the present invention.
Figures 6b, 7a and 7b are drawings showing a thermocompression step in an embodiment of the present invention.
Figure 7c is a drawing showing a cooling step in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a drawing showing the height of the actuator of the pressurizing portion and the height of the bonding head when the control method of the thermocompression bonding head according to an embodiment of the present invention is performed.
FIG. 9 is a flow chart showing a method for controlling a thermocompression bonding head according to an embodiment of the present invention.

통상의 기술자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 개발할 수 있다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이처럼 특별히 열거된 실시예 및 상태에 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다.Those skilled in the art will be able to develop various devices that embody the principles of the invention and are included within the concept and scope of the invention, even though they are not explicitly described or illustrated in this specification. In addition, it should be understood that all conditional terms and embodiments listed in this specification are, in principle, expressly intended only for the purpose of making the concept of the invention understood, and are not limited to the embodiments and conditions specifically listed in this specification.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 발명의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자가 발명의 기술적 사상을 쉽게 실시할 수 있을 것이다.The above-described objects, features and advantages will become more apparent through the following detailed description of the invention in connection with the accompanying drawings, whereby a person skilled in the art in the art will be able to easily implement the technical idea of the invention.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 구성들의 크기 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장될 수 있다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다The embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional and/or perspective views, which are ideal examples of the present invention. The sizes of components depicted in these drawings may be exaggerated for effective explanation of the technical contents. The form of the exemplary drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances.

다양한 실시예들을 설명하면서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 'A, B 및 C 중 적어도 하나'의 표현은 A, B 및 C 중 하나, 둘 또는 셋으로 구성된 것을 의미한다. 나아가, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.When describing various embodiments, components that perform the same function will be given the same name and reference numerals for convenience even if the embodiments are different. In addition, the expression 'at least one of A, B, and C' means that it consists of one, two, or three of A, B, and C. Furthermore, the configuration and operation that have already been described in other embodiments will be omitted for convenience.

한편, 본 명세서에서 폭 방향은 좌우 방향으로서 ±x방향, 길이 방향은 전후 방향으로서 ±y방향 및 승강 방향은 상하 방향으로서 ±z방향을 의미한다(도 1 참조).Meanwhile, in this specification, the width direction means the left-right direction and the ±x direction, the length direction means the front-back direction and the ±y direction, and the elevation direction means the ±z direction as the up-down direction (see Figure 1).

이하, 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드(60)(이하, '본딩헤드')를 포함하는 열압착 본딩장치(BD)(이하, '본딩장치')에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a thermocompression bonding device (BD) (hereinafter, “bonding device”) including a thermocompression bonding head (60) (hereinafter, “bonding head”) according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본딩헤드(60)를 포함하는 본딩장치(BD)를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a drawing showing a bonding device (BD) including a bonding head (60) according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본딩장치(BD)는 접착 필름상의 반도체칩(1)을 픽업하여 상하 반전시키는 플립오버 픽커(10), 플립오버 픽커(10)로부터 반도체칩(1)을 전달받아 흡착하고 반도체칩(1)의 하면에 딥핑 플레이트(30)에 구비된 플럭스를 딥핑시키는 다이 피커(20), 다이 피커(20)에 흡착된 반도체칩(1)의 하면 및 플럭스 딥핑 상태를 촬영하여 검사하는 업룩킹 비전(40), 다이 피커(20)로부터 전달받은 반도체칩(1)이 안착되는 다이 블록(50), 다이 블록(50) 상의 반도체칩(1)을 흡착하고 기판(3)의 상부로 이송하여 기판(3)에 반도체칩(1)을 가압하면서 열을 가하는 본딩헤드(60), 본딩헤드(60)에 흡착된 반도체칩(1)이 본딩될 기판(3) 상의 이물질 여부를 검사하는 파티클 비전(100), 및 기판(3)과 본딩헤드(60)에 흡착된 반도체칩(1) 간의 정렬 상태를 촬영하여 검사하는 슬릿 비전(70)을 포함할 수 있다. 본딩장치(BD)는 플립오버 픽커(10), 다이 피커(20), 업룩킹 비전(40), 다이 블록(50), 본딩헤드(60), 파티클 비전(100), 업룩킹 비전(40) 및 슬릿 비전(70) 중 적어도 하나를 작동하도록 명령하고, 연산하는 제어부(90)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the bonding device (BD) includes a flip-over picker (10) that picks up a semiconductor chip (1) on an adhesive film and flips it upside down, a die picker (20) that receives a semiconductor chip (1) from the flip-over picker (10), adsorbs it, and dips flux provided in a dipping plate (30) on the lower surface of the semiconductor chip (1), an up-looking vision (40) that photographs and inspects the lower surface of the semiconductor chip (1) adsorbed on the die picker (20) and the flux dipping state, a die block (50) on which the semiconductor chip (1) received from the die picker (20) is seated, a bonding head (60) that adsorbs the semiconductor chip (1) on the die block (50), transfers it to the upper surface of the substrate (3), and applies heat while pressurizing the semiconductor chip (1) to the substrate (3), a particle vision (100) that inspects whether there is any foreign matter on the substrate (3) to which the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding head (60) is to be bonded, and a substrate (3). It may include a slit vision (70) that photographs and inspects the alignment state between semiconductor chips (1) adsorbed on the bonding head (60). The bonding device (BD) may further include a control unit (90) that commands and operates at least one of the flip-over picker (10), the die picker (20), the up-looking vision (40), the die block (50), the bonding head (60), the particle vision (100), the up-looking vision (40), and the slit vision (70).

본딩장치(BD)는 본딩헤드(60)로 기판(3)에 반도체칩(1)을 전달하고, 열압착하여 본딩하는 작업을 수행할 수 있다. 이때, 본딩헤드(60)에는 본딩시 필요한 힘, 즉 기판(3) 상에서 반도체칩(1)을 가압하는 가압부(63)의 힘이 기설정될 수 있다.The bonding device (BD) can perform the task of transferring a semiconductor chip (1) to a substrate (3) using a bonding head (60) and bonding it by thermal compression. At this time, the bonding head (60) can be preset with the force required for bonding, that is, the force of the pressurizing portion (63) that presses the semiconductor chip (1) on the substrate (3).

본딩헤드(60)는 하단에 반도체칩(1)을 흡착하는 본딩툴(66)을 구비하고, 본딩툴(66)에는 히터가 내장되어 반도체칩(1)을 기설정된 온도로 가열시킬 수 있다. 또한 본딩툴(66)에는 히터를 소정의 온도로 냉각하기 위해 냉각에어 공급부가 구비될 수 있다. 본딩툴(66)의 상부에는 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)을 가압하는 가압부(63)가 구비되며, 가압부(63)는 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압하여 해당 가압력이 본딩툴(66)을 통해 반도체 칩에 인가될 수 있다.The bonding head (60) is provided with a bonding tool (66) that absorbs a semiconductor chip (1) at the bottom, and a heater is built into the bonding tool (66) so that the semiconductor chip (1) can be heated to a preset temperature. In addition, a cooling air supply unit may be provided in the bonding tool (66) to cool the heater to a preset temperature. A pressurizing unit (63) that pressurizes the semiconductor chip (1) absorbed by the bonding tool (66) is provided at the top of the bonding tool (66), and the pressurizing unit (63) pressurizes the bonding tool (66) with a preset force so that the corresponding pressurizing force can be applied to the semiconductor chip through the bonding tool (66).

본딩헤드(60)는 승하강 및 X-Y 방향으로 이송 가능하게 구비되어, 본딩툴(66)이 반도체칩(1)을 흡착한 후 기판(3)의 상부로 이동되면 가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압한 상태에서 본딩헤드(60)를 하강시켜 반도체칩(1)을 기판(3)에 접촉시킨다. 접촉이 확인되면 내장된 히터를 통해 본딩헤드(60)의 온도를 기설정된 온도로 상승시켜 가열하면서 반도체칩(1)을 압착시켜 반도체칩(1)에 열을 전달할 수 있다. 즉, 본딩헤드(60)는 가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압하면서 열을 가하여 반도체칩(1)을 기판(3)에 열압착시킬 수 있다.The bonding head (60) is provided so as to be able to be moved up and down and in the X-Y direction, so that when the bonding tool (66) has absorbed the semiconductor chip (1) and moved to the upper part of the substrate (3), the pressure unit (63) presses the bonding tool (66) with a preset force and lowers the bonding head (60) to contact the semiconductor chip (1) with the substrate (3). When contact is confirmed, the temperature of the bonding head (60) is increased to a preset temperature by the built-in heater, thereby heating the semiconductor chip (1) and compressing it, thereby transferring heat to the semiconductor chip (1). That is, the bonding head (60) can apply heat while the pressure unit (63) presses the bonding tool (66) with a preset force to thermally compress the semiconductor chip (1) to the substrate (3).

반도체칩(1)을 가열시키면 반도체칩(1)의 하면에 형성된 범프(2)에도 열이 전달되어 범프(2)가 가열에 의해 용융될 수 있다. 본딩헤드(60)는 기설정된 온도로 일정 시간 동안 범프(2)를 가열하여 용융시키고, 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 히터의 작동을 해제하고 냉각 에어를 히터에 공급하여 범프(2)를 소정의 온도로 냉각시킬 수 있다. 이로써, 반도체칩(1)은 범프(2)가 고체화됨으로써 기판(3) 상에 접착될 수 있다. 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 본딩헤드(60)를 기판(3)으로부터 상승시키고, 해당 본딩헤드(60)는 후속 본딩될 반도체칩(1)을 흡착하기 위해 이동할 수 있다.When the semiconductor chip (1) is heated, heat is also transferred to the bump (2) formed on the lower surface of the semiconductor chip (1), so that the bump (2) can be melted by the heating. The bonding head (60) heats the bump (2) at a preset temperature for a preset period of time to melt it, and when it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has been melted, the operation of the heater is turned off and cooling air is supplied to the heater to cool the bump (2) to a preset temperature. Thereby, the semiconductor chip (1) can be bonded on the substrate (3) as the bump (2) solidifies. After a preset period of time has elapsed and the thermal compression is completed, the bonding head (60) is raised from the substrate (3), and the bonding head (60) can move to absorb the semiconductor chip (1) to be subsequently bonded.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩장치(BD) 및 열압착 본딩헤드의 제어방법에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a method for controlling a bonding device (BD) and a thermocompression bonding head according to one embodiment of the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 열압착 본딩헤드의 제어방법의 일 실시예는, (a) 반도체칩(1)을 흡착한 본딩툴(66)이 기판(3)의 상부로 이동하면 가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압한 상태에서 본딩헤드(60)를 하강시키는 단계; (b) 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉된 것으로 판단되면 상기 본딩헤드(60)의 하강을 정지시키고, 상기 본딩툴(66)을 소정의 온도로 가열하면서 상기 반도체칩(1)을 가압하되, 상기 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하여 상기 기설정된 힘을 가했을 때의 상기 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 상기 본딩헤드(60)의 높이를 제어하면서 열압착하는 단계; (c) 상기 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 상기 본딩헤드(60)의 높이를 유지시키거나, 상기 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 상기 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각시키는 단계; 및 (d) 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 상기 본딩헤드(60)를 상기 기판(3)으로부터 상승시키는 단계를 포함한다.First, one embodiment of the control method of the thermocompression bonding head of the present invention comprises: (a) a step of lowering the bonding head (60) while the bonding tool (66) adsorbing the semiconductor chip (1) moves to the upper portion of the substrate (3) and the pressurizing portion (63) presses the bonding tool (66) with a preset force; (b) a step of stopping the lowering of the bonding head (60) when it is determined that the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) is in contact with the substrate (3), and pressing the semiconductor chip (1) while heating the bonding tool (66) to a preset temperature, controlling the height of the bonding head (60) so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is constantly maintained when the preset force is applied in accordance with the change in the height of the bonding tool (66), and performing thermocompression bonding; (c) a step of cooling the bonding tool (66) to a predetermined temperature while maintaining the height of the bonding head (60) or raising the bonding head (60) to a preset height when it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has melted; and (d) a step of raising the bonding head (60) from the substrate (3) when the thermal compression is completed after a predetermined time has elapsed.

본 발명의 열압착 본딩헤드의 제어방법의 또 다른 실시예는, (a) 반도체칩(1)을 흡착한 본딩툴(66)이 기판(3)의 상부로 이동하면 가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압한 상태에서 본딩헤드(60)를 하강시키는 단계; (b) 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉된 것으로 판단되면 상기 본딩헤드(60)의 하강을 정지시키고, 상기 본딩툴(66)을 소정의 온도로 가열하면서 상기 반도체칩(1)을 가압하되, 상기 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하여 상기 기설정된 힘을 가했을 때의 상기 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 상기 본딩헤드(60)의 높이를 제어하면서 열압착하는 단계; (c) 상기 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 상기 가압부(63)를 위치모드로 전환한 상태에서 상기 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각시키는 단계; 및 (d) 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 상기 본딩헤드(60)를 상기 기판(3)으로부터 상승시키는 단계를 포함한다.Another embodiment of the control method of the thermocompression bonding head of the present invention comprises: (a) a step of lowering the bonding head (60) while the bonding tool (66) adsorbing the semiconductor chip (1) moves to the upper portion of the substrate (3) and the pressurizing portion (63) presses the bonding tool (66) with a preset force; (b) a step of stopping the lowering of the bonding head (60) when it is determined that the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) is in contact with the substrate (3), and pressing the semiconductor chip (1) while heating the bonding tool (66) to a preset temperature, controlling the height of the bonding head (60) so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is constantly maintained when the preset force is applied in accordance with the change in the height of the bonding tool (66), and performing thermocompression bonding; (c) a step of cooling the bonding tool (66) to a predetermined temperature while switching the pressurizing part (63) to the position mode when it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has melted; and (d) a step of raising the bonding head (60) from the substrate (3) when the thermal compression is completed after a predetermined time has elapsed.

도면을 참조하여 본 발명의 열압착 본딩헤드의 제어방법을 구체적으로 설명하면, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에서 준비 단계를 나타낸 도면이다. 도 3a는 본 발명의 실시예에서 접촉 단계(S100)를 나타낸 도면이다. 도 3b, 도 3c 및 도 4a는 본 발명의 실시예에서 열압착 단계(S200)를 나타낸 도면이다. 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 실시예에서 냉각 단계(S300)를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드의 제어방법의 순서도를 나타낸 도면이다.Hereinafter, a method for controlling a thermocompression bonding head of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 2A and 2B are drawings showing a preparation step in an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a drawing showing a contact step (S100) in an embodiment of the present invention. FIGS. 3B, 3C, and 4A are drawings showing a thermocompression step (S200) in an embodiment of the present invention. FIGS. 4B and 4C are drawings showing a cooling step (S300) in an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a drawing showing a flowchart of a method for controlling a thermocompression bonding head according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 본딩헤드(60)는 본딩헤드(60)를 회전시키는 회전모터(61), 회전모터(61)의 하부에 구비되는 벨로우즈(62), 벨로우즈(62) 하부에 구비되는 가압부(63), 가압부(63)의 하부에 구비되는 하중제어부(64), 하중제어부(64)의 하부에 장착되고 반도체칩(1)을 흡착하는 본딩툴(66)을 포함할 수 있다. 이때 본딩헤드(60)는 별도 구비된 승하강부에 의해 승하강 가능하게 구비되고, X-Y 평면 상에서 이동 가능하게 구비된다.Referring to FIG. 2a, the bonding head (60) may include a rotation motor (61) that rotates the bonding head (60), a bellows (62) provided at the lower portion of the rotation motor (61), a pressure unit (63) provided at the lower portion of the bellows (62), a load control unit (64) provided at the lower portion of the pressure unit (63), and a bonding tool (66) mounted at the lower portion of the load control unit (64) and adapted to absorb a semiconductor chip (1). At this time, the bonding head (60) is provided so as to be able to be raised and lowered by a separately provided raising and lowering unit, and is provided so as to be able to move on the X-Y plane.

또한, 본딩헤드(60)는 벨로우즈(62), 가압부(63) 및 하중제어부(64)가 헤드본체(65) 내부에 마련되고, 헤드본체(65)에는 가압부(63)에 의해 위치가 변하는 가동자(63b)의 위치값을 측정하기 위한 가압측정부(63c)가 더 마련될수 있다. 또한, 본딩헤드(60)는 가압부(63)와 하중제어부(64)의 사이에 구비되어 가압부(63)의 하중을 측정 및 검증하는 로드셀(67)이 더 마련될 수 있다.In addition, the bonding head (60) is provided with a bellows (62), a pressure part (63), and a load control part (64) inside the head body (65), and the head body (65) may further be provided with a pressure measuring part (63c) for measuring the position value of the movable member (63b) whose position is changed by the pressure part (63). In addition, the bonding head (60) may further be provided with a load cell (67) provided between the pressure part (63) and the load control part (64) for measuring and verifying the load of the pressure part (63).

이때 회전모터(61), 벨로우즈(62), 가압부(63), 로드셀(67), 하중제어부(64) 및 본딩툴(66)을 서로 직접적으로 결합하여 연결될 수 있다.At this time, the rotary motor (61), bellows (62), pressurizing unit (63), load cell (67), load control unit (64), and bonding tool (66) can be directly connected to each other.

가압부(63)는 중심축을 통해 본딩툴(66)과 직결로 연결될 수 있다. 가압부(63)는 제어부(90)로부터 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압할 수 있다. 여기서, 기설정된 가압 힘은 준비 단계 이전에 작업자에 의해 임의로 세팅된 값일 수 있다. 가압부(63)는 헤드본체(65)에 고정되는 가압본체(63a) 및 가압본체(63a)의 동작(또는 가압 힘)에 따라 가압본체(63a)로부터 상대 이동하여 상승 및 하강하는 가동자(63b)를 포함할 수 있다. 즉, 가압부(63)에 의해 가동자(63b)의 위치가 변화됨에 따라 본딩툴(66)에 가해지는 가압력이 변화될 수 있으며, 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값이 일정하게 유지된다는 것은 본딩툴(66)에 가해지는 가압력이 일정하다는 것을 의미할 수 있다.The pressurizing unit (63) can be directly connected to the bonding tool (66) through the central axis. The pressurizing unit (63) can pressurize the bonding tool (66) with a preset pressurizing force from the control unit (90). Here, the preset pressurizing force can be a value arbitrarily set by the operator before the preparation stage. The pressurizing unit (63) can include a pressurizing body (63a) fixed to the head body (65) and a mover (63b) that moves up and down relative to the pressurizing body (63a) according to the operation (or pressurizing force) of the pressurizing body (63a). That is, as the position of the movable member (63b) changes by the pressurizing member (63), the pressurizing force applied to the bonding tool (66) may change, and the fact that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing member (63) is maintained constant may mean that the pressurizing force applied to the bonding tool (66) is constant.

가압부(63)는, 바람직하게는, 모터로 구성될 수 있다. 가압부(63)는 중심축을 통해 하중 제어부(65)의 중심축과 직결 형태로 연결될 수 있다. 가압부(63)는 제어부(90)로부터의 제어에 따라 가동자(63b)를 인장시키거나 수축시킬 수 있으며, 본딩헤드(60)에 일정 수준의 압력을 본딩툴(66)에 인가하는 가압력 제어를 수행할 수 있다. 따라서, 제어부(90)에 입력되는 값에 따라 그에 해당하는 힘을 본딩툴(66)에 가할 수 있다. 이때, 가압부(63)에 의해 가해지는 힘은 가압부(63)의 하부에 구비되는 로드셀(67)로 측정 및 검증할 수 있고, 로드셀(67)에 측정되는 힘은 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)에 제공되는 힘일 수 있다. The pressurizing unit (63) may preferably be composed of a motor. The pressurizing unit (63) may be directly connected to the central axis of the load control unit (65) through the central axis. The pressurizing unit (63) may tension or contract the movable member (63b) according to the control from the control unit (90), and may perform a pressurizing force control that applies a certain level of pressure to the bonding tool (66) from the bonding head (60). Accordingly, a corresponding force may be applied to the bonding tool (66) according to a value input to the control unit (90). At this time, the force applied by the pressurizing unit (63) may be measured and verified by a load cell (67) provided at the lower portion of the pressurizing unit (63), and the force measured by the load cell (67) may be a force provided to the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66).

본딩헤드(60)에 구비되는 하중제어부(64)는 하중을 제어하기 위한 구성으로, 하중제어부(64)는 본딩헤드(60)의 자중과 반대되는 방향, 즉 상승 방향(가압부(63)의 방향)으로 포스를 가하여 본딩헤드(60)의 자중을 감소시킬 수 있고, 본딩헤드(60)의 자중과 동일한 방향, 즉 하강 방향(가압부(63)의 반대 방향)으로 포스를 가하여 본딩헤드(60)의 자중을 증가시킬 수 있다. 또한, 본딩헤드(60)의 자중의 증감없이 자중을 본딩에 필요한 하중으로 사용할 수 있다. 하중제어부(64)는 본딩툴(66)에 직결되는 하중제어본체(64a) 및 하중제어본체(64a)의 동작에 따라 하중제어본체(64a)로부터 상대 이동하여 상승 및 하강하는 하중제어이동부(64b)를 포함할 수 있다.The load control unit (64) provided in the bonding head (60) is configured to control the load. The load control unit (64) can reduce the self-weight of the bonding head (60) by applying a force in a direction opposite to the self-weight of the bonding head (60), that is, in an upward direction (in the direction of the pressurizing unit (63)), and can increase the self-weight of the bonding head (60) by applying a force in the same direction as the self-weight of the bonding head (60), that is, in a downward direction (in the opposite direction of the pressurizing unit (63)). In addition, the self-weight of the bonding head (60) can be used as a load required for bonding without increasing or decreasing the self-weight. The load control unit (64) can include a load control main body (64a) directly connected to the bonding tool (66) and a load control moving unit (64b) that moves relative to the load control main body (64a) and rises and falls according to the operation of the load control main body (64a).

본딩툴(66)은 반도체칩(1)을 흡착할 수 있다. 본딩툴(66)은 가압부(63)의 가동자(63b)와 직결로 연결되어 가동자(63b)의 상승 및 하강에 따라 함께 상승 및 하강할 수 있다. The bonding tool (66) can absorb a semiconductor chip (1). The bonding tool (66) is directly connected to the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) and can rise and fall together with the rise and fall of the movable member (63b).

따라서, 본딩툴(66)은 가압부(63)의 가동자(63b)와 직결로 연결됨에 따라, 가압부(63)는 본딩툴(66)에 가압되는 힘을 제어하는 토크 제어가 가능하고, 가동자(63b)의 상승 및 하강에 따라 본딩툴(66)의 높이도 함께 상승 및 하강되므로 위치 제어가 가능하다.Accordingly, since the bonding tool (66) is directly connected to the actuator (63b) of the pressurizing portion (63), the pressurizing portion (63) can control the torque that controls the force applied to the bonding tool (66), and since the height of the bonding tool (66) also rises and falls along with the rise and fall of the actuator (63b), position control is possible.

도 2a 내지 도 4c 및 도 9를 참조하면, 열압착 본딩헤드의 제어방법은, 가압부(63)가 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압하는 준비 단계; 상기 본딩헤드(60)가 하강하면서 상기 본딩툴(66)을 하강시켜 범프(2)를 사이에 두고 상기 반도체칩(1)과 상기 기판(3)을 접촉시키는 접촉 단계(S100); 상기 본딩헤드(60)가 기설정된 본딩 힘으로 상기 범프(2)를 가압하면서 상기 범프(2)를 가열하는 열압착 단계(S200); 및 상기 범프(2)의 용융이 감지되면 본딩헤드(60) 또는 가압부(63)의 가동자(63b)를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각시키는 냉각 단계(S300); 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 본딩헤드(60)를 기판(3)으로부터 상승시키는 상승 단계(S400)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2A to 4C and FIG. 9, the control method of the thermocompression bonding head includes: a preparation step in which the pressurizing portion (63) presses the bonding tool (66) with a preset pressing force; a contact step (S100) in which the bonding head (60) is lowered to bring the semiconductor chip (1) and the substrate (3) into contact with each other with the bump (2) therebetween; a thermocompression step (S200) in which the bonding head (60) presses the bump (2) with a preset bonding force to heat the bump (2); and a cooling step (S300) in which the bonding tool (66) is cooled to a predetermined temperature while raising the movable member (63b) of the bonding head (60) or the pressurizing portion (63) to a preset height when melting of the bump (2) is detected. After a predetermined period of time has elapsed and the thermal compression is completed, a rising step (S400) may be included for raising the bonding head (60) from the substrate (3).

도 2a를 참조하면, 본딩헤드(60)는 본딩될 기판(3)의 상부에 이동된 상태에서 슬릿 비전(70)으로 본딩될 기판(3)과 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)의 정렬 상태를 검사한 후, 정렬 상태 검사 결과에 따라 틀어짐 각도를 보정하는 과정을 수행한다. 이를 위해 가압부(63)는 본딩툴(66)이 원하는 각도로 회전될 수 있도록 위치 모드로 설정된 상태이다. Referring to Fig. 2a, the bonding head (60) is moved to the upper part of the substrate (3) to be bonded, and checks the alignment status of the substrate (3) to be bonded and the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) using a slit vision (70), and then performs a process of correcting the misalignment angle according to the alignment status check result. To this end, the pressurizing unit (63) is set to a position mode so that the bonding tool (66) can be rotated at a desired angle.

본딩툴(66)에 대한 정렬이 완료되면, 도 2b에 도시된 바와 같이 가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압하는 준비 단계가 수행될 수 있다. 준비 단계에서 가압부(63)는 토크 모드로 전환되며, 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압하기 위하여, 가압본체(63a)는 가동자(63b)를 하강시켜 본딩툴(66)을 하강시킬 수 있다. 즉, 본딩툴(66)은 헤드본체(65)를 기준으로 도 2a 대비 하측으로 상대 이동할 수 있다.When alignment for the bonding tool (66) is completed, a preparatory step may be performed in which the pressurizing member (63) presses the bonding tool (66) with a preset force as shown in FIG. 2b. In the preparatory step, the pressurizing member (63) is switched to the torque mode, and in order to press the bonding tool (66) with the preset pressing force, the pressurizing body (63a) may lower the movable member (63b) to lower the bonding tool (66). That is, the bonding tool (66) may move downward relative to the head body (65) as shown in FIG. 2a.

가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압한 상태에서 본딩헤드(60)를 하강시킨다. 본딩헤드(60)가 하강하는 과정에서 본딩툴(66)이 함께 하강되어 범프(2)를 사이에 두고 반도체칩(1)과 기판(3)을 접촉시키는 접촉 단계(S100)가 수행될 수 있다. The bonding head (60) is lowered while the pressurizing part (63) presses the bonding tool (66) with a preset force. During the process of lowering the bonding head (60), the bonding tool (66) is lowered together, and a contact step (S100) can be performed in which the semiconductor chip (1) and the substrate (3) are brought into contact with each other via the bump (2).

따라서 접촉 단계는 본딩헤드 하강단계를 포함한다. 이때, 접촉 단계(S100)는 본딩헤드(60)가 하강하는 동안 가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압하고 있으므로, 기설정된 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값이 변화되면 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉된 것으로 판단하며, 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉된 것으로 판단되면 본딩헤드(60)의 하강을 정지시킨다.Therefore, the contact step includes a bonding head lowering step. At this time, in the contact step (S100), since the pressure part (63) presses the bonding tool (66) with a preset force while the bonding head (60) is lowered, if the position value of the movable member (63b) of the preset pressure part (63) changes, it is determined that the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) is in contact with the substrate (3), and if it is determined that the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) is in contact with the substrate (3), the lowering of the bonding head (60) is stopped.

도 3a를 참조하면, 본딩헤드(60)가 하강하면 본딩헤드(60)의 하단에 장착된 본딩툴(66)도 함께 하강된다. 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)과 범프(2)를 사이에 두고 접촉할 때까지 하강할 수 있다. 본딩헤드(60)는 가압부(63)가 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압한 상태에서 하강할 수 있다. 이때, 본딩헤드(60)는 승하강부에 의해 승강 및 하강할 수 있다.Referring to Fig. 3a, when the bonding head (60) is lowered, the bonding tool (66) mounted at the bottom of the bonding head (60) is also lowered. The bonding head (60) can be lowered until the semiconductor chip (1) absorbed by the bonding tool (66) comes into contact with the substrate (3) and the bump (2) therebetween. The bonding head (60) can be lowered while the pressure unit (63) presses the bonding tool (66) with a preset pressure. At this time, the bonding head (60) can be raised and lowered by the lifting and lowering unit.

제어부(90)는 가압측정부(63c)를 통해 반도체칩(1)을 가압하는 동안에 반도체칩(1)에 가해지는 본딩 힘의 상태를 감지할 수 있다. 본딩헤드(60)가 하강을 하다가 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉되면 본딩헤드(60)가 더 이상 하강을 할 수 없어 본딩툴(66)에 반도체칩(1)의 반력이 작용되면서 본딩툴(66)의 가동자(63b)가 위로 올라가게 된다. 따라서 일정하게 유지되고 있던 기설정된 가압부(63)의 가동자(63b)가 상승하여 접촉 여부를 판단하는 위치값까지 올라가는 변화가 생기게 되고 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 접촉 여부를 판단하는 위치값이 되는 때를 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉된 것으로 판단하여 본딩헤드(60)는 하강을 정지할 수 있다. 접촉이 감지되면, 본딩툴(66)의 내부에 구비된 히터로 반도체칩(1) 및 범프(2)에 소정 온도로 열을 가할 수 있다.The control unit (90) can detect the state of the bonding force applied to the semiconductor chip (1) while pressurizing the semiconductor chip (1) through the pressure measuring unit (63c). When the bonding head (60) descends and the semiconductor chip (1) comes into contact with the substrate (3), the bonding head (60) can no longer descend, so the reaction force of the semiconductor chip (1) is applied to the bonding tool (66), causing the movable member (63b) of the bonding tool (66) to rise. Accordingly, the movable member (63b) of the preset pressure unit (63), which has been maintained at a constant level, rises to a position value for determining whether or not there is contact, and when the position value of the movable member (63b) of the pressure unit (63) becomes the position value for determining whether or not there is contact, it is determined that the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) has come into contact with the substrate (3), and the bonding head (60) can stop descending. When contact is detected, the heater provided inside the bonding tool (66) can be used to heat the semiconductor chip (1) and bump (2) to a predetermined temperature.

이어서, 본딩헤드(60)가 기설정된 본딩 힘으로 범프(2)를 가압하면서 범프(2)를 가열하는 열압착 단계(S200)가 수행될 수 있다. 여기서, 열압착 단계(S200)는 상기 범프(2), 상기 반도체칩(1) 및 상기 기판(3) 중 적어도 하나의 팽창 힘에 의해 가압부(63)의 가동자(63b)가 상승하게 되어 가압부(63) 가동자(63b)의 위치값이 변화됨으로써 상기 기설정된 본딩 힘의 변화를 감지하는 팽창 감지 단계; 및 상기 본딩헤드(60)가 상승하여 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값이 일정하게 유지되도록 변화된 본딩 힘을 상기 기설정된 본딩 힘으로 되돌리는 본딩헤드 상승 단계;가 연속적으로 진행될 수 있다.Next, a thermocompression step (S200) may be performed in which the bonding head (60) heats the bump (2) while pressing the bump (2) with a preset bonding force. Here, the thermocompression step (S200) may include an expansion detection step in which the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) rises due to an expansion force of at least one of the bump (2), the semiconductor chip (1), and the substrate (3), thereby detecting a change in the preset bonding force by changing the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63); and a bonding head rising step in which the bonding head (60) rises and returns the changed bonding force to the preset bonding force so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant.

즉, 본 발명은 본딩툴(66)을 소정의 온도로 가열하면서 반도체칩(1)을 가압하되 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩헤드(60)의 높이를 제어하면서 열압착을 수행할 수 있다.That is, the present invention can perform thermal compression bonding by heating the bonding tool (66) to a predetermined temperature and pressurizing the semiconductor chip (1) while controlling the height of the bonding head (60) so that the position value of the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant.

구체적으로, 도 3b를 참조하면, 본딩헤드(60)는 기설정된 본딩 힘으로 반도체칩(1) 및 범프(2)를 가압하고, 가열할 수 있다. 이때, 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상이 열에 의해 팽창하여 팽창 힘을 본딩툴(66)에 가할 수 있다. 본딩툴(66)과 본딩툴(66)에 직결로 연결된 가압부(63)의 가동자(63b)는 팽창 힘에 의해 팽창 길이(L1)만큼 상승할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 3b, the bonding head (60) can pressurize and heat the semiconductor chip (1) and the bump (2) with a preset bonding force. At this time, at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3) can expand due to the heat and apply an expansion force to the bonding tool (66). The bonding tool (66) and the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) directly connected to the bonding tool (66) can rise by an expansion length (L1) due to the expansion force.

상기 팽창 길이(L1)는 도 3b를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이와 도 3a를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above expansion length (L1) may mean the difference in height between the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 3b and the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 3a.

팽창 힘은 본딩툴(66)과 가압부(63)의 가동자(63b)를 상승시킬 수 있으며, 팽창 힘은 가압부(63)의 기설정된 가동자(63b)의 위치값을 변화시킬 수 있다. 즉, 팽창 힘은 기설정된 힘으로 가압하는 본딩 힘을 변화시킬 수 있다. 가압측정부(63c)는 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L1)를 측정하여 본딩 힘의 변화를 감지할 수 있다.The expansion force can raise the bonding tool (66) and the movable member (63b) of the pressurizing member (63), and the expansion force can change the preset position value of the movable member (63b) of the pressurizing member (63). That is, the expansion force can change the bonding force that pressurizes with the preset force. The pressure measuring member (63c) can detect the change in the bonding force by measuring the changed relative height (L1) of the bonding tool (66).

즉, 변화된 본딩 힘은 팽창 힘에 의한 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L1)를 측정함으로써 감지될 수 있다.That is, the changed bonding force can be detected by measuring the changed relative height (L1) of the bonding tool (66) due to the expansion force.

도 3c를 참조하면, 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩헤드(60)는 상승하여 변화된 본딩 힘을 기설정된 본딩 힘으로 되돌릴 수 있다. 본딩헤드(60)의 상승은 가압부(63)의 상승을 동반하므로, 가압부(63)를 상승시킴으로써, 본딩헤드(60)가 반도체칩(1) 및 범프(2)에 가하는 본딩 힘을 조절할 수 있다. 이때, 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L1)에 대응하는 높이(L2)만큼 상승할 수 있다. 이때, L1 길이와 L2의 길이는 동일할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 3c, the bonding head (60) can be raised so that the position value of the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant, and the changed bonding force can be returned to the preset bonding force. Since the rise of the bonding head (60) is accompanied by the rise of the pressurizing portion (63), the bonding force applied by the bonding head (60) to the semiconductor chip (1) and the bump (2) can be adjusted by raising the pressurizing portion (63). At this time, the bonding head (60) can be raised by a height (L2) corresponding to the changed relative height (L1) of the bonding tool (66). At this time, the length of L1 and the length of L2 can be the same, and are not necessarily limited thereto.

상기 높이(L2)는 도 3c을 기준으로 한 회전모터(61)의 상단의 높이와 도 3b를 기준으로 한 회전모터(61)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above height (L2) may mean the difference between the height of the top of the rotation motor (61) based on Fig. 3c and the height of the top of the rotation motor (61) based on Fig. 3b.

이때 도 3b와 도 3c는 연속적으로 수행되며, 반도체칩(1)을 가압하는 동안 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하면서 본딩헤드(60)의 높이를 제어한다.At this time, FIGS. 3b and 3c are performed sequentially, and the height of the bonding head (60) is controlled while following the change in height of the bonding tool (66) so that the position value of the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant while pressurizing the semiconductor chip (1).

도 4a를 참조하면, 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상이 열에 의해 추가 팽창하여 추가 팽창 힘을 본딩툴(66)에 가할 수 있다. 본딩툴(66)과 가압부(63)의 가동자(63b)는 추가 팽창 힘에 의해 팽창 길이(L3)만큼 상승할 수 있다.Referring to FIG. 4a, at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3) may be additionally expanded by heat to apply additional expansion force to the bonding tool (66). The bonding tool (66) and the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) may be raised by the expansion length (L3) due to the additional expansion force.

상기 팽창 길이(L3)는 도 4a를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이와 도 3c를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above expansion length (L3) may mean the difference in height between the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 4a and the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 3c.

추가 팽창 힘은 본딩툴(66)과 가압부(63)의 가동자(63b)를 상승시킬 수 있다. 가압측정부(63c)는 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값을 측정하여 본딩 힘의 변화를 감지할 수 있고, 로드셀(67)은 본딩툴(66)에 의해 받는 힘의 변화를 측정하여 본딩 힘의 변화를 감지할 수 있다.The additional expansion force can raise the bonding tool (66) and the movable member (63b) of the pressurizing member (63). The pressurizing measuring member (63c) can detect a change in the bonding force by measuring the position value of the movable member (63b) of the pressurizing member (63), and the load cell (67) can detect a change in the bonding force by measuring a change in the force received by the bonding tool (66).

즉, 변화된 본딩 힘은 추가 팽창 힘에 의한 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L3)를 측정하여 감지할 수 있다.That is, the changed bonding force can be detected by measuring the changed relative height (L3) of the bonding tool (66) due to the additional expansion force.

도 4a를 계속 참조하면, 본딩헤드(60)는 상승하여 변화된 본딩 힘을 기설정된 본딩 힘으로 되돌릴 수 있다. 본딩헤드(60)의 상승은 가압부(63)의 상승을 동반하므로, 가압부(63)를 상승시킴으로써, 본딩헤드(60)가 반도체칩(1) 및 범프(2)에 가하는 본딩 힘을 조절할 수 있다. 이때, 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L3)에 대응하는 높이(L4)만큼 상승할 수 있다. 이때, L3 길이와 L4 길이는 동일할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. Referring to FIG. 4A, the bonding head (60) can be raised to return the changed bonding force to the preset bonding force. Since the raising of the bonding head (60) is accompanied by the raising of the pressure portion (63), the bonding force applied by the bonding head (60) to the semiconductor chip (1) and the bump (2) can be adjusted by raising the pressure portion (63). At this time, the bonding head (60) can be raised by a height (L4) corresponding to the changed relative height (L3) of the bonding tool (66). At this time, the length of L3 and the length of L4 can be the same, and are not necessarily limited thereto.

상기 높이(L4)는 도 4a을 기준으로 한 회전모터(61)의 상단의 높이와 도 3c를 기준으로 한 회전모터(61)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above height (L4) may mean the difference between the height of the top of the rotation motor (61) based on Fig. 4a and the height of the top of the rotation motor (61) based on Fig. 3c.

설명의 편의상 팽창 힘과 추가 팽창 힘을 나누어 설명하였으나, 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3)은 열압착 단계(S200)에서 지속적으로 팽창하며, 본딩헤드(60)는 실시간으로 팽창 힘 또는 본딩툴(66)의 높이 변화에 대응하며 점진적으로 상승할 수 있다.For convenience of explanation, the expansion force and additional expansion force are explained separately, but the semiconductor chip (1), bump (2), and substrate (3) continuously expand in the thermal compression step (S200), and the bonding head (60) can gradually rise in real time in response to the expansion force or the change in the height of the bonding tool (66).

열압착 단계(S200)에서, 본딩헤드(60)는 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나의 팽창을 감지하여 상승함으로써, 기설정된 본딩힘을 지속적으로 유지하면서 범프(2)를 가열할 수 있다. 이때, 가압측정부(63c)는 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상의 팽창에 따른 본딩툴(66)의 높이 변화를 감지할 수 있다.In the thermal compression step (S200), the bonding head (60) can detect the expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3) and rise to heat the bump (2) while continuously maintaining a preset bonding force. At this time, the pressure measuring unit (63c) can detect the change in height of the bonding tool (66) due to the expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3).

종래의 본딩헤드는 사전에 준비된 샘플 자재의 프로파일을 기준으로 시간별 높이를 제어하여 범프(2)를 가압 및 가열함으로써, 다양한 소재 및 다양한 종류의 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3)에 대응할 수 없고 워피지나 솔더볼의 크기 차이 등의 이유로 개별 반도체칩(1) 간에 높이 차가 있을 경우 미접착 및 쇼트 문제를 발생시킬 수 있었다.Conventional bonding heads pressurize and heat bumps (2) by controlling the height over time based on the profile of a sample material prepared in advance, and therefore cannot respond to various materials and types of semiconductor chips (1), bumps (2), and substrates (3), and when there is a height difference between individual semiconductor chips (1) due to reasons such as differences in the size of warpage or solder balls, non-bonding and short-circuiting problems may occur.

본 발명의 실시예에서, 본딩헤드(60)는 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상의 팽창에 의한 본딩툴(66)의 높이 변화를 감지하여 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값이 일정하게 유지되도록 상승함으로써, 열 특성이 다른 다양한 소재 및 다양한 종류의 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3)에 대응할 수 있어 반도체칩(1)의 미접착 및 쇼트 문제를 방지하는 효과를 일으킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the bonding head (60) detects a change in the height of the bonding tool (66) due to expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3), and rises so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant, thereby enabling the bonding head to respond to various materials having different thermal characteristics and various types of semiconductor chips (1), bumps (2), and substrates (3), thereby preventing non-bonding and short-circuiting problems of the semiconductor chip (1).

이어서, 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 본딩헤드(60) 또는 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이를 유지하거나 기설정된 높이로 상승시키고, 용융된 범프(2a)를 기설정된 온도로 냉각시키는 냉각 단계(S300)가 수행될 수 있다. Next, when it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has melted, a cooling step (S300) may be performed in which the height of the movable member (63b) of the bonding head (60) or the pressurizing member (63) is maintained or raised to a preset height, and the molten bump (2a) is cooled to a preset temperature.

여기서, 냉각 단계(S300)는 상기 범프(2)의 용융을 감지하는 용융 감지 단계; 및 상기 본딩헤드(60)의 높이를 유지하거나 상기 본딩헤드(60)를 상승시켜 상기 범프(2)의 용융에 의한 상기 본딩툴(66)의 하강을 상쇄하고 상기 용융된 범프(2a)를 상기 기설정된 높이로 유지시킨 상태에서 소정의 온도로 냉각시키는 유지 단계;를 포함할 수 있다. Here, the cooling step (S300) may include a melting detection step for detecting melting of the bump (2); and a maintenance step for maintaining the height of the bonding head (60) or raising the bonding head (60) to offset the lowering of the bonding tool (66) due to melting of the bump (2) and cooling the molten bump (2a) to a predetermined temperature while maintaining the preset height.

또한, 냉각 단계(S300)는 상기 범프(2)의 용융을 감지하는 용융 감지 단계; 및 상기 가압부(63)의 가동자(63b)를 유지하거나 상승시켜 본딩툴(66)이 용융 감지시의 높이를 유지하거나 상승되도록 하여 상기 용융된 범프(2a)를 상기 기설정된 높이로 유지시킨 상태에서 소정의 온도로 냉각시키는 유지 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the cooling step (S300) may include a melting detection step for detecting melting of the bump (2); and a maintenance step for maintaining or raising the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) so that the bonding tool (66) maintains or raises the height at the time of melting detection, thereby cooling the molten bump (2a) to a predetermined temperature while maintaining it at the preset height.

범프(2)는 열압착 상태가 지속되어 용융점에 도달하면 용융될 수 있다. 범프(2)의 용융을 감지한다는 의미는 범프(2)가 용융점에 도달했음을 감지한다는 의미로 볼 수 있다.The bump (2) can melt when the thermocompression state continues and reaches the melting point. Detecting the melting of the bump (2) can be seen as detecting that the bump (2) has reached the melting point.

본딩헤드(60) 또는 본딩툴(66)은 용융된 범프(2a)가 압궤되지 않도록 용융이 감지될 때의 높이를 유지하거나, 기설정된 높이로 상승된 상태에서 냉각시킬 수 있다. 기설정된 높이는 사전에 설정될 수 있다. 사전에 설정된 높이가 용융이 감지될 때의 높이인 경우에는 본딩헤드(60)나 가압부(63)의 가동자(63b)를 상승시키지 않고 본딩헤드(60)의 높이를 유지시키거나 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이를 유지한 상태에서 냉각이 수행될 수도 있다. The bonding head (60) or the bonding tool (66) can be cooled while maintaining the height at which melting is detected so that the molten bump (2a) is not crushed, or while being raised to a preset height. The preset height can be set in advance. If the preset height is the height at which melting is detected, cooling can be performed while maintaining the height of the bonding head (60) without raising the bonding head (60) or the movable member (63b) of the pressurizing member (63), or while maintaining the height of the movable member (63b) of the pressurizing member (63).

필요에 따라 자재의 특성상, 범프(2)를 성형하는 높이가 낮은 경우에는 사전에 설정된 높이가 용융이 감지되는 높이보다 낮을 수도 있고 이때는 본딩헤드(60)를 유지시키거나, 상승시키지 않고 본딩헤드(60)나 가압부(63)의 가동자(63b)를 살짝 하강시키는 것도 배제하지는 않는다. 기설정된 높이는 반도체칩(1)이 기판(3)에 접착된 상태에서, 범프(2)의 높이 또는 반도체칩(1)과 기판(3) 사이의 거리일 수 있으며, 용융된 범프(2)가 냉각되는 범프(2)의 성형 높이라 할 수 있으며 사전에 설정된다.If the height for forming the bump (2) is low due to the characteristics of the material as required, the preset height may be lower than the height at which melting is detected, and in this case, it is not excluded that the bonding head (60) is maintained or the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is slightly lowered without raising it. The preset height may be the height of the bump (2) or the distance between the semiconductor chip (1) and the substrate (3) when the semiconductor chip (1) is bonded to the substrate (3), and may be referred to as the molding height of the bump (2) at which the molten bump (2) is cooled, and is preset.

따라서, 사전에 설정된 높이에 따라, 용융이 감지될 때의 본딩헤드(60)의 높이(또는 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이)를 유지할 수도 있고, 본딩헤드(60)의 높이(또는 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이)를 상승시킬 수도 있으며, 본딩헤드(60)(또는 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이)의 높이를 하강시킬 수도 있으나, 바람직하게는 용융이 감지될 때의 본딩헤드(60)의 높이(또는 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이)를 유지하거나 상승시키는 것일 것이다.Accordingly, depending on the preset height, the height of the bonding head (60) (or the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63)) at which melting is detected may be maintained, the height of the bonding head (60) (or the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63)) may be increased, or the height of the bonding head (60) (or the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63)) may be decreased. However, it is preferable to maintain or increase the height of the bonding head (60) (or the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63)) at which melting is detected.

본 발명에서 열압착 본딩헤드의 제어방법에 따르면, 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되는 것을 자동으로 판단할 수 있으며, 이때 용융점의 감지는 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상의 팽창에 의해 본딩헤드(60)가 점진적으로 상승하다가 더 이상 본딩헤드(60)의 높이가 상승하지 않을 때, 또는 본딩헤드(60)의 이동 방향이 상승 방향에서 하강 방향으로 전환될 때를 용융점으로 판단할 수 있다.According to the control method of the thermocompression bonding head in the present invention, it is possible to automatically determine that the bump (2) of the semiconductor chip (1) is melted, and at this time, the detection of the melting point can be determined as the melting point when the bonding head (60) gradually rises due to the expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3) and then the height of the bonding head (60) no longer rises, or when the movement direction of the bonding head (60) changes from the rising direction to the descending direction.

본딩헤드(60)는 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 하나 이상의 팽창에 의해 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하면서 상승이 된다. 특히 용융이 되기 직전에 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 하나 이상이 최대 팽창되고, 최대 팽창이 된 상태에서 용융점이 되면 범프(2)가 용융되며 본딩툴(66)이 하강하게 되며, 본딩헤드(60)도 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값을 일정하게 유지하려고 추종하기 때문에 본딩툴(66)의 하강시에 함께 하강하게 된다.The bonding head (60) rises while following the change in height of the bonding tool (66) so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is kept constant due to the expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3). In particular, just before melting, at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3) is expanded to the maximum, and when the melting point is reached in the state of maximum expansion, the bump (2) is melted and the bonding tool (66) is lowered. Since the bonding head (60) also follows to keep the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) constant, it is lowered together when the bonding tool (66) is lowered.

본딩헤드(60)의 승하강부에는 본딩헤드(60)의 높이를 측정하는 본딩헤드(60) 높이측정부가 별도로 마련되어 있으며, 본딩헤드(60) 높이측정부에서 본딩헤드(60)의 높이를 더 이상 상승하지 않는 것을 감지하여 용융시점으로 판단할 수 있고, 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값을 추종하여 상승하던 본딩헤드(60)가 하강하는 순간을 감지하여 용융 시점으로 판단할 수 있다. 또한, 본딩헤드(60)의 높이 변화 그래프에서 기울기가 0이 되는 지점을 본딩헤드(60)의 용융 시점으로 판단할 수 있을 것이다.The bonding head (60) is provided with a separate height measuring unit for measuring the height of the bonding head (60) in the rising/falling section. The bonding head (60) height measuring unit detects that the height of the bonding head (60) no longer rises, which can be determined as the melting point. The bonding head (60), which was rising, is lowered by following the position value of the movable member (63b) of the pressurizing section (63), which can be determined as the melting point. In addition, the point at which the slope of the height change graph of the bonding head (60) becomes 0 can be determined as the melting point of the bonding head (60).

그러나 위와 같은 방법으로 용융 시점을 판단할 때 진동 등의 외부 요인으로 용융 시점으로 판단되는 상황이 발생할 경우에 본딩 불량을 초래할 수 있으므로, 용융 시점을 오판단하는 문제를 해결하고자 기설정된 가열 온도, 기설정된 가열 시간 중 하나 이상의 조건이 함께 충족되는지를 판단하여 함께 충족되는 경우에 범프(2)의 용융 시점이라 판단할 수 있다.However, when determining the melting point using the above method, if a situation occurs in which the melting point is determined to be due to external factors such as vibration, it may result in bonding failure. Therefore, in order to solve the problem of incorrectly determining the melting point, it is determined whether at least one condition among the preset heating temperature and the preset heating time is met, and if both are met, it can be determined that it is the melting point of the bump (2).

본딩헤드(60)는 기설정된 가열 온도(제1조건), 기설정된 범프(2)의 최소 가열 시간(제2조건) 중 적어도 하나의 조건이 만족될 때의 용융 시점을 상기 범프(2)의 용융 시점으로 감지할 수 있다.The bonding head (60) can detect the melting point of the bump (2) when at least one of the preset heating temperature (first condition) and the preset minimum heating time of the bump (2) is satisfied.

제1조건인 기설정된 가열 온도는 범프(2)를 가열하기 위한 온도로서 사전에 설정될 수 있으며, 본딩툴(66)을 소정의 온도로 가열하는데 본딩툴(66)의 온도가 기설정된 가열 온도에 도달하지 못한 상태인 경우에는 범프(2)가 용융되지 못했을 것이라 판단할 수 있으며, 기설정된 가열 온도에 도달해야 범프(2)의 용융 시점이라 감지할 수 있다.The first condition, the preset heating temperature, can be set in advance as a temperature for heating the bump (2), and when the bonding tool (66) is heated to a predetermined temperature, if the temperature of the bonding tool (66) does not reach the preset heating temperature, it can be determined that the bump (2) has not melted, and the melting point of the bump (2) can be detected only when the preset heating temperature is reached.

제2조건인 기설정된 범프(2)의 최소 가열 시간은 사전에 설정될 수 있으며, 범프(2)의 소재 또는 종류에 따라 달라질 수 있다. 즉, 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉되면 본딩툴(66)을 소정의 온도로 가열하게 되는데 이때 본딩툴(66)의 기설정된 최소 가열 시간을 충족하지 못하는 경우에는 범프(2)가 용융되지 못했을 것이라 판단할 수 있으며, 기설정된 최소 가열시간을 충족할 때 범프(2)의 용융 시점을 감지할 수 있다.The second condition, the preset minimum heating time of the bump (2), can be set in advance and can vary depending on the material or type of the bump (2). That is, when the semiconductor chip (1) absorbed by the bonding tool (66) comes into contact with the substrate (3), the bonding tool (66) is heated to a predetermined temperature. If the preset minimum heating time of the bonding tool (66) is not met, it can be determined that the bump (2) has not melted, and when the preset minimum heating time is met, the melting point of the bump (2) can be detected.

이때, 본딩헤드(60)는 제1조건 및 제2조건 중 적어도 하나가 충족될 때, 범프(2)가 용융점에 도달함을 인식할 수 있다. 예를 들어, 본딩헤드(60)는 제1조건만이 충족될 때 범프(2)가 용융점에 도달함을 인식할 수도 있지만, 본딩헤드(60)는 제1조건이 충족되고 제2조건도 충족될 때, 범프(2)가 용융점에 도달함을 인식할 수 있다.At this time, the bonding head (60) can recognize that the bump (2) reaches the melting point when at least one of the first condition and the second condition is satisfied. For example, the bonding head (60) may recognize that the bump (2) reaches the melting point when only the first condition is satisfied, but the bonding head (60) can recognize that the bump (2) reaches the melting point when both the first condition and the second condition are satisfied.

범프(2)가 용융점에 도달하여 용융되는 경우 본딩툴(66)을 지지하는 힘이 상실될 수 있다. 본딩툴(66)은 순간적으로 하강하여 용융된 범프(2a)를 압궤하여 반도체칩(1)의 쇼트를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서 가압부(63)의 가동자(63b)와 본딩툴(66)이 직결로 연결된 경우에는 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 가압부(63)의 가동자(63b) 위치가 변화되지 않도록 가압부(63)를 토크 모드에서 위치 모드로 전환한 상태에서, 본딩헤드(60)의 높이를 유지시키거나 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시킨다. 이때 가압부(63)의 위치 모드는 가압부(63)를 현재 위치로 유지하는 모드이고, 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시킴으로써 본딩툴(66)의 위치도 함께 상승되어 반도체칩(1)과 기판(3)을 기설정된 간격으로 유지되게 할 수 있다. 이때 가압부(63)는 범프(2) 용융에 따른 추가 하락을 방지하기 위해 용융이 판단되는 시점의 가동자(63b) 위치를 홀딩하거나 설정된 입력값으로 가동자(63b)의 위치를 조정할 수 있다.If the bump (2) reaches the melting point and melts, the force supporting the bonding tool (66) may be lost. The bonding tool (66) may be lowered momentarily to crush the melted bump (2a), thereby causing a short circuit in the semiconductor chip (1). In order to solve this problem, in the present invention, when the movable member (63b) of the pressurizing member (63) and the bonding tool (66) are directly connected, if it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has melted, the pressurizing member (63) is switched from the torque mode to the position mode so that the position of the movable member (63b) of the pressurizing member (63) does not change, and the height of the bonding head (60) is maintained or the bonding head (60) is raised to a preset height. At this time, the position mode of the pressurizing unit (63) is a mode that maintains the pressurizing unit (63) at the current position, and by raising the bonding head (60) to a preset height, the position of the bonding tool (66) is also raised so that the semiconductor chip (1) and the substrate (3) can be maintained at a preset interval. At this time, the pressurizing unit (63) can hold the position of the mover (63b) at the point in time when melting is determined to be occurring in order to prevent further falling due to melting of the bump (2), or can adjust the position of the mover (63b) to a preset input value.

참고로, 용융이 감지될 때 본딩헤드(60)의 높이를 유지시키는 경우에 대해서는 별도로 도시되지 않았다.For reference, the case where the height of the bonding head (60) is maintained when melting is detected is not separately illustrated.

도 4b를 참조하면, 본딩헤드(60)가 범프(2)의 용융을 감지하는 경우 상승하여 범프(2)의 용융에 의한 본딩툴(66)의 하강을 상쇄할 수 있다. 본딩헤드(60)가 상승함에 따라 본딩툴(66)이 함께 상승하여 용융된 범프(2a)를 기설정된 높이로 유지하도록 할 수 있다. 이로써, 본딩헤드(60)는 기설정된 높이로 상승된 상태에서 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각하여 범프(2)를 냉각 성형시킬 수 있다.Referring to Fig. 4b, when the bonding head (60) detects melting of the bump (2), it can rise to offset the lowering of the bonding tool (66) due to melting of the bump (2). As the bonding head (60) rises, the bonding tool (66) can rise together to maintain the melted bump (2a) at a preset height. Accordingly, the bonding head (60) can cool the bonding tool (66) to a preset temperature while it is raised to the preset height to cool and form the bump (2).

도 4c를 참조하면, 본딩헤드(60)가 범프(2)의 용융을 감지하는 경우, 가압부(63)를 위치 모드로 전환한 상태에서 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각한다. 즉, 범프(2)의 용융이 감지되면 본딩툴(66)은 용융이 감지될 때의 가동자(63b)의 위치를 유지하거나, 가동자(63b)를 기설정된 높이로 상승시켜 용융된 범프(2a)를 기설정된 높이로 유지하도록 할 수 있다. 이로써, 본딩헤드(60)는 기설정된 높이로 범프(2)를 냉각시킬 수 있다. Referring to Fig. 4c, when the bonding head (60) detects melting of the bump (2), the bonding tool (66) is cooled to a predetermined temperature while the pressurizing portion (63) is switched to the position mode. That is, when melting of the bump (2) is detected, the bonding tool (66) can maintain the position of the actuator (63b) at the time when melting is detected, or raise the actuator (63b) to a preset height to maintain the molten bump (2a) at the preset height. As a result, the bonding head (60) can cool the bump (2) to the preset height.

참고로, 가압부(63)의 가동자(63b)와 본딩툴(66)이 직결로 연결되기 때문에 가압부(63)를 위치 모드로 전환하여 가압부(63)의 가동자(63b) 위치가 변화되지 않도록 가동자(63b) 위치를 유지할 수도 있고, 가압부(63)의 가동자(63b)를 기설정된 높이로 상승시켜 가동자(63b)의 상승에 의해 본딩툴(66)을 함께 상승시킬 수도 있다. For reference, since the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) and the bonding tool (66) are directly connected, the pressurizing portion (63) can be switched to the position mode to maintain the position of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) so that the position of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) does not change, or the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) can be raised to a preset height to raise the bonding tool (66) together with the rise of the movable member (63b).

이때 가압부(63)의 위치 모드는 가압부(63)의 가동자(63b) 위치를 설정된 위치에 위치하도록 하는 모드이고, 기설정된 위치 값 즉, 높이는 반도체칩(1)과 기판(3) 사이의 간격을 일정한 높이로 하기 위해 가동자(63b)의 위치를 상승시키는 값으로 입력된다. 만약 용융을 판단한 시점의 가동자(63b) 위치가 적절한 반도체칩(1)과 기판(3) 사이의 간격을 만들 수 있는 높이라면 가동자(63b)는 상승하지 않고 현재 위치를 유지할 수도 있다.At this time, the position mode of the pressurizing unit (63) is a mode in which the position of the movable member (63b) of the pressurizing unit (63) is positioned at a set position, and the preset position value, i.e., the height, is input as a value for raising the position of the movable member (63b) to make the gap between the semiconductor chip (1) and the substrate (3) a constant height. If the position of the movable member (63b) at the time of determining melting is a height that can create an appropriate gap between the semiconductor chip (1) and the substrate (3), the movable member (63b) may not rise but may maintain the current position.

따라서, 본딩헤드(60)를 상승시키지 않고, 가압부(63)의 가동자(63b)를 기설정된 높이로 상승시키거나 유지한 상태에서 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각하여 범프(2)를 냉각 성형시킬 수 있다.Accordingly, the bump (2) can be cooled and formed by cooling the bonding tool (66) to a predetermined temperature while raising or maintaining the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) to a preset height without raising the bonding head (60).

만약, 기설정된 위치, 즉 사전에 설정된 높이가 용융이 감지될 때의 높이인 경우에는 가압부(63)의 가동자(63b)를 상승시키지 않고 용융이 감지될 때의 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이를 유지시킨 상태에서 냉각이 수행될 수도 있다. If the preset position, i.e., the height set in advance, is the height at which melting is detected, cooling may be performed without raising the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) and while maintaining the height of the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) at which melting is detected.

필요에 따라 자재의 특성상, 범프(2)를 성형하는 높이가 낮은 경우에는 사전에 설정된 높이가 용융이 감지되는 높이보다 낮을 수도 있고 이때는 가압부(63)의 가동자(63b)를 유지시키거나, 상승시키지 않고 가압부(63)의 가동자(63b)를 살짝 하강시키는 것도 배제하지는 않는다.Depending on the characteristics of the material, if the height for forming the bump (2) is low, the preset height may be lower than the height at which melting is detected, and in this case, it is not excluded that the movable member (63b) of the pressurizing member (63) is maintained or slightly lowered without being raised.

참고로, 이때 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시키는 모드 또는 가압부(63)의 가동자(63b)를 기설정된 높이로 상승시키는 모드에서 각각 기설정된 높이는 동일한 값으로 관리될 수 있으며, 이때 기설정된 높이는 범프(2)를 사이에 둔 상태에서 기판(3)과 반도체칩(1) 간의 원하는 갭이 될 수 있다. For reference, in this case, in the mode of raising the bonding head (60) to a preset height or in the mode of raising the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) to a preset height, each preset height can be managed as the same value, and in this case, the preset height can be the desired gap between the substrate (3) and the semiconductor chip (1) with the bump (2) in between.

만약, 사전에 설정된 높이가 앞서 설명한 바와 같이 용융이 감지되는 높이와 같은 경우에는 용융이 감지될 때의 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이 또는 본딩헤드(60)의 높이를 유지한 상태에서 본딩툴(66)을 냉각시켜 성형을 수행할 수도 있고, 사전에 설정된 높이가 용융이 감지되는 높이보다 높은 경우에는 기설정된 간격으로 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이 또는 본딩헤드(60)의 높이를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 본딩툴(66)을 냉각시켜 성형을 수행할 수도 있다.If the preset height is the same as the height at which melting is detected as described above, the bonding tool (66) may be cooled and forming may be performed while maintaining the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) or the height of the bonding head (60) at the time when melting is detected, or if the preset height is higher than the height at which melting is detected, the bonding tool (66) may be cooled and forming may be performed while raising the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) or the height of the bonding head (60) to the preset height at preset intervals.

이후, 본딩헤드(60)를 소정의 온도로 소정 시간 동안 냉각한 후 열압착이 완료되면 본딩헤드(60)를 기판(3)으로부터 상승시키고, 해당 본딩헤드(60)는 후속 본딩될 반도체칩(1)을 흡착하기 위해 이동할 수 있다.Afterwards, the bonding head (60) is cooled to a predetermined temperature for a predetermined time, and when the thermal compression is completed, the bonding head (60) is raised from the substrate (3), and the bonding head (60) can be moved to absorb the semiconductor chip (1) to be subsequently bonded.

본 발명은 반도체칩(1)의 범프(2) 용융이 감지되면, 본딩헤드(60)가 상승하면서 본딩툴(66)이 동반 상승하는 방식 또는 가압부(63)의 가동자(63b)가 상승하면서, 가압부(63) 가동자(63b)에 직결로 연결된 본딩툴(66) 자체가 상승하는 방식으로 수행될 수 있다. 본딩헤드(60)가 상승하는 경우, 승하강부는 본딩헤드(60)를 상승 이동시킬 수 있다. 이와 달리, 본딩툴(66)이 상승하는 경우, 가압부(63)는 본딩툴(66)을 헤드본체(65)를 기준으로 상대적으로 상승 이동시킬 수 있다.The present invention can be performed in a manner in which, when melting of a bump (2) of a semiconductor chip (1) is detected, the bonding head (60) rises and the bonding tool (66) rises together, or in a manner in which, when the movable member (63b) of the pressurizing member (63) rises, the bonding tool (66) itself, which is directly connected to the movable member (63b) of the pressurizing member (63), rises. When the bonding head (60) rises, the elevating/lowering member can move the bonding head (60) upward. In contrast, when the bonding tool (66) rises, the pressurizing member (63) can move the bonding tool (66) upward relative to the head body (65).

종래의 본딩헤드(60)는 사전에 준비된 범프(2)의 용융에 따른 본딩헤드(60)의 높이변화 프로파일을 기준으로 범프(2)의 용융을 예상하여 시간 경과에 따른 높이 제어를 일괄적으로 적용하였기 때문에, 다양한 소재 및 다양한 형상의 범프(2)에 대응할 수 없을 뿐만 아니라, 동일한 웨이퍼에 속한 반도체칩(1)이라 하더라도 각각의 반도체칩(1)마다 범프(2)의 멜팅 프로파일이 달라 반도체칩(1)의 미접착 및 쇼트 문제를 발생시킬 수 있었다.Since the conventional bonding head (60) uniformly applied height control over time by predicting the melting of the bump (2) based on the height change profile of the bonding head (60) according to the melting of the bump (2) prepared in advance, it could not respond to bumps (2) of various materials and shapes, and even if the semiconductor chips (1) belong to the same wafer, the melting profile of the bump (2) was different for each semiconductor chip (1), which could cause problems such as non-bonding and short circuiting of the semiconductor chips (1).

본 발명의 실시예에서, 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하여 기설정된 힘을 가했을 때의 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩헤드(60)의 높이를 제어하고, 본딩헤드(60)의 높이 변화를 통해 범프(2)의 용융을 자동으로 감지함으로써 용융이 감지될 때의 본딩헤드(60)의 높이를 유지하거나 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시킬 수도 있고, 용융이 감지될 때의 본딩툴(66)의 높이를 유지하거나 본딩툴(66)이 상승되도록 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이를 유지하거나 가압부(63)의 가동자(63b)를 기설정된 높이로 상승시킴으로써, 다양한 소재 및 다양한 형상의 범프(2)에 대응할 수 있어 반도체칩(1)의 미접착 및 쇼트 문제를 방지하는 효과를 일으킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the bonding head (60) controls the height of the bonding head (60) so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant when a preset force is applied by following the change in the height of the bonding tool (66), and automatically detects melting of the bump (2) through the change in the height of the bonding head (60), thereby maintaining the height of the bonding head (60) when melting is detected or raising the bonding head (60) to the preset height, or by maintaining the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) or raising the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) to the preset height so that the bonding tool (66) is maintained or the bonding tool (66) is raised when melting is detected, thereby enabling the ability to respond to bumps (2) of various materials and shapes, thereby preventing non-adhesion and short-circuiting problems of the semiconductor chip (1).

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 본딩장치(BD) 및 열압착 본딩헤드(60)의 높이 제어방법에 대하여 살펴본다.Below, a method for controlling the height of a bonding device (BD) and a thermocompression bonding head (60) according to another embodiment of the present invention will be described.

상술한 본 발명의 일 실시예와 동일하게 적용될 수 있는 부분은 설명을 생략하기로 한다.Parts that can be applied in the same manner as the above-described embodiment of the present invention will be omitted for description.

앞서 도 2a 내지 도 4c의 실시예에 따르면, 가압부(63)의 가동자(63b)와 본딩툴(66)이 직결로 연결되어 있으므로 가압부(63)의 가동자(63b)가 상승하는 경우 본딩툴(66)도 함께 상승되어 가압부(63)의 가동자(63b)를 통해 본딩툴(66)의 위치를 제어할 수 있다. 따라서, 가압부(63)는 본딩툴(66)을 기설정된 힘으로 가압하는 토크 모드의 기능은 물론, 본딩툴(66)의 위치를 제어할 수 있는 위치 모드의 기능을 구현할 수 있다.According to the embodiments of FIGS. 2A to 4C, the movable member (63b) of the pressurizing member (63) and the bonding tool (66) are directly connected, so that when the movable member (63b) of the pressurizing member (63) rises, the bonding tool (66) also rises, so that the position of the bonding tool (66) can be controlled through the movable member (63b) of the pressurizing member (63). Accordingly, the pressurizing member (63) can implement not only the function of a torque mode that pressurizes the bonding tool (66) with a preset force, but also the function of a position mode that can control the position of the bonding tool (66).

반면, 도 5a 내지 도 7c의 실시예에 따르면, 가압부(63)의 가동자(63b)와 본딩툴(66)이 이격된 방식이므로, 가압부(63)는 본딩툴(66)을 기설정된 힘으로 가압하는 토크 모드의 기능을 수행할 수 있으나, 본딩툴(66)의 위치를 제어할 수는 없는 상태이다. 이러한 경우에서의 열압착 본딩헤드의 제어방법을 도면을 참고하여 자세히 설명한다.On the other hand, according to the embodiments of FIGS. 5a to 7c, since the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) and the bonding tool (66) are spaced apart, the pressurizing portion (63) can perform the function of a torque mode that pressurizes the bonding tool (66) with a preset force, but cannot control the position of the bonding tool (66). A method of controlling the thermocompression bonding head in this case will be described in detail with reference to the drawings.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에서 준비 단계를 나타낸 도면이다. 도 6a는 본 발명의 실시예에서 접촉 단계(S100)를 나타낸 도면이다. 도 6b, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에서 열압착 단계(S200)를 나타낸 도면이다. 도 7c는 본 발명의 실시예에서 냉각 단계(S300)를 나타낸 도면이다.FIG. 5a and FIG. 5b are drawings showing a preparation step in an embodiment of the present invention. FIG. 6a is a drawing showing a contact step (S100) in an embodiment of the present invention. FIG. 6b, FIG. 7a and FIG. 7b are drawings showing a thermocompression step (S200) in an embodiment of the present invention. FIG. 7c is a drawing showing a cooling step (S300) in an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본딩헤드(60)는 승하강부에 연결되어 승하강부에 의해 승강 방향으로 상승 및 하강하는 헤드본체(65), 헤드본체(65)의 내부 상부면에 구비되는 가압부(63), 헤드본체(65)의 내부 하부면에 구비되는 하중제어부(64), 반도체칩(1)을 흡착하는 본딩툴(66)을 포함할 수 있다. 또한, 본딩헤드(60)는 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값을 측정하는 가압측정부(63c)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본딩헤드(60)는 가압부(63)의 하부에 구비되는 로드셀(67)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the bonding head (60) may include a head body (65) that is connected to a lifting/lowering unit and moves up and down in the lifting direction by the lifting/lowering unit, a pressure unit (63) provided on an inner upper surface of the head body (65), a load control unit (64) provided on an inner lower surface of the head body (65), and a bonding tool (66) that absorbs a semiconductor chip (1). In addition, the bonding head (60) may further include a pressure measuring unit (63c) that measures a position value of a mover (63b) of the pressure unit (63). In addition, the bonding head (60) may further include a load cell (67) provided on a lower portion of the pressure unit (63).

가압부(63)와 로드셀(67)은 가압부(63)의 동작 상태에 따라 본딩툴(66)과 서로 접촉할 수 있으나, 직접적으로 결합되지 않기 때문에 자유롭게 상하 이동할 수 있다.The pressurizing part (63) and the load cell (67) can come into contact with each other and the bonding tool (66) depending on the operating state of the pressurizing part (63), but since they are not directly connected, they can move up and down freely.

가압부(63)는 본딩툴(66)과 이격될 수 있으며, 본딩툴(66)을 가압하기 위해 본딩툴(66)과 접촉할 수 있다. 가압부(63)와 본딩툴(66)의 접촉은, 가압부(63)와 본딩툴(66)이 로드셀(67)을 사이에 두고 접촉하는 것을 포함한다. 가압부(63)는 제어부(90)로부터 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압할 수 있다. 가압부(63)는 헤드본체(65)의 내부 상부면에 고정되는 가압본체(63a) 및 가압본체(63a)의 동작(또는 가압 힘)에 따라 가압본체(63a)로부터 상대 이동하여 상승 및 하강하는 가동자(63b)를 포함할 수 있다.The pressurizing member (63) may be spaced apart from the bonding tool (66) and may come into contact with the bonding tool (66) to pressurize the bonding tool (66). The contact between the pressurizing member (63) and the bonding tool (66) includes the pressurizing member (63) and the bonding tool (66) coming into contact with each other with the load cell (67) therebetween. The pressurizing member (63) may pressurize the bonding tool (66) with a pressing force preset from the control unit (90). The pressurizing member (63) may include a pressurizing body (63a) fixed to the inner upper surface of the head body (65) and a mover (63b) that moves upward and downward relative to the pressurizing body (63a) according to the operation (or pressing force) of the pressurizing body (63a).

하중제어부(64)는 본딩툴(66)의 수평부에 상승 방향으로 힘을 가하여 본딩툴(66)의 자중을 감소시킬 수 있다. 하중제어부(64)는 상승 방향(가압부(63)의 방향)으로 힘을 가하여 본딩툴(66)의 자중을 감소시킬 수 있다. The load control unit (64) can reduce the dead weight of the bonding tool (66) by applying force in an upward direction to the horizontal portion of the bonding tool (66). The load control unit (64) can reduce the dead weight of the bonding tool (66) by applying force in an upward direction (in the direction of the pressurizing unit (63)).

하중제어부(64)는 헤드본체(65)에 고정되는 하중제어본체(64a) 및 하중제어본체(64a)의 동작에 따라 하중제어본체(64a)로부터 상대 이동하여 상승 및 하강하는 하중제어이동부(64b)를 포함할 수 있다.The load control unit (64) may include a load control body (64a) fixed to the head body (65) and a load control moving unit (64b) that moves up and down relative to the load control body (64a) according to the operation of the load control body (64a).

본딩툴(66)은 반도체칩(1)을 흡착할 수 있다. 본딩툴(66)은 가압부(63)와 이격 및 접촉 가능하게 구비되며, 가압부(63)가 토크 모드로 설정되면 가동자(63b)의 하강에 따라 기설정된 힘을 받아 본딩툴(66)이 함께 하강할 수 있다. 본딩툴(66)은 반도체칩(1) 및 범프(2)로부터 힘을 받거나, 헤드본체(65)의 상승에 따라 함께 상승할 수 있다. The bonding tool (66) can absorb the semiconductor chip (1). The bonding tool (66) is provided so as to be spaced apart from and in contact with the pressurizing portion (63), and when the pressurizing portion (63) is set to the torque mode, the bonding tool (66) can descend together with the descent of the actuator (63b) by receiving a preset force. The bonding tool (66) can receive force from the semiconductor chip (1) and the bump (2), or rise together with the rise of the head body (65).

도 5a 내지 도 7c 및 도 9를 참조하면, 열압착 본딩헤드의 제어방법은, 가압부(63)가 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압하는 준비 단계; 상기 본딩헤드(60)가 하강하면서 상기 본딩툴(66)을 하강시켜 범프(2)를 사이에 두고 상기 반도체칩(1)과 상기 기판(3)을 접촉시키는 접촉 단계(S100); 상기 본딩헤드(60)가 기설정된 본딩 힘으로 상기 범프(2)를 가압하면서 상기 범프(2)를 가열하는 열압착 단계(S200); 및 상기 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각시켜 용융된 범프(2a)를 기설정된 높이로 냉각시키는 냉각 단계(S300);를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 5A to 7C and FIG. 9, the control method of the thermocompression bonding head may include a preparation step in which the pressurizing unit (63) presses the bonding tool (66) with a preset pressing force; a contact step (S100) in which the bonding head (60) is lowered to bring the semiconductor chip (1) and the substrate (3) into contact with each other with the bump (2) therebetween; a thermocompression step (S200) in which the bonding head (60) presses the bump (2) with a preset bonding force to heat the bump (2); and a cooling step (S300) in which, when it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has melted, the bonding tool (66) is cooled to a predetermined temperature while raising the bonding head (60) to a preset height to cool the molten bump (2a) to a preset height.

도 5a를 참조하면, 하중제어부(64)는 오프된 상태이고 현재 상태로 하강시 본딩툴(66)의 무게가 반도체칩(1)에 가해지게 된다.Referring to Fig. 5a, the load control unit (64) is in the off state and the weight of the bonding tool (66) is applied to the semiconductor chip (1) when lowered in the current state.

본딩툴(66)의 자중보다 작은 하중으로 반도체칩(1)을 본딩하기 위해서는, 도 5b에 도시된 바와 같이 하중제어부(64)를 작동시켜 하중제어이동부(64b)를 상승한 상태에서 가압부(63)가 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압하는 준비 단계가 수행될 수 있다. 준비 단계에서 가압부(63)는 토크 모드로 설정되며, 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압하기 위하여 가압부(63)의 가동자(63b)는 하강하고 하중제어부(64)에 의해 본딩툴(66)이 상승하여 가압부(63)의 가동자(63b)와 하중제어부(64)에 의해 본딩툴(66)을 기설정된 가압 힘으로 가압한 상태이다.In order to bond a semiconductor chip (1) with a load smaller than the weight of the bonding tool (66), a preparatory step may be performed in which the load control unit (64) is operated as illustrated in FIG. 5b to raise the load control moving unit (64b) and the pressurizing unit (63) pressurizes the bonding tool (66) with a preset pressing force. In the preparatory step, the pressurizing unit (63) is set to the torque mode, and in order to pressurize the bonding tool (66) with the preset pressing force, the mover (63b) of the pressurizing unit (63) is lowered and the bonding tool (66) is raised by the load control unit (64), and the bonding tool (66) is pressed with the preset pressing force by the mover (63b) of the pressurizing unit (63) and the load control unit (64).

도 5b를 참조하면, 가압부(63)는 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압할 수 있다. 가압본체(63a)는 가동자(63b)를 하강시켜 본딩툴(66)과 접촉한 상태에서 본딩툴(66)을 하강시킬 수 있다. 즉, 본딩툴(66)은 헤드본체(65)를 기준으로 상대 이동할 수 있다.Referring to Fig. 5b, the pressurizing part (63) can pressurize the bonding tool (66) with a preset pressurizing force. The pressurizing body (63a) can lower the bonding tool (66) while the movable member (63b) is in contact with the bonding tool (66). That is, the bonding tool (66) can move relative to the head body (65).

이어서, 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압한 상태에서 본딩헤드(60)를 하강시킨다. 본딩헤드(60)가 하강하는 과정에서 본딩툴(66)이 함께 하강되어 범프(2)를 사이에 두고 반도체칩(1)과 기판(3)을 접촉시키는 접촉 단계(S100)가 수행될 수 있다. Next, the bonding head (60) is lowered while the bonding tool (66) is pressed with a preset force. During the process of lowering the bonding head (60), the bonding tool (66) is lowered together, and a contact step (S100) can be performed in which the semiconductor chip (1) and the substrate (3) are brought into contact with each other via the bump (2).

여기서, 접촉 단계(S100)는 본딩헤드 하강 단계를 포함한다. 접촉 단계(S100)는 본딩헤드(60)가 하강하는 동안 가압부(63)가 기설정된 힘으로 본딩툴(66)을 가압하고 있으므로, 기설정된 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값이 변화되면 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉된 것으로 판단하며, 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 기판(3)에 접촉된 것으로 판단되면 본딩헤드(60)의 하강을 정지시킨다.Here, the contact step (S100) includes a bonding head lowering step. In the contact step (S100), since the pressure member (63) presses the bonding tool (66) with a preset force while the bonding head (60) is lowered, if the position value of the actuator (63b) of the preset pressure member (63) changes, it is determined that the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) is in contact with the substrate (3), and if it is determined that the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) is in contact with the substrate (3), the lowering of the bonding head (60) is stopped.

가압부(63)의 가동자(63b)의 위치 변화를 감지하여 위치값을 확인하거나 본딩툴(66)의 위치 변화를 감지하여 가동자(63b)의 위치값을 확인할 수 있다.The position value can be confirmed by detecting a change in the position of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63), or the position value of the movable member (63b) can be confirmed by detecting a change in the position of the bonding tool (66).

도 6a를 참조하면, 본딩헤드(60)는 하강하면서 본딩툴(66)을 함께 하강시킬 수 있다. 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)에 흡착된 반도체칩(1)이 범프(2)를 사이에 두고 기판(3)과 접촉할 때까지 하강할 수 있다. 본딩헤드(60)는 가압부(63)가 기설정된 가압 힘으로 본딩툴(66)을 가압한 상태에서 하강할 수 있다. 이때, 본딩헤드(60)는 승하강부에 의해 승강 및 하강할 수 있다.Referring to Fig. 6a, the bonding head (60) can be lowered along with the bonding tool (66). The bonding head (60) can be lowered until the semiconductor chip (1) adsorbed on the bonding tool (66) comes into contact with the substrate (3) with the bump (2) in between. The bonding head (60) can be lowered while the pressing part (63) presses the bonding tool (66) with a preset pressing force. At this time, the bonding head (60) can be raised and lowered by the raising and lowering part.

도 6b를 참조하면, 본딩헤드(60)는 가압측정부(63c)의 높이를 기설정된 높이가 될 때까지 하강할 수 있다. 제어부(90)는 로드셀(67) 및/또는 가압측정부(63c)를 통해 범프(2)에 기설정된 본딩 힘이 적용된 상태를 감지할 수 있다. 가압측정부(63c)가 기설정된 높이가 되면 본딩헤드(60)는 하강을 정지할 수 있다. 이후, 본딩툴(66)이 반도체칩(1) 및 범프(2)에 열을 가할 수 있으며 가열 동안에 가압측정부(63c)는 본딩툴(66)의 높이를 일정하게 유지하여 본딩헤드(60)가 기설정된 본딩 힘으로 범프(2)를 가압하면서 범프(2)를 가열하는 열압착 단계(S200)가 수행될 수 있다. 여기서, 열압착 단계(S200)는 상기 범프(2), 상기 반도체칩(1) 및 상기 기판(3) 중 적어도 하나의 팽창 힘에 의한 상기 기설정된 본딩 힘의 변화를 감지하는 팽창 감지 단계; 및 상기 본딩헤드(60)가 상승하여 변화된 본딩 힘을 상기 기설정된 본딩 힘으로 되돌리는 헤드 상승 단계;를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6b, the bonding head (60) can be lowered until the height of the pressure measuring unit (63c) becomes a preset height. The control unit (90) can detect a state in which a preset bonding force is applied to the bump (2) through the load cell (67) and/or the pressure measuring unit (63c). When the pressure measuring unit (63c) becomes the preset height, the bonding head (60) can stop lowering. Thereafter, the bonding tool (66) can apply heat to the semiconductor chip (1) and the bump (2), and during the heating, the pressure measuring unit (63c) can maintain the height of the bonding tool (66) constant so that the bonding head (60) can heat the bump (2) while pressing the bump (2) with the preset bonding force, thereby performing a thermal compression step (S200). Here, the thermal compression step (S200) may include an expansion detection step for detecting a change in the preset bonding force due to an expansion force of at least one of the bump (2), the semiconductor chip (1) and the substrate (3); and a head elevation step for raising the bonding head (60) to return the changed bonding force to the preset bonding force.

도 7a를 참조하면, 본딩헤드(60)는 기설정된 본딩 힘으로 반도체칩(1) 및 범프(2)를 가압하고, 가열할 수 있다. 본딩툴(66) 및/또는 가동자(63b)는 팽창 힘에 의해 팽창 길이(L5)만큼 상승할 수 있다.Referring to Fig. 7a, the bonding head (60) can pressurize and heat the semiconductor chip (1) and bump (2) with a preset bonding force. The bonding tool (66) and/or the mover (63b) can rise by the expansion length (L5) due to the expansion force.

상기 팽창 길이(L5)는 도 7a를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이와 도 6b를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above expansion length (L5) may mean the difference in height between the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 7a and the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 6b.

가압측정부(63c)는 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값을 측정하여 본딩 힘의 변화를 감지할 수 있고, 로드셀(67)은 본딩툴(66)에 의해 받는 힘의 변화를 측정하여 본딩 힘의 변화를 감지할 수 있다.The pressure measuring unit (63c) can detect a change in bonding force by measuring the position value of the actuator (63b) of the pressure unit (63), and the load cell (67) can detect a change in bonding force by measuring a change in force received by the bonding tool (66).

즉, 변화된 본딩 힘은 팽창 힘에 의한 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L5)를 측정하여 감지할 수 있다. 헤드본체(65)와 본딩툴(66)의 상대적인 변화를 본딩툴(66)에 표시된 눈금의 변화로부터 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값을 측정할 수 있다.That is, the changed bonding force can be detected by measuring the changed relative height (L5) of the bonding tool (66) due to the expansion force. The relative change between the head body (65) and the bonding tool (66) can be measured by measuring the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) from the change in the scale displayed on the bonding tool (66).

본딩헤드(60)는 상승하여 변화된 본딩 힘을 기설정된 본딩 힘으로 되돌릴 수 있다. 본딩헤드(60)의 상승은 본딩툴(66)의 상승을 동반하므로, 본딩툴(66)을 상승시킴으로써, 본딩헤드(60)가 반도체칩(1) 및 범프(2)에 가하는 본딩 힘을 조절할 수 있다. 이때, 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L5)에 대응하는 높이(L6)만큼 상승할 수 있다. 이때, L5 길이와 L6의 길이는 동일할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The bonding head (60) can be raised to return the changed bonding force to the preset bonding force. Since the rising of the bonding head (60) is accompanied by the rising of the bonding tool (66), the bonding force applied by the bonding head (60) to the semiconductor chip (1) and the bump (2) can be adjusted by raising the bonding tool (66). At this time, the bonding head (60) can be raised by a height (L6) corresponding to the changed relative height (L5) of the bonding tool (66). At this time, the length of L5 and the length of L6 can be the same, and are not necessarily limited thereto.

상기 높이(L6)는 도 7a를 기준으로 한 헤드본체(65)의 상단의 높이와 도 6b를 기준으로 한 헤드본체(65)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above height (L6) may mean the difference between the height of the top of the head body (65) based on Fig. 7a and the height of the top of the head body (65) based on Fig. 6b.

도 7b를 참조하면, 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나는 열에 의해 추가 팽창하여 추가 팽창 힘을 본딩툴(66)에 가할 수 있다. 본딩툴(66) 및/또는 가압부(63)의 가동자(63b)는 추가 팽창 힘에 의해 팽창 길이(L7)만큼 상승할 수 있다. 이때, 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)의 변화된 상대 높이(L7)에 대응하는 높이(L8)만큼 상승할 수 있다. 이때, L7 길이와 L8의 길이는 동일할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 7b, at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3) may be additionally expanded by heat to apply additional expansion force to the bonding tool (66). The bonding tool (66) and/or the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) may be raised by the expansion length (L7) due to the additional expansion force. At this time, the bonding head (60) may be raised by a height (L8) corresponding to the changed relative height (L7) of the bonding tool (66). At this time, the length of L7 and the length of L8 may be the same, but are not necessarily limited thereto.

상기 팽창 길이(L7)는 도 7b를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이와 도 7a를 기준으로 한 반도체칩(1)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above expansion length (L7) may mean the difference in height between the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 7b and the top of the semiconductor chip (1) based on Fig. 7a.

상기 높이(L8)는 도 7b를 기준으로 한 헤드본체(65)의 상단의 높이와 도 7a를 기준으로 한 헤드본체(65)의 상단의 높이 차이를 의미할 수 있다.The above height (L8) may mean the difference between the height of the top of the head body (65) based on Fig. 7b and the height of the top of the head body (65) based on Fig. 7a.

반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3)은 열압착 단계(S200)에서 지속적으로 팽창하며, 본딩헤드(60)는 실시간으로 팽창 힘 또는 본딩툴(66)의 높이 변화에 대응하며 상승할 수 있다.The semiconductor chip (1), bump (2), and substrate (3) continuously expand in the thermal compression step (S200), and the bonding head (60) can rise in real time in response to the expansion force or the change in the height of the bonding tool (66).

즉, 기설정된 힘을 가했을 때의 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하여 본딩헤드(60)의 높이를 제어하면서 열압착을 수행한다.That is, the heat compression is performed by controlling the height of the bonding head (60) by following the change in height of the bonding tool (66) so that the position value of the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant when a preset force is applied.

본 발명의 실시예에서, 본딩헤드(60)는 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상의 팽창에 의한 본딩툴(66)의 높이 변화를 감지하여 스스로 상승함으로써, 열 특성이 다른 다양한 소재 및 다양한 종류의 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3)에 대응할 수 있어 반도체칩(1)의 미접착 및 쇼트 문제를 방지하는 효과를 일으킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the bonding head (60) detects a change in the height of the bonding tool (66) due to expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3) and rises by itself, thereby being able to respond to various materials with different thermal characteristics and various types of semiconductor chips (1), bumps (2), and substrates (3), thereby preventing non-bonding and short-circuiting problems of the semiconductor chip (1).

반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상의 팽창에 의해 본딩헤드(60)의 높이가 점진적으로 상승하게 되며, 본딩헤드(60)가 상승하다가 더 이상 본딩헤드(60)의 높이가 상승하지 않을 때나, 본딩헤드(60)의 이동 방향이 상승 방향에서 하강 방향으로 전환될 때나, 본딩헤드(60)의 높이 변화 그래프에서 기울기가 0이 될 때를 용융 시점으로 자동으로 감지할 수 있다.The height of the bonding head (60) gradually increases due to the expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3), and when the height of the bonding head (60) no longer increases after rising, or when the movement direction of the bonding head (60) changes from an upward direction to a downward direction, or when the slope of the height change graph of the bonding head (60) becomes 0, the melting point can be automatically detected.

물론, 이때 용융 시점을 자동으로 감지하는 과정에서 오판단하는 문제를 해결하고자 기설정된 가열 온도, 기설정된 가열 시간 중 하나 이상의 조건이 함께 충족되는지를 판단하여 함께 충족되는 경우에 범프(2)의 용융 시점이라 판단할 수 있다.Of course, in order to solve the problem of misjudgment in the process of automatically detecting the melting point at this time, it is possible to determine that the melting point of the bump (2) is met by determining whether one or more conditions among the preset heating temperature and the preset heating time are met together.

반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각시켜 용융된 범프(2a)를 기설정된 높이로 성형하는 냉각 단계(S300)가 수행될 수 있다. When it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has melted, a cooling step (S300) can be performed in which the bonding head (60) is raised to a preset height and the bonding tool (66) is cooled to a preset temperature to form the melted bump (2a) to a preset height.

참고로, 반도체칩(1)의 범프(2)가 용융되었다고 판단되면 본딩헤드(60)의 높이를 유지한 상태에서 본딩툴(66)을 소정의 온도로 냉각시켜 용융된 범프(2a)를 기설정된 높이로 성형하는 냉각 단계(S300)가 수행될 수 있지만, 이에 대해서는 별도로 도시되지는 않았다.For reference, if it is determined that the bump (2) of the semiconductor chip (1) has melted, a cooling step (S300) may be performed to cool the bonding tool (66) to a predetermined temperature while maintaining the height of the bonding head (60) to form the melted bump (2a) to a preset height, but this is not shown separately.

본 발명의 실시예에서, 냉각 단계(S300)는 상기 범프(2)의 용융을 감지하는 용융 감지 단계; 및 상기 본딩헤드(60)가 상승하여 상기 범프(2)의 용융에 의한 상기 본딩툴(66)의 하강을 상쇄하고 상기 용융된 범프(2a)를 상기 기설정된 높이로 냉각시키는 유지 단계;를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cooling step (S300) may include a melting detection step for detecting melting of the bump (2); and a maintenance step for raising the bonding head (60) to offset the lowering of the bonding tool (66) due to melting of the bump (2) and cool the molten bump (2a) to the preset height.

도 7c를 참조하면, 본딩헤드(60)가 범프(2)의 용융을 감지하는 경우 상승하여 범프(2)의 용융에 의한 본딩툴(66)의 하강을 상쇄할 수 있다. 이때 가압부(63)는 본딩툴(66)을 가압하는 토크 모드가 유지된 상태에서 본딩헤드(60)를 기설정된 높이로 상승시킨다. 본딩헤드(60)가 상승함에 따라 본딩툴(66)이 함께 상승하여 용융된 범프(2a)를 기설정된 높이로 유지하도록 할 수 있다. 이로써, 본딩헤드(60)는 기설정된 높이로 범프(2)를 냉각시킬 수 있다.Referring to Fig. 7c, when the bonding head (60) detects melting of the bump (2), it can rise to offset the lowering of the bonding tool (66) due to melting of the bump (2). At this time, the pressurizing unit (63) raises the bonding head (60) to a preset height while maintaining the torque mode for pressurizing the bonding tool (66). As the bonding head (60) rises, the bonding tool (66) can rise together to maintain the melted bump (2a) at the preset height. As a result, the bonding head (60) can cool the bump (2) to the preset height.

본딩헤드(60)를 소정의 온도로 소정 시간 동안 냉각한 후 열압착이 완료되면 본딩헤드(60)를 기판(3)으로부터 상승시키고, 해당 본딩헤드(60)는 후속 본딩될 반도체칩(1)을 흡착하기 위해 이동할 수 있다.After the bonding head (60) is cooled to a predetermined temperature for a predetermined time and the thermal compression is completed, the bonding head (60) is raised from the substrate (3), and the bonding head (60) can be moved to absorb the semiconductor chip (1) to be subsequently bonded.

참고로, 본딩헤드(60)가 범프(2)의 용융을 감지하는 경우 본딩헤드(60)의 높이를 유지하여 범프(2)의 용융에 의한 본딩툴(66)의 하강을 상쇄할 수 있다. 이때 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이 또한 변화하지 않도록 위치를 유지시킨 상태에서 범프(2)를 냉각시킬 수 있다.For reference, when the bonding head (60) detects melting of the bump (2), the height of the bonding head (60) can be maintained to offset the lowering of the bonding tool (66) due to melting of the bump (2). At this time, the bump (2) can be cooled while maintaining the position so that the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) does not change.

본 발명의 실시예에서, 본딩헤드(60)는 본딩툴(66)이 반도체칩(1)을 가압하는 동안 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하여 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩헤드(60)의 높이를 제어하며, 제어된 본딩헤드(60)의 높이 변화를 통해 범프(2)의 용융을 감지하고, 범프(2)의 용융 과정에서 압궤를 방지하도록 본딩헤드(60)를 상승시켜 다양한 소재 및 다양한 형상의 범프(2)에 대응할 수 있어 반도체칩(1)의 미접착 및 쇼트 문제를 방지하는 효과를 일으킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the bonding head (60) controls the height of the bonding head (60) so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant by following the height change of the bonding tool (66) while the bonding tool (66) pressurizes the semiconductor chip (1), and the melting of the bump (2) is detected through the controlled height change of the bonding head (60), and the bonding head (60) is raised to prevent collapse during the melting process of the bump (2), so that it can respond to bumps (2) of various materials and shapes, thereby preventing non-bonding and short-circuiting problems of the semiconductor chip (1).

참고로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열압착 본딩헤드의 제어방법은 가압부(63)의 가동자(63b)와 본딩툴(66)이 서로 이격된 상태이므로 가압부(63)의 가동자(63b)를 기설정된 높이로 상승시킨다 하더라도 본딩툴(66)을 상승시킬 수 없으므로 본딩헤드(60)를 상승시킬 수밖에 없는 것이다.For reference, in the control method of the thermocompression bonding head according to another embodiment of the present invention, since the movable member (63b) of the pressurizing member (63) and the bonding tool (66) are spaced apart from each other, even if the movable member (63b) of the pressurizing member (63) is raised to a preset height, the bonding tool (66) cannot be raised, so the bonding head (60) has no choice but to be raised.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드의 제어방법에서 용융점에 대하여 살펴본다.Hereinafter, the melting point in the control method of the thermocompression bonding head according to an embodiment of the present invention will be examined.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열압착 본딩헤드(60)의 제어방법이 수행될 때, 가압부(63)의 가동자(63b) 높이 및 본딩헤드(60)의 높이를 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a drawing showing the height of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) and the height of the bonding head (60) when the control method of the thermocompression bonding head (60) according to an embodiment of the present invention is performed.

도 8을 참조하면, 열압착 단계(S200)에서 범프(2) 등의 '팽창'이 이루어짐을 알 수 있다. 여기서, '본딩헤드 높이'는 눈금을 기준으로 측정되기 때문에, 도 8에 예시된 그래프의 하락은 본딩헤드(60)의 상승을 의미한다. 본딩헤드 높이 측정부는 본딩헤드 승하강부에 장착되어 있으며, 도면 상에 별도 표시되지는 않은 상태이다. “가압부(63)의 가동자(63b) 높이”는 가압부(63)의 가동자(63b)의 위치값을 의미한다.Referring to Fig. 8, it can be seen that 'expansion' of bumps (2), etc., occurs in the thermal compression step (S200). Here, since the 'bonding head height' is measured based on the scale, the decline in the graph illustrated in Fig. 8 means the rise of the bonding head (60). The bonding head height measuring unit is mounted on the bonding head elevating/lowering unit and is not separately indicated in the drawing. The "movable member (63b) height of the pressurizing unit (63)" means the position value of the movable member (63b) of the pressurizing unit (63).

도 8을 참조하면 '팽창 단계'에서 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩헤드(60)의 높이를 제어하기 때문에 팽창시에 본딩헤드(60)의 높이는 점진적으로 상승하는 상태이다.Referring to Fig. 8, the height of the bonding head (60) is controlled so that the position value of the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) is kept constant during the 'expansion stage', so that the height of the bonding head (60) gradually rises during expansion.

도 8은 가동부의 가동자(63b) 높이를 추종할 경우 본딩헤드(60)의 높이를 설명을 위해 예시적으로 나타낸 것으로 높이 측정부의 감지속도와 제어부(90)의 연산 속도 등 다양한 구성부의 응답성 등의 변수에 의해 다른 형태로 그래프가 나타날 수 있다.Fig. 8 is an example for explanation of the height of the bonding head (60) when following the height of the movable part (63b). The graph may appear in different forms depending on variables such as the detection speed of the height measuring part, the operation speed of the control part (90), and the responsiveness of various components.

본딩툴(66)은 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상의 팽창에 의한 팽창 힘(상승 힘)을 받게 되나, 본딩헤드(60)를 상승시키면서 본딩툴(66)의 높이를 유지할 수 있다. 즉, 팽창시 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩툴(66)의 높이 변화에 추종하여 본딩헤드(60)의 높이가 상승한다.The bonding tool (66) receives an expansion force (rising force) due to the expansion of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3), but the height of the bonding tool (66) can be maintained while raising the bonding head (60). That is, the height of the bonding head (60) rises in accordance with the change in the height of the bonding tool (66) so that the position value of the movable member (63b) of the pressurizing portion (63) is maintained constant during expansion.

따라서, 가압측정부(63c)에 의해 측정된 높이는 일정하게 유지될 수 있다. 이로써, 본딩헤드(60) 및 본딩툴(66)의 높이는 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3) 중 적어도 하나 이상의 팽창된 높이에 대응하여 함께 증가하면서 가동자(63b)의 위치값이 일정하게 유지되어 가압부(63)에 의해 균일한 본딩압을 범프(2)에 가할 수 있다.Accordingly, the height measured by the pressure measuring unit (63c) can be maintained constant. Accordingly, the height of the bonding head (60) and the bonding tool (66) increases together in response to the expanded height of at least one of the semiconductor chip (1), the bump (2), and the substrate (3), while the position value of the actuator (63b) is maintained constant, so that a uniform bonding pressure can be applied to the bump (2) by the pressure unit (63).

도 8에서 '팽창'에서 '용융'으로 넘어갈 때, '본딩헤드 높이'의 최저점(MP)은 범프(2)의 용융점(MP)을 의미할 수 있다. 이때 본딩헤드(60)의 높이 변화 기울기는 0이 되는 지점이고, 본딩헤드(60)가 점진적으로 상승하다가 더 이상 본딩헤드(60)의 높이가 상승하지 않는 지점이 된다. 또한, 이 지점은 본딩헤드(60)의 이동방향이 상승 방향에서 하강 방향으로 방향이 전환되는 지점이기도 하다.In Fig. 8, when transitioning from 'expansion' to 'melting', the lowest point (MP) of the 'bonding head height' may mean the melting point (MP) of the bump (2). At this time, the height change slope of the bonding head (60) is the point where it becomes 0, and the bonding head (60) gradually rises and then no longer rises in height. In addition, this point is also the point where the movement direction of the bonding head (60) changes from an upward direction to a downward direction.

따라서, 본 발명은 가압부(63)의 가동자(63b) 위치값이 일정하게 유지되도록 본딩헤드(60)의 높이를 제어하면서 열압착을 수행하다가, 전술한 바와 같은 본딩헤드(60)의 높이를 통해 반도체칩(1)의 범프(2)의 용융을 자동으로 감지할 수 있게 된다. Accordingly, the present invention performs thermal compression bonding while controlling the height of the bonding head (60) so that the position value of the actuator (63b) of the pressurizing portion (63) is kept constant, and automatically detects the melting of the bump (2) of the semiconductor chip (1) through the height of the bonding head (60) as described above.

즉, 본딩헤드(60)는 범프(2)의 용융에 따른 본딩헤드(60)의 높이 변화를 지표로 하여 범프(2)가 용융점에 도달함을 자동으로 인식하고 본딩헤드(60) 또는 가압부(63)의 가동자(63b)의 높이를 유지하거나 또는 기설정된 높이로 상승시켜 반도체칩(1)과 기판(3)의 갭을 관리할 수 있어 용융된 범프(2)의 압궤를 방지할 수 있다. 이로써, 열 특성이 다른 다양한 소재 및 다양한 종류의 반도체칩(1), 범프(2) 및 기판(3)에 대응할 수 있어 반도체칩(1)의 미접착 및 쇼트 문제를 방지하는 효과를 달성할 수 있다.That is, the bonding head (60) automatically recognizes that the bump (2) has reached the melting point by using the change in height of the bonding head (60) due to melting of the bump (2) as an indicator, and maintains the height of the movable member (63b) of the bonding head (60) or the pressurizing portion (63) or raises it to a preset height to manage the gap between the semiconductor chip (1) and the substrate (3), thereby preventing the collapse of the molten bump (2). As a result, it is possible to cope with various materials having different thermal characteristics and various types of semiconductor chips (1), bumps (2), and substrates (3), thereby achieving the effect of preventing non-adhesion and short-circuiting of the semiconductor chip (1).

따라서, 본 발명은 반도체칩(1)의 종류, 웨이퍼의 종류 등에 상관없이 각각의 개별 반도체칩(1)마다 범프(2)의 용융 시점을 자동으로 검출하고 본딩헤드(60)의 높이를 실시간으로 제어할 수 있으며, 각각 실제 본딩되는 반도체칩(1) 범프(2)의 용융에 따른 본딩헤드(60)의 높이 변화를 추종하면서 용융 시점 검출 후에는 동일한 실장 높이를 갖도록 본딩툴(66)의 위치를 유지하거나 상승시킴으로써 반도체칩(1)의 데미지 및 쇼트를 방지할 수 있어 본딩 퀄리티를 확보할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention can automatically detect the melting point of the bump (2) for each individual semiconductor chip (1) regardless of the type of the semiconductor chip (1), the type of the wafer, etc., and control the height of the bonding head (60) in real time, and by following the change in the height of the bonding head (60) according to the melting of the bump (2) of each semiconductor chip (1) actually bonded and maintaining or raising the position of the bonding tool (66) to have the same mounting height after detecting the melting point, damage and short circuit of the semiconductor chip (1) can be prevented, thereby ensuring bonding quality.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof; however, it will be understood by those skilled in the art that various modifications or variations may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.

BD : 열압착 본딩장치
1 : 반도체칩
2 : 범프
3 : 기판
10 : 플립오버 픽커
20 : 다이 픽커
30 : 딥핑 플레이트
40 : 업룩킹 비전
50 : 다이 블록
60 : 본딩헤드
61 : 회전모터
62 : 벨로우즈
63 : 가압부
63b : 가동자
63c : 가압측정부
64 : 하중제어부
65 : 헤드본체
66 : 본딩툴
67 : 로드셀
70 : 슬릿 비전
90 : 제어부
100 : 파티클 비전
BD: Thermocompression bonding device
1: Semiconductor chip
2 : Bump
3: Substrate
10: Flipover Picker
20: Die Picker
30: Dipping plate
40: Up-Looking Vision
50 : Die Block
60 : Bonding head
61 : Rotary motor
62 : Bellows
63 : Pressurized part
63b : Operator
63c: Pressure measuring section
64: Load control unit
65 : Head body
66 : Bonding tool
67 : Load cell
70 : Slit Vision
90 : Control Unit
100 : Particle Vision

Claims (9)

하면에 범프가 형성된 반도체칩을 기판에 가압하면서 열을 가하는 열압착 본딩헤드의 제어방법에 있어서,
(a) 반도체칩을 흡착한 본딩툴이 기판의 상부로 이동하면 가압부가 기설정된 힘으로 본딩툴을 가압한 상태에서 본딩헤드를 하강시키는 단계;
(b) 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 기판에 접촉된 것으로 판단되면 상기 본딩헤드의 하강을 정지시키고, 상기 본딩툴을 소정의 온도로 가열하면서 상기 반도체칩을 가압하되, 상기 본딩툴의 높이 변화에 추종하여 상기 기설정된 힘을 가했을 때의 상기 가압부의 가동자 위치값이 일정하게 유지되도록 상기 본딩헤드의 높이를 제어하면서 열압착하는 단계;
(c) 상기 반도체칩의 범프가 용융되었다고 판단되면 상기 본딩헤드의 높이를 유지하거나, 상기 본딩헤드를 기설정된 높이로 상승시킨 상태에서 상기 본딩툴을 소정의 온도로 냉각시키는 단계; 및
(d) 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 상기 본딩헤드를 상기 기판으로부터 상승시키는 단계를 포함하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In a control method of a thermal compression bonding head that applies heat while pressing a semiconductor chip having a bump formed on the lower surface to a substrate,
(a) a step of lowering the bonding head while the bonding tool, which has absorbed the semiconductor chip, moves to the upper part of the substrate and the pressure part presses the bonding tool with a preset force;
(b) a step of performing thermal compression bonding while controlling the height of the bonding head so that when it is determined that the semiconductor chip absorbed by the bonding tool is in contact with the substrate, the lowering of the bonding head is stopped, the bonding tool is heated to a predetermined temperature and the semiconductor chip is pressed, and the position value of the pressurizing part is kept constant when the preset force is applied by following the change in the height of the bonding tool;
(c) a step of cooling the bonding tool to a predetermined temperature while maintaining the height of the bonding head or raising the bonding head to a preset height when it is determined that the bump of the semiconductor chip has melted; and
(d) A method for controlling a thermocompression bonding head, comprising the step of raising the bonding head from the substrate when thermocompression bonding is completed after a predetermined period of time has elapsed.
하면에 범프가 형성된 반도체칩을 기판에 가압하면서 열을 가하는 열압착 본딩헤드의 제어방법에 있어서,
(a) 반도체칩을 흡착한 본딩툴이 기판의 상부로 이동하면 가압부가 기설정된 힘으로 본딩툴을 가압한 상태에서 본딩헤드를 하강시키는 단계;
(b) 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 기판에 접촉된 것으로 판단되면 상기 본딩헤드의 하강을 정지시키고, 상기 본딩툴을 소정의 온도로 가열하면서 상기 반도체칩을 가압하되, 상기 본딩툴의 높이 변화에 추종하여 상기 기설정된 힘을 가했을 때의 상기 가압부의 가동자 위치값이 일정하게 유지되도록 상기 본딩헤드의 높이를 제어하면서 열압착하는 단계;
(c) 상기 반도체칩의 범프가 용융되었다고 판단되면 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 본딩툴을 소정의 온도로 냉각시키는 단계; 및
(d) 소정 시간이 경과된 후 열압착이 완료되면 상기 본딩헤드를 상기 기판으로부터 상승시키는 단계를 포함하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In a control method of a thermal compression bonding head that applies heat while pressing a semiconductor chip having a bump formed on the lower surface to a substrate,
(a) a step of lowering the bonding head while the bonding tool, which has absorbed the semiconductor chip, moves to the upper part of the substrate and the pressure part presses the bonding tool with a preset force;
(b) a step of performing thermal compression bonding while controlling the height of the bonding head so that when it is determined that the semiconductor chip absorbed by the bonding tool is in contact with the substrate, the lowering of the bonding head is stopped, the bonding tool is heated to a predetermined temperature and the semiconductor chip is pressed, and the position value of the pressurizing part is kept constant when the preset force is applied by following the change in the height of the bonding tool;
(c) a step of cooling the bonding tool to a predetermined temperature while switching the pressurizing part to the position mode when it is determined that the bump of the semiconductor chip has melted; and
(d) A method for controlling a thermocompression bonding head, comprising the step of raising the bonding head from the substrate when thermocompression bonding is completed after a predetermined period of time has elapsed.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 본딩헤드가 하강하는 과정에서 상기 가압부의 가동자 위치값이 변화될 때를 상기 본딩툴에 흡착된 반도체칩이 상기 기판에 접촉된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In paragraph 1 or 2,
In step (b) above,
A control method for a thermal compression bonding head, characterized in that when the position value of the actuator of the pressurizing part changes during the process of lowering the bonding head, it is determined that the semiconductor chip absorbed by the bonding tool has come into contact with the substrate.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 본딩헤드가 점진적으로 상승하다가 더 이상 본딩헤드의 높이가 상승하지 않을 때 또는 상기 본딩헤드의 이동방향이 상승 방향에서 하강 방향으로 전환될 때를 용융시점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In paragraph 1 or 2,
In step (b) above,
A control method for a thermocompression bonding head, characterized in that the melting point is determined when the bonding head gradually rises and then no longer rises in height or when the movement direction of the bonding head changes from an upward direction to a downward direction.
제4항에 있어서,
상기 본딩헤드의 기설정된 가열 온도, 기설정된 가열 시간 중 하나 이상의 조건이 함께 충족되는 경우에 상기 범프의 용융 시점을 판단하는 것을 특징으로 하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In paragraph 4,
A control method for a thermocompression bonding head, characterized in that the melting point of the bump is determined when at least one condition among a preset heating temperature and a preset heating time of the bonding head is satisfied together.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부의 가동자 위치가 변화되지 않도록 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 본딩헤드를 기설정된 높이로 상승시키는 것을 특징으로 하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In the first paragraph,
In step (c) above,
A control method for a thermocompression bonding head, characterized in that when the movable part of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, the bonding head is raised to a preset height while the pressurizing part is switched to position mode so that the position of the movable part of the pressurizing part does not change.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부의 가동자 위치가 변화되지 않도록 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 본딩헤드의 높이를 유지시키는 것을 특징으로 하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In the first paragraph,
In step (c) above,
A control method for a thermocompression bonding head, characterized in that when the movable part of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, the height of the bonding head is maintained in a state where the pressurizing part is switched to position mode so that the position of the movable part of the pressurizing part does not change.
제2항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 가압부의 가동자를 기설정된 높이로 상승시키는 것을 특징으로 하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In the second paragraph,
In step (c) above,
A control method for a thermocompression bonding head, characterized in that when the movable part of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, the movable part of the pressurizing part is raised to a preset height while the pressurizing part is switched to position mode.
제2항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 가압부의 가동자와 상기 본딩툴이 직결로 연결된 경우에는, 상기 가압부를 위치 모드로 전환한 상태에서 상기 가압부의 가동자 위치를 유지시키는 것을 특징으로 하는 열압착 본딩헤드의 제어방법.
In the second paragraph,
In step (c) above,
A control method for a thermocompression bonding head, characterized in that when the actuator of the pressurizing part and the bonding tool are directly connected, the position of the actuator of the pressurizing part is maintained while the pressurizing part is switched to the position mode.
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Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20230921

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