KR100489639B1 - Carbon film coated emc molding die for semiconductor packaging and coating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공구강 재질의 몰드 금형과, 상기 몰드 금형의 표면에 코팅된 수소를 함유하지 않은 경질 탄소 필름으로 구성되는 향상된 반도체 봉지용 에폭시 몰딩 콤파운드(EMC) 몰드 금형을 제공한다. 본 발명에 의한 몰드 금형은 EMC와 우수한 이형성을 가지면서 동시에 표면 오염의 발생을 억제함으로써 몰딩공정의 생산성을 현저히 증가시킬 수 있다.The present invention provides an improved mold for epoxy encapsulating compound (EMC) mold for semiconductor encapsulation comprising a mold mold made of tool steel and a hard carbon film containing no hydrogen coated on the surface of the mold mold. The mold mold according to the present invention can significantly increase the productivity of the molding process by having excellent release properties with EMC and at the same time suppressing the occurrence of surface contamination.
Description
본 발명은 반도체 봉지용 에폭시 몰딩 콤파운드 (epoxy modling compund: EMC) 몰드의 표면에 수소를 함유하지 않는 경질 탄소 필름을 코팅함으로써, EMC 와 금형간의 이형성을 증진시키고, 잔류 EMC에 의한 몰드의 표면오염을 억제하여 반도체 봉지용 EMC 몰드 공정의 생산성을 현저히 증가시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.According to the present invention, a hard carbon film containing no hydrogen is coated on the surface of an epoxy molding compound (EMC) mold for semiconductor encapsulation, thereby improving releasability between the EMC and the mold, and preventing surface contamination of the mold by residual EMC. The present invention relates to a method capable of significantly increasing the productivity of an EMC mold process for semiconductor encapsulation.
봉지(encapsulation) 공정은 반도체 칩을 외부환경으로부터 보호하고 전기적으로 절연하며 발생열을 효과적으로 배출하도록 하는 반도체 패키징의 최종단계이다. IC 봉지방법으로는 EMC를 이용한 몰딩방법이 가장 널리 사용되고 있는데, EMC는 세라믹에 비해 열안정성이나 신뢰성은 떨어지지만, 가격이 저렴하고 생산성이 높다는 장점을 가지고 있기 때문이다. EMC는 성형성, 내열성, 내습성, 부식성, 접착성, 전기 절연성, 고인장 및 굽힘특성 그리고 마킹성등 다양한 특성을 충족시켜야 하므로, 수지, 경화제, 결합제, 착색제등 다양한 소재의 혼합물로 되어 있다. The encapsulation process is the final stage of semiconductor packaging that protects the semiconductor chip from the external environment, electrically insulates it and effectively dissipates the generated heat. As the IC encapsulation method, the molding method using EMC is most widely used, because EMC has lower thermal stability and reliability than ceramics, but it is inexpensive and has high productivity. EMC is a mixture of resins, hardeners, binders, and colorants, because it has to meet a variety of properties such as formability, heat resistance, moisture resistance, corrosion, adhesion, electrical insulation, high tensile and bending properties, and marking properties.
EMC에 요구되는 다양한 특성들은 서로 상반되는 것들이 많이 있는데, 특히, 접착성과 이형성이라는 상반된 특성을 동시에 만족시켜야 한다. 접착성이 필요한 이유는 실리콘 다이나 금속 리드프레임과의 접착이 양호하여야만 패키지의 안정성 즉, 기계적 안정성이나 전기적 안정성이 확보될 수 있기 때문이다. 이를 위해서 흐름성이 좋은 저분자량의 수지를 사용하거나 왁스의 양을 적게 하여야 하지만, 그런 경우 금형몰드 표면과의 이형성이 저하되어 EMC가 금형몰드에 달라붙게(sticking) 되는 불량이 발생하거나, 잔류 EMC에 의한 금형몰드의 오염이 발생하여 주기적인 금형의 표면청소가 필요하다는 문제가 발생하게 된다. There are many different characteristics of EMC that are in conflict with each other. In particular, it is necessary to satisfy the opposite characteristics of adhesion and release property. The reason why the adhesion is necessary is that the stability of the package, that is, mechanical stability or electrical stability can be secured only when the adhesion with the silicon die or the metal lead frame is good. For this purpose, low-molecular resin with good flowability or low amount of wax should be used, but in this case, the releasability of the mold mold surface is lowered, which causes the defect of EMC sticking to the mold mold or residual EMC. Contamination of the mold mold occurs by the problem that the surface cleaning of the mold is necessary periodically.
현재 사용되고 있는 금형몰드는 고속도강 계열의 공구강 재질이 사용되며, 몰드의 표면에 부식을 방지하기 위해 습식코팅된 크롬 층을 가지고 있다. 이 몰드는 EMC와의 이형성이 양호하나, 잔류 EMC에 의한 오염물이 발생하여 매 300회의 봉지 공정 후 멜라민 수지 혹은 러버 수지를 이용하여 금형의 표면을 세척해야 하는 문제를 가지고 있다. 이러한 세척공정은 패키징 몰딩 공정에서 최고 10%의 생산성 저하요인이 되는 것으로 평가되고 있다. Currently used mold molds are made of high speed steel, and have a wet-coated chromium layer to prevent corrosion on the surface of the mold. This mold has good mold release property with EMC, but has a problem of cleaning the surface of the mold using melamine resin or rubber resin after every 300 encapsulation process due to contamination by residual EMC. This cleaning process is estimated to be a factor of up to 10% productivity loss in the packaging molding process.
이러한 문제를 해결하기 위해 이형성이 뛰어난 것으로 알려진 RF PACVD 등을 이용한 수소함유 비정질 탄소 혹은 다이아몬드상 카본필름을 코팅하는 시도가 있었다. 그러나, 필름 내에 수소를 함유하는 경우에는 오히려 이형성을 악화시키는 것으로 확인된 바 있다 [선도기술개발 사업 2단계 최종보고서, BSN1718-6190-4, 한국과학기술연구원, 1998]. 이 현상은 수소와 탄소의 결합에너지가 작기 때문에 170내지 180도의 고온에서 일어나는 EMC의 경화과정에 필름표면의 수소-탄소 결합이 깨지면서 표면의 탄소가 EMC의 원자들과 결합하기 때문인 것으로 생각된다. In order to solve this problem, there have been attempts to coat hydrogen-containing amorphous carbon or diamond-like carbon film using RF PACVD, which is known to have excellent release properties. However, it has been confirmed that the hydrogen content in the film worsens the releasability [final report on the second stage of leading technology development project, BSN1718-6190-4, Korea Institute of Science and Technology, 1998]. This phenomenon is thought to be due to the small bonding energy between hydrogen and carbon, which breaks down the hydrogen-carbon bonds on the film surface at high temperatures of 170 to 180 degrees and bonds the carbons to the atoms of EMC.
본 발명의 목적은 이러한 문제의 해결을 위해 EMC와 우수한 이형성을 가지면서 동시에 표면 오염의 발생을 억제함으로써 몰딩공정의 생산성을 현저히 증가시킬 수 있는 몰드 금형을을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a mold mold that can significantly increase the productivity of the molding process by suppressing the occurrence of surface contamination while having excellent release properties with EMC to solve this problem.
또한, 경질 탄소 필름의 우수한 내식성과 내마모성을 이용하여 금형몰드의 크롬코팅을 대체하므로써, 금형 보호효과를 얻고, 표면 크롬의 습식 코팅시 발생하는 환경오염 문제도 해결할 수 있는 몰드의 표면처리 방법을 제공하는데 있다.In addition, by replacing the chrome coating of the mold mold by using the excellent corrosion resistance and abrasion resistance of the hard carbon film, it provides a mold surface treatment method to obtain a mold protection effect and solve the environmental pollution problem caused by the wet coating of surface chromium. It is.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공구강 재질의 몰드 금형과, 상기 몰드 금형의 표면에 코팅된 수소를 1at.% 이하로 함유하는 경질 탄소 필름으로 구성되는 반도체 봉지(encapsulation)용 에폭시 몰딩 콤파운드(EMC) 몰드 금형을 제공한다. 상기 경질 탄소 필름의 두께는 0.5 ~ 5㎛ 인 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the present invention provides an epoxy molding compound (EMC) for semiconductor encapsulation consisting of a mold die made of a tool steel and a hard carbon film containing 1 at% or less of hydrogen coated on the surface of the mold die. A) Provide mold mold. It is preferable that the thickness of the said hard carbon film is 0.5-5 micrometers.
또한, 본 발명은 챔버에 설치된 시편홀더 EMC 몰드를 장착하고, 챔버내부를 진공으로 유지한 채로, Ar을 공급하면서 아크건을 작동시켜 몰드의 표면을 건식 세척하고, Ar 공급을 중단하고 아크건을 작동시켜 탄소 이온빔을 형성하여 몰드 표면에 경질 탄소필름을 코팅하는 것을 포함하여 구성되는 반도체 봉지용 에폭시 몰딩 콤파운드 몰드 금형의 코팅방법을 제공한다.In addition, the present invention is equipped with a specimen holder EMC mold installed in the chamber, while maintaining the vacuum inside the chamber, while operating the arc gun while supplying Ar to dry clean the surface of the mold, the Ar supply is stopped and the arc gun It provides a method of coating an epoxy molding compound mold mold for semiconductor encapsulation comprising the operation to form a carbon ion beam to coat a hard carbon film on the surface of the mold.
경질 탄소 필름은 다이아몬드와 유사한 물리화학적 특성을 가지면서도, 합성온도가 낮고 표면이 평활하며 물성의 제어가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 특히 표면에너지가 매우 낮아서 이종물질과의 이형성이 우수하고 화학적 안정성이 뛰어나다는 특징을 가진다. 또한, 내마모성 및 윤활 특성이 뛰어나, 내마모성 고체윤활 박막으로의 활용가능성이 매우 높은 재료이다. 따라서, 드릴 등 가공용 공구 뿐 아니라 컴퓨터 하드 디스크, 비디오 헤드 및 헤드 드럼 등 많은 분야에서 활용되고 있는 재료이다. 이 필름의 합성을 위해서는 탄소이온을 형성시키고, 이들 이온이 높은 에너지를 가지고 필름의 표면에 충돌하도록 하여야 한다. Hard carbon film has the same physicochemical properties as diamond, but has a low synthesis temperature, a smooth surface and easy control of physical properties. In particular, the surface energy is very low, it is characterized by excellent releasability with heterogeneous materials and excellent chemical stability. In addition, the material has excellent wear resistance and lubrication properties, and is highly applicable to wear resistant solid lubricating thin films. Therefore, the material is utilized in many fields such as computer hard disks, video heads and head drums as well as tools for machining such as drills. For the synthesis of this film, carbon ions must be formed and these ions must have high energy to impinge on the surface of the film.
이 필름의 합성방법에는 고체 흑연을 탄소원으로 사용하는 진공아크법, 레이저 어블레이션법, 스퍼터링법 등이 있고, 탄화수소 가스를 탄소원으로 사용하는 플라즈마 CVD 법, 이온빔 합성법등이 있다. 후자에 의해 합성된 필름은 대부분 20 - 60 % 에 이르는 많은 수소를 필름 내에 함유하고 있으며, 이 수소가 비정질 상인 필름내의 미 결합 탄소와 결합하여 안정화시킴으로써, 광 투과성을 증진시키고, 전기전도도를 감소시키고 표면의 에너지를 감소시키는 효과를 만들어낸다. 그러나, 이러한 수소-탄소 결합이 증가하면 필름내의 3차원적 결합을 감소시키기 때문에 필름의 기계적 특성은 수소의 증가에 따라 감소되는 것으로 알려져 있다. 한편, 전자의 경우에는 합성된 필름내에 수소를 거의 함유하지 않는다. 따라서, 필름의 합성에 사용되는 탄소이온의 에너지가 낮은 스퍼터링의 경우에는 보통 흑연의 특성을 가진 필름이 합성되며, 이 경우 sp3 혼성결합(hybridized bond)의 분율이 대략 30 - 40%에 불과하여 경도가 10GPa 정도에 이른다. 한편, 에너지가 높은 진공아크법이나 레이저 어블레이션 법은 다이아몬드성 결합 (sp3 hybridized bond)을 다량으로 함유하는 경도가 매우 높고 치밀한 박막을 만들게 되는데, 이런 박막의 결합구조와 뛰어난 물성을 표현하기 위해 아모픽 다이아몬드 혹은 tetrahedral amorphous carbon (ta-C)이라고 부르기도 한다.Synthesis methods of this film include a vacuum arc method using a solid graphite as a carbon source, a laser ablation method, a sputtering method, and the like, a plasma CVD method using a hydrocarbon gas as a carbon source, an ion beam synthesis method, and the like. The latter synthesized film contains mostly 20 to 60% of hydrogen in the film, and the hydrogen binds and stabilizes with unbound carbon in the amorphous phase film, thereby improving light transmittance, reducing electrical conductivity, Creates an effect that reduces the energy of the surface. However, it is known that the increase in hydrogen-carbon bonds reduces the three-dimensional bonds in the film, so that the mechanical properties of the film decrease with increasing hydrogen. On the other hand, in the former case, it contains little hydrogen in the synthesized film. Therefore, in the case of sputtering with low energy of carbon ions used in the synthesis of the film, a film having a characteristic of graphite is generally synthesized, in which case the fraction of sp 3 hybridized bond is only about 30-40%. The hardness reaches about 10 GPa. On the other hand, high-energy vacuum arc method or laser ablation method produces a very high hardness and dense thin film containing a large amount of sp3 hybridized bonds. Also called pick diamond or tetrahedral amorphous carbon (ta-C).
본 발명에서는 필름의 합성방법에 따른 필름과 EMC와의 이형성을 평가하였으며, 그 결과 수소를 1at.%이하로, 바람직하게는 전혀 함유하지 않은 필름의 이형성이 수소를 함유한 경우보다 현저히 우수함을 확인할 수 있었다.In the present invention, the release property between the film and EMC was evaluated according to the method for synthesizing the film, and as a result, it was confirmed that the release property of the film containing no hydrogen at 1 at.%, Preferably no remarkably superior to that containing hydrogen. there was.
아래의 표 1은 여러가지 방법에 의하여 몰드 표면에 합성된 경질 탄소필름에 대해서 경화된 EMC를 몰드 표면으로부터 제거하기 위해 필요한 힘을 측정한 결과이다. 우선 코팅된 몰드를 170도로 가열한 뒤, EMC를 공급하고 몰드내에서 경화시킨 뒤, 경화된 EMC를 배출하기 위해 사용되는 제거핀(ejector pin)에 미치는 힘을 측정하였다. 이 실험에 사용된 수지는 실제 반도체 봉지공정에서 사용되고 있는 속경화성 EMC 인 MP8000 (일본 니토사 제조) 였다. 각 몰드당 여러차례의 반복 실험을 행하였으며, 처음 5회까지의 결과를 표에 정리하였다. 5회 이후에는 측정오차 범위내에서 동일한 배출력을 가지고 있었다. 코팅되지 않은 몰드의 경우 배출력은 횟수에 관계없이 1.5 - 1.8Kgf 구간의 값을 가지고 있었다.Table 1 below is a result of measuring the force required to remove the hardened EMC from the mold surface for the hard carbon film synthesized on the mold surface by various methods. The coated mold was first heated to 170 degrees, then fed EMC and cured in the mold, and then measured the force on the ejector pin used to discharge the cured EMC. The resin used in this experiment was MP8000 (manufactured by Nito Nippon Co., Ltd.), a fast curing EMC used in the actual semiconductor encapsulation process. Several repeated experiments were performed for each mold, and the results up to the first five times were summarized in the table. After five times, the discharge power was the same within the measurement error range. In the case of the uncoated mold, the discharge force had a value in the range of 1.5 to 1.8 Kgf regardless of the number of times.
표 1 에서 플라즈마 CVD에 의해 합성된 폴리머성 경질 탄소필름은 합성에 사용된 바이어스 전압을 낮추고 압력을 높여서 합성에 참여하는 이온의 에너지를 감소시킴으로써, 필름 내에 수소 농도가 50% 정도로 다량 함유되도록 한 필름을 말한다. 한편, 플라즈마 CVD에 의해 합성된 다이아몬드성 경질 탄소필름은 높은 이온에너지의 조건에서 합성된 필름으로서 수소의 농도가 30% 미만인 폴리머성 필름에 비해 수소의 함량이 현저히 낮은 필름이다. 탄화수소 가스를 탄소원으로 사용하는 플라즈마 CVD 법과는 달리 고상 흑연을 탄소원으로 사용하는 스퍼터링이나 진공여과 아크법에 의해 합성된 필름에는 수소가 거의 함유되어 있지 않다. In Table 1, the polymer hard carbon film synthesized by plasma CVD was used to reduce the energy of ions participating in the synthesis by lowering the bias voltage and increasing the pressure used in the synthesis, so that the film contained a large amount of hydrogen in the film at about 50%. Say On the other hand, the diamond hard carbon film synthesized by plasma CVD is a film synthesized under the condition of high ion energy, the hydrogen content is significantly lower than the polymer film having a hydrogen concentration of less than 30%. Unlike the plasma CVD method using a hydrocarbon gas as a carbon source, the film synthesized by sputtering or vacuum filtration arc method using a solid graphite as a carbon source contains little hydrogen.
표 1에 나타난 결과에서 알 수 있는 바와 같이 코팅된 필름의 종류에 따라 경화된 EMC의 배출에 필요한 힘이 많이 변화하고 있음을 알 수 있는데, 특히 필름내의 수소가 감소함에 따라 배출에 필요한 힘이 현저히 감소하였다. 특히 스퍼터링이나 진공여과아크법에 의해 코팅된 경질 탄소 필름의 경우에 배출에 필요한 힘은 2회부터는 1Kgf 이하로 현저히 작은 값을 가지고 있었다.As can be seen from the results shown in Table 1, it can be seen that the force required for the discharge of the cured EMC varies considerably according to the type of the coated film. Decreased. Particularly, in the case of the hard carbon film coated by sputtering or vacuum filtration arc method, the force required for the discharge had a significantly small value of 1 Kgf or less from the second time.
이와 같이 배출력이 필름내의 수소함량에 의존성을 가지고 있는 것은 이형 현상이 필름내의 수소에 의해 많은 영향을 받는다는 것을 보여주고 있다. This dependence of the discharge force on the hydrogen content in the film shows that the release phenomenon is greatly affected by the hydrogen in the film.
필름내의 수소함량이 증가할수록 필름의 표면에너지는 감소하고 순수(pure water)에 대한 젖음각이 증가하는데, 이에 따라 이형성은 증가할 것으로 기대할 수 있다. 그러나 본 발명에서 관찰된 현상은 순수에 대한 필름 표면의 젖음각으로부터 평가된 표면에너지 변화와는 정반대의 결과이다. 즉, 수소가 필름의 표면에너지를 감소시키는 효과는 EMC와의 이형성에는 영향을 미치지 않는다고 할 수 있다. As the hydrogen content in the film increases, the surface energy of the film decreases and the wetting angle with respect to pure water increases, so that the release property can be expected to increase. However, the phenomenon observed in the present invention is the opposite of the surface energy change estimated from the wetting angle of the film surface with respect to pure water. In other words, the effect of reducing the surface energy of the hydrogen does not affect the releasability with EMC.
한편, 수지 경화과정 중에 코팅층 표면에서 수소와 탄소의 결합이 끊어지면, 표면에 비결합 탄소를 만들어 주고 이 탄소가 EMC내의 원자들과 반응하여 화학적인 결합을 할 수 있는 가능성이 매우 높다. 이런 일이 일어나면, 오히려 표면처리된 금형의 표면과 EMC와의 이형성이 극히 저하된다. 본 발명자들은 표 1의 폴리머성 필름에서 이런 현상을 자주 관찰하였다. On the other hand, when hydrogen and carbon bonds are broken at the surface of the coating layer during the resin curing process, there is a high possibility of making non-bonded carbon on the surface and reacting with atoms in the EMC to form chemical bonds. When this happens, the releasability of EMC and the surface of the surface-treated mold is extremely low. We frequently observed this phenomenon in the polymeric films of Table 1.
결국, 경질 탄소 필름을 EMC 몰드에 적용하기 위해서는 수소를 함유하지 않는 필름의 코팅이 이형성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 진공여과 아크법, 스퍼터링법, 또는 레이저 어블레이션법에 의하여 수소가 포함되지 않도록 탄소 필름의 코팅이 이루어져야 한다. As a result, in order to apply the hard carbon film to the EMC mold, the coating of the film containing no hydrogen may increase the release property. Therefore, the carbon film should be coated so that hydrogen is not contained by the vacuum filtration arc method, the sputtering method, or the laser ablation method.
본 발명의 실시예에서는 진공여과아크법에 의한 경질 탄소필름을 적용한 봉지용 EMC 몰드를 개발하였다. 스퍼터링 방법을 사용하지 않은 이유는 첫째, 탄소의 스퍼터율이 매우 낮아서 필름의 코팅속도가 느리고, 둘째, 합성된 필름의 내마모성과 기계적 특성이 진공여과아크법에 비해 매우 나빠서 몰드표면의 보호효과가 미미하기 때문이다. 한편, 레이저 어블레이션 기술은 고가의 장비를 필요로 한다는 단점이 있어서 사용하지 않았다. 본 발명에 따른 진공여과아크법에 의하여 합성된 경질 탄소필름은 수소를 거의 함유하지 않았으며(수소의 함량은 측정오차범위에 해당하는 1at.% 이하) 탄소간 결합중 sp3 분율이 60 - 90%에 이르는 다이아몬드에 가까운 미세구조를 보였으며, 경도가 60GPa에 이르는 높은 값을 보였고, 내마모성도 우수하였다. 합성된 경질 탄소필름은 경도 및 잔류응력 등을 고려할 때 sp3 분율이 70 - 80%의 범위가 적당하였다.In an embodiment of the present invention, an EMC mold for encapsulation using a hard carbon film by vacuum filtration arc method was developed. The reason why the sputtering method is not used is firstly because the sputtering rate of carbon is very low, and the coating speed of the film is slow. Because. On the other hand, laser ablation has not been used because it requires expensive equipment. Was a hard carbon films prepared by vacuum filtration arc method according to the invention did not substantially contain hydrogen (content of hydrogen is 1at for the measurement error range% or less.) Sp 3 fraction 60 of the bond between carbon-90 It showed a microstructure close to diamond, showed high value of hardness up to 60GPa, and abrasion resistance. In the synthesized hard carbon film, the sp 3 fraction was in the range of 70-80% in consideration of hardness and residual stress.
본 발명은 진공여과아크법에만 국한된 것은 아니며, 어떤 방법이든 수소를 함유하지 않는 경질 탄소필름을 합성할 수 있는 방법이라면 본 발명에서의 효과를 얻는데 사용될 수 있다. The present invention is not limited to the vacuum filtration arc method, and any method can be used to obtain the effect in the present invention as long as it can synthesize a hard carbon film containing no hydrogen.
도 1은 본 발명을 위해 사용된 진공여과아크 합성장치의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a vacuum filtration arc synthesis apparatus used for the present invention.
챔버(10) 내부에는 시편홀더(14)가 설치되어 있으며, 시편 몰드(12)는 시편홀더에 장착된다. 챔버의 상단에는 구동모터(18)에 연결된 회전축(16)이 있고, 회전축은 시편홀더에 회전력을 전달하여 시편홀더에 장착되는 몰드가 코팅과정에서 회전이 가능하다.The specimen holder 14 is installed in the chamber 10, and the specimen mold 12 is mounted to the specimen holder. The upper end of the chamber has a rotating shaft 16 connected to the drive motor 18, the rotating shaft transmits a rotational force to the specimen holder, the mold mounted on the specimen holder can be rotated in the coating process.
챔버(10)의 외부로부터 내부로 연장되어 설치된 아크발생부(20)에서는 진공 여과아크에 의하여 탄소 이온빔(22)을 생성하고, 탄소 이온빔은 거대입자를 제거하기 위해 45도로 휘어진 자기장 내를 통과하여 챔버로 유입된다. In the arc generating unit 20 installed extending from the outside of the chamber 10 to generate the carbon ion beam 22 by vacuum filtration arc, the carbon ion beam passes through the magnetic field bent at 45 degrees to remove the large particles Flows into the chamber.
몰드의 측면코팅을 원할히 하기 위하여 시편의 표면과 탄소 이온빔 간에는 30 ~ 60도의 각도를 유지하는 바람직하며, 본 실시예에서는 약 45도의 각도를 이루도록 하였다. In order to smooth the side coating of the mold, it is preferable to maintain an angle of 30 to 60 degrees between the surface of the specimen and the carbon ion beam, and in this embodiment, an angle of about 45 degrees is achieved.
챔버내부를 진공을 유지하면서(본 실시예에서는 챔버 내의 압력을 10-5 Torr이하까지 펌핑), Ar을 공급하면서 아크건을 작동시켜 10분간 몰드의 표면을 건식 세척하였다. 진공여과아크법에 의해 합성된 경질 탄소 필름은 경도가 60GPa에 이를 정도로 매우 높고 내마모성도 뛰어나지만, 7 내지 8 GPa에 이르는 높은 잔류응력을 가지고 있다. 따라서, 필름의 접착력 증진을 위한 이와 같은 전처리가 필요하다. 스퍼터 세척시에는 인가바이어스 전압이 클수록 접착력이 증가하였으므로, -900V의 전압을 기판에 인가하였다.While maintaining the vacuum inside the chamber (in this example, pumping the pressure in the chamber to 10 −5 Torr or less), the arc gun was operated while Ar was supplied to dry clean the surface of the mold for 10 minutes. The hard carbon film synthesized by the vacuum filtration arc method has a high hardness of 60 GPa and excellent wear resistance, but has a high residual stress of 7 to 8 GPa. Therefore, such pretreatment for enhancing the adhesion of the film is required. At the time of sputter cleaning, since the adhesion force increased as the applied bias voltage increased, a voltage of −900 V was applied to the substrate.
건식세척 후 더욱 필름의 접착력을 증진시키기 위해 다음의 방법을 사용하였다. 즉, 몰드 기판을 Ar 이온을 이용하여 스퍼터 세척한 후, 아크건의 작동을 중단하고 챔버 내에 설치된 마그네트론 스퍼터 건을 이용하여 접착력 증진층인 W 층을 코팅하였다. W 층의 합성 시에는 바이어스의 인가 없이 코팅하였다. The following method was used to further enhance the adhesion of the film after dry cleaning. That is, after sputter cleaning the mold substrate using Ar ions, the arc gun was stopped and the W layer, which is an adhesion promoting layer, was coated using a magnetron sputter gun installed in the chamber. In the synthesis of the W layer it was coated without the application of bias.
이 후, Ar 공급을 중단하고 아크건만을 작동하여 경질탄소필름을 합성하였다. 필름의 합성시에는 기판에 -400V의 바이어스 전압을 인가하였으며, 2시간동안 약 0.8㎛ 두께의 경질탄소필름을 모든 시편에서 동일하게 코팅하였다. After that, Ar supply was stopped and the arc gun was operated to synthesize a hard carbon film. When the film was synthesized, a bias voltage of -400 V was applied to the substrate, and a hard carbon film having a thickness of about 0.8 μm was coated on all specimens for 2 hours.
이러한 접착력 증진 방법을 사용하여 경질 탄소 필름을 안정되게 성장시킬 수 있었다. 도 2는 진공여과아크법으로 제작된 EMC 몰드를 보여주는 사진이다. Using this method of adhesion enhancement, the hard carbon film can be stably grown. 2 is a photograph showing an EMC mold manufactured by a vacuum filtration arc method.
코팅몰드를 제작하여 표 1의 실험을 300회 반복한 뒤, 몰드의 표면에 형성되는 잔류 EMC의 양을 조사한 결과, 코팅되지 않은 경우에 비해 잔류 EMC의 양이 현저히 감소하여 300회 몰딩 후 실시하던 클리닝 공정을 1000회 몰딩 후 1회로 줄일 수 있었다. 따라서, 몰드의 코팅에 의해 패키징(packaging) 공정의 생산성 향상에 효과가 있음을 확인하였다. After manufacturing the coating mold and repeating the experiment of Table 1 300 times, the amount of residual EMC formed on the surface of the mold was examined. As a result, the amount of residual EMC was significantly reduced compared to the case where it was not coated. The cleaning process was reduced to one time after 1000 moldings. Therefore, it was confirmed that the coating of the mold is effective in improving the productivity of the packaging process.
이와 같이 본 발명에 의하면 수소가 함유되지 않은 경질 탄소 필름을 코팅한 몰드를 IC 봉지 공정에 적용한 결과, 이형성이 향상되어 경화된 EMC의 분리가 매우 용이하고 몰드의 오염 또한 현저히 감소하는 결과를 얻을 수 있다. Thus, according to the present invention, as a result of applying a mold coated with a hard carbon film containing no hydrogen to the IC encapsulation process, the releasability is improved, so that the separation of the cured EMC is very easy and the contamination of the mold is also significantly reduced. have.
도 1은 본 발명에 사용된 진공여과아크 합성장치의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a vacuum filtration arc synthesis apparatus used in the present invention.
도 2는 본 발명에 의해 제작된 몰드의 사진이다. 2 is a photograph of a mold produced by the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
12:시편 몰드 14:시편 홀더12: specimen mold 14: specimen holder
20:아크발생부 22:탄소 이온빔20: arc generator 22: carbon ion beam
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