KR100933985B1 - 웨이퍼 본더 및 임프린트 장치 - Google Patents

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신홍수
도현정
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Abstract

본 발명에 따른 웨이퍼 본더는 웨이퍼를 효율적으로 가열 및 냉각할 수 있도록, 웨이퍼가 장착되는 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지와 대향 배치된 제2 스테이지와, 상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재, 및 상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부와 냉각매체 유로를 함께 구비하는 히팅 블럭을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 임프린트 장치는 기판을 효율적으로 가열 및 냉각할 수 있도록 레지스트층이 형성된 기판이 장착되는 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지와 대향 배치되며 미세 패턴이 형성된 스탬프가 장착되는 제2 스테이지와, 상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재와, 상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부와 냉각매체 유로를 갖는 히팅 블럭, 및 상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스테이지가 내장 설치된 진공 챔버를 포함한다.
웨이퍼, 히팅 블럭, 서보 모터, 도금층

Description

웨이퍼 본더 및 임프린트 장치{WAFER BONDER AND IMPRINT APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼 본더 및 임프린트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 또는 기판을 용이하게 가열하고 냉각할 수 있는 웨이퍼 본더 및 임프린트 장치에 관한 것이다.
오늘날, 전자 산업의 추세는 더욱 경량화, 소형화, 고속화, 다기능화, 고성능화되고 높은 신뢰성을 갖는 제품을 저렴하게 제조하는 것이다. 이를 가능하게 하는 중요한 기술 중의 하나가 바로 패키지(package) 기술이며, 이에 따라 근래에 개발된 패키지 중의 하나가 적층 칩 패키지(stack chip package)이다.
적층 칩 패키지는 패키지 기판 위에 반도체 칩들이 3차원으로 적층된 반도체 패키지로서, 고집적화를 이룰 수 있는 동시에 반도체 제품의 경박단소화에 대한 대응성도 뛰어난 장점을 갖고 있다. 이러한 적층 칩 패키지는 칩 레벨(chip level) 또는 웨이퍼 레벨(wafer level)에서 제조가 이루어진다.
그런데, 칩 레벨에서 적층 칩 패키지를 제조하는 경우, 신뢰성이 검증된 노운 굳 다이(Known Good Die;KGD)를 이용하기 때문에, 제조가 완료된 적층 칩 패키지의 신뢰성이 우수한 반면에, 제조 공정에 장시간이 소요되기 때문에, 적층 칩 패 키지의 생산성이 낮아진다.
한편, 웨이퍼 레벨에서 적층 칩 패키지를 제조하는 경우, 웨이퍼를 본딩하여 적층 칩 패키지를 형성하므로 제조 공정에 소요되는 시간이 단축되어 적층 칩 패키지의 생산성이 향상된다. 이러한 웨이퍼 적층 패키지 기술은 반도체 칩뿐만 아니라 LED(Light Emitting Diode) 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
웨이퍼를 본딩할 때에는, 진공 챔버 내에서 높은 열과 압력으로 접착제를 녹이게 되는데, 이를 위하여 웨이퍼 본더는 웨이퍼를 가열하는 히팅 블럭을 구비한다.
히팅 블럭은 웨이퍼를 250℃ 내지 400℃까지 가열하며, 가열된 웨이퍼를 진공 상태에서 냉각시킨다. 이는 웨이퍼를 공기 중에서 냉각하면 웨이퍼가 산화되는 등의 문제가 발생하기 때문이다. 진공 상태에서 웨이퍼를 냉각할 경우, 히팅 블럭이 천천히 냉각되어 공정 시간이 지나치게 증가하는 문제가 있다. 웨이퍼를 300℃로 가열할 경우 냉각 시간만 약 3시간이 소요된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 진공 챔버 내부로 냉각된 질소 가스를 공급하는 방법이 제안되었으나, 이 경우에는 질소 가스와 히팅 블럭 사이의 접촉이 크지 않아서 히팅 블럭이 잘 냉각되지 않는 문제가 있으며, 고온의 웨이퍼 상면은 저온의 질소 가스와 직접 접촉하고, 웨이퍼의 아래 부분은 고온의 히팅 블럭과 접촉하므로 상면의 급격한 냉각으로 인하여 웨이퍼에 균열이 발생하는 문제가 있다.
한편, 웨이퍼에 압력을 적용하기 위해서 스테이지를 이송하는 장치가 설치되는데, 종래에는 스테이지를 공압으로 이송하는 방법이 적용되었다. 그러나, 공압 으로 웨이퍼에 적용되는 압력을 조절할 경우, 대기의 습도에 따라 압력이 변화하는 문제가 발생한다. 습도에 따른 압력의 변화는 약 5bar 정도 되는데, 웨이퍼의 종류에 따라 공압을 적용할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 웨이퍼에 700kgf의 압력을 적용할 경우에는 습도에 따른 압력의 변화를 무시할 수 있지만, 웨이퍼에 10kgf의 압력을 적용할 경우에는 습도에 따른 압력의 변화가 커서 본딩이 제대로 이루어지지 않거나 과도한 압력이 적용되어 불량이 발생하는 문제가 있다. 또한, 공압을 이용하여 스테이지를 이송하는 장치는 진공 챔버의 진공압에 따라 상승하는 힘이 변하는 문제가 있다. 즉, 외부의 압력과 내부의 압력 차에 따라 스테이지가 이송되는데, 진공압이 변하면 스테이지의 이송 압력도 변화하여 스테이지를 정확하게 제어하기 어려운 문제가 있다.
또한, 웨이퍼가 장착되는 지지대에는 웨이퍼들이 삽입되는 홈이 가공되어 있는데, 이러한 홈은 통상적으로 엔드밀을 이용한 홈파기 가공으로 형성된다. 그러나 홈파기 가공으로는 홈의 표면을 정밀하게 가공하는 것에 한계가 있어서 홈의 표면의 거칠기를 일정한 수준으로 감소시키지 못한다. 홈의 표면의 거칠기가 증가하면 웨이퍼와 홈의 바닥이 균일하게 접촉하지 못하고 이에 따라 웨이퍼에 균일한 힘이 적용되지 못하여 본딩 시에 불량이 발생하는 문제가 있다.
한편, 상기한 웨이퍼 본더에 관련된 기술은 이와 유사한 장치인 임프린트 장치에도 동일하게 적용될 수 있으며, 종래의 임프린트 장치는 상기한 웨이퍼 본더와 동일한 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 본딩 시간을 단축시키고 불량 발생을 최소화할 수 있는 웨이퍼 본더를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 임프린팅 시간을 단축시키고 불량 발생을 최소화할 수 있는 진공 임프린트 리소그래피 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 본더는 웨이퍼가 장착되는 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지와 대향 배치된 제2 스테이지와, 상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재, 및 상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부와 냉각매체 유로를 함께 구비하는 히팅 블럭을 포함한다.
상기 가열부는 상기 히팅 블럭 내부에 설치된 열선으로 이루어질 수 있으며, 상기 냉각매체 유로에는 질소 가스 또는 냉각수가 유입될 수 있다. 또한, 상기 히팅 블럭은, 블럭 몸체와 상기 블럭 몸체의 일면에 접합된 제1 접합판, 상기 일면과 반대 방향을 향하는 상기 블럭 몸체의 타면에 접합된 제2 접합판, 상기 제1 접합판과 상기 블럭 몸체 사이에 배치된 열선, 및 상기 제2 접합판과 상기 블럭 몸체 사이에 배치된 냉각매체 유로를 포함할 수 있다. 한편, 상기 제2 스테이지에는 열선 및 냉각매체 유로가 설치될 수 있다.
상기 이송 부재는 서보 모터를 포함할 수 있으며, 상기 웨이퍼 본더는 상기 제2 스테이지에 작용하는 압력을 측정하는 로드셀을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼 본더는 상기 로드셀에서 전달된 압력 정보를 바탕으로 상기 서보 모터의 작동을 제어하여 상기 제1 스테이지의 위치를 조절하는 위치 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 본더는 상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스테이지가 삽입 설치된 진공 챔버를 더 포함할 수 있으며, 상기 웨이퍼 본더는 상기 제1 스테이지 상에 설치되며 베이스판과 상기 베이스판 상에 형성된 도금층을 갖는 지지대를 더 포함하고, 상기 도금층에는 웨이퍼가 장착되는 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 본더는 웨이퍼가 장착되는 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지와 대향 배치된 제2 스테이지와, 상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재, 및 상기 제1 스테이지에 설치된 베이스판과 상기 베이스판 상에 형성된 금속층 및 상기 금속층에 형성되며 웨이퍼가 삽입되는 홈을 갖는 지지대를 포함할 수 있다.
상기 금속층은 도금층으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속층을 향하는 상기 베이스의 면은 연마 가공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 장치는 레지스트층이 형성된 기판이 장착되는 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지와 대향 배치되며 미세 패턴이 형성된 스탬프가 장착되는 제2 스테이지와, 상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재와, 상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부와 냉각매체 유로를 갖는 히팅 블럭, 및 상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스 테이지가 내장 설치된 진공 챔버를 포함한다.
한편, 상기 제2 스테이지에는 열선 및 냉각매체 유로가 설치될 수 있으며, 상기 이송 부재는 서보 모터를 포함할 수 있다. 상기 임프린트 장치는 상기 스탬프에 작용하는 압력을 측정하는 로드셀과, 상기 로드셀에서 전달된 압력 정보를 바탕으로 상기 서보 모터의 작동을 제어하여 상기 제1 스테이지의 위치를 조절하는 위치 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 제1 스테이지 상에 설치되며 베이스판과 상기 베이스판 상에 형성된 도금층을 갖는 지지대를 더 포함하고, 상기 도금층에는 기판이 장착되는 홈이 형성될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따르면 웨이퍼를 신속하게 냉각하여 웨이퍼 본딩 공정 시간을 단축할 수 있다. 또한, 지지대의 표면을 정밀하게 가공하여 웨이퍼에 균일한 압력을 적용할 수 있으며, 서보 모터와 로드셀을 이용하여 웨이퍼에 작용하는 압력을 제어함으로써 불량이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본더에 웨이퍼가 장착된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이고 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본더의 웨이퍼가 가압된 상태를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 1, 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 본더(wafer bonder)(100)는 내부에 공간을 갖는 진공 챔버(120)와 웨이퍼(181, 182)가 장착되는 제1 스테이지(110)와 제1 스테이지(110)에 대향 배치된 제2 스테이지(140)와 제1 스테이지(110)를 이송하는 이송부재(160), 및 제1 스테이지(110)와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부(152)와 냉각매체 유로(154)를 함께 구비하는 히팅 블럭(150)을 포함한다.진공 챔버(120)는 대략 직육면체 형상으로 이루어지며, 내부에 제1 스테이지(110)와 제2 스테이지(140)가 삽입 설치되는 공간을 갖는다. 또한, 진공 챔버(120)는 내부를 진공 상태로 유지하기 위해서 진공 펌프(미도시)와 연결 설치된다.
제1 스테이지(110)는 대략 판 형상으로 이루어지는 바, 이송부재(160)를 매개로 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 이송부재(160)와 제1 스테이지(110) 사이에는 히팅 블럭(150)이 설치된다. 본 실시예에서는 제1 스테이지(110)와 이송부재(160)가 연결 설치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 스테이지(140)가 이송부재(160)와 연결 설치되어 제2 스테이지(140)가 이동하도록 설치될 수도 있다.
또한, 제1 스테이지(110)의 위에는 웨이퍼(181, 182)가 장착되는 지지대(190)가 설치된다. 지지대(190)의 중앙에는 홈(195)이 형성되어 있으며, 이 홈(195)에 웨이퍼(181, 182)가 설치된다. 웨이퍼(181, 182)는 홈의 바닥에 설치되는 제1 웨이퍼(182)와 제1 웨이퍼(182)의 위에 설치된 제2 웨이퍼(181)를 포함하 며, 제1 웨이퍼(182)와 제2 웨이퍼(181) 사이에는 접착제(184)가 설치된다. 여기서 웨이퍼(181, 182)는 반도체칩 웨이퍼, LED 웨이퍼, 태양전지 웨이퍼 등 다양한 종류의 웨이퍼가 적용될 수 있다. 한편, 접착제(184)는 웨이퍼들(181, 182)이 대향하는 면의 가장자리에 배치되며, Au 또는 Au/Sn으로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 접착제(184)가 웨이퍼(181, 182)의 가장자리에 설치된 것으로 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 웨이퍼(181, 182)에 형성된 다이들을 접합하기 위해서 웨이퍼(181, 182)의 내부에 부분적으로 접착제가 설치될 수도 있다.
제2 스테이지(140)는 제1 스테이지(110)와 대향하도록 상부에 설치되며, 웨이퍼(181, 182)에 균일한 압력을 적용할 수 있도록, 구름면(144)과 이에 접촉하는 롤러(142)를 포함한다. 구름면(144)은 표면이 대략 호형으로 이루어지고, 롤러(142)는 원통 형상으로 형성되는 바, 두 개의 롤러(142)가 구름면(144)의 가장자리와 접하도록 배치된다. 이에 따라 롤러(142)는 구름면(144)과 접하면서 회전할 수 있으며, 롤러(142)의 회전에 따라 제2 스테이지(140)의 기울기가 조절된다.따라서 제1 스테이지(110)와 제2 스테이지(140)가 초기에 평행하게 접하지 못하더라도 구름면(144)에 대하여 롤러(142)가 회전하는 과정에서 제1 스테이지(110)와 제2 스테이지(140)가 정합될 수 있다.
또한, 제2 스테이지(140)에는 열선(145)과 냉각매체 유로(146)가 설치된다. 열선(145)과 냉각매체 유로(146)는 제2 스테이지(140)의 높이 방향으로 이격 배열된다. 냉각매체 유로(146)에는 질소 가스 또는 냉각수가 공급될 수 있으며, 이에 따라 열선(145)에 의하여 가열된 제2 스테이지(140)를 효율적으로 냉각할 수 있다. 제2 스테이지(140)에 설치된 열선(145) 및 냉각매체 유로(146)는 아래에서 설명하는 히팅 블럭(150)에 설치된 열선(152) 및 냉각매체(154) 유로와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
제2 스테이지(140)의 위에는 웨이퍼(181, 182)에 적용되는 압력을 측정하는 로드셀(130)이 설치된다. 로드셀(130)은 제1 스테이지(110)와 제2 스테이지(140)가 밀착되어 웨이퍼들(181, 182)을 가압할 때 제1 스테이지(110)가 상승하면서 제2 스테이지(140)에 의해 적용되는 압력을 측정하여 전기 신호로 출력한다. 제1 스테이지(110)는 이송부재(160)에 의하여 이송되어 도 2와 같이 위로 상승하는 바, 이송부재(160)는 서보 모터(168)를 포함한다. 이송부재(160)는 서보 모터(168)와 직접 연결된 제1 기둥부재와 제1 기둥부재에 나사결합되며 제1 스테이지(110)를 지지하는 제2 기둥부재를 포함하는 바, 제1 기둥부재가 제2 기둥부재에 대하여 회전하여 제2 기둥부재가 위 또는 아래로 이동한다.
이와 같이 서보 모터(168)는 회전에 의하여 이 제1 스테이지(110)의 위치를 지정하며 정확한 위치로 제1 스테이지(110)를 이송시킬 수 있다. 서보 모터(168)를 이용하여 제1 스테이지(110)를 이송시키면 공압을 이용하는 경우에 비하여 습도 등 주변 환경뿐만 아니라 진공 챔버 내부의 진공 압력에 영향을 받지 아니하므로 정밀하게 제1 스테이지(110)를 이동시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 웨이퍼 본더(100)는 로드셀(130)에서 전달된 정보를 이용하여 서보 모터(168)를 제어하는 위치 제어기(170)를 포함한다. 위치 제어 기(170)는 로드셀(130)에서 전달된 압력 정보를 통해서 실시간으로 이송부재(160)를 조절하며, 제1 스테이지(110)를 미세하게 전후진 시키면서 설정된 압력이 적용되도록 조절한다.
또한 이송부재(160)는 서보 모터(168)를 이용하여 제1 스테이지(110)의 이동 속도 및 위치를 조절할 수 있는 바, 제1 스테이지(110)를 낮은 속도로 움직이면서 적용되는 압력을 미세하게 조절할 수 있다. 또한, 본딩 작업을 완료한 후, 제1 스테이지(110)를 하강시킬 때, 본딩된 웨이퍼가 제2 스테이지(140)에 부착되었다가 제1 스테이지(110)로 떨어져 웨이퍼(181, 182)가 파손되는 경우가 발생할 수 있다. 특히 본딩이 완료된 웨이퍼(181, 182)는 충격에 매우 약하므로 추락하는 경우 심각하게 파손되는 문제가 발생한다.
그러나 본 실시예와 같이 서보 모터(168)를 이용하여 제1 스테이지(110)의 위치를 조절할 수 있으면, 본딩 작업이 완료된 후에 제1 스테이지(110)를 1mm 정도 아래로 하강 시키고, 웨이퍼(181, 182)가 충분히 분리되는 시간을 대기하였다가 아래로 이동하여 웨이퍼(181, 182)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅 블럭을 도시한 분해 사시도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 제1 스테이지(110)의 아래에 설치된 히팅 블럭(150)은 블럭 몸체(157)와 블럭 몸체(157)의 일면에 접합된 제1 접합판(156), 블럭 몸체(157)의 타면에 접합된 제2 접합판(158)을 포함한다. 블럭 몸체(157)와 제1 접합판(156), 및 제2 접합판(158)은 대략 원판 형상으로 이루어지나 본 발명이 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
블럭 몸체(157)와 제1 접합판(156) 사이에는 열선이 배치되며, 블럭 몸체(157)와 제2 접합판(158) 사이에는 냉각매체 유로(154)가 배치된다. 블럭 몸체(157)와 제1 접합판(156), 및 제2 접합판(158)은 고온 상태에서 고압으로 압착되어 일체로 고정된다. 이때 열선이 가열부(152)를 이루게 된다. 이에 따라 냉각매체 유로(154)와 열선(152)은 히팅 블록(150)의 높이 방향으로 이격 배치된다.
냉각매체 유로(154)는 제2 접합판(158)에 채널(channel)의 형태로 형성되나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 블럭 몸체(157)의 하면에 채널이 형성될 수도 있다. 채널은 블럭 몸체(157)와 제2 접합판(158)이 결합되어 밀폐된 냉각매체 유로(154)를 형성한다. 웨이퍼(181, 182)를 냉각할 필요가 있을 대에는 냉각매체 유로(154)로 냉각된 질소 가스 또는 냉각수가 흐르도록 하여 히팅 블럭(150)을 냉각한다. 여기서 질소 가스는 불활성 가스로 이루어지므로 진공 챔버(120) 내부로 유출될 경우에도 웨이퍼(181, 182)가 산화되는 등의 문제가 발생하지 않는다. 질소 가스 또는 냉각수는 히팅 블럭(150)을 냉각하고 냉각된 히팅 블럭(150)은 웨이퍼(181, 182)를 냉각하는 바, 히팅 블럭(150)을 통해서 웨이퍼(181, 182)를 간접적으로 냉각하므로 급격한 냉각에 의하여 웨이퍼(181, 182)가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 열원이 되는 히팅 블럭(150)을 보다 신속하고 용이하게 냉각할 수 있다.
이와 같이 히팅 블럭(150)에 냉각매체 유로를 형성하면 본딩 작업이 완료된 후, 웨이퍼를 냉각할 필요가 있을 때, 히팅 블럭을 보다 신속하게 냉각할 수 있으며, 종래에 비하여 작업 시간을 현저히 단축시킴으로써 생산성이 향상된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지지대를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 지지대에 웨이퍼들이 장착된 상태에서 잘라 본 종단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 웨이퍼(181, 182)가 장착되는 지지대(190)는 베이스판(191)과 베이스판(191) 상에 형성되며 금속으로 이루어진 도금층(193)을 포함한다. 도금층(193)의 중앙에는 웨이퍼(181, 182)가 장착되는 홈(195)이 형성되는 바, 이 홈(195)은 웨이퍼(181, 182)의 횡단면 형상과 대응되는 형상으로 이루어진다. 홈(195)에는 바닥에 설치되는 제1 웨이퍼(181, 182)와 제1 웨이퍼(181, 182)의 위에 설치되는 제2 웨이퍼(181, 182), 및 제1 웨이퍼(181, 182)와 제2 웨이퍼(181, 182) 사이에 위치하는 접착제(184)가 설치된다. 이때, 제2 웨이퍼(181, 182)는 부분적으로 홈(195)에 삽입되며 일부분이 홈(195)의 밖으로 돌출된다. 이에 따라 제2 웨이퍼(181, 182)는 도금층(193)의 방해를 받지 않고 제2 스테이지(140)에 의하여 가압되어 압력을 접착제(184)로 전달할 수 있다.
종래에는 이러한 홈(195)을 가공하기 위하여 엔드밀을 이용한 홈파기가 적용되었으나, 이러한 홈파기는 홈(195) 표면의 거칠기를 일정한 수준 이하로 형성하는 것이 어려운 문제가 있으며 이에 따라 제1 웨이퍼(181, 182)와 홈(195)의 바닥 사이의 접촉이 균일하여 못하여 압력이 웨이퍼(181, 182)에 불균일하게 적용됨으로써 본딩 시에 불량이 발생하는 문제가 있었다.
그러나 본원 발명은 엔드밀을 이용하지 아니하고 도금방식으로 홈(195)을 형성함으로써 홈(195) 바닥의 거칠기를 현저히 낮게 형성할 수 있다. 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 지지대(190)를 형성하는 방법에 대해서 보다 자세히 살펴본다.
도 6a에 도시된 바와 같이 먼저 베이스판을 준비하고 베이스판을 연마(polishing)하여 베이스판(191)의 표면 거칠기를 낮게 한다. 연마가공으로 표면을 가공하면 표면 거칠기를 현저히 낮출 수 있다.
연마가공이 끝나면 베이스판(191) 위에 홈(195)의 횡단면 형상과 대응되는 횡단면을 갖는 마스크(196)를 설치한다. 이때 마스크(196)는 전기 도금 시에 전류를 통과시키지 않는 폴리머 등 다양한 부도체로 이루어진다. 마스크(196)를 설치한 상태에서 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등의 금속으로 전기도금을 하면, 도 6c에 도시된 바와 같이 마스크가 설치된 부분을 제외하고 도금층(193)이 형성된다. 이때 도금층(193)의 두께는 500㎛ 내지 1㎜로 형성될 수 있으며 기판의 종류에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 지지대(190)는 표면 거칠기를 종래에 비하여 현저히 낮추어서 불량이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며 이에 따라 수율이 현저히 향상된다.
본 기재에서 웨이퍼라 함은 일반적인 의미의 웨이퍼 뿐만 아니라 웨이퍼에서 분할된 다이(die)를 포함하는 개념이다. 따라서 본 기재에서 웨이퍼 본더는 광의의 개념으로서 단순히 일반적인 웨이퍼를 본딩하는 장치뿐만 아니라, 통상적인 다이를 본딩하는 장치를 포함하는 개념이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.
본 실시예에 따른 임프린트 장치(200)의 기본적인 구성은 상기한 제1 실시예 에 따른 웨이퍼 본더(100)와 유사하다. 임프린트 장치(200)는 진공 챔버(120) 내에서 레지스트층(245)이 형성된 기판(240)을 가열하고 가열된 기판(240)을 스탬프(210)로 가압하여 레지스트층(245)에 패턴을 전사하는 장치인 바, 가열하는 구성과, 가압하는 구성, 및 기판(240)을 지지대(190)에 장착하는 구성이 웨이퍼 본더(100)와 공통된다. 따라서 제1 실시예에 따른 이송부재(160)와, 히팅 블럭(150), 및 지지대(190)는 본 실시예에 따른 임프린트 장치(200)에 동일하게 적용될 수 있다. 이에 상기한 제1 실시예와 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 부재번호를 붙였으며 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 7을 참조하여 설명하면 본 실시예에 따른 임프린트 장치(200)는 내부에 공간을 갖는 진공 챔버(120)와 기판(240)이 장착되는 제1 스테이지(110)와 제1 스테이지(110)에 대향 배치되며 미세 패턴이 형성된 스탬프(210)가 장착된 제2 스테이지(140)와 제1 스테이지(110)를 이송하는 이송부재(160), 및 제1 스테이지(110)와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부(152)와 냉각매체 유로(154)를 갖는 히팅 블럭(150)을 포함한다.
기판(240)은 평판 형태로 이루어지며, 합성 수지 또는 알루미늄 등의 금속으로 이루어질 수 있다. 기판(240) 상에는 레지스트층(245)이 도포되는 바, 레지스트층(245)은 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 디스펜싱(dispensing), 잉크 패드 코팅(ink pad coating), 딥핑(dipping), 스퍼터(sputter) 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
스탬프(210)의 표면에는 미세 패턴이 형성되는 바, 본 기재에서 미세 패턴이 라 함은 패턴의 높이, 피치 등이 마이크로 또는 나노 크기를 갖는 패턴을 말한다.
이송부재(160)는 서보 모터(168)를 포함하며, 제1 스테이지(110)를 상하방향으로 이송하여 레지스트층(245)이 스탬프(210)에 의하여 가압되도록 한다. 이에 따라 스탬프(210)에 형성된 미세 패턴을 레지스트층(245)으로 전사할 수 있다. 이송부재(160)는 서보 모터(168)를 구비하므로 제1 스테이지(110)의 위치 및 이동 속도를 용이하게 설정하여 기판(240)과 스탬프(210)에 작용하는 압력을 보다 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 제2 스테이지(140)에는 로드셀(130)이 설치되는 바, 로드셀(130)은 스탬프(210)에 작용하는 압력을 측정하여 전기적인 신호로 출력하여, 위치 제어기(170)에 전달한다. 위치 제어기(170)는 로드셀(130)에서 전달된 압력 정보를 통해서 실시간으로 이송부재(160)를 조절하며, 제1 스테이지(110)를 미세하게 전후진 시키면서 설정된 압력이 작용하도록 조절한다.
히팅 블럭(150)은 제1 스테이지(110)의 아래에 배치되며, 열을 발생시키는 가열부(152)와 냉각매체 유로(154)를 함께 구비한다. 이때, 가열부(152)는 열선으로 이루어지며, 냉각매체 유로(154)에는 냉각된 질소 가스가 유입되어 히팅 블럭(150)을 냉각한다. 가열이 필요한 때에는 열선으로 전류를 공급하여 히팅 블럭(150)을 가열하고 냉각이 필요할 때에는 열선으로 공급되는 전류를 차단하고 냉각된 질소를 냉각매체 유로(154)로 공급하여 히팅 블럭(150)을 냉각한다. 이에 따라 기판(240)의 가열과 냉각을 보다 용이하고 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 제2 스테이지(140)에는 열선(145)과 냉각매체 유로(146)가 설치된다. 열선(145)과 냉각매체 유로(146)는 제2 스테이지(140)의 높이 방향으로 이격 배열되는 바, 이에 따라 열선(145)에 의하여 가열된 제2 스테이지(140)를 효율적으로 냉각할 수 있다.
한편, 제1 스테이지(110)에는 기판(240)이 장착되는 지지대(190)가 설치되며, 지지대(190)는 베이스판과 베이스판 상에 형성된 도금층을 구비하며 도금층에는 기판이 장착되는 홈이 형성된다. 이에 따라 베이스판을 미리 연마한 후에 도금층과 홈을 함께 형성함으로써 홈 바닥의 거칠기를 감소시킬 수 있다. 따라서 기판(240)과 홈 바닥이 균일하게 접하여 레지스트층(245) 및 스탬프(210)에 균일한 압력을 적용함으로써 불량이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본더에 웨이퍼가 장착된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본더의 웨이퍼가 가압된 상태를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅 블럭을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지지대를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 지지대에 웨이퍼들이 장착된 상태에서 잘라 본 종단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지지대를 제조하는 과정을 도시한 공정도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
100: 웨이퍼 본더 110: 제1 스테이지
140: 제2 스테이지 120: 진공 챔버
130: 로드셀 150: 히팅 블럭
152: 가열부 154: 냉각매체 유로
157: 블럭 몸체 156: 제1 접합판
158: 제2 접합판 160: 이송부재
168: 서보 모터 170: 위치 제어기
182: 제1 웨이퍼 181: 제2 웨이퍼
184: 접착제 190: 지지대
193: 도금층 195: 홈
200: 임프린트 장치 210: 스탬프
240: 기판 245: 레지스트층

Claims (22)

  1. 웨이퍼가 장착되는 제1 스테이지;
    상기 제1 스테이지와 대향 배치된 제2 스테이지;
    상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재; 및
    상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부와 냉각매체 유로를 함께 구비하는 히팅 블럭;
    을 포함하며,
    상기 히팅 블럭은,
    블럭 몸체와
    상기 블럭 몸체의 일면에 접합된 제1 접합판,
    상기 일면과 반대 방향을 향하는 상기 블럭 몸체의 타면에 접합된 제2 접합판,
    상기 제1 접합판과 상기 블럭 몸체 사이에 배치된 열선, 및
    상기 제2 접합판과 상기 블럭 몸체 사이에 배치된 냉각매체 유로
    를 포함하는 웨이퍼 본더.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각매체 유로에는 질소 가스 또는 냉각수가 유입되는 웨이퍼 본더.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지에는 열선 및 냉각매체 유로가 설치된 웨이퍼 본더.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이송 부재는 서보 모터를 포함하는 웨이퍼 본더.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지에 작용하는 압력을 측정하는 로드셀을 더 포함하는 웨이퍼 본더.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 로드셀에서 전달된 압력 정보를 바탕으로 상기 서보 모터의 작동을 제어하여 상기 제1 스테이지의 위치를 조절하는 위치 제어기를 더 포함하는 웨이퍼 본더.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스테이지가 삽입 설치된 진공 챔버를 더 포함하는 웨이퍼 본더.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스테이지 상에 설치되며 베이스판과 상기 베이스판 상에 형성된 도금층을 갖는 지지대를 더 포함하고, 상기 도금층에는 웨이퍼가 장착되는 홈이 형성된 웨이퍼 본더.
  11. 웨이퍼가 장착되는 제1 스테이지;
    상기 제1 스테이지와 대향 배치된 제2 스테이지;
    상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재; 및
    상기 제1 스테이지에 설치된 베이스판과 상기 베이스판 상에 형성된 금속층 및 상기 금속층에 형성되며 웨이퍼가 삽입되는 홈을 갖는 지지대;
    를 포함하는 웨이퍼 본더.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 금속층은 도금층으로 이루어진 웨이퍼 본더.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 금속층을 향하는 상기 베이스의 면은 연마 가공된 웨이퍼 본더.
  14. 레지스트층이 형성된 기판이 장착되는 제1 스테이지;
    상기 제1 스테이지와 대향 배치되며 미세 패턴이 형성된 스탬프가 장착되는 제2 스테이지;
    상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재;
    상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부와 냉각매체 유로를 갖는 히팅 블럭; 및
    상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스테이지가 내장 설치된 진공 챔버;
    를 포함하고,
    상기 히팅 블럭은,
    블럭 몸체와
    상기 블럭 몸체의 일면에 접합된 제1 접합판,
    상기 일면과 반대 방향을 향하는 상기 블럭 몸체의 타면에 접합된 제2 접합판,
    상기 제1 접합판과 상기 블럭 몸체 사이에 배치된 열선, 및
    상기 제2 접합판과 상기 블럭 몸체 사이에 배치된 냉각매체 유로
    를 포함하는 임프린트 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지에는 열선 및 냉각매체 유로가 설치된 임프린트 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 이송 부재는 서보 모터를 포함하는 임프린트 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 스탬프에 작용하는 압력을 측정하는 로드셀과, 상기 로드셀에서 전달된 압력 정보를 바탕으로 상기 서보 모터의 작동을 제어하여 상기 제1 스테이지의 위치를 조절하는 위치 제어기를 더 포함하는 임프린트 장치.
  18. 레지스트층이 형성된 기판이 장착되는 제1 스테이지;
    상기 제1 스테이지와 대향 배치되며 미세 패턴이 형성된 스탬프가 장착되는 제2 스테이지;
    상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재;
    상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부를 갖는 히팅 블럭;
    상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스테이지가 내장 설치된 진공 챔버;
    상기 제1 스테이지에 설치된 베이스판과 상기 베이스판 상에 형성된 금속층 및 상기 금속층에 형성되며 상기 기판이 삽입되는 홈을 갖는 지지대;
    를 포함하는 임프린트 장치.
  19. 웨이퍼가 장착되는 제1 스테이지;
    상기 제1 스테이지와 대향 배치된 제2 스테이지;
    상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재; 및
    상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부를 구비하는 히팅 블럭;
    을 포함하고,
    상기 제2 스테이지는 표면이 호형으로 이루어지며 상기 제2 스테이지의 기울기를 조절하는 구름면을 포함하는 웨이퍼 본더.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지는 상기 구름면과 접하도록 배치되어 상기 구름면에 대하여 회전하는 롤러를 더 포함하는 웨이퍼 본더.
  21. 레지스트층이 형성된 기판이 장착되는 제1 스테이지;
    상기 제1 스테이지와 대향 배치되며 미세 패턴이 형성된 스탬프가 장착되는 제2 스테이지;
    상기 제1 스테이지 또는 상기 제2 스테이지를 이송하는 이송부재;
    상기 제1 스테이지와 인접하게 배치되며, 열을 발생시키는 가열부를 갖는 히팅 블럭; 및
    상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스테이지가 내장 설치된 진공 챔버;
    를 포함하고,
    상기 제2 스테이지는 표면이 호형으로 이루어지며 상기 제2 스테이지의 기울기를 조절하는 구름면을 포함하는 임프린트 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지는 상기 구름면과 접하도록 배치되어 상기 구름면에 대하여 회전하는 롤러를 더 포함하는 임프린트 장치.
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