KR100944530B1 - 유리성형을 이용하여 제조한 웨이퍼 범핑용 템플릿 및 그제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐비티(cavity) 형상의 돌기들을 가지는 몰드(mold: 금형 틀)를 이용하여 유리 표면을 고온 가압하여 필요한 캐비티들을 한꺼번에 가공함으로써, 최근 사이즈가 줄어들고 있는 미세한 캐비티들까지도 균일하게 형성되고 캐비티면이 깨끗한 면을 갖도록 제조된 웨이퍼 범핑용 템플릿 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 템플릿은, 평판 재질의 한쪽 면에 형성한 복수의 캐비티들을 포함하고, 상기 복수의 캐비티들은 상기 평판 재질이 일정 온도 범위로 가열된 상태에서 상기 복수의 캐비티들과 대응되는 돌기들을 가지는 몰드를 상기 평판 재질에 일정 압력으로 가압하여 형성된 것을 특징으로 한다.

템플릿(template), 캐비티, 유리 성형, 몰드(mold: 금형 틀)

Description

유리성형을 이용하여 제조한 웨이퍼 범핑용 템플릿 및 그 제조 방법{Wafer Bumping Template Manufactured by Glass Forming and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 웨이퍼 범핑용 템플릿(template) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 캐비티(cavity) 형상의 돌기들을 가지는 몰드(mold: 금형 틀)를 이용하여 유리 표면을 고온 가압하여 필요한 캐비티들을 한꺼번에 가공함으로써, 최근 사이즈가 줄어들고 있는 미세한 캐비티들까지도 균일하게 형성되고 캐비티면이 깨끗한 면을 갖도록 제조된 웨이퍼 범핑용 템플릿 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유리 기판에 캐비티들을 가공한 템플릿을 이용하여 웨이퍼 범핑 공정을 수행한다. 외부 리드(outer lead)와 연결된 기판 상의 내부 리드와 와이어 본딩(wire bonding)으로 연결하는 경우에 공간 활용에 제약이 크므로, 템플릿의 캐비티들에 솔더 범프들을 만들고 이를 칩 단위 또는 웨이퍼 단위의 전극 패드들에 전이하는 웨이퍼 범핑 공정을 수행하고 솔더 범프들이 전이된 칩을 기판 상의 내부 리드와 연결시켜 플립 칩(flip chop) 형태로 패키징을 수행한다.

이와 같은 웨이퍼 범핑을 위하여 일반적으로 유리 등의 재질에 캐비티를 가 공하여 템플릿을 제작한다. 예를 들어, 템플릿 재료 상에 캐비티가 형성될 위치에 대한 포토 마스킹 공정을 수행하고 습식 식각 용액을 이용하여 캐비티가 형성되도록 함으로써 웨이퍼 범핑용 템플릿을 제조할 수 있다. 그러나, 이와 같은 일반적인 템플릿 제조 공정을 이용할 경우에 둥근 형태의 캐비티를 형성할 수 있는 데, 이와 같이 형성된 캐비티들은 공정 환경에 따라 균일성이 좋지 않을 수 있으며 캐비티 면도 상당히 거칠 수가 있다. 예를 들어, 일반적인 습식 식각 공정에 기반한 템플릿 제조 방법에서는, 포토 레지스트(photo resisit)와 같은 감광막의 도포 상태, 마스크 상에서의 노광 공정, 습식 식각 용액 내에서의 화학 작용 등이 불균일할 수 있고, 이에 따라 위와 같이 캐비티의 형성이 불균일 할 수 있고 그 면이 깨끗하지 못할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 미세한 캐비티들까지도 균일하게 형성될 수 있도록 하고 캐비티면이 깨끗한 면을 갖도록 하기 위하여, 캐비티 형상의 돌기들을 가지는 몰드(금형 틀)를 이용하여 유리 표면을 고온 가압하여 필요한 캐비티들을 한꺼번에 가공하여 제조한 웨이퍼 범핑용 템플릿 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

먼저, 본 발명의 주요 특징을 요약하면, 상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일면에 따라 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 템플릿은, 평판 재질의 한쪽 면에 형성한 복수의 캐비티들을 포함하고, 상기 복수의 캐비티들은 상기 평판 재질이 일정 온도 범위로 가열된 상태에서 상기 복수의 캐비티들과 대응되는 돌기들을 가지는 몰드를 상기 평판 재질에 일정 압력으로 가압하여 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 평판 재질은, 유리, 석영, 필름, 세라믹, 및 금속 중 어느 하나일 수 있다.

상기 몰드는, 상기 평판 재질 보다 녹는점이 높은 금속 재질일 수 있다.

상기 복수의 캐비티들은, 상기 몰드에 의하여 각 캐비티 면 아래로 형성된 적어도 하나 이상의 고정홈을 포함할 수 있다.

솔더 범프 형성 시에 상기 캐비티 이외에 상기 고정홈에 침투된 액체 상태의 솔더 범프 형성 물질이 고형화되어, 상기 적어도 하나 이상의 고정홈이 상기 캐비티에 고형화된 솔더 범프의 지지력을 강화할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일면에 따라 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 템플릿을 제조하는 방법은, 평판 재질을 일정 온도 범위로 가열하는 단계; 및 복수의 돌기들을 가지는 몰드를 상기 가열된 평판 재질에 일정 압력으로 가압하여 상기 평판 재질의 한쪽 면에 복수의 캐비티들을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 형성하는 단계 후에, 상기 복수의 캐비티들을 습식 또는 건식 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따라 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 템플릿을 제조하는 방법은, 평판 재질의 대상체에 형성될 캐비티와 동일 한 형상의 복수의 돌기들을 구비한 몰드를 일정 온도 범위로 가열하는 단계; 및 상기 몰드를 상기 대상체의 일측 면에 일정 압력으로 가압하여 복수의 캐비티들을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 형성하는 단계 후에, 상기 복수의 캐비티들을 습식 또는 건식 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 웨이퍼 범핑용 템플릿 및 그 제조 방법에 따르면, 캐비티 형상의 돌기들을 가지는 몰드(금형 틀)를 이용하여 유리 표면을 고온 가압하여 필요한 캐비티들을 한꺼번에 가공하여 제조함으로써, 최근의 미세한 캐비티들까지도 균일하게 형성될 수 있도록 하고 캐비티면이 깨끗한 면을 갖도록 할 수 있다.

이하에서는 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하에서 설명될 실시예 및 도면은 본 발명의 기술사상의 범위를 제한하거나 한정하는 의미로 해석될 수는 없다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 웨이퍼 범핑용 템플릿(10)을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 먼저, 투명 또는 불투명에 상관없이 평판 형태의 템플릿(10) 재료를 준비한다. 템플릿(10) 재료는 웨이퍼 범핑 공정 중에 열변형도가 5% 이하인 것이 바람직하며, 예를 들어, Soda-lime Glass, Eagle200, Quartz, Boro 계열 Glass, 내열성 필름 등 어느 정도 투명도가 있는 재질의 것 뿐만아니라, 세라믹 계열, 금속 등 불투명 재질의 것도 모두 가능하다. 템플릿(10) 재료는 웨이퍼 범핑 대상인 웨이퍼에 적절히 범핑할 수 있는 모양, 예를 들어, 원형, 타원형, 사각형 등의 평판 형태로 준비될 수 있다.

다음에, 준비된 템플릿(10) 재료의 한쪽 면에 복수의 캐비티들(11)을 성형 방식으로 형성하기 위하여, 먼저, 템플릿(10) 재료를 일정 온도 범위로 가열한다. 템플릿(10) 재료가 가열되어 표면이 적절히 용융된 상태에서 몰드(20)를 가열된 템플릿(10) 재료에 일정 압력으로 가압하여 복수의 캐비티들(11)을 형성할 수 있다. 몰드(20)는 템플릿(10) 재료 보다 녹는점이 높은 금속 재질일 수 있고, 도 2와 같이 캐비티들(11)과 대응되는 위치에 캐비티(11)와 같은 형상의 해당 돌기들(21)을 가진다. 이때, 캐비티들(11)의 폭 또는 지름은 70~90 마이크로미터 정도일 수 있는데, 최근 점점 그 사이즈가 작아지는 추세이고 50 마이크로미터 이하가 요구되는 경우도 있다.

여기서, 몰드(20)로 템플릿(10) 재료에 가압하기 전에, 템플릿(10) 재료는 적절한 온도로 가열되어야 하고, 템플릿(10) 재료의 표면만 일시적으로 용융 상태 만드는 것이 바람직하다. 이를 위하여 템플릿(10) 재료의 가열은 면발광식 소정 히터를 이용할 수 있다. 이외에도 템플릿(10) 재료는 필라멘트나 기타 온도 조절이 가능한 다양한 가열 장치가 이용될 수 있다.

템플릿(10) 재료가 너무 높은 온도로 가열되는 경우에, 몰드(20)와의 압착 후에 템플릿(10) 재료가 몰드(20)에 붙어 올라 가면서 캐비티(11) 표면이 거칠어질 수가 있으므로, 템플릿(10) 재료는 적절한 온도 범위, 예를 들어, 유리의 경우에 550~650 ^oC 정도로 가열하는 것이 바람직하다. 이와 같은 온도 범위에서 몰드(20)와 템플릿(10) 재료가 압착되어 캐비티들(11)이 형성된 후에는, 몰드(20)를 템플릿(10) 재료로부터 분리하고 템플릿(10) 재료를 서서히 냉각시켜야 한다.

몰드(20)와 템플릿(10) 재료의 압착 방식은 다양하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 소정 스테이지에 지지되어 있는 몰드(20)를 템플릿(10) 재료 쪽으로 서서히 내리면서 가압할 수 있다. 또는 몰드(20)를 고정하고 템플릿(10) 재료를 위로 서서히 올리면서 템플릿(10) 재료에 가압할 수도 있다. 이외에도, 진공척과 유사한 방식으로 몰드(20)에 복수의 홀들(hole)을 마련하고, 공기를 상기 홀들로 흡입함으로써 템플릿(10) 재료가 올라오게 할 수 있으며, 기타 다양한 가압 방식이 사용될 수 있다.

이와 같은 방법으로 제조된 템플릿(10)의 캐비티들(11)은 몰드(20)의 돌기들(21)을 둥근형으로 하는 경우에, 도 3과 같이 캐비티 모양을 둥근형으로 형성할 수 있다. 이외에도, 몰드(20)의 돌기들(21)을 다각형, 예를들어, 사각 기둥, 오각 기둥 등으로 하는 경우에, 도 4와 같이 템플릿(10)에 성형되는 캐비티 모양을 해당 다각형으로 형성할 수 있다.

위에서, 몰드(20)와 템플릿(10) 재료를 압착하여 가압하기 전에 몰드(20)도 템플릿(10) 재료와 같은 온도 범위로 가열하여도 된다. 템플릿(10) 재료만을 가열하는 것보다는 몰드(20)도 같이 가열함으로써, 템플릿(10) 재료와의 온도 차이로 인하여 재료의 변형 등이 발생하는 것을 방지할 수 있을 것이다.

또한, 위와 같이, 템플릿(10) 재료를 가열하지 않고, 몰드(20) 만을 가열한 후 몰드(20)와 템플릿(10) 재료를 압착하여 캐비티(11)를 형성할 수도 있다. 즉, 몰드(20)를 템플릿(10) 재료가 용융될 수 있는 정도의 온도 범위, 예를 들어, 550~650 ^oC 정도로 가열한 후, 가열된 몰드(20)를 템플릿(10) 재료의 한쪽 면에 일정 압력으로 가압하여 복수의 캐비티들(11)을 형성할 수 있다.

또한, 몰드(20)의 돌기들(21) 끝에 다른 적어도 하나 이상의 작은 돌기들을 마련하는 경우에, 도 5 및 도 6과 같이 캐비티 모양을 각 캐비티 면 아래로 필요한 수만큼의 고정홈(groove)을 형성할 수도 있다. 여기서, 각 캐비티 면 아래로 형성된 고정홈들은, 솔더 범프 형성 시에 캐비티(11) 이외에 고정홈에 침투된 액체 상태의 솔더 범프 형성 물질이 고형화되는 경우에, 고정홈이 캐비티(11)에 고형화된 솔더 범프의 지지력을 강화하여 이탈을 방지할 수 있도록 한다. 각 캐비티 면 아래로 형성되는 고정홈들의 모양도, 몰드(20)에 마련된 작은 돌기들의 모양을 따르게 되며 둥근형, 사각형태 등 다양한 형태로 자유롭게 할 수 있다.

이외에도, 위와 같이 캐비티들(11)이 형성된 후에, 한 번 더 습식 또는 건식 식각하는 것도 가능하다. 기존 습식 식각 방식에 의하여 형성된 캐비티 면보다 본 발명에 따라 몰드(20)를 이용하여 성형 방식으로 형성된 캐비티 면이 더욱 깨끗하고, 균일하지만, 좀더 균일하고 깨끗한 캐비티 면을 얻기 위하여, HF, KOH 등의 식각 용액을 이용하여 한 번 더 습식 식각하거나, 기상 식각, 플라즈마 식각, 이온 식각 방법 등에 의하여 한 번 더 건식 식각할 수 있을 것이다. 습식 또는 건식 식 각을 위하여, 캐비티(11) 이외의 영역을 포토 레지스트 등 감광막을 도포한 후 진행할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 템플릿(10)은 도 7과 같이 웨이퍼 범핑을 위하여 사용될 수 있다. 웨이퍼 범핑을 위하여, 먼저, 다양한 방법으로 캐비티(11)에 Au, Ag/Sn 등의 재질을 용융하여 액체 상태의 솔더 범프 형성 물질을 채운 후 고형화시킴으로써, 반도체 웨이퍼(30)의 전극 패드(31)에 대응되는 위치들에 솔더 범프(또는 솔더 볼)(12)을 형성할 수 있다. 이후 템플릿(10)은 소정 기구에 결합되고 장착되어 웨이퍼(30) 위까지 이송되고 소정의 얼라인 마크를 정렬시킨 후, 템플릿에 열을 가하여 솔더 범프(12)가 웨이퍼(30)의 전극 패드(31)로 전이되도록 한다.

이와 같은 웨이퍼 범핑 공정에서, 일반적으로, 반도체 웨이퍼(30)에 솔더 범프들(12)을 전이하기 전에 전극 패드(31) 위에 UBM(Under Bump Metallurgy) 물질층을 형성할 수 있다. UBM 물질층은 전극 패드들(31) 및 솔더 범프들(12)과 접착력이 좋으며, 전기 저항이 작고, 솔더 범프들(12)의 확산이 효과적으로 방지될 수 있는 물질로 이루어지며, Cr, W, Cu, Ti 등 금속 물질층의 조합 또는 합금층으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 펌핑용 템플릿(10)은, 평판 재질의 한쪽 면에 형성한 복수의 캐비티들(11)을 포함하고, 복수의 캐비티들(11)은 해당 평판 재질이 일정 온도 범위로 가열된 상태에서 복수의 캐비티들(11)과 대응되는 돌기들(21)을 가지는 몰드(20)를 해당 평판 재질에 일정 압력으로 가압함으로써, 제조 될 수 있다. 이에 따라, 최근의 미세한 캐비티들까지도 균일하게 형성될 수 있으며, 캐비티면이 깨끗한 템플릿(10)을 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 형태의 변형 및 응용이 가능하다. 결국, 상기 실시예들과 도면들은 본 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니므로, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 그와 균등한 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 범핑용 템플릿을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유리 성형용 몰드를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 템플릿의 일례이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 템플릿의 다른 예이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 템플릿의 또 다른 예이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 템플릿의 또 다른 예이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 템플릿을 이용한 웨이퍼 범핑 방법을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

템플릿:10

캐비티:11

솔더 범프:12

몰드:20

돌기:21

반도체 웨이퍼:30

전극 패드:31

Claims (10)

1. 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 템플릿에 있어서,

   유리, 석영, 필름, 세라믹, 및 금속 중 어느 하나를 포함하는 평판 재질의 한쪽 면에 형성한 복수의 캐비티들을 포함하고,

   상기 복수의 캐비티들은 상기 평판 재질이 일정 온도 범위로 가열된 상태에서 상기 복수의 캐비티들과 대응되는 돌기들을 가지는 몰드를 상기 평판 재질에 일정 압력으로 가압하여 형성되고,

   상기 몰드는 상기 평판 재질 보다 녹는점이 높은 금속 재질이며,

   상기 복수의 캐비티들은 상기 몰드에 의하여 각 캐비티 면 아래로 형성된 복수의 고정홈들을 포함하고, 솔더 범프 형성 시에 상기 캐비티 이외에 상기 고정홈에 침투된 액체 상태의 솔더 범프 형성 물질이 고형화되어, 상기 복수의 고정홈들이 상기 각 캐비티에 고형화된 솔더 범프의 지지력을 강화하는 것을 특징으로 하는 템플릿.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 템플릿을 제조하는 방법에 있어서,

   유리, 석영, 필름, 세라믹, 및 금속 중 어느 하나를 포함하는 평판 재질을 일정 온도 범위로 가열하는 단계; 및

   복수의 돌기들을 가지는 몰드를 상기 가열된 평판 재질에 일정 압력으로 가압하여 상기 평판 재질의 한쪽 면에 복수의 캐비티들을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 몰드는 상기 평판 재질 보다 녹는점이 높은 금속 재질이며,

   상기 복수의 캐비티들은 상기 몰드에 의하여 각 캐비티 면 아래로 형성된 복수의 고정홈들을 포함하고, 솔더 범프 형성 시에 상기 캐비티 이외에 상기 고정홈에 침투된 액체 상태의 솔더 범프 형성 물질이 고형화되어, 상기 복수의 고정홈들이 상기 각 캐비티에 고형화된 솔더 범프의 지지력을 강화하는 것을 특징으로 하는 템플릿 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 형성하는 단계 후에,

   상기 복수의 캐비티들을 습식 또는 건식 식각하는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 템플릿 제조 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 가열하는 단계 후에,

   상기 몰드를 가열하는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 템플릿 제조 방법.
9. 솔더 범프를 형성하여 전극에 전이하기 위한 템플릿을 제조하는 방법에 있어서,

   평판 재질의 대상체에 형성될 복수의 캐비티에 대응되는 복수의 돌기들을 구비한 몰드를 일정 온도 범위로 가열하는 단계; 및

   상기 몰드를 상기 대상체의 일측 면에 일정 압력으로 가압하여 복수의 캐비티들을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 몰드는 상기 평판 재질 보다 녹는점이 높은 금속 재질이며,

   상기 복수의 캐비티들은 상기 몰드에 의하여 각 캐비티 면 아래로 형성된 복수의 고정홈들을 포함하고, 솔더 범프 형성 시에 상기 캐비티 이외에 상기 고정홈에 침투된 액체 상태의 솔더 범프 형성 물질이 고형화되어, 상기 복수의 고정홈들이 상기 각 캐비티에 고형화된 솔더 범프의 지지력을 강화하는 것을 특징으로 하는 템플릿 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 형성하는 단계 후에,

    상기 복수의 캐비티들을 습식 또는 건식 식각하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 템플릿 제조 방법.

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