KR101483275B1 - 탄성 플레이트를 이용한 박막 부착력 시험 방법 - Google Patents
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Abstract
탄성 플레이트를 이용한 박막 부착력 시험 방법을 제공한다. 기판에 박막들을 형성한다. 상기 기판에 상기 기판보다 큰 탄성계수를 갖는 탄성 플레이트를 부착시킨다. 상기 박막들에 대한 부착력 시험은 박막 부착력 시험장치를 이용하여 수행한다. 상기 탄성 플레이트는 스프링강을 포함하는 금속 또는 고분자 물질로 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 탄성 플레이트를 이용한 박막 부착력 시험 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 안정적으로 박막들 간의 부착력을 측정할 수 있는 박막 부착력 시험 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 다양한 물질로 이루어진 박막들이 적층되어 형성된다. 최근에는 반도체 소자의 구동 능력을 향상시키기 위하여 새로운 물질로 이루어진 고유전율 및 저유전율의 절연막, 금속막 및 확산 방지막 등이 개발되고 있다.
반도체 소자의 신뢰성 있는 구동을 위하여 상기 박막들 간의 안정적인 부착은 필수적이다. 이에 따라, 다양한 물질로 이루어진 박막들 간의 부착력을 정확하고 안정적으로 산출하는 시험 방법이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 박막 부착력 시험 시편의 파괴 없이 동종 또는 이종 박막들 간의 부착력을 정확하고 안정적으로 측정할 수 있는 박막 부착력 시험 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 박막 부착력 시험 방법은, 기판에 박막들을 형성한다. 상기 기판에 상기 기판보다 큰 탄성계수를 갖는 탄성 플레이트를 부착시킨다. 상기 박막들에 대한 부착력 시험(Adhesion test)을 박막 부착력 시험장치를 이용하여 수행한다.
상기 박막들은 상기 기판의 일면 상에 형성할 수 있다. 상기 탄성 플레이트를 상기 기판의 상기 일면 상에 접착 부재를 매개로 부착시킬 수 있다.
상기 박막들을 형성한 후, 상기 기판의 상기 일면과 대향하는 타면에 상기 타면을 가로지르도록 홈(Notch)을 형성할 수 있다.
상기 박막들 중 박리 대상인 적어도 하나의 박막은 일측 단부가 상기 홈과 수직적으로 대응하는 위치에 배치되게 형성할 수 있다.
상기 박막들은 절연막, 금속막, 접착제 또는 접착 필름 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
상기 박막 부착력 시험장치는 4점 벤딩 시험 장치(4 point bending test equipment)를 이용할 수 있다.
상기 박막 부착력 시험은 상기 기판 및 상기 탄성 플레이트에 각각 압력을 인가하여 상기 박막들을 상호 박리시키되, 상기 박리시의 에너지를 측정하여 수행할 수 있다.
상기 기판에 인가하는 압력은 상기 기판의 양측 가장자리 부분들에 가해지되, 상기 탄성 플레이트 방향으로 가해질 수 있다. 상기 탄성 플레이트에 인가하는 압력은 상기 기판의 압력 인가 부분들 사이와 대응하는 부분들에 가해지되, 상기 기판 방향으로 가해질 수 있다.
상기 기판은 반도체 웨이퍼로 형성할 수 있다. 상기 탄성 플레이트는 스프링강(Spring steel)을 포함하는 금속 또는 고분자 물질로 형성할 수 있다.
상기 탄성 플레이트에 상기 기판을 부착한 후, 상호 부착된 상기 탄성 플레이트 및 상기 기판의 휨을 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 탄성 계수가 큰 탄성 플레이트와 반도체 웨이퍼 상에 박막들이 형성된 기판을 부착하여 박막 부착력 시험 시편을 형성한다. 상기 박막들은 이종 또는 동종 박막으로 형성할 수 있다. 상기 탄성 플레이트는 박막 부착력 테스트 시 휘어질 수 있으나 굽혀지거나 파손되지 않는 탄성력을 갖는다. 상기 박막 부착력 시험 시편을 이용하여 박막들 간의 부착력을 정확하고 안정적으로 측정할 수 있다. 이에 따라, 최적화된 형태로 박막들을 형성하여 반도체 소자를 제조할 수 있어 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 탄성 플레이트를 이용한 박막 부착력 시험 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시 예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 탄성 플레이트를 이용한 박막 부착력 시험 방법을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
반도체 패키지는 경박단소화되고 고용량화되는 방향으로 발전하고 있다. 이에, 반도체 패키지를 구성하는 반도체 소자의 회로 배선의 선폭은 줄어들고 있다. 또한, 저항이 낮은 물질을 이용한 배선 형성 방법의 개발이 가속화되고 있다. 아울러, 반도체 소자의 안정적인 구동 및 구동 능력을 향상시키기 위하여 새로운 물질로 이루어진 고유전율 및 저유전율의 절연막, 금속막 및 확산 방지막 등이 개발되고 있다.
한편, 반도체 소자는 다양한 물질로 이루어진 동종 또는 이종 박막들이 적층되어 형성된다. 반도체 소자의 신뢰성 있는 구동을 위하여 반도체 소자를 구성하는 박막들 간의 안정적인 부착은 필수적이다. 상기 박막들 간의 부착 문제는 반도체 소자의 신뢰성 관점뿐만 아니라 반도체 패키지의 신뢰성 관점에서는 더욱더 다양한 문제를 유발할 수 있다. 즉, 반도체 소자에서 상호 부착된 절연막과 절연막 및 절연막과 금속 패턴은 금속와이어의 형성 공정, 웨이퍼의 쏘잉 공정 및 퓨즈부를 커팅하는 공정 등의 반도체 소자의 제조 공정 중에 상호 박리될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 층간절연막으로 사용되는 SiOCH막과 그 상하부에 배치되는 절연막인 SiN막 또는 SiCN막은 상호 박리될 수 있다. 또한, 절연막인 SiN막과 상부에 배치되는 Cu로 이루어진 배선 패턴들은 상호 박리될 수 있다.
이에 따라, 신뢰성 있는 반도체 소자를 형성하기 위하여 박막들 사이의 부착력, 즉, 박리 에너지를 정확하고 안정적으로 산출하는 시험 방법의 개발이 필요하다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 박막 부착력 시험 장치 및 이를 이용한 박막 부착력 시험 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 부착력 시험 장치를 간략히 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 부착력 시험 장치의 시험부를 간략히 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 박막 부착력 시험 장치(100)는 시험부(110), 컴퓨터부(140), 제어부(150) 및 전원부(160)를 포함할 수 있다. 상기 부착력 시험 장치(100)는 4점 벤딩 시험 장치(4 point bending test equipment)일 수 있다.
상기 시험부(110)는 적층된 박막들 사이의 박리 에너지, 즉, 박막들 사이의 부착력을 측정하기 위한 부분일 수 있다. 상기 시험부(110)는 박막 부착력 시험 시편에 형성된 상기 박막들을 기계적인 힘으로 상호 박리시키는 부분일 수 있다.
상기 컴퓨터부(140)는 상기 제어부(150)와 연결되며, 상기 제어부(150)를 통하여 상기 시험부(110)에서 수행되는 박막 부착력 시험을 실행 및 제어하는 부분일 수 있다. 상기 컴퓨터부(140)는 상기 시험부(110)에서 상기 박막들의 박리 시에 인 가된 압력 데이터를 저장하는 부분일 수 있다. 상기 컴퓨터부(140)는 소프트웨어를 통하여 상기 압력 데이터를 박리 에너지로 변환하여 다양한 형태로 분석할 수 있는 부분일 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 컴퓨터부(140)로부터 인가된 시험 명령을 수행하여 상기 시험부(110)를 구동하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 제어부(150)는 상기 시험부(110)로부터 얻어진 압력 데이터를 상기 컴퓨터부(140)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 전원부(160)는 상기 제어부(150) 및 상기 시험부(110)가 구동할 수 있도록 적절한 파워를 공급하는 역할을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 시험부(110)는 고정부(120) 및 작동부(Actuator : 132)를 포함할 수 있다.
상기 고정부(120)는 로드 셀(Load cell : 128) 및 벤딩 지그(Bending zig : 122)를 포함할 수 있다. 상기 벤딩 지그(122)는 지그 몸체(124) 및 제1서포터(Supporter : 126)를 포함할 수 있다.
상기 로드 셀(128)은 상기 벤딩 지그(122)와 연결되며, 상기 벤딩 지그(122)에 작용하는 압력을 측정할 수 있는 압력 센서일 수 있다. 상기 로드 셀(128)로부터 측정된 압력 데이터는 상기 제어부(150)를 통해 상기 컴퓨터부(140)에 저장 및 표시될 수 있다.
상기 벤딩 지그(122)는 박막들이 형성된 시험 시편이 배치되는 부분일 수 있다. 상기 한 쌍의 제1서포터(124)들은 상기 지그 몸체(124)의 일면(121) 상에 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1서포터(126)들은 상기 시험 시편들이 용이하고 안정적으로 배치될 수 있도록 다양한 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1서포터(124)들은, 예를 들어, 상기 지그 몸체(124)의 상기 일면(121)과 함께 폐루프 형상을 갖도록 "C"자 형태를 가질 수 있다. 상기 제1서포터(124)들은, 도시되지는 않았지만, "L"자 형태를 가질 수 있다.
상기 작동부(130)는 작동 몸체(132)와 한 쌍의 제2서포터(134)들을 가질 수 있다. 상기 작동부(130)는 상기 고정부(120)의 상기 벤딩 지그(122)와 마주하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2서포터(134)들은 상기 제1서포터(124)들과 마주하게 배치될 수 있다. 상기 제2서포터(134)들은 상기 고정부(120)에 구비된 제1서포터(124)들 사이에 배치되며, 이에 따라, 상기 제1서포터(124)들 사이보다 작은 거리로 이격될 수 있다.
상기 제2서포터(134)들은 상기 제1서포터(126)들과 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2서포터(134)들은, 예를 들어, 상기 작동 몸체(132)의 일면(131) 폐루프 형상을 갖도록 "C"자 형태를 가질 수 있다. 상기 제2서포터(134)들은, 도시하지는 않았지만, "L"가 형태를 포함하여 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 작동부(130)는 상기 컴퓨터부(140)부 및 상기 제어부(150)로부터의 구동 명령에 의해 상기 고정부(120)에 근접 또는 이격되게 수평 이동할 수 있다. 상기 작동부(130)는 상기 컴퓨터부(110) 및 상기 제어부(150)로부터의 명령 신호에 의해 정해진 시간당 일정한 거리를 이동할 수 있다.
도 3 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 박막 부착력 시험 방법을 설명 하기 위한 도면이다. 도 13은 압력에 따른 박막들 사이의 박리에너지를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 12는 앞서 도 1 및 도 2에 도시 및 설명된 박막 부착력 시험 장치와 실질적으로 동일한 구성 요소를 포함한다. 따라서, 동일한 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여하기로 한다.
도 3을 참조하면, 스크라이브 라인(172)들에 의해 구획된 다수의 기판(170)을 갖는 웨이퍼(170a)를 마련할 수 있다. 상기 웨이퍼(170a)는 상면(171) 및 상기 상면(171)과 대향하는 하면(173)을 가질 수 있다. 상기 웨이퍼(170a)는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼일 수 있다. 상기 웨이퍼(170a)는 상기 각 기판(170)의 상기 하면(173)에 배치된 홈(Notch) 형성 영역(174a)을 가질 수 있다.
상기 기판(170)의 상기 상면(171) 상에 다수의 박막들을 적층하여 형성할 수 있다. 상기 박막들은, 예를 들어, 박리 대상막인 제1박막(178) 및 제2박막(180)들을 포함할 수 있다. 상기 제1박막(178)은 상기 제2박막(180)에 대하여 부착력을 측정하기 위한 측정 대상막일 수 있다. 상기 제1박막(178)은 일측 단부가 상기 홈 형성 영역(174a)과 수직적으로 대응하는 부분에 배치되게 형성할 수 있다. 상기 제2박막(180)은 상기 제1박막(178)과 동일한 형상을 형성될 필요는 없으며, 바람직하게, 안정적인 시험을 위해 상기 제1박막(178)을 덮게 형성할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 기판(170)의 상기 상면(171)과 상기 제1박막(178) 및 상기 제2박막(180) 사이에는 상기 제1박막(178) 및 제2박막(180)을 안 정적으로 형성하기 위하여 다수의 버퍼막들을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1박막(178) 또는 제2박막(180)과 상기 기판(170)의 상기 상면(171) 사이에는 계면 접착 불량을 방지하기 위하여 상기 버퍼막들을 형성할 수 있다. 상기 기판(170)과 상기 버퍼막들 사이의 부착력은 상기 제1박막(178)과 상기 제2박막(180) 사이의 부착력보다 강할 수 있다.
박리 대상 박막들인 상기 제1박막(178) 및 상기 제2박막(180)은 동종 또는 이종 물질로 형성할 수 있다. 상기 제1박막(178) 및 상기 제2박막(180)은 절연막, 금속막, 접착제 및 접착 필름(Attach Film) 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 상기 절연막은 예를 들어, SiN, SiOCH, TEOS, SiCN, 저유전막 및 고유전막 등을 포함하여 반도체 소자의 제조에 사용되는 절연 물질일 수 있다. 또한, 상기 금속막은 Cu, Au 등을 포함하여 반도체 소자의 제조에 사용되는 금속 물질일 수 있다. 상기 접착제 또는 접착 필름은 반도체 소자의 제조에 사용되는 접착 물질일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 기판(170)의 상기 하면(173)에 구비된 상기 홈 형성 영역에 블레이드(Blade)를 이용하여 일부 깊이를 갖는 홈(Notch : 174)을 형성할 수 있다.
상기 웨이퍼를 상기 스크라이브 라인을 따라 블레이드로 절단하여 상기 홈(174)이 형성된 다수의 기판(170)으로 분리할 수 있다.
상기 기판(170)는, 평면으로 보았을 때, 제1면(175)들 및 상기 제1면(175)들과 수직한 제2면(177)들을 갖는 사각형 형상일 수 있다. 압력을 가하여 진행되는 부착력 시험을 고려하여 상기 제1면(175)들은 상기 제2면(177)들보다 긴 길이를 갖 는 장축면일 수 있다.
상기 기판(170)의 상기 제1면(175)들 및 상기 제2면(177)들은 수㎜ ∼ 수십㎜의 길이를 가질 수 있다. 상기 기판(170)의 상기 제1면(175)들 및 상기 제2면(177)들은, 예를 들어, 약 60㎜ 및 6㎜의 길이를 가질 수 있다. 상기 기판(170)는 수백 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어, 약 800㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 기판의 길이 및 두께는 박막 부착력 시험의 환경에 따라 다르게 형성할 수 있다.
상기 기판(170)의 상기 하면(173)에 형성된 상기 홈(174)은 상기 한 쌍의 제1면(175)들 사이에 형성할 수 있다. 즉, 상기 홈(174)은 상기 기판(170)의 상기 제2면(177)들과 평행하게 형성할 수 있다. 상기 홈(174)은 상기 기판(170)의 하면을 가로지르도록 형성할 수 있다. 상기 홈(174)은, 바람직하게, 상기 기판(170)의 하면에 하나만 형성할 수 있다. 상기 홈(174)은 상기 제1면(175)들의 중앙에 배치되게 형성할 수 있다. 자세하게, 박막 부착력 시험 시, 상기 기판(170)에 가해지는 압력은 상기 제2면(177)들과 평행한 상기 하면(173) 양측 가장자리 부분에 가해질 수 있다. 따라서, 상기 홈(174)은 상기 압력이 가해지는 가장자리들 사이의 중앙 부분에 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 홈(174)은 박막 부착력 시험시, 작은 압력에 의해 상기 기판(170)을 파괴되도록 하여 상기 제1박막(178)을 상기 제2박막(180)으로부터 용이하게 박리시키도록 역할할 수 있다.
상기 홈(174)은 다양한 깊이를 갖도록 형성할 있으며, 예를 들어, 상기 기판(170) 두께의 약 2/3에 해당하는 깊이를 갖도록 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 기판(170)의 상기 상면(171) 상에 접착 부재(182)를 매개로 탄성 플레이트(170)를 부착할 수 있다. 상기 접착 부재(182)는, 예를 들어, 에폭시(Epoxy)로 형성할 수 있다.
열 공정으로 상기 접착 부재(182)를 경화시켜 상기 기판(170) 및 상기 탄성 플레이트(180)를 포함하는 박막 부착력 시험 시편(190)을 형성할 수 있다. 상기 열 공정은 약 100℃의 온도에서 2시간 동안 경화 챔버 내에서 수행할 수 있다.
상기 탄성 플레이트(184)는 상기 기판(170)과 동일한 표면적을 가질 수 있다. 상기 탄성 플레이트(184)는 상기 기판(170)보다 큰 탄성계수를 가질 수 있다. 상기 탄성 플레이트(184)는 외부 압력에 의해 휘어지고, 파괴되지 않는 탄성계수를 갖는 물질로 형성할 수 있다. 상기 탄성 플레이트(184)는, 예를 들어, 스프링 강(Spring steel) 및 합금을 포함하는 금속 또는 탄성력을 갖는 고분자 물질로 형성할 수 있다. 상기 탄성 플레이트(184)는, 예를 들어, 경도(Hardeness)가 190HV이며, 탄소 함량이 0.8 ∼ 109%인 SK-5 스프링 강(Spring steel)으로 형성할 수 있다. 상기 탄성 플레이트(184)는 약 170Gpa의 모듈러스(Modulus)를 갖는 스텐인레스 강(Stainless steel)으로 형성할 수 있다.
상기 탄성 플레이트(184)는 형성하는 물질의 물성을 고려하여 다양한 두께를 가질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 제1 및 제2박막(178, 180)들 또는 상기 제2박막(180)과 상기 접착 부재(182) 사이에는 용이한 접착을 위하여 버퍼막들이 배치될 수 있다. 상기 버퍼막과 상기 접착 부재(182), 상기 버퍼막들과 상기 제1 및 제2박 막(178, 180)들 또는 상기 버퍼막들과 상기 제2박막(180) 사이의 부착력은 상기 제1 및 제2박막(178, 180)들 사이의 부착력보다 강할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 시험 시편(190)의 휨(Warpage)을 측정할 수 있다. 상기 휨은 상호 물성이 다른, 즉, 열팽창계수가 상이한 상기 탄성 플레이트(184)와 상기 기판(170)이 부착됨에 따라 발생할 수 있다. 상기 휨의 측정은 상기 휨에 의한 상기 시험 시편(190)의 잔류 응력값을 계산하기 위하여 수행할 수 있다. 이는, 박막들 사이의 부착력 시험 과정에서 상기 휨에 의한 상기 시험 시편(190)의 잔류 응력값을 고려하여 상기 제1박막 및 상기 제2박막 사이의 부착력, 즉, 박리 에너지를 정확히 계산하기 위하여 수행할 수 있다.
상기 시험 시편(190)에 대한 휨 측정은 상기 시험 시편(190)의 곡률을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 시험 시편(190)의 휨은 다양한 방법으로 구할 수 있다. 상기 시험 시편(190)의 휨은, 예를 들어, 쉐도우 모아레(Shadow moire) 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 쉐도우 모아레 장치는 상기 시험 시편(190)에 조사되는 광(192a) 및 반사되는 광(192b)을 이용하여 상기 시험 시편의 곡률을 측정하는 장치일 수 있다. 상기 쉐도우 모아레 장치를 이용한 휨 측정 방법은 공지된 방법으로서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 시험 시편(190)을 박막 부착력 시험 장치의 시험부(110)에 배치시킬 수 있다.
자세하게, 상기 작동부(130)에 구비된 상기 제2서포터(134)들이 상기 고정부(120)에 구비된 상기 벤딩 지그(122)의 상기 제1서포터(126)들 사이에 배치되게 상기 작동부(130)를 상기 고정부(120) 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 시험 시편(190)을 상기 제1서포터(126)들 및 상기 제2서포터(134)들 사이에 배치시킬 수 있다. 이때, 상기 시험 시편(190)은 상기 기판(170)의 상기 상면(171) 및 상기 하면(173)이 각각 상기 고정부(120) 및 상기 작동부(130)와 마주하게 배치될 수 있다. 상기 제1서포터(126)들은 상기 시험 시편(190)을 구성하는 상기 기판(170)의 상기 하면(173) 양측 가장자리 부분들을 지지하게 배치될 수 있다. 상기 제2서포터(126)들은 상기 시험 시편(170)의 상기 홈(174)의 외측으로 상기 시험 시편(170)의 중앙 부분과 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제2서포터(126)들은 상기 시험 시편(190)의 상기 탄성 플레이트(184)를 지지하도록 배치될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 작동부(130)를 상기 고정부(120)와 이격되는 방향으로 이동시켜 상기 시험 시편(190)의 중앙 부분이 상기 작동부(130) 방향으로 휘어지게 할 수 있다. 상기 작동부(130)는 일정 시간당 일정 거리로 이동할 수 있다.
상기 작동부(130)의 이동으로 상기 고정부(120)의 상기 제1서포터(126)들 및 상기 작동부(130)의 상기 제2서포터(134)들에 의해 상기 시험 시편(170)의 중앙 부분에는 압력이 지속적으로 가해질 수 있다.
도 10 및 상기 도 10의 "D" 부분을 도시한 도 11을 참조하면, 상기 작동부(130)의 지속적인 이동으로 상기 시험 시편(190)에 상기 기판(170)의 파괴 압력 이상의 압력이 가해지게 되면, 상기 기판(170)에는 크랙(194)이 발생할 수 있다. 상기 크랙(194)은 두께가 가장 얇은 상기 기판(170)의 상기 홈(174) 부분에서 발생 할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 기판(170)에 크랙이 발생한 상기 시험 시편(170)에 제1박막(178) 및 상기 제2박막(180) 사이의 계면 부착 에너지 이상의 압력을 인가할 수 있다. 상기 압력에 의하여 상기 박막 부착력 시험의 박리 대상막인 상기 제1박막(178)은 상기 제2박막(180)으로부터 박리될 수 있다.
이때, 상기 시험 시편(170)의 상기 탄성 플레이트(184)는 탄성계수가 큰 스프링강을 포함하는 금속 또는 고분자 물질로 형성됨에 따라 상기 인가되는 압력에 의해 휘어질 뿐 굽혀지거나 파괴되지 않을 수 있다.
도 1 및 도 13을 참조하면, 상기 도 9 내지 도 12에서 상기 시험 시편(190)에 가해진 압력은 상기 박막 부착력 시험 장치(100)에 구비된 상기 고정부(120)의 상기 로드 셀(128)에서 측정될 수 있다. 상기 측정된 압력 데이터들은 상기 컴퓨터부(140)로 전달될 수 있다.
상기 컴퓨터부(140)는 상기 전달된 압력 값들을 모니터링하여 상기 시험 시편에 가해진 압력을 변화를 표현할 수 있다. 상기 압력의 변화는 그래프의 형태로 표현할 수 있다.
자세하게, 상기 그래프의 (A) 구간은 상기 시험 시편(190)에 압력을 가하기 시작하면서부터 상기 시험 시편(190)의 상기 기판(170)이 파괴되는데까지 가해진 압력을 나타내는 부분일 수 있다.
상기 그래프의 (B) 구간의 수평 부분은 상기 시험 시편의 상기 기판이 파괴된 후, 상기 제1박막(178)이 상기 제2박막(180)으로부터 박리되는 압력을 나타내는 부분일 수 있다.
따라서, 상기 (B) 구간에서의 압력 값은 상기 박막들 간의 박리 에너지, 즉, 박막들 간의 부착력을 나타내는 구간일 수 있다.
상기 컴퓨터부(140)는 상기 제1 및 제2박막(178, 180)들이 박리되는 시점의 압력, 즉, 상기 그래프의 B구간에서의 압력과 상기 도 6에서 계산된 상기 시험 시편(190)의 휨에 따른 잔류 응력값을 고려하여 상기 박막들 간의 박리 에너지를 도출할 수 있다. 즉, 상기 박막들 간의 부착력을 측정할 수 있다.
이후, 도시하지는 않았지만, 상기 작동부를 상기 고정부 방향으로 이동시켜 본 발명의 실시예에 따른 박막들 간의 부착력 시험를 완료할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 박막 부착력 시험 방법은 탄성력이 큰 탄성 플레이트를 이용함에 따라 웨이퍼와 DAF(Die Attach Film) 및 접착제 등과 같은 접착 부재 사이의 부착력 시험에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 부착력 시험 방법은 3점 벤딩 시험 장치를 이용하여 수행할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 박막 부착력 시험 방법은 반도체 소자, TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Cristal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 분야 등을 포함하여 박막들이 적층되는 다양한 형태의 장치들의 박막 부착력 시험에 사용될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 큰 압력에도 굽혀지거나 파괴되지 않는 탄성 계수를 갖는 탄성 플레이트로 박막 부착력 시험 시편을 형성하고, 4점 벤딩 시험 장 치를 이용하여 박막 부착력 테스트를 수행할 수 있다.
이에 따라, 동종 또는 이종 박막들 간의 부착력 테스트 시, 시험 시편의 크랙 등과 같은 파괴를 방지할 수 있어 박막들 간의 부착력을 정확하고 안정적으로 측정할 수 있다.
따라서, 최적화된 형태로 박막들을 형성하여 반도체 소자를 제조함에 따라 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 부착력 시험 장치를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 부착력 시험 장치의 시험부를 간략히 도시한 사시도.
도 3 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 박막 부착력 시험 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면.
도 13은 압력에 따른 박막들 사이의 박리 에너지를 설명하기 위하여 도시한 도면.
Claims (10)
- 기판의 제 1 면 상에 제 1 박막을 형성하고,상기 제 1 박막 상에 제 2 박막을 형성하고,상기 제 2 박막 상에 탄성 플레이트를 부착하되, 상기 탄성 플레이트의 탄성 계수는 상기 기판의 탄성 계수보다 크고,상기 제 1 박막과 상기 제 2 박막이 박리될 때까지 상기 기판 및 상기 탄성 플레이트에 각각 압력을 인가하여, 상기 제 1 박막과 상기 제 2 박막 사이의 부착력을 측정하는 부착력 시험(adhesion test)을 수행하는 것을 포함하되,상기 기판에 인가되는 압력은 상기 기판의 양측 가장자리 부분들에 상기 탄성 플레이트 방향으로 가해지고,상기 탄성 플레이트에 인가되는 압력은 상기 기판의 압력이 인가되는 부분들 사이와 대응되는 부분들에 상기 기판 방향으로 가해지는 박막 부착력 시험 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 탄성 플레이트를 부착하는 것은 상기 제 2 박막 상에 접착 부재를 형성하고, 상기 접착 부재 상에 상기 탄성 플레이트를 부착하는 것을 포함하는 박막 부착력 시험 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막을 형성한 후, 상기 기판의 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면에 홈(Notch)을 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 홈은 상기 기판의 상기 제 2 면을 가로지르는 박막 부착력 시험 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 박막의 크기는 상기 제 2 박막의 크기보다 작되, 상기 홈은 상기 제 1 박막의 단부와 대응되는 영역에 형성되는 박막 부착력 시험 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막은 절연막, 금속막, 접착제 및 접착 필름 중 어느 하나로 형성되는 박막 부착력 시험 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 부착력 시험은 4점 벤딩 시험 장치(4 point bending test equipment)를 이용하여 수행하는 박막 부착력 시험 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 부착력 시험을 수행하는 것은 상기 제 1 박막과 상기 제 2 박막이 박리될 때, 상기 기판 및 상기 탄성 플레이트에 인가되는 압력을 이용하여 상기 제 1 박막과 상기 제 2 박막 사이의 박리 에너지를 측정하는 포함하는 박막 부착력 시험 방법.
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,상기 기판은 반도체 웨이퍼로 형성되고, 상기 탄성 플레이트는 스프링강(Spring steel)을 포함하는 금속 또는 고분자 물질로 형성되는 박막 부착력 시험 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 2 박막 상에 상기 탄성 플레이트를 부착한 후, 상기 기판 및 상기 탄성 플레이트의 휨을 측정하는 것을 더 포함하되, 상기 박리 에너지는 상기 기판 및 상기 탄성 플레이트의 휨에 따른 잔류 응력값을 고려하여 측정되는 박막 부착력 시험 방법.
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