KR101620589B1 - 웨이퍼 본딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 본딩 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 구비하여 웨이퍼를 본딩하는 웨이퍼 본딩장치에 있어서, 상기 본딩 스테이지가, 판재형상의 메탈 폼(foam); 및 상기 메탈 폼의 상부에 부착되어 웨이퍼를 지지하는 판재형상의 메탈 시트;를 포함하는 웨이퍼 본딩장치가 제공된다.

Description

웨이퍼 본딩 장치 {Wafer bonding apparatus}

본 발명은 웨이퍼 본딩 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본딩 헤드와 본딩 스테이지가 웨이퍼에 열과 압력을 균일하게 가함으로써 웨이퍼 본딩 품질을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 본딩 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 패키지를 비롯한 전자 부품의 소형화가 이루어지면서 복수의 전자 부품을 적층시켜 다층의 적층 칩 패키지를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있다. 이 때 적층 칩 패키지를 제조하기 위해 다수의 웨이퍼를 적층하는 웨이퍼 본딩 장치가 사용되는데, 도1a 또는 도1b에 도시한 것처럼 웨이퍼 본딩 장치는 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20)로 구성되고, 제1 웨이퍼(1)와 제2 웨이퍼(2)가 본딩 스테이지(10) 위에 로딩(loading)된 후 본딩 헤드(20)가 상부에서 하강하여 적층된 웨이퍼(1,2)에 열과 압력을 가하여 웨이퍼를 본딩한다.

그런데 이러한 웨이퍼 본딩을 위해 웨이퍼 본딩 장치의 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20)가 수평을 유지함으로써 적층 웨이퍼(1,2) 전체에 걸쳐 균일한 열과 압력을 가하는 것이 요구된다. 즉 본딩 스테이지(10)에 장착된 웨이퍼(1,2)의 전체 표면이 본딩 스테이지(10) 또는 본딩 헤드(20)의 열압착 표면과 동일한 평탄도로 완벽하게 밀착되어 웨이퍼(1,2)에 열과 압력이 균일하게 전달되어야 한다.

그러나 도1a에 도시한 것처럼 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20)가 서로 완전히 수평으로 정렬되지 않는 경우가 종종 발생하고, 이 경우 예컨대 경사져 있는 본딩 헤드(20)에 가장 가까운 웨이퍼의 지점(P) 근방으로 본딩 헤드(20)의 압력이 집중되기 때문에 적층 웨이퍼(1,2) 전체에 걸쳐 균일하게 열과 압력이 전달되지 못한다.

또한 다른 경우로서 도1b에 도시한 것처럼 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20) 자체는 서로 평행하게 배치되어 있지만 본딩 스테이지(10)나 본딩 헤드(20)의 열압착 표면이 평탄하지 못하여 본딩 불량이 발생하는 경우도 있다. 예컨대 본딩 장치를 장시간 사용함에 따라 본딩 헤드나 본딩 스테이지의 표면이 열 및/또는 압력에 의해 평탄도가 저하하게 되어 이러한 문제가 발생할 수 있고, 이 경우 단순히 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 평행하게 맞추는 보정 만으로는 문제를 해결할 수 없다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 예를 들어 한국 공개특허공보 제2007-0075994호는 스프링이나 튜브 구조의 탄성부재를 사용하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 다수의 스프링을 사용하는 경우 스프링마다 탄성계수가 다르기 때문에 전체 표면에 걸쳐 웨이퍼에 동일한 힘을 전달할 수 없으므로 균일한 웨이퍼 본딩을 달성할 수 없는 문제가 있고, 또한 유체가 채워진 튜브 구조의 탄성부재를 사용하는 경우에도, 실제로 웨이퍼 본딩시 수백도의 열과 압력이 가해지기 때문에, 이러한 열과 압력에 직접 노출되는 탄성부재가 이를 견딜 수 없어 내구성이 약하다는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제2007-0075994호 (2007년 7월 24일 공개)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지가 웨이퍼에 열과 압력을 균일하게 가함으로써 웨이퍼 본딩 품질을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 본딩 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지가 서로 완전히 수평으로 정렬되지 않는 경우에도 웨이퍼 전체 표면에 걸쳐 균일한 압력을 가할 수 있는 웨이퍼 본딩 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지 자체는 서로 평행하게 배치되나 본딩 헤드나 본딩 스테이지의 열압착 표면이 평탄하지 못한 경우에도 웨이퍼 전체 표면에 걸쳐 균일한 압력을 가할 수 있는 웨이퍼 본딩 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 구비하여 웨이퍼를 본딩하는 웨이퍼 본딩장치에 있어서, 상기 본딩 스테이지가, 판재형상의 메탈 폼(foam); 및 상기 메탈 폼의 상부에 부착되어 웨이퍼를 지지하는 판재형상의 메탈 시트;를 포함하는 웨이퍼 본딩장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 구비하여 웨이퍼를 본딩하는 웨이퍼 본딩장치에 있어서, 상기 본딩 스테이지가, 판재형상의 메탈 폼(foam); 및 상기 메탈 폼의 상부에 부착되어 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼에 대한 상기 본딩 헤드의 가압에 의한 압력을 상기 메탈 폼으로 전달하는 전달 플레이트;를 포함하고, 이 때 상기 전달 플레이트가, 상기 웨이퍼를 지지하는 판재형상의 지지판; 및 이 지지판의 하부면에서 소정 간격으로 서로 이격되어 하방으로 돌출된 다수의 돌기부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 구비하여 웨이퍼를 본딩하는 웨이퍼 본딩장치에 있어서, 상기 본딩 스테이지가, 판재형상의 메탈 폼(foam); 및 상기 메탈 폼의 상부에 배치되어 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼에 대한 상기 본딩 헤드의 가압에 의한 압력을 상기 메탈 폼으로 전달하는 전달부;를 포함하고, 이 때 상기 전달부가, 소정 간격으로 서로 이격되어 배열되고 상기 웨이퍼를 지지하는 다수의 전달 유닛; 및 상기 다수의 전달 유닛의 상하 방향의 움직임을 가이드함과 동시에 좌우 방향의 움직임을 제한하는 가이드 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지가 서로 완전히 수평으로 정렬되지 않는 경우에도 웨이퍼 전체 표면에 걸쳐 균일한 압력을 가함으로써 웨이퍼 본딩 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본딩 헤드와 본딩 스테이지 자체는 서로 평행하게 배치되나 본딩 헤드나 본딩 스테이지의 열압착 표면이 평탄하지 못한 경우에도 웨이퍼 전체 표면에 걸쳐 균일한 압력을 가함으로써 웨이퍼 본딩 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도1a 및 도1b는 종래의 웨이퍼 본딩 장치를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 설명하기 위한 도면,
도3a는 일 실시예에 따른 본딩 스테이지(10)의 예시적인 단면도,
도3b는 일 실시예에 따른 본딩 헤드(20)의 예시적인 단면도,
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 설명하기 위한 도면,
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 설명하기 위한 도면,
도6은 일 실시예에 따른 전달 플레이트(80)의 사시도,
도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 설명하기 위한 도면,
도8은 일 실시예에 따른 전달부(90)를 설명하기 위한 도면,
도9는 일 실시예에 따른 전달 유닛(91)의 사시도,
도10은 일 실시예에 따른 가이드 플레이트(93)의 사시도, 그리고
도11은 대안적 실시예에 따른 전달부(90)를 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "위"(또는 "아래", "오른쪽", 또는 "왼쪽")에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소의 위(또는 아래, 오른쪽, 또는 왼쪽)에 직접 위치될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한 본 명세서에서 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 사용되는 '상부(위)', '하부(아래)', '좌측', '우측', '전면', '후면' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향이나 위치를 의미하지 않으며, 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 때 해당 도면을 기준으로 설명의 편의를 위해 사용되는 상대적 표현이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치는 본딩 스테이지(10), 본딩 헤드(20), 에어 스프링(30), 및 베이스부(40)를 포함한다.

본딩 스테이지(10)는 본딩할 대상이 되는 웨이퍼(1,2)를 지지한다. 본딩 스테이지(10) 상부에 배치된 본딩 헤드(20)는 웨이퍼(1,2)가 본딩 스테이지(10)에 로딩된 상태에서 하강하여 웨이퍼(1,2)를 가압할 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만 본딩 헤드(20)는 전기모터, 유압모터, 유압실린더 등으로 구현될 수 있는 본딩헤드 구동수단에 의해 상하 방향으로 움직일 수 있다. 본딩 헤드(20)가 하방으로 움직여서 웨이퍼(1,2)를 가압할 때 가압과 동시에 웨이퍼(1,2)에 열을 가할 수 있으며, 이를 위해 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20) 중 적어도 하나가 히터를 포함할 수 있다.

예를 들어 도3a에 도시한 것처럼 일 실시예에서 본딩 스테이지(10)가 히터(11)와 단열재(13)를 포함할 수 있다. 히터(11)가 웨이퍼(1,2)를 지지하면서 웨이퍼(1,2)에 열을 가하고, 단열재(13)는 히터(11)의 하부에 부착되고 히터(11)로부터 발생한 열이 아래쪽으로 전열되는 것을 차단할 수 있다. 히터(11)는 웨이퍼 본딩을 위해 섭씨 수백 도(예컨대, 섭씨 300~400도)까지 가열될 수 있는 전열선이 매립된 열전도 시트로 구성될 수 있으며 발열 방식이나 열전도 시트의 재질, 형상에 따라 다양하게 구현될 수 있음은 물론이다.

또 다른 실시예에서 도3b에 도시한 것처럼 본딩 헤드(20)가 히터(21)를 구비할 수 있다. 히터(21)는 웨이퍼(2)의 상부면과 접하도록 배치되어 웨이퍼(1,2)에 열을 가하고, 단열재(23)는 히터(21)의 상부에 부착되어 히터(23)로부터의 열이 상부로 전열되는 것을 차단한다. 대안적 실시예에서 본딩 장치의 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20) 모두가 각각 히터(11,21)를 구비할 수도 있음은 물론이다.

에어 스프링(30)은 본딩 스테이지(10)의 하부에 부착될 수 있다. 에어 스프링(30)은 예컨대 공기와 같은 기체로 채워진 중공 내부를 가지며 합성고무와 같은 탄성 부재로 만들어질 수 있다. 에어 스프링(30)의 상부면은 본딩 스테이지(10)의 하부와 밀착하여 결합될 수 있도록 평평하게 형성되는 것이 바람직하고, 도시하지 않았지만 다양한 결합방식에 의해 본딩 스테이지(10)와 결합될 수 있다. 하부의 베이스부(40)는 에어 스프링(30)과 결합됨으로써 본딩 장치를 지지하며 지면에 고정시킨다.

이와 같은 제1 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치의 구성에 의하면, 예를 들어 도1a에서와 같이 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20)가 평행하지 않은 채로 웨이퍼(1,2)를 가압하는 경우에도 본딩 스테이지(10)가 에어 스프링(30)의 탄성에 의해 본딩 헤드(20)의 가압력에 추종하여 움직일 수 있으므로, 본딩 스테이지(10)와 본딩 헤드(20)가 평행하게 유지된 상태로 웨이퍼(1,2)에 열과 압력을 가할 수 있게 된다.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 도시하고 있다.

도면을 참조하면, 제2 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치는 본딩 스테이지(100), 본딩 헤드(20), 에어 스프링(30), 및 베이스부(40)를 포함한다. 도2의 제1 실시예와 비교할 때 제2 실시예는 본딩 스테이지(100)의 구조에 차이가 있고 본딩 헤드(20), 에어 스프링(30), 및 베이스부(40)는 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다.

도시한 일 실시예에서 본딩 스테이지(100)는 단열재(50), 메탈 폼(foam)(60), 및 메탈 시트(sheet)(70)를 포함한다.

단열재(50)는 웨이퍼(1,2)에 가해지는 열이 하부측으로 전달되지 않도록 차단하는 역할을 한다.

메탈 폼(60)은 내부에 다수의 기포가 형성된 다공성 금속으로 제조되며 충격 흡수성과 탄성력을 가지면서도 내열성이 뛰어나다. 일 실시예에서 메탈 폼(60)은 얇은 판재 형상을 가지며 단열재(50) 상부에 부착된다. 메탈 폼(60)은 탄성력이 있으므로 본딩 헤드(20)에 의해 웨이퍼(1,2)가 가압될 때 본딩 헤드 표면의 굴곡에 추종하여 탄성변형이 가능하고, 이에 따라 웨이퍼(1,2)에 균일한 열과 압력을 가할 수 있게 된다.

일 실시예에서 메탈 폼(60)의 탄성 계수를 조절하기 위해 메탈 폼(60)이 복수개의 메탈 폼의 적층으로 형성될 수 있다. 예컨대 서로 상이한 금속 성분의 메탈 폼을 복수개 적층하여 메탈 폼(60)을 형성함으로써 특정 수치 범위의 탄성 계수를 갖도록 조절할 수 있다.

메탈 시트(70)는 메탈 폼(60)의 상부에서 웨이퍼(1,2)를 지지하며 얇은 판재 형상을 가진다. 메탈 시트(70)는 메탈 폼(60)과 웨이퍼(1) 사이에 개재되어 위치함으로써 메탈 폼(60)과 웨이퍼(1) 사이의 접촉면에 가해지는 압력이 균일하게 분포되도록 한다. 일 실시예에서 메탈 시트(70)는 대략 0.2T 내지 0.5T 사이의 두께를 가질 수 있다. 또한 일 실시예에서 이러한 메탈 시트가 복수개 적층하여 하나의 메탈 시트(70)를 형성할 수도 있다. 도면에서는 메탈 시트(70)가 두 개의 메탈 시트층(71, 72)으로 구성된 것으로 도시하였지만 실시 형태에 따라 다양한 개수의 메탈 시트층으로 적층될 수 있다.

도시한 실시예에서 본딩 장치는 선택적으로 히터를 더 포함할 수 있다. 본딩 헤드(20)가 히터를 가질 경우, 도3b에 도시한 것처럼 본딩 헤드(20)가 히터(21)와 단열재(23)로 구성될 수 있다. 본딩 스테이지(100)가 히터를 가질 경우, 예컨대 단열재(50)와 메탈 폼(60) 사이에 히터가 배치되고, 히터에 의한 열이 메탈 폼(60)과 메탈 시트(70)를 통해 웨이퍼(1,2)로 전달되어 웨이퍼(1,2)를 가열할 수 있다.

한편 도시한 제2 실시예에서 본딩 스테이지(100)의 하부에 에어 스프링(30)이 부착된 것으로 도시하였지만, 대안적 실시예에서 본딩 장치가 에어 스프링(30)을 포함하지 않을 수 있다. 예컨대 본딩 스테이지(100)와 본딩 헤드(20)가 이미 평행하게 유지되고 있는 상태이면 에어 스프링(30)이 필요없을 수도 있고, 본딩 스테이지(100)와 본딩 헤드(20)가 평행하지 않아 이를 평행하게 조절하기 위해 에어 스프링(30)이 아닌 다른 대안적 수단을 구비할 수도 있다.

도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 도시한다.

도면을 참조하면, 제3 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치는 본딩 스테이지(200), 본딩 헤드(20), 에어 스프링(30), 및 베이스부(40)를 포함한다. 도2의 제1 실시예와 비교할 때 제3 실시예는 본딩 스테이지(200)의 구조에 차이가 있고 본딩 헤드(20), 에어 스프링(30), 및 베이스부(40)는 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다.

도시한 일 실시예에서 본딩 스테이지(200)는 단열재(50), 메탈 폼(60), 및 전달 플레이트(80)를 포함한다.

도시한 실시예에서 단열재(50)의 상부에 메탈 폼(60)이 부착되고, 그 위에 전달 플레이트(80)가 부착되어 있다. 단열재(50)와 메탈 폼(60)은 도4의 제2 실시예의 단열재 및 메탈 폼과 각각 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 설명을 생략한다. 전달 플레이트(80)는 메탈 폼(60)의 상부에 부착되어 웨이퍼(1,2)를 지지하며, 웨이퍼(1,2)에 대한 본딩 헤드(20)의 가압에 의한 압력을 메탈 폼(60)으로 전달한다. 즉 전달 플레이트(80)는 메탈 폼(60)과 웨이퍼(1) 사이에 개재되어 배치됨으로써 메탈 폼(60)과 웨이퍼(1) 사이의 접촉면에 가해지는 압력이 균일하게 분포되도록 한다.

도6은 일 실시예에 따른 전달 플레이트(80)의 사시도이다. 설명의 편의를 위해, 도5에 도시한 전달 플레이트(80)의 상하 방향을 뒤집어서 도6에 도시하였다. 또한 도면에서는 전달 플레이트(80)를 사각형 판재 형상으로 도시하였지만 원판형일 수도 있다. 즉 본딩장치의 본딩 헤드(20)와 본딩 스테이지(200)의 수평 단면이 원형일 경우 전달 플레이트(80)가 원판 형상일 수 있다.

도6을 참조하면, 일 실시예에 따른 전달 플레이트(80)는 지지판(81)과 이 지지판(81)의 일 면에서 돌출된 다수의 돌기부(82)를 포함한다. 지지판(81)은 웨이퍼(1)와 접하여 웨이퍼(1)를 지지하는 얇은 판재 형상을 가진다. 돌기부(82)는 이 지지판(81)의 상부면(즉 도5에서는 지지판의 하부면에 해당)에서 소정 간격으로 서로 이격되어 상방으로 돌출되어 형성된다. 지지판(81)과 돌기부(82)를 각기 따로 제조한 뒤 돌기부(82)를 지지판(81)에 부착하여 전달 플레이트(80)를 제조할 수도 있지만, 바람직하게는 지지판(81)과 돌기부(82)가 일체로 형성된다. 이 경우, 예컨대 두께(t1)를 갖는 판재 형상의 금속 플레이트에 가로 방향과 세로 방향으로 각각 소정 깊이의 홈(85)을 각각 복수개씩 형성함으로써 도6과 같은 전달 플레이트(80)를 제조할 수 있다.

각각의 돌기부(82)의 수평 단면 형상은 도6에 도시한 것처럼 사각형일 수 있지만, 실시 형태에 따라 단면이 원형일 수도 있고 임의의 다각형 형태를 가질 수도 있다. 그러나 가공상 편리성을 고려하면 도시한 실시예와 같이 사각형 단면을 갖는 것이 바람직하다.

일 실시예에서 전달 플레이트(80)는 알루미늄, 스테인레스 스틸 등 임의의 금속으로 제조될 수 있고 금속 성분은 제한되지 않는다. 전달 플레이트(80)의 두께는 대략 3T일 수 있고, 둘기부(82)를 제외한 두께, 즉 지지판(81)의 두께(t2)는 대략 0.1T 내지 0.2T일 수 있다. 바람직하게는 지지판(81)의 두께가 돌기부(82)의 높이의 1/10 이하인 것이 바람직하고, 이에 따라 돌기부(82)가 지지판(81)에 의해 일체로 연결되어 있으면서도 각 돌기부(82)가 제한된 범위내에서 상하로 움직일 수 있으므로 전달 플레이트(80)가 본딩 헤드(20) 또는 메탈 폼(60)의 탄성 변형에 추종하여 변형될 수 있다.

한편 도시한 실시예의 본딩 장치는 선택적으로 히터를 더 포함할 수 있다. 본딩 헤드(20)가 히터를 가질 경우 도3b에와 같이 본딩 헤드(20)가 히터(21)와 단열재(23)로 구성될 수 있다. 본딩 스테이지(200)가 히터를 가질 경우, 예컨대 단열재(50)와 메탈 폼(60) 사이에 히터가 배치되고, 히터에 의한 열이 메탈 폼(60)과 전달 플레이트(80)를 통해 웨이퍼(1,2)로 전달되어 웨이퍼(1,2)를 가열할 수 있다.

또한 도시한 제3 실시예에서 본딩 스테이지(200)의 하부에 에어 스프링(30)이 부착된 것으로 도시하였지만, 도2를 참조하여 설명한 것과 마찬가지로, 대안적 실시예에서 본딩 장치가 에어 스프링(30)을 포함하지 않을 수 있다. 즉 본딩 스테이지(200)와 본딩 헤드(20)가 이미 평행하게 유지되고 있는 경우 에어 스프링(30)이 필요없을 수도 있고, 본딩 스테이지(200)와 본딩 헤드(20)가 평행하지 않아 이를 평행하게 조절하기 위해 에어 스프링(30)이 아닌 다른 대안적 수단을 구비할 수도 있다.

도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치를 도시하고 있다.

도면을 참조하면, 제4 실시예에 따른 웨이퍼 본딩 장치는 본딩 스테이지(300), 본딩 헤드(20), 에어 스프링(30), 및 베이스부(40)를 포함한다. 도2의 제1 실시예와 비교할 때 제4 실시예는 본딩 스테이지(300)의 구조에 차이가 있고 본딩 헤드(20), 에어 스프링(30), 및 베이스부(40)는 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다.

도시한 일 실시예에서 본딩 스테이지(300)는 단열재(50), 메탈 폼(60), 및 전달부(90)를 포함한다.

도시한 실시예에서 단열재(50)의 상부에 메탈 폼(60)이 부착되고, 그 위에 전달부(90)가 배치된다. 단열재(50)와 메탈 폼(60)은 도4의 제2 실시예의 단열재와 메탈 폼과 각각 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 설명을 생략한다. 전달부(90)는 메탈 폼(60)의 상부에 배치되어 웨이퍼(1,2)를 지지하며, 웨이퍼(1,2)에 대한 본딩 헤드(20)의 가압에 의한 압력을 메탈 폼(60)으로 전달한다. 즉 전달부(90)는 메탈 폼(60)과 웨이퍼(1) 사이에 개재되어 배치됨으로써 메탈 폼(60)과 웨이퍼(1) 사이의 접촉면에 가해지는 압력이 균일하게 분포되도록 한다.

도7에 도시한 실시예에서는 전달부(90) 바로 위에 웨이퍼(1)가 놓여지는 것으로 도시하였지만 실시 형태에 따라 전달부(90) 위에 메탈 시트와 같은 임의의 층(layer)을 더 포함할 수도 있다.

일 실시예에서 전달부(90)는 복수개의 전달 유닛(91) 및 이 전달 유닛(91)을 지지하는 가이드 플레이트(93)를 포함한다. 각각의 전달 유닛(91)은 소정 간격으로 서로 이격되어 가로 및 세로 방향으로 배열되고, 이렇게 배열된 전달 유닛(91)이 웨이퍼(1)를 지지한다.

도8은 이러한 실시예의 전달부(90)의 일부를 확대하여 도시한 도면이고, 도9는 각각의 전달 유닛(91)의 예시적 형상을 도시하였다. 도8과 도9를 참조하면, 이 실시예에서 전달 유닛(91)은 상부가 평평한 육면체의 블록 형태를 갖는 지지 블록(911) 및 이 지지 블록(911)의 하부면에서 하방으로 연장되어 형성된 돌출부(912)를 포함한다. 지지 블록(911)의 수평 단면 형상은 정사각형인 것이 바람직하고, 실시 형태에 따라 단면이 원형이나 임의의 다각형일 수 있다. 또한 돌출부(912)의 수평 단면 형상은 원형으로 도시하였지만 실시 형태에 따라 단면이 임의의 다각형일 수도 있다.

각각의 전달 유닛(91)의 크기나 치수는 전체 본딩장치의 크기나 본딩할 웨이퍼(1,2)의 크기 등에 따라 구체적 실시 형태에서 달라질 수 있다. 일 예에서, 전달 유닛(91)의 지지 블록(911)의 상면은 가로와 세로 길이(W1)가 10T인 정사각형이고, 돌출부(912)는 직경(W2)이 대략 6T인 원기둥 형상을 가질 수 있다. 또한 서로 이웃하는 전달 유닛 사이의 간격(d)은 예컨대 0.1T로 설정할 수 있다. 그러나 이러한 구체적 수치는 본딩장치의 규모나 본딩할 웨이퍼의 크기 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

가이드 플레이트(93)는 각각의 전달 유닛(91)의 상하 방향의 움직임을 가이드함과 동시에 좌우 방향의 움직임을 제한하는 역할을 한다. 이러한 가이드 플레이트(93)의 예시적 형상이 도10에 도시되어 있다. 도10을 참조하면 가이드 플레이트(93)는 얇은 판재 형상이고, 소정 간격으로 가로와 세로 방향을 따라 일렬로 관통구(931)가 배열되어 있다. 도8에 도시한 것처럼 각각의 전달 유닛(91)의 돌출부(912)가 이 관통구(931)를 관통하도록 배치된다. 즉 관통구(931)의 형상이나 크기는 전달 유닛의 돌출부(912)의 형상과 크기에 따라 달라질 수 있다.

또한 도8에 도시한 것처럼 일 실시예에서 가이드 플레이트(93)는 전달 유닛(91)의 돌출부(912)의 높이(h2)의 대략 중간쯤 높이에 위치하도록 배치된다. 이와 같이 가이드 플레이트(93)를 메탈 폼(60)에서 일정 높이만큼 이격된 위치에 있도록 지지하기 위해 (도시하지 않은) 지지 구조물이 일정 간격마다 가이드 플레이트(93)의 하부면에 설치되어 가이드 플레이트(93)를 지지할 수 있다.

또는 대안적 실시예로서 도11에 도시한 것처럼 가이드 플레이트(93)의 두께를 더 두껍게 할 수도 있다. 즉 도11에서와 같이 가이드 플레이트(93)의 높이(t3)를 대략 돌출부(912)의 높이(h2)의 1/2 또는 이보다 약간 더 크게 하고 가이드 플레이트(93)를 메탈 폼(60)의 상부면에 접하도록 하여 적층할 수도 있다. 이 경우 가이드 플레이트(93)를 지지할 별도의 지지 구조물이 필요하지 않을 수 있다.

한편 도10에서 가이드 플레이트(93)를 사각형 판재 형상으로 도시하였지만 구체적 실시 형태에 따라 본딩 스테이지(300)의 단면 형상에 맞추어 예컨대 원판형 형상을 가질 수도 있다.

이와 같이 각각의 전달 유닛(91)의 돌출부(912)가 가이드 플레이트(93)를 관통하여 돌출부의 하부면이 메탈 폼(60)의 상면과 접하도록 배치함으로써, 전달 유닛(91)의 각각이 메탈 폼(60)의 탄성 변형에 의한 변위만큼 상하 방향으로 움직일 수 있으므로 전달부(90)가 메탈 폼(60)의 탄성 변형에 추종하여 변형될 수 있다.

한편 도시한 제4 실시예의 본딩 장치도 선택적으로 히터를 더 포함할 수 있다. 본딩 헤드(20)가 히터를 가질 경우 도3b에와 같이 본딩 헤드(20)가 히터(21)와 단열재(23)로 구성될 수 있다. 본딩 스테이지(300)가 히터를 가질 경우, 예컨대 단열재(50)와 메탈 폼(60) 사이에 히터가 배치되고, 히터에 의한 열이 메탈 폼(60)과 전달부(90)를 통해 웨이퍼(1,2)로 전달되어 웨이퍼(1,2)를 가열할 수 있다.

또한 도시한 제4 실시예에서 본딩 스테이지(300)의 하부에 에어 스프링(30)이 부착된 것으로 도시하였지만, 도2를 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 대안적 실시예에서 본딩 장치가 에어 스프링(30)을 포함하지 않을 수도 있다.

이상과 같이 도면을 참조하여 제1 내지 제4 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 예를 들어, 본딩 스테이지(10, 100, 200, 300)가 도시하지 않은 임의의 층(layer)을 임의의 위치에 하나 이상 추가로 더 포함할 수 있고, 본딩 스테이지(10, 100, 200, 300)와 웨이퍼(1) 사이 또는 본딩 스테이지와 에어 스프링(30) 사이에도 임의의 다른 층이 더 구비될 수 있다. 또한 구체적 실시 형태에 따라 도시한 본딩 스테이지(100, 200, 300)에서 임의의 층이 제외될 수도 있으며, 예컨대 단열재(50)가 필요없는 경우 단열재가 제외될 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10, 100, 200, 300: 본딩 스테이지
20: 본딩 헤드
30: 에어 스프링
40: 베이스부
50: 단열재
60: 메탈 폼
70: 메탈 시트
80: 전달 플레이트
90: 전달부

Claims (15)

1. 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 구비하여 웨이퍼를 본딩하는 웨이퍼 본딩장치에 있어서,
   상기 본딩 스테이지가,
   판재형상의 메탈 폼(foam)(60);
   상기 메탈 폼의 상부에 부착되어 웨이퍼를 지지하는 판재형상의 메탈 시트(70);
   상기 메탈 폼 하부에 부착되는 판재형상의 단열재(50); 및
   상기 단열재 하부에 배치되고, 기체로 채워진 중공 내부를 갖는 탄성 재질의 에어 스프링(30);을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈 폼이 복수개의 메탈 폼으로 적층된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈 시트가 복수개의 메탈 시트로 적층된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수개의 메탈 시트의 각각의 두께가 0.2T 내지 0.5T인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 메탈 폼과 상기 단열재 사이에 배치되며, 상기 메탈 시트에 의해 지지되는 웨이퍼를 가열할 수 있는 히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
7. 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 구비하여 웨이퍼를 본딩하는 웨이퍼 본딩장치에 있어서,
   상기 본딩 스테이지가,
   판재형상의 메탈 폼(foam)(60); 및
   상기 메탈 폼의 상부에 부착되어 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼에 대한 상기 본딩 헤드의 가압에 의한 압력을 상기 메탈 폼으로 전달하는 전달 플레이트(80);를 포함하고,
   상기 전달 플레이트가,
   상기 웨이퍼를 지지하는 판재형상의 지지판(81); 및
   이 지지판의 하부면에서 소정 간격으로 서로 이격되어 하방으로 돌출된 다수의 돌기부(82);를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 지지판(81)의 두께가 상기 돌기부(82)의 높이의 1/10 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 돌기부(82)의 단면 형상이 원형 또는 다각형 중 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 메탈 폼 하부에 부착되는 판재형상의 단열재(50); 및
    상기 단열재 하부에 배치되고, 기체로 채워진 중공 내부를 갖는 탄성 재질의 에어 스프링(30);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
11. 본딩 헤드와 본딩 스테이지를 구비하여 웨이퍼를 본딩하는 웨이퍼 본딩장치에 있어서,
    상기 본딩 스테이지가,
    판재형상의 메탈 폼(foam)(60); 및
    상기 메탈 폼의 상부에 배치되어 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼에 대한 상기 본딩 헤드의 가압에 의한 압력을 상기 메탈 폼으로 전달하는 전달부(90);를 포함하고,
    상기 전달부가,
    소정 간격으로 서로 이격되어 배열되고 상기 웨이퍼를 지지하는 다수의 전달 유닛(91); 및
    상기 다수의 전달 유닛의 상하 방향의 움직임을 가이드함과 동시에 좌우 방향의 움직임을 제한하는 가이드 플레이트(93);를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 다수의 전달 유닛의 각각은,
    상부가 평평한 육면체의 블록 형태를 가지며 웨이퍼를 지지하는 지지 블록(911); 및
    상기 지지블록의 하부면에서 하방으로 연장되어 형성된 돌출부(912);를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 전달 유닛의 각각의 돌출부가 상기 가이드 플레이트를 관통함으로써 상기 전달 유닛의 각각이 상기 가이드 플레이트에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하도록 결합되고, 상기 각 돌출부의 하부면이 상기 메탈 폼과 접하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 돌출부(912)의 단면 형상이 원형 또는 다각형 중 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 메탈 폼 하부에 부착되는 판재형상의 단열재(50); 및
    상기 단열재 하부에 배치되고, 기체로 채워진 중공 내부를 갖는 탄성 재질의 에어 스프링(30);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 본딩장치.
    
    

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