KR101858665B1 - 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이송과정에서도 웨이퍼의 정렬을 유지시킬 수 있는 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판 가접합 장치는 제1기판이 장착되는 제1지지대, 제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대, 및 상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되며 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판 가접합 장치는 제1기판이 장착되는 제1지지대, 제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대, 및 상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되며 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재를 포함한다.
Description
본 발명은 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판 또는 웨이퍼의 접합을 위한 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법에 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.
웨이퍼, 인쇄회로기판 등의 기판을 본딩할 때에는, 상부 스테이지에 지지된 웨이퍼와 하부 스테이지에 지지된 웨이퍼를 접촉시켜 상부와 하부에서 열을 가하여 접합한다. 이때, 상부와 하부의 웨이퍼를 정렬하는 것은 매우 중요한 바, 웨이퍼의 정렬이 어긋하면 접합 불량이 발생하게 된다. 또한, 웨이퍼는 정렬된 상태에서 본딩 챔버로 이송되는데, 이송 과정에서 웨이퍼의 정렬이 불량해지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 이송과정에서도 웨이퍼의 정렬을 유지시킬 수 있는 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판 가접합 장치는 제1기판이 장착되는 제1지지대, 제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대, 및 상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되며 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재를 포함한다.
여기서 상기 가압부는 광투과성을 갖는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 레이저 발진기를 포함할 수 있으며, 상기 가압부는 레이저 빔을 편광시키는 편광막대로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가압부는 투명한 비정질로 이루어진 제1막대부와 상기 제1막대부의 길이방향으로 연결되며 레이저 빔을 편광시키는 광학적 이성질체로 이루어진 제2막대부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압부는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 근적외선을 발생시키는 근적외선 발생부를 포함할 수 있다.
상기 가압부는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 전기에 의하여 열을 발생시키는 발열 코일을 포함할 수 있으며, 상기 열원부는 상기 가압부를 냉각시키는 냉매가 이동하는 통로를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가압부의 직경 또는 최대폭은 0.5mm 내지 10mm로 이루어질 수 있으며, 상기 제1기판은 웨이퍼로 이루어지고, 상기 제2기판은 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기판 가접합 장치는 상기 제1지지대와 상기 제2지지대가 삽입되는 챔버, 및 상기 챔버 내에 설치되며 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 향하여 불활성 가스를 공급하는 가스 분사부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 기판 접합 시스템은 제1기판이 장착되는 제1지지대, 제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대, 및 상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되어 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제1기판과 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재를 포함하는 기판 가접합 장치, 및 가접합된 상기 제1기판과 상기 제2기판이 장착되는 스테이지와 가접합된 상기 제1기판과 상기 제2기판을 가압하여 접합시키는 가압 블록을 포함하는 본딩 장치를 포함할 수 있다.
여기서 상기 가압부는 광투과성을 갖는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 레이저 발진기를 포함할 수 있으며, 상기 가압부는 레이저 빔을 편광시키는 편광막대로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가압부는 투명한 비정질로 이루어진 제1막대부와 상기 제1막대부의 길이방향으로 연결되며 레이저 빔을 편광시키는 광학적 이성질체로 이루어진 제2막대부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압부는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 근적외선을 발생시키는 근적외선 발생부를 포함할 수 있다.
상기 가압부는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 전기에 의하여 열을 발생시키는 발열 코일을 포함할 수 있으며, 상기 열원부는 상기 가압부를 냉각시키는 냉매가 이동하는 통로를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가압부의 직경 또는 최대폭은 0.5mm 내지 10mm로 이루어질 수 있으며, 상기 제1기판은 웨이퍼로 이루어지고, 상기 제2기판은 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기판 가접합 장치는 상기 제1지지대와 상기 제2지지대가 삽입되는 챔버, 및 상기 챔버 내에 설치되며 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 향하여 불활성 가스를 공급하는 가스 분사부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 기판 접합 방법은 제1기판을 제1지지대에 장착하고, 제2기판을 제2지지대에 장착하는 얼라인 단계, 상기 제1지지대를 이동시켜서 제1기판과 제2기판을 접촉시키는 이송 단계, 상기 제2지지대에 형성된 관통 홀에 열가압 부재를 삽입하고, 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압 및 가열하여 가접합된 기판 어셈블리를 형성하는 가접합 단계, 기판 어셈블리를 본딩 장치 내의 스테이지 상에 위치시키는 장착 단계, 및 가압 블록으로 기판 어셈블리를 가압하여 제1기판과 제2기판을 접합하는 본딩 단계를 포함한다.
여기서 상기 가접합 단계는 0.5mm 내지 10mm의 직경을 갖는 가접합 포인트를 생성시킬 수 있으며, 상기 가접합 단계는 제1온도로 상기 제2기판을 가열하고, 상기 본딩 단계를 상기 제1온도보다 더 큰 제2온도로 상기 제2기판을 가열할 수 있다.
또한, 상기 가접합 단계는 상기 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압하는 가압 단계와 레이저를 조사하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 가접합 단계는 조사된 레이저를 편광시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가접합 단계는 상기 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압하는 가압 단계와 근적외선을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가접합 단계는 상기 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압하는 가압 단계와 발열 코일로 상기 열가압 부재를 가열하는 단계와 냉매를 이용하여 상기 열가압 부재를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 접합 방법은 상기 가접합 단계 이전에 실시되며 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 향하여 불활성 가스를 공급하는 가스 분사 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따르면 열가압 부재를 이용하여 정렬된 기판들을 가접합하므로 기판의 이송 중에 정렬이 불량해지는 것을 방지할 수 있으며, 가접합된 기판 어셈블리를 정밀하게 접합시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 접합 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치를 이용하여 가접합하는 과정을 도시한 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제1실시예에 따른 본딩 장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 스테이지 상에 배치된 기판 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 기판 접합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 8은 제3실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 9는 제4실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치를 이용하여 가접합하는 과정을 도시한 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제1실시예에 따른 본딩 장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 스테이지 상에 배치된 기판 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 기판 접합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 8은 제3실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 9는 제4실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
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 제1실시예에 따른 기판 접합 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 제1실시예에 따른 기판 접합 시스템(101)은 기판 가접합 장치(10)와 이송 장치(20), 및 본딩 장치(30)를 포함한다.
본 제1실시예에 따른 기판 접합 시스템(101)은 웨이퍼 또는 인쇄회로기판으로 이루어진 기판을 접합하는 시스템이다. 본 제1실시예에 따른 제1기판(52)은 리튬탄탈레이트(LT) 웨이퍼로 이루어질 수 있으며, 제2기판(51)은 인쇄회로기판(PCT)으로 이루어질 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1기판(52)과 제2기판(51)은 인쇄회로기판, 리튬탄탈레이트 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 쿼츠(quartz) 웨이퍼, 갈?鑿注?(GaAs) 웨이퍼 등으로 이루어질 수 있다.
제1기판(52)과 제2기판(51)에는 폴리머 또는 금속으로 이루어진 본딩층이 코팅될 수 있다. 또한, 제1기판(52)과 제2기판(51) 사이에 본딩 필름이 개재될 수 있다.
기판 가접합 장치(10)는 기판들을 얼라인하고, 가접합 포인트를 생성하여 기판들을 가접합한다. 이송 장치(20)는 가접합된 기판들을 기판 가접합 장치(10)에서 본딩 장치(30)로 이송하며, 기판들의 이송을 위한 로봇 암을 포함한다. 본딩 장치(30)는 가접합된 기판에 열 및 압력을 가하여 기판들을 본딩한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치를 이용하여 가접합하는 과정을 도시한 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치(10)는 챔버(18), 제1지지대(12), 제2지지대(13), 열가압 부재(16), 비전 카메라(14), 및 가스 분사부재(15)를 포함한다.
챔버(18)는 내부 공간을 갖는 육면체 또는 원기둥 형상으로 이루어지며, 챔버(18)의 상부에는 열가압 부재(16)가 삽입되는 홀(181)이 형성된다. 챔버(18) 내에는 제1지지대(12), 제2지지대(13) 및 제1기판(52)과 제2기판(51)이 삽입된다. 제1지지대(12)는 챔버(18)의 하부에 고정되며, 제1지지대(12)에는 제1기판(52)이 장착된다. 제1지지대(12)에는 제1지지대(12)를 상하로 이송시키는 이송부재(17)가 연결 설치된다. 제1지지대(12) 상에는 제1기판(52)이 장착되는데, 제1지지대(12)는 정전척, 또는 진공척을 포함할 수 있다. 제1지지대(12)에는 제1기판(52)을 지지하는 복수개의 진공홀이 형성될 수 있다.
제2지지대(13)는 챔버(18)의 상면에 고정되며 제2지지대(13)에는 제2기판(51)이 장착된다. 제2지지대(13)에는 열가압 부재(16)가 삽입되는 관통 홀(131)이 형성되어 있다. 제2지지대(13)에서 제1지지대(12)를 향하는 하면에 제2기판(51)이 장착되며, 제2지지대(13)는 정전척 또는 진공척을 포함할 수 있다. 제2지지대(13)에는 제2기판(51)을 지지하는 복수개의 진공홀이 형성될 수 있다.
챔버(18) 내에는 2개의 비전 카메라(14)가 설치되며 비전 카메라(14)는 챔버(18)의 폭방향으로 이동 가능하게 설치된다. 비전 카메라(14)는 제1기판(52) 및 제2기판(51)의 정렬 정밀도를 검측한다. 한편, 챔버(18) 내에는 불활성 가스를 분사하는 가스 분사부재(15)가 설치되는데, 가스 분사부재(15)는 챔버(18)의 측면에 고정 설치될 수 있다. 가스 분사부재(15)는 제1기판(52) 및 제2기판(51)을 향하여 불활성 가스를 분사하여 제1기판(52) 및 제2기판(51)에 산화막이 형성되는 것을 방지한다. 여기서 불활성 가스는 헬륨 가스로 이루어질 수 있다.
제1기판(52) 및 제2기판(51)을 가열하면 제1기판(52) 및 제2기판(51)에 산화막이 형성될 수 있다. 산화막은 기판들의 접합을 방해할 뿐만 아니라 접합 불량을 유발할 수 있다. 그러나 본 제2실시예와 같이 가스 분사부재(15)가 설치되면 제1기판(52)과 제2기판(51) 주변에 산소를 제거하여 산화막이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
열가압 부재(16)는 제2기판(51)에 열을 전달하는 열원부(161)와 열원부(161)의 하부에 연결되며 관통 홀(131)을 통과하여 상기 제2기판(51)을 가압하는 가압부(162), 및 열원부(161)와 가압부(162)를 상하로 이동시키는 이송 막대(163)를 포함한다. 열원부(161)는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기를 포함할 수 있다. 열원부(161)는 가압부(162)를 통하여 제2기판(51)에 레이저 빔을 전달한다.
가압부(162)는 막대 형상으로 이루어지며 레이저 빔을 전달할 수 있도록 광투과성 소재로 이루어질 수 있다. 가압부(162)는 유리 등의 비정질로 이루어질 수 있으며, 석영 등의 결정질로 이루어질 수 있다. 특히 가압부(162)는 레이저 빔을 편광시키는 광학 이성질체로 이루어진 편광 막대일 수 있다. 가압부(162)가 레이저 빔을 편광시키는 광학 이성질체로 이루어지면 제2기판(51)이 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1기판(52)과 제2기판(51)을 접촉시킨 상태에서 레이저 빔을 조사하면서 제2기판(51)을 가압하면 제1기판(52)과 제2기판(51)이 가접합된 기판 어셈블리(50)가 형성된다. 열가압 부재(16)에 의하여 제1기판(52) 및 제2기판(51)에는 가접합 포인트(56, 도 6에 도시)가 형성되는데, 가접합 포인트(56)는 제1기판(52) 및 제2기판(51) 사이에 도포된 본딩층이 용융 및 융착되어 형성된다.
가압부(162)는 원형 또는 다각형의 횡단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 가압부(162)의 직경 또는 최대 폭은 0.5mm 내지 10mm로 이루어질 수 있다. 이에 따라 제1기판(52) 및 제2기판(51)에는 0.5mm 내지 10mm의 직경 또는 최대 폭을 갖는 가접합 포인트(56)가 생성된다.
가압부(162)의 직경 또는 최대 폭이 0.5mm보다 더 작으면 가접합이 제대로 이루어지지 아니하는 문제가 발생할 수 있으며, 가압부(162)의 직경 또는 최대 폭이 10mm보다 더 크면 제1기판(52) 및 제2기판(51)에 산화막이 생성되거나 제1기판(52) 및 제2기판(51)이 손상될 수 있다.
기판 가접합 장치(10)는 1개의 열가압 부재(16)를 포함할 수 있으며, 복수의 열가압 부재를 포함할 수 있다. 다만 열가압 부재(16)는 패턴 없는 부분에 가접합 포인트를 형성해야 한다.
도 4은 본 발명의 제1실시예에 따른 본딩 장치를 도시한 구성도이고, 도 5는 스테이지 상에 배치된 기판 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 본딩 장치(30)는 내부 공간을 갖는 진공 챔버(31)와 진공 챔버(31) 내에 설치되며 가접합된 제1기판(52)과 제2기판(51)이 장착되는 스테이지(38), 제1기판(52)과 제2기판(51)을 가압하여 접합시키는 가압 블록(39)을 포함한다.
진공 챔버(31)는 육면체로 이루어지며 진공 챔버(31) 내에는 스테이지(38)와 복수의 가압 블록(39)이 설치된다. 스테이지(38)는 기판 어셈블리(50)를 정렬시키는 복수 개의 돌기들을 포함할 수 있다. 또한 스테이지(38)는 기판 어셈블리(50)를 가열하는 가열부(32)와 기판 어셈블리(50)를 냉각시키는 냉각부(33)를 포함할 수 있다. 가열부(32)의 내부에는 열선이 설치되며, 냉각부(33)의 내부에는 냉각수 통로가 형성될 수 있다.
스테이지(38)에는 복수의 기판 어셈블리(50)가 장착될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 3개의 기판 어셈블리(50)가 장착될 수 있다.
스테이지(38)의 상부에는 복수의 가압 블록(39)이 설치되며, 가압 블록(39)에는 가압 블록(39)을 상하로 이동시키는 이송부재(36)와 이송부재(36)를 구동하는 공압 액츄이에터(37)가 연결 설치될 수 있다. 가압 블록(39)은 기판 어셈블리(50)를 가열하는 가열 플레이트(34)와 기판 어셈블리(50)를 냉각시키는 냉각 플레이트(35)를 포함한다. 가열 플레이트(34)의 내부에는 열선이 설치될 수 있으며, 냉각 플레이트(35)의 내부에는 냉각수의 이동을 위한 냉각수 통로가 형성될 수 있다.
스테이지(38)에 기판 어셈블리(50)가 장착된 상태에서 가압 블록(39)을 아래로 이송하여 가압 블록(39)과 기판 어셈블리(50)를 접촉시키며, 가압 블록(39)과 스테이지(38)를 가열하여 제1기판(52)과 제2기판(51)을 접합할 수 있다. 제1기판(52)과 제2기판(51)의 접합은 제1기판(52) 또는 제2기판(51)에 도포된 본딩층의 용융 및 융착에 의하여 이루어진다.
상기한 바와 같이 본 제1실시예에 따르면 가접합된 기판 어셈블리(50)를 본딩 장치(30)로 이송하므로 이송 과정에서 제1기판(52)과 제2기판(51)의 슬립에 의하여 기판의 정렬이 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 기판 접합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2, 도 4 및 도 6을 참조하여 설명하며, 본 제1실시예에 기판 접합 방법은 얼라인 단계(S101), 이송 단계(S102), 가스 분사 단계(S103), 가접합 단계(S104), 장착 단계(S105), 및 본딩 단계(S106)를 포함한다.
얼라인 단계(S101)는 제1기판(52)을 제1지지대(12)에 장착하고, 제2기판(51)을 제2지지대(13)에 장착한다. 얼라인 단계(S101)에서 제1기판은 진공 흡착에 의하여 제1지지대(12)에 장착되고, 제2기판(51)은 진공 흡착에 의하여 제2지지대(13)에 장착될 수 있다. 제1기판(52)과 제2기판(51)은 간격을 두고 마주하도록 배치된다. 여기서 제1기판(52)은 웨이퍼로 이루어질 수 있으며, 제2기판(51)은 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.
이송 단계(S102)는 제1지지대(12)를 위로 이동시켜서 제1기판(52)과 제2기판(51)을 접촉시킨다. 제1지지대(12)는 모터, 공압 펌프 등에 의하여 이송될 수 있다.
가스 분사 단계(S103)는 제1기판(52)과 제2기판(51) 사이의 공간의 불활성 가스인 헬륨을 분사한다. 이에 따라 제1기판(52)과 제2기판(51)에 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
가접합 단계(S104)는 제2지지대(13)에 형성된 관통 홀(131)에 열가압 부재(16)를 삽입하고, 열가압 부재(16)로 제2기판(51)을 가압 및 가열하여 가접합된 기판 어셈블리(50)를 형성한다. 가접합 단계(S104)에서는 열가압 부재(16)에 의하여 0.5mm 내지 10mm의 직경을 갖는 가접합 포인트(56)가 생성된다.
가접합 단계(S104)는 열가압 부재(16)로 제2기판(51)을 가압하는 가압 단계와 레이저를 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 가압과 가열은 동시에 이루어질 수 있으며, 가압한 이후에 가열될 수 있고, 가열된 이후에 가압이 이루어질 수도 있다. 열만 가하는 경우, 기판에는 산화막만 형성되고 가접합이 이루어지지 않는다. 그러나 본 실시예와 같이 가압과 가열을 수행하면 작은 열을 이용하여 기판들을 용이하게 가접합할 수 있다. 가접합 단계(S104)는 제1기판 또는 제2기판에 형성된 본딩층을 용융 및 융착시켜서 가접합 포인트(56)를 형성한다.
장착 단계(S105)는 이송 장치(20)를 이용하여 기판 어셈블리(50)를 본딩 장치(30) 내의 스테이지(38) 상에 위치시킨다. 장착 단계(S105)는 스테이지(38) 상에 복수의 기판 어셈블리(50)를 위치시킨다. 기판들이 가접합된 상태로 이송되므로 기판들이 슬립하여 정렬이 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
본딩 단계(S106)는 가압 블록(39)으로 기판 어셈블리(50)를 가압하여 제1기판(52)과 제2기판(51)을 접합한다. 본딩 단계(S106)에서 기판들의 접합은 제1기판 또는 제2기판에 형성된 본딩층의 용융 및 융착에 의하여 이루어진다.
가접합 단계(S104)는 제1온도로 제2기판을 가열하고, 본딩 단계(S106)를 상기 제1온도보다 더 큰 제2온도로 제2기판(51)을 가열할 수 있다. 여기서 제1온도는 120도 내지 180도로 이루어질 수 있으며, 제2온도는 200도 내지 300도로 이루어질 수 있다.
본딩 단계(S106)는 복수의 가압 블록(39)으로 각각의 기판 어셈블리(50)를 가압하되 복수의 기판 어셈블리(50)를 동시에 가압하여 본딩할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 제2실시예에 따른 기판 가접합 장치는 열가압 부재(61)를 제외하고는 상기한 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치와 동일한 구조로 이루어지는 바 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
열가압 부재(61)는 제2기판(51)에 열을 전달하는 열원부(611)와 열원부(611)의 하부에 연결되며 관통 홀(131)을 통과하여 상기 제2기판(51)을 가압하는 가압부(615), 및 열원부(611)와 가압부(615)를 상하로 이동시키는 이송 막대(613)를 포함한다. 열원부(611)는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기를 포함할 수 있다. 열원부(611)는 가압부(615)를 통하여 제2기판(51)에 레이저 빔을 전달한다.
가압부(615)는 투명한 비정질로 이루어진 제1막대부(612)와 제1막대부(612)의 길이방향으로 연결되며 레이저 빔을 편광시키는 광학적 이성질체로 이루어진 제2막대부(614)를 포함한다.
제1막대부(612)는 유리 등의 비정질로 이루어질 수 있으며, 제2막대부(614)는 석영 등의 결정질로 이루어질 수 있다. 특히 제2막대부(614)는 레이저 빔을 편광시키는 광학 이성질체로 이루어질 수 있다. 제2막대부(614)는 제1막대부(612)의 하단에 고정된 판상으로 이루어질 수 있다. 제2막대부(614)가 설치되며 레이저 빔을 편광시켜서 제2기판(51)이 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.
가압부(615)는 원형 또는 다각형의 횡단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 가압부(615)의 직경 또는 최대 폭은 0.5mm 내지 10mm로 이루어질 수 있다.
본 제2 실시예에 따른 기판 접합 방법은 가접합 단계를 포함하며, 가접합 단계는 열가압 부재(61)로 제2기판(51)을 가압하는 가압 단계와 레이저를 조사하는 단계, 및 레이저 빔을 편광시키는 단계를 포함할 수 있다. 가압과 가열은 동시에 이루어질 수 있으며, 가열된 이후에 가압이 이루어질 수도 있다.
도 8은 제3실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 본 제3실시예에 따른 기판 가접합 장치는 열가압 부재(62)를 제외하고는 상기한 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치와 동일한 구조로 이루어지는 바 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
열가압 부재(62)는 제2기판(51)에 열을 전달하는 열원부(621)와 열원부(621)의 하부에 연결되며 관통 홀(131)을 통과하여 상기 제2기판(51)을 가압하는 가압부(625), 및 열원부(621)와 가압부(625)를 상하로 이동시키는 이송 막대(623)를 포함한다. 열원부(621)는 근적외선을 발생시키는 근적외선 발생부와 근적외선을 집중시키는 렌즈를 포함할 수 있다. 열원부(621)는 가압부(625)를 통하여 제2기판(51)에 근적외선을 전달한다.
가압부(625)는 막대로 이루어지며, 근적외선을 통과시키는 광투과성 소재로 이루어질 수 있다. 또한 가압부(625)는 근적외선에 의하여 가열되는 금속 막대로 이루어질 수도 있다.
가압부(625)는 원형 또는 다각형의 횡단면을 갖도록 막대로 형성될 수 있으며, 가압부(625)의 직경 또는 최대 폭은 0.5mm 내지 10mm로 이루어질 수 있다.
본 제3 실시예에 따른 기판 접합 방법은 가접합 단계를 포함하며, 가접합 단계는 열가압 부재(62)로 제2기판(51)을 가압하는 가압 단계와 근적외선을 발생시켜서 제2기판(51)을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
도 9는 제4실시예에 따른 기판 가접합 장치의 열가압 부재를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 제4실시예에 따른 기판 가접합 장치는 열가압 부재(63)를 제외하고는 상기한 제1실시예에 따른 기판 가접합 장치와 동일한 구조로 이루어지는 바 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
열가압 부재(63)는 제2기판(51)에 열을 전달하는 열원부(631)와 열원부(631)의 하부에 연결되며 관통 홀(131)을 통과하여 상기 제2기판(51)을 가압하는 가압부(632), 및 열원부(631)와 가압부(632)를 상하로 이동시키는 이송 막대(633)를 포함한다. 열원부(631)는 전기에 의하여 열을 발생시키는 발열 코일(636)과 가압부(632)를 냉각시키는 냉매가 이동하는 냉매 통로(637)를 포함한다. 가압부(632)는 열원부(631) 내에 삽입되며, 발열 코일(636)과 냉매 통로(637)는 가압부(632)의 둘레를 감싸도록 설치된다.
가압부(632)는 막대로 이루어지며, 금속으로 이루어질 수 있다. 열원부(631)에서 발생된 열은 가압부(632)를 통해서 제2기판(51)으로 전달될 수 있다. 가압부(632)는 원형 또는 다각형의 횡단면을 갖도록 막대로 형성될 수 있으며, 가압부(632)의 직경 또는 최대 폭은 0.5mm 내지 10mm로 이루어질 수 있다.
본 제4 실시예에 따른 기판 접합 방법은 가접합 단계를 포함하며, 가접합 단계는 열가압 부재(63)로 제2기판(51)을 가압하는 가압 단계와 발열 코일로 열가압 부재를 가열하는 단계와 냉매를 이용하여 열가압 부재를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의하면 가열된 기판 및 가압부(632)가 신속하게 냉각되므로 열에 의하여 제1기판(52) 및 제2기판(51)에 산화막이 생기는 것을 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
101: 기판 접합 시스템 10: 기판 가접합 장치
20: 이송 장치 30: 본딩 장치
12: 제1지지대 13: 제2지지대
131: 관통 홀 14: 비전 카메라
15: 가스 분사부재 16, 61, 62, 63: 열가압 부재
161, 611, 621, 631: 열원부
162, 615, 622, 632: 가압부
163, 613, 623, 633: 이송 막대
17: 이송부재 18: 챔버
181: 홀 31: 진공 챔버
32: 가열부 33: 냉각부
34: 가열 플레이트 35: 냉각 플레이트
36: 이송부재 37: 공압 액츄이에터
38: 스테이지 39: 가압 블록
50: 기판 어셈블리 51: 제2기판
52: 제1기판 56: 가접합 포인트
612: 제1막대부 614: 제2막대부
636: 발열 코일 637: 냉매 통로
20: 이송 장치 30: 본딩 장치
12: 제1지지대 13: 제2지지대
131: 관통 홀 14: 비전 카메라
15: 가스 분사부재 16, 61, 62, 63: 열가압 부재
161, 611, 621, 631: 열원부
162, 615, 622, 632: 가압부
163, 613, 623, 633: 이송 막대
17: 이송부재 18: 챔버
181: 홀 31: 진공 챔버
32: 가열부 33: 냉각부
34: 가열 플레이트 35: 냉각 플레이트
36: 이송부재 37: 공압 액츄이에터
38: 스테이지 39: 가압 블록
50: 기판 어셈블리 51: 제2기판
52: 제1기판 56: 가접합 포인트
612: 제1막대부 614: 제2막대부
636: 발열 코일 637: 냉매 통로
Claims (28)
- 제1기판이 장착되는 제1지지대;
제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대; 및
상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되며 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재;
를 포함하며,
상기 가압부는 광투과성을 갖는 막대로 이루어지며,
상기 가압부는 레이저 빔을 편광시키는 편광막대로 이루어지는 기판 가접합 장치. - 제1항에 있어서,
상기 열원부는 레이저 발진기를 포함하는 기판 가접합 장치. - 삭제
- 제1기판이 장착되는 제1지지대;
제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대; 및
상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되며 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재;
를 포함하며,
상기 가압부는 광투과성을 갖는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 레이저 발진기를 포함하고,
상기 가압부는 투명한 비정질로 이루어진 제1막대부와 상기 제1막대부의 길이방향으로 연결되며 레이저 빔을 편광시키는 광학적 이성질체로 이루어진 제2막대부를 포함하는 기판 가접합 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 내지 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압부의 직경은 0.5mm 내지 10mm인 기판 가접합 장치. - 제1항 내지 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1기판은 웨이퍼로 이루어지고, 상기 제2기판은 인쇄회로기판으로 이루어진 기판 가접합 장치. - 제1항 내지 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1지지대와 상기 제2지지대가 삽입되는 챔버, 및
상기 챔버 내에 설치되며 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 향하여 불활성 가스를 공급하는 가스 분사부재를 더 포함하는 기판 가접합 장치. - 제1기판이 장착되는 제1지지대, 제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대, 및 상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되어 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제1기판과 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재를 포함하는 기판 가접합 장치; 및
가접합된 상기 제1기판과 상기 제2기판이 장착되는 스테이지와 가접합된 상기 제1기판과 상기 제2기판을 가압하여 접합시키는 가압 블록을 포함하는 본딩 장치;
를 포함하며,
상기 가압부는 광투과성을 갖는 막대로 이루어지며,
상기 가압부는 레이저 빔을 편광시키는 편광막대로 이루어지는 기판 접합 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 열원부는 레이저 발진기를 포함하는 기판 접합 시스템. - 삭제
- 제1기판이 장착되는 제1지지대, 제2기판이 장착되며 관통 홀이 형성된 제2지지대, 및 상기 제2기판에 열을 전달하는 열원부와 상기 열원부의 하부에 연결되어 상기 관통 홀을 통과하여 상기 제1기판과 상기 제2기판을 가압하는 가압부를 갖는 열가압 부재를 포함하는 기판 가접합 장치; 및
가접합된 상기 제1기판과 상기 제2기판이 장착되는 스테이지와 가접합된 상기 제1기판과 상기 제2기판을 가압하여 접합시키는 가압 블록을 포함하는 본딩 장치;
를 포함하며,
상기 가압부는 광투과성을 갖는 막대로 이루어지며, 상기 열원부는 레이저 발진기를 포함하고,
상기 가압부는 비정질로 이루어진 제1막대부와 상기 제1막대부의 길이방향으로 연결되며 레이저 빔을 편광시키는 광학적 이성질체로 이루어진 제2막대부를 포함하는 기판 접합 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제11항 내지 제12항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압부의 직경은 0.5mm 내지 10mm인 기판 접합 시스템. - 제11항 내지 제12항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1기판은 웨이퍼로 이루어지고, 상기 제2기판은 인쇄회로기판으로 이루어진 기판 접합 시스템. - 제11항 내지 제12항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1지지대와 상기 제2지지대가 삽입되는 챔버, 및
상기 챔버 내에 설치되며 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 향하여 불활성 가스를 공급하는 가스 분사부재를 더 포함하는 기판 접합 시스템. - 제1기판을 제1지지대에 장착하고, 제2기판을 제2지지대에 장착하는 얼라인 단계;
상기 제1지지대를 이동시켜서 제1기판과 제2기판을 접촉시키는 이송 단계;
상기 제2지지대에 형성된 관통 홀에 열가압 부재를 삽입하고, 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압 및 가열하여 가접합된 기판 어셈블리를 형성하는 가접합 단계;
기판 어셈블리를 본딩 장치 내의 스테이지 상에 위치시키는 장착 단계; 및
가압 블록으로 기판 어셈블리를 가압하여 제1기판과 제2기판을 접합하는 본딩 단계;
를 포함하는 기판 접합 방법. - 제21항에 있어서,
상기 가접합 단계는 0.5mm 내지 10mm의 직경을 갖는 가접합 포인트를 생성시키는 기판 접합 방법. - 제21항에 있어서,
상기 가접합 단계는 제1온도로 상기 제2기판을 가열하고, 상기 본딩 단계를 상기 제1온도보다 더 큰 제2온도로 상기 제2기판을 가열하는 기판 접합 방법. - 제21항에 있어서,
상기 가접합 단계는 상기 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압하는 가압 단계와 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 기판 접합 방법. - 제24항에 있어서,
상기 가접합 단계는 조사된 레이저를 편광시키는 단계를 더 포함하는 기판 접합 방법. - 제21항에 있어서,
상기 가접합 단계는 상기 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압하는 가압 단계와 근적외선을 발생시키는 단계를 포함하는 기판 접합 방법. - 제21항에 있어서,
상기 가접합 단계는 상기 열가압 부재로 상기 제2기판을 가압하는 가압 단계와 발열 코일로 상기 열가압 부재를 가열하는 단계와 냉매를 이용하여 상기 열가압 부재를 냉각하는 단계를 포함하는 기판 접합 방법. - 제21항에 있어서,
상기 가접합 단계 이전에 실시되며 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 향하여 불활성 가스를 공급하는 가스 분사 단계를 더 포함하는 기판 접합 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160032964A KR101858665B1 (ko) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160032964A KR101858665B1 (ko) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170108684A KR20170108684A (ko) | 2017-09-27 |
| KR101858665B1 true KR101858665B1 (ko) | 2018-05-17 |
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ID=60036216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020160032964A KR101858665B1 (ko) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | 기판 가접합 장치, 이를 이용한 기판 접합 시스템 및 기판 접합 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR101858665B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000059098A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Nec Corp | 部品実装装置 |
| JP2004207436A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Ayumi Kogyo Kk | ウエハのプリアライメント方法とその装置ならびにウエハの貼り合わせ方法とその装置 |
| JP2009289959A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Elpida Memory Inc | ボンディング装置およびボンディング方法 |
-
2016
- 2016-03-18 KR KR1020160032964A patent/KR101858665B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000059098A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Nec Corp | 部品実装装置 |
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| JP2009289959A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Elpida Memory Inc | ボンディング装置およびボンディング方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170108684A (ko) | 2017-09-27 |
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