KR102111112B1

KR102111112B1 - 진공 필름 라미네이션 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102111112B1
Application number: KR1020180005324A
Authority: KR
Inventors: 첸 치에; 랴오 충수; 우 핑린; 왕 시우원
Original assignee: 마븐 옵트로닉스 씨오., 엘티디.
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2020-05-15
Also published as: KR20180084657A; TW201827234A; JP6833737B2; TWI650238B; JP2018158569A

Abstract

진공 챔버 모듈, 필름-가압 모듈, 기판 서스셉터 모듈 및 열-판 가열 모듈을 포함하는 필름 라미네이션을 위한 진공 시스템이 개시되며, 필름-가압 모듈은 필름-가압 플래튼 및 기판 서스셉터 모듈을 포함하고, 기판 서스셉터 모듈은 스프링 장착 기구에 의해 지지되는 기판 서스셉터를 포함한다. 필름 라미네이션 공정 동안, 필름-가압 플래튼은 기판 상에 라미네이팅 필름을 부착하기 위해 하방으로 이동하고, 기판 서스셉터는 하방으로 이동하기 위하여 작동되며, 최종적으로 열-판 가열 모듈 상에 놓이게 된다. 따라서, 라미네이팅 필름 및 기판 사이에 배치된 점착성 글루는 열적으로 경화될 수 있다. 필름 라미네이션 공정이 완료된 후에, 필름-가압 플래튼은 상방으로 작동하여, 기판 서스셉터 또한 스프링 장착 기구에 의해 가해지는 복원력에 의해 초기 위치로 상방 이동되도록 작동한다. 이러한 방식으로, 라미네이팅 필름은 기포와 같은 라미네이션 결함을 회피하여 적절하게 기판에 결합될 수 있고, 점착 강도를 향상시킬 수 있다.

Description

진공 필름 라미네이션 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR VACUUM FILM LAMINATION}

본 발명은 필름 라미네이션(lamination)을 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 진공 환경에서 기판 상에 필름을 라미네이팅(laminating)하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

전자 산업 분야에 있어서, 다양한 종류의 플랙시블(flexible) 필름 또는 강성 필름을 반도체 부품, 전자 부품(예를 들어, 직접 회로(IC) 저항기, IC 캐패시터, 또는 다른 IC 수동 부품 등) 또는 액정 디스플레이 패널에 적층시키는 것이 요구되며, 적절한 필름을 전술한 전자 소자에 적층시켜 특정 기능을 달성할 수 있다. 예를 들어, 보호 필름은 전자 장치의 내수성을 개선시키기 위하여 전자 장치에 적층된다.

구체적으로, 광학적으로 투명한 필름, 반투명한 필름 또는 색 변환 필름과 같이 원하는 광학적 특성을 갖는 광학필름은 수지(resin) 재료를 사용하여 플랙시블(flexible) 필름 또는 강성 필름으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 필름은 컬러 필터링(color filtering), 색 변환, 휘도 강화 또는 더욱 균일한 광 확산도와 같이 요구되는 광학적 특성을 얻기 위해 염료, 광산란 입자, 포토-루미네선트(photo-luminescent) 물질 등을 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 필름은 컬러 필터(color filter) 필름, 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름, 휘도 향상 필름 또는 확산 필름을 포함할 수 있다. 광학 필름은 종종 독립형으로 제조된 다음 광 전자 장치의 광학적 특성을 달성하거나 향상시키기 위해 다양한 광 전자 장치 상에 적층된다.

특히, 양자점(quantum dots) 또는 형광체(phosphor)와 같은 포토-루미네선트(photo-luminescent) 물질은 수지(resin) 재료 내에 분산되어 특정 색 변환 기능을 갖는 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 형성할 수 있다. 이러한 종류의 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름은 발광 다이오드(LED) 광원과 함께 사용되거나 차세대 디스플레이에 사용될 수 있다. 대안적으로, 색 변환을 위한 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 청색 LED 반도체 다이(die)에 직접 적층하여 칩 스케일 패키징(chip-scale-packaging) 백색 LED를 형성할 수 있으며, 요구되는 광전자 특성 또는 성능을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 광전자 장치를 제조하기 위한 효과적인 라미네이션(lamination) 방법이 요구된다.

구체적으로, 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 LED 칩 상에 부착함으로써 LED 광원을 제조하는데 사용되는 루미네이션(lumination) 공정은 각각 "다이-레벨 본딩(die-level bonding)" 또는 "웨이퍼-레벨 본딩(wafer-level bonding)" 공정으로 분류될 수 있으며, 이하에서 설명하기로 한다.

"다이-레벨 본딩(die-level bonding)" 공정은 칩 크기의 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 LED 칩 상에 적층하는 제조 공정을 지칭한다. LED 칩의 크기에 대응하는 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름의 크기가 작기 때문에 고정밀 필름 라미네이션 머신(film-lamination machine)(또는 픽-앤드-플레이스 머신(pick-and-place machine))이 일반적으로 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 LED 칩에 정확하게 부착시키는데 이용된다. 따라서, 고정밀 플레이스먼트 머신(placement machine)을 사용하기 때문에 "다이-레벨 본딩(die-level bonding)" 장비의 가격이 높다. 또한, 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름과 LED 칩의 정확한 정렬 기준 및 한번에 하나의 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 하나의 LED 칩에 적층되는 것으로 인해 "다이-레벨 본딩(die-level bonding)"의 생산 수율이 낮고 생산 처리량이 느리다.

한편, "웨이퍼-레벨 본딩(wafer-level bonding)" 공정은 웨이퍼 크기의 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 복수의 LED 칩 상에 동시에 적층하는 제조공정을 지칭한다. 필름-라미네이션(film-lamination) 공정 후에 단일화 공정은 일반적으로 칩 크기의 필름으로 적층된 LED 소자를 분리하는데 사용된다. "웨이퍼-레벨 본딩(wafer-level bonding)" 공정은 LED 칩에 대한 라미네이팅 필름(laminating film)의 고정밀 정렬을 수행할 수 있고, 포토-루미네선트(photo-luminescent) 필름을 복수의 LED 칩 상에 배치하는 방식으로 적층될 수 있으므로 생산 효율이 높으며 장비 비용이 생대적으로 낮다.

이것은 "웨이퍼-레벨 본딩(wafer-level bonding)" 공정은 장비 비용 및 생산 효율면에서 보다 많은 이점을 갖는다는 것을 보여준다. 그러나 "웨이퍼-레벨 본딩(wafer-level bonding)" 공정에 관련된 라미네이팅 필름(laminating film)의 크기는 일반적으로 더 크다. 따라서 라미네이팅 필름(laminating film)의 불균일한 두께, 라미네이션 공정 동안의 칩 표면에 대한 라미네이팅 필름(laminating film)의 평행하지 않는 각도 편차, 라미네이팅 필름(laminating film) 또는 다른 인자들의 열악한 표면 특성, 일부 기포가 갇혀 점착성의 글루 안에 남아있는 것과 같은 제조 공정 중의 변동으로 인해 결합 결함이 발생하여 생산 수율이 감소한다.

또한, 통상적인 필름-라미네이션 공정은 다음과 같이 예시된다. 먼저, 라미네이팅 필름 또는 장치의 기판 표면의 접합 면 중 적어도 하나에 점착성의 글루를 배치하고, 두개의 접합 표면은 힘으로 가압함으로써 점착성의 글루를 통해 부착된다. 다음으로 점착성의 글루는 통상적으로 열 또는 자외선(UV) 조사로 경화되어 라미네이팅 필름(laminating film)과 장치는 단단히 결합된다. 그러나 점착성의 글루가 열에 노출되어 부착 공정의 시작 전에 부분적을 경화되는 경우, 라미네이팅 필름(laminating film)과 기판 표면 사이의 결합강도가 영향을 받아 박리가 일어난다.

이러한 관점에서, 업계에서 전술한 문제점을 개선하기 위하여 적절한 라미네이션 방법을 갖는 비용 효율적인 진공 시스템을 제공한다.

본 발명의 일부 실시예에 따른 하나의 목적은 라미네이팅 필름(laminating film)과 기판 사이에 포획된 기포를 제거함으로써 적층 결함을 회피하거나 감소시켜 라미네이팅 필름(laminating film)과 기판이 서로 단단히 결합 될 수 있게 하는 진공 시스템 및 필름 라미네이션(film lamination) 방법을 제공하는 것이다. 점착성의 글루는 진공 시스템 내부의 열로 열 경화 된다. 따라서 접착 품질 및 생산 수율이 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 "웨이퍼-레벨 본딩(wafer-level bonding)"을 실현할 수 있고 따라서 장비 비용이 낮고 생산성이 우수한 진공 시스템 및 필름 라미네이션(film lamination) 방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적 중 적어도 하나를 달성하기 위하여, 본 발명의 일부 실시예에 따른 필름 라미네이션(film lamination) 진공 시스템은 진공 챔버 모듈, 필름-가압 모듈, 기판 서스셉터(susceptor) 모듈 및 열-판 가열 모듈을 포함한다. 진공 챔버 모듈은 내부 체적 내의 진공압력이 적절하게 조절되고 제어될 수 있는 내부 체적을 한정하는 챔버를 포함한다. 필름-가압 모듈은 챔버를 관통하고 챔버 내부에 배치된 필름-가압 플래튼(platen)에 연결되는 슬라이딩 로드(sliding rod)를 포함한다. 기판 서스셉터(susceptor) 모듈은 스프링 장착 기구 및 스프링 장착 기구 상에 배치된 기판 서스셉터(susceptor)를 포함한다. 라미네이션(lamination) 공정의 시작 전에, 기판 서스셉터(susceptor)는, 챔버의 내부 체적에 배치되고, 챔버의 내부 체적의 바단 면에 배치된 열-판 가열 모듈 위로 초기 거리를 유지한다. 라미네이션(lamination) 공정 동안, 기판 서스셉터(susceptor)는 챔버 내부에서 하방으로 이동하기 위해 필름-가압 모듈에 의해서 작동된다(또는 열-판 가열 모듈을 향하여); 한편, 스프링 장착 기구는 기판 서스셉터(susceptor) 하방을 향하여 이동되도록 작동될 때 압축된다. 스프링 장착 기구에 의해 지지되는 기판 서스셉터(susceptor)는 하방으로 이동하여 열-판 가열 모듈 상에 놓이게 되며 기판 서스셉터(susceptor)는 열-판 가열 모듈에 의해 가열된다. 따라서, 라미네이팅 필름(laminating film)과 피 적층 기판 사이의 점착성의 글루는 완전히 경화되고 단단히 결합되어 필름 라미네이션 공정을 완료한다. 마지막으로, 필름-가압 플래튼(platen)은 상방(또는 열-판 가열 모듈과 멀어지는 방향)으로 이동하도록 작동되어 스프링 장착 기구의 압축 동안 미리 저장된 포텐셜 에너지(potential energy)가 해제되어 기판 서스셉터(susceptor)를 작동시켜 상방으로 이동시키고 열-판 가열 모듈 위로 초기 거리를 유지하는 초기 위치로 복귀한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 필름 라미네이션 방법은, 라미네이팅 필름(laminating film) 및 피 적층 기판을 챔버의 내부 체적에서 분리하여 유지하는 단계로서: 상기 라미네이팅 필름(laminating film) 및 피 적층 기판 중 적어도 하나는 점착성의 글루와 함께 배치되는 단계; 상기 챔버의 내부 체적을 진공 상태로 배기시키는 단계; 상기 라미네이팅 필름(laminating film) 또는 상기 적층될 기판을 진공의 환경에서 이동시켜, 상기 라미네이팅 필름(laminating film)이 상기 피 적층 기판에 부착되도록 하는 단계; 및 상기 라미네이팅 필름(laminating film)을 계속적으로 작동시키고 또는 피 적층 기판을 이동시켜 열-판 가열 모듈 상에 놓이도록 하여 점착성의 글루는 가열되고 열경화되는 단계를 포함한다.

이러한 방식으로, 본 발명에 따른 일부 실시예의 진공 필름-라미네이션 시스템 및 방법은 적어도 다음과 같은 이점을 제공할 수 있다. 첫째, 진공 환경을 마련하여 라미네이팅 필름(laminating film) 과 피 적층 기판 사이에 포착된 기포의 결함을 제거 또는 감소시켜 필름 적층 수율을 향상시킨다. 둘째, 점착성의 글루는 필름 부착 공정 이전에 접착 강도 및 결합 품질을 감소시키는 조기 경화를 피하기 위하여 열-판 가열 모듈로부터 초기 거리를 유지한다. 셋째, 적층 기판은 복수의 칩 등을 포함하고; 따라서 진공 시스템과 방법은 "웨이퍼-레벨 본딩(wafer-level bonding)" 공정을 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 양상 및 실시예도 고려될 수 있다. 전술한 요약 및 다음의 상세한 설명은 임의의 특정 실시예로 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 일부 실시예를 설명하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 필름 적층을 위한 진공 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 시스템을 챔버 도어가 개방되고 기판의 서스셉터(susceptor)가 챔버에서 슬라이드 아웃(slid out)된 상태에서 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 진공 챔버 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 진공 피드스로(feedthrough) 리니어(linear) 베어링의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 필름-가압 모듈의 평면도이다.
도 6a는 도 1에 도시된 필름-라미네이션(film lamination) 시스템의 일부 구성요소들을 도시한 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 부분 확대도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 1에 도시된 라미네이팅 필름(laminating film) 또는 기판 서스셉터(susceptor)를 가압하는 필름-가압 플래튼(platen)을 도시한 개략도이다.
도 8은 도 1에 도시된 진공 필름-라미네이션(film-laminstion) 시스템의 제어 모듈을 도시하는 기능 블럭도이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d, 도 9e, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 14c, 도 14d, 도 15a 및 도 15b는 도 1에 도시된 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 시스템을 사용하는 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 공정의 제조 단계를 도시하는 개략도이다.
도 16a는 대기압 하에서 수행된 필름-라미네이션(film-lamination) 공정의 테스트 결과를 도시한 것이다.
도 16b는 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 시스템을 사용하여 수행된 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 공정의 테스트 결과를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예에 따른 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 방법의 제조 단계를 나타내는 플로우 차트이다.

다음의 정의는 본 발명의 일부 실시예와 관련하여 기술된 기술적인 측면들 중 일부에 적용된다. 이들 정의는 본 명세서에서 마찬가지로 확장될 수 있다.

여기에서 사용되는, 단수 용어인 "어느(a)", "어떤(an)" 및 "그(the)"는 문맥이 명확하게 다르게 지시하지 않는한 복수의 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 층(layer)에 대한 언급은 문맥이 명확하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 층을 포함할 수 있다.

여기에서 사용되는 "세트"라는 용어는 하나 이상의 컴포넌트의 집합을 나타낸다. 따라서, 예를 들어 층의 세트는 단일층 또는 복수의 층을 포함할 수 있다. 또한, 세트의 컴포넌트는 세트의 멤버로 칭해질 수 있다. 세트의 컴포넌트는 동일하거나 다를 수 있다. 일부 예에서, 세트의 컴포넌트는 하나 이상의 공통 특징을 공유할 수 있다.

여기에서 사용되는 "인접한"이라는 용어는 부근에 있거나 접하는 것을 나타낸다. 인접한 컴포넌트는 서로 이격될 수 있거나 서로 실제로 또는 직접 접촉할 수 있다. 일부 예에서, 인접한 컴포넌트는 서로 연결될 수 있거나 서로 일체로 형성될 수 있다. 일부 실시예의 설명에서, 다른 컴포넌트 "상에(on)" 또는 "최상부에(on top of)" 제공되는 컴포넌트는 후자의 컴포넌트가 전자의 컴포넌트 상에 직접(예를 들어, 직접 물리적으로 접촉) 존재하는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 개재 컴포넌트가 전자의 컴포넌트와 후자의 컴포넌트 사이에 위치되는 경우도 포함할 수 있다. 일부 실시예의 설명에서, 다른 컴포넌트 "아래에(underneath)" 제공되는 컴포넌트는, 후자의 컴포넌트가 전자의 컴포넌트의 바로 아래(예를 들어, 직접 물리적으로 접촉)에 존재하는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 개재 컴포넌트가 전자의 컴포넌트와 후자의 컴포넌트 사이에 위치되는 경우도 포함할 수 있다.

여기에서 사용하는 "연결하다", "연결되는" 및 "연결"이라는 용어는 동작 커플링(operational coupling) 또는 링킹(linking)을 나타낸다. 연결된 컴포넌트는 서로 직접 커플링될 수 있거나, 컴포넌트의 다른 세트를 통하는 것과 같이 서로 간접적으로 커플링될 수 있다.

여기에서 사용하는, "대략", "실질적으로" 및 "실질적"이라는 용어는 상당한 정도나 범위를 나타낸다. 이벤트 또는 상황과 연계하여 사용되는 경우, 이 용어는 이벤트 또는 상황이 정확하게 발생되는 경우뿐만 아니라 여기에서 설명되는 제조 동작의 전형적인 허용 수준을 나타내는 것과 같이 이벤트 또는 상황이 밀접하게 근사로 발생하는 경우도 나타낼 수 있다. 예를 들어, 수치와 연계하여 사용되는 경우, 이 용어는, ±5% 이하, ±4% 이하, ±3% 이하, ±2% 이하, ±1% 이하, ±0.5% 이하, ±0.1% 이하, ±0.05% 이하와 같이 그 수치의 ±10% 이하의 변동 범위를 포함할 수 있다.

포토-루미네선스(photo-luminescence)에 대해 여기에서 사용되는 "효율" 또는 "양자(quantum) 효율"은 입력된 광자 수에 대한 출력된 광자 수의 비율을 나타낸다.

여기에서 사용하는 "사이즈"라는 용어는 특징적인 치수를 나타낸다. 구형인 객체(예를 들어, 입자)의 경우, 객체의 사이즈는 객체의 직경을 나타낼 수 있다. 비구형인 객체의 경우, 객체의 사이즈는 객체의 다양한 수직 치수의 평균을 나타낼 수 있다. 따라서, 예를 들어, 타원체인 객체의 사이즈는 객체의 장축 및 단축의 평균을 나타낼 수 있다. 특정 사이즈를 갖는 객체의 세트를 나타내는 경우, 그 객체는 그 사이즈 주위의 크기의 분포를 가질 수 있는 것이 고려된다. 따라서, 여기에서 사용되는 객체의 세트의 크기는 평균 사이즈 메디안(median) 사이즈 또는 피크 사이즈와 같은 사이즈의 분포의 전형적인 사이즈를 나타낼 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 시스템(10)의 개략도를 도시한 것이며, 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 시스템(10)의 내부 구조를 보다 더 잘 도시하기 위하여 도 3에 도시된 챔버(110)의 탑 플레이트(111)는 도 1 및 도 2에 도시되지 않았다. 진공 필름-라미네이션(film-lamination) 시스템(10)은 진공 챔버 모듈(100), 필름-가압 모듈(200), 기판 서스셉터(susceptor) 모듈(300) 및 열-판 가열 모듈(400)을 포함한다. 각 모듈의 기술적인 세부사항은 자세히 후술한다.

진공 챔버 모듈(100)은 필름 라미네이션(lamination)을 위하여 진공 환경을 제공하며, 챔버(100), 진공 피드스루 리니어 베어링(feedthrough linear bearing, 120) 및 진공 압력 제어 컴포넌트 어셈블리(vacuum pressure control components assembly, 130)를 포함하며, 진공 피드스루 리니어 베어링(120) 및 진공 압력 제어 컴포넌트 어셈블리(130)는 챔버(110)의 상부에 배치된다.

구체적으로, 챔버(110)는 진공 압력이 제어 가능한 내부 체적(110A)을 형성한다. 즉, 내부 체적(110A)의 압력은 진공 시스템의 진공 압력 제어 컴포넌트 어셈블리(130)에 의해 제어될 수 있다.

챔버(110)는 탑 플레이트(top plate, 111), 보텀 플레이트(bottom plate, 112), 쓰리 사이드 플레이트(three side plate, 113) 및 프론트 사이드(front side, 114)를 포함할 수 있다. 탑 플레이트(111) 및 보텀 플레이트(112)는 평행하게 배치되는 상호 대향하여 대면한다. 사이드 플레이트(113) 및 프론트 사이드(114)는 탑 플레이트(111) 및 보텀 플레이트(112) 사이에 배치되고, 탑 플레이트(111) 및 보텀 플레이트(112)는 조립되고 밀봉되게 연결된다. 탑 플레이트(111), 보텀 플레이트(112), 사이드 플레이트(113) 및 프론트 사이드(114)는 내부 체적(110A)을 공동으로 형성하고, 프론트 사이드(114)는 챔버의 내부 체적(110A)이 주변 환경으로 배출되도록 하는 개구를 갖는다. 따라서, 프론트 사이드(114)는 내부 체적(110A)이 진공 상태로 펌핑함으로써 배기될 수 있도록 밀봉된다.

따라서, 진공 챔버 모듈(110)은 도어 액츄에이터(door actuator, 115) 및 챔버 도어가 닫힐 때 프론트 사이드(114) 개구를 밀봉하기 위한 챔챔버 도어(116)를 더 포함한다. 도어 액츄에이터(115)는 사이드 플레이트(113) 상에 장착될 수 있고, 챔버 도어(116)는 프론트 사이드(114)에 배치되어 도어 액츄에이터(115)에 연결된다. 도어 액츄에이터(115, 예를 들어 공압 실린더, 유압 실린더, 모터 리드 스크류 세트 등)는 챔버 도어(116)가 닫힐 때 프론트 사이드(114)의 개구(따라서, 챔버의 내부 체적(110A))가 진공 밀봉되도록 프론트 사이드(114)에 대해 챔버 도어(116)를 움직일 수 있다(예를 들어, 회전, 스윙 또는 슬라이드 등).

다른 실시예에서, 다른 사이드 플레이트(113)는 프론트 사이드(114)를 대체하기 위한 개구부를 가질 수 있고 또는 챔버(110)의 탑 플레이트(111)는 챔버의 내부 체적(110A)이 외부 대기압 환경과 연통되거나 외부 대기압 환경으로부터 격리될 수 있도록 이동 가능하다(예를 들어, 탑 플레이트(111)가 챔버(110)를 개방 또는 밀봉하도록 상승 및 하강될 수 있음).

도 4를 참조하면, 진공 피드스루 리니어 베어링(120)은 후술할 필름-가압 모듈(200)의 슬라이딩 로드(220)를 챔버(110)의 진공 상태를 깨지 않으면서 외부에서 챔버(110)의 내부로 수직하여 슬라이딩하도록 허용할 수 있다. 진공 피드스루 리니어 베어링(120)은 챔버(110)의 탑 플레이트(111)에 장착되어 매립될 수 있으며(탑 플레이트(111)는 베어링(120)을 수용하기 위한 크기의 상대적인 관통 구멍을 갖음), 진공 피드스루 리니어 베어링(120)의 부분은 탑 플레이트(111)의 위에 배치되고 챔버(110)의 내부 체적(110A)의 외부에 위치하고, 다른 부분은 탑 플레이트(111)의 아래에 배치되고 챔버(110)의 내부 체적(110A)의 내부에 위치한다. 진공 피드스루 리니어 베어링(120)은 또한 탑 플레이트(111)의 위 또는 아래에 완전히 배치될 수 있다.

구체적으로, 진공 피드스루 리니어 베어링(120)은 엑시얼 스루 홀(axial through hole, 121) 및 진공 씰(vacuum seal, 122)을 포함하거나 형성할 수 있으며, 상기 엑시얼 스루 홀(121)은 챔버(110)의 내부 체적(110A)과 연결 가능하고 슬라이딩 로드(220)를 챔버(110)의 내부 체적(110A)으로 관통하여 통과할 수 있도록 허용한다. 진공 씰(122, 예를 들어, O-링 고무 씰, 마그네틱 샤프트 씰, 벨로우즈 등)은 엑시얼 스루 홀(121)의 내부에 배치되어 슬라이딩 로드(220)를 둘러싸며 공기가 버티컬 로드(vertical rod, 220) 와 스루 홀(121) 사이의 엑시얼 갭(axial gap)을 통하여 챔버(110)의 내부 체적(110A)으로 유입되는 것을 방지한다.

다른 실시시예에서, 진공 피드스루 리니어 베어링(120)은 슬라이딩 로드(220) 또는 필름-가압 모듈(200)이 챔버(110)의 내부에 완전히 배치된다면 생략될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 진공 시스템(10)의 진공 압력 제어 컴포넌트 어셈블리(130)는 챔버의 내부 체적(110A) 내의 압력을 제어하는데 사용될 수 있다. 진공 압력 제어 컴포넌트 어셈블리(130)는 챔버(110)의 탑 플레이트(111), 보텀 플레이트(112), 사이드 플레이트(113) 등의 위에 배치되어 챔버(110)에 부착되거나 연결될 수 있다. 진공 압력 제어 컴포넌트 어셈블리(130)는, 진공 펌프(vacuum pump, 135)에 연결된 진공 압력 센서(vacuum pressure sensor, 131)와 진공 펌프 아이솔레이션 밸브(vacuum pump isolation valve, 132) 및 밴팅 압력 소스(venting pressure source, 136)에 연결된 대기압 센서(133)와 벤팅 아이솔레이션 밸브(venting isolation valve, 134)를 각각 포함할 수 있다.

구체적으로, 진공 펌프(135)는 챔버(110)의 외부에 배치된다. 진공 펌프 아이솔레이션 밸브(132) 및 진공 압력 센서(131)는 챔버(110)의 내부 체적(110A)과 연통하도록 진공 파이프(vacuum pipe, 137)를 통해 직렬로 연결된다. 진공 펌프(135)가 작동할 때 챔버(110)를 벤팅 압력 소스(136)으로부터 격리시키기 위해 벤팅 아이솔레이션 밸브(134)가 패쇄되는 동안 진공 펌프 아이솔레이션 밸브(132)가 개방되며, 챔버의 내부 체적(110A)의 압력은 진공 상태로 펌핑 다운(pumping down) 함으로써 진공 처리시킬 수 있다. 진공 압력 센서(131)는 챔버(110)의 진공 상태를 검출하는데 사용될 수 있다. 진공 상태가 미리 결정된 값에 도달하면, 진공 펌프 아이솔레이션 밸브(132)는 후술할 제어 모듈(500)에 의해 닫히게된다.

밴팅 압력 소스(136)는 또한 챔버의 외부에 배치된다. 밴팅 아이솔레이션 밸브(134) 및 대기압 센서(133)는 다른 진공 파이프(137)에 의해 챔버의 내부 체적(110A)에 직렬로 연결된다. 진공 펌프(135)로부터 챔버(110)의 내부 체적(110A)의 격리를 위하여 진공 펌프 아이솔레이션 밸브(132)가 닫히는 동안 밴팅 아이솔레이션 밸브(134)가 열릴때, 배출 공기는 챔버의 내부 체적(110A)에 공급되어 챔버가 대기압으로 노출된다. 대기압 센서(133)는 챔버의 내부 체적(110A)이 대기압(또는 미리 결정된 압력)에 도달했는지 여부를 검출할 수 있다. 챔버(110)가 대기압으로 노출된 후, 벤팅 아이솔레이션 밸브(134)는 제어 모듈(500)에 의해 닫혀 챔버(110)를 벤팅 압력 소스(136)로부터 격리시킬 수 있다.

다음으로, 필름-가압 모듈(200)의 일부 실시예를 도 5(탑 플레이트(111)에 장착된 필름-가압 모듈(200)을 도시함)를 참조하여 설명한다. 필름-가압 모듈(200)은 라미네이팅 필름(600)과 피 적층 기판(700)(도 6b에 도시되고 이하에서 상세히 설명됨)을 가압할 수 있고, 이들이 함께 부착된다. 필름-가압 모듈(200)의 구조는 필름-가압 플래튼(210), 슬라이딩 로드(220) 및 가압 액츄에이터(230)를 포함할 수 있다. 가압 액츄에이터(230)는 챔버의 내부 체적(110A)의 내부에서 상하로 이동하기위해 차례로 필름-가압 플래튼(210)에 연결되는 슬라이딩 로드(220)에 연결되어 작동시킬 수 있다.

구체적으로, 필름-가압 플래튼(210)은 챔버(110)의 내부 체적(110A) 내에 배치된다. 슬라이딩 로드(220)는 상부 로드(또는 상부 로드부, 221) 및 하부 로드(또는 하부 로드 부, 222)를 더 포함한다. 상부 로드(221)는 일반적으로 탑 플레이트(111) 위 및 통상 챔버(110)의 내부 체적(110A)의 외측에 위치하는 반면, 하부 로드(222)는 일반적으로 탑 플레이트(111)의 아래 및 통상 챔버(110)의 내부 체적(110A)의 내측에 위치한다. 필름-가압 플래튼(210)은 하부 로드(222) 상에 배치되어 연결된다. 슬라이딩 로드(220)의 중간 부분은 진공 피드스루 리니어 베어링(120)의 내부에 배치되어 탑 플레이트(111)를 관통하여 수직방향으로 슬라이딩됨을 알 수 있다.

가압 액츄에이터(230)는 탑 플레이트(111) 위에 배치될 수 있으며, 슬라이딩 로드(220)의 상부 로드(221)에 연결되어 슬라이딩 로드(220)를 수직축(Z)을 따라 움직이게한다. 필름-가압 플래튼(210)은 슬라이딩 로드(220)와 함께 챔버(110) 내부의 체적(110A) 내로 이동한다. 가압 액츄에이터(230)의 실시예는 임이의 기계 및/또는 선형 운동을 제공하는, 모터 및 리드 스크류 어셈블리, 리니어 모터 어셈블리, 공압 실린더 어셈블리, 유압 실린더 어셈블리, 모터 및 링키지 어셈블리(linkage assembly) 등과 같은 전기 조립체를 포함하며, 이는 수직 방향을 따라 적어도 1차 유도의 운동을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 필름-가압 플래튼(210)은 어퍼 플래튼(upper platen, 211) 및 로어 플래튼(lower platen, 212)을 포함할 수 있다. 어퍼 플래튼(211)은 슬라이딩 로드(220)의 하부 로드(222)에 연결되고, 로어 플래튼(212)은 어퍼 플래튼(211)의 하부에 배치된다. 어퍼 플래튼(211)은 쉽게 구부러지고 변형되지 않도록 충분히 강성이 있는 재료(예를 들어, 스테인리스 강)로 제조되는 것이 바람직하고, 로어 플래튼(212)은 완충층으로서 보다 부드러운 재료(예를 들어, 수지, 고무, 폴리머 등)로 만들어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 필름-가압 플래튼(210)은 라미네이팅 필름(600)을 피 적층 기판에 대해 가압할 때, 어퍼 플래튼(211)은 변형되지 않고 슬라이딩 로드(220)로부터 가해지는 힘을 견딜 수 있고, 완충층으로써 작용하는 로어 플래튼(212)은 라미네이팅 필름(600)과 피 적측 기판(700) 상에 균일하게 힘을 분산시킬 수 있으며, 라미네이팅 필름(600) 및/또는 피 적층 기판(700)을 손상시키지 않고, 가압 조작시 국부적인 힘의 집중을 회피하여, 라미네이팅 필름은 기판(700)에 고르게 부착된다.

다음으로, 기판 서스셉터 모듈(300)의 일부 실시예가 설명될 것이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 기판 서스셉터 모듈(300)은 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)을 지지할 수 있으며, 상기 적층 필름(600)과 피 적층 기판(700)은 서로 상대 위치에서 교환될 수 있고 챔버(100)의 내부 체적(110A)에 배치된다. 기판 서스셉터 모듈(300)은 기판 서스셉터(310), 스프링 장착 기구(320) 및 슬라이딩 레일(330)을 더 포함할 수 있다. 기판 서스셉터(310)는 스프링 장착 기구(320)에 상에 배치되어 연결되는 반면, 스프링 장착 기구(320)는 슬라이딩 레일(330) 상에 배치되어 연결된다.

보다 구체적으로, 기판 서스셉터(310)는 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)을 이동 및 지지하기 위해 사용되며, 복수의 관통 홀(311)을 갖는 플레이트로써 구현될 수 있다. 스프링 장착 기구(320)는 복수의 스프링 축(321) 및 복수의 스프링(322)을 구비할 수 있고, 스프링 축(321)들은 관통 홀(311)을 통과하고 스프링(322)들은 스프링 축(321)들에 슬리브(sleeve)된다. 각각의 스프링(322)은 기판 서스셉터(310)를 지지한다. 스프링(322)은 압축 스프링 또는 인장 스프링일 수 있다. 외력이 가해지지 않을 때(필름-라미네이션 공정이 시작되지 않은 경우), 기판 서스셉터(310)는 자중에 의해 스프링(322) 사의 초기 압력 위치를 가지고, 필름-가압 플래튼(210)으로부터 수직축(Z)을 따라 제1 초기 거리(D1)를 유지하며, 이들 두개의 구성은 상호 접촉하지 않는다.

슬라이딩 레일(330)은 레일 부(331) 및 슬라이드 부(332)를 구비할 수 있다. 레일 부(331)는 챔버(110)의 내부에 배치되어 고정되고, 슬라이드 부(332)는 레일 부(331) 상에 레일 가이드를 따라 선형으로 이동 가능하게 배치된다. 스프링 장착 기구(320)의 스프링 축(321)은 슬라이드 부(332)에 배치되어 고정되어, 기판 서스셉터(310) 및 스프링 장착 기구(320)는 챔버의 내부 체적(110A)의 내측의 슬라이드 부(332)를 따라 수평하게 이동 가능하다(수직축(Z)에 대하여 수직인 수평축). 또한, 챔버 도어(116)를 구동시켜 프론트 사이드(114)가 개방될 때, 기판 서스셉터(310)는 챔버 서스셉터(310) 라미네이팅 필름(600) 및 피 적측 기판(700)을 배치하거나 챔버(110)의 외부로 적층된 기판을 꺼내기 위하여 챔버 외부로 슬라이드될 수 있다.

라미네이팅 필름(600)은 홀더 프레임(holder frame, 800) 상에 배치되고, 이후 간접적으로 홀더 프레임(800)을 통해 기판 서스셉터(310) 상에 배치될 수 있다. 기판 서스셉터(310)는 피 적층 기판(700)을 수용하기 위한 함몰 포켓(312)을 구비할 수 있으며, 라이네이팅 필름(600)은 제2 초기 거리(D2) 만큼 피 적층 기판(700)으로부터 분리된다. 홀더 프레임(800)은 점착 테이프(811)(예를 들어, 다이싱 테이프(dicing tape) 또는 블루 테이프(blue tape)) 및 지지 프레임(812)을 포함한다. 점착 테이프(811)는 지지 프레임(812) 상에 배치되고, 라미네이팅 필름(600)은 지지 프레임 내부의 점착 테이프(811)에 점착될 수 있다.

기판 서스셉터 모듈(300)은 서스셉터 프레센스 센서(susceptor presence sensor, 340)(도 1에 도시됨) 및 필름 프레센스 센서(350)를 포함하는 것이 바람직하다. 서스셉터 프레센스 센서(340)는 기판 서스셉터(310)가 필름-가압 플래튼(210) 바로 아래에 위치하는지 여부를 검출하는데 사용될 수 있다. 서스셉터 프레센스 센서(340)는, 기판 서스셉터(310)의 리니어 슬라이딩 경로 상에 도는 그 주위에 배치되며, 광 차단 스위치, 근접 스위치, 리드 스위치, 반사광 트랜스시버 스위치(reflective optical transceiver switch) 등과 같은 비접촉식 광학 또는 자기 센서에 의해 구현될 수 있고, 기판 서스셉터(310)의 위치를 감지한다. 서스셉터 프레센스 센서(340)는 또한 리미트 스위치(limit switch) 등과 같은 접촉식 기계적 센서에 의해 구현될 수 있다. 필름 프레센스 센서(350)는 라미네이티 필름(600)(또는 홀더 프레임(800))이 기판 서스셉터(310) 상에 배치되고 기판 서스셉터(310) 위에 위치하는지 여부를 검출하는데 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 기판 서스셉터(310) 및 스프링 장착 기구(320)는 챔버(110)의 외부로 슬라이딩 되는 것 없이, 챔버(110)의 내부 체적(110A)의 내부에 고정될 수 있다. 따라서, 슬라이딩 레일(330) 및 서스셉터 프레센스 센서(340)는 생략될 수 있다. 또한, 필름 프레센스 센서(350) 역시 생략될 수 있다.

다음으로, 열-판 가열 모듈(400)의 일부 실시 예가 설명될 것이다. 도 2 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 열-판 가열 모듈(400)은 전기 저항성 재료 또는 내부 히터가 내장된 세라믹 또는 금속고 같은 열 전도성 재료로 재조될 수 있다. 열-판 가열 모듈(400)은 전기 가열, 적외선 가열, 유도 가열 등에 의해 고온에서 제어및 유지하는데 사용될 수 있다. 온도 센서(410)는 열-판 가열 모듈(400)의 온도를 측정하기 위해 배치된다. 열-판 가열 모듈(400)은 챔버(110)의 내부 체적(110A)의 내측에 배치되고 기판 서스셉터(310) 아래에 위치한다. 필름-가압 플래튼(210)이 기판 서스셉터(310)를 하강시키기 시작하기 전에, 열-판 가열 모듈(400) 및 기판 서스셉터(310)는 제3 초기 거리(D3)의 갭을 유지하여 이들 두 구성요소 간에 상호 접촉하지 않도록 한다.

전술한 바와 같이, 필름-가압 플래튼(210), 기판 서스셉터(310) 및 열-판 가열 모듈(400)은 모두 챔버(110)의 내부 체적(110A) 내측에 배치되고 수직축(Z)을 따라 순서대로 배열되어 있음을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 필름-가압 플래튼(210)은 기판 서스셉터 모듈(300) 보다 위에 위치하고, 열-판 가열 모듈(400)은 기판 서스셉터(310)의 아래에 위치되지만, 진공 라미네이션 공정이 시작되기 전에,이들 세개의 구성요소는 미리 결정된 제1 및 제3 초기 거리(D1 및 D3) 만큼 분리되어 있다.

진공 챔버(100)가 진공 상태로 펌핑 다운(pumping down)에 의해 진공화된 후 진공 필름-라미네이션 공정이 시작될 때, 필름-가압 플래튼(210)은 하방으로 이동 시켜 라미네이팅 필름(600)을 피 적층 기판에 대향하여 가압하도록 작동시킬 수 있으며, 이들 둘은 기판 서스셉터(310) 상에 부착된다. 그후, 기판 서스셉터(310)는 기판 서스셉터(310)가 열-판 가열 모듈(400) 상에 놓여 접촉할 때까지 더 먼거리(제3 초기 거리, D3)의 아래쪽으로 이동하도록 계속 작동될 것이다. 따라서, 라미네이팅 필름(600), 피 적층 기판(700) 뿐아니라 기판 서스셉터(310)는 열-판 가열 모듈(400)에 의해 가열되며, 라미네이팅 필름(600)이 피 적층 기판(700) 상에 부착된 후에 점착성의 글루가 경화된다. 이러한 과정을 통해, 라미네이팅 필름(600)이 완전하게 피 점착 기판(700) 상에 진공 접착되기 전에 점착성의 글루가 미리 가열되는 것이 방지되어 사전 경화되는 것이 방지된다. 이러한 라미네이션 공정은 사전 경화된 점착성의 글루가 열악한 강도를 초래할 수 있는 것이기 때문에 이점이 있다. 기판 서스셉터(310)가 열-판 가열 모듈(400) 상에 놓여 작동될 때, 스프링 장착 기구(320)의 각 스프링(322)은 기판 서스셉터(310)에 의해 압축(또는 인장)되어 스프링 포텐셜 에너지가 저장된다. 점착성의 글루가 실질적으로 완전히 열 경화되어 필름(600)과 기판(700) 사이의 양호한 결합 강도를 형성할 때, 필름-가압 플래튼(210)은 가압 액츄에이터(230)에 의해 상방으로 이동하도록 작동될 것이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 슬라이딩 로드(220)의 하부 로드(222)는 바람직하게는 구형 조인트(240)를 포함하고, 필름-가압 플래튼(210)은 2 자유도의 자유 회전을 허용하기 위해 구형 조인트(240)를 통해 하부 로드(222)에 부착된다. 따라서, 필름-가압 플래튼(210)은 필름 라미네이션 공정 동안 하부 로드(222)에 대해 수평으로 조정될 수 있고, 필름-가압 플래튼(210)은 실질적으로 기판 서스셉터(310)와 동일 평면에 있게 된다. 즉, 필름-가압 플래튼(210) 및/또는 기판 서스셉터(310)는 필름 라미네이션 공정 동안 수평으로 평행하게 정렬된다.

기판 서스셉터(310) 상의 라미네이팅 필름(600) 또는 홀더 프레임(800)이 수평으로 배치되지 않는 경우에도, 필름-가압 플래튼(210)은 수평각을 조절하여 일 측 또는 필름-가압 플래튼(210)의 국부적으로 라미네이팅 필름(600)과 접촉하여 가압 압력이 불균일하고 필름 부착이 불량해지는 문제를 피할 수 있다. 따라서, 하부 로드(222) 상에 구형 조인트(240)의 실시예에 따르면, 필름-가압 플래튼(210)은 수평각을 조절하여 라미네이팅 필름(600)과 정렬될 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 일측을 받침점으로 하여, 필름-가압 플래튼(210)의 타측은 스윙(swing)될 수 있고, 라미네이팅 필름(600)과 실질적으로 정렬된다(도 7b에 도시된 바와 같이). 따라서 필름-가압 플래튼(210)은 라미네이팅 필름(600)과 함께 완전히 접촉하여 점착 테이프(811)를 균일하게 가압하여 하방으로 이동할 수 있다.

도 8을 참조하면, 진공 필름-라미네이션 시스템(10)은 진공 챔버 모듈(100), 필름-가압 모듈(200), 기판 서스셉터 모듈(300) 및 열-판 가열 모듈(400)의 동작을 제어 및 조정하기 위한 제어 모듈(500)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 구성 요소에 대한 연결을 통해 진공 필름 라미네이션 프로세스를 조정한다.

제어 모듈(500)은 프로그래머블 제어기(programmable controller, 510), 명령 입력 장치(520), 온도 제어기(530) 및 위치 및 힘 제어기(540)와 같은 구성 요소를 포함할 수 있으며, 이들은 모두 프로그래머블 제어기(510)에 전기적으로 연결된다. 또한, 전술한 진공 압력 센서(131), 대기압 센서(133), 서스셉터 프레센스 센서(340), 필름 프레센스 센서(350), 온도 센서(410) 및 기타 센서는 모두 프로그래머블 제어기(510)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 프로그래머블 제어기(510)는 진공 챔버 모듈(100), 필름-가압 모듈(200), 기판 서스셉터 모듈(300) 및 열-판 가열 모듈(400)을 명령 입력 장치(520, 터치 스크린, 키보드 등)에 의해 다운로드된 명령 및 프로그램에 의해 제어 및 조정할 수 있다. 다양한 진공 압력 센서, 온도 센서, 위치 센서 등을 통해 프로그래머블 제어기(510)는 진공 필름-라미네이션 공정을 완료하기 위해 다양한 구성요소의 타이밍을 조정할 수 있다.

전술한 내용은 진공 필름-라미네이션 시스템(10)의 구성 요소의 일부 실시예의 설명이다. 다음 단락에서, 진공 필름-라미네이션 시스템(10)을 사용하는 진공 필름 라미네이션 공정의 일부 실시예가 설명될 것이다.

진공 필름 라미네이션 공정을 시작하기 전에, 피 적층 기판(700)은 미리 준비된다. 도 9a을 참조하면, 피 적층 기판 700의 일부 실시예는 발광 반도체 다이의 어레이(700A)이며, 테이프 기판(710) 및 상호 균일하게 이격되어 테이프 기판(710, 열 방출 점착 필름, UV 방출 점착 필름 또는 다른 유형의 점착 필름 등)에 배치되거나 적층된 복수의 플립칩 발광 반도체 다이(720)를 포함한다. 도 9b를 참조하면, 피 적층 기판(700)의 다른 실시예는 플립칩 발광 반도체 다이의 어레이(700B)이고, 플립칩 발광 반도체 다이(720) 옆에 배치된 복수의 반사 구조물(730, 예를 들면, 광학적을 투명한 수지 재료에 티타늄 다이옥시드(titanium dioxide)과 같은 광 산란 입자를 혼합한 것)들을 더 포함하며, 각기 플립칩 발광 반도체 다이(720)로부터 방사된 제1 광의 측방향 전송을 차단하고 반사시킨다. 도 9c를 참조하면, 피 적층 기판(700)의 다른 실시예는 투광성 기판(700C, 또는 웨이퍼, 유리 기판 또는 세락믹 기판)일 수도 있다. 이하, 도 9b에 도시된 바와 같이, 플립칩 발광 반도체 다이의 어레이(700B)는 피 적층 기판(700)의 예시적인 실시예로 사용될 것이다.

도 9d를 참조하면, 피 적층 기판(700)의 기판 표면(701)은 기판 표면(701) 상에 계면을 세정하고 화학 결합을 활성화시키기 위하여 플라즈마 처리된다. 이후에도, 도 9e에 도시된 바와 같이, 피 적층 기판(00)의 기판 표면(701)은 분무, 코팅, 인쇄, 분배 등에 의해 점착성의 글루(650)로 코팅된다. 점착성의 글루(650)의 재료는 실리콘, 수지, 고무 등을 포함할 수 있다. 피 적층 기판(700)의 기판 표면(701)은 플라즈마 처리된 후에, 점착성의 글루(650)는 기판의 표면(701)과의 강한 화학적 결합을 형성하여 향상된 점착 강도를 가질 수 있다.

광학 필름과 같은 라미네이팅 필름(600)은 유사하게 준비될 수 있다. 도 10을 참조하면, 라미네이팅 필름(600)은 형광체 포토-루미네선트(phosphor photo-luminescent) 필름, 양자점 루미네선트(quantum-dot photo-luminescent) 필름, 실리콘 포토-루미네선트(silicone photo-luminescent) 필름, 수지 필름 및 세라믹 포토-루미네선트(ceramic photo-luminescent) 필름과 같은 다양한 플렉시블(flexible) 또는 인플렉시블(inflexible) 필름들을 포함할 수 있다. 형광체 포토-루미네선트 필름 또는 양자점 포토-루미네선트 필름은 미국특허 제9797041호 및 미국특허 제9210763호에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있으며, 그 내용은 전체적으로 여기에 참고 문헌으로 인용된다. 포토-루미네선트 필름은 일반적으로 바인더(binder) 물질로서 실리콘으로 만들어지며, 실리콘은 부분적으로 B-스테이지(B-stage) 실리콘으로 경화되거나 C-스테이지(C-stage) 실리콘으로 완전히 경화될 수 있다.

라미네이팅 필름(600)의 필름 표면(601)은 또한 플라즈마 표면 처리되어 점착성의 글루(650)는 광학 필름에 개선된 점착력을 가질 수 있다. 그러나 라미네이팅 필름(600)(또는 피 적층 기판(700)) 및 점착성의 글루 사이의 점착력이 충분하면, 프라즈마 표면 처리는 생략될 수 있다. 또한, 점착성의 글루(650)는 라미네이팅 필름(600)의 표면(601) 상에 배치될 수 있다. 라미네이팅 필름(600)은 홀더 프레임(800)의 점착 테이프(811)에 일시적으로 점착되어, 플라즈마 표면 처리된 후, 점작체성의 글루(650)로 코팅될 수 있다. 점착 테이프(811)는 통상 그 자체로 점착성이 있다. 따라서, 점착 테이프(811) 상에 라미네이팅 필름(600)을 점착하기 위하여 점착 아교를 도포할 필요는 없다.

라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)을 적층할 준비가 완료된 후, 필름 적층 공정은 시작될 수 있다. 먼저, 도 11을 참조하면, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)은 기판 서스셉터(310) 상에 적절하게 배치된다. 피 적층 기판(700)은 기판 서스셉터(310)의 함몰 포켓(312) 내에 위치될 수 있고, 라미네이팅 필름(600)은 홀더 프레임(800)에 점착되고, 기판 서스셉터(310) 상에 배치된다. 이때, 홀더 프레임(800)의 지지 프레임(812)은 기판 서스셉터(310)와 접촉하고, 점착 테이프(811) 및 라미네이팅 필름(600)은 제2 초기 거리(D2)를 두고 피 적층 기판(700) 위에 배치된다. 함몰 슬롯(미도시)은 또한 지지 프레임(812)의 양호한 위치 설정을 위해 기판 서스셉터(310)의 표면 상에 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)을 배치하기 전에, 기판 서스셉터(310)는 챔버(110)에서 슬라이드 아웃(slide out)될 수 있다. 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)이 기판 서스셉터(310) 상에 적절하게 배치된 후에, 기판 서스셉터(310)는 챔버(110)의 내부로 슬라이드 백(slid back)된다. 서스셉터 프레센스 센서(340) 및 필름 프레센스 센서(350)는 기판 서스셉터(310)가 적절하게 필름-가압 플래튼(210)에 위치되는지 및 라미네이팅 필름(600)(또는 홀더 프레임(800))이 정확하게 기판 서스셉터(310) 상에 배치되는지 각각 검출하는데 사용될 수 있다.

도 12 및 도 6a를 참조하면, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)이 기판 서스셉터(310) 상에 배치된 후에, 챔버(110)의 내부 체적(110A)은 진공 상태로 펌프 다운(pumped down) 되며, 즉, 진공 압력 제어 컴포넌트 어셈블리(130)를 통해 내부 체적(110A)을 비울 수 있다. 진공 압력은 약 50 Torr 이하, 약 10 Torr 이하, 또는 1 Torr 이하일 수 있다. 이러한 진공 상태에서는, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700) 사이에 트랩(trapped)된 가스가 극히 적다.

또한, 챔버(110)가 비워질 때, 필름-가압 플래튼(210), 기판 서스셉터(310) 및 열-판 가열 모듈(400)은 상호 수직으로 접촉 및 분리되지 않는다. 즉, 제3 초기 거리(D3)는 기판 서스셉터(310) 및 열-판 가열 모듈(400) 사이에서 유지된다. 이때, 열-판 가열 모듈(400)은 이미 더 높은 온도(예를 들어 섭씨 약 150 도)까지 가열되어 있고, 열-판 가열 모듈(400) 위의 제3 초기 거리(D3)는 유지되기 때문에, 기판 서스셉터(310) 상의 점착성의 글루(650)는 경화 온도까지 가열되지 않을 것이다. 따라서, 점착성의 글루(650)는 기판(700)에 필름(600)의 부착을 완료하기 전에 경화되지 않을 것이다.

도 13a 내지 도 13b를 참조하면(간략화를 위해 점착성의 글루(650)는 생략됨), 챔버(110)의 내부 체적(110A)을 진공 상태가 된 후, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)은 함께 부착된다. 구체적으로, 슬라이딩 로드(220)는 가압 액츄에이터(230)에 의해 작동되어 필름-가압 플래튼(210)을 하방으로 이동시키고, 필름-가압 플래튼(210)은 점착 테이프(811) 및 라미네이팅 필름(600)을 가압하여 점착 테이프(811)는 하방으로 변형된다. 다음으로, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)은 그 사이에 개재하는 점착성의 글루(650)와 함께 부착된다. 필름-가압 플래튼(210)은 기판 서스셉터(310)가 열-판 가열 모듈(400) 상에 배치되어 정지될 때까지 하방으로 계속적으로 이동한다. 한편, 기판 서스셉터(310)의 아래에 배치된 스프링 장착 기구(320)의 스프링(322)은 스프링 포텐셜 에너지가 저장되도록 압출될 것이다.

기판 서스셉터(310)가 열-판 가열 모듈(400)에 대해 정지된 후, 기판 서스셉터(310)는 필름-가압 플래튼(210) 및 열-판 가열 모듈(400) 사이에 끼워진다. 열-판 가열 모듈(400)의 열은 기판 서스셉터(31)로 전도되고, 점착성의 글루(650)는 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판 사이에서 열적으로 경화된다.

도면의 간략화를 위하여, 점착성의 글루(650)는 도 14a 및 도 14a 이후의 도면에서 생략되었다. 도 14a를 참조하면, 점착성의 글루(650)가 소정의 경화 시간이 경과 후에 어느 정도로 경화되어 필름(600)과 기판(700) 사이에 실질적인 결합 강도를 형성한 후에 슬라이딩 로드(220)는 필름-가압 플래튼(210)과 함께 상방으로 이동하도록 작동되어 라미네이팅 필름(600), 점착 테이프(811) 및 기판 서스셉터(310) 상의 가압력을 해제한다. 도 14b를 참조하면, 이전의 가압 작용 동안 스프링 장착 기구(320)에 저장된 스프링 포텐셜 에너지가 해제되고, 기판의 서스셉터(310)는 스프링 장착된 기구(320)에 의해 상방으로 이동하여 초기 위치로 복귀한다. 따라서, 기판 서스셉터(310)(라미네이팅 필름(600) 및 그 위의 피 적층 기판(700)과 함께)는 열-판 가열 모듈(400)로부터 제3 초기 거리(D3)만큼 이격되어 점착성의 글루(650)가 계속적으로 열 경화 되는 것을 방지한다.

이전의 가압 동작 중에 스프링 장착 기구(320)로부터 스프링 포텐셜 에너지가 방출되면, 필름-가압 플래튼(210)은 상향으로 이동하고 기판 서스셉터(310)는 작동되어 초기 위치로 복귀된다. 이 때, 진공 필름 라미네이션 공정이 완료된다. 도 14c에 도시된 바와 같이(점착성의 글루(650)는 생략됨), 바람직하게는, 점착 테이프(811)는 그 자체의 탄성 인장력에 의해 변형되지 않는 상태로 복귀되고, 피 적층 기판(700)과 함께 라미네이팅 필름(600)은 또한 기판 서스셉터(310)로 부터 상승되어 점착 테이프(811)를 따라 이동한다. 즉, 피 적층 기판(700)은 기판 서스셉터(310)으로 부터 분리되어 더이상 함몰 포켓(312)에 배치되지 않는다. 그 후, 필름-가압 플래튼(210)은 기판 서스셉터(310)로 부터 제1 초기 거리(D1)를 유지하기 위해 계속해서 상승하고 돌아오는 이동을 한다.

라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)이 상승하여 열-판 가열 모듈(400)로부터 분리된 후, 챔버의 내부 체적(110A)은 밴팅 압력 소스(136) 등에 의해 대기압(예를 들어, 약 760Torr)으로 배기된다. 그 후, 챔버 도어(116)가 열리고, 기판 서스셉터(310)는 챔버(110)의 외부로 슬라이드되어 홀더 프레임(800)은 기판 서스셉터(310)로 부터 제거될 수 있게 된다. 즉, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)은 홀더 프레임(800)과 함께 챔버(110)의 외부로 제거된다.

라미네이팅 필름(600)과 피 적층 기판(700) 사이에 있는 점착성의 글루(650)가 완전히 경화되어 있지 않는 경우, 바람직하게는, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)은 제거되고, 별도의 가열 장치(예를 들어, 오븐)를 배치하고, 점착성의 글루(650)는 계속하여 열적으로 경화되며, 라미네이팅 필름(600) 및 피 점착 기판(700) 사이의 점착력은 더 강화될 수 있다. 바람직하게는, 가열 장치는 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)을 배치(batch) 방식으로 열적 경화 시킬 수 있고, 경화 공정은 더욱 비용 효율적이다.

그러나 점착성의 글루(650)는 열-판 가열 모듈(400)을 진공 필름-라미네이션 시스템(10)의 내부에서 사용함으로써 실질적으로 완전히 경화될 수 있고, 여분의 후처리는 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)이 진공 필름-라미네이션 시스템(10)로부터 분리된 이후에 요구되지 않는다.

도 15a를 참조하며, 형광체 필름이 적층된 발광 반도체 다이의 어레이(720)는 다이싱(dicing)에 의해 개별화되어 복수의 형광체-컨버티드(phosphor-converted) 발광 다이오드 장치를 형성할 수 있다. 대안적으로, 도 15b를 참조하면, 형광체 필름과 함께 적층된 발광 반도체 다이의 어레이(720)는 먼저 테이프 기판(710)로부터 방출된 다음 다이싱에 의해 단일화될 수 있다.

따라서, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700) 사이의 웨이퍼-레벨 본딩 공정은 진공 라미네이션 시스템(10)을 사용하여 진공 상태에서 수행되어 다른 적층 방법을 사용하여 일반적으로 발견되는 기포 결함을 감소시킬 수 있다. 투명한 실리콘 필름 및 유리 기판을 사용하여 시험한 결과, 진공 상태에서 유리 기판 상에 실리콘 필름의 적층하는 것은 그 사이에 포획된 기포를 효과적으로 감소시킬 수 있음을 보여준다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 필름 및 기판이 대기압 환경에서 적층되었을때, 기포는 투명한 실리콘 필름 및 유리 기판 사이에 필연적으로 갇히게 된다. 반면에, 도 16b은 본 발명의 일부 실시예에 따른 진공 필름-라미네이션 시스템(10)을 사용하여 적층한 결과를 보여준다. 필름과 기판 사이에는 관찰 가능한 기포가 없다. 게다가 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)의 플라즈마 표면 처리는 표면의 세정 및 표면의 화학적 결합 활성화에 사용될 수 있으며, 이에 의하여 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)의 접함 강도를 유효하게 높이고, 접합 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 게다가, 부착 전에, 기판 서스셉터(310) 및 열-판 가열 모듈(400)은 제3 초기 거리(D3)로 분리되므로, 점착성의 글루(650)는 부착 공전 전에 사전 경화되지 않을 것이다. 또한, 진공 필름-라미네이션 시스템(10)은 플립 칩 발광 반도체 다이(720)와 같은 복수의 구성요소 상에 동시에 배치 방식으로 필름 적층을 수행하여 웨이퍼 레벨 본딩 공정을 달성할 수 있다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 진공 필름-라미네이션 방법(20)을 이하에서 설명한다. 진공 필름-라미네이션 방법(20)은 전술한 진공 필름-라미네이션 시스템(10)을 사용하여 구현될 수 있다. 따라서, 진공 필름-라미네이션 방법(20)은 진공 필름-라미네이션 시스템(10)을 이용하는 방법으로 간주될 수 있다. 그러므로, 진공 필름-라미네이션 방법(20)의 기술적인 세부 사항은 간결성을 위해 진공 필름-라미네이션 시스템(10)의 기술적 내용을 언급할 수 있다.

첫째, 도 11에 도시된 바와 같이, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)이 제공된다(단계 S201). 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)의 적어도 하나에 접착성의 글루(650)를 설치하고, 필름(600) 및/또는 피 적측 기판(700)은 플라즈마 처리될 수 있다(단계 S202).

다음으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 라미네이팅 필름(600) 및 피 적층 기판(700)은 내부 체적(110A)의 내에서 분리된 채로 유지되고(단계 S203), 내부 체적(110A)은 진공 상태로 배기된다(S205)

그 후, 도 13a 및 13b에 도시된 바와 같이, 라미네이팅 필름(600)은 진공 상태로 가압하여 피 적층 기판(700) 상에 점착성의 글루(650)를 사이에 끼어 넣어 접착된다(단계 S207). 필름(600) 및 기판(700)은 하방으로 이동하여 열-판 가열 모듈(400)에 얹혀 정지될 때까지 가압된다(단계 S209). 이러한 방식으로, 점착성의 글루(650)는 열-판 가열 모듈(400)에 의해 열적으로 경화된다.

다음으로, 도 14a 내지 14d에 도시된 바와 같이, 점착성의 글루(650)가 어느정도 경화된 후, 라미네이트 필름(600) 및 기판(700)은 상방으로 이동할 수 있고, 열-판 가열 모듈(400)로부터 멀리 유지되어 접합제 경화 공정을 종료할 수 있다(단계 S211). 그 후, 적층된 필름(600) 및 기판(700)은 내추 체적(110A)으로부터 제거하고, 점착성의 글루(650)는 다른 가열 장치에서 완전하게 경화시킬 수 있다(단계 S213).

요약하면, 본 발명의 일부 실시예의 진공 필름-라미네이션 시스템 및 방법은 라미네이팅 필름 및 피 적층 기판 사이의 기포 결합의 문제점을 해결할 수 있고, 점착성의 글루가 필름 접착 공정 전에 사전 경화되는 것을 피하여 라미네이팅 필름 및 피 적층 기판 사이의 점착 강도를 향상시킬 수 있다. 이 방법은 제조 수율이 좋고 웨이퍼-레벨 본딩이므로 장비 비용이 낮고 및/또는 생산효율이 향상된다.

본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 기술 분야의 당업자는 본 발명의 진정한 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어 질 수 있고 균등물로 대체될 수 있음을 이해해야한다. 또한, 많은 수정이 본 발명의 객체, 사상 및 범위에 특정 상황, 재료, 물질의 조성, 방법 또는 프로세스를 적응시키도록 이루어질 수 있다. 이러한 모든 수정은 여기에 첨부된 청구항의 범위 내에 드는 것으로 의도되었다. 특히, 여기에 개시된 방법이 특정 순서로 수행되는 특정 동작을 참조하여 설명되었지만, 이러한 동작은 본 발명의 교시를 벗어나지 않고도 동등한 방법을 형성하기 위해 조합, 하위 분할 또는 재 순서화될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 여기에서 구체적으로 특정하지 않는다면, 동작의 순서 및 그룹화는 본 발명의 제한 사항이 아니다.

10 : 진공 필름-라미네이션 시스템 100 : 진공 챔버 모듈
200 : 필름-가압 모듈 300 : 기판 서스셉터(susceptor) 모듈
400 : 열-판 가열 모듈

Claims

진공 필름-라미네이션 시스템에 있어서,
내부 체적을 한정하는 챔버 및 상기 내부 체적의 내부 압력을 제어하도록 구성된 압력 컨트롤 컴포넌트 어셈블리(pressure control components assembly)를 포함하는 진공 챔버 모듈;
상기 챔버에 연결되고 필름-가압 플래튼 및 슬라이딩 로드를 포함하며, 상기 슬라이딩 로드는 상부 로드부 및 하부 로드부를 포함하고, 상기 필름-가압 플래튼은 상기 슬라이딩 로드의 상기 하부 로드부에 연결되며, 상기 필름-가압 플래튼은 상기 슬라이딩 로드를 통해 상기 챔버의 상기 내부 체적 내부로 수직으로 이동하도록 작동하도록 구성되는 필름-가압 모듈;
상기 챔버에 배치되고 기판 서스셉터 및 스프링 장착 기구를 포함하며, 상기 기판 서스셉터는 초기 수직 위치로 상기 스프링 장착 기구 상에 배치되고 상기 필름-가압 플래튼이 하방으로 이동하기 위하여 작동되기 전에 상기 필름-가압 플래튼의 아래에서 제1 초기 거리를 유지하는 기판 서스셉터 모듈; 및
상기 체적의 상기 내부 체적 내에 배치되고 상기 기판 서스셉터가 하방으로 이동하기 위하여 작동되기 전에 상기 기판 서스셉터 아래에서 제3 초기 거리를 유지하는 열-판 가열 모듈을 포함하며,
상기 기판 서스셉터는 상기 챔버의 상기 내부 체적 내에 배치되고 상기 필름-가압 플래튼에 의해 하방으로 이동하기 위하여 작동되도록 구성되며, 상기 스프링 장착 기구는 상기 제3 초기 거리로 상기 열-판 가열 모듈 위의 상기 기판 서스셉터를 지지하고 상기 기판 서스셉터가 하방으로 이동하기 위해 작동되는 동안 스프링 포텐셜 에너지를 저장하도록 구성되고, 상기 열-판 가열 모듈은 상기 기판 서스셉터가 하방으로 이동하도록 작동되고 상기 열-판 가열 모듈과 접촉되는 동안 상기 기판 서스셉터를 지지하고 가열하도록 구성되며; 그리고
상기 필름-가압 플래튼이 상방으로 이동하기 위한 작동 시, 상기 스프링 장착 기구는 상기 기판 서스셉터를 상방으로 이동시키고 상기 스프링 포텐셜 에너지를 해제함으로써 상기 초기 수직 위치로 돌아오도록 작동시키도록 더 구성되는 진공 필름-라미네이션 시스템.
제1항에 있어서,
상기 필름-가압 모듈은 상기 슬라이딩 로드의 상기 하부 로드부 상에 배치되는 구형 조인트를 더 포함하고, 상기 필름-가압 플래튼은 상기 구형 조인트를 통하여 상기 슬라이딩 로드에 연결되는 진공 필름-라미네이션 시스템.
제1항에 있어서,
상기 진공 챔버 모듈은 진공 피드스로(feedthrough) 리니어 베어링을 더 포함하고, 상기 슬라이딩 로드의 상기 상부 로드부는 상기 챔버의 상기 내부 체적의 외부에 배치되며, 상기 진공 피드스로 리니어 베어링을 통과하는 상기 슬라이딩 로드의 상기 하부 로드부는 상기 챔버의 상기 내부 체적의 내부에 배치되는 진공 필름-라미네이션 시스템.
제1항에 있어서,
상기 필름-가압 플래튼은 완충층으로써 소프터 로어 플래튼(softer lower platen)을 포함하는 진공 필름-라미네이션 시스템.
제1항에 있어서,
상기 진공 챔버 모듈은 상기 챔버의 측면에 배치되는 챔버도어를 더 포함하고 상기 측면을 열거나 밀봉하기 위하여 작동되도록 구성되는 진공 필름-라미네이션 시스템.
제5항에 있어서,
상기 기판 서스셉터 모듈은 상기 챔버 내에 배치되는 슬라이딩 레일(sliding rail)을 더 포함하며, 상기 기판 서스셉터는 상기 슬라이딩 레일에 배치되고 상기 측면의 개구를 통하여 상기 챔버의 외측으로 상기 챔버의 내부 체적의 내부로부터 수평으로 슬라이드(slide)되도록 구성되는 진공 필름-라미네이션 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 챔버 모듈, 상기 필름-가압 모듈, 상기 기판 서스셉터 및 상기 열-판 가열 모듈의 작동을 제어하고 조정하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하는 진공 필름-라미네이션 시스템.
진공 필름-라미네이션 방법에 있어서,
챔버의 내부 체적 내에 이격된 라미네이팅 필름(laminating film) 및 피 적층 기판(to-be-laminated substrate)을 배치하는 단계로서, 상기 라미네이팅 필름 및 상기 피 적층 기판 중 적어도 하나는 점착성의 글루와 함께 배치되는 단계;
상기 챔버의 상기 내부 체적을 진공 상태로 배기(evacuating)시키는 단계;
상기 라미네이팅 필름을 작동시켜 축 방향을 따라 이동시켜 작동시킴으로써 상기 라미네이팅 필름 및 상기 피 적층 기판은 상기 진공 상태에서 상기 점착성의 글루를 통하여 접착시키는 단계; 및
부착된 상기 라미네이팅 필름 및 상기 피 적층 기판을 계속적으로 작동시켜 정지 및 열-판 가열 모듈 상에 위치하기 전에 특정 거리에 대한 방향을 따라 이동시키기 위한 단계를 포함하고, 상기 점착성의 글루는 상기 열-판 가열 모듈에 의해 열적으로 경화되는 진공 필름-라미네이션 방법.
제8항에 있어서,
상기 점착성의 글루가 상기 라미네이팅 필름 또는 상기 피 적층 기판 상에 배치되기 전에, 상기 라미네이팅 필름 또는 상기 피 적층 기판 중 적어도 하나를 플라즈마 처리하는 진공 필름-라미네이션 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 점착성의 글루가 열적으로 경화된 후, 상기 라미네이팅 필름 및 피 적층 기판을 상기 축을 따라 역방향으로 이동시켜 상기 열-판 가열 모듈로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 진공 필름-라미네이션 방법.
제10항에 있어서,
상기 라미네이팅 필름 및 피 적층 기판을 작동시켜 상기 열-판 가열 모듈로부터 분리하여 이동시킨 후, 부착된 상기 라미네이팅 필름 및 피 적층 기판을 상기 챔버로부터 제거하고 상기 점착성의 글루를 더 가열하여 상기 점착성의 글루의 열경화를 계속하기 위한 단계를 더 포함하는 진공 필름-라미네이션 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 라미네이팅 필름은 양자점 필름(quantum-dot film) 또는 형광체 포토-루미네선트 필름(phosphor photo-luminescent film)을 포함하고, 상기 피 적층 기판은 실질적으로 투명한 기판을 포함하는 진공 필름-라미네이션 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 라미네이팅 필름은 양자점 필름(quantum-dot film) 또는 형광체 포토-루미네선트 필름(phosphor photo-luminescent film)을 포함하고, 상기 피 적층 기판은 테이프 기판 및 상기 테이프 기판 상에 배치되는 플립칩 발광 반도체 다이의 어레이(array of flip-chip light-emitting semiconductor dies)를 포함하는 진공 필름-라미네이션 방법.
제13항에 있어서,
상기 플립칩 발광 반도체 다이의 어레이는 상기 플립칩 발광 반도체 다이들에 인접하게 배치되는 복수의 반사 구조들을 더 포함하는 진공 필름-라미네이션 방법.