KR102301726B1 - Bonding apparatus and bonding method - Google Patents

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Abstract

접합 필름(adhesion film)과 솔더 범프(solder bump)와 같은 접합 매개체를 이용하지 않고 기판 상에 다이 등의 접합 대상을 접합할 수 있는 본딩 장치 및 본딩 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법은 상기 접합 대상이 접합될 상기 기판 상의 접합 영역과, 상기 기판 상에 접합될 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 단계; 및 상기 접합 대상의 친수화된 접합면과 상기 기판의 친수화된 접합 영역 간의 접합력에 의해 상기 기판 상에 상기 접합 대상을 가접합하는 단계를 포함한다. 상기 친수화하는 단계는, 플라즈마 장치에 의해 상기 접합면 또는 상기 접합 영역으로 플라즈마 영역을 형성하는 동시에, 액적 분무 장치에 의해 상기 플라즈마 영역으로 액적을 분무하여 상기 접합면 또는 상기 접합 영역을 친수화한다.Disclosed are a bonding apparatus and a bonding method capable of bonding a bonding object such as a die onto a substrate without using a bonding medium such as a bonding film and a solder bump. A bonding method according to an embodiment of the present invention may include: hydrophilizing a bonding region on the substrate to which the bonding object is to be bonded and a bonding surface of the bonding object to be bonded on the substrate; and temporarily bonding the bonding object to the substrate by a bonding force between the hydrophilized bonding surface of the bonding object and the hydrophilized bonding region of the substrate. In the hydrophilizing step, a plasma region is formed on the junction surface or the junction region by a plasma device, and droplets are sprayed into the plasma region by a droplet spraying device to make the junction surface or the junction region hydrophilic. .

Description

본딩 장치 및 본딩 방법{BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD

본 발명은 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접합 필름(adhesion film)과 솔더 범프(solder bump)를 포함하는 접합 매개체를 이용하지 않고 기판에 다이 등의 접합 대상을 접합할 수 있는 본딩 장치 및 본딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bonding apparatus and a bonding method, and more particularly, capable of bonding a bonding object such as a die to a substrate without using a bonding medium including a bonding film and a solder bump. It relates to a bonding apparatus and a bonding method.

최근 반도체 소자들의 집적도 향상이 한계에 도달함에 따라 반도체 소자들을 3차원적으로 적층하는 3D 패키지 기술이 주목받고 있다. 대표적으로, 실리콘 관통 전극(TSV; Through Silicon Via)을 이용하여 3차원 집적회로를 상용화하는 기술이 연구되고 있다. 3차원 반도체는 TSV 다이들을 적층하여 접합하는 다이 본딩 공정을 통해 제조될 수 있다.Recently, as the improvement in the degree of integration of semiconductor devices has reached its limit, a 3D package technology for three-dimensionally stacking semiconductor devices is attracting attention. Typically, a technology for commercializing a three-dimensional integrated circuit using a through silicon via (TSV) is being studied. A 3D semiconductor may be manufactured through a die bonding process in which TSV dies are stacked and bonded.

도 1 내지 도 3은 종래의 다이 본딩 공정을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, TSV 다이(die)(3)를 마스터 웨이퍼(master wafer)(1) 상에 접합하기 위하여, TSV 칩(3a)의 하부 접합면에는 접합 매개체인 접합 필름(adhesion film)(3b)과 솔더 범프(solder bump)(3c)가 마련된다. 접합 필름(3b)과 솔더 범프(3c)가 마련된 TSV 다이(3)는 본딩 헤드(4)에 의해 마스터 웨이퍼(1)의 상부로 이송되어 접합 위치에 정렬된 후, 마스터 웨이퍼(1)의 상면 또는 마스터 웨이퍼(1) 상에 접합된 TSV 다이(2)의 상면에 놓여진다.1 to 3 are views showing a conventional die bonding process. Referring to FIG. 1 , in order to bond a TSV die 3 onto a master wafer 1 , an adhesion film as a bonding medium is formed on the lower bonding surface of the TSV chip 3a ( 3b) and a solder bump 3c are provided. The TSV die 3 provided with the bonding film 3b and the solder bumps 3c is transferred to the upper portion of the master wafer 1 by the bonding head 4 and aligned at the bonding position, and then the upper surface of the master wafer 1 Alternatively, it is placed on the top surface of the TSV die 2 bonded on the master wafer 1 .

TSV 다이(3)의 접합 공정은 가접합(pre bonding) 공정과, 본접합(post bonding) 공정을 포함한다. 도 2를 참조하면, 본딩 헤드(4)에 의해 TSV 다이(3)를 마스터 웨이퍼(1) 상에 가압 및 승온하는 가접합 공정을 통해, TSV 다이(3)는 마스터 웨이퍼(1) 상에 1차 접합된다. TSV 다이(3)의 가접합을 위해, 본딩 헤드(4)는 TSV 다이(3)를 마스터 웨이퍼(1) 상에 가압 및 승온하기 위한 수단을 구비한다. TSV 다이(3)가 마스터 웨이퍼(1) 상에 가접합되면, TSV 다이(3)를 고온으로 열처리하고 가압하여 접합 필름(3b)과 솔더 범프(3c)을 경화시키는 본접합 공정이 수행되고, 접합 필름(3b)과 솔더 범프(3c)를 매개로 하는 열압착에 의해 TSV 다이(3)는 마스터 웨이퍼(1) 상에 완전히 접합된다.The bonding process of the TSV die 3 includes a pre bonding process and a post bonding process. Referring to FIG. 2 , through a temporary bonding process of pressing and raising the temperature of the TSV die 3 on the master wafer 1 by the bonding head 4 , the TSV die 3 is 1 on the master wafer 1 . car is joined For temporary bonding of the TSV die 3 , the bonding head 4 is provided with means for pressing and raising the temperature of the TSV die 3 onto the master wafer 1 . When the TSV die 3 is temporarily bonded on the master wafer 1, a main bonding process of curing the bonding film 3b and the solder bump 3c by heat-treating the TSV die 3 at a high temperature and pressing is performed, The TSV die 3 is completely bonded onto the master wafer 1 by thermocompression bonding via the bonding film 3b and the solder bumps 3c.

도 3을 참조하면, TSV 다이들(2, 3, 4)은 하나씩 순차적으로 적층, 가접합 및 본접합 과정을 거침으로써, 마스터 웨이퍼(1) 상에 하나씩 접합된다. 종래의 다이 본딩 방법은 다이들을 하나씩 접합할 때마다 본딩 헤드(4)를 이용하여 다이를 가압 및 가열하고, 고온 열처리에 의해 다이를 열융착시키는 본접합 공정을 거쳐야 한다. 따라서, 마스터 웨이퍼(1)에 접합되는 다이들의 개수에 비례하여 본접합 공정에 소요되는 시간이 증가하게 된다.Referring to FIG. 3 , the TSV dies 2 , 3 , and 4 are sequentially laminated, temporarily bonded, and bonded one by one on the master wafer 1 by sequential bonding. In the conventional die bonding method, whenever the dies are joined one by one, the die is pressurized and heated using the bonding head 4, and a main bonding process of heat-sealing the die by high-temperature heat treatment must be performed. Accordingly, the time required for the main bonding process increases in proportion to the number of dies bonded to the master wafer 1 .

또한, TSV들 간의 간격인 I/O 피치(pitch)가 점차 미세화되면서, 적층된 TSV 다이들을 완전 접합시키기 위해 고온/고하중 본딩을 하면 솔더 범프가 스윕(sweep)되고 주변의 솔더 범프와 연결되어 합선을 일으키는 불량이 발생할 수 있다. 이에 따라 접합 매개체를 사용하기 어려워지고 있다. 이를 방지하기 위해 솔더 범프의 크기를 점차 작게 제작해야 하는데, 이는 물리적인 한계가 있어 완전한 대응방안이될 수 없다. 또한, 종래의 다이 본딩 방법은 마스터 웨이퍼와 TSV 칩이 박막화될수록, 고온/고하중의 본접합 공정 과정에서 TSV 칩과 마스터 웨이퍼에 크랙 등의 손상이 발생할 수 있다.In addition, as the I/O pitch, which is the interval between TSVs, is gradually refined, when high-temperature/high-load bonding is performed to completely bond the stacked TSV dies, the solder bumps are swept and connected to the surrounding solder bumps. Defects that cause short circuits may occur. Accordingly, it is becoming difficult to use a bonding medium. In order to prevent this, the size of the solder bumps should be gradually made smaller, which cannot be a complete countermeasure due to physical limitations. In addition, in the conventional die bonding method, as the master wafer and the TSV chip become thinner, damage such as cracks may occur in the TSV chip and the master wafer during the high-temperature/high-load main bonding process.

본 발명은 접합 필름(adhesion film)과 솔더 범프(solder bump)와 같은 접합 매개체를 이용하지 않고 기판 상에 다이 등의 접합 대상을 접합할 수 있는 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a bonding apparatus and a bonding method capable of bonding a bonding object such as a die on a substrate without using a bonding medium such as a bonding film and a solder bump.

또한, 본 발명은 플라즈마와 미세 액적을 동시 발생시켜 기판 및/또는 접합 대상을 효율적으로 친수화 처리하여 기판 상에 접합 대상을 접합할 수 있는 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a bonding apparatus and a bonding method capable of bonding a bonding object on a substrate by efficiently hydrophilizing a substrate and/or bonding object by simultaneously generating plasma and fine droplets.

또한, 본 발명은 기판과 접합 대상 간의 가접합 및 본접합에 소요되는 공정 시간을 단축시킬 수 있는 본딩 장치 및 본딩 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a bonding apparatus and a bonding method capable of reducing a process time required for temporary bonding and main bonding between a substrate and a bonding object.

본 발명의 일 측면에 따른 본딩 방법은 기판 상에 접합 대상을 접합하는 본딩 방법에 있어서, 상기 접합 대상이 접합될 상기 기판 상의 접합 영역과, 상기 기판 상에 접합될 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 단계; 및 상기 접합 대상의 친수화된 접합면과 상기 기판의 친수화된 접합 영역 간의 접합력에 의해 상기 기판 상에 상기 접합 대상을 가접합하는 단계를 포함한다. 상기 친수화하는 단계는, 플라즈마 장치에 의해 상기 접합면 또는 상기 접합 영역으로 플라즈마 영역을 형성하는 동시에, 액적 분무 장치에 의해 상기 플라즈마 영역으로 액적을 분무하여 상기 접합면 또는 상기 접합 영역을 친수화한다.A bonding method according to an aspect of the present invention is a bonding method for bonding a bonding object on a substrate, wherein a bonding area on the substrate to which the bonding object is to be bonded and a bonding surface of the bonding object to be bonded on the substrate are struck. hydration; and temporarily bonding the bonding object to the substrate by a bonding force between the hydrophilized bonding surface of the bonding object and the hydrophilized bonding region of the substrate. In the hydrophilizing step, a plasma region is formed on the junction surface or the junction region by a plasma device, and droplets are sprayed into the plasma region by a droplet spraying device to make the junction surface or the junction region hydrophilic. .

상기 친수화하는 단계에서, 상기 액적 분무 장치는 초음파 액적 분무기에 의해 상기 플라즈마 영역으로 미세 액적을 분무할 수 있다.In the hydrophilizing step, the droplet spraying device may spray fine droplets into the plasma region by an ultrasonic droplet sprayer.

상기 친수화하는 단계에서, 상기 액적 분무 장치는 상기 플라즈마 장치와 상기 기판 사이 또는 상기 플라즈마 장치와 상기 접합 대상 사이의 공간으로 상기 액적을 분무할 수 있다.In the hydrophilizing step, the droplet spraying device may spray the droplet into a space between the plasma device and the substrate or between the plasma device and the bonding object.

상기 친수화하는 단계에서, 상기 액적 분무 장치는 상기 기판의 접합 영역 또는 상기 접합 대상의 접합면과 나란한 방향으로 상기 액적을 분무할 수 있다.In the hydrophilizing step, the droplet spraying device may spray the droplets in a direction parallel to the bonding area of the substrate or the bonding surface of the bonding object.

상기 친수화하는 단계에서, 상기 액적 분무 장치는 순수에 초음파를 인가하여 미세 액적을 생성하고, 상기 미세 액적을 상기 플라즈마 영역으로 분무하여 상기 미세 액적으로부터 OH 라디컬을 생성하고, 상기 기판 상의 접합 영역 또는 상기 접합 대상의 접합면에 상기 기판과 상기 접합 대상의 가접합을 위한 액막을 형성할 수 있다.In the hydrophilizing step, the droplet spraying device generates micro-droplets by applying ultrasonic waves to pure water, sprays the micro-droplets into the plasma region to generate OH radicals from the micro-droplets, and a bonding area on the substrate Alternatively, a liquid film for temporary bonding between the substrate and the bonding object may be formed on the bonding surface of the bonding object.

본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법은 본딩 헤드에 의해 지지 유닛 상에 지지된 상기 접합 대상을 픽업하여 본딩 스테이지 상에 지지된 상기 기판의 상부 영역으로 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 친수화하는 단계는, 상기 플라즈마 장치에 의해, 상기 지지 유닛과 상기 본딩 스테이지 사이의 상기 접합 대상의 이송 경로 상에 상기 플라즈마 영역을 형성하는 단계; 상기 액적 분무 장치에 의해, 상기 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무하는 단계; 및 상기 미세 액적이 분무된 상기 플라즈마 영역에 상기 접합 대상을 이동시키면서 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 단계를 포함할 수 있다.The bonding method according to an embodiment of the present invention may further include the step of picking up the bonding object supported on a support unit by a bonding head and transferring it to an upper region of the substrate supported on a bonding stage. The hydrophilizing may include, by the plasma apparatus, forming the plasma region on a transport path of the bonding object between the support unit and the bonding stage; spraying fine droplets into the plasma region by the droplet spraying device; and hydrophilizing the bonding surface of the bonding object while moving the bonding object to the plasma region where the fine droplets are sprayed.

상기 친수화하는 단계는, 제1 친수화 처리부에 의해, 상기 기판 상의 접합 영역에 플라즈마 영역을 형성하는 동시에 미세 액적을 분무하여 상기 기판 상의 접합 영역을 친수화하는 단계; 및 제2 친수화 처리부에 의해, 상기 접합 대상의 접합면에 플라즈마 영역을 형성하는 동시에 미세 액적을 분무하여 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 단계를 포함할 수 있다.The hydrophilizing may include: forming a plasma region in the junction region on the substrate by a first hydrophilization processing unit and spraying fine droplets to make the junction region on the substrate hydrophilic; and forming a plasma region on the bonding surface of the bonding object by the second hydrophilization processing unit and spraying fine droplets at the same time to make the bonding surface of the bonding object hydrophilic.

상기 친수화하는 단계는, 상기 플라즈마 장치와 상기 액적 분무 장치를 포함하는 친수화 처리부에 의해 상기 기판 상의 접합 영역에 플라즈마 영역을 형성하는 동시에 미세 액적을 분무하여 상기 기판 상의 접합 영역을 친수화하는 단계; 및 상기 기판 상의 접합 영역을 친수화하기 전 또는 후에, 상기 친수화 처리부에 의해 상기 접합 대상의 접합면에 플라즈마 영역을 형성하는 동시에 미세 액적을 분무하여 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 단계를 포함할 수 있다.The hydrophilizing may include forming a plasma region in the junction region on the substrate by a hydrophilization treatment unit including the plasma device and the droplet spraying device and spraying fine droplets to make the junction region on the substrate hydrophilic. ; and forming a plasma region on the bonding surface of the bonding object by the hydrophilization processing unit before or after hydrophilizing the bonding area on the substrate and spraying fine droplets to make the bonding surface of the bonding object hydrophilic. may include

상기 친수화하는 단계는 유전 장벽 방전 방식으로 형성된 상기 플라즈마 영역에 미세 액적을 공급하여 상기 기판의 접합 영역 또는 상기 다이의 접합면에 액체 플라즈마를 발생시킬 수 있다.In the hydrophilizing step, a liquid plasma may be generated in the bonding area of the substrate or the bonding surface of the die by supplying microdroplets to the plasma area formed by the dielectric barrier discharge method.

본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법은 상기 기판과 상기 접합 대상이 가접합된 상태로 열처리하여 상기 기판 상에 상기 접합 대상을 본접합하는 단계를 더 포함할 수 있다.The bonding method according to an embodiment of the present invention may further include the step of main bonding the bonding object on the substrate by heat treatment in a state in which the substrate and the bonding object are temporarily bonded.

본 발명의 다른 측면에 따른 본딩 장치는 기판 상에 접합 대상을 접합하기 위한 본딩 장치에 있어서, 상기 접합 대상을 픽업하여 상기 기판 상의 접합 영역으로 이송하는 본딩 헤드; 및 상기 기판 상에 상기 접합 대상을 가접합하기 위해, 상기 기판 상의 접합 영역 및 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 친수화 처리부를 포함한다. 상기 친수화 처리부는, 상기 접합 대상의 접합면 또는 상기 기판 상의 접합 영역으로 플라즈마 영역을 형성하는 플라즈마 장치; 및 상기 플라즈마 영역으로 액적을 분무하는 액적 분무 장치를 포함한다.A bonding apparatus according to another aspect of the present invention provides a bonding apparatus for bonding a bonding object on a substrate, comprising: a bonding head that picks up the bonding object and transfers it to a bonding area on the substrate; and a hydrophilization processing unit configured to hydrophilize a bonding region on the substrate and a bonding surface of the bonding target in order to temporarily bond the bonding object to the substrate. The hydrophilization processing unit may include: a plasma apparatus for forming a plasma region in the bonding surface of the bonding object or in the bonding area on the substrate; and a droplet spraying device for spraying droplets into the plasma region.

상기 액적 분무 장치는 상기 플라즈마 영역으로 미세 액적을 분무하는 초음파 액적 분무기를 포함할 수 있다.The droplet spraying device may include an ultrasonic droplet sprayer for spraying fine droplets into the plasma region.

상기 액적 분무 장치는, 상기 플라즈마 장치와 상기 기판 사이 또는 상기 플라즈마 장치와 상기 접합 대상 사이의 공간으로 상기 액적을 분무하고, 상기 기판의 접합 영역 또는 상기 접합 대상의 접합면과 나란한 방향으로 상기 액적을 분무할 수 있다.The droplet spraying device sprays the droplet into a space between the plasma device and the substrate or between the plasma device and the bonding target, and sprays the droplet in a direction parallel to a bonding area of the substrate or a bonding surface of the bonding target. can be sprayed.

상기 액적 분무 장치는 순수에 초음파를 인가하여 미세 액적을 생성하고, 상기 미세 액적을 상기 플라즈마 영역으로 분무하여 상기 미세 액적으로부터 OH 라디컬을 생성하고, 상기 기판 상의 접합 영역 또는 상기 접합 대상의 접합면에 상기 기판과 상기 접합 대상의 가접합을 위한 액막을 형성할 수 있다.The droplet spraying device generates microdroplets by applying ultrasonic waves to pure water, sprays the microdroplets into the plasma area to generate OH radicals from the microdroplets, and a bonding area on the substrate or a bonding surface of the bonding target. A liquid film for temporary bonding of the substrate and the bonding object may be formed on the substrate.

상기 본딩 헤드는 상기 접합 대상을 지지하는 지지 유닛과, 상기 기판을 지지하는 본딩 스테이지 사이에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 상기 친수화 처리부는 상기 지지 유닛과 상기 본딩 스테이지 사이의 상기 접합 대상의 이송 경로 상에 설치될 수 있다.The bonding head may be provided to be movable between a support unit supporting the bonding object and a bonding stage supporting the substrate. The hydrophilization treatment unit may be installed on a transport path of the bonding target between the support unit and the bonding stage.

상기 친수화 처리부는, 상기 기판 상의 접합 영역에 플라즈마 영역을 형성하는 동시에 미세 액적을 분무하여 상기 기판 상의 접합 영역을 친수화하는 제1 친수화 처리부; 및 상기 접합 대상의 접합면에 플라즈마 영역을 형성하는 동시에 미세 액적을 분무하여 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 제2 친수화 처리부를 포함할 수 있다.The hydrophilization treatment unit may include: a first hydrophilization treatment unit for forming a plasma region in the bonding area on the substrate and at the same time spraying fine droplets to make the bonding area on the substrate hydrophilic; and a second hydrophilization treatment unit for forming a plasma region on the bonding surface of the bonding object and at the same time spraying fine droplets to make the bonding surface of the bonding object hydrophilic.

상기 친수화 처리부는 상기 기판 상의 접합 영역 및 상기 접합 대상의 접합면을 연속적으로 친수화하도록 구성될 수 있다.The hydrophilization processing unit may be configured to continuously hydrophilize the bonding region on the substrate and the bonding surface of the bonding target.

상기 플라즈마 장치는, 상기 기판 상의 접합 영역에 국부적으로 플라즈마를 공급하는 플라즈마 팁과, 상기 플라즈마 팁을 수평 방향 및 상하 방향으로 이동시키는 구동부 및 상기 플라즈마 팁을 상하 방향으로 회동시키는 회동부를 포함할 수 있다.The plasma apparatus may include a plasma tip for locally supplying plasma to the bonding region on the substrate, a driving unit for moving the plasma tip in horizontal and vertical directions, and a rotating unit for rotating the plasma tip in vertical directions. have.

상기 친수화 처리부는 유전 장벽 방전 방식으로 상기 플라즈마 영역을 형성하고 상기 플라즈마 영역에 미세 액적을 공급하여 상기 기판의 접합 영역 또는 상기 다이의 접합면에 액체 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The hydrophilization processing unit may form the plasma region using a dielectric barrier discharge method and supply microdroplets to the plasma region to generate liquid plasma in the bonding region of the substrate or the bonding surface of the die.

본 발명의 실시예에 따른 본딩 장치는 상기 기판과 상기 접합 대상이 가접합된 상태로 열처리하여 상기 기판 상에 상기 접합 대상을 본접합하는 열처리 유닛을 더 포함할 수 있다.The bonding apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a heat treatment unit configured to perform main bonding of the bonding object on the substrate by performing heat treatment in a state in which the substrate and the bonding object are temporarily bonded.

본 발명의 실시예에 의하면, 접합 필름(adhesion film)과 솔더 범프(solder bump)와 같은 접합 매개체를 이용하지 않고 기판 상에 다이 등의 접합 대상을 접합할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a bonding object such as a die can be bonded to a substrate without using a bonding medium such as an adhesion film and a solder bump.

또한, 본 발명은 플라즈마와 미세 액적을 동시 발생시켜 기판 및/또는 접합 대상을 효율적으로 친수화 처리하여 기판 상에 접합 대상을 접합할 수 있고, 기판과 접합 대상 간의 가접합 및 본접합에 소요되는 공정 시간을 단축시킬 수 있다.In addition, the present invention can simultaneously generate plasma and micro-droplets to efficiently hydrophilize the substrate and/or the bonding object to bond the bonding object on the substrate, The process time can be shortened.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains from this specification and the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3은 종래의 다이 본딩 공정을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 지지 유닛과 제1 친수화 처리부 및 본딩 스테이지의 배열을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제1 친수화 처리부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 대기압 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제1 친수화 처리부의 동작 및 작용을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 플라즈마 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 플라즈마 처리부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 기판 상에 다수의 다이가 가접합된 것을 예시한 도면이다.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 22은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 개략적인 측면도이다.
도 23은 도 22의 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 개략적인 측면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 친수화 처리부를 보여주는 도면이다.
도 26은 도 25에 도시된 제2 친수화 처리부의 동작을 보여주는 도면이다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 친수화 처리부의 측면도이다.
도 28 및 도 29는 도 27의 실시예에 따른 제2 친수화 처리부의 동작을 보여주는 도면이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 친수화 처리부의 측면도이다.
도 31은 도 30의 실시예에 따른 제2 친수화 처리부의 동작을 보여주는 도면이다.1 to 3 are views showing a conventional die bonding process.
4 is a flowchart of a die bonding method according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic side view of a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view schematically illustrating a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a plan view schematically illustrating an arrangement of a support unit, a first hydrophilization processing unit, and a bonding stage constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view schematically illustrating a first hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view schematically illustrating an atmospheric pressure plasma apparatus constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the operation and operation of the first hydrophilization processing unit constituting the die bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining an operation of a plasma apparatus constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
12 to 15 are diagrams for explaining the operation of the second plasma processing unit constituting the die bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.
16 is a diagram illustrating a case in which a plurality of dies are temporarily bonded on a substrate according to an embodiment of the present invention.
17 to 21 are conceptual views for explaining a die bonding method according to an embodiment of the present invention.
22 is a schematic side view of a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
23 is a view for explaining an operation of the die bonding apparatus according to the embodiment of FIG. 22 .
24 is a schematic side view of a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
25 is a view showing a second hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a diagram illustrating an operation of the second hydrophilization processing unit shown in FIG. 25 .
27 is a side view of a second hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
28 and 29 are diagrams illustrating an operation of the second hydrophilization processing unit according to the embodiment of FIG. 27 .
30 is a side view of a second hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a diagram illustrating an operation of a second hydrophilization processing unit according to the embodiment of FIG. 30 .

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This example is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes of elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.

본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법은 기판 상에 다이 등의 접합 대상을 접합하는 방법으로서, 기판 상의 접합 영역과, 기판 상에 접합될 접합 대상의 접합면을 친수화하는 단계와, 접합 대상의 친수화된 접합면과 기판의 친수화된 접합 영역 간의 접합력에 의해 기판 상에 접합 대상을 가접합하는 단계와, 기판 상에 접합 대상이 가접합된 상태로 열처리하여 기판 상에 접합 대상을 본접합하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 친수화 처리부는 접합 대상의 접합면 및/또는 기판 상의 접합 영역으로 플라즈마 영역을 형성하는 동시에 플라즈마 영역으로 액적을 분무하여 친수화한다.A bonding method according to an embodiment of the present invention is a method of bonding a bonding object such as a die on a substrate, comprising the steps of: hydrophilizing a bonding area on the substrate and a bonding surface of the bonding object to be bonded on the substrate; The step of temporarily bonding the bonding object on the substrate by the bonding force between the hydrophilized bonding surface and the hydrophilic bonding region of the substrate, and heat-treating the bonding object on the substrate in a state in which the bonding object is temporarily bonded on the substrate to bond the bonding object to the substrate. including the steps of In an embodiment of the present invention, the hydrophilization treatment unit forms a plasma region as a bonding region on a bonding surface of a bonding object and/or a substrate, and at the same time sprays droplets into the plasma region to make the plasma region hydrophilic.

본 발명의 실시예에 의하면, 접합 필름(adhesion film)과 솔더 범프(solder bump)와 같은 접합 매개체를 이용하지 않고 기판과 다이(예를 들어, TSV 다이), 또는 기판들 간을 접합할 수 있다. 따라서, 미세 I/O 피치의 반도체 제작시 솔더 범프의 스윕(sweep), 합선 등의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 다이들을 접합할 때마다 본접합 공정을 거치지 않고, 기판 단위로 본접합 공정을 수행할 수 있어 본딩 공정 소요 시간을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 및/또는 접합 대상의 친수화 처리시에, 플라즈마와 미세 액적을 동시에 발생시켜, 미세 액적의 표면에 친수기를 발생시켜 친수성을 증가시키고, 기판과 접합 대상 간의 가접합력을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to bond a substrate and a die (eg, a TSV die) or between substrates without using a bonding medium such as an adhesion film and a solder bump. . Therefore, it is possible to prevent defects such as sweep of solder bumps and short circuits when manufacturing a semiconductor having a fine I/O pitch. In addition, since the main bonding process can be performed on a substrate-by-substrate basis without going through the main bonding process whenever dies are bonded, the time required for the bonding process can be reduced. In addition, according to an embodiment of the present invention, in the hydrophilization treatment of the substrate and/or the object to be bonded, plasma and microdroplets are simultaneously generated to generate a hydrophilic group on the surface of the microdroplet to increase the hydrophilicity, and the substrate and the object to be bonded are increased. Temporary bonding between the two can be improved.

이하에서 기판(예를 들어, 반도체 기판 또는 유리 기판 등) 상에 다이(예를 들어, 반도체 칩 등)를 접합하는 다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치를 예로 들어 본 발명의 실시예에 따른 본딩 방법 및 본딩 장치를 설명하지만, 본 발명의 본딩 장치 및 본딩 방법은 기판(제1 기판) 상에 다이를 접합하는 것으로 제한되지 않고, 기판들(제1 기판과 제2 기판)을 접합하는 것도 포함하는 것임을 미리 밝혀둔다.Hereinafter, a die bonding method and a die bonding apparatus for bonding a die (eg, a semiconductor chip, etc.) on a substrate (eg, a semiconductor substrate or a glass substrate, etc.) according to an embodiment of the present invention and Although the bonding apparatus is described, the bonding apparatus and bonding method of the present invention are not limited to bonding a die on a substrate (first substrate), but also include bonding substrates (first substrate and second substrate). make it clear in advance

본 발명의 명세서에서 '기판 상'에 접합 대상을 접합하는 것은, 기판의 상면에 직접 접합 대상을 접합하는 것 뿐 아니라, 기판에 가접합되어 있는 접합 대상의 상면에 다른 접합 대상을 접합하거나, 또는 기판에 복수층으로 적층되어 가접합된 접합 대상들 중 가장 상층부에 적층된 접합 대상의 상면에 새로운 접합 대상을 접합하는 것을 포함한다.In the specification of the present invention, bonding an object to be bonded to 'on a substrate' includes not only bonding the object to be bonded directly to the upper surface of the substrate, but also bonding another object to the upper surface of the object to be bonded temporarily to the substrate, or and bonding a new bonding object to the upper surface of the bonding object laminated on the uppermost layer among the bonding objects laminated in a plurality of layers on the substrate and temporarily bonded.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 방법의 흐름도이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 먼저 기판과 다이(접합 대상)를 각각 플라즈마 처리하여 친수화하는 단계(S10, S20)가 수행된다. 즉, 다이가 접합될 기판 상의 접합 영역을 플라즈마 처리하여 친수화하고(S10), 기판 상의 접합 영역에 접합될 다이의 접합면을 플라즈마 처리하여 친수화한다(S20). 이때, 플라즈마와 미세 액적을 동시에 발생시켜 기판과 디이의 친수화 처리한다. 즉, 하나 또는 복수개의 플라즈마 장치에 의해 기판 및 다이에 플라즈마 영역을 형성함과 동시에, 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무하여 기판 및 다이의 친수성을 증대시킨다.4 is a flowchart of a die bonding method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , steps S10 and S20 of making the substrate and the die (to be bonded) hydrophilic by plasma treatment, respectively, are first performed. That is, the bonding area on the substrate to which the die is to be bonded is made hydrophilic by plasma treatment ( S10 ), and the bonding surface of the die to be bonded to the bonding area on the substrate is made hydrophilic by plasma treatment ( S20 ). At this time, plasma and micro-droplets are generated at the same time to hydrophilize the substrate and the die. That is, a plasma region is formed on the substrate and the die by one or a plurality of plasma apparatuses, and fine droplets are sprayed into the plasma region to increase the hydrophilicity of the substrate and the die.

본 발명의 실시예에서, 다이에 대한 친수화 처리는 본딩 헤드(bonding head)에 의해 다이를 지지 유닛으로부터 기판을 지지하는 본딩 스테이지(bonding stage) 측으로 이송하는 중에 수행될 수 있다. 지지 유닛 상에 지지된 반도체 웨이퍼 상에 제작된 다이들을 분리하는 다이싱(dicing) 공정이 완료되면, 다이들은 순차적으로 본딩 헤드에 의해 픽업되어 기판(마스터 웨이퍼)이 지지된 본딩 스테이지 측으로 이송된다. 이때, 다이가 본딩 헤드에 의해 본딩 스테이지를 향해 이동하는 중에 다이에 대한 친수화 처리를 수행하여, 대기 시간 없이 다이를 친수화할 수 있다. 다른 실시예로, 별도의 친수화 처리 챔버로 다이를 이송하여 플라즈마 및 미세 액적에 의해 친수화 처리를 할 수도 있다.In an embodiment of the present invention, the hydrophilization treatment for the die may be performed while the die is transferred from the support unit to the bonding stage supporting the substrate by a bonding head. When a dicing process for separating dies manufactured on the semiconductor wafer supported on the support unit is completed, the dies are sequentially picked up by the bonding head and transferred to the bonding stage on which the substrate (master wafer) is supported. At this time, by performing a hydrophilization treatment on the die while the die is moved toward the bonding stage by the bonding head, the die can be made hydrophilic without waiting time. In another embodiment, the die may be transferred to a separate hydrophilization chamber to perform hydrophilization treatment by plasma and micro-droplets.

기판에 대한 친수화 처리는 본딩 스테이지 상에 기판이 지지된 상태에서 수행될 수도 있고, 별도의 친수화 처리 챔버에서 친수화 처리를 한 후 기판 반송 장치에 의해 본딩 스테이지 상으로 이동될 수도 있다. 기판에 대한 플라즈마 처리와, 다이에 대한 친수화 처리는 복수개의 친수화 처리부에 의해 동시에 병렬적으로 수행될 수도 있고, 하나의 친수화 처리부에 의해 순차적으로 수행될 수도 있다.The hydrophilization treatment of the substrate may be performed while the substrate is supported on the bonding stage, or after the hydrophilization treatment is performed in a separate hydrophilization chamber, the substrate may be moved onto the bonding stage by a substrate transfer device. The plasma treatment for the substrate and the hydrophilization treatment for the die may be simultaneously performed in parallel by a plurality of hydrophilization processing units or sequentially performed by one hydrophilization processing unit.

기판 및/또는 다이에 대한 친수화 처리는 진공(저압) 또는 대기압(상압) 플라즈마 장치와, 액적 분무 장치에 의해 수행될 수 있다. 기판 및/또는 다이는 단일 플라즈마 처리에 의해 친수화될 수도 있고, 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching) 플라즈마 처리 후 표면 활성화(Surface Activation) 플라즈마 처리하는 순차적 플라즈마 처리에 의해 친수화될 수도 있다. 플라즈마 및 미세 액적에 의한 친수화 처리에 의해, 기판 상의 접합 영역 및/또는 다이의 접합면에는 얇은 액막이 형성될 수 있다.The hydrophilization treatment of the substrate and/or die may be performed by a vacuum (low pressure) or atmospheric pressure (normal pressure) plasma apparatus and a droplet atomization apparatus. The substrate and/or the die may be hydrophilized by a single plasma treatment, or may be hydrophilized by sequential plasma treatment of a reactive ion etching plasma treatment followed by a surface activation plasma treatment. A thin liquid film may be formed in the bonding area on the substrate and/or the bonding surface of the die by the hydrophilization treatment by plasma and microdroplets.

기판 및 다이에 대한 플라즈마 처리 후, 필요에 따라 친수화 처리된 기판 및/또는 다이에 추가적으로 린스 처리가 수행될 수도 있다. 즉, 웨팅 장치(도시 생략)에 의해 기판 상의 친수화된 접합 영역 및/또는 다이의 친수화된 접합면에 물을 포함하는 액체를 분무하여, 친수화 처리에 의해 기판 및/또는 다이에 생성된 액막 상에 추가로 수막을 형성하여 다이의 가접합력을 더욱 증대시킬 수 있다. 수막 형성을 위해 기판 또는 다이로 공급되는 액체는 예를 들어 순수(DIW; Deionized Water)일 수 있다. 기판과 다이의 접합 계면 물질(반도체, 금속, 유리 등), 플라즈마 처리 유형, 본접합 공정 방법 등에 따라, 플라즈마 및 미세 액적 동시 발생에 의한 친수화 처리만으로 충분한 가접합력을 얻을 수 있는 경우에 추가적인 린스 처리는 생략될 수도 있다.After plasma treatment of the substrate and die, a rinse treatment may be additionally performed on the substrate and/or die treated to be hydrophilic, if necessary. That is, by spraying a liquid containing water on the hydrophilized bonding area on the substrate and/or on the hydrophilized bonding surface of the die by a wetting device (not shown), the hydrophilicization treatment generates on the substrate and/or the die. An additional water film may be formed on the liquid film to further increase the temporary bonding force of the die. The liquid supplied to the substrate or the die for forming the water film may be, for example, deionized water (DIW). Depending on the bonding interface material between the substrate and the die (semiconductor, metal, glass, etc.), the type of plasma treatment, the main bonding process method, etc., additional rinse if sufficient temporary bonding force can be obtained only by hydrophilization treatment by simultaneous generation of plasma and microdroplets. The processing may be omitted.

기판 및 다이의 친수화 처리 후, 다이를 픽업한 본딩 헤드는 본딩 스테이지의 상부 영역으로 이동한 후, 다이의 접합면이 기판 상의 접합 영역에 접촉되도록 다이를 하강시킨다. 다이의 접합면이 기판 상의 접합 영역에 접촉되면, 다이를 가압하거나 승온하지 않더라도, 기판의 친수화된 접합 영역과 다이의 친수화된 접합면 간의 접합력(수소 결합력)에 의해 다이가 기판 상에 가접합(pre bonding)된다(S30). 필요에 따라 다이를 적정 압력(예를 들어, 1 ~ 2 bar)으로 기판 상에 가압하고 가열 처리를 할 수도 있다.After the substrate and the die are hydrophilized, the bonding head that picks up the die moves to the upper area of the bonding stage, and then lowers the die so that the bonding surface of the die is in contact with the bonding area on the substrate. When the bonding surface of the die is in contact with the bonding area on the substrate, the die is applied to the substrate by the bonding force (hydrogen bonding force) between the hydrophilized bonding area of the substrate and the hydrophilized bonding surface of the die, even without pressing or heating the die. It is bonded (pre bonding) (S30). If necessary, the die may be pressed onto the substrate with an appropriate pressure (eg, 1 to 2 bar) and heat-treated.

본딩 헤드는 다시 다이싱된 반도체 웨이퍼 측으로 복귀하여 후속으로 접합할 새로운 다이를 픽업하여 상기와 같은 과정을 반복하게 된다. 기판 상에 다이들이 가접합되면, 다이들이 가접합된 기판을 열처리(annealing)하여 기판 단위로 다이들을 동시에 본접합(post bonding)한다(S40). 본접합을 위한 열처리는 기판을 지지하고 있는 본딩 스테이지 상에서 열처리 유닛에 의해 수행될 수도 있고, 별도의 열처리 챔버에 마련된 열처리 유닛에 의해 수행될 수도 있다.The bonding head returns to the side of the diced semiconductor wafer, picks up a new die to be subsequently bonded, and repeats the above process. When the dies are temporarily bonded on the substrate, the dies are annealed to the substrate to which the dies are temporarily bonded to simultaneously post bonding the dies on a substrate-by-substrate basis (S40). The heat treatment for main bonding may be performed by a heat treatment unit on a bonding stage supporting the substrate, or may be performed by a heat treatment unit provided in a separate heat treatment chamber.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치(100)는 지지 유닛(110), 본딩 스테이지(120), 본딩 헤드(140), 제1 친수화 처리부(170), 제2 친수화 처리부(180) 및 열처리 유닛(도시 생략)를 포함한다.5 is a schematic side view of a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 6 is a plan view schematically illustrating a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 and 6 , the die bonding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a support unit 110 , a bonding stage 120 , a bonding head 140 , a first hydrophilization processing unit 170 , It includes a second hydrophilization processing unit 180 and a heat treatment unit (not shown).

지지 유닛(110)은 다이들이 다이싱된 반도체 웨이퍼(W)를 지지한다. 본딩 스테이지(120)는 기판(MW)을 지지한다. 지지 유닛(110)과 본딩 스테이지(120)는 반도체 웨이퍼(W)와 기판(MW)을 지지하기 위한 척(chuck)(예를 들어, 정전척)을 구비할 수 있다. 본딩 헤드(140)는 지지 유닛(110) 상에 지지된 다이를 픽업하여 기판(MW) 상의 접합 영역으로 이송하기 위해 제공된다.The support unit 110 supports the semiconductor wafer W on which dies are diced. The bonding stage 120 supports the substrate MW. The support unit 110 and the bonding stage 120 may include a chuck (eg, an electrostatic chuck) for supporting the semiconductor wafer W and the substrate MW. The bonding head 140 is provided to pick up the die supported on the support unit 110 and transfer it to the bonding area on the substrate MW.

본딩 헤드(140)는 이송 레일(132)을 따라 지지 유닛(110)의 상부 영역과 본딩 스테이지(120)의 상부 영역 사이를 왕복 이동할 수 있다. 이송 레일(132)은 지지부(134)들에 의해 지지된 프레임(130)에 마련될 수 있다. 이하에서, 지지 유닛(110)으로부터 본딩 스테이지(120)를 향하는 방향을 제1 방향(X)이라 하고, 반도체 웨이퍼(W) 및 기판(MW)과 나란한 평면 상에서 제1 방향(Y)과 수직인 방향을 제2 방향(Y)이라 하고, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에 모두 수직인 상하 방향을 제3 방향(Z)이라 하여 설명한다.The bonding head 140 may reciprocate between the upper area of the support unit 110 and the upper area of the bonding stage 120 along the transfer rail 132 . The transport rail 132 may be provided on the frame 130 supported by the support parts 134 . Hereinafter, a direction from the support unit 110 toward the bonding stage 120 is referred to as a first direction X, and is perpendicular to the first direction Y on a plane parallel to the semiconductor wafer W and the substrate MW. The direction is referred to as the second direction (Y), and the vertical direction perpendicular to both the first direction (X) and the second direction (Y) is referred to as the third direction (Z).

이송 레일(132)은 제1 방향(X)을 따라 배열된다. 본딩 헤드(140)는 이송 레일(132)에 이동 가능하게 결합된 캐리지(142)에 의해 제1 방향(X)으로 이동될 수 있다. 프레임(130)에는 본딩 헤드(140)의 이송을 위한 통로(136)가 형성되어 있다. 본딩 헤드(140)는 프레임(130)에 형성된 통로(136)의 양측에 마련된 한 쌍의 이송 레일(132)에 의해 지지되어 안정적으로 제1 방향(X)을 따라 이동될 수 있다.The transport rails 132 are arranged along the first direction (X). The bonding head 140 may be moved in the first direction (X) by the carriage 142 movably coupled to the transfer rail 132 . A passage 136 for transferring the bonding head 140 is formed in the frame 130 . The bonding head 140 may be supported by a pair of transfer rails 132 provided on both sides of the passage 136 formed in the frame 130 to stably move in the first direction X.

본딩 헤드(140)는 캐리지(142)에 장착된 승강 유닛(140a)에 의해 제3 방향(Z)으로 승강 구동될 수 있다. 본딩 헤드(140)는 하단부에 접지판(144)을 구비한다. 본딩 헤드(140)는 진공 석션 등의 방식으로 반도체 웨이퍼(W) 상에서 다이를 픽업할 수 있다. 본딩 헤드(140)가 다이를 픽업하면, 프레임(130)에 설치된 검사부(150)는 본딩 헤드(140)에 의해 픽업된 다이에 대하여 위치 검사를 수행한다. 다. 검사부(150)는 비젼(vision) 기반으로 다이의 위치를 검사할 수 있다.The bonding head 140 may be lifted and driven in the third direction Z by the lift unit 140a mounted on the carriage 142 . The bonding head 140 has a ground plate 144 at its lower end. The bonding head 140 may pick up a die on the semiconductor wafer W in a manner such as vacuum suction. When the bonding head 140 picks up the die, the inspection unit 150 installed in the frame 130 performs a position inspection on the die picked up by the bonding head 140 . all. The inspection unit 150 may inspect the position of the die based on a vision.

프레임(130)에 설치된 세정 유닛(160)은 본딩 헤드(140)에 의해 픽업된 다이의 하면(접합면)을 세정한다. 세정 유닛(160)은 지지 유닛(110)과 제1 친수화 처리부(170)의 사이에 설치될 수 있다. 세정 유닛(160)은 에어분사 유닛, 진공석션 유닛 및 이오나이져(ionizer)가 복합된 세정 장치일 수 있다. 공정 속도를 향상시키기 위하여, 세정 유닛(160)은 본딩 헤드(140)에 의해 픽업된 다이가 이동 중인 상태에서 세정 처리를 진행한다.The cleaning unit 160 installed in the frame 130 cleans the lower surface (joint surface) of the die picked up by the bonding head 140 . The cleaning unit 160 may be installed between the support unit 110 and the first hydrophilization treatment unit 170 . The cleaning unit 160 may be a cleaning device in which an air spray unit, a vacuum suction unit, and an ionizer are combined. In order to improve the process speed, the cleaning unit 160 performs the cleaning process while the die picked up by the bonding head 140 is moving.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 지지 유닛과 제1 친수화 처리부 및 본딩 스테이지의 배열을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제1 친수화 처리부를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 대기압 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.7 is a plan view schematically illustrating an arrangement of a support unit, a first hydrophilization processing unit, and a bonding stage constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 8 is a perspective view schematically illustrating a first hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating an atmospheric pressure plasma apparatus constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 제1 친수화 처리부(170)는 다이(D)의 접합면을 친수화 처리하기 위한 것으로, 플라즈마 장치(170a)와, 액적 분무 장치(170b)를 포함한다. 플라즈마 장치(170a)는 다이(D)의 이송 경로(DP) 상에서, 지지 유닛(110)과 본딩 스테이지(120)의 사이에 설치될 수 있다. 플라즈마 장치(170a)는 다이(D)를 플라즈마 처리하여 친수화하기 위한 것으로, 본딩 헤드(140)에 의해 이송 중인 다이(D)의 접합면을 플라즈마 처리하여 친수화할 수 있다.7 to 9 , the first hydrophilization treatment unit 170 is for hydrophilizing the bonding surface of the die D, and includes a plasma apparatus 170a and a droplet spray apparatus 170b. The plasma apparatus 170a may be installed between the support unit 110 and the bonding stage 120 on the transfer path DP of the die D. The plasma apparatus 170a is for making the die D hydrophilic by plasma treatment, and the bonding surface of the die D being transferred by the bonding head 140 may be hydrophilized by plasma treatment.

본 실시예에 의하면, 본딩 헤드(140)에 의해 다이(D)를 본딩 스테이지(120)로 이송하는 동안 플라잉 타입(flying type)으로 다이(D)의 하면(접합면)을 대기압 플라즈마 처리하여 친수화할 수 있고, 다이(D)를 친수화하기 위해 다이(D)의 이송 속도를 늦출 필요가 없어 가접합 공정 시간을 단축할 수 있다. 실시예에서, 플라즈마 장치(170a)는 대기압(상압) 플라즈마 장치로 제공될 수 있다. 또는, 플라즈마 장치(170a)는 진공 플라즈마 장치로 제공될 수도 있다.According to the present embodiment, while the die D is transferred to the bonding stage 120 by the bonding head 140 , the lower surface (bonding surface) of the die D is treated with atmospheric pressure plasma in a flying type to be polished. It can be hydrated, and there is no need to slow down the feed rate of the die D in order to make the die D hydrophilic, so that the temporary bonding process time can be shortened. In an embodiment, the plasma apparatus 170a may be provided as an atmospheric pressure (atmospheric pressure) plasma apparatus. Alternatively, the plasma apparatus 170a may be provided as a vacuum plasma apparatus.

플라즈마 장치(170a)는 상부에 친수성 라디컬을 포함하는 플라즈마 영역(P)을 형성한다. 플라즈마 영역(P)은 다이(D)의 이송 경로(DP)와 중첩되게 형성될 수 있다. 다이(D)의 접합면은 본딩 스테이지(120) 측으로 이송하는 동안 플라즈마 장치(170a)에 의해 형성되는 친수성 라디컬에 의해 친수화될 수 있다. 친수성 라디컬은 수소 또는 수산화 라디컬 등을 포함할 수 있다. 플라즈마 장치(170a)는 예를 들어, 대기압 산소/아르곤 플라즈마 장치, 대기압 수증기 플라즈마 장치, 질소 플라즈마 장치 등으로 제공될 수 있다.The plasma apparatus 170a forms a plasma region P including hydrophilic radicals thereon. The plasma region P may be formed to overlap the transfer path DP of the die D. The bonding surface of the die D may be hydrophilized by hydrophilic radicals formed by the plasma apparatus 170a while being transferred to the bonding stage 120 . Hydrophilic radicals may include hydrogen or hydroxyl radicals. The plasma apparatus 170a may be, for example, an atmospheric pressure oxygen/argon plasma apparatus, an atmospheric pressure water vapor plasma apparatus, a nitrogen plasma apparatus, or the like.

실시예에서, 플라즈마 장치(170a)는 유전율을 갖는 배관 벽면에 RF(Radio Frequency) 및/또는 LF(Low Frequency) 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 유전 장벽 방전(DBD; Dielectric Barrier Discharge) 상온 플라즈마 장치로 제공될 수 있다. 플라즈마 장치(170a)는 본체(172)와, 본체(172) 내에 공정 가스를 도입하기 위한 가스 공급부(174)와, 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성하기 위한 RF 전원 인가부(176)를 포함할 수 있다. 본체(172) 내에는 가스 공급부(174)로부터 공급된 공정 가스를 상부로 이송하기 위한 이송 통로(172a)가 형성된다. RF 전원 공급부(176b)에서 공급되는 RF 전원은 RF 전원 인가부(176)를 통해, 절연체(178)에 의해 절연된 전극(176a)으로 인가된다.In an embodiment, the plasma device 170a is a dielectric barrier discharge (DBD) room temperature plasma device that generates plasma by applying a radio frequency (RF) and/or low frequency (LF) power to a pipe wall having a dielectric constant. can be provided as The plasma apparatus 170a may include a body 172 , a gas supply unit 174 for introducing a process gas into the body 172 , and an RF power supply unit 176 for exciting the process gas to form plasma. can A transfer passage 172a for transferring the process gas supplied from the gas supply unit 174 upward is formed in the body 172 . The RF power supplied from the RF power supply unit 176b is applied to the electrode 176a insulated by the insulator 178 through the RF power application unit 176 .

본체(172)의 상부에는 RF 전원에 의해 여기된 플라즈마 가스를 플라즈마 영역(P)에 형성하기 위한 개구(172b)가 형성된다. 다이(D)의 제2 방향(Y)으로의 전체 너비에 걸쳐서 친수화 처리가 행해지도록, 개구(172b)는 다이(D)의 제2 방향(Y)으로의 너비와 같거나 그보다 큰 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 플라즈마 장치(170a)는 감지부(178a)와 제어부(178b)에 의해 작동 상태가 제어될 수 있다.An opening 172b for forming a plasma gas excited by an RF power source in the plasma region P is formed in the upper portion of the body 172 . The opening 172b has a length equal to or greater than the width of the die D in the second direction Y so that the hydrophilization treatment is performed over the entire width of the die D in the second direction Y. It can be formed to have. The operating state of the plasma apparatus 170a may be controlled by the sensing unit 178a and the control unit 178b.

액적 분무 장치(170b)는 플라즈마 장치(170a)와 인접한 위치에 설치될 수 있다. 액적 분무 장치(170b)는 플라즈마 장치(170a)에 의해 형성되는 플라즈마 영역(P)으로 미세 액적을 분무한다. 액적 분무 장치(170b)는 플라즈마 영역(P)으로 미세 액적을 분무하는 초음파 액적 분무기를 포함할 수 있다. 초음파 액적 분무기는 초음파에 의해 미세 액적을 발생시키는 초음파 액적 발생기(171a)와, 초음파 액적 발생기(171a)에 의해 발생된 미세 액적을 플라즈마 영역(P)으로 공급하는 액적 분무 노즐(171b)을 포함할 수 있다. 액적 분무 노즐(171b)은 플라즈마 장치(170a)와 다이(D) 사이의 수 mm 이내의 좁은 공간으로 미세 액적을 분무하기 위하여 좁은 직경(수 mm 미만)의 긴 노즐관 형태로 제공될 수 있다. 액적 분무 노즐(171b)은 다이(D)가 제1 방향(X)으로 이동하는 중에 간섭 없이 친수화 처리를 할 수 있도록, 제2 방향(X) 방향으로 설치될 수 있다.The droplet spraying device 170b may be installed at a position adjacent to the plasma device 170a. The droplet spraying device 170b sprays fine droplets into the plasma region P formed by the plasma device 170a. The droplet spraying device 170b may include an ultrasonic droplet sprayer that sprays fine droplets into the plasma region P. The ultrasonic droplet nebulizer includes an ultrasonic droplet generator 171a for generating microdroplets by ultrasonic waves, and a droplet spraying nozzle 171b for supplying the microdroplets generated by the ultrasonic droplet generator 171a to the plasma region P. can The droplet spray nozzle 171b may be provided in the form of a long nozzle tube having a narrow diameter (less than a few mm) to spray fine droplets into a narrow space within a few mm between the plasma apparatus 170a and the die D. The droplet spray nozzle 171b may be installed in the second direction (X) direction so that the die (D) can be hydrophilized without interference while moving in the first direction (X).

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제1 친수화 처리부의 동작 및 작용을 보여주는 도면이다. 제1 친수화 처리부(170)는 플라즈마 장치(170a)에 의해 플라즈마 장치(170a)의 노즐(플라즈마 팁) 외부로 플라즈마 영역(P)을 형성함과 동시에, 액적 분무 장치(170b)에 의해 플라즈마 영역(P)에 순수 등의 미세 액적(DR)을 분무한다. 미세 액적(DR) 표면의 물 분자(H2O)들 중 일부는 플라즈마 영역(P) 내에서 OH 라디컬(R)로 분해된다. 미세 액적(DR)으로부터 생성된 OH 라디컬(R)은 플라즈마 장치(170a)에 의해 발생되는 친수기와 함께 다이(D)의 접합면을 친수화하게 되고, 이에 따라 플라즈마 처리만 하는 경우에 비해 다이(D)의 접합면이 효율적으로 친수화될 수 있다. 또한, 초음파 분무기에 의해 순수를 미세 액적(DR)으로 만들어 분무함으로써, 분무되는 액적의 표면적을 증가시켜 보다 많은 OH 라디컬을 발생시킬 수 있고, 미세 액적(DR)이 플라즈마 영역(P)에 균일하게 분포되어 OH 라디컬의 균일도가 향상된다. 또한, 액적 분무 장치(170b)에 의해 분무된 미세 액적(DR)은 친수기에 의해 친수화된 다이(D)의 접합면에 얇은 액막을 형성하여 가접합시 접합력을 더욱 증대시키게 된다.10 is a view showing the operation and operation of the first hydrophilization processing unit constituting the die bonding apparatus according to the embodiment of the present invention. The first hydrophilization processing unit 170 forms a plasma region P outside the nozzle (plasma tip) of the plasma device 170a by the plasma device 170a, and at the same time, forms the plasma region P by the droplet spraying device 170b. (P) is sprayed with fine droplets (DR) such as pure water. Some of the water molecules (H 2 O) on the surface of the micro-droplets (DR) are decomposed into OH radicals (R) in the plasma region (P). The OH radicals R generated from the microdroplets DR make the bonding surface of the die D hydrophilic together with the hydrophilic group generated by the plasma device 170a, and thus, compared to the case of only plasma processing, the die The bonding surface of (D) can be efficiently hydrophilized. In addition, by spraying pure water into fine droplets (DR) by an ultrasonic atomizer, the surface area of the sprayed droplets can be increased to generate more OH radicals, and the fine droplets (DR) are uniform in the plasma region (P). uniformly distributed to improve the uniformity of OH radicals. In addition, the fine droplets DR sprayed by the droplet spraying device 170b form a thin liquid film on the bonding surface of the die D hydrophilized by the hydrophilic group to further increase bonding force during temporary bonding.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 플라즈마 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 7 내지 도 11을 참조하면, 감지부(178a)는 다이(D)가 플라즈마 장치(170a)의 플라즈마 처리 구간(P2) 내에 위치하는지 여부를 감지한다. 제어부(178b)는 다이(D)가 플라즈마 처리 구간(P2)에 진입하기 전의 구간(P1) 또는 플라즈마 처리 구간(P2)을 지난 구간(P3)에 위치해 있는 경우 플라즈마 장치(170a)의 작동을 중지하고, 다이(D)가 플라즈마 처리 구간(P2) 내에 위치하는 경우 플라즈마 장치(170a)의 RF 전원 공급부(176b)와 가스 공급부(174)를 작동시켜 플라즈마를 발생시킬 수 있다.11 is a view for explaining an operation of a plasma apparatus constituting a die bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 7 to 11 , the sensing unit 178a detects whether the die D is located in the plasma processing section P2 of the plasma apparatus 170a. The control unit 178b stops the operation of the plasma apparatus 170a when the die D is located in the section P1 before entering the plasma treatment section P2 or the section P3 past the plasma treatment section P2. And, when the die D is located in the plasma processing section P2, the RF power supply unit 176b and the gas supply unit 174 of the plasma apparatus 170a may be operated to generate plasma.

다이(D)가 플라즈마 처리 구간(P2)의 플라즈마 개시 위치(P21)로 진입하는 경우, 제어부(178b)에 의해 플라즈마 장치(170a)의 작동이 개시되어 다이(D)의 이송 경로 상에 플라즈마 영역(P)이 형성될 수 있다. 다이(D)가 플라즈마 처리 구간(P2)의 플라즈마 종료 위치(P22)를 지나게 되면, 플라즈마 장치(170a)의 작동이 중단된다.When the die D enters the plasma starting position P21 of the plasma processing section P2, the operation of the plasma apparatus 170a is started by the control unit 178b to form a plasma region on the transfer path of the die D. (P) may be formed. When the die D passes the plasma end position P22 of the plasma processing section P2, the operation of the plasma apparatus 170a is stopped.

다이(D)의 하면(접합면)이 플라즈마 영역(P)을 통과하도록 하기 위해, 다이(D)와 플라즈마 장치(170a) 간의 상하 간격(G)이 플라즈마 장치(170a)의 상부로 노출된 플라즈마 영역(P)의 두께(T)보다 작도록, 다이(D)의 이송 높이와 플라즈마 장치(170a)의 위치(상면 높이)가 결정될 수 있다. 플라즈마 영역(P)은 수 mm 두께로 형성될 수 있으며, 이 경우 다이(D)와 플라즈마 장치(170a) 간의 상하 간격(G)은 플라즈마 영역(P)의 두께보다 작은 수 mm 거리로 설계될 수 있다.In order for the lower surface (bonding surface) of the die D to pass through the plasma region P, the vertical gap G between the die D and the plasma apparatus 170a is exposed to the upper part of the plasma apparatus 170a. The transfer height of the die D and the position (top surface height) of the plasma apparatus 170a may be determined to be smaller than the thickness T of the region P. The plasma region P may be formed to a thickness of several mm, and in this case, the vertical distance G between the die D and the plasma apparatus 170a may be designed to be a few mm distance smaller than the thickness of the plasma region P. have.

플라즈마 개시 위치(P21)와 플라즈마 종료 위치(P22)는 플라즈마에 의해 본딩 헤드(140)에 아크 방전이 일어나지 않으며, 다이(D)의 접합면이 전체적으로 친수화될 수 있도록 설정될 수 있다. 플라즈마 처리 구간(P2)이 지나치게 넓게 설정되면, 본딩 헤드(140)에 아크 방전이 발생할 위험이 커지고, 플라즈마 장치(170a)의 작동 시간이 필요 이상으로 길어져 공정 비용이 증가하게 된다. 또한, 플라즈마 처리 구간(P2)이 과도하게 좁게 설정되면, 다이(D)의 접합면의 전,후단 모서리부가 부분적으로 친수화되지 않거나, 다이(D)의 접합면 친수화 상태가 제1 방향(X)으로 불균일해질 수 있다.The plasma start position P21 and the plasma end position P22 may be set so that arc discharge does not occur in the bonding head 140 by plasma and the bonding surface of the die D can be made hydrophilic as a whole. If the plasma processing section P2 is set too wide, the risk of arc discharge occurring in the bonding head 140 increases, and the operating time of the plasma apparatus 170a becomes longer than necessary, thereby increasing the process cost. In addition, if the plasma treatment section P2 is set excessively narrow, the front and rear edge portions of the bonding surface of the die D are not partially hydrophilized, or the bonding surface of the die D is hydrophilized in the first direction ( X) can be non-uniform.

실시예에서, 플라즈마 개시 위치(P21)와 플라즈마 종료 위치(P22)는 각각 접지판(144)의 전단부가 플라즈마 영역(P)으로 진입하기 시작하는 위치와, 접지판(144)의 후단부가 플라즈마 영역(P)으로부터 벗어나기 시작하는 위치로 설정될 수 있다. 플라즈마 처리 구간(P2)에서의 다이(D)의 이송 속도는 플라즈마 처리 구간(P2) 전, 후에서의 다이(D)의 이송 속도와 같거나 그보다 느리게 설정될 수 있다.In the embodiment, the plasma start position P21 and the plasma end position P22 are a position where the front end of the ground plate 144 starts to enter the plasma region P, and the rear end of the ground plate 144 is a plasma region, respectively. (P) can be set to the starting position to deviate from. The transport speed of the die D in the plasma processing section P2 may be set equal to or slower than the transport speed of the die D before and after the plasma processing section P2.

플라즈마 처리 구간(P2)에서 다이(D)의 이송 속도를 늦추지 않더라도 다이(D)의 접합면을 충분히 친수화할 수 있는 경우에는 생산성 향상을 위해 플라즈마 처리 구간(P2)에서 속도 변화 없이 다이(D)를 이송할 수 있다. 플라즈마 처리 구간(P2)에서 다이(D)의 이송 속도를 늦추지 않을 경우 다이(D)의 접합면에 충분한 친수화 효과를 얻을 수 없는 경우에는 플라즈마 처리 구간(P2)에서 본딩 헤드(140)의 이동 속도를 감속할 수 있다. 다이(D)의 이송 속도를 늦추는 경우에는, 플라즈마 처리 구간(P2)과 동기화하여 본딩 헤드(140)의 이동 속도를 제어할 수도 있고, 다이(D)가 플라즈마 처리 구간(P2)에 진입하기 이전에 설정 거리만큼 미리 본딩 헤드(140)의 이송 속도를 감속하는 것도 가능하다. 액적 분무 장치(170b) 역시 플라즈마 장치(170a)와 유사한 방법으로, 다이(D)의 위치에 따라 작동이 제어될 수 있으며, 플라즈마 장치(170a)와 연동하여 작동될 수 있다. 즉, 플라즈마 장치(170a)의 작동이 개시됨과 동시에, 액적 분무 장치(170b)도 작동이 개시되도록 하고, 플라즈마 장치(170a)의 작동이 종료되면, 액적 분무 장치(170b)도 작동 종료되도록 할 수 있다.If the bonding surface of the die D can be sufficiently hydrophilized even without slowing down the transport speed of the die D in the plasma treatment section P2, the die D without a speed change in the plasma treatment section P2 to improve productivity. ) can be transported. If a sufficient hydrophilization effect cannot be obtained on the bonding surface of the die D if the transfer speed of the die D is not slowed in the plasma treatment section P2, the bonding head 140 moves in the plasma treatment section P2. speed can be reduced. When the transfer speed of the die D is slowed, the moving speed of the bonding head 140 may be controlled in synchronization with the plasma processing section P2, and before the die D enters the plasma processing section P2. It is also possible to reduce the feed rate of the bonding head 140 in advance by a preset distance. The droplet spraying apparatus 170b may also operate in a similar manner to the plasma apparatus 170a, and may be controlled according to the position of the die D, and may be operated in conjunction with the plasma apparatus 170a. That is, when the operation of the plasma device 170a is started, the droplet spraying device 170b is also started, and when the operation of the plasma device 170a is finished, the droplet spraying device 170b is also started. have.

도 12 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 플라즈마 처리부의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5, 도 6, 도 12 내지 도 15를 참조하면, 제2 친수화 처리부(180)는 기판(M2) 상의 접합 영역(BA)을 친수화 처리하기 위한 것으로, 제1 플라즈마 처리부(170)와 유사하게 플라즈마 장치(180a)와, 액적 분무 장치(180b)를 포함할 수 있다. 도 12는 제2 플라즈마 처리부(180)가 후퇴 영역에 위치한 상태를 나타내고, 도 13 및 도 14는 제2 플라즈마 처리부(180)가 기판(MW) 상의 접합 영역(BA)에 웨팅 처리를 하기 위해 접합 영역(BA)의 상부 영역에 위치한 상태를 나타낸다.12 to 15 are diagrams for explaining the operation of the second plasma processing unit constituting the die bonding apparatus according to the embodiment of the present invention. 5, 6, and 12 to 15 , the second hydrophilization processing unit 180 is for hydrophilizing the junction area BA on the substrate M2, and includes the first plasma processing unit 170 and Similarly, a plasma device 180a and a droplet spray device 180b may be included. 12 illustrates a state in which the second plasma processing unit 180 is positioned in the retreat region, and FIGS. 13 and 14 show the second plasma processing unit 180 bonding to perform a wetting treatment on the bonding area BA on the substrate MW. It represents a state located in the upper area of the area BA.

플라즈마 장치(180a)는 하부에 친수성 라디컬을 포함하는 플라즈마 영역(P)을 형성한다. 액적 분무 장치(180b)는 플라즈마 장치(180a)의 노즐(플라즈마 팁)과 인접한 위치에 설치되어 플라즈마 장치(180a)에 의해 형성되는 플라즈마 영역(P)으로 미세 액적을 분무한다. 액적 분무 장치(180b)는 플라즈마 영역(P)으로 미세 액적을 분무하는 초음파 액적 분무기를 포함할 수 있다. 초음파 액적 분무기는 초음파에 의해 미세 액적을 발생시키는 초음파 액적 발생기(181a)와, 초음파 액적 발생기(181a)에 의해 발생된 미세 액적을 플라즈마 영역(P)으로 공급하는 액적 분무 노즐(181b)을 포함할 수 있다.The plasma device 180a forms a plasma region P including hydrophilic radicals thereunder. The droplet spraying device 180b is installed at a position adjacent to the nozzle (plasma tip) of the plasma device 180a to spray fine droplets into the plasma region P formed by the plasma device 180a. The droplet spraying device 180b may include an ultrasonic droplet sprayer that sprays fine droplets into the plasma region P. The ultrasonic droplet nebulizer includes an ultrasonic droplet generator 181a for generating microdroplets by ultrasonic waves, and a droplet spraying nozzle 181b for supplying the microdroplets generated by the ultrasonic droplet generator 181a to the plasma region P. can

액적 분무 노즐(181b)은 플라즈마 장치(180a)와 기판(MW) 사이의 수 mm 이내의 좁은 공간으로 미세 액적을 분무하기 위하여 좁은 직경(수 mm 미만)의 긴 노즐관 형태로 제공될 수 있다. 액적 분무 노즐(181b)은 기판(MW)과 플라즈마 장치(180a) 사이의 공간을 미세 액적을 균일하게 분무할 수 있도록, 수평 방향(예를 들어, X축 방향 )으로 설치될 수 있다.The droplet spray nozzle 181b may be provided in the form of a long nozzle tube having a narrow diameter (less than a few mm) to spray fine droplets into a narrow space within a few mm between the plasma device 180a and the substrate MW. The droplet spraying nozzle 181b may be installed in a horizontal direction (eg, X-axis direction) to uniformly spray fine droplets in a space between the substrate MW and the plasma device 180a.

제1 친수화 처리부(170)와 마찬가지로, 제2 친수화 처리부(180)는 플라즈마 장치(180a)에 의해 플라즈마 장치(180a)의 노즐(플라즈마 팁) 외부로 플라즈마 영역(P)을 형성함과 동시에, 액적 분무 장치(180b)에 의해 플라즈마 영역(P)에 순수 등의 미세 액적을 분무하여 액체 플라즈마(liquid plasma)를 발생시킨다. 미세 액적에 의해 발생되는 OH 라디컬에 의해 액적의 친수성이 커지고, 기판(MW)의 친수성이 증가된다. 또한, 미세 액적에 의해 기판(MW) 상의 접합 영역에 얇은 액막이 형성되어, 다이(D)와의 가접합력을 증대시키게 된다. 또한, 초음파 분무기에 의해 순수를 미세 액적으로 만들어 분무함으로써, 액적 표면적을 증가시켜 보다 많은 OH 라디컬을 발생시키고, 미세 액적이 플라즈마 영역(P)에 균일하게 분포되어 OH 라디컬의 균일도도 향상된다.Like the first hydrophilization processing unit 170 , the second hydrophilization processing unit 180 forms the plasma region P outside the nozzle (plasma tip) of the plasma device 180a by the plasma device 180a and at the same time , to generate liquid plasma by spraying fine droplets, such as pure water, into the plasma region P by the droplet spraying device 180b. The hydrophilicity of the droplet is increased by the OH radical generated by the micro-droplet, and the hydrophilicity of the substrate MW is increased. In addition, a thin liquid film is formed in the bonding region on the substrate MW by the fine droplets, thereby increasing the temporary bonding force with the die D. In addition, by spraying pure water into fine droplets with an ultrasonic atomizer, the droplet surface area is increased to generate more OH radicals, and the fine droplets are uniformly distributed in the plasma region P, so that the uniformity of OH radicals is also improved. .

제2 친수화 처리부(180)는 후퇴 위치로부터 본딩 스테이지(120)의 상부 영역으로 이동하여 본딩 스테이지(120) 상에 지지된 기판(MW) 상의 다이(D)와 접합될 접합 영역(BA)을 친수화 처리한다. 본 명세서에서 '기판 상'의 접합 영역을 친수화하는 것은, 기판의 상면을 직접 친수화 처리하거나, 기판에 적층되어 있는 하나 또는 복수층의 다이의 상면을 친수화하는 것을 포함한다.The second hydrophilization processing unit 180 moves from the retracted position to the upper region of the bonding stage 120 to form a bonding area BA to be bonded to the die D on the substrate MW supported on the bonding stage 120 . hydrophilic treatment. In the present specification, hydrophilizing the junction region 'on the substrate' includes directly hydrophilizing the upper surface of the substrate or hydrophilizing the upper surface of one or more dies stacked on the substrate.

제2 친수화 처리부(180)는 이송 레일(132)을 따라 본딩 스테이지(120)의 상부 영역과 본딩 스테이지(120)로부터 멀어지는 후퇴 영역 사이에서 이송될 수 있다. 제2 친수화 처리부(180)는 이송 레일(132)에 이동 가능하게 결합된 이동 유닛(182)에 의해 제1 방향(X)을 따라 이동될 수 있다. 제2 친수화 처리부(180)는 이동 유닛(182)에 장착된 승강부(180c)에 의해 제3 방향(Z)으로 승강 구동될 수 있다. 이에 따라, 기판(MW)의 친수화 처리에 적합하도록 플라즈마 장치(180a) 및 액적 분무 장치(180b)의 높이 및 위치를 조절할 수 있다. 제2 친수화 처리부(180)는 다이(D)가 지지 유닛(110)으로부터 본딩 스테이지(120)로 이송되는 동안, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 기판(MW) 상에 위치하여 기판(MW) 상의 접합 영역(BA)을 친수화 처리할 수 있다.The second hydrophilization processing unit 180 may be transferred along the transfer rail 132 between the upper region of the bonding stage 120 and the retreat region away from the bonding stage 120 . The second hydrophilization processing unit 180 may be moved in the first direction X by the moving unit 182 movably coupled to the transfer rail 132 . The second hydrophilization processing unit 180 may be lifted and driven in the third direction Z by the lift unit 180c mounted on the mobile unit 182 . Accordingly, heights and positions of the plasma apparatus 180a and the droplet atomization apparatus 180b may be adjusted to be suitable for the hydrophilization treatment of the substrate MW. While the die D is transferred from the support unit 110 to the bonding stage 120, the second hydrophilization processing unit 180 is positioned on the substrate MW as shown in FIGS. 13 and 14 to form the substrate ( The junction region BA on MW) may be treated to be hydrophilic.

다이(D)가 본딩 스테이지(120)로 이송되는 동안 제2 친수화 처리부(180)에 의해 기판(MW) 상의 접합 영역이 친수화되면, 도 14에 도시된 바와 같이, 본딩 헤드(140)가 기판(MW) 상의 접합 영역으로 진입할 수 있도록, 제2 친수화 처리부(180)는 본딩 스테이지(120)의 상부 영역으로부터 이동하여 대기 위치(후퇴 위치)로 후퇴한다. 제2 친수화 처리부(180)가 후퇴 영역으로 이동하면, 본딩 헤드(140)는 기판(MW)의 상부로 이동한 후 다이(D)를 하강시켜 기판(MW) 상의 접합 영역(BA)에 접촉시킨다. 다이(D)의 접합면이 접합 영역(BA) 상에 접촉된 상태에서 본딩 헤드(140)가 다이(D)의 픽업 상태를 해제하면, 기판(MW) 상에 다이(D)가 적층되고, 다이(D)의 친수화된 접합면, 다이(D) 및 기판(MW)의 액막(DL), 기판(MW)의 친수화된 접합 영역 간의 접합력(수소 결합력)에 의해 기판(MW) 상에 다이(D)가 가접합된다.When the bonding region on the substrate MW is made hydrophilic by the second hydrophilization processing unit 180 while the die D is transferred to the bonding stage 120 , as shown in FIG. 14 , the bonding head 140 operates the substrate. The second hydrophilization processing unit 180 moves from the upper region of the bonding stage 120 and retreats to the standby position (retraction position) so as to be able to enter the bonding region on MW. When the second hydrophilization processing unit 180 moves to the retreat region, the bonding head 140 moves to the upper portion of the substrate MW and then lowers the die D to contact the bonding region BA on the substrate MW. make it When the bonding head 140 releases the pickup state of the die D while the bonding surface of the die D is in contact with the bonding area BA, the die D is stacked on the substrate MW, on the substrate MW by the bonding force (hydrogen bonding force) between the hydrophilized bonding surface of the die D, the liquid film DL of the die D and the substrate MW, and the hydrophilized bonding region of the substrate MW The die D is temporarily joined.

필요에 따라, 다이(D)의 접합면 및/또는 기판(MW) 상의 접합 영역에 순수를 분사하는 웨팅 장치(도시 생략)가 구비될 수도 있다. 예를 들어, 웨팅 장치는 상부를 향하도록 설치된 분사 노즐을 통해 상방으로 순수를 분사하여 다이(D)의 접합면에 수막을 추가로 형성하거나, 하부를 향하도록 설치된 분사 노즐을 통해 하방으로 순수를 분사하여 기판(MW)의 접합 영역에 수막을 추가로 형성할 수 있다. 제1 친수화 처리부(170) 및 제2 친수화 처리부(180)에 의해 충분한 가접합력을 얻을 수 있는 경우 별도의 린스 공정은 생략될 수 있다.If necessary, a wetting device (not shown) for spraying pure water to the bonding surface of the die D and/or the bonding area on the substrate MW may be provided. For example, the wetting device may additionally form a water film on the bonding surface of the die (D) by spraying pure water upward through a spray nozzle installed to face the top, or spraying pure water downward through a spray nozzle installed to face the bottom. A water film may be additionally formed in the bonding region of the substrate MW by spraying. When sufficient temporary bonding force can be obtained by the first hydrophilization treatment unit 170 and the second hydrophilization treatment unit 180 , a separate rinsing process may be omitted.

다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 정렬 검사부(190)는 다이(D)와 기판(MW)의 정렬을 위해 비젼(vision) 기반으로 다이(D)와 기판(MW)의 위치를 인식하고, 기판(MW) 상의 접합 영역을 결정한다. 정렬 검사부(190)는 이송 레일(132)을 따라 제1 방향(X)으로 이동 가능하게 제공될 수도 있고, 프레임(130)에 고정적으로 설치될 수도 있다. 다이(D)와 기판(MW)의 위치를 기반으로, 제2 친수화 처리부(180)의 위치와 다이(D) 및 기판(MW)의 정렬 위치가 제어될 수 있다. 본딩 스테이지(120)는 제2 방향(Y)을 따라 배열되는 가이드레일(122)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 기판(MW)의 위치는 본딩 스테이지(120)에 의해 좌우 방향(제2 방향)으로 조절가능하다.5 and 6 again, the alignment inspection unit 190 recognizes the positions of the die D and the substrate MW based on a vision to align the die D and the substrate MW, Determine the bonding area on the substrate MW. The alignment inspection unit 190 may be provided to be movable in the first direction (X) along the transfer rail 132 , or may be fixedly installed on the frame 130 . Based on the positions of the die D and the substrate MW, the position of the second hydrophilization processing unit 180 and the alignment position of the die D and the substrate MW may be controlled. The bonding stage 120 may be provided to be movable along the guide rails 122 arranged along the second direction Y. The position of the substrate MW is adjustable in the left-right direction (the second direction) by the bonding stage 120 .

도 16은 본 발명의 실시예에 따라 기판 상에 다수의 다이가 가접합된 것을 예시한 도면이다. 상술한 바와 같은 과정을 다수의 다이(D)에 대해 순차적으로 반복 수행하여 기판(MW) 상에 다수의 다이(D)가 가접합되면, 다수의 다이(D)가 가접합된 기판(MW)은 기판 반송 장치(도시 생략)에 의해 열처리 유닛(도시 생략)으로 이송된다. 열처리 유닛은 기판(MW)과 다이(D) 간에 전압을 인가하여, 다이(D)가 가접합된 기판(MW)을 열처리하여 다수의 다이(D)를 동시에 기판(MW) 상에 본접합할 수 있다.16 is a diagram illustrating a case in which a plurality of dies are temporarily bonded on a substrate according to an embodiment of the present invention. When the plurality of dies D are temporarily bonded on the substrate MW by sequentially repeating the process as described above for the plurality of dies D, the substrate MW to which the plurality of dies D are temporarily bonded The silver is transferred to a heat treatment unit (not shown) by a substrate transport device (not shown). The heat treatment unit applies a voltage between the substrate MW and the die D to heat-treat the substrate MW to which the die D is temporarily bonded to simultaneously bond a plurality of dies D to the substrate MW. can

도 17 내지 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 먼저 도 17을 참조하면, 기판(MW)의 상면에 플라즈마 영역(P)을 형성하고 플라즈마 영역(P)에 미세 액적을 분무하여 기판(MW)의 상면을 친수면(PS1)으로 형성한다. 실시예에서, 기판(MW)은 실리콘 기재(14)에 관통 전극(16)이 형성되고, 관통 전극(16)을 제외한 상면과, 하면에 절연막(12, 18)을 가지는 TSV 기판일 수 있다.17 to 21 are conceptual views for explaining a die bonding method according to an embodiment of the present invention. First, referring to FIG. 17 , a plasma region P is formed on the upper surface of the substrate MW, and fine droplets are sprayed into the plasma region P to form the upper surface of the substrate MW as a hydrophilic surface PS1. In an embodiment, the substrate MW may be a TSV substrate in which a through electrode 16 is formed on a silicon substrate 14 , and insulating layers 12 and 18 are formed on upper and lower surfaces excluding the through electrode 16 .

도 18을 참조하면, 플라즈마 처리 및 미세 액적 분무에 의해 친수화 처리된 기판(MW)의 접합 영역 위에 얇은 액막(DL)이 형성된다. 도 19를 참조하면, 플라즈마 및 미세 액적 분무에 의해 하면이 친수표면(PS2)으로 형성된 다이(D)를 기판(MW)의 접합 영역 상에 적층한다. 다이(D)는 실리콘 기재(24)에 관통 전극(26)이 형성되고, 관통 전극(26)을 제외한 상면에 하면에 절연막(22, 28)을 가지는 TSV 다이일 수 있다. 도 17 내지 도 20을 참조하면, 기판(MW) 위에 다이(D)를 가접합한 후 열처리함에 따라, 기판(MW)과 다이(D)의 계면에 형성된 친수면(PS1), 액막(DL), 친수표면(PS2)이 가열, 경화되어 접합 계면(BL)을 통해 기판(MW) 상에 다이(D)가 완전히 접합된다.Referring to FIG. 18 , a thin liquid film DL is formed on the bonding region of the substrate MW subjected to the hydrophilization treatment by plasma treatment and fine droplet spraying. Referring to FIG. 19 , a die D having a lower surface formed of a hydrophilic surface PS2 by plasma and fine droplet spraying is laminated on a bonding region of a substrate MW. The die D may be a TSV die in which a through electrode 26 is formed on a silicon substrate 24 and insulating layers 22 and 28 are formed on an upper surface except for the through electrode 26 and insulating layers 22 and 28 on the lower surface. 17 to 20 , as the die D is temporarily bonded on the substrate MW and heat-treated, the hydrophilic surface PS1 and the liquid film DL formed at the interface between the substrate MW and the die D , the hydrophilic surface PS2 is heated and cured to completely bond the die D on the substrate MW through the bonding interface BL.

도 21은 본 발명의 실시예에 따라 기판 상에 다수의 다이가 적층되어 접합된 것을 예시한 도면이다. 도 21을 참조하면, 기판(MW) 상에 다수의 다이(D)를 순차적으로 적층 및 가접합한 후, 열처리에 의해 기판(MW)과 다이(D)간 또는 다이들 간의 접합 계면을 효과적으로 경화시켜 기판(MW)과 다수의 다이(D)를 한번에 본접합하여 3차원 반도체를 제조할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마 처리에 의한 가접합 공정 및 열처리에 의한 본접합 공정을 통해, TSV 다이들을 접합 필름이나 솔더 범프와 같은 별도의 접합 매개체를 사용하지 않고 접합할 수 있다. 따라서, 솔더 범프에 의한 스윕이나, 주변 솔더 범프와 연결로 인한 합선, 통전 불량 등의 문제가 없어 반도체의 품질을 향상시킬 수 있으며, I/O 피치가 미세화되는 것과 관계없이 TSV 다이를 접합할 수 있다. 또한, 다이의 이송을 중단하지 않은 채로 다이의 접합면을 플라즈마 및 미세 액적에 의해 친수화할 수 있고, 동시에 다이의 이송 중에 기판 상의 접합 영역을 플라즈마 및 미세 액적에 의해 친수화할 수 있어, 대기 시간을 최소화하고 가접합 공정을 매우 빠르게 처리할 수 있다.21 is a diagram illustrating a case in which a plurality of dies are stacked and bonded on a substrate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 21 , after sequentially stacking and temporarily bonding a plurality of dies D on the substrate MW, the bonding interface between the substrate MW and the die D or between the dies is effectively cured by heat treatment. Thus, a three-dimensional semiconductor can be manufactured by bonding the substrate MW and a plurality of dies D at once. According to an embodiment of the present invention, TSV dies can be bonded without using a separate bonding medium such as a bonding film or solder bumps through a temporary bonding process by plasma treatment and a main bonding process by heat treatment. Therefore, it is possible to improve the quality of semiconductors because there are no problems such as sweeps by solder bumps, short circuits due to connections with surrounding solder bumps, and poor energization, and TSV dies can be joined regardless of I/O pitch miniaturization. have. In addition, the bonding surface of the die can be hydrophilized by plasma and micro-droplets without stopping the transfer of the die, and at the same time, the bonding area on the substrate can be hydrophilized by plasma and micro-droplets during the transfer of the die, so that the atmosphere The time is minimized and the temporary bonding process can be processed very quickly.

도 22은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 개략적인 측면도이다. 도 23은 도 22의 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 22 및 도 23을 참조하면, 다이 본딩 장치(100)는 제1 친수화 처리부(170)를 다이(D)의 이송 방향(제1 방향, X)으로 배열된 레일(200)을 따라 이동시키는 이송 장치(210)를 더 포함할 수 있다.22 is a schematic side view of a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention. 23 is a view for explaining an operation of the die bonding apparatus according to the embodiment of FIG. 22 . 22 and 23 , the die bonding apparatus 100 moves the first hydrophilization processing unit 170 along the rail 200 arranged in the transport direction (first direction, X) of the die D. A transfer device 210 may be further included.

이송 장치(210)는 다이(D)가 플라즈마 처리 구간에서 이동하는 동안 다이(D)의 이송 속도(또는 본딩 헤드의 이동 속도)와 같거나, 다이(D)의 이송 속도(V1)보다 낮은 속도로 제1 친수화 처리부(170)를 이동시킬 수 있다. 본딩 헤드(140)의 이동 속도(V1)와 제1 친수화 처리부(170)의 이동 속도(V2)가 같을 경우, 다이(D)와 제1 친수화 처리부(170)의 상대 속도는 0이 되고, 다이(D)가 본딩 스테이지(120) 측으로 이동 중이면서도 다이(D)가 정지된 상태에서 친수화 처리를 하는 것과 같은 높은 친수화 효과를 얻을 수 있다.The conveying device 210 is the same as the conveying speed of the die D (or the moving speed of the bonding head) while the die D is moving in the plasma processing section, or a speed lower than the conveying speed V1 of the die D. to move the first hydrophilization processing unit 170 . When the moving speed V1 of the bonding head 140 and the moving speed V2 of the first hydrophilization processing unit 170 are the same, the relative speed between the die D and the first hydrophilization processing unit 170 becomes zero. , it is possible to obtain a high hydrophilization effect such as performing a hydrophilization treatment in a state in which the die D is stopped while the die D is moving toward the bonding stage 120 .

제1 친수화 처리부(170)를 다이(D)의 이송 속도(V1)보다 낮은 속도로 이동시키는 경우에는 다이(D)를 빠르게 이송시키면서도, 다이(D)가 실제 이송 속도(V1)보다 느린 속도(V1-V2)로 제1 친수화 처리부(170)의 플라즈마 영역(P)을 통과하는 것과 같은 친수화 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 도 22 및 도 23의 실시예에 의하면, 다이(D)를 고속으로 이송하면서도 제1 친수화 처리부(170)에 의해 다이(D)의 접합면에 충분한 친수화 처리를 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In the case of moving the first hydrophilization processing unit 170 at a speed lower than the feed speed V1 of the die D, the die D is quickly fed while the die D is moved at a slower speed than the actual feed speed V1. A hydrophilization effect such as passing through the plasma region P of the first hydrophilization processing unit 170 may be obtained through (V1-V2). Therefore, according to the embodiment of FIGS. 22 and 23 , the effect of sufficiently hydrophilizing the bonding surface of the die D by the first hydrophilization processing unit 170 while transferring the die D at high speed is achieved. can be obtained

본딩 스테이지(120), 본딩 헤드(140), 제2 친수화 처리부(180), 정렬 검사부(190), 이송 장치(210) 등의 구동원으로는 예를 들어 구동 모터, 유압 실린더, 공압 실린더 등의 다양한 구동 수단이 사용될 수 있다. 또한, 구동 방식에 있어서도 도시된 바에 의해 제한되지 않고, 이송 벨트, 랙/피니언 기어, 스크류 기어 등의 다양한 구동 매커니즘이 사용될 수 있다.As a driving source of the bonding stage 120, bonding head 140, second hydrophilization processing unit 180, alignment inspection unit 190, transfer device 210, etc., for example, a driving motor, a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, etc. Various driving means may be used. In addition, the driving method is not limited by the illustrated bar, and various driving mechanisms such as a conveying belt, a rack/pinion gear, and a screw gear may be used.

도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치의 개략적인 측면도이다. 도 24를 참조하면, 제1 친수화 처리부(170)는 반응성 이온 식각 플라즈마 장치(170c)와, 표면 활성화 플라즈마 장치(170a)를 포함하는 복수개의 플라즈마 장치로 제공될 수 있다. 반응성 이온 식각 플라즈마 장치(170c)는 다이(D)의 접합면을 반응성 이온 식각(RIE; Reactive Ion Etching) 플라즈마 처리하는 RIE 플라즈마 장치일 수 있다. 표면 활성화 플라즈마 장치(170a)는 다이(D)의 접합면을 표면 활성화(Surface Activation) 플라즈마 처리하는 친수화 플라즈마 장치일 수 있다.24 is a schematic side view of a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 24 , the first hydrophilization treatment unit 170 may be provided as a plurality of plasma apparatuses including a reactive ion etching plasma apparatus 170c and a surface activation plasma apparatus 170a. The reactive ion etching plasma apparatus 170c may be a reactive ion etching (RIE) plasma processing of the bonding surface of the die D. The reactive ion etching (RIE) plasma apparatus may be a RIE plasma apparatus. The surface activation plasma apparatus 170a may be a hydrophilic plasma apparatus that performs surface activation plasma treatment on the bonding surface of the die D.

다이(D)의 이송 중에 다이(D)의 접합면에 반응성 이온 식각 플라즈마 처리 및 표면 활성화 플라즈마 처리를 순차적으로 수행하기 위하여, 반응성 이온 식각 플라즈마 장치(170c) 및 표면 활성화 플라즈마 장치(170a)는 지지 유닛(110)과 본딩 스테이지(120) 사이의 다이(D)의 직선 상의 이송 경로를 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 다이(D)는 본딩 헤드(140)에 의해 반응성 이온 식각 플라즈마 장치(170c)의 상부를 통과하면서 반응성 이온 식각 처리된 후, 표면 활성화 플라즈마 장치(170a)의 상부를 통과하면서 표면 활성화 플라즈마 처리에 의해 친수화된다. In order to sequentially perform the reactive ion etching plasma treatment and the surface activation plasma treatment on the bonding surface of the die D during the transfer of the die D, the reactive ion etching plasma apparatus 170c and the surface activation plasma apparatus 170a are supported. The die D between the unit 110 and the bonding stage 120 may be sequentially disposed along a linear transfer path. The die D is subjected to reactive ion etching while passing through the upper portion of the reactive ion etching plasma apparatus 170c by the bonding head 140, and then passing through the upper portion of the surface activated plasma apparatus 170a by surface activation plasma treatment. become hydrophilic.

반응성 이온 식각 플라즈마 장치(170c)는 저온 및 저압(예컨대, 상온, 60 ~ 100 Pa)에서 50 ~ 300 W 전력으로 작동하는 산소 RIE 플라즈마 장치로 제공될 수 있으며, 고주파(RF) RIE 플라즈마 처리에 의해 다이(D)의 접합면을 식각하여 평활화하고, 오염물을 제거하고 표면을 산화시킬 수 있다. 표면 활성화 플라즈마 장치(170a)는 저온 및 저압(예컨대, 상온, 60 ~ 100 Pa)에서 2000 ~ 300 W 전력으로 작동하는 질소 라디칼 플라즈마 장치로 제공될 수 있으며, 친수성 라디칼을 다이(D)의 접합면에 부착시켜 화학 반응성 및 가접합력을 높일 수 있다.The reactive ion etching plasma apparatus 170c may be provided as an oxygen RIE plasma apparatus operating at a power of 50 to 300 W at a low temperature and a low pressure (eg, room temperature, 60 to 100 Pa), and is performed by a high frequency (RF) RIE plasma treatment. The bonding surface of the die (D) can be etched to smooth it, remove contaminants and oxidize the surface. The surface activation plasma device 170a may be provided as a nitrogen radical plasma device operating at 2000 ~ 300 W power at low temperature and low pressure (eg, room temperature, 60 ~ 100 Pa), and it may apply hydrophilic radicals to the bonding surface of the die (D). By attaching it to the , chemical reactivity and temporary bonding strength can be increased.

본 발명의 실시예에 의하면, 순차적 플라즈마 처리에 의해 다이(D)의 접합면을 친수화하여, 기판(MW)과 다이(D)의 가접합시 기판(MW)과 다이(D) 간의 계면에 공동(cavity)이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 공동에 형성된 가스로 인한 접합력 저하, 반도체 특성 변화 및 구조 변형 등을 방지할 수 있다. 또한, 다이와 기판을 순차적 플라즈마 처리 후 본접합 공정에서 열처리함으로써, 다이와 기판의 종류(반도체, 유리, 부도체 등)나, 접합 계면 물질의 종류(Si, Ge, C, 유리, 고분자 물질 등)에 관계 없이 높은 접합력을 얻을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the bonding surface of the die D is made hydrophilic by sequential plasma treatment, so that when the substrate MW and the die D are temporarily bonded, the interface between the substrate MW and the die D is formed. It is possible to prevent a cavity from being formed, and it is possible to prevent a decrease in bonding strength, a change in semiconductor properties, and a structural deformation due to the gas formed in the cavity. In addition, by sequentially treating the die and the substrate with a heat treatment in the main bonding process after plasma treatment, the type of the die and the substrate (semiconductor, glass, insulator, etc.) and the type of bonding interface material (Si, Ge, C, glass, polymer material, etc.) are related. High bonding strength can be obtained without

도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 친수화 처리부를 보여주는 도면이다. 도 26은 도 25에 도시된 제2 친수화 처리부의 동작을 보여주는 도면이다. 도 25 및 도 26을 참조하면, 제2 친수화 처리부(220)는 기판(MW)의 접합 영역을 순차적 플라즈마 처리하여 친수화함과 동시에, 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무하여 친수화 성능을 향상시킬 수 있다. 제2 친수화 처리부(220)는 제1 플라즈마 장치(221), 제2 플라즈마 장치(222) 및 액적 분무 장치(222b)를 포함할 수 있다.25 is a view showing a second hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 26 is a diagram illustrating an operation of the second hydrophilization processing unit shown in FIG. 25 . 25 and 26 , the second hydrophilization treatment unit 220 sequentially plasma-treats the junction region of the substrate MW to make the junction region hydrophilic, and at the same time sprays fine droplets into the plasma region to improve the hydrophilization performance. have. The second hydrophilization treatment unit 220 may include a first plasma device 221 , a second plasma device 222 , and a droplet spraying device 222b.

제1 플라즈마 장치(221)는 반응성 이온 식각 플라즈마 장치일 수 있다. 제1 플라즈마 장치(221)는 플라즈마 팁(221a)으로 플라즈마를 발생시켜 고주파(RF) RIE 플라즈마 처리에 의해 기판(MW)의 접합 영역을 식각하여 평활화하고, 오염물을 제거하고 표면을 산화시킬 수 있다. 제2 플라즈마 장치(222)는 친수성 라디칼을 기판(MW)의 접합 영역에 부착시켜 화학 반응성 및 가접합력을 높이는 표면 활성화 플라즈마 장치일 수 있다. 액적 분무 장치(222b)는 제2 플라즈마 장치(222)의 플라즈마 팁(222a)과 인접한 위치에 설치되어 플라즈마 팁(222a)으로부터 발생되는 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무할 수 있다.The first plasma device 221 may be a reactive ion etching plasma device. The first plasma device 221 may generate plasma with the plasma tip 221a to etch and smooth the junction region of the substrate MW by high-frequency (RF) RIE plasma treatment, remove contaminants, and oxidize the surface. . The second plasma device 222 may be a surface-activated plasma device that increases chemical reactivity and temporary bonding force by attaching hydrophilic radicals to the bonding region of the substrate MW. The droplet spraying device 222b may be installed at a position adjacent to the plasma tip 222a of the second plasma device 222 to spray fine droplets into a plasma region generated from the plasma tip 222a.

제1 플라즈마 장치(221)와 제2 플라즈마 장치(222)는 이송레일(228)에 결합된 이동몸체(227)에 의해 제1 방향(X)으로 이동될 수 있고, 이동몸체(227)의 제1 구동부(226)에 의해 구동되는 상부몸체(225)와 결합되어 제2 방향(X)으로 이동 가능하다. 또한, 제1 플라즈마 장치(221)와 제2 플라즈마 장치(222)는 상부몸체(225)의 제2 구동부(224)에 의해 구동되는 하부몸체(223)에 결합되어 제3 방향(X)으로 승강될 수 있다.The first plasma device 221 and the second plasma device 222 may be moved in the first direction (X) by the movable body 227 coupled to the transfer rail 228 , and 1 is coupled to the upper body 225 driven by the driving unit 226 and is movable in the second direction (X). In addition, the first plasma device 221 and the second plasma device 222 are coupled to the lower body 223 driven by the second driving unit 224 of the upper body 225 and elevate in the third direction (X). can be

제1 플라즈마 장치(221)와 제2 플라즈마 장치(222)는 하부몸체(223)의 하부에 나란하게 배열될 수 있다. 제1 플라즈마 장치(221)와 제2 플라즈마 장치(222)는 도 26에 도시된 바와 같이 기판(MW)의 평면 방향으로 이동하면서 기판(MW)의 상면을 순차적으로 플라즈마 처리할 수 있다. 기판(MW)은 먼저 제1 플라즈마 장치(221)에 의해 RIE 플라즈마 처리된 후, 이어서 제2 플라즈마 장치(222) 및 액적 분무 장치(222b)에 의해 친수화 처리될 수 있다.The first plasma device 221 and the second plasma device 222 may be arranged side by side under the lower body 223 . As shown in FIG. 26 , the first plasma apparatus 221 and the second plasma apparatus 222 may sequentially plasma-process the upper surface of the substrate MW while moving in the planar direction of the substrate MW. The substrate MW may be first subjected to RIE plasma treatment by the first plasma apparatus 221 , and then subjected to hydrophilization treatment by the second plasma apparatus 222 and the droplet atomization apparatus 222b.

도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 친수화 처리부의 측면도이다. 도 28 및 도 29는 도 27의 실시예에 따른 제2 친수화 처리부의 동작을 보여주는 도면이다. 도 27 내지 도 29를 참조하면, 제2 친수화 처리부(240)는 플라즈마 장치(241), 액적 분무 장치(241b), 본체(242), 승강구동부(243), 이동몸체(244) 및 이송레일(245)을 포함한다. 플라즈마 장치(241)는 플라즈마 팁(241a)을 통해 플라즈마를 발생하여 기판(MW)을 친수화한다. 액적 분무 장치(241b)는 플라즈마 장치(241)에 의해 형성되는 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무하여 친수화 성능을 향상시킨다.27 is a side view of a second hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention. 28 and 29 are diagrams illustrating the operation of the second hydrophilization processing unit according to the embodiment of FIG. 27 . 27 to 29 , the second hydrophilization processing unit 240 includes a plasma device 241 , a droplet spraying device 241b , a main body 242 , a lift driving unit 243 , a moving body 244 and a transfer rail. (245). The plasma device 241 generates plasma through the plasma tip 241a to make the substrate MW hydrophilic. The droplet spraying device 241b sprays fine droplets into the plasma region formed by the plasma device 241 to improve hydrophilization performance.

플라즈마 장치(241)는 이동몸체(244)의 승강구동부(243)에 의해 구동되는 본체(242)와 결합되어 승강구동부(243)에 의해 제3 방향(X)으로 이동 가능하고, 이동몸체(244)에 의해 제1 방향(X)으로 이동 가능하다. 또한, 플라즈마 장치(241)는 제2 방향(Y)으로도 이동할 수 있게 제공될 수 있다. 도 27 내지 도 29의 실시예에 의하면, 하나의 플라즈마 장치(241)로 기판(MW)과 다이(D)를 순차적으로 친수화할 수 있다.The plasma device 241 is coupled to the main body 242 driven by the elevating driving unit 243 of the moving body 244 and movable in the third direction (X) by the elevating driving unit 243, and the moving body 244 ) to move in the first direction (X). In addition, the plasma apparatus 241 may be provided to be movable in the second direction (Y). 27 to 29 , the substrate MW and the die D may be sequentially hydrophilized with one plasma device 241 .

먼저, 제2 친수화 처리부(240)는 도 27에 도시된 바와 같이 플라즈마 장치(241)와 액적 분무 장치(241b)를 기판(MW) 측으로 하강시킨 상태에서, 기판(MW) 상의 접합 영역에 플라즈마를 발생시키고 플라즈마 영역에 미세 액적을 발생시켜 접합 영역을 친수화한다. 플라즈마 팁(241a)을 통해 기판(MW) 상의 접합 영역에 플라즈마를 집중시키는 동시에, 플라즈마 영역에 분무되는 미세 액적에 의해 OH 라디컬을 증가시킴으로써, 친수화 처리를 효율적으로 할 수 있으며 친수화 처리 비용을 절감할 수 있다. 기판(MW)에 대한 친수화 처리는 다이(D)가 본딩 스테이지(120)로 이동하는 동안 수행될 수 있다.First, as shown in FIG. 27 , the second hydrophilization processing unit 240 lowers the plasma device 241 and the droplet spraying device 241b toward the substrate MW, and places the plasma in the bonding region on the substrate MW. and microdroplets in the plasma region to make the junction region hydrophilic. By concentrating plasma on the bonding region on the substrate MW through the plasma tip 241a and increasing OH radicals by fine droplets sprayed into the plasma region, the hydrophilization treatment can be efficiently performed and the cost of the hydrophilization treatment can save The hydrophilization treatment of the substrate MW may be performed while the die D moves to the bonding stage 120 .

기판(MW)에 대해 친수화 처리가 완료되면, 제2 친수화 처리부(240)는 플라즈마 장치(241)와 액적 분무 장치(241b)를 상부로 이동시킨 다음, 도 28에 도시된 바와 같이, 플라즈마 장치(241)와 액적 분무 장치(241b)를 본딩 헤드(140)를 향해 이동시킨다. 이와 동시에, 본딩 헤드(140)가 캐리지(142)를 중심으로 180° 회전하면, 다이(D)의 접합면이 플라즈마 장치(241)의 플라즈마 팁(241a) 하부에 위치하게 된다.When the hydrophilization treatment of the substrate MW is completed, the second hydrophilization treatment unit 240 moves the plasma device 241 and the droplet spraying device 241b upward, and then, as shown in FIG. 28 , the plasma The device 241 and the droplet atomizing device 241b are moved towards the bonding head 140 . At the same time, when the bonding head 140 rotates 180° about the carriage 142 , the bonding surface of the die D is positioned below the plasma tip 241a of the plasma device 241 .

이어서, 플라즈마 장치(241)는 플라즈마 팁(241a)을 통해 다이(D)의 접합면에 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 액적 분무 장치(241b)는 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무하여 다이(D)의 접합면을 친수화할 수 있다. 이때에도 플라즈마 팁(241a)을 통해 다이(D)의 접합면에 플라즈마를 집중시키고, 미세 액적에 의해 친수화 성능을 향상시켜, 다이(D)의 친수화 처리를 효율적으로 할 수 있으며, 친수화 처리 비용을 절감할 수 있다. 플라즈마 장치(241) 및 액적 분무 장치(241b)에 의한 친수화 처리는 본딩 헤드(140)의 이동 중에 수행될 수 있다. 이때, 플라즈마 팁(241a) 및 액적 분무 장치(241b)에서 발생하는 플라즈마 및 미세 액적의 접촉 시간을 증가시키기 위해, 플라즈마 장치(241) 및 액적 분무 장치(241b)를 본딩 헤드(140)의 이동 방향으로 이동시키면서, 다이(D)의 접합면을 친수화 처리하는 것도 가능하다. 다이(D)의 접합면에 대한 친수화 처리가 끝나면, 도 29에 도시된 바와 같이 제2 친수화 처리부(180)를 후퇴시키고, 본딩 헤드(140)를 다시 180° 아래로 회전시킨 후, 본딩 헤드(140)를 하강시켜 다이(D)를 기판(MW) 위에 가접합한다.Subsequently, the plasma device 241 generates plasma on the bonding surface of the die D through the plasma tip 241a, and at the same time, the droplet spraying device 241b sprays fine droplets into the plasma region to form a surface of the die D. The bonding surface can be made hydrophilic. Even at this time, plasma is concentrated on the bonding surface of the die D through the plasma tip 241a and the hydrophilization performance is improved by fine droplets, so that the hydrophilization treatment of the die D can be efficiently performed. The processing cost can be reduced. The hydrophilization treatment by the plasma device 241 and the droplet spraying device 241b may be performed while the bonding head 140 is moved. At this time, in order to increase the contact time between the plasma and the fine droplets generated in the plasma tip 241a and the droplet spraying device 241b, the plasma device 241 and the droplet spraying device 241b are moved in the moving direction of the bonding head 140 . It is also possible to hydrophilize the bonding surface of the die (D) while moving it. After the hydrophilization treatment on the bonding surface of the die D is finished, as shown in FIG. 29 , the second hydrophilization treatment unit 180 is retreated, the bonding head 140 is rotated 180° down again, and then bonding is performed. The head 140 is lowered to temporarily bond the die D on the substrate MW.

플라즈마 장치(241)는 대기압(상압) 또는 진공(저압) 플라즈마 장치로 제공될 수도 있고, 순차적 플라즈마 장치로 제공될 수도 있다. 본 실시예에 의하면, 플라즈마 장치(241) 및 액적 분무 장치(241b)를 이용하여 기판(MW)과 다이(D)의 플라즈마 처리를 순차적으로 행하여 친수화 처리를 위한 공정 비용을 줄일 수 있으며, 가접합 공정 시간도 단축할 수 있다.The plasma apparatus 241 may be provided as an atmospheric pressure (normal pressure) or vacuum (low pressure) plasma apparatus, or may be provided as a sequential plasma apparatus. According to this embodiment, the plasma treatment of the substrate MW and the die D can be sequentially performed using the plasma apparatus 241 and the droplet atomization apparatus 241b to reduce the process cost for the hydrophilization treatment, The bonding process time can also be shortened.

도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이 본딩 장치를 구성하는 제2 친수화 처리부의 측면도이다. 도 31은 도 30의 실시예에 따른 제2 친수화 처리부의 동작을 보여주는 도면이다. 도 30 및 도 31을 참조하면, 제2 친수화 처리부(250)는 플라즈마 장치(251), 액적 분무 장치(251b), 본체(252), 승강구동부(253), 이동몸체(254) 및 이송레일(255)을 포함한다.30 is a side view of a second hydrophilization processing unit constituting a die bonding apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 31 is a diagram illustrating an operation of a second hydrophilization processing unit according to the embodiment of FIG. 30 . 30 and 31 , the second hydrophilization treatment unit 250 includes a plasma device 251 , a droplet spraying device 251b , a main body 252 , a lift driving unit 253 , a moving body 254 and a transfer rail. (255).

플라즈마 장치(251)는 플라즈마 팁(251a)을 통해 플라즈마를 발생하여 기판(MW)을 친수화한다. 액적 분무 장치(251b)는 플라즈마 팁(251a)으로부터 발생되는 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무한다. 플라즈마 장치(251)는 이동몸체(254)의 승강구동부(253)에 의해 구동되는 본체(252)와 결합되어 승강구동부(253)에 의해 제3 방향(X)으로 이동 가능하고, 이동몸체(254)에 의해 제1 방향(X)으로 이동 가능하다. 또한, 플라즈마 장치(251)는 제2 방향(Y)으로도 이동할 수 있게 제공될 수 있다. 플라즈마 장치(251)는 본체(252)에 구비된 회동부(도시생략)에 의해 상하 방향으로 회동 가능하게 제공될 수 있다. 도 30 및 도 31의 실시예에 의하면, 하나의 플라즈마 장치(251) 및 하나의 액적 분무 장치(251b)로 기판(MW)과 다이(D)를 순차적으로 친수화할 수 있다.The plasma device 251 generates plasma through the plasma tip 251a to make the substrate MW hydrophilic. The droplet spraying device 251b sprays fine droplets into the plasma region generated from the plasma tip 251a. The plasma device 251 is coupled to the main body 252 driven by the lifting driving unit 253 of the moving body 254 and movable in the third direction (X) by the lifting driving unit 253, and the moving body 254 ) to move in the first direction (X). In addition, the plasma apparatus 251 may be provided to be movable in the second direction (Y). The plasma device 251 may be provided to be rotatable in the vertical direction by a rotating part (not shown) provided in the main body 252 . 30 and 31 , the substrate MW and the die D may be sequentially hydrophilized using one plasma device 251 and one droplet spray device 251b.

먼저, 플라즈마 장치(251)는 도 30에 도시된 바와 같이 기판(MW) 상의 접합 영역에 플라즈마를 발생시켜 접합 영역을 친수화하고, 동시에 액적 분무 장치(251b)는 플라즈마 영역에 미세 액적을 분무하여 친수화 성능을 향상시킨다. 플라즈마 장치(251)는 플라즈마 팁(251a)을 통해 기판(MW) 상의 접합 영역에 플라즈마를 집중시킬 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리를 효율적으로 할 수 있고, 플라즈마 처리 비용을 절감할 수 있다. 기판(MW)에 대한 친수화 처리는 다이(D)가 본딩 스테이지(120)로 이동하는 동안 수행될 수 있다.First, as shown in FIG. 30 , the plasma device 251 generates plasma in the junction region on the substrate MW to make the junction region hydrophilic, and at the same time, the droplet spraying device 251b sprays fine droplets into the plasma region. Improves hydrophilization performance. The plasma apparatus 251 may focus plasma on a junction region on the substrate MW through the plasma tip 251a. Therefore, plasma processing can be performed efficiently, and plasma processing cost can be reduced. The hydrophilization treatment of the substrate MW may be performed while the die D moves to the bonding stage 120 .

기판(MW)에 대해 친수화 처리가 완료되면, 도 31에 도시된 바와 같이, 플라즈마 장치(251) 및 액적 분무 장치(251b)를 본딩 헤드(140)를 향해 이동시키고, 본체(252)를 하부로 이동시킨 다음, 플라즈마 장치(251) 및 액적 분무 장치(251b)를 본체(252)를 중심으로 180° 상부로 회전시켜, 플라즈마 팁(251a)을 다이(D)의 접합면 하부에 위치시킨다. 플라즈마 장치(251)는 플라즈마 팁(251a)을 통해 다이(D)의 접합면에 플라즈마를 발생시켜 다이(D)의 접합면을 친수화하고, 이때 액적 분무 장치(251b)에 의해 플라즈마 영역으로 미세 액적을 분무하여 친수화 성능을 향상시킬 수 있다.When the hydrophilization treatment of the substrate MW is completed, as shown in FIG. 31 , the plasma device 251 and the droplet spraying device 251b are moved toward the bonding head 140 , and the main body 252 is lowered Then, the plasma device 251 and the droplet spraying device 251b are rotated 180° upward with the main body 252 as the center, so that the plasma tip 251a is positioned below the bonding surface of the die (D). The plasma device 251 generates plasma on the bonding surface of the die D through the plasma tip 251a to make the bonding surface of the die D hydrophilic, and at this time, it is microscopic into the plasma region by the droplet spraying device 251b. The hydrophilization performance can be improved by spraying the droplets.

플라즈마 장치(251) 및 액적 분무 장치(251b)에 의한 친수화 처리는 본딩 헤드(140)의 이동 중에 수행될 수 있다. 이때, 플라즈마 팁(251a) 및 액적 분무 장치(251b)에서 발생하는 플라즈마 및 미세 액적의 접촉 시간을 증가시키기 위해, 플라즈마 장치(251) 및 액적 분무 장치(251b)를 본딩 헤드(140)의 이동 방향으로 이동시키면서, 다이(D)의 접합면을 친수화 처리하는 것도 가능하다. 다이(D)의 접합면에 대한 친수화 처리가 끝나면, 본딩 헤드(140)에 의해 다이(D)를 기판(MW) 상에 배치시켜 가접합한다. 플라즈마 장치(251)는 대기압(상압) 또는 진공(저압) 플라즈마 장치로 제공될 수도 있고, 순차적 플라즈마 장치로 제공될 수도 있다. 본 실시예에 의하면, 플라즈마 장치(251) 및 액적 분무 장치(251b)를 이용하여 기판(MW)과 다이(D)의 플라즈마 처리를 순차적으로 행하여 가접합을 위한 친수화 처리 비용을 줄일 수 있으며, 가접합 공정 시간도 단축할 수 있다.The hydrophilization treatment by the plasma apparatus 251 and the droplet atomization apparatus 251b may be performed while the bonding head 140 moves. At this time, in order to increase the contact time of the plasma and the fine droplets generated in the plasma tip 251a and the droplet spraying device 251b, the plasma device 251 and the droplet spraying device 251b are moved in the moving direction of the bonding head 140 . It is also possible to hydrophilize the bonding surface of the die (D) while moving it. When the hydrophilization treatment of the bonding surface of the die D is finished, the die D is placed on the substrate MW by the bonding head 140 to perform temporary bonding. The plasma apparatus 251 may be provided as an atmospheric pressure (normal pressure) or vacuum (low pressure) plasma apparatus, or may be provided as a sequential plasma apparatus. According to this embodiment, the plasma treatment of the substrate MW and the die D is sequentially performed using the plasma apparatus 251 and the droplet atomization apparatus 251b to reduce the cost of the hydrophilization treatment for temporary bonding, The temporary bonding process time can also be shortened.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the above description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the written disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

100: 다이 본딩 장치 110: 지지 유닛
120: 본딩 스테이지 130: 프레임
132: 이송 레일 134: 지지부
136: 통로 140: 본딩 헤드
142: 캐리지 144: 접지판
150: 검사부 160: 세정 유닛
170: 제1 친수화 처리부 170a, 180a: 플라즈마 장치
170b, 180b: 액적 분무 장치 180: 제2 친수화 처리부
190: 정렬 검사부 200: 레일
210: 이송 장치 220, 241, 251: 플라즈마 장치
221: 제1 플라즈마 장치 221a, 222a: 플라즈마 팁
222: 제2 플라즈마 장치 222b, 241b, 251b: 액적 분무 장치
240, 250: 제2 친수화 처리부 241a, 251a: 플라즈마 팁
W: 반도체 웨이퍼 D: 다이
MW: 기판 BA: 접합 영역
P: 플라즈마 영역 DR: 미세 액적
R: OH 라디컬 P2: 플라즈마 처리 구간100: die bonding device 110: support unit
120: bonding stage 130: frame
132: transport rail 134: support
136: passage 140: bonding head
142: carriage 144: ground plate
150: inspection unit 160: cleaning unit
170: first hydrophilization processing unit 170a, 180a: plasma device
170b, 180b: droplet spraying device 180: second hydrophilization treatment unit
190: alignment inspection unit 200: rail
210: transfer device 220, 241, 251: plasma device
221: first plasma device 221a, 222a: plasma tip
222: second plasma device 222b, 241b, 251b: droplet spraying device
240, 250: second hydrophilization processing unit 241a, 251a: plasma tip
W: semiconductor wafer D: die
MW: substrate BA: bonding area
P: plasma region DR: micro-droplets
R: OH radical P2: plasma treatment section

Claims (20)

기판 상에 접합 대상을 접합하기 위한 본딩 장치에 있어서,
상기 접합 대상을 픽업하여 상기 기판 상의 접합 영역으로 이송하는 본딩 헤드;
상기 기판 상에 상기 접합 대상을 가접합하기 위해, 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 친수화 처리부; 및
상기 친수화 처리부를 상기 접합 대상의 이송 방향을 따라 이동시키는 이송 장치를 포함하고,
상기 이송 장치는,
상기 접합 대상의 이송 속도와 같거나, 상기 접합 대상의 이송 속도보다 낮은 속도로 상기 친수화 처리부를 이동시키는 본딩 장치.A bonding apparatus for bonding a bonding object on a substrate, the bonding apparatus comprising:
a bonding head that picks up the bonding object and transfers it to a bonding area on the substrate;
a hydrophilization processing unit for making a bonding surface of the bonding object hydrophilic in order to temporarily bond the bonding object to the substrate; and
and a transport device for moving the hydrophilization treatment unit along a transport direction of the bonding target,
The transfer device is
A bonding apparatus for moving the hydrophilization processing unit at a speed equal to or lower than a transport speed of the bonding target. 제1항에 있어서,
상기 친수화 처리부는,
상기 접합 대상의 이송 경로와 중첩되게 형성되는 플라즈마 영역을 형성하는 플라즈마 장치; 및
상기 플라즈마 영역으로 액적을 분무하는 액적 분무 장치를 포함하는 본딩 장치.According to claim 1,
The hydrophilization processing unit,
a plasma apparatus for forming a plasma region formed to overlap a transfer path of the bonding object; and
A bonding device comprising a droplet spraying device for spraying droplets into the plasma region. 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 장치는,
대기압 플라즈마 장치 또는 진공 플라즈마 장치로 제공되는 본딩 장치.3. The method of claim 2,
The plasma device is
Bonding apparatus provided as an atmospheric pressure plasma apparatus or a vacuum plasma apparatus. 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 장치는,
유전 장벽 방전 상온 플라즈마 장치로 제공되는 본딩 장치.3. The method of claim 2,
The plasma device is
A bonding device provided as a dielectric barrier discharge room temperature plasma device. 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 장치는,
본체;
상기 본체 내에 공정 가스를 도입하기 위한 가스 공급부; 및
상기 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성하기 위한 전원 인가부를 포함하고,
상기 본체 내에는 상기 가스 공급부로부터 공급된 공정 가스를 상부로 이송하기 위한 이송 통로가 형성되는 본딩 장치.3. The method of claim 2,
The plasma device is
main body;
a gas supply unit for introducing a process gas into the body; and
and a power applying unit for excitation of the process gas to form plasma;
A bonding apparatus in which a transfer passage for transferring the process gas supplied from the gas supply unit to an upper portion is formed in the main body. 제5항에 있어서,
상기 본체의 상부에는,
상기 이송 통로와 연통하는 개구가 형성되고,
상기 개구는,
상기 접합 대상의 일 방향으로의 전체 너비에 걸쳐 친수화 처리가 행해질 수 있도록 상기 접합 대상의 상기 일 방향으로의 너비와 같거나, 그보다 큰 길이를 가지도록 형성되는 본딩 장치.6. The method of claim 5,
In the upper part of the body,
An opening communicating with the conveying passage is formed;
The opening is
A bonding device formed to have a length equal to or greater than a width of the bonding object in one direction so that the hydrophilization treatment can be performed over the entire width in one direction of the bonding object. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액적 분무 장치는,
초음파 액적 발생기; 및
상기 초음파 액적 발생기에 의해 발생된 액적을 상기 플라즈마 영역으로 공급하는 액적 분무 노즐을 포함하는 본딩 장치.7. The method according to any one of claims 2 to 6,
The droplet spraying device,
ultrasonic droplet generator; and
and a droplet spray nozzle for supplying droplets generated by the ultrasonic droplet generator to the plasma region. 제1항에 있어서,
상기 친수화 처리부는, 제1친수화 처리부이고,
상기 본딩 장치는,
상기 접합 영역을 친수화 처리하는 제2친수화 처리부를 더 포함하고,
상기 제2친수화 처리부는,
플라즈마 영역을 형성하는 플라즈마 장치;
상기 플라즈마 영역으로 액적을 분무하는 액적 분무 장치를 포함하는 본딩 장치.According to claim 1,
The hydrophilization processing unit is a first hydrophilization processing unit,
The bonding device,
Further comprising a second hydrophilization processing unit for hydrophilizing the junction region,
The second hydrophilization processing unit,
a plasma device forming a plasma region;
A bonding device comprising a droplet spraying device for spraying droplets into the plasma region. 제8항에 있어서,
상기 액적 분무 장치는,
상기 플라즈마 영역으로 미세 액적을 분무하는 초음파 액적 분무기를 포함하는 본딩 장치.9. The method of claim 8,
The droplet spraying device,
A bonding apparatus including an ultrasonic droplet atomizer for atomizing fine droplets into the plasma region. 제9항에 있어서,
상기 액적 분무 장치는,
순수에 초음파를 인기하여 미세 액적을 생성하고, 상기 미세 액적을 상기 플라즈마 영역에 분무하여 상기 미세 액적으로부터 OH 라디컬을 생성하고, 상기 접합 영역에 액막을 형성하는 본딩 장치.10. The method of claim 9,
The droplet spraying device,
A bonding apparatus for generating micro-droplets by applying ultrasonic waves to pure water, spraying the micro-droplets into the plasma region to generate OH radicals from the micro-droplets, and forming a liquid film in the bonding area. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본딩 장치는,
가접합된 상태의 상기 기판과 상기 접합 대상을 열 처리하여 상기 기판 상에 상기 접합 대상을 본접합하는 열 처리 유닛을 더 포함하는 본딩 장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The bonding device,
The bonding apparatus further comprising: a heat treatment unit configured to heat-treat the substrate and the bonding object in a tentatively bonded state to properly bond the bonding object on the substrate. 기판 상에 접합 대상을 접합하기 위한 본딩 장치에 있어서,
상기 접합 대상을 픽업하여 상기 기판 상의 접합 영역으로 이송하는 본딩 헤드; 및
상기 기판 상에 상기 접합 대상을 가접합하기 위해, 상기 접합 대상의 접합면 또는 상기 접합 영역을 친수화하는 친수화 처리부를 포함하고,
상기 친수화 처리부는,
플라즈마 영역을 발생시키는 플라즈마 장치;
상기 플라즈마 영역에 액적을 분무하는 액적 분무 장치; 및
상기 플라즈마 장치 및 상기 액적 분무 장치를 이동시키는 이동 몸체를 포함하는 본딩 장치.A bonding apparatus for bonding a bonding object on a substrate, the bonding apparatus comprising:
a bonding head that picks up the bonding object and transfers it to a bonding area on the substrate; and
and a hydrophilization treatment unit for making the bonding surface or the bonding region of the bonding object hydrophilic in order to temporarily bond the bonding object on the substrate;
The hydrophilization processing unit,
a plasma device for generating a plasma region;
a droplet spraying device for spraying droplets into the plasma region; and
A bonding device comprising a moving body for moving the plasma device and the droplet spraying device. 제12항에 에 있어서,
상기 플라즈마 장치 및 상기 액적 분무 장치를 회동시키는 회동부를 더 포함하는 본딩 장치.13. The method of claim 12,
The bonding apparatus further comprising a rotation unit for rotating the plasma apparatus and the droplet spraying apparatus. 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 친수화 처리부는,
상기 접합 영역과 상기 접합면 중 어느 하나를 친수화 한 이후, 상기 접합 영역과 상기 접합면 중 다른 하나를 친수화 하도록 상기 플라즈마 장치 및 상기 액적 분무 장치를 이동시키는 본딩 장치.14. The method of claim 12 or 13,
The hydrophilization processing unit,
A bonding apparatus for moving the plasma apparatus and the droplet spraying apparatus to hydrophilize the other one of the bonding area and the bonding surface after hydrophilizing one of the bonding area and the bonding surface. 제14항에 있어서,
상기 접합면에 대한 친수화 처리는,
상기 본딩 헤드의 이동 중에 수행되는 본딩 장치.15. The method of claim 14,
The hydrophilization treatment for the bonding surface is,
A bonding device performed during the movement of the bonding head. 제15항에 있어서,
상기 접합면에 대한 친수화 처리시 상기 친수화 처리부는,
상기 접합 대상의 이송 속도와 같은 속도로 이동되는 본딩 장치.16. The method of claim 15,
When hydrophilizing the bonding surface, the hydrophilization treatment unit,
A bonding device that moves at the same speed as the feed rate of the bonding object. 제14항에 있어서,
상기 접합면에 대한 친수화 처리시 상기 친수화 처리부는,
상기 접합 대상의 이송 속도보다 낮은 속도로 이동되는 본딩 장치.15. The method of claim 14,
When hydrophilizing the bonding surface, the hydrophilization treatment unit,
A bonding device that is moved at a speed lower than the transport speed of the bonding object. 기판 상에 접합 대상을 접합하기 위한 본딩 장치에 있어서,
상기 접합 대상을 픽업하여 상기 기판 상의 접합 영역으로 이송하는 본딩 헤드;
상기 기판 상에 상기 접합 대상을 가접합하기 위해, 상기 접합 대상의 접합면을 친수화하는 제1친수화 처리부;
상기 접합 영역을 친수화 처리하는 제2친수화 처리부;
상기 제1친수화 처리부를 상기 접합 대상의 이송 방향을 따라 이동시키는 이송 장치를 포함하고,
상기 이송 장치는,
상기 접합 대상의 이송 속도와 같거나, 상기 접합 대상의 이송 속도보다 낮은 속도로 상기 제1친수화 처리부를 이동시키는 본딩 장치.A bonding apparatus for bonding a bonding object on a substrate, the bonding apparatus comprising:
a bonding head that picks up the bonding object and transfers it to a bonding area on the substrate;
a first hydrophilization processing unit for making a bonding surface of the bonding object hydrophilic in order to temporarily bond the bonding object on the substrate;
a second hydrophilization processing unit for hydrophilizing the junction region;
and a transport device for moving the first hydrophilization treatment unit along a transport direction of the bonding target;
The transfer device is
A bonding apparatus for moving the first hydrophilization processing unit at a speed equal to or lower than a transport speed of the bonding target. 제18항에 있어서,
상기 제1친수화 처리부와 상기 제2친수화 처리부 중 적어도 어느 하나는,
플라즈마 영역을 형성하는 플라즈마 장치; 및
상기 플라즈마 영역으로 액적을 분무하는 액적 분무 장치를 포함하고,
상기 액적 분무 장치는,
상기 플라즈마 영역으로 미세 액적을 분무하는 초음파 액적 분무기를 포함하고,
순수에 초음파를 인기하여 미세 액적을 생성하고, 상기 미세 액적을 상기 플라즈마 영역에 분무하여 상기 미세 액적으로부터 OH 라디컬을 생성하고, 상기 접합 영역에 액막을 형성하는 본딩 장치.19. The method of claim 18,
At least one of the first hydrophilization processing unit and the second hydrophilization processing unit,
a plasma device forming a plasma region; and
comprising a droplet spraying device for spraying droplets into the plasma region,
The droplet spraying device,
Includes an ultrasonic droplet atomizer for atomizing fine droplets into the plasma region,
A bonding apparatus for generating micro-droplets by applying ultrasonic waves to pure water, spraying the micro-droplets into the plasma region to generate OH radicals from the micro-droplets, and forming a liquid film in the bonding area. 제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 본딩 장치는,
가접합된 상태의 상기 기판과 상기 접합 대상을 열 처리하여 상기 기판 상에 상기 접합 대상을 본접합하는 열 처리 유닛을 더 포함하는 본딩 장치.
20. The method of claim 18 or 19,
The bonding device,
The bonding apparatus further comprising: a heat treatment unit configured to heat-treat the substrate and the bonding object in a tentatively bonded state to properly bond the bonding object on the substrate.
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