KR20090091457A - Method for bonding wafer and apparatus for bonding wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이퍼를 본딩하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 세정 및 표면처리 공정을 간소화함으로써 공정수율 및 본딩성능을 개선하는 웨이퍼 본딩방법 및 본딩장치를 제공한다.The present invention relates to a method and apparatus for bonding a wafer, and more particularly, to a wafer bonding method and a bonding apparatus for improving process yield and bonding performance by simplifying a wafer cleaning and surface treatment process.
실리콘형 반도체디바이스와 집적회로의 기술분야에서, 감소된 기생커패시턴스, 방사에 대한 향상된 내성 및 용이한 디바이스 절연을 제공하기 때문에, 막절연체 위에 형성된 단결정 반도체막을 이용하여 제작된 절연체 위의 반도체(SOI)기판을 가지는 디바이스에 관한 연구가 지금까지 많이 행해졌고, 이는 트랜지스터의 고속/저전압동작과, 저전력 소모와, 집적에 대해 개선된 적응성과, 양호한 제작스텝의 제거를 포함하는 제조스텝의 공정수에서의 상당한 감소로 이끌 수 있다.In the field of silicon-type semiconductor devices and integrated circuits, semiconductors on insulators (SOIs) fabricated using single crystal semiconductor films formed over film insulators provide reduced parasitic capacitance, improved resistance to radiation, and easier device isolation. A great deal of research has been conducted on devices with substrates in the process number of manufacturing steps including high speed / low voltage operation of transistors, low power consumption, improved adaptability to integration, and elimination of good fabrication steps. This can lead to a significant reduction.
뿐만 아니라, P형 웨이퍼와 N형 웨이퍼를 P-N 정션(junction)을 통하여 결합시키기 위하여, 접착제를 사용하지 않고 웨이퍼 간의 직접적인 본딩방법(Direct Bonding of Wafers)에 관한 연구도 이루어져 왔다. In addition, in order to bond P-type wafers and N-type wafers through a P-N junction, studies on direct bonding between wafers without using an adhesive have been made.
이에 관하여, 미국 등록특허공보 제4,939,101호에는 약 1000 내지 15000 psi 의 압력조건 및 1100 ℃ 이상의 온도조건에서 웨이퍼 간의 직접적인 본딩이 이루어지도록 하는 방법이 개시되어 있으나, 높은 온도조건에서 본딩 대상물이 손상되거나 접착대상물의 재료가 상이한 경우에는 적용되기 어려운 문제점이 있었다. In this regard, U.S. Patent No. 4,939,101 discloses a method for direct bonding between wafers under pressure conditions of about 1000 to 15000 psi and temperatures above 1100 ° C., but the bonding objects are damaged or adhered at high temperatures. If the material of the object is different, there was a problem that is difficult to apply.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러가지 연구가 진행되고 있으나, 효율적인 본딩방법으로 본딩된 웨이퍼가 상업성 있는 수율에 도달되기 어려운 문제점이 여전히 해결되지 않고 있는 실정이었다. Therefore, various studies have been conducted to solve this problem, but it is still a problem that the bonded wafer is difficult to reach a commercial yield by an efficient bonding method.
본 발명은 웨이퍼 간의 본딩공정을 효율적으로 개선하고, 제품의 수율을 높이는 것을 해결과제로 한다. An object of the present invention is to efficiently improve the bonding process between wafers and to increase the yield of products.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수개의 웨이퍼들을 본딩하기 위하여, 진공상태의 챔버 내에서 웨이퍼의 본딩대상면에 플라즈마 및 정제수를 공급하는 웨이퍼 표면처리단계; 및 표면처리된 웨이퍼들의 본딩대상면을 대향 배치하고, 진공상태의 챔버 내에서 상기 본딩대상면을 상호 결합시키는 웨이퍼 본딩단계를 포함하여 이루어지는 웨이퍼 본딩방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a wafer surface treatment step of supplying plasma and purified water to the bonding target surface of the wafer in a chamber in a vacuum state, in order to bond a plurality of wafers; And a wafer bonding step of placing the bonding target surfaces of the surface-treated wafers facing each other and bonding the bonding target surfaces to each other in a vacuum chamber.
또한, 본 발명은 본딩대상 웨이퍼가 로딩되는 스테이지 및 상기 스테이지에 로딩된 웨이퍼로 플라즈마를 공급하는 플라즈마 발생수단을 포함하는 표면처리챔버 어셈블리; 상기 표면처리챔버 어셈블리와 연결되어 그의 내부를 진공 상태로 제공하는 진공수단; 상기 표면처리챔버 어셈블리의 내부에 배치된 웨이퍼로 정제수를 공급하는 정제수 공급수단; 및 상기 표면처리챔버 어셈블리에서 표면처리된 본딩대상면이 상호 대향되도록 각각 반입된 웨이퍼들을 고정하는 고정수단이 구비되고, 내부가 진공상태로 유지된 상태로 웨이퍼들을 본딩하는 본딩챔버 어셈블리를 포함하여 이루어지는 웨이퍼 본딩장치를 제공한다. In addition, the present invention provides a surface treatment chamber assembly including a stage for loading a wafer to be bonded and plasma generating means for supplying plasma to the wafer loaded on the stage; A vacuum means connected to the surface treatment chamber assembly to provide a vacuum inside thereof; Purified water supply means for supplying purified water to a wafer disposed inside the surface treatment chamber assembly; And a fixing means for fixing the wafers respectively loaded so that the bonding target surfaces surface-treated in the surface treatment chamber assembly are opposed to each other, and a bonding chamber assembly for bonding the wafers while the inside thereof is maintained in a vacuum state. Provided is a wafer bonding apparatus.
그리고, 본 발명은 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼를 본딩하기 위하여, 진공상태의 챔버 내에서 상기 제1웨이퍼의 본딩대상면에 플라즈마 및 정제수를 공급함으로써 상기 본딩대상면에 Si-O-H기가 노출되도록 표면처리하는 제1웨이퍼 표면처리단계; 진공상태의 챔버 내에서 상기 제2웨이퍼의 본딩대상면에 플라즈마 및 정제수를 공급함으로써 상기 본딩대상면에 Si-O-H기가 노출되도록 표면처리하는 제2웨이퍼 표면처리단계; 상기 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼의 본딩대상면을 대향 배치하고, 진공상태의 챔버 내에서 상기 본딩대상면을 상호 접촉하여 상기 본딩대상면 간의 Si-O-Si 결합을 이루는 웨이퍼 본딩단계; 및 상기 본딩된 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼를 고온에서 어닐링하는 어닐링 단계를 포함하여 이루어지는 웨이퍼 본딩방법을 제공한다.In addition, in order to bond the first wafer and the second wafer, the surface of the Si-OH group may be exposed on the bonding target surface by supplying plasma and purified water to the bonding target surface of the first wafer in a vacuum chamber. A first wafer surface treatment step of treating; A second wafer surface treatment step of surface treating the Si-O-H group to be exposed to the bonding target surface by supplying plasma and purified water to the bonding target surface of the second wafer in a vacuum chamber; A wafer bonding step in which bonding surfaces of the first and second wafers are disposed to face each other, and the bonding target surfaces are contacted with each other in a vacuum chamber to form Si-O-Si bonds between the bonding target surfaces; And an annealing step of annealing the bonded first wafer and the second wafer at a high temperature.
본 발명에 따른 웨이퍼 본딩장치 및 웨이퍼 본딩방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.The wafer bonding apparatus and the wafer bonding method according to the present invention provide the following effects.
첫째, 상기 표면처리챔버 어셈블리 내에서 웨이퍼에 플라즈마화된 공정가스 및 정제수가 동시에 또는 순차적으로 공급될 때, 진공상태가 유지되도록 함으로써 미세한 파티클이 상기 웨이퍼에 안착되어 오염시키는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 플라즈마 발생효과를 증대시키고 정제수가 보다 균일하게 웨이퍼로 공급되도록 함으로써 웨이퍼의 생산수율을 현저히 개선할 수 있다. First, when the plasma-processed process gas and purified water are supplied to the wafer simultaneously or sequentially in the surface treatment chamber assembly, the vacuum state is maintained to prevent the fine particles from being deposited on the wafer and contaminated. By increasing the plasma generating effect and by allowing the purified water to be more uniformly supplied to the wafer, the yield of the wafer can be significantly improved.
둘째, 단일의 표면처리공정 내에서 플라즈마 및 정제수가 공급되어 웨이퍼 본딩대상면에 대한 표면처리가 수행됨으로써 공정의 신속성을 개선함과 아울러, 상기 플라즈마는 웨이퍼 본딩대상면의 오염물을 제거하고 정제수는 화학적 결합의 매개체 역할을 수행함으로써 공정의 효율성을 현저히 개선한다. Secondly, plasma and purified water are supplied in a single surface treatment process to improve the speed of the process by performing surface treatment on the wafer bonding target surface, and the plasma removes contaminants on the wafer bonding target surface and the purified water is chemically treated. By acting as a vehicle for binding, the efficiency of the process is significantly improved.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 본딩장치 및 웨이퍼 본딩방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, a wafer bonding apparatus and a wafer bonding method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 본딩장치를 나타낸 개략적인 블럭도이다. 1 is a schematic block diagram illustrating a wafer bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에서 보는 바와 같이, 상기 웨이퍼 본딩장치는 표면처리챔버 어셈블리(20), 진공수단(20a), 정제수공급수단(20b), 그리고 본딩챔버 어셈블리(10)를 포함하여 이루어진다. 먼저 본딩을 위한 한 쌍의 웨이퍼는 각각 로드포트(71,72)를 통하여 표면처리챔버 어셈블리(20) 측으로 반입된다. As shown in FIG. 1, the wafer bonding apparatus includes a surface
여기서, 표면처리챔버 어셈블리(20)에는 공정가스가 공급될 때 그 사이로 상기 공정가스를 플라즈마화하기 위한 플라즈마 발생수단이 구비되며, 표면처리공정 진행 중 내부를 진공상태로 제공하기 위한 진공펌프 등의 진공수단(20a)과 연결된다. 또한, 상기 웨이퍼에 플라즈마화된 공정가스에 의한 표면처리와 동시에 또는 순차적으로 정제수가 공급될 수 있도록 상기 표면처리챔버 어셈블리(20)에는 정제수 공급수단(20b)이 구비된다. Here, the surface
이와 같이, 상기 표면처리챔버 어셈블리(20) 내에서 웨이퍼에 플라즈마화된 공정가스 및 정제수가 동시에 또는 순차적으로 공급될 때, 진공상태가 유지되도록 함으로써 미세한 파티클이 상기 웨이퍼에 안착되어 오염시키는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 플라즈마 발생효과를 증대시키고 정제수가 보다 균일하게 웨이퍼로 공급되도록 함으로써 웨이퍼의 생산수율을 현저히 개선할 수 있다.As such, when the plasma-processed process gas and purified water are simultaneously or sequentially supplied to the wafer in the surface
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면처리챔버 어셈블리의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of the surface treatment chamber assembly according to an embodiment of the present invention.
도 2에서 보는 바와 같이, 상기 표면처리챔버 어셈블리(20)의 내부에는 본딩대상 웨이퍼(1)의 본딩면이 상측을 향하도록 반입되어 로딩되는 스테이지(21)가 구비되며, 상기 스테이지(21)의 상측에는 플라즈마 발생수단인 리모트 플라즈마 제너레이터(25)를 통하여 플라즈마화된 공정가스를 상기 웨이퍼(1) 상면으로 균일하게 공급하는 분배장치(22)가 배치됨이 바람직하다. 여기서, 한 쌍을 이루는 본딩대상 웨이퍼들이 동시에 표면처리될 수 있도록 상기 표면처리챔버 어셈블리(20)의 내측에는 상기 스테이지가 적어도 하나 이상 쌍을 이루어 배치되도록 할 수도 있을 것이다.As shown in FIG. 2, the surface
또한, 상기 표면처리챔버 어셈블리(20)의 측부에는 반입된 웨이퍼(1)의 표면에 정제수를 플라즈마화된 공정가스와 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 공급하기 위한 정제수 공급수단(20b)이 구비된다. 물론, 이러한 정제수 공급수단은 상기 표면처리챔버 어셈블리(20)의 측부에 구비되는 것으로 한정되지 않으며, 상기 리모트 플라즈마 제너레이터(25)와 연결되어 플라즈마화 된 공정가스의 유입경로를 따라서 정제수가 미세하고 균일하게 입자화되어 함께 공급되도록 구비될 수도 있다. 물론, 상기 플라즈마 또는 정제수에 의한 웨이퍼(1) 표면처리시 표면처리챔버 어셈블리(20) 내부는 진공수단(20a)에 의하여 진공상태로 유지되어야 한다. In addition, the side of the surface
그리고, 상기 스테이지(21)는 회전가능하게 구비됨으로써 정제수가 보다 균일하게 웨이퍼(1)의 상면이 공급되도록 함이 바람직하다. In addition, the
한편, 플라즈마의 발생을 위한 수단은 전술된 바와 같은 리모트 플라즈마 제너레이터(25)에 국한되는 것은 아니며, 상부전극 및 하부전극 중 어느 일측에 RF 전원이 연결되어 상기 전극들의 사이에 플라즈마가 형성되도록 하는 일반적인 플라즈마 발생장치로 구비될 수도 있을 것이다. On the other hand, the means for generating the plasma is not limited to the
한편, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 표면처리챔버 어셈블리(20) 내에서 표면처리된 웨이퍼는 로드락(40) 및 핸들링로봇부(41)를 거쳐 EFEM(30, Equipment Front End Module)에 배치된 중앙 핸들링로봇(31)으로 이동됨이 바람직하다. 여기서, 상기 EFEM(30)에는 웨이퍼의 위치를 정렬하는 얼라이너(50, Aligner) 및 검사장치(60, Inspection tool)가 구비됨이 바람직하다. 이후, 상기 표면처리챔버 어셈블리(20)에서 표면처리된 본딩면이 상호 대향되도록 각각 본딩챔버 어셈블리(10)로 반입된 한 쌍의 웨이퍼는 내부가 진공상태로 유지된 상태에서 상호 가압되어 본딩된다. Meanwhile, as shown in FIG. 1, the wafer surface-treated in the surface
본딩이 완료된 웨이퍼는 중앙 핸들링로봇(31)에 의해 검사장치(60)으로 이동되고, 상기 검사장치(60)를 이용하여 본딩상태를 검증하는 것이 바람직하다. The bonded wafer is moved to the
여기서, 상기 표면처리챔버 어셈블리(20) 또는 본딩챔버 어셈블리(10) 내측에 반입되는 웨이퍼는 고정수단에 의하여 고정됨이 바람직하다.Here, the wafer carried in the surface
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 본딩장치를 나타낸 개략적인 블럭도이다. 3 is a schematic block diagram showing a wafer bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 3에서 보는 바와 같이, 로드포트(171,172)를 통하여 반입된 웨이퍼는 EFEM(130)에 구비된 핸들링로봇(131)에 의하여 이동모듈(145, Transfer Module)로 전달되고, 상기 이동모듈(145)은 한 쌍의 웨이퍼들을 각각 제1표면처리챔버 어셈블리(120) 및 제2표면처리챔버 어셈블리(121)로 반입한다. 이후, 표면처리된 웨이퍼 들은 이동모듈(145) 내의 핸들링로봇에 의하여 본딩챔버 어셈블리(110)로 반입되어 본딩된다. As shown in FIG. 3, the wafers loaded through the
물론, 상기 표면처리시 챔버(120,121) 내부는 각각 진공수단(120a,121a)에 의하여 진공상태로 유지되어야 하며, 웨이퍼로의 플라즈마 공급시 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 정제수 공급수단(120b,121b)에 의하여 정제수가 공급된다. Of course, the interior of the chamber (120, 121) during the surface treatment must be maintained in a vacuum state by the vacuum means (120a, 121a), respectively, during the plasma supply to the wafer to the purified water supply means (120b, 121b) substantially simultaneously or sequentially Purified water is supplied.
즉, 본 실시예에서는 한 쌍의 웨이퍼가 하나의 챔버 내에서 표면처리되는 것이 아니라 각각 개별적인 챔버로 이동되어 표면처리되는 구조를 나타내며, 이러한 구조를 제외한 웨이퍼 본딩장치의 기본적인 구성은 전술된 일실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. That is, in the present embodiment, a pair of wafers are not surface-treated in one chamber, but are moved to individual chambers and are surface-treated, and the basic configuration of the wafer bonding apparatus except for this structure is described in the above-described embodiment. Since it is the same as, the description is omitted.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 본딩방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a wafer bonding method according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 도 4에 도시된 흐름도를 따라서 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼를 본딩하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 본딩방법을 보다 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 웨이퍼 본딩방법은 단일 챔버 내에서 플라즈마 및 정제수가 공급되어 표면처리가 수행됨으로써 공정의 신속성을 개선함과 아울러, 이러한 표면처리가 진공상태에서 수행되도록 함으로써 수율을 현저히 향상시킨다.Hereinafter, a wafer bonding method according to an exemplary embodiment of the present invention for bonding the first wafer and the second wafer will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. 4. The wafer bonding method according to the present invention improves the speed of the process by supplying plasma and purified water in a single chamber to perform the surface treatment, and significantly improves the yield by allowing the surface treatment to be performed in a vacuum.
먼저, 표면처리챔버 어셈블리 내로 제1웨이퍼의 본딩대상면을 상측으로 위치되록 반입한 후, 진공상태의 동일한 표면처리챔버 어셈블리 내에서 상기 제1웨이퍼의 본딩대상면에 플라즈마 및 정제수를 공급함으로써 표면처리한다(S100). First, bringing the bonding surface of the first wafer upwardly into the surface treatment chamber assembly, and then supplying plasma and purified water to the bonding surface of the first wafer in the same surface treatment chamber assembly under vacuum. (S100).
이때, 상기 정제수는 플라즈마와 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 공급되 거나 교대로 공급될 수 있다. 순차적으로 공급되는 경우에는, 상기 플라즈마에 의한 웨이퍼 표면처리가 완료된 후에 정제수가 순차적으로 공급되도록 함이 바람직하다. 여기서, 상기 플라즈마는 웨이퍼 본딩대상면의 오염물을 제거하며, 정제수는 화학적 결합의 매개체 역할을 수행함으로써 공정의 효율을 현저히 개선한다. At this time, the purified water may be supplied to the plasma substantially simultaneously or sequentially or alternately. In the case of being sequentially supplied, it is preferable to supply purified water sequentially after the wafer surface treatment by the plasma is completed. Here, the plasma removes contaminants on the wafer bonding target surface, and purified water significantly improves the efficiency of the process by serving as a medium for chemical bonding.
상세히, 상기 플라즈마는 진공상태에서 웨이퍼의 본딩대상면에 존재하는 실리콘 산화막에서 Si-O 결합을 끊어서(즉 유무기 오염체와 실리콘 표면 간의 결합을 끊음), 그 표면에 Si기가 노출되도록 한다. 그리고, 상기 정제수는 수분(H2O)을 웨이퍼 표면이 공급하여 웨이퍼 표면에 O-H기를 형성한다. 따라서, 상기 제1웨이퍼의 본딩대상면에 존재하는 Si기는 O-H기와 결합된 상태를 유지한다. 여기서, 상압에서는 고온화 분위기를 조성해야 할 뿐만 아니라 외부 파티클 유입 및 플라즈마 작용성능 악화로 제품의 수율이 현저히 저하되므로, 이러한 정제수 및 플라즈마 공급을 통한 표면처리 과정은 진공상태에서 수행되는 것이 바람직하다. In detail, the plasma breaks the Si-O bond in the silicon oxide film present on the bonding target surface of the wafer in a vacuum state (ie, breaks the bond between the organic-inorganic contaminant and the silicon surface) and exposes the Si group to the surface. The purified water is supplied with water (H 2 O) to the wafer surface to form OH groups on the wafer surface. Therefore, the Si group existing on the bonding target surface of the first wafer is maintained in the state of being bonded to the OH group. Here, the atmospheric pressure is not only to create a high-temperature atmosphere, but also because the yield of the product is significantly lowered due to the inflow of external particles and deterioration of plasma functional performance, such a surface treatment process through purified water and plasma supply is preferably performed in a vacuum state.
마찬가지로 전술된 바와 같이 진공상태의 표면처리챔버 어셈블리 내에서 상기 제2웨이퍼의 본딩면에도 플라즈마 및 정제수를 하나의 챔버 어셈블리 내에서 공급함으로써 상기 제2웨이퍼의 본딩대상면도 표면처리한다(S200). 이때, 상기 제1웨이퍼 표면처리단계 및 제2챔버 표면처리단계는 동일한 챔버 내에서 실질적으로 동시에 이루어지도록 함으로써 표면처리과정의 소요시간을 단축시킬 수 있을 것이다.Likewise, as described above, the bonding target surface of the second wafer is also surface-treated by supplying plasma and purified water to the bonding surface of the second wafer in the vacuum chamber surface treatment chamber assembly (S200). In this case, the first wafer surface treatment step and the second chamber surface treatment step may be substantially simultaneously performed in the same chamber, thereby reducing the time required for the surface treatment process.
여기서, 이러한 플라즈마를 형성하기 위한 공정가스는 질소, 산소, 아르곤 및 헬륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 가스 또는 이들의 혼합가스 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 정제수는 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하다. Here, the process gas for forming such a plasma is preferably any one gas selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, argon and helium or a mixture thereof. In addition, the purified water is preferably used deionized water.
이러한 정제수는 초음파 또는 노즐통과 등에 의하여 무화됨으로써 미세한 입자상으로 공급되거나 가열에 의한 증기상태 입자로 공급될 수도 있다. 또한, 상기 제1웨이퍼 표면처리단계(S100) 및 상기 제2웨이퍼 표면처리단계(S200)에서 상기 플라즈마 및 정제수가 공급될 때 상기 제1웨이퍼 내지 제2웨이퍼는 회전되도록 함으로써 정제수 및 플라즈마가 본딩대상면에 균일하게 공급되도록 함이 바람직하다. Such purified water may be supplied in the form of fine particles by being atomized by ultrasonic waves or nozzle passages, or in the form of steam particles by heating. In addition, when the plasma and purified water are supplied in the first wafer surface treatment step (S100) and the second wafer surface treatment step (S200), the first and second wafers are rotated so that the purified water and the plasma are bonded. It is preferable to make the surface evenly supplied.
한편, 상기 제1웨이퍼 표면처리단계 및 상기 제2웨이퍼 표면처리단계 후 표면처리된 웨이퍼들을 본딩하기 전에, 상기 표면처리된 웨이퍼를 건조하는 건조단계가 수행됨이 바람직하다. 이는 웨이퍼 상의 본딩대상면에 과도하게 존재하는 수분을 제거하기 위함이다. Meanwhile, before bonding the surface-treated wafers after the first wafer surface treatment step and the second wafer surface treatment step, a drying step of drying the surface-treated wafer is preferably performed. This is to remove excess moisture in the bonding target surface on the wafer.
이때, 제1웨이퍼 내지 제2웨이퍼를 회전시킴으로써 스핀 건조방식으로 건조하거나, 본딩대상면을 향하여 불활성가스를 불어주어 건조속도를 증가시킬 수 있다. At this time, the first wafer to the second wafer by rotating the spin drying method, or by blowing an inert gas toward the bonding target surface can increase the drying speed.
이후, 표면처리챔버 어셈블리로부터 웨이퍼들을 반출하여 본딩챔버 어셈블리로 반입하고 본딩과정이 수행된다. 이를 위하여, 상기 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼의 본딩면을 대향 이격 배치하고, 진공상태의 본딩챔버 어셈블리 내에서 상기 본딩면을 상호 본딩하는 본딩단계가 수행된다(S300). 이때, 본딩성능을 향상시키기 위하여 상기 본딩챔버 어셈블리 내부를 예비적으로 가열함이 바람직하다. Thereafter, the wafers are taken out from the surface treatment chamber assembly, brought into the bonding chamber assembly, and a bonding process is performed. To this end, a bonding step of arranging bonding surfaces of the first wafer and the second wafer to be spaced apart from each other and bonding the bonding surfaces to each other in the bonding chamber assembly in a vacuum state is performed (S300). In this case, in order to improve bonding performance, it is preferable to preheat the bonding chamber assembly.
상세히, 상기 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼의 본딩대상면을 상호 접촉시킨 후 상부에서 일정한 압력으로 가압하면 상기 제1웨이퍼에 존재하는 Si-O-H기와 제2웨이 퍼의 Si-O-H기가 결합되는데, 각 웨이퍼의 본딩대상면에 존재하는 O-H 간에 상호 반데르발스 결합이 이루어지면서 상기 제1웨이퍼 및 제2웨이퍼의 본딩면 사이에 수분(H2O)이 분리된다. 결국, 상기 제1웨이퍼의 Si-O-H기와 제2웨이퍼의 Si-O-H기 간의 결합에서 수분(H2O)이 분리되면서 상기 제1웨이퍼와 제2웨이퍼의 본딩면은 Si-O-Si 결합에 의하여 완전히 본딩된다. In detail, when the bonding target surfaces of the first wafer and the second wafer are contacted with each other and pressurized at a constant pressure from the top, the Si-OH groups and the Si-OH groups of the second wafer are combined. As Van der Waals bonds are formed between the OH present on the bonding target surface of the wafer, water (H 2 O) is separated between the bonding surfaces of the first wafer and the second wafer. As a result, water (H 2 O) is separated from the bond between the Si—OH group of the first wafer and the Si—OH group of the second wafer, and the bonding surface of the first wafer and the second wafer is bonded to the Si—O—Si bond. Is fully bonded.
상기 본딩단계(S300)이후 고온분위기에서 어닐링 단계가 수행되며(S300), 이때 상기 분리된 수분(H2O)이 제거된다. After the bonding step (S300), an annealing step is performed in a high temperature atmosphere (S300), wherein the separated water (H 2 O) is removed.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 본딩방법으로 동일한 장치 및 조건 하에서 표면처리시 진공상태 유무에 따른 본딩된 웨이퍼의 성능을 테스트한 결과를 표 1로써 정리하면 다음과 같다. On the other hand, according to the wafer bonding method according to a preferred embodiment of the present invention the results of testing the performance of the bonded wafer according to the presence or absence of vacuum during surface treatment under the same apparatus and conditions are summarized as Table 1 as follows.
표 1.Table 1.
이러한 웨이퍼 간의 본딩방법은 고집적화된 다층구조의 웨이퍼 생산을 위해서도 적용될 수도 있다. This wafer-to-wafer bonding method may also be applied for the production of highly integrated multilayer wafers.
상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.Although the above-described embodiments have been described with respect to the most preferred examples of the present invention, it is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 본딩장치를 나타낸 개략적인 블럭도이다. 1 is a schematic block diagram illustrating a wafer bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면처리챔버 어셈블리의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the surface treatment chamber assembly according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 본딩장치를 나타낸 개략적인 블럭도이다.3 is a schematic block diagram showing a wafer bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 본딩방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a wafer bonding method according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 웨이퍼 10,110 : 본딩챔버 어셈블리1: wafer 10110: bonding chamber assembly
20,120,121 : 표면처리챔버 어셈블리 20a : 진공수단20,120,121: surface
20b : 정제수 공급수단 21 : 스테이지20b: purified water supply means 21: stage
22 : 분배장치 25 : 리모트 플라즈마 제너레이터22: distribution device 25: remote plasma generator
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230042965A (en) * | 2021-09-23 | 2023-03-30 | 한화정밀기계 주식회사 | Hybrid bonding apparatus and hybrid bonding method using the same |
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