KR20110019479A - 웨이퍼와 템플릿을 정렬하는 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 이를 이용하는 솔더 범프 전달 장치 - Google Patents

웨이퍼와 템플릿을 정렬하는 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 이를 이용하는 솔더 범프 전달 장치 Download PDF

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Abstract

웨이퍼와 템플릿을 서로 정렬하고 상기 템플릿으로부터 솔더 범프들을 상기 웨이퍼 상으로 전달하는 기술분야에서, 웨이퍼와 템플릿은 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지를 이용하는 일차 정렬과 상기 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역들보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 이용하는 이차 정렬에 의해 서로 정렬될 수 있다. 상기 정렬 단계 후, 템플릿 상에는 솔더 리플로우 공정에 의해 구형의 솔더 범프들이 형성될 수 있다. 이어서, 상기 웨이퍼의 범프 패드들이 상기 솔더 범프들에 접촉되도록 상기 웨이퍼를 상기 템플릿에 인접하게 이동시킨 후 상기 웨이퍼를 상기 템플릿으로부터 이격시킴으로써 상기 솔더 범프들을 상기 웨이퍼의 범프 패드들 상으로 전달할 수 있다.

Description

웨이퍼와 템플릿을 정렬하는 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 이를 이용하는 솔더 범프 전달 장치 {Method of aligning a wafer and a template with each other, apparatus for performing the same and apparatus for transferring solder bumps using the same}
본 발명의 실시예들은 웨이퍼와 템플릿을 정렬하는 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 이를 이용하는 솔더 범프 전달 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마이크로 전자 패키징(microelectronic packaging) 기술에서 웨이퍼 상에 형성된 범프 패드들과 템플릿 상에 형성된 솔더 범프들이 서로 대응하도록 상기 웨이퍼와 상기 템플릿을 정렬하는 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 이를 이용하는 솔더 범프 전달 장치에 관한 것이다.
최근 마이크로 전자 패키징 기술은 접속 방법에서 와이어 본딩으로부터 솔더 범프로 변화하고 있다. 솔더 범프를 이용하는 기술은 다양하게 알려져 있다. 예를 들면, 전기 도금, 솔더 페이스트 프린팅, 증발 탈수법, 솔더볼의 직접 부착 등이 알려져 있다.
특히, C4NP(controlled collapse chip connection new process) 기술은 낮은 비용으로 미세 피치를 구현할 수 있으며 반도체 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다는 장점으로 인해 크게 주목받고 있다. 상기 C4NP 기술의 예는 미합중국 특허 제5,607,099호, 제5,775,569호, 제6,025,258호, 등에 개시되어 있다.
상기 C4NP 기술에 의하면, 구형의 솔더 범프들은 템플릿의 표면 캐버티들 내에서 형성되며 상기 솔더 범프들은 웨이퍼 상에 형성된 범프 패드들 상으로 전달된다. 상기 범프 패드들은 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩과 같은 집적 회로 소자의 금속 배선들과 연결되어 있으며, 상기 범프 패드들 상에는 UBM(under bump metallurgy) 패드들이 구비될 수 있다. 상기 UBM 패드들은 상기 솔더 범프들과 범프 패드들 사이에서 접착력을 향상시키기 위하여 제공될 수 있다.
상기와 같이 솔더 범프들이 전달된 웨이퍼의 반도체 칩들은 다이싱 공정에 의해 개별화될 수 있다. 상기 개별화된 반도체 칩은 솔더 리플로우 공정과 언더필(under fill) 공정을 통해 인쇄회로기판 상에 접합될 수 있으며, 이에 의해 플립칩이 제조될 수 있다.
상기 솔더 범프들을 형성하기 위하여 상기 템플릿의 표면 캐버티들 내에는 용융된 솔더가 주입된 후 응고될 수 있다. 상기 용융된 솔더의 주입을 위한 장치의 일 예는 미합중국 특허 제6,231,333호에 개시되어 있다.
상기 솔더 범프들을 범프 패드들 상으로 전달하는 공정에서, 상기 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들에 대한 이미지들은 이미지 획득 유닛에 의해 획득될 수 있으며, 상기 획득된 이미지들을 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿이 서로 정렬될 수 있다.
그러나, 상기 이미지들의 획득을 위한 기 설정된 위치에서 상기 정렬 마크들에 대한 이미지들이 획득되지 않을 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼 또는 템플릿이 로드된 위치가 기 설정된 위치의 오차범위에서 벗어난 경우에는 상기 이미지 획득 유닛이 정상적인 위치로 이동된 경우라도 상기 정렬 마크들에 대한 이미지들이 획득되지 않을 수 있다. 이 경우, 솔더 범프 전달 공정이 중단될 수 있으며, 상기 정렬 마크들을 검출하기 위하여 상기 이미지 획득 유닛의 위치를 조절하는데 많은 시간이 소요될 수 있다. 결과적으로, 상기 솔더 범프들의 전달 공정에 소요되는 전체 크게 시간이 증가될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 및/또는 템플릿 상에는 플럭스가 도포될 수 있다. 이 경우, 상기 도포된 플럭스에 의해 상기 정렬 마크들의 이미지들이 흐릿해질 수 있으며, 상기 정렬 마크들을 검출하는데 소요되는 시간이 증가될 수 있다. 이에 더하여, 상기와 같이 상기 정렬 마크들을 검출하기 위하여 상기 이미지 획득 유닛의 위치를 조절하는 경우, 상기 도포된 플럭스가 기화될 수 있으며, 이에 따라 상기 템플릿 상에서 구형의 솔더 범프들이 정상적으로 형성되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들을 용이하게 검출할 수 있는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법을 제공하는데 일 목적이 있다.
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법을 수행하는데 적합한 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법을 이용하는 솔더 범프 전달 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법은, 웨이퍼와 템플릿을 서로 마주하도록 배치하는 단계와, 상기 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계와, 상기 제1 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 일차 정렬하는 단계와, 상기 웨이퍼와 템플릿 상의 상기 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역들보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계와, 상기 제2 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 이차 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 이미지는 제1 배율을 갖는 제1 비전 카메라를 이용하여 획득될 수 있으며, 상기 제2 이미지는 상기 제1 배율보다 높은 제2 배율을 갖는 제2 비전 카메라를 이용하여 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 이미지들은 하나의 비전 카 메라를 이용하여 획득될 수 있으며, 상기 일차 정렬 이후 상기 제2 이미지를 획득하기 위하여 상기 비전 카메라의 배율이 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지는 동일한 픽셀 수를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치는, 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼 척과 마주하도록 배치되며 상기 웨이퍼와 마주하도록 템플릿을 지지하는 템플릿 척과, 상기 웨이퍼 척과 상기 템플릿 척 사이에서 상대적인 운동을 제공하기 위한 구동부와, 상기 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지 및 상기 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 획득하기 위한 이미지 획득 유닛과, 상기 제1 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 일차 정렬하고 상기 제2 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 이차 정렬하기 위하여 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 이미지 획득 유닛은 상기 제1 이미지를 획득하기 위하여 제1 배율을 갖는 제1 비전 카메라와 상기 제2 이미지를 획득하기 위하여 상기 제1 배율보다 높은 제2 배율을 갖는 제2 비전 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 이미지 획득 유닛은 상기 제1 이미지와 제2 이미지를 획득하기 위한 배율 조절 기능이 내장된 비전 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 템플릿 척은 상기 웨이퍼 척 아래에 배치될 수 있으며, 상기 구동부는 상기 일차 및 이차 정렬을 위하여 상기 웨이퍼 척과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 정렬 장치는 상기 웨이퍼와 상기 템플릿의 정렬 마크들 상으로 상기 이미지 획득 유닛을 이동시키기 위한 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 솔더 범프 전달 장치는, 범프 패드들을 갖는 집적 회로 소자들이 형성된 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척과, 상기 범프 패드들과 대응하는 표면 캐버티들을 갖고 상기 표면 캐버티들 내에 솔더 물질들이 채워진 템플릿을 지지하며 상기 솔더 물질들과 상기 범프 패드들이 서로 마주하도록 배치되는 템플릿 척과, 상기 웨이퍼 척과 상기 템플릿 척 사이에서 상대적인 수직 및 수평 운동을 제공하기 위한 구동부와, 상기 템플릿 척과 연결되며 상기 플럭스가 도포된 템플릿을 가열하여 상기 솔더 물질들을 구 형태를 갖는 솔더 범프들로 형성하기 위한 히터와, 상기 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지 및 상기 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 획득하기 위한 이미지 획득 유닛과, 상기 제1 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 일차 정렬하고 상기 제2 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 이차 정렬하기 위한 상기 구동부의 수평 운동 및 상기 솔더 범프들을 상기 범프 패드들 상으로 전달하기 위한 상기 구동부의 수직 운동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 솔더 범프 전달 장치는 상기 웨이퍼 척과 상기 템플릿 척 사이에서 이동 가능하도록 배치되며 상기 템플릿 상에 플럭스를 도포하기 위한 플럭스 도포 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 솔더 범프 전달 장치는 상기 이미지 획득 유닛 및 상기 플럭스 도포 유닛과 연결되며 상기 플럭스 도포 유닛 및 상기 이미지 획득 유닛을 수평 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼와 템플릿은 제1 영역들의 정렬 마크들을 포함하는 제1 이미지를 이용하여 거시적으로 일차 정렬될 수 있으며, 이어서 상기 제1 영역들보다 작은 제2 이미지를 이용하여 미시적으로 이차 정렬될 수 있다. 따라서, 상기 정렬 마크들의 검출에 많은 시간이 소요되는 종래 기술과 비교하여 웨이퍼와 템플릿의 정렬 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼 척과 템플릿 척 사이에서 이동 가능하도록 배치되는 플럭스 도포 유닛에 의해 솔더 물질의 리플로우 단계 직전에 플럭스가 도포될 수 있으므로 상기 제1 이미지와 제2 이미지를 획득하는데 있어서 플럭스의 영향을 제거할 수 있다. 이에 더하여, 상기 플럭스기 기 도포되는 종래의 기술과 비교하여 플럭스의 기화가 감소될 수 있으므로 구형의 솔더 범프들의 형성에서 발생될 수 있는 불량이 크게 감소될 수 있다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 유사한 요소들에 대하여는 전체적으로 유사한 참조 부호들이 사용될 것이며 또한, "및/또는"이란 용어는 관련된 항목들 중 어느 하나 또는 그 이상의 조합을 포함한다.
다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다. 이들 용어들은 단지 다른 요소로부터 하나의 요소를 구별하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 하기에서 설명되는 제1 요소, 조성, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 제2 요소, 조성, 영역, 층 또는 부분으로 표현될 수 있을 것이다.
공간적으로 상대적인 용어들, 예를 들면, "하부" 또는 "바닥" 그리고 "상부" 또는 "맨위" 등의 용어들은 도면들에 설명된 바와 같이 다른 요소들에 대하여 한 요소의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면에 도시된 방위에 더하여 장치의 다른 방위들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도면들 중 하나에서 장치가 방향이 바뀐다면, 다른 요소들의 하부 쪽에 있는 것으로 설명된 요소들이 상기 다른 요소들의 상부 쪽에 있는 것으로 맞추어질 것이다. 따라서, "하부"라는 전형적인 용어는 도면의 특정 방위에 대하여 "하부" 및 "상부" 방위 모두를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 도면들 중 하나에서 장치가 방향이 바뀐다면, 다른 요소들의 "아래" 또는 "밑"으로서 설명된 요소들은 상기 다른 요소들의 "위"로 맞추어질 것이다. 따라서, "아래" 또는 "밑"이란 전형적인 용어는 "아래"와 "위"의 방위 모두를 포함할 수 있다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 하기에서 사용된 바와 같이, 단수의 형태로 표시되는 것은 특별히 명확하게 지시되지 않는 이상 복수의 형태도 포함한다. 또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이란 용어가 사용되는 경우, 이는 언급된 형태들, 영역들, 완전체들, 단계들, 작용들, 요소들 및/또는 성분들의 존재를 특징짓는 것이며, 다른 하나 이상의 형태들, 영역들, 완전체들, 단계들, 작용들, 요소들, 성분들 및/또는 이들 그룹들의 추가를 배제하는 것은 아니다.
달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기 술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이다. 예를 들면, 평평한 것으로서 설명된 영역은 일반적으로 거칠기 및/또는 비선형적인 형태들을 가질 수 있다. 또한, 도해로서 설명된 뾰족한 모서리들은 둥글게 될 수도 있다. 따라서, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼와 템플릿을 서로 정렬하기 위한 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 장치(100)는 마이크로 전자 패키징 기술에서 템플릿(20)으로부터 웨이퍼(10) 상에 솔더 범프들을 전달하기 전에 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)을 서로 정렬하기 위하여 사용될 수 있다.
특히, 반도체 칩과 같은 집적 회로 소자들이 형성된 반도체 웨이퍼(10) 상에 상기 템플릿(20) 상에서 형성된 구 형태의 솔더 범프들을 전달하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 상기 정렬 장치(100)는 상기 템플릿(20)으로부터 웨이퍼(10) 상의 범프 패드들 상으로 상기 솔더 범프들을 정확하게 전달하기 위하여 솔더 범프 전달 장치(도 7 참조; 200)의 일부로서 사용될 수 있다.
상기 솔더 범프들은 템플릿(20) 상에서 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 템플릿(20)은 상기 집적 회로 소자들의 범프 패드들과 대응하도록 구비된 표면 캐버티들을 가질 수 있다. 상기 템플릿(20)의 표면 캐버티들에는 솔더 주입 노즐을 이용하여 용융된 솔더 물질이 주입될 수 있으며, 이어서 상기 주입된 솔더 물질들은 상기 표면 캐버티들 내에서 응고될 수 있다.
상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 장치(100)는 상기 웨이퍼(10)를 지지하는 웨이퍼 척(110)과 상기 템플릿(20)을 지지하는 템플릿 척(120)을 포함할 수 있다. 상기 웨이퍼 척(110)과 상기 템플릿 척(120)은 서로 마주하도록, 예를 들면, 상기 웨이퍼 척(110) 아래에 상기 템플릿 척(120)이 배치될 수 있다.
상기 표면 캐버티들 내에 상기 솔더 물질들이 채워진 템플릿(20)은 상기 템플릿 척(120) 상으로 로드될 수 있으며, 상기 웨이퍼(10)는 상기 웨이퍼 척(110) 상으로 로드될 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼(10)의 범프 패드들이 아래를 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼(10)의 범프 패드들과 상기 템플릿(20)의 표면 캐버티들 내의 솔더 물질들이 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 한편, 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)은 이송 로봇에 의해 이송될 수 있으며, 진공압에 의해 상기 웨이퍼 척(110)과 템플릿 척(120)에 각각 파지될 수 있다.
상기 정렬 장치(100)는 상기 웨이퍼 척(110)과 상기 템플릿 척(120) 사이에서 상대적인 운동을 제공하기 위한 제1 구동부(130)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼 척(110)과 연결될 수 있으며, 상기 웨이퍼 척(110)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 제1 구동부(130)로는 직교 좌표 로봇이 사용될 수 있다.
상기 정렬 장치(100)는 상기 웨이퍼 척(110)과 상기 템플릿 척(120) 사이에서 수평 방향으로 이동 가능하도록 배치되며 상기 웨이퍼(10)와 상기 템플릿(20) 상의 정렬 마크들에 대한 이미지들을 획득하기 위한 이미지 획득 유닛(140)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 이미지 획득 유닛(140)은 제2 구동부(150)와 연결될 수 있으며, 상기 제2 구동부(150)는 상기 이미지 획득 유닛(140)을 상기 정렬 마크들과 대응하는 위치들로 이동시킬 수 있다. 상기 제2 구동부(150)로는 직교 좌표 로봇이 사용될 수 있다.
상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20) 상의 정렬 마크들은 동일한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20) 상에는 십자 형태의 정렬 마크가 각각 형성되어 있을 수 있다. 그러나, 상기 정렬 마크의 형태는 본 발명의 범위를 한정하지는 않을 것이다.
도 2는 이미지 획득 유닛의 제1 비전 카메라를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 이미지 획득 유닛(140)은 상기 정렬 마크들에 대한 거시적인 관측을 위한 제1 비전 카메라(142)와 미시적인 관측을 위한 제2 비전 카메라(144)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 비전 카메라(142)는 상 기 웨이퍼(10)와 템플릿(20) 상의 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지를 획득하기 위하여 사용될 수 있으며, 제2 비전 카메라(144)는 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20) 상의 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역들보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 획득하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 제1 비전 카메라(142)는 상기 웨이퍼(10)와 상기 템플릿(20) 상의 정렬 마크들을 동시에 또는 순차적으로 촬상할 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 도시된 바와 같이, 제1 비전 카메라(142)는 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)을 조명하기 위한 제1 및 제2 조명부들(160, 162)과, 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20) 상의 정렬 마크들에 대한 제1 이미지를 획득하기 위하여 다이크로익 미러를 포함하는 광학 렌즈부(164) 및 상기 제1 이미지를 생성하기 위하여 CCD(charge coupled device)와 같은 촬상 소자(178)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 조명부들(160, 162)은 서로 다른 파장을 갖는 광들을 각각 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20) 상으로 조사할 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼(10)를 조명하기 위한 제1 조명부(160)로는 청색 LED(light emitting diode)가 사용될 수 있으며, 상기 템플릿(20)을 조명하기 위한 제2 조명부(162)로는 적색 LED가 사용될 수 있다.
상기 웨이퍼(10)로부터 반사된 청색광은 제1 대물 렌즈(166)를 통과한 후 제1 반사경(168) 및 제2 반사경(170)에 의해 다이크로익 미러(172; dichroic mirror)로 제공될 수 있으며, 상기 다이크로익 미러(172)에 의해 상기 촬상 소자(178)로 제공될 수 있다. 한편, 상기 템플릿(20)으로부터 반사된 적색광은 제2 대물 렌 즈(174)를 통과하고 제3 반사경(176)에 의해 반사된 후 상기 다이크로익 미러(172)로 제공될 수 있다. 여기서, 도시된 바와 같이, 상기 다이크로익 미러(172)는 상기 웨이퍼(10)로부터 반사된 청색광은 반사시키며 상기 템플릿(20)으로부터 반사된 적색광은 투과시키도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 다이크로익 미러(172)를 통해 상기 웨이퍼(10)의 정렬 마크와 상기 템플릿(20)의 정렬마크를 모두 포함하는 제1 이미지를 획득할 수 있다.
그러나, 상기 제1 비전 카메라(142)의 구성은 다양하게 변경될 수 있으며, 도시된 바와 같은 제1 비전 카메라(142)의 구성에 의해 본 발명의 사상 및 범위가 한정되지는 않을 것이다. 또한, 상기 제1 비전 카메라(142)는 상기 웨이퍼(10) 상의 정렬 마크와 상기 템플릿(20) 상의 정렬 마크를 각각 포함하는 별도의 이미지들을 획득할 수도 있다.
한편, 상기 제2 비전 카메라(144)는 상기 제1 비전 카메라(142)와 동일하게 구성될 수 있으므로, 이에 대한 추가적인 상세 설명은 생략한다.
도 3은 웨이퍼 또는 템플릿 상의 정렬 마크들에 대한 제1 이미지를 나타내는 개략도이며, 도 4는 웨이퍼 또는 템플릿 상의 정렬 마크들에 대한 제2 이미지를 나타내는 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제2 구동부(150)는 상기 이미지 획득 유닛(140)의 제1 비전 카메라(142)가 기 설정된 위치, 즉 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 마크들(40, 42)과 상기 제1 비전 카메라(142)가 대응하도록 설정된 위치로 상기 이미지 획득 유닛(140)을 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 제2 구동 부(150)의 동작은 제어부(180; 도 1 참조)에 의해 제어될 수 있다.
상기 제1 비전 카메라(142)에 의해 획득된 제1 이미지(30)는 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 제1 영역들 내의 정렬 마크들(40, 42)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 이미지(30) 내의 정렬 마크들(40, 42) 사이의 상대적인 위치를 이용하여 거시적인 일차 정렬이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 이미지(30)는 상기 제어부(180)로 전송될 수 있으며, 상기 제어부(180)는 상기 제1 이미지(30)를 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 제1 구동부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 마크들(40, 42)이 서로 중첩될 수 있도록 상기 웨이퍼 척(110)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 이미지(30)에 포함된 상기 템플릿(20)의 정렬 마크(42)는 상기 제1 이미지(10)의 중심 부위에 위치되지 않을 수도 있다. 이는 상기 템플릿(20)이 상기 템플릿 척(120)에 로드되는 경우 다소의 위치 오차가 발생할 수 있기 때문이다.
상기 제어부(180)는 상기 일차 정렬이 수행되는 동안 또는 상기 일차 정렬이 수행된 후 상기 이미지 획득 유닛(140)의 제2 비전 카메라(144)가 상기 템플릿(20)의 정렬 마크(42)와 대응하는 위치에 위치되도록 상기 제2 구동부(150)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 상기 이미지 획득 유닛(140)은 상기 제2 비전 카메라(144)가 상기 템플릿(20)의 정렬 마크(42)와 마주하도록 상기 제2 구동부(150)에 의해 이동될 수 있다.
상기 제2 비전 카메라(144)에 의해 획득된 제2 이미지(32)는 상기 웨이 퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 마크들(40, 42)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 이미지(32) 내의 정렬 마크들(40, 42) 사이의 상대적인 위치를 이용하여 미시적인 이차 정렬이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제2 이미지(32)는 상기 제어부(180)로 전송될 수 있으며, 상기 제어부(180)는 상기 제2 이미지(32)를 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 제1 구동부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 마크들(40, 42)이 서로 중첩될 수 있도록 상기 웨이퍼 척(110)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기와 같은 일차 정렬 및 이차 정렬을 수행하기 위하여 상기 제1 비전 카메라(142)는 상기 제1 영역들을 촬상하기 위하여 제1 배율을 가질 수 있으며, 상기 제2 비전 카메라(144)는 상기 제1 영역들보다 작은 제2 영역들을 촬상하기 위하여 상기 제1 배율보다 높은 제2 배율을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 이미지(30)와 제2 이미지(32)는 동일한 픽셀 수를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 이미지(30)와 제2 이미지(32)는 동일한 크기를 가질 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 이미지 획득 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5를 참조하면, 이미지 획득 유닛(190)은 하나의 비전 카메라(192)를 포함할 수 있다. 상기 비전 카메라(192)에는 상기 제1 이미지(30)와 제2 이미지(32)를 획득하기 위하여 배율 조절 기능이 내장될 수 있다. 즉, 상기 제1 이미지(30)를 획득한 후 상기 제2 이미지(32)를 획득하기 위하여 상기 제1 배율로부터 제2 배율로 상기 비전 카메라(192)의 배율이 조절될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치를 이용하여 웨이퍼와 템플릿을 서로 정렬하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 웨이퍼(10)와 템플릿(20)은 각각 웨이퍼 척(110)과 템플릿 척(120) 상으로 로드되며, 진공압과 같은 파지력에 의해 각각 웨이퍼 척(110)과 템플릿 척(120)에 파지될 수 있다(단계 S100).
이미지 획득 유닛(140)의 제1 비전 카메라(142)와 상기 템플릿(20)의 정렬 마크(42)가 서로 마주하도록 기 설정된 위치로 이미지 획득 유닛(140)을 이동시킨다(단계 S102). 이때, 상기 이미지 획득 유닛(140)은 제2 구동부(150)에 의해 이동될 수 있으며, 상기 제2 구동부(150)의 동작은 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다.
상기 제1 비전 카메라(142)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 마크들(40, 42)을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지(30)를 획득한다(단계 S104). 상기 획득된 제1 이미지(30)에 대한 데이터는 제어부(180)로 전송될 수 있다.
상기 획득된 제1 이미지(30)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)을 일차 정렬한다(단계 S106). 상기 제1 구동부(130)는 상기 제1 이미지(30)에 포함된 정렬 마크들(40, 42) 사이의 상대적인 위치 정보를 이용하여 상기 정렬 마크들(40, 42)이 서로 일치하도록 상기 웨이퍼 척(110)을 수평 방향으로 이동시킨다. 이때, 상기 제1 구동부(130)의 동작은 상기 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다.
상기 이미지 획득 유닛(140)의 제2 비전 카메라(144)와 상기 템플릿(20)의 정렬 마크(42)가 서로 마주하도록 상기 이미지 획득 유닛(140)을 이동시킨다(단계 S108). 이때, 상기 이미지 획득 유닛(140)은 제2 구동부(150)에 의해 이동될 수 있으며, 상기 제2 구동부(150)의 동작은 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다. 한편, 도 5에 도시된 이미지 획득 유닛(190)이 사용되는 경우, 상기 이미지 획득 유닛(190)의 위치는 제1 이미지(30)를 이용하여 상기 템플릿(20)의 정렬 마크(42)가 상기 제1 이미지(30)의 중앙 부위에 위치되도록 보정될 수 있으며, 이어서 상기 제2 이미지(32)를 획득하기 위하여 비전 카메라(190)의 배율이 제1 배율로부터 제2 배율로 조절될 수 있다.
상기 제2 비전 카메라(144)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 마크들(40, 42)을 포함하는 제2 영역들에 대한 제2 이미지(32)를 획득한다(단계 S110). 상기 제2 영역들은 상기 제1 영역들보다 작으며 상기 획득된 제2 이미지(32)에 대한 데이터는 제어부(180)로 전송될 수 있다.
상기 획득된 제2 이미지(32)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)을 이차 정렬한다(단계 S112). 상기 제1 구동부(130)는 상기 제2 이미지(32)에 포함된 정렬 마크들(40, 42) 사이의 상대적인 위치 정보를 이용하여 상기 정렬 마크들(40, 42)이 서로 일치하도록 상기 웨이퍼 척(110)을 수평 방향으로 이동시킨다. 이때, 상기 제1 구동부(130)의 동작은 상기 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법을 이용하여 솔더 범프들을 템플릿으로부터 웨이퍼로 전달하는 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 솔더 범프 전달 장치(200)는 도 1에 도시된 웨이퍼와 템플 릿의 정렬 장치(100)의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 솔더 범프 전달 장치(200)는 웨이퍼 척(110), 템플릿 척(120), 제1 구동부(130), 이미지 획득 유닛(140), 제2 구동부(150), 제어부(180) 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼 척(110)과 상기 템플릿 척(120) 사이에서 상대적인 수직 운동 및 수평 운동을 제공하기 위하여 사용될 수 있으며, 상기 제어부(180)는 상기 제1 구동부(130) 및 제2 구동부(150)의 동작들을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 구동부(130)는 상기 이미지 획득 유닛(140)에 의해 획득된 제1 이미지(30)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)을 일차 정렬하고 상기 이미지 획득 유닛(140)에 의해 획득된 제2 이미지(32)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)을 이차 정렬하기 위하여 상기 웨이퍼 척(110)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼(10)와 상기 템플릿(20) 사이의 정렬이 완료된 후 상기 템플릿(20) 상의 솔더 범프들을 상기 웨이퍼(10) 상으로 전달하기 위하여 상기 웨이퍼 척(110)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제1 구동부(130)로는 3축 직교 좌표 로봇이 사용될 수 있다.
상기한 바를 제외하고, 상기 요소들은 도 1을 참조하여 기 설명된 바와 동일 또는 유사하므로 이들에 대한 추가적인 상세 설명은 생략한다.
상기 솔더 범프 전달 장치(200)는 상기 웨이퍼 척(110)과 상기 템플릿 척(120) 사이에서 수평 방향으로 이동 가능하도록 구성된 플럭스 도포 유닛(210)을 포함할 수 있다. 상기 플럭스 도포 유닛(210)은 아래를 향하도록 배치되어 상기 템플릿 척(120)에 의해 지지된 템플릿(20) 상으로 플럭스를 도포하는 노즐(212)을 포함할 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 노즐(212)은 플럭스 공급부(미도시)와 연결될 수 있다.
상기 플럭스 도포 유닛(210)은 상기 제1 및 제2 이미지들(30, 32)을 이용한 일차 및 이차 정렬이 완료된 후 상기 플럭스를 상기 템플릿(20) 상으로 도포할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 상기 웨이퍼 및/또는 템플릿 상에 기 도포된 플럭스에 의해 상기 웨이퍼 및/또는 템플릿의 정렬 마크 이미지들을 획득하는 것이 방해되는 문제점이 원천적으로 제거될 수 있다. 결과적으로, 이미지 획득의 어려움으로 인하여 상기 웨이퍼(10)와 템플릿(20)의 정렬 시간이 증가되는 것이 방지될 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 템플릿 상에서 구 형태의 솔더 범프들이 형성되는 과정을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 솔더 범프 전달 장치(100)는 상기 템플릿(20)의 표면 캐버티들(22)에 채워진 솔더 물질들(24a)을 리플로우시켜 상기 표면 캐버티들(22) 내에서 구 형태를 갖는 솔더 범프들(24b) 또는 솔더볼들을 형성하기 위하여 상기 템플릿(20)을 가열하는 히터(220)를 포함할 수 있다. 상기 히터(220)는 열적으로 상기 템플릿 척(120)과 연결될 수 있다. 일 예로서, 상기 템플릿 척(120)에는 전기저항열선 형태의 히터(220)가 내장될 수 있다. 상기 히터(220)에 의해 상기 템플릿(20)이 상기 솔더 물질들(24a)의 리플로우 온도로 가열되면, 상기 표면 캐버티들(22)에 채워진 솔더 물질들(24a)이 용융될 수 있으며, 용융된 솔더 물질들은 표면 장력에 의해 구형의 솔더 범프들(24b)로 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시된 솔더 범프들이 웨이퍼의 범프 패드들에 전달되는 과정을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 7, 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 템플릿(20) 상에서 솔더 범프들(24b)이 형성된 후 상기 솔더 범프들(24b)을 상기 웨이퍼(10) 상의 범프 패드들(12) 상으로 전달하기 위하여 상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼 척(110)과 상기 템플릿 척(120) 사이에서 상대적인 수직 운동을 제공한다. 즉, 상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼 척(110)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 제1 구동부(130)의 동작은 상기 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다.
상기 웨이퍼(10) 상의 범프 패드들(12) 각각은 젖음력을 향상시키기 위한 UBM 패드(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 구형의 솔더 범프들(24b)은 상기 제1 구동부(130)에 의해 하방으로 이동하는 웨이퍼(10)의 범프 패드들(12)과 접촉할 수 있으며, 상기 범프 패드들(12)과 상기 솔더 범프들(24b) 사이의 젖음력에 의해 상기 범프 패드들(12)에 부착될 수 있다.
상기 솔더 범프들(24b)이 상기 범프 패드들(12)에 부착된 후 상기 제1 구동부(130)는 상기 웨이퍼 척(110)을 상방으로 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 솔더 범프들(24b)은 상기 젖음력에 의해 상기 템플릿(20)으로부터 분리될 수 있으며, 이어서 상기 웨이퍼(10)와 상기 템플릿(20) 사이의 온도 차이에 의해 응고될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 웨이퍼 척(110)은 상기 웨이퍼(10)의 온도 를 조절하기 위한 제2 히터(미도시)와 열적으로 연결될 수도 있다. 상기 제2 히터는 상기 웨이퍼(10)를 상기 솔더 물질의 용융점보다 낮은 온도로 유지시키기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼 척(110) 내에는 전기저항열선 타입의 제2 히터가 내장될 수 있다.
한편, 상기 플럭스 도포 유닛(210)은 제2 구동부(150)와 연결될 수 있으며, 상기 제2 구동부(150)에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 상기 플럭스 도포 유닛(210)은 상기 템플릿(20) 상에 플럭스를 균일하게 도포하기 위하여 상기 제2 구동부(150)에 의해 수평 방향으로, 예를 들면, 지그재그 형태로 이동될 수 있다. 이 경우, 상기 이미지 획득 유닛(140)과 상기 플럭스 도포 유닛(210)은 모두 상기 제2 구동부(150)와 연결되며, 상기 제2 구동부(150)에 의해 상기 웨이퍼(10)와 상기 템플릿(20) 사이에서 수평 방향으로 이동될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 플럭스는 상기 웨이퍼(10)와 상기 템플릿(20)이 서로 정렬된 후 상기 템플릿(20) 상으로 도포될 수 있다. 즉, 상기 플럭스의 도포가 상기 솔더 물질들(24a)의 리플로우 단계 직전에 수행되므로 상기 플럭스의 기화를 충분히 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 솔더 범프들(24b)의 형성 및 전달이 효율적으로 수행될 수 있다.
도 12 및 도 13은 도 7에 도시된 플럭스 도포 유닛의 다른 예들을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 12에 도시된 플럭스 도포 유닛(230)은 상기 템플릿(20) 상에 플럭스를 도포하기 위한 제1 노즐(232)과 상기 웨이퍼(10) 상에 플럭스를 도포하기 위한 제2 노즐(234)을 포함할 수 있다. 상기 제1 노즐(232)과 제2 노즐(234)은 플럭스 공급부(236)와 하나의 배관(238)을 통해 연결될 수 있으며, 상기 배관(238)에는 온/오프 밸브(240)와 유량 제어기(242; liquid mass flow controller; LMFC)가 설치될 수 있다.
도 13에 도시된 플럭스 도포 유닛(330)은 상기 템플릿(20) 상에 플럭스를 도포하기 위한 제1 노즐(332)과 상기 웨이퍼(10) 상에 플럭스를 도포하기 위한 제2 노즐(334)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 노즐(332)과 제2 노즐(334)은 플럭스 공급부(336)와 제1 배관(338) 및 제2 배관(340)을 통해 각각 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 배관들(338, 340) 각각에는 온/오프 밸브(342, 344)와 유량 제어기(346, 348; liquid mass flow controller; LMFC)가 설치될 수 있다.
상기 도 12 및 도 13에 도시된 플럭스 도포 유닛들(230, 330)은 상기 템플릿(20) 뿐만 아니라 상기 웨이퍼(10) 상에도 플럭스를 공급하는 경우에 사용될 수 있다. 특히, 도 13에 도시된 플럭스 도포 유닛(330)은 상기 웨이퍼(10) 상에 선택적으로 플럭스를 공급하는 경우에 바람직하게 사용될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼와 템플릿은 제1 영역들의 정렬 마크들을 포함하는 제1 이미지를 이용하여 거시적으로 일차 정렬될 수 있으며, 이어서 상기 제1 영역들보다 작은 제2 이미지를 이용하여 미시적으로 이차 정렬될 수 있다. 따라서, 상기 정렬 마크들의 검출에 많은 시간이 소요되는 종래 기술과 비교하여 웨이퍼와 템플릿의 정렬 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼 척과 템플릿 척 사이에서 이동 가능하도록 배치되는 플럭스 도포 유닛에 의해 솔더 물질의 리플로우 단계 직전에 플럭스가 도포될 수 있으므로 상기 제1 이미지와 제2 이미지를 획득하는데 있어서 플럭스의 영향을 제거할 수 있다. 이에 더하여, 상기 플럭스기 기 도포되는 종래의 기술과 비교하여 플럭스의 기화가 감소될 수 있으므로 구형의 솔더 범프들의 형성에서 발생될 수 있는 불량이 크게 감소될 수 있다.
결과적으로, 템플릿으로부터 웨이퍼 상으로 솔더 범프들을 전달하는 공정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있으며, 솔더 범프 전달 공정의 신뢰도가 크게 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼와 템플릿을 서로 정렬하기 위한 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 이미지 획득 유닛의 제1 비전 카메라를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 웨이퍼 또는 템플릿 상의 정렬 마크들에 대한 제1 이미지를 나타내는 개략도이다.
도 4는 웨이퍼 또는 템플릿 상의 정렬 마크들에 대한 제2 이미지를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 1에 도시된 이미지 획득 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 도 1에 도시된 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치를 이용하여 웨이퍼와 템플릿을 서로 정렬하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법을 이용하여 솔더 범프들을 템플릿으로부터 웨이퍼로 전달하는 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 템플릿 상에서 구 형태의 솔더 범프들이 형성되는 과정을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시된 솔더 범프들이 웨이퍼의 범프 패드들에 전달되는 과정을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 12 및 도 13은 도 7에 도시된 플럭스 도포 유닛의 다른 예들을 설명하기 위한 개략도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 웨이퍼 12 : 범프 패드
20 : 템플릿 22 : 표면 캐버티
24a : 솔더 물질 24b : 솔더 범프
30 : 제1 이미지 32 : 제2 이미지
40, 42 : 정렬 마크 100 : 정렬 장치
110 : 웨이퍼 척 120 : 템플릿 척
130 : 제1 구동부 140 : 이미지 획득 유닛
150 : 제2 구동부 180 : 제어부
200 : 솔더 범프 전달 장치 210 : 플럭스 도포 유닛
220 : 히터

Claims (13)

  1. 웨이퍼와 템플릿을 서로 마주하도록 배치하는 단계;
    상기 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제1 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 일차 정렬하는 단계;
    상기 웨이퍼와 템플릿 상의 상기 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역들보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 제2 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 이차 정렬하는 단계를 포함하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 배율을 갖는 제1 비전 카메라를 이용하여 상기 제1 이미지를 획득하며, 상기 제1 배율보다 높은 제2 배율을 갖는 제2 비전 카메라를 이용하여 상기 제2 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지들은 비전 카메라를 이용하여 획득되며, 상기 일차 정렬 이후 상기 제2 이미지를 획득하기 위하여 상기 비전 카메라의 배율을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지는 동일한 픽셀 수를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 방법.
  5. 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척과 마주하도록 배치되며 상기 웨이퍼와 마주하도록 템플릿을 지지하는 템플릿 척;
    상기 웨이퍼 척과 상기 템플릿 척 사이에서 상대적인 운동을 제공하기 위한 구동부;
    상기 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지 및 상기 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 획득하기 위한 이미지 획득 유닛; 및
    상기 제1 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 일차 정렬하고 상기 제2 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 이차 정렬하기 위하여 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이미지 획득 유닛은,
    상기 제1 이미지를 획득하기 위하여 제1 배율을 갖는 제1 비전 카메라; 및
    상기 제2 이미지를 획득하기 위하여 상기 제1 배율보다 높은 제2 배율을 갖는 제2 비전 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 이미지 획득 유닛은 상기 제1 이미지와 제2 이미지를 획득하기 위한 배율 조절 기능이 내장된 비전 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 이미지와 제2 이미지는 동일한 픽셀 수를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 템플릿 척은 상기 웨이퍼 척 아래에 배치되며, 상기 구동부는 상기 일차 및 이차 정렬을 위하여 상기 웨이퍼 척과 연결되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 웨이퍼와 상기 템플릿의 정렬 마크들 상으로 상기 이미지 획득 유닛을 이동시키기 위한 제2 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼와 템플릿의 정렬 장치.
  11. 범프 패드들을 갖는 집적 회로 소자들이 형성된 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척;
    상기 범프 패드들과 대응하는 표면 캐버티들을 갖고 상기 표면 캐버티들 내에 솔더 물질들이 채워진 템플릿을 지지하며, 상기 솔더 물질들과 상기 범프 패드 들이 서로 마주하도록 배치되는 템플릿 척;
    상기 웨이퍼 척과 상기 템플릿 척 사이에서 상대적인 수직 및 수평 운동을 제공하기 위한 구동부;
    상기 템플릿 척과 연결되며 상기 플럭스가 도포된 템플릿을 가열하여 상기 솔더 물질들을 구 형태를 갖는 솔더 범프들로 형성하기 위한 히터;
    상기 웨이퍼와 템플릿 상의 정렬 마크들을 포함하는 제1 영역들에 대한 제1 이미지 및 상기 정렬 마크들을 포함하며 상기 제1 영역보다 작은 제2 영역들에 대한 제2 이미지를 획득하기 위한 이미지 획득 유닛; 및
    상기 제1 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 일차 정렬하고 상기 제2 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼와 템플릿을 이차 정렬하기 위한 상기 구동부의 수평 운동 및 상기 솔더 범프들을 상기 범프 패드들 상으로 전달하기 위한 상기 구동부의 수직 운동을 제어하는 제어부를 포함하는 솔더 범프 전달 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 웨이퍼 척과 상기 템플릿 척 사이에서 이동 가능하도록 배치되며 상기 템플릿 상에 플럭스를 도포하기 위한 플럭스 도포 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 전달 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 이미지 획득 유닛 및 상기 플럭스 도포 유닛과 연결되며 상기 플럭스 도포 유닛 및 상기 이미지 획득 유닛을 수평 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 전달 장치.
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