KR20120118968A - 압력분할 기판 접합장치 및 기판 접합방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력분할 기판 접합장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 압력분할 기판 접합장치는, 내부에서 제1기판 및 제2기판을 접합하는 작업공간이 형성된 접합챔버; 상기 제1기판의 하부에 배치되어 상기 제1기판이 놓이는 안착부; 상기 제2기판의 상부에 배치되어 상기 제2기판을 가압하는 프레스판과, 상기 프레스판에 가압력을 공급하는 프레스기를 포함하는 프레스부; 상기 제1기판 및 상기 제2기판의 접합량을 감지하는 접합감지부; 및 상기 접합감지부의 신호에 따라 상기 프레스기의 가압력을 제어하는 구동제어부;를 포함하되, 상기 프레스부의 상기 프레스판은 상기 제2기판을 가압하는 위치가 상이한 내측프레스판 및 외측프레스판을 포함하는 것으로, 상기 내측프레스판은 제2기판의 중심지점부터 일지점까지 가압하고, 상기 외측프레스판은 상기 제2기판의 일지점부터 외주면 형성지점까지 가압하는 것을 특징으로 하고, 본 발명에 따른 압력분할 기판 접합장치를 사용함으로써, 서로 접합되는 양 기판의 접합량에 따라 기판의 위치에 따른 가압력을 조절할 수 있기 때문에, 기판의 접합 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 공정 조건 또는 기판의 종류에 따라 가압할 수 있는 압력의 크기를 변경하여 가압할 수 있기 때문에, 다양한 기판의 접합공정에 쉽게 적용할 수 있다.

Description

압력분할 기판 접합장치 및 기판 접합방법{PRESSURE DISTRIBUTOR DEVICE FOR BONDING SUBSTRATE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 압력분할 기판 접합장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가압위치에 따라 가압력을 조절하여 기판의 접합품질을 향상시킬 수 있는 압력분할 기판 접합장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에는 경우에 따라 2가지 이상의 소자를 접합하는 공정이 필요하다. SOI(Silicon On Isulator) 기판을 제조하거나, P 타입 반도체와 N 타입 반도체를 결합시켜 P-N정션(junction)을 형성하는 경우와 두 기판을 접합하는 경우 등이 그것이다. 이를 위하여 2개의 기판을 결합하는 공정이 요구되는데, 접착제를 사용하여 기판의 양면을 결합하거나, 접착제를 사용하지 않고 기판 간의 직접적인 결합으로 기판의 양면을 결합하는 방법 등이 사용된다. 접착제를 사용하여 기판을 결합하는 방법은 유기계 또는 무기계의 접착제층을 기판의 일면에 형성한 후 접착제의 접착력에 의하여 양 기판을 접합하는 것이고, 직접적인 결합방법은 상온의 분위기 또는 두 기판을 가열하면서 기판에 압력을 가하여 양 기판을 접합하는 것이다.
종래의 기판 접합장치는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 원판형상으로 형성된 하나의 가압판(3)을 이용하여 기판을 접합한다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 지지부(2) 위에 접합될 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)을 순서대로 올려놓고, 그 위에 설치된 가압판(3)을 공압 액추에이터와 같은 프레스기(4)를 이용하여 가압하면서 한 쌍의 기판이 서로 접합되도록 한다. 그러나 이와 같이 기판을 접합할 때, 도 1c에 도시된 바와 같이 기판의 위치에 따라 가압판(3)에서 기판에 전달되는 압력이 상이하기 때문에 제2기판의 중심지점과 제2기판의 외주면 형성지점에 작용하는 가압력에 차이(A)가 발생하게 된다. 따라서 기판의 위치에 따라 적용되는 접합력에 차이가 발생하여 접합품질이 저하된다는 문제점이 발생하였다.
따라서, 근래에는 접합품질을 향상시킬 수 있도록, 기판의 위치에 따라 기판을 가압하는 힘을 조절할 수 있는 기판 접합장치의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는, 가압위치에 따라 압력을 조절하여 기판의 접합품질을 향상시킬 수 있는 압력분할 기판 접합장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는, 상술한 압력분할 기판 접합장치를 이용하여 기판을 접합하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여, 내부에서 제1기판 및 제2기판을 접합하는 작업공간이 형성된 접합챔버;
상기 제1기판의 하부에 배치되어 상기 제1기판이 놓이는 안착부;
상기 제2기판의 상부에 배치되어 상기 제2기판을 가압하는 프레스판과, 상기 프레스판에 가압력을 공급하는 프레스기를 포함하는 프레스부;
상기 제1기판 및 상기 제2기판의 접합량을 감지하는 접합감지부; 및
상기 접합감지부의 신호에 따라 상기 프레스기의 가압력을 제어하는 구동제어부;를 포함하되,
상기 프레스부의 상기 프레스판은 상기 제2기판을 가압하는 위치가 상이한 내측프레스판 및 외측프레스판을 포함하는 것으로, 상기 내측프레스판은 제2기판의 중심지점부터 일지점까지 가압하고, 상기 외측프레스판은 상기 제2기판의 일지점부터 외주면 형성지점까지 가압하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프레스기는 상기 내측프레스판과 상기 외측프레스판에 가해지는 가압력을 개별적으로 전달할 수 있도록, 상기 내측프레스판에 가압력을 전달하는 내측 가압프레스기 및 상기 외측프레스판의 가압력을 전달하는 외측 가압프레스기를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접합감지부는, 상기 내측프레스판과 상기 안착부, 및 상기 외측프레스판과 상기 안착부 사이의 거리를 측정함으로써 상기 제1기판 및 제2기판의 접합량을 감지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동제어부는,
상기 제1기판 및 상기 제2기판의 접합 시작점부터 일정 접합점까지 상기 프레스기의 가압력을 서서히 증가시키고, 상기 일정 접합점 이후에는 가압력을 일정하게 유지시키도록 가압력을 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 가열시키는 히터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 히터는 상기 안착부 및 상기 프레스판에 내장되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 상기 히터는 상기 프레스판의 상기 내측프레스판과 외측프레스판에 각각 내장되고,
상기 구동제어부는 상기 내측프레스판에 내장된 히터와 상기 외측프레스판에 내장된 히터의 온도를 각각 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 상기 작업챔버 내부에서 정렬시키는 위치정렬구를 더 포함하고,
상기 위치정렬구는 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하여 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 서로 이격시키는 스페이서와, 상기 제1기판 및 제2기판의 측면을 가압하면서 정렬시키는 얼라이너를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접합챔버에는 상기 작업공간에 진공을 형성시키는 진공형성수단이 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 제1기판 및 제2기판을 접합하는 기판 접합장치를 이용하여 제1기판 및 제2기판을 접합하는 기판 접합방법으로서,
(a) 접합챔버에 제1기판을 로딩하는 단계;
(b) 상기 제1기판의 상부에 스페이서를 위치시키고, 상기 스페이서 위에 제2기판을 로딩하는 단계;
(c) 상기 스페이서에 의해 상기 제1기판 및 제2기판이 이격된 상태로 상기 제1기판 및 제2기판을 얼라이너를 이용하여 정렬시키는 단계;
(d) 상기 접합챔버 내부를 진공화시키는 단계;
(e) 상기 스페이서와 상기 얼라이너가 상기 제1기판 및 상기 제2기판에 접촉된 상태를 해제하여 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 정렬된 상태로 서로 접촉시키는 단계; 및
(f) 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 설정된 온도로 가열하면서 상기 제2기판의 위치에 따라 설정된 가압력으로 가압하여 기판을 접합하는 단계;를 포함하고,
상기 (f)단계에서 상기 가압력은 상기 제2기판의 중심지점부터 일지점까지 가압하는 내측가압력과, 상기 제2기판의 일지점부터 외주면 형성지점까지 가압하는 외측가압력이 각각 별도로 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 접합방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (g) 상기 제1기판 및 상기 제2기판의 접합량을 감지하여 상기 제2기판에 전달되는 상기 내측가압력 및 상기 외측가압력을 조절하는 단계를 더 포함하는것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 서로 접합되는 양 기판의 접합량에 따라 기판의 위치에 따른 가압력을 조절할 수 있기 때문에, 기판의 접합 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 공정 조건 또는 기판의 종류에 따라 가압할 수 있는 압력의 크기를 변경하여 가압할 수 있기 때문에, 다양한 기판의 접합공정에 쉽게 적용할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 접합장치 및 기판에 전달되는 가압력을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력분할 기판 접합장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력분할 기판 접합장치 및 기판에 전달되는 가압력을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합방법을 이용하여 접합되는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명에 따른 압력분할 기판 접합장치(100)는, 기판을 접합함에 있어서 기판에 적용되는 가압력의 차이를 최소화할 수 있도록 가압되는 기판이 가압되는 영역을 분할한다. 즉, 분할된 기판의 영역에 각각의 가압력을 전달하는 복수개의 프레스기(134)와, 분할된 기판의 영역을 각각 가압하는 복수개의 프레스판(132)을 구비함으로써, 기판에 전달되는 가압력의 차이를 최소화한다. 따라서, 기판이 균일한 접합력으로 서로 접합되도록 한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력분할 기판 접합장치의 정면도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 압력분할 기판 접합장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에서 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)을 접합하는 작업공간(112)이 형성된 접합챔버(110);
상기 제1기판(1a)의 하부에 배치되어 상기 제1기판(1a)이 놓이는 안착부(120);
상기 제2기판(1b)의 상부에 배치되어 상기 제2기판(1b)을 가압하는 프레스판(132)과, 상기 프레스판(132)에 가압력을 공급하는 프레스기(134)를 포함하는 프레스부(130);
상기 제1기판(1a) 및 상기 제2기판(1b)의 접합량을 감지하는 접합감지부(140); 및
상기 접합감지부(140)의 신호에 따라 상기 프레스기(134)의 가압력을 제어하는 구동제어부(150);를 포함하되,
상기 프레스부(130)의 상기 프레스판(132)은 상기 제2기판(1b)을 가압하는 위치가 상이한 내측프레스판(132a) 및 외측프레스판(132b)을 포함하는 것으로, 상기 내측프레스판(132a)은 제2기판(1b)의 중심지점부터 일지점까지 가압하고, 상기 외측프레스판(132b)은 상기 제2기판(1b)의 일지점부터 외주면 형성지점까지 가압하는 것을 특징으로 한다.
접합챔버(110)는 개폐가 가능한 것으로 접합챔버(110)가 개방된 상태에서 접합될 기판이 접합챔버(110) 내에 공급되면 접합챔버(110)를 폐쇄한 후 접합공정을 수행하게 된다. 이때, 접합챔버(110) 내에는 안착부(120)에 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)이 차례대로 적층 된 이후에 프레스부(130)를 상하로 이동시키면서 적층된 제2기판(1b)의 상부면을 가압하는 것을 조절하게 된다. 프레스부(130)는 크게 제2기판(1b)을 가압하는 프레스판(132)과 프레스판(132)의 상하 위치를 조절하는 프레스기(134)로 구분된다. 즉, 프레스기(134)를 하부방향으로 이동하게 되면 프레스판(132)이 제2기판(1b)을 눌러주면서 제1기판(1a)과 제2기판(1b)이 접합하도록 가압력이 작용하는 것이다. 여기서 접합챔버(110)에 형성된 작업공간(112)은 외부에 대해 완전히 밀폐되도록 구성되며, 외부와 밀폐된 접합챔버(110)는 진공통로(114)를 통해 진공형성수단(176)이 작업공간(112)과 연통되도록 한다. 따라서, 진공펌프 역할을 수행하는 진공형성수단(176)에 의해 접합챔버(110) 내의 작업공간(112)이 진공상태로 제1기판(1a)과 제2기판(1b)을 접합하는 공정을 수행할 수 있다. 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)은 접합하기에 앞서 먼저 정렬된 상태로 안착부(120)에 놓이게 되는데 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)의 정렬방법에 대해서는 후술하기로 한다.
이와 같이 프레스기(134)를 구동시켜 프레스판(132)이 제2기판(1b)을 눌러주게 되면 접합감지부(140)에서 제1기판(1a)과 제2기판(1b)의 접합량을 감지하게 된다. 이때, 접합감지부(140)는 여러 가지 방법으로 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)의 접합량을 감지할 수 있다. 특히 프레스판(132)과 안착부(120) 사이의 거리를 측정함으로써 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)의 접합량을 감지할 수 있다. 도 2에는 하나의 접합감지부(140)가 프레스판(132)의 상부면에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 프레스판(132)의 구조상 내측프레스판(132a) 및 외측프레스판(132b) 각각에 접합감지부(140)가 설치될 수 있다. 또한, 프레스판(132)과 안착부(120) 사이의 거리를 측정할 수 있는 위치라면 어느 곳에라도 부착 가능하다. 접합감지부(140)로는 레이저 센서, 정전용량 센서, 엔코더 등과 같이 서로 이격된 두 물체 간의 거리를 실시간으로 측정할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없이 사용될 수 있다.
프레스판(132)이 제2기판(1b)에 접하게 되는 위치를 접합 시작점이라고 하고, 프레스판(132)에 의해 제2기판(1b)이 접합완료되는 위치를 일정 접합점이라고 한다. 이때, 구동제어부(150)는 프레스판(132)이 일정 접합점 위치로 이동할 때까지는 프레스판(132)에 가하는 가압력을 서서히 증가시키고, 일정 접합점 위치에 도달한 이후에는 가압력이 일정하게 유지되도록 프레스기(134)의 구동을 조절한다.
구동제어부(150)는 초기작동압력의 크기로 프레스기(134)를 작동시키며, 접합감지부(140)에 의해 양 기판의 접촉이 시작되는 시간까지 서서히 그 압력을 줄여나간다. 접합감지부(140)에 의해 양 기판의 접촉이 시작됨이 감지되면(접합 시작점), 구동제어부(150)는 프레스기(134)의 압력을 서서히 증가시킨다. 이 후, 접합감지부(140)에 의해 양 기판이 바람직한 접합량을 가짐이 감지되면(일정 접합점), 프레스기(134)의 압력을 일정하게 유지시킨다.
이와 같이, 접합감지부(140)와 구동제어부(150)를 이용하면 양 기판의 접합 상태에 따라 가압 압력을 조절할 수 있다. 양 기판의 접합 이전에 초기작동압력을 크게 하여 초기접합압력까지 서서히 줄여나가는 이유는 프레스기(134)의 동작 속도를 빠르게 하여 접합 공정의 시간을 줄이기 위함이다.
그리고, 초기접합압력을 작게하고 접합 과정에서 가압력을 최종접합압력까지 서서히 증가시키는 이유는 양 기판의 접합 과정에서 생길 수 있는 본딩 보이드(bonding void)의 생성을 방지하기 위함이다. 또한, 이와 같이 가압력의 프로파일을 변경시켜 가면서 기판을 가압하게 되면 접합되는 기판의 패턴과 패턴 사이의 거리를 측정하여 접합에 의한 눌림 정도를 측정하는 ABICD(After Bonding Inspectin Critical Distance, ㎛) 및 접합 후 기판의 정렬도를 나타내는 본딩 오버레이(Bonding Overlay, ㎛)를 줄여 접합 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동제어부(150) 및 접합감지부(140)를 이용하면 과도 접합점을 방지하여 기판의 접합 효율을 향상시킬 수 있다.
일 예로서, 외경이 8 inch 이며 두께가 765㎛인 실리콘 웨이퍼에 접착필름이 50㎛의 두께로 부착된 제1 기판과, 외경이 8 inch 이며 두께가 400㎛인 글라스 웨이퍼로 이루어진 제2 기판을 135℃ 내지 185℃의 온도로 가열하면서 접합할 경우, 접합 후 바람직한 기판의 두께는 1165㎛ 내지 1215㎛가 되며, 이 때 최종접합압력은 6000mbar 내지 7000mbar가 된다.
제1기판(1a) 및 제2기판(1b)은 접합뿐만 아니라 가열에 의해서도 접합되는데, 이를 위하여 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)과 접하는 안착부(120)와 프레스판(132) 각각에 히터(162, 164)가 내장되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 프레스판(132)에 내장되는 히터(164)는 프레스판(132)의 구조적 특성상 내측프레스판(132a)과 외측프레스판(132b) 각각에 히터(164a, 164b)를 구비하는 것이 바람직하다. 프레스판(132)은 제2기판(1b)에 전달되는 가압력의 차이를 최소화하기 위해서 내측프레스판(132a)과 외측프레스판(132b)이 별개로 구동되기 때문에, 내측프레스판(132a) 및 외측프레스판(132b)에 내장되는 히터(164a, 164b)의 온도 역시 각각 조절될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 내측프레스판(132a)과 외측프레스판(132b)에 각각 내장되는 내측히터(164a) 및 외측히터(164b)의 온도 역시 구동제어부(150)에서 각각 조절함으로써, 제1기판(1a)과 제2기판(1b)이 균일한 접합력으로 접합될 수 있다. 여기서 구동제어부(150)와 히터(162, 164)의 결합관계는 생략하여 도시하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력분할 기판 접합장치 및 기판의 접합상태를 나타내는 평면도 및 정면도가 도시된 것으로, 도 3a에는 프레스부의 평면도가 도시되어 있고, 도 3b에는 안착부, 제1기판 및 제2기판, 프레스부가 도시된 정면도가 도시되어 있으며, 도 3c에는 기판에 전달되는 가압력의 크기가 도시되어 있다.
프레스판(132)에 작용하는 가압력은 프레스기(134)와 결합된 위치에서 거리가 얼만큼 떨어져 있는지에 따라 달라질 수 있다. 즉, 프레스판(132)의 일지점이 프레스기(134)에 근접할수록 프레스판(132)의 일지점에 작용하는 가압력이 효율적으로 제2기판(1b)에 전달되는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 압력분할 기판 접합장치(100)는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2기판(1b)을 가압하는 프레스판(132)을 복수개 구비함과 동시에 각각의 프레스판(132)에 가압력을 전달하는 프레스기(134)를 구비함으로써, 프레스판(132)이 제2기판(1b)에 전달하는 가압력의 차를 최소화한다. 즉 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프레스판(132)은 제2기판(1b)에 가압력을 전달하는 영역이 분할되어 있기 때문에, 종래에 비해 가압력의 차이값(B)이 감소한다. 여기서 제2기판(1b)의 내측과 외측을 구분하는 기준은 가압지점이 제2기판(1b)의 중심측인지, 제2기판(1b)의 외주면 측인지에 따라 구분될 수 있다. 즉, 내측프레스판(132a)은 제2기판(1b)의 중심지점을 포함하여 중심지점으로부터 일지점까지의 면적을 뜻하는 것으로, 제2기판(1b)의 중심지점은 도 3a, 도 3b, 도 3c에 걸쳐 일점쇄선으로 표시되어 있다. 또한, 외측프레스판(134b)은 제2기판(1b)의 일지점으로부터 제2기판(1b)의 외주면 형성지점까지의 면을 가압한다. 따라서, 내측프레스판(132a)의 위치를 조절하는 프레스기는 내측가압프레스기(134a)이고, 외측프레스판(132b)의 위치를 조절하는 프레스기는 외측가압프레스기(134b)이다. 여기서 내측가압프레스기(134a) 및 외측가압프레스기(134b)는 내측프레스판(132a)과 외측프레스판(132b)을 별도로 구동시킬 수 있는 것으라면 그 형상이 한정되지 않는다. 또한, 상기 프레스판(132)의 개수는 두 개에 한정되지 않고 세 개 이상 구비될 수도 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합방법의 순서도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합방법을 이용하여 접합되는 과정을 개략적으로 나타낸 정면도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 압력분할 기판 접합장치(100)를 사용하여 기판을 접합하게 되면 기판에 균일한 가압력이 적용되는 기판 접합방법을 제공할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 접합방법은, 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)을 접합하는 기판 접합장치를 이용하여 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)을 접합하는 기판 접합방법으로서,
(a) 접합챔버(110)에 제1기판(1a)을 로딩하는 단계(S10);
(b) 상기 제1기판(1a)의 상부에 스페이서(172)를 위치시키고, 상기 스페이서(172) 위에 제2기판(1b)을 로딩하는 단계(S20);
(c) 상기 스페이서(172)에 의해 상기 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)이 이격된 상태로 상기 제1기판(1a) 및 제2기판(1b)을 얼라이너(174)를 이용하여 정렬시키는 단계(S30);
(d) 상기 접합챔버(110) 내부를 진공화시키는 단계(S40);
(e) 상기 스페이서(172)와 상기 얼라이너(174)가 상기 제1기판(1a) 및 상기 제2기판(1b)에 접촉된 상태를 해제하여 상기 제1기판(1a) 및 상기 제2기판(1b)을 정렬된 상태로 서로 접촉시키는 단계(S50); 및
(f) 상기 제1기판(1a) 및 상기 제2기판(1b)을 설정된 온도로 가열하면서 상기 제2기판(1b)의 위치에 따라 설정된 가압력으로 가압하여 기판을 접합하는 단계(S60);를 포함하고,
상기 (f)단계(S60)에서 상기 가압력은 상기 제2기판(1b)의 중심지점부터 일지점까지 가압하는 내측가압력과, 상기 제2기판(1b)의 일지점부터 외주면 형성지점까지 가압하는 외측가압력이 각각 별도로 제어되는 것을 특징으로 한다.
여기서 기판에 적용되는 가압력은 제2기판(1b)의 내측이나 외측 중 어느 곳에 적용되느냐에 따라 내측가압력 및 외측가압력으로 구분할 수 있는데, (f) 단계(S60)에서 기판에 작용하는 가압력에 의해 접합량을 감지한 뒤 필요에 따라 추가로 내측가압력과 외측가압력을 조절하는 단계인 (g) 단계(S70)를 더 수행할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계(S50)는 상기 제2기판(1b)과 접촉가능하게 설치된 포인터를 이용하여 스페이서(172)와 얼라이너(174)를 제거할 때 상기 제2기판(1b)이 정렬된 상태를 유지하면서 제1기판(1a)과 접하도록 한다 이루어지는 것이 바람직하다.
(a) 단계(S10)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 안착부(120)에 제1기판(1a)을 로딩함으로써 진행된다.
(b) 단계(S20)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 스페이서(172)를 구비한 뒤, 그 위에 제2기판(1b)을 로딩함으로써, 제2기판(1b)이 제1기판(1a)과 접하기 이전에 안착될 위치를 정렬하게 된다. 즉, 제1기판(1a)과 제2기판(1b)을 이격시킨 상태로 구비하게 된다.
(c) 단계(S30)는 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1기판(1a)과 이격되게 위치한 제2기판(1b)의 측면을 얼라이너(174)로 정렬함으로써, 제1기판(1a)과 제2기판(1b)이 마찰에 의해 손상되지 않으면서 제1기판(1a)과 제2기판(1b)의 외주면 위치가 일치하도록 한다.
(d) 단계(S40)는 도 5d에 도시된 바와 같이, 접합챔버(110) 내의 공간을 진공상태로 만드는 것으로 작업공간(112)이 대기압 이하의 진공상태가 되게 한다.
(e) 단계(S50)는 도 5e에 도시된 바와 같이, 스페이서(172)와 얼라이너(174)를 후퇴시킴으로써, 제2기판(1b)이 제1기판(1a) 상부에 안착되도록 한다. 이때 프레스판(132)은 제2기판(1b)의 상부에 위치할 뿐, 제2기판(1b)을 가압하지는 않는다. 여기서 제2기판(1b)이 제1기판(1a)에 안착될 때 정렬이 흐트러지는 것을 방지하기 위하여 프레스판(132)에 포인터(미도시)를 돌출형성함으로써, 제2기판(1b)이 포인터에 접한 상태에서 제1기판(1a)으로 안착되도록 할 수 있다.
(f) 단계(S60)는 도 5f에 도시된 바와 같이, 프레스판(132)이 제2기판(1b)을 가압하여 제2기판(1b)과 제1기판(1a)이 접합하도록 하는 단계로서 프레스판(132)과 안착부(120)에 각각 형성된 히터(162, 164)와 가압력에 의하여 제1기판(1a)과 제2기판(1b)이 접합하도록 한다.
이와 같이 기판 접합공정을 진행함으로써, 기판에 가압력이 균일하게 부가될 수 있고, 이로 인하여 기판이 서로 균일한 접합력으로 결합되어 양질의 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
100: 압력분할 기판 접합장치 110: 접합챔버
112: 작업공간 114: 진공통로
120: 안착부 130: 프레스부
132: 프레스판 132a: 내측프레스판
132b: 외측프레스판 134: 프레스기
134a: 내측가압프레스기 134b: 외측가압프레스기
140: 접합감지부 150: 구동제어부
162, 164, 164a, 164b: 히터 172: 스페이서
174: 얼라이너 176: 진공형성수단

Claims (11)

  1. 내부에서 제1기판 및 제2기판을 접합하는 작업공간이 형성된 접합챔버;
    상기 제1기판의 하부에 배치되어 상기 제1기판이 놓이는 안착부;
    상기 제2기판의 상부에 배치되어 상기 제2기판을 가압하는 프레스판과, 상기 프레스판에 가압력을 공급하는 프레스기를 포함하는 프레스부;
    상기 제1기판 및 상기 제2기판의 접합량을 감지하는 접합감지부; 및
    상기 접합감지부의 신호에 따라 상기 프레스기의 가압력을 제어하는 구동제어부;를 포함하되,
    상기 프레스부의 상기 프레스판은 상기 제2기판을 가압하는 위치가 상이한 내측프레스판 및 외측프레스판을 포함하는 것으로, 상기 내측프레스판은 제2기판의 중심지점부터 일지점까지 가압하고, 상기 외측프레스판은 상기 제2기판의 일지점부터 외주면 형성지점까지 가압하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레스기는 상기 내측프레스판과 상기 외측프레스판에 가해지는 가압력을 개별적으로 전달할 수 있도록, 상기 내측프레스판에 가압력을 전달하는 내측 가압프레스기 및 상기 외측프레스판의 가압력을 전달하는 외측 가압프레스기를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접합감지부는, 상기 내측프레스판과 상기 안착부, 및 상기 외측프레스판과 상기 안착부 사이의 거리를 측정함으로써 상기 제1기판 및 제2기판의 접합량을 감지하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동제어부는,
    상기 제1기판 및 상기 제2기판의 접합 시작점부터 일정 접합점까지 상기 프레스기의 가압력을 서서히 증가시키고, 상기 일정 접합점 이후에는 가압력을 일정하게 유지시키도록 가압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판 및 상기 제2기판을 가열시키는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 히터는 상기 안착부 및 상기 프레스판에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히터는 상기 프레스판의 상기 내측프레스판과 외측프레스판에 각각 내장되고,
    상기 구동제어부는 상기 내측프레스판에 내장된 히터와 상기 외측프레스판에 내장된 히터의 온도를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판 및 상기 제2기판을 상기 작업챔버 내부에서 정렬시키는 위치정렬구를 더 포함하고,
    상기 위치정렬구는 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하여 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 서로 이격시키는 스페이서와, 상기 제1기판 및 제2기판의 측면을 가압하면서 정렬시키는 얼라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접합챔버에는 상기 작업공간에 진공을 형성시키는 진공형성수단이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 압력분할 기판 접합장치.
  10. 제1기판 및 제2기판을 접합하는 기판 접합장치를 이용하여 제1기판 및 제2기판을 접합하는 기판 접합방법으로서,
    (a) 접합챔버에 제1기판을 로딩하는 단계;
    (b) 상기 제1기판의 상부에 스페이서를 위치시키고, 상기 스페이서 위에 제2기판을 로딩하는 단계;
    (c) 상기 스페이서에 의해 상기 제1기판 및 제2기판이 이격된 상태로 상기 제1기판 및 제2기판을 얼라이너를 이용하여 정렬시키는 단계;
    (d) 상기 접합챔버 내부를 진공화시키는 단계;
    (e) 상기 스페이서와 상기 얼라이너가 상기 제1기판 및 상기 제2기판에 접촉된 상태를 해제하여 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 정렬된 상태로 서로 접촉시키는 단계; 및
    (f) 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 설정된 온도로 가열하면서 상기 제2기판의 위치에 따라 설정된 가압력으로 가압하여 기판을 접합하는 단계;를 포함하고,
    상기 (f)단계에서 상기 가압력은 상기 제2기판의 중심지점부터 일지점까지 가압하는 내측가압력과, 상기 제2기판의 일지점부터 외주면 형성지점까지 가압하는 외측가압력이 각각 별도로 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 접합방법.
  11. 제10항에 있어서,
    (g) 상기 제1기판 및 상기 제2기판의 접합량을 감지하여 상기 제2기판에 전달되는 상기 내측가압력 및 상기 외측가압력을 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 접합방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101460057B1 (ko) * 2013-01-25 2014-11-11 주식회사 나노솔루션테크 웨이퍼 본더
KR20150136848A (ko) * 2014-05-28 2015-12-08 주식회사 엘트린 기판 접합 장치
KR20180035476A (ko) * 2016-09-29 2018-04-06 코스텍시스템(주) 임시접합장치 및 방법
US10411062B2 (en) 2016-11-02 2019-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate bonding apparatus having adsorption sectors with different vacuum pressures and method of manufacturing semiconductor device using the same
KR20200083907A (ko) * 2018-12-29 2020-07-09 마이크론 테크놀로지, 인크 개별적으로 제어 가능한 영역들을 갖는 접합 척 및 관련 시스템 및 방법
KR20230071367A (ko) * 2021-11-16 2023-05-23 한국전자기술연구원 소결접합용 가압장치 및 가압소결방법

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