KR20150001253A - 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디본딩 방법 및 본딩/디본딩 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디본딩 방법 및 본딩/디본딩 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른, 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 합착을 균일성 있게 하여 상온에서 상호 분리를 쉽게 함과 동시에 분리 균일성을 높일 수 있도록 접착층 최외곽의 적어도 일부가 삽입체와 같은 물리적 외력과 같은 방식에 의해 그 접착력이 저하되어서 분리 개시점을 형성함으로써 디바이스 웨이퍼의 손상 없이 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 것이 가능하며 공정 시간을 절약할 수 있게 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디본딩 방법 및 본딩/디본딩 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 합착을 균일성 있게 하여 상온에서 상호 분리를 쉽게 함과 동시에 분리 균일성을 높일 수 있도록 접착층 최외곽의 적어도 일부가 삽입체와 같은 물리적 외력과 같은 방식에 의해 그 접착력이 저하되어서 분리 개시점을 형성함으로써 디바이스 웨이퍼의 손상 없이 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 것이 가능하며 공정 시간을 절약할 수 있게 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디본딩 방법 및 본딩/디본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼 생산 기술에서 '새로이 개발되는 메모리칩의 능력은 18~24개월에 약 2배가 된다.'라는 Moore의 법칙은 수십 년간 반도체 기술 개발 진화에 적용되었다. 그 동안 Moore의 법칙이 성립할 수 있었던 가장 큰 요인은 반도체 Cell의 미세화가 성공했기 때문이다. 한정된 면적 안에 Cell의 미세화 공정, 특히 노광 공정의 발달로 수십 nm 공정이 가능하였기에 반도체 칩의 능력을 향상시킬 수 있었다. 하지만, 미세화 공정을 통한 Chip의 성능 향상은 한계점에 도달했다. 수십 nm이하의 미세 패턴은 물리적 한계까지의 노광 설비를 요구하고 있고, 그로 인해 노광 장비의 수직적인 가격상승으로 제조원가에 부담을 주고 있다. 또한 미세 Cell의 개수가 증가함에 따라 길어진 배선에서 신호지연 현상이 발생되어 칩 성능이 저하되는 효과가 발생되고 있다.
과거에는 반도체 칩의 용량을 높이기 위하여 Chip을 여러 개 평면으로 배치(2D)하는 방식이 사용되었다. 그런데 2D 방식은 공간을 많이 차지하여 점점 크기가 작아지고 성능이 높아지는 휴대용 전자기기에는 적용하기가 어렵게 되었고 칩이 차지하는 공간을 줄이기 위하여 칩을 아래에서 위로 쌓는 방식을 도입하게 되었다.
현재 상용화된 칩을 쌓는 방식으로, 칩과 칩을 수직으로 쌓지 않고 사선 방향으로 비스듬히 쌓은 다음 칩과 칩의 전기적 연결은 금 소재 와이어로 연결하고 있다. 하지만 이 방식은 고가인 금을 사용하여야 하고 와이어의 길이가 길어서 전기적 신호전달이 늦은 편이고 열이 많이 발생되는 단점이 있다.
기존 와이어 본딩(wire bonding) 기술을 이용하여 칩을 사선 방향으로 상하로 적층하는 방식인 MCP(Multi Chip Package)보다 상하 좌우 차지하는 공간을 줄이고 전기적 신호를 빠르게 하고 발열량을 줄일 수 있는 방법으로 TSV(Through Silicon Via)기술을 도입하게 되었다. TSV 기술로 칩을 적층(Stacking)한 것을 3D IC라 불린다. 각 칩에 수직으로 관통한 홀(Via)을 통하여 전기적 연결이 이루어진다.
스마트폰의 소비자는 기기가 점점 얇아지고 용량과 성능이 점덤 더 높아지기를 희망하고 있다. 같은 두께, 공간에 최대한 칩을 많이 쌓기 위해서는 칩의 두께가 얇아져야 한다. 전체 0.3mm 두께의 3D IC를 제작하려고 할 때, 칩을 10개층을 쌓으려면 칩 한 개당 30um 두께로 얇게 해야 한다.
얇은 칩(Thinned chip)을 만들기 위해서는 웨이퍼 상태에서 이식(thinning)을 한다. 현재 양산 반도체 웨이퍼로 300mm 지름 크기가 사용되고 있다. 300mm 웨이퍼의 집적회로가 있는 웨이퍼의 전면 부분 30um정도를 남겨 두고 웨이퍼 뒷면을 백그라인딩(back grinding)을 한다. 300mm 웨이퍼 두께가 30um가 되면 휘어지기 때문에 back grinding을 한 다음 포토, 에칭, 재배선, CVD, CMP, PVD, Electroplating, Reflow 등의 공정을 수행해야 한다. 두께가 30~50um가 얇은 웨이퍼로서는 위의 공정들을 안전하게 수행할 수가 없다.
얇은 웨이퍼를 핸들링하는 방법으로 디바이스 웨이퍼의 앞면에 임시접착제를 코팅한 다음 디바이스 웨이퍼를 지지하고 운반할 수 있는 더미 웨이퍼(Dummy Wafer)를 붙인다. 이 웨이퍼는 Silicon 또는 Glass을 사용하는데 통상적으로 캐리어 웨이퍼라고 불리 운다.
상기 캐리어 웨이퍼를 임시적으로 즉, 디바이스 웨이퍼의 뒷면을 백그라인딩하고 후속공정(Backside processing)을 수행하는 동안 디바이스 웨이퍼에, 붙이고 후속공정이 끝났을 때 마지막으로 떼어낸다. 떼어내기 전에 다이싱 테이프(Dicing tape)를 사용하여 웨이퍼(Wafer ring)에 붙여서 떼게 된다.
여기에서 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼에 임시적으로 붙이는 접착제가 매우 중요하다.
이 접착제의 종류에 따라 두 웨이퍼를 붙이는 방법과 떼어내는 방법이 달라지게 된다. 떼어내는 방법에 따라 신뢰성과 생산성에 영향을 주게 된다.
접착제를 붙이는 방법은 액상의 접착제를 웨이퍼의 전면 또는 일부 면에 스핀 코팅 방식으로 바른다. 경우에 따라서는 코팅된 접착제를 열로서 경화시킨 다음 두 웨이퍼를 붙이기도 한다. 두 웨이퍼 사이에 들어가는 접착제 수는 1개 층에서 3개 층까지 사용된다.
그에 따라, 디바이스 웨이퍼에 대한 반도체 공정 및 공정 중 이송을 안전하게 수행할 수 있도록 디바이스 웨이퍼를 캐리어 웨이퍼에 임시로 본딩(temporary bonding)하여 반도체 공정을 수행한 후 캐리어 웨이퍼를 분리하는(debonding)하는 기술이 제시되었다.
종래의 디본딩 공정은 보통 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 잇는 접착제에 일정한 열을 가하여 캐리어 웨이퍼로부터 디바이스 웨이퍼를 분리한다. 이때, 캐리어 웨이퍼로부터 디바이스 웨이퍼가 분리되기 위해 접착제에 가해진 열이 디바이스 웨이퍼까지 전도되어서 디바이스 웨이퍼의 불량률을 높이는 문제가 발생하게 되는데, 이는 접착제의 성분, 가열온도, 가열시간, 가열체에 따라 확연한 차이를 나타낸다.
또한, 접착제에 일정한 열이 가해져 캐리어 웨이퍼로부터 디바이스 웨이퍼를 분리할 수 있는 정도가 된 경우 웨이퍼로부터 박막의 디바이스 웨이퍼를 분리해 내는 과정에서 디바이스 웨이퍼에 물리적인 충격이 가해져서 디바이스 웨이퍼의 불량률을 높이는 문제가 발생하게 되는데, 이는 캐리어 웨이퍼로부터 박막의 디바이스 웨이퍼를 분리해 내는 동작에 따라 확연한 차이를 나타내기도 한다.
이와 같이 캐리어 웨이퍼와 디바이스 웨이퍼를 잇는 임시 본딩 접착층으로부터 디바이스 웨이퍼를 손상 없이 분리하여 디바이스 웨이퍼의 생산 수율을 향상시킬 수 있는 임시 본딩 및 본딩된 디바이스 웨이퍼에 대한 디본딩 방법의 구현이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 특성을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 합착을 균일성 있게 하여 상온에서 상호 분리를 쉽게 함과 동시에 분리 균일성을 높일 수 있도록 접착층 최외곽의 적어도 일부가 삽입체와 같은 물리적 외력과 같은 방식에 의해 그 접착력이 저하되어서 분리 개시점을 형성함으로써 디바이스 웨이퍼의 손상 없이 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 것이 가능하며 공정 시간을 절약할 수 있게 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디본딩 방법 및 본딩/디본딩 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.
본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩장치는, 진공챔버; 진공챔버 내의 상부에 위치되며 캐리어 웨이퍼를 고정시키는 상부척; 상기 진공챔버 내의 하부에 위치되며 디바이스 웨이퍼를 고정시키는 하부척; 상기 하부척을 상기 상부척 방향으로 승강시키는 승강구동수단; 및 상기 상부척과 하부척 각각에 구비되어 각각에 고정되는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼에 일정한 온도의 열을 인가하는 히터블록;을 포함하며, 상기 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼는 상기 챔버 내의 열과 압력을 이용해 상호 접합되며 상기 접합은 열경화성 접착제에 의해 이루어진다.
그리고 상기 열경화성 접착제는 디바이스 웨이퍼에 도포 및 경화된 상태로 챔버 내부로 진입한다.
또한 상기 상부척과 하부척은 상기 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 정전기 또는 진공 흡착하여 고정시킨다.
그리고 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩 장치를 이용해 본딩된 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법으로서, 1) 본딩된 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 웨이퍼 접합체를 척킹하는 단계; 2) 척킹된 웨이퍼 접합체 사이에 형성된 접착제에 분리 개시점을 형성하는 단계; 및 3) 상기 분리 개시점을 시작으로 하여 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 단계;를 포함한다.
또한 상기 분리 개시점 형성 단계에서는 접착제 사이에 삽입체를 이용해 일정한 깊이의 홈을 형성한다.
그리고 상기 분리 단계에서는 분리 개시점이 형성된 접착제 사이에 에어를 주입하여 분리되도록 한다.
또한 상기 분리 단계에서는 접착제로 에어가 직접 주입되게 하거나 또는 삽입체 표면을 따라 주입되게 한다.
그리고 상기 분리 개시점 및 분리 단계에서는 복수개의 삽입체를 웨이퍼 접합체 일측에 배치하여 홈을 형성하며, 상기 복수개의 삽입체에 의해 형성된 홈을 통해 에어를 주입하여 분리되도록 한다.
또한 상기 분리 개시점 형성 단계에서는 챔버 내의 압력 변화를 통해 웨이퍼 접합체 사이의 접착제를 이격시킴과 동시에 삽입체를 이용해 홈을 형성시키도록 한다.
그리고 상기 분리 개시점 형성 단계에서는 압력의 방향이 상부척과 하부척에 수직 방향으로 작용하며 웨이퍼 접합체 사이를 이격시키도록 한다.
한편 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법을 이용하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치로서, 웨이퍼 접합체를 고정시키는 척킹, 상기 웨이퍼 접합체 일측에 구비되는 삽입체, 상기 웨이퍼 접합체 측으로 에어를 분사하는 분사수단,을 포함한다.
그리고 상기 분사수단은 상기 웨이퍼 접합체 측으로 에어를 직접 분사하거나 또는 상기 삽입체 표면을 따라 분사되도록 한다.
또한 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩장치에 의해 본딩된 다바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치로서, 상기 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼가 합착된 웨이퍼 접합체가 위치되 챔버; 상기 챔버 내에 위치되며 상기 웨이퍼 접합체 상부와 하부를 지지하는 한쌍의 척킹; 상기 척킹과 챔버 내벽을 실링하는 실링부재; 및 상기 웨이퍼 접합체 측면에 위치되는 삽입체;를 포함하며, 상기 웨이퍼 접합체는 챔버 내부와 척킹 사이의 압력 변화와 삽입체를 이용해 디 본딩되게 한다.
그리고 상기 웨이퍼 접합체는 챔버 내부의 압력 보다 척킹 사이의 압력이 보다 높게 형성된 상태에서 디 본딩되도록 한다.
또한 상기 척킹은 챔버 내부의 압력이 높게 형성될 경우에 상부와 하부 방향으로 수직하게 압력이 작용하여 서로 대향되는 방향으로 동작되며, 웨이퍼 접합체를 디 본딩시킨다.
그리고 상기 개구부 측에는 에어를 분사하는 분사수단;이 더 구비된다.
본 발명에 따른, 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 합착을 균일성 있게 하여 상온에서 상호 분리를 쉽게 함과 동시에 분리 균일성을 높일 수 있도록 접착층 최외곽의 적어도 일부가 삽입체와 같은 물리적 외력과 같은 방식에 의해 그 접착력이 저하되어서 분리 개시점을 형성함으로써 디바이스 웨이퍼의 손상 없이 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 것이 가능하며 공정 시간을 절약할 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩장치를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩방법을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩장치를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 본딩장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 본딩장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩방법을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩장치를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 본딩장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 본딩장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩 장치는, 디바이스 웨이퍼(D/W)와 캐리어 웨이퍼(C/W)가 각각 안착되는 상부척(11)과 하부척(12); 상기 상부척(11)과 하부척(12) 각각에 구비되는 히터(11a,12a); 상기 상부척(11)과 하부척(12)이 수용되는 챔버(10); 상기 하부척(12)을 상기 상부척(11) 방향으로 이동시키는 승강구동수단(13); 및 상기 상부척(11)에 구비되어 상기 하부척(12)이 상승하며 발생되는 압력을 측정하는 로드셀(14);을 포함하며, 상기 상승하는 하부척(12)의 압력과 히터(11a,12a)의 열에 의해 상기 디바이스 웨이퍼(D/W)와 캐리어 웨이퍼(C/W)가 상호 임시로 본딩되어 진다.
상기 상부척(11)과 하부척(12)은 다공성으로 이루어진 평판 형태를 하고 있으며, 다공성 표면은 외부의 흡착기구(미도시)와 연결되어 표면에 진공을 형성하도록 구성되어 상기 디바이스 웨이퍼(D/W)와 캐리어 웨이퍼(C/W)를 진공 흡착 고정시킬 수 있게 하고 있다.
상기 히터(11a,12a)는 내부에 코일 형태의 열원을 포함하고 있으며, 상기 열원은 외부의 컨트롤러에 의해 동작온도를 제어하도록 되어 있고, 또한 로드셀의 압력 변화와 상호 연계 동작하도록 되어 있다.
즉, 디바이스 웨이퍼(D/W)와 캐리어 웨이퍼(C/W)의 사이에 형성된 접착층을 일정하게 가열하면서 일정한 압력을 가하여 상호 융착될 수 있게 하는 것으로 융착 압력이 필요 이상이 발생하면 디바이스 웨이퍼(D/W) 및 캐리어 웨이퍼(C/W)가 손상되거나 사이에 적층된 접착층이 외부로 유출될 수 있기 때문에 적정한 압력과 열을 가해야 하므로 상기 상부척에 로드셀(14)을 연결시키는 것이다. 여기서 상기 히터에는 히터의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 것은 주지사실이다.
상기 상승구동수단(13)은 상기 하부척(12)을 상승 및 하강시키기 위한 수단으로 통상 본딩 장치에 이용되는 그것과 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
한편 상기 접착층은 열경화성 접착제에 의해 상호 본딩되어 진다. 열경화성 접착제의 경우 상기와 같이 열과 압력에 의해 접착시 열에 의해 일정한 상태로 용융됨과 동시에 경화될 수 있기 때문에 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 합착이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
앞선 본딩장치에 의해 본딩된 웨이퍼 접합체는 도 2에 도시된 바와 같이 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법에 의해 분리되며 그 방법은 본딩된 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 웨이퍼 접합체를 척킹하는 단계(S210); 척킹된 웨이퍼 접합체 사이에 형성된 접착제에 분리 개시점을 형성하는 단계(S220); 및 상기 분리 개시점을 시작으로 하여 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 단계(S230);를 포함한다.
여기서 상기 웨이퍼 접합체는 도면상에 도시하고 있지는 않지만 본딩 후 후속공정(Etching, CVD, PVD, metalization, Elcetroplating for bumping, PR strip/thin film etching, reflow, CMP 등)을 통해 수행하면서 접착제가 떨어지지 않으면서 접착제 내부에서 아웃게싱(outgaing), 보이드(viid)가 생기지 않도록 내화학성과 내열성 소재가 이용된다.
또한 웨이퍼 접합체 후면에 다이싱 테이프를 붙이고 웨이퍼 프레임인 링에 부착한 후 링 안쪽으로 다이싱 테이프가 붙고 그 위에 얇은 웨이퍼가 붙고 그 위에 캐리어 웨이퍼가 붙은 상태에서 디본딩 공정을 수행하게 된다. 이를 위한 공정은 아래와 같다.
상기 1)단계(S210)는 앞서 본딩 방법 및 본딩 장치에 의해 본딩된 웨이퍼 접합체를 이동수단을 이용해 디 본딩하기 위한 척킹수단에 척킹하는 단계이다.
상기 2)단계(S220)는 웨이퍼 접합체 사이에 형성된 접착제에 분리 개시점을 형성시키는 단계로써, 이 단계에는 접착제 일부에 날카로운 삽입체를 이용해 일정한 깊이를 갖도록 홈을 형성시키는 단계이다. 여기서 삽입체를 이용해 홈을 형성시 삽입체를 회전시켜 홈을 형성시킬 수도 있고 웨이퍼 접합체의 측면과 수평한 상태로 위치시킨 삽입체를 수평 이동시켜 찌르는 형태로 홈을 형성시킬 수도 있다.
상기 3)단계(S230)는 분리 개시점이 형성된 접착제 사이에 에어를 분사하여 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 단계로써, 이 단계에서는 에어를 접착제에 직접 분사하거나 또는 삽입체를 접착제에 삽입한 상태로 에어를 분사하여 분리되도록 하는 것이 가능하다. 이때 에어를 삽입체를 통해 주입시 삽입체의 표면을 따라 접착제 사이에 주입하거나 삽입체 내부를 관통시켜 주입할 수 있다.
즉, 삽입체 표면 또는 내부에 접착제 측으로 에어가 진행할 수 있도록 홈을 형성시켜 주입하는 것이 가능하다. 이를 통해 주입되는 에어가 자연스럽게 접착제 측으로 유도될 수 있어 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 분리가 쉽게 이루어질 수 있게 하는 것이 가능하다.
이때 상기 삽입체는 두께 대비 일정한 폭을 갖는 형태인 것이 바람직하다.
또한 분리 단계에서 이용되는 삽입체는 일정한 간격을 갖고 위치되는 복수개를 이용할 수 있으며, 복수개를 이용할 경우에는 전단으로 갈수록 직경이 작아지는 형태를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 복수개의 삽입체를 접착제 사이에 삽입한 후 삽입체에 의해 벌어진 접착제 사이로 에어를 유입시킴으로써 유입되는 에어의 진행 방향이 자연스럽게 접착 압력이 낮은 쪽으로 작용하게 하여 상호 분리되게 하는 것이다.
그리고 상기 분리 개시점 형성 단계에서는 챔버 내의 압력 변화를 통해 웨이퍼 접합체 사이의 접착제를 이격시킴과 동시에 삽입체를 이용해 홈을 형성시키도록 하는 것이 가능하다.
즉, 앞선 방법에서는 챔버가 구비되지 않은 상태에서도 공정을 진행할 수 있지만, 본 실시예에서는 챔버를 구비시킨 상태에서 챔버 내부의 압력을 변화시켜 합착된 상태의 웨이퍼 접합체 사이에 압력이 작용하도록 함으로써 별도의 구성 없이 압력 변화만으로 웨이퍼 접합체를 분리할 수 있다.
또한 분리과정에 분리를 좀 더 수월하게 하기 위하여 접착제 사이에 에어를 주입하여 변화된 압력과 에어의 주입에 의해 웨이퍼 접합체를 분리시키게 되는 것이다. 이때 삽입체를 이용해 접착제에 홈을 형성시킬 경우 더욱 효율적인 분리가 가능하다.
한편 본 발명에서는 분리 단계에서 롤러 형태의 가압부재와 상부척을 이용해 분리 개시점이 형성된 웨이퍼 접합체의 캐리어 웨이퍼를 척킹한 상태에서 들어올려 분리하는 것도 가능하다.
앞선 디 본딩 방법에 의해 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 디 본딩시키기 위한 디 본딩 장치는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같다.
본 발의 본딩장치의 1실시예를 보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 디바이스 웨이퍼(D/W)와 캐리어 웨이퍼(C/W)의 본딩 방법을 이용한 본딩된 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치로서, 웨이퍼 접합체(W)를 고정시키는 척킹(30); 상기 웨이퍼 접합체(W) 일측에 구비되는 삽입체(31); 및 상기 웨이퍼 접합체(W) 측으로 에어(A)를 분사하는 분사수단(32);을 포함한다.
즉, 본 실시예에서는 웨이퍼 접합체 사이의 접착층(B)에 삽입체(31)를 이용해 일정한 깊이의 홈(F)을 형성시킨 후 삽입체(31)가 삽입된 상태에서 삽입체의 표면을 따라 홈에 에어(A)를 주입하여 웨이퍼 접합체를 분리시킬 수 있게 하는 것으로 주입되는 에어(A)는 삽입체와 이격된 위치에서 삽입체에 형성된 홈(F)에 에어를 주입하거나, 분사수단(32)에 의해 분사되는 에어를 삽입체(31)의 표면을 따라 홈(F)에 주입시켜 분리시킬 수 있다.
이때 주입되는 에어의 진행 방향에서 삽입체에 의해 접착력이 약해진 접착층 방향으로 자연스럽게 유도될 수 있어 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼에 분리 시점에서의 부담을 최소화시키며 분리하는 것이 가능하다.
여기서 상기 삽입체(31)는 두께에 비해 폭이 상대적으로 넓은 형태인 것이 바람직하다. 즉, 삽입체를 판체 형태로 형성시켜 에어가 홈 측으로 자연스럽게 유도될 수 있게 한다.
또한, 도면상에 도시하고 있지는 않지만 삽입체(31)의 폭 방향 단면에서 보았을 때, 표면 또는 내부에는 홈을 형성시켜 에어를 유도하게 하는 것이 가능하다. 이는 상기 홈을 통해 분사수단에 의해 분사되는 에어를 접착체에 형성된 홈 측으로 더욱 자연스럽게 유도할 수 있어 더욱 효율적인 에어 주입이 가능해질 수 있다.
도 4는 에어를 주입하기 위한 다른 방식으로써 단부로 갈수록 좁아지는 삽입체(31)를 웨이퍼 접합체(W)의 일측에 복수개가 서로 이격된 상태로 배치되게 하여 복수개의 삽입체(31)를 접착층(B)에 진입시키면 진입된 삽입체에 의해 접착층 사이가 벌어지며 틈(G)이 형성되게 되어 벌어진 틈 사이로 에어(A)를 주입하여 웨이퍼 접합체의 분리가 자연스럽게 이루어지게 하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 디 본딩 장치에 따른 다른 실시예로써, 디바이스 웨이퍼(D/W)와 캐리어 웨이퍼(C/W)가 합착된 웨이퍼 접합체(W)가 위치되는 챔버(40); 상기 챔버(40) 내에 위치되며 상기 웨이퍼 접합체(W) 상부와 하부를 지지하는 한쌍의 척킹(41,42); 상기 척킹(41,42)과 챔버(40) 내벽을 실링하는 실링부재(43); 및 상기 웨이퍼 접합체(W) 측면에 위치되는 삽입체(44);를 포함하며, 상기 웨이퍼 접합체(W)는 챔버(40) 내부의 압력 변화와 삽입체(44)를 이용해 디 본딩되게 한다.
즉, 상기 챔버(40) 내부에 위치된 척킹(41,42)이 웨이퍼 접합체(W) 상부와 하부를 각각 지지한 상태에서 척칭(41,42) 사이에 배치된 삽입체(44)를 접착층(B)에 삽입하여 분리 개시점을 형성하게 된다. 이때 상기 척킹(41,42)과 챔버(40) 사이에 구비된 실링부재(43)에 의해 척킹과 챔버 내부가 차단된 상태를 유지하고 있어서 챔버 내부 압력을 변화시키면 챔버 내부 압력과 척킹 사이의 압력 차가 발생하게 되고 이를 통해 웨이퍼 접합체가 분리 개시점을 시작으로 분리되게 되는 것이다.
여기서 척킹 사이의 압력은 상호 수직 방향으로 작용하게 되므로 상부의 척킹과 하부의 척킹이 수직 방향으로 압력이 전달되어 변화되는 압력에 의해 접착층(B) 일측에 형성된 분리 개시점을 시작으로 벌어지며 웨이퍼 접합체가 분리되는 것이 가능해지는 것이다.
또한 상기 척킹 사이와 챔버 내측에는 에어(A)를 분사하는 분사수단(45)이 더 구비하는 것이 가능하다. 이는 삽입체에 의해 형성된 분리 개시점 측으로 에어를 분사함으로써 분리되는 웨이퍼 접합체의 분리가 더욱 효율적으로 이루어질 수 있기 때문이다.
여기서 상기 척킹은 챔버 내의 압력 변화에 의해 서로 대향되는 방향으로 멀어지도록 동작하는 것이 바람직하다. 즉, 챔버 내부의 압력 변화에 따라 실링부재(43)에 의해 척킹과 챔버 내벽 사이가 밀착된 상태이기 때문에 변화하는 압력이 자연스럽게 웨이퍼 접합체 측면을 가압하고 척킹을 서로 대향되는 방향으로 압력이 작용하게 함으로써 척킹의 서로 다른 방향으로의 밀림에 의해 웨이퍼 접합체가 분리될 수 있게 하는 것이다.
또한 웨이퍼 접합체의 분리를 보다 용이하게 하기 위하여 챔버 내부 온도를 일정 온도 이상 상승시키는 것도 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용에 대한 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아니다.
즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
Claims (16)
- 진공챔버;
진공챔버 내의 상부에 위치되며 캐리어 웨이퍼를 고정시키는 상부척;
상기 진공챔버 내의 하부에 위치되며 디바이스 웨이퍼를 고정시키는 하부척;
상기 하부척을 상기 상부척 방향으로 승강시키는 승강구동수단; 및
상기 상부척과 하부척 각각에 구비되어 각각에 고정되는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼에 일정한 온도의 열을 인가하는 히터블록;을 포함하며,
상기 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼는 상기 챔버 내의 열과 압력을 이용해 상호 접합되며 상기 접합은 열경화성 접착제에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩 장치. - 제1항에 있어서,
상기 열경화성 접착제는 디바이스 웨이퍼에 도포 및 경화된 상태로 챔버 내부로 진입하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩 장치. - 제1항에 있어서,
상기 상부척과 하부척은 상기 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 정전기 또는 진공 흡착하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩 장치를 이용해 본딩된 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법으로써,
1) 본딩된 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 웨이퍼 접합체를 척킹하는 단계;
2) 척킹된 웨이퍼 접합체 사이에 형성된 접착제에 분리 개시점을 형성하는 단계; 및
3) 상기 분리 개시점을 시작으로 하여 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법. - 제4항에 있어서,
상기 분리 개시점 형성 단계에서는 접착제 사이에 삽입체를 이용해 일정한 깊이의 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법. - 제4항에 있어서,
상기 분리 단계에서는 분리 개시점이 형성된 접착제 사이에 에어를 주입하여 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법. - 제7항에 있어서,
상기 분리 단계에서는 접착제로 에어가 직접 주입되게 하거나 또는 삽입체 표면을 따라 주입되게 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법. - 제5항에 있어서,
상기 분리 개시점 및 분리 단계에서는 복수개의 삽입체를 웨이퍼 접합체 일측에 배치하여 홈을 형성하며, 상기 복수개의 삽입체에 의해 형성된 홈을 통해 에어를 주입하여 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법. - 제5항에 있어서,
상기 분리 개시점 형성 단계에서는 챔버 내의 압력 변화를 통해 웨이퍼 접합체 사이의 접착제를 이격시킴과 동시에 삽입체를 이용해 홈을 형성시키도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법. - 제9항에 있어서,
상기 분리 개시점 형성 단계에서는 압력의 방향이 상부척과 하부척에 수직 방향으로 작용하여 웨이퍼 접합체 사이를 이격시키도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법. - 제3항 내지 제10항의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 방법을 이용하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치로써,
웨이퍼 접합체를 고정시키는 척킹;
상기 웨이퍼 접합체 일측에 구비되는 삽입체; 및
상기 웨이퍼 접합체 측으로 에어를 분사하는 분사수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치. - 제11항에 있어서,
상기 분사수단은 상기 웨이퍼 접합체 측으로 에어를 직접 분사하거나 또는 상기 삽입체 표면을 따라 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치. - 제1항 내지 제3항의 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 본딩장치에 의해 본딩된 다바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치로서,
상기 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼가 합착된 웨이퍼 접합체가 위치되 챔버;
상기 챔버 내에 위치되며 상기 웨이퍼 접합체 상부와 하부를 지지하는 한쌍의 척킹;
상기 척킹과 챔버 내벽을 실링하는 실링부재; 및
상기 웨이퍼 접합체 측면에 위치되는 삽입체;를 포함하며,
상기 웨이퍼 접합체는 챔버 내부와 척킹 사이의 압력 변화와 삽입체를 이용해 디 본딩되게 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치. - 제13항에 있어서,
상기 웨이퍼 접합체는 챔버 내부 압력보다 척킹 사이의 압력 높게 형성된 상태에서 디 본딩되도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치. - 제13항에 있어서,
상기 척킹은 서로 대향되는 방향으로 동작되며, 웨이퍼 접합체를 디 본딩시키는 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치. - 제13항에 있어서,
상기 개구부 측에는 에어를 분사하는 분사수단;이 더 구비된 것을 특징으로 하는 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 디 본딩 장치.
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