KR20190052802A - Chuck plate, chuck structure having the chuck plate, and bonding apparatus having the chuck structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 척 플레이트, 상기 척 플레이트를 갖는 척 구조물 및 척 구조물을 갖는 본딩 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 고정하기 위한 척 플레이트, 상기 척 플레이트를 갖는 척 구조물 및 척 구조물을 갖는 본딩 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bonding apparatus having a chuck plate, a chuck structure having the chuck plate and a chuck structure, and more particularly to a bonding apparatus having a chuck plate for holding a wafer, a chuck structure having the chuck plate, .
최근, 반도체 패키지를 비롯한 전자 부품의 소형화 요구에 대응하기 위해 복수의 전자 부품을 적층시켜 적층 칩 패키지를 형성하는 기술이 개발되었다. 2. Description of the Related Art Recently, a technique for forming a multilayer chip package by stacking a plurality of electronic parts in order to meet the demand for miniaturization of electronic parts including semiconductor packages has been developed.
상기 적층 칩 패키지는 패키지 기판 위에 칩들이 적층된 반도체 패키지로서, 고집적화를 이룰 수 있다. 상기 적층 칩 패키지는 칩 레벨(chip level) 또는 웨이퍼 레벨(wafer level)에서 제조가 이루어진다.The stacked chip package is a semiconductor package in which chips are stacked on a package substrate, and can achieve high integration. The stacked chip package is manufactured at a chip level or a wafer level.
상기 칩 레벨 또는 웨이퍼 레벨에서 적층 칩 패키지를 제조하기 위하여 칩과 칩 또는 웨이퍼와 웨이퍼 또는 칩과 웨이퍼에 열과 압력을 가하여 본딩하기 위한 작업이 수행되는데, 이러한 작업을 수행하는 장치를 본딩 장치라 한다. 상기 본딩 장치는 척 구조물로 상기 웨이퍼를 지지한 상태에서 본딩 헤드로 상기 칩을 상기 웨이퍼 상에 적층하여 상기 웨이퍼와 칩을 본딩 헤드로 열압착한다. In order to manufacture a multilayer chip package at the chip level or the wafer level, a process of bonding heat and pressure to chips, chips, wafers, wafers, chips, and wafers is performed. The bonding apparatus stacks the chip on the wafer with a bonding head while supporting the wafer with a chuck structure, and thermally compresses the wafer and the chip with a bonding head.
상기 척 구조물은 발열체를 내장하는 가열 플레이트 및 상기 가열 플레이트에서 발생한 열을 상기 웨이퍼로 전달하는 척 플레이트로 이루어진다. The chuck structure is composed of a heating plate incorporating a heating element and a chuck plate transmitting heat generated in the heating plate to the wafer.
상기 척 플레이트는 열전도율이 높은 질화알루미늄 재질로 이루어지므로, 상기 웨이퍼를 급속으로 용이하게 가열할 수 있다. 그러나, 상기 척 플레이트의 열전도율이 높으므로, 상기 본딩 공정 중 상기 웨이퍼를 상시 예열시에는 상기 웨이퍼와 상기 칩 사이의 솔더링 물질이 뭉게지는 현상이 발생한다. 따라서, 상기 웨이퍼와 상기 칩 사이에 본딩 불량이 발생할 수 있다. Since the chuck plate is made of an aluminum nitride material having a high thermal conductivity, the wafer can be rapidly and easily heated. However, since the thermal conductivity of the chuck plate is high, when the wafer is always preheated during the bonding process, the soldering material between the wafer and the chip is crushed. Therefore, a bonding failure may occur between the wafer and the chip.
상기 척 구조물은 상기 웨이퍼를 진공 흡착하기 위해 진공홀들을 갖는다. 상기 진공홀들은 상기 척 구조물의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되므로, 최외각에 위치하는 진공홀들 사이의 간격이 상대적으로 넓다. 따라서, 상기 척 구조물의 가장자리 부위의 진공 흡착력이 상대적으로 낮아 상기 웨이퍼가 상기 척 구조물에 완전히 밀착되지 않을 수 있다. The chuck structure has vacuum holes to vacuum adsorb the wafer. Since the vacuum holes are formed radially with respect to the center of the chuck structure, the gap between the vacuum holes located at the outermost periphery is relatively wide. Therefore, the vacuum attraction force of the edge portion of the chuck structure is relatively low, so that the wafer may not completely come into close contact with the chuck structure.
본 발명은 상대적으로 열 전도율이 낮으며, 최외각에 위치하는 진공홀들의 간격이 상대적으로 좁게 구비되는 척 플레이트를 제공한다. The present invention provides a chuck plate having a relatively low thermal conductivity and having a relatively narrow gap between vacuum holes positioned at an outermost position.
본 발명은 상기 척 플레이트를 갖는 척 구조물을 제공한다. The present invention provides a chuck structure having the chuck plate.
본 발명은 상기 척 구조물을 갖는 본딩 장치를 제공한다. The present invention provides a bonding apparatus having the chuck structure.
본 발명에 따른 척 플레이트는 가열 플레이트 상에 놓여지며, 상면에 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 가열 플레이트에서 발생한 열을 상기 웨이퍼로 전달하고, 진공력으로 상기 웨이퍼를 흡착하기 위해 상하를 관통하는 진공홀들 및 상기 가열 플레이트에 진공 흡착되도록 하부면에 구비되며 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈을 가질 수 있다. A chuck plate according to the present invention is placed on a heating plate and supports a wafer on an upper surface and transfers heat generated in the heating plate to the wafer so as to heat the wafer, And a vacuum groove formed on the lower surface so as to be vacuum-adsorbed on the heating plate and defined by the upper surface of the heating plate to form a space.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트가 질화알루미늄의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖도록 상기 척 플레이트는 산화알루미늄에 티타늄이 첨가된 재질로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the chuck plate may be made of a material to which titanium oxide is added to aluminum oxide so that the chuck plate has a thermal conductivity lower than a thermal conductivity of aluminum nitride.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트에서 상기 산화알루미늄 100 중량부에 대해 상기 티타늄 10 내지 20 중량부가 첨가될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, 10 to 20 parts by weight of the titanium may be added to 100 parts by weight of the aluminum oxide in the chuck plate.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트의 열전도율은 5 내지 20 W/m·k 일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the thermal conductivity of the chuck plate may be 5 to 20 W / m · k.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트의 가장자리에서도 상기 웨이퍼가 밀착되도록 하기 위해 상기 척 플레이트의 최외각에 위치하는 진공홀들의 간격이 상기 최외각보다 내측에 위치하는 진공홀들의 간격보다 좁게 배치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the gap of the vacuum holes located at the outermost periphery of the chuck plate may be larger than the gap of the vacuum holes located inside the outermost periphery, Can be narrowly arranged.
본 발명에 따른 척 구조물은, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하는 발열체를 내장하며, 진공력을 제공하기 위해 상부면까지 연장하는 제1 진공 라인 및 제2 진공 라인을 갖는 가열 플레이트 및 상기 가열 플레이트 상에 놓여지며, 상면에 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 가열 플레이트에서 발생한 열을 상기 웨이퍼로 전달하고, 상기 진공력으로 상기 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 제1 진공 라인과 연결되는 제3 진공 라인 및 상기 가열 플레이트에 진공 흡착되도록 하부면에 상기 제2 진공 라인과 연결되도록 구비되며, 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈을 갖는 척 플레이트를 포함할 수 있다. The chuck structure according to the present invention includes a heating plate having a heating element for generating heat by an external power source and having a first vacuum line and a second vacuum line extending to an upper surface to provide a vacuum force, And a second vacuum line disposed on the heating plate for supporting the wafer on an upper surface thereof and transferring heat generated in the heating plate to the wafer so that the wafer is heated and for attracting the wafer by the vacuum force A third vacuum line and a chuck plate connected to the second vacuum line on a lower surface so as to be vacuum-adsorbed on the heating plate and having a vacuum groove defined by the upper surface of the heating plate, have.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제3 진공 라인은, 상기 척 플레이트의 하부면에 상기 제1 진공 라인과 연결되도록 구비되며, 상기 척 플레이트의 하부면과 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈 및 상기 척 플레이트를 관통하여 상기 진공 홈이 형성된 하부면에서부터 상기 척 플레이트의 상부면까지 연장하는 다수의 진공 홀들을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the third vacuum line is connected to the first vacuum line on the lower surface of the chuck plate, and the lower surface of the chuck plate and the upper surface of the heating plate And a plurality of vacuum holes extending from the lower surface of the chuck plate through the vacuum groove to the upper surface of the chuck plate.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 진공 라인은, 상기 가열 플레이트의 상부면에 상기 제3 진공 라인과 연결되도록 구비되며, 상기 척 플레이트의 하부면과 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈 및 상기 가열 플레이트를 관통하여 하부면에서부터 상기 진공 홈이 형성된 상부면까지 연장하는 다수의 진공 홀들을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first vacuum line is connected to the third vacuum line on the upper surface of the heating plate, and the lower surface of the chuck plate and the upper surface of the heating plate And a plurality of vacuum holes extending from the lower surface through the heating plate to the upper surface on which the vacuum groove is formed.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 가열 플레이트의 상부면과 상기 척 플레이트의 하부면 중 어느 한 면에는 정렬 핀이 구비되고, 나머지 한 면에는 상기 정렬 핀을 수용하여 상기 가열 플레이트와 상기 척 플레이트를 정렬하기 위한 수용홈이 구비될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an alignment pin is provided on one surface of the upper surface of the heating plate and the lower surface of the chuck plate, and the other surface of the chuck plate receives the alignment pin, Receiving grooves for aligning the plates may be provided.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 척 구조물은, 상기 가열 플레이트의 상면 가장자리를 따라 형성된 홈에 걸리며 상기 가열 플레이트의 둘레를 가이드하는 가이드 링 및 상기 척 플레이트의 상부면 가장자리를 덮은 상태로 상기 가이드 링에 고정되며, 상기 척 플레이트를 상기 가열 플레이트에 밀착시키는 고정시키는 클램프를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chuck structure includes a guide ring which is hooked on a groove formed along a top edge of the heating plate and guides the periphery of the heating plate, and a guide ring which covers the top edge of the chuck plate, And a clamp fixed to the guide ring for fixing the chuck plate to the heating plate.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 클램프의 상면과 상기 척 플레이트의 상면이 동일한 높이에 위치하도록 상기 클램프는 상기 척 플레이트의 상면 가장자리를 따라 형성된 홈에 놓여질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the clamp may be placed in a groove formed along the top edge of the chuck plate such that the top surface of the clamp and the top surface of the chuck plate are at the same height.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 가열 플레이트 및 상기 척 플레이트의 측면을 통한 열손실을 방지하기 위해 상기 가이드 링 및 상기 클램프는 상기 척 플레이트보다 열전도율이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the guide ring and the clamp may be made of a material having a lower thermal conductivity than the chuck plate in order to prevent heat loss through the side surfaces of the heating plate and the chuck plate.
본 발명에 따른 본딩 장치는, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하는 발열체를 내장하며, 진공력을 제공하기 위해 상부면까지 연장하는 제1 진공 라인 및 제2 진공 라인을 갖는 가열 플레이트 및 상기 가열 플레이트 상에 놓여지며, 상면에 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 가열 플레이트에서 발생한 열을 상기 웨이퍼로 전달하고, 상기 진공력으로 상기 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 제1 진공 라인과 연결되는 제3 진공 라인 및 상기 가열 플레이트에 진공 흡착되도록 하부면에 상기 제2 진공 라인과 연결되도록 구비되며, 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈을 갖는 척 플레이트를 포함하는 척 구조물 및 상기 척 구조물 상에 구비되며, 칩을 고정 및 가열하여 상기 웨이퍼에 본딩하는 본딩 헤드로 이루어질 수 있다. The bonding apparatus according to the present invention includes a heating plate having a heating element for generating heat by an external power source and having a first vacuum line and a second vacuum line extending to an upper surface to provide a vacuum force, And a second vacuum line disposed on the heating plate for supporting the wafer on an upper surface thereof and transferring heat generated in the heating plate to the wafer so that the wafer is heated and for attracting the wafer by the vacuum force A chuck plate having a third vacuum line and a chuck plate connected to the second vacuum line on the lower surface so as to be vacuum-adsorbed on the heating plate and having a vacuum groove defined by the upper surface of the heating plate, And bonding and bonding the chip to the wafer by fixing and heating the chip, The draw can be made.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 본딩 헤드는, 베이스 블록과, 상기 베이스 블록 상에 구비되고, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하여 칩을 가열하기 위한 발열체를 내장하며, 진공력을 제공하기 위해 상부면까지 연장하는 제4 진공 라인 및 제5 진공 라인을 갖는 가열 블록; 및 상기 가열 블록 상에 상기 제4 진공 라인의 진공력에 의해 고정되며, 상기 칩을 진공력으로 고정하기 위해 상기 제5 진공 라인과 연결되는 진공홀을 갖는 흡착판을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the bonding head includes: a base block; and a heating element provided on the base block for generating heat by an external power source to heat the chip, A heating block having a fourth vacuum line and a fifth vacuum line extending to the top surface to provide a second vacuum line; And an adsorption plate fixed on the heating block by a vacuum force of the fourth vacuum line and having a vacuum hole connected to the fifth vacuum line for fixing the chip by a vacuum force.
본 발명에 따른 척 플레이트는 산화알루미늄에 티타늄이 첨가된 재질로 이루어지므로, 상기 척 플레이트의 열전도율이 질화알루미늄보다 낮다. 따라서, 웨이퍼와 칩의 본딩 공정 중 상기 웨이퍼를 상시 예열하더라도 상기 웨이퍼와 상기 칩 사이의 솔더링 물질이 뭉게지는 현상이 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 웨이퍼와 상기 칩 사이에 본딩 불량이 발생할 수 있다. Since the chuck plate according to the present invention is made of a material to which titanium oxide is added to aluminum oxide, the thermal conductivity of the chuck plate is lower than that of aluminum nitride. Therefore, even if the wafer is always preheated during the bonding process of the wafer and the chip, the soldering material between the wafer and the chip can be prevented from being crushed. Therefore, a bonding failure may occur between the wafer and the chip.
상기 척 플레이트는 최외각에 위치하는 진공홀들 사이의 간격이 상기 최외각 내측에 위치하는 진공홀들 사이의 간격보다 상대적으로 좁다. 따라서, 상기 척 구조물의 가장자리 부위에서도 상기 웨이퍼가 상기 척 구조물에 완전히 밀착될 수 있다. The chuck plate is narrower than the gap between the vacuum holes located at the outermost position and the vacuum holes located inside the outermost position. Therefore, the wafer can be completely brought into close contact with the chuck structure at the edge portion of the chuck structure.
상기 척 플레이트는 진공력으로 가열 플레이트와 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 척 플레이트는 별도의 체결 부재 없이 상기 가열 플레이트에 고정될 수 있다. The chuck plate can be brought into close contact with the heating plate with a vacuum force. Therefore, the chuck plate can be fixed to the heating plate without a separate fastening member.
또한, 상기 진공력만을 해제하여 상기 가열 플레이트와 상기 척 플레이트를 분리하여 교체할 수 있다. 그러므로, 상기 척 구조물에 대한 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있다. Further, only the vacuum force is released, so that the heating plate and the chuck plate can be separated and replaced. Therefore, maintenance for the chuck structure can be performed quickly.
상기 척 구조물은 상기 가열 플레이트에서 발생한 열을 척 플레이트를 통해 웨이퍼로 전달한다. 상기 척 플레이트가 전달하는 열에 의해 상기 웨이퍼가 항상 일정한 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 상기 칩을 상기 웨이퍼에 효과적으로 본딩할 수 있다. The chuck structure transfers heat generated in the heating plate to the wafer through a chuck plate. The wafer can always be heated to a constant temperature by the heat transmitted by the chuck plate. Thus, the chip can be effectively bonded to the wafer.
본 발명에 따른 본딩 장치는 상기 척 구조물을 이용하여 상기 웨이퍼에 상기 칩을 안정적으로 본딩할 수 있다. The bonding apparatus according to the present invention can stably bond the chip to the wafer using the chuck structure.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 척 구조물을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 척 구조물의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 척 플레이트를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 척 플레이트를 설명하기 위한 저면도이다.
도 5도 1에 도시된 A 부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 본딩 헤드에서 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a chuck structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the chuck structure shown in FIG.
Fig. 3 is a plan view for explaining the chuck plate shown in Fig. 1. Fig.
4 is a bottom view for explaining the chuck plate shown in Fig.
5 is an enlarged cross-sectional view of the portion A shown in Fig. 1 enlarged.
6 is a schematic cross-sectional view illustrating a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view illustrating the bonding head shown in FIG.
8 is a plan view for explaining the opening of the heating block in the bonding head shown in Fig.
9 is a cross-sectional view illustrating an opening of a heating block according to another embodiment of the present invention.
10 is a plan view for explaining the opening of the heating block shown in Fig.
11 is a cross-sectional view illustrating an opening of a heating block according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 척 플레이트, 상기 척 플레이트를 갖는 척 구조물 및 척 구조물을 갖는 본딩 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
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 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 척 구조물을 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 척 구조물의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 척 플레이트를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 척 플레이트를 설명하기 위한 저면도이고, 도 5도 1에 도시된 A 부분을 확대한 확대 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a chuck structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the chuck structure shown in FIG. 1, FIG. 3 is a plan view for explaining the chuck plate shown in FIG. 1 Fig. 4 is a bottom view for explaining the chuck plate shown in Fig. 1, and Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged view of a portion A shown in Fig.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 척 구조물(100)은 웨이퍼(10)를 지지한다. 이때, 웨이퍼(10)에는 회로 패턴이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 1-5, the
척 구조물(100)은 가열 플레이트(110), 척 플레이트(120), 가이드 링(130), 클램프(140), 전원케이블(150) 및 온도 센서(160)를 포함한다. The
가열 플레이트(110)는 대략 원판 형태를 가지며, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하는 발열체(112)를 내장한다. The
발열체(112)는 가열 플레이트(110)의 내측면에 일정한 패턴을 이루도록 구비될 수 있다. 발열체(112)의 예로는 전극층, 발열 코일 등을 들 수 있다. The
가열 플레이트(110)는 상부면까지 연장하는 제1 진공 라인(114) 및 제2 진공 라인(115)을 갖는다. 제1 진공 라인(114)과 제2 진공 라인(115)은 각각 가열 플레이트(110)의 하부면 또는 측면에서 상기 상부면까지 연장할 수 있다. 제1 진공 라인(114)과 제2 진공 라인(115)은 각각 서로 연결되지 않는다. 제1 진공 라인(114)은 진공 펌프(미도시)와 연결되며, 웨이퍼(10)를 흡착하기 위한 진공력을 제공한다. 제2 진공 라인(115)은 진공 펌프(미도시)와 연결되며, 척 플레이트(120)를 흡착하기 위한 진공력을 제공한다. The
가열 플레이트(110)는 상부면에 정렬 핀(116)을 갖는다. 정렬 핀(116)은 가열 플레이트(110)의 척 플레이트(120)를 정렬하기 위한 것으로, 복수 개가 구비될 수 있다. 정렬 핀(116)은 가열 플레이트(110)의 상부면 가장자리에 배치될 수 있다. The
또한, 가열 플레이트(110)는 상부면 가장자리를 따라 형성된 홈(118)을 갖는다. 홈(118)은 가이드 링(130)을 고정하는데 이용될 수 있다. Further, the
척 플레이트(120)는 대략 원판 형태를 가지며, 가열 플레이트(110) 상에 놓여진다. 척 플레이트(120)는 상부면에 웨이퍼(10)를 지지한다. The
척 플레이트(120)는 웨이퍼(10)를 흡착하기 위해 제1 진공 라인(114)과 연결되는 제3 진공 라인(122)을 갖는다. The
제3 진공 라인(122)은 진공 홈(122a) 및 다수의 진공 홀(122b)들을 갖는다. The
진공 홈(122a)은 척 플레이트(120)의 하부면에 형성된다. 예를 들면, 진공 홈(122a)은 척 플레이트(120)의 하부면 중심을 기준으로 동심원 형태를 갖는 홈들과 방사상으로 연장하는 홈들이 결합된 형상을 갖거나, 원형 홈 형상을 가질 수 있다. 이때, 진공 홈(122a)은 상기 진공력의 누설을 방지하기 위해 척 플레이트(120)의 하부면 가장자리까지 연장하지 않는다. The
척 플레이트(120)는 가열 플레이트(110) 상에 놓여지면서 진공 홈(122a)은 가열 플레이트(110)의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성한다. 또한, 진공 홈(122a)은 제1 진공 라인(114)과 연결된다. The
진공 홀(122b)들은 척 플레이트(120)를 관통하여 진공 홈(122a)이 형성된 하부면에서 척 플레이트(120)의 상부면까지 연장한다. 진공 홀(122b)은 서로 이격되도록 배열된다. 예를 들면, 진공 홀(122b)들은 동심원 형상 또는 방사 형상으로 배열될 수 있다. The vacuum holes 122b extend through the
따라서, 제3 진공 라인(122)은 제1 진공 라인(114)과 연결되며, 제1 진공 라인(114)을 통해 제공되는 진공력으로 웨이퍼(10)를 흡착할 수 있다. Accordingly, the
한편, 척 플레이트(120)에서 최외각에 위치하는 진공 홀(122b)들 사이의 간격은 상기 최외각보다 내측에 위치하는 진공 홀(122b)들의 간격보다 상대적으로 좁게 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 최외각에 위치하는 진공 홀(122b)들 사이의 각도는 상기 최외각보다 내측에 위치하는 진공 홀(122b)들 사이의 각도의 절반일 수 있다. 예를 들면, 상기 최외각에 위치하는 진공 홀(122b)들 사이의 각도는 약 15도이고, 상기 최외각보다 내측에 위치하는 진공 홀(122b)들 사이의 각도는 약 30도 일 수 있다. On the other hand, the gap between the vacuum holes 122b located at the outermost position in the
따라서, 척 플레이트(120)의 가장자리에서도 진공 홀(112b)을 통한 진공력이 안정적으로 제공될 수 있다. 그러므로, 척 플레이트(120)의 가장자리에서도 웨이퍼(10)가 척 플레이트(120)에 밀착될 수 있으며, 웨이퍼(10)가 들뜨는 것을 방지할 수 있다. Therefore, even at the edge of the
또한, 척 플레이트(120)는 가열 플레이트(110)에 진공 흡착되도록 하부면에 제2 진공 라인(115)과 연결되도록 구비되는 진공 홈(123)을 갖는다. The
진공 홈(123)은 척 플레이트(120)의 하부면에 형성된다. 예를 들면, 진공 홈(123)은 척 플레이트(120)의 하부면 중심을 기준으로 동심원 형태를 갖는 홈들과 방사상으로 연장하는 홈들이 결합된 형상을 갖거나, 원형 홈 형상을 가질 수 있다. 이때, 진공 홈(123)은 상기 진공력의 누설을 방지하기 위해 척 플레이트(120)의 하부면 가장자리까지 연장하지 않는다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 진공 홈(123)은 제3 진공 라인(122)과 서로 연결되지 않도록 형성될 수 있다. The
척 플레이트(120)는 가열 플레이트(110) 상에 놓여지면서 진공 홈(123)은 가열 플레이트(110)의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성한다. 또한, 진공 홈(123)은 제2 진공 라인(115)과 연결된다. The
진공 홈(123)은 제2 진공 라인(115)과 연결되며, 제2 진공 라인(115)을 통해 제공되는 진공력으로 척 플레이트(120)가 가열 플레이트(110) 상에 밀착되어 고정될 수 있다. 그러므로, 척 플레이트(120)의 뒤틀림이나 벤딩을 최소화하여 척 플레이트(120) 상의 웨이퍼(10)를 평탄하게 지지할 수 있다. The
가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120)는 제2 진공 라인(115) 및 진공 홈(123)을 통해 제공되는 상기 진공력에 의해 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 그러므로, 가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120)를 체결하기 위한 별도의 체결 부재가 불필요하다. The
또한, 제1 진공 라인(114)과 제2 진공 라인(115)을 통해 제공되는 상기 진공력을 해제하여 가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120)를 분리하여 교체할 수 있다. 그러므로, 척 구조물(100)의 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있다. In addition, the vacuum force provided through the
한편, 가열 플레이트(110)의 상부면과 척 플레이트(120)의 하부면은 각각 약 10 ㎛를 초과하는 평탄도를 갖는 경우, 가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120) 사이에 미세한 간격이 존재할 수 있다. 따라서, 가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120) 사이를 통해 상기 진공력이 누설될 수 있다. On the other hand, if the upper surface of the
가열 플레이트(110)의 상부면과 척 플레이트(120)의 하부면은 각각 약 10 ㎛ 이하, 바람직하게는 7 ㎛ 이하의 평탄도를 갖는다. 이 경우, 가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120)가 밀착될 수 있고, 가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120) 사이를 통해 상기 진공력이 누설되는 것을 방지할 수 있다. The upper surface of the
척 플레이트(120)는 가열 플레이트(110)에서 발생한 열을 웨이퍼(10)로 전달한다. 이때, 칩(미도시)과 웨이퍼(10)의 본딩이 용이하게 이루어지도록 웨이퍼(10)는 약 140 내지 150 ℃의 온도로 유지될 수 있다. The
가열 플레이트(110)는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 상기 세라믹 재질의 예로는 질화알루미늄(AlN)을 들 수 있다. 상기 질화알루미늄은 높은 열전도율을 가지므로, 가열 플레이트(110)는 발열체(112)에서 발생한 열을 균일하게 전달될 수 있다. 또한, 가열 플레이트(110)는 척 플레이트(120)의 온도 분포를 균일하게 하여 웨이퍼(10)를 균일하게 가열할 수 있다. The
척 플레이트(120)는 세라믹 재질에 티타늄이 첨가되어 이루어질 수 있다. 예를 들면, 척 플레이트(120)는 상기 산화알루미늄(Al2O3)에 티타늄이 첨가될 수 있다. 상기 산화알루미늄(Al2O3)에 티타늄이 첨가되는 경우, 척 플레이트(120)의 열 전도율을 더욱 낮출 수 있다. The
척 플레이트(120)에서 상기 산화알루미늄 100 중량부에 대해 상기 티타늄이 약 10 중량부 미만으로 첨가되는 경우, 척 플레이트(120)의 기공율 증가가 미미하고 척 플레이트(120)의 열 전도율이 순수 산화알루미늄과 유사할 수 있다.When the amount of titanium is less than about 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aluminum oxide on the
척 플레이트(120)에서 상기 산화알루미늄 100 중량부에 대해 상기 티타늄이 약 20 중량부를 초과하여 첨가되는 경우, 척 플레이트(120)의 기공율이 과도하게 증가하여 열전도율이 크게 낮아진다. 그리고, 척 플레이트(120)의 소결 밀도가 감소하여 척 플레이트(120)의 강도가 낮아지고 척 플레이트(120)의 기공을 통해 진공력이 손실될 수 있다. In the case where titanium is added in an amount exceeding about 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aluminum oxide in the
척 플레이트(120)에서 상기 산화알루미늄 100 중량부에 대해 상기 티타늄이 약 10 내지 20 중량부가 첨가되는 경우, 척 플레이트(120)의 기공을 통해 진공력이 거의 손실되지 않을 정도로 척 플레이트(120)의 기공율이 증가하고 척 플레이트(120)의 열전도율도 낮아진다. 또한, 척 플레이트(120)의 소결 밀도가 약 3.8g/㎤로 순수 산화알루미늄의 소결 밀도인 약 3.9g/㎤ 보다 약간 낮아 척 플레이트(120)의 강도가 낮아지지 않는다.When about 10 to 20 parts by weight of the titanium is added to 100 parts by weight of the aluminum oxide on the
따라서, 척 플레이트(120)는 상기 산화알루미늄 100 중량부에 대해 약 10 내지 20 중량부의 티타늄이 첨가되어 이루어질 수 있다. Accordingly, the
척 플레이트(120)의 열전도율이 약 5 W/m·k 미만인 경우, 척 플레이트(120)의 열전도율이 상대적으로 낮다. 따라서, 가열 플레이트(110)에서 발생된 열을 웨이퍼(10)로 충분히 전달하지 못하거나, 가열 플레이트(110)에서 발생된 열을 웨이퍼(10)로 전달하는데 많은 시간이 소요될 수 있다. 다만, 상기 칩의 본딩을 위해 본딩 헤드가 웨이퍼(10)와 상기 칩을 약 450도의 고온으로 열압착하더라도 척 플레이트(120)가 급속하게 가열되는 것을 막을 수 있다.When the thermal conductivity of the
척 플레이트(120)의 열전도율이 약 20 W/m·k를 초과하는 경우, 척 플레이트(120)의 열전도율이 상대적으로 높다. 따라서, 가열 플레이트(110)에서 발생된 열을 웨이퍼(10)로 과도하게 전달되어 웨이퍼(10)와 상기 칩 사이의 솔더링 물질이 뭉개질 수 있다. 또한, 상기 본딩 헤드가 웨이퍼(10)와 상기 칩을 약 450도의 고온으로 열압착하는 경우, 척 플레이트(120)가 비교적 급속하게 가열되어 웨이퍼(10)와 상기 칩 사이의 솔더링 물질이 더 잘 뭉개질 수 있다. When the thermal conductivity of the
척 플레이트(120)의 열전도율은 약 5 내지 20 W/m·k 인 경우, 척 플레이트(120)는 열 플레이트(110)에서 발생된 열을 웨이퍼(10)로 상기 솔더링 물질이 뭉개지지 않을 정도로 적절히 전달할 수 있다. 또한, 상기 칩의 본딩을 위해 본딩 헤드가 웨이퍼(10)와 상기 칩을 약 450도의 고온으로 열압착하더라도 척 플레이트(120)가 급속하게 가열되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 웨이퍼(10)와 상기 칩 사이의 솔더링 물질이 뭉개지는 것을 방지할 수 있다. If the thermal conductivity of the
따라서, 웨이퍼(10)와 상기 칩의 본딩을 위해 웨이퍼(10)를 상시 예열하더라도 웨이퍼(10)와 상기 칩 사이의 솔더링 물질이 뭉게지는 현상을 방지할 수 있다. 그러므로, 웨이퍼(10)와 상기 칩 사이에 본딩 불량을 방지할 수 있다 .Therefore, even if the
한편, 척 플레이트(120)는 상기 질화알루미늄보다 열전도율이 낮은 산화알루미늄(Al2O3)으로만 이루어질 수도 있다. Meanwhile, the
척 플레이트(120)는 정렬 핀(116)을 수용하기 위한 수용홈(124)을 갖는다. 수용홈(124)은 가열 플레이트(110)의 정렬 핀(116)과 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들면 수용홈(124)도 척 플레이트(120)의 가장자리에 배치될 수 있다. The chuck plate (120) has a receiving groove (124) for receiving the alignment pin (116). The receiving
척 플레이트(120)가 가열 플레이트(110)의 상부면에 안착될 때, 가열 플레이트(110)의 정렬 핀(116)이 척 플레이트(120)의 수용홈(124)에 삽입될 수 있다. 따라서, 가열 플레이트(110)와 척 플레이트(120)가 정확하게 정렬될 수 있다. The alignment pins 116 of the
상기에서 가열 플레이트(110)에 정렬 핀(116)이 구비되고, 척 플레이트(120)에 수용홈(124)이 형성되는 것으로 설명되었지만, 가열 플레이트(110)에 수용홈이 형성되고, 척 플레이트(120)에 정렬 핀이 구비될 수도 있다. Although the aligning
또한, 척 플레이트(120)는 상부면 가장자리를 따라 형성된 홈(126)을 갖는다. 홈(126)은 클램프(140)가 안착되는데 이용될 수 있다. In addition, the
가이드 링(130)은 가열 플레이트(110)의 상면 가장자리를 따라 형성된 홈(118)에 걸리며 가열 플레이트(110)의 둘레를 가이드한다.The
구체적으로, 가이드 링(130)은 걸림턱(132)을 가지며, 걸림턱(132)이 홈(118)에 걸림으로서 가이드 링(130)이 가열 플레이트(110)에 장착된다. Specifically, the
한편, 가이드 링(130)의 상면과 가열 플레이트(110)의 상면은 동일한 높이에 위치할 수 있다. 이 경우, 가열 플레이트(110)에 가이드 링(130)을 장착한 상태에서 척 플레이트(120)를 가열 플레이트(110)의 상부면에 용이하게 안착시킬 수 있다. The upper surface of the
또한, 가이드 링(130)의 상면이 가열 플레이트(110)의 상면보다 높게 위치하는 경우, 척 플레이트(120)를 가열 플레이트(110)의 상부면에 안착할 때 가이드 링(130)을 정렬 기준으로 이용할 수 있다. When the upper surface of the
클램프(140)는 척 플레이트(120)의 상부면 가장자리를 덮은 상태로 가이드 링에 고정된다. 클램프(140)는 체결 나사(142)에 의해 가이드 링(130)에 고정될 수 있다. The
일 예로, 클램프(140)는 다수개가 구비되어 척 플레이트(120)의 상부면 가장자리를 부분적으로 덮을 수 있다. 다른 예로, 클램프(140)가 대략 링 형태를 가지며, 척 플레이트(120)의 상부면 가장자리를 전체적으로 덮을 수도 있다. For example, a plurality of
클램프(140)가 척 플레이트(120)의 상부면 가장자리를 덮은 상태로 가이드 링(130)에 고정되므로, 클램프(140)가 척 플레이트(120)를 하방으로 가압할 수 있다. 따라서, 클램프(140)는 척 플레이트(120)를 가열 플레이트(110)에 밀착시킬 수 있다. Since the
클램프(140)는 걸림턱(144)을 가지며, 걸림턱(144)이 척 플레이트(120)의 홈(126)에 놓여질 수 있다. 따라서, 클램프(140)의 상면과 척 플레이트(120)의 상면을 동일한 높이에 위치시킬 수 있다. 그러므로, 클램프(140)의 방해없이 웨이퍼(10)를 척 플레이트(120)의 상부면으로 안정적으로 이송할 때 안착할 수 있다. The
가이드 링(130) 및 클램프(140)는 가열 플레이트(110)보다 낮은 열전도율을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 가이드 링(130) 및 클램프(140)는 산화알루미늄(Al2O3) 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 가이드 링(130) 및 클램프(140)는 척 플레이트(120)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. The
가이드 링(130) 및 클램프(140)의 열전도율이 가열 플레이트(110)의 열전도율보다 낮으므로, 가이드 링(130) 및 클램프(140)는 가열 플레이트(110)의 측면을 통한 열손실을 방지할 수 있다. The
전원케이블(150)은 가열 플레이트(110)의 내부까지 연장하여 발열체(112)와 연결되며, 발열체(112)가 열을 발생시키기 위한 전원을 제공한다. The
온도 센서(160)는 외부에서 가열 플레이트(110)의 내부까지 연장하며, 발열체(112)에 의해 가열되는 가열 플레이트(110)의 온도를 측정한다. 온도 센서(160)에서 측정된 온도를 이용하여 발열체(112)의 온도를 제어할 수 있다. 발열체(112)의 온도를 제어함으로써 가열 플레이트(110)의 온도를 조절할 수 있다. The
온도 센서(160)의 예로는 열전대를 들 수 있다. An example of the
척 구조물(100)은 가열 플레이트(110)에서 발생한 열을 척 플레이트(120)를 통해 웨이퍼(10)로 전달한다. 척 플레이트(120)가 전달하는 열에 의해 웨이퍼(10)가 항상 일정한 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 상기 칩을 웨이퍼(10)에 효과적으로 본딩할 수 있다. The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본딩 장치(300)는 척 구조물(100) 및 본딩 헤드(200)를 포함한다. Referring to FIG. 6, the
척 구조물(100)은 가열 플레이트(110), 척 플레이트(120), 가이드 링(130), 클램프(140), 전원케이블(150) 및 온도 센서(160)를 포함하며, 척 구조물(100)에 대한 구체적인 설명은 도 1 내지 도 5를 참조한 설명과 실질적으로 동일하므로 생략한다. The
척 구조물(100)은 가열 플레이트(110)에서 발생한 열을 척 플레이트(120)를 통해 웨이퍼(10)로 전달하므로, 척 구조물(100)에 지지된 웨이퍼(10)가 항상 일정한 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 본딩 헤드(200)가 칩(20)을 웨이퍼(10)에 신속하게 본딩할 수 있다. The
도 7은 도 6에 도시된 본딩 헤드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 본딩 헤드에서 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 평면도이다. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the bonding head shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a plan view for explaining the opening of the heating block in the bonding head shown in FIG.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본딩 헤드(200)는 칩(20)을 척 구조물(100)에 의해 지지된 웨이퍼(10)로 이송하여 웨이퍼(10)에 본딩하기 위한 것으로, 베이스 블록(210), 가열 블록(220) 및 흡착판(230)을 포함한다. 도시되지는 않았지만, 본딩 헤드(200)는 칩(20)의 이송을 위해 수평 이동, 상하 이동, 회전, 반전 등이 가능하도록 구비될 수 있다. 7 and 8, the
또한, 본딩 헤드(200)는 칩(20)과 웨이퍼(10)의 본딩을 위해 흡착판(230)이 하방을 향하도록 배치될 수 있다. In addition, the
베이스 블록(210)은 제1 블록(212) 및 제2 블록(214)을 포함한다.The
제1 블록(212)은 금속 재질로 이루어진다. 상기 금속 재질의 예로는 스테인리스 스틸 재질일 수 있다. The
제2 블록(214)은 제1 블록(212) 상에 구비된다. 제2 블록(214)은 가열 블록(220)보다 낮은 열전도율을 갖는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 상기 세라믹 재질의 예로는 산화알루미늄(Al2O3)을 들 수 있다. 제2 블록(214)의 열전도율이 가열 블록(220)의 열전도율보다 낮으므로, 제2 블록(214)은 가열 블록(220)에서 발생한 열이 제1 블록(212)으로 전달되는 것을 감소시킬 수 있다. The
또한, 베이스 블록(210)은 제3 블록(216)을 더 포함한다.In addition, the
제3 블록(216)은 제1 블록(212)과 제2 블록(214) 사이에 구비된다. 제3 블록(216)은 버퍼 블록으로 작용하여 제2 블록(214)의 열이 제1 블록(212)으로 전달되는 것을 감소시킨다. 제3 블록(216)은 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 세라믹 재질의 예로는 산화알루미늄을 들 수 있다.A third block 216 is provided between the
가열 블록(220)은 베이스 블록(210), 구체적으로 제2 블록(214) 상에 구비된다. 가열 블록(220)은 발열체(222)를 내장한다. 발열체(222)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 발열체(222)는 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하고, 상기 열을 이용하여 흡착판(230)에 흡착되는 칩(20)을 가열한다. 상기 열을 이용하여 칩(20)의 범프를 녹일 수 있다. 예를 들면, 칩(20)의 범프를 녹이기 위해 발열체(222)는 칩(20)을 순간적으로 약 450 ℃까지 가열할 수 있다. The
가열 블록(220)을 절연성과 열전도율이 우수한 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 가열 블록(220)은 질화알루미늄(AlN) 재질일 수 있다. 이때, 상기 열전도율은 약 170 W/m·k 이상일 수 있다. The
가열 블록(220)의 열전도율이 우수하므로, 발열체(222)에서 발생된 열을 이용하여 칩(20)을 신속하게 가열시킬 수 있다. The
가열 블록(220)은 진공력을 제공하기 위해 상부면까지 연장하는 제4 진공 라인(224) 및 제5 진공 라인(226)을 갖는다. The
제4 진공 라인(224)과 제5 진공 라인(226)은 서로 연결되지 않으며, 상기 진공력이 각각 제공된다. 예를 들면, 제4 진공 라인(224)은 가열 블록(220)의 가장자리 부위의 상하를 관통하고, 제5 진공 라인(226)은 가열 블록(221)의 중앙 부위의 상하를 관통한다. 특히 제4 진공 라인(224)은 가열 블록(220)의 상부면에 일정 길이로 형성된 홈(225)과 연결될 수 있다. 따라서, 제4 진공 라인(224)을 통해 제공된 진공력이 보다 넓은 범위에서 작용할 수 있다. The
일 예로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제4 진공 라인(224)과 제5 진공 라인(226)은 베이스 블록(210)까지 연장되어 구비될 수 있다. 다른 예로, 도시되지는 않았지만, 제4 진공 라인(224)과 제5 진공 라인(226)은 베이스 블록(210)까지 연장되지 않고 가열 블록(220)에만 구비될 수도 있다. For example, as shown in FIGS. 7 and 8, the
흡착판(230)은 가열 블록(220) 상에 구비된다. 흡착판(230)은 제4 진공 라인(224)의 진공력에 의해 가열 블록(220)의 상부면에 고정된다. 제4 진공 라인(224)으로 진공력을 제공하거나 상기 진공력을 해제함으로써 흡착판(230)을 교체할 수 있다. 따라서, 흡착판(230)이 손상되거나 칩(20)의 사이즈가 변경되는 경우, 흡착판(230)만을 선택적으로 교체할 수 있다. The
또한, 흡착판(230)은 진공홀(232)을 갖는다. 진공홀(232)은 가열 블록(220)의 제5 진공 라인(226)과 연결된다. 따라서, 제5 진공 라인(226)을 통해 제공되는 진공력으로 흡착판(230) 상에 놓여지는 칩(20)을 고정할 수 있다.Further, the
흡착판(230)으로 칩(20)을 고정한 상태에서 본딩 헤드(200)가 이동하여 칩(20)을 웨이퍼(10) 상에 적층할 수 있다. 또한, 흡착판(230)으로 웨이퍼(10)를 향해 칩(20)을 가압할 수 있다. The
본딩 헤드(200)는 냉각 라인(240)을 더 포함한다. The
냉각 라인(240)은 가열 블록(220)을 냉각하여 칩(20)을 냉각시킨다. 칩(20)이 냉각됨에 따라 칩(20)의 범프가 냉각되어 솔더를 형성할 수 있다. 이때, 냉각 라인(240)에 의해 칩(20)은 약 100℃로 냉각될 수 있다. The
구체적으로, 냉각 라인(240)은 제1 냉각 라인(242)과 제2 냉각 라인(244)을 포함한다.Specifically, the
제1 냉각 라인(242)은 베이스 블록(210)에서 제2 블록(214)의 상부면까지 연장한다. 제1 냉각 라인(242)을 통해 냉각 유체를 가열 블록(220)으로 제공한다. 상기 냉각 유체의 예로는 공기, 가스 등을 들 수 있다. 상기 냉각 유체는 가열 블록(220)과 직접 접촉하여 가열 블록(220)을 냉각한다.The
제2 냉각 라인(244)은 베이스 블록(210)에서 제1 블록(212)의 내부에 구비되며, 제1 블록(212)을 냉각한다. 제1 블록(212)이 냉각됨에 따라 열전도를 통해 제3 블록(216), 제2 블록(214) 및 가열 블록(220)이 냉각될 수 있다. 따라서, 제2 냉각 라인(244)은 보조적으로 가열 블록(220)을 냉각할 수 있다. The
제1 냉각 라인(242)을 이용하여 가열 블록(220)을 주로 냉각하고, 제2 냉각 라인(244)을 이용하여 보조적으로 냉각한다. 따라서, 냉각 라인(240)을 이용하여 가열 블록(220)을 신속하게 냉각할 수 있다. 가열 블록(220)이 냉각됨에 따라 흡착판(230)에 고정된 칩(20)의 범프를 신속하게 냉각하여 상기 솔더를 형성할 수 있다The
한편, 가열 블록(220)은 냉각 라인(240), 구체적으로, 제1 냉각 라인(242)을 부분적으로 노출하는 개구(227)를 갖는다. 예를 들면 개구(227)는 가열 블록(220)의 상하를 관통하면서 측면까지 연장하는 홈일 수 있다. On the other hand, the
개구(227)는 베이스 블록(210)의 상부면까지 연장한 다수의 제1 냉각 라인(242)들 중에서 일부를 선택적으로 노출하거나, 제1 냉각 라인(242)들 각각을 부분적으로 노출할 수 있다. The
특히, 개구(227)가 다수의 제1 냉각 라인(242)들 중에서 일부를 선택적으로 노출하는 경우, 개구(227)들이 가열 블록(220)의 일측에 배치되면, 가열 블록(220)과 흡착판(230)의 온도 분포가 불균일하게 된다. 따라서, 칩(20)에 형성되는 솔더의 품질이 저하될 수 있다. Particularly when the
그러므로, 개구(227)가 다수의 제1 냉각 라인(242)들 중에서 일부를 선택적으로 노출하는 경우, 개구(227)들은 가열 블록(220)의 중심을 기준으로 대칭되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 가열 블록(220)과 흡착판(230)의 온도 분포를 상대적으로 균일하게 함으로써 칩(20)에 형성되는 솔더의 품질이 향상시킬 수 있다. The
제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체 중 일부는 가열 블록(220)으로 제공되어 가열 블록(220)을 냉각하고, 상기 냉각 유체 중 나머지는 개구(227)를 통해 흡착판(230)으로 제공되어 흡착(230)을 직접 냉각한다. 즉, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체는 가열 블록(220)을 냉각하여 흡착판(230)을 냉각하면서 흡착판(230)을 직접 냉각할 수 있다. 또한, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체는 가열 블록(220)과 흡착판(230)을 냉각한 후 개구(227)를 통해 외부로 배출될 수 있다. A portion of the cooling fluid provided through the
따라서, 흡착판(230)에 고정된 칩(20)의 범프를 보다 신속하게 냉각할 수 있다. 그러므로, 가열 블록(220)에 의해 녹은 칩(20)의 범프를 급속으로 냉각하여 양호한 형상의 솔더를 형성할 수 있다. Therefore, the bumps of the
한편, 개구(227)가 가열 블록(220)의 상하를 관통하면서 측면까지 연장하는 홈 형태를 가지므로, 가열 블록(220)을 가공하여 개구(227)를 형성하기가 용이하다. On the other hand, since the
또한, 개구(227)가 가열 블록(220)의 상하를 관통하면서 측면까지 연장하는 홈 형태를 가지므로, 개구(227)에 의해 흡착판(230)이 상대적으로 많이 노출될 수 있다. 따라서, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체가 개구(227)를 통해 외부로 배출되면서 흡착판(230)과 접촉하는 면적이 늘어날 수 있다. 그러므로, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체에 의해 흡착판(230)이 직접 냉각되는 효과를 보다 높일 수 있다. Also, since the
개구(227)가 제1 냉각 라인(242)의 영역 중 약 30% 미만을 노출하는 경우, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체가 흡착판(230)을 직접 냉각하는 효과가 상대적으로 저하될 수 있다. 따라서, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체가 칩(20)의 범프를 급속으로 냉각하기 어렵다.If the
개구(227)가 제1 냉각 라인(242)의 영역 중 약 70%를 초과하여 노출하는 경우, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체가 흡착판(230)을 직접 냉각하는 효과는 상대적으로 높아지지만 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체가 가열 블록(220)을 냉각하는 효과가 상대적으로 저하될 수 있다. 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체가 흡착판(230)을 직접 냉각하더라도 가열 블록(220)의 열이 흡착판(230)으로 전달될 수 있으므로, 칩(20)의 범프를 급속으로 냉각하기 어렵다. 또한, 개구(227)의 영역이 증가할수록 가열 블록(220)의 영역이 감소하므로, 가열 블록(220)의 발열량이 감소할 수 있다. 따라서, 칩(20)의 범프를 급속으로 녹이기 어렵다. The effect of direct cooling of the
그러므로, 개구(227)는 제1 냉각 라인(242)의 영역 중 약 30% 내지 70%를 노출할 수 있다.Therefore, the
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 단면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 평면도이다. FIG. 9 is a sectional view for explaining an opening of a heating block according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a plan view for explaining an opening of the heating block shown in FIG.
도 9 및 도 10을 참조하면, 가열 블록(220)은 제1 냉각 라인(242)을 부분적으로 노출하는 개구(228)를 갖는다. 예를 들면, 개구(228)는 상하를 관통하는 관통홀일 수 있다. 이때, 제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체는 제1 냉각 라인(242)을 따라 순환하거나, 가열 블록(220)과 흡착판(230) 사이 또는 가열 블록(220)과 베이스 블록(210)의 제2 블록(214) 사이를 통해 외부로 배출될 수 있다. Referring to FIGS. 9 and 10, the
개구(228)는 제1 냉각 라인(242)의 영역 중 약 30% 내지 70%를 노출할 수 있다.The
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 블록의 개구를 설명하기 위한 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating an opening of a heating block according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 가열 블록(220)은 제1 냉각 라인(242)을 부분적으로 노출하는 개구(228)를 갖는다. 예를 들면, 개구(228)는 상하를 관통하는 관통홀일 수 있다. Referring to FIG. 11, the
또한, 개구(228)와 연결되는 연결홈(229)이 더 형성될 수 있다. 연결홈(229)은 가열 블록(220)의 상부면과 흡착판(230)의 하부면 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. Further, a
일 예로, 연결홈(229)은 도 5에 도시된 바와 같이 가열 블록(220)의 상부면에 형성될 수 있다. 다른 예로, 연결홈(229)은 흡착판(230)의 하부면에 형성될 수도 있다. 또 다른 예로, 연결홈(229)은 가열 블록(220)의 상부면과 흡착판(230)의 하부면에 각각 형성될 수도 있다. For example, the
제1 냉각 라인(242)을 통해 제공된 냉각 유체는 연결홈(229)을 통해 외부로 배출될 수 있다. The cooling fluid provided through the
한편, 도시되지는 않았지만, 연결홈(229)은 가열 블록(220)의 하부면과 베이스 블록(210)의 상부면 중 적어도 하나에 개구(228)와 연결되도록 구비될 수도 있다. Although not shown, the
본딩 헤드(200)는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 온도 센서는 가열 블록(220)의 내부에 구비되며, 가열 블록(220)의 온도를 감지한다. 상기 온도 센서의 감지 결과에 따라 발열체(222)에 제공되는 전원의 온오프 및 냉각 라인(240)의 냉각 유체의 분사, 냉매 온도 및 순환을 제어할 수 있다. The
한편, 상기 온도 센서는 흡착판(230)에 구비될 수도 있다. Meanwhile, the temperature sensor may be provided on the attracting
본딩 헤드(200)는 칩(20)을 이송하여 웨이퍼(10)에 밀착시킨 상태에서 가열 블록(220)으로 칩(20)의 가열하여 칩(20)의 범프를 녹인 후 냉각 라인(240)을 이용하여 상기 칩(20)을 냉각시킴으로써 칩(20)을 웨이퍼(10)에 본딩한다. 본딩 헤드(200)가 칩(20)을 급속으로 가열하고 급속으로 냉각하므로, 웨이퍼(10)와 칩(20) 사이에 우수한 품질과 양호한 형상의 솔더를 형성할 수 있다. The
본딩 헤드(200)는 상기 칩(20)의 가열과 냉각을 신속하게 수행할 수 있으므로, 칩(20)을 웨이퍼(10)에 본딩하는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. The
본딩 장치(300)는 척 구조물(100)을 이용하여 웨이퍼(10)를 고정하여 일정 온도로 가열한 상태에서 본딩 헤드(100)로 칩(10)을 이송하여 웨이퍼(10)에 밀착시킨 후, 본딩 헤드(100)로 칩(10)의 가열하여 칩(10)의 범프를 녹인 후 칩(10)을 냉각시킴으로써 칩(10)을 웨이퍼(10)에 본딩한다. 따라서, 칩(10)과 웨이퍼(10) 사이에 우수한 품질과 양호한 형상의 솔더를 형성할 수 있다. 또한, 칩(10)의 가열과 냉각을 신속하게 수행할 수 있으므로, 본딩 장치(300)를 이용한 칩(10)을 웨이퍼(10)에 본딩하는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. The
본딩 헤드(100)는 칩(10)을 이송하여 웨이퍼(10) 상에 적층시킬 수 있다. 따라서, 본딩 장치(300)가 별도의 칩 이송 수단을 구비할 필요가 없으므로, 본딩 장치(300)의 구조를 단순화할 수 있다. The
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 척 플레이트, 상기 척 플레이트를 갖는 척 구조물 및 척 구조물을 갖는 본딩 장치는 웨이퍼를 흡착하기 위한 진공력으로 가열 플레이트와 척 플레이트를 밀착시킬 수 있다. 상기 진공력만을 해제하여 상기 가열 플레이트와 상기 척 플레이트를 분리할 수 수리 또는 교체가 가능하므로, 상기 척 구조물에 대한 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있다. As described above, the bonding apparatus having the chuck plate, the chuck structure having the chuck plate, and the chuck structure according to the present invention can bring the heating plate and the chuck plate into close contact with each other by vacuum force for adsorbing the wafer. The heating plate and the chuck plate can be separated from each other by releasing only the vacuum force, so that maintenance or replacement of the chuck structure can be performed quickly.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
100 : 척 구조물
110 : 가열 플레이트
120 : 척 플레이트
130 : 가이드 링
140 : 클램프
200 : 본딩 헤드
210 : 베이스 블록
220 : 가열 블록
230 : 흡착판
300 : 본딩 장치
10 : 웨이퍼
20 : 칩100: chuck structure 110: heating plate
120: chuck plate 130: guide ring
140: clamp 200: bonding head
210: base block 220: heating block
230: attracting plate 300: bonding device
10: wafer 20: chip
Claims (14)
상기 가열 플레이트 상에 놓여지며, 상면에 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼가 가열되도록 상기 가열 플레이트에서 발생한 열을 상기 웨이퍼로 전달하고, 상기 진공력으로 상기 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 제1 진공 라인과 연결되는 제3 진공 라인 및 상기 가열 플레이트에 진공 흡착되도록 하부면에 상기 제2 진공 라인과 연결되도록 구비되며, 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈을 갖는 척 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 척 구조물. A heating plate having a heating element which generates heat by an external power source and has a first vacuum line and a second vacuum line extending to the upper surface to provide a vacuum force; And
And a second vacuum line connected to the first vacuum line for adsorbing the wafer with the vacuum force, the vacuum plate being disposed on the heating plate, supporting the wafer on the upper surface, transferring heat generated in the heating plate to heat the wafer, And a chuck plate connected to the second vacuum line on a lower surface so as to be vacuum-adsorbed on the heating plate and having a vacuum groove defined by the upper surface of the heating plate and forming a space, Wherein the chuck structure comprises:
상기 척 플레이트의 하부면에 상기 제1 진공 라인과 연결되도록 구비되며, 상기 척 플레이트의 하부면과 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈; 및
상기 척 플레이트를 관통하여 상기 진공 홈이 형성된 하부면에서부터 상기 척 플레이트의 상부면까지 연장하는 다수의 진공 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 척 구조물. 7. The apparatus of claim 6, wherein the third vacuum line comprises:
A vacuum groove connected to the first vacuum line on a lower surface of the chuck plate and defining a space defined by a lower surface of the chuck plate and an upper surface of the heating plate; And
And a plurality of vacuum holes extending from the lower surface of the chuck plate through which the vacuum groove is formed to the upper surface of the chuck plate.
상기 가열 플레이트의 상부면에 상기 제3 진공 라인과 연결되도록 구비되며, 상기 척 플레이트의 하부면과 상기 가열 플레이트의 상부면에 의해 한정되어 공간을 형성하는 진공 홈; 및
상기 가열 플레이트를 관통하여 하부면에서부터 상기 진공 홈이 형성된 상부면까지 연장하는 다수의 진공 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 척 구조물. The method of claim 6, wherein the first vacuum line comprises:
A vacuum groove connected to the third vacuum line on an upper surface of the heating plate and defining a space defined by a lower surface of the chuck plate and an upper surface of the heating plate; And
And a plurality of vacuum holes extending through the heating plate from the lower surface to the upper surface on which the vacuum groove is formed.
상기 척 플레이트의 상부면 가장자리를 덮은 상태로 상기 가이드 링에 고정되며, 상기 척 플레이트를 상기 가열 플레이트에 밀착시키는 고정시키는 클램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척 구조물. [7] The apparatus of claim 6, further comprising: a guide ring which is hooked on a groove formed along an upper edge of the heating plate and guides the periphery of the heating plate;
Further comprising a clamp fixed to the guide ring so as to cover the upper surface edge of the chuck plate and fixing the chuck plate to the heating plate.
상기 척 구조물 상에 구비되며, 칩을 고정 및 가열하여 상기 웨이퍼에 본딩하는 본딩 헤드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 본딩 장치. A heating plate having a heating element which generates heat by an external power source and has a first vacuum line and a second vacuum line extending to an upper surface to provide a vacuum force, And a third vacuum line coupled to the first vacuum line for transferring heat generated at the heating plate to the wafer so as to heat the wafer and for adsorbing the wafer with the vacuum force, A chuck plate connected to the second vacuum line on the lower surface so as to be vacuum-adsorbed on the chuck plate, the chuck plate having a vacuum groove defined by an upper surface of the heating plate and forming a space; And
And a bonding head which is provided on the chuck structure and which fixes and heats the chip and bonds the wafer to the wafer.
베이스 블록;
상기 베이스 블록 상에 구비되고, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하여 칩을 가열하기 위한 발열체를 내장하며, 진공력을 제공하기 위해 상부면까지 연장하는 제4 진공 라인 및 제5 진공 라인을 갖는 가열 블록; 및
상기 가열 블록 상에 상기 제4 진공 라인의 진공력에 의해 고정되며, 상기 칩을 진공력으로 고정하기 위해 상기 제5 진공 라인과 연결되는 진공홀을 갖는 흡착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치. 14. The bonding head according to claim 13,
Base block;
A fourth vacuum line and a fifth vacuum line, which are provided on the base block and extend to the upper surface to generate heat by generating heat by a power source applied from the outside and incorporate a heating element for heating the chip, A heating block having; And
And a suction plate fixed on the heating block by a vacuum force of the fourth vacuum line and having a vacuum hole connected to the fifth vacuum line for fixing the chip by a vacuum force.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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