KR20200093936A - Laser Bonding Apparatus for Semi-conductor Chip in Nitrogen Atmosphere - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus, and more specifically, to a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus for bonding by irradiating laser light onto a chip in a nitrogen atmosphere formed using nitrogen gas, which is one of inert gases. The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention can perform bonding under the nitrogen atmosphere, thus blocking problems caused by oxidation and enabling a bonding process with high quality and reliability. In addition, since the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus of the present invention does not significantly increase the temperature of the semiconductor chip itself during a semiconductor chip bonding process, there is an effect of solving problems that can occur due to damage or thermal expansion of a semiconductor chip.

Description

질소 분위기 레이저 본딩 장치{Laser Bonding Apparatus for Semi-conductor Chip in Nitrogen Atmosphere}Nitrogen atmosphere laser bonding device {Laser Bonding Apparatus for Semi-conductor Chip in Nitrogen Atmosphere}

본 발명은 질소 분위기 레이저 본딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비활성가스 중 하나인 질소 가스를 이용하여 형성된 질소 분위기에서 레이저 광을 칩에 조사하여 본딩하는 질소 분위기 레이저 본딩 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nitrogen atmosphere laser bonding device, and more particularly, to a nitrogen atmosphere laser bonding device for bonding by irradiating the laser light to the chip in a nitrogen atmosphere formed by using one of the inert gas nitrogen gas.

반도체 칩 본딩 장치는 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩이나, 웨이퍼 상에서 절단되어 블루 시트(blue sheet)라고 불리는 점착성 필름에 부착되어 있는 반도체 칩을 픽업하여 다음 공정에 사용하기 위한 리드 프레임이나 기판 등의 타겟에 옮겨 부착하는 장치이다.The semiconductor chip bonding apparatus picks up a semiconductor chip formed on a wafer or a semiconductor chip cut on a wafer and attached to an adhesive film called a blue sheet to a target such as a lead frame or substrate for use in the next process. It is a device for attaching and moving.

이와 같은 반도체 칩 본딩 장치는 일반적으로 열 처리 과정 중 하나인 리플로우 공정을 포함한다. 리플로우 공정은 타겟에 옮겨진 반도체 칩에 열을 가해 반도체 칩의 접속부와 타겟의 접속부가 서로 본딩되도록 하는 공정이다. 이러한 일반적인 리플로우 공정은 시간이 많이 소요되고, 반도체 칩 자체의 온도가 과도하게 상승하는 문제점이 있다. 경우에 따라서는, 리플로우 공정에 의해 반도체 칩이 열 손상되기도 한다.Such a semiconductor chip bonding apparatus generally includes a reflow process, which is one of heat treatment processes. The reflow process is a process in which heat is applied to the semiconductor chip transferred to the target so that the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the target are bonded to each other. This general reflow process takes a lot of time and has a problem in that the temperature of the semiconductor chip itself is excessively increased. In some cases, the semiconductor chip is thermally damaged by the reflow process.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 반도체 칩 자체의 온도는 크게 높이지 않으면서 반도체 칩의 솔더 펌프 또는 솔더 볼의 온도를 빠르게 높여서 타겟에 본딩할 수 있는 레이저 본딩이 개발되고 있다.In order to solve this problem, a laser bonding has been developed that can rapidly increase the temperature of the semiconductor chip itself without increasing the temperature of the solder pump or the solder ball of the semiconductor chip to the target.

한편, 이와 같은 본딩이 공기 중에서 이루어지면 산화로 인한 다양한 문제가 발생할 수 있다. 산소 분위기에서 용융된 솔더는 표면 장력이 낮아 절대적인 접합 강도가 낮으며 결합 부위에 공극(Void)가 형성되어 접합 불량 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, 산화는 반도체 칩과 PCB(Printed Circuit Board)와 같은 주변 구성에 오염을 발생시킨다. 이러한 오염으로 인해 추가적인 클리닝 공정이 요구되기도 한다. 결과적으로 공기 중에서 이루어지는 레이저 본딩은 낮은 본딩 품질을 갖게 되는 문제점이 있다.Meanwhile, when such bonding is performed in the air, various problems due to oxidation may occur. Solder melted in an oxygen atmosphere has a low surface tension and thus has low absolute bonding strength, and voids may be formed at a bonding site, thereby causing a problem of poor bonding. In addition, oxidation causes contamination in peripheral components such as semiconductor chips and printed circuit boards (PCBs). Because of this contamination, additional cleaning processes are also required. As a result, laser bonding made in air has a problem of having a low bonding quality.

이러한 문제를 해결하기 위해서 진공 상태에서 본딩을 수행하는 것이 좋다. 그러나, 진공 상태에서 공정을 수행하기 위해서는 진공 펌프 및 클리닝 룸과 같은 추가 설비가 필요하기 때문에 큰 비용이 드는 문제가 있다. 따라서, 비활성가스 중 하나인 질소 가스를 이용한 질소 분위기 하에서 레이저 본딩을 수행하는 것이 효과적이다.In order to solve this problem, it is recommended to perform bonding in a vacuum. However, there is a problem in that it is expensive because additional equipment such as a vacuum pump and a cleaning room is required to perform the process in a vacuum state. Therefore, it is effective to perform laser bonding under a nitrogen atmosphere using nitrogen gas, which is one of inert gases.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 질소 분위기에서 반도체 칩의 솔더 범프 또는 솔더 볼을 빠르게 가열하여 반도체 칩을 타겟에 본딩할 수 있는 질소 분위기 레이저 본딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and to provide a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus capable of bonding a semiconductor chip to a target by rapidly heating a solder bump or a solder ball of the semiconductor chip in a nitrogen atmosphere. The purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는,복수의 반도체 칩이 배치된 타겟이 거치되는 타겟 거치 유닛; 상기 타겟 거치 유닛에 거치된 상기 타겟에 배치된 복수의 반도체 칩이 상기 타겟에 본딩될 수 있도록 상기 복수의 반도체 칩에 레이저 광을 조사하는 레이저 헤드; 및 상기 타겟 거치 유닛의 주위에 배치되는 전달 부재와 상기 타겟 거치 유닛에 거치된 타겟에 질소 가스를 공급하도록 상기 전달 부재에 형성되는 질소 배출구를 구비하는 질소 공급 유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.Nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention for achieving the above object, a target mounting unit is mounted target is placed a plurality of semiconductor chips; A laser head irradiating laser light to the plurality of semiconductor chips so that a plurality of semiconductor chips disposed on the target mounted on the target mounting unit can be bonded to the target; And a nitrogen supply unit having a transfer member disposed around the target mounting unit and a nitrogen outlet formed in the transfer member to supply nitrogen gas to the target mounted on the target mounting unit. .

본 발명에 의한 질소 분위기 레이저 본딩 장치는, 질소 분위기 하에서 본딩을 수행할 수 있으므로, 산화로 인해 발생하는 문제를 차단하고 높은 품질과 신뢰성을 갖는 본딩 공정을 가능하게 하는 장점이 있다.Since the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention can perform bonding under a nitrogen atmosphere, it has an advantage of blocking a problem caused by oxidation and enabling a bonding process having high quality and reliability.

또한, 반도체 칩 본딩 과정에서 반도체 칩 자체의 온도를 크게 상승시키지 않으므로 반도체 칩의 손상이나 열팽창에 의해 발생할 수 있는 문제를 해결하는 효과가 있다.In addition, since the temperature of the semiconductor chip itself is not significantly increased in the process of bonding the semiconductor chip, there is an effect of solving a problem that may occur due to damage or thermal expansion of the semiconductor chip.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus shown in FIG. 2.
4 is a perspective view of a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to a third embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 제1실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시에에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 사시도이다.First, a first embodiment of a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a perspective view of a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 타겟 거치 유닛(100)과 레이저 헤드(200)와 질소 공급 유닛(300)을 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus of this embodiment includes a target mounting unit 100, a laser head 200, and a nitrogen supply unit 300.

타겟 거치 유닛(100)은 복수의 반도체 칩이 배치된 타겟을 이송하고 고정하는 구성이다. 본 실시예의 타겟은 반도체 칩이 본딩될 수 있는 다양한 물체를 모두 포함한다. 이러한 타겟의 예로 PCB(Printed Circuit Board)와 같은 기판을 들 수 있다. 반도체 칩은 타겟 상에 프리 본딩과 같은 방식으로 배치될 수 있다. 여기서 프리 본딩이란, 반도체 칩에 형성된 솔더 범프와 같은 접속부와 타겟의 패드와 같은 접속부를 완전히 본딩하기 전에 점착성 물질을 이용하여 반도체 칩과 타겟을 가접하는 본딩 과정을 말한다.The target mounting unit 100 is configured to transport and fix a target on which a plurality of semiconductor chips are disposed. The target of this embodiment includes all of various objects to which a semiconductor chip can be bonded. An example of such a target is a substrate such as a printed circuit board (PCB). The semiconductor chip can be disposed on the target in the same way as pre-bonding. Here, the pre-bonding refers to a bonding process in which a semiconductor chip and a target are tacked using an adhesive material before completely bonding a connection portion such as a solder bump formed on a semiconductor chip and a connection pad such as a target pad.

타겟 거치 유닛(100)은 별도의 장치에서 로드되는 타겟을 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치로 이송한다. 타겟 거치 유닛(100)은 이송된 타겟을 레이저 헤드(200) 하부에 고정시킨다. 타겟 거치 유닛(100)은 진공 흡착과 같은 방식으로 타겟을 고정시킨다.The target mounting unit 100 transfers the target loaded from a separate device to the nitrogen atmosphere laser bonding device according to the present embodiment. The target mounting unit 100 fixes the transferred target under the laser head 200. The target mounting unit 100 fixes the target in the same way as vacuum adsorption.

레이저 헤드(200)는 타겟에 프리 본딩된 복수의 반도체 칩을 타겟에 접착시킨다. 레이저 헤드(200)는 레이저 광을 생성하는 광원을 포함한다. 레이저 헤드(200)의 광원에서 생성된 레이저 광이 반도체 칩에 전달되고, 이 레이저 광이 반도체 칩과 타겟을 본딩시킨다. 본 실시예의 경우, 레이저 헤드(200)는 적외선 카메라와 높이 센서와 비전 카메라를 포함한다. 레이저 헤드(200)의 적외선 카메라는 반도체 칩의 온도를 측정하도록 레이저 헤드(200)에 설치된다. 높이 센서는 레이저 헤드(200)와 반도체 칩 사이의 거리를 측정한다. 비전 카메라는 반도체 칩과 레이저 헤드(200)의 정렬 상태를 검사한다.The laser head 200 adheres a plurality of semiconductor chips pre-bonded to the target to the target. The laser head 200 includes a light source that generates laser light. The laser light generated from the light source of the laser head 200 is transmitted to the semiconductor chip, and the laser light bonds the semiconductor chip and the target. In the case of this embodiment, the laser head 200 includes an infrared camera, a height sensor, and a vision camera. The infrared camera of the laser head 200 is installed in the laser head 200 to measure the temperature of the semiconductor chip. The height sensor measures the distance between the laser head 200 and the semiconductor chip. The vision camera inspects the alignment of the semiconductor chip and the laser head 200.

도 1을 참조하면, 질소 공급 유닛(300)은 전달 부재(310)와 질소 배출구(320)와 가스 조절부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the nitrogen supply unit 300 includes a transfer member 310, a nitrogen outlet 320, and a gas control unit 330.

전달 부재(310)는 전달 프레임(311)과 투명 부재(312)와 공급 유로(313)를 포함한다.The transfer member 310 includes a transfer frame 311, a transparent member 312, and a supply flow path 313.

전달 프레임(311)은 타겟을 덮을 수 있도록 형성된다. 전달 프레임(311)은 레이저 헤드(200)와 마주하는 중앙 부분이 개방된 형태로 형성된다. 전달 프레임(311)은 타겟과 비슷한 크기로 제작될 수 있고 경우에 따라서는 타겟 보다 크게 제작될 수도 있다. 도 1을 참조하면, 본 실시예의 경우는 전달 프레임(311)이 타겟 보다 크게 제작된다. 전달 프레임(311)은 레이저 헤드(200)와 타겟 사이에 배치된다.The transfer frame 311 is formed to cover the target. The transfer frame 311 is formed in a form in which a central portion facing the laser head 200 is opened. The delivery frame 311 may be manufactured to a size similar to the target, and in some cases, may be larger than the target. Referring to FIG. 1, in the present embodiment, the delivery frame 311 is made larger than the target. The transfer frame 311 is disposed between the laser head 200 and the target.

투명 부재(312)는 전달 프레임(311)에 설치된다. 투명 부재(312)는 상술한 전달 프레임(311)의 중앙 부분에 설치된다. 투명 부재(312)는 레이저 헤드(200)로부터 조사되는 레이저 광이 전달 프레임(311) 하측에 고정된 타겟으로 전달되도록 투명한 재질로 형성된다. 본 실시예의 경우 투명 부재(312)는 쿼츠(Quartz)로 형성된다.The transparent member 312 is installed on the transmission frame 311. The transparent member 312 is installed in the central portion of the transmission frame 311 described above. The transparent member 312 is formed of a transparent material so that laser light emitted from the laser head 200 is transmitted to a target fixed to the lower side of the transmission frame 311. In the case of the present embodiment, the transparent member 312 is formed of quartz.

공급 유로(313)는 전달 프레임(311)에 형성된다. 공급 유로(313)는 질소 가스가 흐를 수 있도록 형성된다. 본 실시예의 경우, 공급 유로(313)는 전달 프레임(311)의 양측면에 형성된다. 공급 유로(313)는 질소 가스가 저장된 질소 탱크와 연결된다.The supply flow passage 313 is formed in the delivery frame 311. The supply flow path 313 is formed so that nitrogen gas can flow. In the present embodiment, the supply flow paths 313 are formed on both sides of the transfer frame 311. The supply flow passage 313 is connected to a nitrogen tank in which nitrogen gas is stored.

질소 배출구(320)는 전달 프레임(311)에 형성되어 상술한 공급 유로(313)에 연결된다. 본 실시예의 경우, 질소 배출구(320)는 슬릿(slit) 형태로 전달 프레임(311)의 양측면에 형성된다. 질소 배출구(320)를 통해 공급 유로(313)의 질소 가스가 타겟으로 공급된다.The nitrogen outlet 320 is formed in the delivery frame 311 and is connected to the supply passage 313 described above. In the present embodiment, the nitrogen outlet 320 is formed on both sides of the transfer frame 311 in the form of slits. The nitrogen gas in the supply flow path 313 is supplied to the target through the nitrogen outlet 320.

본 실시예의 경우, 가스 조절부(330)는 공급 유로(313)의 전단에 설치된다. 가스 조절부(330)는 공급 유로(313)로 전달되는 질소 가스의 양을 조절한다. 가스 조절부(330)가 공급 유로(313)로 공급되는 질소 가스의 양을 조절하면, 질소 배출구(320)를 통해 타겟에 공급되는 질소 가스의 양도 함께 조절된다.In the present embodiment, the gas adjusting unit 330 is installed at the front end of the supply flow path 313. The gas control unit 330 adjusts the amount of nitrogen gas delivered to the supply flow path 313. When the gas adjusting unit 330 adjusts the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 313, the amount of nitrogen gas supplied to the target through the nitrogen outlet 320 is also adjusted.

이하 상술한 바와 같이 구성된 제1실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described.

먼저, 타겟 거치 유닛(100)은 타겟을 레이저 헤드(200) 하부로 이송한다. 타겟 이송이 완료되면, 타겟 거치 유닛(100)은 타겟을 진공 흡착시켜 타겟의 위치를 고정한다.First, the target mounting unit 100 transfers the target to the bottom of the laser head 200. When the target transfer is completed, the target mounting unit 100 adsorbs the target in vacuum to fix the position of the target.

다음으로, 질소 공급 유닛(300)이 타겟에 질소를 공급하여 타겟 주위에 질소 분위기를 형성하는 과정에 대해 설명한다.Next, a description will be given of a process in which the nitrogen supply unit 300 supplies nitrogen to the target to form a nitrogen atmosphere around the target.

질소 탱크에 저장된 질소 가스는 전달 프레임(311)에 양측면에 형성된 공급 유로(313)로 전달된다. 공급 유로(313)로 전달된 질소 가스는 질소 공급 유닛(300)의 질소 배출구(320)에서 분사된다. 상술한 바와 같이, 질소 배출구(320)는 전달 프레임(311)의 양측면에 슬릿 형태로 형성된다. 질소 배출구(320)를 통해 분사되는 질소 가스는 타겟의 측면 방향에서 타겟을 향해 흐른다. 양측면에서 유입된 질소 가스는 타겟의 중앙 부분으로 수렴한다. 전달 프레임(311)에 설치된 투명 부재(312)에 의해 타겟의 상측은 폐쇄되므로 질소 가스는 타겟이 고정된 방향으로 흘러나간다. 이로써, 타겟 주위는 질소 분위기가 형성된다.The nitrogen gas stored in the nitrogen tank is transferred to the supply passage 313 formed on both sides of the transfer frame 311. The nitrogen gas delivered to the supply flow path 313 is injected from the nitrogen outlet 320 of the nitrogen supply unit 300. As described above, the nitrogen outlet 320 is formed in the form of slits on both sides of the transfer frame 311. The nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 320 flows from the lateral direction of the target toward the target. The nitrogen gas introduced from both sides converges to the central portion of the target. Since the upper side of the target is closed by the transparent member 312 provided in the transfer frame 311, nitrogen gas flows in a fixed direction of the target. Thereby, a nitrogen atmosphere is formed around the target.

이와 같이, 타겟 주위에 질소 분위기가 형성되면 레이저 헤드(200)의 광원에서 레이저 광이 조사된다. 레이저 광은 전달 부재(310)의 투명 부재(312)를 투과하여 레이저 헤드(200)의 하측에 고정된 타겟에 전달된다. 타겟에 프리 본딩된 반도체 칩에 레이저 광이 전달되면, 반도체 칩에 형성된 솔더 범프와 같은 접속부의 온도가 순간적으로 상승한다. 이로 인해, 반도체 칩의 접속부가 용융된다. 레이저 헤드(200)의 적외선 카메라는 반도체 칩의 접속부를 촬영하여 접속부의 온도가 녹는점만큼 상승하는지 확인한다. 접속부의 온도가 녹는점 이상으로 상승하면, 레이저 헤드(200)는 레이저 광 조사를 중단한다. 레이저 광의 조사가 중단되면 반도체 칩의 접속부 온도가 순간적으로 하락하고 반도체 칩의 접속부는 순간적으로 응고된다. 이로써, 반도체 칩의 접속부와 타겟의 접속부가 본딩된다.As described above, when a nitrogen atmosphere is formed around the target, laser light is irradiated from the light source of the laser head 200. The laser light passes through the transparent member 312 of the transfer member 310 and is transmitted to a target fixed to the lower side of the laser head 200. When laser light is transmitted to a semiconductor chip pre-bonded to a target, the temperature of a connection portion such as a solder bump formed in the semiconductor chip rises instantaneously. Due to this, the connecting portion of the semiconductor chip is melted. The infrared camera of the laser head 200 photographs the connection portion of the semiconductor chip and checks whether the temperature of the connection portion rises by the melting point. When the temperature of the connecting portion rises above the melting point, the laser head 200 stops laser light irradiation. When the irradiation of the laser light is stopped, the temperature of the connection portion of the semiconductor chip momentarily decreases, and the connection portion of the semiconductor chip momentarily solidifies. Thereby, the connection part of a semiconductor chip and the connection part of a target are bonded.

본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 레이저 광을 통한 레이저 본딩을 통해 반도체 칩을 타겟에 본딩시킨다. 일반적으로 널리 사용되는 열 처리 공정과 다르게 레이저 본딩은 반도체 칩에 형성된 접속부의 온도 만을 빠르게 상승시킬 수 있다. 본 실시예의 경우, 레이저 본딩을 이용하여 반도체 칩을 타겟에 본딩시킨다. 이로 인해, 반도체 칩 자체의 과도한 온도 증가로 발생할 수 있는 열 손상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 반도체 칩의 열 팽창으로 인한 반도체 칩과 타겟의 정렬 불량 문제를 현저히 줄일 수 있다.The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to this embodiment bonds a semiconductor chip to a target through laser bonding through laser light. Unlike a commonly used heat treatment process, laser bonding can rapidly increase only the temperature of a connection formed on a semiconductor chip. In the present embodiment, the semiconductor chip is bonded to the target by using laser bonding. Due to this, it is possible to effectively prevent thermal damage that may occur due to excessive temperature increase of the semiconductor chip itself. In addition, the problem of misalignment of the semiconductor chip and the target due to thermal expansion of the semiconductor chip can be significantly reduced.

또한, 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 경우 타겟 주위에 질소 분위기를 형성한 뒤 레이저 본딩을 실시할 수 있도록 구성되어 있다. 질소 공급 유닛(300)의 질소 배출구(320)에서 질소 가스가 계속적으로 분사됨으로써, 타겟은 주변 공기와 차단 상태를 유지한다. 질소 분위기가 형성되면, 산소의 농도가 낮아지므로 타겟과 반도체에 형성된 접속부의 산화 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 이를 통해 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 산화로 인해 발생하는 접합 부위의 오염을 최소화시켜 검사 신뢰성을 향상시키고, 접합 부위에 발생할 수 있는 공극과 같은 불량률을 낮춰 본딩 품질을 향샹시킨다. 질소 분위기에서 용융된 솔더는 일반적인 공기 환경에서 용융된 솔더 보다 높은 표면 장력을 갖기 때문에 반도체 칩과 타겟이 더욱 강하게 결합될 수 있다. 정리하면, 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 질소 분위기에서 레이저 본딩을 실시함으로써, 고품질의 본딩 결과물을 얻을 수 있다.In addition, in the case of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment, a nitrogen atmosphere is formed around the target and then laser bonding is performed. As nitrogen gas is continuously injected from the nitrogen outlet 320 of the nitrogen supply unit 300, the target maintains a blocking state with ambient air. When a nitrogen atmosphere is formed, the concentration of oxygen is lowered, so that the oxidation problem of the connection formed on the target and the semiconductor can be effectively solved. Through this, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment improves inspection reliability by minimizing contamination of a junction portion caused by oxidation, and improves bonding quality by lowering a defect rate such as voids that may occur in the junction portion. The solder melted in a nitrogen atmosphere has a higher surface tension than the solder melted in a normal air environment, so that the semiconductor chip and the target can be more strongly bonded. In summary, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can achieve high-quality bonding results by performing laser bonding in a nitrogen atmosphere.

한편, 상술한 바와 같이, 공급 유로(313)의 전단에 설치되는 가스 조절부(330)는 공급 유로(313)로 공급되는 질소 가스의 양을 조절한다. 공급 유로(313)로 공급되는 질소 가스의 양이 조절되면 질소 배출구(320)를 통해 분사되는 질소 가스의 양이 조절된다. 결과적으로 가스 조절부(330)는 질소 배출구(320)에서 배출되는 질소 가스의 양을 조절한다. 질소 가스가 타겟에 공급되기 시작하는 시점에서 가스 조절부(330)는 질소 배출구(320)에서 질소 가스가 충분히 분사되도록 한다. 이러한 가스 조절부(330)의 작동을 통해 질소 가스의 농도가 빠르게 증가할 수 있다. 질소 가스의 농도가 충분히 상승하면 가스 조절부(330)는 질소 배출구(320)를 통해 분사되는 질소 가스의 양이 감소하도록 조절하고 작업 과정에서 질소 가스의 농도가 유지되도록 가스 분사량을 조절한다. 이러한 가스 조절부(330)의 작동을 통해, 질소 분위기를 빠르게 형성시킬 수 있고, 질소 가스의 과도한 사용으로 인한 비용 증가 문제를 효과적으로 해결한다.Meanwhile, as described above, the gas adjusting unit 330 installed at the front end of the supply flow path 313 controls the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 313. When the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 313 is adjusted, the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 320 is adjusted. As a result, the gas controller 330 controls the amount of nitrogen gas discharged from the nitrogen outlet 320. At the time when nitrogen gas is supplied to the target, the gas control unit 330 allows nitrogen gas to be sufficiently injected from the nitrogen outlet 320. Through the operation of the gas control unit 330, the concentration of nitrogen gas can be rapidly increased. When the concentration of nitrogen gas is sufficiently increased, the gas control unit 330 controls the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 320 to decrease, and adjusts the gas injection amount so that the concentration of nitrogen gas is maintained in the working process. Through the operation of the gas control unit 330, a nitrogen atmosphere can be rapidly formed, and the problem of cost increase due to excessive use of nitrogen gas is effectively solved.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 제2실시예에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 제2실시에에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.Next, a second embodiment of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is a perspective view of a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus shown in FIG. 2.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 타겟 거치유닛(100)과 레이저 헤드(200)와 질소 공급 유닛(400)을 포함하여 이루어진다. 질소 공급 유닛(400)을 제외한 나머지 구성들은 앞서 설명한 제1실시예의 구성들과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 질소 공급 유닛(400)을 제외한 나머지 구성들은 제1실시예와 동일한 부재 번호를 사용한다.Referring to FIG. 2, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus of this embodiment includes a target mounting unit 100, a laser head 200, and a nitrogen supply unit 400. The rest of the configuration except the nitrogen supply unit 400 is the same as the configuration of the first embodiment described above, so detailed description thereof will be omitted. The rest of the configuration except the nitrogen supply unit 400 uses the same member number as the first embodiment.

본 실시예의 질소 공급 유닛(400)은 전달 부재(410)와 질소 배출구(420)와 가스 조절부(430)를 포함한다.The nitrogen supply unit 400 of this embodiment includes a transfer member 410, a nitrogen outlet 420, and a gas regulator 430.

도 2 및 도 3을 참조하면, 전달 부재(410)는 전달 플레이트(411)와 복수의 투과구(412)와 공급 유로(413)를 포함한다.2 and 3, the transfer member 410 includes a transfer plate 411, a plurality of transmission holes 412, and a supply flow path 413.

전달 플레이트(411)는 판상으로 형성되고 타겟의 상측에 배치된다. 투과구(412)는 타겟에 배치된 반도체 칩들과 대응하는 위치에서 전달 플레이트(411)에 복수개 형성된다. 투과구(412)는 전달 플레이트(411)를 관통하도록 형성된다. 투과구(412)를 통해 레이저 헤드에서 조사되는 레이저 광이 전달 플레이트(411) 하측에 고정된 타겟으로 전달된다.The transfer plate 411 is formed in a plate shape and is disposed above the target. A plurality of transmission holes 412 are formed on the transfer plate 411 at positions corresponding to semiconductor chips disposed on the target. The through hole 412 is formed to penetrate the transfer plate 411. The laser light emitted from the laser head through the transmission hole 412 is transmitted to a target fixed to the lower side of the transfer plate 411.

공급 유로(413)는 전달 플레이트(411) 내부에 형성된다. 공급 유로(413)는 질소 가스가 투과구(412)로 분배되도록 한다.The supply flow path 413 is formed inside the transfer plate 411. The supply flow path 413 allows nitrogen gas to be distributed to the permeation port 412.

본 실시예의 경우, 질소 배출구(420)는 복수개 마련된다. 질소 배출구(420)는 상술한 투과구(412)의 내벽을 따라 배열된다. 질소 배출구(420)는 공급 유로(413)와 연결된다. 도 3을 참조하면, 질소 배출구(420)와 연결되는 부분에서 공급 유로(413)는 질소 배출구(420)가 전달 플레이트(411) 하측에 고정된 반도체 칩을 향하도록 경사지게 형성된다. 도 3을 참조하면, 공급 유로(413)는 하측 방향으로 경사지게 형성되어 질소 배출구(420)와 연결된다.In the present embodiment, a plurality of nitrogen outlets 420 are provided. The nitrogen outlet 420 is arranged along the inner wall of the above-described permeation opening 412. The nitrogen outlet 420 is connected to the supply flow path 413. Referring to FIG. 3, the supply flow passage 413 in a portion connected to the nitrogen outlet 420 is formed to be inclined such that the nitrogen outlet 420 faces a semiconductor chip fixed under the transfer plate 411. Referring to Figure 3, the supply flow path 413 is formed inclined in the downward direction is connected to the nitrogen outlet 420.

본 실시예의 경우, 가스 조절부(430)는 공급 유로(413)의 전단에 설치된다. 가스 조절부(430)는 공급 유로(413)로 전달되는 질소 가스의 양을 조절한다. 가스 조절부(430)가 공급 유로(413)로 공급되는 질소 가스의 양을 조절하면, 질소 배출구(420)를 통해 타겟에 공급되는 질소 가스의 양도 함께 조절된다.In the present embodiment, the gas adjusting unit 430 is installed at the front end of the supply flow path 413. The gas adjusting unit 430 controls the amount of nitrogen gas delivered to the supply flow path 413. When the gas adjusting unit 430 adjusts the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 413, the amount of nitrogen gas supplied to the target through the nitrogen outlet 420 is also adjusted.

본 실시예의 경우, 가스 조절부(430)는 공급 유로(413)의 전단에 설치된다. 가스 조절부(430)는 공급 유로(413)로 전달되는 질소 가스의 양을 조절한다. 가스 조절부(430)가 공급 유로(413)로 공급되는 질소 가스의 양을 조절하면, 질소 배출구(420)를 통해 타겟에 공급되는 질소 가스의 양도 함께 조절된다.In the present embodiment, the gas adjusting unit 430 is installed at the front end of the supply flow path 413. The gas adjusting unit 430 controls the amount of nitrogen gas delivered to the supply flow path 413. When the gas adjusting unit 430 adjusts the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 413, the amount of nitrogen gas supplied to the target through the nitrogen outlet 420 is also adjusted.

이하 상술한 바와 같이 구성된 제2실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the second embodiment configured as described above will be described.

제1실시예와 같이, 반도체 칩들이 프리 본딩된 타겟은 타겟 거치 유닛(100)의 타겟 거치 유닛(100)에 의해 레이저 헤드(200) 하측으로 이송되고, 고정된다.As in the first embodiment, the target in which the semiconductor chips are pre-bonded is transferred to the lower side of the laser head 200 by the target mounting unit 100 of the target mounting unit 100 and fixed.

이와 같은 상태에서 질소 공급 유닛(400)은 타겟에 질소 분위기를 형성한다. 질소 탱크에 저장된 질소 가스는 전달 부재(410)의 공급 유로(413)로 전달된다. 공급 유로(413)를 따라 흐르는 질소 가스는 분배되어 전달 부재(410)의 투과구(412)에 형성된 질소 배출구(420)를 통해 타겟으로 배출된다. 반도체 칩을 향해 질소 가스를 직접 배출하도록 형성된 복수의 질소 배출구(420)에서 질소 가스가 한꺼번에 분사된다. 이러한 질소 가스의 공급을 통해 타겟 주위에는 질소 분위기가 빠르게 형성된다. 상술한 바와 같이, 질소 배출구(420)와 연결된 공급 유로(413)는 경사지게 형성되므로 질소 배출구(420)를 통해 배출되는 질소 가스는 반도체 칩으로 직접 분사된다. 이처럼 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 복수의 투과구(412)에 형성된 복수의 질소 배출구(420)를 통해 질소 가스를 반도체 칩에 직접 분사하여 질소 분위기를 빠르게 형성할 수 있다. 또한, 질소 가스의 직분사에 의해 반도체 칩 주변의 공기가 반도체 칩과 효과적으로 차단된다.In this state, the nitrogen supply unit 400 forms a nitrogen atmosphere in the target. The nitrogen gas stored in the nitrogen tank is delivered to the supply passage 413 of the delivery member 410. The nitrogen gas flowing along the supply flow path 413 is distributed and discharged to the target through the nitrogen discharge port 420 formed in the transmission port 412 of the transfer member 410. Nitrogen gas is injected at a time from a plurality of nitrogen outlets 420 formed to discharge nitrogen gas directly toward the semiconductor chip. Through this supply of nitrogen gas, a nitrogen atmosphere is rapidly formed around the target. As described above, since the supply passage 413 connected to the nitrogen outlet 420 is formed to be inclined, nitrogen gas discharged through the nitrogen outlet 420 is directly injected into the semiconductor chip. As described above, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can rapidly form a nitrogen atmosphere by directly spraying nitrogen gas to a semiconductor chip through a plurality of nitrogen outlets 420 formed in a plurality of transmission holes 412. In addition, the air around the semiconductor chip is effectively blocked from the semiconductor chip by direct injection of nitrogen gas.

이와 같이, 타겟 주위에 질소 분위기가 형성되면 레이저 헤드(200)의 광원에서 레이저 광이 조사된다. 레이저 광은 전달 플레이트(411)에 형성된 투과구(412)를 통과하여 레이저 헤드(200) 하측에 고정된 타겟에 전달된다. 타겟에 프리 본딩된 반도체 칩에 레이저 광이 전달되면, 반도체 칩에 형성된 솔더 범프와 같은 접속부의 온도가 순간적으로 상승한다. 이로 인해, 반도체 칩의 접속부가 용융된다. 레이저 헤드(200)의 적외선 카메라는 반도체 칩의 접속부를 촬영하여 접속부의 온도가 녹는점만큼 상승하는지 확인한다. 접속부의 온도가 녹는점 이상으로 상승하면, 레이저 헤드(200)는 레이저 광 조사를 중단한다. 레이저 광의 조사가 중단되면 반도체 칩의 접속부 온도가 순간적으로 하락하고 반도체 칩의 접속부는 순간적으로 응고된다. 이로써, 반도체 칩의 접속부와 타겟의 접속부가 본딩된다.As described above, when a nitrogen atmosphere is formed around the target, laser light is irradiated from the light source of the laser head 200. The laser light passes through the transmission hole 412 formed in the transmission plate 411 and is transmitted to the target fixed under the laser head 200. When laser light is transmitted to a semiconductor chip pre-bonded to a target, the temperature of a connection portion such as a solder bump formed in the semiconductor chip rises instantaneously. Due to this, the connecting portion of the semiconductor chip is melted. The infrared camera of the laser head 200 photographs the connection portion of the semiconductor chip and checks whether the temperature of the connection portion rises by the melting point. When the temperature of the connecting portion rises above the melting point, the laser head 200 stops laser light irradiation. When the irradiation of the laser light is stopped, the temperature of the connection portion of the semiconductor chip momentarily decreases, and the connection portion of the semiconductor chip momentarily solidifies. Thereby, the connection part of a semiconductor chip and the connection part of a target are bonded.

본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 레이저 광을 통한 레이저 본딩을 통해 반도체 칩을 타겟에 본딩시킨다. 일반적으로 널리 사용되는 열 처리 공정과 다르게 레이저 본딩은 반도체 칩에 형성된 접속부의 온도 만을 빠르게 상승시킬 수 있다. 본 실시예의 경우, 레이저 본딩을 이용하여 반도체 칩을 타겟에 본딩시킨다. 이로 인해, 반도체 칩 자체의 과도한 온도 증가로 발생할 수 있는 열 손상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 반도체 칩의 열 팽창으로 인한 반도체 칩과 타겟의 정렬 불량 문제를 현저히 줄일 수 있다.The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to this embodiment bonds a semiconductor chip to a target through laser bonding through laser light. Unlike a commonly used heat treatment process, laser bonding can rapidly increase only the temperature of a connection formed on a semiconductor chip. In the present embodiment, the semiconductor chip is bonded to the target by using laser bonding. Due to this, it is possible to effectively prevent thermal damage that may occur due to excessive temperature increase of the semiconductor chip itself. In addition, the problem of misalignment of the semiconductor chip and the target due to thermal expansion of the semiconductor chip can be significantly reduced.

본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 경우 타겟 주위에 질소 분위기를 형성한 뒤 레이저 본딩을 실시할 수 있도록 구성되어 있다. 질소 공급 유닛(400)의 질소 배출구(420)에서 질소 가스가 계속적으로 분사됨으로써, 타겟은 주변 공기와 차단된 상태를 유지할 수 있다. 질소 분위기가 형성되면, 산소의 농도가 낮아지므로 타겟과 반도체에 형성된 접속부의 산화 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 이를 통해 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 산화로 인해 발생하는 접합 부위의 오염을 최소화시켜 검사 신뢰성을 향상시키고, 접합 부위에 발생할 수 있는 공극과 같은 불량률을 낮춰 본딩 품질을 향샹시킨다. 질소 분위기에서 용융된 솔더는 일반적인 공기 환경에서 용융된 솔더 보다 높은 표면 장력을 갖기 때문에 반도체 칩과 타겟이 더욱 강하게 결합될 수 있다. 정리하면, 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 질소 분위기에서 레이저 본딩을 실시함으로써, 고품질의 본딩 결과물을 얻을 수 있다.In the case of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment, a nitrogen atmosphere is formed around a target, and then laser bonding is performed. The nitrogen gas is continuously injected from the nitrogen outlet 420 of the nitrogen supply unit 400, so that the target may remain blocked from ambient air. When a nitrogen atmosphere is formed, the concentration of oxygen is lowered, so that the oxidation problem of the connection formed on the target and the semiconductor can be effectively solved. Through this, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment improves inspection reliability by minimizing contamination of a junction portion caused by oxidation, and improves bonding quality by lowering a defect rate such as voids that may occur in the junction portion. The solder melted in a nitrogen atmosphere has a higher surface tension than the solder melted in a normal air environment, so that the semiconductor chip and the target can be more strongly bonded. In summary, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can achieve high-quality bonding results by performing laser bonding in a nitrogen atmosphere.

한편, 상술한 바와 같이, 질소 공급 유닛(400)의 가스 조절부(430)는 공급 유로(413)로 전달되는 질소 가스의 양을 조절한다. 공급 유로(413)로 전달되는 질소 가스의 양이 조절되면, 질소 배출구(420)에서 분사되는 질소 가스의 양이 조절된다. 즉, 가스 조절부(430)는 질소 배출구(420)를 통해 분사되는 질소 가스의 양을 조절한다. 질소 가스가 타겟으로 공급되는 시점에서 가스 조절부(430)는 질소 배출구(420)에서 질소 가스가 충분히 분사되도록 조절한다. 이러한 가스 조절부(430)의 작동을 통해 질소 가스의 농도가 빠르게 증가할 수 있다. 질소 가스의 농도가 충분히 상승하면 가스 조절부(430)는 질소 배출구(420)를 통해 분사되는 질소 가스의 양이 감소하도록 조절하고 작업 과정에서 질소 가스의 농도가 유지되도록 가스 분사량을 조절한다. 이러한 가스 조절부(430)의 작동을 통해, 질소 분위기를 빠르게 형성시킬 수 있고, 질소 가스의 과도한 사용으로 인한 비용 증가 문제를 효과적으로 해결한다.Meanwhile, as described above, the gas adjusting unit 430 of the nitrogen supply unit 400 controls the amount of nitrogen gas delivered to the supply flow path 413. When the amount of nitrogen gas delivered to the supply flow path 413 is adjusted, the amount of nitrogen gas injected from the nitrogen outlet 420 is adjusted. That is, the gas adjusting unit 430 controls the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 420. At the time when the nitrogen gas is supplied to the target, the gas adjusting unit 430 controls the nitrogen gas to be sufficiently injected at the nitrogen outlet 420. Through the operation of the gas control unit 430, the concentration of nitrogen gas can be rapidly increased. When the concentration of nitrogen gas is sufficiently increased, the gas control unit 430 controls the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 420 to decrease, and adjusts the gas injection amount to maintain the concentration of nitrogen gas in the process of operation. Through the operation of the gas control unit 430, a nitrogen atmosphere can be quickly formed, and the problem of cost increase due to excessive use of nitrogen gas is effectively solved.

다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 제3실시예에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 제3실시에에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 사시도이다.Next, a third embodiment of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a perspective view of a nitrogen atmosphere laser bonding device according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 타겟 거치유닛(100)과 레이저 헤드(200)와 질소 공급 유닛(500)을 포함하여 이루어진다. 질소 공급 유닛(500)을 제외한 나머지 구성들은 앞서 설명한 제1실시예의 구성들과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 질소 공급 유닛(500)을 제외한 나머지 구성들은 제1실시예와 동일한 부재 번호를 사용한다.Referring to FIG. 4, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus of this embodiment includes a target mounting unit 100, a laser head 200, and a nitrogen supply unit 500. The rest of the configuration except for the nitrogen supply unit 500 is the same as the configuration of the first embodiment described above, so a detailed description thereof will be omitted. Configurations other than the nitrogen supply unit 500 use the same member numbers as in the first embodiment.

본 실시예의 질소 공급 유닛(500)은 전달 부재(510)와 질소 배출구(520)와 가스 조절부(530)를 포함한다.The nitrogen supply unit 500 of this embodiment includes a transfer member 510, a nitrogen outlet 520, and a gas regulator 530.

전달 부재(510)는 복수의 질소관(511)을 포함한다. 질소관(511)은 질소 가스가 흐를 수 있도록 형성된 파이프 형태의 관이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예의 질소관(511)은 타겟의 4면을 둘러싸도록 배치된다. 질소 배출구(520)는 타겟을 향하는 방향으로 질소관(511)에 형성된다.The transfer member 510 includes a plurality of nitrogen tubes 511. The nitrogen pipe 511 is a pipe-shaped pipe formed to allow nitrogen gas to flow. Referring to Figure 4, the nitrogen tube 511 of this embodiment is arranged to surround the four sides of the target. The nitrogen outlet 520 is formed in the nitrogen pipe 511 in the direction toward the target.

가스 조절부(530)는 질소관(511)의 전단에 설치되어 질소 탱크에서 질소관(511)으로 전달되는 질소 가스의 양을 조절한다. 질소관(511)을 흐르는 질소 가스의 양이 조절됨으로써, 질소관(511)에 형성된 질소 배출구(520)에서 분사되는 질소 가스의 양도 함께 조절된다.The gas control unit 530 is installed at the front end of the nitrogen pipe 511 to control the amount of nitrogen gas delivered from the nitrogen tank to the nitrogen pipe 511. By adjusting the amount of nitrogen gas flowing through the nitrogen pipe 511, the amount of nitrogen gas injected from the nitrogen outlet 520 formed in the nitrogen pipe 511 is also adjusted.

이하 상술한 바와 같이 구성된 제3실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the third embodiment configured as described above will be described.

제1실시예와 같이, 반도체 칩들이 프리 본딩된 타겟은 타겟 거치 유닛(100)의 타겟 거치 유닛에 의해 레이저 헤드(200) 하측으로 이송되고, 고정된다.As in the first embodiment, the target in which the semiconductor chips are pre-bonded is transferred to the lower side of the laser head 200 by the target mounting unit of the target mounting unit 100 and fixed.

이와 같은 상태에서 질소 공급 유닛(500)은 타겟에 질소 분위기를 형성한다. 질소 탱크에 저장된 질소 가스는 타겟 주변에 배치된 질소관(511)으로 이동한다. 질소관(511)을 따라 흐르는 질소 가스는 질소관(511)에 형성된 질소 배출구(520)를 통해 분사된다. 상술한 바와 같이, 질소 배출구(520)는 타겟을 향하도록 질소관(511)에 형성되므로 질소 배출구(520)에서 분사되는 질소 가스는 타겟에 프리 본딩된 반도체 칩으로 직접 분사된다. 타겟의 4면에 배치된 질소관(511)에 형성된 질소 배출구(520)에서 질소 가스가 한꺼번에 분사되며 질소 분위기를 빠르게 형성한다. 이처럼 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 타겟을 둘러싸도록 배치된 질소관(511)에 형성된 질소 배출구(520)를 통해 질소 가스를 반도체 칩에 직접 분사하여 질소 분위기를 빠르게 형성할 수 있다. 또한, 질소 가스의 직분사에 의해 반도체 칩 주변의 공기가 반도체 칩과 효과적으로 차단된다.In this state, the nitrogen supply unit 500 forms a nitrogen atmosphere in the target. The nitrogen gas stored in the nitrogen tank moves to the nitrogen pipe 511 disposed around the target. The nitrogen gas flowing along the nitrogen pipe 511 is injected through the nitrogen outlet 520 formed in the nitrogen pipe 511. As described above, since the nitrogen outlet 520 is formed in the nitrogen pipe 511 to face the target, nitrogen gas injected from the nitrogen outlet 520 is directly injected into the semiconductor chip pre-bonded to the target. Nitrogen gas is injected at a time from the nitrogen outlet 520 formed in the nitrogen pipe 511 disposed on the four surfaces of the target to quickly form a nitrogen atmosphere. As described above, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can rapidly form a nitrogen atmosphere by directly spraying nitrogen gas to the semiconductor chip through the nitrogen outlet 520 formed in the nitrogen tube 511 disposed to surround the target. In addition, the air around the semiconductor chip is effectively blocked from the semiconductor chip by direct injection of nitrogen gas.

이와 같이, 타겟 주위에 질소 분위기가 형성되면 레이저 헤드(200)의 광원에서 레이저 광이 조사된다. 레이저 광은 레이저 헤드(200)의 하측에 고정된 타겟에 전달된다. 타겟에 프리 본딩된 반도체 칩에 레이저 광이 전달되면, 반도체 칩에 형성된 솔더 범프와 같은 접속부의 온도가 순간적으로 상승한다. 이로 인해, 반도체 칩의 접속부가 용융된다. 레이저 헤드(200)의 적외선 카메라는 반도체 칩의 접속부를 촬영하여 접속부의 온도가 녹는점만큼 상승하는지 확인한다. 접속부의 온도가 녹는점 이상으로 상승하면, 레이저 헤드(200)는 레이저 광 조사를 중단한다. 레이저 광의 조사가 중단되면 반도체 칩의 접속부 온도가 순간적으로 하락하고 반도체 칩의 접속부는 순간적으로 응고된다. 이로써, 반도체 칩의 접속부와 타겟의 접속부가 본딩된다.As described above, when a nitrogen atmosphere is formed around the target, laser light is irradiated from the light source of the laser head 200. The laser light is transmitted to a target fixed to the lower side of the laser head 200. When laser light is transmitted to a semiconductor chip pre-bonded to a target, the temperature of a connection portion such as a solder bump formed in the semiconductor chip rises instantaneously. Due to this, the connecting portion of the semiconductor chip is melted. The infrared camera of the laser head 200 photographs the connection portion of the semiconductor chip and checks whether the temperature of the connection portion rises by the melting point. When the temperature of the connecting portion rises above the melting point, the laser head 200 stops laser light irradiation. When the irradiation of the laser light is stopped, the temperature of the connection portion of the semiconductor chip momentarily decreases, and the connection portion of the semiconductor chip momentarily solidifies. Thereby, the connection part of a semiconductor chip and the connection part of a target are bonded.

본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 레이저 광을 통한 레이저 본딩을 통해 반도체 칩을 타겟에 본딩시킨다. 일반적으로 널리 사용되는 열 처리 공정과 다르게 레이저 본딩은 반도체 칩에 형성된 접속부의 온도 만을 빠르게 상승시킬 수 있다. 본 실시예의 경우, 레이저 본딩을 이용하여 반도체 칩을 타겟에 본딩시킨다. 이로 인해, 반도체 칩 자체의 과도한 온도 증가로 발생할 수 있는 열 손상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 반도체 칩의 열 팽창으로 인한 반도체 칩과 타겟의 정렬 불량 문제를 현저히 줄일 수 있다.The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to this embodiment bonds a semiconductor chip to a target through laser bonding through laser light. Unlike a commonly used heat treatment process, laser bonding can rapidly increase only the temperature of a connection formed on a semiconductor chip. In the present embodiment, the semiconductor chip is bonded to the target by using laser bonding. Due to this, it is possible to effectively prevent thermal damage that may occur due to excessive temperature increase of the semiconductor chip itself. In addition, the problem of misalignment of the semiconductor chip and the target due to thermal expansion of the semiconductor chip can be significantly reduced.

본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치의 경우 타겟 주위에 질소 분위기를 형성한 뒤 레이저 본딩을 실시할 수 있도록 구성되어 있다. 질소 공급 유닛(500)의 질소 배출구(520)에서 질소 가스가 계속적으로 분사됨으로써, 타겟 주변의 공기는 타겟과 차단된다. 질소 분위기가 형성되면, 산소의 농도가 낮아지므로 타겟과 반도체에 형성된 접속부의 산화 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 이를 통해 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 산화로 인해 발생하는 접합 부위의 오염을 최소화시켜 검사 신뢰성을 향상시키고, 접합 부위에 발생할 수 있는 공극과 같은 불량률을 낮춰 본딩 품질을 향샹시킨다. 질소 분위기에서 용융된 솔더는 일반적인 공기 환경에서 용융된 솔더 보다 높은 표면 장력을 갖기 때문에 반도체 칩과 타겟이 더욱 강하게 결합될 수 있다. 정리하면, 본 실시예에 따른 질소 분위기 레이저 본딩 장치는 질소 분위기에서 레이저 본딩을 실시함으로써, 고품질의 본딩 결과물을 얻을 수 있다.In the case of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment, a nitrogen atmosphere is formed around a target, and then laser bonding is performed. As nitrogen gas is continuously injected from the nitrogen outlet 520 of the nitrogen supply unit 500, air around the target is blocked from the target. When a nitrogen atmosphere is formed, the concentration of oxygen is lowered, so that the oxidation problem of the connection formed on the target and the semiconductor can be effectively solved. Through this, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment improves inspection reliability by minimizing contamination of a junction portion caused by oxidation, and improves bonding quality by lowering a defect rate such as voids that may occur in the junction portion. The solder melted in a nitrogen atmosphere has a higher surface tension than the solder melted in a normal air environment, so that the semiconductor chip and the target can be more strongly bonded. In summary, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can achieve high-quality bonding results by performing laser bonding in a nitrogen atmosphere.

한편, 상술한 바와 같이, 질소관(511)의 전단에 설치되는 질소 공급 유닛(500)의 가스 조절부(530)는 질소 배출구(520)를 통해 분사되는 질소 가스의 양을 조절한다. 질소 가스가 타겟에 공급되기 시작하는 시점에서 가스 조절부(530)는 질소 배출구(520)에서 질소 가스가 충분히 분사되도록 조절한다. 이러한 가스 조절부(530)의 작동을 통해 질소 가스의 농도가 빠르게 증가할 수 있다. 질소 가스의 농도가 충분히 상승하면 가스 조절부(530)는 질소 배출구(520)를 통해 분사되는 질소 가스의 양이 감소하도록 조절하고 작업 과정에서 질소 가스의 농도가 유지되도록 가스 분사량을 조절한다. 이러한 가스 조절부(530)의 작동을 통해, 질소 분위기를 빠르게 형성시킬 수 있고, 질소 가스의 과도한 사용으로 인한 비용 증가 문제를 효과적으로 해결한다.Meanwhile, as described above, the gas control unit 530 of the nitrogen supply unit 500 installed at the front end of the nitrogen tube 511 controls the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 520. At the time when the nitrogen gas starts to be supplied to the target, the gas adjusting unit 530 adjusts the nitrogen gas to be sufficiently injected at the nitrogen outlet 520. Through the operation of the gas control unit 530, the concentration of nitrogen gas can be rapidly increased. When the concentration of nitrogen gas is sufficiently increased, the gas control unit 530 controls the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 520 to be reduced, and adjusts the gas injection amount so that the concentration of nitrogen gas is maintained in the working process. Through the operation of the gas control unit 530, a nitrogen atmosphere can be quickly formed, and the problem of cost increase due to excessive use of nitrogen gas is effectively solved.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the scope of the present invention is not limited to the above-described and illustrated forms.

예를 들어, 앞에서는 적외선 카메라와 높이 센서와 비전 카메라를 포함하는 레이저 헤드(200)를 설명하였으나, 레이저 헤드의 주 역할은 레이저 광을 발생시켜 반도체 칩에 조사하는 것이므로 적외선 카메라, 높이 센서, 비전 카메라와 같은 구성들은 얼마든지 생략 가능하다.For example, the laser head 200 including the infrared camera, the height sensor, and the vision camera has been described above, but the main role of the laser head is to generate laser light and irradiate the semiconductor chip, so that the infrared camera, height sensor, vision Any configuration such as a camera can be omitted.

또한, 앞에서 타겟 거치 유닛(100)은 타겟을 진공 흡착하여 고정시키는 것으로 설명하였으나, 타겟 거치 유닛 공지된 다양한 구성을 통해 타겟의 위치를 고정할 수 있다. 예를 들어, 타겟 거치 유닛(100)은 타겟의 위치를 고정하는 클램프와 같은 방법으로 타겟을 고정할 수 있다.In addition, although the target mounting unit 100 was previously described as fixing the target by vacuum adsorption, the target mounting unit may fix the position of the target through various known configurations. For example, the target mounting unit 100 may fix the target in the same way as a clamp for fixing the position of the target.

또한, 앞에서 설명한 질소 공급 유닛(300, 400, 500)의 가스 조절부(330, 430, 530)는 생략 가능하다.In addition, the gas control units 330, 430, and 530 of the nitrogen supply units 300, 400, and 500 described above may be omitted.

또한, 앞에서 제1실시예의 경우, 레이저 광이 투과되도록 레이저 헤드(200)와 마주하는 전달 부재(310)의 투명 부재(312)가 쿼츠와 같은 투명한 재질로 형성되는 것으로 설명하였으나 투명 부재는 레이저 광을 투과할 수 있는 다양한 투명 재질로 변경될 수 있다.Also, in the first embodiment, the transparent member 312 of the transmission member 310 facing the laser head 200 is formed of a transparent material such as quartz so that the laser light is transmitted, but the transparent member is laser light. It can be changed to various transparent materials that can pass through.

또한, 앞에서 제1실시예의 경우, 전달 부재(310)의 공급 유로(313)는 전달 프레임(311)의 양측면에 형성되고 공급 유로(313)와 연결되는 질소 배출구(320)도 전달 프레임(311)의 양측면에 슬릿 형태로 형성되는 것으로 설명하였으나, 공급 유로가 전달 프레임에 형성되는 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 이와 마찬가지로 질소 배출구의 형성 위치도 다양하게 변경될 수 있으며 질소 배출구의 형태도 슬릿 형태가 아닌 다양한 형태로 변경될 수 있다.In addition, in the case of the first embodiment, the supply flow path 313 of the transfer member 310 is formed on both sides of the transfer frame 311 and the nitrogen outlet 320 connected to the supply flow path 313 is also transferred to the transfer frame 311 Although described as being formed in the form of slits on both sides of the, the position where the supply flow path is formed in the transmission frame can be variously changed. Likewise, the formation position of the nitrogen outlet may be variously changed, and the shape of the nitrogen outlet may also be changed into various shapes rather than a slit shape.

또한, 앞에서 제2실시예의 전달 부재(410)의 투과구(412)는 전달 플레이트(411)를 관통하도록 형성되는 것으로 설명하였으나, 투과구(412)는 투명한 재질로 형성될 수 있다. 즉, 제2실시예의 투과구를 제1실시예의 투명 부재와 동일하게 쿼츠와 같은 재질로 구성하는 것도 가능하다.In addition, although the transmission hole 412 of the transmission member 410 of the second embodiment was previously described as being formed to pass through the transmission plate 411, the transmission hole 412 may be formed of a transparent material. That is, it is also possible to configure the transmission hole of the second embodiment with a material such as quartz, like the transparent member of the first embodiment.

또한, 앞에서 제2실시예의 질소 배출구(420)는 투과구(412)의 내벽을 따라 배열되는 것으로 설명하였으나, 질소 배출구를 전달 플레이트의 하면에 형성시키는 것도 가능하다. 이 경우, 질소 배출구를 통해 분사되는 질소 가스는 전달 플레이트의 하측에 놓인 타겟으로 직접 분사될 수 있다.In addition, although the nitrogen outlet 420 of the second embodiment was previously described as being arranged along the inner wall of the permeate hole 412, it is also possible to form the nitrogen outlet on the lower surface of the transfer plate. In this case, the nitrogen gas injected through the nitrogen outlet may be injected directly to the target placed under the transfer plate.

또한, 앞에서 제3실시예의 질소관(511)은 타겟의 4면을 둘러싸도록 배치되는 것으로 설명하였으나, 질소관(511)은 타겟에 질소 가스를 공급하기 위한 구성으로써, 질소관의 위치는 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the nitrogen pipe 511 of the third embodiment has been described as being arranged to surround the four surfaces of the target, the nitrogen pipe 511 is a configuration for supplying nitrogen gas to the target, the position of the nitrogen pipe is various can be changed.

100: 타겟 거치 유닛 200: 레이저 헤드
300, 400, 500: 질소 공급 유닛 310, 410, 510: 전달 부재
311: 전달 프레임 312: 투명 부재
313: 공급 유로 411: 전달 플레이트
412: 투과구 413: 공급 유로
511: 질소관 320, 420, 520: 질소 배출구
330, 430, 530: 가스 조절부100: target mounting unit 200: laser head
300, 400, 500: nitrogen supply units 310, 410, 510: transmission member
311: transmission frame 312: transparent member
313: Supply flow path 411: Transmission plate
412: through hole 413: supply flow path
511: nitrogen tube 320, 420, 520: nitrogen outlet
330, 430, 530: gas regulator

Claims (7)

복수의 반도체 칩이 배치된 타겟이 거치되는 타겟 거치 유닛;
상기 타겟 거치 유닛에 거치된 상기 타겟에 배치된 복수의 반도체 칩이 상기 타겟에 본딩될 수 있도록 상기 복수의 반도체 칩에 레이저 광을 조사하는 레이저 헤드; 및
상기 타겟 거치 유닛의 주위에 배치되는 전달 부재와 상기 타겟 거치 유닛에 거치된 타겟에 질소 가스를 공급하도록 상기 전달 부재에 형성되는 질소 배출구를 구비하는 질소 공급 유닛;을 포함하는 질소 분위기 레이저 본딩 장치.A target mounting unit on which a target on which a plurality of semiconductor chips are disposed is mounted;
A laser head irradiating laser light to the plurality of semiconductor chips so that a plurality of semiconductor chips disposed on the target mounted on the target mounting unit can be bonded to the target; And
Nitrogen atmosphere laser bonding apparatus comprising a; nitrogen supply unit having a transfer member disposed around the target mounting unit and a nitrogen outlet formed in the transfer member to supply nitrogen gas to the target mounted on the target mounting unit. 제1항에 있어서,
상기 질소 공급 유닛의 전달 부재는,
상기 타겟을 덮을 수 있도록 형성되는 전달 프레임과, 투명 재질로 형성되어 상기 전달 프레임에 설치되는 투명 부재와, 상기 질소 가스가 흐르도록 상기 전달 프레임에 형성되는 공급 유로를 포함하고,
상기 질소 공급 유닛의 질소 배출구는 상기 공급 유로와 연결되도록 상기 전달 프레임에 형성되는 질소 분위기 레이저 본딩 장치.According to claim 1,
The delivery member of the nitrogen supply unit,
It includes a transfer frame formed to cover the target, a transparent member formed of a transparent material and installed on the transfer frame, and a supply flow path formed in the transfer frame so that the nitrogen gas flows,
The nitrogen atmosphere laser bonding device is formed in the transfer frame so that the nitrogen outlet of the nitrogen supply unit is connected to the supply flow path. 제1항에 있어서,
상기 질소 공급 유닛의 전달 부재는,
상기 타겟의 상측에 배치되는 판상의 전달 플레이트와, 상기 타겟에 배치된 복수의 반도체 칩에 대응하는 위치에서 상기 전달 플레이트를 관통하도록 형성되는 복수의 투과구와, 상기 질소 가스가 상기 복수의 투과구로 분배되도록 상기 전달 플레이트에 형성되는 공급 유로를 포함하고,
상기 질소 공급 유닛의 질소 배출구는 복수개 마련되고 상기 공급 유로와 각각 연결되어 상기 복수의 투과구에 각각 형성되는 질소 분위기 레이저 본딩 장치.According to claim 1,
The delivery member of the nitrogen supply unit,
A plate-shaped transfer plate disposed above the target, a plurality of permeate holes formed to penetrate the transfer plate at positions corresponding to the plurality of semiconductor chips disposed on the target, and the nitrogen gas distributed to the plurality of permeate holes It includes a supply flow path formed on the transfer plate as possible,
A nitrogen atmosphere laser bonding device in which a plurality of nitrogen outlets of the nitrogen supply unit are provided and are respectively connected to the supply flow passages and formed in the plurality of transmission holes. 제3항에 있어서,
상기 질소 공급 유닛의 복수의 질소 배출구는, 각각 상기 전달 부재의 복수의 투과구 내벽을 따라 배열되는 질소 분위기 레이저 본딩 장치.According to claim 3,
A plurality of nitrogen outlets of the nitrogen supply unit, each nitrogen atmosphere laser bonding device arranged along the inner wall of the plurality of transmission ports of the transmission member. 제4항에 있어서,
상기 질소 공급 유닛의 전달 부재의 공급 유로는,
상기 질소 공급 유닛의 복수의 질소 배출구가 상기 복수의 반도체 칩을 향하도록 경사진 방향으로 연장되어 상기 복수의 질소 배출구 연결되는 질소 분위기 레이저 본딩 장치.According to claim 4,
The supply flow path of the transfer member of the nitrogen supply unit,
A nitrogen atmosphere laser bonding device extending in an inclined direction so that a plurality of nitrogen outlets of the nitrogen supply unit face the plurality of semiconductor chips and are connected to the plurality of nitrogen outlets. 제1항에 있어서,
상기 질소 공급 유닛의 전달 부재는,
상기 질소 가스가 흐르도록 관 형태로 형성되는 복수의 질소관을 포함하고,
상기 질소 공급 유닛의 질소 배출구는 상기 복수의 질소관에 형성되는 질소 분위기 레이저 본딩 장치.According to claim 1,
The delivery member of the nitrogen supply unit,
It includes a plurality of nitrogen tubes formed in a tube shape to flow the nitrogen gas,
Nitrogen atmosphere laser bonding device is formed in the nitrogen outlet of the nitrogen supply unit of the plurality of nitrogen tubes. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 질소 공급 유닛은,
상기 질소 배출구로 배출되는 상기 질소 가스의 양을 조절하는 가스 조절부를 더 포함하는 질소 분위기 레이저 본딩 장치.The method according to any one of claims 1 to 6,
The nitrogen supply unit,
Nitrogen atmosphere laser bonding apparatus further comprising a gas control unit for adjusting the amount of the nitrogen gas discharged to the nitrogen outlet.
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