KR20200133634A - 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법 - Google Patents

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KR20200133634A
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김태영
강지훈
곽노성
김석호
김회철
이일형
이학준
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 제1 본딩면을 포함하는 제1 기판과 제2 본딩면을 포함하는 제2 기판을 본딩하는 기판 본딩 장치로서, 제1 베이스, 상기 제1 베이스 상에 마련되어 상기 제1 기판을 지지하는 제1 변형 판, 및 상기 제1 변형 판과 상기 제1 베이스 사이에 형성된 제1 캐비티에 공기를 주입하거나 배기하여 상기 제1 변형 판을 변형시키도록 구성된 제1 공압 조절기를 포함하는 제1 본딩 척, 및 제2 베이스, 상기 제2 베이스 상에 마련되어 상기 제2 기판을 지지하는 제2 변형 판, 및 상기 제2 변형 판과 상기 제2 베이스 사이에 형성된 제2 캐비티에 공기를 주입하거나 배기하여 상기 제2 변형 판을 변형시키도록 구성된 제2 공압 조절기를 포함하는 제2 본딩 척을 포함하는 기판 본딩 장치를 제공한다.

Description

기판 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법 {SUBSTRATE BONDING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}
본 발명의 기술적 사상은 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판들의 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서 2 이상의 기판을 서로 본딩하는 기판 본딩 공정이 진행될 수 있다. 이러한 기판 본딩 공정은 반도체 장치에서 반도체 칩의 실장 밀도를 향상시키기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 반도체 칩이 적층된 구조를 가지는 반도체 모듈은 반도체 칩의 실장 밀도 향상과 함께, 반도체 칩들 상호 간의 배선 길이 단축 및 고속 신호 처리에 유리할 수 있다. 적층 반도체 칩 구조의 반도체 모듈을 제조할 경우, 반도체 칩 단위로 본딩하는 것보다 웨이퍼 단위로 본딩한 후, 적층 반도체 칩 단위로 절단하는 과정이 생산성을 높일 수 있다. 기판 본딩 공정은 별도의 매개체 없이 두 웨이퍼를 직접 본딩하는 웨이퍼 투 웨이퍼(wafer to wafer) 방식으로 수행될 수 있다. 웨이퍼 투 웨이퍼 방식은 통상적으로, 웨이퍼들을 지지하는 본딩 척과 웨이퍼를 가압하는 구성 요소를 포함하는 본딩 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 제1 본딩면을 포함하는 제1 기판과 제2 본딩면을 포함하는 제2 기판을 본딩하는 기판 본딩 장치로서, 제1 베이스, 상기 제1 베이스 상에 마련되어 상기 제1 기판을 지지하는 제1 변형 판, 및 상기 제1 변형 판과 상기 제1 베이스 사이에 형성된 제1 캐비티에 공기를 주입하거나 배기하여 상기 제1 변형 판을 변형시키도록 구성된 제1 공압 조절기를 포함하는 제1 본딩 척, 및 제2 베이스, 상기 제2 베이스 상에 마련되어 상기 제2 기판을 지지하는 제2 변형 판, 및 상기 제2 변형 판과 상기 제2 베이스 사이에 형성된 제2 캐비티에 공기를 주입하거나 배기하여 상기 제2 변형 판을 변형시키도록 구성된 제2 공압 조절기를 포함하는 제2 본딩 척을 포함하고, 상기 제1 변형 판은 상기 제1 베이스로부터 상기 제1 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되고, 상기 제2 변형 판은 상기 제2 베이스로부터 상기 제2 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되는 기판 본딩 장치를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 제1 기판 및 제2 기판을 본딩하는 기판 본딩 장치로서, 제1 베이스 및 상기 제1 베이스 상의 제1 변형 판을 포함하고, 상기 제1 변형 판은 상기 제1 기판을 지지한 상태에서 변형되어 상기 제1 기판을 변형시키도록 구성된 제1 본딩 척, 및 제2 베이스 및 상기 제2 베이스 상의 제2 변형 판을 포함하고, 상기 제2 변형 판은 상기 제2 기판을 지지한 상태에서 변형되어 상기 제2 기판을 변형시키도록 구성된 제2 본딩 척을 포함하고, 상기 제1 변형 판은 상기 제1 기판의 중심 영역에 대응되는 제1 내측 공간 및 상기 제1 기판의 외곽 영역에 대응되는 제1 외측 공간을 분리하는 제1 격벽을 포함하고, 상기 제2 변형 판은 상기 제2 기판의 중심 영역에 대응되는 제2 내측 공간 및 상기 제2 기판의 외곽 영역에 대응되는 제2 외측 공간을 분리하는 제2 격벽을 포함하고, 상기 제1 본딩 척은 상기 제1 기판의 상기 중심 영역과 상기 외곽 영역에 인가되는 흡착력을 독립적으로 조절하고, 상기 제2 본딩 척은 상기 제2 기판의 상기 중심 영역과 상기 외곽 영역에 인가되는 흡착력을 독립적으로 조절하도록 구성된 기판 본딩 장치를 제공한다.
제1 본딩면을 포함하는 제1 기판과 제2 본딩면을 포함하는 제2 기판을 본딩하는 기판 본딩 장치로서, 상기 제1 기판을 지지하는 제1 변형 판을 포함하고, 상기 제1 변형 판을 변형시켜 상기 제1 기판의 상기 제1 본딩면의 곡률을 변경하도록 구성된 제1 본딩 척, 상기 제2 기판을 지지하는 제2 변형 판을 포함하고, 상기 제2 변형 판을 변형시켜 상기 제2 기판의 상기 제2 본딩면의 곡률을 변경하도록 구성된 제2 본딩 척, 및 상기 제1 변형 판을 변형시키기 위한 공압을 제공하는 제1 공압 조절기, 상기 제2 변형 판을 변형시키기 위한 공압을 제공하는 제2 공압 조절기, 상기 제1 변형 판의 변위 및 상기 제2 변형 판의 변위 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 센서, 및 상기 센서에서 감지된 상기 제1 변형 판의 변위 및 상기 제2 변형 판의 변위 중 적어도 하나를 기반으로, 상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판이 대칭적으로 변형되도록 상기 제1 공압 조절기 및 상기 제2 공압 조절기를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 기판 본딩 장치를 제공한다.
제1 반도체 구조물을 포함하는 제1 기판 및 제2 반도체 구조물을 포함하는 제2 기판을 준비하는 단계, 및 상기 제1 반도체 구조물의 제1 본딩면이 상기 제2 반도체 구조물의 제2 본딩면에 접하도록, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 본딩하는 단계를 포함하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 본딩은 상기 제1 기판을 지지하는 제1 본딩 척 및 상기 제2 기판을 지지하는 제2 본딩 척을 이용하여 수행하고, 상기 제1 본딩 척은 제1 베이스 및 상기 제1 베이스 상에 마련되고 상기 제1 본딩면의 곡률이 변하도록 상기 제1 기판을 지지한 상태에서 변형되는 제1 변형 판을 포함하고, 상기 제2 본딩 척은 제2 베이스 및 상기 제2 베이스 상에 마련되고 상기 제2 본딩면의 곡률이 변하도록 상기 제2 기판을 지지한 상태에서 변형되는 제2 변형 판을 포함하고, 상기 제1 변형 판은 상기 제1 베이스로부터 상기 제1 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되고, 상기 제2 변형 판은 상기 제2 베이스로부터 상기 제2 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 본딩되는 동안, 상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판은 서로 대칭적으로 변형하도록 구성된 반도체 소자 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 제1 기판 및 제2 기판을 대칭적으로 변형시키면서 제1 기판 및 제2 기판을 본딩할 수 있으므로, 제1 기판과 제2 기판의 비틀림 결함을 줄일 수 있고, 궁극적으로 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 장치를 이용한 기판 본딩 방법을 순서에 따라 나타내는 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 본딩 척을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본딩 척의 변형 판을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 변형 판의 저면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI'선에 따른 변형 판의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 본딩 척을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 본딩 척을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12a 및 도 12b는 제1 기판과 제2 기판이 본딩되는 과정을 순서에 따라 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 장치를 이용한 기판 본딩 방법을 순서에 따라 나타내는 단면도들이다.
도 1, 도 2a 내지 도 2g를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 방법은 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 각각 제1 본딩 척(10L) 및 제2 본딩 척(10U) 상에 탑재하는 단계(S110), 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)이 볼록하게 변형되도록 상기 제1 본딩 척(10L) 및 상기 제2 본딩 척(10U)을 볼록하게 변형하는 단계(S120), 볼록하게 변형된 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 일 접점에서 접촉시키는 단계(S130), 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역에 대한 진공 흡착을 해제(release)하고, 본딩 개시 부재(19)를 이용하여 본딩을 개시하는 단계(S140), 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 간의 본딩 영역을 본딩 개시점으로부터 외곽 영역을 향해 확산(propagation)시키는 단계(S150), 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역을 진공 흡착하고, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 외곽 영역에 대한 진공 흡착을 해제하는 단계(S160), 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역에 대한 진공 흡착을 해제하고, 접합 기판(bonded substrate)을 언로딩하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
이하에서, 도 1, 도 2a 내지 도 2g를 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 장치를 이용한 기판 본딩 방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 2a 내지 도 2g에 있어서, 참조번호 "F1a"는 제1 기판(S1)의 중심 영역에 작용하는 진공 흡착력을 나타내고, 참조번호 "F1b"는 제1 기판(S1)의 외곽 영역에 작용하는 진공 흡착력을 나타내고, 참조번호 "F2a"는 제2 기판(S2)의 중심 영역에 작용하는 진공 흡착력을 나타내고, 참조번호 "F2b"는 제2 기판(S2)의 외곽 영역에 작용하는 진공 흡착력을 나타낸다.
먼저, 도 1 및 도 2a를 참조하면, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 각각 제1 본딩 척(10L) 및 제2 본딩 척(10U) 상에 탑재한다(S110). 이 때, 제1 본딩 척(10L)은 하부 본딩 척이고, 제2 본딩 척(10U)은 제1 본딩 척(10L)의 상방에 배치된 상부 본딩 척일 수 있다. 제1 기판(S1)은 제1 기판(S1)의 비활성면이 제1 본딩 척(10L)과 접하도록 제1 본딩 척(10L)에 탑재되고, 제2 기판(S2)은 제2 기판(S2)의 상기 비활성면이 상기 제2 본딩 척(10U)에 접하도록 제2 본딩 척(10U)에 탑재될 수 있다. 제2 본딩 척(10U)에 탑재된 제2 기판(S2)의 제2 본딩면(S12)은 제1 본딩 척(10L)에 탑재된 제1 기판(S1)의 제1 본딩면(S11)과 마주할 수 있다.
제1 본딩 척(10L)은 제1 기판(S1)이 고정되도록 제1 기판(S1)을 진공 흡착하고, 제2 본딩 척(10U)은 제2 기판(S2)이 고정되도록 제2 기판(S2)을 진공 흡착할 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 제1 본딩 척(10L) 및 제2 본딩 척(10U) 각각은 기계적인 방식으로 기판을 지지할 수도 있고, 또는 정전기력을 이용하여 기판을 지지하도록 구성된 정전 척일 수도 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2b를 참조하면, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)이 볼록하게 변형되도록 상기 제1 본딩 척(10L) 및 상기 제2 본딩 척(10U)을 볼록하게 변형한다(S120).
제1 본딩 척(10L)은 제1 베이스(11) 및 제1 베이스(11)에 장착된 제1 변형 판(12)을 포함할 수 있다. 제1 변형 판(12)의 외주는 클램프에 의해 제1 베이스(11)에 고정되되, 상기 제1 변형 판(12)의 고정된 외주의 안쪽 부분은 외력에 의해 볼록하게 변형될 수 있다. 제1 기판(S1)이 제1 변형 판(12)에 진공 흡착된 상태에서, 제1 변형 판(12)은 상방으로 볼록하게 변형되어 제1 기판(S1)이 상방으로 볼록한 형상을 가지도록 제1 기판(S1)을 강제 변형시킬 수 있다. 이 때, 강제 변형된 제1 기판(S1)의 곡률(curvature)은 제1 변형 판(12)의 곡률에 의해 조절될 수 있다.
제2 본딩 척(10U)은 제2 베이스(16) 및 제2 베이스(16)에 장착된 제2 변형 판(17)을 포함할 수 있다. 제2 변형 판(17)의 외주는 클램프에 의해 제2 베이스(16)에 고정되되, 상기 제2 변형 판(17)의 고정된 외주의 안쪽 부분은 외력에 의해 볼록하게 변형될 수 있다. 제2 기판(S2)이 제2 변형 판(17)에 진공 흡착된 상태에서, 제2 변형 판(17)은 하방으로 볼록하게 변형되어 제2 기판(S2)이 하방으로 볼록한 형상을 가지도록 제2 기판(S2)을 강제 변형시킬 수 있다. 이 때, 강제 변형된 제2 기판(S2)의 곡률은 제2 변형 판(17)의 곡률에 의해 조절될 수 있다.
제1 변형 판(12)의 변형 및 제2 변형 판(17)의 변형은 대칭(symmetry)적으로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 변형 판(12)은 제1 변형 판(12)과 제1 베이스(11) 사이에 형성된 제1 캐비티 내의 공압에 의해 변형되고, 제2 변형 판(17)은 제2 변형 판(17)과 제2 베이스(16) 사이에 형성된 제2 캐비티의 공압에 의해 변형될 수 있다. 이 때, 제1 캐비티의 공압 및 제2 캐비티의 공압을 동일하게 제어함으로써, 제1 변형 판(12)과 제2 변형 판(17)은 상하 대칭된 형상을 가지도록 변형될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 변형 판(12) 및 제2 변형 판(17)은 각각 물리적으로 가압되어 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 변형 판(12)의 변형은 제1 변형 판(12)을 상방으로 가압하는 제1 푸시 로드에 의해 이루어지고, 제2 변형 판(17)의 변형은 제2 변형 판(17)을 상방으로 가압하는 제2 푸시 로드에 의해 이루어질 수도 있다. 이 때, 제1 변형 판(12)을 가압하는 힘과 제2 변형 판(17)을 가압하는 힘을 동일하게 제어함으로써, 제1 변형 판(12)과 제2 변형 판(17)은 상하 대칭된 형상을 가지도록 변형될 수 있다.
제1 변형 판(12)의 변형 및 제2 변형 판(17)의 변형이 대칭적으로 이루어지므로, 강제 변형된 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)도 대칭적으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 강제 변형된 제1 기판(S1)의 제1 본딩면(S11) 및 제2 기판(S2)의 제2 본딩면(S21)은 각각 곡면이고, 제1 본딩면(S11)의 곡면과 제2 본딩면(S12)의 곡면은 상하 대칭될 수 있다. 또한, 제1 기판(S1)의 제1 본딩면(S11)의 곡률과 제2 기판(S2)의 제2 본딩면(S12)의 곡률은 서로 동일하게 변형될 수 있다. 제1 기판(S1)의 제1 본딩면(S11)의 일 지점에서의 곡률은, 제1 본딩면(S11)의 상기 일 지점과 상하 대칭된 제2 기판(S2)의 제2 본딩면(S12)의 일 지점에서의 곡률과 일치할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 기판 본딩 장치는 제1 변형 판(12)의 변위 및 제2 변형 판(17)의 변위 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 기판 본딩 장치는 상기 센서에서 측정된 제1 변형 판(12)의 변위 및 제2 변형 판(17)의 변위 중 적어도 하나를 기반으로, 제1 변형 판(12)과 제2 변형 판(17)을 대칭적으로 변형시킬 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2c를 참조하면, 볼록하게 변형된 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 일 접점(contact point)에서 접촉시킨다(S130). 예를 들어, 제2 기판(S2)의 제2 본딩면(S12)의 일 지점이 제1 기판(S1)의 제1 본딩면(S11)의 일 지점에 접촉할 때까지 제2 기판(S2)을 하강시킬 수 있다. 물론, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 접촉을 위해, 제1 기판(S1)을 상승시킬 수도 있고, 또는 제1 기판(S1)의 상승 및 제2 기판(S2)의 하강이 동시에 이루어질 수도 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2d를 참조하면, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역에 대한 진공 흡착을 해제하고, 본딩 개시 부재(19)를 이용하여 본딩을 개시한다(S140). 본딩 개시 부재(19)는 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)의 접점을 가압하여, 상기 접점에서 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 본딩할 수 있다. 상기 접점은 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 본딩이 시작되는 본딩 개시점(bonding initiation point)으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 본딩 개시점은 제1 기판(S1)의 제1 본딩면(S11)의 중심과 제2 기판(S2)의 제2 본딩면(S12)의 중심이 만나는 지점일 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2e를 참조하면, 본딩 개시점에서 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)이 본딩된 후, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 간의 본딩 영역을 본딩 개시점으로부터 외곽 영역을 향해 확산시킨다(S150). 본딩 영역이 확산되도록, 제1 본딩 척(10L)과 제2 본딩 척(10U)의 이격 거리를 줄일 수 있다. 제1 본딩 척(10L)과 제2 본딩 척(10U)의 이격 거리가 줄어들면, 제1 본딩 척(10L) 및 제2 본딩 척(10U) 각각의 중심 영역은 평평(flat)해지고, 이에 대응하여 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역은 평평하게 변형될 수 있다. 상기 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역은 서로 본딩될 수 있다.
상기 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역이 서로 본딩되는 동안, 제1 변형 판(12)의 외곽 영역은 제1 변형 판(12)에 진공 흡착되어 있으므로, 제1 변형 판(12)의 외곽 영역은 일정 곡률로 휘어진 상태를 유지할 수 있다. 또한, 제2 변형 판(17)의 외곽 영역은 제2 변형 판(17)에 진공 흡착되어 있으므로, 제2 변형 판(17)의 외곽 영역은 일정 곡률로 휘어진 상태를 유지할 수 있다.
상기 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역이 서로 본딩되는 동안, 제1 변형 판(12)의 변형 및 제2 변형 판(17)의 변형이 보다 더 용이하게 이루어지도록 제1 변형 판(12) 및 제2 변형 판(17)에 인가된 공압을 줄일 수 있다. 이 때, 제1 변형 판(12) 및 제2 변형 판(17)이 서로 균등하게 변형되도록, 제1 변형 판(12)에 인가되는 공압과 제2 변형 판(17)에 인가되는 공압은 동일하게 변할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이의 본딩 영역이 본딩 개시점으로부터 횡방향으로 확장하는 동안, 상기 본딩 개시점으로부터 본딩 영역이 확장된 거리인 본딩 확산 거리는 제1 본딩 척(10L) 및 제2 본딩 척(10U) 중 적어도 하나에 장착된 센서에 의해 측정될 수 있다. 상기 센서에 의해 측정된 본딩 확산 거리가 미리 정해진 거리에 도달한 경우, 상기 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역 사이의 본딩이 완료된 것으로 판단될 수 있다. 예를 들어, 상기 센서에 의해 측정된 본딩 확산 거리가 제1 기판(S1)의 중심 영역의 반경 또는 제2 기판(S2)의 중심 영역의 반경에 도달되었을 때, 상기 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역 사이의 본딩이 완료된 것으로 판단될 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2f를 참조하면, 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역 사이의 본딩이 완료되면, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역을 진공 흡착하고, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 외곽 영역에 대한 진공 흡착을 해제한다(S160).
도 2g에 도시된 것과 같이, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 외곽 영역에 대한 진공 흡착을 해제됨에 따라, 제1 기판(S1)의 외곽 영역이 제1 본딩 척(10L)으로부터 분리되고, 제2 기판(S2)의 외곽 영역이 제2 본딩 척(10U)으로부터 분리될 수 있다. 또한, 제1 본딩 척(10L)은 제1 기판(S1)의 중심 영역을 진공 흡착하고 제2 본딩 척(10U)은 제2 기판(S2)의 중심 영역을 진공 흡착하여, 제1 기판(S1)의 외곽 영역과 제2 기판(S2)의 외곽 영역이 서로 본딩되는 동안 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 지지할 수 있다. 제1 기판(S1)의 외곽 영역과 제2 기판(S2)의 외곽 영역 간의 본딩이 완료되면, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)이 서로 본딩된 접합 기판이 형성될 수 있다.
제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)에 대한 본딩이 완료되면, 접합 기판을 제1 본딩 척(10L) 및 제2 본딩 척(10U)으로부터 언로딩한다(S170). 접합 기판을 제1 본딩 척(10L) 및 제2 본딩 척(10U)으로부터 분리하기 위해, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2) 각각의 중심 영역에 대한 진공 흡착은 해제될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 대칭적으로 변형시키면서 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 본딩할 수 있으므로, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 비틀림(distortion) 결함을 줄일 수 있고, 궁극적으로 본딩 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 본딩 척(100)을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4는 본딩 척(100)의 변형 판(120)을 나타내는 평면도이다. 도 3a는 본딩 척(100)의 변형 판(120)이 변형되기 전의 모습을 보여주고, 도 3b는 본딩 척(100)의 변형 판(120)이 변형된 모습을 보여준다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본딩 척(100)은 베이스(110), 변형 판(deformable plate, 120), 진공 펌프(140), 공압 조절기(150), 및 센서(160)를 포함할 수 있다.
변형 판(120)은 베이스(110) 상에 제공될 수 있다. 변형 판(120)은 그 위에 놓인 기판(S)을 지지할 수 있다. 변형 판(120)은 기판(S)을 지지한 상태에서 변형됨으로써, 기판(S)의 형상을 변형시킬 수 있다. 변형 판(120)은 기판(S)에 대응되는 형상, 예를 들어 원형 플레이트 형상을 가질 수 있다.
변형 판(120)은 변형 판(120)과 베이스(110) 사이의 거리가 가변 가능하도록 베이스(110)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 변형 판(120)의 가장자리는 링 형상의 클램프(130)에 의해 베이스(110)에 고정되되, 변형 판(120)의 중심 부분의 형상은 외력에 의해 변형될 수 있다. 예를 들어, 변형 판(120)은 외력에 의해 변형 판(120)의 중심이 베이스(110)로부터 멀어지는 방향으로 볼록하게 변형될 수 있다. 변형 판(120)이 변형됨에 따라, 변형 판(120)과 베이스(110) 사이의 거리는 가변될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 변형 판(120)은 금속, 세라믹, 고무 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 변형 판(120)은 알루미늄, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.
변형 판(120)은 기판(S)의 중심 영역에 대응되는 내측 공간(141)과 기판(S)의 외곽 영역에 대응되는 외측 공간(142)을 구획 또는 분리하도록 구성된 격벽을 포함할 수 있다. 예를 들어, 변형 판(120)은 각각 기판(S)의 저면과 컨택하는 내측 격벽(121) 및 외측 격벽(122)을 포함할 수 있다. 내측 격벽(121) 및 외측 격벽(122)은 각각 링 형상을 가질 수 있다. 내측 격벽(121) 및 외측 격벽(122)은 변형 판(120)의 중심축을 기준으로 동심원 형태로 배치될 수 있다. 이 때, 내측 공간(141)은 내측 격벽(121)에 의해 둘러싸인 공간으로 정의될 수 있고, 외측 공간(142)은 내측 격벽(121)과 외측 격벽(122) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 이 경우, 내측 공간(141)에는 기판(S)의 중심 영역을 진공 흡착하기 위한 진공압이 형성될 수 있고, 외측 공간(142)에는 기판(S)의 외곽 영역을 진공 흡착하기 위한 진공압이 형성될 수 있다.
다만, 변형 판(120)이 2개의 격벽을 포함하는 것으로 예시되었으나, 변형 판(120)에 포함된 격벽의 개수가 여기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 변형 판(120)은 동심형 형태로 배치된 3개 이상의 격벽을 포함할 수도 있다.
진공 펌프(140)는 기판(S)을 진공 흡착하기 위한 흡착력을 제공할 수 있다. 진공 펌프(140)는 내측 공간(141)의 압력 및 외측 공간(142)의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프(140)는 내측 공간(141)의 압력을 진공압과 대기압 사이에서 조절할 수 있고, 외측 공간(142)의 압력을 진공압과 대기압 사이에서 조절할 수 있다.
예를 들어, 진공 펌프(140)는 베이스(110)에 형성된 내측 진공 통로, 상기 베이스(110)의 내측 진공 통로에 연통하는 통로를 가진 제1 밀봉재(171), 및 변형 판(120)의 내측 진공 홀을 통해, 내측 격벽(121)에 둘러싸인 내측 공간(141)의 공기를 펌핑할 수 있다. 또한, 진공 펌프(140)는 베이스(110)에 형성된 외측 진공 통로, 상기 베이스(110)의 외측 진공 통로에 연통하는 통로를 가진 제1 밀봉재(171), 및 변형 판(120)의 외측 진공 홀를 통해, 내측 격벽(121)과 외측 격벽(122) 사이에 형성된 외측 공간(142)의 공기를 펌핑할 수 있다.
예를 들어, 진공 펌프(140)는 내측 격벽(121)에 둘러싸인 내측 공간(141)과 연통하는 변형 판(120)의 내측 진공 홀을 통해, 내측 공간(141)의 압력을 조절할 수 있다. 진공 펌프(140)가 동작하여 내측 공간(141)에 진공압이 형성되면, 기판(S)의 중심 영역은 변형 판(120)에 고정될 수 있다. 또한, 진공 펌프(140)는 외측 격벽(122)과 내측 격벽(121) 사이의 외측 공간(142)과 연통하는 변형 판(120)의 외측 진공 홀을 통해, 외측 공간(142)의 압력을 조절할 수 있다. 진공 펌프(140)가 동작하여 외측 공간(142)에 진공압이 형성되면, 기판(S)의 외곽 영역은 변형 판(120)에 고정될 수 있다.
진공 펌프(140)는 기판(S)의 중심 영역에 인가된 흡착력 및 기판(S)의 외곽 영역에 인가된 흡착력을 독립적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프(140)는 내측 공간(141)의 압력과 외측 공간(142)의 압력을 동일하게 조절할 수도 있고, 또는 서로 다르게 조절할 수도 있다.
공압 조절기(150)는 베이스(110)와 변형 판(120) 사이에 형성된 캐비티(151)의 공압을 조절하여, 변형 판(120)을 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)에는 공압 조절기(150)에 연결되고 캐비티(151)와 연통하는 공기 유동홀이 형성되고, 공압 조절기(150)는 베이스(110)에 형성된 상기 공기 유동홀을 통해 캐비티(151)에 공기를 주입하거나 배기할 수 있다. 예를 들어, 공압 조절기(150)는 캐비티(151)의 압력이 증가되도록 캐비티(151)로 공기를 주입하거나, 또는 캐비티(151)의 압력이 감소되도록 캐비티(151)의 공기를 배기하도록 구성될 수 있다.
도 3b에 도시된 것과 같이, 공압 조절기(150)는 캐비티(151)에 공기를 주입하여 캐비티(151)의 압력을 증가시킬 수 있다. 캐비티(151)의 압력이 증가되면, 변형 판(120)이 볼록하게 변형되고, 변형 판(120)의 변형에 대응하여 변형 판(120)에 지지된 기판(S)이 변형될 수 있다. 공압 조절기(150)는 캐비티(151)의 압력을 조절함으로써, 변형 판(120)과 베이스(110) 사이의 거리를 조절하고, 기판(S)의 곡률을 조절할 수 있다.
센서(160)는 변형 판(120)이 변형된 정도를 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서(160)는 베이스(110)에 장착되며, 베이스(110)에 형성된 센싱 통로를 통해서 변형 판(120)의 변형 높이를 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서(160)는 변형 판(120)의 중심의 변위를 측정하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 센서(160)는 레이저 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 중 어느 하나의 방식이 적용된 비접촉식 센서일 수 있다. 또는, 센서(160)는 접촉식 센서일 수도 있다.
변형 판(120)과 베이스(110) 사이에는 캐비티(151)를 외부로부터 밀폐하기 위한 제1 밀봉재(171) 및 제2 밀봉재(173)가 장착될 수 있다. 예를 들어, 제1 밀봉재(171)의 상단은 변형 판(120)에 고정되고, 제1 밀봉재(171)의 하단은 베이스(110)에 고정될 수 있다. 제1 밀봉재(171)는 실린더 형상을 가지며, 제1 밀봉재(171)는 변형 판(120)에 형성된 진공 홀들 및 진공 펌프(140)에 연결된 베이스(110)의 진공 통로들에 연통하는 통로를 포함할 수 있다. 또한, 제2 밀봉재(173)는 실린더 형상을 가지며, 제2 밀봉재(173)의 상단은 변형 판(120)에 고정되고, 제1 밀봉재(171)의 하단은 베이스(110)에 고정될 수 있다. 제2 밀봉재(173)는 베이스(110)에 형성된 센싱 통로와 연통하는 통로를 포함할 수 있다.
제1 밀봉재(171) 및 제2 밀봉재(173) 각각은 수직 방향에 따른 길이는 가변할 수 있다. 즉, 변형 판(120)이 변형되는 동안, 제1 밀봉재(171) 및 제2 밀봉재(173)는 수직 방향으로 신장하거나 수축될 수 있다.
진공 펌프(140)에 의해 기판(S)을 진공 흡착하기 위한 진공압이 형성되었을 때, 외측 공간(142) 및/또는 내측 공간(141)은 제1 밀봉재(171)에 의해 캐비티(151)와 분리될 수 있으므로, 외측 공간(142) 및/또는 내측 공간(141)의 진공압이 유지될 수 있다. 또한, 캐비티(151) 내의 공기는 제1 밀봉재(171) 및 제2 밀봉재(173)에 의해 외부로 누설되는 것이 방지될 수 있으므로, 공압 조절기(150)에 의해 조절된 캐비티(151)의 압력이 유지될 수 있다.
한편, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 본딩 척(100)은 기판(S)의 로딩 및 언로딩 과정에서 변형 판(120)으로부터 돌출되어 기판(S)을 지지하도록 구성된 리프트 핀을 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 변형 판(120a)의 저면도이다. 도 6은 도 5의 VI-VI'선에 따른 변형 판(120a)의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 변형 판(120a)은 방사상으로 배치된 복수개의 제1 리브(123)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 8개의 제1 리브(123)는 각각 반경 방향으로 연장하고, 상기 8개의 제1 리브(123)는 서로 동일한 각도만큼 이격될 수 있다. 복수개의 제1 리브(123)는 변형 판(120a)의 중심축을 기준으로 대칭된 형상을 가지므로, 변형 판(120a)의 변형이 전체적으로 균등하게 이루어지도록 도울 수 있다.
또한, 변형 판(120a)은 변형 판(120a)의 중심축을 기준으로 동심원 형태로 배치된 복수개의 제2 리브(125)를 포함할 수 있다. 복수개의 제2 리브(125)는 변형 판(120a)의 중심축을 기준으로 대칭된 형상을 가지므로, 변형 판(120a)의 변형이 전체적으로 균등하게 이루어지도록 도울 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 본딩 척(100a)을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7a는 본딩 척(100a)의 변형 판(120)이 변형되기 전의 모습을 보여주고, 도 7b는 본딩 척(100a)의 변형 판(120)이 변형된 모습을 보여준다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 본딩 척(100a)은 푸시 로드(push rod, 180)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 3a 및 도 3b에 도시된 본딩 척(100)과 대체로 동일 또는 유사할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본딩 척(100a)은 변형 판(120)을 물리적으로 가압하여 변형 판(120)을 변형시키도록 구성된 푸시 로드(180)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 푸시 로드(180)는 베이스(110)를 관통하는 홀에 삽입되고, 푸시 로드(180)는 모터와 같은 액츄에이터에 동력 연결되어 수직 방향으로 이동할 수 있다. 푸시 로드(180)는 상방으로 이동하면서 변형 판(120)을 물리적으로 가압할 수 있다. 푸시 로드(180)는 변형 판(120)의 형상을 변형시키고, 변형 판(120)에 지지된 기판(S)의 형상을 변형시킬 수 있다.
푸시 로드(180)는 변형 판(120)을 직접 가압하여 변형시키도록 구성되므로, 변형된 변형 판(120)의 변위는 푸시 로드(180)의 변위로부터 얻을 수 있다. 이 때, 변형 판(120)의 변위는 푸시 로드(180)의 변위로부터 얻을 수 있으므로, 변형 판(120)의 변위를 측정하기 위한 센서는 생략될 수도 있다.
변형 판(120)과 베이스(110) 사이에는, 푸시 로드(180)가 삽입된 베이스(110)의 상기 홀과 연통하는 통로를 가진 제3 밀봉재(174)가 제공될 수 있다. 제3 밀봉재(174)는 캐비티(151)가 밀폐되도록 캐비티(151)와 푸시 로드(180)가 삽입된 베이스(110)의 홀을 분리할 수 있다. 제3 밀봉재(174)의 상단은 변형 판(120)에 고정되고 제3 밀봉재(174)의 하단은 베이스(110)에 고정될 수 있다. 제3 밀봉재(174)는 제1 및 제2 밀봉재(171, 173)와 유사하게 수직 방향으로 신장 또는 수축하도록 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 본딩 척(100b)을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 8에 도시된 본딩 척(100b)은 변형 판(120)이 푸시 로드(180)가 접촉하는 부분에 볼록한 표면부(127)를 포함한다는 점을 제외하고는 도 7a 및 도 7b에 도시된 본딩 척(100a)과 대체로 동일 또는 유사할 수 있다.
도 8을 참조하면, 변형 판(120)은 푸시 로드(180)가 접촉하는 부분에 볼록한 표면부(127)를 포함할 수 있다. 상기 볼록한 표면부(127)가 형성되어 있는 부분에서의 변형 판(120)의 두께는, 상기 볼록한 표면부(127) 주위에서의 변형 판(120)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 변형 판(120)의 변형을 위해 푸시 로드(180)가 변형 판(120)을 가압할 때, 상기 볼록한 표면부(127)는 푸시 로드(180)에 의해 변형 판(120)에 작용하는 힘을 분산할 수 있다. 이에 따라, 푸시 로드(180)에 변형 판(120)이 가압될 때, 변형 판(120)의 변형이 전체적으로 보다 더 균등해질 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 장치(1)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 기판 본딩 장치(1)는 제1 본딩 척(200), 제2 본딩 척(300), 제어부(410), 척 이동 메커니즘(420), 본딩 확산 감지부(440), 본딩 개시 부재(450)를 포함할 수 있다.
제1 본딩 척(200)은 본딩의 대상이 되는 제1 기판(S1)을 지지할 수 있다. 제1 본딩 척(200)은 제1 베이스(210), 제1 변형 판(220), 제1 변형 판(220)을 고정하기 위한 제1 클램프(230), 제1 진공 펌프(240), 제1 공압 조절기(250), 센서(260), 및 밀봉재들(271, 273)을 포함할 수 있다. 제1 진공 펌프(240)는 내측 격벽(221)에 둘러싸인 내측 공간(241)의 압력, 및 외측 격벽(222)과 내측 격벽(221) 사이의 외측 공간(242)의 압력을 독립적으로 조절할 수 있다. 제1 공압 조절기(250)는 제1 베이스(210)와 제1 변형 판(220) 사이에 형성된 제1 캐비티(251)의 압력을 조절하여, 제1 변형 판(220)을 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 본딩 척(200)은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 본딩 척(100)을 포함할 수 있다.
제2 본딩 척(300)은 본딩의 대상이 되는 제2 기판(S2)을 지지할 수 있다. 제2 본딩 척(300)은 제1 기판(S1)의 제1 본딩면(55)과 제2 기판(S2)의 제2 본딩면(65)이 서로 마주하도록 제2 기판(S2)을 지지할 수 있다. 제2 본딩 척(300)은 제2 베이스(310), 제2 변형 판(320), 제2 변형 판(320)을 고정하기 위한 제2 클램프(330), 제2 진공 펌프(340), 제2 공압 조절기(350), 및 밀봉재들(371, 373, 374)을 포함할 수 있다. 제2 진공 펌프(340)는 내측 격벽(321)에 둘러싸인 내측 공간(341)의 압력, 및 외측 격벽(322)과 내측 격벽(321) 사이의 외측 공간(342)의 압력을 독립적으로 조절할 수 있다. 제2 공압 조절기(350)는 제2 베이스(310)와 제2 변형 판(320) 사이에 형성된 제2 캐비티(351)의 압력을 조절하여, 제2 변형 판(231)을 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 본딩 척(300)은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 본딩 척(100)을 포함할 수 있다.
본딩 개시 부재(450)는 제2 본딩 척(300)을 관통할 수 있다. 본딩 개시 부재(450)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 간의 본딩 개시점을 형성하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 앞서 도 2d를 참조하여 설명된 것과 유사하게, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)이 일 접점에서 컨택되면, 본딩 개시 부재(450)는 제2 기판(S2)을 지지하고 있는 제2 변형 판(320)을 가압하여 상기 접점에서 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 본딩을 개시할 수 있다.
본딩 개시 부재(450)는 본딩 개시 부재(450)의 변위를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 본딩 개시 부재(450)의 센서에서 측정된 본딩 개시 부재(450)의 변위를 기반으로, 제2 변형 판(320)의 변위를 얻을 수 있다. 또한, 본딩 개시 부재(450)는 본딩 개시 부재(450)에 의해 제2 변형 판(320)에 작용하는 힘을 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
제2 변형 판(320)과 제2 베이스(310) 사이에는, 본딩 개시 부재(450)가 삽입된 제2 베이스(310)의 홀과 연통하는 통로를 가진 실린더 형상의 밀봉재(373)가 배치될 수 있다. 밀봉재(373)는 제2 캐비티(351)가 밀폐되도록, 제2 캐비티(351)와 본딩 개시 부재(450)가 삽입된 제2 베이스(310)의 상기 홀을 분리할 수 있다. 밀봉재(373)의 상단은 제2 베이스(310)에 고정되고, 밀봉재(373)의 하단은 제2 변형 판(320)에 고정될 수 있다. 밀봉재(373)는 제2 변형 판(320)이 변형되는 동안 수직 방향으로 신장 또는 수축할 수 있다.
척 이동 메커니즘(420)은 제1 본딩 척(200) 및 제2 본딩 척(300)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 척 이동 메커니즘(420)은 제1 본딩 척(200)을 상승 및 하강시키고, 또한 제2 본딩 척(300)을 상승 및 하강시킬 수 있다. 본딩 공정이 진행되는 동안, 척 이동 메커니즘(420)은 제1 본딩 척(200)과 제2 본딩 척(300) 사이의 거리를 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 척 이동 메커니즘(420)은 구동 모터와 같은 액츄에이터를 포함할 수 있다.
본딩 확산 감지부(440)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 컨택되어 형성된 본딩 영역의 확산을 감지할 수 있다. 예를 들어, 본딩 확산 감지부(440)에서 센싱된 정보를 기반으로, 본딩 확산 거리를 얻을 수 있다. 예를 들어, 본딩 확산 감지부(440)는 제2 본딩 척(300)의 제2 베이스(310)에 장착된 복수개의 센서들을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 센서들은 제2 베이스(310)의 반경 방향으로 배열될 수 있다. 상기 복수개의 센서들 각각은 제2 변형 판(320)의 수직 방향의 변위를 측정하도록 구성될 수 있다.
제1 기판(S1)에 본딩된 제2 기판(S2)의 일부 및 제2 기판(S2)의 상기 일부를 지지하고 있는 제2 변형 판(320)의 일부는 평평한 형상을 가지므로, 본딩이 완료된 부분에서 제2 변형 판(320)의 변위는 반경 방향으로 일정할 수 있다. 따라서, 본딩 확산 감지부(440)에 포함된 복수개의 센서들에서 측정된 제2 변형 판(320)의 변위를 기반으로, 본딩 개시점을 기준으로 본딩 영역이 확산된 거리를 얻을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 본딩 확산 감지부(440)에서 측정된 본딩 확산 거리가 제2 기판(S2)의 중심 영역의 반경에 도달한 경우, 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역 사이의 본딩이 완료된 것으로 판단될 수 있다. 또한, 본딩 확산 감지부(440)에서 측정된 본딩 확산 거리가 제2 기판(S2)의 반경에 도달한 경우, 제1 기판(S1)의 외곽 영역과 제2 기판(S2)의 외곽 영역 사이의 본딩이 완료된 것으로 판단될 수 있다.
한편, 도 9에서는 본딩 확산 감지부(440)가 제2 본딩 척(300)에 장착된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본딩 확산 감지부(440)는 제1 본딩 척(200)에도 장착될 수 있다. 이 경우, 본딩 확산 감지부(440)에 포함된 복수개의 센서들은 제1 베이스(210) 상에 반경 방향으로 배열되고, 상기 복수개의 센서들은 각각 제1 변형 판(220)의 수직 방향의 변위를 측정하도록 구성될 수 있다.
제2 변형 판(320)과 제2 베이스(310) 사이에는, 제2 베이스(310)에 형성된 상기 센싱 통로와 연통하는 통로를 가진 실린더 형상의 밀봉재(374)가 배치될 수 있다. 밀봉재(373)는 제2 캐비티(351)가 밀폐되도록, 제2 캐비티(351)와 제2 베이스(310)의 상기 센싱 통로를 분리할 수 있다. 밀봉재(374)의 상단은 제2 베이스(310)에 고정되고, 밀봉재(374)의 하단은 제2 변형 판(320)에 고정될 수 있다. 밀봉재(374)는 제2 변형 판(320)이 변형되는 동안 수직 방향으로 신장 또는 수축할 수 있다.
제어부(410)는 제1 본딩 척(200), 제2 본딩 척(300), 및 척 이동 메커니즘(420)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(410)는 제1 본딩 척(200)에 포함된 센서(260), 본딩 개시 부재(450)에 포함된 센서 및 본딩 확산 감지부(440)에 포함된 센서들로부터 제1 변형 판(220) 및 제2 변형 판(320)의 변위에 대한 정보를 전송 받고, 상기 정보를 기반으로 제1 및 제2 변형 판(220, 320)이 대칭적으로 변형되도록 제1 및 제2 본딩 척(200, 300)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(410)는 일반 PC(Personal Computer), 워크스테이션(workstation), 슈퍼컴퓨터 등으로 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제어부(410)는 제1 변형 판(220) 및 제2 변형 판(320)이 서로 대칭적으로 변형되도록, 제1 공압 조절기(250) 및 제2 공압 조절기(350)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(410)는 제1 캐비티(251)의 압력과 제2 캐비티(351)의 압력이 동일하도록, 제1 공압 조절기(250) 및 제2 공압 조절기(350)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(410)는 제1 본딩 척(200)의 센서(260)에서 측정된 제1 변형 판(220)의 변위 및 본딩 개시 부재(450)의 센서에서 측정된 제2 변형 판(320)의 변위를 기반으로 구동 신호를 생성하고, 제1 공압 조절기(250) 및 제2 공압 조절기(350) 각각에 구동 신호를 인가할 수 있다. 상기 구동 신호에 따라, 제1 및 제2 공압 조절기(250, 350)는 제1 변형 판(220)의 변위와 제2 변형 판(320)의 변위가 일치하도록 제1 및 제2 변형 판(220, 320)을 변형시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제어부(410)는 본딩 확산 감지부(440)로부터 본딩 확산 거리에 대한 정보를 기반으로, 제1 진공 펌프(240) 및 제2 진공 펌프(340)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2e를 참조하여 설명된 것과 같이 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역 사이의 본딩이 확산되고 있는 동안, 제어부(410)는 제1 및 제2 진공 펌프(240, 340) 각각에 구동 신호를 인가하여, 제1 및 제2 기판(S1, S2) 각각의 외곽 영역을 진공 흡착하고, 제1 및 제2 기판(S1, S2) 각각의 중심 영역에 대한 진공 흡착을 해제할 수 있다. 또한, 도 2f를 참조하여 설명된 것과 같이 제1 기판(S1)의 중심 영역과 제2 기판(S2)의 중심 영역 사이의 본딩이 완료되면, 제어부(410)는 제1 및 제2 진공 펌프(240, 340) 각각에 구동 신호를 인가하여, 제1 및 제2 기판(S1, S2) 각각의 중심 영역을 진공 흡착하고, 제1 및 제2 기판(S1, S2) 각각의 외곽 영역에 대한 진공 흡착을 해제할 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 본딩 장치(1a)를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 10에 도시된 기판 본딩 장치(1a)는 제1 및 제2 본딩 척(200a, 300a)이 각각 제1 및 제2 푸시 로드(280, 380)를 포함한다는 점을 제외하고는 도 9에 도시된 기판 본딩 장치(1)와 대체로 동일 또는 유사할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 본딩 척(200a)은 제1 베이스(210), 제1 변형 판(220), 제1 변형 판(220)을 고정하기 위한 제1 클램프(230), 제1 진공 펌프(240), 제1 푸시 로드(280), 센서(260), 및 밀봉재들(271, 273)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 본딩 척(200a)은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명된 본딩 척(100a)을 포함할 수 있다.
제2 본딩 척(300a)은 제2 베이스(310), 제2 변형 판(320), 제2 변형 판(320)을 고정하기 위한 제2 클램프(330), 제2 진공 펌프(340), 제2 푸시 로드(380), 및 밀봉재들(371, 373, 374)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 본딩 척(300a)은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명된 본딩 척(100a)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제어부(410)는 제1 변형 판(220) 및 제2 변형 판(320)이 서로 대칭적으로 변형되도록, 제1 푸시 로드(280) 및 제2 푸시 로드(380)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(410)는 제1 캐비티(251)의 압력과 제2 캐비티(351)의 압력이 동일하도록, 제1 푸시 로드(280) 및 제2 푸시 로드(380)의 구동을 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제어부(410)는 제1 변형 판(220)의 변위에 대응하는 제1 푸시 로드(280)의 변위 및 제2 변형 판(320)의 변위에 대응하는 제2 푸시 로드(380)의 변위를 기반으로 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 신호를 제1 및 제2 푸시 로드(280, 380)에 인가할 수 있다. 상기 구동 신호에 따라, 제1 및 제2 푸시 로드(280, 380)는 제1 변형 판(220)의 변위와 제2 변형 판(320)의 변위가 일치하도록 제1 및 제2 변형 판(220, 320)을 변형시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 12a 및 도 12b는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)이 본딩되는 과정을 순서에 따라 나타내는 단면도들이다. 이하에서, 도 11, 도 12a 및 도 12b를 도 9와 함께 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 11 및 도 12a를 참조하면, 본딩의 대상이 되는 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 준비한다(S210).
제1 및 제2 기판(S1, S2)은 각각 반도체 구조물이 형성되는 활성면 및 상기 활성면과 대향하는 비활성면을 가질 수 있다. 상기 활성면은 제1 및 제2 기판(S1, S2)의 전면(frontside surface)에 해당하고, 상기 비활성면은 제1 및 제2 기판(S1, S2)의 후면(backside surface)에 해당한다. 예시적인 실시예들에서, 상기 제1 기판(S1)은 그 활성면 상에 형성된 제1 반도체 구조물(50)을 포함하고, 제2 기판(S2)은 그 활성면 상에 형성된 제2 반도체 구조물(60)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 구조물(50)은 제1 절연층(51) 및 제1 도전 패턴(53)을 포함하고, 제2 반도체 구조물(60)은 제2 절연층(61) 및 제2 도전 패턴(63)을 포함할 수 있다. 제1 절연층(51) 및 제2 절연층(61)은, 예를 들어 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 제1 도전 패턴(53) 및 제2 도전 패턴(63)은, 예를 들어 구리(Cu)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 기판(S1, S2)은 예를 들어, 실리콘(silicon)을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 및 제2 기판(S1, S2)은 저머늄(germanium)과 같은 반도체 원소, 또는 SiC(silicon carbide), GaAs(gallium arsenide), InAs(indium arsenide), 및 InP(indium phosphide)와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 및 제2 반도체 구조물(50, 60)은 복수의 개별 소자들을 구성하는 반도체 소자층 및 상기 복수의 개별 소자들을 서로 전기적으로 연결하기 위한 배선 구조층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 개별 소자들은 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리일 수 있다. 상기 휘발성 메모리는 예를 들어, DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static RAM) 등일 수 있고, 상기 비휘발성 메모리는 예를 들어, 플래시(flash) 메모리, MRAM(magnetic RAM), PRAM(phase change RAM) 등일 수 있다. 또는, 상기 제1 및 제2 기판(S1, S2)에는 로직(logic) 칩, SOC(system-on-chip), ASIC(application specific integrated circuit), 이미지 센서 칩 등이 포함될 수 있다. 상기 배선 구조층은 금속 배선층 및/또는 비아 플러그를 포함할 수 있다. 상기 배선 구조층은 예를 들어, 2개 이상의 금속 배선층 및/또는 2개 이상의 비아 플러그가 교번적으로 적층되는 다층 구조일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 기판(S1)은 로직 칩을 포함하는 웨이퍼이고, 제2 기판(S2)은 메모리 칩을 포함하는 웨이퍼일 수 있다. 또는, 제1 기판(S1)은 로직 칩을 포함하는 웨이퍼이고, 제2 기판(S2)은 이미지 센서 칩을 포함하는 웨이퍼일 수 있다.
도 11 및 도 12b를 참조하면, 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)을 본딩한다(S220). 제1 본딩 척(200) 및 제2 본딩 척(300)은 정렬 본딩(align bonding)을 수행하여 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 본딩하게 된다. 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)이 본딩되면, 제1 반도체 구조물(50)의 제1 도전 패턴(53)과 제2 반도체 구조물(60)의 제2 도전 패턴(63)이 서로 접하게 된다. 예를 들어, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 본딩은 앞서 도 9 및 도 10을 참조하여 설명된 기판 본딩 장치(1, 1a)를 이용하여 수행될 수 있고, 또한 도 1, 도 2a 내지 도 2g를 참조하여 설명된 기판 본딩 방법에 의해 진행될 수 있다.
한편, 예시적인 실시예들에서, 본딩 공정 시 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 초기 접합을 형성하기 위한 접합력을 가지도록, 제1 반도체 구조물(50)의 제1 절연층(51) 및 제2 반도체 구조물(60)의 제2 절연층(61)은 각각 플라즈마 처리 또는 습식 처리된 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층(51) 및 제2 절연층(61)의 표면에는 -OH 작용기가 붙어 있어, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 본딩 시 제1 절연층(51)의 -OH 작용기와 제2 절연층(61)의 -OH 작용기는 수소 결합(hydrogen bond)을 통해 자발적으로 접합될 수 있다.
도 11을 참조하면, 기판 본딩 장치(1)를 이용한 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)이 본딩이 완료되면, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)의 접합 강도가 향상되도록, 본딩된 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)에 대한 열처리(annealing)를 진행한다(S230). 열처리에 의해, 제1 반도체 구조물(50)의 제1 도전 패턴(53)과 제2 반도체 구조물(60)의 제2 도전 패턴(63)이 보다 견고하게 접합되고, 제1 반도체 구조물(50)의 제1 절연층(51)과 제2 반도체 구조물(60)의 제2 절연층(61)이 보다 견고하게 접합될 수 있다.
도 11을 참조하면, 접합 기판에 대한 후속 공정을 진행한다(S240). 후속 반도체 공정은 다양한 공정들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 후속 반도체 공정은 증착 공정, 식각 공정, 이온 공정, 세정 공정 등을 포함할 수 있다. 여기서, 증착 공정은 CVD, 스퍼터링, 스핀 코팅 등 다양한 물질층 형성 공정을 포함할 수 있다. 이온 공정은 이온 주입, 확산, 열처리 등의 공정을 포함할 수 있다. 이러한 후속 반도체 공정을 수행하여, 반도체 소자를 구성하는 집적 회로들 및 배선들을 형성할 수 있다.
한편, 후속 반도체 공정은 반도체 소자를 인쇄 회로 기판 상에 실장하고 몰딩층을 형성하는 패키징 공정을 포함할 수 있다. 또한, 후속 반도체 공정은 반도체 소자나 반도체 패키지에 대해 테스트를 하는 테스트 공정을 포함할 수도 있다. 이러한 후속 반도체 공정들을 수행하여 반도체 소자 또는 반도체 패키지를 완성할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 기판 본딩 장치 200: 제1 본딩 척
210: 제1 베이스 220: 제1 변형 판
300: 제2 본딩 척 310: 제2 베이스
320: 제2 변형 판 410: 제어부
420: 척 이동 메커니즘

Claims (20)

  1. 제1 본딩면을 포함하는 제1 기판과 제2 본딩면을 포함하는 제2 기판을 본딩하는 기판 본딩 장치로서,
    제1 베이스; 상기 제1 베이스 상에 마련되어 상기 제1 기판을 지지하는 제1 변형 판; 및 상기 제1 변형 판과 상기 제1 베이스 사이에 형성된 제1 캐비티에 공기를 주입하거나 배기하여 상기 제1 변형 판을 변형시키도록 구성된 제1 공압 조절기;를 포함하는 제1 본딩 척; 및
    제2 베이스; 상기 제2 베이스 상에 마련되어 상기 제2 기판을 지지하는 제2 변형 판; 및 상기 제2 변형 판과 상기 제2 베이스 사이에 형성된 제2 캐비티에 공기를 주입하거나 배기하여 상기 제2 변형 판을 변형시키도록 구성된 제2 공압 조절기;를 포함하는 제2 본딩 척;
    을 포함하고,
    상기 제1 변형 판은 상기 제1 베이스로부터 상기 제1 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되고,
    상기 제2 변형 판은 상기 제2 베이스로부터 상기 제2 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되는 기판 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척은 상기 제1 변형 판 상의 상기 제1 기판을 진공 흡착하기 위한 흡착력을 제공하는 제1 진공 펌프를 포함하고,
    상기 제2 본딩 척은 상기 제2 변형 판 상의 상기 제2 기판을 진공 흡착하기 위한 흡착력을 제공하는 제2 진공 펌프를 포함하는 기판 본딩 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 진공 펌프는 상기 제1 기판의 중심 영역에 인가된 흡착력 및 상기 제1 기판의 외곽 영역에 인가된 흡착력을 독립적으로 조절하도록 구성되고,
    상기 제2 진공 펌프는 상기 제2 기판의 중심 영역에 인가된 흡착력 및 상기 제2 기판의 외곽 영역에 인가된 흡착력을 독립적으로 조절하도록 구성된 기판 본딩 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척은 상기 제1 기판의 상기 중심 영역에 대응되는 제1 내측 공간과 상기 제1 기판의 상기 외곽 영역에 대응되는 제1 외측 공간을 구획하는 제1 격벽을 포함하고,
    상기 제2 본딩 척은 상기 제2 기판의 상기 중심 영역에 대응되는 제2 내측 공간과 상기 제2 기판의 상기 외곽 영역에 대응되는 제2 외측 공간을 구획하는 제2 격벽을 포함하는 기판 본딩 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 중심 영역과 제2 기판의 중심 영역 사이의 본딩 영역이 확산되는 동안,
    상기 제1 진공 펌프는 상기 제1 기판의 중심 영역에 대한 진공 흡착을 해제하고 상기 제1 기판의 외곽 영역을 진공 흡착하도록 구성되고,
    상기 제2 진공 펌프는 상기 제2 기판의 중심 영역에 대한 진공 흡착을 해제하고 상기 제2 기판의 외곽 영역을 진공 흡착하도록 구성된 기판 본딩 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 외곽 영역과 제2 기판의 외곽 영역이 본딩될 때,
    상기 제1 진공 펌프는 상기 제1 기판의 외곽 영역에 대한 진공 흡착을 해제하고 상기 제1 기판의 중심 영역을 진공 흡착하도록 구성되고,
    상기 제2 진공 펌프는 상기 제2 기판의 외곽 영역에 대한 진공 흡착을 해제하고 상기 제2 기판의 중심 영역을 진공 흡착하도록 구성된 기판 본딩 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 본딩되는 동안, 상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판은 서로 대칭적으로 변형하도록 구성된 기판 본딩 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척은 상기 제1 변형 판을 물리적으로 가압하여 상기 제1 변형 판을 변형시키도록 구성된 제1 푸시 로드를 포함하고,
    상기 제2 본딩 척은 상기 제2 변형 판을 물리적으로 가압하여 상기 제2 변형 판을 변형시키도록 구성된 제2 푸시 로드를 포함하는 기판 본딩 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 변형 판은 상기 제1 푸시 로드가 접촉하는 부분에 볼록한 표면부를 포함하고,
    상기 제2 변형 판은 상기 제2 푸시 로드가 접촉하는 부분에 볼록한 표면부를 포함하는 기판 본딩 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척 및 상기 제2 본딩 척의 적어도 하나에 반경 방향으로 배열된 복수개의 센서를 더 포함하고,
    상기 복수개의 센서는 각각 상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판의 적어도 하나의 수직 방향의 변위를 측정하도록 구성된 기판 본딩 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판은 각각 그 저면 상에 방사상으로 배치된 복수개의 제1 리브를 포함하는 기판 본딩 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판은 각각 그 저면 상에 동심원 형태로 배치된 복수개의 제2 리브를 포함하는 기판 본딩 장치.
  13. 제1 기판 및 제2 기판을 본딩하는 기판 본딩 장치로서,
    제1 베이스 및 상기 제1 베이스 상의 제1 변형 판을 포함하고, 상기 제1 변형 판은 상기 제1 기판을 지지한 상태에서 변형되어 상기 제1 기판을 변형시키도록 구성된 제1 본딩 척; 및
    제2 베이스 및 상기 제2 베이스 상의 제2 변형 판을 포함하고, 상기 제2 변형 판은 상기 제2 기판을 지지한 상태에서 변형되어 상기 제2 기판을 변형시키도록 구성된 제2 본딩 척;
    을 포함하고,
    상기 제1 변형 판은 상기 제1 기판의 중심 영역에 대응되는 제1 내측 공간 및 상기 제1 기판의 외곽 영역에 대응되는 제1 외측 공간을 분리하는 제1 격벽을 포함하고,
    상기 제2 변형 판은 상기 제2 기판의 중심 영역에 대응되는 제2 내측 공간 및 상기 제2 기판의 외곽 영역에 대응되는 제2 외측 공간을 분리하는 제2 격벽을 포함하고,
    상기 제1 본딩 척은 상기 제1 기판의 상기 중심 영역과 상기 외곽 영역에 인가되는 흡착력을 독립적으로 조절하고, 상기 제2 본딩 척은 상기 제2 기판의 상기 중심 영역과 상기 외곽 영역에 인가되는 흡착력을 독립적으로 조절하도록 구성된 기판 본딩 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척은 상기 제1 변형 판과 상기 제1 베이스 사이에 형성된 제1 캐비티의 공압을 조절하여 상기 제1 변형 판을 변형시키도록 구성된 제1 공압 조절기를 포함하고,
    상기 제2 본딩 척은 상기 제2 변형 판과 상기 제2 베이스 사이에 형성된 제2 캐비티의 공압을 조절하여 상기 제2 변형 판을 변형시키도록 구성된 제2 공압 조절기를 포함하는 기판 본딩 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판이 본딩되는 동안, 상기 제1 변형 판과 상기 제2 변형 판이 서로 대칭적으로 변형되도록 상기 제1 공압 조절기 및 상기 제2 공압 조절기의 구동을 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함하는 기판 본딩 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척은 상기 제1 변형 판과 상기 제1 베이스 사이에서 신장 및 수축하고 상기 제1 캐비티를 밀폐하도록 구성된 제1 밀봉재를 포함하고,
    상기 제2 본딩 척은 상기 제2 변형 판과 상기 제2 베이스 사이에서 신장 및 수축하고 상기 제2 캐비티를 밀폐하도록 구성된 제2 밀봉재를 포함하는 기판 본딩 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척은 상기 제1 변형 판을 물리적으로 가압하여 상기 제1 변형 판을 변형시키도록 구성된 제1 푸시 로드를 포함하고,
    상기 제2 본딩 척은 상기 제2 변형 판을 물리적으로 가압하여 상기 제2 변형 판을 변형시키도록 구성된 제2 푸시 로드를 포함하고,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판이 본딩되는 동안, 상기 제1 변형 판과 상기 제2 변형 판이 서로 대칭적으로 변형되도록 상기 제1 푸시 로드 및 상기 제2 푸시 로드의 구동을 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함하는 기판 본딩 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 척과 상기 제2 본딩 척은 수직 방향으로 마주하고,
    상기 제1 본딩 척과 상기 제2 본딩 척의 거리를 조절하도록 구성된 척 이동 메커니즘을 더 포함하는 기판 본딩 장치.
  19. 제1 본딩면을 포함하는 제1 기판과 제2 본딩면을 포함하는 제2 기판을 본딩하는 기판 본딩 장치로서,
    상기 제1 기판을 지지하는 제1 변형 판을 포함하고, 상기 제1 변형 판을 변형시켜 상기 제1 기판의 상기 제1 본딩면의 곡률을 변경하도록 구성된 제1 본딩 척;
    상기 제2 기판을 지지하는 제2 변형 판을 포함하고, 상기 제2 변형 판을 변형시켜 상기 제2 기판의 상기 제2 본딩면의 곡률을 변경하도록 구성된 제2 본딩 척; 및
    상기 제1 변형 판을 변형시키기 위한 공압을 제공하는 제1 공압 조절기;
    상기 제2 변형 판을 변형시키기 위한 공압을 제공하는 제2 공압 조절기;
    상기 제1 변형 판의 변위 및 상기 제2 변형 판의 변위 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 센서; 및
    상기 센서에서 감지된 상기 제1 변형 판의 변위 및 상기 제2 변형 판의 변위 중 적어도 하나를 기반으로, 상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판이 대칭적으로 변형되도록 상기 제1 공압 조절기 및 상기 제2 공압 조절기를 제어하도록 구성된 제어부;
    를 포함하는 기판 본딩 장치.
  20. 제1 반도체 구조물을 포함하는 제1 기판 및 제2 반도체 구조물을 포함하는 제2 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 제1 반도체 구조물의 제1 본딩면이 상기 제2 반도체 구조물의 제2 본딩면에 접하도록, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 본딩하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 본딩은 상기 제1 기판을 지지하는 제1 본딩 척 및 상기 제2 기판을 지지하는 제2 본딩 척을 이용하여 수행하고,
    상기 제1 본딩 척은 제1 베이스 및 상기 제1 베이스 상에 마련되고 상기 제1 본딩면의 곡률이 변하도록 상기 제1 기판을 지지한 상태에서 변형되는 제1 변형 판을 포함하고,
    상기 제2 본딩 척은 제2 베이스 및 상기 제2 베이스 상에 마련되고 상기 제2 본딩면의 곡률이 변하도록 상기 제2 기판을 지지한 상태에서 변형되는 제2 변형 판을 포함하고,
    상기 제1 변형 판은 상기 제1 베이스로부터 상기 제1 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되고,
    상기 제2 변형 판은 상기 제2 베이스로부터 상기 제2 변형 판의 중심 사이의 거리가 가변 가능하도록 변형되고,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 본딩되는 동안, 상기 제1 변형 판 및 상기 제2 변형 판은 서로 대칭적으로 변형하도록 구성된 반도체 소자 제조 방법.
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