KR20210052774A - 플립칩 본딩 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법 - Google Patents

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엄용성
문석환
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Abstract

본딩 헤드가 반도체 칩을 기판에 로딩하는 것; 상기 본딩 헤드가 상기 반도체 칩을 가압하는 것; 및 상기 반도체 칩을 가열하는 것; 을 포함하며, 상기 반도체 칩을 가압하는 것은 평탄도 복원 필름이 변형되는 것을 포함하는 플립칩 본딩 방법이 제공된다.

Description

플립칩 본딩 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법{System for flip chip bonding and method for flip chip bonding using the same}
본 발명은 플립칩 본딩 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스스로 평탄도를 보정할 수 있는 플립칩 본딩 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법에 관한 것이다.
전자 산업의 발달로 전자 부품의 고기능화, 고속화 및 소형화 요구가 증대되고 있다. 이러한 추세에 대응하여 반도체 실장 기술은 하나의 기판에 여러 반도체 칩들을 적층하여 실장하거나 패키지 위에 패키지를 적층하는 방법이 사용되고 있다.
이러한 방법에서 기판과 반도체 칩 간에, 또는 서로 적층된 반도체 칩들 간에 전기적 연결 단자들을 접합하는 본딩 공정이 요구된다. 본딩 공정에는 플로우 접합공정, 열 압착 공정 및 레이저 접합 공정 등이 있다.
열 압착 공정에서는 열 외에 압력을 가하여 기판과 반도체 칩 사이를, 또는 서로 적층된 반도체 칩들 사이를 접합시킬 수 있다. 압력을 가하기 위해 본더가 사용될 수 있다. 레이저 공정에서는 레이저를 이용하여 솔더 범프 등을 녹일 수 있다. 레이저 접합 공정에서도 압력을 가하기 위해 본더가 사용될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스스로 평탄도를 보정할 수 있는 플립칩 본딩 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 작은 크기의 솔더 범프를 본딩할 수 있는 플립칩 본딩 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 본딩의 정밀도를 향상시킬 수 있는 플립칩 본딩 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기계적 보정 방법을 사용하지 아니하고 간단히 평탄도를 보정할 수 있는 플립칩 본딩 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 본딩 헤드가 반도체 칩을 기판에 로딩하는 것; 상기 본딩 헤드가 상기 반도체 칩을 가압하는 것; 및 상기 반도체 칩을 가열하는 것; 을 포함하며, 상기 반도체 칩을 가압하는 것은 평탄도 복원 필름이 변형되는 것을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 평탄도 복원 필름이 상기 본딩 헤드의 하면에 배치되는 상부 평탄도 복원 필름을 포함하며, 상기 평탄도 복원 필름이 변형되는 것은 상기 상부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 상부 평탄도 복원 필름이 실리콘 필름을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 상부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것이 상기 상부 평탄도 복원 필름의 일측이 상기 상부 평탄도 복원 필름의 타측보다 많이 변형되는 것을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 평탄도 복원 필름이 상기 기판을 지지하는 스테이지 상에 배치되는 하부 평탄도 복원 필름을 포함하며, 상기 평탄도 복원 필름이 변형되는 것은 상기 하부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 하부 평탄도 복원 필름이 실리콘 필름을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 하부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것이 상기 하부 평탄도 복원 필름의 일측이 상기 하부 평탄도 복원 필름의 타측보다 많이 변형되는 것을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 평탄도 복원 필름이 변형되는 것이 상기 평탄도 복원 필름의 변형에 의해 상기 반도체 칩과 상기 기판의 정렬이 회복되는 것을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법은 상기 가열하는 것이 레이저 가열부에 의해 수행될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 반도체 칩을 흡착하는 본딩 헤드; 상기 본딩 헤드를 가열하는 가열부; 상기 본딩 헤드와 대향하며 기판을 지지하는 스테이지; 및 상기 본딩 헤드와 상기 스테이지 사이에 배치되는 평탄도 복원 필름; 을 포함하되, 상기 평탄도 복원 필름은 탄성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 평탄도 복원 필름이 상기 본딩 헤드의 하면에 배치되는 상부 평탄도 복원 필름을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 평탄도 복원 필름이 상기 스테이지 상에 배치되는 하부 평탄도 복원 필름을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 평탄도 복원 필름이 실리콘 필름을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 본딩 헤드를 이동시키는 구동부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 평탄도 복원 필름이 250℃에 대해 내열성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 가열부 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 상부 평탄도 복원 필름이 광 투과성 물질을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 가열부가 레이저 가열부를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 상기 본딩 헤드가 반도체 칩을 흡착할 수 있도록 진공압을 제공하는 진공압 생성부를 더 포함하며, 상기 본딩 헤드는 상기 진공압 생성부와 연결된 헤드 관통공을 제공하고, 상기 상부 평탄도 복원 필름은 상기 헤드 관통공과 연통된 필름 관통공을 제공할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치에 의하면, 스스로 평탄도를 보정할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치에 의하면, 작은 크기의 솔더 범프를 본딩할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치에 의하면, 본딩의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치에 의하면, 기계적 보정 방법을 사용하지 아니하고 간단히 평탄도를 보정할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 열 압착 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치가 열 압착 하는 과정을 순서대로 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치가 열 압착 하는 과정을 순서대로 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치가 열 압착 하는 과정을 순서대로 나타낸 측면도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 블록도, 사시도, 및/또는 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참고하면, 플립칩 본딩 방법(S)은 반도체 칩을 흡착하는 것(S1), 반도체 칩을 기판에 로딩하는 것(S2), 반도체 칩을 가압하는 것(S3) 및 접합시키는 것(S4)을 포함할 수 있다. 반도체 칩을 가압하는 것(S3)은 평탄도 복원 필름이 변형되는 것(S31)을 포함할 수 있다. 이하에서 도 2a 내지 도 11을 참고하여 플립칩 본딩 방법(S)을 상세히 서술하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이고, 도 2b는 도 2의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 2a의 윗 방향을 제1 방향(D1), 오른쪽 방향을 제2 방향(D2), 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 수직한 D3를 제3 방향이라 칭할 수 있다.
도 2a 및 2b를 참고하면, 플립칩 본딩 장치는 반도체 칩(5)과 기판(7)을 접합시키는 장비일 수 있다. 플립칩 본딩 반도체 칩(5)과 기판(7)을 열 압착(thermos compression) 공정을 수행하여 반도체 칩(5)과 기판(7)을 접합시킬 수 있다. 열 압착 공정은 리플로우(reflow) 접합 공정보다 저온에서 진행될 수 있다. 열 압착 공정에 의해 반도체 패키지를 접합시키면, 반도체 패키지에 발생하는 열 응력(thermal stress)은 감소할 수 있다. 열 응력 감소에 의해 휨(warpage) 등의 결함은 방지될 수 있고, 반도체 패키지의 구성과 기능은 보존될 수 있다.
플립칩 본딩 장치는 본딩 헤드(11), 스테이지(31), 구동부(A), 가열부(H), 진공압 생성부(V) 및 제어부(C)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 플립칩 본딩 장치는 상부 평탄도 복원 필름(13)을 더 포함할 수 있다.
본딩 헤드(11)는 구동부(A), 가열부(H) 및 진공압 생성부(V)에 연결될 수 있다. 본딩 헤드(11)는 구동부(A)에 의해 이동할 수 있다. 본딩 헤드(11)는 가열부(H)에 의해 가열될 수 있다. 본딩 헤드(11)는 진공압 생성부(V)로부터 진공압을 제공받을 수 있다. 본딩 헤드(11)는 헤드 관통공(11h, 도 2 참고)을 제공할 수 있다. 헤드 관통공(11h)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 실시 예들에서, 헤드 관통공(11h)은 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 헤드 관통공들(11h)의 각각은 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 헤드 관통공(11h)은 진공압 생성부(V)와 연결될 수 있다. 진공압 생성부(V)에 의해 헤드 관통공(11h)의 내부는 실질적인 진공 상태가 될 수 있다. 실질적인 진공 상태가 된 헤드 관통공(11h)에 의해 반도체 칩(5)이 본딩 헤드(11)에 흡착될 수 있다. 본딩 헤드(11)의 하면은 상부 평탄도 복원 필름(13)과 접할 수 있다. 본딩 헤드(11)는 상부 평탄도 복원 필름(13)을 매개로 반도체 칩(5)을 흡착할 수 있다. 본딩 헤드(11)는 반도체 칩(5)을 직접 또는 간접적으로 가압할 수 있다. 구동부(A)에 의해 본딩 헤드(11)가 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 움직여 반도체 칩(5)과 기판(7)을 가압할 수 있다.
스테이지(31)는 본딩 헤드(11)와 대향되게 위치할 수 있다. 스테이지(31)는 기판(7)을 로딩할 수 있다. 스테이지(31) 상에 기판(7)이 로딩될 수 있다. 스테이지(31)는 본딩 헤드(11)에 의해 반도체 칩(5)과 기판(7)이 가압될 때, 본딩 헤드(11)에 의한 압력을 받쳐줄 수 있다.
구동부(A)는 본딩 헤드(11)에 연결될 수 있다. 구동부(A)는 본딩 헤드(11)를 이동시킬 수 있다. 구동부(A)는 본딩 헤드(11)를 제1 방향(D1) 및/또는 제2 방향(D2)으로 이동시킬 수 있다. 실시 예들에서, 구동부(A)는 모터 등을 포함할 수 있다.
가열부(H)는 본딩 헤드(11)에 연결될 수 있다. 가열부(H)는 본딩 헤드(11)에 에너지를 공급할할 수 있다. 실시 예들에서, 가열부(H)는 전기 일의 방식으로 본딩 헤드(11)에 에너지를 공급할 수 있다. 실시 예들에서, 가열부(H)는 열 전달의 방식으로 본딩 헤드(11)에 에너지를 공급할 수 있다. 가열부(H)로부터 에너지를 공급받은 본딩 헤드(11)의 온도는 상승할 수 있다. 온도가 상승한 본딩 헤드(11)는 상부 평탄도 필름(13) 및/또는 반도체 칩(5)으로 열 전달의 방식으로 에너지를 공급할 수 있다.
진공압 생성부(V)는 본딩 헤드(11)에 연결될 수 있다. 진공압 생성부(V)는 본딩 헤드(11)에 진공압을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 진공압 생성부(V)는 본딩 헤드(11)의 헤드 관통공(11h)에 진공압을 제공할 수 있다. 진공압 생성부(V)에서 제공된 진공압에 의해 본딩 헤드(11)가 반도체 칩(5)을 흡착할 수 있다.
제어부(C)는 구동부(A), 가열부(H) 및 진공압 생성부(V)에 연결될 수 있다. 제어부(C)는 구동부(A), 가열부(H) 및 진공압 생성부(V)를 제어할 수 있다. 구동부(A), 가열부(H) 및 진공압 생성부(V)는 제어부(C)의 제어에 따라 작동할 수 있다.
상부 평탄도 복원 필름(13)은 본딩 헤드(11)의 하면에 결합될 수 있다. 상부 평탄도 복원 필름(13)은 탄성 있는 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 상부 평탄도 복원 필름(13)은 실리콘(silicon) 필름, 폴리이미드(polyimide) 필름 및 기타 폴리머 계열의 필름을 포함할 수 있다. 상부 평탄도 복원 필름(13)은 내열성 있는 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상부 평탄도 복원 필름(13)은 가열부(H)에 의해 가열되는 본딩 헤드(11) 및 반도체 칩(5)의 온도를 견딜 수 있도록 내열성 있는 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 상부 평탄도 복원 필름(13)은 약 250℃까지 견딜 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 상부 평탄도 복원 필름(13)이 실리콘 필름을 포함할 경우, 상부 평탄도 복원 필름(13)은 약 250℃까지 견딜 수 있다. 상부 평탄도 복원 필름(13)은 필름 관통공(13h)을 제공할 수 있다. 필름 관통공(13h)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 실시 예들에서, 필름 관통공(13h)은 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 필름 관통공들(13h)의 각각은 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 필름 관통공(13h)은 헤드 관통공(11h)과 연통될 수 있다. 헤드 관통공(11h)과 연결된 필름 관통공(13h)에 의해 필름 관통공(13h)의 내부도 실질적인 진공 상태가 될 수 있다. 진공압에 의해 반도체 칩(5)이 상부 평탄도 복원 필름(13)의 하면에 흡착될 수 있다.
반도체 칩을 흡착하는 것(S1, 도 1 참고)에서 본딩 헤드(11)는 반도체 칩(5)을 흡착할 수 있다. 실시 예들에서, 반도체 칩(5)은 칩 본체(51) 및 칩 범프(53)를 포함할 수 있다. 칩 범프(53)는 칩 범프(53)는 기둥(531) 및 캡(533)을 포함할 수 있다. 기둥(531)은 칩 본체(51)의 하면에서 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 일정 길이 연장될 수 있다. 캡(533)은 기둥(531)의 하단에 결합될 수 있다. 실시 예들에서, 기둥(531)은 구리(copper)를 포함할 수 있다. 즉, 기둥(531)은 구리기둥(copper pillar) 범프를 포함할 수 있다. 캡(533)은 솔더(solder)를 포함할 수 있다. 즉, 캡(531)은 솔더 캡을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 칩 범프(53)는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 칩 범프들(53)의 각각은 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다.
진공압 생성부(V)에 의해 진공압을 제공받은 헤드 관통공(11h) 및 필름 관통공(13h)에 의해 반도체 칩(5)이 본딩 헤드(11)에 흡착될 수 있다. 반도체 칩(5)은 상부 평탄도 복원 필름(13)을 매개로 본딩 헤드(11)에 흡착될 수 있다.
스테이지(31) 상에 기판(7)이 로딩될 수 있다. 기판(7)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 또는 웨이퍼(wafer) 등을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 기판(7)은 기판 본체(71) 및 연결패드(73)를 포함할 수 있다. 연결패드(73)는 기판 본체(71)의 상면에 제공될 수 있다. 연결패드(73)는 전도체를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 연결패드(73)는 솔더(solder) 또는 구리(copper) 등을 포함할 수 있다. 연결패드(73)는 반도체 칩(5)과 전기적으로 연결될 수 있다. 실시 예들에서, 연결패드(73)는 복수 개가 제공될 수 있다. 연결패드들(73)의 개수는 칩 범프들(53)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다. 복수 개의 연결패드들(73)의 각각은 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다.
실시 예들에서, 광학 장치가 더 제공될 수 있다. 광학 장치는 반도체 칩(5)과 기판(7)의 정렬 상태를 확인할 수 있다. 광학 장치는 카메라 등을 포함할 수 있다. 광학 장치는 반도체 칩(5)의 칩 범프(53)와 기판(7)의 연결패드(73)의 정렬 등을 점검할 수 있다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치가 열 압착 하는 과정을 순서대로 나타낸 측면도이다.
도 3을 참고하면, 제어부(C)의 제어에 의해 구동부(A)가 본딩 헤드(11)를 이동시킬 수 있다. 본딩 헤드(11)는 상부 평탄도 복원 필름(13)을 매개로 반도체 칩(5)을 흡착한 채 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이동 과정에서 본딩 헤드(11)는 기울어지거나 정렬 상태가 흐트러질 수 있다. 반도체 칩(5)의 칩 범프(53)와 기판(7)의 연결패드(73)의 정렬은 흐트러질 수 있다.
도 4를 참고하면, 반도체 칩을 기판에 로딩하는 것(S2)에서 반도체 칩(5)이 기판(7) 상에 배치될 수 있다. 반도체 칩을 가압하는 것(S3)에서 구동부(A)에 의해 본딩 헤드(11)가 반도체 칩(5)을 가압할 수 있다. 반도체 칩(5)을 가압할 때, 본딩 헤드(11)가 기울어져 있으면, 상부 평탄도 복원 필름(13)이 변형될 수 있다. 즉, 평탄도 복원 필름이 변형되는 것(S31)에서 본딩 헤드(11)가 왼쪽이 오른쪽보다 높도록 기울어져 있다면, 상부 평탄도 복원 필름(13)의 오른쪽이 왼쪽보다 더 많이 탄성 압축될 수 있다. 따라서 반도체 칩(5)은 평탄도를 회복할 수 있다. 칩 범프(53)와 연결패드(73)가 다시 정렬될 수 있다. 칩 범프(53)와 연결패드(73)는 정확히 접촉될 수 있다.
접합시키는 것(S4)에서 가열부(H)에 의해 본딩 헤드(11)의 온도가 올라갈 수 있다. 온도가 올라간 본딩 헤드(11)는 상부 평탄도 복원 필름(13)을 통해 반도체 칩(5)에 열 전달의 방식으로 에너지를 전달할 수 있다. 온도가 올라간 반도체 칩(5)과 본딩 헤드(11)의 가압에 의해 칩 범프(53)와 연결패드(73)가 일부 녹을 수 있다. 일부가 녹은 칩 범프(53)와 연결패드(73)는 접합될 수 있다. 가압 및 가열이 종료되어 칩 범프(53)와 연결패드(73)의 온도가 내려가면, 칩 범프(53)와 연결패드(73)는 굳어서 접합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이고, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치가 열 압착 하는 과정을 순서대로 나타낸 측면도이다.
이하에서, 도 2a 내지 도 4를 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 것은 편의상 설명을 생략할 수 있다.
도 5를 참고하면, 플립칩 본딩 장치는 하부 평탄도 복원 필름(33)을 더 포함할 수 있다.
하부 평탄도 복원 필름(33)은 상부 평탄도 복원 필름(33)과 실질적으로 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 하부 평탄도 복원 필름(33)은 탄성 있는 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 하부 평탄도 복원 필름(33)은 실리콘(silicon) 필름, 폴리이미드(polyimide) 필름 및 기타 폴리머 계열의 필름을 포함할 수 있다. 하부 평탄도 복원 필름(33)은 내열성 있는 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 하부 평탄도 복원 필름(33)은 가열부(H)에 의해 가열되는 반도체 칩(5) 및 기판(7)의 온도를 견딜 수 있도록 내열성 있는 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 하부 평탄도 복원 필름(33)은 약 250℃까지 견딜 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 하부 평탄도 복원 필름(33)이 실리콘 필름을 포함할 경우, 하부 평탄도 복원 필름(33)은 약 250℃까지 견딜 수 있다.
도 6을 참고하면, 제어부(C)의 제어에 의해 구동부(A)가 본딩 헤드(11)를 이동시킬 수 있다. 본딩 헤드(11)는 반도체 칩(5)을 흡착한 채 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이동 과정에서 스테이지(31)는 기울어지거나 정렬 상태가 흐트러질 수 있다. 반도체 칩(5)의 칩 범프(53)와 기판(7)의 연결패드(73)의 정렬은 흐트러질 수 있다.
도 7을 참고하면, 반도체 칩(5)이 기판(7) 상에 배치될 수 있다. 구동부(A)에 의해 본딩 헤드(11)가 반도체 칩(5)을 가압할 수 있다. 반도체 칩(5)을 가압할 때, 스테이지(31)가 기울어져 있으면, 하부 평탄도 복원 필름(33)이 변형될 수 있다. 즉, 스테이지(31)가 왼쪽이 오른쪽보다 높도록 기울어져 있다면, 하부 평탄도 복원 필름(33)의 왼쪽이 오른쪽보다 더 많이 탄성 압축될 수 있다. 따라서 기판(7)은 평탄도를 회복할 수 있다. 칩 범프(53)와 연결패드(73)가 다시 정렬될 수 있다. 칩 범프(53)와 연결패드(73)는 정확히 접촉될 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이고, 도 9 내지 도 10은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치가 열 압착 하는 과정을 순서대로 나타낸 측면도이다.
이하에서, 도 2a 내지 도 7을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 것은 편의상 설명을 생략할 수 있다.
도 8을 참고하면, 플립칩 본딩 장치는 상부 평탄도 복원 필름(13) 및 하부 평탄도 복원 필름(33)을 더 포함할 수 있다.
도 9를 참고하면, 제어부(C)의 제어에 의해 구동부(A)가 본딩 헤드(11)를 이동시킬 수 있다. 본딩 헤드(11)는 반도체 칩(5)을 흡착한 채 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이동 과정에서 본딩 헤드(11) 및 스테이지(31)는 기울어지거나 정렬 상태가 흐트러질 수 있다. 반도체 칩(5)의 칩 범프(53)와 기판(7)의 연결패드(73)의 정렬은 흐트러질 수 있다.
도 10을 참고하면, 반도체 칩(5)이 기판(7) 상에 배치될 수 있다. 구동부(A)에 의해 본딩 헤드(11)가 반도체 칩(5)을 가압할 수 있다. 반도체 칩(5)을 가압할 때, 본딩 헤드(11) 및 스테이지(31)가 기울어져 있으면, 상부 평탄도 복원 필름(13) 및 하부 평탄도 복원 필름(33)이 변형될 수 있다. 즉, 스테이지(31)가 오른쪽이 왼쪽보다 높도록 기울어져 있다면, 하부 평탄도 복원 필름(33)의 오른쪽이 왼쪽보다 더 많이 탄성 압축될 수 있다. 또는 본딩 헤드(11)가 왼쪽이 오른쪽보다 높도록 기울어져 있다면, 상부 평탄도 복원 필름(13)의 오른쪽이 왼쪽보다 더 많이 탄성 압축될 수 있다. 따라서 반도체 칩(5) 및/또는 기판(7)은 평탄도를 회복할 수 있다. 칩 범프(53)와 연결패드(73)가 다시 정렬될 수 있다. 칩 범프(53)와 연결패드(73)는 정확히 접촉될 수 있다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치를 나타낸 측면도이다.
이하에서, 도 2a 내지 도 10을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 것은 편의상 설명을 생략할 수 있다.
도 11을 참고하면, 플립칩 본딩 장치는 레이저 가열부(L)를 더 포함할 수 있다. 레이저 가열부(L)는 레이저 가열부(L)는 도 2a 내지 도 10의 가열부(H)의 일 실시 예일 수 있다. 즉, 도 2a 내지 도 10의 가열부(H)는 레이저 가열부(L)를 포함할 수 있다. 상부 평탄도 복원 필름(13)은 광 투과성 물질을 포함할 수 있다 실시 예들에서, 상부 평탄도 복원 필름(13)은 실리콘(silicon) 필름을 포함할 수 있다. 상부 평탄도 복원 필름(13)은 레이저를 투과시킬 수 있다. 본딩 헤드(11)는 광 투과성 물질을 포함할 수 있다.
도 11의 실시 예에 따른 플립칩 본딩 장치는 레이저 접합 방식으로 반도체 칩(5)과 기판(7)을 접합시킬 수 있다. 레이저 가열부(L)는 레이저를 방출할 수 있다. 레이저(laser, light amplification by stimulated emission of radiation)는 복사의 유도 방출 과정에 의해 빛이 증폭된 단색광을 의미할 수 있다. 레이저 가열부(L)에서 방출된 레이저는 본딩 헤드(11) 및 상부 평탄도 복원 필름(13)을 투과할 수 있다. 본딩 헤드(11) 및 상부 평탄도 복원 필름(13)을 투과한 레이저는 반도체 칩(5)의 온도를 상승시킬 수 있다. 레이저에 의해 반도체 칩(5)과 기판(7)의 접합 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플립칩 본딩 장치에 의하면, 평탄도 복원 필름을 사용하므로 본딩 공정에서 정렬이 흐트러져도, 스스로 평탄도를 회복할 수 있다. 따라서 평탄도 회복을 위한 별도의 기계적 메커니즘이 요구되지 아니할 수 있다. 플립집 본딩 시스템의 구성은 간소화될 수 있고, 제조 비용도 절감될 수 있다. 또한 보다 작은 솔더 범프 등을 사용할 수 있다. 반도체 패키지의 크기는 감소될 수 있다. 정밀한 접합이 가능하므로, 접합 품질은 향상될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플립칩 본딩 장치에 의하면, 내열성 있는 평탄도 복원 필름을 사용하여 가열 공정에서도 평탄도 복원 필름의 손상을 방지할 수 있다. 따라서 작업의 연속성이 확보될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플립칩 본딩 장치에 의하면, 광 투과성 물질을 포함하는 평탄도 복원 필름을 사용하므로, 평탄도 복원 필름이 레이저를 투과시킬 수 있다. 따라서 레이저 접합 공정에서도 평탄도 복원 필름을 사용할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
11: 본딩 헤드
13: 상부 평탄도 복원 필름
31: 스테이지
33: 사부 평탄도 복원 필름
5: 반도체 칩
7: 기판

Claims (19)

  1. 본딩 헤드가 반도체 칩을 기판에 로딩하는 것;
    상기 본딩 헤드가 상기 반도체 칩을 가압하는 것; 및
    상기 반도체 칩을 가열하는 것; 을 포함하며,
    상기 반도체 칩을 가압하는 것은 평탄도 복원 필름이 변형되는 것을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄도 복원 필름은 상기 본딩 헤드의 하면에 배치되는 상부 평탄도 복원 필름을 포함하며,
    상기 평탄도 복원 필름이 변형되는 것은 상기 상부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 평탄도 복원 필름은 실리콘 필름을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것은 상기 상부 평탄도 복원 필름의 일측이 상기 상부 평탄도 복원 필름의 타측보다 많이 변형되는 것을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄도 복원 필름은 상기 기판을 지지하는 스테이지 상에 배치되는 하부 평탄도 복원 필름을 포함하며,
    상기 평탄도 복원 필름이 변형되는 것은 상기 하부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 평탄도 복원 필름은 실리콘 필름을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 평탄도 복원 필름이 변형되는 것은 상기 하부 평탄도 복원 필름의 일측이 상기 하부 평탄도 복원 필름의 타측보다 많이 변형되는 것을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  8. 제 1 항에 있어서
    상기 평탄도 복원 필름이 변형되는 것은 상기 평탄도 복원 필름의 변형에 의해 상기 반도체 칩과 상기 기판의 정렬이 회복되는 것을 포함하는 플립칩 본딩 방법.
  9. 제 1 항에 있어서
    상기 가열하는 것은 레이저 가열부에 의해 수행되는 플립칩 본딩 방법.
  10. 반도체 칩을 흡착하는 본딩 헤드;
    상기 본딩 헤드를 가열하는 가열부;
    상기 본딩 헤드와 대향하며 기판을 지지하는 스테이지; 및
    상기 본딩 헤드와 상기 스테이지 사이에 배치되는 평탄도 복원 필름; 을 포함하되,
    상기 평탄도 복원 필름은 탄성을 가지는 물질을 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 평탄도 복원 필름은 상기 본딩 헤드의 하면에 배치되는 상부 평탄도 복원 필름을 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 평탄도 복원 필름은 상기 스테이지 상에 배치되는 하부 평탄도 복원 필름을 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 평탄도 복원 필름은 실리콘 필름을 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 본딩 헤드를 이동시키는 구동부; 를 더 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 평탄도 복원 필름은 250℃에 대해 내열성을 갖는 물질을 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 가열부 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 평탄도 복원 필름은 광 투과성 물질을 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가열부는 레이저 가열부를 포함하는 플립칩 본딩 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 본딩 헤드가 반도체 칩을 흡착할 수 있도록 진공압을 제공하는 진공압 생성부를 더 포함하며,
    상기 본딩 헤드는 상기 진공압 생성부와 연결된 헤드 관통공을 제공하고,
    상기 상부 평탄도 복원 필름은 상기 헤드 관통공과 연통된 필름 관통공을 제공하는 플립칩 본딩 장치.
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