KR20230081934A - 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법 - Google Patents

다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230081934A
KR20230081934A KR1020210169421A KR20210169421A KR20230081934A KR 20230081934 A KR20230081934 A KR 20230081934A KR 1020210169421 A KR1020210169421 A KR 1020210169421A KR 20210169421 A KR20210169421 A KR 20210169421A KR 20230081934 A KR20230081934 A KR 20230081934A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
die
bonding
wafer
direct bonding
wafers
Prior art date
Application number
KR1020210169421A
Other languages
English (en)
Inventor
이학준
장우제
정용진
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020210169421A priority Critical patent/KR20230081934A/ko
Publication of KR20230081934A publication Critical patent/KR20230081934A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치 및 그 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드는, 복수의 직립된 가이드 서포트를 구비한 헤드 본체, 복수의 가이드 서포트의 중앙 하부에 수평 및 상하 탄력적으로 연결되며 다이 접촉 면부가 볼록하게 배치되어 구비된 다이 접합부, 복수의 가이드 서포트에 결합되며 다이 접합부의 다이 접촉 면부를 가압하는 유연작동기구, 및 유연작동기구의 중앙 하부에 결합되어 다이 접촉 면부에 접촉되는 원형 핀을 포함한다.

Description

다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법{DIRECT BONDING HEAD BETWEEN DIE WAFERS, BONDING APPARATUS HAVING SAME, SYSTEM AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다이 웨이퍼 간 다이렉트 본딩을 정밀하게 수행하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서, 웨이퍼에서 다이싱된 다이를 기판에 접합시키는 방법은, 상부 기구물을 이용한 접합과 다이를 변형시키는 형태의 접합 방식을 사용한다.
다이와 기판의 접합 공정은 기판에 휨이 발생하거나 칩들 간의 높이 편차 발생 시 본딩 공정 제어가 불가능하게 된다.
더욱이, 본딩 헤드에 의해 칩들에 가해지는 하중(Mechanical load)이 상이해지면 칩들을 균일한 접합력으로 접합하지 못하게 되며, 본딩 헤드에 의해 가압되는 압력이 낮은 영역에서는 솔더 범프(B)를 매개로 하는 접합력이 떨어지게 된다.
또한, 본딩 헤드에 의해 과도한 압력이 집중되는 영역은 칩 또는 기판에 균열(Fracture)이 발생하거나 파손, 손상되는 등의 본딩 불량이 발생할 수 있다.
이와 같이 기존의 방식으로는 다이 근접 시 균일한 접합력은 도출할 수 있으나 본딩 시 본딩면 내/외부 간의 압력 차로 인한 압력 구배 발생이 발생하므로, 그로 인한 접합 공백(void)이 발생을 가능성이 있었다.
이를 해결하기 위한 관련 기술로서는, 특허출원 KR제10-2019-0116177호에 개시된 본딩 헤드 및 본딩 방법이 있으나, 콜릿 형태의 본딩헤드를 사용하여 다이를 접합하여 공백 저감이 가능하나, 접합시 압력을 변화시킬 수 없는 단점이 존재한다.
1. KR 10-1561766[다이 본딩 장치] 2. KR 10-2012-0080787[다이 본딩 헤드] 3. KR 10-2019-0075949[접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체] 4. KR 10-0953214[웨이퍼 레벨 본딩 장치]
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 접합부에 접합된 다이를 웨이퍼 위에 놓을 때, 다이의 중앙부부터 본딩이 진행되어 압력 구배 감소로 인한 보이드(void) 저감이 가능하며, 균일한 접합력과 본딩면 압력 구배 감소를 모두 구현할 수 있는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 복수의 직립된 가이드 서포트를 구비한 헤드 본체; 상기 복수의 가이드 서포트의 중앙 하부에 수평 및 상하 탄력적으로 연결되며, 다이 접촉 면부가 볼록하게 배치되어 구비된 다이 접합부; 상기 복수의 가이드 서포트에 결합되며, 상기 다이 접합부의 다이 접촉 면부를 가압하는 유연작동기구; 및 상기 유연작동기구의 중앙 하부에 결합되어 상기 다이 접촉 면부에 접촉되는 원형 핀을 포함하며, 상기 유연작동기구는 상기 원형 핀을 좌우 및 상하 중 하나 이상의 방향으로 이동시키도록 마련되며, 상기 원형 핀은 상기 유연작동기구에 의해 좌우 및 상하 중 하나 이상의 방향으로 이동되어, 상기 다이 접합부의 다이 접촉 면부를 접촉하여 가압하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 유연작동기구는, 상기 복수의 가이드 서포트에 사이에 배치되어 위치 제한되는 한 쌍의 상하 탄성바디; 상기 한 쌍의 상하 탄성바디의 상부에 수평하게 연결되는 상부 수평유연부; 상기 한 쌍의 상하 탄성바디의 하부에 수평하게 연결되는 하부 수평유연부; 및 상기 한 쌍의 상하 탄성바디에 결합되며, 상기 상부 수평유연부와 하부 수평유연부 사이에 위치하는 피에조 액추에이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 피에조 액추에이터는, 상기 상부 수평유연부에 대해 하부 수평유연부를 지렛대 작용으로 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 상부 수평유연부와 하부 수평유연부는, 상호 연결된 한 쌍의 수평 탄성 블록; 및 상기 한 쌍의 수평 탄성 블록에 상하 교대로 연결된 탄성판을 포함하며, 상기 상부 수평유연부의 중앙 상면부에 결합된 상부 베이스 블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 원형 핀은 하단부가 둥글게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 다이 접합부는, 상기 다이 접촉 면부가 저면부에 마련되며, 상면부에 테이퍼 홈부가 마련된 다이 접합판; 상기 다이 접합판에서 상기 다이 접촉 면부보다 높은 상부 양측에 연결되는 접합 지지판; 및 상기 접합 지지판과 가이드 서포트를 연결하는 접합 브릿지를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구성은, 상기 다이렉트 본딩헤드; 및 상기 다이렉트 본딩헤드의 다이 접합부에 대응하며, 다이 웨이퍼가 배치되는 접합 홈부가 마련된 접합 다이를 포함하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드를 구비한 본딩장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 다이렉트 본딩헤드의 유연작동기구가 고정되는 장치본체를 더 포함하며, 상기 장치본체는, 직립 설치되는 한 쌍의 직립 서포트; 및 상기 직립 서포트의 상부를 연결하며, 상기 유연작동기구가 고정되는 수평 서포트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구성은, 상기 본딩장치의 접합 다이에 웨이퍼를 배치하며, 상기 웨이퍼 상에 다이를 로딩한 후, 상기 본딩장치의 유연작동기구를 작동하여 상기 원형 핀에 의해 상기 다이 접합부를 가압함으로써 웨이퍼에 다이를 다이렉트 본딩하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩시스템를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구성은, 상기 다이렉트 본딩시스템을 사용하는 방법으로서, 웨이퍼를 화학적 기계 연마하는 단계; 상기 웨이퍼를 다이싱 시트에 올려 놓고 다이싱하는 단계; 상기 웨이퍼의 다이싱된 다이를 홀더에 배치하는 단계; 상기 홀더의 다이를 클리닝하는 단계; 상기 웨이퍼에 대응하는 다른 웨이퍼를 화학적 기계 연마하는 단계; 상기 다른 웨이퍼를 플라즈마 표면 처리하고 린스하는 단계; 및 상기 다이와 다른 웨이퍼를 상기 다이렉트 본딩시스템을 사용하여 다이렉트 본딩하는 단계를 포함하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 유연기구를 이용하여 높이 조절이 가능하며, 원형 핀을 사용하여 다이부를 볼록한 (Convex)형태로 변형하여 접합 가능하게 하며, 접합부에 접합된 다이를 웨이퍼 위에 놓을 때, 다이의 중앙부부터 본딩이 진행되어 압력 구배 감소로 인한 보이드(void) 저감이 가능하며, 균일한 접합력과 본딩면 압력 구배의 감소를 모두 구현할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드를 구비한 본딩장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 본딩헤드의 확대도이다.
도 3은 도 1의 본딩장치를 사용한 본딩방법의 개념도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드를 구비한 본딩장치의 정면도이며, 도 2는 도 1의 본딩헤드의 확대도이고, 도 3은 도 1의 본딩장치를 사용한 본딩방법의 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드(100)는, 복수의 직립된 가이드 서포트(111)를 구비한 헤드 본체(101), 복수의 가이드 서포트(111)의 중앙 하부에 수평 및 상하 탄력적으로 연결되며 다이 접촉 면부(122)가 볼록하게 배치되어 구비된 다이 접합부(120), 복수의 가이드 서포트(111)에 결합되며 다이 접합부(120)의 다이 접촉 면부(122)를 가압하는 유연작동기구(130), 및 유연작동기구(130)의 중앙 하부에 결합되어 다이 접촉 면부(122)에 접촉되는 원형 핀(140)을 포함한다.
본 실시 예에서는 다이 투 웨이퍼의 하이브리드 본딩 기술에 적용되는 본딩헤드(100)의 상하 이동성을 정밀하게 고정하기 위한 헤드본체(101)가 사용된다.
헤드본체(101)는 유연작동기구(130)의 좌우 움직임을 제한하는 것으로서, 유연작동기구(130)가 슬립 가능하거나 접촉 및 100마이크미터 이하로 미세하게 이격되거나, 결합 가능하게 구성된다.
이러한 헤드본체(101)는 유연작동기구(130)를 상하 이송하도록 리니어 액추에이터를 구비할 수도 있으며, 후술되는 장치본체(150)에 좌우 이동 가능하게 설치되거나 고정 설치 될 수 있다.
헤드본체(101)에는 다이 접합부(120)가 구비된다.
다이 접합부(120)는, 다이 접촉 면부(122)가 저면부에 마련되며 상면부에 테이퍼 홈부(123)가 마련된 다이 접합판(121), 다이 접합판(121)에서 다이 접촉 면부(122)보다 높은 상부 양측에 연결되는 접합 지지판(124), 및 접합 지지판(124)과 가이드 서포트(111)를 연결하는 접합 브릿지(125)를 포함할 수 있다.
다이 접합판(121)은 양측 접합 지지판(124)에 연결되는 접합 브릿지(125)를 통해 가이드 서포트(111)에 위치 고정되며, 접합 브릿지(125)를 통해서 마이크로미터 단위의 상하 이동이 탄력적으로 허용된다.
다이 접합판(121)은 웨이퍼 상에 배치되는 다이의 중앙부에 접촉 대응하는 평면 형상의 다이 접합판(121)을 갖는 것으로서, 다이 중앙부에 고르게 면접촉됨으로써 다이를 웨이퍼에 접합시키는 역할을 하게 된다.
이에 따라 다이 접합부(120)에 접합된 다이를 웨이퍼 위에 놓을 때, 다이의 중앙부부터 본딩이 진행되어 압력 구배 감소로 인해 접합 공백(void) 저감이 이루어진다.
유연작동기구(130)는 원형 핀(140)을 상하 방향으로 이동시키도록 마련되며, 원형 핀(140)은 유연작동기구(130)에 의해 상하의 방향으로 이동되어, 다이 접합부(120)의 다이 접촉 면부(122)를 접촉하여 가압하는 작용을 수행한다.
실질적으로, 유연작동기구(130)는 내부에 수평으로 배치되는 피에조 액추에이터(137)의 수평 변위를 수직 변위로 방향 전환 및 증가시키는 역할을 하게 된다.
이러한 유연작동기구(130)는, 복수의 가이드 서포트(111)에 사이에 배치되어 위치 제한되는 한 쌍의 상하 탄성바디(131), 한 쌍의 상하 탄성바디(131)의 상부에 수평하게 연결되는 상부 수평유연부(132), 한 쌍의 상하 탄성바디(131)의 하부에 수평하게 연결되는 하부 수평유연부(133), 및 한 쌍의 상하 탄성바디(131)에 결합되며, 상부 수평유연부(132)와 하부 수평유연부(133) 사이에 위치하는 피에조 액추에이터(137)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 상하 탄성바디(131)는 상부 수평유연부(132)와 하부 수평유연부(133)를 수평하게 지지하는 역할을 하며, 피에조 액추에이터(137)의 양단을 위치 고정할 수 있는 구조, 예를 들어 암수 결합이 가능한 원형 홈부를 제공한다.
상부 수평유연부(132)와 하부 수평유연부(133)는 피에조 액추에이터(137)를 상하로 탄력적으로 지지하며, 원형 핀(140)이 상하로 이동할 수 있는 탄력적인 지지 구조를 제공한다.
상부 수평유연부(132)와 하부 수평유연부(133)는, 상호 연결된 한 쌍의 수평 탄성 블록(135), 및 한 쌍의 수평 탄성 블록(135)에 상하 교대로 연결된 탄성판(136)을 포함한다.
상부 수평유연부(132)의 중앙 상면부에는 유연작동기구(130)의 작동 시에 위치 고정을 위한 상부 베이스 블록(139)이 결합된다. 이러한 상부 베이스 블록(139)은 후술되는 장치본체(150)에 고정된다.
원형 핀(140)은 피에조 액추에이터(137)의 작동 시에 다이 접합부(120)를 가압하도록 하방으로 이동될 수 있으며, 피에조 액추에이터(137)의 작동 해제 시에는 반대로 상방으로 이동될 수 있다. 이러한 원형 핀(140)은 하단부가 둥글게 형성될 수 있다.
피에조 액추에이터(137)는, 수평으로 신축되면서 위치 고정된 상부 수평유연부(132)에 대해 하부 수평유연부(133)를 지렛대 작용으로 움직일 수 있다.
이러한 피에조 액추에이터(137)가 수평 설치되는 유연작동기구(130)는 브릿지 타입으로서, 피에조 액추에이터(137)에 대한 변위 증폭(앰플리파이어, amplifier)을 수행한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드를 구비한 본딩장치는, 전술한 다이렉트 본딩헤드(100), 다이렉트 본딩헤드(100)의 유연작동기구(130)가 고정되는 장치본체(150), 및 다이렉트 본딩헤드(100)의 다이 접합부(120)에 대응하며 다이 웨이퍼가 배치되는 접합 홈부(155)가 마련된 접합 다이(153)를 포함한다.
장치본체(150)는, 직립 설치되는 한 쌍의 직립 서포트(151), 및 직립 서포트(151)의 상부를 연결하며, 유연작동기구(130)가 고정되는 수평 서포트(152)를 포함할 수 있다.
이러한 본 실시 예에 따른 본딩장치는, 다이렉트 본딩헤드(100)를 구비함으로써 접합 다이(153) 상에 배치되는 웨이퍼와 다이의 다이렉트 본딩을 수행할 수 있다.
한편, 수평 서포트(152)와 접합 다이(153)에는 접합 다이(153)와 다이렉트 본딩헤드(100)의 본딩 위치 정렬을 위한 정렬기구가 적용될 수 있다. 정렬기구는 리드스크류와 리니어 가이드 및 모터 등을 포함한 XYZ 직교좌표 스테이지를 적절히 선택하여 구성할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩시스템은, 본딩장치의 접합 다이(153)에 웨이퍼를 배치하며, 웨이퍼 상에 다이를 로딩한 후, 본딩장치의 유연작동기구(130)를 작동하여 원형 핀(140)에 의해 다이 접합부(120)를 가압함으로써 웨이퍼에 다이를 다이렉트 본딩한다.
이러한 다이렉트 본딩시스템은, 웨이퍼와 다이를 접합 다이(153)에 자동으로 로딩 및 언로딩하는 본딩 로딩장치(160)를 더 포함하는 것으로서, 본딩 로딩장치(160)로는 로봇 암을 이용한 공압 흡착 피커가 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩방법은, 다이렉트 본딩시스템을 사용하는 방법으로서, 웨이퍼(10)를 화학적 기계 연마하는 단계, 웨이퍼(10)를 다이싱 시트(12)에 올려 놓고 다이싱하는 단계, 웨이퍼(10)의 다이싱된 다이(20)를 홀더(13)에 배치하는 단계, 홀더(13)의 다이(20)를 클리닝하는 단계, 웨이퍼(11)에 대응하는 다른 웨이퍼(11)를 화학적 기계 연마하는 단계, 다른 웨이퍼(11)를 플라즈마 표면 처리하고 린스하는 단계, 및 다이(20)와 다른 웨이퍼(11)를 다이렉트 본딩시스템을 사용하여 다이렉트 본딩하는 단계를 포함한다.
이러한 다이렉트 본딩시스템을 사용한 방법은, 다이 투 다이(die to die) 보다 웨이퍼(11) 상에 다이(20)를 직접 본딩하게 되므로, 생산성을 향상시키게 된다.
이러한 다이(20) 투 웨이퍼(11, die to wafer) 하이브리드 본딩기술이 적용된 방법은, 기존의 범프(bump)가 있는 본딩이 아닌 범프리스(bumpless) 본딩 기술로서, 웨이퍼(11) 면과 다이(20) 면을 직접 본딩한다.
이를 위해서, 실리콘 웨이퍼(11) 표면의 SiO2, SiCN 등 비금속(Nonmetal) 부분과 Cu 등 금속(metal) 부분의 본딩(Bonding)을 위해서 본딩 전 플라즈마 표면 처리와 린스(Plasma surface treatment, Rinse) 공정을 먼저 진행한다.
이러한 방법의 적용은, 다이(20)와 웨이퍼(11) 간 접합 정밀도를 높게 가져가므로, 집적도가 높은 디바이스에 대한 본딩을 가능하게 만든다.
상기와 같은 본 실시 예들은, 유연기구를 이용하여 높이 조절이 가능하며, 원형 핀(140)을 사용하여 다이부를 볼록한(Convex) 형태로 변형하여 접합 가능하게 하며, 접합부에 접합된 다이를 웨이퍼 위에 놓을 때, 다이의 중앙부부터 본딩이 진행되어 압력 구배 감소로 인한 보이드(void) 저감이 가능하며, 균일한 접합력과 본딩면 압력 구배의 감소를 모두 구현할 수 있는 장점이 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 11: 웨이퍼 20: 다이
100: 본딩헤드 101: 헤드 본체
111: 가이드 서포트 120: 다이 접합부
121: 다이 접합판 122: 다이 접촉 면부
123: 테이퍼 홈부 124: 접합 지지판
125: 접합 브릿지 130: 유연작동기구
131: 상하 탄성바디 132: 상부 수평유연부
133: 하부 수평유연부 135: 수평 탄성 블록
136: 탄성판 137: 피에조 액추에이터
139: 상부 베이스 블록 140: 원형 핀
150: 장치본체 151: 직립 서포트
152: 수평 서포트 153: 접합 다이
155: 접합 홈부 160: 본딩 로딩장치

Claims (10)

  1. 복수의 직립된 가이드 서포트를 구비한 헤드 본체;
    상기 복수의 가이드 서포트의 중앙 하부에 수평 및 상하 탄력적으로 연결되며, 다이 접촉 면부가 볼록하게 배치되어 구비된 다이 접합부;
    상기 복수의 가이드 서포트에 결합되며, 상기 다이 접합부의 다이 접촉 면부를 가압하는 유연작동기구; 및
    상기 유연작동기구의 중앙 하부에 결합되어 상기 다이 접촉 면부에 접촉되는 원형 핀을 포함하며,
    상기 유연작동기구는 상기 원형 핀을 상하 방향으로 이동시키도록 마련되며,
    상기 원형 핀은 상기 유연작동기구에 의해 상하 방향으로 이동되어, 상기 다이 접합부의 다이 접촉 면부를 가압하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유연작동기구는,
    상기 복수의 가이드 서포트에 사이에 배치되어 위치 제한되는 한 쌍의 상하 탄성바디;
    상기 한 쌍의 상하 탄성바디의 상부에 수평하게 연결되는 상부 수평유연부;
    상기 한 쌍의 상하 탄성바디의 하부에 수평하게 연결되는 하부 수평유연부; 및
    상기 한 쌍의 상하 탄성바디에 결합되며, 상기 상부 수평유연부와 하부 수평유연부 사이에 위치하는 피에조 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 피에조 액추에이터는, 상기 상부 수평유연부에 대해 하부 수평유연부를 지렛대 작용으로 가압하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 수평유연부와 하부 수평유연부는,
    상호 연결된 한 쌍의 수평 탄성 블록; 및
    상기 한 쌍의 수평 탄성 블록에 상하 교대로 연결된 탄성판을 포함하며,
    상기 상부 수평유연부의 중앙 상면부에 결합된 상부 베이스 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 원형 핀은 하단부가 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이 접합부는,
    상기 다이 접촉 면부가 저면부에 마련되며, 상면부에 테이퍼 홈부가 마련된 다이 접합판;
    상기 다이 접합판에서 상기 다이 접촉 면부보다 높은 상부 양측에 연결되는 접합 지지판; 및
    상기 접합 지지판과 가이드 서포트를 연결하는 접합 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드.
  7. 청구항 1에 따른 다이렉트 본딩헤드; 및
    상기 다이렉트 본딩헤드의 다이 접합부에 대응하며, 다이 웨이퍼가 배치되는 접합 홈부가 마련된 접합 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드를 구비한 본딩장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 다이렉트 본딩헤드의 유연작동기구가 고정되는 장치본체를 더 포함하며,
    상기 장치본체는,
    직립 설치되는 한 쌍의 직립 서포트; 및
    상기 직립 서포트의 상부를 연결하며, 상기 유연작동기구가 고정되는 수평 서포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드를 구비한 본딩장치.
  9. 청구항 7에 따른 본딩장치의 접합 다이에 웨이퍼를 배치하며, 상기 웨이퍼 상에 다이를 로딩한 후, 상기 본딩장치의 유연작동기구를 작동하여 상기 원형 핀에 의해 상기 다이 접합부를 가압함으로써 웨이퍼에 다이를 다이렉트 본딩하는 것을 특징으로 하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩시스템.
  10. 청구항 9에 따른 다이렉트 본딩시스템을 사용하는 방법으로서,
    웨이퍼를 화학적 기계 연마하는 단계;
    상기 웨이퍼를 다이싱 시트에 올려 놓고 다이싱하는 단계;
    상기 웨이퍼의 다이싱된 다이를 홀더에 배치하는 단계;
    상기 홀더의 다이를 클리닝하는 단계;
    상기 웨이퍼에 대응하는 다른 웨이퍼를 화학적 기계 연마하는 단계;
    상기 다른 웨이퍼를 플라즈마 표면 처리하고 린스하는 단계; 및
    상기 다이와 다른 웨이퍼를 상기 다이렉트 본딩시스템을 사용하여 다이렉트 본딩하는 단계를 포함하는 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩방법.
KR1020210169421A 2021-11-30 2021-11-30 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법 KR20230081934A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210169421A KR20230081934A (ko) 2021-11-30 2021-11-30 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210169421A KR20230081934A (ko) 2021-11-30 2021-11-30 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230081934A true KR20230081934A (ko) 2023-06-08

Family

ID=86765799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210169421A KR20230081934A (ko) 2021-11-30 2021-11-30 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230081934A (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953214B1 (ko) 2009-09-24 2010-04-16 (주)루멘시스 웨이퍼 레벨 본딩 장치
KR20120080787A (ko) 2011-01-10 2012-07-18 세크론 주식회사 다이 본딩 헤드
KR101561766B1 (ko) 2014-01-28 2015-10-19 세메스 주식회사 다이 본딩 장치
KR20190075949A (ko) 2016-11-09 2019-07-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953214B1 (ko) 2009-09-24 2010-04-16 (주)루멘시스 웨이퍼 레벨 본딩 장치
KR20120080787A (ko) 2011-01-10 2012-07-18 세크론 주식회사 다이 본딩 헤드
KR101561766B1 (ko) 2014-01-28 2015-10-19 세메스 주식회사 다이 본딩 장치
KR20190075949A (ko) 2016-11-09 2019-07-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4821091B2 (ja) ウェハの接合装置
US5174021A (en) Device manipulation apparatus and method
JP6099347B2 (ja) ウエハ取り付け方法及びウエハ検査装置
JP4206320B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
KR102483443B1 (ko) 기판 접합 장치 및 이를 구비하는 기판 접합 설비와 이를 이용한 기판의 접합방법
JP5098165B2 (ja) ウェハの接合方法、接合装置及び積層型半導体装置の製造方法
JP2018182278A (ja) 半導体チップのピックアップ装置及び実装装置
KR20230081934A (ko) 다이 웨이퍼 사이의 다이렉트 본딩헤드, 이를 구비한 본딩장치, 시스템 및 그 방법
JP5892685B2 (ja) 圧着装置および圧着方法
JP2022103047A (ja) 衝撃力がない角又は側辺で接触するダイボンディング方法
WO2019146424A1 (ja) 基板処理装置、および基板処理方法
JP4796610B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
KR101133660B1 (ko) 웨이퍼 위치 교정 장치, 웨이퍼 본더, 및 웨이퍼 본더용 지그
JP2013021143A (ja) ダイボンディング装置
KR102582980B1 (ko) 정밀 가압장치를 구비한 플립칩 레이저 본딩기
KR101649073B1 (ko) 반도체 패키지 제조를 위한 본딩 장치
KR102455166B1 (ko) 진공척 및 진공척의 구동방법
CN118073165A (zh) 基板键合装置、基板键合系统以及基板键合方法
JP2019096670A (ja) 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法
TWI776665B (zh) 鍵合對準機構及應用該鍵合對準機構的鍵合機台
US20230032570A1 (en) Bonding tool and bonding method thereof
US9847313B2 (en) Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and horizontal scrub motions in thermocompression bonding
CN111300331B (zh) 用于芯片基板预焊后进行键合的大压力倒装键合方法
CN219842960U (zh) 一种晶圆解键合模组
TWI733239B (zh) 探針卡頭部塊體

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal