KR20240008715A - Wafer bonding apparatus and method - Google Patents

Wafer bonding apparatus and method Download PDF

Info

Publication number
KR20240008715A
KR20240008715A KR1020220085908A KR20220085908A KR20240008715A KR 20240008715 A KR20240008715 A KR 20240008715A KR 1020220085908 A KR1020220085908 A KR 1020220085908A KR 20220085908 A KR20220085908 A KR 20220085908A KR 20240008715 A KR20240008715 A KR 20240008715A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
chuck
bonding
temperature
substrates
Prior art date
Application number
KR1020220085908A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김정호
Original Assignee
세메스 주식회사
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 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020220085908A priority Critical patent/KR20240008715A/en
Publication of KR20240008715A publication Critical patent/KR20240008715A/en

Links

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
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • 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
    • H01L21/18—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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185—Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • 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
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • 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
    • H01L21/6715—Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • 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
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • 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
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • 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
    • H01L21/68—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 for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681—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 for positioning, orientation or alignment using optical controlling means
    • 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
    • H01L21/683—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 for supporting or gripping
    • H01L21/6838—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 for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • 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
    • H01L21/683—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 for supporting or gripping
    • H01L21/687—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

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)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 기판 본딩 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 본딩 장치는, 제1 기판을 진공 흡착하기 위한 제1 척; 상기 제1 척과 대향되게 배치되며, 제2 기판을 진공 흡착하기 위한 제2 척; 상기 제1 척 및 상기 제2 척에 설치되고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 각각 가열하기 위한 복수 영역으로 구획되는 히터; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도를 감지하고, 상기 제1 척 및 상기 제2 척에 각각 제공된 히터를 제어하는 온도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a substrate bonding device and a substrate bonding method using the same. The substrate bonding device according to an embodiment of the present invention includes a first chuck for vacuum adsorbing a first substrate; a second chuck disposed opposite the first chuck and configured to vacuum adsorb the second substrate; a heater installed on the first chuck and the second chuck and divided into a plurality of areas for heating the first substrate and the second substrate, respectively; and a temperature control unit that senses the temperature of corresponding areas of the first substrate and the second substrate and controls heaters provided to the first chuck and the second chuck, respectively.

Description

기판 본딩 장치 및 이를 이용한 기판 본딩 방법 {WAFER BONDING APPARATUS AND METHOD}Substrate bonding device and substrate bonding method using the same {WAFER BONDING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 기판 본딩 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 기판 및 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도 차가 나지 않도록 히터를 제어함으로써, 본딩 정확도를 향상시킬 수 있는 기판 본딩 장치와 기판 본딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate bonding device and a substrate bonding method using the same, and more specifically, to a substrate that can improve bonding accuracy by controlling the heater so that there is no temperature difference between the corresponding areas of the first substrate and the second substrate. It relates to a bonding device and a substrate bonding method.

수십 년 동안 반도체 기술에서 주요 관심사는 집적도(Degree of integration)를 높이는데 있었다. 그러나 기존의 반도체 소자들의 집적도 향상이 한계에 도달함에 따라 반도체 소자들을 3차원적으로 적층하는 3D 패키지 기술이 각광받고 있다. 수직방향의 적층 방식을 이용하면 동일한 실리콘 면적에 보다 많은 소자를 구현할 수 있어 제조비용은 낮추고 성능은 높일 수 있는 장점을 가진다.For decades, the main focus in semiconductor technology has been increasing the degree of integration. However, as the level of integration of existing semiconductor devices reaches its limit, 3D package technology that stacks semiconductor devices three-dimensionally is gaining attention. Using the vertical stacking method, more devices can be implemented in the same silicon area, which has the advantage of lowering manufacturing costs and increasing performance.

3D IC를 생성하기 위해 여러 가지 방법들이 가능한데, 대표적으로 "칩-투-칩 본딩(Chip-to-Chip(C2C) Bonding), "웨이퍼-투-웨이퍼 본딩(Wafer-to-Wafer(W2W) Bonding)", "칩-투-웨이퍼 본딩(Chip-to-Wafer(C2W) Bonding)"이 있다. C2C 및 C2W은 칩 단위로 자른 후 칩끼리 접합시키거나 자른 칩을 기판(이하, 기판은 웨이퍼 일 수 있다.)에 접합하는 방식으로서, 공정시간이 오래 걸리고, 제조비용이 높아지는 단점이 존재한다.Several methods are possible to create 3D ICs, most notably "Chip-to-Chip (C2C) Bonding" and "Wafer-to-Wafer (W2W) Bonding". )", "Chip-to-Wafer (C2W) Bonding". C2C and C2W are cut into chips and then bonded to each other, or the cut chips are placed on a substrate (hereinafter, substrate refers to a wafer). This method has the disadvantage of requiring a long process time and increasing manufacturing costs.

W2W는 두 장 이상의 기판을 정렬한 후 접촉시켜 본딩하는 공정을 의미한다. W2W는 기판끼리 접합시키고 한번에 칩 단위로 자르는 방식으로서, 제조 공정 시간이 짧아 생산성이 높다는 장점이 있다. 기판끼리 본딩하는 공정에 있어서 기판을 가압 및 가열하여 접합하게 되는데, 이때 상부 기판과 하부 기판의 온도 차가 발생하면, 접합 위치가 어긋나거나 온도 차로 인해 기판이 휘어지는 등의 현상이 발생한다. 이는 곧 수율에 직접적인 영향을 미치게 된다.W2W refers to a process of aligning two or more boards and then bonding them by contacting them. W2W is a method of bonding substrates together and cutting them into chips at a time, and has the advantage of high productivity due to a short manufacturing process time. In the process of bonding substrates to each other, substrates are joined by pressing and heating. At this time, if a temperature difference occurs between the upper substrate and the lower substrate, phenomena such as misalignment of the bonding position or bending of the substrate due to the temperature difference occur. This will directly affect the yield.

따라서, 상부 기판과 하부 기판의 온도를 제어하여 본딩 정확도를 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다. Therefore, a technology that can improve bonding accuracy by controlling the temperatures of the upper and lower substrates is required.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판끼리 본딩하는 공정에 있어서 상부 기판과 하부 기판의 서로 대응하는 영역의 온도 차가 발생하지 않도록 온도를 제어하여 본딩 정확도를 향상시키기 위한 기판 본딩 장치 및 기판 본딩 방법을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the conventional problems, and provides a substrate bonding device and substrate for improving bonding accuracy by controlling the temperature so that there is no temperature difference between the corresponding areas of the upper substrate and the lower substrate during the bonding process between substrates. We would like to provide a bonding method.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 기판을 진공 흡착하기 위한 제1 척; 상기 제1 척과 대향되게 배치되며, 제2 기판을 진공 흡착하기 위한 제2 척; 상기 제1 척 및 상기 제2 척에 설치되고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 각각 가열하기 위한 복수 영역으로 구획되는 히터; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도를 감지하고, 상기 제1 척 및 상기 제2 척에 각각 제공된 히터를 제어하는 온도 제어부를 포함하는 기판 본딩 장치가 제공될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a first chuck for vacuum adsorbing a first substrate; a second chuck disposed opposite the first chuck and configured to vacuum adsorb the second substrate; a heater installed on the first chuck and the second chuck and divided into a plurality of areas for heating the first substrate and the second substrate, respectively; and a temperature control unit that senses the temperature of corresponding areas of the first substrate and the second substrate and controls heaters provided to the first chuck and the second chuck, respectively. A substrate bonding device may be provided. .

일 실시예에서, 상기 온도 제어부는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 접합 시, 상기 제1 척의 복수 영역 및 상기 제2 척의 복수 영역의 서로 대응되는 영역이 동일한 온도가 되도록 상기 각각 제공된 히터를 제어할 수 있다.In one embodiment, the temperature control unit operates the heaters provided so that corresponding regions of the plurality of regions of the first chuck and the plurality of regions of the second chuck have the same temperature when bonding the first substrate and the second substrate. You can control it.

일 실시예에서, 상기 제1 척의 복수 영역 및 상기 제2 척의 복수 영역의 서로 대응되는 영역의 온도를 각각 감지하기 위한 복수의 온도 센서를 포함할 수 있다.In one embodiment, it may include a plurality of temperature sensors for respectively detecting temperatures of corresponding regions of the plurality of regions of the first chuck and the plurality of regions of the second chuck.

일 실시예에서, 상기 제1 척 및 상기 제2 척은, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 각각 가압하기 위한 적어도 하나 이상의 압동 핀을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first chuck and the second chuck may include at least one push pin for pressing the first substrate and the second substrate, respectively.

일 실시예에서, 상기 제1 척 및 상기 제2 척은, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라이너를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the first chuck and the second chuck may further include an aligner for aligning the positions of the first substrate and the second substrate.

일 실시예에서, 상기 제1 척을 수평으로 이동하기 위한 제1 척 구동부와, 상기 제2 척을 수평 및 수직으로 이동하기 위한 제2 척 구동부를 포함할 수 있다. In one embodiment, it may include a first chuck driving unit for moving the first chuck horizontally and a second chuck driving unit for moving the second chuck horizontally and vertically.

일 실시예에서, 상기 기판 본딩 장치는, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 기설정된 방향으로 정렬시키기 위한 기판 정렬 장치; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 표면을 개질하기 위한 표면 개질 장치; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 개질된 표면을 친수화 처리 하기 위한 표면 친수화 장치; 및 상기 기판 본딩 장치의 동작을 제어하기 위한 제어 장치를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the substrate bonding device includes: a substrate alignment device for aligning the first substrate and the second substrate in a preset direction; a surface modification device for modifying the surfaces of the first and second substrates; a surface hydrophilization device for hydrophilizing the modified surfaces of the first and second substrates; And it may further include a control device for controlling the operation of the substrate bonding device.

일 실시예에서, 상기 기판 정렬 장치는, 상기 기판을 지지하고 회전시키기 위한 회전척; 및 상기 기판을 상기 회전척 상으로 이송한 후 상기 기판 상의 노치를 검출하기 위한 광 센서를 포함할 수 있다.In one embodiment, the substrate alignment device includes a rotary chuck for supporting and rotating the substrate; and an optical sensor for detecting a notch on the substrate after transferring the substrate onto the rotary chuck.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 본딩 장치를 이용하여 기판을 본딩하는 방법에 있어서, 제1 기판 및 제2 기판을 기설정된 위치로 정렬하는 제1 단계; 상기 제1 단계에 의하여 정렬된 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 표면을 개질하는 제2 단계; 상기 제2 단계에 의하여 개질된 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 표면을 친수화 처리하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계에 의하여 친수화 처리된 상기 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 제4 단계를 포함하고, 상기 제4 단계는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도를 감지하여 온도 차가 발생하지 않도록 온도를 보정하면서 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 접합할 수 있다.A method of bonding a substrate using a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention, comprising: a first step of aligning a first substrate and a second substrate to a preset position; a second step of modifying the surfaces of the first and second substrates aligned by the first step; A third step of hydrophilizing the surfaces of the first and second substrates modified by the second step; and a fourth step of bonding the first substrate and the second substrate that have been hydrophilized by the third step, wherein the fourth step is to bond the first substrate and the second substrate to each other in corresponding regions. The first substrate and the second substrate can be bonded while detecting the temperature and correcting the temperature to prevent a temperature difference.

일 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나 이상은, 적어도 하나 이상의 반도체 소자를 포함할 수 있다.In one embodiment, at least one of the first substrate and the second substrate may include at least one semiconductor device.

일 실시예에서, 상기 제4 단계는, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도를 지속적으로 감지하고, 상기 제1 척 및 상기 제2 척에 각각 제공된 히터의 온도가 동일 하도록 상기 각각의 히터를 지속적으로 제어할 수 있다.In one embodiment, the fourth step continuously detects the temperature of corresponding areas of the first substrate and the second substrate, and the temperature of the heaters provided to the first chuck and the second chuck are the same. Each heater can be continuously controlled to do so.

본 발명에 의하면, 제1 기판과 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도 차가 발생하지 않도록 각 기판의 온도를 제어하면서 기판 본딩 공정을 수행할 수 있다. 그 결과, 기판 본딩 공정 시 온도 차로 인한 기판 변형이 감소됨으로써, 접합 위치의 정확도를 향상시킬 수 있다. 이로 인해, 기판 본딩 공정의 불량 문제가 개선될 수 있으며, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the substrate bonding process can be performed while controlling the temperature of each substrate so that there is no temperature difference between the corresponding regions of the first substrate and the second substrate. As a result, substrate deformation due to temperature difference during the substrate bonding process is reduced, thereby improving the accuracy of the bonding position. As a result, defect problems in the substrate bonding process can be improved and product yield can be improved.

다만, 본 발명의 효과는 위에 언급된 것으로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the drawings below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 본딩 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 장치의 개략적인 평면도 이고, 도 2b는 기판 접합 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 장치의 제1 척 및 제2 척의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 4는 제1 척 및 제2 척에 포함된 히터 구성의 개략적인 상면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 본딩 방법의 흐름도이다.1 is a schematic plan view of a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a schematic plan view of a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic side view of the substrate bonding device.
Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a first chuck and a second chuck of a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic top view of the heater configuration included in the first chuck and the second chuck.
Figure 5 is a flowchart of a substrate bonding method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.In describing embodiments of the present invention, if it is judged that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed descriptions will be omitted, and parts that perform similar functions and actions will be omitted. The same symbols will be used throughout the drawings.

명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다.At least some of the terms used in the specification are defined in consideration of the functions in the present invention and may vary depending on the user, operator intention, custom, etc. Therefore, the term should be interpreted based on the content throughout the specification.

또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Additionally, in this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated in the context. In the specification, when it is said that a certain component is included, this does not mean that other components are excluded, but that other components may be further included, unless specifically stated to the contrary.

비록 '제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 안 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Although terms such as 'first' and 'second' are used to distinguish one component from another, the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.Meanwhile, in drawings, the size, shape, and thickness of lines of components may be somewhat exaggerated for ease of understanding.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해를 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해의 형상으로부터의 변화들, 예를 들면, 제작 방법 및/또는 허용 오차의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것이 아니라 형상에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.Embodiments of the invention are described with reference to schematic illustrations of ideal embodiments of the invention. Accordingly, changes from the shape of the diagram, for example, changes in manufacturing methods and/or tolerances, are fully expected. Accordingly, the embodiments of the present invention are not to be described as limited to the specific shapes of the regions illustrated as illustrations, but rather include deviations in shape, and the elements depicted in the drawings are entirely schematic and their shapes are representative of the elements. It is not intended to explain the exact shape of these elements nor is it intended to limit the scope of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numbers regardless of the reference numerals, and overlapping elements will be assigned the same reference numbers. The explanation will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 의한 기판은 반도체 웨이퍼에 기반한 실리콘 기판일 수 있다. 또 다른 실시예에서 기판은 패키지용 기판일 수 있고, 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)일 수 있다.The substrate according to an embodiment of the present invention may be a silicon substrate based on a semiconductor wafer. In another embodiment, the substrate may be a package substrate, for example, a printed circuit board (PCB).

제1 기판 및 제2 기판은 복수의 개별 소자들을 구성하는 반도체 소자층 및 상기 복수의 개별 소자들은 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) 등일 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. 다른 일 실시예들에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에는 로직(Logic) 칩, SOC(System-on-Chip), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 이미지 센서 칩 등이 포함될 수 있다. The first substrate and the second substrate may include a semiconductor device layer forming a plurality of individual devices and a wiring structure layer for electrically connecting the plurality of individual devices to each other. The plurality of individual devices may be volatile memory and/or non-volatile memory. The volatile memory may be, for example, Dynamic Random Access Memory (DRAM), static RAM (SRAM), etc., and the non-volatile memory may be, for example, flash memory, magnetic RAM (MRAM), etc. The wiring structure layer may include a metal wiring layer and/or a via plug. For example, the wiring structure layer may have a multi-layer structure in which two or more metal wiring layers and/or two or more via plugs are alternately stacked. In other embodiments, the first substrate and the second substrate may include a logic chip, a system-on-chip (SOC), an application specific integrated circuit (ASIC), an image sensor chip, etc.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 1 is a schematic plan view for explaining a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 본딩 장치(1)는 프레임(20) 내에 배치되는 기판 정렬 장치(40), 표면 개질 장치(50), 표면 친수화 장치(60), 기판 접합 장치(10) 및 제어 장치(70)를 포함할 수 있다. 또한, 기판 본딩 장치(1)는 프레임(20)의 일측에 구비되는 카세트 스테이지(30)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 프레임(20)은 내부 공간을 갖는 직육면체의 형태로써, 미세 먼지 및 이물질이 차단된 공간을 형성하여 기설정된 범위의 청정도를 유지할 수 있다.Referring to FIG. 1, the substrate bonding device 1 includes a substrate alignment device 40, a surface modification device 50, a surface hydrophilization device 60, a substrate bonding device 10, and a control device disposed within the frame 20. It may include device 70. Additionally, the substrate bonding device 1 may further include a cassette stage 30 provided on one side of the frame 20. As an example, the frame 20 is in the form of a rectangular parallelepiped with an internal space, and can maintain cleanliness within a preset range by forming a space blocked from fine dust and foreign substances.

카세트 스테이지(30)는 기판들이 저장되는 공간을 제공할 수 있다. 복수 개의 기판을 수납할 수 있는 캐리어(C)는 카세트 스테이지(30)의 지지 플레이트(32) 상에 지지될 수 있다. 캐리어(C) 내에 수납된 기판들은 이송 로봇(22)에 의해 프레임(20) 내부로 이송될 수 있다. The cassette stage 30 may provide a space where substrates are stored. A carrier (C) capable of accommodating a plurality of substrates may be supported on the support plate 32 of the cassette stage 30. Substrates stored in the carrier C may be transferred into the frame 20 by the transfer robot 22.

이송 로봇(22)에 의해 기판 정렬 장치(40)로 기판이 이송될 수 있다. 기판 정렬 장치(40)는 기판을 지지하고 회전시키기 위한 회전척(미도시)과, 상기 회전척 상에 배치된 기판 상의 노치를 검출하기 위한 광 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 광 센서로는 발광부와 수광부를 포함하는 투광형 또는 반사형 광 센서가 사용될 수 있다. 검출된 노치를 회전하여 기설정된 위치로 배치할 수 있으며, 정렬된 기판은 이송 로봇(22)에 의하여 표면 개질 장치(50), 표면 친수화 장치(60) 및 기판 접합 장치(10)로 이송될 수 있다. The substrate may be transferred to the substrate alignment device 40 by the transfer robot 22 . The substrate alignment device 40 may include a rotary chuck (not shown) to support and rotate the substrate, and an optical sensor (not shown) to detect a notch on the substrate disposed on the rotary chuck. For example, the optical sensor may be a transmissive or reflective optical sensor including a light emitting unit and a light receiving unit. The detected notch can be rotated and placed in a preset position, and the aligned substrate will be transferred to the surface modification device 50, the surface hydrophilization device 60, and the substrate bonding device 10 by the transfer robot 22. You can.

표면 개질 장치(50)는 제1 기판 및 제2 기판의 표면을 개질할 수 있다. 표면 개질 장치(50)는 처리 가스를 플라즈마화하여 이온화할 수 있다. 이온화된 가스는 제1 기판과 제2 기판의 상면에 조사됨으로써, 기판의 상면 즉, 접합면이 플라즈마 처리되어 개질된다. The surface modification device 50 can modify the surfaces of the first and second substrates. The surface modification device 50 can ionize the processing gas by turning it into plasma. Ionized gas is irradiated to the upper surfaces of the first and second substrates, so that the upper surfaces of the substrates, i.e., the bonding surfaces, are plasma treated and reformed.

표면 친수화 장치(60)는 표면 개질 장치(50)에 의해 플라즈마 처리된 기판 표면을 친수화 처리할 수 있다. 표면 친수화 장치(60)는 스핀 코터(미도시)를 이용하여 기판의 표면에 DI 워터를 코팅할 수 있다. DI 워터는 기판 표면을 세정할 뿐만 아니라 기판 표면 즉, 기판의 접합면을 친수화 처리할 수 있다. The surface hydrophilization device 60 can hydrophilize the surface of the substrate that has been plasma treated by the surface modification device 50. The surface hydrophilization device 60 can coat DI water on the surface of the substrate using a spin coater (not shown). DI water not only cleans the substrate surface, but can also hydrophilize the substrate surface, that is, the bonding surface of the substrate.

기판 접합 장치(10)는 친수화 처리된 제1 기판 및 제2 기판을 접합할 수 있다. 이러한 기판 접합 장치(10)의 상세한 구성에 대해서는 도 2 내지 도 4에서 후술하도록 한다.The substrate bonding device 10 can bond a first substrate and a second substrate that have been subjected to hydrophilic treatment. The detailed configuration of this substrate bonding device 10 will be described later with reference to FIGS. 2 to 4.

제어 장치(70)는 기판 본딩 장치를 구성하는 각 구성 요소들의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 제어 장치(70)는 일 예로, 컴퓨터이며, 도시하지 않은 기억부 및 제어부를 구비할 수 있다. 기억부는 접합 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이나 각종 처리에 사용되는 데이터 등이 저장된다. 제어부는 기억부에 기억된 프로그램 등을 판독해서 실행함으로써, 기판 본딩 장치(1)의 동작을 제어한다. The control device 70 may control the operation of each component constituting the substrate bonding device. This control device 70 is, for example, a computer and may include a storage unit and a control unit (not shown). The storage unit stores programs that control various processes, such as splicing processing, and data used in various processes. The control unit controls the operation of the substrate bonding device 1 by reading and executing programs stored in the storage unit.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 접합 장치의 구성에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2a는 기판 접합 장치의 구성을 나타내는 개략적인 평면도이며, 도 2b는 상기 구성의 개략적인 측면도이다.Hereinafter, the configuration of a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2A is a schematic plan view showing the configuration of a substrate bonding device, and FIG. 2B is a schematic side view of the configuration.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판 접합 장치(10)는 내부 공간이 밀폐 가능한 하우징(100)을 갖는다. 하우징(100)의 측면에는 개구부(102)가 형성될 수 있다. 개구부(102)는 하우징(100)의 내부로 제1 기판(W1), 제2 기판(W2) 및 제1 기판과 제2 기판이 접합된 기판이 반출입하는 통로로서 기능을 할 수 있다. 이러한 개구부(102)는 도어 어셈블리(미도시)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다. 도어 어셈블리(미도시)는 외측 도어, 내측 도어 및 연결판을 포함하여 구성될 수 있다. 외측 도어와 내측 도어는 연결판에 의해 서로 고정 결합될 수 있다. 연결판은 개구부를 통해 하우징의 내측에서 외측까지 연장되게 제공될 수 있다. 도어 구동기(미도시)는 외측 도어를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 도어 구동기는 유공압 실린더나 모터를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 2A and 2B , the substrate bonding device 10 has a housing 100 whose internal space is sealable. An opening 102 may be formed on the side of the housing 100. The opening 102 may function as a passage through which the first substrate W1, the second substrate W2, and the substrate bonded to the first and second substrates are carried in and out of the housing 100. This opening 102 may be configured to be opened and closed by a door assembly (not shown). A door assembly (not shown) may include an outer door, an inner door, and a connecting plate. The outer door and the inner door may be fixedly coupled to each other by a connecting plate. The connection plate may be provided to extend from the inside to the outside of the housing through the opening. A door driver (not shown) can move the outer door in the up and down direction. As an example, the door actuator may include a hydraulic or pneumatic cylinder or motor.

도 2b에 도시한 것과 같이, 하우징(100)의 내부에는 제1 척(210)과 제2 척(220)이 설치된다. 제1 척(210)은 제1 기판(W1)을 진공 흡착 할 수 있다. 제1 척(210)의 하부에는 제1 척(210)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 척 구동부(212)가 설치되어 있다. 여기에서 제1 척(210)은 제1 척 구동부(212)에 의하여 X-Y방향으로 이동되어, 제1 척(210)에 배치된 제1 기판(W1)을 필요로 하는 위치에 배치하도록 구성된다. 제1 척 구동부(212)는 레일(216)을 따라 X-Y방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2B, a first chuck 210 and a second chuck 220 are installed inside the housing 100. The first chuck 210 can vacuum adsorb the first substrate W1. A first chuck driving unit 212 is installed at the lower part of the first chuck 210 to move the first chuck 210 in the X-axis direction and the Y-axis direction. Here, the first chuck 210 is moved in the X-Y direction by the first chuck driving unit 212 to place the first substrate W1 placed on the first chuck 210 at a required position. The first chuck driving unit 212 may be configured to move in the X-Y direction along the rail 216.

제2 척(220)은 제2 기판(W2)을 진공 흡착 할 수 있다. 제2 척(220)의 상부에는 제2 척(220)을 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시키기 위한 제2 척 구동부(222)가 설치되어 있다. 여기에서 제2 척(220)은 제2 척 구동부(222)에 의하여 X-Y방향으로 이동되어, 제2 척(220)에 배치된 제2 기판(W2)을 필요로 하는 위치에 배치되도록 구성된다. 제2 척 구동부(222)는 레일(216)을 따라 X-Y방향 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 제2 척(220)은 제1 척(210)의 직상방에 설치되고, 제1 척(210)과 대향되게 배치될 수 있다. 제1 기판(W1)과 제2 기판(W2) 접합 시, 제2 척(220)은 제2 척 구동부(222)에 의하여 Z축 방향으로 하강하여 접합 공정을 수행할 수 있다. The second chuck 220 can vacuum adsorb the second substrate W2. A second chuck driving unit 222 is installed on the upper part of the second chuck 220 to move the second chuck 220 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. Here, the second chuck 220 is moved in the X-Y direction by the second chuck driving unit 222 so that the second substrate W2 disposed on the second chuck 220 is placed at a required position. The second chuck driving unit 222 may be configured to move in the X-Y direction along the rail 216. The second chuck 220 may be installed directly above the first chuck 210 and disposed to face the first chuck 210 . When bonding the first substrate W1 and the second substrate W2, the second chuck 220 may be lowered in the Z-axis direction by the second chuck driving unit 222 to perform the bonding process.

제1 척(210) 및 제2 척(220)에는 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W2)을 촬상하는 얼라이너(214)가 배치될 수 있다. 얼라이너(214)는 일 예로, CCD(Charge-Couple Device) 카메라를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 얼라이너(214)는 제1 척(210) 및 제2 척(220) 상에 설치될 수 있다.An aligner 214 that captures images of the first and second substrates W1 and W2 may be disposed on the first chuck 210 and the second chuck 220 . For example, the aligner 214 may use a CCD (Charge-Couple Device) camera, but is not limited thereto. Additionally, the aligner 214 may be installed on the first chuck 210 and the second chuck 220 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 접합 장치의 제1 척 및 제2 척의 구성을 나타내는 종단면도이고, 도 4는 상기 제1 척 및 제2 척에 포함된 히터의 개략적인 구성을 도시한 상면도이다. Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a first chuck and a second chuck of a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 shows a schematic configuration of a heater included in the first chuck and the second chuck. This is a top view.

도 3을 참조하면, 제1 척(210)은 복수 영역으로 구획된다. 각 영역에는 복수개의 발열부(230a, 230b, 230c, 230d)를 갖는 히터(230)가 설치될 수 있다. 히터(230)에 관한 상세한 설명은 후술하도록 한다. 각 영역에는 제1 기판(W1)을 흡착 지지하기 위한 진공홀(240a, 240b, 240c)이 각각 독립적으로 설치된다. 각각의 진공홀(240a, 240b, 240c)에는 서로 다른 진공 펌프(242a, 242b, 242c)가 연결된다. 이와 같이 제1 척(210)은 각각의 영역마다 제1 기판(W1)의 진공화를 설정 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 제1 척(210)은 연직 방향으로 승강 가능한 유지 핀(250)을 구비할 수 있다. 유지 핀(250)에는 진공 펌프(252)가 연결된다. 즉, 유지 핀(250)은 진공 펌프(252)의 작동에 의해 제1 기판(W1)을 진공 흡착하여 지지할 수 있다. Referring to FIG. 3, the first chuck 210 is divided into multiple areas. A heater 230 having a plurality of heating units 230a, 230b, 230c, and 230d may be installed in each area. A detailed description of the heater 230 will be provided later. Vacuum holes 240a, 240b, and 240c for adsorbing and supporting the first substrate W1 are independently installed in each area. Different vacuum pumps 242a, 242b, and 242c are connected to each vacuum hole 240a, 240b, and 240c. In this way, the first chuck 210 is configured to be able to set the vacuumization of the first substrate W1 for each area. Additionally, the first chuck 210 may be provided with a retaining pin 250 that can be raised and lowered in the vertical direction. A vacuum pump 252 is connected to the retaining pin 250. That is, the holding pin 250 can support the first substrate W1 by vacuum suction through the operation of the vacuum pump 252.

또한, 제1 척(210)의 중심부는 제1 척(210)의 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(246)이 형성된다. 제1 척(210)의 중심부는, 제1 척(210)에 진공 흡착 되어 있는 제1 기판(W1)의 중심부에 대응된다. 관통 구멍(246)에는 압동 부재(260)의 압동 핀(262)이 삽입 관통하도록 구성된다. Additionally, a through hole 246 is formed in the center of the first chuck 210, penetrating in the thickness direction of the first chuck 210. The center of the first chuck 210 corresponds to the center of the first substrate W1 vacuum-sucked to the first chuck 210. The push pin 262 of the push member 260 is configured to be inserted into the through hole 246.

제1 척(210)의 하부에는 제1 기판(W1)의 중심부를 가압하는 압동 부재(260)가 설치된다. 압동 부재(260)는 실린더 구조를 가지며, 압동 핀(262)과 압동 핀(262)이 승강할 때의 가이드가 되는 외통(264)을 가진다. 압동 핀은 일 예로, 모터를 내장한 구동부(미도시)에 의하여 관통 구멍(246)을 삽입 관통하여 연직 방향으로 승강 하도록 구성된다. 또한, 압동 부재(260)는 제1 기판(W1) 과 제2 기판(W2) 접합 시, 제1 기판(W1)의 중심부와 제2 기판(W2)의 중심부를 맞닿게 하여 가압할 수 있다. A pressing member 260 is installed at the lower part of the first chuck 210 to press the center of the first substrate W1. The push member 260 has a cylindrical structure and includes a push pin 262 and an outer cylinder 264 that serves as a guide when the push pin 262 moves up and down. For example, the push pin is configured to be inserted into the through hole 246 and raised and lowered in the vertical direction by a driving unit (not shown) with a built-in motor. Additionally, when bonding the first substrate W1 and the second substrate W2, the pressing member 260 may press the center of the first substrate W1 and the center of the second substrate W2 into contact with each other.

도 3과 도 4를 함께 참조하면, 제1 척(210)의 내부에 설치되는 히터(230)는 복수 개의 발열부(230a, 230b, 230c, 230d)를 갖도록 분할될 수 있으며, 각 영역의 중심부에는 온도 센서(234)가 설치될 수 있다. 이와 같이, 하나의 히터(230)에서 분할된 복수의 발열부(230a, 230b, 230c, 230d)는 온도 제어부(236)에 의하여 독립적으로 제어될 수 있으며, 온도 제어부(236)는 히터(230)의 모든 발열부(230a, 230b, 230c, 230d)와 연결되어 있다. 제1 기판(W1)과 제2 기판(W2) 접합 시, 제1 척(210)의 히터(230)와 제2 척(220)의 히터(230)는, 서로 대응하는 영역이 동일한 온도가 되도록 온도 제어부(236)를 통해서 일시적으로 제어되거나 상시적으로 제어될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 복수의 발열부를 가지는 히터(230)의 배열은 제1 척(210) 및 제2 척(220)이 동일하게 구성될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 복수의 발열부(230a, 230b, 230c, 230d)를 가지는 히터(230)는 도 4에 도시한 형태로 한정되지 않으며, 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W2)의 서로 대응하는 영역의 온도를 동일하게 제어할 수 있는 히터의 형상이면 어떠한 형상도 가능하다.Referring to FIGS. 3 and 4 together, the heater 230 installed inside the first chuck 210 may be divided to have a plurality of heating parts 230a, 230b, 230c, and 230d, and the center of each area A temperature sensor 234 may be installed. In this way, the plurality of heating units 230a, 230b, 230c, and 230d divided from one heater 230 can be independently controlled by the temperature control unit 236, and the temperature control unit 236 controls the heater 230. It is connected to all heating parts (230a, 230b, 230c, 230d). When bonding the first substrate W1 and the second substrate W2, the heater 230 of the first chuck 210 and the heater 230 of the second chuck 220 are operated so that the corresponding areas are at the same temperature. It can be temporarily controlled or permanently controlled through the temperature control unit 236. In the arrangement of the heater 230 having a plurality of heating units according to an embodiment of the present invention, the first chuck 210 and the second chuck 220 may be configured to be identical. Meanwhile, the heater 230 having a plurality of heating units 230a, 230b, 230c, and 230d according to an embodiment of the present invention is not limited to the form shown in FIG. 4, and includes the first substrate W1 and the second substrate W1. Any shape of the heater is possible as long as it can equally control the temperature of corresponding regions of the substrate W2.

본 발명의 일 실시예 의한 제1 척(210) 및 제2 척(220)은 방향을 제외한 모든 구성이 동일함으로, 제2 척(220)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the first chuck 210 and the second chuck 220 according to an embodiment of the present invention have the same configuration except for the direction, a detailed description of the second chuck 220 will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 본딩 장치는 제1 기판과 제2 기판의 서로 대응하는 영역에 대하여 온도 차가 발생하지 않도록 각 기판의 온도를 제어하면서 기판을 접합할 수 있다. 이로 인해, 접합 과정에서 발생할 수 있는 온도 차로 인한 기판 변형이 감소됨으로써 접합 위치의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 기판 본딩 공정에서의 불량 문제가 개선될 수 있으며, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다. The substrate bonding device according to an embodiment of the present invention can bond substrates while controlling the temperature of each substrate so that a temperature difference does not occur in corresponding areas of the first substrate and the second substrate. As a result, the accuracy of the bonding position can be improved by reducing substrate deformation due to temperature differences that may occur during the bonding process. As a result, defect problems in the substrate bonding process can be improved and product yield can be improved.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 본딩 장치를 이용하여 제1 기판과 제2 기판을 접합하기 위한 기판 본딩 방법의 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart of a substrate bonding method for bonding a first substrate and a second substrate using a substrate bonding device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 의한 기판 본딩 방법은, 제1 기판 및 제2 기판을 정렬하는 제1 단계(S100), 제1 단계(S100)에 의해 정렬된 기판의 표면을 개질하는 제2 단계(S200), 제2 단계(S200)에 의하여 개질된 기판의 표면을 친수화 처리하는 제3 단계(S300), 및 제3 단계(S300)에 의해 친수화 처리된 기판들을 접합하는 제4 단계(S400)를 포함할 수 있다. The substrate bonding method according to an embodiment of the present invention includes a first step (S100) of aligning the first substrate and the second substrate, and a second step of modifying the surface of the substrate aligned by the first step (S100) ( S200), a third step (S300) of hydrophilizing the surface of the substrate modified by the second step (S200), and a fourth step (S400) of bonding the substrates hydrophilized by the third step (S300). ) may include.

제1 단계(S100)는, 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W2)의 위치를 정렬하는 단계이다. 제1 단계(S100)에서는, 이송 로봇(22)에 의하여 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W2)을 카세트 스테이지(30)로부터 반출하여 기판 정렬 장치(40)에 배치할 수 있다. 카세트 스테이지(30)로부터 반출된 기판은 기판 정렬 장치(40)의 회전척(미도시)에 배치되며, 광 센서(미도시)에 의해서 기판 상의 노치를 검출할 수 있다. 이때, 검출된 노치가 기설정된 위치에 배치되도록 기판을 회전시켜 기설정된 위치로 기판을 정렬한다.The first step (S100) is a step of aligning the positions of the first substrate W1 and the second substrate W2. In the first step ( S100 ), the first substrate W1 and the second substrate W2 may be transported from the cassette stage 30 by the transfer robot 22 and placed on the substrate alignment device 40 . The substrate unloaded from the cassette stage 30 is placed on a rotating chuck (not shown) of the substrate alignment device 40, and a notch on the substrate can be detected by an optical sensor (not shown). At this time, the substrate is rotated so that the detected notch is placed at the preset position and the substrate is aligned to the preset position.

제2 단계(S200)는, 제1 단계(S100)에 의하여 정렬된 기판(W1, W2)의 표면을 개질하는 단계이다. 제1 단계(S100)에서 정렬된 기판(W1, W2)은 이송 로봇(22)에 의하여 기판 정렬 장치(40)로부터 반출하여 표면 개질 장치(50)에 배치할 수 있다. 표면 개질 장치(50)는, 처리 가스를 플라즈마화하여 제1 기판(W1)과 제2 기판(W2)의 상면 즉, 접합면에 조사하여, 각 기판(W1, W2)의 상면을 플라즈마 처리하여 개질할 수 있다. The second step (S200) is a step of modifying the surfaces of the substrates (W1, W2) aligned in the first step (S100). The substrates W1 and W2 aligned in the first step (S100) may be taken out from the substrate alignment device 40 by the transfer robot 22 and placed in the surface modification device 50. The surface modification device 50 converts the processing gas into plasma and irradiates it on the upper surface of the first substrate W1 and the second substrate W2, that is, the bonding surface, to plasma treat the upper surface of each substrate W1 and W2. It can be reformed.

제3 단계(S300)는, 제2 단계(S200)에서 개질된 기판 표면을 친수화 처리 하는 단계이다. 표면이 개질된 기판(W1, W2)은 이송 로봇(22)에 의하여 표면 친수화 장치(60)에 배치될 수 있다. 표면 친수화 장치(60)는 스핀 코터(미도시)를 이용하여 표면이 개질된 기판(W1, W2)을 회전시키면서, DI 워터를 공급할 수 있다. 이로 인해, 기판(W1, W2)의 표면이 세정될 뿐만 아니라 기판(W1, W2)의 접합면이 친수화 처리될 수 있다. The third step (S300) is a step of hydrophilizing the surface of the substrate modified in the second step (S200). The surface-modified substrates W1 and W2 may be placed on the surface hydrophilization device 60 by the transfer robot 22. The surface hydrophilization device 60 can supply DI water while rotating the surface-modified substrates W1 and W2 using a spin coater (not shown). Due to this, not only the surfaces of the substrates W1 and W2 can be cleaned, but also the bonding surfaces of the substrates W1 and W2 can be treated to become hydrophilic.

제4 단계(S400)는, 제3 단계(S300)에서 친수화 처리된 기판(W1, W2)을 접합하는 단계이다. 친수화 처리된 기판(W1, W2)은 이송 로봇(22)에 의하여 기판 접합 장치(10)에 배치될 수 있다. 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W2)은 기판 접합 장치(10)의 제1 척(210) 및 제2 척(220)에 각각 배치되고, 제1 척 구동부(212) 및 제2 척 구동부(222)에 의하여 접합 공정 수행 위치로 이동될 수 있다. 이때, 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W2)은 서로 대향되게 배치될 수 있다. 접합 공정 수행 위치까지 이동된 각각의 기판(W1, W2)은 얼라이너(214)로 노치를 확인하면서 위치를 재보정할 수 있다. 이후, 제1 기판(W1)과 제2 기판(W2)을 접합한다. 이때, 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W2)의 서로 대응하는 영역의 온도를 지속적으로 감지하고, 제1 척(210) 및 제2 척(220)에 각각 진공 흡착된 제1 기판(W1) 및 제2 기판(W1)의 온도가 서로 동일하도록 각각의 히터(230)는 온도 제어부(236)를 통해 지속적으로 제어될 수 있다. 이와 같이, 접합 공정 시 히터의 온도를 제어함으로써, 온도 차로 인한 기판 변형을 감소할 수 있다. 이로 인해, 접합 위치의 정확도와 접합 강도를 향상시킬 수 있다. The fourth step (S400) is a step of bonding the substrates (W1 and W2) that have been hydrophilized in the third step (S300). The hydrophilic treated substrates W1 and W2 may be placed in the substrate bonding device 10 by the transfer robot 22 . The first substrate W1 and the second substrate W2 are respectively disposed on the first chuck 210 and the second chuck 220 of the substrate bonding device 10, and the first chuck driver 212 and the second chuck It can be moved to the position where the joining process is performed by the driving unit 222. At this time, the first substrate W1 and the second substrate W2 may be disposed to face each other. The positions of each substrate W1 and W2 that have been moved to the position where the bonding process is performed can be recalibrated while checking the notch using the aligner 214. Afterwards, the first substrate W1 and the second substrate W2 are bonded. At this time, the temperature of the corresponding areas of the first substrate W1 and the second substrate W2 is continuously sensed, and the first substrate (W2) is vacuum-adsorbed to the first chuck 210 and the second chuck 220, respectively. Each heater 230 may be continuously controlled through the temperature control unit 236 so that the temperatures of W1) and the second substrate W1 are the same. In this way, by controlling the temperature of the heater during the bonding process, substrate deformation due to temperature difference can be reduced. Because of this, the accuracy of the bonding position and the bonding strength can be improved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

1 : 기판 본딩 장치
10 : 기판 접합 장치
20 : 프레임
30 : 카세트 스테이지
40 : 기판 정렬 장치
50 : 표면 개질 장치
60 : 표면 친수화 장치
70 : 제어 장치
W1 : 제1 기판
W2 : 제2 기판
210 : 제1 척
220 : 제2 척
230 : 히터
234 : 온도 센서1: Substrate bonding device
10: substrate bonding device
20: frame
30: Cassette stage
40: substrate alignment device
50: Surface modification device
60: Surface hydrophilization device
70: control device
W1: first substrate
W2: second substrate
210: 1st chuck
220: 2nd ship
230: heater
234: Temperature sensor

Claims (11)

제1 기판을 진공 흡착하기 위한 제1 척;
상기 제1 척과 대향되게 배치되며, 제2 기판을 진공 흡착하기 위한 제2 척;
상기 제1 척 및 상기 제2 척에 설치되고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 각각 가열하기 위한 복수 영역으로 구획되는 히터; 및
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도를 감지하고, 상기 제1 척 및 상기 제2 척에 각각 제공된 히터를 제어하는 온도 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
a first chuck for vacuum adsorbing the first substrate;
a second chuck disposed opposite the first chuck and configured to vacuum adsorb the second substrate;
a heater installed on the first chuck and the second chuck and divided into a plurality of areas for heating the first substrate and the second substrate, respectively; and
a temperature control unit that senses temperatures of corresponding areas of the first substrate and the second substrate and controls heaters provided to the first chuck and the second chuck, respectively;
A substrate bonding device comprising:
 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 접합 시, 상기 제1 척의 복수 영역 및 상기 제2 척의 복수 영역의 서로 대응되는 영역이 동일한 온도가 되도록 상기 각각 제공된 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
According to paragraph 1,
The temperature control unit,
When bonding the first substrate and the second substrate, the heaters provided are controlled so that corresponding regions of the first chuck and the plurality of regions of the second chuck have the same temperature.
 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는,
상기 제1 척의 복수 영영 및 상기 제2 척의 복수 영역의 서로 대응되는 영역의 온도를 각각 감지하기 위한 복수의 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
According to paragraph 1,
The temperature control unit,
A substrate bonding device comprising a plurality of temperature sensors for detecting temperatures of corresponding regions of the plurality of regions of the first chuck and the plurality of regions of the second chuck.
 제1항에 있어서,
상기 제1 척 및 상기 제2 척은,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 접합 시, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 각각 가압하기 위한 적어도 하나 이상의 압동 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
According to paragraph 1,
The first chuck and the second chuck are,
A substrate bonding device comprising at least one push pin for pressing the first substrate and the second substrate, respectively, when bonding the first substrate and the second substrate.
 제1항에 있어서,
상기 제1 척 및 상기 제2 척은,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
According to paragraph 1,
The first chuck and the second chuck are,
A substrate bonding device further comprising an aligner for aligning the positions of the first substrate and the second substrate.
 제1항에 있어서,
상기 제1 척을 수평으로 이동하기 위한 제1 척 구동부와,
상기 제2 척을 수평 및 수직으로 이동하기 위한 제2 척 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
According to paragraph 1,
a first chuck driving unit for horizontally moving the first chuck;
A substrate bonding device comprising a second chuck driving unit for moving the second chuck horizontally and vertically.
 제1항에 있어서,
상기 기판 본딩 장치는,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 기설정된 방향으로 정렬시키기 위한 기판 정렬 장치;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 표면을 개질하기 위한 표면 개질 장치;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 개질된 표면을 친수화 처리 하기 위한 표면 친수화 장치; 및
상기 기판 본딩 장치의 동작을 제어하기 위한 제어 장치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
According to paragraph 1,
The substrate bonding device,
a substrate alignment device for aligning the first substrate and the second substrate in a preset direction;
a surface modification device for modifying the surfaces of the first and second substrates;
a surface hydrophilization device for hydrophilizing the modified surfaces of the first and second substrates; and
a control device for controlling the operation of the substrate bonding device;
A substrate bonding device further comprising:
 제7항에 있어서,
상기 기판 정렬 장치는,
상기 기판을 지지하고 회전시키기 위한 회전척; 및
상기 기판을 상기 회전척 상으로 이송한 후 상기 기판 상의 노치를 검출하기 위한 광 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 장치.
In clause 7,
The substrate alignment device,
a rotary chuck for supporting and rotating the substrate; and
A substrate bonding device comprising an optical sensor for detecting a notch on the substrate after transferring the substrate onto the rotary chuck.
 기판 본딩 장치를 이용하여 기판을 본딩 하는 방법에 있어서,
제1 기판 및 제2 기판을 기설정된 위치로 정렬하는 제1 단계;
상기 제1 단계에 의하여 정렬된 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 표면을 개질하는 제2 단계;
상기 제2 단계에 의하여 개질된 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 표면을 친수화 처리하는 제3 단계; 및
상기 제3 단계에 의하여 친수화 처리된 상기 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 제4 단계를 포함하고,
상기 제4 단계는,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도를 감지하여 온도 차가 발생하지 않도록 온도를 보정하면서 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 방법.
In a method of bonding a substrate using a substrate bonding device,
A first step of aligning the first substrate and the second substrate to a preset position;
a second step of modifying the surfaces of the first and second substrates aligned by the first step;
A third step of hydrophilizing the surfaces of the first and second substrates modified by the second step; and
A fourth step of bonding the first substrate and the second substrate that have been hydrophilized in the third step,
The fourth step is,
A substrate bonding method comprising bonding the first substrate and the second substrate by detecting the temperature of corresponding areas of the first substrate and the second substrate and correcting the temperature to prevent a temperature difference.
 제9항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나 이상은,
적어도 하나 이상의 반도체 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 방법.
According to clause 9,
At least one of the first substrate and the second substrate,
A substrate bonding method comprising at least one semiconductor device.
 제9항에 있어서,
상기 제4 단계는,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 서로 대응하는 영역의 온도를 지속적으로 감지하고, 상기 제1 척 및 상기 제2 척에 각각 제공된 히터의 온도가 동일 하도록 상기 각각의 히터를 지속적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 본딩 방법.
According to clause 9,
The fourth step is,
Continuously detecting the temperature of corresponding areas of the first substrate and the second substrate and continuously controlling each heater so that the temperatures of the heaters provided to the first chuck and the second chuck are the same. Characterized substrate bonding method.
KR1020220085908A 2022-07-12 2022-07-12 Wafer bonding apparatus and method KR20240008715A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220085908A KR20240008715A (en) 2022-07-12 2022-07-12 Wafer bonding apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220085908A KR20240008715A (en) 2022-07-12 2022-07-12 Wafer bonding apparatus and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240008715A true KR20240008715A (en) 2024-01-19

Family

ID=89717615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220085908A KR20240008715A (en) 2022-07-12 2022-07-12 Wafer bonding apparatus and method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240008715A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI782169B (en) Joining system and joining method
CN107706129B (en) Joining device and joining system
KR101369702B1 (en) Method for pre-heating probe card
KR102010720B1 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR20120125361A (en) Joining system, joining method, program and computer memory media
TWI846591B (en) Bonding device and bonding method
JP2013258377A (en) Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method
KR20180007314A (en) Bonding system
TWI493647B (en) Bonding device, bond method, program and computer memory medium
KR20120109561A (en) Pair of substrate holders, method for manufacturing device, separation device, method for separating substrates, substrate holder, and device for positioning substrate
JP7521391B2 (en) SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD
JP2015018919A (en) Joining device, joining system, joining method, program and computer storage medium
KR20180122284A (en) Bonding apparatus and bonding method
JP2015018920A (en) Joining device, joining system, joining method, program and computer storage medium
TWI578426B (en) Joint system
JP7488062B2 (en) Bonding device, bonding system, bonding method, and storage medium
JP2023184648A (en) Bonding system
KR20240008715A (en) Wafer bonding apparatus and method
TWI839869B (en) Substrate processing device and substrate processing method
JP6244188B2 (en) Joining apparatus, joining method and joining system
KR102536175B1 (en) Die bonding apparatus
JP5493399B2 (en) Manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method
KR20210057260A (en) Wafer to wafer bonding apparatus, wafer to wafer bonding system, and wafer to wafer bonding method
WO2024128046A1 (en) Bonding device, bonding system, and bonding method
KR20190012462A (en) Apparatus for transferring semiconductor substrate