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웨이퍼 레벨 하이브리드 본딩을 위한 초정밀 웨이퍼 Align/Attach 시스템 개발
이학준(H. J. Lee),김태호(T. H. Kim),정용진(Y. J. Jung),안다훈(D. Ahn) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
4 차 산업혁명으로 시스템 반도체의 수요가 증가함에 따라 반도체 산업에서 칩의 집적도향상을 위한 공정 장비 중 정밀정렬·정밀접착·제어 및 운영 소프트웨어 기술들이 종합적으로 적용된 상온 웨이퍼 간 하이브리드 본딩(Wafer to Wafer Hybrid Bonding) 장비의 수요가 급증하고 있다. 웨이퍼 간 하이브리드 본딩 기술은 상온 웨이퍼 본딩 기술로, 열로 인한 정밀성 저하 및 칩 손상을 방지하여 반도체 공정의 핵심기술로 부상하고 있는 중이다. 본 연구에서는 300 ㎟ 개의 웨이퍼 간 정밀한 정렬 및 접촉을 위한 Align/Attach 시스템을 설계 및 개발 후 평가를 수행하였다. 시스템은 하부 XYZ Coarse Stage 와 상부 5 자유도 Flexure Stage 로 구성되어 있으며, Blue LED 를 사용한 Pixel Resolution 0.44, 0.11 μm 광학계로 Glass Wafer 의 Align Mark 를 인식하여 정렬 및 접촉을 수행하였다. Wafer 는 SiC Chuck 으로 Vacuum 을 사용하여 고정된다. Align Mark 는 Canny Edge Detection Algorithm 을 사용하여 센터를 측정하였으며, 접촉은 Striking 구조를 사용하여 상부 웨이퍼를 Center 에서부터 접촉시키는 구조를 사용하였다. 개발된 시스템은 Wafer Align/Attach 성능평가를 수행한 결과 9 포인트 평균 127(X), 132(Y) nm 의 정렬 및 접촉 결과를 획득하였다. 향후 개발된 시스템으로 신뢰성 평가를 수행할 예정이다.