KR20200126269A - 접합헤드 및 이를 구비하는 접합 장치 - Google Patents

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KR20200126269A
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bonding
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heater
bonding tool
chip
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KR1020190050044A
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김재철
강길만
하용대
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삼성전자주식회사
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Abstract

열압착 접합헤드 및 이를 구비하는 접합장치를 개시한다. 열압착 접합헤드는 기저 몸체에 배치되고 접합체의 접합 구조물을 용융하는 용융열을 생성하는 접합용 발열체(bonding heater)를 구비하는 가열기, 가열기에 배치되어 용융열을 접합체로 전달하고 외력에 의해 접합체를 접합 대상체로 가압하는 접합 툴(bonding tool) 및 접합 툴에 배치되고 접합 툴의 온도 균일성을 높이는 열량 조절기(heat controller)를 포함한다. 접합 툴의 열량분포와 온도분포를 균일하게 유지하여 접합불량을 최소화 할 수 있다.

Description

접합헤드 및 이를 구비하는 접합 장치 {Bonding head and a bonding apparatus having the same}
본 발명은 접합 헤드 및 이를 구비하는 접합 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열압착 공정에 의해 칩을 접합하는 접합 헤드 및 이를 구비하는 접합 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 소자를 응용한 전자제품의 경박단소화 경향에 따라 반도체 패키지도 소형화 및 고밀도화 되고 있다. 반도체 패키지의 사이즈를 줄이고 집적밀도를 높이기 위해 반도체 소자를 칩 단위 또는 웨이퍼 단위로 적층시키는 적층 칩 패키지 기술이 널리 이용되고 있다.
적층 칩 패키지는 반도체 칩과 회로기판의 접속(interconnection)을 리드 프레임이나 와이어 본딩을 이용한 주변형 접속이 아니라 범프 구조물이나 관통전극을 이용하여 접속한 반도체 패키지로서 입출력 핀의 수를 증가시키면서 회로기판의 크기를 줄임으로써 반도체 패키지의 실장밀도와 동작 안정성을 높일 수 있다.
이때, 상기 칩 단위 또는 웨이퍼 레벨의 적층은 열압착 공정에 의해 칩 단위로 개별적으로 수행된다. 접합대상 칩과 직접 접촉하는 접합툴을 통하여 칩 하부의 범프 구조물로 열을 전달하면서 동시에 상기 접합툴을 가압하여 열압착에 의해 다른 칩 또는 웨이퍼에 접합한다. 따라서, 접합툴을 통한 열전달이 불균일한 경우 칩의 중앙부와 하부에 배치된 범프 구조물의 용융정도가 상이하게 되어 접합불량이 발생하게 된다.
이에 따라, 열압착 공정에서 범프 구조물의 접합불량을 방지하기 위해서는 칩으로 열을 전달하는 접합툴이 가능한 균일한 온도분포를 가질것이 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 칩을 열압착하고 개선된 온도 균일도를 갖는 접합툴을 구비하는 열압착 접합 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 바와 같은 열압착 접합 헤드를 구비하는 접합장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 열압착 접합헤드는 기저 몸체, 상기 기저 몸체에 배치되고 접합체의 접합 구조물을 용융하는 용융열을 생성하는 접합용 발열체(bonding heater)를 구비하는 가열기, 상기 가열기에 배치되어 상기 용융열을 상기 접합체로 전달하고 외력에 의해 상기 접합체를 접합 대상체로 가압하는 접합 툴(bonding tool), 및 상기 접합 툴에 배치되고 상기 접합 툴의 온도 균일성을 높이는 열량 조절기(heat controller)를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 접합장치는 상면에 다수의 접속패드가 구비된 제1 칩이 고정된 척 구조물, 하부에 배치된 다수의 접합 구조물이 상기 접속패드와 일대일로 대응하도록 상기 제1 칩 상에 정렬된 제2 칩, 및 상기 접합 구조물이 용융되어 상기 접속패드와 접속하도록 상기 제2 칩을 열압착하는 열압착 접합헤드를 포함한다. 이때, 상기 열압착 접합헤드는 기저 몸체, 상기 기저 몸체에 배치되고 상기 접합 구조물을 가열하는 용융열을 생성하는 접합용 발열체를 구비하는 가열기, 상기 가열기에 배치되어 상기 용융열을 상기 제2 칩으로 전달하고 외력에 의해 상기 제2 칩을 상기 제1 칩으로 가압하는 접합 툴, 및 상기 접합 툴에 배치되고 상기 접합 툴의 온도 균일성을 높이는 열량 조절기(heat flow controller)를 구비한다.
본 발명에 의한 열압착 접합헤드 및 이를 구비하는 접합장치는 접합 포인트별로 개별적으로 칩을 접합하는 경우 접합체와 접촉하는 접합 툴의 온도분포를 균일하게 유지함으로써 접합불량을 현저하게 줄일 수 있다. 열압착 접합헤드는 내부에 열전도도가 상이한 물질로 구성된 열량 조절기를 구비하는 접합 툴과 접합 툴(300)의 측면에 접합 툴(300)로부터 손실되는 열량을 보충할 수 있는 보조 가열기를 구비한다.
상기 열량 조절기는 접합 툴의 중앙부에 배치되어 접합체의 접합 구조물을 용융하기 위한 용융열의 전달 기준점인 접합 툴의 중앙부보다 주변부로 더 많은 열량이 공급되도록 용융열의 열전달 경로를 조절한다. 이에 따라, 상기 접합 툴의 내부에서 상기 중앙부를 기준으로 방사상으로 형성되는 열량 분포를 균일하게 개선할 수 있다. 상기 보조 가열기는 접합 툴의 측면을 통하여 손실되는 열량을 보충함으로써 접합 툴의 온도 균일성을 보충적으로 개선할 수 있다.
상기 접합 툴내부의 열량분포 및 온도분포를 균일하게 형성함으로써 접합체의 주변부와 중앙부에서 균일하게 접합공정이 진행되어 접합 불량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 열압착 접합헤드를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 열압착 접합헤드를 I-I' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 열량 조절기의 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 접합 툴의 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 돌출부의 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 접합 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 열압착 접합헤드를 개략적으로 나타내는 사시도이며 도 2는 도 1에 도시된 열압착 접합헤드를 I-I' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 열압착 접합헤드(500)는 기저 몸체(100), 상기 기저 몸체(100)에 배치되고 접합체(C)의 접합 구조물(B)을 용융하는 용융열을 생성하는 발열체(220)를 구비하는 가열기(200), 상기 가열기(200)에 배치되어 상기 용융열을 접합체(C)로 전달하고 외력에 의해 상기 접합체(C)를 접합 대상체(미도시)로 가압하는 접합 툴(300) 및 상기 접합 툴(300)에 배치되고 상기 접합 툴(300)의 온도 균일성을 높이는 열량 조절기(heat controller, 400)를 포함한다.
예를 들면, 상기 기저 몸체(100)는 상기 가열기(200)가 결합되어 고정되고 열압착 접합헤드(500)의 구동과 제어를 위한 다양한 구성들이 연결될 수 있다.
상기 기저 몸체(100)는 금속재질로 구성되는 상부블록(101)과 상기 가열기(200)보다 낮은 열전도도를 갖는 세라믹 재질로 구성되는 하부 블록(102)으로 구성된다. 상기 세라믹 재질의 예로는 산화알루미늄(Al2O3)을 들 수 있다. 하부 블록(102)의 열전도도가 가열기(200)보다 작기 때문에 상기 하부 블록(102)은 가열기(200)에서 발생한 열이 상부 블록(101)으로 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.
선택적으로 상기 기저몸체(101)는 상부 블록(101)과 하부 블록(102) 사이에 열전달을 차단할 수 있는 버퍼 블록(미도시)을 더 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 버퍼 블록은 하부 블록(102)보다 작거나 비슷한 열전도도를 갖는 물질로 구성될 수 있다.
상기 기저몸체(100)는 외부의 구동부(미도시) 및 전원부(미도시)에 연결되어 접합대상 칩의 상면으로 이동하도록 제어되며 접합 구조물에 대한 용융이 필요한 경우 상기 가열기(200)로 전원을 공급한다. 또한, 마이크로 범프와 같은 접합 구조물의 용융 후 냉각에 의해 접합 구조물의 접합 품질을 높일 필요가 있는 경우 용융된 접합 구조물을 냉각할 수 있는 냉각부재가 더 배치될 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 상기 기저몸체(100)는 진공라인을 더 구비하여 접합체를 상기 접합 툴(300)에 흡착할 수도 있다. 이때, 상기 열압착 접합헤드(500)는 칩 추출장치(chip picking device)의 흡착패드로 기능하게 된다. 이에 따라, 본 열압착 접합헤드를 흡착패드로 이용하는 경우 칩의 추출과 접합을 동시에 개별적으로 수행하게 된다.
상기 가열기(120)는 하부 블럭(102)에 고정되고, 단열 몸체(210)와 상기 단열몸체(210)로 둘러싸인 발열체(220)를 포함한다.
단열몸체(210)는 질화알루미늄(AlN)과 같이 절연성과 열전도성이 우수한 세라믹 재질로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 발열체(220)에서 발생된 열을 이용하여 접합체(C)를 신속하게 가열할 수 있다.
상기 발열체(220)는 금속 재질로 구성되어 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생시킨다. 본 실시예의 경우, 상기 발열체(220)는 니켈계 합금 소재의 발열막을 구비하는 면상발열체를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 접합 툴(300)로 공급되는 열량의 균일도를 높일 수 있다.
특히, 상기 발열막은 박막으로 구성되어 상기 가열기(200)의 전체 두께를 줄일 수 있으며 급속 가열성능을 향상할 수 있다. 이에 따라, 접합체(C)의 접합 구조물(B)을 용이하게 용융할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 접합체(C)는 칩 스택 패키지 공정이나 웨이퍼 레벨 패키지 공정의 접합 칩을 포함하며 상기 접합 구조물(B)은 상기 접합체(C)에 구비된 마이크로 범프와 같은 접합부재를 포함한다.
그러나, 패키지 공정의 칩뿐만 아니라 접합점을 직접 연결하면서 적층하는 관통전극 공정에도 동시에 적용될 수 있다. 이에 따라, 상기 접합체(C)는 칩뿐만 아니라 TSV와 같은 관통전극의 접합영역도 포함할 수 있음은 자명하다.
상기 접합 툴(300)은 상기 가열기(200)에 고정되어 상기 용융열을 상기 접합체(C)로 전달하고 외력에 의해 상기 접합체(C)를 접합 대상체(미도시)로 가압하게 된다.
예를 들면, 상기 접합 툴(300)은 상기 가열기(200)와 동일한 중심축을 갖도록 접촉하는 제1 면(301) 및 상기 접합체(C)를 가압하는 제2 면(302)을 구비하는 입체형상으로 제공된다. 예를 들면, 상기 접합 툴(300)은 제2 면(302)에 접촉하는 접합체(C)의 형상에 따라 실린더 또는 육면체로 제공될 수 있다.
이때, 상기 접합 툴(300)은 다양한 고정수단에 의해 가열기(200)에 고정될 수 있다. 예를 들면, 상기 가열기(200)를 관통하는 진공라인(미도시)이 접합 툴(300)까지 연장되고 외부 동력원에 의해 고정을 위한 진공압이 접합 툴(300)에 인가될 수 있다. 이와 달리, 볼트와 같은 기계적 체결수단에 의해 가열기(200)에 고정될 수도 있다. 이에 따라, 상기 접합 툴(300)은 필요에 따라 간단하게 교환할 수 있도록 상기 가열기(200)에 착탈 가능하게 고정된다.
도시되지는 않았지만, 접합장치의 특성에 따라 상기 접합 툴(300)을 관통하는 진공라인이 추가적으로 배치되어 상기 접합체(C)를 흡착할 수 있다. 이에 따라, 접합 툴(300)로 접합체(C)를 고정한 상태에서 열압착 접합헤드(500)가 이동할 수 있다.
상기 기저몸체(100)에 하방으로 향하는 구동력이 작용하는 경우, 상기 접합 툴(300)은 접합체(C)를 접합 대상체로 가압한다. 이에 따라, 상기 접합체(C)와 접합 대상체의 접합 구조물은 기계적 압력에 의해 압착된다.
이때, 상기 접합 툴(300)은 가열기(200)로부터 전달되는 용융열을 상기 접합체(C)의 접합 구조물(B)로 전달하여 용해시킨다. 이에 따라, 접합체(C)의 접합 구조물(B)은 용해된 상태에서 기계적으로 압착되어 서로 접합하게 된다. 이후, 접합 대상체의 접합부와 용해된 접합 구조물(B)을 급속하게 냉각시킴으로써 접합체(C)와 접합 대상체를 안전하게 접합시킬 수 있다.
따라서, 상기 접합 툴(300)은 용융열의 효율적인 전달을 위해 충분한 열전도도를 갖고 상기 열압착 접합헤드(500)에 대한 기계적 압력을 수용할 수 있을 정도의 강도를 갖는 물질로 구성된다. 예를 들면, 상기 접합 툴(300)은 열전도도가 큰 스테인레스 스틸(stainless steel)이나 실리콘 카바이드(SiC)로 구성되는 세라믹으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 가열기(200)로 생성된 용융열을 접합체(C)로 효율적으로 전달할 수 있다.
이때, 상기 접합체(C)의 접합 구조물(B)은 접합체의 전면을 통하여 균일하게 다수 분포하므로, 상기 용융열은 접합체(C)의 주변부와 중심부로 균일하게 전달되는 것이 요구된다.
그러나, 상기 접합 툴(300)은 중심부에서 가열기(200)의 접촉하도록 배치되므로 가열기(200)로부터 접합 툴(300)로 전달된 열은 접합 툴(300)의 중심부로부터 방사상으로 열류량(heat flux)이 감소하게 된다. 이에 따라, 접합 툴(300)의 중심부는 열류량이 높아 고온을 유지하게 되고 주변부로 갈수록 열류량이 낮아 저온을 유지하게 된다.
이에 따라, 접합 툴(300)의 내부에 상기 열류량을 조절하여 상기 접합 툴(300)의 온도 균일성을 개선할 수 있는 열량 조절기(heat flow controller, 400)가 배치된다.
일실시예로서, 상기 접합 툴(300)은 제1 면(301)으로부터 상기 제2 면(302)을 향하여 함몰되고 상기 가열기(200)보다 작은 사이즈를 갖는 리세스(R)를 구비한다. 상기 리세스(R)는 상기 접합 툴(300)의 중심부에서 소정의 깊이를 갖도록 제공되며 제2 면(302)과는 일정한 두께를 갖도록 제공된다. 따라서, 제2 면(302)에는 상기 리세스(R)가 제공되지 않는다.
상기 접합 툴(300)의 중심부에서 상기 가열기(20)0보다 작은 사이즈를 갖도록 리세스(R)가 제공되므로, 상기 가열기(200)는 상기 리세스(R)의 둘레를 따라 제1 면(301)에서 상기 접합 툴(300)과 접촉하게 된다.
상기 리세스(R)의 내부를 공기로 충진하는 경우, 공기의 열전도도는 접합 툴(200)보다 작으므로 상기 용융열은 리세스(R) 주변부를 통하여 접합 툴(300)로 더 잘 전달된다.
즉, 접합 툴(300)의 중심부에 열전도도가 충분히 작은 에어 갭(410)을 구비하여 용융열은 접합 툴(300)의 중심부보다 주변부로 더 잘 전달된다. 이에 따라, 상기 접합 툴(300)의 중심부를 중심으로 방사상으로 전개되는 용융열의 열량 분포를 좀 더 균일하게 개선할 수 있다.
이에 따라, 상기 접합 툴(300)의 제2 면(302)과 접촉하는 접합체(C)로 전달되는 열량의 균일도를 높이고 접합체(C)로 전달되는 열량의 균일도를 높임으로써 접합체(C)의 중심부와 주변부에서 균일한 접합을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 열압착 접합헤드(500)에 의한 접합체(C)와 접합 대상체 사이의 접합 불량을 현저하게 줄일 수 있다.
특히, 리플로우 공정과 같이 다수의 접합체와 접합 대상체를 동시에 접합하는 공정과 달리, 칩 스케일 패키지 공정이나 웨이퍼 레벨 패키지 공정에서는 칩 단위의 개별적인 접합공정이 요구된다. 이때, 개별적인 칩에서의 접합 불량이 발생한 경우 이를 사후적으로 추적하기는 용이하지 않으므로, 접합공정에서의 접합 불량은 접합공정과 패키지 공정의 효율에 큰 영향을 미친다. 따라서, 상기 열압착 접합헤드(500)에 의해 칩 스케일 패키지 공정이나 웨이퍼 레벨 패키지 공정에서 칩 단위 접합공정의 접합 불량을 줄임으로써 전체적인 패키지 공정효율을 현저하게 개선할 수 있다.
상기 접합 툴(300)의 내부에 온도 균일성을 높이기 위한 열량 조절기(400)는 다향하게 변형될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 열량 조절기의 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 열량 조절기(400)의 변형례는 상기 리세스(R)를 매립하고 상기 접합 툴(300)보다 충분히 작은 열전도도를 갖는 단열부재(420)로 구성된다. 이에 따라, 상기 리세스(R)의 내부에 에어 갭(410)을 배치한 경우와 마찬가지로, 상기 접합 툴(300)의 중심부로 공급되는 열량을 줄이고 주변부로 공급되는 열량을 증가시킴으로써 접합 툴(300) 전체를 통한 열량 분포의 균일성을 높일 수 있다.
이때, 상기 단열부재(420)는 상기 접합 툴(300) 열전도도의 약 0.2 내지 약 0.6배의 열전도도를 갖는 물질로 구성된다. 상기 단열부재(420)의 열전도도가 접합 툴(300)의 열전도도의 약 0.2배 보다 작은 경우, 접합 툴(300)의 중앙부보다 오히려 주변부의 열량이 높아져 접합체(C)의 중앙부에서 접합불량이 발생하게 된다. 이와 달리, 상기 단열부재(420)의 열전도도가 접합 툴(300)의 열전도도의 약 0.6배 보다 큰 경우, 상기 접합 툴(3000의 중앙부와 주변부의 열량 분포가 실질적으로 차이가 없어 열량분포의 균일도 개선효과가 미미하다. 이에 따라, 상기 단열부재(420)는 상기 접합 툴(300) 열전도도의 약 0.2 내지 약 0.6배의 열전도도를 갖는 물질로 구성된다.
본 실시예의 경우, 상기 접합 툴(300)은 실리콘 카바이드(SiC)로 구성되고 상기 단열부재(420)는 이트륨 산화물(Y2O3)로 구성될 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같은 열전도도의 차이만 있다면 상기 단열부재(420)는 다양한 단열물질로 구성될 수 있음은 자명하다.
도 4는 도 3에 도시된 접합 툴의 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 접합 툴(300)은 중심부에서 돌출하고 상기 접합체(C)와 접촉하는 돌출부(350)를 구비한다. 예를 들면, 상기 도 3에 도시된 접합 툴(300)의 상기 제2 면(302)과 인접한 하단부를 부분적으로 제거하여 일정한 돌출높이(h)를 갖고 중심부에 위치하는 돌출부(350)와 상기 돌출부(350)를 둘러싸는 개방공간(S)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 단열부재(420)는 상기 돌출부(350)의 내부까지 연장하게 된다.
이에 따라, 상기 제1 면(301)으로부터 전달되는 용융열은 개방공간(S)을 차지하는 공기층에 의한 단열효과에 의해 상기 돌출부(350)로 집중하게 된다. 돌출부(350)가 없는 경우, 상기 용융열은 평균적으로 제1 열류(HF1)를 따라 하방으로 전달되지만, 상기 돌출부(350)와 개방공간(S)을 구비하는 경우 개방 공간(S)을 매립하는 공기층과의 열전도도 차이에 의해 제2 열류(HF2)로 변화된다.
따라서, 제1 열류(HF1)에 의해 접합 툴(300)의 하단부에서 손실되는 열량을 돌출부(350)가 배치된 중앙부로 유도함으로써 상기 용융열을 접합체(C)로 집중시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 용융열의 열효율을 높이고 접합체(C)의 주변부로 용융열을 유도하여 접합체의 주변부와 중심부의 온도 균일도를 높일 수 있다.
도 4에서는, 도 3에 도시된 단열부재(420)를 열량 조절기(400)로 구비하는 접합 툴(300)을 개시하고 있지만, 도 2에 도시된 에어 갭(410)을 열량 조절기로 구비하는 접합 툴(300)에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 돌출부의 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 돌출부(350)는 상기 제2 면(302)을 향하여 단계적으로 돌출높이(h)가 감소하는 적어도 하나의 계단(352)을 갖는다.
예를 들면, 상기 도 3에 도시된 접합 툴(300)의 상기 제2 면(302)과 인접한 하단부를 서로 다른 돌출높이를 갖도록 부분적으로 제거하여 제1 및 제2 돌출높이(h1,h2)와 계단(352)을 구비하고 중심부에 위치하는 돌출부(350)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 돌출부(350)를 둘러싸는 개방공간(S)도 상기 계단(352)에 의해 단차진 공간으로 형성된다.
이에 따라, 접합체(C)와 인접한 개방공간(S)에서의 열손실을 최소화함으로써 상기 접합체(C)로의 열전달 효율을 높일 수 있다.
도 4에서와 같이 상기 개방공간(S)에 계단이 없는 경우, 접합체(C)를 향하여 돌출부(350)를 유동하는 용융열은 돌출높이(h)만큼 개방공간(S)과 접촉하게 된다. 이에 따라, 상기 용융열의 열손실 면적은 돌출높이(h)에 결정된다.
이와 달리, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 개방공간(S)에 계단이 있는 경우, 상기 개방공간(S)은 제1 돌출높이(h1)를 갖고 상대적으로 접합 툴(300)의 주변부에 위치하는 제1 공간(S1)과 제2 돌출높이(h2)를 구비하여 제1 공간(S1)보다 작은 사이즈를 갖고 상대적으로 접합 툴(300)의 중심부에 위치하는 제2 공간(S2)으로 구분된다. 따라서, 접합체(C)를 향하여 상기 돌출부(350)를 유동하는 용융열은 접합체(C)와 인접한 영역에서 상대적으로 접합 툴(300)의 내측에 위치하고 작은 사이즈를 갖는 제2 공간(S2)과 제2 돌출높이(h2)만큼 접촉하게 된다. 상기 접합 툴(300)의 주변부와 제2 공간(S2) 사이에 제1 공간(S1)이 위치하므로 제2 공간(S2)의 공기온도는 제1 공간(S1)의 공기온도보다 상대적으로 더 높고 제2 돌출높이(h2)도 상기 돌출높이(h)보다 작으므로 접합체(C) 부근에서 용융열의 열손실을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 접속체(C)로의 열전달 효율을 높일 수 있다.
도 5에서는, 도 3에 도시된 단열부재(420)를 열량 조절기(400)로 구비하는 접합 툴(300)을 개시하고 있지만, 도 2에 도시된 에어 갭(410)을 열량 조절기로 구비하는 접합 툴(300)에 대해서도 동일하게 적용할 수 있음은 자명하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드를 나타내는 단면도이다. 도 6에서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드(501)는 접합 툴(300)의 측면을 가열하는 보조 가열기를 더 구비하는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 열압착 접합헤드와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 도 6에서 도 3과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드(501)는 상기 접합 툴(300)의 측면(303)을 둘러싸도록 배치되어 상기 접합 툴(300)의 측면(303)을 통하여 상기 접합 구조물(B)을 추가적으로 용융하는 보조 용융열을 제공하는 보조 가열기(250)를 더 포함한다.
상기 가열기(200)로부터 공급되는 용융열은 접합 툴(300)의 상면(301)으로부터 하면(302)으로 전달되므로 용융열이 접합체(C)까지 이동하는 동안 접합 툴(300)의 측면을 통하여 주위로 손실될 수 있다. 접합 툴(300) 측부에서의 열손실에 의해 접합 툴(300)의 중앙부와 주변부의 온도 불균일성은 현저하게 증가하게 된다.
이에 따라, 상기 보조 가열기(250)는 접합 툴(300)의 측면(303)을 둘러싸도록 배치되어 보조 가열기(250)로부터 발생한 추가적인 보조열(subsidiary heat)을 측면(303)을 통하여 접합 툴(300)로 제공한다.
이때, 상기 보조열량은 접합 툴(300)의 중앙부와의 온도 균일성을 보상할 수 있을 정도로 공급된다. 접합 툴(300)의 중앙부를 따라 전달되는 열류량과 주변부를 따라 전달되는 열류량의 차이를 검출하고 상기 열류량 차이를 보정할 수 있는 보조열을 상기 측면(303)을 통하여 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 접합 툴(300)의 온도 균일성을 더욱 높일 수 있다.
예를 들면, 상기 보조 가열기(250)는 상기 접합 툴(300)의 측면(303)을 부분적으로 또는 전부 둘러싸는 전열체로 구성할 수 있다. 이에 따라, 외부전원에 의해 발생하는 주울열을 상기 보조열로 이용할 수 있다.
특히, 상기 접합 툴(300)의 온도 균일성을 위해 필요한 보조열량과 상기 측면(303)의 열전달 효율을 고려하여 상기 측면(303)의 전부 또는 일부를 덮도록 보조 가열기(250)을 배치할 수 있다.
선택적으로, 상기 보조 가열기(250)는 상기 가열기(200)와 접촉하지 않는 접합 툴(300)의 상면(301)의 일부를 덮을 수도 있다. 이에 따라, 상기 접합 툴(300)의 상면(301) 전면을 통하여 용융열과 보조열이 공급될 수 있다.
이에 따라, 접합 툴(300)의 상면 전면과 측면의 적어도 일부를 통하여 용융열과 보조열을 공급함으로써 접합 툴(300)의 온도 균일성을 높이고 접합체(C)의 접합 구조물(B)에 대한 용융시간을 단축할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드를 나타내는 단면도이다. 도 7에서, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드(502)는 도 4에 도시한 바와 같은 돌출부(350)를 갖는 접합 툴(300)을 포함하는 것을 제외화고는 도 6에 도시된 열압축 접합헤드(301)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 도 7에서 도 4 및 도 6과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열압착 접합헤드(502)는 상기 접합 툴(300)과 돌출부(350)의 측면(303)을 둘러싸는 보조 가열기(250)를 더 포함한다.
상기 돌출부(350)에 의해 제1 면(301)으로부터 전달되는 용융열은 개방 공간(S)을 매립하는 공기층과의 열전도도 차이에 의해 제2 열류(HF2)로 변화되어 접합체(C)로 공급된다.
이때, 상기 제2 열류(HF2)는 개방공간(S) 상부의 접합 툴(300) 측면인 상부 측면(303a)뿐만 아니라 돌출높이(h)를 갖고 개방공간(S)을 한정하는 돌출부(350)의 측면인 하부측면(303b)에서도 열손실을 수반하게 된다.
특히, 상기 하부측면(303b)은 접합체(C)와 인접하여 배치하므로, 하부측면(303b)에서의 열손실은 상부측면(303a)과 비교하여 접합체(C)에 대한 온도 불균일성에 더 큰 영향을 미치므로 접합 불량을 야기할 가능성이 높다.
이에 따라, 상기 보조 가열기(250)를 하부측면(303b)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있도록 배치하여 하부측면(303b)에서의 열손실을 최소화 할 수 있다.
이때, 상기 보조 가열기(250)는 하부측면(303b)을 부분적으로 또는 전부 둘러싸는 전열체로 구성하여 주울열을 손실된 열량만큼 공급할 수 있다. 특히, 상기 접합 툴(300)의 온도 균일성을 위해 필요한 보조열량과 상기 하부측면(303b)의 열전달 효율을 고려하여 상기 하부측면(303b)의 전부 또는 일부를 덮도록 보조 가열기(250)을 배치할 수 있다.
상기 보조 가열기(250)는 상부측면(303a)도 부분적으로 또는 전부 둘러싸도록 배치할 수 있다. 상기 상부측면(303a)으로 공급되는 보조열량만큼 상기 하부전극(303b)으로 공급하는 보조열량을 줄일 수 있음은 자명하다.
또한, 상기 보조 가열기(250)는 상기 가열기(200)와 접촉하지 않는 접합 툴(300)의 상면(301)의 일부를 덮을 수도 있다. 이에 따라, 상기 접합 툴(300)의 상면(301) 전면을 통하여 용융열과 보조열이 공급될 수 있다.
이에 따라, 접합 툴(300)의 상면 전면과 측면의 적어도 일부를 통하여 용융열과 보조열을 공급함으로써 접합 툴(300)의 온도 균일성을 높이고 접합체(C)의 접합 구조물(B)에 대한 용융시간을 단축할 수 있다.
본 실시예에서는 상부측면(303a) 및 상면(301)의 일부를 덮는 보조 가열기(250)를 개시하고 있지만, 상기 상부측면(303a) 및 상면(301)에 대한 보조 가열기(250)의 배치는 접합 툴(300)에 대한 온도 균일성을 위해 요구되는 보조열량과 상기 하부측면(303b)으로 공급되는 보조열량에 따라 선택적으로 결정할 수 있다.
따라서, 상기 접합 툴(300)에 돌출부(350)를 구비하는 경우, 돌출부(350)의 측면인 하부측면(303b)을 덮는 보조 가열기(250)를 배치하여 접합체(C)와 인접한 영역에서 접합 툴(300)의 온도 균일성을 높일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(350)가 적어도 하나의 계단(352)을 구비하는 경우 접속체(C)와 가장 인접한 계단의 측면에 상기 보조 가열기(250)를 배치하여 접합체(C)와 인접한 영역에서 온도 균일성을 높일 수 있다.
본 실시예에서는 열량 제어기(400)로서 단열부재(420)룰 구비하는 접합 툴(300)의 측면에 보조 가열기(250)를 배치하는 것을 개시하고 있지만, 열량 제어기(400)로서 에어 갭(410)을 구비하는 접합 툴(300)의 측면에 대해서도 동일하게 보조 가열기(250)를 배치할 수 있음은 자명하다.
상술한 바와 같은 열압착 접합헤드(500)에 의하면, 접합 툴(300)의 내부에 접합 툴(300) 보다 작은 열전도도를 갖는 열량 조절기를 배치하고 접합 툴(300)의 측면에 접합 툴(300)로부터 손실되는 열량을 보충할 수 있는 보조 가열기(250)를 배치한다.
상기 열량 조절기(400)는 접합 툴(300)의 중앙부에 배치되어 접합체(C)의 접합 구조물(B)을 용융하기 위한 용융열의 전달 기준점인 접합 툴(300)의 중앙부보다 주변부로 더 많은 열량이 공급되도록 용융열의 열전달 경로를 조절한다. 이에 따라, 상기 접합 툴(300)의 내부에서 상기 중앙부를 기준으로 방사상으로 형성되는 열량 분포를 균일하게 개선할 수 있다. 상기 보조 가열기(250)는 접합 툴(300)의 측면을 통하여 손실되는 열량을 보충함으로써 접합 툴(300)의 온도 균일성을 보충적으로 개선할 수 있다.
상기 접합 툴(300) 내부의 열량분포 및 온도분포를 균일하게 형성함으로써 접합체(C)의 주변부와 중앙부에서 균일하게 접합공정이 진행되어 접합 불량을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 접합 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 접합 장치(1000)는 상면에 다수의 접속패드(CP)가 구비된 제1 칩(C1)이 고정된 척 구조물(600), 하부에 배치된 다수의 접속 구조물(B)이 상기 접속패드(CP)와 일대일로 대응하도록 상기 제1 칩(C1) 상에 정렬된 제2 칩(C2) 및 상기 접속 구조물(B)이 용융되어 상기 접속패드(CP)와 접속하도록 상기 제2 칩(C2)을 열압착하는 열압착 접합헤드를 포함한다.
예를 들면, 상기 제1 칩(C1)은 웨이퍼와 같은 반도체 기판에 일련의 반도체 제조공정을 수행하여 형성된 반도체 소자를 포함한다. 특히, 본 실시예의 경우, 상기 제1 칩(C1)은 웨이퍼 레벨 패키지 공정이나 칩 스택 패키지 공정을 수행하기 위해 웨이퍼(W) 상태로 제공된다. 이때, 상기 제1 칩(C1)은 다이싱 공정에 의해 웨이퍼와 칩이 분리되어 있을 수도 있고 다이싱 공정이 수행되기 전에 웨이퍼(W)와 일체로 구비되고 스크라이버 레인(SL)에 의해 구분되는 언다이싱 칩일 수도 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 칩(C1)은 웨이퍼(W)와 일체로 제공되는 언다이싱 칩으로 제공되며 웨이퍼(W)의 최상부를 덮는 페시베이션막(P)을 통하여 노출된 다수의 접속패드(CP)들이 상방을 향하여 노출된다.
상기 척 구조물(600)은 상기 웨이퍼(W)를 예열하기 위한 가열 플레이트(610) 및 상기 웨이퍼를 지지하기 위한 척 플레이트(650)를 구비한다.
예를 들면, 상기 가열 플레이트(610)는 대략 원판 형태를 가지며, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하는 내부 발열체(inner heater, 611)를 구비한다. 상기 내부 발열체(611)는 가열 플레이트(610)의 내측면에 일정한 패턴을 이루도록 배치될 수 있다. 상기 내부 발열체(611)는 전원에 의해 주울열을 발생하는 전극층이나 발열 코일을 포함할 수 있다.
상기 내부 발열체(611)는 상기 제1 및 제2 칩(C1,C2)을 접합하는 열압착 접합공정이 수행되기 전에 상기 웨이퍼(W)를 접합온도보다 낮은 온도로 설정하여 상기 접합헤드(500)로부터 웨이퍼(W)를 향하여 열전달을 형성한다. 예를 들면, 상기 내부 발열체(611)는 상기 웨이퍼(W)를 약 100℃ 내지 약 150℃로 예열한다.
상기 가열 플레이트(610)는 상기 웨이퍼(W)를 흡착하기 위한 다수의 진공라인(미도시)을 구비할 수 있으며 상부면 가장자리를 따라 상기 척 플레이트(650)를 정렬하기 위한 정렬 핀(미도시)과 상기 웨이퍼(W)를 척 플레이트(650)에 고정하기 위한 가이드 링을 수용하는 다수의 홈이 구비될 수 있다.
상기 척 플레이트(650)는 대략 원판 형태를 가지며 상기 가열 플레이트(610) 상에 위치한다. 상기 척 플레이트(650)의 상면에 상기 웨이퍼(W)가 고정된다. 상기 웨이퍼(W)를 흡착하기 위한 다수의 진공라인(미도시)이 척 플레이트(650)에 배치되며 진공압에 의해 상기 가열 플레이트(610) 상에 평탄하게 고정된다.이에 따라, 척 플레이트(650)의 뒤틀림이나 굽힘을 최소화하여 척 플레이트(650) 상의 웨이퍼(W)를 평탄하게 지지할 수 있다.
상기 척 플레이트(650)는 가열 플레이트(610)에서 발생한 열을 웨이퍼(W)로 전달한다. 이에 따라, 상기 제1 칩(C1)은 내부 발열체(611)에 의해 가열되어 약 100℃ 내지 150℃의 온도로 유지된다.
상기 웨이퍼(W)는 가이드 링(미도시)과 클램프(미도시)에 의해 척 플레이트(650)에 안정적으로 고정된다.
상기 제1 칩(C1) 상에 다수의 접속 구조물(B)이 구비된 제2 칩(C2)이 상기 접속패드(CP)와 상기 접속 구조물(B)이 정렬하도록 개별적으로 배치된다.
예를 들면, 웨이퍼와 같은 반도체 기판(미도시)에 일련의 반도체 소자 제조공정을 수행하여 다수의 칩을 형성하고 상기 칩의 배면에 마이크로 범프와 같은 접속 구조물(B)을 형성한다. 이어서, 칩 추출장치를 이용하여 상기 반도체 기판으로부터 칩을 개별적으로 추출하여 접속 구조물(B)을 구비하는 제2 칩(C2)을 형성한다. 상기 제2 칩(C2)은 추출장치의 이송에 의해 상기 척 구조물(600)에 고정된 웨이퍼(W)의 제1 칩(C1) 상에 실장된다.
이에 따라, 추출장치를 구비하는 칩 실장장치에 의해 제1 칩(C1) 상에 접속패드(CP)와 제2 칩(C2)의 접속 구조물(B)이 일대일로 대응하도록 제2 칩(C2)이 개별적으로 배치된다.
상기 웨이퍼(W)의 상부에 제2 칩(C2)를 제1 칩(C1)으로 열압착하여 접합하는 열압착 접합헤드(500)가 배치된다.
상기 열압착 접합헤드(500)는 도 1 내지 도 7을 참조로 설명한 열압착 접합헤드(500)와 실질적으로 동일한 구성을 가지므로 더 이상의 상세한설명은 생략한다. 또한, 도 1 내지 도 7에 도시된 열압착 접합헤드(500)의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.
상기 열압착 접합헤드(500)는 중앙 제어부(미도시)에 의해 접합공정의 단계에 따라 제어되는 구동부(800)에 연결되어 접합명령에 따라 제2 칩(C2)을 가압하게 된다.
이때, 상기 열압착 접합헤드(500)의 이송방향을 따라 제2 칩(C2)과 접합 툴(300 사이에는 접합공정이 완료된 후 제2 칩(C2)과 접합헤드(500)의 분리를 용이하게 하기 위한 헤드 분리장치(700)가 배치된다.
상기 헤드 분리장치(700)는 상기 열압착 접합헤드(500)의 이송방향(D)을 따라 연장하고 상기 제2 칩(C2)이 상기 제1 칩(C1)으로 가압될 때 상기 접합 툴(300)과 상기 제2 칩(C2) 사이에 개재되는 분리 스트랩(710) 및 상기 이송방향(D)의 양 단에 배치되어 상기 분리 스트랩(710)을 이동가능하게 고정하는 고정롤러(720)로 구성된다. 예를 들면, 상기 분리 스트랩(710)은 테프론 호일(Teflon foil)을 이용하여 구성할 수 있다.
상기 웨이퍼(W)의 제1 칩(C1) 별로 제 칩(C2)이 실장되고 각 칩에 대한 접합개시 신호가 인가되면, 상기 접합헤드(500)는 접합 발열체(200)로부터 접합 구조물(B)을 용융하기 위한 용융열이 생성된다. 예를 들면, 상기 용융열은 약 150℃ 내지 300℃의 범위를 갖도록 생성될 수 있다. 동시에 상기 접합 헤드(500)가 하강하면서 제2 칩(C2)의 배면과 접합 툴(300)의 제2 면(302)을 접촉시킨다.
이때, 상기 분리 스트랩(710)은 접합헤드(500)의 이송방향(D)을 따라 웨이퍼(W)의 일측에서 타측까지 연장된다. 상기 접합헤드(500)는 칩 단위로 접합공정을 수행하므로, 접합공정이 진행되는 제2 칩(C2)과 접합 툴(300) 사이에 위치하는 분리 스트랩(710)은 제2 칩(C2) 방향으로 늘어지고 접합 툴(300)과 제2 칩(C2)은 분리 스트랩(710)을 사이에 두고 서로 접촉하게 된다.
접합 발열체(200)로부터 생성된 용융열은 접합 툴(300)을 매개로 제2 칩(C2)으로 전달된다. 제2 칩(C2)으로 전달된 용융열은 접속 구조물(B)을 용융시키고 동시에 제2 칩(C2)에 접합력이 인가된다. 이에 따라, 상기 용융된 접합 구조물(B)과 접속패드(CP)는 접합력에 의해 접합된다. 접합이 완료되면, 냉각라인(미도시)을 통하여 용융된 접합 구조물(B)을 다시 냉각시킴으로써 접속 구조물(B)과 접속패드(CP)를 안정적으로 결합시킨다.
제1 칩(C1)과 제2 칩(C2)의 접합이 완료되면, 상기 접합헤드(500)는 다시 구동부(800)에 의해 상방으로 이격된다. 이때, 상기 분리 스트랩(710)을 매개로 제2 칩(C2)과 접촉되어 있으므로 접합헤드(500)의 이격에 의해 접합 툴(300)과 제2 칩(C2)은 용이하게 분리될 수 있다.
이어서, 접합헤드(500)는 이송방향(D)을 따라 이동하여 인접한 칩에 대한 접합공정을 동일한 과정에 의해 반복한다.
이때, 상기 용융열은 상기 열량 조절기(300)와 보조 가열기(250)에 의해 접합 툴(300)의 내부에서 균일하게 분포할 수 있다. 이에 따라, 제2 칩(C2)의 중앙부와 주변부에 분포하는 접합 구조물(B)이 균일하게 용융될 수 있다. 개별적인 칩 접합공정에서 용융열의 불균일로 인한 접합 구조물(B)과 접속패드(CP)의 접합 불량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서는 상기 접합헤드(500)는 실장장치에 의해 이미 실장이 완료된 제2 칩에 대하여 개별적으로 접합공정을 수행하는 것을 개시하고 있지만, 상기 접합헤드(500)를 칩 추출장치와 결합함으로써 칩 추출과 정렬 및 접합을 동시에 수행할 수도 있음은 자명하다.
이때, 상기 기저 몸체(100), 가열기(200) 및 상기 접합 툴(300)은 반도체 기판으로부터 제2 칩(C2)을 추출하고 흡착하기 위한 수단(예를 들면, 진공압 인가수단)과 추출된 제2 칩(C2)을 상기 제1 칩(C1) 상에 실장하기 위한 정렬장치가 구비될 수 있다.
따라서, 상기 접합장치는 웨이퍼(W) 상에 형성된 각각의 제1 칩(C1)별로 제2 칩(C2)을 접합 한 후 스크라이버 레인(SL)을 따라 각 칩을 절단함으로써 칩 스케일 패키지를 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 열압착 접합헤드(500)를 이용하여 칩과 칩을 접합하는 공정을 예시적으로 개시하고 있지만, 접합 포인트마다 개별적으로 접합공정을 수행한다면 다양한 공정에 적용될 수 있다. 예를 들면, 기판을 관통하는 관통전극의 접합부도 상기 접합장치에 의해 접합불량을 최소화하면서 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 열압착 접합헤드 및 이를 구비하는 접합장치에 의하면, 접합 포인트별로 개별적으로 칩을 접합하는 경우 접합체와 접촉하는 접합 툴의 온도분포를 균일하게 유지함으로써 접합불량을 현저하게 줄일 수 있다. 열압착 접합헤드는 내부에 열전도도가 상이한 물질로 구성된 열량 조절기를 구비하는 접합 툴과 접합 툴(300)의 측면에 접합 툴(300)로부터 손실되는 열량을 보충할 수 있는 보조 가열기를 구비한다.
상기 열량 조절기는 접합 툴의 중앙부에 배치되어 접합체의 접합 구조물을 용융하기 위한 용융열의 전달 기준점인 접합 툴의 중앙부보다 주변부로 더 많은 열량이 공급되도록 용융열의 열전달 경로를 조절한다. 이에 따라, 상기 접합 툴의 내부에서 상기 중앙부를 기준으로 방사상으로 형성되는 열량 분포를 균일하게 개선할 수 있다. 상기 보조 가열기는 접합 툴의 측면을 통하여 손실되는 열량을 보충함으로써 접합 툴의 온도 균일성을 보충적으로 개선할 수 있다.
상기 접합 툴내부의 열량분포 및 온도분포를 균일하게 형성함으로써 접합체의 주변부와 중앙부에서 균일하게 접합공정이 진행되어 접합 불량을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 기저 몸체;
    상기 기저 몸체에 배치되고 접합체의 접합 구조물을 용융하는 용융열을 생성하는 접합용 발열체(bonding heater)를 구비하는 가열기;
    상기 가열기에 배치되어 상기 용융열을 상기 접합체로 전달하고 외력에 의해 상기 접합체를 접합 대상체로 가압하는 접합 툴(bonding tool); 및
    상기 접합 툴에 배치되고 상기 접합 툴의 온도 균일성을 높이는 열량 조절기(heat controller)를 포함하는 열압착 접합헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접합 툴은 상기 가열기와 동일한 중심축을 갖도록 접촉하는 제1 면 및 상기 접합체를 가압하는 제2 면을 구비하는 장방형으로 제공되고, 상기 제1면으로부터 상기 제2 면을 향하여 함몰되고 상기 가열기보다 작은 사이즈를 갖는 리세스를 구비하여 상기 가열기는 상기 리세스의 둘레를 따라 상기 접합 툴과 접촉하는 열압착 접합헤드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열량 조절기는 상기 리세스에 충진된 공기를 포함하여 상기 가열기와 접촉하는 상기 접합 툴의 중심부에 상기 접합 툴보다 작은 열전도도(thermal conductivity)를 갖는 에어 갭이 배치되는 열압착 접합헤드.
  4. 제2항에 있어서, 상기 열량 조절기는 상기 리세스를 매립하고 상기 접합 툴보다 충분히 작은 열전도도를 갖는 단열부재를 포함하는 열압착 접합헤드.
  5. 제2항에 있어서, 상기 접합 툴은 중심부에서 돌출하고 상기 접합체와 접촉하는 돌출부를 구비하고 상기 열량 조절기는 상기 돌출부의 내부까지 연장하는 열압착 접합헤드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 제2 면을 향하여 단계적으로 돌출높이가 감소하여 적어도 하나의 계단을 갖는 열압착 접합헤드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접합 툴의 측면을 둘러싸도록 배치되어 상기 접합 툴의 측면으로 상기 접합 구조물을 가열하는 보조 용융열을 제공하는 보조 가열기를 더 포함하는 열압착 접합헤드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가열기는 열전도성이 높은 세라믹 몸체의 내부에 발열체가 분포하는 면상 발열체를 포함하고 상기 보조 가열기는 상기 접합 툴의 측면을 적어도 부분적으로 감싸는 전열체를 포함하는 열압착 접합헤드.
  9. 상면에 다수의 접속패드가 구비된 제1 칩이 고정된 척 구조물;
    하부에 배치된 다수의 접합 구조물이 상기 접속패드와 일대일로 대응하도록 상기 제1 칩 상에 정렬된 제2 칩; 및
    상기 접합 구조물이 용융되어 상기 접속패드와 접속하도록 상기 제2 칩을 열압착하는 열압착 접합헤드를 포함하고,
    상기 열압착 접합헤드는,
    기저 몸체;
    상기 기저 몸체에 배치되고 상기 접합 구조물을 가열하는 용융열을 생성하는 접합용 발열체를 구비하는 가열기;
    상기 가열기에 배치되어 상기 용융열을 상기 제2 칩으로 전달하고 외력에 의해 상기 제2 칩을 상기 제1 칩으로 가압하는 접합 툴; 및
    상기 접합 툴에 배치되고 상기 접합 툴의 온도 균일성을 높이는 열량 조절기(heat flow controller)를 구비하는 접합장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 접합 툴은 상기 가열기와 동일한 중심축을 갖도록 접촉하는 제1 면 및 상기 제2 칩을 가압하는 제2 면을 구비하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2 면을 향하여 함몰되고 상기 가열기보다 작은 사이즈를 갖는 리세스를 구비하여 상기 가열기는 상기 리세스의 둘레를 따라 상기 접합 툴과 접촉하는 접합장치.
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