回流機臺腔體的清洗方法與流程
2023-06-15 04:53:31 1
本發明涉及半導體器件製造技術領域，尤其涉及一種回流機臺腔體的清洗方法。
背景技術：
為了進行晶片(chip)的封裝，晶圓(wafer)上必須具有凸塊(bump)形成晶圓凸塊(wafer bump)以便與封裝的基板連接。製作凸塊時，先在晶圓上形成一凸塊下金屬層(UBM)結構，接著在凸塊下金屬層上形成一錫料。錫料經過回流後固化形成凸塊。為了防止回流過程中的錫料的氧化或去除錫料表面的氧化錫，回流過程中需通入氮氣以及甲酸。然而，甲酸會與氧化錫反應生成甲酸錫，氣態甲酸錫遇冷即凝華為固態，殘留在回流機臺腔體的壁上。在後續的晶圓上形成凸塊的過程中，甲酸錫會脫落在晶圓表面，形成缺陷，影響晶圓的性能。
因此，必須對回流機臺腔體進行清洗，防止甲酸錫在晶圓表面形成缺陷。現有技術中對腔體的清洗需要對腔體進行降溫、開腔、清洗，再升溫等操作，並需要耗費較多的人力物力，影響晶圓凸塊的產能；並且，開腔時會在回流機臺腔體內引入外界顆粒，從而增加了後續產品的顆粒風險。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種回流機臺腔體的清洗方法，將甲酸錫的殘留物排除到腔體外，避免甲酸錫對晶圓表面產生的缺陷，提高晶圓凸塊的生產效率。
為解決上述技術問題，本發明提供一種回流機臺腔體的清洗方法，包括；
提供一回流機臺腔體，所述回流機臺腔體的壁上形成有甲酸錫結晶；
向所述回流機臺腔體中通入一清洗氣體，所述甲酸錫結晶與所述清洗氣體 接觸升華為氣態，並隨所述清洗氣體流至所述回流機臺腔體外，其中，所述清洗的溫度大於等於所述甲酸錫結晶的升華溫度。
可選的，所述清洗氣體為還原性氣體。
可選的，所述清洗氣體為甲酸氣體。
可選的，通入的所述清洗氣體的溫度為200℃-300℃。
可選的，通入的所述清洗氣體的時間大於等於30min。
可選的，通入的所述清洗氣體的濃度大於等於10000ppm
可選的，通入的所述清洗氣體的流量大於等於30000sccm。
可選的，所述回流機臺腔體外接一排氣管，甲酸錫氣體在所述排氣管中凝華形成甲酸錫結晶，通過甲酸錫結晶在所述排氣管的變化量判斷清洗過程是否完成。
可選的，所述回流機臺腔體外還設置有一加熱器，用於加熱所述清洗氣體。
可選的，所述回流機臺腔體包括預熱區、升溫區、保溫區和降溫區，通入所述清洗氣體之後，所述預熱區、所述升溫區、所述保溫區和所述降溫區的溫度均大於等於所述甲酸錫結晶的升華溫度。。
可選的，所述回流機臺腔體中形成甲酸錫結晶的具體步驟包括；
提供晶圓，所述晶圓中包括錫料，將所述晶圓放置在所述回流機臺腔體內；
向所述回流機臺腔體中通入甲酸，所述甲酸與所述錫料反應形成甲酸錫，甲酸錫凝華在所述回流機臺腔體的壁上，形成甲酸錫結晶。
本發明的回流機臺腔體的清洗方法，向回流機臺腔體內通入清洗氣體，所述清洗的溫度大於等於甲酸錫結晶的升華溫度。清洗氣體會流至回流機臺腔體的每個地方，甲酸錫結晶與清洗氣體接觸使得甲酸錫溫度升高而升華為氣態，氣態的甲酸錫便隨著清洗氣體的氣流一起排出腔體，在腔體外的排氣管中凝結成結晶。通過排氣管中結晶的生成過程可以判斷腔體內的甲酸錫殘留是否清洗乾淨。本發明可以將回流機臺腔體內的甲酸錫結晶清洗乾淨，並且不在腔體中引入其他雜質，從而避免在晶圓表面形成缺陷。
附圖說明
圖1為本發明回流機臺腔體的清洗方法的流程圖；
圖2為本發明回流機臺腔體的清洗方法一實施例中的結構圖。
具體實施方式
下面將結合示意圖對本發明的回流機臺腔體的清洗方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。
本發明的核心思想在於，錫料經過回流之後，回流機臺腔體的溫度較低的部分，甲酸錫會凝華結晶形成殘留，向回流機臺腔體內清洗氣體，清洗氣體的溫度大於等於甲酸錫結晶升華的溫度，清洗氣體會流至回流機臺腔體的每個地方，甲酸錫結晶與清洗氣體接觸使得甲酸錫溫度升高而升華為氣態，並隨著清洗氣體的氣流一起排出腔體，在腔體外的排氣管中凝華結晶。通過結晶的生成過程可以判斷腔體內的甲酸錫殘留是否清洗乾淨。甲酸錫結晶為白色晶體，當排氣管中的白色晶體不再增加時，可以認為回流機臺腔體內的甲酸錫已清洗乾淨。本發明可以不在腔體中引入其他雜質，將回流機臺腔體內的甲酸錫清洗乾淨，從而避免在晶圓表面形成缺陷。
本發明的回流機臺的結構示意圖參考圖1所示，並且下文結合圖2的回流機臺的清洗方法的流程圖對本發明的清洗方法進行具體說明。
執行步驟S1，提供回流機臺，回流機臺包括用於回流過程的回流機臺腔體20，回流機臺腔體20包括預熱區(此為本領域的技術人員可以理解的，圖中未示出)、升溫區(此為本領域的技術人員可以理解的，圖中未示出)、保溫區21、降溫區22，在回流機臺腔體20的壁上形成有甲酸錫結晶。
在本實施例中，回流機臺腔體20的壁上的甲酸錫結晶是晶圓在凸塊回流過程中殘留的，其具體過程如下：提供晶圓10，晶圓10表面包括接觸墊、錫料等結構(圖中未示出)，錫料為錫銀合金材料，用於在晶圓10的後段製程中形成凸塊結構。將晶圓10置於回流機臺腔體20中，將晶圓10置於回流機臺腔體20的保溫區21中，使得回流過程中，晶圓10的溫度更穩定。對回流機臺腔體20進行升溫，使得保溫區21的溫度維持為200℃-300℃，向腔體中通入氮氣作為保護氣防止錫料在回流過程中被氧化，對錫料進行回流，回流過程的時間為 15min-25min。回流過程中的溫度超過錫銀合金的熔點，使得錫料熔化為液態金屬，液態金屬在表面張力的作用下，會成為接近球狀的形狀。然而，由於錫料底部的形狀固定，從而使得錫料形成球冠形，使得錫料形成晶圓的凸塊。回流過程中，由於腔體中難以避免殘留的氧氣，從而在錫料表面會氧化形成一層氧化錫，因此，在通入氮氣的同時通入少量的甲酸氣體，通入的甲酸的濃度為500ppm-1000ppm。甲酸既具有弱酸性，同時又具有還原性。此時，甲酸可以與錫料表層的氧化錫反應，從而去除錫料表面的氧化層，使得形成的晶圓凸塊的性能更好。但是，甲酸與錫料的氧化錫在保溫區21中反應，生成的甲酸錫為氣態，氣態的甲酸錫流至腔體中的降溫區22等其他區域，當該區域的溫度較低(低於200℃)時。氣態的甲酸錫遇冷即凝華結晶成固態，因此，在腔體的降溫區22等其他溫度低的區域，甲酸錫形成結晶而殘留在腔體內。
本發明中，殘留甲酸錫結晶的回流機臺腔體20中進行後續的晶圓進行回流過程中，甲酸錫結晶會脫落而在晶圓表面形成殘留物，形成缺陷，影響晶圓的性能。此外，本實施例中，以晶圓的回流過程形成甲酸錫結晶為例進行說明，本領域技術人員可以理解的是，甲酸錫結晶還可以在別的工藝過程中形成，殘留在回流機臺腔體內，本發明對此不做限制。
執行步驟S2，將清洗氣體從與所述回流機臺腔體連接的一進氣管30的一端通入回流機臺腔體20，所述清洗氣體的溫度大於等於甲酸錫結晶升華的溫度，使得甲酸錫結晶與所述清洗氣體接觸而溫度升高，並升華為氣體。需要說明的是，所述清洗氣體還可以具有還原性，使得在通入清洗氣體的過程中，清洗氣體與甲酸錫結晶或腔體內的其他雜質還可以進行還原性的反應，使得腔體內清洗的更充分。在本實施例中，以通入甲酸氣體為例進行說明，採用甲酸氣體不易引入雜質，甲酸從進氣管30進入腔體內。在進氣管30中間設置一加熱器40，甲酸通過加熱器40，將甲酸的深度加熱至預定溫度為200℃-300℃的氣態甲酸，氣態甲酸通入腔體內。通入的甲酸的濃度大於等於10000ppm、通入的甲酸的流量大於等於30000sccm，使得通入所述清洗氣體之後，預熱區、升溫區、降溫區以及保溫區的溫度均高於甲酸錫結晶升華的溫度，並使得通入的甲酸的總量足以去除腔體內的所殘留的所有的甲酸錫。此外，在該濃度和流量的甲酸氣體下，可以更好的控制回流機臺腔體20內的壓力和壓強，使得清洗氣體與甲酸錫結晶 反應的更充分，並使得甲酸錫氣體能夠更快的流至回流機臺腔體20的外部。甲酸氣體進入回流機臺腔體20之後，甲酸錫結晶與溫度較高的甲酸接觸，甲酸錫遇熱升華為氣態，氣態的甲酸錫隨著甲酸的氣流一起流到腔體外。在本實施例中，通入的甲酸的時間大於等於30min，持續通入的高溫、高濃度的甲酸可以流經腔體中的每一個地方，從而使得腔體中每一個地方殘留的甲酸錫都能夠升華為氣態，並隨著甲酸氣流到排氣管50中。
需要說明的是，本發明的回流機臺腔體的清洗方法中，還包括一步驟S3，在步驟S3中，甲酸錫在與回流機臺腔體外連接的排氣管50中形成凝華形成結晶。可以理解的是，甲酸錫結晶為白色，因此，可以通過甲酸錫結晶的變化量判斷清洗過程是否完成。當甲酸錫在排氣管50中形成的結晶不再增加時，可以判斷此時腔體內的甲酸錫殘留已被清洗乾淨。判斷甲酸錫結晶的變化量可以採用直接觀察的方法。當然，本實施例中，也可以對排氣管30處的氣體的成分進行檢測，從而判斷甲酸錫是否清洗完全。
此外，本實施例中採用高溫度、高溫度、高流量的甲酸氣體作為去除甲酸錫結晶的載氣，當然，本發明中還可以採用其他的載氣去除甲酸錫結晶。例如，還原性氣體氫氣。但是，在回流過程中採用甲酸作為還原性氣體，因此，本發明採用的甲酸作為載氣，可以不在回流機臺腔體中引入其他雜質的情況下，將腔體內的甲酸錫結晶去除。
綜上所述，本發明的回流機臺腔體的清洗方法。向回流機臺腔體內清洗氣體，清洗氣體的溫度高於甲酸錫結晶的升華溫度。持續通入的清洗氣體會流至腔體的每個地方，甲酸錫與清洗氣體接觸使得甲酸錫溫度升高而升華，氣態的甲酸錫便隨著清洗氣體的氣流一起排出腔體，在腔體外的排氣管中凝結成結晶。通過結晶的生成過程可以判斷腔體內的甲酸錫殘留是否清洗乾淨。本發明可以將回流機臺腔體內的甲酸錫清洗乾淨，並且不在腔體中引入其他雜質，從而避免在晶圓表面形成缺陷。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。