用於再熔焊料沉積物的裝置製造方法

2023-05-02 09:23:51

用於再熔焊料沉積物的裝置製造方法
【專利摘要】一種用於再熔焊料沉積物的裝置，所述焊料沉積物配置於晶圓的端子面上，其特徵在於，所述裝置包括：晶圓匣盒，其具有上下疊置地配置的晶圓接收件，用於在水平定向上接收晶圓；爐，其具有用於接收晶圓的爐室；水平輸送裝置，其用於從所述晶圓匣盒移除晶圓，在水平輸送平面中朝向所述爐輸送所述晶圓，並且將所述晶圓配置在所述爐室中；以及豎直輸送裝置，其用於將所述晶圓接收件配置於所述水平輸送裝置的所述輸送平面中。所述裝置允許基於待處理的晶圓在晶圓匣盒中的配置的批量操作也可以用於配置在晶圓的端子面上的焊料沉積物的再熔。
【專利說明】用於再熔焊料沉積物的裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於再熔焊料沉積物的裝置，所述焊料沉積物配置在晶圓的端子面上，所述裝置包括:晶圓匣盒，其具有上下疊置配置的晶圓接收件，用於在水平定向上接收晶圓；爐，其具有用於接收晶圓的爐室；水平輸送裝置，其用於從晶圓匣盒移除晶圓，在水平輸送平面中朝向爐輸送晶圓並且將晶圓配置在爐室中；以及豎直輸送裝置，其用於將晶圓接收件配置在水平輸送裝置的輸送平面中。

【背景技術】
[0002]在專業術語中通常稱為晶片封裝的可接合晶片(bondable chip)的生產需要多個生產步驟，其中，晶片的製備大部分發生在晶圓層級，即晶片在從晶圓分離之前被配置在一片式結構中。
[0003]首先，在晶片的端子面上生產專業術語中也稱為凸點下金屬化層(under bumpmetallizat1ns,即UBM)的接觸金屬化層(contact metallizat1n),所述接觸金屬化層用作隨後塗敷的焊料沉積物所用的底漆，所述焊料沉積物慣常地形成為焊球並且被再熔成焊料凸點，一旦晶片從晶圓結構分離，就可以允許各個晶片與其他電子部件接觸。
[0004]焊料沉積物在回流處理中被再熔，在回流處理中，在端子面上設置有焊料沉積物的晶圓在爐室中經受充分高的溫度，所述溫度通常為大約300°C至350°C，使得通過焊料在端子面上形成半月形接觸高點，所述接觸高點在專業術語中也被稱為焊料凸點。
[0005]在用於生產前述的接觸金屬化層的晶圓的處理中，晶圓在所謂的批量操作中已經被處理過，在批量操作中，限定數量的晶圓被配置在晶圓匣盒中，各個晶圓被逐個地從所述匣盒移除，經歷不同的處理步驟，並且當處理完成時以具有完工的接觸金屬化層的狀態最後被再次配置在晶圓匣盒中。同樣地，在批量操作中發生在晶圓的端子面上形成為焊球的焊料沉積物的後續配置，所以也是在這裡，各個晶圓被逐個地從晶圓匣盒移除，設置有焊料沉積物然後被再次配置在晶圓匣盒中。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是允許基於待處理的晶圓在晶圓匣盒中的配置的批量操作也可以用於配置在晶圓的端子面上的焊料沉積物的再熔，即也可以用於焊料凸點的生產。
[0007]本實用新型的目的通過具有如下特徵的裝置實現。
[0008]本實用新型提供用於再熔焊料沉積物的裝置，所述焊料沉積物配置於晶圓的端子面上，所述裝置包括:晶圓匣盒，其具有上下疊置地配置的晶圓接收件，用於在水平定向上接收晶圓；爐，其具有用於接收晶圓的爐室；水平輸送裝置，其用於從所述晶圓匣盒移除晶圓，在水平輸送平面中朝向所述爐輸送所述晶圓，並且將所述晶圓配置在所述爐室中；以及豎直輸送裝置，其用於將所述晶圓接收件配置於所述水平輸送裝置的所述輸送平面中。
[0009]根據本實用新型的裝置允許藉助於水平輸送裝置從晶圓匣盒移除單個晶圓並且允許將晶圓配置在爐室中，使得晶圓隨後能夠在爐室中經受再熔焊料沉積物所需的熱能。於是，晶圓能夠由水平輸送裝置從爐室中移除並且能夠被再次配置在晶圓匣盒中，使得在後續的處理中，晶圓匣盒中接收的所有晶圓能夠在批量操作中被逐個處理。一旦所有的晶圓已經被處理，就能夠將晶圓匣盒從所述裝置移除並且由具有尚未被處理的晶圓的另一個晶圓匣盒來代替。
[0010]對於將晶圓接收件配置在水平輸送裝置的輸送平面中來說，特別有利地，所述豎直輸送裝置包括豎直輸送器，所述豎直輸送器具有用於配置所述晶圓匣盒的匣盒運載器，所述匣盒運載器能夠在上匣盒位置和下匣盒位置之間以如下方式豎直地往復移動:在所述上匣盒位置，所述匣盒的最上面的晶圓接收件被配置於所述水平輸送裝置的所述輸送平面，在所述下匣盒位置，所述晶圓匣盒的最下面的晶圓接收件被配置於所述水平輸送裝置的所述輸送平面。
[0011]這樣設計的豎直輸送裝置允許將批量操作中的處理所需的豎直輸送裝置與用於將各個晶圓從晶圓匣盒移除的水平輸送裝置分開，使得由於所述處理的特質而位於爐和晶圓匣盒之間的空間中的水平輸送裝置能夠形成得儘可能緊湊。以此方式，能夠以彼此之間短距離的方式配置爐和晶圓匣盒，使得能夠快速地行進過對應的短的輸送路徑。
[0012]如果所述水平輸送裝置包括具有輸送頭的平移輸送器，所述輸送頭能夠在鄰近所述晶圓匣盒的匣盒位置和鄰近所述爐的爐位置之間沿著平移軸線水平地往復移動，所述輸送頭設置有用於配置晶圓的運載臂，則特別簡單地將晶圓從晶圓匣盒的晶圓接收件移除，將晶圓應用在爐室中以及隨後將爐室中處理過的晶圓轉移到所述匣盒的晶圓接收件變得可能。一方面，由此獲得水平輸送裝置的特別簡單的結構，這允許對應的緊湊設計。另一方面，儘管爐室中或晶圓匣盒中的空間條件有限，運載臂允許晶圓被放置到爐室中以及被放置到晶圓匣盒的晶圓接收件中。具體地，爐室的較窄的開口間隙對於藉助於運載臂將晶圓配置在爐室中是足夠的，從而避免了爐的兩次加熱循環之間的不必要的熱能損失。
[0013]如果所述輸送頭具有連接到所述水平輸送器的基座和經由轉動驅動器連接到所述基座的旋轉構件，所述運載臂安裝到所述旋轉構件，則證明關於在爐和晶圓匣盒之間的水平輸送裝置的輸送路徑的最小化是特別有利的。所述裝置的該實施方式允許將輸送路徑配置成與連接爐的中心和所述匣盒的中心的連接軸線對應，其中，轉動驅動器允許運載臂根據需要定向為朝向所述匣盒或朝向所述爐。由此，下述過程是可能的:其中，運載臂在所述匣盒位置被定向為朝向所述匣盒以用於從晶圓匣盒的晶圓接收件移除晶圓，例如，接著，具有運載臂的輸送頭平移出所述匣盒，然後旋轉構件發生180°旋轉運動，輸送臂被定向為朝向爐，最後，輸送頭發生進入爐位置的平移運動使得晶圓能夠被配置在爐室中。
[0014]根據另一個有利的實施方式，所述爐包括下爐部和上爐部，所述下爐部具有用於配置晶圓的加熱板，所述上爐部形成為能夠豎直地移動的爐蓋。該實施方式允許所述裝置的爐的如下設計:其中，通過當爐蓋從下爐部提離時形成的開口間隙提供到爐室的通暢訪問(入口)。
[0015]此外，如果所述爐蓋包括用於將配置於所述爐室中的晶圓暴露到氮氣的供氣裝置，則在爐中執行的再熔處理能夠在屏蔽大氣的限定氣氛中發生。具體地，可以以如下方式獨立於所述處理地供給氮氣:例如，將氮氣供給調節到再熔處理的各個階段，即在預熱階段或主階段期間供給不同於在冷卻階段供給的量的氮氣，其中，已經證明特別是在冷卻階段期間提供增量氮氣以支持冷卻處理是有利的。
[0016]除了保護性氣體，特別是氮氣以外，還可以對爐室施加負壓，使得晶圓在爐室中的處理能夠發生在真空中。
[0017]如果所述爐、所述水平輸送裝置以及所述豎直輸送裝置被配置於共用的框架，則所述裝置的特別緊湊的、緊密結合的設計變得可能。
[0018]本實用新型的用於再熔焊料沉積物的裝置允許基於待處理的晶圓在晶圓匣盒中的配置的批量操作也可以用於配置在晶圓的端子面上的焊料沉積物的再熔。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]將通過附圖的幫助更加詳細地說明本實用新型的有利實施方式。
[0020]在附圖中:
[0021]圖1示出配置在裝置殼體中的再熔裝置的實施方式；
[0022]圖2以等軸圖示示出再熔裝置的實施例；
[0023]圖3以側視圖示出圖2中圖示的再熔裝置；
[0024]圖4以俯視圖示出圖2中圖示的再熔裝置；
[0025]圖5示出根據圖3中的橫斷線V-V貫穿再熔裝置的下爐部的截面圖。

【具體實施方式】
[0026]圖1示出被配置在殼體10和由殼體10包圍的框架12中的再熔裝置11。殼體10設置有多個門13，所述門13允許訪問再熔裝置11的不同區域或組成部分。具體地，配置在作業面14下方的門13允許訪問用於控制在再熔裝置11中運行的處理的計算機裝置13。
[0027]此外，設置有門23，允許再熔裝置11配備有晶圓匣盒15。
[0028]特別地從圖2得知，再熔裝置11包括爐16和水平輸送裝置17以及具有匣盒運載器19的豎直輸送裝置18，晶圓匣盒15以可更換的方式配置在匣盒運載器19上。豎直輸送裝置18設置有豎直輸送器20，豎直輸送器20具有驅動器21並且允許沿著引導裝置22豎直地上下輸送匣盒運載器19，從而能夠藉助於匣盒運載器19的適當的豎直定位將晶圓匣盒15配置於相對於框架12的作業面14的不同的相對位置，在這裡，引導裝置22豎直地配置。
[0029]在圖3圖示的位置，匣盒運載器19處於如下豎直位置:晶圓匣盒15的最下面的晶圓接收件24被配置於水平輸送裝置17的輸送平面55中，其中，如在配置於最下面的晶圓接收件24上方的其他晶圓接收件25至34中一樣，相應的晶圓40以水平定向被接收於最下面的晶圓接收件24。
[0030]在豎直輸送裝置18和爐16之間、配置在作業面14下方的是具有水平輸送器42的水平輸送裝置17，水平輸送器42能夠藉助於驅動器44沿著引導裝置43水平移動並且具有輸送頭46,輸送頭46在輸送間隙45(圖2)中穿過作業面14。
[0031]輸送頭46具有使輸送頭46的旋轉構件50繞旋轉軸線48旋轉的轉動驅動器47，所述旋轉構件50被連接到基座49從而能夠繞旋轉軸線48旋轉。
[0032]旋轉構件50包括運載臂51，運載臂51在本實施例中形成為盤狀並且包括縱向延伸的矩形運載面52 (特別地在圖4中可見)，矩形運載面52用作晶圓40用的支撐面。轉動驅動器47允許運載臂51旋轉180°，使得運載臂51能夠從圖3和圖4所示的旋轉位置旋轉到圖4中的點劃線所示的旋轉位置，其中，在圖3和圖4所示的旋轉位置，運載臂51處於爐位置I並且平行於水平輸送裝置17的平移軸線53地伸入爐16的開放的爐室54中，在圖4中的點劃線所示的旋轉位置，運載臂51處於匣盒位置II，在所述匣盒位置II，運載臂51伸入晶圓匣盒15中。將運載臂51從爐位置轉移到匣盒位置的旋轉運動優選地發生在圖4中的點劃線所示的運載頭46的中心位置III，在中心位置III，運載頭46位於沿著平移軸線53的平移運動的終點位置之間。
[0033]特別地如圖3所示，爐16具有配置於作業面14中的下爐部60，下爐部60包括配置於下爐部60中的加熱板61，爐16還具有爐蓋62，爐蓋62形成上爐部並且藉助於升降裝置63能夠豎直運動從而開關由下爐部60和爐蓋62限定的爐室64。圖3示出處於上升位置從而用於打開爐室64的爐蓋62，開口間隙65形成在配置於下爐部60中的加熱板61和爐蓋62之間，水平輸送裝置17的運載臂51在輸送頭46處於圖3圖示的爐位置I時伸入所述開口間隙65。
[0034]為了進一步說明再熔裝置11，下面將特別地參照圖3和圖4描述晶圓40的處理。圖4示出水平輸送裝置17的輸送頭46處於其鄰近晶圓匣盒15的匣盒位置II的點劃線圖示，其中，運載臂51以如下方式伸入晶圓匣盒15:該運載臂被配置在配置於最下方晶圓接收件24中的晶圓40的下方。從該位置開始，發生豎直輸送裝置18的匣盒運載器19的向下豎直運動，所述向下豎直運動小於晶圓接收件24和晶圓接收件25之間的距離，使得晶圓40現在被置於運載臂51上並且被從晶圓接收件24抬離。為了確保晶圓40在運載臂51上的相對位置，運載臂可以設置有在晶圓40和運載臂51的運載表面52之間產生附著力的負壓裝置(未示出)。
[0035]從匣盒位置II開始，輸送頭46現在在水平輸送裝置17的輸送平面55中移動到圖4中的點劃線示出的中心位置III，並且運載臂51在輸送平面55中轉動180°，使得運載臂51現在被定向成朝向爐16。從中心位置III開始，輸送頭46被驅動到打開的爐室64中，從而到達圖3中所示的爐位置I。
[0036]如根據圖5的圖示中特別示出的，為了轉移配置在運載臂51的運載表面52上的晶圓40，在使負壓裝置停止工作之後，藉助於埋沒在加熱板61中地配置的升降杆66通過升降杆的提升動作提升晶圓40，使得晶圓40不再置於運載臂51上，運載臂51可以在沒有晶圓40的情況下移出開口間隙65，輸送頭46可以移動到中心位置III。
[0037]至少一個升降杆66設置有孔(未示出)，溫度傳感器能夠通過該孔移動抵靠到放置於加熱板61上的晶圓的底側，以便能夠為了控制處理而測量晶圓的溫度，特別是在晶圓保持在加熱板61上的時候。
[0038]為了再熔配置在晶圓40的端子面上的焊料沉積物，通過降低爐蓋62關閉爐室64，並且根據期望的溫度曲線圖對加熱板提供能量。在施加溫度期間或甚至在通過降低爐蓋62關閉爐室64之前，可以藉助於供氣裝置(未示出)將氣體施加到爐室64，以取代存在於爐室64中的大氣並且在爐室64中形成腐蝕抑制氣氛(corros1n-1nhibiting atmosphere)。晶圓40的暴露優選地從爐蓋62的方向經由暴露到氮氣而發生，這還可以用在支撐冷卻處理用的加熱板61的冷卻階段。
[0039]在充分地冷卻晶圓之後，通過爐蓋62的提升運動再次打開爐室64，使得具有運載臂51的輸送頭46在已經藉助於升降杆提升了晶圓40之後可以收回。通過降低升降杆，晶圓40被放置在運載臂的運載表面52上，並且再次對晶圓40施加負壓以產生附著力。
[0040]隨後，輸送頭46從爐位置I移動到中心位置III並且運載臂51轉動180°，使得運載臂51再次被定向為朝向晶圓匣盒15並且能夠被驅動到晶圓匣盒15中以到達匣盒位置II。為了將晶圓40從運載臂51轉移到晶圓匣盒15，在使負壓裝置停止工作之後，藉助於豎直輸送裝置18略微地提升匣盒運載器19，使得晶圓40再次置於晶圓接收件24上。
[0041]為了處理晶圓匣盒15的晶圓接收件25中的配置在晶圓40上方的下一個晶圓40，水平輸送裝置17的輸送頭46移動到中心位置III並且藉助於豎直輸送裝置18使匣盒運載器19略微下降，使得水平輸送裝置17的運載臂51能夠以如下方式隨後被驅動到晶圓匣盒15中:運載臂51被配置在配置於晶圓接收件25中的晶圓40的正下方，能夠從晶圓接收件25移除下一個晶圓40並且隨後能夠根據上述說明相對應地處理該晶圓40。
【權利要求】
1.一種用於再熔焊料沉積物的裝置，所述焊料沉積物配置於晶圓(40)的端子面上，其特徵在於，所述裝置包括: -晶圓匣盒(15)，其具有上下疊置地配置的晶圓接收件(24-34)，用於在水平定向上接收晶圓(40)； -爐(16)，其具有用於接收晶圓(40)的爐室(64)； -水平輸送裝置(17)，其用於從所述晶圓匣盒(15)移除晶圓(40)，在水平輸送平面(55)中朝向所述爐(16)輸送所述晶圓(40)，並且將所述晶圓(40)配置在所述爐室(64)中；以及 -豎直輸送裝置(18)，其用於將所述晶圓接收件(24-34)配置於所述水平輸送裝置(17)的所述輸送平面(55)中。
2.根據權利要求1所述的用於再熔焊料沉積物的裝置，其特徵在於， 所述豎直輸送裝置(18)包括豎直輸送器(20)，所述豎直輸送器(20)具有用於配置所述晶圓匣盒(15)的匣盒運載器(19)，所述匣盒運載器(19)能夠在上匣盒位置和下匣盒位置之間以如下方式豎直地往復移動:在所述上匣盒位置，所述晶圓匣盒的最上面的晶圓接收件(34)被配置於所述水平輸送裝置(17)的所述輸送平面(55)，在所述下匣盒位置，所述晶圓匣盒(15)的最下面的晶圓接收件(24)被配置於所述水平輸送裝置(17)的所述輸送平面(55)。
3.根據權利要求1或2所述的用於再熔焊料沉積物的裝置，其特徵在於， 所述水平輸送裝置(17)包括具有輸送頭(46)的水平輸送器(42)，所述輸送頭(46)能夠在鄰近所述晶圓匣盒(15)的匣盒位置(II)和鄰近所述爐(16)的爐位置(I)之間沿著平移軸線(53)水平地往復移動，所述輸送頭(46)設置有用於配置晶圓(40)的運載臂(51)。
4.根據權利要求3所述的用於再熔焊料沉積物的裝置，其特徵在於， 所述輸送頭(46)具有連接到所述水平輸送器(42)的基座(49)和經由轉動驅動器(47)連接到所述基座(49)的旋轉構件(50)，所述運載臂(51)安裝到所述旋轉構件(50)。
5.根據權利要求1或2所述的用於再熔焊料沉積物的裝置，其特徵在於， 所述爐(16)包括下爐部(60)和上爐部，所述下爐部(60)具有用於配置晶圓(40)的加熱板(61)，所述上爐部形成為能夠豎直地移動的爐蓋(62)。
6.根據權利要求5所述的用於再熔焊料沉積物的裝置，其特徵在於， 所述爐蓋(62)包括用於將配置於所述爐室(64)中的晶圓(40)暴露到氮氣的供氣裝置。
7.根據權利要求1或2所述的用於再熔焊料沉積物的裝置，其特徵在於， 所述爐(16)、所述水平輸送裝置(17)以及所述豎直輸送裝置(18)被配置於共用的框架(12)。
【文檔編號】H01L21/67GK204088280SQ201420503101
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】加西姆·阿茲達什, S·塔布裡茲 申請人:派克泰克封裝技術有限公司