知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ ボストン プロセス テクノロジーズ，インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024150475
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】複数のモジュールチップ製造構成
(51)【国際特許分類】
B23K 3/06 20060101AFI20241016BHJP
B23K 1/008 20060101ALI20241016BHJP
【ＦＩ】
B23K3/06 H
B23K1/008 A
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024105081
(22)【出願日】2024-06-28
(62)【分割の表示】P 2021515489の分割
【原出願日】2019-09-27
(31)【優先権主張番号】62/766,076
(32)【優先日】2018-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】520032262
【氏名又は名称】ボストン プロセス テクノロジーズ，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】チャン，ジエン
(57)【要約】 （修正有）
【課題】はんだボール又はめっきのはんだボール付きのウェハチップ又は基板を製造するためのアセンブリ及びサブアセンブリモジュールに関する。
【解決手段】ウェハツールアセンブリ（１０）は、多くのモジュール（１２～２０）を含み、多くのモジュール（１２～２０）は、あるモジュールから別のモジュールに処理済みのウェハ（Ｗ）を転送するために、互いに接続されて、すべてがロボットアーム（２２）によって操作される。ツールアセンブリは、搬入ポート（１２）、プリアライナモジュール（１４）、バインダモジュール（１６）、はんだボールマウントモジュール（１８）及びリフローモジュール（２０）を含む。ウェハ検査（２４）及び修復モジュール構成もまた、ツールアセンブリの一部である。
【選択図】図２
【解決手段】ウェハツールアセンブリ（１０）は、多くのモジュール（１２～２０）を含み、多くのモジュール（１２～２０）は、あるモジュールから別のモジュールに処理済みのウェハ（Ｗ）を転送するために、互いに接続されて、すべてがロボットアーム（２２）によって操作される。ツールアセンブリは、搬入ポート（１２）、プリアライナモジュール（１４）、バインダモジュール（１６）、はんだボールマウントモジュール（１８）及びリフローモジュール（２０）を含む。ウェハ検査（２４）及び修復モジュール構成もまた、ツールアセンブリの一部である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エレクトロニクス産業における後続の使用のために、はんだボールをウェハ基板上に付着させるための統一ウェハセンブリ構成であって、ウェハ処置モジュールの構成を含むウェハセンブリ構成であり、前記ウェハ処置モジュールの構成が、統一システムを提供するために、中央のウェハハンドリングロボットに相互接続され、そのロボットによって操作されるものであり、前記ウェハ処置モジュールが、処置予定のウェハを受け取るためのプリアライナモジュールと、前記ウェハの上面にフラックスレス流体バインダを塗布するためのバインダモジュールであって、前記フラックスレス流体バインダが、高温で前記ウェハの前記上面から完全に蒸発するように構成される、バインダモジュールであり、前記ウェハの前記上面にわたって前記フラックスレス流体バインダを噴霧して均等に分配するように構成された１つ又は複数のノズルをさらに含む、バインダモジュールであり、前記ウェハの前記上面にわたって前記フラックスレス流体バインダが噴霧されて均等に分配された後に、前記ウェハの前記上面にわたって圧縮空気の幕を送るように構成されたエアナイフをさらに含む、バインダモジュールであり、前記ウェハの前記上面にわたって塗布された前記フラックスレスバインダを拡散させるための前記エアナイフからの前記圧縮空気の幕が、前記ウェハの前記上面にわたってフラックスレス流体バインダの均一薄膜を残す、バインダモジュールと、多数のはんだボールを前記ウェハ上に付着させるためのはんだボールマウントモジュールと、前記ウェハ上に堆積させたはんだボールのうち間違って付着されたものに対する再検討分析並びに挿入及び摘出構成を含む検査モジュールと、前記ウェハ上のパッドの構成上に前記はんだボールを加熱して固着させるためのリフローモジュールと、を含む、ウェハセンブリ構成。
【請求項2】
前記流体バインダが、室温又は高温で前記ウェハに塗布され、前記１つ又は複数のノズルが、その下で支持されるウェハの真上に移動可能に配置されたガントリに支持されたノズル構成を含み、過度のバインダが、収集され、さらなるウェハに対して利用される、請求項１に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項3】
多数のはんだボールが、前記ウェハの上方に移動可能に配置された小孔のあるはんだボールアラインメントプレートの垂直アレイを通じて前記はんだボールがフィルタリングされた後に、前記ウェハ上の離隔パターンのはんだボール係合場所上にアレイとして配置される、請求項２に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項4】
エアナイフが、無関係のいかなるはんだボールも前記ウェハの前記表面から押しのけられるように、前記ウェハの前記上面の前記はんだボールのアレイに対して横方向に駆動される、請求項３に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項5】
無関係のいかなるはんだボールも、収集のため及びさらなるウェハに対する後続の再利用のために、一方向チャネルに移される、請求項４に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項6】
エレクトロニクス産業における後続の使用のために、多数のはんだボールをウェハ上に付着させるためのウェハセンブリ構成において前記多数のはんだボールを使用するためのプロセスであって、前記ウェハセンブリ構成上の受け取りユニット内に事前に搭載されたはんだボールのカートリッジを配置することと、前記ウェハセンブリ構成の分配トラックに限られた数のはんだボールを放出することと、ファネルを通じて分配カップに前記はんだボールを落とすことと、前記分配カップから主要分配プレートに前記はんだボールを分配することと、前記主要分配プレートを通じて多数の補助分配プレートに前記はんだボールを通過させることと、前記補助分配プレートからステンシルに前記はんだボールを落とすことであって、ウェハが、前記ステンシルのすぐ真下に配置される、落とすことと、前記ステンシルのはんだボール受け取り孔のアレイに前記はんだボールを押し入れることと、はんだボール搭載ウェハの位置を下げてロボットアームピックアップ上に載せることと、前記ロボットアームピックアップ上の前記はんだボール搭載ウェハを検査モジュールに転送することとを含む、プロセス。
【請求項7】
前記はんだボールが前記ステンシルのはんだボール受け取り孔のアレイを埋めることができるように、前記はんだボールが、スイーパ構成によって、前記ステンシルにわたって押し広げられる、請求項６に記載のウェハセンブリ構成において多数のはんだボールを使用するためのプロセス。
【請求項8】
前記はんだボールを押しのける前記スイーパ構成が、エアブラシである、請求項７に記載のウェハセンブリ構成において多数のはんだボールを使用するためのプロセス。
【請求項9】
前記はんだボールを押しのける前記スイーパ構成が、ワイヤブラシである、請求項７に記載のウェハセンブリ構成において多数のはんだボールを使用するためのプロセス。
【請求項10】
前記主要及び補助分配プレートが、前記はんだボールが通過している間は振動している、請求項６に記載のウェハセンブリ構成において多数のはんだボールを使用するためのプロセス。
【請求項11】
エレクトロニクス産業における後続の使用のために、はんだボールをウェハ基板上に付着させるためのウェハセンブリ構成であって、個々のウェハ処置モジュールの構成を含むウェハセンブリ構成であり、前記個々のウェハ処置モジュールの構成が、モジュールからモジュールにウェハを移動するために、中央のウェハハンドリングロボットに相互接続され、そのロボットによって操作されるものであり、前記モジュールが、処置予定のウェハを受け取るためのプリアライナモジュールと、前記ウェハの上面に流体バインダを塗布するためのバインダモジュールと、多数のはんだボールを前記ウェハ上に付着させるためのはんだボールマウントモジュールと、前記ウェハ上のパッドの構成上に前記はんだボールを加熱して固着させるためのリフローモジュールと、前記ウェハ上に堆積させた前記はんだボールを再検討及び分析するための検査モジュールとを含み、処理が、処置予定の前記ウェハを受け取るための搬入ポートモジュールと、バインダ噴霧堆積及びバインダクリーンアップ動作の間、支持ピン真空手段によって各ウェハを保持するための前記バインダモジュールと、搬入ポートにおける前記ウェハのプリアライメント及び多数のカメラによる光学式アラインメント再検討のための前記はんだボールマウントモジュールの真空カップピン支持構成への転送であって、はんだボール分配ステンシル、前記ステンシルの下方に存在する前記ウェハ上へのはんだボールの放出を制御するための前記ステンシルの真上のはんだボール分配貯蔵部、並びに、不適切なはんだボール及び過度のバインダ回収手段を含む、プリアライメント及び転送と、搭載ウェハの熱処理のための３ステーションリフローモジュールと、完成ウェハ収集のための前記搬入ポートに最終的に転送することと、を含む、ウェハセンブリ構成。
【請求項12】
前記流体バインダが、その下で支持されるウェハの真上に移動可能に配置された主要なコンピュータ制御ガントリに支持されたノズル構成によって前記ウェハに塗布される、請求項１１に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項13】
多数のはんだボールが、前記ウェハの上方に振動可能に配置された小孔のあるはんだボールアラインメントプレートの垂直アレイを通じて前記はんだボールが落ちた後に、前記ウェハ上の離隔パターンのはんだボール係合場所上にアレイとして配置される、請求項１２に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項14】
前記主要なガントリに支持されたエアナイフが、無関係のいかなるはんだボールも前記ウェハの前記表面から押しのけられるように、前記ウェハの前記上面の前記はんだボールのアレイに対して横方向に駆動される、請求項１３に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項15】
無関係のいかなるはんだボールも、収集のため及びさらなるウェハに対する後続の再利用のために、一方向バルブを通り過ぎて一方向チャネルに移される、請求項１４に記載のウェハセンブリ構成。
【請求項16】
エレクトロニクス産業において使用するために、統一ウェハセンブリシステムにおいてチップアセンブリを製造するためのプロセスであって、
ロボットによって前面開口式一体型ポッドからウェハを取り出すステップであって、前記ウェハが、センタリングのためにプリアライナに搬送される、ステップと、
前記ロボットによって前記ウェハをバインダステーションに転送するステップであって、バインダ流体が、前記ウェハに塗布される、ステップと、
前記ロボットによって前記ウェハをはんだボールマウントステーションの第１ウェハ操作位置開口部のチャック上に運ぶステップと、
ステンシル孔パターンを用いる後続の前記ウェハの配向のために、カメラ構成によって前記ウェハを位置合わせするステップと、
前記ウェハをステンシルが存在する第２ウェハ操作位置開口部に転送するステップと、
ステンシルのすぐ近くまで、はんだボールの直径未満の距離まで前記ウェハを持ち上げるために、ウェハ支持チャックを上方向に動かすステップと、
前記ウェハ上の基準マークを識別するために、可動ガントリの一部としてのオーバーヘッドはんだボールヘッド上のカメラ検証構成によって、前記ステンシルを通じて前記ウェハを見ることによってウェハラインメントを検証するステップと、
ウェハラインメントが検証された時点で、はんだボールヘッドを前記ウェハの真上の適切な位置へと動かすステップと、
前記はんだボールヘッド上のはんだボール貯蔵部からファネルを通じて分配カップに、次いで、分配プレートに、はんだボールを分配し、多数の有孔プレートを通り抜けて落ちるようにするステップと、
はんだボールを有孔ステンシル上に落とすステップと、
前記はんだボールヘッドを前記ステンシルの近くに持ってくるステップと、
前記ステンシルの真上にブラシを置くように前記はんだボールヘッドを起動するステップと、
はんだボールを前記ウェハの孔に押し込むために、前記ウェハに接触することなく、前記ウェハにわたって前後に前記ブラシを動かすステップと、
後続の再利用のために、搭載されないはんだボールを真空対応収集チャンバ内に回収するために、前記ガントリ上のエアナイフによって前記ステンシルにわたって圧縮乾燥空気を吹きかけるステップと、
ロボットによるピックアップのために、前記はんだボールマウントステーションにおいて前記チャック及び前記ウェハの位置を下げるステップと、
はんだボール積載ウェハをはんだボール検査及び／又は修復ステーションに搬送するステップと、
ロボットによって前記はんだボール積載ウェハをリフローモジュールの搬入ロックステーション／第１ステーションのチャックに搬送し、前記第１ステーションから酸素をパージするステップと、
真空によって前記ウェハを前記チャック上に保持し、予熱のために前記チャックを回転して第２ステーションの方に前進させるステップと、
溶融前の最高リフロー温度に達するように、エレベータ上の前記チャックを通じて前記ウェハの位置を前記第２ステーションのチャンバの最上部のリングまで上げるステップと、
前記ウェハが制御されたリフロー温度に達することができるように、前記ウェハを戻して前記チャック上に載せるために、前記エレベータによって前記チャックを通じて前記ウェハの位置を下げるステップであって、前記ウェハが、次いで、前記リフローモジュールの第３ステーションの方に回転される、ステップと、
真空プレートによって前記チャックから前記ウェハを切り離すステップであって、前記ウェハが、前記プレートの下方且つ前記ウェハの上方の窒素によって冷却され、前記チャックを通じて吸入される真空が、前記ウェハをその上に水平平坦に保持する、ステップと、
完成ウェハを搬出するために、前記チャックを回転して前記第１ステーションの方に戻すステップと、を含むプロセス。
ロボットによって前面開口式一体型ポッドからウェハを取り出すステップであって、前記ウェハが、センタリングのためにプリアライナに搬送される、ステップと、
前記ロボットによって前記ウェハをバインダステーションに転送するステップであって、バインダ流体が、前記ウェハに塗布される、ステップと、
前記ロボットによって前記ウェハをはんだボールマウントステーションの第１ウェハ操作位置開口部のチャック上に運ぶステップと、
ステンシル孔パターンを用いる後続の前記ウェハの配向のために、カメラ構成によって前記ウェハを位置合わせするステップと、
前記ウェハをステンシルが存在する第２ウェハ操作位置開口部に転送するステップと、
ステンシルのすぐ近くまで、はんだボールの直径未満の距離まで前記ウェハを持ち上げるために、ウェハ支持チャックを上方向に動かすステップと、
前記ウェハ上の基準マークを識別するために、可動ガントリの一部としてのオーバーヘッドはんだボールヘッド上のカメラ検証構成によって、前記ステンシルを通じて前記ウェハを見ることによってウェハラインメントを検証するステップと、
ウェハラインメントが検証された時点で、はんだボールヘッドを前記ウェハの真上の適切な位置へと動かすステップと、
前記はんだボールヘッド上のはんだボール貯蔵部からファネルを通じて分配カップに、次いで、分配プレートに、はんだボールを分配し、多数の有孔プレートを通り抜けて落ちるようにするステップと、
はんだボールを有孔ステンシル上に落とすステップと、
前記はんだボールヘッドを前記ステンシルの近くに持ってくるステップと、
前記ステンシルの真上にブラシを置くように前記はんだボールヘッドを起動するステップと、
はんだボールを前記ウェハの孔に押し込むために、前記ウェハに接触することなく、前記ウェハにわたって前後に前記ブラシを動かすステップと、
後続の再利用のために、搭載されないはんだボールを真空対応収集チャンバ内に回収するために、前記ガントリ上のエアナイフによって前記ステンシルにわたって圧縮乾燥空気を吹きかけるステップと、
ロボットによるピックアップのために、前記はんだボールマウントステーションにおいて前記チャック及び前記ウェハの位置を下げるステップと、
はんだボール積載ウェハをはんだボール検査及び／又は修復ステーションに搬送するステップと、
ロボットによって前記はんだボール積載ウェハをリフローモジュールの搬入ロックステーション／第１ステーションのチャックに搬送し、前記第１ステーションから酸素をパージするステップと、
真空によって前記ウェハを前記チャック上に保持し、予熱のために前記チャックを回転して第２ステーションの方に前進させるステップと、
溶融前の最高リフロー温度に達するように、エレベータ上の前記チャックを通じて前記ウェハの位置を前記第２ステーションのチャンバの最上部のリングまで上げるステップと、
前記ウェハが制御されたリフロー温度に達することができるように、前記ウェハを戻して前記チャック上に載せるために、前記エレベータによって前記チャックを通じて前記ウェハの位置を下げるステップであって、前記ウェハが、次いで、前記リフローモジュールの第３ステーションの方に回転される、ステップと、
真空プレートによって前記チャックから前記ウェハを切り離すステップであって、前記ウェハが、前記プレートの下方且つ前記ウェハの上方の窒素によって冷却され、前記チャックを通じて吸入される真空が、前記ウェハをその上に水平平坦に保持する、ステップと、
完成ウェハを搬出するために、前記チャックを回転して前記第１ステーションの方に戻すステップと、を含むプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本発明は、はんだボール又はめっきのはんだボール（ウェハチップ又は基板に取り付けられたバンプとも呼ばれる）付きのウェハチップ又は基板を製造するためのアセンブリ及びサブアセンブリモジュールに関し、より具体的には、そのようなウェハチップ製造の条件を変更するように相互連結して適応させることができる処置モジュールの接続可能な構成においてフラックスレス又はフラックスフリーバインダでウェハを処理するためのデバイスに関する。本明細書での論考に対し、混乱を避けるため、めっきのはんだボール、はんだボール、バンプ及び同様のものはすべて「はんだボール」と指定する。
【発明の概要】
【0002】
[0002] 本発明は、はんだボールがその上に配置されたウェハチップを製造するためのシステムを含む、共に取り入れられる個々のモジュールの構成に関する。システム内のモジュールは、各々が、完成に必要なチップアセンブリのそのコンポーネントの効率的な製造を促進するように設計される。
【0003】
[0003] マーケティングを目的として、アセンブリは、本明細書では、「Symphony」チップアセンブリ構成又はツールという商標名で呼ぶことができる。
【0004】
[0004] Symphonyチップアセンブリツールは、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）、バインダ塗布モジュール、はんだボールマウントモジュール（ＳＢＭ）、検査及び修復モジュール並びにリフローモジュールを含む。フロントエンドモジュールには、それぞれのモジュール間でウェハを移動させるためのロボットアームや、ウェハ配置過程に対するプリアライナが配置される。Symphonyツールアセンブリのさらなる実施形態は、複数のリフローモジュールのサイドバイサイド構成を含む。また、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）は、リフロープロセスのスループットを増加するためにそれらの操作を並列に行えるように、複数のリフローモジュールに隣接して配置することができる。さらに、Symphonyアセンブリのさらなる実施形態は、ボールマウントステップのスループットを増加するように構成された二重のはんだボールマウントモジュール構成を含む。そのようなさらなる二重のはんだボールマウント構成は、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）、隣接して並列処理を行うための２つのはんだボールマウント（ＳＢＭ）モジュール、バインダ塗布モジュール及び検査モジュールを含む。さらに、Symphonyツールアセンブリのさらなる実施形態は、単一のリフローモジュール構成を含み、単一のリフローモジュール構成には、その単一のリフローモジュールへの操作を行うそのフロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）が付随する。
【0005】
[0005] 従って、本発明は、エレクトロニクス産業における後続の使用のために、はんだボールをウェハ基板上に付着させるための統一ウェハ又はチップアセンブリ構成又はツールを含み、ウェハセンブリ構成は、個々のウェハ処置モジュールの構成を含み、個々のウェハ処置モジュールの構成は、中央のウェハハンドリングロボットに相互接続され、そのロボットによって操作されるものであり、モジュールは、処置予定のウェハを受け取るためのプリアライナモジュールと、ウェハの上面に流体バインダを塗布するためのバインダモジュールと、多数のはんだボールをウェハ上に付着させるためのはんだボールマウントモジュールと、ウェハ上のパッドの構成上にはんだボールを加熱して固着させるためのリフローモジュールと、ウェハ上に堆積させたはんだボールに対する再検討及び分析並びに必要な場合は修復構成を有する検査モジュールとを含む。流体バインダは、その下で支持されるウェハの真上に移動可能に配置されたガントリに支持されたノズル構成によってウェハに塗布される。多数のはんだボールは、ウェハの上方に移動可能に配置された小孔のあるはんだボールアラインメントプレートの垂直アレイを通じてはんだボールがフィルタリングされた後に、ウェハ上の離隔パターンのはんだボール係合場所上にアレイとして配置される。エアナイフは、無関係のいかなるはんだボールもウェハの表面から押しのけられるように、ウェハの表面のはんだボールのアレイに対して横方向に駆動される。無関係のはんだボールは、収集のため及びさらなるウェハに対する後続の再利用のために、一方向チャネルに移される。
【0006】
[0006] また、本発明は、エレクトロニクス産業において使用するために、統一ウェハセンブリシステムにおいてチップアセンブリを製造するためのプロセスも含み、プロセスは、ロボットによって前面開口部からウェハを取り出すステップであって、ウェハが、センタリングのためにプリアライナに搬送される、ステップと、ロボットによってウェハをバインダステーションに転送するステップであって、バインダ流体が、ウェハに塗布される、ステップと、ロボットによってウェハをはんだボールマウントステーションの第１ウェハ操作位置開口部のチャック上に運ぶステップと、ステンシル孔パターンを用いる後続のウェハの配向のために、カメラ構成によってウェハを位置合わせするステップと、ウェハをステンシルが存在する第２ウェハ操作位置開口部に転送するステップと、ステンシルのすぐ近くまで、すなわち、はんだボールの直径未満の距離までウェハを持ち上げるために、ウェハ支持チャックを上方向に動かすステップと、ウェハ上の基準マークを識別するために、可動ガントリの一部としてのオーバーヘッドはんだボールヘッド上のカメラ検証構成によって、ステンシルを通じてウェハを見ることによってウェハラインメントを検証するステップと、ウェハラインメントが検証された時点で、はんだボールヘッドをウェハの真上の適切な位置へと動かすステップと、はんだボールヘッド上のはんだボール貯蔵部からファネルを通じて分配カップに、次いで、分配プレートに、はんだボールを分配し、多数の有孔プレートを通り抜けて落ちるようにするステップと、はんだボールを有孔ステンシル上に落とすステップと、はんだボールヘッドをステンシルの近くに持ってくるステップと、ブラシをステンシルの真上に置くようにはんだボールヘッドを起動するステップと、はんだボールをウェハの残りの孔に押し込むために、ウェハに接触することなく、ウェハにわたって前後にブラシを動かすステップと、後続の再利用のために、搭載されないはんだボールを真空対応収集チャンバ内に回収するために、ガントリ上のエアナイフによってステンシルにわたって圧縮乾燥空気を吹きかけるステップと、ロボットによるピックアップのために、はんだボールマウントモジュールにおいてチャック及びウェハの位置を下げるステップと、はんだボール積載ウェハをはんだボール検査及び／又は修復ステーションに搬送するステップと、ロボットによってはんだボール積載ウェハをリフローモジュールの搬入ロックステーション／第１チャンバのチャックに搬送し、第１ステーションから酸素をパージするステップと、真空によってウェハをチャック上に保持し、予熱のためにチャックを回転して第２ステーションの方に前進させるステップと、溶融前の最高リフロー温度に達するように、エレベータ上のチャックを通じてウェハの位置を第２ステーションのチャンバの最上部のリングまで上げるステップと、ウェハが制御されたリフロー温度に達することができるように、チャック上に載っているもののウェハに戻すために、エレベータによってチャックを通じてウェハの位置を下げるステップであって、ウェハが、次いで、リフローモジュールの第３ステーションの方に回転される、ステップと、真空プレートによってチャックからウェハを切り離すステップであって、ウェハが、プレートの下方且つウェハの上方の窒素によって冷却され、チャックを通じて吸入される真空が、ウェハをその上に水平平坦に保持する、ステップと、完成ウェハを搬出するために、チャックを回転して第１ステーションの方に戻すステップとを含む。
【0007】
[0001] 本発明の目的及び利点は、以下の図面と併せて閲覧すると、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】[0002]エレクトロニクス産業で適切なチップを生産するために、本発明の装置が処理するステップを列挙したものである。
【図2】[0003]アセンブリツール構成の概略平面図であり、アセンブリツールアセンブリ内においてステーションからステーションへとウェハを転送するためのロボットアーム構成も示す。
【図3】[0004]構築中のウェハにバインダ流体を塗布するためのバインダモジュールの斜視図である。
【図5】[0006]その上のウェハをバインダ塗布エンクロージャ内まで持ち上げるためのウェハ支持プレート又はチャックの部分斜視図である。
【図6】[0007]はんだボールマウントモジュールにウェハを供給するためのロボットアームを示すはんだボールマウントモジュール及びその関連光学検査構成の斜視図である。
【図7A】[0009]主要分配プレート及びその下のいくつかの補助分配プレート上へのはんだボールの最終的な又は分配を示すブラシヘッドの側面立面図であり、スイーパ構成は、ブラシヘッドの底部に取り付けられ、その真下に示されるステンシルは、チャックに支持されるウェハの上方に離隔設置される。
【図8】[0010]ボールブラシ構成の下側の斜視図である。
【図9A】[0011]本アセンブリの検査モジュールの斜視図であり、それにより、リフロー前にすべてのはんだボールがウェハ上に正しく位置決めされていることを確認するためにウェハの検査が行われ、検査モジュールの上部に位置するラインスキャンカメラは、コンピュータ分析のためにウェハ全体の画像を捕捉するために、支持チャック上のウェハを下向きに観察する。
【図9B】[0011]本アセンブリの検査モジュールの側面立面図であり、それにより、リフロー前にすべてのはんだボールがウェハ上に正しく位置決めされていることを確認するためにウェハの検査が行われ、検査モジュールの上部に位置するラインスキャンカメラは、コンピュータ分析のためにウェハ全体の画像を捕捉するために、支持チャック上のウェハを下向きに観察する。
【図9C】[0011]本アセンブリの検査モジュールの側面立面図であり、それにより、リフロー前にすべてのはんだボールがウェハ上に正しく位置決めされていることを確認するためにウェハの検査が行われ、検査モジュールの上部に位置するラインスキャンカメラは、コンピュータ分析のためにウェハ全体の画像を捕捉するために、支持チャック上のウェハを下向きに観察する。
【図9D】[0012]検査モジュールを補完する修復ステーションの斜視分解図である。
【図10】[0013]開いた状態のリフローモジュールの斜視図であり、搬入ロックステーション、リフローステーション及び反り管理ステーションの３つのステーションを有するチャンバを含み、ウェハは、回転キャリアディスクによって、チャンバ内においてステーションからステーションへと移動する。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[0014] 本開示は、その一般態様において、エレクトロニクス産業において使用するためのウェハを処置するための装置及びその装置のプロセスを含み、同装置及びプロセスは、次の通りである。処置予定のウェハが、ロボットアームによって未加工のウェハスタックから取り出される。ウェハが、プリアライメントステーションに搬送され、キャリア上でセンタリングされる。ウェハが、隣接するバインダモジュールのステーションに運ばれる。バインダ流体が、ウェハに塗布される。次いで、ウェハが、ロボットアームによって取り出され、はんだボールマウントステーションモジュールに送られる。ステンシル孔パターンに合わせてウェハをラインに沿って配向するために、ウェハが、第１支持開口部においてカメラによって位置合わせされる。ウェハが、ステンシルが存在する第２支持開口部はんだボールマウントモジュールに運ばれる。ステンシルの真下のすぐ近くの位置にウェハを支持するために、チャックが、上方向に動かされる（ウェハとステンシルとの間の距離は、はんだボールの直径未満である）。はんだボールが、はんだボールマウントモジュールの貯蔵部からカップ及び有孔プレート分配構成に落とされ、はんだボールが、有孔プレート構成を通り抜けて、位置合わせ用のステンシルの孔内を抜けて、その真下のウェハ上に落ち、ボール搭載ウェハにブラシがかけられ、圧縮乾燥空気で処置され、それにより、はんだボールの配置及びウェハからの過度のはんだボールの除去が達成され、はんだボール搭載ウェハの最終的な熱処理及び冷却のために、ウェハがリフローステーションに移送される。そのような装置及びプロセス処置は、図１により具体的に記述される。
【0010】
[0015] ここで、特に、図２の図面を詳細に参照すると、統一チップアセンブリツール１０の構成の概略表現が示されている。チップアセンブリツール１０は、搬入ポート１２、プリアライナモジュール１４、バインダモジュール１６、はんだボールマウントモジュール１８及びリフローモジュール２０を含み、その各々は、中央のロボットアーム構成２２によって搬入及び搬出を順次行うことによって操作が行われる。バインダモジュールは、図３では斜視図で、図４では側面立面図で示されている。図２には、検査モジュール２４も示されており、検査モジュールは、検査に加えて、不適切に搬入されたウェハの配置又は修復を含み得、図９Ｄにおいてより具体的に開示する。
【0011】
[0016] 図２に示されるようなチップアセンブリツール１０の動作は、搬入ポートで始まり、搬入ポートでは、ウェハ「Ｗ」が、前面開口式一体型ポッド（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod）から取り入れられ、バインダモジュール１６に転送される。ロボットアーム２２のエフェクタは、図４に表されるように、ウェハ「Ｗ」を支持ピン３０上に置く。これらの支持ピン３０は、それらの先端に真空カップを有し、真空カップは、図５に表されるように、ロボットアーム２２によってウェハ「Ｗ」が真空支持プレート３２上に置かれた後にそのウェハ「Ｗ」を保持するためのものである。次いで、図４及び図５に示されるように、バインダ塗布エンクロージャ３６内までウェハ「Ｗ」を持ち上げるために、空気圧アクチュエータ３４による駆動によってプレート３２の位置が上げられる。支持ピン３０は、支持プレート３２の表面直下に埋設されており、プレート３２の位置が上がると共に上昇する。支持プレート３２が上昇するにつれて、支持プレート３２はウェハ「Ｗ」と係合し、支持プレート３２を通じて吸入される真空によって、ウェハ「Ｗ」を支持プレート３２に密着保持させる。支持プレート３２は、独立して制御される３つの真空ゾーンを有し、その各々は、一連の真空チャネル４０で構成及び定義され、図５において最も分かり易く示されている。ウェハＷを保持する以外にも、マルチゾーン設計により、プレート３２は、撓んだウェハを水平平坦に保持することができる。支持プレートがストロークの最上部に到達すると、支持プレートは、図５に示されるような締め付けリング４２と係合し、リング４２は、ハードストップとして機能する。締め付けリング４２の内縁は、ウェハＷの外縁を押圧し、液密封止が形成される。図４に示されるような１つ又は複数のノズル４４によって、図４に表されるように液体バインダ「Ｂ」が分配され、ノズル４４は、１回又は複数回にわたってウェハ「Ｗ」を走査する。ノズル４４は、走査方向にほぼ垂直にファンパターンで流体バインダ「Ｂ」を噴霧することによって、流体バインダ「Ｂ」を均等に分配する。ノズル４４は、図４に示されるように、ガントリ４６に支えられ、ガントリの運動は、図６に示されるように、コンピュータ制御リニアアクチュエータによってベルト駆動部４８で駆動される。バインダＢを堆積させた後、エアナイフ５０は、図４に示されるように、ウェハを走査し、圧縮乾燥空気の幕をその上に噴射する。圧縮乾燥空気の力は拡散し、それにより、堆積させたバインダが薄く伸び、均一薄膜がウェハ上に残る。エアナイフ５０は、ノズル４４と同じガントリフレーム４６上にマウントされ、２つのシステムの走査運動は機械的に結合されているが、互いに独立して制御され、同時に動作することも、異なる時間に動作することもできる。また、エアナイフ５０は、過度のバインダ「Ｂ」をウェハから押し流す。過度のバインダは、図４に示されるように、リング４２の上部のチャネル５２を通じて締め付けリング４２を横切り、収集容器５４へと降りていく。バインダは、収集器に接続されたドレインポートに向かう一方の側に流れ出て、過度のバインダは、やがて来る再利用のために保管される。バインダを塗布した後、真空支持チャック５６は降下し、クラック及び支持ピンの真空が解除され、ロボット２２は、バインダモジュール１６からウェハ「Ｗ」を取り出す。バインダ分配ノズルの高さ、間隔及び角度は、手動で調整することができる。バインダの分配パターンを最適化するために、異なる長さや間隔を使用することができる。また、エアナイフ５０の高さや角度も、手動で調整することができる。分配されるバインダのボリュームは、分配時間、貯蔵部タンク圧力及びノズル自体の手動ノブによって制御される。エアナイフ５０を通じる圧縮乾燥空気の流量は、図２に表されるような質量流量コントローラ及び設備パネル６０のオリフィスの組合せによって制御される。エアナイフ５０をウェハ「Ｗ」の表面の近くに持ってくることにより、空気幕の力が集中し、一般的に、より薄いバインダ膜が生じる。また、エアナイフ５０は、はんだボールの欠如又はミスアラインメントが見られるウェハを洗浄するためにも使用され、そのようなウェハには、図９Ｄに示されるような修復ステーション１９８における修復が必要とされる。エアナイフ５０は、ウェハ「Ｗ」から過度のバインダのすべてのはんだボールＳＢを吹き飛ばす。バインダエンクロージャ３６は、空気伝達で残ったいかなるバインダ材料も逃げないように及びツールアセンブリの部品を汚染するように排気が行われる。
【0012】
[0017] チップアセンブリツール１０の動作は、図２及び図６に表されるロボットアーム２２によるはんだボール積載ウェハ「Ｗ」の取り出しへと続き、はんだボール積載ウェハ「Ｗ」は、搬入ポート１２のプリアライナにおいて大まかに位置合わせされる。はんだボール積載ウェハ「Ｗ」は、次いで、図９、図１０及び図１１に表されるように、ウェハＷ上のはんだボールの光学式アラインメントのために、はんだボールマウントモジュール１８に転送される。ウェハ真空支持チャックは、ロボットアーム２２からウェハを受け入れる搬入位置から始まる。ウェハプレートは、真空カップ付きの支持ピンと、支持プレートの表面の独立して制御されるいくつかの真空チャネル又はゾーンのセットとを有する。ウェハ「Ｗ」は、最初に、支持ピン上に搬入され、真空カップで固着される。ピンは、真空支持チャックに凹設される。これにより、ウェハの位置がチャック表面まで下がり、ウェハは、真空ゾーンによって保持される。図６に表されるように、ステージは、リニアアクチュエータによって押付け精密ボールねじでＸ、Ｙ、Ｚ方向に作動される。また、高精度ターンテーブルは、ベータステージにおいてウェハ「Ｗ」を回転させる。すべてのウェハ支持運動は、適切な回路を通じてコンピュータ制御される。次いで、ウェハステージは、図６に示されるような上部の取付プレート６６のアラインメントウィンドウカットアウト部７０へとウェハを移動する。図６及び７に示される２つの下向き観察カメラ６０、６２は、各カメラがウェハ上の既定の異なる場所を観察するように、ウェハ「Ｗ」の上方に配備される。各カメラ６０、６２は、独立して動作するリニア駆動部６４に、取付プレート６６に対して横方向の向きにマウントされる。両方のアクチュエータは、図６及び７に示されるガントリフレーム７４に次々とマウントされ、ガントリ７４は、１つ又は２つの精密ボールねじアクチュエータを使用して、取付プレートの縦軸に沿って作動させることができる。各カメラ６０、６２は、ウェハ「Ｗ」のほんの一部の画像を撮り、適切なコンピュータ（図示せず）は、この情報を使用して、Ｘ、Ｙ、シータ構成におけるウェハの正確な場所を決定する。ステージは、図６に示されるような取付プレートの第２ステンシルウィンドウ７８を通じてウェハの上下及び水平移動を行う。ステージのＺ方向運動は、ウェハ「Ｗ」の上面がちょうどステンシル８０の下面に触れるか又はステンシル８０の下面のわずかに下方に合わせるように、ウェハ「Ｗ」の位置を上げる。コンピュータ制御システムは、ステンシル８０の正確な配向を既に知っており、そのウェハの配向の知識と組み合わせて、Ｚ方向において分離される前に高い正確度でステンシル８０と位置合わせされるようにウェハを位置決めすることができる。図７に示される検証カメラ８２は、ステンシル８０に対するウェハ「Ｗ」の最終的な配置を確認するように構成される。図７に表される空気圧アクチュエータ８６を使用することにより、検証カメラ８２は下方に動き、ステンシル８０及びウェハ「Ｗ」に焦点を合わせる。検証カメラ８２は上方に動き、ボールマウントヘッド９０の後続の動作を明確に把握する。
【0013】
[0018] チップアセンブリツールの動作は続き、はんだボールマウントヘッドは、ステンシル８０の真上の位置へと動き、分配位置まで下がり、ステンシル８０とほんのわずかだけ接触する。図８に示される回転遊動部材８８は、貯蔵部１０２を傾け、既定のボリュームのはんだボールＳＢを主要分配プレート上に放出する。次いで、はんだボールＳＢは、補助分配プレートのいくつかのレベルの孔を通り抜けて下方に移動してさらに拡散し、その後、最終的には、ステンシル８０の表面にわたって分散される。図８に表されるブラシヘッド９６は、空気圧アクチュエータ９８によって駆動される。ブラシヘッド９６は、一連のスイープ部材１００（ワイヤ、その下側に沿って穿孔された加圧有孔管又は同様のものなど）を含み、図８に示されるスイープ部材１００は、ブラシヘッド９６の裏面に達し、下向きに突出し、わずかに接触している。スイープ部材１００がワイヤである場合は、それらのワイヤは、わずかに張力がかかった状態に置かれ、その結果、示される各ワイヤの部分は、ステンシル８０の表面に平行な直線で描かれる。各スイープ部材ワイヤ１００の直線部分は、処理されているウェハ「Ｗ」の直径より大きな距離に及ぶ。ワイヤ１００をステンシル表面と平行に維持することにより、ワイヤ１００とステンシル８０との間の均一間隔を保証することができる。ステンシルのワイヤ間の間隙は、存在する場合は、はんだボールＳＢがその下を自由に通れないようにワイヤの各対の間にはんだボールＳＢを保持するように制御することができる。ブラシヘッド９６の位置が下がった時点で、図８に示されるコンピュータ制御電磁振動機１０２は、小さな振動運動で、ステンシル８０の平面に平行に且つワイヤ又は管１００の軸に垂直にブラシヘッド９６を駆動する。小さな振幅の振動運動は、ステンシル８０を傷付けることなく、ワイヤ又は加圧空気管１００間で小さな距離にわたってはんだボールＳＢを移動するように設計される。振動の間、ステンシル８０のいかなるポイントも振動ワイヤ又は加圧管１００によってスイープされることを保証するため、ブラシヘッド９６は、限られた総体的運動で、ステンシル８０に平行に且つワイヤ又は管１００に垂直に、前後への平行移動も行う。また、スイープ部材ワイヤ又は加圧管１００の平行移動は、拡散動作の全時間にわたってステンシル８０の孔が塞がれないことも保証し、それにより、それらの詰まった孔をはんだボールが埋めないようにすることができる。はんだボールＳＢを拡散させた後、ステンシル８０の孔は、各々が、はんだボールＳＢを１つずつ含むべきであり、それにより、ウェハとステンシルとを互いに切り離した時点で、はんだボールＳＢがそのように１つずつウェハ上のパッド上に残る。ステンシル８０上には、孔を埋めなかった余分なはんだボールＳＢが存在し得、これらの余分な又は過度のはんだボールは、ウェハの位置を下げる前に除去する必要がある。ブラシヘッド９６は、邪魔にならないように上下に動き、図４に示されるエアナイフ５０は、ステンシル８０をスイープし、余分なはんだボールＳＢをすべてステンシル８０の後方に押し払う。エアナイフ５０からの空気の流れは、孔内にとどまらなかったすべてのはんだボールを押し払うほど十分に強力であるが、堆積させたはんだボールを払い落とすほど強力ではない。エアナイフ５０は、ボールをフラップの下に押し込み、フラップは、はんだボールがステンシル８０に押し戻されないようにするための一方向ゲートとして機能する。はんだボールは、ステンシル８０の後縁に収集され、オーバーヘッド真空ダクトによって吸い上げられる。そこから、はんだボールは、収集容器に運搬され、すべてのはんだボールは、気流から分離され、後の再利用のために保管される。
【0014】
[0019] 図７Ａには、ブラシヘッド２１及びはんだボールマウントモジュール１８の概略表現が表されており、有孔主要分配プレート２５にはんだボールＳＢを落とすファネル２３が示され、有孔主要分配プレート２５を通じて、はんだボールは、補助分配プレート２７、２９に落ちる。補助分配プレート２７、２９の真下には、有孔ステンシル３１が示されている。ステンシル３１は、支持チャック３３上に配置されたウェハ「Ｗ」の上方に示されており、ウェハＷ上には、パッド３５が配置されている。スイーパ構成３７は、共有ブラシ２１に取り付けられる形で概略的に表されている。
【0015】
[0020] 異なるプロセスは、異なるサイズ及び組成のはんだボールを使用することができ、従って、二次汚染を避けることが非常に重要である。各タイプのはんだボールは、専用の貯蔵部、ブラシ及び収集容器を有する。これらのコンポーネントは、異なるはんだボールで使用するためのコンポーネントを混合できないように、機械的に及び／又は電子的に適合させることができる。
【0016】
[0021] 最初に図２に示される検査モジュール２４は、リフロー前にすべてのはんだボールが適切に位置決めされていることを確認するために、ボールを配置した後にウェハ「Ｗ」を検査するために利用される。ロボット２２は、図９Ａに示されるようなはんだボールＳＢがマウントされたウェハ「Ｗ」を、図９Ｂに示されるような真空カップをその上に有する支持ピン構成１０６に搬入する。ピン構成１０６がウェハ「Ｗ」を支持した時点で、それらは、空気圧アクチュエータによる駆動によって下方に動き、図９Ｂに示されるように、真空支持プレート１０８に凹設される。支持プレート１０８は、独立して制御されるいくつかの真空チャネル又はゾーンのセットを含み、いくつかの真空チャネル又はゾーンのセットは、支持ピンが降下した時点でウェハを吸着する。図９Ａに示されるラインスキャンカメラ１１０は、検査モジュール２４の上部に位置し、図９Ａに示されるように下向きに観察する。支持チャック及びウェハは、ラインスキャンカメラ１１０の視野にわたって平行移動し、ウェハ「Ｗ」全体の画像を捕捉する。支持チャックは、コンピュータ制御精密ボールねじによって作動され、人工光源構成によって光を当てることができる。ウェハ画像は、はんだボールの欠如、余分なはんだボール又はウェハに対してミスアラインメントが見られるはんだボールなどの欠陥を識別するために自動的に分析される。検査に合格したそれらのウェハは、リフローモジュールに進むが、検査に失敗したそれらのウェハは、後の再加工のために修復又はバッファステーションに保管される。
【0017】
[0022] そのような修復ステーション１９８は、図９Ｄに示されており、制御パネル２１２を支持するベースフレーム２１０と、多数のコントロール２１４と、ベースフレーム２１０上にマウントされたグラナイト検査スラブ２１６と、Ｘ方向における移動用にマウントされたピックアンドプレースアーム２２０と、グラナイト検査スラブ２１６上にＹ方向移動用に配置されたスキャナドライブアセンブリチャック２２２と、検査カメラアセンブリ２００とを含む。検査光アセンブリ２０２は、スキャナドライブアセンブリチャック２２２の真上に、アップ位置で示されている。検査光アセンブリ２０２は、ダウン位置の際は、検査カメラアセンブリ２００がスキャナドライブアセンブリチャック２２２上のウェハＷを見られるようにする光を提供する。スキャナドライブアセンブリ２２２は、カメラアセンブリ２００の下方にウェハを移動し、ウェハ全体の画像の生成を可能にする。欠如したはんだボールの場所及び余分な又は間違って配置されたはんだボールの場所は、この画像から特定され、その座標は、設備パネル２１２と関連付けられた制御コンピュータシステム内に記述される。検査光２０２は、アップ位置に動かすことができ、それにより、ピックアンドプレースアーム２２２は、スキャナドライブアセンブリチャック２２２上のウェハＷの真上を移動することができる。真空構成を含む針ハブ構成２３０としてのピックアンドプレースアセンブリ。ピックアンドプレースアセンブリ２２０がウェハの真上にとどまっている間、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、間違って配置されたはんだボールを除去し、それらを処分する。
【0018】
[0023] 検査光２０２は、アップ位置に動かされ、それにより、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、ウェハＷの近く及び真上を移動することができる。ウェハの真上にとどまることにより、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、ウェハを交換するために利用することができる。最初に、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、間違って配置されたはんだボールを除去し、それらを処分する。次に、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、欠如していると決定されたはんだボールをウェハに付着追加する。ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、リニアＸ及びＹ駆動移動を利用することによって、ウェハ上のいかなる場所にも届くことができる。これらの機能の合間には、単一のはんだボールの配置又は除去を直視して確認するために、アクチュエータ間にマウントされた２００のピックアンドプレースカメラの使用が可能である。この確認は、テストの間、重要である。ウェハが修復されると、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、図９Ｄに示されるように、邪魔にならないように、左側に移動する。最後に、検査光アセンブリ２０２は、下方に移動し、検査カメラ２００及びスキャナドライブ２２２がウェハの第２画像を作成できるようにする。エラーが見つからなければ、ウェハは、検査及びステーションから取り出され、リフローモジュールに転送され、別のウェハが修復のために持ち込まれ得る。
【0019】
[0024] 同時係属特許出願第１５／９９８，２９５号において広範囲にわたって示される及び論じられる（それ自体の参照番号を有する）リフローモジュール２０は、参照により本明細書に組み込まれ、図１０に示されるように、開放型チャンバ１２０からなり、搬入ロック又は第１ステーション１２２、リフロー又は第２ステーション１２４及び反り管理ステーション１２６の３つのステーションを有するように現在示されている。図１０の図は、開いた状態のリフローモジュールを示している。処理の間、チャンバは閉まり、周囲環境に密閉される。ウェハは、回転キャリアディスク１２８によって、チャンバ内においてステーションからステーションへと移動する。ディスク１２８は、順次ウェハ処理のための複数のスロットを有する。各スロットは、図５に示されるようなキャリアリング及び同様に図５に示されるような支持リングを保持し、ウェハは、支持リング内に位置する。ウェハを処理するため、図５に示される締め付けリングを使用することもでき、締め付けリングは、処理及びリフローチャンバ２０の間は、ウェハを水平平坦に保持する。ウェハがリフローチャンバ内にある間は、ウェハの外縁は、支持リングの締め付けリング間に挟入され、一時的な環状ホールドダウンが形成される。
【0020】
[0025] リフローモジュール２０の搬入ロック又は第１ステーション１２２は、新しいウェハを受け入れ、搬入ロック真空支持チャック及びベースプレートの位置は、主要空気圧シリンダを作動させることによって一緒に上がる。そのメカニズムにより、上方位置に向けて支持リングから締め付けリングが引き離される。補助空気圧リングは、ベースプレートに対して支持プレートの位置を下げるように作動され、従って、支持が露出する。搬入ロックドアは、空気圧アクチュエータによって開けられ、空気圧アクチュエータは、ドアを平行移動して持ち上げる。ウェハは、ロボットによって搬入され、支持ピンの先端の真空カップによって吸着される。真空支持チャックの位置が上げられ、ウェハと係合する。以前に説明したチャック上の真空ゾーンが起動し、ウェハを水平平坦に保持する。下降メカニズムは、締め付けリングの位置を下げ、支持リングにロックする。また、メカニズムは、ウェハの水平平坦化を支援するために、締め付けリングに対する追加の下向きの力を提供することもできる。この追加の下向きの力は、ウェハの水平平坦化に対して真空では十分ではない事例において必要であり得る。搬入ロックドアが閉まった状態でベースプレートが上昇すると、密閉されたミニチャンバが生成される。ウェハが搬入された後、このチャンバは、窒素でパージされ、無酸素雰囲気が生成される。支持チャックは、ベースプレートであり、チャンバの残りの部分には酸素は導入されない。また、この運動により、ウェハの位置は、キャリアディスクの位置まで戻る。
【0021】
[0026] リフローモジュール２０のリフローステーション又は第２ステーション１２４は、３つのコンピュータ制御加熱要素を含み、図１０には、下部ヒータ、上部ヒータ及びリングヒータが示されている。下部ヒータの主な目的は、ウェハセンブリと直接接触することによって、ウェハ「Ｗ」を伝導的に加熱することである。ここでのウェハセンブリは、ウェハ、支持リング及び締め付けリングからなる。上部ヒータは、タワー内でウェハをさらに段階的に対流的に加熱するために使用され、タワーは、デスクの上方のリフローステーションの一部である。リングヒータは、縁における熱損失を防ぎ、ウェハの温度均一性を向上するために使用される。温度勾配は、上部ヒータと下部ヒータとの間に存在する。ウェハは、タワー内において異なる高さに位置決めすることができ、それにより、その対流加熱のレート（すなわち、温度）の決定を制御することができる。高温壁は、リングヒータの上部ヒータから熱を伝導し、タワー内においてより安定した段階的な温度勾配を生成する。高温壁部分は、上部ヒータからの熱をサポートして伝達するものと同じ部品であり得る。
【0022】
[0027] ウェハが搬入ロックからリフローステーションにインデキシングされた後、ウェハは、予熱しなければならない。予熱は、タワーにおいて、上部ヒータに近接して、ウェハを対流的に加熱することによって最も効果的に達成される。上部ヒータはいかなる温度にも設定することができるが、通常は、下部ヒータよりかなり高く設定される。従って、リフローステーションにおいてウェハが高く位置決めされるほど、その環境は高温になり、加熱が速くなる。サーボモータによって駆動される昇降ピンは、ウェハセンブリを持ち上げ、その高さを制御する。支持リングの温度センサは、ウェハと接触し、その温度をリアルタイムで正確にモニタする。ウェハ温度モニタリングとウェハ高さ制御を組み合わせることにより、ユーザは、ウェハの温度プロファイルの優れた制御を得ることができる。最高位置では、支持リングは、上部ヒータにマウントされたハードストップに接触する。ストップは、ウェハセンブリがタワーの上部に直接接触しないようにし、ツールとウェハの両方への損傷を防ぐ。また、ストップは、上部ヒータから支持リングに熱を伝導し、それにより、リングが加熱され、対流ヒータを素早く下げる。はるかに大きな熱質量により、支持リング及び締め具の温度とウェハ自体の温度との差が開き、ウェハの温度均一性が低下する。支持リングを対流的に加熱することにより、ウェハと支持リングとの間の加熱レートの差が最小化され、ウェハの温度均一性が向上する。予熱後、昇降ピンは、ウェハセンブリの位置をデスクの位置まで戻す。次いで、空気圧部材による駆動によって下部ヒータの位置が上がり、ウェハの底部に接触し、ウェハに直接接触する支持リングは、ウェハを均一の研究温度まで素早く上昇させる。この温度では、ウェハのはんだボールが溶融し、ウェハ上のそれらのそれぞれのパッドに付着する。ウェハは、必要に応じて真空力をウェハに加えることができる下部ヒータの真空チャネルによって保持される。真空は、撓んだウェハを水平平坦に保持する上で役立ち、速度と均一性の両方の観点からウェハの伝導加熱を向上させる。ウェハと一定時間接触した後、ウェハにおいて下部ヒータが降下し、次のステーションにインデキシングされる。
【0023】
[0028] ウェハの温度が上昇すると、リフローの前でさえ、ウェハ上のそれらのパッドにはんだボールがくっつくため、はんだボールとパッドとの間で金属拡散が起こり、バインダを不必要に溶かす。液体バインダは、高温で蒸発し始め、ウェハがリフローステーションを出る頃には、すべてのバインダが蒸発している。酸化物除去及びはんだリフローを促進するため、リフローステーションでは、チャンバの残りの部分と共に、無酸素還元雰囲気が維持される。その雰囲気は、窒素ガスと還元ガス（ギ酸など）の混合物である。リフローステーション自体の後、高温壁の側面の孔を通じて還元ガス混合物が導入され、それに加えて、タワーの上部の孔を通じてバインダ蒸気が排出され、最終的にリフローステーション排気口に向かって進む。メインツール排気のリフローステーション排気間では、バインダ凝縮システムを一列に配置することができる。この凝縮システムは、バインダ蒸気を凝縮し、それを排気流から取り除き、バインダ蒸気が設備の排気システムに到達するのを防ぐ。
【0024】
[0029] 図１０には、反り管理ステーション１２６（すなわち、リフローモジュール２０の第３ステーション）が示されており、ウェハ及びウェハセンブリは、ヒータ及び真空プレートの温度を上回る温度でその反り管理ステーションを維持する。真空プレートをヒータ上に載せることから始まり、両方とも同じ温度になる。プレート及びヒータは、各々が、それら自体の空気圧シリンダによって作動される。プレート及びヒータは、最初に、一緒に動いてウェハと接触する。これにより、ウェハは、急速に且つ均一にはんだ凝固温度を下回って冷却される。真空支持チャックと同様に、プレートの３つの真空ゾーンは、真空力をウェハに加え、ウェハを水平平坦に保持することができる。これにより、特に、ウェハが撓む傾向にある場合は、ウェハのプレート間の伝導が改善される。次いで、プレートは、切り離され、ウェハに対するそのバックグリップを維持する。ここで、窒素ガスがプレート上のチャネルに流入され、それを能動的に冷却する。冷却レートは、質量流量コントローラによって窒素流を変更することによって調整することができる。冷却の間、チャンバ内で自由に浮遊させた状態でウェハを対流的に冷却する代わりに、ウェハとプレートとの接触を維持することにより、ウェハに対する残留応力が最小化され、ましてや除去することさえも可能である。これにより、後にウェハがリング締め具から解放される際に、ウェハの反りが低減される。また、ウェハの上方の窒素シャワーヘッドも、窒素ガスの衝突噴流によって、ウェハを対流的に冷却することができる。プレート／ウェハシステムが十分に冷却された後、真空解放され、ウェハからプレートが切り離される。ここでは、ウェハは、ステーションを出るまで、対流のみを通じて冷却される。ウェハが冷却される間、プレートは、降下し、ヒータと再び接触する。これにより、プレートは、次のウェハに備えて、開始温度まで加熱される。
【0025】
[0030] 空気圧部材は独立して制御されるが、結果として得られるプレート及びヒータの運動は、限られた範囲内で結合される。ウェハ空気圧部材は、チャンバに対する独自のアップ及びダウン位置によって、ヒータの絶対位置を管理する。プレート空気圧は、プレート／ヒータセパレータとして効果的に考えることができる。プレート空気圧は、プレートの絶対位置を制御するものではなく、むしろ、プレートを上方に置くか又はヒータと接触させるかを決定付けるものである。
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図7A】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エレクトロニクス産業における後続の使用のために、はんだボールをウェハ基板上に付着させるための統一ウェハセンブリ構成であって、ウェハ処置モジュールの構成を含むウェハセンブリ構成であり、前記ウェハ処置モジュールの構成が、統一システムを提供するために、中央のウェハハンドリングロボットに相互接続され、そのロボットによって操作されるものであり、前記ウェハ処置モジュールが、処置予定のウェハを受け取るためのプリアライナモジュールと、前記ウェハの上面にフラックスレス流体バインダを塗布するためのバインダモジュールであって、前記フラックスレス流体バインダが、高温で前記ウェハの前記上面から完全に蒸発するように構成される、バインダモジュールであり、前記ウェハの前記上面にわたって前記フラックスレス流体バインダを噴霧して均等に分配するように構成された１つ又は複数のノズルをさらに含む、バインダモジュールであり、前記ウェハの前記上面にわたって前記フラックスレス流体バインダが噴霧されて均等に分配された後に、前記ウェハの前記上面にわたって圧縮空気の幕を送るように構成されたエアナイフをさらに含む、バインダモジュールであり、前記ウェハの前記上面にわたって塗布された前記フラックスレスバインダを拡散させるための前記エアナイフからの前記圧縮空気の幕が、前記ウェハの前記上面にわたってフラックスレス流体バインダの均一薄膜を残す、バインダモジュールと、多数のはんだボールを前記ウェハ上に付着させるためのはんだボールマウントモジュールと、前記ウェハ上に堆積させたはんだボールのうち間違って付着されたものに対する再検討分析並びに挿入及び摘出構成を含む検査モジュールと、前記ウェハ上のパッドの構成上に前記はんだボールを加熱して固着させるためのリフローモジュールと、を含む、ウェハセンブリ構成。
【手続補正書】
【提出日】2024-10-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本発明は、はんだボール又はめっきのはんだボール（ウェハチップ又は基板に取り付けられたバンプとも呼ばれる）付きのウェハチップ又は基板を製造するためのアセンブリ及びサブアセンブリモジュールに関し、より具体的には、そのようなウェハチップ製造の条件を変更するように相互連結して適応させることができる処置モジュールの接続可能な構成においてフラックスレス又はフラックスフリーバインダでウェハを処理するためのデバイスに関する。本明細書での論考に対し、混乱を避けるため、めっきのはんだボール、はんだボール、バンプ及び同様のものはすべて「はんだボール」と指定する。
【発明の概要】
【0002】
[0002] 本発明は、はんだボールがその上に配置されたウェハチップを製造するためのシステムを含む、共に取り入れられる個々のモジュールの構成に関する。システム内のモジュールは、各々が、完成に必要なチップアセンブリのそのコンポーネントの効率的な製造を促進するように設計される。
【0003】
[0003] マーケティングを目的として、アセンブリは、本明細書では、「Symphony」チップアセンブリ構成又はツールという商標名で呼ぶことができる。
【0004】
[0004] Symphonyチップアセンブリツールは、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）、バインダ塗布モジュール、はんだボールマウントモジュール（ＳＢＭ）、検査及び修復モジュール並びにリフローモジュールを含む。フロントエンドモジュールには、それぞれのモジュール間でウェハを移動させるためのロボットアームや、ウェハ配置過程に対するプリアライナが配置される。Symphonyツールアセンブリのさらなる実施形態は、複数のリフローモジュールのサイドバイサイド構成を含む。また、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）は、リフロープロセスのスループットを増加するためにそれらの操作を並列に行えるように、複数のリフローモジュールに隣接して配置することができる。さらに、Symphonyアセンブリのさらなる実施形態は、ボールマウントステップのスループットを増加するように構成された二重のはんだボールマウントモジュール構成を含む。そのようなさらなる二重のはんだボールマウント構成は、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）、隣接して並列処理を行うための２つのはんだボールマウント（ＳＢＭ）モジュール、バインダ塗布モジュール及び検査モジュールを含む。さらに、Symphonyツールアセンブリのさらなる実施形態は、単一のリフローモジュール構成を含み、単一のリフローモジュール構成には、その単一のリフローモジュールへの操作を行うそのフロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）が付随する。
【0005】
[0005] 従って、本発明は、エレクトロニクス産業における後続の使用のために、はんだボールをウェハ基板上に付着させるための統一ウェハ又はチップアセンブリ構成又はツールを含み、ウェハセンブリ構成は、個々のウェハ処置モジュールの構成を含み、個々のウェハ処置モジュールの構成は、中央のウェハハンドリングロボットに相互接続され、そのロボットによって操作されるものであり、モジュールは、処置予定のウェハを受け取るためのプリアライナモジュールと、ウェハの上面に流体バインダを塗布するためのバインダモジュールと、多数のはんだボールをウェハ上に付着させるためのはんだボールマウントモジュールと、ウェハ上のパッドの構成上にはんだボールを加熱して固着させるためのリフローモジュールと、ウェハ上に堆積させたはんだボールに対する再検討及び分析並びに必要な場合は修復構成を有する検査モジュールとを含む。流体バインダは、その下で支持されるウェハの真上に移動可能に配置されたガントリに支持されたノズル構成によってウェハに塗布される。多数のはんだボールは、ウェハの上方に移動可能に配置された小孔のあるはんだボールアラインメントプレートの垂直アレイを通じてはんだボールがフィルタリングされた後に、ウェハ上の離隔パターンのはんだボール係合場所上にアレイとして配置される。エアナイフは、無関係のいかなるはんだボールもウェハの表面から押しのけられるように、ウェハの表面のはんだボールのアレイに対して横方向に駆動される。無関係のはんだボールは、収集のため及びさらなるウェハに対する後続の再利用のために、一方向チャネルに移される。
【0006】
[0006] また、本発明は、エレクトロニクス産業において使用するために、統一ウェハセンブリシステムにおいてチップアセンブリを製造するためのプロセスも含み、プロセスは、ロボットによって前面開口部からウェハを取り出すステップであって、ウェハが、センタリングのためにプリアライナに搬送される、ステップと、ロボットによってウェハをバインダステーションに転送するステップであって、バインダ流体が、ウェハに塗布される、ステップと、ロボットによってウェハをはんだボールマウントステーションの第１ウェハ操作位置開口部のチャック上に運ぶステップと、ステンシル孔パターンを用いる後続のウェハの配向のために、カメラ構成によってウェハを位置合わせするステップと、ウェハをステンシルが存在する第２ウェハ操作位置開口部に転送するステップと、ステンシルのすぐ近くまで、すなわち、はんだボールの直径未満の距離までウェハを持ち上げるために、ウェハ支持チャックを上方向に動かすステップと、ウェハ上の基準マークを識別するために、可動ガントリの一部としてのオーバーヘッドはんだボールヘッド上のカメラ検証構成によって、ステンシルを通じてウェハを見ることによってウェハラインメントを検証するステップと、ウェハラインメントが検証された時点で、はんだボールヘッドをウェハの真上の適切な位置へと動かすステップと、はんだボールヘッド上のはんだボール貯蔵部からファネルを通じて分配カップに、次いで、分配プレートに、はんだボールを分配し、多数の有孔プレートを通り抜けて落ちるようにするステップと、はんだボールを有孔ステンシル上に落とすステップと、はんだボールヘッドをステンシルの近くに持ってくるステップと、ブラシをステンシルの真上に置くようにはんだボールヘッドを起動するステップと、はんだボールをウェハの残りの孔に押し込むために、ウェハに接触することなく、ウェハにわたって前後にブラシを動かすステップと、後続の再利用のために、搭載されないはんだボールを真空対応収集チャンバ内に回収するために、ガントリ上のエアナイフによってステンシルにわたって圧縮乾燥空気を吹きかけるステップと、ロボットによるピックアップのために、はんだボールマウントモジュールにおいてチャック及びウェハの位置を下げるステップと、はんだボール積載ウェハをはんだボール検査及び／又は修復ステーションに搬送するステップと、ロボットによってはんだボール積載ウェハをリフローモジュールの搬入ロックステーション／第１チャンバのチャックに搬送し、第１ステーションから酸素をパージするステップと、真空によってウェハをチャック上に保持し、予熱のためにチャックを回転して第２ステーションの方に前進させるステップと、溶融前の最高リフロー温度に達するように、エレベータ上のチャックを通じてウェハの位置を第２ステーションのチャンバの最上部のリングまで上げるステップと、ウェハが制御されたリフロー温度に達することができるように、チャック上に載っているもののウェハに戻すために、エレベータによってチャックを通じてウェハの位置を下げるステップであって、ウェハが、次いで、リフローモジュールの第３ステーションの方に回転される、ステップと、真空プレートによってチャックからウェハを切り離すステップであって、ウェハが、プレートの下方且つウェハの上方の窒素によって冷却され、チャックを通じて吸入される真空が、ウェハをその上に水平平坦に保持する、ステップと、完成ウェハを搬出するために、チャックを回転して第１ステーションの方に戻すステップとを含む。
【0007】
[0001] 本発明の目的及び利点は、以下の図面と併せて閲覧すると、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】[0003]アセンブリツール構成の概略平面図であり、アセンブリツールアセンブリ内においてステーションからステーションへとウェハを転送するためのロボットアーム構成も示す。
【図2】[0004]構築中のウェハにバインダ流体を塗布するためのバインダモジュールの斜視図である。
【図4】[0006]その上のウェハをバインダ塗布エンクロージャ内まで持ち上げるためのウェハ支持プレート又はチャックの部分斜視図である。
【図5】[0007]はんだボールマウントモジュールにウェハを供給するためのロボットアームを示すはんだボールマウントモジュール及びその関連光学検査構成の斜視図である。
【図6A】[0009]主要分配プレート及びその下のいくつかの補助分配プレート上へのはんだボールの最終的な又は分配を示すブラシヘッドの側面立面図であり、スイーパ構成は、ブラシヘッドの底部に取り付けられ、その真下に示されるステンシルは、チャックに支持されるウェハの上方に離隔設置される。
【図7】[0010]ボールブラシ構成の下側の斜視図である。
【図8A】[0011]本アセンブリの検査モジュールの斜視図であり、それにより、リフロー前にすべてのはんだボールがウェハ上に正しく位置決めされていることを確認するためにウェハの検査が行われ、検査モジュールの上部に位置するラインスキャンカメラは、コンピュータ分析のためにウェハ全体の画像を捕捉するために、支持チャック上のウェハを下向きに観察する。
【図8B】[0011]本アセンブリの検査モジュールの側面立面図であり、それにより、リフロー前にすべてのはんだボールがウェハ上に正しく位置決めされていることを確認するためにウェハの検査が行われ、検査モジュールの上部に位置するラインスキャンカメラは、コンピュータ分析のためにウェハ全体の画像を捕捉するために、支持チャック上のウェハを下向きに観察する。
【図8C】[0011]本アセンブリの検査モジュールの側面立面図であり、それにより、リフロー前にすべてのはんだボールがウェハ上に正しく位置決めされていることを確認するためにウェハの検査が行われ、検査モジュールの上部に位置するラインスキャンカメラは、コンピュータ分析のためにウェハ全体の画像を捕捉するために、支持チャック上のウェハを下向きに観察する。
【図8D】[0012]検査モジュールを補完する修復ステーションの斜視分解図である。
【図9】[0013]開いた状態のリフローモジュールの斜視図であり、搬入ロックステーション、リフローステーション及び反り管理ステーションの３つのステーションを有するチャンバを含み、ウェハは、回転キャリアディスクによって、チャンバ内においてステーションからステーションへと移動する。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[0014] 本開示は、その一般態様において、エレクトロニクス産業において使用するためのウェハを処置するための装置及びその装置のプロセスを含み、同装置及びプロセスは、次の通りである。処置予定のウェハが、ロボットアームによって未加工のウェハスタックから取り出される。ウェハが、プリアライメントステーションに搬送され、キャリア上でセンタリングされる。ウェハが、隣接するバインダモジュールのステーションに運ばれる。バインダ流体が、ウェハに塗布される。次いで、ウェハが、ロボットアームによって取り出され、はんだボールマウントステーションモジュールに送られる。ステンシル孔パターンに合わせてウェハをラインに沿って配向するために、ウェハが、第１支持開口部においてカメラによって位置合わせされる。ウェハが、ステンシルが存在する第２支持開口部はんだボールマウントモジュールに運ばれる。ステンシルの真下のすぐ近くの位置にウェハを支持するために、チャックが、上方向に動かされる（ウェハとステンシルとの間の距離は、はんだボールの直径未満である）。はんだボールが、はんだボールマウントモジュールの貯蔵部からカップ及び有孔プレート分配構成に落とされ、はんだボールが、有孔プレート構成を通り抜けて、位置合わせ用のステンシルの孔内を抜けて、その真下のウェハ上に落ち、ボール搭載ウェハにブラシがかけられ、圧縮乾燥空気で処置され、それにより、はんだボールの配置及びウェハからの過度のはんだボールの除去が達成され、はんだボール搭載ウェハの最終的な熱処理及び冷却のために、ウェハがリフローステーションに移送される。そのようなプロセス処置は、エレクトロニクス産業で適切なチップを生産するために、本発明の装置が処理するステップとして列挙されるものである。
【0010】
[0015] ここで、特に、図１の図面を詳細に参照すると、統一チップアセンブリツール１０の構成の概略表現が示されている。チップアセンブリツール１０は、搬入ポート１２、プリアライナモジュール１４、バインダモジュール１６、はんだボールマウントモジュール１８及びリフローモジュール２０を含み、その各々は、中央のロボットアーム構成２２によって搬入及び搬出を順次行うことによって操作が行われる。バインダモジュールは、図２では斜視図で、図３では側面立面図で示されている。図１には、検査モジュール２４も示されており、検査モジュールは、検査に加えて、不適切に搬入されたウェハの配置又は修復を含み得、図８Ｄにおいてより具体的に開示する。
【0011】
[0016] 図１に示されるようなチップアセンブリツール１０の動作は、搬入ポートで始まり、搬入ポートでは、ウェハ「Ｗ」が、前面開口式一体型ポッド（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod）から取り入れられ、バインダモジュール１６に転送される。ロボットアーム２２のエフェクタは、図３に表されるように、ウェハ「Ｗ」を支持ピン３０上に置く。これらの支持ピン３０は、それらの先端に真空カップを有し、真空カップは、図４に表されるように、ロボットアーム２２によってウェハ「Ｗ」が真空支持プレート３２上に置かれた後にそのウェハ「Ｗ」を保持するためのものである。次いで、図３及び図４に示されるように、バインダ塗布エンクロージャ３６内までウェハ「Ｗ」を持ち上げるために、空気圧アクチュエータ３４による駆動によってプレート３２の位置が上げられる。支持ピン３０は、支持プレート３２の表面直下に埋設されており、プレート３２の位置が上がると共に上昇する。支持プレート３２が上昇するにつれて、支持プレート３２はウェハ「Ｗ」と係合し、支持プレート３２を通じて吸入される真空によって、ウェハ「Ｗ」を支持プレート３２に密着保持させる。支持プレート３２は、独立して制御される３つの真空ゾーンを有し、その各々は、一連の真空チャネル４０で構成及び定義され、図４において最も分かり易く示されている。ウェハＷを保持する以外にも、マルチゾーン設計により、プレート３２は、撓んだウェハを水平平坦に保持することができる。支持プレートがストロークの最上部に到達すると、支持プレートは、図４に示されるような締め付けリング４２と係合し、リング４２は、ハードストップとして機能する。締め付けリング４２の内縁は、ウェハＷの外縁を押圧し、液密封止が形成される。図３に示されるような１つ又は複数のノズル４４によって、図３に表されるように液体バインダ「Ｂ」が分配され、ノズル４４は、１回又は複数回にわたってウェハ「Ｗ」を走査する。ノズル４４は、走査方向にほぼ垂直にファンパターンで流体バインダ「Ｂ」を噴霧することによって、流体バインダ「Ｂ」を均等に分配する。ノズル４４は、図３に示されるように、ガントリ４６に支えられ、ガントリの運動は、図５に示されるように、コンピュータ制御リニアアクチュエータによってベルト駆動部４８で駆動される。バインダＢを堆積させた後、エアナイフ５０は、図３に示されるように、ウェハを走査し、圧縮乾燥空気の幕をその上に噴射する。圧縮乾燥空気の力は拡散し、それにより、堆積させたバインダが薄く伸び、均一薄膜がウェハ上に残る。エアナイフ５０は、ノズル４４と同じガントリフレーム４６上にマウントされ、２つのシステムの走査運動は機械的に結合されているが、互いに独立して制御され、同時に動作することも、異なる時間に動作することもできる。また、エアナイフ５０は、過度のバインダ「Ｂ」をウェハから押し流す。過度のバインダは、図３に示されるように、リング４２の上部のチャネル５２を通じて締め付けリング４２を横切り、収集容器５４へと降りていく。バインダは、収集器に接続されたドレインポートに向かう一方の側に流れ出て、過度のバインダは、やがて来る再利用のために保管される。バインダを塗布した後、真空支持チャック５６は降下し、クラック及び支持ピンの真空が解除され、ロボット２２は、バインダモジュール１６からウェハ「Ｗ」を取り出す。バインダ分配ノズルの高さ、間隔及び角度は、手動で調整することができる。バインダの分配パターンを最適化するために、異なる長さや間隔を使用することができる。また、エアナイフ５０の高さや角度も、手動で調整することができる。分配されるバインダのボリュームは、分配時間、貯蔵部タンク圧力及びノズル自体の手動ノブによって制御される。エアナイフ５０を通じる圧縮乾燥空気の流量は、図１に表されるような質量流量コントローラ及び設備パネル６０のオリフィスの組合せによって制御される。エアナイフ５０をウェハ「Ｗ」の表面の近くに持ってくることにより、空気幕の力が集中し、一般的に、より薄いバインダ膜が生じる。また、エアナイフ５０は、はんだボールの欠如又はミスアラインメントが見られるウェハを洗浄するためにも使用され、そのようなウェハには、図８Ｄに示されるような修復ステーション１９８における修復が必要とされる。エアナイフ５０は、ウェハ「Ｗ」から過度のバインダのすべてのはんだボールＳＢを吹き飛ばす。バインダエンクロージャ３６は、空気伝達で残ったいかなるバインダ材料も逃げないように及びツールアセンブリの部品を汚染するように排気が行われる。
【0012】
[0017] チップアセンブリツール１０の動作は、図１及び図５に表されるロボットアーム２２によるはんだボール積載ウェハ「Ｗ」の取り出しへと続き、はんだボール積載ウェハ「Ｗ」は、搬入ポート１２のプリアライナにおいて大まかに位置合わせされる。はんだボール積載ウェハ「Ｗ」は、次いで、図８、図９及び図１０に表されるように、ウェハＷ上のはんだボールの光学式アラインメントのために、はんだボールマウントモジュール１８に転送される。ウェハ真空支持チャックは、ロボットアーム２２からウェハを受け入れる搬入位置から始まる。ウェハプレートは、真空カップ付きの支持ピンと、支持プレートの表面の独立して制御されるいくつかの真空チャネル又はゾーンのセットとを有する。ウェハ「Ｗ」は、最初に、支持ピン上に搬入され、真空カップで固着される。ピンは、真空支持チャックに凹設される。これにより、ウェハの位置がチャック表面まで下がり、ウェハは、真空ゾーンによって保持される。図５に表されるように、ステージは、リニアアクチュエータによって押付け精密ボールねじでＸ、Ｙ、Ｚ方向に作動される。また、高精度ターンテーブルは、ベータステージにおいてウェハ「Ｗ」を回転させる。すべてのウェハ支持運動は、適切な回路を通じてコンピュータ制御される。次いで、ウェハステージは、図５に示されるような上部の取付プレート６６のアラインメントウィンドウカットアウト部７０へとウェハを移動する。図５及び６に示される２つの下向き観察カメラ６０、６２は、各カメラがウェハ上の既定の異なる場所を観察するように、ウェハ「Ｗ」の上方に配備される。各カメラ６０、６２は、独立して動作するリニア駆動部６４に、取付プレート６６に対して横方向の向きにマウントされる。両方のアクチュエータは、図５及び６に示されるガントリフレーム７４に次々とマウントされ、ガントリ７４は、１つ又は２つの精密ボールねじアクチュエータを使用して、取付プレートの縦軸に沿って作動させることができる。各カメラ６０、６２は、ウェハ「Ｗ」のほんの一部の画像を撮り、適切なコンピュータ（図示せず）は、この情報を使用して、Ｘ、Ｙ、シータ構成におけるウェハの正確な場所を決定する。ステージは、図５に示されるような取付プレートの第２ステンシルウィンドウ７８を通じてウェハの上下及び水平移動を行う。ステージのＺ方向運動は、ウェハ「Ｗ」の上面がちょうどステンシル８０の下面に触れるか又はステンシル８０の下面のわずかに下方に合わせるように、ウェハ「Ｗ」の位置を上げる。コンピュータ制御システムは、ステンシル８０の正確な配向を既に知っており、そのウェハの配向の知識と組み合わせて、Ｚ方向において分離される前に高い正確度でステンシル８０と位置合わせされるようにウェハを位置決めすることができる。図６に示される検証カメラ８２は、ステンシル８０に対するウェハ「Ｗ」の最終的な配置を確認するように構成される。図６に表される空気圧アクチュエータ８６を使用することにより、検証カメラ８２は下方に動き、ステンシル８０及びウェハ「Ｗ」に焦点を合わせる。検証カメラ８２は上方に動き、ボールマウントヘッド９０の後続の動作を明確に把握する。
【0013】
[0018] チップアセンブリツールの動作は続き、はんだボールマウントヘッドは、ステンシル８０の真上の位置へと動き、分配位置まで下がり、ステンシル８０とほんのわずかだけ接触する。図７に示される回転遊動部材８８は、貯蔵部１０２を傾け、既定のボリュームのはんだボールＳＢを主要分配プレート上に放出する。次いで、はんだボールＳＢは、補助分配プレートのいくつかのレベルの孔を通り抜けて下方に移動してさらに拡散し、その後、最終的には、ステンシル８０の表面にわたって分散される。図７に表されるブラシヘッド９６は、空気圧アクチュエータ９８によって駆動される。ブラシヘッド９６は、一連のスイープ部材１００（ワイヤ、その下側に沿って穿孔された加圧有孔管又は同様のものなど）を含み、図７に示されるスイープ部材１００は、ブラシヘッド９６の裏面に達し、下向きに突出し、わずかに接触している。スイープ部材１００がワイヤである場合は、それらのワイヤは、わずかに張力がかかった状態に置かれ、その結果、示される各ワイヤの部分は、ステンシル８０の表面に平行な直線で描かれる。各スイープ部材ワイヤ１００の直線部分は、処理されているウェハ「Ｗ」の直径より大きな距離に及ぶ。ワイヤ１００をステンシル表面と平行に維持することにより、ワイヤ１００とステンシル８０との間の均一間隔を保証することができる。ステンシルのワイヤ間の間隙は、存在する場合は、はんだボールＳＢがその下を自由に通れないようにワイヤの各対の間にはんだボールＳＢを保持するように制御することができる。ブラシヘッド９６の位置が下がった時点で、図７に示されるコンピュータ制御電磁振動機１０２は、小さな振動運動で、ステンシル８０の平面に平行に且つワイヤ又は管１００の軸に垂直にブラシヘッド９６を駆動する。小さな振幅の振動運動は、ステンシル８０を傷付けることなく、ワイヤ又は加圧空気管１００間で小さな距離にわたってはんだボールＳＢを移動するように設計される。振動の間、ステンシル８０のいかなるポイントも振動ワイヤ又は加圧管１００によってスイープされることを保証するため、ブラシヘッド９６は、限られた総体的運動で、ステンシル８０に平行に且つワイヤ又は管１００に垂直に、前後への平行移動も行う。また、スイープ部材ワイヤ又は加圧管１００の平行移動は、拡散動作の全時間にわたってステンシル８０の孔が塞がれないことも保証し、それにより、それらの詰まった孔をはんだボールが埋めないようにすることができる。はんだボールＳＢを拡散させた後、ステンシル８０の孔は、各々が、はんだボールＳＢを１つずつ含むべきであり、それにより、ウェハとステンシルとを互いに切り離した時点で、はんだボールＳＢがそのように１つずつウェハ上のパッド上に残る。ステンシル８０上には、孔を埋めなかった余分なはんだボールＳＢが存在し得、これらの余分な又は過度のはんだボールは、ウェハの位置を下げる前に除去する必要がある。ブラシヘッド９６は、邪魔にならないように上下に動き、図３に示されるエアナイフ５０は、ステンシル８０をスイープし、余分なはんだボールＳＢをすべてステンシル８０の後方に押し払う。エアナイフ５０からの空気の流れは、孔内にとどまらなかったすべてのはんだボールを押し払うほど十分に強力であるが、堆積させたはんだボールを払い落とすほど強力ではない。エアナイフ５０は、ボールをフラップの下に押し込み、フラップは、はんだボールがステンシル８０に押し戻されないようにするための一方向ゲートとして機能する。はんだボールは、ステンシル８０の後縁に収集され、オーバーヘッド真空ダクトによって吸い上げられる。そこから、はんだボールは、収集容器に運搬され、すべてのはんだボールは、気流から分離され、後の再利用のために保管される。
【0014】
[0019] 図６Ａには、ブラシヘッド２１及びはんだボールマウントモジュール１８の概略表現が表されており、有孔主要分配プレート２５にはんだボールＳＢを落とすファネル２３が示され、有孔主要分配プレート２５を通じて、はんだボールは、補助分配プレート２７、２９に落ちる。補助分配プレート２７、２９の真下には、有孔ステンシル３１が示されている。ステンシル３１は、支持チャック３３上に配置されたウェハ「Ｗ」の上方に示されており、ウェハＷ上には、パッド３５が配置されている。スイーパ構成３７は、共有ブラシ２１に取り付けられる形で概略的に表されている。
【0015】
[0020] 異なるプロセスは、異なるサイズ及び組成のはんだボールを使用することができ、従って、二次汚染を避けることが非常に重要である。各タイプのはんだボールは、専用の貯蔵部、ブラシ及び収集容器を有する。これらのコンポーネントは、異なるはんだボールで使用するためのコンポーネントを混合できないように、機械的に及び／又は電子的に適合させることができる。
【0016】
[0021] 最初に図１に示される検査モジュール２４は、リフロー前にすべてのはんだボールが適切に位置決めされていることを確認するために、ボールを配置した後にウェハ「Ｗ」を検査するために利用される。ロボット２２は、図８Ａに示されるようなはんだボールＳＢがマウントされたウェハ「Ｗ」を、図８Ｂに示されるような真空カップをその上に有する支持ピン構成１０６に搬入する。ピン構成１０６がウェハ「Ｗ」を支持した時点で、それらは、空気圧アクチュエータによる駆動によって下方に動き、図８Ｂに示されるように、真空支持プレート１０８に凹設される。支持プレート１０８は、独立して制御されるいくつかの真空チャネル又はゾーンのセットを含み、いくつかの真空チャネル又はゾーンのセットは、支持ピンが降下した時点でウェハを吸着する。図８Ａに示されるラインスキャンカメラ１１０は、検査モジュール２４の上部に位置し、図８Ａに示されるように下向きに観察する。支持チャック及びウェハは、ラインスキャンカメラ１１０の視野にわたって平行移動し、ウェハ「Ｗ」全体の画像を捕捉する。支持チャックは、コンピュータ制御精密ボールねじによって作動され、人工光源構成によって光を当てることができる。ウェハ画像は、はんだボールの欠如、余分なはんだボール又はウェハに対してミスアラインメントが見られるはんだボールなどの欠陥を識別するために自動的に分析される。検査に合格したそれらのウェハは、リフローモジュールに進むが、検査に失敗したそれらのウェハは、後の再加工のために修復又はバッファステーションに保管される。
【0017】
[0022] そのような修復ステーション１９８は、図８Ｄに示されており、制御パネル２１２を支持するベースフレーム２１０と、多数のコントロール２１４と、ベースフレーム２１０上にマウントされたグラナイト検査スラブ２１６と、Ｘ方向における移動用にマウントされたピックアンドプレースアーム２２０と、グラナイト検査スラブ２１６上にＹ方向移動用に配置されたスキャナドライブアセンブリチャック２２２と、検査カメラアセンブリ２００とを含む。検査光アセンブリ２０２は、スキャナドライブアセンブリチャック２２２の真上に、アップ位置で示されている。検査光アセンブリ２０２は、ダウン位置の際は、検査カメラアセンブリ２００がスキャナドライブアセンブリチャック２２２上のウェハＷを見られるようにする光を提供する。スキャナドライブアセンブリ２２２は、カメラアセンブリ２００の下方にウェハを移動し、ウェハ全体の画像の生成を可能にする。欠如したはんだボールの場所及び余分な又は間違って配置されたはんだボールの場所は、この画像から特定され、その座標は、設備パネル２１２と関連付けられた制御コンピュータシステム内に記述される。検査光２０２は、アップ位置に動かすことができ、それにより、ピックアンドプレースアーム２２２は、スキャナドライブアセンブリチャック２２２上のウェハＷの真上を移動することができる。真空構成を含む針ハブ構成２３０としてのピックアンドプレースアセンブリ。ピックアンドプレースアセンブリ２２０がウェハの真上にとどまっている間、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、間違って配置されたはんだボールを除去し、それらを処分する。
【0018】
[0023] 検査光２０２は、アップ位置に動かされ、それにより、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、ウェハＷの近く及び真上を移動することができる。ウェハの真上にとどまることにより、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、ウェハを交換するために利用することができる。最初に、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、間違って配置されたはんだボールを除去し、それらを処分する。次に、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、欠如していると決定されたはんだボールをウェハに付着追加する。ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、リニアＸ及びＹ駆動移動を利用することによって、ウェハ上のいかなる場所にも届くことができる。これらの機能の合間には、単一のはんだボールの配置又は除去を直視して確認するために、アクチュエータ間にマウントされた２００のピックアンドプレースカメラの使用が可能である。この確認は、テストの間、重要である。ウェハが修復されると、ピックアンドプレースアセンブリ２２０は、図８Ｄに示されるように、邪魔にならないように、左側に移動する。最後に、検査光アセンブリ２０２は、下方に移動し、検査カメラ２００及びスキャナドライブ２２２がウェハの第２画像を作成できるようにする。エラーが見つからなければ、ウェハは、検査及びステーションから取り出され、リフローモジュールに転送され、別のウェハが修復のために持ち込まれ得る。
【0019】
[0024] 同時係属特許出願第１５／９９８，２９５号において広範囲にわたって示される及び論じられる（それ自体の参照番号を有する）リフローモジュール２０は、参照により本明細書に組み込まれ、図９に示されるように、開放型チャンバ１２０からなり、搬入ロック又は第１ステーション１２２、リフロー又は第２ステーション１２４及び反り管理ステーション１２６の３つのステーションを有するように現在示されている。図９の図は、開いた状態のリフローモジュールを示している。処理の間、チャンバは閉まり、周囲環境に密閉される。ウェハは、回転キャリアディスク１２８によって、チャンバ内においてステーションからステーションへと移動する。ディスク１２８は、順次ウェハ処理のための複数のスロットを有する。各スロットは、図４に示されるようなキャリアリング及び同様に図４に示されるような支持リングを保持し、ウェハは、支持リング内に位置する。ウェハを処理するため、図４に示される締め付けリングを使用することもでき、締め付けリングは、処理及びリフローチャンバ２０の間は、ウェハを水平平坦に保持する。ウェハがリフローチャンバ内にある間は、ウェハの外縁は、支持リングの締め付けリング間に挟入され、一時的な環状ホールドダウンが形成される。
【0020】
[0025] リフローモジュール２０の搬入ロック又は第１ステーション１２２は、新しいウェハを受け入れ、搬入ロック真空支持チャック及びベースプレートの位置は、主要空気圧シリンダを作動させることによって一緒に上がる。そのメカニズムにより、上方位置に向けて支持リングから締め付けリングが引き離される。補助空気圧リングは、ベースプレートに対して支持プレートの位置を下げるように作動され、従って、支持が露出する。搬入ロックドアは、空気圧アクチュエータによって開けられ、空気圧アクチュエータは、ドアを平行移動して持ち上げる。ウェハは、ロボットによって搬入され、支持ピンの先端の真空カップによって吸着される。真空支持チャックの位置が上げられ、ウェハと係合する。以前に説明したチャック上の真空ゾーンが起動し、ウェハを水平平坦に保持する。下降メカニズムは、締め付けリングの位置を下げ、支持リングにロックする。また、メカニズムは、ウェハの水平平坦化を支援するために、締め付けリングに対する追加の下向きの力を提供することもできる。この追加の下向きの力は、ウェハの水平平坦化に対して真空では十分ではない事例において必要であり得る。搬入ロックドアが閉まった状態でベースプレートが上昇すると、密閉されたミニチャンバが生成される。ウェハが搬入された後、このチャンバは、窒素でパージされ、無酸素雰囲気が生成される。支持チャックは、ベースプレートであり、チャンバの残りの部分には酸素は導入されない。また、この運動により、ウェハの位置は、キャリアディスクの位置まで戻る。
【0021】
[0026] リフローモジュール２０のリフローステーション又は第２ステーション１２４は、３つのコンピュータ制御加熱要素を含み、図９には、下部ヒータ、上部ヒータ及びリングヒータが示されている。下部ヒータの主な目的は、ウェハセンブリと直接接触することによって、ウェハ「Ｗ」を伝導的に加熱することである。ここでのウェハセンブリは、ウェハ、支持リング及び締め付けリングからなる。上部ヒータは、タワー内でウェハをさらに段階的に対流的に加熱するために使用され、タワーは、デスクの上方のリフローステーションの一部である。リングヒータは、縁における熱損失を防ぎ、ウェハの温度均一性を向上するために使用される。温度勾配は、上部ヒータと下部ヒータとの間に存在する。ウェハは、タワー内において異なる高さに位置決めすることができ、それにより、その対流加熱のレート（すなわち、温度）の決定を制御することができる。高温壁は、リングヒータの上部ヒータから熱を伝導し、タワー内においてより安定した段階的な温度勾配を生成する。高温壁部分は、上部ヒータからの熱をサポートして伝達するものと同じ部品であり得る。
【0022】
[0027] ウェハが搬入ロックからリフローステーションにインデキシングされた後、ウェハは、予熱しなければならない。予熱は、タワーにおいて、上部ヒータに近接して、ウェハを対流的に加熱することによって最も効果的に達成される。上部ヒータはいかなる温度にも設定することができるが、通常は、下部ヒータよりかなり高く設定される。従って、リフローステーションにおいてウェハが高く位置決めされるほど、その環境は高温になり、加熱が速くなる。サーボモータによって駆動される昇降ピンは、ウェハセンブリを持ち上げ、その高さを制御する。支持リングの温度センサは、ウェハと接触し、その温度をリアルタイムで正確にモニタする。ウェハ温度モニタリングとウェハ高さ制御を組み合わせることにより、ユーザは、ウェハの温度プロファイルの優れた制御を得ることができる。最高位置では、支持リングは、上部ヒータにマウントされたハードストップに接触する。ストップは、ウェハセンブリがタワーの上部に直接接触しないようにし、ツールとウェハの両方への損傷を防ぐ。また、ストップは、上部ヒータから支持リングに熱を伝導し、それにより、リングが加熱され、対流ヒータを素早く下げる。はるかに大きな熱質量により、支持リング及び締め具の温度とウェハ自体の温度との差が開き、ウェハの温度均一性が低下する。支持リングを対流的に加熱することにより、ウェハと支持リングとの間の加熱レートの差が最小化され、ウェハの温度均一性が向上する。予熱後、昇降ピンは、ウェハセンブリの位置をデスクの位置まで戻す。次いで、空気圧部材による駆動によって下部ヒータの位置が上がり、ウェハの底部に接触し、ウェハに直接接触する支持リングは、ウェハを均一の研究温度まで素早く上昇させる。この温度では、ウェハのはんだボールが溶融し、ウェハ上のそれらのそれぞれのパッドに付着する。ウェハは、必要に応じて真空力をウェハに加えることができる下部ヒータの真空チャネルによって保持される。真空は、撓んだウェハを水平平坦に保持する上で役立ち、速度と均一性の両方の観点からウェハの伝導加熱を向上させる。ウェハと一定時間接触した後、ウェハにおいて下部ヒータが降下し、次のステーションにインデキシングされる。
【0023】
[0028] ウェハの温度が上昇すると、リフローの前でさえ、ウェハ上のそれらのパッドにはんだボールがくっつくため、はんだボールとパッドとの間で金属拡散が起こり、バインダを不必要に溶かす。液体バインダは、高温で蒸発し始め、ウェハがリフローステーションを出る頃には、すべてのバインダが蒸発している。酸化物除去及びはんだリフローを促進するため、リフローステーションでは、チャンバの残りの部分と共に、無酸素還元雰囲気が維持される。その雰囲気は、窒素ガスと還元ガス（ギ酸など）の混合物である。リフローステーション自体の後、高温壁の側面の孔を通じて還元ガス混合物が導入され、それに加えて、タワーの上部の孔を通じてバインダ蒸気が排出され、最終的にリフローステーション排気口に向かって進む。メインツール排気のリフローステーション排気間では、バインダ凝縮システムを一列に配置することができる。この凝縮システムは、バインダ蒸気を凝縮し、それを排気流から取り除き、バインダ蒸気が設備の排気システムに到達するのを防ぐ。
【0024】
[0029] 図９には、反り管理ステーション１２６（すなわち、リフローモジュール２０の第３ステーション）が示されており、ウェハ及びウェハセンブリは、ヒータ及び真空プレートの温度を上回る温度でその反り管理ステーションを維持する。真空プレートをヒータ上に載せることから始まり、両方とも同じ温度になる。プレート及びヒータは、各々が、それら自体の空気圧シリンダによって作動される。プレート及びヒータは、最初に、一緒に動いてウェハと接触する。これにより、ウェハは、急速に且つ均一にはんだ凝固温度を下回って冷却される。真空支持チャックと同様に、プレートの３つの真空ゾーンは、真空力をウェハに加え、ウェハを水平平坦に保持することができる。これにより、特に、ウェハが撓む傾向にある場合は、ウェハのプレート間の伝導が改善される。次いで、プレートは、切り離され、ウェハに対するそのバックグリップを維持する。ここで、窒素ガスがプレート上のチャネルに流入され、それを能動的に冷却する。冷却レートは、質量流量コントローラによって窒素流を変更することによって調整することができる。冷却の間、チャンバ内で自由に浮遊させた状態でウェハを対流的に冷却する代わりに、ウェハとプレートとの接触を維持することにより、ウェハに対する残留応力が最小化され、ましてや除去することさえも可能である。これにより、後にウェハがリング締め具から解放される際に、ウェハの反りが低減される。また、ウェハの上方の窒素シャワーヘッドも、窒素ガスの衝突噴流によって、ウェハを対流的に冷却することができる。プレート／ウェハシステムが十分に冷却された後、真空解放され、ウェハからプレートが切り離される。ここでは、ウェハは、ステーションを出るまで、対流のみを通じて冷却される。ウェハが冷却される間、プレートは、降下し、ヒータと再び接触する。これにより、プレートは、次のウェハに備えて、開始温度まで加熱される。
【0025】
[0030] 空気圧部材は独立して制御されるが、結果として得られるプレート及びヒータの運動は、限られた範囲内で結合される。ウェハ空気圧部材は、チャンバに対する独自のアップ及びダウン位置によって、ヒータの絶対位置を管理する。プレート空気圧は、プレート／ヒータセパレータとして効果的に考えることができる。プレート空気圧は、プレートの絶対位置を制御するものではなく、むしろ、プレートを上方に置くか又はヒータと接触させるかを決定付けるものである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図6A】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【外国語明細書】