特表 2024-515953 半導体パッケージング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-11

(54)【発明の名称】半導体パッケージング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20240404BHJP

   C23C 14/14 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

C23C14/14 D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564251

(86)(22)【出願日】2022-04-01

(85)【翻訳文提出日】2023-10-19

(86)【国際出願番号】 KR2022004671

(87)【国際公開番号】W WO2022225222

(87)【国際公開日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】10-2021-0052911

(32)【優先日】2021-04-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】504210651

【氏名又は名称】ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム スン ウック

(72)【発明者】

【氏名】ケウム ミン ジョン

(72)【発明者】

【氏名】パク ジョン シク

(72)【発明者】

【氏名】オォ ソク ユン

(72)【発明者】

【氏名】リム エイク ヒュン

【テーマコード（参考）】

4K029

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K029AA06

4K029AA24

4K029BA03

4K029BA04

4K029BA07

4K029BA08

4K029BA12

4K029BA17

4K029BA21

4K029BB03

4K029BC03

4K029BD01

4K029CA05

4K029DC03

4K029DC04

4K029DC33

4K029HA01

4K029JA01

4K029KA02

4K029KA03

4K029KA09

5F131AA02

5F131BA35

5F131BA51

5F131BB03

5F131BB13

5F131CA32

5F131CA42

5F131DA22

5F131DA42

(57)【要約】

本発明は、半導体パッケージング装置に関し、より詳細には、ウェーハレベルパッケージング方式により半導体素子をパッケージングするための半導体パッケージング装置に関する。
本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、複数の半導体素子を備えるウェーハの上にマスク部材を配置する工程を行うことが可能な空間を有するローディング部と、前記ローディング部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上に導電パターン層を形成する工程を行うことが可能な空間を有し、前記ローディング部と連結される蒸着部と、前記蒸着部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上においてマスク部材を分離する工程を行うことが可能な空間を有し、前記蒸着部と連結されるアンローディング部と、を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の半導体素子を備えるウェーハの上にマスク部材を配置する工程を行うことが可能な空間を有するローディング部と、
前記ローディング部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上に導電パターン層を形成する工程を行うことが可能な空間を有し、前記ローディング部と連結される蒸着部と、
前記蒸着部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上においてマスク部材を分離する工程を行うことが可能な空間を有し、前記蒸着部と連結されるアンローディング部と、
を備える、半導体パッケージング装置。

【請求項2】

前記ローディング部は前記蒸着部の一方の側に連結され、前記アンローディング部は前記蒸着部の一方の側とは反対側である前記蒸着部の他方の側に連結される、請求項１に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項3】

前記ローディング部は、
前記蒸着部と連結される第１のロードロック部と、
複数枚のウェーハを貯蔵するための空間を有し、前記第１のロードロック部と連結される第１のウェーハ貯蔵部と、
複数枚のマスク部材を貯蔵するための空間を有し、前記第１のロードロック部と連結される第１のマスク貯蔵部と、
前記第１のウェーハ貯蔵部及び第１のマスク貯蔵部からそれぞれウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上にマスク部材を整列して固定するための空間を有し、前記第１のロードロック部と連結される整列部と、
を備える、請求項１に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項4】

前記蒸着部は、
ウェーハの上に導電パターン層を形成する工程を行うことが可能な空間の少なくとも一部を提供する蒸着チャンバーと、
受け渡されたウェーハ及びマスク部材を支持可能なように前記蒸着チャンバー内に配設される支持部と、
前記支持部と対向するように前記蒸着チャンバー内に配設されるスパッターリングターゲット部と、
前記スパッターリングターゲット部に電力を供給するための電源部と、
を備える、請求項１に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項5】

前記支持部は、受け渡されたウェーハ及びマスク部材を移動させるための移動部材を備える、請求項４に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項6】

前記移動部材は、ローラープレートまたはコンベヤーベルトを備える、請求項５に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項7】

前記支持部は、複数枚のウェーハが載置可能な載置面を有する、請求項４に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項8】

前記蒸着部は、
前記ローディング部と連結されて、ウェーハの上に形成されたパッシベーション層の上に下導電パターン層を形成するための第１の蒸着部と、
前記第１の蒸着部と連結されて、前記下導電パターン層の上に前記下導電パターン層とは異なる物質からなる上導電パターン層を形成するための第２の蒸着部と、
を備える、請求項１に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項9】

前記第２の蒸着部は、複数が互いに連結されて設けられる、請求項８に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項10】

前記アンローディング部は、
前記蒸着部と連結される第２のロードロック部と、
複数枚のウェーハを貯蔵するための空間を有し、前記第２のロードロック部と連結される第２のウェーハ貯蔵部と、
複数枚のマスク部材を貯蔵するための空間を有し、前記第２のロードロック部と連結される第２のマスク貯蔵部と、
前記第２のロードロック部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハ上においてマスク部材を分離するための空間を有し、前記第２のロードロック部と連結される分離部と、
を備える、請求項１に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項11】

前記アンローディング部からマスク部材を搬出して前記ローディング部に搬入するために、前記アンローディング部とローディング部とをつなぐ搬送部をさらに備える、請求項１に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項12】

前記ローディング部は、複数枚のマスク部材を貯蔵するための空間を有する第１のマスク貯蔵部を備え、
前記アンローディング部は、複数枚のマスク部材を貯蔵するための空間を有する第２のマスク貯蔵部を備え、
前記搬送部は、前記第１のマスク貯蔵部と第２のマスク貯蔵部とをつなぐ、請求項１１に記載の半導体パッケージング装置。

【請求項13】

前記搬送部は、前記アンローディング部から搬出されたマスク部材を洗浄するための洗浄部を備える、請求項１１に記載の半導体パッケージング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体パッケージング装置に関し、より詳細には、ウェーハレベルパッケージング方式により半導体素子をパッケージングするための半導体パッケージング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

パッケージング工程とは、外部の環境から半導体素子を保護するために半導体素子をパッケージングする工程のことをいう。このようなパッケージング工程には、外部機器と信号をやり取りするように半導体素子の配線を整理するために導電パターンを形成する過程が伴われる。

【0003】

既存のパッケージング工程は、複数の半導体素子を備えるウェーハをダイシングライン（ｄｉｃｉｎｇ ｌｉｎｅ）に沿って切断して個々の半導体素子に分離した後、分離した個々の半導体素子ごとにパッケージング工程を行っていた。このような既存のパッケージング工程は、チップ単位にてパッケージング工程を行うことを余儀なくされるため、すべての半導体素子をパッケージングするのに非常に長い時間がかかっていた。

【0004】

このため、最近には、まず、複数の半導体素子を備えるウェーハの状態でパッケージング工程を行った後、半導体素子ごとにウェーハをダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）するウェーハレベルパッケージング方式が利用されている。

【0005】

このようなウェーハレベルパッケージング方式を利用する半導体パッケージング装置は、一般に、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程により半導体素子の配線を整理するための導電パターンを形成する。しかしながら、このようなフォトリソグラフィ工程は、半導体パッケージング装置がウェーハの上にフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）をコートし、露光（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）、現像（ｄｅｖｅｌｏｐ）及びエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行った後、フォトレジストを取り除くといった複雑な工程をそれぞれ行うことを余儀なくされるため、半導体素子をパッケージングするのにかかる時間を効果的に短縮させ難いという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】大韓民国公開特許第１０－２００１－００６１７８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、半導体素子の生産性を向上させることのできる半導体パッケージング装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、複数の半導体素子を備えるウェーハの上にマスク部材を配置する工程を行うことが可能な空間を有するローディング部と、前記ローディング部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上に導電パターン層を形成する工程を行うことが可能な空間を有し、前記ローディング部と連結される蒸着部と、前記蒸着部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上においてマスク部材を分離する工程を行うことが可能な空間を有し、前記蒸着部と連結されるアンローディング部と、を備える。

【0009】

前記ローディング部は前記蒸着部の一方の側に連結され、前記アンローディング部は前記蒸着部の一方の側とは反対側である前記蒸着部の他方の側に連結されてもよい。

【0010】

前記ローディング部は、前記蒸着部と連結される第１のロードロック部と、複数枚のウェーハを貯蔵するための空間を有し、前記第１のロードロック部と連結される第１のウェーハ貯蔵部と、複数枚のマスク部材を貯蔵するための空間を有し、前記第１のロードロック部と連結される第１のマスク貯蔵部と、前記第１のウェーハ貯蔵部及び第１のマスク貯蔵部からそれぞれウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハの上にマスク部材を整列して固定するための空間を有し、前記第１のロードロック部と連結される整列部と、を備えていてもよい。

【0011】

前記蒸着部は、ウェーハの上に導電パターン層を形成する工程を行うことが可能な空間の少なくとも一部を提供する蒸着チャンバーと、受け渡されたウェーハ及びマスク部材を支持可能なように前記蒸着チャンバー内に配設される支持部と、前記支持部と対向するように前記蒸着チャンバー内に配設されるスパッターリングターゲット部と、前記スパッターリングターゲット部に電力を供給するための電源部と、を備えていてもよい。

【0012】

前記支持部は、受け渡されたウェーハ及びマスク部材を移動させるための移動部材を備えていてもよい。

【0013】

前記移動部材は、ローラープレートまたはコンベヤーベルトを備えていてもよい。

【0014】

前記支持部は、複数枚のウェーハが載置可能な載置面を有していてもよい。

【0015】

前記蒸着部は、前記ローディング部と連結されて、ウェーハの上に形成されたパッシベーション層の上に下導電パターン層を形成するための第１の蒸着部と、前記第１の蒸着部と連結されて、前記下導電パターン層の上に前記下導電パターン層とは異なる物質からなる上導電パターン層を形成するための第２の蒸着部と、を備えていてもよい。

【0016】

前記第２の蒸着部は、複数が互いに連結されて設けられてもよい。

【0017】

前記アンローディング部は、前記蒸着部と連結される第２のロードロック部と、複数枚のウェーハを貯蔵するための空間を有し、前記第２のロードロック部と連結される第２のウェーハ貯蔵部と、複数枚のマスク部材を貯蔵するための空間を有し、前記第２のロードロック部と連結される第２のマスク貯蔵部と、前記第２のロードロック部からウェーハ及びマスク部材を受け渡されてウェーハ上においてマスク部材を分離するための空間を有し、前記第２のロードロック部と連結される分離部と、を備えていてもよい。

【0018】

前記半導体パッケージング装置は、前記アンローディング部からマスク部材を搬出して前記ローディング部に搬入するために、前記アンローディング部とローディング部とをつなぐ搬送部をさらに備えていてもよい。

【0019】

前記搬送部は、前記アンローディング部から搬出されたマスク部材を洗浄するための洗浄部を備えていてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置によれば、複数の半導体素子を備えるウェーハ上において、ウェーハとは別途に設けられたマスク部材を用いる単一の工程によって導電パターン層を形成することにより、導電パターン層を形成するための工程数を最小限に抑えることができる。

【0021】

これにより、半導体素子をパッケージングするのにかかる時間を最小限に抑えることができ、工程に用いる資材のコストを最小限に抑えて半導体チップの生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置を概略的に示す図である。

【図2】本発明の実施形態によりウェーハの上に導電パターン層を形成する様子を示す図である。

【図3】本発明の実施形態によりウェーハの上に導電パターン層を形成する様子を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置の具体的な構造を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る蒸着部を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化されることが可能なものであって、以下の実施形態は、単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。なお、本発明ついて詳しく説明するために図面は誇張されて示されていてもよく、図中、同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。

【0024】

図１は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置を概略的に示す図であり、図２及び図３は、本発明の実施形態によりウェーハの上に導電パターン層を形成する様子を示す図である。

【0025】

図１から図３を参照すると、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、複数の半導体素子を備えるウェーハＷの上にマスク部材Ｍ１またはＭ２を配置する工程を行うことが可能な空間を有するローディング部１００と、前記ローディング部１００からウェーハＷ及びマスク部材Ｍ１またはＭ２を受け渡されてウェーハＷの上に導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２を形成する工程を行うことが可能な空間を有し、前記ローディング部１００と連結される蒸着部２００、及び前記蒸着部２００からウェーハＷ及びマスク部材Ｍ１またはＭ２を受け渡されてウェーハＷ上においてマスク部材Ｍ１またはＭ２を分離する工程を行うことが可能な空間を有し、前記蒸着部２００と連結されるアンローディング部３００を備える。

【0026】

既存のパッケージング工程は、複数の半導体素子を備えるウェーハをダイシングライン（ｄｉｃｉｎｇ ｌｉｎｅ）に沿って切断して個々の半導体素子に分離した後、分離した個々の半導体素子ごとにパッケージング工程を行っていた。このような既存のパッケージング工程は、チップ単位にてパッケージング工程を行うことを余儀なくされるため、すべての半導体素子をパッケージングするのに非常に長い時間がかかっていた。

【0027】

ここで、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、ウェーハレベルパッケージング（ｗａｆｅｒ ｌｅｖｅｌ ｐａｋａｇｉｎｇ）方式によりパッケージング工程を行う装置であってもよい。ここで、ウェーハレベルパッケージング方式は、複数の半導体素子を備えるウェーハの状態で、まずパッケージング工程を行った後、半導体素子ごとにウェーハをダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）する方式を意味する。

【0028】

一方、従来のウェーハレベルパッケージング方式は、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方式により半導体素子の配線を整理するための導電パターンを形成していた。しかしながら、このようなフォトリソグラフィ方式は、ウェーハＷの上にフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）をコートし、露光（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）、現像（ｄｅｖｅｌｏｐ）及びエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行った後、フォトレジストを取り除くといった複雑な工程を通じて行われるため、ウェーハＷをパッケージングするのに非常に長い時間がかかってしまうという問題があった。

【0029】

したがって、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、複数の半導体素子が形成されたウェーハＷの上にマスク部材Ｍ１またはＭ２を用いて導電パターン層を形成することにより、導電パターン層を形成するための工程数を最小限に抑えることができる。

【0030】

例えば、図２に示すように、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、第１のパッシベーション層Ｐ１に形成された露出領域の上に第１の導電パターン層ＭＰ１を形成することができる。

【0031】

第１の導電パターン層ＭＰ１を形成するために、まず、複数の半導体素子が形成されたウェーハＷを用意する。ここで、ウェーハＷは、複数の単位回路が一枚の基板に並べられた形態のものを意味する。このとき、単位回路は、情報の切り換え、記憶及び演算などの機能を行うための半導体素子及びこの配線構造を意味することがある。

【0032】

一方、用意されたウェーハＷの上には複数の半導体素子の入出力パッドＤの少なくとも一部を露出させる第１のパッシベーション層Ｐ１が形成されてもよい。複数の半導体素子は、外部機器との電気的な接続のための入出力パッドＤをそれぞれ有していてもよい。このとき、第１のパッシベーション層Ｐ１は、各半導体素子の入出力パッドＤを露出させるように複数の半導体素子Ｄの上に形成される。

【0033】

ここで、第１のパッシベーション層Ｐ１は、まず、ウェーハＷの上に第１のパッシベーション膜を形成し、形成された第１のパッシベーション膜をレーザードリリングまたはフォトリソグラフィ工程によってパターニングしたり、マスクを用いてパターニングしたりすることにより形成することができる。このとき、第１のパッシベーション層は、ポリイミド（ＰＩ：ＰｏｌｙＩｍｉｄｅ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ：Ｂｅｎｚｏ Ｃｙｃｌｏ Ｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ：Ｐｏｌｙ Ｂｅｎｚ Ｏｘａｚｏｌｅ）、（ＢＴ：ＢｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅＴｒｉａｚｉｎｅ）、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、シリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、酸化膜（ＳｉＯ_ｘ）及び窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）のうちの少なくともいずれか一種の材質から形成されてもよい。

【0034】

第１の導電パターン層ＭＰ１は、第１のマスク部材Ｍ１を用いてウェーハＷの上に形成されてもよい。ここで、第１の導電パターン層ＭＰ１は、伝導性を有する金属パターン層を備えていてもよく、第１のマスク部材Ｍ１は、ウェーハＷとは別途に設けられたシャドウマスク（ｓｈａｄｏｗ ｍａｓｋ）を備えていてもよい。

【0035】

第１の導電パターン層ＭＰ１は、半導体素子の電気的な経路の配線引き回しを再び行う役割を果たす。すなわち、第１の導電パターン層ＭＰ１は、半導体素子の入出力パッドＤの位置とは無関係に半導体チップを外部機器と電気的に接続するために半導体素子の電気的な経路の配線引き回しを再び行う。このような第１の導電パターン層ＭＰ１は、伝導性の高い銅、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属材質や、これらの以外の他の成分を含む合金材質からなり得る。

【0036】

第１の導電パターン層ＭＰ１は、ウェーハＷの上に第１のマスク部材Ｍ１を配置し、第１のマスク部材Ｍ１を通過するようにウェーハＷに金属物質などの導電物質を供給して、第１のマスク部材Ｍ１のパターンと同じ形状に前記ウェーハＷの上に導電物質を蒸着してもよい。

【0037】

また、図３に示すように、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、第２のパッシベーション層Ｐ２に形成された露出領域の上に第２の導電パターン層ＭＰ２を形成してもよい。

【0038】

第２の導電パターン層ＭＰ２を形成するために、まず、第１の導電パターン層ＭＰ１の上に第２のパッシベーション層Ｐ２を形成する。ここで、第２のパッシベーション層Ｐ２は、まず、第１の導電パターン層ＭＰ１の上に第２のパッシベーション膜を形成し、形成された第２のパッシベーション膜をレーザードリリングまたはフォトリソグラフィ工程によってパターニングして形成してもよいし、マスクを用いて直接的にパターニングされた第２のパッシベーション層Ｐ２を形成してもよい。このとき、第２のパッシベーション層Ｐ２は、ポリイミド（ＰＩ：ＰｏｌｙＩｍｉｄｅ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ：Ｂｅｎｚｏ Ｃｙｃｌｏ Ｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ：Ｐｏｌｙ Ｂｅｎｚ Ｏｘａｚｏｌｅ）、（ＢＴ：ＢｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅＴｒｉａｚｉｎｅ）、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、シリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、酸化膜（ＳｉＯ_ｘ）及び窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）のうちの少なくともいずれか一種の材質から形成可能である。

【0039】

このとき、第２のパッシベーション層Ｐ２は、第１のパッシベーション層Ｐ１とは異なる材質から形成されてもよい。第１のパッシベーション層Ｐ１と第２のパッシベーション層Ｐ２を互いに異なる材質から形成する場合、浸透した水分などが互いに異なる材質を有する膜の境界に沿って移動してしまう結果、移動距離が伸び、これにより、水分などの浸透を防ぐことが可能になる。

【0040】

第２のパッシベーション層Ｐ２が形成された後、第２のパッシベーション層Ｐ２の上には第２の導電パターン層ＭＰ２が形成されてもよい。第２の導電パターン層ＭＰ２は、第２のパッシベーション層Ｐ２に形成された露出領域の上に形成されてもよく、第２の導電パターン層ＭＰ２は、第２のマスク部材Ｍ１を用いて形成されてもよい。ここで、第２の導電パターン層ＭＰ２は、伝導性を有する金属パターン層を備えていてもよいし、第２のマスク部材Ｍ１は、ウェーハＷとは別途に設けられたシャドウマスク（ｓｈａｄｏｗ ｍａｓｋ）を備えていてもよいということは第１の導電パターン層ＭＰ１の場合と同様である。

【0041】

ここで、第２の導電パターン層ＭＰ２は、導電性バンプを形成するためのシード層の役割を果たす。このような第２の導電パターン層ＭＰ２は、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、タングステンなどの金属材質や、これらの以外の他の成分を含む合金材質からなり得る。また、第２の導電パターン層ＭＰ２は、複数の層が積層されて形成されてもよく、この場合、それぞれクロム、クロム－銅合金及び銅材質からなる複数の層、チタン－タングステン合金及び銅材質からなる複数の層またはアルミニウム、ニッケル及び銅材質からなる複数の層が積層されて形成されてもよい。

【0042】

第２の導電パターン層ＭＰ２は、第２のパッシベーション層Ｐ２が形成されたウェーハＷの上に第２のマスク部材Ｍ２を配置し、第２のマスク部材Ｍ２を通過するようにウェーハＷの上に導電物質を供給して、前記第２のマスク部材Ｍ２のパターンと同一の形状に第２のパッシベーション層Ｐ２の上に第２の導電パターン層ＭＰ２を形成してもよい。図示はしないが、第２の導電パターン層ＭＰ２を形成した後、第２の導電パターン層ＭＰ２の上には導電性バンプを形成してもよく、導電性バンプを形成した後、半導体素子ごとにウェーハＷを切断して複数の半導体チップが形成されてもよい。

【0043】

このように、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、複数の半導体素子が形成されたウェーハの上にマスク部材Ｍ１またはＭ２を用いて第１の導電パターン層ＭＰ１または第２の導電パターン層ＭＰ２を形成してもよい。第１の導電パターン層ＭＰ１または第２の導電パターン層ＭＰ２を形成するための本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置の細部構造に関しては、以下において図４及び図５を参照して詳しく説明する。

【0044】

図４は、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置の具体的な構造を示す図であり、図５は、本発明の実施形態に係る蒸着部を概略的に示す図である。

【0045】

前述したように、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、複数の半導体素子を備えるウェーハＷの上にマスク部材Ｍ（Ｍ１またはＭ２）を配置する工程を行うことが可能な空間を有するローディング部１００と、前記ローディング部１００からウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷの上に導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２を形成する工程を行うことが可能な空間を有し、前記ローディング部１００と連結される蒸着部２００、及び前記蒸着部２００からウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷ上においてマスク部材Ｍを分離する工程を行うことが可能な空間を有し、前記蒸着部２００と連結されるアンローディング部３００を備える。

【0046】

本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、ローディング部１００と、蒸着部２００及びアンローディング部３００がクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）タイプに配置されてもよいが、工程速度を高め、かつ、生産性を向上させるためにローディング部１００が前記蒸着部２００の一方の側に連結され、アンローディング部３００が前記蒸着部２００の他方の側に連結されるインライン（ｉｎ－ｌｉｎｅ）タイプに配置されてもよい。このとき、蒸着部２００の一方の側と他方の側は、互いに反対の方向であってもよい。

【0047】

ローディング部１００は、複数の半導体素子を備えるウェーハＷの上にマスク部材Ｍを配置する工程を行うことが可能な空間を有する。このために、ローディング部１００は、蒸着部２００と連結される第１のロードロック部１５０と、複数枚のウェーハＷを貯蔵するための空間を有し、前記第１のロードロック部１５０と連結される第１のウェーハ貯蔵部１１０と、複数枚のマスク部材Ｍを貯蔵するための空間を有し、前記第１のロードロック部１５０と連結される第１のマスク貯蔵部１２０と、前記第１のウェーハ貯蔵部１１０及び第１のマスク貯蔵部１２０からそれぞれウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷの上にマスク部材Ｍを整列して固定するための空間を有し、前記第１のロードロック部１５０と連結される整列部１４０と、を備えていてもよい。ここで、整列部１４０は、第１のウェーハ貯蔵部１１０及び第１のマスク貯蔵部１２０と第１のロードロック部１５０の間においてウェーハＷ及びマスク部材Ｍを移動させるための第１のロボットアーム（図示せず）を備えていてもよい。

【0048】

第１のウェーハ貯蔵部１１０は、第１のウェーハ貯蔵チャンバー及び前記第１のウェーハ貯蔵チャンバーの内部に配置される第１のウェーハ貯蔵カセットを備えていてもよい。第１のウェーハ貯蔵カセットには、複数の単位回路が形成されたウェーハＷが貯蔵されてもよい。このとき、ウェーハＷは、複数の単位回路を覆うように第１のパッシベーション層Ｐ１が形成されているウェーハＷであってもよく、第１のパッシベーション層Ｐ１の上に第１の導電パターン層ＭＰ１及び第２のパッシベーション層Ｐ２がさらに形成されているウェーハＷであってもよい。第１のウェーハ貯蔵カセットには、このようなウェーハＷが上下方向に沿って複数枚で貯蔵されてもよい。

【0049】

第１のマスク貯蔵部１２０は、第１のマスク貯蔵チャンバー及び前記第１のマスク貯蔵チャンバーの内部に配置される第１のマスク貯蔵カセットを備えていてもよい。第１のマスク貯蔵カセットには、第１のマスク部材Ｍ１または第２のマスク部材Ｍ２が貯蔵されてもよい。このようなマスク部材Ｍは、上下方向に沿って複数枚で貯蔵されてもよい。

【0050】

整列部１４０は、前記第１のウェーハ貯蔵部１１０及び第１のマスク貯蔵部１２０からそれぞれウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷの上にマスク部材Ｍを整列して固定するための空間を有する。このような整列部１４０は、整列チャンバーを備えていてもよく、整列チャンバー内に配置される第１のロボットアームを備えていてもよい。ここで、第１のロボットアームは、第１のウェーハ貯蔵部１１０及び第１のマスク貯蔵部１２０からそれぞれウェーハＷ及びマスク部材Ｍを引き出して第１のロードロック部１５０に移動させてもよい。以下では、整列部１４０が第１のロボットアームを備えて第１のウェーハ貯蔵部１１０及び第１のマスク貯蔵部１２０からそれぞれ引き出されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを第１のロードロック部１５０に移動させる間にウェーハＷの上にマスク部材Ｍを整列する構成を例にとって説明するが、整列部１４０は、第１のロボットアームが配置される空間とは別途に設けられて、第１のロボットアームからウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷの上にマスク部材Ｍを整列して固定することもできるということはいうまでもない。

【0051】

整列部１４０は、第１のウェーハ貯蔵部１１０及び第１のマスク貯蔵部１２０からそれぞれウェーハＷ及びマスク部材Ｍを引き出してウェーハＷの上にマスク部材Ｍを整列し、整列されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを第１のロードロック部１５０に受け渡す。整列部１４０には、ウェーハＷの上にマスク部材Ｍを整列して固定するための様々な構成が適用可能であるが、例えば、図５に示すように、トレイＴの上にウェーハＷを載置し、ウェーハＷ上においてマスク部材Ｍを整列した後、トレイＴとマスク部材Ｍを磁力により固定することにより、ウェーハＷ上においてマスク部材Ｍを整列して固定してもよい。このとき、トレイＴは、整列部１４０内に複数で貯蔵されてもよく、整列部１４０とは別途に配置されたトレイ貯蔵部（図示せず）から第１のロボットアームを介して整列部１４０内に引き込まれてもよい。

【0052】

第１のロードロック部１５０は、一方の側が整列部１４０と連結され、他方の側が蒸着部２００と連結されてもよい。このような第１のロードロック部１５０は、大気圧の状態で整列部１４０からトレイＴを受け渡され、真空状態に切り換えられた後、蒸着部２００にトレイＴを受け渡してもよい。図示はしないが、例えば、第１のロードロック部１５０は、一方の側が前記整列部１４０と連結される第１の大気圧ロードロックと、一方の側が前記第１の大気圧ロードロックの他方の側に連結され、他方の側が蒸着部２００と連結される第１の真空ロードロックと、を備えていてもよい。

【0053】

第１の大気圧ロードロックは、内部が大気圧に醸成され、前記第１の大気圧ロードロックと直接的にまたは間接的に連結される第１のウェーハ貯蔵部１１０と、第１のマスク貯蔵部１２０と、整列部１４０及び第１のロボットアーム部１４０の内部も大気圧に醸成されてもよい。第１の大気圧ロードロックは、第１のロボットアームからウェーハＷの上にマスク部材Ｍが固定されたトレイＴを受け渡されて第１の真空ロードロックに受け渡してもよい。このとき、第１の大気圧ロードロックは、ウェーハＷの上にマスク部材Ｍが固定された複数のトレイＴを同時にまたは順次に受け渡されて、第１の真空ロードロックに複数のトレイＴを同時に受け渡してもよい。一方、第１の真空ロードロックは、内部が大気圧の状態から真空状態へと変わるように調節され、第１の大気圧ロードロックから複数のトレイＴを受け渡されて蒸着部２００に受け渡す。

【0054】

蒸着部２００は、ローディング部１００と連結され、ローディング部１００からトレイＴの上に載置されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷの上に導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２を形成する工程を行うことが可能な空間を有する。このために、蒸着部２００は、図５に示すように、ウェーハＷの上に導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２を形成する工程を行うことが可能な空間の少なくとも一部を提供する蒸着チャンバー２０１と、受け渡されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを支持可能なように前記蒸着チャンバー２０１内に配設される支持部２０２と、前記支持部２０２と対向するように前記蒸着チャンバー２０１内に配設されるスパッターリングターゲット部２０４及び前記スパッターリングターゲット部２０４に電力を供給するための電源部２０５を備えていてもよい。

【0055】

蒸着チャンバー２０１は、蒸着工程が行われる工程空間を形成するものであって、蒸着チャンバー２０１は、所定の真空ポンプ（図示せず）と連結されてその内部を真空状態に保持することができる。

【0056】

蒸着チャンバー２０１には、不活性ガス、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスなどを供給するためのガス供給管（図示せず）が連結されてもよい。ガス供給管は、プラズマ放電が起こる領域、すなわち、スパッターリングターゲット部２０４とウェーハＷとの間の領域に不活性ガスが供給されるように蒸着チャンバー２０１に連結されてもよい。

【0057】

支持部２０２は、蒸着チャンバー２０１の内部に位置して蒸着チャンバー２０１にローディングされるウェーハＷを支持しながら搬送する。前述したように、ローディング部１００からトレイＴの上に載置されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡される場合、支持部２０２は、ウェーハＷ及びマスク部材Ｍが載置されたトレイＴを支持しながら搬送してもよい。このために、支持部２０２は、受け渡されたウェーハＷとマスク部材ＭまたはトレイＴを移動させるための移動部材を備えていてもよく、このような移動部材は、ローラープレートまたはコンベヤーベルトを備えていてもよい。また、ローディング部１００からウェーハＷがそれぞれ載置された複数のトレイＴを同時に受け渡される場合、支持部２０２は、複数枚のウェーハＷが載置可能な載置面を有していてもよい。これにより、複数枚のウェーハＷに対して同時に蒸着工程を行うことが可能になり、その結果、生産性を向上させることができる。

【0058】

また、蒸着部２００は、バッキングプレート２０３をさらに備えていてもよい。バッキングプレート２０３は、スパッターリングターゲット部２０４を支持するとともに、スパッターリングターゲット部２０４に電力が供給されるようにする。このために、バッキングプレート２０３は、電源部２０５、例えば、ＤＣ電源、ＡＣ電源、またはＲＦ電源に電気的に接続されて電源部２０５から供給されるプラズマ電源をスパッターリングターゲット部２０４に供給してもよい。

【0059】

スパッターリングターゲット部２０４は、支持部２０２と対向するように蒸着チャンバー２０１の内部に配設される。このとき、スパッターリングターゲット部２０４は、ウェーハＷの上に導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２を形成するための導電物質から形成されてもよく、ウェーハＷよりも大きな面積を有していてもよい。このようなスパッターリングターゲット部２０４は、バッキングプレート２０３の背面に配設されてウェーハＷから所定の距離だけ離れるとともに、対向していてもよい。

【0060】

図示はしないが、蒸着部２００は、蒸着チャンバー２０１の内部に配設される磁界形成手段をさらに備えていてもよいということはいうまでもない。

【0061】

このような磁界形成手段は、スパッターリング工程に際して一定の周期（または、幅）にて振動するとともに、所定の方向に移動しながらスパッターリングターゲット部２０４の表面に磁界を形成することにより、磁界によるスパッターリングターゲット部２０４の浸食領域をスパッターリングターゲット部２０４の全体の面積にわたって一様に分布させてスパッターリングターゲット部２０４の使用効率を最大化させることができる。また、磁界形成手段は、磁界を用いてスパッターリングターゲット部２０４の表面に高密度プラズマを形成することにより、ウェーハＷの上に蒸着される導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２の蒸着速度を向上させることができる。このために、磁界形成手段は、磁石モジュール及び磁石移動モジュールを備えていてもよい。

【0062】

このような蒸着部２００は、ローディング部１００と連結されて、ウェーハＷの上に形成されたパッシベーション層Ｐ１またはＰ２の上に下導電パターン層を形成するための第１の蒸着部２１０及び前記第１の蒸着部２１０と連結されて、前記下導電パターン層の上に前記下導電パターン層とは異なる物質からなる上導電パターン層を形成するための第２の蒸着部２２０を備えていてもよい。このとき、第１の蒸着部２１０及び第２の蒸着部２２０は、前述した蒸着チャンバー２０１と、支持部２０２と、バッキングプレート２０３と、スパッターリングターゲット部２０４及び電源部２０５をそれぞれ備えていてもよいということはいうまでもない。

【0063】

第１の蒸着部２１０は、トレイＴの移動速度を調節する役割を果たす第１の搬送部４１０を介してローディング部１００と連結されてもよい。ここで、第１の蒸着部２１０は、ウェーハＷの上に形成されたパッシベーション層Ｐ１またはＰ２の上に下導電パターン層を形成してもよい。このとき、下導電パターン層は、第１のパッシベーション層Ｐ１または第２のパッシベーション層Ｐ２の上に形成される第１の導電パターン層ＭＰ１または第２の導電パターン層ＭＰ２の接着力を高めるためのものであって、チタン（Ｔｉ）などの物質からなり得る。

【0064】

第２の蒸着部２２０は、第１の蒸着部２１０と直結されてもよいが、バッファー部５００を介して第１の蒸着部２１０と連結されてもよい。第１の蒸着部２１０は、ウェーハＷの上に形成されたパッシベーション層Ｐ１またはＰ２の上に下導電パターン層を形成するためのものであり、第２の蒸着部２２０は、後述するように、第１の蒸着部２１０によって形成される下導電パターン層の上に上導電パターン層を形成するためのものである。このとき、第１の蒸着部２１０と第２の蒸着部２２０は、下導電パターン層または上導電パターン層を形成するために互いに異なる条件を有していてもよいが、第１の蒸着部２１０と第２の蒸着部２２０の圧力条件が互いに異なる場合、例えば、圧力差が大きな場合に第１の蒸着部２１０と第２の蒸着部２２０との間のバッファー部５００において圧力を調節してもよい。

【0065】

第２の蒸着部２２０は、第１の蒸着部２１０によって形成される下導電パターン層の上に上導電パターン層を形成するためのものであって、上導電パターン層は、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、タングステンなどの金属材質や、これらの以外の他の成分を含む合金材質からなり得る。このとき、上導電パターン層は、下導電パターン層とは異なる物質からなり得るが、これにより、接着力を高めるとともに、優れた伝導性を有する導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２を形成することができる。

【0066】

また、上導電パターン層は、接着力を高めるための下導電パターン層に比べて厚い厚さに形成される必要があるが、このために、上導電パターン層を形成するための第２の蒸着部２２０は、複数が互いに連結されて設けられてもよい。この場合、トレイＴは、複数の第２の蒸着部２２０を順次に経由することになり、パッシベーション層Ｐ１またはＰ２の上には十分な厚さの上導電パターン層が形成されることが可能になる。ここで、第２の蒸着部２２０の配設数は、上導電パターン層の厚さに応じて種々に設定可能であるということはいうまでもない。

【0067】

アンローディング部３００は、前記蒸着部２００からトレイＴを受け渡されてウェーハＷ上においてマスク部材Ｍを分離する工程を行うことが可能な空間を有する。このために、アンローディング部３００は、前記蒸着部２００と連結される第２のロードロック部３１０と、複数枚のウェーハＷを貯蔵するための空間を有し、前記第２のロードロック部３１０と連結される第２のウェーハ貯蔵部３４０と、複数枚のマスク部材Ｍを貯蔵するための空間を有し、前記第２のロードロック部３１０と連結される第２のマスク貯蔵部３５０、及び前記第２のロードロック部３１０からウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷ上においてマスク部材Ｍを分離するための空間を有し、前記第２のロードロック部３１０と連結される分離部３２０を備えていてもよい。

【0068】

第２のロードロック部３１０は、トレイＴの移動速度を調節する役割を果たす第２の搬送部４２０を介して蒸着部２００、例えば、第２の蒸着部２２０と連結されてもよい。第２のロードロック部３１０は、一方の側が第２の蒸着部２２０と連結され、他方の側が分離部３２０と連結されてもよい。このような第２のロードロック部３１０は、真空状態で第２の蒸着部２２０からトレイＴを受け渡され、大気圧の状態に切り換えられた後、分離部３２０にトレイＴを受け渡してもよい。図示はしないが、例えば、第２のロードロック部３１０は、第２の蒸着部２２０と連結される第２の真空ロードロックと、一方の側が前記第２の真空ロードロックに連結され、他方の側が後述する第２のロボットアームと連結される第２の大気圧ロードロックと、を備えていてもよい。

【0069】

第２の真空ロードロックは、内部が真空状態から大気圧の状態へと変わるように調節され、蒸着部２００から導電パターン層ＭＰ１またはＭＰ２が形成されたウェーハＷが載置される複数のトレイＴを受け渡されて第２の大気圧ロードロックに受け渡す。第２の大気圧ロードロックは、内部が大気圧に醸成され、前記第２の大気圧ロードロックと連結される分離部３２０と、第２のウェーハ貯蔵部３４０及び第２のマスク貯蔵部３５０の内部も大気圧に醸成されてもよい。

【0070】

分離部３２０は、第２の大気圧ロードロックからトレイＴの上に載置されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷ上においてマスク部材Ｍを分離するための空間を有する。このような分離部３２０は、分離チャンバーを備えていてもよく、分離チャンバー内に配置される第２のロボットアームを備えていてもよい。ここで、第２のロボットアームは、第２の大気圧ロードロックからトレイＴの上に載置されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷ及びマスク部材Ｍをそれぞれ第２のウェーハ貯蔵部３４０及び第２のマスク貯蔵部３５０に移動させてもよい。以下では、分離部３２０が第２のロボットアームを備えて第２の大気圧ロードロックから受け渡されてトレイＴの上に載置されて固定されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを分離してそれぞれ第２のウェーハ貯蔵部３４０及び第２のマスク貯蔵部３５０に移動させる構成を例にとって説明するが、分離部３２０は、第２のロボットアームが配置される空間とは別途に設けられて、第２のロボットアームからトレイＴの上に載置されて固定されたウェーハＷ及びマスク部材Ｍを受け渡されてウェーハＷ及びマスク部材Ｍを分離することもできるということはいうまでもない。

【0071】

このような分離チャンバー内において、ウェーハＷ上においてマスク部材Ｍは分離されることが可能になる。例えば、分離部３２０は、トレイＴとマスク部材Ｍの固定を解除して分離することができ、分離されたトレイＴは分離部３２０内に保管されたり、分離部３２０から前述したトレイ貯蔵部へと移動されたりすることができる。

【0072】

第２のウェーハ貯蔵部３４０は、第２のウェーハ貯蔵チャンバー及び前記第２のウェーハ貯蔵チャンバーの内部に配置される第２のウェーハ貯蔵カセットを備えていてもよい。第２のウェーハ貯蔵カセットには、導電パターン層の蒸着が完了し、第２のロボットアームから受け渡されたウェーハＷが貯蔵されてもよいし、第２のウェーハ貯蔵カセットには、このように蒸着が完了したウェーハＷが複数枚で貯蔵されてもよい。

【0073】

第２のマスク貯蔵部３５０は、第２のマスク貯蔵チャンバー及び前記第２のマスク貯蔵チャンバーの内部に配置される第２のマスク貯蔵カセットを備えていてもよい。第２のマスク貯蔵カセットには、蒸着の過程においてその使用が完了した使用済みの第１のマスク部材Ｍ１または第２のマスク部材Ｍ２が貯蔵されてもよい。このようなマスク部材Ｍは、上下方向に沿って複数枚で貯蔵されてもよい。

【0074】

一方、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置は、アンローディング部３００から使用済みのマスク部材Ｍを搬出してローディング部１００に搬入するために、アンローディング部３００とローディング部１００とをつなぐ搬送部６００をさらに備えていてもよい。このとき、搬送部６００は、アンローディング部３００の第２のマスク貯蔵部３５０とローディング部１００の第１のマスク貯蔵部１２０とを互いにつないでもよい。また、搬送部６００は、マスク部材Ｍを搬送するための搬送手段（図示せず）と、アンローディング部３００から搬出されたマスク部材Ｍを洗浄するための洗浄部（図示せず）と、を備えていてもよい。このとき、搬送部６００の搬送手段は、マスク部材Ｍをローディング部１００に搬入可能なローラープレートまたはコンベヤーベルトを備えていてもよいことはいうまでもない。一方、洗浄部は、使用済みのマスク部材Ｍをウェット洗浄またはドライ洗浄する役割を果たす。このように、使用済みのマスク部材Ｍを洗浄してローディング部１００に搬入することにより、以降の蒸着工程において導電パターン層が不純物によって汚れてしまうことを防ぎ、蒸着の均一性を向上させることができる。

【0075】

このように、本発明の実施形態に係る半導体パッケージング装置によれば、複数の半導体素子を備えるウェーハ上において、ウェーハとは別途に設けられたマスク部材を用いる単一の工程により導電パターン層を形成することにより、導電パターン層を形成するための工程数を最小限に抑えることができる。

【0076】

これにより、半導体素子をパッケージングするのにかかる時間を最小限に抑えることができ、工程に用いる資材のコストを最小限に抑えて半導体チップの生産性を向上させることができる。

【0077】

以上、本発明の好適な実施形態が特定の用語を用いて説明及び図示されたが、これらの用語は、単に本発明を明確に説明するためのものに過ぎず、本発明の実施形態及び記述された用語は、特許請求の範囲の技術的思想及び範囲から逸脱することなく、種々の変更及び変化が加えられるということは明らかである。これらの変形された実施形態は、本発明の思想及び範囲から個別的に理解されてはならず、本発明の特許請求の範囲内に属するものといえるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】