JP7029520B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は半導体製造分野に関し、特に、半導体製造装置に関する。
チップボンディング技術は、線幅を減らすことなく、限られた面積の中でチップの積み重ねと統合を最大化するとともに、チップパッケージ体積とラインの伝導長さを減縮して、チップの伝送効率を向上させることができる。電子製品の軽量化、薄型化、小型化への発展に伴い、チップボンディング技術の応用がますます増加しており、チップボンディングプロセスとウェーハレベルのパッケージングプロセスを組み合わせることで、パッケージサイズがより小さく、性能がより高いパッケージ形式を製造することができ、さらに、チップボンディングプロセスをＴＳＶ（ Ｓｉ貫通電極 Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）プロセスと組み合わせると、コストと性能の面でより競争力のあるチップ構造を製造することができる。
チップ－ウエハボンディング技術はウエハ－ウエハボンディング技術よりも歩留まりが高く、製品コストが低い。現在の生産プロセスは、ボンディングとパッケージングの２つの工程に分ける必要があるが、プロセスが複雑で、手間がかかる。
本発明の目的は、従来技術においてチップのボンディングとパッケージングを２つの工程に分けなければならないことにより、製造プロセスが複雑であるという問題を解決するために、半導体製造装置を提供することである。
上記の目的を達するために、本発明は半導体製造装置を提供し、前記半導体製造装置は、複数のチップを提供するためのチップ供給モジュールと、キャリア板及び前記キャリア板を載置するためのキャリア板移動ステージを含むキャリア板供給モジュールと、前記複数のチップを吸着するためのチップ移送ステージを含み、前記チップ移送ステージは第１位置で前記チップ供給モジュールから前記複数のチップを受け渡すために用いられ、前記チップ移送ステージは第２位置まで前記複数のチップを載置して前記複数のチップを前記キャリア板上にボンディングしてボンディングシートを形成するチップ移送モジュールと、前記キャリア板移動ステージ上の前記ボンディングシートをパッケージングして、パッケージチップを形成するパッケージモジュールとを含む。
選択的に、前記チップ供給モジュールはチップ供給ステージを含み、前記チップ移送ステージは前記チップ供給ステージの上方に設けられ、前記チップ移送ステージは前記チップ供給ステージ上のチップと対向して設けられるチップ吸着面を有し、前記半導体製造装置は、前記チップ移送ステージと前記チップ供給ステージとの間に位置されるチップピッカーをさらに含み、前記チップピッカーは前記チップ供給ステージからチップをピックアップして、軸方向に１８０度回転させた後前記チップ移送ステージに引き渡す。
選択的に、前記チップ供給モジュールは、ブルーフィルム保管庫、ロードマニピュレーター、及びシンブル機構をさらに含み、前記ブルーフィルム保管庫は複数のブルーフィルムを格納し、前記ブルーフィルム上に前記複数のチップが放置されており、前記ロードマニピュレーターは前記ブルーフィルム保管庫から前記ブルーフィルムをピックアップして前記チップ供給ステージ上に放置し、前記シンブル機構は前記ブルーフィルム上のチップを押し上げる。
選択的に、前記キャリア板供給モジュールは、パッケージチップ保管庫とアンロードマニピュレーターをさらに含み、前記アンロードマニピュレーターは前記キャリア板移動ステージから前記パッケージチップをピックアップした後前記パッケージチップ保管庫に放置する。
選択的に、前記半導体製造装置は、位置調整モジュールをさらに含み、前記位置調整モジュールは前記チップ供給モジュールと前記キャリア板供給モジュールとの間に位置して前記チップ移送ステージ上のチップの位置を調整する。
選択的に、前記位置調整モジュールはアライメントユニット及び調整ユニットを含み、前記調整ユニットは、前記アライメントユニットが前記チップの位置ズレを検出すると、前記チップを移動する。
選択的に、前記パッケージモジュールはパッケージ材料供給ユニット及び一つ以上の射出ユニットを含み、前記パッケージ材料供給ユニットはパッケージ材料を格納し、また、パッケージ材料を加熱した後、前記射出ユニットに供給するために用いられ、前記射出ユニットはパッケージ材料を処理して前記ボンディングシート上に移送するために用いられる。
選択的に、前記パッケージモジュールは前記キャリア板の両側に対称的に分布された２つの射出ユニットを含む。
選択的に、各前記射出ユニットは前記パッケージ材料が流れるための流路を有し、前記射出ユニットの流路と前記移送ステージ及び前記キャリア板の間の隙間は互いに連通する。
選択的に、前記パッケージモジュールは前記射出ユニットの下方に設けられる接着剤貯蔵供給ユニットと、前記接着剤貯蔵供給ユニットの上方に設けられる接着剤塗布ユニットとを含み、前記接着剤貯蔵供給ユニットは接着剤を前記接着剤塗布ユニットに供給し、前記接着剤塗布ユニットは前記キャリア板の表面に接着剤を塗布する。
選択的に、前記キャリア板移動ステージは前記キャリア板を加熱することができる。
選択的に、前記チップ移送モジュールは搬送機構をさらに含み、前記チップ移送ステージは前記搬送機構上に設けられ、前記搬送機構は前記チップ移送ステージが移動するように駆動する。
本発明で提供する半導体製造装置において、チップ供給モジュール、チップピッカー、チップ移送モジュール、キャリア板供給モジュール及びパッケージモジュールを含み、前記チップ移送モジュールは複数のチップを吸着可能な移送ステージを含み、前記キャリア板供給モジュールはキャリア板及びキャリア板移動ステージを含み、前記チップピッカーは前記チップ供給モジュールからチップをピックアップした後前記移送ステージに引き渡し、前記移送ステージは複数のチップを載置してボンディング位置に移動し、前記キャリア板移動ステージは前記キャリア板を載置した後前記ボンディング位置に移動し、前記チップ移送ステージと前記キャリア板移動ステージは相対運動して、前記複数のチップを前記キャリア板にボンディングしてボンディングシートを形成する。前記パッケージモジュールは前記キャリア板移動ステージ上のボンディングシートをパッケージングしてパッケージチップを形成する。本発明で提供する半導体製造装置セットは、ボンディングとパッケージングを一体化して、製造プロセスを最適化し、工程を減少し、且つ設備のコストを低減し、従来技術で複数台の設備で完成した作業を一台の設備で完成することにより、設備のコストを低減する。また、本発明におけるキャリア板は迅速に繰り返し利用することができるので、従来のプロセスでの材料費用を節約する。
実施例１で提供する半導体製造装置を示す図である。 実施例１で提供する半導体製造装置を示す図である。 実施例１で提供するパッケージ装置を示す図である。 実施例２で提供する半導体製造装置を示す図である。 実施例２で提供する半導体製造装置を示す図である。 実施例２で提供するパッケージ装置を示す図である。
以下、添付図面を結合して本発明の具体的な実施例についてさらに詳しく説明する。以下の説明及び特許請求範囲に基づいて本発明の長所及び特徴はより明確になり得る。 図面は、非常に簡易化した形式を採用し、且つ正確ではない比率を使用しており、本発明の実施例を容易かつ明確に説明することを補助するために用いられることに留意すべきである。
図１は実施例１で提供する半導体製造装置を示す図である。図１に示すように、前記半導体製造装置は、チップ供給モジュール、チップピッカー６、チップ移送モジュール１、キャリア板供給モジュール及びパッケージモジュール５を含み、前記チップ移送モジュール１は複数のチップ４３１を吸着可能な移送ステージ１２を含み、前記キャリア板供給モジュールはキャリア板２２及びキャリア板移動ステージ２１を含み、前記チップピッカー６は前記チップ供給モジュールからチップをピックアップした後前記移送ステージ１２に引き渡し、前記移送ステージ１２は複数のチップを載置してボンディング位置に移動し、前記キャリア板移動ステージ２１は、前記キャリア板２２を載置した後前記ボンディング位置に移動し、前記移送ステージ１２と前記キャリア板移動ステージ２１は相対運動して、前記複数のチップ４３１を前記キャリア板２２にボンディングしてボンディングシートを形成する。前記パッケージモジュール５は前記キャリア板移動ステージ２１上のボンディングシートをパッケージングしてパッケージチップを形成する。本発明で提供する半導体製造装置セットは、ボンディングとパッケージングを一体化して、製造プロセスを最適化し、工程を減少し、且つ設備のコストを低減して、従来技術で複数台の設備で完成した作業を一台の設備で完成することにより、設備のコストを低減する。また、本発明におけるキャリア板は迅速に繰り返し利用することができるので、従来のプロセスでの材料費用を節約する。
図１～図２によれば、前記ブルーフィルム保管庫４３はブルーフィルム４３ｎ（ｎ＝１、２、・・・）を格納するために用いられ、前記ロードマニピュレーター４４は前記ブルーフィルム４３ｎを把持してチップ供給モジュールのチップ供給ステージ４１上に放置し、前記ブルーフィルム４３ｎ上には複数のチップ４３１が載置されており、前記チップ供給ステージ４１は水平方向に移動して、複数のチップ４３１の中の一つが前記シンブル機構４２の真上に移動した時、前記シンブル機構４２は上方へ移動してチップ４３１を押し上げ、前記チップピッカー６はこのチップ４３１をピックアップして、軸方向に１８０度反転させて、チップ４３１をチップ移送モジュール１の移送ステージ１２上に放置する。前記チップ供給ステージ４１は、一組のチップ４３１が前記移送ステージ１２上に載置されるまで前記チップピッカー６と協力する。
前記移送ステージ１２は前記チップ供給ステージ４１の上方に設けられ、前記移送ステージ１２はチップ吸着面を有し、前記チップ吸着面は前記チップ供給ステージ４１上のチップと対向して設けられ、前記チップピッカー６は前記移送ステージ１２と前記チップ供給ステージ４１との間に位置して、前記チップ供給ステージ４１からチップをピックアップし、軸方向に１８０度反転させた後、前記移送ステージ１２に引き渡す。前記移送ステージ１２は一組のチップ４３１を吸着し、搬送機構１１は移送ステージ１２を駆動して位置調整モジュール３の上方に移動させ、前記位置調整モジュール３は位置調整ステージ３１、位置調整ステージ３１上に設けられたアライメントユニット３２及び調整ユニット３３を含む。前記アライメントユニット３２は前記チップ４３１の位置を検出し、前記チップ４３１の位置にズレが発生すると、前記調整ユニット３３は位置ズレのあるチップに移動して、そのチップが正しい位置に調整されるように動かす。または、チップ４３１のズレ量が大きすぎて調整しにくい場合、前記調整ユニット３３は前記ズレのあるチップ４３１を取り外して、チップ４３１を正確な位置に再配置する。好ましくは、前記アライメントユニット３２及び前記調整ユニット３３の数は複数であってもよく、複数の前記アライメントユニット３２及び前記調整ユニット３３が同時に検出及び調整を行うことにより、機械の効率を向上させる。
移送ステージ１２上の一組のチップ４３１が全部正しい位置にある場合、前記搬送機構１１は移送ステージ１２を駆動してボンディング位置に移動させる（即ち、ＰＯＳ Ａ位置に到達する）。ここで、ボンディング位置は、前記複数のチップ４３１が前記キャリア板２２にボンディングされてボンディングシートを形成する位置を指す。前記キャリア板供給モジュールはキャリア板移動ステージ２１と、前記キャリア板移動ステージ２１上に設けられたキャリア板２２とを含む。前記キャリア板２２上にチップ４３１が損傷されないように保護するためのチップ保護材料をコーティングすることができる。前記移送ステージ１２がＰＯＳ Ａ位置に到達すると、前記キャリア板移動ステージ２１はキャリア板２２をＰＯＳ Ａ位置に移送して、前記キャリア板２２が前記移送ステージ１２上のチップと対応するようにし、前記キャリア板２２は垂直運動をして前記移送ステージ１２と接触し、それにより、前記移送ステージ１２上のチップが前記キャリア板２２にボンディングされるようにする。好ましくは、前記キャリア板供給モジュールは、前記移送ステージ１２がＰＯＳ Ａ位置に到達したかどうかを検出するための検出ユニット２５をさらに含む。
図３に示すように、前記パッケージモジュール５は、パッケージ材料供給ユニット５１と、射出ユニット５２と、パッケージ材料供給ユニット５１及び射出ユニット５２を載置するためのパッケージ移動ステージ５３とを含む。前記パッケージ材料供給ユニット５１はパッケージ材料を格納し、且つパッケージ材料を加熱することができ、好ましくは、前記パッケージ材料供給ユニット５１は複数あってもよく、複数のパッケージ材料供給ユニット５１はより多くのパッケージ材料を格納することができるので、パッケージ材料を交換または追加する回数を減少させ、機械の歩留まりを増加させる。前記射出ユニット５２はパッケージ材料を処理及び移送するために用いられ、パッケージ材料が流出するための流路を有する。好ましくは、前記射出ユニット５２は複数あってもよく、好ましくは２つであり、２つの射出ユニット５２は前記キャリア板移動ステージ２１上のキャリア板２２の両側に対称して分布され、前記射出ユニット５２は流路内のパッケージ材料を加圧して、パッケージ材料の流速をより良く制御することができる。
図１～図３によれば、前記チップ４３１が所定の位置にボンディングされると、前記パッケージモジュール５のパッケージ移動ステージ５３は前記材料供給ユニット５１及び射出ユニット５２を下方へ移動させて、前記射出ユニット５２の流路と前記移送ステージ１２及びキャリア板２２の間の隙間が互いに連通されるようにして、パッケージ材料を移送ステージ１２とキャリア板２２との間に注入して一組のチップ４３１に対してパッケージ作業をして、パッケージチップ２３（ｎ＝１、２、・・・）を形成する。前記移送ステージ１２上のチップを吸着するための吸盤にはボスが形成され、パッケージングの過程で、前記移送ステージ１２とキャリア板移動ステージ２１との間でボンディング動作を保持し、ボスはチップをキャリア板２２上に押し付けて注射時の衝撃によるチップの変位を回避することができる。
パッケージングが完了されると、前記パッケージモジュール５は元の位置に戻り、前記移送ステージ１２はチップ供給モジュールの上方に移動して次の一組のチップを受け取る。前記キャリア板２２上にパッケージチップ２３ｎを載置し、前記キャリア板移動ステージ２１はキャリア板２２をアンロード位置、即ちＰＯＳ Ｂ位置に移動させ、ここで、アンロード位置はパッケージングされたチップをキャリア板上のパッケージチップ保管庫に移動させる位置を指す。前記アンロードマニピュレーター２４はキャリア板２２上のパッケージチップ２３ｎを把持して、それをパッケージチップ保管庫２３に入れ、その後、前記キャリア板移動ステージ２１は前記キャリア板２２をＰＯＳ Ａ位置に戻して、前述した工程を循環させうる。
図４～図５によれば、本実施例において、チップのボンディング及びパッケージングは、同じステップ及び位置で完了しなく、図４に示すように、チップ４３１は、まずＰＯＳ Ｃ位置でキャリア板２２上にボンディングされた後、再びＰＯＳ Ｄ位置でパッケージを完了する。
図６によれば、本実施例において、前記パッケージモジュール５はパッケージ材料供給ユニット５１、射出ユニット５２及びパッケージ移動ステージ５３を有するだけでなく、前記パッケージモジュール５は、接着剤貯蔵供給ユニット５４及び接着剤塗布ユニット５５をさらに含む。好ましくは、接着剤の塗布効率を高めるために、接着剤貯蔵供給ユニット５４及び接着剤塗布ユニット５５は複数あってもよい。前記接着剤貯蔵供給ユニット５４は接着剤を前記接着剤塗布ユニット５５に供給し、前記接着剤塗布ユニット５５は前記キャリア板２２の表面に接着剤を塗布する。好ましくは、前記接着剤塗布ユニット５５は接着剤の流速をよりよく制御するために、接着剤に対して加圧することができる。
具体的には、前記キャリア板２２は、まずＰＯＳ Ｄ位置で停止すると、パッケージモジュール５のパッケージ移動ステージ５３が下降し、前記接着剤塗布ユニット５５はキャリア板２２の表面に接着剤を均一に塗布する。接着剤の塗布が完了されると、パッケージ移動ステージ５３は元の位置に戻り、前記キャリア板２２はＰＯＳ Ｃ位置に移動し、前記移送ステージ１２がＰＯＳ Ｃ位置に到達した後、移送ステージ１２と協力してチップ４３１をキャリア板２２にボンディングし、チップ４３１がキャリア板２２に堅固に接着されてボンディングシートが形成された後、前記移送ステージ１２は元の位置に戻り、前記キャリア板２２は再びＰＯＳ Ｄ位置に移動し、パッケージモジュール５のパッケージ移動ステージ５３が下降してパッケージ作業を行ってパッケージ化されたパッケージチップ２３ｎを形成する。キャリア板移動ステージ２１は移動し続けてパッケージチップ２３ｎを有するキャリア板２１をＰＯＳ Ｅ位置に移動させ、キャリア板移動ステージ２１はパッケージチップ２３ｎを加熱して、パッケージチップ２３ｎとキャリア板２２との間の粘性をなくし、アンロードマニピュレーター２４は前記パッケージチップ２３ｎを把持してパッケージチップ保管庫２３に保管し、前記キャリア板２２は再びＰＯＳ Ｄ位置に移動して、前述のプロセスを循環する。
本実施例では、チップ４３１をパッケージする前に、キャリア板２２の表面に接着剤を一層コーティングし、パッケージングが終わると前記パッケージチップ２３ｎを加熱して接着剤の粘着性がなくなるようにし、パッケージチップ２３ｎを取り外せば、キャリア板２２は直接循環に利用されることができるので、ロード及びアンロードなどの複雑なプロセスを避けた。本発明は、本実施例における加熱方式を用いて結合を剥離することに限定されず、接着剤の粘着性をなくすことができる全ての方法は本発明の保護範囲内に属することに留意されたい。本発明によって提供される半導体製造装置は、ボンディングとパッケージングが一体化されることにより、製造プロセスを最適化し、工程を減少するとともに、設備のコストを低減し、従来技術において複数台の設備を用いて完成した作業を一台の設備で完成することにより、設備のコストを低減する。また、本発明におけるキャリア板は迅速に繰り返し利用することができて、従来のプロセスでの材料費用を節約した。
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明に対して如何なる限定的な作用をするのではない。本発明が属する技術分野において通常の技術を有する者は本発明の技術的方案を逸脱しない範囲内で、本発明に開示された技術的方案及び技術的内容に対して施した同等の置換または修正などの変動はいずれも本発明の技術的方案を逸脱しない内容に属し、依然として本発明の保護範囲内に属する。
１-チップ移送モジュール、１１-搬送機構、１２-移送ステージ、２１-キャリア板移動ステージ、２２-キャリア板、２３-パッケージチップ保管庫、２３ｎ-パッケージチップ、２４-アンロードマニピュレーター、２５-検出ユニット、３-位置調整モジュール、３１-位置調整ステージ、３２-アライメントユニット、３３-調整ユニット、４１-チップ供給ステージ、４２-シンブル機構、４３-ブルーフィルム保管庫、４３ｎ-ブルーフィルム、４３１-チップ、４４-ロードマニピュレーター、５-パッケージモジュール、５１-パッケージ材料供給ユニット、５２-射出ユニット、５３-パッケージ移動ステージ、５４-接着剤貯蔵供給ユニット、５５-接着剤塗布ユニット、６-チップピッカー、ＰＯＳ Ａ-ボンディング及びパッケージ位置、ＰＯＳ Ｂ-アンロード位置、ＰＯＳ Ｃ-ボンディング位置、ＰＯＳ Ｄ-パッケージ位置、ＰＯＳ Ｅ-ボンディング剥離位置。

Claims (11)

  1. 複数のチップを提供するためのチップ供給モジュールと、
    キャリア板及び前記キャリア板を載置するためのキャリア板移動ステージを含むキャリア板供給モジュールと、
    前記複数のチップを吸着するためのチップ移送ステージを含み、前記チップ移送ステージは第１位置で前記チップ供給モジュールから前記複数のチップを受け渡すために用いられ、前記チップ移送ステージは第２位置まで前記複数のチップを載置して前記複数のチップを同時に前記キャリア板上にボンディングしてボンディングシートを形成するチップ移送モジュールと、
    前記キャリア板移動ステージ上の前記ボンディングシートをパッケージングして、パッケージチップを形成するパッケージモジュールと、を含み、
    前記キャリア板移動ステージは、前記チップ移送ステージに向かって移動してドッキングし、前記チップ移送ステージに載置された前記複数のチップを同時に前記キャリア板にボンディングする、
    ことを特徴とする半導体製造装置。
  2. 前記チップ供給モジュールはチップ供給ステージを含み、前記チップ移送ステージは前記チップ供給ステージの上方に設けられ、前記チップ移送ステージは前記チップ供給ステージ上のチップと対向して設けられる前記複数のチップを吸着するためのチップ吸着面を有し、
    前記半導体製造装置は、前記チップ移送ステージと前記チップ供給ステージとの間に位置されるチップピッカーをさらに含み、前記チップピッカーは前記チップ供給ステージからチップをピックアップして、軸方向に１８０度回転させた後、前記チップ移送ステージのチップ吸着面に引き渡すことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
  3. 前記チップ供給モジュールは、ブルーフィルム保管庫、ロードマニピュレーター、及びシンブル機構をさらに含み、前記ブルーフィルム保管庫は複数のブルーフィルムを格納し、前記ブルーフィルム上に前記複数のチップが放置されており、前記ロードマニピュレーターは前記ブルーフィルム保管庫から前記ブルーフィルムをピックアップして前記チップ供給ステージ上に放置し、前記シンブル機構は前記ブルーフィルム上のチップを押し上げることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
  4. 前記キャリア板供給モジュールは、パッケージチップ保管庫とアンロードマニピュレーターをさらに含み、前記アンロードマニピュレーターは前記キャリア板移動ステージから前記パッケージチップをピックアップした後前記パッケージチップ保管庫に放置し、
    前記キャリア板供給モジュールは、前記チップ移送ステージが前記第２位置に到達したかどうかを検出するための検出ユニットをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
  5. 位置調整モジュールをさらに含み、前記位置調整モジュールは前記チップ供給モジュールと前記キャリア板供給モジュールとの間に位置して前記チップ移送ステージ上のチップの位置を調整し、
    前記チップ供給モジュール、位置調整モジュール及びキャリア板供給モジュールは、前記チップ移送ステージの移動方向に平行な方向に沿って配置されており、
    前記位置調整モジュールはアライメントユニット及び調整ユニットを含み、
    前記調整ユニットは、前記アライメントユニットが前記チップの位置ズレを検出すると、前記チップを取り外し正確な位置に再配置することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
  6. 前記パッケージモジュールはパッケージ材料供給ユニット及び一つ以上の射出ユニットを含み、
    前記パッケージ材料供給ユニットはパッケージ材料を格納し、また、パッケージ材料を加熱した後、前記射出ユニットに供給するために用いられ、前記射出ユニットはパッケージ材料を処理して前記ボンディングシート上に移送するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
  7. 前記パッケージモジュールは前記キャリア板の両側に対称的に分布された２つの射出ユニットを含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
  8. 各前記射出ユニットは前記パッケージ材料が流れるための流路を有し、前記射出ユニットの流路と前記移送ステージ及び前記キャリア板の間の隙間が互いに連通されることを特徴とする請求項６または７に記載の半導体製造装置。
  9. 前記パッケージモジュールは前記射出ユニットの下方に設けられる接着剤貯蔵供給ユニットと、前記接着剤貯蔵供給ユニットの上方に設けられる接着剤塗布ユニットとを含み、
    前記接着剤貯蔵供給ユニットは接着剤を前記接着剤塗布ユニットに供給し、前記接着剤塗布ユニットは前記キャリア板の表面に接着剤を塗布することを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
  10. 前記キャリア板移動ステージは接着剤を一層コーティングされた前記キャリア板を加熱することができることを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置。
  11. 前記チップ移送モジュールは搬送機構をさらに含み、前記チップ移送ステージは前記搬送機構上に設けられ、前記搬送機構は前記チップ移送ステージが移動するように駆動することを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置。
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