KR101330225B1 - 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치 - Google Patents

기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101330225B1
KR101330225B1 KR1020120055902A KR20120055902A KR101330225B1 KR 101330225 B1 KR101330225 B1 KR 101330225B1 KR 1020120055902 A KR1020120055902 A KR 1020120055902A KR 20120055902 A KR20120055902 A KR 20120055902A KR 101330225 B1 KR101330225 B1 KR 101330225B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
heat treatment
solder bumps
treatment step
chamber
Prior art date
Application number
KR1020120055902A
Other languages
English (en)
Inventor
한대희
채희선
Original Assignee
피에스케이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 피에스케이 주식회사 filed Critical 피에스케이 주식회사
Priority to KR1020120055902A priority Critical patent/KR101330225B1/ko
Priority to JP2013104110A priority patent/JP2013247361A/ja
Priority to TW102117545A priority patent/TW201349361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101330225B1 publication Critical patent/KR101330225B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/156Material
    • H01L2924/15786Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 제1기판의 제1접속부와 제2기판의 제2접속부가 전기적으로 연결되도록 제1기판과 제2기판을 접합하는 기판 접합 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 기판 접합 방법은 제1기판의 제1접속부와 제2기판의 제2접속부가 접촉된 가체결 상태에서 제1접속부 및 제2접속부에 존재하는 습기와 산화물을 제거하기 위한 사전 열처리 단계; 및 제1접속부와 제2접속부가 접합되도록 용융결합하는 용융 열처리 단계를 포함한다.

Description

기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치{method for bonding of substrate and substrate Reflow Treatment apparatus}
본 발명은 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치에 관한 것이다.
고성능 휴대기기는 정보통신 기술의 발달로 인하여 그 수요가 증가하고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서 사용되는 반도체 제품의 대용량화 및 고성능화에 대한 요구는 계속 증가하는 추세에 있다. 이러한 수요를 만족시키기 위해서 반도체 소자는 지속적으로 고집적화가 진행되었다.
특히, 최근에는 고성능화 및 대용량화를 위한 수단으로도 패키지 기술이 적용되는데, 이러한 구조에서 범프(bump)의 사용이 필수적이라고 할 만큼 적용 범위기 넓어지는 추세에 있다.
종래의 경우 반도체 장치에서 범프를 적용하는 경우 다수의 패드가 형성된 반도체 기판 위에 다수의 패드와 정렬된 위치에 다양한 방법으로 다수의 범프를 형성하고, 반도체 장치가 실장 되는 기판이나 서로 다른 반도체 장치 사이를 범프를 이용하여 전기적으로 연결한다. 이러한 구조에서 형성된 다수의 범프 사이 또는 범프와 기판 사이를 견고하게 연결하기 위해서 범프를 일정한 온도로 가열하여 구조적 또는 전기적 연결을 달성하는 방법이 적용된다. 이러한 범프의 연결을 효율적으로 달성하기 위해서 다양한 종류의 금속 재료가 사용되는데, 하나 또는 둘 이상의 합금 재료를 이용하여 범프를 연결하는 공정을 최적화시키고 있다. 특히 범프를 효과적으로 열처리하기 위해서는 포밍(forming) 가스 분위기에서 범프의 열처리를 실시하여 범프 사이의 연결의 신뢰성을 높이려는 노력을 하고 있다.
그러나 종래의 방법에서 범프의 연결을 실시하는 경우에도 여전히 신뢰성 문제가 남아서 다수의 범프 연결에서 이러한 연결부분 및 그 주위에 남아 있는 공기나 습기, 산화물 등이 개입하여 연결부분의 신뢰성을 저하시켜서 전자부품이나 기기의 신뢰성이 저하되는 문제를 개선할 필요가 있다. 또한, 최근에는 환경에 대한 중요성이 증가함에 따라 이러한 요구를 만족시키기 위해서 범프의 형성에 적용할 수 있는 재료나 가스 등의 사용에 제한이 있기 때문에 공정 조건의 제약으로 인하여 이러한 문제점은 더욱 커질 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 범프 연결부분의 신뢰성 향상을 위한 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1기판의 제1접속부와 제2기판의 제2접속부가 접촉된 가체결 상태에서 상기 제1접속부 및 상기 제2접속부에 존재하는 습기와 산화물을 제거하기 위한 사전 열처리 단계; 및 상기 제1접속부와 상기 제2접속부가 접합되도록 용융결합하는 용융 열처리 단계를 포함하는 기판 접합 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1접속부와 상기 제2접속부 중 적어도 어느 하나는 솔더 범프(Solder Bump)일 수 있다.
또한, 상기 사전 열처리 단계는 상기 솔더 범프의 녹는점 온도보다 낮은 온도 분위기에서 진행되고, 상기 용융 열처리 단계는 상기 솔더 범프의 녹는점 온도와 같거나 높은 온도 분위기에서 진행될 수 있다.
또한, 상기 사전 열처리 단계는 대기압보다 낮은 압력에서 진행될 수 있다.
또한, 상기 사전 열처리 단계는 포밍 가스 또는 불활성 가스를 포함하는 분위기에서 진행될 수 있다.
또한, 상기 용융 열처리 단계는 대기압보다 낮은 압력 분위기와 포밍 가스 또는 불활성 가스를 포함하는 분위기에서 진행될 수 있다.
또한, 상기 제1기판과 상기 제2기판 중 적어도 어느 하나는 인쇄회로기판 또는 반도체 칩이 탑재된 인쇄회로기판 또는 플립 칩 타입의 반도체 칩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1기판과 제2기판이 솔더 범프를 매개로 하여 가체결된 상태에서 상기 솔더 범프의 녹는점 온도보다 낮은 온도 분위기에서 열처리하는 사전 열처리 단계; 및 상기 솔더 범프를 통해 상기 제1기판과 제2기판이 접합되도록 상기 솔더 범프의 녹는점 온도와 같거나 높은 온도 분위기에서 열처리하는 용융 열처리 단계를 포함하는 기판 접합 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 사전 열처리 단계는 대기압보다 낮은 압력에서 진행되되, 포밍 가스 또는 불활성 가스를 포함하는 분위기 가스가 일정 시간 공급될 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 제1기판 위로 솔더 범프를 매개로 하여 제2기판이 가체결된 기판 결합체가 로딩 언로딩되는 인덱스 모듈; 상기 인덱스 모듈과는 게이트밸브를 통해 연결되고, 내부공간이 대기압과 진공압으로 선택적 전환이 가능한 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되며, 상기 기판 결합체를 반송하기 위한 반송장치가 구비된 트랜스퍼 챔버; 상기 트랜스퍼 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되고, 상기 기판 결합체에 대한 기판 접합 공정을 처리하는 리플로우 챔버; 및 상기 리플로우 챔버에서 처리된 상기 기판 결합체를 쿨링하는 쿨링 챔버를 포함하는 기판 리플로우 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 리플로우 챔버는 상기 기판 결합체가 놓여지는 적어도 하나의 스테이지를 갖는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 포밍 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 기판 결합체의 솔더 범프를 진공 분위기에서 리플로우하는 가열수단; 및 상기 가열수단을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 가열 수단을 상기 솔더 범프의 녹는점 온도와 같거나 높은 온도로 제어하기 전에 상기 솔더 범프의 녹는점 온도보다 낮은 온도로 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 범프 연결부분의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 따른 기판 리플로우 처리 장치를 보여주는 구성도이다.
도 2는 리플로우 챔버의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 기판 리플로우 처리 장치에서 처리되는 기판 결합체를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 기판 접합 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 이용되는 기술 중 본 발명의 사상과 밀접한 관련이 없는 공지의 기술에 관한 자세한 설명은 생략한다.
본 명세서에 기재되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은 본 실시 예에 따른 기판 리플로우 처리 장치를 보여주는 구성도이다.
본 실시 예의 기판 리플로우 처리 장치(1000)는 패키지 공정에서 피처리체에 제공된 솔더 범프를 리플로우하는 공정을 수행한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 피처리체는 제1기판(10)과 제2기판(20)이 솔더 범프(14)들을 매개로 하여 가체결된 기판 결합체(1)일 수 있다. 일 예로, 제1기판(10)과 제2기판(20)은 전기 기판 또는 칩 마운팅 공정(chip mounting process)이 수행된 반도체 칩이 실장된 인쇄 회로 기판 또는 플립 칩 타입의 반도체 칩, 또는 반도체 기판을 포함할 수 있다. 전기 기판은 예를 들면, 인쇄 배선 보드(PCB), 인쇄된 회로 보드, 난연유리섬유(FR4) 보드, 유기 회로 보드, 마더보드, 또는 전기적 컴포넌트를 하우징하고 접속하기 위한 임의의 단층 또는 멀티-층 보드일 수 있다. 전기 기판은 세라믹 기판, 하이브리드 회로 기판, 또는 집적 회로 패키지일 수 있다. 전기 기판은 폴리이미드 테이프, 플렉스 (flex) 회로, 고밀도 상호접속 보드, 또는 전자 모듈일 수 있다. 전기 기판은 다른 플립 칩 및 다른 액티브 및 패시브 컴포넌트(passive component)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기판 리플로우 처리 장치(1000)는 인덱스 모듈(100) 및 공정처리부(200)를 포함한다.
인덱스 모듈(100)은 기판 리플로우 처리 장치(1000)의 전방에 배치된다. 인덱스 모듈(100)은 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module,EFEM)일 수 있다. 인덱스 모듈(100)은 프레임(110)과, 그 일측벽에 기판 결합체가 적재된 캐리어(122)가 안착되는 로드 포트(120)를 포함한다. 프레임(110) 내부에는 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(122) 및 공정처리부(200) 사이에서 기판 결합체를 이송하기 위해 동작할 수 있는 이송로봇(130)이 제공된다. 이송로봇(130)은 로드 포트(120)에 놓여진 캐리어(122)로부터 기판 결합체를 1회 동작에 적어도 1장씩 반출하여 로드락 챔버(210)로 각각 반입시킨다.
공정처리부(200)는 인덱스 모듈(100) 후방에 배치된다. 공정처리부(200)는 2개의 로드락 챔버(loadlock module)(210), 반송 챔버(transfer module)(230), 리플로우 챔버(240), 쿨링 챔버(250) 그리고 기판 반송 장치(substrate transfer apparatus)(220)를 포함한다.
공정처리부(200)는 중앙에 다각 형상의 반송 챔버(230)가 배치되고, 인덱스 모듈(100)과 반송 챔버(230) 사이에는 리플로우 공정이 수행될 기판 결합체 또는 리플로우 공정을 마친 기판 결합체가 놓여지는 로드락 챔버(210)가 배치된다. 통상적으로 로드락 챔버(210)은 두 개 이상의 상이한 환경, 예를 들어 대기압 환경과 진공 환경 사이에서 완충 공간 역할을 하며, 공정처리하기 위한 기판 결합체가 일시적으로 대기하게 된다.
또한, 반송 챔버(230)의 각각의 측면에는 기판 결합체에 대해 소정공정을 수행하는 리플로우 챔버(240) 및 쿨링 챔버(250)가 배치된다.
리플로우 챔버(240)에서는 기판 결합체의 솔더 범프를 리플로우하는 리플로우 공정이 진행한다. 리플로우 챔버(240)에서는 기판 결합체의 솔더 범프를 리플로우하기 전에 솔더 범프의 녹는점 온도보다 낮은 온도에서 열처리하는 사전 열처리 공정이 진행될 수 있다. 본 발명에서는 불순물 제거를 위한 사전 열처리 공정과 리플로우 공정이 리플로우 챔버(240)에서 진행되는 것을 예로 들어 설명하였다. 하지만, 불순물 제거를 위한 사전 열처리 공정은 별도의 공정 챔버에서 진행될 수 있다.
쿨링 챔버(250)에서는 리플로우 공정을 마친 기판 결합체를 쿨링하는 쿨링 공정이 진행된다.
도 2는 리플로우 챔버의 단면도이다.
리플로우 챔버(240)는 진공 챔버(242), 서셉터(244), 가스 공급부(246), 가열 수단(248) 그리고 제어부(249)를 포함한다. 진공 챔버(242)는 내부에 기판 결합체(1)에 대한 리플로우 공정처리를 수행하는 프로세스 공간을 제공한다. 서셉터(244)는 진공 챔버(242) 내에 설치된다. 서셉터(244)는 진공 챔버(242)에서 기판 결합체(1)를 지지하기 위해 제공된다. 가스 공급부(246)는 진공 챔버(242) 내에 포밍 가스 또는 불활성 가스를 공급한다. 가열 수단(248)은 기판 결합체(1)의 솔더 범프가 진공 분위기에서 용융되도록 열 에너지를 제공한다. 가열 수단(248)으로는 서셉터에 제공되는 핫 플레이트 또는 진공 챔버(242) 내에 설치되는 IR 램프 또는 대류 오븐(convective oven) 장치와 같은 다양한 가열 장치가 사용될 수 있다
제어부(249)는 가열 수단(248)을 제어한다. 제어부(249)는 가열 수단(248)을 솔더 범프(14)의 녹는점 온도와 같거나 높은 온도로 제어하기 전에 솔더 범프(14)의 녹는점 온도보다 낮은 온도로 제어한다.
한편, 상기 실시예는 리플로우 챔버(240)가 1개의 서셉터(244)를 구비한 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 리플로우 챔버(240)는 2개 이상의 서셉터가 제공될 수 있다.
아래의 실시 예에서는 제1기판과 제2기판이 인쇄회로기판인 경우를 예를 들어 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 기판 리플로우 처리 장치에서 처리되는 기판 결합체를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판 결합체(1)는 제1기판(10)과 제2기판(20)이 솔더 범프(14)를 매개로 하여 가체결되며, 리플로우 공정을 통해 접합된다. 일 예로, 제1기판(10)과 제2기판(20)은 인쇄회로기판일 수 있다.
제1기판(10)은 일면에 제1접속부를 갖는다. 제1접속부는 솔더 범프 또는 솔더 범프에 접속되는 금속 패드일 수 있다. 본 실시예에서는 제1접속부가 솔더 범프(14)인 경우를 예를 들어 설명한다. 제1기판(10)과 제2기판(20) 사이의 전기 접속은 솔더 범프(14)에 의해 제공된다. 솔더 범프(14)는 제1기판(100의 범프 패드(12) 상에 형성된다.
솔더 범프(14)는 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 솔더 범프는 금(Au), Sn화합물(주석+은)과 같은 하나 이상의 금속을 전기 도금에 의해 형성될 수 있다. 또는, 솔더 범프는 기판의 액티브 표면 상에 하나 이상의 금속의 층을 피착하고 종래의 리소그래피 기술을 이용하여 임의의 원하는 금속을 패터닝하고 애칭함으로써 형성될 수도 있다. 솔더 범프는 솔더 페이스트를 패드 상에 선택적으로 스크린 인쇄한 후 이를 가열하여 솔더를 녹이고 범프를 형성함으로써 제공될 수 있다. 다르게는, 솔더 범프는 패드 상에 솔더 볼을 배치하고 솔더 볼을 가열하여 이들을 범프 패드에 부착함으로써 형성될 수 있다. 솔더 범프는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택되는 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
제2기판(20)은 솔더 범프(14)들과 전기적 접속을 위한 제2접속부를 갖는다. 제2접속부는 솔더 범프 또는 금속 패드일 수 있다. 본 실시예에서는 제2접속부가 금속 패드(22)인 경우를 예를 들어 설명한다. 금속 패드(22)는 제1기판(10)의 솔더 범프(14)에 대응되게 제공된다.
도시하지 않았지만, 제1기판(10)과 제2기판(20)은 가체결 상태를 유지하기 위해 도전성 접착제가 사용될 수 있다. 즉, 제1기판(10)의 솔더 범프(14) 표면과 제2기판(20)의 금속 패드(22)사이에 도전성접착제를 개재시켜 서로 접착될 수 있다. 일 예로, 도전성 접착제로는 이방성도전필름(Anisotropic conductive film)이나 이방성도전페이스트(Anisotropic conductive paste) 등이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 기판 접합 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 기판 접합 방법은 솔더 범프 및 그 연결부분에 남아 있는 공기나 습기, 산화물 등의 불순물이 개입하여 연결부분의 신뢰성이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다. 기판 접합 방법은 솔더 범프(14)가 녹는 온도 또는 그 근방의 온도 이상까지 상승시켜서 접착하는 용융 열처리 과정(S120)을 진행하기 전에 솔더 범프(14)가 녹는 온도보다 낮은 온도에서 대기압보다 낮은 압력 분위기에서 사전 열처리하는 공정(S110)을 추가하였다. 사전 열처리 공정(S110)을 통해 솔더 범프(14) 및 그 연결부분에 남아 있는 공기나 습기 또는 원하지 않은 산화물 등을 효과적으로 제거할 수 있고, 이러한 사전 열처리 공정을 진행 한 후에 솔더 범프를 용융시키는 열처리 공정을 진행한다.
그리고, 사전 열처리 공정(S110)은 대기압보다 낮은 압력에서 포밍 가스 또는 질소 등의 불활성 가스를 포함하는 분위기 가스를 일정 시간 동안 공급하여 진공 챔버(242) 내부에 압력을 변화시킬 수 있다. 이렇게 대기압보다 낮은 압력에서 고온으로 열처리를 실시하는 경우 가체결된 기판 결합체(1)와 솔더 범프(14) 부위에 남아 있는 공기나 습기, 산화물 등이 열과 압력 및 분위기 가스의 변화에 의해서 제거된다. 따라서, 이러한 사전 열처리 공정을 통해 불순물이 제거된 기판 결합체는 구조적 또는 전기적 연결을 진행하는 용융 열처리 공정을 실시한다. 용융 열처리 공정은 대기압보다 낮은 압력에서 분위기 가스를 일정시간 공급하여 압력을 변화시킬 수 있다. 이러한 과정을 통해 기판 결합체에 남아 있을지 모를 불순물을 추가적으로 제거한다.
사전 열처리 공정(S110) 및 용융 열처리 공정(S120)에서 열처리 온도와 열처리 시간은 솔더 범프(14)의 재료에 따른 녹는점 온도에 따라 달라질 수 있다.
한편, 기판 접합 방법에서 사전 열처리 공정은 1회 실시하는 것으로 설명하였으나, 사전 열처리 공정은 당업자에 의해 변경이 가능하며, 이때 온도, 압력, 분위기 가스 등의 조건을 변경하면서 실시할 수 있다.
본 발명은 진공 챔버 내부를 대기압보다 낮은 압력에서 사전 열처리 공정 및 용융 리플로우 공정이 수행되므로 산소로 인한 솔더 범프 및 연결 부분의 산화를 차단할 수 있다. 또한, 리플로우 공정시 분위기 가스를 공급하면 접합 성능을 더 향상시킬 수 있다.
100: 인덱스 모듈 200 : 공정 처리부
210 : 로드락 챔버 220 : 기판 반송 장치
230 : 반송 챔버 240 : 리플로우 챔버
250 : 쿨링 챔버

Claims (12)

  1. 기판 리플로우 처리 장치에 있어서:
    제1기판 위로 솔더 범프를 매개로 하여 제2기판이 가체결된 기판 결합체가 로딩 언로딩되는 인덱스 모듈;
    상기 인덱스 모듈과는 게이트밸브를 통해 연결되고, 내부공간이 대기압과 진공압으로 선택적 전환이 가능한 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되며, 상기 기판 결합체를 반송하기 위한 반송장치가 구비된 트랜스퍼 챔버;
    상기 트랜스퍼 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되고, 상기 기판 결합체에 대한 기판 접합 공정을 처리하는 리플로우 챔버; 및
    상기 리플로우 챔버에서 처리된 상기 기판 결합체를 쿨링하는 쿨링 챔버를 포함하되,
    상기 리플로우 챔버는
    상기 기판 결합체가 놓여지는 적어도 하나의 스테이지를 갖는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내에 포밍 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 기판 결합체의 솔더 범프를 진공 분위기에서 리플로우하는 가열수단; 및
    상기 가열수단을 제어하는 제어부를 포함하는 기판 리플로우 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 가열 수단을 상기 솔더 범프의 녹는점 온도와 같거나 높은 온도로 제어하기 전에 상기 솔더 범프의 녹는점 온도보다 낮은 온도로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 리플로우 처리 장치.
  3. 제1항의 기판 리플로우 처리 장치를 이용하여, 상기 제1기판의 제1접속부와 상기 제2기판의 제2접속부가 전기적으로 연결되도록 상기 제1기판과 상기 제2기판을 접합하는 기판 접합 방법에 있어서:
    상기 제1기판의 상기 제1접속부와 상기 제2기판의 제2접속부가 접촉된 가체결 상태에서 상기 제1접속부 및 상기 제2접속부에 존재하는 습기와 산화물을 제거하기 위한 사전 열처리 단계; 및
    상기 제1접속부와 상기 제2접속부가 접합되도록 용융결합하는 용융 열처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1접속부와 상기 제2접속부 중 적어도 어느 하나는 솔더 범프(Solder Bump)인 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사전 열처리 단계는
    상기 솔더 범프의 녹는점 온도보다 낮은 온도 분위기에서 진행되고,
    상기 용융 열처리 단계는 상기 솔더 범프의 녹는점 온도와 같거나 높은 온도 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사전 열처리 단계는
    대기압보다 낮은 압력에서 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 사전 열처리 단계는
    포밍 가스 또는 불활성 가스를 포함하는 분위기에서 진행되는 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 용융 열처리 단계는
    대기압보다 낮은 압력 분위기와 포밍 가스 또는 불활성 가스를 포함하는 분위기에서 진행되는 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1기판과 상기 제2기판 중 적어도 어느 하나는 인쇄회로기판 또는 반도체 칩이 탑재된 인쇄회로기판 또는 플립 칩 타입의 반도체 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  10. 제1항의 기판 리플로우 처리 장치를 이용하여, 상기 제1기판과 상기 제2기판이 전기적으로 연결되도록 기판 접합 방법에 있어서:
    상기 제1기판과 상기 제2기판이 상기 솔더 범프를 매개로 하여 가체결된 상태에서 상기 솔더 범프의 녹는점 온도보다 낮은 온도 분위기에서 열처리하는 사전 열처리 단계; 및
    상기 솔더 범프를 통해 상기 제1기판과 상기 제2기판이 접합되도록 상기 솔더 범프의 녹는점 온도와 같거나 높은 온도 분위기에서 열처리하는 용융 열처리 단계를 포함하는 기판 접합 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 사전 열처리 단계는 대기압보다 낮은 압력에서 진행되되, 포밍 가스 또는 불활성 가스를 포함하는 분위기 가스가 일정 시간 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
  12. 삭제
KR1020120055902A 2012-05-25 2012-05-25 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치 KR101330225B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120055902A KR101330225B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치
JP2013104110A JP2013247361A (ja) 2012-05-25 2013-05-16 基板接合方法及び基板リフロ処理装置
TW102117545A TW201349361A (zh) 2012-05-25 2013-05-17 基板接合方法及基板回流處理裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120055902A KR101330225B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101330225B1 true KR101330225B1 (ko) 2013-11-18

Family

ID=49846871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120055902A KR101330225B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2013247361A (ko)
KR (1) KR101330225B1 (ko)
TW (1) TW201349361A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180012681A (ko) * 2016-07-27 2018-02-06 세미기어, 인코포레이션 Deht를 이용한 디바이스 패키징 설비 및 방법, 그리고 디바이스 처리 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000349123A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Mitsubishi Electric Corp 半導体素子の実装方法
JP2002540593A (ja) * 1999-03-03 2002-11-26 インテル・コーポレーション アンダーフィル材料を封止するフィラーを有する制御崩壊チップ接続(c4)集積回路パッケージ
KR20040024156A (ko) * 2002-09-13 2004-03-20 삼성전자주식회사 반도체 웨이퍼 처리를 위한 매엽식 진공 챔버 시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63293952A (ja) * 1987-05-27 1988-11-30 Hitachi Ltd 半導体素子接続端子形成方法
JPH05218136A (ja) * 1992-02-03 1993-08-27 Nec Corp フリップチップ・ボンディング方法
KR100382245B1 (en) * 2002-12-12 2003-05-01 Psk Inc Asher equipment for semiconductor device manufacturing including cluster method
JP2009105119A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 Spansion Llc 半導体装置及びその製造方法
JP5378078B2 (ja) * 2009-06-19 2013-12-25 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP5807221B2 (ja) * 2010-06-28 2015-11-10 アユミ工業株式会社 接合構造体製造方法および加熱溶融処理方法ならびにこれらのシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002540593A (ja) * 1999-03-03 2002-11-26 インテル・コーポレーション アンダーフィル材料を封止するフィラーを有する制御崩壊チップ接続(c4)集積回路パッケージ
JP2000349123A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Mitsubishi Electric Corp 半導体素子の実装方法
KR20040024156A (ko) * 2002-09-13 2004-03-20 삼성전자주식회사 반도체 웨이퍼 처리를 위한 매엽식 진공 챔버 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180012681A (ko) * 2016-07-27 2018-02-06 세미기어, 인코포레이션 Deht를 이용한 디바이스 패키징 설비 및 방법, 그리고 디바이스 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
TW201349361A (zh) 2013-12-01
JP2013247361A (ja) 2013-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070170227A1 (en) Soldering method
US20070152328A1 (en) Fluxless chip attached processes and devices
US11177157B2 (en) Method for constructing micro-LED display module
US20110045653A1 (en) Bonding method and bonding apparatus
US10104772B2 (en) Metallized particle interconnect with solder components
KR20130122911A (ko) 전자 장치의 제조 방법 및 전자 부품 탑재 장치
KR100737498B1 (ko) 반도체 소자의 실장 방법 및 실장 구조
WO2010053454A1 (en) In-situ melt and reflow process for forming flip-chip interconnections and system thereof
JP2003101214A (ja) 電子部品接合装置及び方法、並びに回路基板、並びに電子部品実装装置
JP2005205418A (ja) 接合構造体の製造方法
JP4769220B2 (ja) 基板搬送用治具、及び部品実装方法
US6494361B1 (en) Semiconductor module package substrate fabrication method
KR101330225B1 (ko) 기판 접합 방법 및 기판 리플로우 처리 장치
KR20210052774A (ko) 플립칩 본딩 장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩 방법
US20120318850A1 (en) Chip bonding apparatus
US7759613B2 (en) Reflowing apparatus and reflowing method
US7601612B1 (en) Method for forming solder joints for a flip chip assembly
US20120122278A1 (en) Method Of Manufacturing Semiconductor Package Board
US20160005710A1 (en) Methods of attaching electronic components
JP4769219B2 (ja) 基板搬送用治具、部品実装方法、及び部品実装装置
US20120318851A1 (en) Chip bonding process
JP5302081B2 (ja) 多層プリント配線板のフローはんだ付け方法および多層プリント配線板のフローはんだ付け装置
TWI749747B (zh) 一種用於半導體裝置之設備及方法
KR101577026B1 (ko) 솔더 리플로용 기판 지그의 조립 및 이송장치
KR100741834B1 (ko) 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161102

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181001

Year of fee payment: 6