KR20210058962A

KR20210058962A - 다중 모듈 칩 제조 장치

Info

Publication number: KR20210058962A
Application number: KR1020217011998A
Authority: KR
Inventors: 지안 장
Original assignee: 보스턴 프로세스 테크놀로지스, 아이엔씨.
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-05-24
Also published as: CN112789705A; EP3857592B8; EP3857592A1; EP3857592B1; JP2022514137A; WO2020069294A4; EP3857592C0; WO2020069294A1; EP3857592A4

Abstract

전자 산업에서 후속 사용을 위해 웨이퍼 또는 기판(W)에 솔더 볼(SB)을 적용하기 위한 단일 웨이퍼 어셈블리 장치(10) "솔더 볼"(SB). 이 웨이퍼 도구 어셈블리(10)는 서로 연결된 다수의 모듈(12-20)을 포함하고 모두 로봇 암(22)에 의해 서비스되어 하나의 모듈에서 다른 모듈로 처리된 웨이퍼(W)를 이송한다. 도구 어셈블리는 로드 포트(12) 및 프리-얼라이너 모듈(14), 바인더 모듈(16), 솔더 볼 마운트 모듈(18) 및 리플로우 모듈(20)을 포함한다. 웨이퍼 검사(24) 및 수리 모듈(198) 장치도 도구 어셈블리의 일부이다.

Description

다중 모듈 칩 제조 장치

본 발명은 다중 모듈 칩(multiple module chip) 제조 장치에 관한 것이다.

본 발명은 솔더 볼(solder balls) 또는 도금된 솔더 볼(이에 부착된 범프(bump)라고도 함)을 갖는 웨이퍼 칩(wafer chip) 또는 기판의 제조를 위한 어셈블리(assembly) 및 서브어셈블리(subassembly) 모듈에 관한 것으로, 더 구체적으로, 이러한 웨이퍼 칩 제조의 변화하는 조건에 상호 적응할 수 있는 처리 모듈의 연결 가능한 배열에서 플럭스 레스(flux less) 또는 플럭스 프리 바인더(flux free binder)로 웨이퍼(wafer)를 처리하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 여기서 논의를 위해 도금된 솔더 볼, 솔더 볼, 범프 등은 혼동을 피하기 위해 "솔더 볼"로 지정된다.

본 발명은 솔더 볼이 그 위에 배열된 웨이퍼 칩의 제조를 위한 시스템을 함께 포함하는 개별 모듈의 장치에 관한 것이다. 상기 시스템 내의 모듈은 완성에 필요한 칩 어셈블리의 해당 구성요소를 효율적으로 제조할 수 있도록 설계되었다.

마케팅 목적으로, 상기 어셈블리는 상표명, "심포니(Symphony)" 칩 어셈블리 장치 또는 도구로 불릴 수 있다.

상기 심포니 칩 어셈블리 도구는 프런트 엔드 모듈(front end module)(EFEM), 바인더 애플리케이션 모듈(binder application module), 솔더 볼 마운트 모듈(solder ball mount module)(SBM), 검사 및 수리 모듈, 리플로우 모듈(reflow module)로 구성된다. 로봇 암은 개별적인 모듈과 코스 웨이퍼(course wafer) 장치를 위한 프리-얼라이너(pre-aligner) 사이에서 웨이퍼를 이동시키기 위해 상기 프런트 엔드 모듈에 배치된다. 상기 심포니 도구 어셈블리의 추가 실시예는 다중 리플로우 모듈의 나란한 배열을 포함한다. 프론트 엔드 모듈(EFEM)은 또한 리플로우 프로세스의 처리량을 증가시키기 위해 병렬로 서비스할 수 있도록 여러 리플로우 모듈에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 심포니 어셈블리의 또 다른 실시예는 볼 마운트 단계의 처리량을 증가시키도록 배열된 이중 솔더 볼 마운트 모듈 구성을 포함한다. 이러한 추가 이중 솔더 볼 마운트 구성은 프런트 엔드 모듈(EFEM), 병렬 처리를 위한 2개의 솔더 볼 마운트(SBM) 모듈, 바인더 애플리케이션 모듈 및 검사 모듈로 구성된다. 상기 심포니 도구 어셈블리의 또 다른 실시예는 단일 리플로우 모듈을 서비스하는 보조 프런트 엔드 모듈(EFEM)과 함께 단일 리플로우 모듈 구성을 포함한다.

따라서, 본 발명은 전자 산업에서 후속 사용을 위해 웨이퍼 기판 상에 솔더 볼을 적용하기 위한 단일 웨이퍼 또는 칩 어셈블리 장치 또는 도구를 포함하고, 상기 웨이퍼 어셈블리 장치는 다음을 포함한다: 중앙 웨이퍼 핸들링 로봇에 상호 연결되고 그에 의해 서비스되는 개별 웨이퍼 처리 모듈의 장치; 상기 모듈들은 처리할 웨이퍼를 수용하기 위한 프리-얼라이너 모듈, 상기 웨이퍼의 상부 표면에 유체 바인더를 적용하는 바인더 모듈, 상기 웨이퍼에 다수의 솔더 볼을 적용하기 위한 솔더 볼 마운트 모듈, 상기 웨이퍼의 패드 배열에 솔더 볼을 가열 및 고정하기 위한 리플로우 모듈, 및 검토 및 분석 기능이 있는 검사 모듈을 포함하고, 필요한 경우 웨이퍼 위에 증착된 솔더 볼의 수리 장치를 포함함. 유체 바인더는 그 아래에 지지된 웨이퍼 위에 이동 가능하게 배치된 갠트리(gantry) 상에 지지된 노즐 장치에 의해 웨이퍼에 적용된다. 솔더 볼이 상기 웨이퍼 위에 이동 가능하게 배치된 공극 솔더 볼 정렬 판의 수직 어레이를 통해 필터링 된 후, 복수의 솔더 볼이 웨이퍼 상의 솔더 볼 맞물림 위치의 이격 된 패턴 상에 어레이로서 배치된다. 상기 웨이퍼의 표면에서 외부 솔더 볼을 변위시키기 위해 에어 나이프(air knife)가 상기 웨이퍼 표면상의 솔더 볼 어레이를 가로질러 횡방향으로 구동된다. 외부 솔더 볼은 수집 및 추가의 웨이퍼에서 재사용을 위해 단방향 채널로 전달된다.

본 발명은 또한 전자 산업에서 사용하기 위한 단일 웨이퍼 어셈블리 시스템에서 칩 어셈블리를 제조하기 위한 프로세스를 포함하고, 이는 웨이퍼가 센터링을 위해 프리-얼라이너로 전달되고 로봇에 의해 전면 개구로부터 웨이퍼를 제거하는 단계; 바인더 유체는 웨이퍼에 적용되고 로봇에 의해 상기 웨이퍼를 바인더 스테이션으로 이송하는 단계; 상기 로봇에 의해 웨이퍼를 척(chuck) 상의 솔더 볼 장착 스테이션으로 가져가 제1 웨이퍼 서비스 위치 개구로 이동하는 단계; 스텐실 홀 패턴(stencil hole pattern)을 갖는 웨이퍼의 후속 배향을 위해 카메라 장치에 의해 웨이퍼를 정렬하고, 스텐실이 상주하는 제2 웨이퍼 서비스 위치 개구로 웨이퍼를 이송하는 단계; 웨이퍼 지지 척을 위로 이동하여 웨이퍼를 솔더 볼 직경보다 작은 거리인 스텐실에 매우 가깝게 들어 올리는 단계; 웨이퍼 상의 기준 마크를 식별하기 위해 스텐실을 통해 웨이퍼를 관찰함으로써 이동식 갠트리의 일부로서 오버헤드 솔더 볼 헤드(overhead solder ball head) 상의 카메라 검증 장치에 의해 웨이퍼 정렬을 검증하는 단계; 웨이퍼 정렬이 확인되면 솔더 볼 헤드를 상기 웨이퍼 위의 적절한 위치로 이동시키는 단계; 상기 솔더 볼 헤드상의 솔더 볼 저장소로부터 깔때기를 통해 분배 컵으로, 이어서 분배 플레이트로 분배하여 복수의 천공된 플레이트를 통해 떨어지는 솔더 볼을 분배하는 단계; 천공된 스텐실에 솔더 볼을 떨어뜨리는 단계; 상기 솔더 볼 헤드를 스텐실에 가깝게 가져오는 단계; 상기 스텐실 위에 브러시를 배치하기 위해 솔더 볼 헤드를 활성화하는 단계; 상기 웨이퍼를 건드리지 않고 웨이퍼의 앞뒤로 브러시를 움직여 솔더 볼을 웨이퍼의 나머지 구멍으로 밀어 넣는 단계; 스텐실을 가로지르는 갠트리 상의 에어 나이프에 의해 압축된 건조 공기를 불어넣어 로드되지 않은 솔더 볼을 후속 재사용을 위해 진공 가능 수집 챔버로 회수하는 단계; 로봇 픽업(robotic pickup)을 위해 솔더 볼 마운트 모듈에서 척과 웨이퍼를 낮추는 단계; 상기 솔더 볼이 적재된 웨이퍼를 솔더 볼 검사 및/또는 수리 스테이션으로 전달하는 단계; 상기 솔더 볼이 적재된 웨이퍼를 로드 락 스테이션(load lock station)/리플로우 모듈의 제1 챔버의 척에 로봇으로 전달하고 제1 스테이션으로부터 산소를 퍼징(purging)하는 단계; 진공에 의해 척 상에 웨이퍼를 유지하고, 예열을 위해 척을 제2 스테이션으로 회전 가능하게 전진시키는 단계; 가장 높은 사전-용융 리플로우 온도에 도달하기 위해 웨이퍼를 엘리베이터 상의 척을 통해 제2 스테이션의 챔버의 상단에 있는 링으로 올리는 단계; 웨이퍼가 제어된 리플로우 온도에 도달할 수 있도록 척 상의 휴지 된 웨이퍼로 복귀하도록 척을 통해 엘리베이터에 의해 웨이퍼를 낮추고, 상기 웨이퍼는 리플로우 모듈의 제3 스테이션으로 회전하는 단계; 진공 플레이트에 의해 웨이퍼를 척으로부터 분리하는 단계, -상기 웨이퍼는 플레이트 아래 및 웨이퍼 위의 질소에 의해 냉각되며, 척을 통해 전달된 진공이 웨이퍼 플랫(wafer flat) 그 위에서 유지됨-; 및 완성된 웨이퍼의 언로딩(unloading)을 위해 척을 제1 스테이션으로 다시 회전시키는 단계;를 포함한다.

본 발명의 목적 및 이점은 다음 도면과 관련하여 볼 때 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 장비가 전자 산업과 함께 적절한 칩을 생산하기 위해 처리하는 단계의 인용이다.
도 2는 조립 도구 어셈블리 내의 스테이션에서 스테이션으로 웨이퍼를 이송하기 위한 로봇 암 장치를 보여주는 어셈블리 도구 장치의 개략적인 평면도이다.
도 3은 구성되는 웨이퍼에 바인더 유체를 적용하기 위한 바인더 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 6a에 도시된 바인더 적용 챔버의 단면 측면 정면도이다.
도 5는 바인더 적용 인클로저(enclosure)로 웨이퍼를 들어 올리기 위한 웨이퍼 지지 플레이트 또는 척(chuck)의 단면 사시도이다.
도 6은 웨이퍼를 상기 솔더 볼 마운트 모듈에 공급하기 위한 로봇 암 및 이와 관련된 광학 검사 장치를 보여주는 솔더 볼 마운트 모듈의 사시도이다.
도 7은 갠트리 장치를 도시하는 검사 광학 및 카메라 장치를 갖는 도 9에 도시된 솔더 볼 마운트 모듈의 사시도이다.
도 7a는 척 상에 지지된 웨이퍼 위에 이격된 스텐실이 그 아래에 표시되고, 브러시 헤드의 바닥에 부착된 스위퍼(sweeper) 장치를 갖는 1차 분배 플레이트 및 그 아래에 있는 여러 개의 2차 분배 플레이트 상에 솔더 볼의 최종 또는 분포를 보여주는 브러시 헤드의 측면 정면도이다.
도 8은 볼 브러시 장치의 밑면의 사시도이다.
도 9a, 9b 및 9c는 각각 본 어셈블리의 검사 모듈의 투시도 및 측면 입면도이고, 이에 따라 웨이퍼는 리플로우 되기 전에 모든 솔더 볼이 웨이퍼 상에 올바르게 위치하는지 확인하기 위해 검사되며, 검사 모듈의 상부에 위치한 라인 스캔 카메라는 컴퓨터 분석을 위해 전체 웨이퍼의 이미지를 캡처하기 위해 지지 척 상의 웨이퍼를 아래로 바라보게 된다.
도 9d는 검사 모듈을 보완하는 수리 스테이션의 분해 사시도이다.
도 10은 3개의 스테이션, 로드 락 스테이션, 리플로우 스테이션, 및 웨이퍼가 회전하는 캐리어 디스크에 의해 챔버 내의 스테이션으로 이동되는 휨 관리 스테이션을 갖는 챔버를 포함하는 개방형 리플로우 모듈의 사시도이다.

일반적인 측면에서의 개시는 전자 산업에서 사용하기 위한 웨이퍼 처리를 위한 장비 및 그 장비의 프로세스를 포함하며, 다음과 같다: 처리될 웨이퍼는 로봇 암에 의해 원자재의 웨이퍼 스택에서 제거됨; 상기 웨이퍼는 캐리어 중심에 있는 사전-정렬 스테이션으로 전달됨; 웨이퍼는 인접한 바인더 모듈의 스테이션으로 가져오게 됨; 유체 바인더가 웨이퍼에 적용됨; 상기 웨이퍼는 로봇 암에 의해 솔더 볼 장착 스테이션 모듈로 제거됨; 웨이퍼는 스텐실 홀 패턴을 갖는 웨이퍼 라인을 향하도록 제1지지 개구의 카메라에 의해 정렬됨; 상기 웨이퍼는 스텐실이 있는 솔더 볼 장착 모듈을 개방하는 제2 지지대로 가져오게 됨; 상기 스텐실 아래 매우 가까운 위치에서 웨이퍼를 지지하기 위해 척이 위쪽으로 이동함, (상기 웨이퍼와 스텐실 사이의 거리가 솔더 볼의 직경보다 작음), 솔더 볼을 저장소에서 컵으로 떨어뜨리고 솔더 베일 마운트 모듈의 천공된 플레이트 분배 배열로 떨어뜨림, 상기 솔더 볼은 천공된 플레이트 배열을 통해 아래에 있는 웨이퍼에 정렬하기 위해 스텐실의 구멍으로 떨어짐, 베일 로드 된 웨이퍼는 브러시 되고 압축된 건조 공기로 처리되어 솔더 볼의 장치와 웨이퍼에서 여분의 솔더 볼 제거에 영향을 줌, 상기 웨이퍼는 솔더 볼이 장착된 웨이퍼의 최종 열처리 및 냉각을 위해 리플로우 스테이션으로 운반됨. 이러한 장비 및 공정 처리는 도 1에서 보다 구체적으로 언급된다.

이제 도면, 특히 도 2를 참조하면, 일체형 칩 어셈블리 도구(10)의 구성의 개략도가 도시되어 있다. 칩 어셈블리 도구(10)는 로드 포트(load port)(12), 프리-얼라이너 모듈(14), 바인더 모듈(16), 솔더 볼 마운트 모듈(18) 및 리플로우 모듈(20)을 각각 포함하고, 이는 중앙 로봇 암 장치(22)에 의해 순차적인 로딩 및 언로딩에 의해 서비스된다. 상기 바인더 모듈은 도 3에서 사시도로 도시되고, 도 4에서 측면 정면도로 도시된다. 검사 모듈(24)이 또한 도 2에 도시되어 있으며, 검사 모듈은 검사와 부적절하게 로드 된 웨이퍼의 배열 또는 수리를 포함할 수 있으며, 이는 도 9d에 보다 구체적으로 개시된다.

도 2에 도시된 바와 같은 칩 어셈블리 도구(10)의 작동은 로드에서 시작되며, 여기서 웨이퍼 "W"는 전면 개방 통합 포드(FOUP)로부터 취해져 바인더 모듈(16)로 전달된다. 로봇 암(22) 이펙터(robotic arm effector)는 도 4에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 "W"를 지지 핀(30) 상에 배치한다. 이러한 지지 핀(30)은 로봇 암(22)에 의해 웨이퍼 "W"를 도 5에 도시된 바와 같이 진공 지지 플레이트(32)에 놓은 후 그 팁에서의 진공 컵을 갖고, 그 다음, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 웨이퍼 "W"를 바인더 적용 인클로저(36)로 들어 올리기 위해 공압 액추에이터(34)에 의해 구동되는 플레이트(32)가 상승된다. 지지 핀(30)은 지지 플레이트(32)의 표면 바로 아래에 매립되어 상승함에 따라 플레이트(32)와 함께 상승한다. 지지 플레이트(32)가 상승함에 따라, 웨이퍼 "W"와 맞물리고 지지 플레이트(32)를 통한 진공을 사용하여 지지 플레이트(32)에 대해 단단히 유지한다. 지지 플레이트(32)는 3개의 독립적으로 제어되는 진공 구역을 가지며, 각각은 일련의 진공 채널(40)로 구성되고 이에 의해 정의되며, 도 5에서 가장 잘 보인다. 웨이퍼(W)를 고정하는 것 외에도, 다중 구역 설계는 플레이트(32)가 휘어진 웨이퍼를 평평하게 하고 유지할 수 있게 한다. 상기 지지 플레이트가 스트로크의 상단에 도달하면 도 5에 도시된 클램핑 링(clamping ring)(42)과 맞물리고, 링(42)은 하드 스톱(hard stop) 역할을 한다. 클램프 링(42)의 내부 가장자리는 웨이퍼(W)의 외부 가장자리를 가압하고 액체 기밀 씰(seal)을 형성한다. 액체 바인더 "B"는 도 4에 도시된 바와 같이 노즐(44)이 웨이퍼 "W"를 1회 이상 스캔하는 도 4에 도시된 바와 같이 하나 이상의 노즐(44)에 의해 분배된다. 노즐(44)은 유체 바인더 "B"를 주사 방향에 거의 수직인 팬 패턴(fan pattern)으로 분사함으로써 균일하게 분배한다. 노즐(44)은 도 4에 도시된 바와 같이 갠트리(46) 상에 운반되며, 갠트리 모션은 도 6에 도시된 바와 같이 벨트 드라이브(48)를 갖는 컴퓨터-제어 선형 액추에이터에 의해 구동된다.

바인더(B)를 증착 한 후, 도 4에 도시된 바와 같이 에어 나이프(air knife)(50)가 웨이퍼를 스캔하여 그 위에 압축된 건조 공기의 커튼(curtain)을 분사한다. 압축된 건조 공기의 힘은 웨이퍼에 균일한 필름을 남기고 바인더 침전물을 퍼뜨리고 얇게 만든다. 에어 나이프(50)는 노즐(44)과 동일한 갠트리 프레임(46)에 장착되고 두 시스템의 스캐닝 동작이 기계적으로 결합되어 있지만 서로 독립적으로 제어되고 동시에 또는 다른 시간에 작동할 수 있다. 에어 나이프(50)는 또한 상기 웨이퍼로부터 여분의 바인더 "B"를 쓸어낸다. 여분의 바인더는 링(42)의 상단에 있는 채널(52)을 통해 클램프 링(42)을 가로 질러 도 4에 도시된 수집 대야(54)로 내려간다. 상기 바인더는 결국 재사용을 위해 여분의 바인더가 저장되는 수집기에 연결된 드레인 포트(drain port)를 향해 채널링(channelling) 되는 한쪽 측면으로 배출된다. 바인더를 적용한 후, 진공 지지 척(vacuum support chuck)(56)이 떨어지고, 크랙 및 지지 핀의 진공이 꺼지고 로봇(22)이 바인더 모듈(16)로부터 웨이퍼 "W"를 제거한다. 노즐을 분배하는 바인더의 높이, 간격 및 각도는 수동으로 조정할 수 있다. 상기 바인더의 분포 패턴을 최적화하기 위해 다른 길이와 간격을 사용할 수 있다. 에어 나이프(50)의 높이와 각도는 또한 수동으로 조정될 수 있다. 분배되는 바인더의 양은 분배 시간, 저장 탱크 압력 및 노즐 자체의 수동 노브(knob)에 의해 제어된다. 에어 나이프(50)를 통한 압축 건조 공기 유량은 도 2에 나타낸 바와 같이 설비 패널(60)의 질량 유량 제어기 및 오리피스의 조합에 의해 제어된다. 에어 나이프(50)를 웨이퍼 "W"의 표면에 더 가깝게 가져오면 에어 커튼의 힘이 집중되어 일반적으로 더 얇은 바인더 필름이 생성된다. 에어 나이프(50)는 또한 도 9d에 도시된 수리 스테이션(198)에서 수리가 필요한 솔더 볼이 누락되거나 정렬되지 않은 웨이퍼를 세정하는데 사용된다. 에어 나이프(50)는 웨이퍼 "W"로부터 여분의 바인더에 있는 모든 솔더 볼(SB)을 불어 낸다. 바인더 인클로저(36)는 공기 중에 남아있는 바인더 재료가 빠져나가 도구 어셈블리의 일부를 오염시키지 않도록 배출된다.

칩 어셈블리 도구(10)의 작동은 도 2 및 도 6에 도시되고 로드 포트(load port)(12)의 프리-얼라이너에 대략 정렬된 로봇 암(22)에 의해 솔더 볼 라덴 웨이퍼(solder ball laden wafer) "W"를 제거하는 것으로 계속된다. 그 다음 도 9, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W) 상의 솔더 볼(SB)의 광학적 정렬을 위해 솔더 볼 마운트 모듈(18)로 이송된다. 웨이퍼 진공 지지 척은 로봇 암(22)으로부터 웨이퍼를 수용할 때 로드 위치에서 시작한다. 상기 웨이퍼 플레이트에는 진공 컵이 있는 지지 핀과 지지 플레이트 표면에 독립적으로 제어되는 여러 세트의 진공 채널 또는 구역이 있다. 웨이퍼 "W"는 먼저 지지 핀에 로드되고 진공 컵으로 고정된다. 상기 핀은 진공 지지 척에 들어간다. 이는 상기 웨이퍼가 진공 영역에 의해 유지되는 척 표면으로 내려간다. 상기 스테이지는 도 6과 같이 푸시 정밀 볼 스크류(push precision ball screw)가 있는 선형 액추에이터에 의해 X, Y 및 Z 방향으로 작동한다. 고 정밀 턴테이블은 또한 베타 단계에서 웨이퍼 "W"를 회전시킨다. 모든 웨이퍼 지지 모션은 적절한 회로를 통해 컴퓨터로 제어된다. 그 다음 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼를 도 6에 도시 된 바와 같이 상부 장착 플레이트(66)의 정렬 윈도우 컷아웃(alignment window cutout)(70)으로 이동시킨다. 도 6 및 도 7에 도시된 2개의 하향 카메라(60 및 62)는 웨이퍼 "W" 위에 배치되어 각각의 카메라가 웨이퍼 상의 상이한 미리 결정된 위치를 바라보고 있다. 각각의 카메라(60 및 62)는 장착 플레이트(66)에 대해 가로 방향으로 독립적으로 작동되는 선형 드라이브(64)에 장착된다. 두 액추에이터는 차례로 도 6 및 도 7에 도시된 갠트리 프레임(gantry frame)(74)에 장착되며, 갠트리(74)는 하나 또는 두 개의 정밀 볼 스크류 액추에이터를 사용하여 장착 플레이트의 세로 축을 따라 작동될 수 있으며, 각각의 카메라(60 및 62)는 웨이퍼 "W"의 작은 부분의 이미지를 촬영하고, 도시되지 않은 적절한 컴퓨터는 이 정보를 사용하여 X, Y 및 세타(theta) 구성에서 웨이퍼의 정확한 위치를 결정한다. 상기 스테이지는 도 6에 도시된 바와 같이 장착 플레이트의 제2 스텐실 윈도우(78)를 통해 웨이퍼를 아래, 위 및 위쪽으로 이동시킨다. 상기 스테이지 Z모션은 웨이퍼 "W"를 상승시켜 그 상부 표면이 스텐실(80)의 하부 표면에 약간 닿거나 약간 아래에 맞도록 한다. 제어 시스템이 이미 스텐실(80)의 정확한 방향을 알고 있으며 웨이퍼 방향에 대한 지식과 결합하여, 상기 컴퓨터는 웨이퍼를 Z 방향으로 분해하기 전에 높은 정확도로 스텐실(80)에 정렬되도록 웨이퍼를 배치할 수 있다. 도 7에 도시된 검증 카메라(82)는 스텐실(80)에 대한 웨이퍼 "W"의 최종 장치를 확인하도록 배치된다. 도 7에 도시된 공압 액추에이터(86)를 사용함으로써, 검증 카메라(82)는 스텐실(80) 및 웨이퍼 "W"를 초점에 맞추기 위해 아래로 이동한다. 검증 카메라(82)는 볼 마운트 헤드(90)의 후속 작동의 명확한 사진을 얻기 위해 위로 이동한다.

칩 어셈블리 도구의 작동은 솔더 볼 장착 헤드가 스텐실(80) 위의 위치로 이동하고 분배 위치로 낮아지고 스텐실(80)과 매우 가볍게 접촉함에 따라 계속된다. 도 8에 도시된 회전식 유목 부재(88)는 저장소(102)를 기울여서 미리 결정된 부피의 솔더 볼(SB)을 1차 분배 플레이트 상으로 방출한다. 그 다음 솔더 볼(SB)은 여러 레벨의 2차 분배 플레이트의 구멍을 통해 아래로 이동하고 스텐실(80)의 표면에 최종적으로 분산되기 전에 더 확장된다. 도 8에 도시된 브러시 헤드(96)는 공압 액추에이터(98)에 의해 구동된다. 브러시 헤드(96)는 와이어와 같은 일련의 스위핑 부재(100) 또는 그 하부 측면을 따라 천공이 있는 가압 된 천공 튜브 등을 포함하고, 스위핑 부재(100)는 도 8에 도시되어 있으며, 이는 브러시 헤드(96)의 밑면에 위치하여 아래쪽으로 돌출되어 약간 접촉한다. 스위핑 부재(100)가 제품인 경우, 도시된 각 와이어의 일부가 스텐실(80)의 표면에 평행하게 직선으로 그려 지도록 약간의 장력을 가한다. 각각의 스위핑 부재 와이어(100)의 직선 부분은 처리되는 웨이퍼 "W"의 직경보다 더 큰 거리에 걸쳐 있다. 와이어(100)를 스텐실 표면과 평행하게 유지하는 것은 와이어(100)와 스텐실(80) 사이의 균일한 간격을 보장한다. 스텐실의 와이어 사이의 간격이 있는 경우, 상기 솔더 볼(SB)이 자유롭게 아래를 통과하지 않는 각 쌍의 와이어 사이에 유지되도록 제어될 수 있다. 브러시 헤드(96)를 내리면, 도 8에 도시된 컴퓨터 제어 전자기 진동기(102)는 스텐실(80)의 평면에 평행하고 와이어 또는 튜브(100)의 축에 수직인 작은 진동 운동으로 브러시 헤드(96)를 구동하며, 진동 운동의 작은 진폭은 스텐실(80)을 긁지 않고 와이어 또는 압축 공기 튜브(100) 사이의 작은 거리에 걸쳐 솔더 볼(SB)을 이동시키도록 설계된다. 진동하면서, 브러시 헤드(96)는 또한 스텐실(80)에 평행하게 전후로 그리고 제한된 총 운동으로 와이어 또는 튜브(100)에 수직으로 이동하여, 스텐실(80)의 어느 지점에서든 진동 와이어 또는 가압 튜브(100)에 의해 스윕(sweep)될 수 있도록 한다. 스위핑(sweeping) 부재 와이어 또는 가압 튜브(100)를 병진 이동시키는 것은 또한 스텐실(80)에서의 구멍이 스텐실(80)의 구멍이 스프레딩 작업의 전체 기간 동안 덮이지 않도록 보장하여 솔더 볼이 차단된 구멍을 채우는 것을 방지할 수 있다. 솔더 볼(SB)을 펼친 후, 스텐실(80)의 구멍은 웨이퍼와 스텐실이 서로 분리되면 웨이퍼 상의 패드에 남겨질 하나의 솔더 볼(SB)을 각각 포함해야 한다. 스텐실(80) 상에는 구멍이 채워지지 않은 여분의 솔더 볼(SB)이 있을 수 있으며, 이러한 여분의 또는 초과의 솔더 볼은 웨이퍼가 내려지기 전에 제거되어야 한다. 브러시 헤드(96)는 위아래로 이동하고 도 4에 도시된 에어 나이프(50)는 스텐실(80)을 스윕하고 모든 여분의 솔더 볼(SB)을 스텐실(80)의 후면으로 밀어 낸다. 에어 나이프(50)로부터의 공기 흐름은 구멍 내에 갇혀 있지 않은 모든 솔더 볼을 쓸어버릴 만큼 충분히 강하지만 증착 된 솔더 볼을 제거할 만큼 강하지는 않다. 에어 나이프(50)는 플랩 아래로 볼을 밀어 내고, 플랩은 솔더 베일이 스텐실(80) 위로 롤링 백(rolling back) 되는 것을 방지하는 일-방향 게이트 역할을 한다. 솔더 볼은 스텐실(80)의 뒤쪽 가장자리에 모이고, 여기서 오버 헤드 진공 덕트에 의해 흡입된다. 거기에서 솔더 볼은 수집 용기로 운반되며 모든 솔더 볼은 공기 흐름에서 분리되어 나중에 재사용 할 수 있도록 저장된다.

브러시 헤드(21) 및 솔더 볼 마운트 모듈(18)의 개략도는 솔더 볼(SB)을 천공된 1차 분배 플레이트(25)에 떨어뜨리는 깔때기(23)를 도시하는 도 7a에 나타나 있으며 이를 통해 솔더 볼이 2차 분배 플레이트(27, 29)에 떨어진다. 2차 분배 플레이트(27 및 29) 아래에는 천공된 스텐실(31)이 도시되어 있다. 스텐실(31)은 지지 척(33) 상에 배치된 웨이퍼 "W" 위에 도시되며, 웨이퍼(W)는 그 위에 배치된 패드(35)를 갖는다. 스위퍼 장치(sweeper arrangement)(37)는 공유 브러시(21)에 부착되어 개략적으로 도시된다.

공정에 따라 크기와 구성이 다른 솔더 볼을 사용할 수 있으므로 교차 오염을 방지하는 것이 중요하다. 각 유형의 솔더 볼에는 전용 저장소, 브러시 및 수집 용기가 있다. 이러한 구성요소는 다른 솔더 볼과 함께 사용하기위한 구성 요소를 혼합할 수 없도록 기계적으로 및/또는 전자적으로 키(key)가 있을 수 있다.

도 2에 처음 도시된 검사 모듈(24)은 그 위에 볼을 배치한 후 웨이퍼 "W"를 검사하는데 사용되어, 모든 솔더 볼이 리플로우 되기 전에 올바르게 배치되었는지 확인한다. 로봇(22)은 도 9b에 도시된 바와 같이 그 위에 장착된 솔더 볼(SB)과 함께 웨이퍼 "W"를 그 위에 진공 컵이 있는 지지 핀 장치(106) 상에 로딩 한다. 일단 핀 장치(106)가 웨이퍼 "W"를 지지하면, 그것들은 공압 액추에이터에 의해 아래로 이동하고 도 9b에 도시된 바와 같이 진공 지지 플레이트(108)로 오목하게 된다. 지지 플레이트(108)는 독립적으로 제어되는 여러 세트의 진공 채널 또는 구역을 포함하며, 지지 핀이 떨어지면 웨이퍼를 고정한다. 도 9a에 도시된 라인스캔 카메라(110)는 검사 모듈(24)의 상부에 위치되고 도 9a에 도시된 바와 같이 아래를 바라본다. 지지 척 및 웨이퍼는 전체 웨이퍼 "W"의 이미지를 캡처하기 위해 라인스캔 카메라(110)의 시야를 가로질러 이동된다. 상기 지지 척은 컴퓨터로 제어되는 정밀 볼 스크류에 의해 작동되며 인공 광원 장치에 의해 조명될 수 있다. 상기 웨이퍼 이미지는 누락된 솔더 볼, 여분의 솔더 볼 또는 웨이퍼에 대해 잘못 정렬된 솔더 볼과 같은 결함을 식별하기 위해 자동으로 분석되고, 검사를 통과한 웨이퍼는 리플로우 모듈로 이동하고 검사에 실패한 웨이퍼는 나중에 재작업을 위해 수리 또는 버퍼 스테이션에 보관된다.

그러한 수리 스테이션(198)은 도 9d에 도시되어 있고, 이는 컨트롤 패널(212)을 지지하는 베이스 프레임(210), 복수의 컨트롤(214), 베이스 프레임(210)에 장착된 화강암 검사 슬래브(slab)(216), X 방향으로의 이동을 위해 장착된 픽 앤 플레이스 암(pick and place arm)(220), 화강암 검사 슬래브(216) 상에서 Y 방향 이동을 위해 배치된 스캐너 구동 어셈블리 척(222), 및 검사 카메라 어셈블리(200)를 포함한다. 검사 광 어셈블리(202)는 스캐너 구동 어셈블리 척(222) 위의 위쪽 위치에 도시되어 있다. 하향 위치에 있을 때 검사 광 어셈블리(202)는 스캐너 구동 어셈블리 척(222)상의 웨이퍼(W)를 보기 위해 검사 카메라 어셈블리(200)에 광을 제공한다. 스캐너 구동 어셈블리(222)는 전체 웨이퍼의 이미지가 생성되도록 카메라 어셈블리(200) 아래로 웨이퍼를 이동시킨다. 누락된 솔더 볼의 위치와 여분의 또는 잘못 배치된 솔더 볼의 위치는 시설 패널(212)과 관련된 제어 컴퓨터 시스템 내에 기록된 이러한 이미지와 좌표로부터 식별된다. 검사 광(202)은 픽 앤 플레이스 암(222)이 스캐너 구동 어셈블리 척(222) 상의 웨이퍼(W) 위로 이동하도록 하는 업 위치로 이동될 수 있다. 픽 앤 플레이스 어셈블리(pick and place assembly)는 진공 장치를 포함하는 니들 허브(needle hub) 장치(230)로서 기능을 한다. 픽 앤 플레이스 어셈블리(220)가 웨이퍼 위로 맴돌면서 잘못 배치된 솔더 볼을 제거하고 폐기한다.

검사 조명(202)은 픽 앤 플레이스 어셈블리(220)가 웨이퍼(W) 안팎으로 이동할 수 있게 하는 업 위치로 이동된다. 웨이퍼 위로 호버링(hovering) 함으로써, 픽 앤 플레이스 어셈블리(220)가 웨이퍼를 교체하는데 이용될 수 있다. 첫째, 잘못 배치된 솔더 볼을 제거하고 폐기한다. 다음으로, 픽 앤 플레이스 어셈블리(220)는 누락된 것으로 결정된 웨이퍼 애플리케이션에 솔더 볼을 추가한다. 픽 앤 플레이스 어셈블리(220)는 선형 X 및 Y 드라이브 이동 모두를 이용하여 웨이퍼 상의 임의의 위치에 도달할 수 있다. 이러한 기능 중 하나에서 액추에이터 사이에 장착된 픽 앤 플레이스 카메라(200)를 사용하여 단일 솔더 볼의 장치 또는 제거를 직접보고 확인할 수 있다. 이는 테스트 중에 중요하다. 웨이퍼가 수리될 때 픽 앤 플레이스 어셈블리(220)는 도 9d에 도시된 바와 같이 왼쪽으로 이동한다. 마지막으로, 검사 광 어셈블리(202)는 아래로 이동하여 검사 카메라(200) 및 스캐너 드라이브(222)가 웨이퍼의 제2 이미지를 생성하도록 할 것이다. 오류가 발견되지 않으면 웨이퍼가 검사에서 제거되고 스테이션이 리플로우 모듈로 전송되고 다른 웨이퍼가 수리를 위해 이동될 수 있다.

자체 참조 번호와 함께, 동시 계류중인 출원 번호 15/998,295에서 광범위하게 도시되고 논의된 리플로우 모듈(20)은 본원에 참조로 포함되며, 현재 도시된 것은 도 10에 도시된 바와 같이 3개의 스테이션, 즉 로드 락(load lock) 또는 제1 스테이션(122), 리플로우 또는 제2 스테이션(124), 및 변형 관리 스테이션(126)을 갖는 개방 챔버(120)로 구성된다. 도 10의 도면은 리플로우 모듈이 열린 상태를 보여준다. 처리 중에 챔버는 닫히고 주변 환경에 봉인된다. 웨이퍼는 회전하는 캐리어 디스크(128)에 의해 챔버 내의 스테이션에서 스테이션으로 이동된다. 디스크(128)는 직렬 웨이퍼 처리를 위한 다중 슬롯을 갖는다. 각 슬롯은 도 5에 도시된 캐리어 링과 웨이퍼가 지지 링 내에 있는 도 5에 도시된 지지 링을 보유한다. 웨이퍼를 처리하기 위해, 도 5에 도시된 클램프 링이 사용될 수도 있는데, 여기서 클램프 링은 처리 동안 웨이퍼를 평평하게 유지하고 리플로우 챔버(20)를 유지한다. 상기 웨이퍼의 외부 가장자리는 지지 링의 클램프 링 사이에 끼워져 일시적인 환형 유지를 형성하고 웨이퍼는 리플로우 챔버에 있다.

리플로우 모듈(20)의 로드 락 또는 제1 스테이션(122)은 새로운 웨이퍼를 수용하며, 여기서 로드 락 진공 지지 척과 베이스 플레이트는 1차 공압 실린더를 작동시킴으로써 함께 상승된다. 메커니즘은 클램프 링을 지지 링에서 위쪽 위치로 분리한다. 2차 공압 링은 베이스 플레이트에 대해 지지 플레이트를 낮추도록 작동하여 지지대를 노출시킨다. 상기 로드 록 도어는 도어를 이동하고 올리는 공압 액추에이터에 의해 열린다. 상기 웨이퍼는 로봇에 의해 로드되고 지지 핀의 팁에 있는 진공 컵에 의해 잡힌다. 진공 지지 척이 올려져 웨이퍼와 맞물린다. 앞에서 설명한 척의 진공 영역은 웨이퍼를 켜고 평평하게 유지한다. 하강 메커니즘은 클램프 링을 낮추고 지지 링에 고정한다. 상기 메커니즘은 또한 웨이퍼의 평탄화를 돕기 위해 클램프 링에 추가적인 하향 힘을 제공할 수 있다. 이것은 진공이 웨이퍼를 평평하게 하기에 충분하지 않은 경우에 필요할 수 있다. 로드 락 도어의 베이스 플레이트를 닫으면 밀폐된 미니 챔버가 생성된다. 웨이퍼가 로드 된 후, 이 챔버는 질소로 퍼지(purge) 되어 산소가 없는 공기를 만든다. 지지 척은 베이스 플레이트이며 나머지 챔버로 산소가 유입되지 않는다. 이 움직임은 웨이퍼를 다시 캐리어 디스크로 낮춘다.

리플로우 모듈(20)의 리플로우 스테이션 또는 제2 스테이션(124)은 3개의 컴퓨터-제어 가열 요소를 포함한다: 하부 히터, 상부 히터 및 링 히터가 도 10에 도시되어 있다. 하부 히터의 주요 목적은 웨이퍼 어셈블리와 직접 접촉하여 웨이퍼 "W"를 전도성으로 가열하는 것이다. 여기서 웨이퍼 어셈블리는 웨이퍼, 지지 링 및 클램프 링으로 구성된다. 상부 히터는 타워 내에서 웨이퍼의 점진적인 대류 가열에 사용되고 상기 타워는 데스크 위의 리플로우 스테이션 부분이다. 링 히터는 열 엣지 손실을 방지하고 웨이퍼의 온도 균일성을 향상시키는데 사용된다. 상단 및 하단 히터 사이에 온도 구배가 있다. 상기 웨이퍼는 타워 내에서 서로 다른 높이에 위치될 수 있으며 대류 가열 속도, 즉 온도를 제어할 수 있다. 뜨거운 벽은 링 히터의 상단 히터에서 열을 전달하고 타워에서 보다 안정적이고 점진적인 온도 구배를 만든다. 뜨거운 벽 부분은 상단 히터에서 열을 지지하고 전달하는 동일한 부분일 수 있다.

상기 웨이퍼가 로드 락에서 리플로우 스테이션으로 인덱스(index) 된 후에 예열 되어야 한다. 예열은 상단 히터에 근접한 타워의 웨이퍼를 대류 식으로 가열함으로써 가장 효과적으로 수행된다. 상단 히터는 어떤 온도로도 설정할 수 있지만 일반적으로 하단 히터보다 훨씬 높게 설정된다. 따라서, 리플로우 스테이션에 배치된 웨이퍼가 높을수록 주변이 더 뜨거워지고 더 빨리 가열된다. 서보 모터에 의해 구동되는 엘리베이터 핀은 웨이퍼 어셈블리를 들어 올리고 높이를 제어한다. 지지 링의 온도 센서는 웨이퍼와 접촉하여 실시간으로 온도를 정확하게 모니터링한다. 웨이퍼 온도 모니터링과 웨이퍼 높이 제어의 조합을 통해 사용자는 웨이퍼의 온도 프로파일을 완벽하게 제어할 수 있다. 가장 높은 위치에서 지지 링은 상단 히터에 장착된 하드 스톱과 접촉한다. 상기 스톱은 웨이퍼 어셈블리가 타워의 상부에 직접 접촉하는 것을 방지하여 툴과 웨이퍼 모두의 손상을 방지한다. 상기 스톱은 또한 상단 히터에서 지지 링으로 열을 전달하여 링을 가열하면 대류 히터가 빠르게 내려간다. 훨씬 더 큰 열 질량으로 인해, 지지 링과 클램프의 온도가 웨이퍼 자체의 온도보다 뒤쳐져 웨이퍼의 온도 균일성이 감소한다. 지지 링을 대류적으로 가열하면 웨이퍼와 지지 링 사이의 가열 속도 차이가 최소화되어 웨이퍼 온도 균일성이 향상된다. 예열 후, 상기 리프트 핀은 웨이퍼 어셈블리를 데스크로 다시 내린다. 그 다음 공압 부재에 의해 구동되는 하단 히터가 상승되어 웨이퍼 하단과 웨이퍼와 직접 접촉하는 지지 링과 접촉하여 웨이퍼를 균일한 연구 온도로 빠르게 증가시킨다. 이 온도에서 웨이퍼의 솔더 볼이 용융되어 웨이퍼의 각 패드에 부착되어 원하는 경우 웨이퍼에 진공력을 가할 수 있는 하단 히터의 진공 채널에 의해 고정된다. 진공은 뒤틀린 웨이퍼를 평평하게 유지하고 속도와 균일성 측면에서 웨이퍼의 전도성 가열을 향상시킨다. 일정 기간 동안 웨이퍼를 접촉한 후, 웨이퍼의 하단 히터가 다음 스테이션을 인덱스 한다.

웨이퍼의 온도가 상승하면 리플로우 이전에도 솔더 볼이 웨이퍼의 패드에 달라붙어 바인더가 불필요하게 되기 때문에 솔더 베일과 패드 사이에서 금속이 확산된다. 액체 바인더는 고온에서 증발하기 시작하고 웨이퍼가 리플로우 스테이션을 떠날 때까지 모든 바인더가 증발된다. 산소가 없는 환원 공기는 나머지 챔버와 함께 리플로우 스테이션에서 유지되어 산화물 제거 및 솔더 리플로우를 촉진한다. 상기 공기는 질소 가스와 포름산과 같은 환원 가스의 혼합물이다. 리플로우 스테이션 자체 후, 환원 가스 혼합물은 고온 벽 측면의 구멍을 통해 도입되며 결합제 증기는 타워 상부의 구멍을 통해 배출되고 결국 리플로우 스테이션 배출 포트로 이동한다. 메인 툴 배기의 리플로우 스테이션 배기 사이에 바인더 응축기 시스템이 일렬로 배치될 수 있다. 이 응축 시스템은 바인더 증기를 응축하여 배기 스트림에서 제거하여 바인더 증기가 설비 배기 시스템에 도달하는 것을 방지한다.

휨 관리 스테이션(126), 즉, 도 10에 도시된 리플로우 모듈(20)의 제3 스테이션, 여기서 웨이퍼 및 웨이퍼 어셈블리는 히터 및 진공 플레이트의 온도보다 높은 온도에서 그 휨 관리 스테이션을 유지한다. 진공 플레이트는 동일한 온도에서 히터 위에 놓이기 시작한다. 플레이트와 히터는 각각 자체 공압 실린더에 의해 작동된다. 먼저 플레이트와 히터가 함께 움직여 웨이퍼와 접촉한다. 이것은 웨이퍼를 솔더 응고 온도 이하로 빠르고 균일하게 냉각시킨다. 진공 지지 척과 마찬가지로, 플레이트의 3개 진공 영역은 웨이퍼에 진공 힘을 가하고 평평하게 유지할 수 있다. 이것은 특히 웨이퍼가 휘는 경향이 있는 경우, 웨이퍼의 플레이트 사이의 전도를 향상시킨다. 그 다음 플레이트가 분리되어 웨이퍼에 대한 백 그립(back grip)을 유지한다. 이제 질소 가스가 플레이트의 채널로 흘러 활동적으로 냉각된다. 냉각 속도는 질량 흐름 컨트롤러로 질소 흐름을 변경하여 조정할 수 있다. 챔버에 자유롭게 매달린 상태에서 웨이퍼를 대류식으로 냉각하는 대신 웨이퍼를 냉각하는 동안 플레이트와 접촉하게 유지하면 웨이퍼의 잔류 응력을 최소화하거나 제거할 수 있다. 이것은 나중에 링 클램프에서 분리될 때 웨이퍼의 휨을 감소시킨다. 웨이퍼 위의 질소 샤워 헤드는 또한 충돌하는 질소 가스 제트로 웨이퍼를 대류 식으로 냉각시킬 수 있다. 플레이트/웨이퍼 시스템이 충분히 냉각된 후, 진공이 해제되고 플레이트가 웨이퍼에서 분리된다. 이제 웨이퍼는 스테이션을 떠날 때까지 대류를 통해서만 냉각된다. 웨이퍼가 냉각되는 동안 플레이트가 떨어지고 히터와 다시 접촉한다. 이것은 다음 웨이퍼를 준비하기 위해 플레이트를 시작 온도까지 다시 가열한다.

공압 부재는 독립적으로 제어되지만 결과적으로 플레이트와 히터의 동작은 제한적으로 결합된다. 상기 웨이퍼 공압 부재는 히터의 절대 위치를 제어하며 챔버와 관련된 고유 한 위아래 위치를 사용한다. 상기 플레이트 공압은 플레이트/히터 분리기로 효과적으로 생각할 수 있다. 이는 플레이트의 절대 위치를 제어하는 것이 아니라 플레이트가 히터 위에 배치되는지 아니면 접촉하는지를 나타낸다.

Claims

전자 산업에서 후속 사용을 위해 웨이퍼 기판 상에 솔더 볼을 적용하기 위한 단일 웨이퍼 어셈블리 장치에 있어서,
상기 웨이퍼 어셈블리 장치는, 단일 시스템을 제공하기 위해 중앙 웨이퍼 핸들링 로봇에 상호 연결되고 이에 의해 서비스되는 웨이퍼 처리 모듈의 장치를 포함하고,
상기 웨이퍼 처리 모듈은 처리될 웨이퍼를 수용하기 위한 프리-얼라이너 모듈, 상기 웨이퍼의 상부 표면에 플럭스 없는 유체 바인더를 적용하기 위한 바인더 모듈을 포함하고,
상기 플럭스 없는 유체 바인더는 상승된 온도에서 상기 웨이퍼의 상기 상부 표면으로부터 완전히 증발하도록 구성되고,
상기 바인더 모듈은 상기 웨이퍼의 상부 표면을 가로질러 상기 플럭스 없는 유체 바인더를 분무하고 고르게 분배하도록 구성된 하나 이상의 노즐을 더 포함하고,
상기 바인더 모듈은 에어 나이프를 더 포함하고, 상기 에어 나이프는 상기 플럭스 없는 유체 바인더가 상기 웨이퍼의 상부 표면에 걸쳐 균일하게 분배되고 분무된 후에 상기 웨이퍼의 상기 상부 표면을 가로질러 압축 공기의 커튼을 적용하도록 구성되고, 상기 에어 나이프로부터의 상기 압축 공기의 커튼은 상기 웨이퍼의 상부 표면에 플럭스 없는 유체 바인더의 균일한 필름을 남기고 상기 웨이퍼의 상부 표면을 가로질러 적용된 상기 플럭스 없는 바인더를 확산시키기 위함이며,
상기 웨이퍼 상에 복수의 솔더 볼을 적용하기 위한 솔더 볼 마운트 모듈, 리뷰 분석을 포함하는 검사 모듈, 및 상기 웨이퍼에 증착된 잘못 적용된 솔더 볼의 삽입 및 추출 장치, 및 솔더 볼을 웨이퍼 상의 패드 장치 상에 가열 및 고정하기 위한 리플로우 모듈을 포함하는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유체 바인더는 실온 또는 상승된 온도에서 상기 웨이퍼에 적용되고, 상기 하나 이상의 노즐은 그 아래에 지지된 웨이퍼 위에 이동 가능하게 배치된 갠트리 상에 지지된 노즐 장치를 포함하고, 과도한 바인더가 수집되어 추가 웨이퍼에 사용되는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 2 항에 있어서,
솔더 볼이 상기 웨이퍼 위에 이동 가능하게 배치된 공극 솔더 볼 정렬 플레이트의 수직 어레이를 통해 필터링 된 후, 복수의 솔더 볼이 웨이퍼 상의 솔더 볼 맞물림 위치의 이격된 패턴 상에 어레이로서 배치되는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 3 항에 있어서,
에어 나이프는 웨이퍼 표면에서 임의의 외부 솔더 볼을 변위 시키기 위해 웨이퍼의 상부 표면 상의 솔더 볼 어레이를 가로질러 가로로 구동되는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 4 항에 있어서,
임의의 외부 솔더 볼은 수집을 위해 단방향 채널로 전달되고 추가 웨이퍼에서 재사용되는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
전자 산업에서 후속 사용을 위해 복수의 솔더 볼을 웨이퍼에 적용하기 위해 웨이퍼 어셈블리 장치에서 복수의 솔더 볼을 사용하는 처리방법에 있어서,
상기 처리방법은,
미리 로드된 솔더 볼의 카트리지를 웨이퍼 어셈블리 장치의 수용 유닛에 배치하는 단계; 제한된 수의 솔더 볼을 상기 웨이퍼 어셈블리 장치의 분배 트랙으로 방출하는 단계; 깔때기를 통해 분배 컵에 솔더 볼을 떨어뜨리는 단계; 분배 컵으로부터 1차 분배 플레이트로 솔더 볼을 분배하는 단계; 상기 솔더 볼을 1차 분배 플레이트를 통해 복수의 2차 분배 플레이트로 통과시키는 단계; 2차 분배 플레이트로부터의 솔더 볼을 스텐실로 떨어뜨리는 단계, -웨이퍼가 스텐실 바로 아래에 배치됨-; 상기 솔더 볼을 스텐실의 솔더 볼 수용 구멍의 어레이로 스윕하는 단계; 솔더 볼이 로드된 웨이퍼를 로봇 암 픽업 상으로 내리는 단계; 및 로봇 암 픽업 상의 솔더 볼이 로드된 웨이퍼를 검사 모듈로 이송하는 단계;
를 포함하는,
처리방법.
제 6 항에 있어서,
상기 솔더 볼은 스텐실의 솔더 볼 수용 구멍의 배열을 채울 수 있도록 스위퍼 장치에 의해 스텐실을 가로질러 스윕 되는,
웨이퍼 어셈블리 장치에서 복수의 솔더 볼을 사용하는 처리방법.
제 7 항에 있어서,
상기 솔더 볼을 대체하는 상기 스위퍼 장치는 에어브러시인,
웨이퍼 어셈블리 장치에서 복수의 솔더 볼을 사용하는 처리방법.
제 7 항에 있어서,
상기 솔더 볼을 대체하는 상기 스위퍼 장치는 와이어 브러시인,
웨이퍼 어셈블리 장치에서 복수의 솔더 볼을 사용하는 처리방법.
제 6 항에 있어서,
상기 솔더 볼이 통과하는 동안 상기 1차 및 2차 분배 플레이트는 진동하는,
웨이퍼 어셈블리 장치에서 복수의 솔더 볼을 사용하는 처리방법.
전자 산업에서 후속 사용을 위해 웨이퍼 기판에 솔더 볼을 적용하기 위한 웨이퍼 어셈블리 장치에 있어서,
상기 웨이퍼 어셈블리 장치는,
모듈에서 모듈로 웨이퍼를 이동시키기 위해 중앙 웨이퍼 핸들링 로봇에 상호 연결되고 서비스되는 개별 웨이퍼 처리 모듈들의 장치를 포함하고, 상기 모듈들은 처리될 웨이퍼를 받기 위한 프리-얼라이너 모듈, 상기 웨이퍼의 상부 표면에 유체 바인더를 적용하기 위한 바인더 모듈, 상기 웨이퍼 상에 복수의 솔더 볼을 적용하기 위한 솔더 볼 마운트 모듈, 상기 웨이퍼 상의 패드 장치에 솔더 볼을 가열하고 고정하기 위한 리플로우 모듈, 및 상기 웨이퍼에 증착된 솔더 볼을 검토하고 분석하기 위한 검사 모듈을 포함하고,
처리방법은, 처리된 웨이퍼를 수령하기 위한 로드 포트 모듈을 포함하고, 상기 바인더 모듈은 바인더 스프레이 증착 및 바인더 세정 작업 동안 지지 핀 진공 수단에 의해 각각의 웨이퍼를 유지하기 위함이며;
솔더 볼 분배 스텐실을 포함하는 복수의 카메라에 의한 광학 정렬 검토를 위한, 로드 포트에서 웨이퍼의 사전-정렬 및 솔더 볼 마운트 모듈의 진공 컵 핀 지지 장치로의 이동, 그 아래의 웨이퍼에 솔더 볼의 제어된 방출을 위한 상기 스텐실 위의 솔더 볼 분배 저장소, 부적절한 솔더 볼 및 과도한 바인더 회수 수단, 로드 된 웨이퍼의 열처리를 위한 3개 스테이션 리플로우 모듈, 최종 웨이퍼 수집을 위한 로드포트로의 이송을 포함하는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 유체 바인더는 그 아래에 지지된 웨이퍼 위에 이동 가능하게 배치된 1차 컴퓨터-제어 갠트리 상에 지지된 노즐 장치에 의해 상기 웨이퍼에 적용되는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 솔더 볼이 웨이퍼 위에 진동으로 배치된 공극 솔더 볼 정렬 플레이트의 수직 어레이를 통해 떨어진 후에 복수의 솔더 볼은 상기 웨이퍼 상의 솔더 볼 맞물림 위치의 이격 된 패턴 상에 어레이로서 배치되는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 13 항에 있어서,
1차 갠트리에 지지 된 에어 나이프는 웨이퍼의 상부 표면의 솔더 볼 어레이를 가로질러 횡방향으로 구동되어 상기 웨이퍼의 상부로부터 외부 솔더 볼을 변위 시키는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
제 14 항에 있어서,
모든 외부 솔더 볼은 웨이퍼에서 수집 및 후속 재사용을 위해 단방향 밸브 아래에서 단방향 채널로 전달되는,
웨이퍼 어셈블리 장치.
전자 산업에서 사용하기 위한 단일 웨이퍼 어셈블리 시스템에서 칩 어셈블리를 제조하기 위한 처리방법에 있어서,
웨이퍼가 센터링을 위해 프리-얼라이너로 전달되는 로봇에 의해 전면 개방 통합 포드로부터 웨이퍼를 제거하는 단계;
바인더 유체는 웨이퍼에 적용되고 로봇에 의해 상기 웨이퍼를 바인더 스테이션으로 이송하는 단계;
상기 로봇에 의해 웨이퍼를 척 상의 솔더 볼 장착 스테이션으로 가져가 제1 웨이퍼 서비스 위치 개구로 이동하는 단계;
스텐실 홀 패턴을 갖는 상기 웨이퍼의 후속 배향을 위해 카메라 장치에 의해 웨이퍼를 정렬하는 단계;
스텐실이 상주하는 제2 웨이퍼 서비스 위치 개구로 웨이퍼를 이송하는 단계;
웨이퍼 지지 척을 위로 이동하여 웨이퍼를 솔더 볼 직경보다 작은 거리인 스텐실에 매우 가깝게 들어 올리는 단계;
상기 웨이퍼 상의 기준 마크를 식별하기 위해 스텐실을 통해 웨이퍼를 관찰함으로써, 이동식 갠트리의 일부로서 오버헤드 솔더 볼 헤드 상의 카메라 검증 장치에 의해 웨이퍼 정렬을 검증하는 단계;
웨이퍼 정렬이 확인되면, 솔더 볼 헤드를 상기 웨이퍼 위의 적절한 위치로 이동시키는 단계;
상기 솔더 볼 헤드상의 솔더 볼 저장소로부터 깔때기를 통해 분배 컵으로, 이어서 분배 플레이트로 분배하여 복수의 천공된 플레이트를 통해 떨어지는 솔더 볼을 분배하는 단계;
천공된 스텐실에 솔더 볼을 떨어뜨리는 단계;
상기 솔더 볼 헤드를 스텐실에 가깝게 가져오는 단계;
상기 스텐실 위에 브러시를 배치하기 위해 솔더 볼 헤드를 활성화하는 단계;
상기 웨이퍼를 건드리지 않고 솔더 볼을 웨이퍼 내의 구멍으로 밀어 넣도록 웨이퍼의 앞뒤로 브러시를 움직이는 단계;
로드되지 않은 솔더 볼을 후속 재사용을 위해 진공 가능 수집 챔버로 회수하도록 스텐실을 가로지르는 상기 갠트리 상의 에어 나이프에 의해 압축된 건조 공기를 불어넣는 단계;
로봇 픽업을 위해 솔더 볼 마운트 스테이션에서 척과 웨이퍼를 낮추는 단계;
솔더 볼이 적재된 웨이퍼를 솔더 볼 검사 및/또는 수리 스테이션으로 전달하는 단계;
상기 솔더 볼이 적재된 웨이퍼를 로드 락 스테이션/리플로우 모듈의 제1 스테이션의 척에 로봇으로 전달하고 제1 스테이션으로부터 산소를 퍼징하는 단계;
진공에 의해 척 상에 웨이퍼를 유지하고, 예열을 위해 척을 제2 스테이션으로 회전 가능하게 전진시키는 단계;
가장 높은 사전-용융 리플로우 온도에 도달하기 위해 웨이퍼를 엘리베이터 상의 척을 통해 제2 스테이션의 챔버의 상부 링까지 올리는 단계;
웨이퍼가 제어된 리플로우 온도에 도달할 수 있게 웨이퍼가 척 상에 놓이고 웨이퍼를 되돌리도록 척을 통해 엘리베이터에 의해 웨이퍼를 내리는 단계, -상기 웨이퍼는 리플로우 모듈의 제3 스테이션으로 회전됨-;
진공 플레이트에 의해 웨이퍼를 척으로부터 분리하는 단계, -상기 웨이퍼는 플레이트 아래 및 웨이퍼 위의 질소에 의해 냉각되며, 척을 통해 전달된 진공이 웨이퍼 플랫 그 위에서 유지됨-; 및
완성된 웨이퍼의 언로딩을 위해 척을 다시 제1 스테이션으로 회전시키는 단계;
를 포함하는,
처리방법.