TW201503270A - 黏晶平台及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種結構簡單且高剛性、高平坦度、且可實現均勻加熱、具有高維護性的黏晶平台。黏晶平台包括：剛體塊10，於其表面16設置有上表面平坦的多個突起11；平板20，固定於突起11之上的支持面18；陶瓷板30，固定吸附於平板20之上；板狀加熱器40，配置於平板20的剛體塊10側；及盤簧50，設置於加熱器40與剛體塊10之間，且使加熱器40密接於平板20的剛體塊10側的面上。

Description

黏晶平台及其製造方法

本發明是關於一種黏晶平台(bonding stage)的結構及其製造方法。

覆晶黏合(flip chip bonding)方法受到廣泛使用，該覆晶黏合方法是在半導體晶片(chip)的電極上的支柱(pillar)的前端形成焊料的皮膜後，使半導體晶片反轉，使形成於支柱前端的焊料的皮膜抵住基板的電極進行加熱，使焊料熔融從，將半導體晶片安裝於基板上。以此種方式使半導體晶片反轉地安裝於基板上的裝置被稱為覆晶黏合機(flip chip bonder)。

覆晶黏合方法是將半導體晶片的多個電極與基板上的多個電極同時地連接，因此，重要的是使基板與半導體晶片保持平行，以使形成於半導體晶片的電極上的支柱前端的焊料皮膜的面同時地接觸於基板的電極。因此，對於覆晶黏合機的黏晶平台表面要求高平坦度。而且，要求將形成於多根支柱前端的焊料的皮膜抵住基板的電極，均勻地進行加熱，使焊料同時熔融，因此，亦同時要求均勻地加熱黏晶平台表面。進而，由於黏晶時將半導 體晶片抵住黏晶平台的力是隨著實施黏晶的半導體晶片的大小變大而變大，因此，對於黏晶平台亦同時要求高剛性。

因此，提出有如下方法：藉由可在上下方向上移動的三個支持機構而支持吸附保持基板的黏晶平台，以保持黏晶平台與黏晶工具(bonding tool)的平行度的方式，調整黏晶平台表面的傾斜，從而確保黏晶平台的平坦度(例如參照專利文獻1、2)。

而且，製造半導體時半導體薄膜的成膜處理、蝕刻(etching)處理、抗蝕膜(resist film)的烘烤(baking)處理中，為了加熱半導體晶圓(wafer)而使用晶圓加熱裝置。對於該晶圓加熱裝置，要求將載置於表面的晶圓均勻地加熱，因此，採用於載置晶圓的陶瓷(ceramic)板的下表面構成加熱器(heater)，從而均勻地加熱陶瓷板的方法(例如參照專利文獻3)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2010-114102號公報

[專利文獻2]日本專利特開2010-114103號公報

[專利文獻3]國際專利公開手冊WO01/091166

然而，如專利文獻1所記載的黏晶平台即便可保持黏晶平台表面的平坦度，亦難以均勻地加熱黏晶平台。另一方面，專利文獻3中記載的晶圓加熱裝置存在如下問題：即便可將載置於表面的晶圓等均勻地加熱，亦由於陶瓷板嵌入至圓筒形的支持容 器中，僅其周圍受到支持，故而，整體的剛性不足，難以應用於黏晶平台的結構。

而且，亦考慮如下方法，該方法是如專利文獻3所記載般改變結構，例如設為將於雲母(mica)板使電阻線圖案化(patterning)而成的與黏晶平台大致相同形狀的薄型加熱器夾入黏晶平台的中間的結構，但該方法存在如下問題：黏晶平台表面的平坦度因薄型加熱器的夾入而變化，導致無法確保良好的平坦度。

因此，本發明的目的在於提供一種結構簡單、高剛性、高平坦度且可實現均勻加熱、具有高維護性的黏晶平台。

本發明的黏晶平台包括：基體部，於基體部的表面設置有上表面平坦的多個突起；平板，固定於突起的上表面；表面板，吸附固定於平板之上；板狀的加熱器，配置於平板的基體部側；及彈性構件，設置於加熱器與基體部之間，且使加熱器密接於平板的基體部側之面。

在本發明的黏晶平台中，較佳為，基體部包括多個封底孔，彈性構件配置於封底孔之中，且彈性構件的初始高度高於封底孔的深度，加熱器包括供突起貫通的多個孔，且可沿突起在基體部的厚度方向上移動，彈性構件於將平板固定於基體部的突起的上表面時被壓縮，使加熱器壓緊地密接於平板。

本發明的黏晶平台的製造方法包括如下步驟：準備基體部，該基體部的表面設置有上表面平坦的多個突起、及準備被固定於突起的上表面的平板；平板固定步驟，將平板固定於突起的上表面；平面加工步驟，使基體部與平板成為一體，對平板的表 面進行平面加工；平板拆卸步驟，於平面加工步驟之後，將平板自基體部拆卸；加熱器配置步驟，於加熱器與基體部之間配置板狀的加熱器與彈性構件；及平板重新固定步驟，將平板固定於突起的上表面，且以使加熱器密接於平板的基體部側之面的方式，將平板重新固定於基體部。

本發明起到如下效果：可提供一種結構簡單、高剛性、高平坦度、且可實現均勻加熱、具有高維護性的黏晶平台。

10‧‧‧剛體塊

11‧‧‧突起

12、50‧‧‧盤簧

13、17‧‧‧封底孔

14、43‧‧‧孔

15‧‧‧螺栓

16‧‧‧表面

18‧‧‧支持面

20‧‧‧平板

21‧‧‧螺孔

22、33‧‧‧吸附槽

25、32‧‧‧上表面

26、31‧‧‧下表面

30‧‧‧陶瓷板

40‧‧‧加熱器

41‧‧‧雲母板

42‧‧‧電阻線

44‧‧‧電輸入端子

45‧‧‧加熱器壓板

60‧‧‧壓環

61‧‧‧螺栓

100‧‧‧黏晶平台

圖1是表示本發明的實施方式中的黏晶平台的剖面的示意圖。

圖2是表示本發明的實施方式中的黏晶平台的基體部的平面圖。

圖3是表示本發明的實施方式中的黏晶平台的加熱器的平面圖。

圖4是表示本發明實施方式中的黏晶平台的暫時組裝狀態的剖面的示意圖。

以下，一面參照圖示，一面對本發明的實施方式進行說明。圖1是表示本發明的黏晶平台100的剖面的示意圖，為進行說明而變更各零件的大小比例進行圖示。如圖1所示，本實施方 式的黏晶平台100包括：作為基體部的金屬製的剛體塊10；金屬製的平板20，安裝於剛體塊10之上；作為表面板的陶瓷板30，重疊於平板20之上；板狀的加熱器40，配置於平板20的剛體塊10之側；加熱器壓板45，配置於加熱器40的下側(剛體塊10側)；及作為彈性的體盤簧(coil spring)50，配置於加熱器壓板45與剛體塊10之間。

如圖2所示，剛體塊10是在圓盤上，如圖1、圖2所示，在平面狀的表面16配置有多個突起11、及多個封底孔17(在圖2中以標有影線(hatching)的圓表示)。突起11是前端(上表面)為平坦的圓支柱形狀，且在中央開設有孔14(在圖2中以黑色圓表示)，突起11的上表面的孔14的周圍成為圓環狀的支持面18。如圖1所示，在剛體塊10的下側的面的孔14的位置上，配置有封底孔13，突起11的孔14貫通至封底孔13的上端面為止。因此，孔14成為與封底孔13連通而在剛體塊10的厚度方向上貫通的貫通孔。如圖1所示，突起11的各支持面18是以可於其上平坦地支持平板20的下表面26的方式機械加工為同一平面。而且，於各孔14及封底孔13，自剛體塊10的下側貫通有將剛體塊10與平板20緊固的螺栓(bolt)15，且將螺栓15的前端的附有螺紋部旋入設置於平板20的螺孔21，從而將平板20固定於剛體塊10。而且，如圖1所示，於設置於剛體塊10的表面16上的各封底孔17，分別配置有作為彈性體的盤簧50。

如圖3所示，加熱器40是於與圖1所示的剛體塊10相同大小的圓板狀的雲母板41的表面彎折地配置有電阻線42。於雲母板41，設置有貫通雲母板41的多個孔43。該孔43是配置於與 圖1、圖2所示的剛體塊10的突起11相同的位置上，供突起11貫通。而且，圖1所示的加熱器壓板45是與加熱器40相同的圓板，且於相同位置上設置有供突起11貫通的孔43。因此，加熱器40與加熱器壓板45成為可沿著突起11在剛體塊10的厚度方向上移動。而且，於加熱器40的電阻線42設置有電輸入端子44。

平板20是與剛體塊10相同的圓板形狀，且與上文說明的剛體塊10的突起11上表面的支持面18相接的下表面26以藉由支持面18而平坦地支持平板20的方式，利用機械加工確保平坦度。而且，平板20的上表面25是以確保與下表面26的平行度的方式經機械加工。如圖1所示，於平板20的上表面25設置有將陶瓷板30的下表面31吸附固定的吸附槽22，且於陶瓷板30的上表面32，設置有將未圖示的晶圓吸附固定的吸附槽33。而且，如圖1所示，於平板20的周緣，配置有圓環狀的壓環60。壓環60是藉由將螺栓61旋入剛體塊10而將平板20的周緣夾入於其間固定。

圖1所示的黏晶平台100的組裝是首先將剛體塊10載置於例如底座之上等，且將盤簧50放入剛體塊10的封底孔17中，其次，將加熱器壓板45、加熱器40的孔43放入剛體塊10的突起11，使盤簧50接觸於加熱器壓板45的下表面。其後，使平板20的螺孔21的位置對準剛體塊10的孔14的位置，由剛體塊10的突起11上表面的支持面18支持平板20後，自剛體塊10的下表面將螺栓15插入至封底孔13、孔14中，將螺栓15緊固，從而將剛體塊10與平板20固定。由於盤簧50的初始高度高於配置於剛體塊10的封底孔17的深度，因此，當將平板20固定於剛體塊10 時，若盤簧50被壓縮，則因其反彈力，盤簧50將加熱器壓板45與加熱器40頂起(使該等在剛體塊10的厚度方向上移動)，將加熱器40壓緊地密接於平板20的下表面26(剛體塊10側的面)。此時，於加熱器壓板45與剛體塊10的表面16之間出現微小的間隙，因此，加熱器40、加熱器壓板45不再密接於剛體塊10的表面16。繼而，於平板20的上表面25的周緣載置壓環60，並由螺栓61進行固定。而且，將加熱器的電輸入端子44連接於未圖示的電源，最後，將黏晶平台100連接於真空裝置，使陶瓷板30的下表面31吸附於平板20的上表面25。於使用黏晶平台100的情形時，藉由真空裝置而使配置於陶瓷板30的上表面的吸附槽33成為真空，且於其上吸附晶圓，自電源對加熱器40通電，將平板20進行加熱。

如上所述，剛體塊10的突起11的各支持面18是以成為同一面的方式經機械加工，且平板20的下表面26亦藉由機械加工而確保平坦度，因此，平板20的下表面26藉由各支持面18而在同一平面上平坦地受到支持。而且，平板20的上表面25是以確保與下表面26的平行度的方式經機械加工，因此，平板20的上表面25具有良好的平坦度，並且被剛體塊10賦予高剛性。而且，藉由盤簧50而將加熱器40緊壓在平板20的下表面26，因此，可均勻地加熱平板20的下表面26。藉由該等處理，本實施方式的黏晶平台100成為具有高剛性、高平坦度，且可實現均勻的加熱。而且，本實施方式的黏晶平台100未在吸附晶圓的陶瓷板30上安裝加熱器40，而且陶瓷板30由真空吸附固定於平板20的上表面22，因此，即便在黏晶的中途陶瓷板30的表面32污損， 亦可簡單地更換陶瓷板30，從而可提昇維護作業效率。而且，本實施方式的黏晶平台100未將加熱器40固定於剛體塊10或平板20，因此，即便於加熱器40出現故障時，亦可簡單地更換加熱器40。因此，本實施方式的黏晶平台100具有高維護性。進而，本實施方式的黏晶平台100因加熱器40、加熱器壓板45未與剛體塊10的表面16密接，而是略微地隔開間隙，因此，加熱器40的熱不易傳遞至剛體塊10的表面16，從而可保持較剛體塊10的表面16為下方的部分的溫度較低。再者，本實施方式是說明將盤簧50用作彈性體的情況，但彈性體並不限定於盤簧50，例如亦可使用板簧等。

其次，如圖4所示，對如下實施方式進行說明，該實施方式是於藉由螺栓15而將平板20與剛體塊10固定(平板固定步驟)的暫時組裝的狀態下，進行平板20的上表面25的機械加工(平面加工)。首先，與參照圖1至圖3所說明的實施方式同樣地，將剛體塊10的突起11的各支持面18以成為同一面的方式進行機械加工，平板20的下表面26亦藉由機械加工而確保平坦度，因此，平板20的下表面26藉由各支持面18而在同一平面平坦地受到支持。於該狀態下，如圖4所示，可藉由進行平板20的上表面25的機械加工(平面加工步驟)，而更高度地確保平板20的上表面25相對於剛體塊10的平坦度。而且，可藉由於暫時組裝的狀態下加工平坦度，而防止各零件微小變形累積導致組裝後的平坦度惡化，從而可確保更高的平坦度。

繼而，當平板20的上表面25的機械加工結束後，將螺栓15拆除，分解剛體塊10與平板20(平板拆卸步驟)，於剛體塊 10的封底孔17放入盤簧50，使加熱器壓板45、加熱器40的孔43通過剛體塊10的突起11(加熱器配置步驟)，再次藉由螺栓15而將平板20固定於剛體塊10，並藉由盤簧50的作用力而將加熱器40壓緊地密接於平板20的下表面26(平板重新固定步驟)。

本實施方式的黏晶平台亦與上文說明的實施方式同樣地，構成簡單且具有高剛性、高平坦度，且可實現均勻的加熱，具有高維護性。

10‧‧‧剛體塊

11‧‧‧突起

13、17‧‧‧封底孔

14‧‧‧孔

15‧‧‧螺栓

16‧‧‧表面

18‧‧‧支持面

20‧‧‧平板

21‧‧‧螺孔

22、33‧‧‧吸附槽

25、32‧‧‧上表面

26、31‧‧‧下表面

30‧‧‧陶瓷板

40‧‧‧加熱器

45‧‧‧加熱器壓板

50‧‧‧盤簧

60‧‧‧壓環

61‧‧‧螺栓

100‧‧‧黏晶平台

Claims (3)

1. 一種黏晶平台，其特徵在於包括：基體部，於上述基體部的表面設置有上表面平坦的多個突起；平板，固定於上述突起的上述上表面；表面板，吸附固定於上述平板之上；板狀的加熱器，配置於上述平板的上述基體部側；及彈性構件，設置於上述加熱器與上述基體部之間，且使上述加熱器密接於上述平板的上述基體部側之面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的黏晶平台，其中上述基體部包括多個封底孔，上述彈性構件配置於上述封底孔之中，且上述彈性構件的初始高度高於上述封底孔的深度，上述加熱器包括供上述突起貫通的多個孔，且可沿上述突起在上述基體部的厚度方向上移動，且上述彈性構件於將上述平板固定於上述基體部的上述突起的上表面時被壓縮，使上述加熱器壓緊地密接於上述平板。
3. 一種黏晶平台的製造方法，其特徵在於包括如下步驟：準備基體部，該基體部的表面設置有上表面平坦的多個突起、及準備被固定於上述突起的上表面的平板；平板固定步驟，將上述平板固定於上述突起的上述上表面；平面加工步驟，使上述基體部與上述平板成為一體，對上述平板的表面進行平面加工；平板拆卸步驟，於平面加工步驟之後，將上述平板自上述基 體部拆卸；加熱器配置步驟，於加熱器與上述基體部之間配置板狀的上述加熱器與彈性構件；及平板重新固定步驟，將上述平板固定於上述突起的上述上表面，且以使上述加熱器密接於上述平板的上述基體部側之面的方式，將上述平板重新固定於上述基體部。