TW202326882A - 鍵合頭以及包括該鍵合頭的鍵合裝置 - Google Patents
鍵合頭以及包括該鍵合頭的鍵合裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202326882A TW202326882A TW111148636A TW111148636A TW202326882A TW 202326882 A TW202326882 A TW 202326882A TW 111148636 A TW111148636 A TW 111148636A TW 111148636 A TW111148636 A TW 111148636A TW 202326882 A TW202326882 A TW 202326882A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- block
- wafer
- antistatic
- bonding head
- heating
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 168
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 7
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 111
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
- H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
- H05F3/02—Carrying-off electrostatic charges by means of earthing connections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
提供一種鍵合頭和鍵合裝置，該鍵合頭包括：底座塊；加熱塊，設置在所述底座塊的上方，並產生熱；以及抗靜電塊，以能夠吸附晶片的方式配置在所述加熱塊上方，並配置為與接地電極電連接，以去除殘留在表面上的電子。由此，能夠有效地去除殘留在抗靜電塊的表面上的電子。
Description
本發明關於一種鍵合頭以及包括該鍵合頭的鍵合裝置。更詳細而言，本發明關於一種拾取晶片並將所述晶片鍵合在基板上的鍵合頭和包括所述鍵合頭的鍵合裝置。
近來，為了回應對包括半導體封裝在內的電子元件小型化的需求，開發了一種藉由層疊多個電子元件來形成層疊晶片封裝的技術。
所述層疊晶片封裝是一種將晶片層疊在基板上的半導體封裝，是藉由在所述晶片與基板接觸的狀態下施加熱和壓力而形成的。所述層疊晶片封裝由鍵合裝置形成。
所述鍵合裝置包括：卡盤結構物，支撐所述基板；以及鍵合頭，藉由將所述晶片層疊在基板上並對其進行熱壓。具體地，所述鍵合頭藉由在所述晶片與所述基板緊貼的狀態下加熱所述晶片，以融化凸塊，之後再次冷卻，從而將所述晶片鍵合在所述基板上。此時，形成在所述基板上的焊盤和所述晶片的凸塊可以相互電連接。由此，可以執行鍵合工序。
另一方面，在所述鍵合工序之前執行的多個工序的執行期間，所述鍵合頭的表面可能會殘留很多電子。
尤其，當鍵合頭接近晶片時，由於殘留在所述表面上的電子，可能在鄰近所述鍵合頭和晶片之間介面的位置處產生電弧。此時產生的高電壓導致晶片損壞，並產生晶片不良。
此外，當鍵合頭連續拾取並移送晶片時，電子可能會非正常填充在與晶片接觸的鍵合頭的表面上，這可能成為出現電弧現象的原因。因此，有必要直接移送晶片或從所接觸的鍵合頭的表面去除電子。
[發明要解決的問題]
本發明提供一種能夠有效消除殘留在表面上的電子的鍵合頭。
本發明提供一種包括能夠有效消除殘留在表面上的電子的鍵合頭的鍵合裝置。
[用於解決問題的手段]
根據本發明的實施例的鍵合頭包括：底座塊，加熱塊，設置在所述底座塊的上方，並產生熱；以及抗靜電塊，以能夠吸附晶片的方式配置在所述加熱塊上方，並配置為與接地電極電連接，以去除殘留在表面上的電子。
在本發明的一實施例中，所述抗靜電塊可以具有10ohm/sq以下的薄層電阻。
在本發明的一實施例中，所述抗靜電塊可以包括：抗靜電層，用於真空吸附所述晶片；以及種子層，介於所述加熱塊和所述抗靜電層之間。
其中，所述加熱塊包含氮化鋁，所述種子層包含氮化鈦，所述抗靜電層包含貴金屬中的至少一種，所述貴金屬包含金、鉑和銀。
另一方面，所述抗靜電層可以藉由使用所述種子層的真空濺射工序形成。
此外，所述種子層的厚度可以在100Å至500Å範圍內，所述抗靜電層的厚度可以在1000Å至3000Å範圍內。另一方面，所述抗靜電層可以具有1μm以下的平面度和1μm以下的表面粗糙度。
其中，所述抗靜電層可以配置為覆蓋所述加熱塊的上表面和側壁。
另一方面，所述抗靜電層可以包括：通孔，上下貫通，並提供真空流路；以及真空槽，與所述通孔連通，並形成於所述抗靜電層的上表面。
在本發明的一實施例中，所述加熱塊包括：加熱板，內部配置有藉由從外部施加的電源產生熱的發熱體；以及冷卻片，設置在所述加熱板的下部，用於冷卻所述加熱板。
根據本發明的實施例的鍵合裝置包括：卡盤結構物，用於支撐晶圓；以及鍵合頭，可移動地配置在所述卡盤結構物的上方，並將晶片鍵合在所述晶圓；所述鍵合頭包括：底座塊；加熱塊，設置在所述底座塊的上方，並產生熱；以及抗靜電塊，包括抗靜電層，以能夠吸附模具的方式配置在所述加熱塊的上表面，並配置為與接地電極電連接，以去除殘留在表面上的電子。
在本發明的一實施例中，所述抗靜電塊包括：抗靜電層，用於真空吸附所述晶片；以及種子層，介於所述加熱塊和所述抗靜電層之間。其中，所述加熱塊包含氮化鋁，所述種子層包含氮化鈦，所述抗靜電層包含貴金屬中的至少一種，所述貴金屬包含金、鉑和銀，所述抗靜電層可以藉由使用所述種子層的真空濺射工序形成。
[發明效果]
根據本發明的實施例的鍵合頭包括抗靜電塊，能夠有效去除殘留在其表面上的電子，從而可以有效抑制在鍵合工序中可能出現的電弧現象。因此，可以抑制在鍵合工序中對晶片的電擊。
另一方面，加熱塊包括形成在加熱板的下表面的冷卻片，使所述冷卻片藉由放熱空間與外部冷卻空氣接觸，從而在較短的時間內將所述加熱塊冷卻至特定溫度。
在下文中，將參照隨附圖式詳細描述本發明實施例的鍵合頭以及具備該鍵合頭的鍵合裝置。由於本發明可以有多種變化，可以有多種形式，因此將具體實施例在附圖中示出，並在本文中詳細描述。然而，這並不旨在將本發明限制為特定公開形式，應理解為包括落入本發明的思想和範圍內的所有修改、等同物和替代物。在描述每個圖式時，相同的附圖標記用於相同的元件。在圖式中，為了本發明的清楚起見，結構物的尺寸比實際放大示出。
可以使用諸如第一、第二等術語來描述各種元件，但所述元件不應受所述術語的限制。所述術語僅用於將一個元件區別於其他元件的目的。例如，在不超出本發明的權利要求範圍的同時第一元件可以被命名為第二元件，類似地，第二元件也可以被命名為第一元件。
本發明中所使用的術語僅用於說明特定的實施例，而不旨在限制本發明。除非上下文另有明確規定，否則單個形式包括多個形式。在本發明中，“包括”或者“具有”等術語應理解為指定說明書中記載的特徵、數字、步驟、動作、元件、部件或者它們的組合的存在，而不預先排除一個或者其以上的其他特徵或者數字、步驟、動作、元件、部件或者它們的組合的存在或者附加可能性。
除非另有定義，包括技術性或者科學性術語在內，在此使用的所有術語具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員所通常理解的含義相同的含義。在通常使用的詞典中有所定義的術語應被解釋為具有與相關技術的上下文中的含義相同的含義，除非未在本發明中明確定義，不得解釋為理想性的，過於形式上的含義。
圖1是用於描述根據本發明的一實施例的鍵合頭的剖視圖。圖2A是用於描述圖1所示的加熱塊和抗靜電塊的剖視圖。圖2B是用於描述圖1所示的加熱塊和抗靜電塊的緊固結構的剖視圖。圖3是用於描述在圖2A所示的加熱塊的剖視圖。圖4是用於描述圖2A所示的抗靜電塊的俯視圖。
參照圖1至圖4，根據本發明的一實施例的鍵合頭100包括底座塊110、加熱塊120和抗靜電塊130。
所述鍵合頭100在吸附晶片10的狀態下移送，並鍵合到基板（未示出）。儘管未示出，但為了移送晶片10，鍵合頭100可以包括驅動部，以能夠實現水平移動、上下移動、旋轉、反轉等。
底座塊110的上部具有平坦面。所述底座塊110包括第一塊112和第二塊114。
第一塊112由金屬材料構成。所述金屬材料的示例可以包括不鏽鋼材料。
第二塊114配置在第一塊112的上方。第二塊114可以由導熱性低於加熱塊120的陶瓷材料構成。
所述陶瓷材料的示例可以包括氧化鋁（Al
2O
3）。由此，隨著第二塊114具有導熱性低於加熱塊120的材料，第二塊114藉由阻擋加熱塊120中產生的熱，能夠抑制熱傳遞到第一塊112。
加熱塊120配置在底座塊110的上方。具體地，所述加熱塊120配置在第二塊114的上方。
再次參照圖2A和圖3，加熱塊120包括加熱板121和嵌入所述加熱板內的發熱體122。
所述加熱板121可以由具有相對優異的電絕緣性和導熱性的材料構成。例如，所述加熱板121可以由陶瓷材料構成。例如，加熱板121可以是氮化鋁（AlN）材料。
此時，所述加熱板121可以具有約170W/m·k以上的導熱率。因此，隨著加熱板121具有優異的導熱率，可以利用發熱體122產生的熱快速加熱晶片10。
所述發熱體122可以由金屬材料構成。發熱體122藉由從外部施加的電源產生熱，並利用所述熱來加熱吸附在抗靜電塊130的晶片10。例如，所述加熱塊120可以利用所述熱來熔融形成在晶片10的下表面的凸塊（未示出）。例如，發熱體122可以將晶片10瞬間加熱至約450℃，以熔融晶片10的凸塊。
另一方面，所述加熱塊120還可以包括形成在所述加熱板121的下表面的冷卻片123。所述冷卻片123可以具有向下方突出的形狀。此外，所述冷卻片123可以有多個，並且具有條紋形狀。此時，所述多個冷卻片123可以排列成彼此隔開間隔。所述多個冷卻片123之間隔開的隔開空間可以被定義為散熱空間123a。
由此，所述冷卻片123可以具有優異的散熱效果。也就是說，所述冷卻片123藉由所述散熱空間123a與外部的冷卻空氣接觸，從而所述加熱塊120可以在相對較短的時間內冷卻至特定溫度。
冷卻片可以具有相對於冷卻片的寬度為2/3以上的高度。另一方面，所述冷卻片之間的間隔可以是1mm以下，可以是0.5mm。
加熱塊120具有真空線126，為提供真空力而延伸到上表面。
真空線126貫通加熱塊121的中央部分的上下。此外，所述真空線126還可以為延伸至底座塊110。所述真空線與真空泵（未示出）連通，使得所述抗靜電塊可以真空吸附位於其上表面的晶片。
另一方面，抗靜電塊130配置在加熱塊120的上方。所述抗靜電塊130可以形成在加熱塊120的上表面。所述抗靜電塊130可以由包含鉑和銀在內的貴金屬中的至少一種材料構成。
所述抗靜電塊130與接地電極（未示出）電連接。所述抗靜電塊被配置為與晶片接觸時去除殘留在所述表面上的電子。由此，所述抗靜電塊130可以抑制與晶片接觸時可能出現的電弧現象。
所述抗靜電塊130包括抗靜電層135。所述抗靜電層135可以與接地電極電連接，以去除殘留在其表面上的電子。尤其，所述抗靜電層135可以在與晶片接觸時去除殘留在所述晶片表面上的電子。
所述抗靜電層135可以包含貴金屬中的至少一種，所述貴金屬包含金、鉑和銀。所述抗靜電層135可以具有10ohm/sq以下的優異的薄層電阻。
由此，藉由所述抗靜電層135由貴金屬材料構成，所述抗靜電層135與接地電極連接時，可以有效地去除殘留在所述抗靜電層135的表面上的電子。結果，所述抗靜電塊130有效地抑了制熱壓縮工序中可能出現的電弧現象，從而抑制了由於電弧現象對晶片的電擊。
所述抗靜電塊130還可以包括介於所述加熱塊120和所述抗靜電層135之間的種子層131。
假設，當所述加熱塊120由氮化鋁材料構成，並且包含金、鉑和銀的貴金屬中的至少一種材料構成的抗靜電層135包含金、鉑和銀的貴金屬中的至少一種材料構成時，所述抗靜電層135直接形成在加熱塊120的上而未介入有緩衝層，從而可能出現容易從所述加熱塊120剝離的問題。
參照圖2B，還可以配置用於將所述抗靜電塊130、加熱塊120和底座塊110彼此緊固的緊固構件150。
例如，所述緊固構件150可以包括螺栓。另一方面，隨著所述緊固構件150由如金屬的導電材料構成，所述抗靜電塊130可以經過所述緊固構件150電連接到接地狀態的底座塊110，所述底座塊110與外部電連接。因此，所述抗靜電塊可以保持電接地的狀態。
根據本發明的一實施例，當所述加熱塊120由氮化鋁材料構成時，所述種子層131可以由氮化鈦構成。隨著所述加熱塊120和所述種子層131均配置為氮化物基材料，由所述抗靜電層135和種子層131構成的抗靜電塊130可以更牢固的附著到所述加熱塊120。因此，可能發生所述抗靜電塊130容易從所述加熱塊120剝離的問題。
所述種子層131介於所述加熱塊120和所述抗靜電層135之間。所述種子層131可以在用於形成所述抗靜電層135的工序中用作種子膜。也就是說，當藉由真空濺射工序形成所述抗靜電層135時，可以根據所述種子層131具有的晶格結構，形成所述抗靜電層135。由此，利用所述種子層131並藉由真空濺射工序形成的抗靜電層135可以具有優異的平整度。
也就是說，可以藉由所述真空濺射工序有效地控制所述抗靜電層135的平整度。此時，所述抗靜電層135可以具有1μm以下的表面粗糙度。因此，所述抗靜電層135有效地抑制了在熱壓縮工序中可能出現的電弧現象，從而抑制了由於電弧現象對晶片的電擊。
在本發明的一實施例中，所述種子層131的厚度可以在100至500Å範圍內，所述抗靜電層135的厚度可以在1000Å至3000Å範圍內。
當所述抗靜電層135具有小於1000Å或大於3000Å的厚度時，隨著抗靜電層135具有相對快速增加的薄層電阻，抑制電弧現象的效果快速降低。
另一方面，當種子層131的厚度小於100Å時，緩衝層的作用減弱，因此抗靜電層135和加熱塊120之間的附著力減弱，從而產生所述抗靜電層135從所述加熱塊120剝離的現象。與此不同地，當所述種子層131的厚度超過500Å時，所述抗靜電層135的內部可能會產生剝離現象。
在本發明的一實施例中，所述抗靜電層135可以配置為覆蓋所述加熱塊120的上表面和側壁。
所述抗靜電層135完全覆蓋加熱塊120的暴露區域，因此可以抑制在與所述加熱塊120相鄰的位置處可能出現的電弧現象。
在本發明的一實施例中，抗靜電層135具有真空孔132。真空孔132與加熱塊120的真空線126連接。因此，所述抗靜電層135可以藉由由真空線126提供的真空力來吸附晶片10。另一方面，真空孔132可以包括上下貫通所述抗靜電塊的通孔132a以及形成在抗靜電層135的上表面並且與所述通孔132a連接的真空槽132b。所述真空槽132b可以以所述通孔132a為中心呈放射狀延伸。
另一方面，在使用所述抗靜電塊130固定晶片10的狀態下，鍵合頭100可以移動以將晶片10層疊在所述晶圓上方。此外，使用抗靜電塊130可以將晶片10壓向所述晶圓。
所述抗靜電塊130可以藉由沉積工序形成在所述加熱塊120的上方。此時，所述沉積工序的示例可以包括使用種子層131作為緩衝層的真空濺射工序。
或與此不同地，所述抗靜電塊130可以單獨形成並緊固到所述加熱塊120。
在本發明的一實施例中，所述鍵合頭100還包括冷卻線140。
冷卻線140藉由冷卻加熱塊120來冷卻晶片10。隨著晶片10被冷卻，晶片10的凸塊被冷卻以形成焊料。此時，藉由冷卻線140供應的冷卻空氣可以將晶片10冷卻至約100℃。
具體地，冷卻線140包括第一冷卻線142和第二冷卻線144。
第一冷卻線142從底座塊110延伸到第二塊114的上表面。藉由第一冷卻線142向加熱塊120提供冷卻流體。所述冷卻流體的示例可以包括空氣、氣體。所述冷卻流體與加熱塊120直接接觸以冷卻加熱塊120。
第二冷卻線144配置在底座塊110中第一塊112的內部，並對第一塊112進行冷卻。隨著第一塊112被冷卻，第三塊116、第二塊114和加熱塊120可以藉由熱傳導被冷卻。因此，第二冷卻線144可以輔助冷卻加熱塊120。
使用第一冷卻線142對加熱塊120進行主冷卻，使用第二冷卻線144進行輔助冷卻。因此，可以使用冷卻線140快速冷卻加熱塊120。隨著加熱塊120冷卻，可以藉由快速冷卻固定到吸附板的晶片10的凸塊來形成所述焊料。
另一方面，加熱塊120具有開口127，用於使冷卻線140部分暴露，具體地，使第一冷卻線142部分暴露。例如，開口127可以貫通加熱塊120的上下。
開口127可以選擇性地暴露多個第一冷卻線142中的一部分，或者部分暴露各第一冷卻線142，所述第一冷卻線142延伸到底座塊110的上表面。
尤其，當開口127選擇性地暴露多個第一冷卻線142中的一部分時，若開口127設置在加熱塊120的一側，則加熱塊120和吸附板的溫度分佈變為不均勻。因此，形成在晶片10的焊料的品質會降低。
因此，當開口127選擇性地暴露多個第一冷卻線142中的一部分時，開口127可以以加熱塊120的中心為基準對稱設置。在這種情況下，可以藉由使加熱塊120和吸附板之間的溫度分佈相對均勻，來提高形成在晶片10的焊料的品質。
在本發明的一實施例中，所述底座塊110還包括第三塊116。
第三塊116配置在第一塊112和第二塊114之間。第三塊116用作緩衝塊，用於減少從第二塊114到第一塊112的熱傳遞。第三塊116可以由陶瓷材料構成，所述陶瓷材料的示例可以包括氧化鋁。
圖5是用於描述根據本發明的一實施例的鍵合裝置的簡要結構圖。圖6是圖5所示的卡盤結構物的俯視圖。圖7是用於描述圖5所示的夾盤的俯視圖。圖8是用於描述圖5所示的夾盤的仰視圖。
參照圖5至圖8，根據本發明的實施例的鍵合裝置300包括鍵合頭100和卡盤結構物200。
所述鍵合頭100用於將晶片10移送到卡盤結構物200上並鍵合到晶圓20，並且包括底座塊110、加熱塊120和所述抗靜電塊130。儘管未示出，但為了移送所述晶片10，所述鍵合頭100可以被配置為能夠實現水平移動、上下移動、旋轉、反轉等。
由於所述鍵合頭100與圖1至圖4所示的所述鍵合頭100基本相同，因此省略了對所述鍵合頭100的詳細描述。
此外，所述鍵合頭100可以被設置為使得所述吸附板朝下方，以鍵合所述晶片10和晶圓20。
所述卡盤結構物200支撐所述晶圓20。此時，在所述晶圓20上可以形成電路圖案。
所述卡盤結構物200包括加熱板210、夾盤220、導向環230、夾具240、電源線250和溫度感測器260。
所述加熱板210具有大致圓盤形狀，並且內含藉由從外部施加的電源產生熱的發熱體212。
所述發熱體212可以被配置為在所述加熱板210的內側面形成預定圖案。所述發熱體212的示例可以包括電極層、發熱線圈等。
所述加熱板210具有延伸至上表面的第二真空線214和第三真空線215。所述第二真空線214和所述第三真空線215可以分別從所述加熱板210的下表面或側面延伸至所述上表面。所述第二真空線214不與所述第三真空線215連接。所述第二真空線214與真空泵（未示出）連接，並提供用於吸附所述晶圓20的真空力。所述第三真空線215與真空泵（未示出）連接，並提供用於吸附所述夾盤220的真空力。
所述加熱板210在其上表面具有定位銷216。所述定位銷216用於定位所述加熱板210的所述夾盤220，可以配置為多個。所述定位銷216可以設置在所述加熱板210的上表面邊緣。
此外，所述加熱板210具有沿上表面的邊緣形成的凹槽218。所述凹槽218可用於固定所述導向環230。
所述夾盤220具有大致圓盤形狀，並且放置在所述加熱板210的上方。所述夾盤220在其上表面支撐所述晶圓20。
所述夾盤220具有與所述第二真空線214連接的所述第四真空線222，以吸附所述晶圓20。
所述第四真空線222具有真空槽222a和多個真空孔222b。
所述真空槽222a形成在所述夾盤220的下表面。例如，所述真空槽222a可以具有以所述夾盤220的下表面中心為基準具有同心圓形狀的槽和以放射狀延伸的槽相結合的形狀，或可以具有圓形槽形狀。此時，所述真空槽222a不會延伸至所述夾盤220的下表面邊緣，以防止所述真空力的洩漏。
所述夾盤220放置在所述加熱板210的上方，同時所述真空槽222a由所述加熱板210的上表面限定以形成空間。此外，所述真空槽222a與所述第二真空線214連接。
所述真空孔222b貫通所述夾盤220並從形成有所述真空槽222a的下表面延伸至所述夾盤220的上表面。所述真空孔222b排列成彼此隔開間隔。例如，所述真空孔222b可以排列成同心圓形狀或放射狀。
因此，所述第四真空線222與所述第二真空線214連接，並藉由由所述第二真空線214提供的真空力吸附所述晶圓20。
另一方面，位於所述夾盤220最外層的所述真空孔222b之間的距離，可以被設置為比位於所述最外層內側的所述真空孔222b之間的距離相對窄。具體地，位於所述最外層的所述真空孔222b之間的角度，可以是位於所述最外層內側的所述真空孔222b之間的角度的一半。例如，位於所述最外層的所述真空孔222b之間的角度可以是約15度，並且位於所述最外層內側的所述真空孔222b之間的角度可以是約30度。
因此，即使在所述夾盤220的邊緣處也可以穩定地提供藉由真空孔222b的真空力。因此，即使在所述夾盤220的邊緣，所述晶圓20也可以與所述夾盤220緊貼，並且可以防止所述晶圓20的浮起。
此外，所述夾盤220在其下表面具有真空槽223，以使得真空吸附到所述加熱板210，該真空槽223配置為與所述第三真空線215連接。
所述真空槽223形成在所述夾盤220的下表面。例如，所述真空槽223可以具有以所述夾盤220的下表面中心為基準具有同心圓形狀的槽和以放射狀延伸的槽相結合的形狀，或可以具有圓形槽形狀。此時，所述真空槽223不會延伸至所述夾盤220的下表面邊緣，以防止所述真空力的洩漏。
所述夾盤220放置在所述加熱板210的上方，同時所述真空槽223由所述加熱板210的上表面限定以形成空間。此外，所述真空槽223與所述第三真空線215連接。
所述真空槽223與所述第三真空線215連接，並且藉由由所述第三真空線215提供的真空力，所述夾盤220能夠緊貼並固定到所述加熱板210的上方。因此，藉由使所述夾盤220的變形或彎曲最小化，可以平坦地支撐所述夾盤220上的所述晶圓20。
所述加熱板210和所述夾盤220可以藉由由所述第三真空線215和所述真空槽223提供的所述真空力保持緊貼的狀態。因此，無需用於緊固所述加熱板210和所述夾盤220的單獨緊固構件。
此外，可以藉由釋放由所述第二真空線214和所述第三真空線215提供的所述真空力，來分離並替換所述加熱板210和所述夾盤220。因此，可以快速地進行所述卡盤結構物200的維護。
另一方面，當所述加熱板210的上表面和所述夾盤220的下表面各自具有超過約10μm的平整度時，在所述加熱板210和所述夾盤220之間可能存在微小間隙。因此，所述真空力可能藉由所述加熱板210和所述夾盤220之間洩漏。
所述加熱板210的上表面和所述夾盤220的下表面各自具有約10μm以下，較佳地具有7μm以下的平整度。在這種情況下，所述加熱板210和所述夾盤220可以緊貼，並且可以防止所述真空力藉由所述加熱板210和所述夾盤220之間洩漏。
所述夾盤220將在所述加熱板210產生的熱傳遞到所述晶圓20。此時，所述晶圓20可以保持在約140至150℃溫度，以使得容易地實現晶片（未示出）和所述晶圓20的鍵合。
所述加熱板210可以由陶瓷材料構成。所述陶瓷材料的示例可以包括氮化鋁（AlN）。由於所述氮化鋁具有高導熱率，所述加熱板210可以均勻地傳遞在所述發熱體212產生的熱。此外，所述加熱板210可以藉由使所述夾盤220的溫度分佈均勻來均勻地加熱所述晶圓20。
所述夾盤220可以藉由將鈦添加到陶瓷材料來構成。例如，在所述夾盤220中，鈦可以添加到所述氧化鋁（Al
2O
3）中。當鈦添加到所述氧化鋁（Al
2O
3）中時，可以進一步降低所述夾盤220的導熱率。
當所述夾盤220的導熱率小於約5W/m·k時，所述夾盤220的導熱率相對較低。因此，在所述加熱板210產生的熱可能無法充分地傳遞到所述晶圓20，或者可能需要很長時間才能將在所述加熱板210產生的熱傳遞到所述晶圓20。然而，即使鍵合頭在約450度的高溫下熱壓所述晶圓20和所述晶片以鍵合所述晶片，也可以防止所述夾盤220被快速加熱。
當所述夾盤220的導熱率超過約20W/m·k時，所述夾盤220的導熱率相對較高。因此，在所述加熱板210產生的熱會過度地傳遞到所述晶圓20，使得所述晶圓20和所述晶片之間的凸塊可能被壓碎。此外，當所述鍵合頭在450度左右的高溫下對所述晶圓20和所述晶片進行熱壓時，所述夾盤220被較快地加熱，使得所述晶圓20和所述晶片之間的凸塊可能更容易地被碾碎。
當所述夾盤220的導熱率為約5至20W/m·k時，所述夾盤220可以適當地將在熱盤210產生的熱傳遞至所述晶圓20，直到凸塊不被碾碎。此外，即使鍵合頭在約450度的高溫下熱壓所述晶圓20和所述晶片以鍵合所述晶片，也可以防止所述夾盤220被快速加熱。因此，可以防止所述晶圓20和所述晶片之間的凸塊被碾碎。
因此，即使為了鍵合所述晶圓20和所述晶片而經常預熱所述晶圓20，也能夠防止所述晶圓20和所述晶片之間的凸塊被碾碎。因此，可以防止所述晶圓20和所述晶片之間的鍵合缺陷。
另一方面，所述夾盤220可以僅由導熱率低於所述氮化鋁的氧化鋁（Al
2O
3）構成。
所述夾盤220具有用於容納定位銷216的容納槽224。容納槽224可以形成在對應於所述加熱板210的定位銷216的位置處。例如，容納槽224也可以設置在所述夾盤220的邊緣。
當所述夾盤220設置在所述加熱板210的上表面時，所述加熱板210的定位銷216可以插入所述夾盤220的容納槽224中。因此，所述加熱板210和所述夾盤220可以準確地排列。
儘管上面已經描述了在所述加熱板210配置有定位銷216，並且在所述夾盤220形成有容納槽224，但是也可以在所述加熱板210形成有容納槽，並且在所述夾盤220配置有夾盤。
此外，所述夾盤220具有沿上表面邊緣形成的凹槽226。凹槽226可用於供所述夾具240設置。
所述導向環230卡在沿所述加熱板210的上表面邊緣形成的凹槽218，並引導所述加熱板210的周長。
具體地，所述導向環230具有卡爪232，當卡爪232卡在凹槽218時，所述導向環230安裝在所述加熱板210。
另一方面，所述導向環230的上表面和所述加熱板210的上表面可以位於相同的高度。在這種情況下，在所述導向環230安裝在所述加熱板210的狀態下，所述夾盤220可以容易地安裝在所述加熱板210的上表面。
此外，當所述導向環230的上表面高於所述加熱板210的上表面時，在將所述夾盤220安裝在所述加熱板210的上表面的情況下，所述導向環230可用作排列基準。
所述夾具240以覆蓋所述夾盤220的上表面邊緣狀態被固定到導向環。所述夾具240可以藉由緊固螺釘242固定到所述導向環230。
作為一例，可以配置多個所述夾具240，以部分覆蓋所述夾盤220的上表面邊緣。作為另一例，所述夾具240大致呈環形，並且可以完全覆蓋所述夾盤220的上表面邊緣。
由於所述夾具240以覆蓋所述夾盤220的上表面邊緣的狀態固定到所述導向環230，因此所述夾具240可以向下加壓所述夾盤220。因此，所述夾具240可以將所述夾盤220緊貼到所述加熱板210。
所述夾具240具有卡爪244，卡爪244可以放置在所述夾盤220的凹槽226。因此，所述夾具240的上表面和所述夾盤220的上表面可以位於相同的高度。因此，當所述晶圓20穩定地被移送到所述夾盤220的上表面而不受所述夾具240的干擾時，可以設置所述晶圓20。
所述導向環230和所述夾具240可以由導熱率低於所述加熱板210的材料構成。例如，所述導向環230和所述夾具240可以由氧化鋁（Al
2O
3）材料構成。此外，所述導向環230和所述夾具240可以由與所述夾盤220相同的材料構成。
由於所述導向環230和所述夾具240的導熱率低於所述加熱板210的導熱率，所述導向環230和所述夾具240可以防止熱量藉由加熱板210的側面損失。
所述電源線250延伸至所述加熱板210的內部並與所述發熱體212連接，提供用於使所述發熱體212產生熱的電源。
所述溫度感測器260從外部延伸至所述加熱板210的內部，並測量被所述發熱體212加熱的所述加熱板210的溫度。可以使用由所述溫度感測器260測量的溫度來控制所述發熱體212的溫度。可以藉由控制所述發熱體212的溫度來調節所述加熱板210的溫度。
所述溫度感測器260的示例可以包括熱電偶。
所述卡盤結構物200將在所述加熱板210產生的熱藉由所述夾盤220傳遞至所述晶圓20。所述晶圓20可以藉由由所述夾盤220傳遞的熱始終以恆定溫度被加熱。因此，所述晶片10可以有效地被鍵合到所述晶圓20。
所述鍵合裝置300使用所述卡盤結構物200固定所述晶圓20，並在以恆定溫度加熱的狀態下，藉由使用所述鍵合頭100快速加熱和冷卻所述晶片10，將所述晶片10鍵合到所述晶圓20。因此，能夠在所述晶片10和所述晶圓20之間形成品質優良和形狀良好的焊料。此外，可以提高使用所述鍵合裝置300將所述晶片10鍵合到所述晶圓20的工序有效性。
如上所述，根據本發明的鍵合裝置有效地去除了殘留在鍵合頭表面上的電子，從而有效地抑制了鍵合工序中可能出現的電弧現象。因此，可以抑制在鍵合工序中對晶片的電擊。因此，可以提高使用所述鍵合裝置的鍵合工序的效率和生產率。
雖然在上文中參照本發明的較佳實施例進行了說明，但是所屬技術領域的普通技術人員可以理解，在不超出申請專利範圍中記載的本發明的思想和領域的範圍內，可以對本發明進行各種修改和變更。
10:晶片
20:晶圓
100:鍵合頭
110:底座塊
112:第一塊
114:第二塊
116:第三塊
120:加熱塊
121:加熱板
122:發熱體
123:冷卻片
123a:散熱空間
126:真空線
127:開口
130:抗靜電塊
131:種子層
132:真空孔
132a:通孔
132b:真空槽
135:抗靜電層
140:冷卻線
142:第一冷卻線
144:第二冷卻線
150:緊固構件
200:卡盤結構物
210:加熱板
212:發熱體
214:第二真空線
215:第三真空線
216:定位銷
218:凹槽
220:夾盤
222:第四真空線
222a:真空槽
222b:真空孔
223:真空槽
224:容納槽
226:凹槽
230:導向環
232:卡爪
240:夾具
242:緊固螺釘
244:卡爪
250:電源線
260:溫度感測器
300:鍵合裝置
圖1是用於描述本發明的一實施例的鍵合頭的剖視圖。
圖2A是用於描述圖1所示的加熱塊和抗靜電塊的剖視圖。
圖2B是用於描述圖1所示的加熱塊和抗靜電塊的緊固結構的剖視圖。
圖3是用於描述在圖2A所示的加熱塊的剖視圖。
圖4是用於描述圖2A所示的抗靜電塊的俯視圖。
圖5是用於描述本發明的一實施例的鍵合裝置的簡要結構圖。
圖6是圖5所示的卡盤結構物的俯視圖。
圖7是用於描述圖5所示的夾盤的俯視圖。
圖8是用於描述圖5所示的夾盤的仰視圖。
10:晶片
100:鍵合頭
110:底座塊
112:第一塊
114:第二塊
116:第三塊
120:加熱塊
122:發熱體
126:真空線
127:開口
130:抗靜電塊
132:真空孔
140:冷卻線
142:第一冷卻線
144:第二冷卻線
Claims (11)
- 一種鍵合頭，其包括： 底座塊； 加熱塊，設置在所述底座塊的上方，並產生熱；以及 抗靜電塊，以能夠吸附晶片的方式配置在所述加熱塊上方，並配置為與接地電極電連接，以去除殘留在表面上的電子， 所述抗靜電塊包括： 抗靜電層，用於真空吸附所述晶片；以及 種子層，介於所述加熱塊和所述抗靜電層之間。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述抗靜電塊具有10ohm/sq以下的薄層電阻。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述加熱塊包含氮化鋁， 所述種子層包含氮化鈦， 所述抗靜電層包含貴金屬中的至少一種，所述貴金屬包含金、鉑和銀。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述抗靜電層藉由使用所述種子層的真空濺射工序形成。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述種子層的厚度在100Å至500Å範圍內， 所述抗靜電層的厚度在1000Å至3000Å範圍內。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述抗靜電層具有1μm以下的平面度和1μm以下的表面粗糙度。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述抗靜電層配置為覆蓋所述加熱塊的上表面和側壁。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述抗靜電層包括： 通孔，上下貫通，並提供真空流路；以及 真空槽，與所述通孔連通，並形成於所述抗靜電層的上表面。
- 如請求項1所述之鍵合頭，其中，所述加熱塊包括： 加熱板，內部配置有藉由從外部施加的電源產生熱的發熱體；以及 冷卻片，設置在所述加熱板的下部，並冷卻所述加熱板。
- 一種鍵合裝置，其包括： 卡盤結構物，用於支撐晶圓；以及 鍵合頭，可移動地配置在所述卡盤結構物的上方，並將晶片鍵合在所述晶圓， 所述鍵合頭包括： 底座塊； 加熱塊，設置在所述底座塊的上方，並產生熱；以及 抗靜電塊，包括抗靜電層，以能夠吸附模具的方式配置在所述加熱塊的上表面，並配置為與接地電極電連接，以去除殘留在表面上的電子， 所述抗靜電塊包括： 抗靜電層，用於真空吸附所述晶片；以及 種子層，介於所述加熱塊和所述抗靜電層之間。
- 如請求項10所述之鍵合裝置，其中，所述加熱塊包含氮化鋁， 所述種子層包含氮化鈦，以及 所述抗靜電層包含貴金屬中的至少一種，所述貴金屬包含金、鉑和銀； 所述抗靜電層藉由使用所述種子層的真空濺射工序形成。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2021-0182521 | 2021-12-20 | ||
| KR1020210182521A KR102435062B1 (ko) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 본딩 헤드 및 이를 포함하는 본딩 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202326882A true TW202326882A (zh) | 2023-07-01 |
| TWI827402B TWI827402B (zh) | 2023-12-21 |
Family
ID=83103087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111148636A TWI827402B (zh) | 2021-12-20 | 2022-12-19 | 鍵合頭以及包括該鍵合頭的鍵合裝置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102435062B1 (zh) |
| CN (1) | CN116313860A (zh) |
| TW (1) | TWI827402B (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237348A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Ulvac Japan Ltd | 静電チャック及びこれを備えた真空処理装置 |
| JP5913876B2 (ja) * | 2011-09-19 | 2016-04-27 | ファスフォードテクノロジ株式会社 | ダイボンダ |
| KR101385443B1 (ko) * | 2013-09-13 | 2014-04-16 | 이향이 | 반도체 칩 픽업 이송용 콜렛 |
| KR102439617B1 (ko) * | 2017-06-27 | 2022-09-05 | 주식회사 미코세라믹스 | 본딩 헤드 및 이를 갖는 본딩 장치 |
| KR102592226B1 (ko) * | 2018-07-17 | 2023-10-23 | 삼성전자주식회사 | 반도체 패키지 본딩헤드 및 본딩방법 |
| KR20200129751A (ko) * | 2019-05-10 | 2020-11-18 | (주)포인트엔지니어링 | 마이크로 led 흡착체 및 이를 이용한 마이크로 led 디스플레이 제작 방법 및 마이크로 led 디스플레이 |
-
2021
- 2021-12-20 KR KR1020210182521A patent/KR102435062B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-12-02 CN CN202211540871.3A patent/CN116313860A/zh active Pending
- 2022-12-19 TW TW111148636A patent/TWI827402B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116313860A (zh) | 2023-06-23 |
| KR102435062B1 (ko) | 2022-08-22 |
| TWI827402B (zh) | 2023-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230154816A1 (en) | Thermal bypass for stacked dies | |
| US20230197559A1 (en) | Thermoelectric cooling for die packages | |
| TW202027177A (zh) | 形成封裝結構的方法 | |
| US10950572B2 (en) | Die bonder and methods of using the same | |
| KR20190052802A (ko) | 척 플레이트, 상기 척 플레이트를 갖는 척 구조물 및 척 구조물을 갖는 본딩 장치 | |
| TWI717542B (zh) | 基板保持裝置 | |
| TWI292611B (en) | Bottom heat spreader | |
| TWI829392B (zh) | 晶片封裝方法及晶片結構 | |
| TWI760499B (zh) | 焊接頭及具有其的焊接裝置 | |
| JP2018060833A (ja) | 静電チャック、基板固定装置 | |
| KR102439615B1 (ko) | 본딩 헤드 및 이를 갖는 본딩 장치 | |
| TW202022981A (zh) | 基板固定裝置 | |
| KR102347123B1 (ko) | 본딩 헤드 및 이를 갖는 본딩 장치 | |
| TW202224108A (zh) | 焊接頭和具有該焊接頭的焊接裝置 | |
| JP2015079832A (ja) | 薄基板の矯正方法および矯正装置 | |
| TWI809220B (zh) | 調溫裝置 | |
| US11607741B2 (en) | Semiconductor chip bonding apparatus including head having thermally conductive materials | |
| TW202326882A (zh) | 鍵合頭以及包括該鍵合頭的鍵合裝置 | |
| JP2018060834A (ja) | 静電チャック、基板固定装置 | |
| JP6055387B2 (ja) | 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び接合システム | |
| TWI795861B (zh) | 靜電夾盤及其等離子體處理裝置 | |
| US7378616B2 (en) | Heating apparatus and method for semiconductor devices | |
| TWM610399U (zh) | 散熱器結構 | |
| US11456273B2 (en) | Bonding head and a bonding apparatus having the same | |
| US20240120253A1 (en) | Integrated substrates and related methods |