(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップがバンプによって実装された基板を支持するステージと、
前記半導体チップより広い照射面積のレーザービームを前記基板へ照射するレーザーと、
前記レーザービームを前記半導体チップへ局部的に透過させ、前記レーザービームによって加熱された前記半導体チップを前記基板から分離するピッカーと、
前記ピッカーに真空圧を提供する真空部とを含み、
前記ピッカーはレーザービームを前記半導体チップへ集光するフォーカッシングレンズを含み、
前記ピッカーは、前記真空部から提供される前記真空圧で前記半導体チップを吸着し、前記フォーカッシングレンズでフォーカッシングされた前記レーザービームが前記半導体チップに透過させるようにする開口ホールを有することを特徴とする半導体チップ除去装置。
【請求項２】
前記バンプの残留物であるソルダピラーが前記レーザービームによって溶融されれば、前記ソルダピラーを前記真空部から提供される前記真空圧で除去するインテークをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップ除去装置。
【請求項３】
前記ピッカーと前記インテークとを前記ステージの上で移動させる駆動部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体チップ除去装置。
【請求項４】
前記ソルダピラーの上へ高温の空気を噴射するエアーナイフをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体チップ除去装置。
【請求項５】
前記ソルダピラーを圧着するコイニングプレートをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体チップ除去装置。
【請求項６】
前記ソルダピラーの上にフラックスを塗布するノズルをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体チップ除去装置。
【請求項７】
前記ステージの上へ基板をローディングするローダーとアンローダーとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に関し、不良半導体チップを基板から除去する半導体チップ除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、印刷回路基板の中でフリップチップ方式に製造された基板に対する要求が益々増加する趨勢である。フリップチップ方式の基板は半導体チップと基板とを既存のワイヤーを代替したソルダバンプで連結して機能的、電気的な特性を向上させた製品である。このようなフリップチップ方式の基板はモジュール工程の中の１つである実装テストを通じて製品の良品判定をした後に出荷される。実装テストで通過しなかった製品は基板から不良チップが除去された後に、リペアされる。しかし、従来の不良半導体チップ除去技術は半導体生産ラインで定型化されていなかったので、エンジニアの手作業に依存している。
（例えば特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２０１０−０１１６９４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、半導体チップの除去の時にフリップチップ形態の基板に加えられる熱的損傷を最小化する半導体チップ除去装置を提供することにある。
【０００５】
また、生産性及び生産収率を増大又は極大化できる半導体チップ除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を実現するための、本発明の半導体チップ除去装置は、半導体チップがバンプによって実装された基板を支持するステージと、前記半導体チップより広い照射面積のレーザービームを前記基板へ照射するレーザーと、前記レーザービームを前記半導体チップへ局部的に透過させ、前記レーザービームによって加熱された前記半導体チップを前記基板から分離するピッカーと、前記ピッカーに真空圧を提供する真空部とを含み、前記ピッカーはレーザービームを前記半導体チップへ集光するフォーカッシングレンズを含み、前記ピッカーは、前記真空部から提供される前記真空圧で前記半導体チップを吸着し、前記フォーカッシングレンズでフォーカッシングされた前記レーザービームが前記半導体チップに透過させるようにする開口ホールを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、前記バンプの残留物であるソルダピラーが前記レーザービームによって溶融されれば、前記ソルダピラーを前記真空部から提供される前記真空圧で除去するインテークをさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、前記ピッカーと前記インテークとを前記ステージの上で移動させる駆動部をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、前記ソルダピラー上に高温の空気を噴射するエアーナイフをさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、前記ソルダピラーを圧着するコイニングプレートをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、前記ソルダピラー上にフラックスを塗布するノズルをさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の実施形態によれば、前記ステージ上に基板をローディングするローダーとアンローダーとをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、本発明の課題の解決手段によれば、基板から半導体チップを分離する時にレーザービームを半導体チップにフォーカッシングして基板の熱的損傷を最小化する効果がある。また、レーザービームを半導体チップの分離の後まで連続的に照射して基板の上に残存するソルダピラーを溶融する。
【００１７】
したがって、本発明の実施形態による半導体チップ除去装置及びその除去方法は生産性及び生産収率を増大又は極大化する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態による半導体チップ除去装置を概略的に示す平面図である。
【図２】図１のレーザーとピッカーとを示す断面図である。
【図３】図２のレーザービームの第２露光領域を示す平面図である。
【図４】図１のレーザーとインテークとを示す断面図である。
【図５】図４のレーザービームの第１露光領域を示す平面図である。
【図６】図１のレーザー及びコイニングユニットを示す断面図である。
【図７】図１のレーザー及びフラックスノズルを示す断面図である。
【図８】本発明の半導体チップ除去方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。本発明の長所及び特徴、そしてそれを具現する方法は添付した図面と後述する実施形態とを参照すれば、明確に理解できる。しかし、本発明はここに説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化することができる。むしろ、ここに紹介される実施形態は開示される内容が徹底かつ完全になるように、そして、当業者に本発明の思想が十分に伝達するためのものであり、本発明は請求項の範囲によって定義されるべきである。明細書全文で同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【００２０】
本明細書で使われた用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられた‘含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）’及び／または‘含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）’は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は１つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在、或いは追加を排除しない。また、望ましい実施形態にしたがうことであるので、説明の順序にしたがって提示される参照符号はその順序に必ずしも限定されない。これに加えて、本明細書で、ある膜が他の膜又は基板の上にあると記載される場合にそれは他の膜又は基板の上に直接形成され得るか、又はそれらの間に第３の膜が介在することもあり得ることを意味する。
【００２１】
また、本明細書で記述する実施形態は本発明の理想的な例示図である断面図及び／又は平面図を参考して説明される。図面において、膜及び領域の厚さは技術的内容の効果的な説明のために誇張されたのである。したがって、製造技術及び／又は許容誤差等によって例示図の形態が変形できる。したがって、本発明の実施形態は図示された特定形態に制限されることでなく製造工程によって生成される形態の変化も含む。例えば、直角に図示された蝕刻領域はラウンドになるか、又は所定の曲律を有する形態であり得る。したがって、図面で例示された領域は概略的な属性を有し、図面で例示された領域の模様は素子の領域の特定形態を例示するためのことであり、発明の範疇を制限するためのことではない。
【００２２】
図１は本発明の実施形態による半導体チップ除去装置を概略的に示す平面図である。図２は図１のレーザーとピッカーとを示す断面図である。図３は図２のレーザービームの第２露光領域を示す平面図である。図４は図１のレーザーとインテークとを示す断面図である。図５は図４のレーザービームの第１露光領域を示す平面図である。
【００２３】
図１乃至図５を参照すれば、本発明の実施形態による半導体チップ除去装置は、レーザービーム２２で半導体チップ７０とソルダピラー（ｓｏｌｄｅｒ  ｐｉｌｌａｒｓ）８２とを加熱し、前記半導体チップ７０の下のソルダバンプ（ｓｏｌｄｅｒ  ｂｕｍｐｓ）８０及び前記ソルダピラー８２を溶融する。レーザービーム２２はピッカー３４のレンズ３３によって半導体チップ７０にフォーカッシングされる。レーザービーム２２は半導体チップ７０を局部的に加熱する。基板６０はソルダバンプ８０の溶融の時にレーザービーム２２による熱的損傷が最小化される。レーザービーム２２は半導体チップ７０の除去の後、レンズ３３での透過無しで基板６０へ入射される。レーザービーム２２はソルダピラー８２の溶融の時に前記半導体チップ７０より広い面積の基板６０へ入射される。基板６０は半導体チップ７０でより小さい熱エネルギー密度のレーザービーム２２によって幅広く加熱できる。また、基板６０はレーザービーム２２によるソルダピラー８２の溶融の時に熱的損傷が最小化される。
【００２４】
したがって、本発明の実施形態による半導体チップ除去装置は生産性及び生産収率を増大又は極大化する。
【００２５】
半導体チップ７０はフリップチップ方式により基板６０に実装されている。半導体チップ７０はウエハーレベルのパッケージを含む。半導体チップ７０はＫＤＧ（ｋｎｏｗｎ  ｇｏｏｄ  ｄｉｅ）のような正常半導体チップと不良半導体チップとを含む。図示しないが、不良半導体チップは上部表面に形成されたマーキング又はバーコードのような索引を含む。ここで、基板６０から分離又は除去される半導体チップ７０は不良半導体チップである。基板６０は印刷回路基板を含む。ソルダバンプ８０は基板６０と半導体チップ７０を電気的に連結する。ソルダバンプ８０は約１０μｍ以下の直径を有する。ソルダバンプ８０は基板６０の上で数μｍ乃至数十μｍの間隔に稠密に配置される。図示しないが、基板６０と半導体チップ７０との間にはアンダーフィル（ｕｎｄｅｒ  ｆｉｌｌ、図示せず）が配置される。アンダーフィルはソルダバンプ８０を電気的に絶縁する。アンダーフィルは基板６０の上に半導体チップ７０を固定する。
【００２６】
半導体チップ７０はレーザービーム２２の熱エネルギーによって加熱される。ソルダバンプ８０は半導体チップ７０から伝達される熱によって溶融される。半導体チップ７０はソルダバンプ８０が溶融された後にピッカー３４によって基板６０から分離される。ソルダピラー８２は半導体チップ７０が除去された後、基板６０の上に残存するソルダバンプ８０の一部を包む。ソルダピラー８２はレーザービーム２２の熱エネルギーによって溶融される。
【００２７】
ステージ１０は基板６０を水平に支持する。ステージ１０はレール又はガイドに沿って基板６０を移動させるコンベヤー又はヒートブロック（ｈｅａｔ  ｂｌｏｃｋ）を含む。ステージ１０は制御部（図示せず）の制御信号にしたがって基板６０を移動するか、或いは加熱する。ローダー９２はステージ１０の上に基板６０をローディングする。アンローダー９４は半導体チップ７０が除去された基板６０をアンローディングする。例えば、ローダー９２とアンローダー９４は制御部によって制御されるロボットアームを含む。ステージ１０は基板６０をローダー９２の下からレーザー２０の下まで移動させることにより約２００℃乃至約２５０℃程度に加熱する。半導体チップ認識部９６は半導体チップ７０上の索引を認識する。半導体チップ認識部９６は索引をセンシングするカメラ又はバーコードリーダーを含む。
【００２８】
ピッカー３４は真空部３０から提供される真空圧で半導体チップ７０を吸着する。ピッカー３４はレーザービーム２２を半導体チップ７０へ透過させる。ピッカー３４はレーザービーム２２を集光するフォーカッシングレンズ３３を含む。レンズ３３はレーザービーム２２を半導体チップ７０の第２露光領域２６へフォーカッシングする。ピッカー３４はレンズ３３より小さい直径の開口ホール（ｏｐｅｎ  ｈｏｌｅ）３１を有する。半導体チップ７０は真空部の真空圧によって開口ホール３１に吸着される。したがって、レンズ３３を透過したレーザービーム２２は開口ホール３１を通過して半導体チップ７０へ入射される。駆動部３２は制御部の制御信号にしたがってピッカー３４を上下左右へ移動させる。ピッカー３４はソルダバンプ８０の溶融の時、駆動部３２によって基板６０の上へ昇降される。したがって、半導体チップ７０は基板６０から分離（ｄｅｔａｃｈ）できる。駆動部３２はステージ１０の上でピッカー３４、インテーク３６、及びエアーナイフ３８を移動させる。
【００２９】
真空部３０はピッカー３４及びインテーク３６へ真空圧を提供する。真空部３０はポンプを含む。ピッカー３４及びインテーク３６はチューブ（図示せず）によって真空部３０に連結される。複数のチューブは真空部３０からピッカー３４及びインテーク３６まで駆動部３２を通過して連結される。真空部３０はピッカー３４及びインテーク３６に互に異なる大きさの真空圧を提供する。インテーク３６はレーザービーム２２によって溶融されたソルダピラー８２を吸入及び除去する。エアーナイフ３８は高温に加熱された空気３７を基板６０へ噴射する。高温の空気３７はソルダピラー８２の溶融の時間を短縮する。送風部３５は大気圧より高い圧力の空気３７をエアーナイフ３８へ提供する。エアーナイフ３８とインテーク３６とは基板６０の上で一定の間隔を維持したまま連動して移動される。
【００３０】
レーザー２０は波長に反比例する熱エネルギーを有するレーザービーム２２を生成する。例えば、レーザー２０は約８０８ｎｍ、１０６４ｎｍ程度の単一波長を有するレーザービーム２２を生成する。レーザー２０はレーザービーム２２を半導体チップ７０と基板６０とへ連続的に入射する。レーザービーム２２は第１露光領域２４の基板６０へ入射される。ここで、第１露光領域２４はレーザービーム２２の照射面積に対応する。第１露光領域２４は半導体チップ７０の平面面積（ｐｌａｎａｒ  ａｒｅａ）より広い。例えば、第１露光領域２４は長方形模様を有する半導体チップ７０の対角線より大きい線幅を有する。レーザービーム２２はピッカー３４のレンズ３３によってフォーカッシングされる。フォーカッシングされたレーザービーム２２は半導体チップ７０の第２露光領域２６へ入射される。第２露光領域２６は第１露光領域２４より小さい。第２露光領域２６は半導体チップ７０の全体平面面積より小さい。
【００３１】
レーザービーム２２は第１露光領域２４と第２露光領域２６に対して各々同一な熱エネルギーを、または、互に異なる熱エネルギー密度を有することができる。即ち、半導体チップ７０とソルダピラー８２へ入射されるレーザービーム２２は各々の異なる熱エネルギー密度を有することができる。レーザービーム２２は第２露光領域２６において第１露光領域２４に比べて相対的に高い熱エネルギー密度を有する。高い熱エネルギー密度のレーザービーム２２はソルダバンプ８０の溶融の時に第２露光領域２６の半導体チップ７０を集中的に、かつ速やかに加熱する。相対的に低い熱エネルギー密度を有するレーザービーム２２は第１露光領域２４内のソルダピラー８２及び基板６０を加熱する。第１露光領域２４内のソルダピラー８２はレーザービーム２２の熱エネルギーによって溶融される。エアーナイフ３８から噴射される高温の空気は第１露光領域２４内のソルダピラー８２の溶融を加速する。基板６０はレーザービーム２２の熱エネルギー密度が低いので、熱的損傷が最小化される。レーザービーム２２は半導体チップ７０とソルダピラー８２とへ連続的に入射される。したがって、本発明の実施形態による半導体チップの除去装置は、半導体チップ７０及びソルダピラー８０の除去時間を短縮する。
【００３２】
図６は図１のレーザー及びコイニングユニットを示す断面図である。
【００３３】
図１及び図６を参照すれば、本発明の半導体チップ除去装置はソルダピラー８２を基板６０に圧着するコイニングプレート５２を含む。コイニングプレート５２は駆動部３２によってレーザー２０とソルダピラー８２との間へ移動される。また、駆動部３２はコイニングプレート５２を基板６０の上で乗下降させる。コイニングプレート５２はレーザービーム２２によって加熱できる。コイニングプレート５２は第１露光領域２４内でソルダピラー８２の表面積を増加させる。ソルダピラー８２は表面積が広くなる場合、レーザービーム２２によって速く溶融される。
【００３４】
図７は図１のレーザー及びフラックスノズルを示す断面図である。
【００３５】
図１及び図７を参照すれば、フラックス（ｆｌｕｘ）５２はレーザービーム２２によるソルダピラー８２の溶融を加速させる。フラックス５２はノズル５４によってソルダピラー８２の上に塗布される。ノズル５４は駆動部３２によってステージ１０の上へ移動される。フラックス５２は基板６０の第１露光領域２４の全て又は一部を覆う。フラックス５２は第１露光領域２４のレーザービーム２２から熱エネルギーを受けて加熱される。フラックス５２はソルダピラー８２に対するレーザービーム２２の熱エネルギー伝達を増加させる。フラックス５２はレーザービーム２２によるソルダピラー８２の加熱を助ける。フラックス５２はソルダピラー８２の溶融の時に基板６０の損傷を最小化する。
【００３６】
したがって、本発明の実施形態による半導体チップ除去装置は生産性及び生産収率を増大又は極大化する。
【００３７】
このように構成された本発明の半導体チップ除去装置の駆動方法を説明すれば、次の通りである。
【００３８】
図８は本発明の半導体チップ除去方法を示すフローチャートである。
【００３９】
図１乃至図８を参照すれば、ローダー部９２は基板６０をステージ１０へローディングする（ステップＳ１０）。基板６０は不良が発生された少なくとも１つの半導体チップ７０が実装されて（ｍｏｕｎｔｅｄ）いる。半導体チップ７０はウエハーレベルパッケージを含み、フリップチップ方式に基板６０の上に実装される。半導体チップ７０は実装テスト工程で不良であると判定された索引（図示せず）を有する。ステージ１０は基板６０を半導体チップ認識部９８の下部へ移動させる。
【００４０】
次に、半導体チップ認識部９６は基板６０の上の半導体チップ７０を認識する（ステップＳ２０）。半導体チップ認識部９６は半導体チップ７０の上の索引を感知する。半導体チップ認識部９６は半導体チップ７０のイメージを獲得するカメラ、又は基板６０の上をスキャンするバーコードリーダーを含む。
【００４１】
その次に、ステージ１０は半導体チップ７０をレーザー２０の下部へ移動する（ステップＳ３０）。また、駆動部３２は半導体チップ７０とレーザー２０との間にピッカー３４を移動する。ピッカー３４のレンズ３３はレーザー２０と半導体チップ７０との間に配置される。
【００４２】
その後に、レーザー２０は半導体チップ７０へレーザービーム２２を照射してソルダバンプ８０を溶融する（ステップＳ４０）。レーザービーム２２はピッカー３４のレンズ３３で半導体チップ７０にフォーカッシングされて半導体チップ７０の第２露光領域２６へ入射される。半導体チップ７０はレーザービーム２２によって局部的に加熱できる。また、ソルダバンプ８０は半導体チップ７０から熱エネルギーを受けて溶融される。
【００４３】
次に、ピッカー３４は半導体チップ７０を基板６０から分離する（ステップＳ５０）。ピッカー３４は真空部３０から提供される真空圧で半導体チップ７０を吸着する。駆動部３２はピッカー３４を昇降させる。例えば、ピッカー３４はレーザービーム２２が印加された後、約２秒内に半導体チップ７０を基板６０から分離又は除去する。
【００４４】
そして、レーザー２０はソルダピラー８２が溶融されるまでレーザービーム２２を基板６０の第１露光領域２４へ連続的に照射する（ステップＳ６０）。エアーナイフ３８はソルダピラー８２へ高温の空気３７を噴射（ｂｌｏｗｉｎｇ）する。高温の空気はソルダピラー８２の溶融時間を短縮する。コイニングプレート５２はソルダピラー８２を圧着する。コイニングプレート５２はレーザービーム２２の熱エネルギーによって加熱できる。コイニングプレート５２はソルダピラー８２を圧着して表面積を増加させる。ソルダピラー８２は表面積に比例するレーザービーム２２の熱エネルギーを吸収して急速に溶融される。ノズル５４はソルダピラー８２の上にフラックス５２を塗布する。フラックス５２は第１露光領域２４へ入射されるレーザービーム２２の熱エネルギーをソルダピラー８２へ効果的に伝達させる。
【００４５】
したがって、本発明の実施形態による半導体チップの除去方法は、生産性及び生産収率を増大又は極大化する。
【００４６】
その次に、インテーク３６は溶融されたソルダピラー８２を除去する（ステップＳ７０）。例えば、インテーク３６は半導体チップ７０が除去された後、約５秒以内にソルダピラー８２を基板６０から除去する。
【００４７】
最後に、アンローダー９４はステージ１０の上で基板６０をアンローディングする（Ｓ８０）。
【００４８】
したがって、本発明の半導体チップ除去方法は、半導体チップ７０及びソルダピラー８２へレーザービームを連続的に照射して基板６０の損傷を最小化する。
【００４９】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変形しなくて他の具体的な形態に実施できる。したがって、以上で記述した実施形態は全ての面で例示的なものであり、限定的でないことを理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、不良半導体チップを基板から除去する半導体チップの除去装置の分野に適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０・・・ステージ                                           
２０・・・レーザー
３０・・・真空部
６０・・・基板
７０・・・半導体チップ
８０・・・ソルダバンプ
【図１】
0006012299.tif 000002
【図２】
0006012299.tif 000003
【図３】
0006012299.tif 000004
【図４】
0006012299.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006012299.tif 000009