(57)【要約】【課題】目的はＤＥＨＴを利用して人体、装備及び環境に及ぼす影響を減少することができるディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置を提供することにある。【解決手段】本発明によるディバイスパッケージング設備は、第１ディバイスと第２ディバイスとの間にビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を提供して第１ディバイスと第２ディバイスを互いに付着する搭載ユニットと、互いに付着された第１ディバイスと第２ディバイスを熱処理してＤＥＨＴを除去し、第１ディバイスと第２ディバイスを互いに固定する処理ユニットと、互いに付着された第１ディバイスと第２ディバイスを搭載ユニットから処理ユニットに移送する移送ユニットと、を含む。【選択図】      図１６
2018019056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ディバイスと第２ディバイスとの間にビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を提供し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに付着する搭載ユニットと、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを熱処理して前記ＤＥＨＴを除去し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに固定する処理ユニットと、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記搭載ユニットから前記処理ユニットに移送する移送ユニットと、
を含むディバイスパッケージング設備。
【請求項２】
前記第１ディバイスは、
ソルダーボール（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌｌ）、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、
前記第２ディバイスは、
前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む請求項１に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項３】
前記搭載ユニットは、
前記第１ディバイスの突出部位を前記ＤＥＨＴに入れて前記突出部位の上に前記ＤＥＨＴをつけ、前記突出部位が前記第２ディバイスに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動する請求項１に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項４】
前記搭載ユニットは、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴをつけ、前記ＤＥＨＴがつけられた部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動する請求項１に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項５】
前記搭載ユニットは、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴで製造されたフィルムを提供し、前記フィルムが提供された部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動する請求項１に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項６】
前記搭載ユニットは、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに接触し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位の縁に前記ＤＥＨＴを提供して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の境界に前記ＤＥＨＴが吸収されるようにする請求項１に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項７】
前記処理ユニットは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去し、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位に位置した接合物質を溶融させ、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる請求項１に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項８】
前記第１温度は前記ＤＥＨＴの沸点より低く、
前記第２温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、
前記第３温度は前記接合物質の融点より低い請求項７に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項９】
前記処理ユニットは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃に事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去する請求項７に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１０】
前記処理ユニットは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去する請求項１９に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１１】
前記処理ユニットは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去する請求項７に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１２】
前記処理ユニットは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去する請求項７に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１３】
前記処理ユニットは、
前記ＤＥＨＴを除去した後、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第１温度より高い第４温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する請求項７に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１４】
互いに固定された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスは前記ディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備に移送される請求項１に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１５】
第１ディバイスと第２ディバイスとの間にビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を提供し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに付着するステップと、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを熱処理して前記ＤＥＨＴを除去するステップと、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを熱処理して互いに固定するステップと、
を含むディバイスパッケージング方法。
【請求項１６】
前記第１ディバイスは、
ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、
前記第２ディバイスは、
前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む請求項１５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項１７】
前記付着するステップは、
前記第１ディバイスの突出部位を前記ＤＥＨＴに入れて前記突出部位に前記ＤＥＨＴをつけるステップと、
前記突出部位が前記第２ディバイスに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、
を含む請求項１５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項１８】
前記付着するステップは、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴをつけるステップと、
前記ＤＥＨＴがつけられた部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、
を含む請求項１５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項１９】
前記付着するステップは、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴで製造されたフィルムを提供するステップと、
前記フィルムが提供された部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、
を含む請求項１５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２０】
前記付着するステップは、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに接触するステップと、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の境界に前記ＤＥＨＴが吸収されるように前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位の縁に前記ＤＥＨＴを提供するステップと、
を含む請求項１５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２１】
前記ＤＥＨＴを除去するステップは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去するステップを含み、
前記固定するステップは、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位に位置した接合物質を溶融させるステップと、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質を凝固させるステップと、
を含む請求項１５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２２】
前記第１温度は前記ＤＥＨＴの沸点より低く、
前記第２温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、
前記第３温度は前記接合物質の融点より低い請求項２１に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２３】
前記ＤＥＨＴを除去するステップは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃に事前加熱するステップを含む請求項２１に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２４】
前記事前加熱するステップは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱するステップを含む請求項２３に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２５】
前記ＤＥＨＴを除去するステップは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱するステップを含む請求項２１に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２６】
前記ＤＥＨＴを除去するステップは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第１温度に事前加熱するステップを含む請求項２１に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２７】
前記ＤＥＨＴを除去するステップの後、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第１温度より高い第４温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去するステップを更に含む請求項２１に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２８】
互いに固定された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスはディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備によって検査される請求項１５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２９】
ビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を利用して互いに付着された第１ディバイスと第２ディバイスを熱処理して前記ＤＥＨＴを除去し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに固定する工程が行われる工程チェンバーと、
前記工程チェンバー内に配置されて互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを支持するディバイス支持台と、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを加熱するヒータと、
を含むディバイス処理装置。
【請求項３０】
前記第１ディバイスは、
ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、
前記第２ディバイスは、
前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む請求項２９に記載のディバイス処理装置。
【請求項３１】
前記ヒータは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去し、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位に位置した接合物質を溶融させ、
前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる請求項２９に記載のディバイス処理装置。
【請求項３２】
前記第１温度は前記ＤＥＨＴの沸点より低く、
前記第２温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、
前記第３温度は前記接合物質の融点より低い請求項３１に記載のディバイス処理装置。
【請求項３３】
前記ヒータは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃に事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去する請求項１に記載のディバイス処理装置。
【請求項３４】
前記ヒータは、
互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱して前記ＤＥＨＴを除去する請求項３３に記載のディバイス処理装置。
【請求項３５】
前記事前加熱の際に前記工程チェンバーの内部圧力を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する圧力調節部を更に含む請求項３１に記載のディバイス処理装置。
【請求項３６】
前記事前加熱の際に前記工程チェンバーに窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素を供給する供給部を更に含む請求項３１に記載のディバイス処理装置。
【請求項３７】
前記供給部は、
前記事前加熱の後に前記工程チェンバーにホルム酸蒸気を供給し、
前記ヒータは、
前記事前加熱の後、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第４温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する請求項３６に記載のディバイス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＥＨＴを利用してディバイスをパッケージングする設備、その方法及びディバイス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップのようなディバイスが製作されると、このディバイスを基板のような他のディバイスに搭載するパッケージング工程が行われる。特に、チップを他のチップに搭載するかパッケージに搭載して３ＤＩＣを製作する３Ｄパッケージング技術はより高い密度のパッキングを可能にし、より短いチップの間の連結を具現し配線の自由度を上げて高性能のＩＣを提供する。
【０００３】
一般に、半導体パッケージング工程はディバイスを他のディバイスに搭載する過程でフラックス（ｆｌｕｘ）を利用する。フラックスはディバイスの間の接触部位に塗布されてそれらを互いに付着する役割をする。
【０００４】
しかし、フラックスは人体に有害な物質であり、フラックスがディバイスに残っていればディバイスの正常な動作を妨害してその性能を低下させる恐れがある。よって、フラックスを利用する従来の半導体パッケージング工程は互いに付着されたディバイスを処理してそれらを互いに接合した後、ディバイスに残っているフラックスを除去するためにディバイスを洗浄し乾燥する工程が必須的に要求されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１４６６７号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２００９―００９９００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、パッケージング工程でフラックスの代わりにビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を使用することで人体、装備及び環境に及ぼす影響を減少することができるディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置を提供することをその目的とする。
【０００７】
本発明の実施形態は、パッケージングにフラックスを利用する場合、ディバイスを接合させた後で検査の前に必須的に伴う洗浄及び乾燥工程を排除することができるディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング設備は、第１ディバイスと第２ディバイスとの間にビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を提供して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに付着する搭載ユニットと、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを熱処理して前記ＤＥＨＴを除去し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに固定する処理ユニットと、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記搭載ユニットから前記処理ユニットに移送する移送ユニットと、を含む。
【０００９】
前記第１ディバイスは、ソルダーボール（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌｌ）、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第２ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む。
【００１０】
前記搭載ユニットは、前記第１ディバイスの突出部位を前記ＤＥＨＴに入れて前記突出部位に前記ＤＥＨＴをつけ、前記突出部位が前記第２ディバイスに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。
【００１１】
前記搭載ユニットは、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴをつけ、前記ＤＥＨＴがつけられた部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。
【００１２】
前記搭載ユニットは、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴで製造されたフィルムを貼るか液滴を供給し、前記フィルムが貼られるか液滴が適用された部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。
【００１３】
前記搭載ユニットは、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに接触し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位の縁に前記ＤＥＨＴを提供して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の境界に前記ＤＥＨＴが吸収されるかウィッキング（ｗｉｃｋｉｎｇ）されるようにする。
【００１４】
前記処理ユニットは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させ、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位に位置した接合物質を溶融させ、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる。
【００１５】
前記第１温度は前記ＤＥＨＴの沸点より高いか同じであり、前記第２温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第３温度は前記接合物質の融点より低い。
【００１６】
前記処理ユニットは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃に事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させる。
【００１７】
前記処理ユニットは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させる。
【００１８】
前記処理ユニットは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させる。
【００１９】
前記処理ユニットは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させる。
【００２０】
前記処理ユニットは、前記ＤＥＨＴを蒸発させた後、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第１温度より高い第４温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する。
【００２１】
互いに固定された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスは前記ディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備に移送される。
【００２２】
本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング方法は、第１ディバイスと第２ディバイスとの間にビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を提供して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに付着するステップと、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを熱処理して前記ＤＥＨＴを除去するステップと、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを熱処理して互いに固定するステップと、を含む。
【００２３】
前記第１ディバイスは、ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第２ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む。
【００２４】
前記付着するステップは、前記第１ディバイスの突出部位を前記ＤＥＨＴに入れて前記突出部位に前記ＤＥＨＴをつけるステップと、前記突出部位が前記第２ディバイスに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む。
【００２５】
前記付着するステップは、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴをつけるステップと、前記ＤＥＨＴがつけられた部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む。
【００２６】
前記付着するステップは、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとのうち少なくとも一つに前記ＤＥＨＴで製造されたフィルムを提供するステップと、前記フィルムが提供された部位で前記第１ディバイスと前記第２ディバイスが互いに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む。
【００２７】
前記付着するステップは、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに接触するステップと、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の境界で前記ＤＥＨＴが吸収されるかくっつくかウィッキングされるように前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位の縁に前記ＤＥＨＴを提供するステップと、を含む。
【００２８】
前記ＤＥＨＴを除去するステップは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させるステップを含み、前記固定するステップは、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位に位置した接合物質を溶融させるステップと、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質を凝固させるステップと、を含む。
【００２９】
前記第１温度は前記ＤＥＨＴの沸点より高いか同じであり、前記第２温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第３温度は前記接合物質の融点より低い。
【００３０】
前記ＤＥＨＴを蒸発させるステップは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃に事前加熱するステップを含む。
【００３１】
前記事前加熱するステップは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱するステップを含む。
【００３２】
前記ＤＥＨＴを蒸発させるステップは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱するステップを含む。
【００３３】
前記ＤＥＨＴを蒸発させるステップは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第１温度に事前加熱するステップを含む。
【００３４】
前記ディバイスパッケージング方法は、前記ＤＥＨＴを蒸発させた後、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第１温度より高い第４温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去するステップを更に含む。
【００３５】
互いに固定された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスはディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備によって検査される。
【００３６】
本発明の一実施形態によるディバイス処理装置は、工程チェンバー、ディバイス支持台及びヒータを含む。第１及び第２ディバイスはビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を利用して互いに付着され、前記工程チェンバー内で熱処理されて前記ＤＥＨＴを除去し、前記第１ディバイスを前記第２ディバイスに永久に固定する。前記ディバイス支持台は前記工程チェンバー内に配置されて互いに付着されている前記第１及び第２ディバイスを支持する。前記ヒータは互いに付着されている前記第１及び第２ディバイスを加熱する。
【００３７】
前記第１ディバイスは、ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第２ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む。
【００３８】
前記ヒータは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させ、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイスと前記第２ディバイスとの間の接触部位に位置した接合物質を溶融させ、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる。
【００３９】
前記第１温度は前記ＤＥＨＴの沸点より高いか同じであり、前記第２温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第３温度は前記接合物質の融点より低い。
【００４０】
前記ヒータは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃に事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させる。
【００４１】
前記ヒータは、互いに付着された前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱して前記ＤＥＨＴを蒸発させる。
【００４２】
前記ディバイス処理装置は、事前加熱の際に前記工程チェンバーの内部圧力を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する圧力調節部を更に含む。
【００４３】
前記ディバイス処理装置は、事前加熱の際に前記工程チェンバーに窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素を供給する流体供給部を更に含み、前記流体供給部は窒素バブラー（ｂｕｂｂｌｅｒ）又は窒素供給器を含む。
【００４４】
前記供給部は、事前加熱の後に前記工程チェンバーにホルム酸蒸気を供給し、前記ヒータは、事前加熱の後、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを前記第１温度より高い第４温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の実施形態によると、パッケージング工程でフラックスの代わりにＤＥＨＴを使用するため人体、装備及び環境に及ぼす影響を最小化することができる。
【００４６】
本発明の実施形態によると、ディバイスを接合した後に洗浄及び乾燥を経ずにそのまま検査を実施することができるため生産工程を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング設備の概略的な構造図である。
【図２】本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図３】本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図４】本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図１１】本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図１２】本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図１３】本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図１４】本発明の更に他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図１５】本発明の更に他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【図１６】本発明の一実施形態によるディバイス処理装置の例示的な図である。
【図１７】本発明の一実施形態によってＤＥＨＴを蒸発させる過程を説明するための例示的な図である。
【図１８】本発明の一実施形態によって第１及び第２ディバイスを互いに接合する過程を説明するための例示的な図である。
【図１９】本発明の一実施形態によって第１及び第２ディバイスを互いに接合する過程を説明するための例示的な図である。
【図２０】本発明の他の実施形態によってＤＥＨＴを蒸発させた後、接合物質に残っている不純物を除去する過程を説明するための例示的な図である。
【図２１】本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング方法の例示的なフローチャートである。
【図２２】本発明の一実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【図２３】本発明の他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【図２４】本発明のまた他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【図２５】本発明の更に他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【図２６】銅パッドを有するシリコンウエハークーポンにＤＥＨＴを適用した形状を示すイメージである。
【図２７】図２６のシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後にＳＥＭイメージである。
【図２８】図２６のシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッドのＳＥＭイメージである。
【図２９】図２６のシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッド面のＳＥＭイメージである。
【図３０】ＤＥＨＴが適用されないシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッド面のＳＥＭイメージである。
【図３１】銅パッドを有するポリイミドＰＣＢクーポンにＤＥＨＴを適用した形状を示すイメージである。
【図３２】図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にＳＥＭイメージである。
【図３３】ＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にＳＥＭイメージである。
【図３４】図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッドのＳＥＭイメージである。
【図３５】ＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッドのＳＥＭイメージである。
【図３６】図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッド面のＳＥＭイメージである。
【図３７】ＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッド面のＳＥＭイメージである。
【図３８】図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にパッシベーション層のＳＥＭイメージである。
【図３９】ＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にパッシベーション層のＳＥＭイメージである。
【図４０】ＤＥＨＴに付着されたチップをリフロー工程の後に剥がした基板の形状を示すイメージである。
【図４１】銅クラッド（Ｃｕ−ｃｌａｄ）ウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜にソルダボールを付着した直後の形状を示すイメージである。
【図４２】図４１のウエハークーポンを振り、垂直に傾けた後の形状を示すイメージである。
【図４３】図４１のウエハークーポンのリフロー工程の後に形状を示すイメージである。
【図４４】銅クラッドウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜にソルダボールを付着した形状を示すイメージである。
【図４５】図４４のウエハークーポンの移送テストの後の形状を示すイメージである。
【図４６】銅パッドを有するウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜を塗り、ソルダボールをランダムに散らした形状を示すイメージである。
【図４７】図４６のウエハークーポンのリフロー工程の後に形状を示すイメージである。
【図４８】図４６のウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッドに固定されたソルダボールの表面を示すイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明の他の利点及びその特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付した図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になるはずである。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限らずに互いに異なる多様な形態に具現されてもよいが、但し、本実施形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は特許請求の範囲の範疇によってのみ定義される。
【００４９】
もし定義されなくても、ここで使用される全ての用語（技術又は科学用語を含む）は本発明の属する従来技術における普遍的技術によって一般的に使用されるのと同じ意味を有する。一般的な辞書によって定義された用語は関連する技術そして／或いは本出願の本文で意味することと同じ意味を有すると解釈され、そしてここで明確に定義された表現ではなくても概念化されるか又は過度に形式的に解釈されない。
【００５０】
本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数形は文中で特に言及されない限り複数形も含む。明細書で使用される「含む」及び／又はこの動作の多様な活用形、例えば、「含む」、「含んだ」、「含み」、「含んで」などは言及された造成、成分、構成要素、ステップ、動作及び／又は素子は一つ以上の他の造成、成分、構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。本発明書で「及び／又は」という用語は並べられた構成それぞれ又はそれらの多様な組み合わせを指す。
【００５１】
本発明の実施形態は、半導体パッケージングにおいて従来ディバイスの間の接着のために使用されていたフラックスの代わりにビス（２−エチルヘキシル）テレプタレート（ｂｉｓ（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＤＥＨＴ）を利用してパッケージングを実施する。ＤＥＨＴはプラスチック成形の際に可塑剤として使用される化学添加剤であって、特にポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）を柔らかくするために使用される物質である。本発明の実施形態はこのＤＥＨＴを半導体パッケージングに活用して従来にフラックスを使用することで引き起こされていた各種問題点を解決し、生産工程を単純化して製造コストを節減することができる。
【００５２】
以下、本明細書に添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００５３】
図１は、本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング設備１の概略的な構造図である。
【００５４】
図１を参照すると、前記ディバイスパッケージング設備１は２つ以上のディバイスを互いに接合することで半導体パッケージングを実施する設備であって、搭載ユニット１０、処理ユニット３０及び移送ユニット２０を含む。
【００５５】
前記搭載ユニット１０は第１ディバイスと第２ディバイスとの間にＤＥＨＴを提供し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに付着する。前記処理ユニット３０は互いに付着された第１ディバイスと第２ディバイスを熱処理して前記ＤＥＨＴを除去し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに固定する。前記移送ユニット２０は互いに付着された第１ディバイスと第２ディバイスを前記搭載ユニット１０から前記処理ユニット３０に移送する。
【００５６】
前記第１ディバイスは前記第２ディバイスに搭載されて接合される搭載物であって、一例としてソルダーボール（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌｌ）、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含むが、それに限ることはない。また、前記第２ディバイスは前記第１ディバイスを搭載する被搭載物であって、一例として半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含むが、それに限ることはない。言い換えると、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスは半導体パッケージングにおいて互いに接合されて固定される任意の物である。
【００５７】
本発明の実施形態によると、前記ＤＥＨＴはジメチルフタレート（ＤＭＰ）及びジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）のうち少なくとも一つと共に使用されることができる。この場合、第１ディバイスと前記第２ディバイスを付着させるために使用される物質はＤＥＨＴとＤＭＰとの混合物、またはＤＥＨＴと、ＤＭＰと、ＤＩＢＰとの混合物である。
【００５８】
前記搭載ユニット１０は第１ディバイスと第２ディバイスとの間にＤＥＨＴを提供し、前記第１ディバイスと前記第２ディバイスを互いに付着するディバイス搭載工程を行う。
【００５９】
本発明の一実施形態によると、前記搭載ユニット１０は前記第１ディバイスの突出部位を前記ＤＥＨＴに入れて前記突出部位に前記ＤＥＨＴをつけ、前記突出部位が前記第２ディバイスに接触するように前記第１ディバイス及び前記第２ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。
【００６０】
図２乃至図４は、本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【００６１】
図２を参照すると、前記搭載ユニット１０は先に前記第１ディバイス１００の突出部位１１０をＤＥＨＴ３００に入れて前記突出部位１１０に前記ＤＥＨＴ３００をつける。このように前記第１ディバイス１００の突出部位１１０にＤＥＨＴ３００をつけるために、前記搭載ユニット１０は前記第１ディバイス１００を引き上げる昇降装備を具備する。
【００６２】
次に、図３及び図４を参照すると、前記搭載ユニット１０はＤＥＨＴ３００がつけられて前記突出部位１１０が前記第２ディバイス２００に具備されたパッド２１０に接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動する。
【００６３】
図３に示した実施形態では前記搭載ユニット１０が第１ディバイス１００を第２ディバイス２００に向けて移動させて前記突出部位１１０を前記第２ディバイス２００のパッドに接触させたが、実施形態によって前記搭載ユニット１０は第２ディバイス２００を第１ディバイス１００に向けて移動させて接触させてもよく、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００両方を移動させて接触させてもよい。この場合、前記搭載ユニット１０は前記第２ディバイス２００を引き上げる昇降装備を具備する。
【００６４】
本発明の他の実施形態によると、前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００と第２ディバイス２００とのうち少なくとも一つにＤＥＨＴ３００をつけ、前記ＤＥＨＴ３００で前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００が互いに接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動する。
【００６５】
図５乃至図７は本発明の他の実施形態によるディバイス搭載過程を説明するための例示的な図面である。
【００６６】
図５を参照すれば、前記搭載ユニット１０は塗布機３１０を利用して第１ディバイス１００にＤＥＨＴ３００を塗布する。図５に図示されたように、前記塗布機３１０は所定の高さに突出された突出部Ｐを含み、前記突出部Ｐの端部にＤＥＨＴ３００が塗られる。
【００６７】
前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００を移動させて第１ディバイス１００にＤＥＨＴ３００を塗る。図５で前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００を塗布機３１０に向かって移動させてＤＥＨＴ３００を塗ったが、実施形態によって前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００の代わりに塗布機３１０を移動させてＤＥＨＴ３００を塗るか、或いは第１ディバイス１００と塗布機３１０との両方を移動させてＤＥＨＴ３００を塗ることもできる。
【００６８】
その後、図６及び図７を参照すれば、前記搭載ユニット１０はＤＥＨＴ３００が塗られた部位で第１ディバイス１００と第２ディバイス２００が互いに接触するように第１ディバイス１００及び第２ディバイス２００のうち少なくとも１つを移動させる。
【００６９】
図６で前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００を第２ディバイス２００に向かって移動させて第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を接触させたが、実施形態によって前記搭載ユニット１０は第２ディバイス２００を第１ディバイス１００に向かって移動させて接触させ、第１ディバイス１００と第２ディバイス２００との両方を移動させて接触させることもできる。
【００７０】
図８乃至図１０は、本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【００７１】
図８を参照すると、前記搭載ユニット１０は先に前記第１ディバイス１００と第２ディバイス２００とのうち少なくとも一つにＤＥＨＴ３００をつける。図５に示した実施形態では前記搭載ユニット１０が第２ディバイス２００のパッド２１０にＤＥＨＴをつけたが、それに限らずに前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００の接触部位にＤＥＨＴ３００をつけてもよく、実施形態によって前記第１ディバイス１００の接触部位と前記第２ディバイス２００の接触部位両方にＤＥＨＴ３００をつけてもよい。
【００７２】
また、図８に示したように、前記搭載ユニット１０は第２ディバイス２００の接触部位にＤＥＨＴ３００の液滴を垂らす方式でディバイスにＤＥＨＴ３００をつけているが、実施形態によって図９に示したように、前記搭載ユニット１０は第２ディバイス２００に穴２２１が開かれたステンシル２２０を当ててもよい。前記ステンシル２２０の上にＤＥＨＴ３００が広げられることでディバイスにＤＥＨＴ３００をつけてもよい。この実施形態によると、前記ステンシル２２０に開かれた穴２２１の位置は第２ディバイス２００の接触部位、例えばパッド２１０の位置に対応する。
【００７３】
次に、図１０を参照すると、前記搭載ユニット１０はＤＥＨＴ３００がつけられた部位で前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００が互いに接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動する。
【００７４】
図３に関して、上述したように第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を互いに接触するために前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００のみを移動するか、第２ディバイス２００のみを移動するか、又は第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００両方を移動してもよい。
【００７５】
本発明のまた他の実施形態によると、前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００と第２ディバイス２００とのうち少なくとも一つにＤＥＨＴ３００で製造されたフィルムを適用し、前記フィルムが適用された部位で前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００が互いに接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動する。
【００７６】
図１１乃至図１３は、本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【００７７】
図１１を参照すると、前記搭載ユニット１０は先に前記第１ディバイス１００と第２ディバイス２００とのうち少なくとも一つにＤＥＨＴ３００で製造されたフィルムを適用する。例えば、図１１に示したように、前記搭載ユニット１０は第２ディバイス２００でパッド２１０が具備された面にＤＥＨＴ３００で製造されたフィルムを適用する。そのために、前記搭載ユニット１０は前記フィルムを第２ディバイス２００に移動させて前記フィルムが適用される面に前記フィルムが付着されるように加圧する手段を含む。
【００７８】
次に、図１２を参照すると、前記搭載ユニット１０は前記フィルムが適用された部位で前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００が互いに接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動する。
【００７９】
同じく、前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を互いに接触するために前記第１ディバイス１００のみを移動するか、第２ディバイス２００のみを移動するか、又は第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００両方を移動してもよい。
【００８０】
その結果、図１３に示したように、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の空間はＤＥＨＴ３００で詰められてもよく、前記フィルムの厚さに応じて前記空間全体がＤＥＨＴ３００で詰められるか一部のみ詰められてもよい。
【００８１】
本発明の更に他の実施形態によると、前記搭載ユニット１０は第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を互いに接触し、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の接触部位の縁にＤＥＨＴ３００を提供して前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の境界に前記ＤＥＨＴ３００が吸収されるかくっつくかウィッキングされるようにする。
【００８２】
図１４及び図１５は、本発明の更に他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
【００８３】
この実施形態によると、図１４に示したように、前記搭載ユニット１０は第１及び第２ディバイス１００、２００を先に接触させてからディバイスの間の接触部位にＤＥＨＴ３００を提供する。
【００８４】
例えば、前記搭載ユニット１０は前記第１ディバイス１００と第２ディバイス２００との間の接触部位に縁にＤＥＨＴ３００の液滴を垂らすことで前記接触部位に前記ＤＥＨＴ３００を提供する。実施形態によって、前記ＤＥＨＴ３００は前記接触部位の縁で複数の地点に提供されてもよい。
【００８５】
その結果、図１５に示したように、前記ＤＥＨＴは毛細管現象によって第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の境界にわたって吸収されることで前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の空間全体又は一部に詰められる。
【００８６】
前記移送ユニット２０は上述した搭載工程を介して互いに付着された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を処理ユニット３０に移送する。前記移送ユニット２０は前記搭載ユニット１０と前記処理ユニット３０との間に具備されて第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を運ぶロボット、コンベアなどを含むが、それに限らずにディバイスを移送するために使用される装置は実施形態によって多様な形態に具現されてもよい。
【００８７】
前記処理ユニット３０は移送されたディバイスを熱処理してＤＥＨＴ３００を除去し、ディバイスを互いに固定させてパッケージング工程を完了する。
【００８８】
本発明の実施形態によると、前記処理ユニット３０はＤＥＨＴ３００を利用して互いに付着された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を熱処理して前記ＤＥＨＴ３００を除去し、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を互いに固定するように第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００を処理するディバイス処理装置を含む。
【００８９】
図１６は、本発明の一実施形態によるディバイス処理装置３０１の例示的な図である。
【００９０】
図１６に示したように、本発明の一実施形態によると、前記ディバイス処理装置３０１は工程チェンバー３１、ディバイス支持台３２及びヒータ３３を含む。
【００９１】
前記工程チェンバー３１はディバイス処理工程が行われる空間を提供する。前記ディバイス支持台３２は前記工程チェンバー３１内に配置されて互いに付着されている第１ディバイス１００と第２ディバイスを支持する。前記ヒータ３３は互いに付着されている第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を加熱する。
【００９２】
本発明の実施形態によると、前記処理ユニット３０は互いに付着された前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を第１温度に事前加熱して前記ＤＥＨＴ３００を除去し、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を前記第１温度より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の接触部位に位置した接合物質１１０を溶融させ、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質１１０を凝固させる。
【００９３】
図１７は、本発明の一実施形態によってＤＥＨＴ３００を除去する過程を説明するための例示的な図である。
【００９４】
図１７を参照すると、前記処理ユニット３０はディバイスを互いに接合する前に先にディバイスを第１温度Ｔ１に事前加熱し、ディバイスの間に提供されたＤＥＨＴ３００を除去する。そのために、前記ヒータ３３は互いに付着されている第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を前記第１温度Ｔ１に事前加熱する。
【００９５】
この実施形態によると、前記第１温度Ｔ１はＤＥＨＴ３００の沸点より低くてもよい。
【００９６】
詳しくは、前記ヒータ３３は互いに付着されている第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を１８０乃至２２０℃に事前加熱して前記ＤＥＨＴ３００を除去する。この場合、前記ヒータ３３は互いに付着されている第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱する。
【００９７】
本発明の一実施形態によると、前記ＤＥＨＴ３００を除去するための事前加熱の際、前記工程チェンバー３１の内部圧力Ｐ１は大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持される。そのために、前記ディバイス処理装置３０１は前記工程チェンバー３１の内部圧力を調節する圧力調節部３５を含む。前記圧力調節部３５はポンプ又はコンプレッサのような排気手段を利用して前記工程チェンバー３１の内部圧力を予め決定された圧力に調節及び維持させる。
【００９８】
本発明の一実施形態によると、前記ＤＥＨＴ３００を除去するための事前加熱の際、前記工程チェンバー３１に乾燥窒素又はホルム酸蒸気（ｆｏｒｍｉｃａｃｉｄ  ｖａｐｏｒ）を含有する窒素が供給される。そのために、前記ディバイス処理装置３０１は前記工程チェンバー３１に工程に要求される流体を供給する供給部３４、例えばバブラー又は酸性蒸気（ａｃｉｄ  ｖａｐｏｒ）供給機を含む。前記供給部３４は流体を保管する保管容器から配管を介して前記工程チェンバー３１に前記流体を供給し、前記配管にバルブのような流量供給手段が具備されて前記工程チェンバー３１に供給される流体の流量を調節する。
【００９９】
この実施形態によると、第１ディバイス１００と第２ディバイス２００の境界に接着のために提供されたＤＥＨＴ３００は事前加熱を介して気体に相変化して工程チェンバー３１の外に排出され、前記ＤＥＨＴ３００を除去するために工程流体として窒素気体が使用されるか窒素とホルム酸を混合した気体が使用される。
【０１００】
前記ＤＥＨＴ３００を除去した後、前記処理ユニット３０は第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を前記第１温度Ｔ１より高い第２温度に加熱して前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の接触部位に位置した接合物質１１０を溶融させ、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を前記第２温度より低い第３温度に冷却させて前記接合物質１１０を凝固させる。
【０１０１】
図１８及び図１９は、本発明の他の実施形態によって第１及び第２ディバイス１００、２００を互いに接合する過程を説明するための例示的な図である。
【０１０２】
図１８を参照すると、前記処理ユニット３０はＤＥＨＴ３００が除去された第１及び第２ディバイス１００、２００を前記第１温度Ｔ１より高い第２温度Ｔ２に加熱して前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の接触部位に位置した接合物質１１０を溶融させる。
【０１０３】
そのために、前記ヒータ３３は前記第１及び第２ディバイス１００、２００を第２温度Ｔ２に加熱する。その結果、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間に位置した接合物質１１０、例えばソルダーバンプ（ｓｏｌｄｅｒ  ｂｕｍｐ）が溶けて前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の境界に結ばれる可能性がある。
【０１０４】
この際、前記供給部３４は前記工程チェンバー３１にホルム酸を供給する。また、前記圧力調節部３５は前記工程チェンバー３１の内部圧力Ｐ２を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する。
【０１０５】
次に、図１９を参照すると、前記処理ユニット３０は前記第１及び第２ディバイス１００、２００を前記第２温度Ｔ２より低い第３温度Ｔ３に冷却させて前記接合物質１１０を凝固させる。その結果、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００は前記接合物質１１０によって互いに固定されて接合される。
【０１０６】
ここで、第２温度Ｔ２は前記接合物質１１０の融点より高いか同じであり、第３温度Ｔ３は前記接合物質１１０の融点より低い。前記第２温度Ｔ２及び前記第３温度Ｔ３は前記接合物質１１０の種類に応じて異なり、前記接合物質１１０は上述したようにソルダー以外に他の種類の金属、金属合金、金属を含有した樹脂など多様に構成される。
【０１０７】
本発明の他の実施形態によると、前記処理ユニット３０はＤＥＨＴ３００を除去した後、第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第１温度より高い第４温度に加熱して前記接合物質１１０の表面に形成された不純物を除去する。
【０１０８】
図２０は、本発明の他の実施形態によってＤＥＨＴを除去した後、接合物質１１０に残っている不純物を除去する過程を説明するための例示的な図である。
【０１０９】
図２０を参照すると、前記処理ユニット３０は図１７のように事前加熱を介して第１及び第２ディバイス１００、２００の間のＤＥＨＴ３００を除去した後、前記接合物質１１０を溶融させる前に前記第１及び第２ディバイス１００、２００を第４温度Ｔ４に熱処理して前記接合物質１１０の表面に形成された不純物を除去する工程を追加に行う。
【０１１０】
そのために、前記ヒータ３３は前記第１及び第２ディバイス１００、２００を第１温度Ｔ１より高い第４温度Ｔ４に加熱する。また、前記供給部３４は前記工程チェンバー３１にホルム酸を供給するが、実施形態によって窒素が混合されたホルム酸を供給してもよい。また、前記圧力調節部３５は前記工程チェンバー３１の内部圧力Ｐ４を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する。
【０１１１】
前記不純物は前記接合物質１１０の表面に形成されている物質であって、前記接合物質１１０と共に溶融されて第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の接合部位に含まれる場合にはディバイスの性能を阻害する恐れがある物質である。一例として、前記接合物質１１０が金属を含む場合には前記不純物はその金属の酸化物である。
【０１１２】
上述したように、ＤＥＨＴ３００の除去、接合物質１１０の溶融及び凝固を介して互いに固定された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００は前記ディバイスパッケージング設備１から搬出されてパッケージング工程が完了される。
【０１１３】
言い換えると、ディバイスの間の接着のためにフラックスを利用した従来のパッケージング工程とは異なって、ＤＥＨＴを利用した本発明の実施形態によると、前記接合物質の溶融の前に行われる事前加熱を介して前記ＤＥＨＴが除去されることで別途の洗浄及び乾燥工程を行う必要がない。
【０１１４】
その結果、本発明の実施形態によるパッケージングは従来のパッケージングに比べて工程段階が減って生産過程が単純化され、製造コストが節減される効果を奏する。
【０１１５】
このようにパッケージングが完了されたディバイスは洗浄及び乾燥工程を経ずにそのまま検査設備に移送されて検査される。
【０１１６】
図２１は、本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング方法４００の例示的なフローチャートである。
【０１１７】
前記ディバイスパッケージング方法４００は、上述した本発明の実施形態によるディバイスパッケージング設備１によって行われる。
【０１１８】
図２１に示したように、前記ディバイスパッケージング方法４００は、第１ディバイス１００と第２ディバイス２００との間にＤＥＨＴ３００を提供して前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を互いに付着するステップＳ４１０、互いに付着された前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を熱処理して前記ＤＥＨＴ３００を除去するステップＳ４２０、及び前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を熱処理して互いに固定するステップＳ４３０を含む。
【０１１９】
前記第１ディバイス１００はソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含みが、それに限ることはない。前記第２ディバイス２００は半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含みが、それに限ることはない。
【０１２０】
前記ＤＥＨＴ３００はジメチルフタレート（ＤＭＰ）及びジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）のうち少なくとも一つと共に使用されることができる。この場合、第１ディバイスと前記第２ディバイスを付着させるために使用される物質はＤＥＨＴとＤＭＰとの混合物、またはＤＥＨＴと、ＤＭＰと、ＤＩＢＰとの混合物である。
【０１２１】
図２２は、本発明の一実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【０１２２】
図２２に示したように、本発明の一実施形態によると、前記付着するステップＳ４１０は、前記第１ディバイス１００の突出部位１１０を前記ＤＥＨＴ３００に入れて前記突出部位１１０に前記ＤＥＨＴ３００をつけるステップＳ４１１、前記突出部位１１０が前記第２ディバイス２００に接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動するステップＳ４１２を含む。
【０１２３】
図２３は、本発明の他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【０１２４】
図２３に示したように、本発明の他の実施形態によると、前記付着するステップＳ４１０は、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００とのうち少なくとも一つにＤＥＨＴ３００をつけるステップＳ４１３、及び前記ＤＥＨＴ３００がつけられた部位で前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００が互いに接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動するステップＳ４１４を含む。
【０１２５】
図２４は、本発明のまた他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【０１２６】
図２４に示したように、本発明のまた他の実施形態によると、前記付着するステップＳ４１０は、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００とのうち少なくとも一つにＤＥＨＴ３００で製造されたフィルムを適用するステップＳ４１５、及び前記フィルムが適用された部位で前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００が互いに接触するように前記第１ディバイス１００及び前記第２ディバイス２００のうち少なくとも一つを移動するステップＳ４１６を含む。
【０１２７】
図２５は、本発明の更に他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
【０１２８】
図２５に示したように、本発明の更に他の実施形態によると、前記付着するステップＳ４１０は、前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を互いに接触するステップＳ４１７、及び前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の境界に前記ＤＥＨＴ３００が吸収されるように前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の接触部位の縁に前記ＤＥＨＴ３００を提供するステップＳ４１８を含む。
【０１２９】
本発明の実施形態によると、前記ＤＥＨＴ３００を除去するステップＳ４２０は、互いに付着された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を第１温度Ｔ１に事前加熱して前記ＤＥＨＴ３００を除去するステップを含む。
【０１３０】
本発明の実施形態によると、前記固定するステップＳ４３０は、第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を前記第１温度Ｔ１より高い第２温度Ｔ２に加熱して前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００との間の接触部位に位置した接合物質１１０を溶融させるステップ、及び前記第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を前記第２温度Ｔ２より低い第３温度Ｔ３に冷却させて前記接合物質１１０を凝固させるステップを含む。
【０１３１】
前記第１温度Ｔ１はＤＥＨＴ３００の沸点より低くてもよい。
【０１３２】
前記第２温度Ｔ２は前記接合物質１１０の融点より高いか同じであり、第３温度Ｔ３は前記接合物質１１０の融点より低い。
【０１３３】
一実施形態によると、前記ＤＥＨＴ３００を除去するステップＳ４２０は、互いに付着された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を１８０℃乃至２２０℃に事前加熱するステップを含む。
【０１３４】
一実施形態によると、前記事前加熱するステップは、互いに付着されている第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱するステップを含む。
【０１３５】
一実施形態によると、前記ＤＥＨＴ３００を除去するステップＳ４２０は、互いに付着された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱するステップを含む。
【０１３６】
一実施形態によると、前記ＤＥＨＴ３００を除去するステップＳ４２０は、互いに付着された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００を窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第１温度Ｔ１に事前加熱するステップを含む。
【０１３７】
実施形態によって、前記ディバイスパッケージング方法４００は、ＤＥＨＴ３００を除去するステップＳ４２０の後、第１ディバイス１００と前記第２ディバイス２００を大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第１温度Ｔ１より高い第４温度Ｔ４に加熱して前記接合物質１１０の表面に形成された不純物を除去するステップを更に含む。
【０１３８】
上述した過程を介して、互いに固定された第１ディバイス１００と第２ディバイス２００はディバイスパッケージング設備１から搬出されてパッケージング工程が完了される。パッケージングが完了されたディバイスは別途の洗浄及び乾燥工程を経ずにそのまま検査設備に移送されて検査される。
【０１３９】
本発明者は前述した本発明の実施形態にしたがってディバイスにＤＥＨＴを適用した後、リフロー工程を実施してディバイスにＤＥＨＴの残余物が残っているか否かを実験を通じて確認した。
【０１４０】
図２６のように銅パッドを有するシリコンウエハークーポンにＤＥＨＴ液滴を落とした後にリフロー工程を実施した。ウエハークーポンにはディバイスを付着するために一般的に要求される量より多い量のＤＥＨＴを塗布した。
【０１４１】
図２７は図２６のシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後にクーポンを３０倍の倍率に観察したＳＥＭイメージであり、図２８は図２６のシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッドを３５０倍の倍率に観察したＳＥＭイメージであり、図２９は図２６のシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッド面を１５００倍の倍率に観察したＳＥＭイメージである。そして、図３０はＤＥＨＴが適用されないシリコンウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッド面を１５００倍の倍率に観察したＳＥＭイメージである。
【０１４２】
図２９と図３０とを比べると、ＤＥＨＴが適用されてリフロー工程が遂行された銅パッドの表面と、ＤＥＨＴが適用されなく、リフロー工程が遂行された銅パッドの表面は差異がないことを確認することができる。
【０１４３】
同様に、本発明者は図３１のように銅パッドを有するポリイミドＰＣＢクーポンにＤＥＨＴ液滴を落とした後にリフロー工程を実施した。この実験でもＰＣＢクーポンにはディバイスを付着するために一般的に要求される量よりさらに多い量のＤＥＨＴを塗布した。
【０１４４】
図３２は図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にクーポンを３０倍の倍率に観察したＳＥＭイメージであり、図３３はＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にクーポンを３０倍の倍率に観察したＳＥＭイメージである。
【０１４５】
図３４は図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッドを３５０倍の倍率に観察したＳＥＭイメージであり、図３５はＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッドを３５０倍の倍率に観察したＳＥＭイメージである。
【０１４６】
図３６は図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッド面を１０００倍の倍率に観察したＳＥＭイメージであり、図３７はＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後に銅パッド面を１０００倍の倍率に観察したＳＥＭイメージである。
【０１４７】
図３８は図３１のＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にＰＣＢパッシベーション層を５０００倍の倍率に観察したＳＥＭイメージであり、図３９はＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンのリフロー工程の後にＰＣＢパッシベーション層を５０００倍の倍率に観察したＳＥＭイメージである。
【０１４８】
各倍率のＳＥＭイメージとを比べると、ＤＥＨＴが適用されたＰＣＢクーポンとＤＥＨＴが適用されないＰＣＢクーポンはリフロー工程の後に表面に差異がないことを確認することができる。
【０１４９】
上のように実験結果から、ＤＥＨＴはリフロー工程の後に残余物を残らなく、ディバイスから除去されたことが分かる。
【０１５０】
また、本発明者はＤＥＨＴを利用して基板にチップを付着した後、リフロー工程の後に基板からチップを剥がしてチップと基板との間のジョイントとＤＥＨＴの残余物とを観察した。
【０１５１】
図４０はＤＥＨＴに付着されたチップをリフロー工程の後に剥がした基板の形状を示すイメージである。図４０のクーポンのようにＤＥＨＴに付着されて処理されたチップと基板との間のジョイントは形状がよく形成されており、基板にＤＥＨＴの残余物が残っていないことを確認することができる。
【０１５２】
また、本発明者はＤＥＨＴの接着力を確認するために銅クラッド（Ｃｕ−ｃｌａｄ）ウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜を適用し、２５０μｍサイズのＬＦＳ（Ｌｅａｄ  Ｆｒｅｅ  Ｓｏｌｄｅｒ）ボールを付着した後、ウエハークーポンを振り、垂直に傾けて見た。
【０１５３】
図４１は銅−クラッドウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜でソルダボールを付着した直後の形状を示すイメージであり、図４２は図４１のウエハークーポンを振り、垂直に傾けた後の形状を示すイメージである。
【０１５４】
図４１と図４２とを比べると、ＤＥＨＴに付着されたソルダボールはウエハークーポンの動きにも位置が変わらないことを確認することができる。また、図４３のようにウエハークーポンのリフロー工程の後にもソルダボールの位置は変わらなかった。
【０１５５】
ＤＥＨＴの接着力を確認するためのその他のテストとして、本発明者は銅クラッドウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜を適用し、２５０μｍサイズのソルダボールを付着した後、ウエハークーポンを車輌のトランクに載せて数日間運転した。この実験は半導体製造過程の中で製品を車両で移送する状況をシミュレーションしたものである。
【０１５６】
図４４は銅クラッドウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜でソルダボールを付着した形状を示すイメージであり、図４５は図４４のウエハークーポンの移送テストの後に形状を示すイメージである。
【０１５７】
図４４と図４５とを比べると、ＤＥＨＴに付着されたソルダボールは移送テストの後にも動きがないことを確認することができる。
【０１５８】
最後に、本発明者は銅パッドを有するウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜を適用し、ソルダボールをランダムに散らした付着させた後、リフロー工程を実施した。
【０１５９】
図４６は銅パッドを有するウエハークーポンにＤＥＨＴ薄膜を塗り、ソルダボールをランダムに散らした形状を示すイメージであり、図４７は図４６のウエハークーポンのリフロー工程の後に形状を示すイメージであり、図４８は図４６のウエハークーポンのリフロー工程の後に銅パッドに固定されたソルダボールの表面を示すイメージである。
【０１６０】
図４６と図４７とを察すれば、銅パッドの中心に隣接して付着されたソルダボール（図４６の赤色円参照）がリフロー工程の後にパッド上に自己整列されて固定されたことを確認することができる（図４７の赤色円参照）。また、リフロー工程の後にウエハークーポンにはＤＥＨＴの残余物が残っていなく、図４８のようにソルダボールの表面も滑らかで、丸く、きらめきを確認することができる。このような実験を介して、リフロー工程でディバイスを付着するためにＤＥＨＴを使用する場合、ディバイスの間の接合が確実に形成されながら検査の前に残っている接着物質を除去するための別途の洗浄及び乾燥工程を排除可能であることが分かる。その結果、本発明の実施形態は従来のフラックスを利用したリフロー工程を比べ工程段階が減って生産性が向上されるだけでなく、人体、装備及び環境に影響を及ぼす有害性を除去することができる。
【０１６１】
これまで実施形態を介して本発明を説明したが、前記実施形態は単に本発明の思想を説明するためのものであってそれに限ることはない。通常の技術者は上述した実施形態に多様な変形が加えられることができるということを理解できるはずである。本発明の範囲は添付した特許請求の範囲の解析を介してのみ決められる。
【符号の説明】
【０１６２】
１…ディバイスパッケージング設備、１０…   搭載ユニット、２０…移送ユニット、３０…処理ユニット、３１…工程チャンバ、３２…ディバイス支持台、３３…ヒータ、３４…供給部、３５…圧力調節部、１００…第１ディバイス、２００…第２ディバイス、３００…ＤＥＨＴ、３０１…ディバイス処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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