(57)【要約】      （修正有）【課題】パッケージング工程でフラックスの代わりにフタレート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。【解決手段】ディバイス処理設備３０１は、第１ディバイス１００と第２ディバイス２００との間にフタレート（ｐｈｔｈａｌａｔｅ）３００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フタレートを除去し、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１３
2016146453.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フタレート（ｐｈｔｈａｌａｔｅ）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フタレートを除去し、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】
前記フタレートは、
ジメチルフタレート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＤＭＰ）及びジイソブチルフタレート（ｄｉｓｏｂｕｔｙｌ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＤＩＢＰ）のうち少なくとも一つを含む請求項１または請求項２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ディバイスの突出部位を前記フタレートに入れて前記突出部位の上に前記フタレートをつけ、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１〜３のいずれか１項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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけ、前記フタレート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１〜３のいずれか１項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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレート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１〜３のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項７】
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ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供して前記第１ディバイスと前記第２ディバイス間の境界に前記フタレートが吸収されるようにする請求項１〜３のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項８】
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フタレートを除去し、
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１〜７のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項９】
前記第１温度は前記フタレートの沸点より低く、
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８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℃に事前加熱して前記フタレートを除去する請求項８または請求項９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１８０乃至２２０℃で６０秒以上事前加熱して前記フタレートを除去する請求項１０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フタレートを除去する請求項８〜１１のいずれか１項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、
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フタレートを除去する請求項８〜１２のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１４】
前記処理ユニットは、
前記フタレートを除去した後、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８〜１３のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１５】
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１〜１４のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング設備。
【請求項１６】
第１ディバイスと第２ディバイスとの間にフタレートを提供し、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フタレート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１７】
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１６に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項１８】
前記フタレートは、
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を含む請求項１６または請求項１７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ディバイスの突出部位を前記フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレート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１６〜１８のいずれか１項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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけるステップと、
前記フタレート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１６〜１８のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２１】
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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレート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１６〜１８のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２２】
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ディバイス間の境界に前記フタレートが吸収されるように前記第１ディバイスと前記第２ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供するステップと、
を含む請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２３】
前記フタレート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フタレート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１６〜２２のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２４】
前記第１温度は前記フタレートの沸点より低く、
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】
前記フタレート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２３または請求項２４に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２６】
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２５に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２７】
前記フタレート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２３〜２６のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２８】
前記フタレート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２３〜２７のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項２９】
前記フタレート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２３〜２８のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項３０】
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１６〜２９のいずれか１項に記載のディバイスパッケージング方法。
【請求項３１】
フタレート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フタレートを除去し、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３２】
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３１に記載のディバイス処理装置。
【請求項３３】
前記フタレートは、
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を含む請求項３１または請求項３２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ディバイスを第１温度に事前加熱して前記フタレートを除去し、
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３１〜３３のいずれか１項に記載のディバイス処理装置。
【請求項３５】
前記第１温度は前記フタレートの沸点より低く、
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３４に記載のディバイス処理装置。
【請求項３６】
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フタレートを除去する請求項３４または請求項３５に記載のディバイス処理装置。
【請求項３７】
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フタレートを除去する請求項３６に記載のディバイス処理装置。
【請求項３８】
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３４〜３７のいずれか１項に記載のディバイス処理装置。
【請求項３９】
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３４〜３８のいずれか１項に記載のディバイス処理装置。
【請求項４０】
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３９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】
本発明はフタレートを利用してディバイスをパッケージングする設備及びその方法、そしてディバイス処理装置に関するものである。
【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、より短いチップ間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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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フタレート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。
【０００６】
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】
【０００７】
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フタレート（ｐｈｔｈａｌａｔｅ）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フタレートを除去し、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。
【０００８】
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。
【０００９】
前記フタレートは、ジメチルフタレート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＤＭＰ）及びジイソブチルフタレート（ｄｉｓｏｂｕｔｙｌ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＤＩＢＰ）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フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレートをつけ、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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけ、前記フタレート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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレート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ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供して前記第１ディバイスと前記第２ディバイス間の境界に前記フタレート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フタレートを蒸発させ、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温度は前記フタレート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フタレートを蒸発させる。
【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フタレートを蒸発させる。
【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フタレートを蒸発させる。
【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フタレートを蒸発させる。
【００２０】
前記処理ユニットは、前記フタレートを蒸発させた後、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フタレートを提供して前記第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フタレート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】
前記フタレートは、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を含む。
【００２５】
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フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレート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。
【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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけるステップと、前記フタレート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。
【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ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレート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。
【００２８】
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ディバイス間の境界で前記フタレート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ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供するステップと、を含む。
【００２９】
前記フタレート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フタレート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。
【００３０】
前記第１温度は前記フタレート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。
【００３１】
前記フタレート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。
【００３２】
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。
【００３３】
前記フタレート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。
【００３４】
前記フタレート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。
【００３５】
前記ディバイスパッケージング方法は、前記フタレートを蒸発させた後、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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ディバイスはフタレート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フタレートを除去し、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。
【００３８】
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。
【００３９】
前記フタレートは、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を含む。
【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ディバイスを第１温度に事前加熱して前記フタレートを蒸発させ、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。
【００４１】
前記第１温度は前記フタレート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。
【００４２】
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フタレートを蒸発させる。
【００４３】
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フタレートを蒸発させる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
前記流体供給部は、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】
【００４７】
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フタレート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。
【００４８】
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】
【００４９】
【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９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】本発明の一実施形態によってフタレート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１５】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１６】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１７】本発明の他の実施形態によってフタレートを蒸発させた後、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１８】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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】本発明の実施形態によってジメチルフタレート（ＤＭＰ）がコーナに適用されたダイの平面の様子を示すイメージである。
【図２４】本発明の実施形態によってジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたダイとＰＣＢクーポンの様子を示すイメージである。
【図２５】本発明の実施形態によってサンプルが搭載されたキャリアウェハの様子を示すイメージである。
【図２６ａ】サンプル製作後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージである。
【図２６ｂ】移送テスト後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージである。
【図２７ａ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図２７ｂ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図２７ｃ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図２７ｄ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図２８ａ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【図２８ｂ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【図２９ａ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールとＰＣＢのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【図２９ｂ】ジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールとＰＣＢのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【図３０ａ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図３０ｂ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図３０ｃ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図３０ｄ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
【図３１ａ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【図３１ｂ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【図３２ａ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールとＰＣＢのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【図３２ｂ】ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールとＰＣＢのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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フタレートを利用してパッケージングを実施する。フタレート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フタレート、特にジメチルフタレート（ＤＭＰ）又はジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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フタレートを提供し、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フタレートを除去し、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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明の実施形態によると、前記ディバイスパッケージングに使用されるフタレート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を含む。
【００６０】
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フタレートを提供し、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。
【００６１】
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フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレートをつけ、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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をフタレート３００に入れて前記突出部位１１０に前記フタレート３００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にフタレート３００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。
【００６４】
次に、図３及び図４を参照すると、前記搭載ユニット１０はフタレート３００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。
【００６５】
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。
【００６６】
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のうち少なくとも一つにフタレート３００をつけ、前記フタレート３００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。
【００６７】
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の搭載過程を説明するための例示的な図である。
【００６８】
図５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のうち少なくとも一つにフタレート３００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にフタレートをつけたが、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の接触部位にフタレート３００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の接触部位両方にフタレート３００をつけてもよい。
【００６９】
また、図５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の接触部位にフタレート３００の液滴を垂らす方式でディバイスにフタレート３００をつけているが、実施形態によって図６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の上にフタレート３００が広げられることでディバイスにフタレート３００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。
【００７０】
次に、図７を参照すると、前記搭載ユニット１０はフタレート３００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。
【００７１】
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。
【００７２】
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のうち少なくとも一つにフタレート３００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。
【００７３】
図８乃至図１０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。
【００７４】
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のうち少なくとも一つにフタレート３００で製造されたフィルムを適用する。例えば、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でパッド２１０が具備された面にフタレート３００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。
【００７５】
次に、図９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。
【００７６】
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。
【００７７】
その結果、図１０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との間の空間はフタレート３００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フタレート３００で詰められるか一部のみ詰められてもよい。
【００７８】
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間の接触部位の縁にフタレート３００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間の境界に前記フタレート３００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。
【００７９】
図１１及び図１２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。
【００８０】
この実施形態によると、図１１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間の接触部位にフタレート３００を提供する。
【００８１】
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間の接触部位に縁にフタレート３００の液滴を垂らすことで前記接触部位に前記フタレート３００を提供する。実施形態によって、前記フタレート３００は前記接触部位の縁で複数の地点に提供されてもよい。
【００８２】
その結果、図１２に示したように、前記フタレート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。
【００８３】
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。
【００８４】
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フタレート３００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。
【００８５】
本発明の実施形態によると、前記処理ユニット３０はフタレート３００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を熱処理して前記フタレート３００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。
【００８６】
図１３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。
【００８７】
図１３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。
【００８８】
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。
【００８９】
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フタレート３００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。
【００９０】
図１４は、本発明の一実施形態によってフタレート３００を除去する過程を説明するための例示的な図である。
【００９１】
図１４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フタレート３００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。
【００９２】
この実施形態によると、前記第１温度Ｔ１はフタレート３００の沸点より低くてもよい。
【００９３】
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フタレート３００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。
【００９４】
本発明の一実施形態によると、前記フタレート３００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。
【００９５】
本発明の一実施形態によると、前記フタレート３００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（ｆｏｒｍｉｃ  ａｃｉｄ  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。
【００９６】
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フタレート３００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、前記フタレート３００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。
【００９７】
前記フタレート３００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。
【００９８】
図１５及び図１６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。
【００９９】
図１５を参照すると、前記処理ユニット３０はフタレート３００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間の接触部位に位置した接合物質１１０を溶融させる。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
次に、図１６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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
本発明の他の実施形態によると、前記処理ユニット３０はフタレート３００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。
【０１０５】
図１７は、本発明の他の実施形態によってフタレートを除去した後、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。
【０１０６】
図１７を参照すると、前記処理ユニット３０は図１４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の間のフタレート３００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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
上述したように、フタレート３００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。
【０１１０】
言い換えると、ディバイス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、フタレート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フタレート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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図１８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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
図１８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との間にフタレート３００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を熱処理して前記フタレート３００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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
前記フタレート３００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を含む。
【０１１８】
図１９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。
【０１１９】
図１９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を前記フタレート３００に入れて前記突出部位１１０に前記フタレート３００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。
【０１２０】
図２０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。
【０１２１】
図２０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のうち少なくとも一つにフタレート３００をつけるステップＳ４１３、及び前記フタレート３００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。
【０１２２】
図２１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。
【０１２３】
図２１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のうち少なくとも一つにフタレート３００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。
【０１２４】
図２２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。
【０１２５】
図２２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間の境界に前記フタレート３００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間の接触部位の縁に前記フタレート３００を提供するステップＳ４１８を含む。
【０１２６】
本発明の実施形態によると、前記フタレート３００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フタレート３００を除去するステップを含む。
【０１２７】
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。
【０１２８】
前記第１温度Ｔ１はフタレート３００の沸点より低くてもよい。
【０１２９】
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。
【０１３０】
一実施形態によると、前記フタレート３００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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
一実施形態によると、前記フタレート３００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。
【０１３３】
一実施形態によると、前記フタレート３００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。
【０１３４】
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、フタレート３００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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
本発明者は上述した本発明の実施形態によってフタレートを利用して第１及び第２ディバイスを互いに付着させてからディバイスを移動し、移動前後に第２ディバイスに対する第１ディバイスの位置を観察してフタレートの接着力を確認した。
【０１３７】
接着力テストは合わせて４つの類型で行われた。２つのリフロー装備で工程を行う過程でディバイスの接着位置に変更があったのかを確認し、人が持ち歩いている途中にディバイスの接着位置に変更があったのかを確認し、ディバイスに衝撃を与えて接着位置に変更があったのかを確認しており、車両で運搬する過程でディバイスの接着位置が変更されたのかを確認した。ディバイスの接着位置は光学顕微鏡で観察した。
【０１３８】
まず、図２３のイメージのようにダイのコーナ部分にジメチルフタレート（ＤＭＰ）を適用し、図２４のイメージのようにダイをＰＣＢクーポン（ｃｏｕｐｏｎ）に付着した。このサンプルはＫＡＰＴＯＮ（登録商標）テープを利用してＳＥＭＩｇｅａｒ社のＶｉｅｎｎａ設備のキャリアプレートに搭載された後、サイクルが行われた。このサイクルでサンプルは４０秒のロードロックパージ過程を経た。
【０１３９】
工程サイクルが行われる前後にＰＣＢの上でのダイの位置変更の可否を観察した結果、ダイの接着位置は変更されていなかった。
【０１４０】
また、図２５のイメージのようにサンプルをキャリアウェハに搭載した後、ＳＥＭＩｇｅａｒ社のＧｅｎｅｖａ設備でウェハを移送する実験を行った。図２５のように４つのサンプルのうち一つはキャリアウェハの６時方向に搭載しており、３つはキャリアウェハの１２時方向に搭載した。
【０１４１】
サンプルはロードロックチェンバーで１回のパージサイクルが行われており、キャリアとロードロックチェンバー間を５回往復した。
【０１４２】
移送前後にＰＣＢの上でのダイの位置変更の可否を観察した結果、ダイの接着位置は変更されていなかった。
【０１４３】
また、サンプルが付着されたウェハを垂直に立てて人が手に持って６０秒間回りを移動したが、ダイの接着位置は移動前後に変化がなかった。
【０１４４】
そして、サンプルが付着されたウェハを垂直に立ててウェハの縁を手で２０回打撃したが、ダイの接着位置は打撃前後に変化がなかった。
【０１４５】
最後に、サンプルが付着されたウェハをフープに入れた後、車両のトランクに載せて数日間国道と高速道路を走行した。この実験でもダイの接着位置は移送前後に変更されていなかった。
【０１４６】
図２６ａはサンプル製作後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージであり、図２６ｂは移送テスト後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージである。
【０１４７】
図２６ａ及び図２６ｂに示したように、ＰＣＢに対するダイの接着位置は移送後も変更されずにそのまま維持されていることが分かる。
【０１４８】
同じく、ジメチルフタレート（ＤＭＰ）の代わりにジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）を利用してディバイスを接着してから前記と同じテストを行った結果、ダイの接着位置が変更されていなかったことを確認した。
【０１４９】
このような接着力テストを介して、フラックスの代わりにフタレートを接着に使用しても効果的に固定させることができることを確認した。
【０１５０】
なお、本発明者はフタレートでディバイスを付着してリフロー工程を行う場合、別途の洗浄及び乾燥工程を経なくてもディバイスにフタレート残余物が残らないことを実験を介して確認した。
【０１５１】
まず、銅パッドの上にジメチルフタレート（ＤＭＰ）を適用した後、銅パッドの上にソルダーボールを位置させてソルダーボールを銅パッドに付着させた。銅パッドはシリコーンウェハ基板の一部である。ソルダーボールは錫、銀及び銅がそれぞれ９６．５％、３％及び０．５％だけ含有されている。次に、このサンプルをＳＥＭＩｇｅａｒ社のＧｅｎｅｖａ設備でリフロー工程を行ったが、この際のリフロー工程の最高温度は２３５℃で、この最高温度が１５秒間持続された。
【０１５２】
また、ジメチルフタレート（ＤＭＰ）を利用してＰＣＢとソルダーボールを付着した後、同じ装備及び条件でリフロー工程を行った。
【０１５３】
図２７ａ乃至図２７ｄはジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージであり、図２８ａ乃至図２８ｂはジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のＳＥＭイメージであり、図２９ａ乃至図２９ｂはジメチルフタレート（ＤＭＰ）で付着されたソルダーボールとＰＣＢのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【０１５４】
図２７及び図２９に示したようにソルダーボールの表面は滑らかで丸い様子を示し、パッドとよく整列されていることが分かる。観察結果、リフロー工程の後ジメチルフタレート（ＤＭＰ）は残っていなかった。
【０１５５】
同じくジメチルフタレート（ＤＭＰ）の代わりにジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）をサンプルの銅パッド及びＰＣＢの上に適用し、ソルダーボールを付着した後、同じ装備及び条件でリフロー工程を行った。
【０１５６】
図３０ａ乃至図３０ｄはジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージであり、図３１ａ乃至図３１ｂはジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のＳＥＭイメージであり、図３２ａ乃至図３２ｂはジメジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）で付着されたソルダーボールとＰＣＢのリフロー工程後のＳＥＭイメージである。
【０１５７】
図３０及び図３２に示したようにジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）の場合でもソルダーボールの表面は滑らかで丸い様子であり、パッドとよく整列されていた。観察結果、リフロー工程の後ジイソブチルフタレート（ＤＩＢＰ）は残っていなかった。
【０１５８】
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フタレートを使用する場合、ディバイス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。
【０１５９】
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】
【０１６０】
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  フタレート、
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２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【図２７ａ】
2016146453.tif 000030
【図２７ｂ】
2016146453.tif 000031
【図２７ｃ】
2016146453.tif 000032
【図２７ｄ】
2016146453.tif 000033
【図２８ａ】
2016146453.tif 000034
【図２８ｂ】
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【図２９ａ】
2016146453.tif 000036
【図２９ｂ】
2016146453.tif 000037
【図３０ａ】
2016146453.tif 000038
【図３０ｂ】
2016146453.tif 000039
【図３０ｃ】
2016146453.tif 000040
【図３０ｄ】
2016146453.tif 000041
【図３１ａ】
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【図３１ｂ】
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【図３２ａ】
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【図３２ｂ】
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