(57)【要約】  フラックスフリーはんだボール（又はめっきされたはんだボール）搭載ウェハチップ（３４）を加工するために垂直方向に配向された処理チャンバ（１０）。処理チャンバ（１０）は、処理チャンバの上端部の第１の又は上部ヒータ（１８／２４）と、処理チャンバの下端部の第２の又は下部ヒータ（７０）と、を備える。処理チャンバは、ウェハチップ支持リング（３０）に支持されたウェハチップ（３４）の温度検知モニタリングに応答して、処理チャンバ内で上方及び下方に移動可能な、中央に配置され、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップが事前搭載された支持リング（３０）を含む。【選択図】図１
2020529922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部ではんだボール事前搭載ウェハチップを加工するためのウェハチップ処理チャンバであって、
上端部及び下端部を有する細長い加熱ハウジングと、
前記細長い加熱ハウジングの前記上端部の周囲に延在する伝導性ホットウォールと、
前記細長いハウジングの前記上端部の周囲に延在する前記伝導性ホットウォールの前記上端部にわたって配設された一次固定加熱部材と、
前記細長いハウジングの前記下端部内の下部ハウジング内に配置された垂直方向に変位可能な二次底部加熱部材と、
前記ウェハチップ熱処理加工中に、前記細長いハウジングの比較的低温の下端部と前記細長いハウジングの比較的高温の上端部との間で、その上に支持されたウェハチップを移動及び保持するように配設された垂直方向に移動可能なウェハチップアダプタリング支持体と、を備えるウェハチップ処理チャンバ。
【請求項２】
前記変位可能な底部加熱部材が、前記ウェハチップの一部の熱処理加工中に、それに対してはんだボール搭載ウェハチップをぴったりと固設するために、その上に吸着装置を有する、請求項１に記載のウェハチップ処理チャンバ。
【請求項３】
前記ウェハチップアダプタリングが、制御コンピュータと通信するように周囲に配設された垂直方向にウェハチップを移動可能な複数の昇降ピンを有する、請求項１に記載のウェハチップ処理チャンバ。
【請求項４】
複数の昇降ピンが、前記細長いハウジングの前記下端部を通って配設され、前記昇降ピンが、前記ウェハチップアダプタリング及びその上のウェハを、前記細長いハウジングの前記上端部に持ち上げるように垂直方向に変位可能である、請求項３に記載のウェハチップ処理チャンバ。
【請求項５】
前記細長いハウジングの前記上端部にわたる前記一次固定加熱部材が、前記細長いハウジングの前記上端部を制御可能に加熱するための頂部ヒータシーリング部材と、別個のリングヒータと、を含む、請求項４に記載のウェハチップ処理チャンバ。
【請求項６】
温度制御されたガスが前記細長いハウジングの前記上端部内に供給されることを可能にするために、前記細長いハウジングの前記上端部の周囲に延在する前記伝導性ホットウォールを通って延在する複数のガス入口ポートを含む、請求項４に記載のウェハチップ処理チャンバ。
【請求項７】
前記温度制御されたガスが前記細長いハウジングの前記上端部から排気されることを可能にするために、前記頂部ヒータシーリング部材を通って延在するガス排気ポートを含む、請求項６に記載のウェハチップ処理チャンバ。
【請求項８】
単一の垂直方向に配向された細長いフラックスフリーはんだリフローチャンバ内で、事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法であって、
フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップをウェハチップアダプタ支持リング上に配設するステップと、
前記フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部を加熱するステップと、
ウェハチップ持ち上げ昇降ピンのアレイからのセンサ制御コンピュータフィードバックループ信号に応答して、必要に応じて、前記ウェハチップアダプタ支持リングを、前記フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部に向かって、及びそれから離れるように移動させるステップと、を含む方法。
【請求項９】
前記ウェハチップアダプタ支持リング上に支持された前記ウェハチップの温度を、制御コンピュータと通信するように前記昇降ピンに接触し、かつそれによって搬送されるセンサのアレイによって感知することを含む、請求項８に記載の単一の垂直方向に配向されたリフローチャンバ内で事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工方法。
【請求項１０】
前記ウェハチップと前記底部ヒータとの間の緊密な加熱を確実にするために、前記底部ヒータを通って配設されており、かつ前記ウェハチップを前記底部ヒータに対して吸引する、真空源によって、前記ウェハチップアダプタ支持リング上に支持された前記ウェハチップを前記底部ヒータに対して固設することを含む、請求項９に記載の事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法。
【請求項１１】
前記底部ヒータの外側に配設された垂直方向に変位可能な昇降ピンの周辺アレイによって、前記ウェハチップアダプタ支持リング及びその上の前記ウェハを垂直方向に上方に持ち上げることを含む、請求項１０に記載の事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法。
【請求項１２】
前記加熱されたウェハの完全に真空制御された吸引を可能にするために、前記底部ヒータにわたって複数の溝を配設することを含む、請求項１１に記載の事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法。
【請求項１３】
前記ウェハの前記伝導熱処理のために異なる真空強度が印加されることを可能にするように、前記底部ヒータにわたる前記複数の溝を、異なる個別に制御された負圧可能な集合体に分離するステップを含む、請求項１２に記載の事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法。
【請求項１４】
対流冷却ガス流プレート上の前記ウェハチップの伝導冷却のための後続の処理冷却チャンバに、前記ウェハチップアダプタ支持リングを前進させることと、
前記処理冷却チャンバ内の上端部において、前記ウェハチップ上に窒素ガスのシャワーヘッドを適用することと、を含む、請求項１３に記載の事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法。
【請求項１５】
フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップの加工のために垂直方向に配向された第１の熱処理チャンバ及び垂直方向に配向された第２のチップ冷却処理チャンバであって、
前記第１の処理チャンバの上端部の第１の又は上部ヒータと、
前記第１の処理チャンバの下端部の第２の又は下部ヒータと、
前記ウェハチップ支持リング上に支持されたウェハチップの温度検知モニタリングに応答して、前記第１の処理チャンバ内で上方及び下方に移動可能なフラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップが事前搭載された支持リングと、
熱処理されたウェハチップを前記昇降ピン上で回転させるための割出可能で回転可能なキャリアディスクと、
熱処理されたウェハチップを受容するように配設された第２の処理チャンバ内に中間的に配設されたチップ受容可能ガス流冷却プレートであって、前記ガス流冷却プレートが、前記熱処理されたウェハチップを対流的に冷却するための窒素ガス分配シャワーヘッドに向かって垂直方向に前進可能である、チップ受容可能ガス流冷却プレートと、を備える、垂直方向に配向された第１の熱処理チャンバ及び垂直方向に配向された第２のチップ冷却処理チャンバ。
【請求項１６】
前記第１の処理チャンバ内での前記ウェハチップの垂直方向の動作中に、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップの加熱加工全体が行われる、請求項１５に記載の垂直方向に配向された第１の処理チャンバ。
【請求項１７】
単一の垂直方向に配向された細長いフラックスフリーはんだリフローチャンバ内で事前搭載されたはんだボールウェハチップを熱加工する方法であって、
フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップをウェハチップアダプタ支持リング上に配設するステップと、
前記フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部を、適切な第１の特定の高温に加熱するステップと、
前記フラックスフリーはんだリフローチャンバの下端部を、適切な第２の特定の低温に加熱するステップと、
制御されたコンピュータフィードバックループ信号と通信するアダプタ支持リング実装センサに応答して、必要に応じて、前記フラックスフリーはんだリフローチャンバ内の材料所要温度勾配内の垂直方向位置間で、前記ウェハチップアダプタ支持リングを保持及び移動させるステップと、を含む方法。
【請求項１８】
側壁内の複数のガス入口ポートを通って、かつ前記フラックスフリーはんだリフローチャンバの前記上端部の中に、特定の温度及び圧力で処理ガスを導入することと、
熱処理加工中に、前記フラックスフリーはんだリフローチャンバの前記上端部から処理ガスを排気することと、を含む、請求項１７に記載の事前搭載されたはんだボールウェハチップを熱加工する方法。
【請求項１９】
フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップの加工のために、カルーセル上に支持された垂直方向に配向された複数のウェハ処理チャンバの旋回可能なアレイを備える、共通のロボットウェハ供給及び回収アームによる処理のためのウェハ製造ユニットのグループ化であって、各垂直方向に配向された処理チャンバが、
前記処理チャンバの上端部の第１の又は上部ヒータと、
前記処理チャンバの下端部に配設された第２の又は低温制御ユニットと、
前記ウェハチップ支持リング上に支持されたウェハチップの温度検知モニタリングに応答して、前記処理チャンバ内で上方及び下方に移動可能なフラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップが事前搭載された支持リングと、を備えるウェハ製造ユニットのグループ化。
【請求項２０】
回転可能なキャリアディスク上の一連の処理されたウェハを間欠的に受容するように配設された垂直方向に配設された細長い冷却チャンバであって、前記キャリアディスクが、処理されたウェハをその上に担持する垂直方向に変位可能な環状アダプタリングを支持し、前記垂直方向に変位可能な環状アダプタリングが、前記処理チャンバの前記下端部から前記処理チャンバの前記上端部まで延在する連結部材の環状アレイによって持ち上げられた冷却ガス流プレートによってウェハを搬送する、垂直方向に配設された細長い冷却チャンバを含む、請求項１９に記載のウェハ製造ユニットのグループ化。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、はんだボール（又は全てが「バンプ」とも呼ばれ得るめっきされたはんだボール）が取り付けられたウェハチップ又は基板を製造するための装置に関し、より詳細には、制御され、可変に加熱された処理チャンバ内で、加熱され垂直方向に変位可能な様態で、フラックスレス又はフラックスフリーの結合剤でウェハを加工するための装置に関する。本明細書の記載では、めっきされたはんだボール、はんだボール、バンプなどは全て混乱を避けるために、「はんだボール」と呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  はんだボール実装機は、典型的には、ウェハがロボットアームによってピックアップされ、フラックスステーション上に配置される加工フローを有する。「めっきされた」はんだの場合、フラックスはチップウェハ全体に塗布される。また、「はんだボール」の場合、マスクはそのステーションの位置合わせマークによってウェハ上のバンプパッドに位置合わせされる。フラックスは、テンプレート又はマスクを通って塗布される。フラックスは不透明であるため、ボール実装位置合わせは、フラックスがボール実装位置合わせマークを被覆するのを防止するためにフラックス位置合わせテンプレートによって覆われる。マスクは、はんだボール実装ステーションにおける光学ビジョン装置を使用して、ボール実装位置合わせマークによってウェハに位置合わせされる。検査後、ウェハは、加工チャンバ内に配置される。汚染は一般的である。したがって、不透明であるフラックスは、数組のテンプレートアンマスクを必要とする。複数組の位置合わせ機構が必要とされる。様々な温度がウェハチップに必要とされるため、複数の処理チャンバも必要とされる。
【０００３】
[0003]  本発明の目的は、従来技術の欠点を克服することである。
【０００４】
[0004]  本発明のさらなる目的は、必要とされる温度変化に対応する単一の加工ステーションにおいてウェハチップを加工することによって、従来技術のシステムの加工ステップ、時間及び費用を削減することである。
【０００５】
[0005]  本発明のさらなる目的は、多数の異なる加熱源を利用するウェハチップ加工装置を提供することである。
【０００６】
[0006]  本発明のさらなる目的は、複数のウェハチップ加工モジュールが共通のロボット装置によって処理されることを可能にすることである。
【０００７】
[0007]  本発明のさらに別の目的は、加工中のウェハチップが処理チャンバ内でその垂直方向位置を調整することによって、その温度を制御することを可能にすることである。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  本発明は、電子チップ産業用のウェハ加工のための、垂直方向に配向された細長いホットウォールフラックスレス又はフラックスフリーはんだリフローチャンバを備える。フラックスフリーはんだリフローチャンバは、頂部又は上端部と、底部又は下端部と、を有し、伝導性ホットウォールの囲いがそれらの間に延在している。フラックスフリーはんだリフローチャンバは、システム全体にわたってフィードバックループを配設することによってコンピュータ制御される。上端部はそこをわたって延在する、コンピュータ制御ディスクヒータ部材を有する。リフローチャンバの下端部は、リフローチャンバの底部又は下端部を通って延在する、アダプタリングリフト装置によって垂直方向に上方及び下方に移動可能に支持されたウェハチップアダプタリング受容部材を有する。アダプタリングリフト装置は、以下にさらに説明する温度センサ及びタイマからのコンピュータフィードバックに応答して、モータドライバへの接続によって移動可能である。底部ヒータは、アダプタリングリフト装置内に配設され、コンピュータ制御された空気圧ドライバによって内軸上で垂直方向に調節可能である。底部ヒータ及び空気圧ドライバは、コンピュータ制御装置のフィードバックループと通信している。
【０００９】
[0009]  ウェハチップは、フラックスフリーはんだボールが、前の処理モジュール内でウェハ上のバンプパッドの配列上に適用された状態で、チップがロボットアームに事前搭載され、かつ取り付けられた後に、ロボットアームによってアダプタリングに供給される。頂部及び底部ヒータは、コンピュータ制御システムによって指示された適切な温度に従って作動される。アダプタリングは、適切なはんだボール処理のために必要とされる所望の温度に対して、制御コンピュータによって受信された命令に従って、昇降ピン上のリフローチャンバ内で垂直方向に上方及び下方に前進される。昇降ピンは、アダプタリングが垂直方向に前進している間に、ウェハに接触する複数の温度センサを有し、それらの周囲を支持している。
【００１０】
[0010]  リフローチャンバ内の温度は、リフローチャンバの上端部に向かって増加し、温度は、リフローチャンバの下端部に向かって減少する。したがって、本発明のリフローチャンバ内の様々な垂直方向位置における温度の変化は、単一の処理チャンバ内で達成されるウェハ処理加工の正確で、かつ完全な制御を可能にする。本発明のリフローチャンバ内で垂直方向に調整可能なウェハ支持体を使用することは、従来技術に典型的であるように、個々の単一の温度チャンバから後続の単一の温度チャンバへと進む必要がなく、単一のチャンバ内での完全な加工を可能にする。
【００１１】
[0011]  本発明の範囲内のさらなる実施形態は、１つ以上の環状に配設された補助ヒータリングを有する垂直に配置された細長いリフローチャンバを含み、補助ヒータリングはその上端部でより高い温度をさらに集中させ、かつ調整するように離間して配置されている。昇降ピン内に埋め込まれたものに付加的なセンサを、リフローチャンバの囲壁内に配置して、コンピュータ制御ループを介して、加工中のウェハチップ全体の温度を光学的に又は放射的に判定及び報告することができる。
【００１２】
[0012]  リフローチャンバの囲壁のさらなる実施形態は、リフローチャンバの壁自体の内部及び垂直方向の雰囲気内部の両方において、リフローチャンバの上端部とリフローチャンバの下端部との間で、温度勾配をより完全に制御するために、１つ以上の環状断熱リングを含む。リフローチャンバ内のその下端部におけるさらなる温度制御は、その周囲に冷却ポートの環状アレイを含み、制御コンピュータによって必要に応じて指示されて、リフローチャンバの下端部でさらなる温度差に到達するように、空気のような冷却流体をもたらすように指示され得る。
【００１３】
[0013]  フルウェハリフロー製造ユニット内には、周囲制御ロードロックステーションが、ロボット搬送アームから未加工のウェハチップを受容するように配設されている。ウェハ製造ユニットの構成要素は、カルーセル上で回転し、単一のステーションで各ウェハチップの搭載から熱処理まで完全に加工し、その後に、加工されたチップの冷却及び取り出しを行い、新しい未加工のチップを再搭載する。このように、ウェハ製造ユニットは全て、完全に加工された単一ステーションウェハチップの大量生産を容易にするために、ウェハ製造ユニットのアレイを処理する共通のウェハチップ着脱ロボットによって処理され得る。
【００１４】
[0014]  したがって、本発明は、はんだボール事前搭載ウェハチップを加工するための処理チャンバを含み、上端部及び下端部を有する細長いハウジングと、細長いハウジングの上端部にわたって配設された一次加熱部材と、細長いハウジングの下端部内に配置された二次加熱部材と、細長いハウジングの比較的低温の下端部と細長いハウジングの比較的高温の上端部との間で、その上に支持されたウェハチップを、必要に応じて移動するように配設された垂直方向に移動可能なウェハチップアダプタリング支持体と、を備える。
【００１５】
[0015]  本発明はまた、単一の垂直方向に配向された細長いフラックスフリーはんだリフローチャンバ内で、事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法を含み、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップをウェハチップアダプタ支持リング上に配設するステップと、フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部を加熱するステップと、センサ制御コンピュータフィードバックループ信号に応答して、ウェハチップアダプタ支持リングを、フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部に向かって、及びそれから離れるように移動させるステップと、を含む。
【００１６】
[0016]  本発明はさらに、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップの処理のための垂直方向に配向された処理チャンバを備え、処理チャンバの上端部の第１の又は上部ヒータと、処理チャンバの下端部の第２の又は下部ヒータと、ウェハチップ支持リング上に支持されたウェハチップの温度検知モニタリングに応答して、処理チャンバ内で上方及び下方に移動可能な事前搭載されたフラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップ支持リングとを備える。
【００１７】
[0017]  本発明はまた、内部ではんだボール事前搭載ウェハチップを加工するためのウェハチップ処理チャンバを備え、上端部及び下端部を有する細長い加熱ハウジングと、細長い加熱ハウジングの上端部の周囲に延在する伝導性ホットウォールと、細長いハウジングの上端部の周囲に延在する伝導性ホットウォールの上端部にわたって配設された一次固定加熱部材と、細長いハウジングの下端部内の下部ハウジング内に配置された垂直方向に変位可能な二次底部加熱部材と、ウェハチップ熱処理加工中に、細長いハウジングの比較的低温の下端部と細長いハウジングの比較的高温の上端部との間で、その上に支持されたウェハチップを移動及び保持するように配設された垂直方向に移動可能なウェハチップアダプタリング支持体と、を備える。変位可能な底部加熱部材は、ウェハチップの一部の熱処理加工中に、それに対してはんだボール搭載ウェハチップをぴったりと固設するために、その上に吸着装置を有することができる。複数の昇降ピンは、細長いハウジングの下端部を通って配設され、昇降ピンは、ウェハチップアダプタリング及びその上のウェハを、細長いハウジングの上端部に持ち上げるように垂直方向に変位可能である。昇降ピンは、好ましくは、制御コンピュータと通信するように内部に埋め込まれた複数の温度センサを有する。細長いハウジングの上端部にわたる一次固定加熱部材は、細長いハウジングの上端部を制御可能に加熱するための頂部ヒータの円盤状のシーリング部材と、別個のリングヒータと、を含む。複数のガス入口ポートは、温度制御されたガスが細長いハウジングの上端部内に供給されることを可能にするために、細長いハウジングの上端部の周囲に延在する伝導性ホットウォールを通って延在する。ガス排気ポートは、温度制御されたガスが細長いハウジングの上端部から排気されることを可能にするために、頂部ヒータシーリング部材を通って延在する。
【００１８】
[0018]  本発明はまた、単一の垂直方向に配向された細長いフラックスフリーはんだリフローチャンバ内で事前搭載されたはんだボールウェハチップを加工する方法を含み、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップをウェハチップアダプタ支持リング上に配設するステップと、フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部を加熱するステップと、昇降支持ピンのセンサ制御コンピュータフィードバックループ信号に応答して、必要に応じて、ウェハチップアダプタ支持リングを、フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部に向かって、及びそれから離れるように移動させるステップと、上に支持されたウェハチップの温度を、制御コンピュータと通信する昇降支持ピンによって搬送されるセンサのアレイによって感知するステップと、ウェハチップと底部ヒータとの間の緊密な伝導加熱を確実にするために、底部ヒータを通って配設されており、かつウェハチップを底部ヒータに対して吸引する、真空源によって、ウェハチップアダプタ支持リング上に支持されたウェハチップを底部ヒータに対して固設するステップと、底部ヒータの外側に配設された垂直方向に変位可能な昇降ピンの周辺アレイによって、ウェハチップアダプタ支持リング及びその上のウェハを垂直方向に上方に持ち上げるステップと、加熱されたウェハの完全に真空制御された吸引を可能にするために、底部ヒータ全体に複数の溝を配設するステップと、ウェハの伝導熱処理のために異なる真空強度が全体に印加されることを可能にするように、底部ヒータにわたる複数の溝を、異なる個別に制御された負圧可能な集合体に分離するステップと、対流冷却ガス流プレート上のウェハチップの伝導冷却のための後続の処理冷却チャンバに、ウェハチップアダプタ支持リングを前進させるステップと、処理冷却チャンバ内の上端部において、ウェハチップ上に窒素ガスのシャワーヘッドを適用するステップとを含む。
【００１９】
[0019]  本発明はまた、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップの加工のために垂直方向に配向された第１の熱処理チャンバ及び垂直方向に配向された第２のチップ冷却処理反り管理チャンバを含み、第１の処理チャンバの上端部の第１の又は上部ヒータと、第１の処理チャンバの下端部の第２の又は下部ヒータと、ウェハチップ支持リング上に支持されたウェハチップの温度検知モニタリングに応答して、第１の処理チャンバ内で上方及び下方に移動可能なフラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップが事前搭載された支持リングと、第１の処理チャンバから第２の処理チャンバへ、熱処理されたウェハチップをウェハチップ支持リング上で回転させるための割出可能で回転可能なキャリアディスクと、熱処理されたウェハチップを受容するように配設された第２の処理チャンバ内に中間的に配設されたチップ受容可能ガス流冷却プレートであって、ガス流冷却プレートが、熱処理されたウェハチップを対流的に冷却するための窒素ガス分配シャワーヘッドに向かって垂直方向に前進可能である、チップ受容可能ガス流冷却プレートと、を備える。第１の処理チャンバ内でのウェハチップの垂直方向の動作中に、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップの加熱加工全体が行われる。
【００２０】
[0020]  本発明はまた、単一の垂直方向に配向された細長いフラックスフリーはんだリフローチャンバ内で事前搭載されたはんだボールウェハチップを熱加工する方法を含み、フラックスフリーはんだボール搭載ウェハチップをウェハチップアダプタ支持リング上に配設するステップと、フラックスフリーはんだリフローチャンバの上端部を、適切な第１の特定の高温に加熱するステップと、フラックスフリーはんだリフローチャンバの下端部を、適切な第２の特定の低温に加熱するステップと、制御されたコンピュータフィードバックループ信号と通信する昇降ピン実装センサに応答して、必要に応じて、フラックスフリーはんだリフローチャンバ内の材料所要温度勾配内の垂直方向位置間で、ウェハチップアダプタ支持リングを保持及び移動させるステップと、を含む。
【００２１】
本発明の目的及び利点は、以下の図面と併せて見るとより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の原理に従って構成されたフラックスレスはんだリフローウェハ加工熱処理ステーションの側面図であり、ステーションに最初に搭載されたときのウェハを示す。
【図２】図１に示すものと同様の図であり、ウェハ加工ステーションの上部熱処理部分に、その中での対流加熱のために前進されるウェハを示す。
【図３】図１に示すものと同様のさらなる図であり、ウェハ加工ステーション内の支持位置まで下げられたウェハを示し、ここでウェハの伝導加熱は図に示すように、ウェハの下降によって、底部ヒータプレートと接触することによって可能にされる。
【図４】熱処理されたウェハが回転可能なキャリアデスクによって制御された垂直方向に移動可能なヒータプレートの上方の初期位置に転位された、反り管理ステーションの側面図であり、反り管理ステーション内で熱処理されたウェハの凝固冷却、制御された冷却及び自由対流冷却が開始される。
【図５】図４に示すものと同様の側面図であり、反り管理ステーション内の上昇した配向で初期凝固冷却を受ける熱処理されたウェハを示す。
【図６】図５に示すものと同様の側面図であり、垂直方向に屈伸可能な加熱プレートとの接触及び反り管理ステーションのチャンバ内に直接放出される冷却ガスにより、制御された冷却を受ける熱処理されたウェハを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
[0028]  ここで図面、特に図１を詳細に参照すると、リフローモジュール１２内のリフロー／加熱ステーション１０の本発明の側面図が示されている。リフローステーション１０は、上部チャンバ１４と、カップ状の下部チャンバ１６と、を備える。上部チャンバ１４は、頂部ヒータシーリング１８と、リフローステーション１０内のベースプレート２２上の頂部ヒータシーリング１８を周方向に支持する伝導性ホットウォール２０と、を含む。図１に示すように、リングヒータ２４は、頂部ヒータシーリング１８の外周のすぐ隣に周方向に熱伝導的に配置され、また伝導性ホットウォール２０の上エッジに熱伝導的に着座している。頂部ヒータシーリング１８及びリングヒータ２４は、制御コンピュータ５０によって適切な制御回路５２を介して、温度制御される。頂部ヒータシーリング１８は、それを通って延在するガス排気ポート６０を有する。伝導性ホットウォール２０は、図示されていない供給源からの処理ガスの供給のために、それを通って延在する複数のガス入口ポート６２を有する。
【００２４】
[0029]  図１、図２及び図３からわかり得るように、下部チャンバ１６は、上部チャンバ１４と同軸に位置合わせされており、下部ベースプレート２６に接続して取り付けられている。図１の側面図に示すように、ウェハ支持アダプタリング３０自体は、回転可能なキャリアディスク３２上に支持されている。回転可能なキャリアディスク３２は、制御コンピュータ５０からの指示により、図１に示すように、ウェハの熱処理において上部チャンバ１４と下部チャンバ１６との間で、ベースプレート２２と下部ベースプレート２６との間で、リフローステーション１０へのはんだボール搭載ウェハ３４の搬入及び搬出を間欠的に連続して回転して行う。ウェハ３４は、アダプタリング３０の内周のエッジサポート３７に着座する。一実施形態では、エッジサポートは、アダプタリング３０の内周の周りにリップを備える。別の実施形態では、エッジサポート３７は、複数のサポートピン３１を備える。エッジサポート３７は、好ましくは、以下にさらに説明するように、ウェハ３４の完全な接触をさらに助けるために、底部ヒータ７２の表面の下方に引き込まれる。
【００２５】
[0030]  下部チャンバ１６は、下部チャンバ１６の下部を通って延在するコンピュータ制御された内軸ドライバ７４によって、コンピュータ制御され、垂直方向に移動可能な、空気圧駆動される内軸７２によって支持された底部ヒータ７０を含む。底部ヒータ７０は、アダプタリング３０によって保持されている、ウェハ３４の下側に密着係合するように寸法決めされている。昇降ピン８０のアレイは、底部ヒータ７０の周囲を周方向に囲んでいる。昇降ピン８０は、環状アダプタリング３０の下面と垂直方向に位置合わせさている。昇降ピン８０は、制御回路５２による閉ループ制御下で機能するサーボモータ８２によってＺ方向に作動される。複数の温度センサ４１は、昇降ピン８０の内部又は上部に配設される。センサ４１は、接触したウェハ３４の温度を連続的に監視し、このデータを適切な回路５２を介して制御コンピュータ５０に伝達する。密閉可能なベロー８４及び８６の装置は、図１からわかり得るように、それぞれ、昇降ピン８０及び内軸７２を下部ハウジング１６の底部の下で密閉している。ベロー８４及び８６は、窒素でパージされ、昇降ピン８０及び内軸７２が、密閉されたリフローステーション１０を貫通することを可能にする。
【００２６】
[0031]  頂部ヒータシーリング１８及びリングヒータ２４のコンピュータ制御された加熱装置は、リフローステーション１０内で加工中のウェハ３４を対流加熱するために利用される。頂部シーリングヒータ１８及びリングヒータ２４は、典型的には、底部ヒータ７０に設定された温度よりも、制御コンピュータ５０によって高い温度に設定される。リングヒータ２４は、頂部ヒータシーリング１８からの熱エッジ損失を最小化し、内部の温度勾配を維持する伝導性ホットウォール２０の加熱にも寄与する。伝導性ホットウォール２０は、密閉されたリフローステーション１０内の環境の半径方向温度均一性を最大化する。伝導性ホットウォール２０はまた、リングヒータ２４によってもサポートされながら、最高温度が頂部ヒータシーリング１８に最も近いチャンバの頂部に位置するように、リフローステーション１０の上半分に温度勾配を確立する。リフローステーション１０内の雰囲気は、図１に示すように、伝導性ホットウォール２０の下部にわたって配置されるガス入口ポート６２のアレイを通ってリフローステーションの内部に導入される圧力及び温度制御されたガスの混合物によって維持される。これらの圧力及び温度制御されたガスの混合物の排気及び再利用は、頂部ヒータシーリング１８を通って延在する排気ポート６０を通して行われる。
【００２７】
[0032]  ウェハ３４は、アダプタリング３０の下側に対して垂直方向にアサートされた昇降ピン８０によって上昇した配向で示され、底部ヒータ７０から垂直方向に離れて、かつ離間している。したがって、ウェハ３４は、リフローステーション１０の上部で対流加熱されている。Ｚ又は垂直方向の温度勾配は、主に、頂部ヒータシーリング１８から対流的に発する熱によって制御される。Ｚが高いほど、上部チャンバ１４内の温度が高くなる。センサ４１は、ウェハ３４の温度を連続的に監視し、回路５２を介して、このデータを制御コンピュータ５０に供給する。また、昇降ピン８０の延在する高さを制御して、Ｚ方向の垂直方向位置を調整することにより、ウェハ３４内の温度が制御される。好ましい一実施形態では、昇降ピン８０は、一次入力としてウェハ３４の温度を用いる閉ループ制御を使用して作動され、高さが制御される。さらなる好ましい実施形態では、ウェハ３４の垂直方向位置は、昇降ピン８０自体の垂直方向位置が単一の一次入力である閉ループ制御を利用して、調整される。
【００２８】
[0033]  ウェハ３４のさらなる加熱方法は、図３に示されており、ウェハ３４は、昇降ピン８０の下降によって、ウェハ３４を支持するアダプタリング３０と分離することにより、かつその空気圧ドライバ７４をウェハ３４の底部側に底部接触させることによって上昇された底部ヒータ７０により、その底部側に対して伝導的に加熱される。底部ヒータ７０は、底部ヒータ７０を支持する内軸７２を通って延在する真空源９２に接続された溝９０のアレイを含む。したがって、真空力によってウェハ３４を平坦に保持し、ウェハ３４と底部ヒータ７０の上面との間の熱的接触をさらに改善する。真空溝９０は、好ましくは、底部ヒータ７０内で独立して制御された複数の真空ゾーンに分割される。
【００２９】
[0034]  ウェハ３４をリフローステーション１０内で適切に加熱すると、キャリアディスク３２は、はんだボール搭載ウェハチップ３４の処理において次のステップとして、回転割り出しされて、図４、図５及び図６に示すように、そのアダプタリング３０上の加熱されたウェハ３４を反り管理ステーション１００に導入する。反り管理ステーション１００は、その下部周辺部１０５でベースプレート２２に固設される上部チャンバハウジング１０４を有する。上部チャンバハウジング１０４は、ガスが供給される、周方向に配設されたガスシャワーヘッド１１９を含む。反り管理ステーション１００は、下部ベースプレート２６に取り付けられた上部周辺部１０７を有する下部チャンバハウジング１０６を有する。コンピュータ制御ヒータプレート１１０は、第１のヒータ空気圧ドライバ１１４によって垂直方向に制御されると接続する下端部を有する内軸１１２によって垂直方向移動において支持されている。ガス流プレート１２０は、ヒータプレート１１０上に配置され、下部チャンバハウジング１０６の底部を通って延在し、コンピュータ制御された第２のプレート空気圧ドライバ１２４によって制御可能に駆動されるリンクアーム１２２の配設によって、ヒータプレートから垂直方向に変位可能である。ガス流プレート１２０及びヒータプレート１１０は、互いに半独立して動作するように配設される。内軸１１２及びリンクアーム１２２の各々は、上部及び下部のハウジングチャンバ１０４及び１０６内の雰囲気を密閉及び制御する、ベロー装置１３２及び１３０をそれぞれ有する。
【００３０】
[0035]  はんだボール搭載の熱処理されたウェハ３４の冷却は、アダプタリング３０上にウェハ３４が到着した（図４に示すように）後に開始され、そのような冷却の開始は図５に示され、ヒータプレート１１０及びガス流プレート１２０は、その集合的な上方運動を妨げることなく、現在垂直方向に上昇しているヒータプレート１１０に対して、ガス流プレート空気圧ドライバ１２４を下方に作動させることによって、加熱されたチップ３４の下側に向かって共に上昇する。ガス流プレート１２０がウェハ３４の下側に接触すると、ガス流プレート１２０の表面の真空チャネル１４０のアレイは、図示しないセンサを介して自動的にウェハ３４に吸引を行い、ウェハ３４を堅固に把持する。ガス流プレート１２０の表面内の真空チャネル１４０は、独立して制御された複数の真空ゾーンに分割され、リンクアーム１２２を介して真空源１２５に接続される。冷却チャネル１４２はまた、ガス流プレート１２０を通って延在し、リンクアーム１２２を介して冷却ガス源１２６に接続される。したがって、ウェハ３４は、はんだボール搭載ウェハ３４上のはんだボールの凝固温度より低いヒータプレート１１０の温度まで伝導的に冷却される。
【００３１】
[0036]  ウェハ３４の制御された冷却を図６に示す。プレート空気圧ドライバ１２４は、上方に作動し、ヒータ空気圧ドライバ１１４のコンピュータ駆動作動によって、ヒータプレート１１０はその下方位置に下降する。ガス流プレート１２０は、窒素ガスがガス流プレート１２０内の冷却導管１４２を通って流され、ウェハ３４を徐々に冷却するとき、冷却ウェハ３４の下面と接触したままである。窒素ガスはまた、窒素ガスシャワーヘッド１１９を介して、上部チャンバ１０４に導入することもできる。ガス流プレート２０と接触したままでウェハ３４を冷却することにより、ウェハ３４の温度均一性を保証し、熱応力及びウェハの反りを最小化する。
【００３２】
[0037]  ウェハ３４の所望の温度をセンサが判定すると、ガス流プレート１２０がその吸引を解除するように指示され、下部ハウジング１０６内でそれ自体が降下され、アダプタリング３０の周辺部のみでウェハ３４が再び保持される。窒素ガスシャワーヘッド１１９を介して上部チャンバ１０４内に窒素ガスが導入され続け、ウェハ３４を対流的に冷却することができる。ウェハ３４は、ガス流プレート１２０と熱的に接触しなくなると、より迅速に冷却される。いったん対流冷却が終了すると、キャリアディスク３２は、回転割り出しされ、ここで冷却されたウェハ３４を取り出し、反り管理ステーション１００内に新しい加熱されたウェハ３４を持ち込む。
【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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【国際調査報告】
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