专利名称：使用激光的半导体芯片移除设备和移除半导体芯片的方法
技术领域：
本发明构思在此涉及半导体制造设备和制造半导体的方法，具体而言，涉及用于从板上移除失效半导体芯片的设备和从板上移除失效半导体芯片的方法。
背景技术：
最近，对于印刷电路板(PCB)当中通过倒装芯片方法制造的板的需求在不断增长。通过倒装芯片方法制造的板是这样一种板，通过利用焊料凸块替代现有布线来连接半导体芯片和板而改进了该板的功能特性和电特性。在产品通过了作为模块工艺之一的安装测试之后，可以运输通过倒装芯片方法制造的板。在将失效半导体芯片从板移除之后，可以修理没有通过安装测试的产品。然而，移除失效半导体芯片的传统技术没有标准化并且依赖于工程师的手动劳动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在移除半导体芯片时可以将施加在通过倒装芯片方法制造的板上的热损坏最小化的半导体芯片移除设备和移除半导体芯片的方法。此外，本发明要解决的另一个技术问题是提供一种可以使得生产力和产品生产量增加或最大化的半导体芯片移除设备和移除半导体芯片的方法。本发明构思的实施例提供一种半导体芯片移除设备。该半导体芯片移除设备可以包括用来支撑板的工作台，半导体芯片通过凸块装配在所述板上；激光器，其将激光束照射进入所述板的一个大于所述半导体芯片的面积；以及拣出器，其使得所述激光束局部地穿透所述半导体芯片并且将通过所述激光束加热的半导体芯片从所述板分离。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其中所述拣出器包括将激光束聚焦在所述半导体芯片上的透镜。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其还包括真空部分，其向所述拣出器提供真空压力。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其中所述拣出器包括开口，所述开口通过由所述真空部分提供的真空压力来吸附所述半导体芯片并且使得被透镜聚焦的激光束穿透所述半导体芯片。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其还包括吸管，其在通过所述激光束熔化作为所述凸块的残余物的焊料柱的情况下，使用从所述真空部分提供的真空压力来移除所述焊料柱。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其还包括驱动部分，其在上述工作台上移动所述拣出器和所述吸管。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其还包括气刀，其将高温空气吹到所述焊料柱上。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其还包括冲压盘，其挤压所述焊料柱。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其还包括喷嘴，其将助熔剂嗔在所述焊料柱上。本发明构思的实施例还提供一种半导体芯片移除设备，其还包括加载器，其将所述板加载在所述工作台上；以及卸载器，其将所述板从所述工作台上卸载。本发明构思的实施例还提供一种移除半导体芯片的方法。该方法可以包括步骤在工作台上加载板，半导体芯片通过凸块装配在所述板上；将激光束照射进入所述半导体芯片中以熔化所述凸块并且使所述半导体芯片从所述板分离；连续地将所述激光束照射进入在其上残留了作为所述凸块的残余物的焊料柱的所述板中以熔化所述焊料柱；以及移除所述焊料柱。如上所述，根据本发明的技术方案，当将半导体芯片从板分离时，可以通过将激光束聚焦在半导体芯片上来使得对板的热损坏最小化。而且，即使在将半导体芯片从板分离之后，可以继续照射激光束以熔化在板上残余的焊料柱。因此，根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备和移除半导体芯片的 方法可以使得生产力和产品生产量增加或最大化。
图I是示出了根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备的顶视图。图2是示出了图I所示的激光器和拣出器的截面图。图3是示出了图2所示的激光束的第二曝置面积的顶视图。图4是示出了图I所示的激光器和吸管的截面图。图5是示出了图4所示的激光束的第一曝置面积的顶视图。图6是示出了图I所示的激光器和冲压单元的截面图。图7是示出了图I所示的激光器和助熔剂喷嘴的截面图。图8是示出了根据本发明构思的一些实施例的移除半导体芯片的方法的流程图。
具体实施例方式在下文中将参考附图更加完整地说明本发明构思的各实施例，在附图中示出了本发明的各实施例。然而，本发明构思可以按照多种不同的形式来具体实现，并且不应当被解释为限定于在此所陈述的各示例实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员完整地传达本发明构思的范围。在附图中，出于清楚的目的夸大了各层和各区域的尺寸和相对尺寸。相同的附图标记始终表示相同的元件。在此使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不是为了成为本发明的限制。如在此所使用的那样，单数形式“一”、“一个”或“该”旨在也包括复数形式，除非在上下文中另外明确地指出。还应当理解，当在此说明书中使用术语“包括”和/或“包括…的”或者“包含”和/或“包含…的”时，指明了所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并没有排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。还应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作“在”另一个元件“之上”或“上面”时，可以是直接在另一元件之上，或者也可以存在中间元件或层。可以参考截面图描述本发明构思的各实施例，这些截面图是本发明构思的理想化实施例的示意性图示。如此，可以期待例如由制造技术和/或公差所导致的图示形状的变形。因此，不应当将本发明构思的各实施例解释为被限定于在此所示的区域的特定形状，而是可以包括例如由制造所导致的形状方面的偏离。例如，示出为矩形的区域可以具有圆形的或曲线的特征。因此，图中所示的区域实质上是示意性的而不是为了限定本发明的范围。图I是示出了根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备的顶视图。图2是示出了图I所示的激光器和拣出器的截面图。图3是示出了图2所示的激光束的第二曝置面积的顶视图。图4是示出了图I所示的激光器和吸管的截面图。图5是示出了图4所示的激光束的第一曝置面积的顶视图。参考图I至图5，根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备可以使用激光束22加热半导体芯片70和焊料柱82并且可以熔化半导体芯片70下面的焊料凸块80以及焊料柱82。激光束22可以通过拣出器34的透镜33聚焦在半导体芯片70上。激光束22可以局部加热半导体芯片70。通过激光束22的热能使焊料凸块80熔化。可以通过拣出器34从板60上移除半导体芯片70。板60可以暴露于激光束22。当焊料凸块80熔化·时，激光束22可以不损坏板60。可以通过所具有的热能密度比激光束22加热半导体芯片70时的更小的激光束22来广泛地加热板60。而且，当通过激光束22熔化焊料柱82时，使得对板60的热损坏最小化。因此，根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备可以使得生产力和产品生产量增加或最大化。可以按照倒装芯片方法将半导体芯片70装配在板上。半导体芯片70可以包括晶圆级封装件。半导体芯片70可以包括诸如已知为良好晶片的正常半导体芯片以及失效的半导体芯片。虽然没有在图中示出，但失效的半导体芯片可以包括在其顶面上形成的诸如标记或条码之类的索引。从板60分离或移除的半导体芯片70可以是失效的半导体芯片。板60可以包括印刷电路板。焊料凸块80可以将板60电连接至半导体芯片70。焊料凸块80可以具有约IOym或更小的直径。可以以几微米至几十微米的间距排列焊料凸块80。尽管没有在图中示出，但是在板60和半导体芯片70之间可以布置填料。填料可以使得各焊料凸块80电绝缘。填料可以将半导体芯片70固定在板60上。半导体芯片70可以被激光束22的热能加热。焊料凸块80可以被从半导体芯片70传导的热熔化。在焊料凸块80熔化之后，可以通过拣出器34将半导体芯片70从板60分离。在半导体芯片70移除之后，焊料柱82可以包括板60上残留的一部分焊料凸块80。可以通过激光束22的热能熔化焊料柱82。工作台10可以水平地支撑板60。工作台10可以包括沿着轨道或导向器移动板60的传送器或加热块。工作台10可以根据控制部分(未示出)的控制信号移动或加热板60。加载器92可以将板60加载到工作台10上。卸载器94可以将全部半导体芯片70都被移除的板60卸载。例如，加载器92和卸载器94可以包括由控制部分控制的机械臂。工作台10可以将板60加热到大约200°C至250°C同时将板60从加载器92下方移动到激光器20下方。半导体芯片识别部分96可以识别半导体芯片70上的索引。半导体芯片识别部分96可以包括照相机或条码读取器。拣出器34可以使用从真空部分30提供的真空压力吸取半导体芯片70。拣出器34可以使得激光束22穿透半导体芯片70。拣出器34可以包括聚焦激光束22的透镜33。透镜33可以将激光束22聚焦在半导体芯片70的第二曝置面积26上。拣出器34可以具有直径小于透镜33的开口 31。半导体芯片70可以通过真空部分30的真空压力被吸附在开口 31上。因此，穿透透镜33的激光束22可以通过开口 31进入半导体芯片70。驱动部分32可以根据控制部分的控制信号左右、上下移动拣出器34。当焊料凸块80熔化时，可以通过驱动部分32将拣出器34移动到板60上。因此，可以将半导体芯片70从板60分开。驱动部分32可以在工作台10上移动拣出器34、吸管36和气刀38。真空部分30可以向拣出器34和吸管36提供真空压力。真空部分30可以包括泵。拣出器34和吸管36可以通过管子(未示出)连接至真空部分30。通过驱动部分32将管子布置在真空部分30与拣出器34之间以及真空部分30与吸管36之间。真空部分30可以向拣出器34和吸管36提供具有不同大小的真空压力。吸管36可以吸取或移除使用激光束22熔化的焊料柱82。气刀38可以将加热到高温的空气37吹到板60上。加热到高温的空气37可以缩短焊料柱82的熔化时间。吹气部分35可以向气刀38提供具有高于大气压的压力的空气。气刀38和吸管36可以在板上移动同时保持一定距离。激光器20可以产生具有与波长成反比的热能的激光束22。例如，激光器20可以 产生具有大约808nm和1064nm的单一波长的激光束22。激光器20可以使得激光束22连续进入半导体芯片70和板60。激光束22可以进入板60的第一曝置面积24。第一曝置面积24可以对应于激光束22的照射面积。第一曝置面积24可以大于半导体芯片70的平面面积。例如，第一曝置面积24的线宽可以大于具有矩形形状的半导体芯片70的对角线。激光束22可以通过拣出器34的透镜33聚焦。聚焦后的激光束22可以进入半导体芯片70的第二曝置面积26。第二曝置面积26可以小于第一曝置面积24。第二曝置面积26可以小于半导体芯片70的总平面面积。激光束22对于第一曝置面积24和第二曝置面积26可以具有相同的热能和不同的热能密度。即，进入半导体芯片70和焊料柱82的激光束22可以具有彼此不同的热能。激光束22在第二曝置面积26中与在第一曝置面积24中相比可以具有相对较高的热能密度。当熔化焊料凸块80时，具有较高热能密度的激光束22可以强烈并迅速地在第二曝置面积26中加热半导体芯片70。具有相对较低热能密度的激光束22可以在第一曝置面积24中加热焊料柱82和板60。第一曝置面积24的焊料柱82可以被激光束22的热能熔化。气刀38吹出的高温空气可以加速焊料柱82的熔化。可以使得由激光束22所导致的对板的损坏最小，这是因为激光束22的热能密度较低。激光束22可以连续进入半导体芯片70和焊料柱82。因此，根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备可以缩短移除半导体芯片70和焊料柱82的时间。图6是示出了图I所示的激光器和冲压单元的截面图。参考图I和图6，根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备可以包括将焊料柱82挤压到板60中的冲压盘52。驱动部分32可以使冲压盘52在激光器20和焊料柱82之间移动。驱动部分32可以使冲压盘52在板60上向上和向下移动。冲压盘52可以被激光束22加热。冲压盘52可以增加第一曝置面积24中的焊料柱82的表面积。当焊料柱82的表面积变宽时，焊料柱82可以被激光束22迅速熔化。图7是示出了图I所示的激光器和助熔剂喷嘴的截面图。参考图I和7，助熔剂52可以加速激光束22对焊料柱82的熔化。可以通过喷嘴54将助熔剂52喷在焊料柱82上。驱动部分32可以使喷嘴54在工作台10上移动。助熔剂52可以覆盖板60的第一曝置面积24的一部分或全部。助熔剂52可以通过从第一曝置面积24的激光束22获得热能而被加热。助熔剂52可以增加激光束22到焊料柱82的热能传递。助熔剂52可以有助于焊料柱82被激光束22加热。当焊料柱82熔化时，助熔剂52可以使得对板60的损坏最小化。因此，根据本发明构思的一些实施例的半导体芯片移除设备可以使得生产力和产品生产量增加或最大化。下面说明驱动半导体芯片移除设备的方法。图8是示出了根据本发明构思的一些实施例的移除半导体芯片的方法的流程图。参考图I和图8，加载部分92将板60加载在工作台10上(S10)。在板60上装配 了至少一个失效的半导体芯片70。半导体芯片70可以包括晶圆级封装件，并且可以按照倒 装芯片方法将半导体芯片70装配在板60上。半导体芯片70可以具有在安装测试中被判 断为失效的索引(为示出)。工作台10可以将板60移动到半导体芯片识别部分96下面。半导体芯片识别部分96识别板60上的半导体芯片70(S20)。半导体芯片识别部分96可以检测半导体芯片70上的索引。半导体芯片识别部分96可以包括获取半导体芯片70的图像的照相机和扫描半导体芯片70的顶面的条码读取器。工作台10将半导体芯片70移动到激光器20下面(S30)。驱动部分32使拣出器34在激光器20与半导体芯片70之间移动。拣出器34的透镜33可以置于激光器20与半导体芯片70之间。此后，激光器20将激光束22照射进入半导体芯片70以熔化焊料凸块80 (S40)。激光器22可以被拣出器34的透镜33聚焦在半导体芯片70上以进入半导体芯片70的第二曝置面积26。半导体芯片70可以被激光束22局部加热。而且，焊料凸块80可以被从半导体芯片70获得的热能熔化。拣出器34将半导体芯片70从板60分离(S50)。拣出器34可以使用从真空部分30提供的真空压力吸附半导体芯片70。驱动部分32可以向上和向下移动拣出器34。在照射激光束22之后，栋出器34可以在两秒钟之内将半导体芯片70从板60分尚或移除。激光器20将激光束22连续照射进入板60的第一曝置面积24直到焊料柱82熔化(S60)。气38可以将高温空气吹到焊料柱82。高温空气可以缩短焊料柱82的熔化时间。冲压盘52可以挤压焊料柱82。冲压盘52可以被激光束22的热能加热。冲压盘52可以挤压焊料柱82以增加焊料柱82的表面积。焊料柱82可以按照与其表面积成正比的速度通过获取激光束22的热能被迅速熔化。喷嘴54可以将助熔剂52喷在焊料柱82上。助熔剂52可以将进入第一曝置面积24的激光束22的热能有效地传递至焊料柱82。因此，根据本发明构思的一些实施例的移除半导体芯片的方法可以使得生产力和产品生产量增加或最大化。吸管36移除熔化的焊料柱82(S70)。在移除了半导体芯片70之后，吸管36可以在五秒钟之内将焊料柱82从板60移除。卸载器94将板60从工作台10卸载(S80)。因此，根据本发明构思的一些实施例的移除半导体芯片的方法可以在将激光束连续照射进入半导体芯片70和焊料柱82的同时使得对板60的损坏最小化。
虽然已经示出并说明了本发明整体构思的一些实施例，但是本领域技术人员应当清楚的是，在不背离本发明整体构思的原理和精神的情况下可以在这些实施例中进行改变，由所附权利要求及其等效物来限定本发明的范围。因此，上述公开的主题要被解释为说 明性的，而不是限制性的。
权利要求
1.一种半导体芯片移除设备，其包括 用于支撑板的工作台，将半导体芯片通过凸块装配在所述板上； 激光器，其将激光束照射进入所述板的一个大于所述半导体芯片的面积；以及拣出器，其使得所述激光束局部地穿透所述半导体芯片并且将通过所述激光束加热的半导体芯片从所述板分离。
2.权利要求I的半导体芯片移除设备，其中所述拣出器包括将激光束聚焦在所述半导体芯片上的透镜。
3.权利要求2的半导体芯片移除设备，还包括 真空部分，其向所述拣出器提供真空压力。
4.权利要求3的半导体芯片移除设备，其中所述拣出器包括开口，所述开口通过由所述真空部分提供的真空压力来吸附所述半导体芯片并且使得被透镜聚焦的激光束穿透所述半导体芯片。
5.权利要求4的半导体芯片移除设备，还包括 吸管，其在通过所述激光束熔化作为所述凸块的残余物的焊料柱的情况下，使用从所述真空部分提供的真空压力来移除所述焊料柱。
6.权利要求5的半导体芯片移除设备，还包括 驱动部分，其在上述工作台上移动所述拣出器和所述吸管。
7.权利要求6的半导体芯片移除设备，还包括 气刀，其将高温空气吹到所述焊料柱上。
8.权利要求6的半导体芯片移除设备，还包括 冲压盘，其挤压所述焊料柱。
9.权利要求6的半导体芯片移除设备，还包括 喷嘴，其将助熔剂喷在所述焊料柱上。
10.权利要求I的半导体芯片移除设备，还包括 加载器，其将所述板加载在所述工作台上；以及 卸载器，其将所述板从所述工作台上卸载。
11.权利要求I的半导体芯片移除设备，还包括 半导体芯片识别部分，其对被所述工作台支撑的板上的半导体芯片进行识别。
12.—种移除半导体芯片的方法，包括步骤 在工作台上加载板，半导体芯片通过凸块装配在所述板上； 将激光束照射进入所述半导体芯片中以熔化所述凸块并且使所述半导体芯片从所述板分离； 连续地将所述激光束照射进入在其上残留了作为所述凸块的残余物的焊料柱的所述板中以熔化所述焊料柱；以及移除所述焊料柱。
13.权利要求12的移除半导体芯片的方法，其中熔化所述焊料柱的步骤包括将高温空气吹到所述板上。
14.权利要求12的移除半导体芯片的方法，其中熔化所述焊料柱的步骤包括通过冲压盘挤压所述焊料柱。
15.权利要求12的移除半导体芯片的方法，其中熔化所述焊料柱的步骤包括将助熔剂喷在所述焊料柱上。
全文摘要
本发明公开了一种能够使得对板的损坏最小化的半导体芯片移除设备以及移除半导体芯片的方法。该半导体芯片移除设备可以包括用于支撑板的工作台，半导体芯片通过凸块装配在板上；激光器，其将激光束照射进入板的一个大于半导体芯片的面积；以及拣出器，其使得激光束局部地穿透半导体芯片并且将通过激光束加热的半导体芯片从板分离。
文档编号B23K3/00GK102861959SQ20121023581
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者朴在用, 高濬泳, 申和秀, 郑基贤 申请人:三星电子株式会社