CN113020738B

CN113020738B - 激光回流装置和激光回流方法

Info

Publication number: CN113020738B
Application number: CN202011484105.0A
Authority: CN
Inventors: 小林贤史; 金永奭; 木村展之; 一宫佑希; 陈之文
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2024-07-09
Anticipated expiration: 2040-12-16

Abstract

本发明提供激光回流装置和激光回流方法，在进行半导体芯片的凸块的回流的激光回流工艺中，能够抑制基板的翘曲并且降低凸块连接不良。激光回流装置对包含在一个侧面上配置有凸块的半导体芯片的被加工物从半导体芯片侧照射激光束而对被加工物的被照射范围所包含的凸块进行回流，该激光回流装置包含空间光调制单元和成像单元，该空间光调制单元具有能够对从激光光源射出的激光束局部地设定被照射范围内的激光功率密度的激光功率密度设定功能，该成像单元具有将从激光光源射出的激光束成像在被加工物上并照射到被加工物的被照射范围的成像功能。

Description

激光回流装置和激光回流方法

技术领域

本发明涉及对半导体芯片经由凸块而与基板连接的结构的被加工物从半导体芯片侧照射激光束而对凸块进行回流的激光回流装置和激光回流方法。

背景技术

以往，公知有如下的倒装芯片安装：在将具有凸块的半导体芯片隔着该凸块而载置在基板上之后，通过对基板和芯片的整体进行加热而使凸块熔化并与基板上的电极连接。

在倒装芯片安装中，公知有对基板整体进行加热来进行接合的批量回流工艺(Mass Reflow)。在该批量回流中，公知有如下的情况：由于基板与在基板上配置有多个的芯片的热膨胀系数不同，在加热中基板大幅翘曲，芯片随之动作，有可能发生断线或短路等不良。

另外，还公知有通过对各芯片实施加热和加压来进行接合的TCB工艺(Thermo-Compression Bonding：热压接)。在该TCB工艺中，公知在接合机头的冷却中花费时间以及生产率较差。

作为相对于以上那样的工艺具有优越性的工艺，例如公知有专利文献1所公开那样的激光回流工艺。在该激光回流工艺中，在基板的安装面的规定的范围内，从芯片的上侧照射激光束而使凸块熔化，将芯片与基板上的电极连接。

而且，在这样的激光回流工艺中，通过向多个芯片照射激光束，能够得到比TCB工艺高的生产率，具有不会像批量回流工艺那样在基板上产生较大的翘曲的优点。

专利文献1：日本特开2008-177240号

如上所述，虽然激光回流工艺具有优点，但通过照射激光束而基板也被加热，因此基板的翘曲的问题依然存在，存在进一步改善的余地。

这里，也可以考虑通过单纯地抑制激光的输出来抑制基板的温度上升，但在该情况下，担心凸块无法充分地溶解而产生连接不良。

另外，除了将半导体芯片安装于基板的倒装芯片安装以外，还公知有将分割成半导体芯片之前的晶片层叠并在晶片的状态下进行凸块接合的晶片上晶片(wafer onwafer)，在该应用中也担心晶片翘曲的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供能够抑制由热引起的被加工物的翘曲并且能够降低凸块连接不良的激光回流装置和激光回流方法。

根据本发明的一个方面，提供一种激光回流装置，其对包含在一个侧面上配置有凸块的半导体芯片的被加工物从该半导体芯片的另一个侧面照射激光束而对该被加工物的被照射范围所包含的该凸块进行回流，其中，(A)该激光回流装置包含空间光调制单元和成像单元，该空间光调制单元具有能够对从激光光源射出的激光束局部地设定该被照射范围内的激光功率密度的激光功率密度设定功能，该成像单元具有将从该激光光源射出的激光束成像在该被加工物上并照射到该被加工物的该被照射范围的成像功能，或者，(B)该激光回流装置包含空间光调制单元，该空间光调制单元具有能够对从激光光源射出的激光束局部地设定该被照射范围内的激光功率密度的激光功率密度设定功能、以及将该激光束成像在该被加工物上并照射到该被加工物的该被照射范围的成像功能。

优选的是，该激光回流装置还包含能够变更该被加工物上的被照射范围的位置的被照射范围变更单元。

另外，优选的是，该空间光调制单元将照射到该被照射范围中的存在该凸块的凸块区域的激光束的激光功率密度设定得比照射到不存在该凸块的非凸块区域的激光束的激光功率密度高。

另外，优选的是，该激光回流装置还包含均匀照射单元，该均匀照射单元配设在该激光光源与该空间光调制单元之间，使从该激光光源射出的激光束的激光功率密度在该空间光调制单元的入射面上均匀化。

另外，优选的是，该激光光源由多个光源构成。

另外，优选的是，该激光回流装置还包含对被加工物的上表面的温度进行检测的温度检测器。

另外，优选的是，该激光回流装置还包含按压部件，该按压部件由使该激光束透过的材质构成，按压被加工物的上表面。

根据本发明的另一个方面，提供一种激光回流方法，使用了激光回流装置，其中，对该被照射范围内的各特定区域分别设定所照射的激光束的激光功率密度。

根据本发明的一个方面和另一个方面，激光回流装置具有空间光调制元件，能够在被照射范围内局部地设定激光功率密度，例如，通过仅向凸块区域照射激光功率密度较高的激光束，能够在不浪费地加热不需要的部位的情况下抑制被加工物的翘曲，并且能够可靠地使凸块熔化，从而能够抑制凸块连接不良的发生。

附图说明

图1是示出激光回流装置的一个结构例的图。

图2是对光学系统的一个结构例进行说明的图。

图3的(A)是由准直透镜和非球面透镜构成的均匀照射单元的图，图3的(B)是由准直透镜和DOE构成的均匀照射单元的图，图3的(C)是由棒状透镜和导光单元构成的均匀照射单元的图，图3的(D)是由准直透镜、透镜阵列以及聚光透镜构成的均匀照射单元的图。

图4是对由远心透镜形成的平行入射光进行说明的图。

图5的(A)是示出仅向半导体芯片的区域照射激光束的例子的图，图5的(B)是示出按照每个区域设定不同的激光功率密度的例子的图，图5的(C)是示出对层叠有半导体芯片的结构实施激光回流的例子的图。

图6的(A)是说明向一个半导体芯片的区域照射激光束的例子的图，图6的(B)是说明向多个半导体芯片的区域照射激光束的例子的图，图6的(C)是说明向配置有凸块的区域照射激光束的例子的图，图6的(D)是示出按照每个区域设定不同的激光功率密度的情形的图。

图7的(A)是说明仅向基板正面照射激光束的例子的图，图7的(B)是示出按照每个区域设定不同的激光功率密度的情形的图。

图8是对光学系统的其他实施例进行说明的图。

图9是对光学系统的其他实施例进行说明的图。

图10是说明按压部件对基板的翘曲的抑制的图。

标号说明

1：激光回流装置；2：激光照射单元；3：加工台；4：基台；7：加工头；20：基板；30：半导体芯片；32：凸块；40：被加工物；51：激光光源；52：均匀照射单元；53：导光单元；54：空间光调制单元；55：成像透镜；56：放大成像透镜；57：远心透镜；60：按压部件；H：被照射范围；H1：被照射范围；H2：被照射范围。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的激光回流装置进行详细说明。如图1所示，激光回流装置1构成为具有照射激光束的激光照射单元2和对被加工物40进行保持的加工台3，通过使加工台3相对于激光照射单元2相对移动，对被加工物40实施激光加工。

被加工物40例如以使半导体芯片30的正面朝下的状态排列在矩形的基板20上，预先确定通过利用激光束对配置于半导体芯片30的正面侧的凸块进行回流而将半导体芯片30以倒装芯片的方式安装于基板20。基板20例如是PCB基板(Printed Circuit Board)或分割成芯片之前的器件晶片等。

另外，作为被加工物40，可以考虑如图5的(A)所示，半导体芯片30隔着凸块排列在基板20上的结构，或者如图5的(C)所示，层叠有半导体芯片30A、30B、30C，在各半导体芯片30之间存在凸块32的结构等。另外，在层叠多张器件晶片并进行凸块接合的晶片上晶片(wafer on wafer)的应用中也能够应用本发明，在该情况下，层叠多个晶片而得的结构成为被加工物。

如图1所示，激光回流装置1具有基台4和从该基台4的后端部向上方竖立设置的纵壁部5。在纵壁部5的前表面5a设置有向前方突出的臂部6，在臂部6的前端侧设置有激光照射单元2的加工头7。如后面详细叙述的那样，加工头7用于对从激光光源照射的激光束进行聚光并向保持在加工台3上的被加工物40照射激光束。

在本实施例中，加工台3构成为能够通过未图示的旋转机构沿θ方向(绕Z轴)进行旋转，但也可以是不能旋转的结构。另外，在被加工物40相对于加工头7倾斜地载置的情况下，具有旋转机构是有效的。

在基台4的上表面设置有沿Y轴方向延伸的一对导轨8、被支承为能够相对于一对导轨8滑动的Y轴工作台9、电动机17以及由电动机17旋转驱动的滚珠丝杠15。Y轴工作台9经由螺母部件而与滚珠丝杠15连结，通过电动机17的驱动使Y轴工作台9沿Y轴方向移动。

在Y轴工作台9的上表面设置有沿X轴方向延伸的一对导轨10、被支承为能够相对于一对导轨10滑动的X轴工作台11、电动机18以及由电动机18旋转驱动的滚珠丝杠16。X轴工作台11经由螺母部件而与滚珠丝杠16连结，通过电动机18的驱动使X轴工作台11沿X轴方向移动。

在臂部6中，在加工头7的侧方配置有拍摄照相机71和温度检测器72，该拍摄照相机71用于对被加工物40的位置和加工头7的位置进行对准，该温度检测器72用于检测被加工物40的温度。例如，拍摄照相机71可以由CCD照相机构成，温度检测器72可以由红外线照相机构成。

在臂部6中，在加工头7的下方以与半导体芯片30的上表面对置的方式设置有按压部件60。按压部件60用于在由于热变形而要在基板20上产生翘曲时，从上侧按压半导体芯片30来防止翘曲的产生或偏移。按压部件60由使照射到被加工物40的激光束透过的材质构成，在本实施例中，按压部件60由平板部件构成，并构成为能够通过设置于臂部6的侧面的升降机构62而沿上下方向移动。

激光束的一部分在半导体芯片30的上表面反射，当该反射的激光束到达按压部件60的上表面时，其一部分在按压部件60的上表面再次反射，朝向半导体芯片30行进，被半导体芯片30吸收。这样，也以产生激光束的多重反射并提高加工效率为目的而设置按压部件60。

在激光回流装置1中设置有控制装置100，该控制装置100用于对激光照射单元2的动作、加工台3的XY移动、拍摄照相机71和温度检测器72的控制等通过激光回流装置1实现的各功能进行控制。

另外，在激光回流装置1中设置有输入装置200，该输入装置200用于向控制装置100输入被加工物40的加工条件和属性信息等。输入装置200可以由触摸面板等构成。

接着，对激光照射单元的光学系统的一个实施方式进行说明。

在图2所示的例子中，激光照射单元2依次具有激光光源51、均匀照射单元52、导光单元53、空间光调制单元54、成像单元55、放大成像透镜56以及远心透镜57。

激光光源51例如可以由光纤激光器、具有单一的激光二极管(LD)的单一光源或者配置多个激光二极管(LD)而成的多光源构成。

从激光光源51射出的激光束是对于被加工物(半导体芯片)具有吸收性的波长的连续波(CW)的激光束。在半导体芯片30(图1)为硅的情况下，例如使用400nm～1100nm的波长的激光束，但也可以采用更短波长的激光束。在短波长的情况下，半导体芯片表面上的反射增加，在长波长的情况下，半导体芯片表面的反射被抑制，但对于硅的透过性增加。因此，特别优选的是，可以考虑采用900nm～1000nm的波长，由此，能够抑制半导体芯片表面的反射，并且能够确保半导体芯片的吸收。

均匀照射单元52用于利用从均匀照射单元52射出的激光束来形成相对于空间光调制单元54的均匀照射面。在该均匀照射面上，激光束的激光功率密度均匀。

在激光光源51为多光源的情况下，特别优选设置该均匀照射单元52。均匀照射单元52在单一光源的情况下，在形成高斯分布的光源的情况下，优选为了形成完全的顶帽(top-hat)分布而设置，另外，在形成顶帽分布的光源的情况下，优选为了形成更完全的顶帽分布而设置。

在均匀照射单元52中，例如能够利用如下的结构：如图3的(A)所示，通过准直透镜R1和非球面透镜R2的组合而形成均匀照射面K的结构；如图3的(B)所示，通过准直透镜R3、DOE(Diffractive Optical Element：衍射光学元件)R4以及聚光透镜R5的组合而形成均匀照射面K的结构；如图3的(C)所示，通过棒状透镜R6(棒状透镜是由玻璃构成的筒状部件)和导光单元R7(中继透镜或光纤)的组合而形成均匀照射面K的结构；以及如图3的(D)所示，通过准直透镜R8、第一、第二透镜阵列R9、R10(捆束多个棒状透镜而形成为阵列状的结构、或者将透镜面加工成阵列状的结构)以及聚光透镜R11的组合而形成均匀照射面K的结构。另外，在图3的(C)的结构中，也可以使用光导管(是由镜子包围的中空的筒状部件，也称为均相棒)来代替棒状透镜R6。

另外，在图3的(C)所示的棒状透镜R6(或光导管)的结构中，如图3的(C)所示，除了使用出射侧的直径比入射侧的直径小的棒状透镜以外，还可以使用直径相同的棒状透镜或者入射侧的直径比出射侧的直径小的棒状透镜。

图2所示的导光单元53是用于将由均匀照射单元形成的均匀照射面的光(或者来自光源的直接光)传递到空间光调制单元54的单元，例如可以由光纤或中继透镜(组合透镜)构成。另外，在利用组合透镜的情况下，与光纤相比，能够将导光单元53与空间光调制单元54之间的距离设置得较宽，因此装置设计的自由度变高。

图2所示的空间光调制单元54由能够控制所射出的激光束的强度(激光功率密度)的空间密度分布的空间光调制元件构成，被称为SLM(Spatial Light Modulator：空间光调制器)。空间光调制单元54例如可以由从公知的反射型液晶LCOS(Liquid-Crystal onSilicon：硅上液晶)、透过型液晶LCP(Liquid Crystal Panel：液晶面板)、变形镜(Deformable Mirror)、DMD(Digital Micro-mirror Device：数字微镜器件)等公知的SLM器件中选择的器件构成。

另外，优选利用相位调制型的空间光调制单元54，以使空间光调制单元54的激光被照射面(入射面)与被加工物40的激光被照射面非共轭。由此，能够提高从光源射出的激光束的利用效率。

另外，也可以利用空间光调制单元54的激光被照射面(入射面)与被加工物的激光被照射面共轭的振幅调制型的空间光调制单元54。例如，能够在上述SLM器件中采用振幅调制型的器件或掩模等作为空间光调制单元54。但是，在振幅调制型的SLM器件、掩模以及DMD中会产生未照射到被加工物40的光的损失。

图2所示的成像单元55可以由单一的透镜或由组合透镜构成的成像透镜构成。在图2的例子中，依次配置双凸透镜和双凹透镜而构成。

另外，在采用相位调制型的空间光调制单元54(例如反射型LCOS或变形镜(Deformable Mirror)等)的情况下，能够使构成空间光调制单元54的空间光调制元件具有成像单元55(成像透镜)的功能，在该情况下，也可以省略成像单元55(成像透镜)。

图2所示的放大成像透镜56将由成像透镜成像的像(共轭像)放大并成像在被加工物40的激光被照射面上。能够省略放大成像透镜56。

图2所示的远心透镜57用于使激光束相对于被加工物40的激光被照射面垂直地入射、即使激光束与光轴平行地入射。例如，如图4所示，在利用远心透镜57使激光束LB成为平行入射光，并通过相邻的半导体芯片30的狭窄的间隙避开半导体芯片30而向基板20照射时，利用远心透镜57特别有效。另外，也可以由远心透镜构成图2所示的成像单元55，另外，也可以省略远心透镜57而构成光学系统。

另外，当使用远心透镜57构成光学系统时，关于激光被照射面上的对焦，还具有不需要高精度的Z方向的定位的优点。另外，如图4所示，由于激光束LB相对于被加工物40的激光被照射面垂直地入射，因此即使在相邻的半导体芯片30之间的间隔狭窄的情况或半导体芯片30较厚的情况下，也能够防止激光束LB照射到半导体芯片30的正面。

接着，对实施激光回流的例子进行说明。

如图1所示，被加工物40设置于加工台3，并且从输入装置200输入加工条件。这里，如图5的(A)所示，加工条件例如是“仅向存在半导体芯片30的各特定区域A照射激光束LA”这样的加工条件。作为另一例，如图5的(B)所示，加工条件是“照射到存在半导体芯片30的各特定区域A的激光束LA的激光功率密度比照射到不存在半导体芯片30且激光束直接照射到基板的各特定区域B的激光束LB的激光功率密度高”这样的加工条件。

如上所述，能够通过利用空间光调制单元54来向被照射范围内的特定区域局部地照射激光束或设定激光功率密度的分布。另外，激光功率密度是指每单位面积的激光功率，其单位为W/cm²，在本实施方式的激光回流中，假设为10W/cm²～300W/cm²。

这里，激光功率密度根据被加工物40的材质、激光束透过的半导体芯片30或被加工物40的厚度而设定，例如为10W/cm²～300W/cm²，为了缩短照射时间(回流所需的时间)，更优选为80W/cm²～300W/cm²。根据半导体芯片或被加工物的厚度，也可以利用密度比300W/cm²高的激光束，但损伤器件的风险提高，因此考虑到这一点来适当设定。

控制装置100执行利用拍摄照相机71拍摄加工表面而从被照射范围中确定特定区域的步骤。接着，对各特定区域分别设定激光功率密度。如果是图5的(B)的例子，则从被照射范围中确定特定区域A、B，对特定区域A设定较高的激光功率密度，对特定区域B设定较低的激光功率密度。

另外，也可以在加工前确定特定区域和设定激光功率密度。例如，在加工前根据被加工物40的各种尺寸来确定特定区域，分别设定各特定区域的激光功率密度，将特定区域和各激光功率密度作为加工条件登记在加工装置中。同时，将被加工物40的特征点的拍摄图像登记为目标，并且将目标与各特定区域的位置关系登记在装置中。而且，由此，在回流时，利用拍摄照相机71拍摄被加工物40并检测特征点，从而检测特定区域，按照预先登记的各激光功率密度照射激光束。

接着，根据拍摄图像，通过使加工台3移动来适当地对加工头7的位置和被加工物40的位置进行对位。

在对位完成后，控制装置100与上述加工条件对应地照射激光束，使凸块32熔化而进行半导体芯片30与基板20的电连接。

另外，如图5的(C)所示，在层叠半导体芯片30A、30B、30C并在各半导体芯片30A、30B、30C之间存在凸块32的结构中，也能够适当地实施本申请的结构。

作为激光回流的加工条件，除了图5的(A)、图5的(B)所示的条件以外，例如还能够设定如下的条件：如图6的(A)所示，仅将一个半导体芯片30的区域A1作为照射激光束的特定区域；如图6的(B)所示，仅将多个半导体芯片30的区域A1～A6作为照射激光束的特定区域；如图6的(C)所示，仅将在多个半导体芯片30中配置有凸块32的凸块区域M1～M6作为照射激光束的特定区域；以及如图6的(D)所示，在多个半导体芯片30中，对配置有凸块32的凸块区域M1～M6提高激光功率密度，降低未配置凸块的非凸块区域N1～N6的激光功率密度。

另外，作为加工条件，也能够设定如下的条件：如图7的(A)所示，仅将在基板20中不存在半导体芯片30而露出的露出区域R1(基板表面)作为照射激光束的特定区域，如图7的(B)所示，对露出区域R1提高激光功率密度，降低半导体芯片30的区域A1～A6的激光功率密度，或者与此相反，对露出区域R1降低激光功率密度，提高半导体芯片30的区域A1～A6的激光功率密度。

另外，如图5的(C)所示，在层叠多个半导体芯片30A、30B、30C并想要抑制半导体芯片的损伤的情况下等，有时特意将向半导体芯片照射的激光束的激光功率密度设定得较低是有效的。另外，通过特意提高向基板20照射的激光束的激光功率密度或者仅向基板20照射激光束，也能够利用基板20侧的温度上升而使凸块容易熔化。

例如，在图5的(C)所示的结构中，当均匀地照射激光束时，在最下层的半导体芯片30C的凸块熔化之前，最上层的半导体芯片30A被过度加热，有可能损伤半导体芯片30A的器件。因此，降低存在芯片的区域的激光功率密度，并且向基板20A(Si中介层)照射较高的激光功率密度的激光束，积极地加热基板20A，通过来自基板20A的热传导，使最下层的半导体芯片30C熔融。这样，通过将基板20A用作热源，能够使各半导体芯片30A、30B、30C的凸块均匀地熔融，从而能够防止器件的损伤。

另外，在被加工物40较大而被照射范围较宽的情况下，也可以重复进行局部的激光束照射并阶段性地照射激光束。例如，在图6的(B)中，将包含特定区域A1～A6的范围设定为被照射范围H1，对被照射范围H1所包含的特定区域A1～A6照射激光束。接着，也可以将包含剩余的特定区域A7～A12的范围设定为被照射范围H2，对被照射范围H2所包含的特定区域A7～A12照射激光束。

接着，对在阶段性地进行激光束的照射的情况下使用的被照射范围变更单元进行说明。在图1所示的激光回流装置1中，通过使加工台3沿XY方向移动，能够将图6的(B)所示的被照射范围H1变更为被照射范围H2。这样，通过使加工台3沿XY方向移动，使被照射范围H1和被照射范围H2依次转移，能够对被加工物40的整个范围实施激光回流。在该情况下，如图1所示，被照射范围变更单元通过使加工台3移动的结构来实现。

被照射范围变更单元除了通过使加工台3移动的结构来实现以外，也可以通过图8、图9所示的光学系统来实现。图8所示的光学系统依次配置激光光源/均匀照射单元81、中继透镜82、空间光调制元件83(空间光调制单元)、成像透镜84(成像单元)、中继透镜85、第一电扫描仪86、第二电扫描仪87以及中继透镜88而构成。第一电扫描仪86具有第一反射镜86a和致动器86b，第二电扫描仪87具有第二反射镜87a和致动器87b。

第一电扫描仪86的第一反射镜86a使从激光光源/均匀照射单元81射出并通过空间光调制元件83的激光束沿Y方向偏转，第二电扫描仪87的第二反射镜87a使激光束沿X方向偏转，从而能够使被照射范围H移动到期望的位置。

另外，图9所示的光学系统依次配置激光光源91、均匀照射单元92、中继透镜93、空间光调制元件94(空间光调制单元)、成像透镜95(成像单元)、中继透镜96、双轴MEMS反射镜97(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)以及中继透镜98而构成。

双轴MEMS反射镜97构成为，通过沿X方向延伸的第一旋转轴而在图9的箭头Rx方向上进行旋转，从而使激光束沿Y方向偏转，并且通过沿Y方向延伸的第二旋转轴而在图9的箭头Ry方向上进行旋转，从而使激光束沿X方向偏转。由此，通过双轴MEMS反射镜97使激光束沿X方向、Y方向偏转，从而能够使被照射范围H移动到期望的位置。

接着，对抑制基板产生翘曲的按压部件进行说明。

在进行以上那样的激光回流时，如图10所示，优选使按压部件60与半导体芯片30的上表面对置，从上侧按压半导体芯片30来防止翘曲的产生。通过这样机械地抑制翘曲的产生，能够更可靠地抑制凸块连接不良的产生。

可以使按压部件60与半导体芯片30的上表面抵接来抑制翘曲的产生，或者也可以在按压部件60与半导体芯片30的上表面之间设置微小的间隙，在基板20上产生翘曲时抑制翘曲的发展。

按压部件60例如可以由使波长为400nm～1000nm的激光束LA透过的石英玻璃板构成。另外，如图1所示，可以采用如下的结构：在加工台3的上方配置按压部件60，通过升降机构62使按压部件60升降，由此能够适当调整上下位置。

接着，对回流时的被加工物40的温度的监视进行说明。

在照射激光束来实施激光回流时，如图1所示，优选通过温度检测器72来实时地测量温度，监视是否在规定的温度下实施回流，如果需要，则进行追加照射激光束、变更激光束的激光功率密度、在达到规定的温度时停止激光束的照射来防止过度加热等的反馈控制。

由此，能够更可靠地防止由凸块的溶解不良等引起的电连接不良的发生。

如上所述，能够实现本发明。

这样，激光回流装置具有空间光调制单元，由此能够在被照射范围内局部地设定激光功率密度，例如通过仅向凸块区域照射激光功率密度较高的激光束，能够在不浪费地加热不需要的部位的情况下抑制被加工物的翘曲，并且能够可靠地使凸块熔化，从而能够抑制凸块连接不良的发生。

另外，如图6的(B)所示，还具有能够变更被加工物40上的被照射范围H1、H2的位置的被照射范围变更单元，由此，在光学系统中不需要较大的成像透镜，能够使与光学系统相关的装置结构紧凑。

另外，在图1的例子中，被照射范围变更单元由加工台3构成，在图8的例子中，由第一电扫描仪86、第二电扫描仪87构成被照射范围变更单元，在图9的例子中，能够由双轴MEMS反射镜97构成被照射范围变更单元。

另外，如图6的(D)所示，空间光调制单元将照射到被照射范围中的存在凸块的凸块区域M1～M6的激光束的激光功率密度设定得比照射到不存在凸块的非凸块区域N1～N6的激光束的激光功率密度高，从而能够重点加热凸块区域，因此能够在不浪费地加热基板的情况下抑制基板的翘曲。

特别是如图5的(C)所示，在层叠了多个半导体芯片的状态下进行加热的情况下，如果为了对基板侧的半导体芯片的凸块进行回流而进行充分的加热，则很有可能损伤上侧的半导体芯片的器件，因此仅限定于凸块区域来照射激光束是有效的。另外，如图7的(A)所示，有时通过仅加热基板或者降低半导体芯片的部位的激光功率密度等，也能够防止器件的损伤，因此优选适当优化各区域中的激光功率密度的设计。

另外，如图2所示，通过进一步具有均匀照射单元52，能够使被照射面上的能量分布均匀而不使来自激光光源的激光束的能量分布直接反映在被加工物的被照射面上，从而能够实现抑制了能量的偏差的均匀的回流，其中，该均匀照射单元52配设在激光光源51与空间光调制单元54之间，使从激光光源51射出的激光束的激光功率密度在空间光调制单元54的入射面上均匀化。

另外，在激光光源51由多个光源构成的情况下，例如能够廉价地构成实现高输出的激光光源51。

另外，如图1所示，通过进一步具有对被加工物40的上表面的温度进行检测的温度检测器72，能够进行温度的监视。

由此，如果需要，则能够进行追加照射激光束、变更激光束的激光功率密度、在达到规定的温度时停止激光束的照射而防止过度加热等的反馈控制，从而能够更可靠地防止因凸块的溶解不良等而引起的电连接不良的发生。

另外，如图10所示，通过进一步具有按压部件60，能够机械性地抑制基板的翘曲的产生，从而能够更可靠地抑制凸块连接不良的发生，其中，该按压部件60由使激光束透过的材质构成，抑制被加工物40的上表面。

另外，如图5至图7所示，通过在被照射范围内确定多个特定区域并对各特定区域分别设定所照射的激光束的激光功率密度的激光回流方法，例如仅向凸块区域照射激光功率密度较高的激光束，由此能够在不浪费地加热基板的情况下抑制基板的翘曲并且可靠地使凸块熔化，从而能够抑制凸块连接不良的发生。

Claims

1.一种激光回流装置，其对包含在一个侧面上配置有凸块的半导体芯片的被加工物从该半导体芯片的另一个侧面照射激光束而对该被加工物的被照射范围所包含的该凸块进行回流，其中，

该激光回流装置包含空间光调制单元和成像装置，该空间光调制单元具有能够对从激光光源射出的激光束局部地设定该被照射范围内的激光功率密度的激光功率密度设定功能，该成像装置被构造和布置成将从该激光光源射出的激光束成像在该被加工物上并照射到该被加工物的该被照射范围，

其中所述空间光调制单元是相位调制型的并且被构造和布置成使所述空间光调制单元的入射面与所述被加工物的激光被照射面彼此非共轭。

2.根据权利要求1所述的激光回流装置，其中，

该激光回流装置还包含能够变更该被加工物上的被照射范围的位置的被照射范围变更单元。

3.根据权利要求1或2所述的激光回流装置，其中，

该空间光调制单元将照射到该被照射范围中的存在该凸块的凸块区域的激光束的激光功率密度设定得比照射到不存在该凸块的非凸块区域的激光束的激光功率密度高。

4.根据权利要求1或2所述的激光回流装置，其中，

该激光回流装置还包含均匀照射单元，该均匀照射单元配设在该激光光源与该空间光调制单元之间，使从该激光光源射出的激光束的激光功率密度在该空间光调制单元的入射面上均匀化。

5.根据权利要求1或2所述的激光回流装置，其中，

该激光光源由多个光源构成。

6.根据权利要求1或2所述的激光回流装置，其中，

该激光回流装置还包含对被加工物的上表面的温度进行检测的温度检测器。

7.根据权利要求1或2所述的激光回流装置，其中，

该激光回流装置还包含按压部件，该按压部件由使该激光束透过的材质构成，按压被加工物的上表面。

8.一种激光回流方法，使用了激光回流装置，该激光回流装置对包含在一个侧面上配置有凸块的半导体芯片的被加工物从该半导体芯片的另一个侧面照射激光束而对该被加工物的被照射范围所包含的该凸块进行回流，其中，

其中，

所述激光回流方法包括：

从所述激光光源生成所述激光束；

对该被照射范围内的各特定区域分别设定所照射的激光束的激光功率密度；以及

其中，所述空间光调制单元是从由以下各项组成的组中选择的设备：

(i)相位调制设备，其被构造和布置成使所述空间光调制单元的入射面与所述被加工物的激光照射面彼此非共轭；以及

(ii)振幅调制设备，其被构造和布置成使所述空间光调制单元的入射面与所述被加工物的激光照射面彼此共轭。