JP2005150549A - イオン照射での触媒励起によるｌｓｉ保護膜等の改質除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬を全く用いることなしに、ＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜やパッケージ材料残存膜等の剥離・除去作業を行うことができる方法及び装置を提供すること。
【解決手段】 ＬＳＩ表面に被覆されている保護膜または、ＬＳＩにおける絶縁物質および前記保護膜を改質し剥離すべく、前記保護膜表面に触媒物質層を形成し、改質し剥離すべき部位に指向してイオンビームを照射して前記触媒物質を励起し所望部位の保護膜等を改質する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬を全く用いることなしに、ＬＳＩ表面に被覆されている保護膜または、ＬＳＩチップにおける絶縁物質および前記保護膜を改質し剥離せしめるための方法および装置に関する。

近年、ＬＳＩの設計、製造プロセスが複雑になるにつれ、初版の製造を終えた段階で、ＬＳＩが所期の特性を発揮しないことがしばしばある。而して、初版の製造で得られたＬＳＩを分析したり、加工修正処理することが必要となる。ＬＳＩを分析したり加工修正処理するに際しては、ＬＳＩパッケージを開封した後、回路素子表面を被覆している保護膜や合成樹脂等のパッケージ材料残存膜等を剥離・除去する必要がある。

従来、ＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜や合成樹脂等のパッケージ材料残存膜等の剥離・除去には、弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬を開封および剥離所望部位に適用してなされていた。即ち、図３に示すように、ＬＳＩパッケージ３や保護膜２等を剥離・除去すべき部位の位置、寸法、形状に合わせたマスク４を作成し、このマスクに対応させて弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬を用いて選択エッチングを行ってＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜や合成樹脂等のパッケージ材料残存膜等の剥離・除去をしていた。図３において、１はＳｉ基板であって、回路素子が組み込まれている。５はパッケージ開封部分である。

このような劇薬の使用を伴う開封・剥離作業を行うには、弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬を取り扱い得る施設を必要とするのみならず、ＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜や合成樹脂等のパッケージ材料残存膜等の剥離・除去後に、使用された前記劇薬（廃液）の無公害化処理が必要となる。また、選択的に所望部位をエッチングするためのマスクの製作に多大なコストを要していた。

このような、弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬による従来の、ＬＳＩパッケージ（樹脂）の開封手段における寸法精度の問題即ち、樹脂除去部分の寸法がたとえばＩＣチップ外径寸法を超過して周囲のパッケージ樹脂に埋設されていたリードフレームまで露出させ、リードフレームに接続されているボンディングワイヤを剥離させたりボンディングワイヤを引っ張って断線させたりする問題を解決した技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、この先行技術にあっても、樹脂開封手段として発煙硝酸を用いている点において、従来技術と変わる処がない。
特開２００１−３５８１５８号公報

一方、ＬＳＩ製造プロセスが、設計、製造から回路の特性試験までを行う一貫製造プロセスから、ＬＳＩ設計工程と設計に従ってなされる製造工程とが分化される製造プロセスへと変化してきている。而して、ＬＳＩ設計工程を独立して担う企業化が進行してきている。ＬＳＩ設計工程は、通常、事務所といった作業環境の下で遂行される。そうすると、ＬＳＩ設計作業に付随するＬＳＩの分析や加工修正作業も併せ事務所といった作業環境下に遂行し得ることが必要となってきた。このように、ＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜や合成樹脂等のパッケージ材料残存膜等の剥離・除去作業を、従来のような弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬の取り扱いを前提とした特殊な作業環境を必要とする形態から、上記事務所といった作業環境下で行える形態に変える必要が生じてきた。

従来の、弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬の取り扱いを前提としたＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜や合成樹脂等のパッケージ材料残存膜等の剥離・除去作業は危険を伴う作業であり、緻密さに欠けるものとならざるを得なかった。而して、ＬＳＩが微細化し複雑化する趨勢の中で、緻密さに欠ける「粗っぽい」ＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜や合成樹脂等のパッケージ材料残存膜等の剥離・除去作業を余儀なくされていた。

本発明は、弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬を全く用いることなしに、ＬＳＩパッケージの開封および回路素子表面を被覆している保護膜やパッケージ材料残存膜等の剥離・除去作業を行うことができる方法および装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための、請求項１に記載の発明は、ＬＳＩ表面に被覆されている保護膜または、ＬＳＩにおける絶縁物質および前記保護膜を改質し剥離すべく、前記保護膜表面に触媒物質層を形成し、改質・剥離すべき部位に指向してイオンビームを照射して前記触媒物質を励起するようにしたイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法である。

請求項２に記載の発明は、イオンビーム衝突後の飛程を変化させる請求項１に記載のイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法である。この発明によって触媒物質層の励起エネルギの大きさを制御することができる。

請求項３に記載の発明は、イオンビーム衝突後の飛程を変化させる手段が、ＬＳＩチップを搭載している治具をＬＳＩチップ表面に平行に延在する軸の軸心回りに揺動せしめて、イオンビーム照射対象への入射角を変化させるものである請求項２に記載のイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法である。

請求項４に記載の発明は、回路パターンの拡大写真等回路の設計情報に基づいて、ＬＳＩ保護膜等の改質除去を行うようにした請求項１乃至請求項３何れかに記載のイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法である。この発明によれば、きわめて正確に、分析或は加工修正処理すべき部位のみのＬＳＩ保護膜等の改質除去を行うことができる。

請求項５に記載の発明は、気相イオンを発生させる手段、該気相イオンを、その表面に触媒物質層が形成されている、剥離・除去されるべき、ＬＳＩ表面に被覆されている保護膜または、ＬＳＩにおける絶縁物質および前記保護膜に指向して静電場または磁場によって加速させる手段、およびＬＳＩチップを搭載している治具をＬＳＩチップ表面に平行に延在する軸の軸心回りに揺動せしめる手段とを有するイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去装置である。

本発明によれば、弗酸、発煙硝酸、濃硫酸といった劇薬を用いることなしに、ＬＳＩパッケージの開封ならびに回路素子の保護膜やパッケージ材料の残存膜等の改質、剥離・除去を行うことができるから、前記劇薬の使用に伴う特別な作業環境・施設や廃液処理の必要がなく、通常の事務所といった作業環境の下でＬＳＩの設計、初版ＬＳＩの分析、加工修正処理作業を遂行することができる。

また、装置などに搭載されるパッケージ化されたプリント基板の分野に対して、従来、「修正作業」の導入が困難であった領域において「製作してから修正工程を付加する。」という新しいプロセスを創造し、製造ラインを変革することができる。

さらに、所望の位置、寸法、形状の、ＬＳＩパッケージの開封ならびに回路素子の保護膜やパッケージ材料の残存膜等の改質、剥離・除去を高い精度下に行うことができる。

発明者らは先に、発煙硝酸や濃硫酸を用いることのない、主として合成樹脂が用いられるＬＳＩパッケージの開封方法及び装置を特願２００３−０９１００３号にて提案した。本発明においても、ＬＳＩパッケージの開封段階に前記ＬＳＩパッケージの開封方法及び装置を好適に用いることができる。前記特願２００３−０９１００３号にて提案した発明は、樹脂を開封し回路部品等を露出させるべき部位に、ガラス状態にある物質の融液を滴下させ樹脂への酸素遮断下に樹脂を加熱して樹脂の所望部位を変質、軟化せしめた後、機械的加工を施して樹脂を開封するようにした点によって特徴づけられる。

図１および図２に示すように、ＬＳＩパッケージ１３が開封された状態の、ＬＳＩ保護膜１２やパッケージ材料残存膜に指向してイオンビームが照射される。その際、予めＳｉの酸化物や窒化物等からなるＬＳＩ保護膜１２等に、触媒物質たとえば酸化チタンの膜１６が形成される。イオンビーム１９は、この触媒物質層１６に指向して照射される。イオンのエネルギは触媒物質層１６中で消失し、触媒物質のエネルギ準位を上昇せしめて触媒作用を発現せしめる。而して、その部位のＬＳＩ保護膜１２やパッケージ材料残存膜が改質、分解・剥離される。

本発明においては、好ましい実施形態として、イオンビームが触媒物質層１６に衝突した後の飛程を変化させ得るようにしている。これは、触媒物質層１６中でイオンが失うエネルギ即ち触媒物質が得る励起用エネルギを変化させる制御を行うためである。気相イオンを静電場または磁場によって加速してイオンビームを形成するが、たとえばイオンに電圧を印加して加速する場合、電圧は必ずしも一定ではなくばらつきをもっており、触媒物質への最適な励起用エネルギをイオンが担持することにはならない場合がある。また、触媒物質層１６たとえば酸化チタン膜の厚さにもばらつきがある。さらに、触媒物質を酸化チタンとする場合、酸化チタンにはルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型と異なる結晶構造があり、それぞれの結晶構造に対応する励起用エネルギ準位がある。そして、これらが触媒物質への最適な励起用エネルギをイオンが担持しようとするときの外乱因子となる。

而して、イオンビームが触媒物質層１６に衝突した後に、イオンが触媒物質層１６中で失うエネルギの量を制御することが必要になってくる。そのための手段としては、（１）イオン発生源から触媒物質層１６に衝突するまでの経路中に薄膜材料を配置し、その材質或は膜厚を変化させることによって、触媒物質層１６に到達するイオンが担持するエネルギ量を制御する方法。（２）イオンを発生し加速させる真空チャンバの真空度を変化させて触媒物質層１６に到達するイオンが担持するエネルギ量を制御する方法。（３）イオンを加速させるための電圧を変化させて触媒物質層１６に到達するイオンが担持するエネルギ量を制御する方法。（４）イオンビームの経路方向と触媒物質層１６表面とのなす角度を変化させて、イオンビームが触媒物質層１６表面に衝突した後の飛程を変化させ、イオンが触媒物質層１６中で消失するエネルギ量を制御する方法。 等がある。

発明者らの知見によれば、イオンビームの経路方向と触媒物質層１６表面とのなす角度を変化させて、イオンビームが触媒物質層１６表面に衝突した後の飛程を変化させ、イオンが触媒物質層１６中で消失するエネルギ量を制御する方法が簡便であり、確実に触媒物質が必要とする励起用エネルギ量を制御できる点で優れている。このようにして、イオンを触媒物質層１２表面に衝突させた後に触媒物質の励起エネルギ準位を上昇せしめるときのエネルギ量を変動させる外乱因子の影響を消失させることができる。

図１および図２に、本発明を実施するときの装置の概要を示す。図１および図２において、１１はＳｉ基板であって、回路素子が組み込まれている。１２は保護膜であり、この実施例においてはＳｉの酸化物、窒化物等からなり回路素子を電気的にまた、水ほかのコンタミネーションから保護すべく機能する。１３はＬＳＩパッケージであって、たとえば合成樹脂からなっており、Ｓｉ基板１１、保護膜１２を囲繞しこれらを保護すべく機能する。１４はリード線、１５はパッケージ開封部分である。１６は触媒物質層であり、この実施例においては、酸化チタン膜である。１７は揺動治具であって、ＬＳＩチップを搭載して軸１８の軸心回りに揺動自在であり、イオンビーム１９の経路方向と触媒物質層１２表面とのなす角度を変化させるべく機能する。

この実施例にあっては、イオン源としてＧａを用いている。１×１０^−５torrレベルの真空チャンバ内で、２７℃〜２８℃といった温度域とすることで気相となりイオン化する。この気相イオンに３０ｋＶ〜４０ｋＶの電場をかけて加速しイオンビームとした。イオンビーム１９は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなる触媒物質層１６表面に衝突後、触媒物質層１６中を移動する。その飛程は、揺動治具１７の傾斜角度によって制御される。

この実施例においては、触媒物質層１６である酸化チタン膜の厚さは１５ｎｍ〜２０ｎｍである。そして、触媒物質層１６中でのイオンの飛程は約２０ｎｍ〜３０ｎｍであって、触媒物質層１６の厚さをイオンの飛程よりも薄くした。これは、触媒物質層１６中を表面から底面まで、揺動治具１７の傾斜角度によって好む飛程でイオンを照射することができるようにするためである。

この実施例にあっては、回路パターンの拡大写真に基づいて回路素子の露出させるべき部位の位置、寸法、形状を予定し、溶融ガラスを滴下してＬＳＩパッケージを開封した後、１×１０^−５torrの真空チャンバ内、２８℃の温度域で液状Ｇａ金属を気化、イオン化させ、３５ｋＶの電場をかけて加速し、改質、分解剥離すべき部位の酸化チタン膜１６に指向して照射した。酸化チタン膜１６におけるイオンの損失エネルギ量は、揺動治具１７によって制御された。酸化チタン膜１６の励起による触媒作用によって保護膜１２およびパッケージ材料残存膜が改質、分解・剥離され、きわめて脆くなった改質部分をブラッシング等簡単な機械的手段によって除去した。

本発明は、ＬＳＩ分野のみならず薄膜磁気ヘッド分野、表示デバイス（液晶デバイス、プラズマ表示デバイス等）分野、プリント基板分野、ＣＣＤ（charge coupled device）分野での適用が可能である。これらの分野では、従来、パッケージ工程が完了した後では僅かな不具合でも修正することなく不良廃棄処分していた。本発明を適用することによって、保護膜等の簡便な剥離・除去が可能となるので製造プロセスの変革を実現することができる。

本発明を適用するＬＳＩチップを示す縦断面図 本発明の一実施例に係る装置を示す模式縦断面図 従来のＬＳＩパッケージ開封技術を示す模式縦断面図

符号の説明

１ Ｓｉ基板
２ ＬＳＩ保護膜
３ ＬＳＩパッケージ
４ マスク
５ パッケージ開封部分
１１ Ｓｉ基板
１２ ＬＳＩ保護膜
１３ ＬＳＩパッケージ
１４ リード線
１５ パッケージ開封部分
１６ 触媒物質層
１７ 揺動治具
１８ 軸
１９ イオンビーム

Claims (5)

1. ＬＳＩ表面に被覆されている保護膜または、ＬＳＩにおける絶縁物質および前記保護膜を改質し剥離すべく、前記保護膜表面に触媒物質層を形成し、改質・剥離すべき部位に指向してイオンビームを照射して前記触媒物質を励起するようにしたことを特徴とするイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法。
2. イオンビーム衝突後の飛程を変化させる請求項１に記載のイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法。
3. イオンビーム衝突後の飛程を変化させる手段が、ＬＳＩチップを搭載している治具をＬＳＩチップ表面に平行に延在する軸の軸心回りに揺動せしめて、イオンビームの照射対象への入射角を変化させるものである請求項２に記載のイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法。
4. 回路パターンの拡大写真等回路の設計情報に基づいて、ＬＳＩ保護膜等の改質除去を行うようにした請求項１乃至請求項３何れかに記載のイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去方法。
5. 気相イオンを発生させる手段、該気相イオンを、その表面に触媒物質層が形成されている、剥離・除去されるべき、ＬＳＩ表面に被覆されている保護膜または、ＬＳＩにおける絶縁物質および前記保護膜に指向して静電場または磁場によって加速させる手段、およびＬＳＩチップを搭載している治具をＬＳＩチップ表面に平行に延在する軸の軸心回りに揺動せしめる手段とを有することを特徴とするイオン照射での触媒励起によるＬＳＩ保護膜等の改質除去装置。
   

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