JP2010515251A - 集積回路の表面を露出する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
集積回路は、接続部材(lug)を強固に保持する高分子膜により、樹脂封止され、集積回路の取扱いを可能にし、集積回路を強化する。
そのために、集積回路の表面を露出することができるように、高分子膜を部分的に除去することが知られている。
高分子膜を除去するために、高出力レーザビームを高分子膜に照射し、膜の劣化が生ずるように集積回路上を走査することが知られている。
この方法は、レーザの照射を正確に制御することができる特有な装置において実行される。
レーザビームの過剰な照射は、シリコンに対するアタックとなり、回路に損傷をもたらす。
そのような損傷を回避するために、レーザは適度な方法で用いられるが、集積回路のその後の観察を損なう高分子の島(islet)が、集積回路上に残る。
プラズマは、高分子膜へのアタックをもたらす。しかしながら、プラズマの作用は、非常に遅く、プラスチック膜の非常に薄い厚さのみを除去することができるだけである。
しかしながら、このレーザは、マイクロエレクトロクスに使用するには、過大な出力レベルを持っている。
プラズマ銃は、より迅速に切断するために製造部品を加熱する補助的なエネルギー発生器でもある。この銃は、集積回路を露出するために使用することはできない。その理由は、この銃が、高分子膜、接続導体及び回路要素を溶かす効果を持っているからである。したがって、そのようなプラズマ銃は、未だ集積化されていない印刷回路に損傷を与えるだろう。
上記文献の第11欄の第40行に示されるように、コロナ放電、すなわち、電気アークは、プラズマを生成するために発生する。電気アークが集積回路を露出するとすれば、そのような電気アークは、集積回路を破壊するであろう。プラズマ銃から放電されたプラズマ流は、原子レベルでマイクロアブレージョン効果(micro-abrasion effect)がある。
したがって、上記文献に記載された切断装置は、集積回路を露出することに用いることはできない。
しかしながら、この文献は、レーザの照射とプラズマの適用の間、同一容器内で同一支持体により保持されるマイクロプレートについては言及していない。レーザが照射された後にマイクロプレートが動かされたとき、処理される集積回路の部分の大きさを考慮すると、もはや、選択された場所において正確にプラズマアタックを実行することは可能ではない。
プラズマの除去能力が低いことを考慮に入れ、集積回路上に形成された高分子膜の厚さを機械的または化学的に減少させることにより、試験片を用意することが知られている。
そのために、最初の実施態様によれば、集積回路の被膜の平坦研磨は、研磨装置を用いて実行される。その結果、その後のプラズマの作用により除去される被膜のほんの少しの厚さだけを残すことができる。
他の実施形態によれば、被膜の厚さの大部分は、酸、特に、硝酸または硫酸を用いた化学的アタックにより除去される。
酸のアタックは、止めることが難しく、回路または容器の電気的接続に損傷が起こるかも知れない。
したがって、これら2つの実施方法によると、プラズマを適用するための容器の外部において、試験片の用意がされ、次に、プラズマが生成される容器内に試験片が設置されると、高分子の最終的な厚さを除去するため、プラズマにより試験片を処理する次のステップがなされる。
そのような方法は、実行するのに比較的長い時間が必要である。というのも、それらの方法は、2つの異なる除去手法の利用が必要であるからである。
そのために、本発明は、集積回路を初期に被覆する高分子膜の除去により集積回路を露出するための方法であって、同一容器内で実行される、集積回路を初期に被覆する被膜に対するレーザ照射とプラズマとを組み合わせた適用を含むことを特徴とする方法に関する。
具体的な実施形態は、従属請求項に記載される。
−上記した方法により、集積回路と接続導体とを露出する最初のステップと、
−このように露出した導体に対し、せん断試験をするステップとを含むせん断試験方法に関する。
−集積回路の表面へレーザ照射を適用するための手段と、
−集積回路を初期に被覆する塗膜に対して、レーザ照射の適用と組み合わせた、プラズマによるアタックを適用するための手段と、
−上記プロセスの期間中、集積回路を支持するためのプレートと、同一支持プレート上で作用させる、レーザ照射のための適用手段とプラズマのための適用手段とを含む装置に関する。
図1に示される装置10は、減圧下でレーザビームとプラズマを引き続いて用いることによって、高分子膜に包まれた集積回路により形成された試験片12の露出を確実にすることができ、 回路12は、プレート13により支持される。
この装置は、密封容器16の範囲を定める真空チャンバー14を含む。チャンバー14は、図2に、より詳細に示されている。
レーザ源28は、窓26に面するチャンバー14の外部に配置されており、試験片12に向けられている。レーザは、例えば、ガルバノ・レーザ(galvano laser)、Nd:YAG型レーザ、またはエキシマレーザである。このレーザは、その制御のために、中央制御装置30に接続されている。
中央制御装置30は、例えば、入力カードと出力カードとに関連付けられたプロセッサーにより形成される。
レーザ源28は、回路12の平面の、相互に垂直な2方向にレーザビームを動かす手段32に支持されている。これらの移動手段は、レーザの位置の制御が可能であって、回路12の上表面でのレーザビームの走査を可能にする中央制御装置30に接続されている。
カメラ36は、集積回路の表面の露出の進展を観察することができる観察モニター38と接続されている。
図1に示すように、カメラ36の光軸は、回路12に関する法線から、角度が変位している。
このように、画像を補正するための回路は、カメラ36とモニター38との間に置かれるのが好適である。画像補正回路は、画像を処理するためのアルゴリズムを実行することができ、得られた回路の画像の修正ができる。修正回路の画像は、最初は台形状であるが、回路に関してカメラの光軸を垂直方向として観察したかのように長方形となる。
ノズル40から噴射される供給源42に含まれるガスは、例えば、プラズマにより除去されない物質を噴霧化(atomising)できる二酸化炭素から構成される。
リング48には、チャンバーの外側に配置されたイオン化ガスソース50からガスが供給される。リングは、中央制御装置30により制御されるバルブ52を介してソース50に接続される。
ソース50に収容されたガスは、例えば、酸素と炭素四フッ化物の混合物から構成される。
発生器54は、制御のために中央制御装置30に接続されている。
吸入開口56は、試験片12の周辺の底部18に設置されている。これらの開口は、中央制御装置30に制御された真空ポンプ58に接続されている。開口56は、チャンバーに含まれるガスや、レーザ照射やプラズマの作用による被膜の変位の間に生成された破片を吸い込むことができる。
プレートが試験片を処理する位置にある時、チャンバー16のシールが保証されるように、プレート13と部材62とにより、封止ジョイントが提供される。プレートは、集積回路12を位置決めするアングル66を含む。
最後に、保護マスク68は、回路上に提供され、プレート13により運ばれる。このマスクは、露出されるべき集積回路の部分の垂直方向に関して、アパーチャ70によりレーザビームとプラズマの通過帯域に対する範囲を定める。
レーザビームによる処理の間、回路の変化は、カメラ36を通して観察される。被膜からはがれた破片は、開口56に受け入れられる。
プラズマは、望ましくは、存在する樹脂の変位を保証するのに適した特性を持つ。温度、作動圧力レベル、使用されるガスの種類は、樹脂の種類や厚さに応じて選択される。
プラズマは、30分〜240分の間適用される。
プラズマの存在は、イオン化した粒子の作用のため、回路のアンダーカットされた部分や銅結合部の下からさえも、残った高分子層を完全に取り除くことを可能にする。
プラズマを適用している間、二酸化炭素の周期的な噴霧化(atomisation)によって、生成された残渣を除去することができる。
例えば、回路を覆う残った高分子層の厚さの不均一により、必要とされる場合、レーザとプラズマを連続適用するステップ72とステップ74が、レーザとプラズマによる先行する作用の後に、最も厚く残存する層のレーザビームによる除去を可能とするために、繰り返えされる。レーザ照射の2回目の適用の後、プラズマによる最後の処理ステップが適用される。
そのような方法により、プラズマの最後の作用により、非常に正確に回路を露出できることは、よく理解されるだろう。
この実施形態では、減圧即ち真空状態でのプラズマは、大気圧プラズマに置き換えられる。このように、チャンバー14は、不要である。プレート13に支持された試験片12は、上記のように、レーザ源28及び、クリーニングガスを噴出すための手段40,42,44とに向かい合うように配置される。
大気圧レーザを生成する手段は、酸素または、酸素と炭素四フッ化物の混合物を含んだガスソース102と接続したプラズマガスを放電させるためのノズル100を含む。レーザは、プラズマガスのイオン化を引き起こすため、吹き込こまれたガスを励起するためのソースとして用いる。
この装置での実施方法は、 回路12が、最初はレーザ照射にさらされ、次にプラズマによるアタックにさらされる、図1の装置に使われるものと同一である。
現在、同一の高分子102の中に複数の集積回路100A,100Bを結合させることが知られており、それによって、小型の電子カードと同等なものの提供が可能である。そのような回路は、一般に、「システム・イン・パッケージ」(SIP)、「マルチ・チップ・モジュール」(MCM)と呼ばれる。そのようなケーシングに収容された集積回路は、特に、集積回路が異なる厚さであるときは、異なるレベルに位置する上表面を持っている。
その次に、ステップ106に図示されるように、集積回路100A,100Bは、さまざまな回路上に残っている残存高分子層を同時に除去するプラズマにさらされる。
同様に、変形実施形態においては、最初のアパーチャ70は、レーザの作用により、拡大される。
集積回路12は、磁界により加速された自由電子を吸収して、負に帯電する。逆に、プラズマは、自由電子と比較して正のイオンが高濃度であるために、正に帯電する。この重要な電位の違いのために、正イオンは、回路12の方向へ動き、そこで、正イオンは残存する高分子と、接続導体の下に位置する高分子とに衝突し、高分子は化学的にアタックされる。イオンは、残存する高分子と化学的に反応し、イオンの運動エネルギーを受け渡して、高分子の一部を放出する。
集積回路12が同一支持プレートに保持され、支持プレートが動かされない間に、プラズマアタックは、レーザ照射中または照射後に実行される。
使用されるレーザの出力は、概ね0.5W/cm2である。
したがって、集積回路の表面を露出するために取り除かれる高分子の厚さは、この表面上で均一ではない。
この場合、集積回路は、200μm×200μmの寸法である。
電子部品は、本発明による装置に導入されるために、プレート上に置かれる。
アパーチャは、試験片の外部ピンを保護することに役立つ。保護マスク68のアパーチャ70は、概ね1mm2の寸法を持つ。このアパーチャの中で、レーザとプラズマの組み合わせた適用は、集積回路の所定の区域の上で実行される。
最初の部品について、樹脂の厚さは、正確には測定できない。したがって、レーザ及び/又はプラズマを適用する、回路より広い区域を定義するのが好適である。
この測定は、レーザアブレーション速度の向上を可能とする。
この試料では、樹脂の厚さは1.5mmである。
段差M1を保持するために、220μm×210μmで多少小さな他の区域が形成される。段差M1の深さは、レーザアブレーション速度をより正確に測定するために継続的に測定されるであろう。
電子部品の位置は維持されているので、レーザアブレーションが、プレートを再調整することなく、直ちに開始される。アブレーション時間は、樹脂を700μm残すように計算されている。
その時、電子部品は依然として容器16から取り出されることなく、プラズマエッチングが始まる。リアクティブ・イオン・エッチング(RIE)タイプの物理的化学的プラズマでは、典型的エッチング速度は、毎時27μmである。したがって、最初の通過は、段差M3の樹脂のエッチング速度を調整するために、210μm×210μmの大きさの区域内で実行される。
レーザアブレーションは、やや小さい200μm×210μmの大きさの区域に対して、例えば、樹脂が200μm残るように再び開始される。
したがって、回路の残部を露出するためにアブレーション区域を再び形成することを決定する。アブレーション区域は、未だ露出されていない3つの隅部を通過する、三角形状をしている。
深さに関して、勾配は、露出された隅部と向かい合っている正反対の隅部でより深くなるように選択される。
アブレーションは、問題となる傾斜の傾きの推測を差し引いて、最も深いところで20μm取り去るために、新しい三角形の区域で再開される。
したがって、回路により近づけて移動するように、多少広めの区域において、プラズマステップが開始され、回路が露出される。
必要ならば、レーザアブレーションが再度用いられる。回路が完全に露出されるまで、プラズマアブレーションは、同様に続いて用いられる。
Claims (14)
- 集積回路を初期に被覆する高分子膜の除去により前記集積回路を露出するための方法であって、同一容器(16)内で実行される、前記集積回路を初期に被覆する前記膜に対するレーザ照射とプラズマとを組み合わせた適用を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載される方法であって、さらに、最初にレーザ照射を適用するステップ(72)と、次にプラズマを適用するステップ(74)とを含むことを特徴とする方法。
- 請求項2に記載される方法であって、前記集積回路が依然としてレーザ照射にさらされている間に、前記ステップ(74)におけるプラズマの適用を開始することを特徴とする方法。
- 請求項2または3に記載される方法であって、前記集積回路の上に残った前記高分子膜の厚さが50〜200μmとなる間まで、前記レーザ照射を適用する前記ステップ(72)が実行されることを特徴とする方法。
- 請求項2ないし4のいずれか1項に記載される方法であって、最初にレーザ照射を適用するステップと、次にプラズマを適用するステップの2つの連続する処理ステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載される方法であって、前記集積回路がプラズマの適用にさらされる間に、前記レーザ照射を適用する前記ステップ(72)が実行されることを特徴する方法。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載される方法であって、前記集積回路上にある残存粒子を離脱させられるように、前記集積回路の表面に向かう、噴霧化したガスフローを形成するステップを含むことを特徴する方法。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載される方法であって、前記プラズマが減圧プラズマであることを特徴とする方法。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載される方法であって、前記プラズマが大気圧プラズマであることを特徴とする方法。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載される方法であって、前記プラズマが酸素と炭素四フッ化物を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1ないし10のいずれか1項に記載される方法であって、容器(16)の圧力を減少させる先行するステップを備えるとともに、前記容器(16)がレーザ照射とプラズマの組み合わせた適用の間、減圧下に保持されることを特徴とする方法。
- 初期に高分子膜が被覆された集積回路の接続導体のせん断試験方法であって、
−請求項1ないし11のいずれか1項に記載される方法により、前記集積回路と前記接続導体とを露出する最初のステップ(72,74)と、
−このように露出した前記導体に対し、せん断試験をするステップとを含むせん断試験方法。 - 請求項12に記載される試験方法において、前記プラズマの適用により、残存する前記高分子と前記接続導体上に位置する高分子を取り除くことができることを特徴とする方法。
- 集積回路を初期に被覆する高分子膜の除去により、前記集積回路を露出する装置であって、
−前記集積回路の表面へレーザ照射を適用するための手段(28)と、
−前記集積回路を初期に被覆する前記膜に対して、前記レーザ照射の適用と組み合わせた、プラズマによるアタックを適用するための手段と、
−上記プロセスの期間中、前記集積回路を支持するためのプレート(13)と、同一支持プレート上で作用させる、前記レーザ照射のための前記適用手段(28)と、前記プラズマのための前記適用手段(46)とを含む装置。
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