JP2023550161A - はんだバンプの修復 - Google Patents

Abstract

回路製造の方法は、回路基板上のはんだバンプのアレイを検査して、基板上の高さが所定の最大値よりも高いはんだバンプを識別することを含む。第１のレーザビームは、識別されたはんだバンプに方向付けられ、選択された量のはんだ材料を識別されたはんだバンプから除去する。代替的又は追加的に、基板上の高さが所定の最小値よりも低い更に別のはんだバンプが識別され、はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴が、更に別のはんだバンプ上に堆積される。はんだ材料を除去、又は堆積した後、第２のレーザビームは、識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付けられ、識別されたはんだバンプのはんだ材料を溶融させリフロさせる。

Description

本発明は、一般に電子デバイスの製造に関し、特にはんだ付けの方法及びシステムに関する。

はんだバンプは、導電性の接触要素であり、例えば、半導体チップを回路基板へフリップチップ接合する際に使用される。この目的のために、はんだバンプは、回路基板上に高密度で狭い間隔のアレイに、例えばフォトリソグラフィ技術を使用して形成される。はんだバンプ技術には、寸法が小さく、接続長が短いという利点があり、高い接続密度、低い製造コスト、及び高いパッケージ機能性を可能にする。

しかしながら、はんだバンプの生成は注意深く制御する必要があり、なぜならば１つの欠陥のあるはんだバンプが、チップを基板へ接続する際に開回路又は短絡につながる場合があるためである。このため、多くの方法が、はんだバンプアレイの欠陥を修復するために提案されている。例えば、特許文献１には、はんだバンプの歩留まりを改善する方法が記載される。一実施形態では、はんだバンプの歩留まり改善方法は、接続されたはんだバンプ（すなわち、はんだブリッジ）をレーザヘッドによりレーザ切断によって分割する。別の実施形態では、リフロが、はんだバンプのスキップ印刷の位置にレーザによって実行される。

はんだバンプを修復する方法のいくつかは、欠陥のあるはんだボールを交換することを伴う。例えば、特許文献２には、はんだボールのボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を、単一ボール抜き取り／配置装置を用いてリワークするための方法を記載し、単一ボール抜き取り／配置装置は必要に応じて真空吸引で補強される加熱可能な毛細管ピックアップヘッドを有している。欠陥のあるはんだボールが識別され、ピックアップヘッドによって引き抜かれて廃棄される。欠陥のないハンダボールは、ピックアップヘッドによってピックアップされ、空いている取り付け部位に配置されて、ワークへの取り付けのために熱軟化される。

別の例として、特許文献３は、レーザはんだ付け修復プロセスを記載する。レーザ洗浄プロセスは、修復レーザビームを基板の修復領域に照射することによって実行される。はんだボールは、基板の洗浄された修復領域に提供され、そして、はんだボールは、はんだ付けレーザビームを用いて加熱されて、はんだボールを修復領域に取り付ける。

レーザ直接書き込み（ＬＤＷ）技術では、レーザビームを使用して、空間的に分解された３次元の構造でパターン化された表面を、制御された材料アブレーション又は堆積によって生成する。レーザ誘起順方向転写（ＬＩＦＴ）は、マイクロパターンを表面上に堆積する際に適用され得るＬＤＷ技術である。

ＬＩＦＴにおいて、レーザ光子は駆動力を提供し、小体積の材料をドナーフィルムからアクセプタ基板に対して打ち出す。一般には、レーザビームは、ドナーフィルムの内側と相互作用し、ドナーフィルムは非吸収キャリア基板上にコーティングされる。言い換えると、入射レーザビームが透明なキャリア基板を伝搬した後、光子はフィルムの内面によって吸収される。特定のエネルギー閾値を超えると、材料は、ドナーフィルムから、アクセプタ基板の表面に対して放出される。ドナーフィルムとレーザビームパルスパラメータを適切に選択すると、レーザパルスによりドナー材料の溶融した液滴がフィルムから放出され、アクセプタ基板上に着弾して硬化される。

ＬＩＦＴシステムは電子回路製造の目的で導電性金属液滴及び配線を印刷するのに、特に（排他的ではないが）有用である。この種のＬＩＦＴシステムは、例えば、特許文献４に記載されており、その開示は参照により本明細書に援用される。この特許は、ドナー供給アセンブリを含む印刷装置を記載しており、ドナー供給アセンブリは、対向する第１及び第２の表面、ならびに第２の表面上に形成されたドナーフィルムを有する透明なドナー基板を提供し、ドナーフィルムをアクセプタ基板上の標的領域に近接して配置するように構成される。光学アセンブリは、レーザ放射の複数の出力ビームを所定の空間パターンで同時に方向付けて、ドナー基板の第１の表面に通過させ、ドナーフィルムに衝突させて、ドナーフィルムからアクセプタ基板上への材料の放出を誘起させ、これにより、所定のパターンをアクセプタ基板の標的領域に書き込むように構成される。

特開２０１０－１０９３２５号 米国特許第６，９１１，３８８号 韓国特許出願公開第２０１７００９５５９３号 米国特許第９，９２５，７９７号

以下に説明する本発明の実施形態は、電気回路及びデバイスの製造のための改善された方法及びシステムを提供する。

したがって、本発明の一実施形態によれば、回路製造の方法が提供され、それは回路基板上のはんだバンプのアレイを検査して、基板上の高さが所定の最大値よりも高いはんだバンプを識別することを含む。第１のレーザビームは、識別されたはんだバンプに対して方向付けられ、選択された量のはんだ材料を識別されたはんだバンプから除去する。はんだ材料を除去した後、第２のレーザビームは、識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付けられ、識別されたはんだバンプに残存しているはんだ材料を溶融させてリフロさせる。

いくつかの実施形態では、第１のレーザビームを方向付けることは、レーザエネルギーの１つ以上のパルスを識別されたはんだバンプに衝突するように方向付けることを含む。開示された実施形態では、各パルスは、５０ｎｓ未満、又は１０ｎｓ未満でさえあるパルス持続時間を有する。追加的又は代替的に、アレイを検査することは、識別されたはんだバンプの高さに応じて、識別されたはんだバンプから除去されるはんだ材料の量を推定することを含み、また１つ以上のパルスを方向付けることは、識別されたはんだバンプに印加するパルスの数を、推定された量に応じて選択することを含む。

更に追加的又は代替的に、第１のレーザビームを方向付けることは、第１のレーザビームを集束させて、識別されたはんだバンプに、バンプ直径よりも小さいビーム直径で衝突させることを含み、その結果、はんだ材料のアブレーションにより、識別されたはんだバンプの中央領域にキャビティが作成される。開示された実施形態では、第２のレーザビームを識別されたはんだバンプに対して方向付けることにより、はんだ材料を溶融及びリフロさせてキャビティを充填する。

一実施形態では、第１及び第２のレーザビームを識別されたはんだバンプに対して方向付けることは、第１のレーザビームを方向付けて、はんだ材料を除去するステップと、第２のレーザビームを方向付けて、はんだバンプの高さが所定の最大値を下回るまで、はんだ材料を複数回、溶融及びリフロさせるステップと、を繰り返すことを含む。

追加的又は代替的に、第１のレーザビームを方向付けることは、透明カバーを、識別されたはんだバンプに近接して基板上に配置することと、第１のレーザビームを方向付けて、識別されたはんだバンプを、透明カバーを通して照射し、それによって識別されたはんだバンプのアブレーションによって放出されたデブリがカバーに付着することとを含む。

いくつかの実施形態では、第２のレーザビームを方向付けることは、レーザエネルギーの１つ以上のパルスを、識別されたはんだバンプに衝突するように方向付けることを含む。通常、各パルスのパルス持続時間は１００μｓ未満である。追加的又は代替的に、第１及び第２のレーザビームを方向付けることは、第１及び第２のレーザビームの両方を、可変パルス持続時間を有する単一のレーザを使用して生成することを含む。更に追加的又は代替的に、第２のレーザビームを方向付けることは、第２のレーザビームを集束させて、識別されたはんだバンプにバンプ直径より小さいビーム直径で衝突させることを含む。

一実施形態では、第２のレーザビームを方向付けることは、識別されたはんだバンプに第２のレーザビームを使用して十分なエネルギーを印加して、識別されたはんだバンプの全体積を溶融することを含む。あるいは、第２のレーザビームを方向付けることは、識別されたはんだバンプに、第２のレーザビームを使用してある量のエネルギーを印加することを含み、それは識別されたはんだバンプの一部のみを溶融するように選択される。

いくつかの実施形態では、はんだバンプのアレイを検査することは、基板上の高さが所定の最小値より低い更に別のはんだバンプを識別することを含み、方法は、はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴を更に別のはんだバンプ上に堆積させることと、第２のレーザビームを更に別のはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、堆積したはんだ材料を溶融させて更に別のはんだバンプにリフロさせることを含む。そのような一実施形態では、１つ以上の溶融した液滴を放出することは、第１のレーザビームを印加して、レーザエネルギーの１つ以上のパルスを、ドナー基板を通して方向付け、溶融した液滴の放出を誘起することを含む。

本発明の一実施形態によれば、回路製造の方法が更に提供され、それは、回路基板上のはんだバンプのアレイを検査して、基板上の高さが所定の最小値より低いはんだバンプを識別することを含む。はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴は、識別されたはんだバンプ上に堆積され、それによって液滴は、識別されたはんだバンプに付着して硬化される。はんだ材料を堆積させた後、レーザビームは、識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付けられ、堆積したはんだ材料を溶融させて識別されたはんだバンプにリフロさせる。

いくつかの実施形態では、１つ以上の溶融した液滴を堆積させることは、１つ以上の溶融した液滴を、識別されたはんだバンプに近接するドナー基板から、レーザ誘起順方向転写（ＬＩＦＴ）のプロセスによって放出することを含む。通常、ドナー基板は透明であり、対向する第１及び第２の表面と、第２の表面上に、はんだ材料を含むドナーフィルムを有し、ドナーフィルムは識別されたはんだバンプに近接し、１つ以上の溶融した液滴を放出することは、レーザ放射の１つ以上のパルスを方向付けて、ドナー基板の第１の表面を通過させてドナーフィルムに衝突させ、ドナーフィルムから、識別されたはんだバンプ上への、はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴の放出を誘起することを含む。一実施形態では、ＬＩＦＴのプロセスでレーザ放射の１つ以上のパルスを方向付けること、及び識別されたはんだバンプに対してレーザビームを方向付けることは、可変パルス持続時間を有する単一のレーザを使用して、溶融した液滴を放出することと、堆積したはんだ材料を溶融させてリフロさせることとの両方を行うことを含む。

追加的又は代替的に、アレイを検査することは、識別されたはんだバンプの高さに応じて、識別されたはんだバンプに追加するはんだ材料の量を推定することを含み、１つ以上の溶融した液滴を堆積させることは、液滴の数を、推定された量に応じて識別されたはんだバンプに堆積するために選択することを含む。

開示された実施形態では、１つ以上の溶融した液滴を堆積させ、レーザビームを識別されたはんだバンプに対して方向付けることは、はんだ材料の溶融した液滴を堆積させるステップと、レーザビームを方向付けて、はんだバンプの高さが所定の最小値を超えるまで、はんだ材料を複数回、溶融させリフロさせるステップと、を繰り返すことを含む。

本発明の一実施形態によれば、回路製造のための装置が追加的に提供され、装置は、回路基板上のはんだバンプのアレイに関する画像データを取得するように構成された検査モジュールを含む。レーザモジュールは、はんだバンプからはんだ材料を除去するように構成された第１のレーザビームと、はんだバンプにおいてはんだ材料を溶融させリフロさせるように構成された第２のレーザビームとを出力するように構成される。制御回路は、画像データを処理して、基板上の高さが所定の最大値よりも高いアレイ内のはんだバンプを識別し、レーザモジュールを制御して第１のレーザビームを識別されたはんだバンプに対して方向付けることで、識別されたはんだバンプからはんだ材料の選択された量を除去し、はんだ材料を除去した後、第２のレーザビームを識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、識別されたはんだバンプに残存しているはんだ材料を溶融させてリフロさせるように構成される。

本発明の一実施形態によれば、回路製造のための装置が更に提供され、装置は、回路基板上のはんだバンプのアレイに関する画像データを取得するように構成された検査モジュールを含む。堆積モジュールは、はんだ材料の溶融した液滴を放出するように構成される。レーザモジュールは、はんだバンプにおいてはんだ材料を溶融させてリフロさせるように構成されたレーザビームを出力するように構成される。制御回路は、画像データを処理して、基板上の高さが所定の最小値より低いアレイ内のはんだバンプを識別し、堆積モジュールを制御して、はんだ材料の溶融した液滴の１つ以上を、識別されたはんだバンプ上に堆積させ、これにより、液滴が識別されたはんだバンプに付着して硬化され、はんだ材料を除去した後、レーザモジュールを制御して、レーザビームを識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、堆積されたはんだ材料を溶融させて識別されたはんだバンプの中にリフロさせるように構成される。本発明は、その実施形態の以下の詳細な説明から、以下の図面と合わせて、より完全に理解されるであろう。

本発明の一実施形態による、はんだバンプ修復のためのシステムの概略側面図である。 本発明の一実施形態による、はんだバンプ修復の方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による、レーザアブレーション前のはんだバンプの概略断面図である。 本発明の一実施形態による、レーザアブレーション後のはんだバンプの概略断面図である。 本発明の別の実施形態による、レーザアブレーション後のはんだバンプの概略断面図である。 本発明の一実施形態による、はんだバンプから除去された材料の体積を、材料を除去するために印加されるレーザパルスの数の関数として概略的に示すプロットである。 本発明の一実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階での、はんだバンプの概略断面図である。 本発明の一実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階での、はんだバンプの概略断面図である。 本発明の一実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階での、はんだバンプの概略断面図である。 本発明の一実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階での、はんだバンプの概略断面図である。 本発明の別の実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階での、はんだバンプの概略断面図である。 本発明の別の実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階での、はんだバンプの概略断面図である。 本発明の別の実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階での、はんだバンプの概略断面図である。 本発明の一実施形態による、アブレーションプロセス中のはんだバンプの概略断面図であり、デブリを捕捉する技術を示している。 本発明の一実施形態による、はんだバンプの体積を増大させるための、はんだ液滴の堆積を示す顕微鏡写真である。 本発明の一実施形態による、図９Ａの堆積段階に後続して、リフロ段階に続く図９Ａのはんだバンプを示す顕微鏡写真である。 本発明の一実施形態による、はんだバンプの高さの増加を、バンプに追加されたはんだ液滴の体積の関数として概略的に示すプロットである。

概要
はんだバンプのアレイを基板上に生成する場合、すべてのバンプが存在し、互いに電気的に分離されているのみでなく、すべてのはんだバンプがほぼ同じサイズであることも重要である。例えば、フリップチップ実装で使用されるはんだバンプアレイでは、はんだバンプの体積が小さすぎる場合、基板上の高さが隣接するものよりも低くなり、チップがアレイに搭載される時に開回路のままとなる可能性がある。一方、はんだバンプの体積が大きすぎる場合、同時にバンプの高さが高くなり、余分なはんだ材料がチップ搭載後のリフロ段階で溶けて広がり、他のはんだバンプとの短絡、及び回路パッドにつながる可能性がある。１つの欠陥のあるはんだバンプは、それが小さすぎても、大きすぎても、回路全体の機能を損なう場合がある。

このようなはんだバンプの欠陥による歩留まりの低下を回避するために、回路基板上のはんだバンプを検査し、検査中に識別された欠陥のあるはんだバンプを修復する必要がある。修復ステップは、望ましくは、大きすぎるバンプからの余分なはんだ材料の除去と、小さすぎるバンプへのはんだ材料の追加の両方を含む必要がある。本発明のいくつかの実施形態では、これらのステップは両方とも同じ修復ステーションで実行される。代替的に、オーバサイズのバンプからはんだ材料を除去するステップと、アンダサイズのバンプにはんだ材料を追加するステップは、別個に、また互いに独立して実行され得る。本明細書に記載される本発明の実施形態は、オーバサイズ及びアンダサイズの両方のはんだバンプを修復するための解決策を提供する。

いくつかの実施形態では、検査モジュールは、回路基板上のはんだバンプのアレイを検査して、基板上の高さが所定の最大値より高いはんだバンプを識別する。そのようなはんだバンプを識別すると、レーザモジュールは、レーザビームをはんだバンプに対して方向付けて、はんだバンプからはんだ材料の選択された量を除去する。このアブレーションは、通常、はんだバンプのサイズのみでなく、アレイ内で隣接するものに対する形状も変更する。したがって、はんだ材料を除去した後、レーザモジュールは、別のレーザビームをはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、識別されたはんだバンプに残存するはんだ材料を溶融させてリフロさせ、これにより、アレイ内の他のはんだバンプと同じ丸みを帯びた形状にする。このアブレーション技術はまた、たとえ高さが過度でない場合であっても、所望の丸みを帯びた形状ではないはんだバンプから余分なはんだ材料を除去するために使用され得る。

通常、アブレーションステップとリフロステップの両方で使用されるレーザビームは、パルスビームであるが、パルス持続時間、及び可能であればその他のビームパラメータが異なる。それらは、同じレーザによって、又は適切な特性を備える異なるレーザによって生成され得る。アブレーションステップでは、複数の連続パルスを使用し得て、パルスの数は、はんだバンプの初期高さ、つまり除去される材料の量に応じて調整される。場合によっては、アブレーションステップ及びリフロステップは、はんだバンプの高さが所定の最大値を下回るまで、複数のサイクルで繰り返し適用される。

追加的又は代替的に、検査モジュールは、基板上の高さが所定の最小値より低いはんだバンプを識別する。この場合、はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴は、アンダサイズのはんだバンプのそれぞれの上に堆積されることで、液滴がはんだバンプに付着して硬化する。はんだ材料を堆積させた後、レーザビームは、はんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付けられ、堆積したはんだ材料を溶融させて、識別されたはんだバンプにリフロさせる。このようなはんだバンプのそれぞれに堆積される液滴の数は、バンプの高さによる。液滴の堆積ステップとリフロステップは、はんだバンプの高さが所定の最小値を超えるまで、複数のサイクルで繰り返し適用され得る。これと同じ技術を適用して、アレイから完全に欠落しているはんだバンプを充填し得る。

以下に説明する実施形態では、ＬＩＦＴプロセスを使用して、液滴をアンダサイズのはんだバンプ上に堆積させるが、液滴を放出するための他の手段が代替的に適用されてもよい。ＬＩＦＴプロセスでは、レーザ放射のパルスは、はんだ材料のドナーフィルム上に集束され、ドナーフィルムは、はんだバンプに近接してドナー基板の表面に形成されており、はんだ材料の溶融した液滴をドナーフィルムからはんだバンプ上に放出させる。同じレーザは、上述のように、オーバサイズのはんだバンプのアブレーションに使用されるようにＬＩＦＴ放出に用いられ、レーザビーム集束及び場合によっては他のパラメータを適切に調整し得る。追加的又は代替的に、ＬＩＦＴプロセスで使用されるレーザは、リフロステップでも使用され得る。あるいは、異なるレーザが、異なるプロセスステップに対して使用されてもよい。

したがって、本実施形態は、はんだバンプ欠陥の問題に対する包括的な解決策を提供する。レーザ技術をはんだ材料のアブレーションと堆積に使用することによって、本明細書で説明する技術は、あらゆる種類のはんだバンプアレイに適用可能であり、直径が２０μｍ以下の非常に小さなはんだバンプの高密度アレイと、同様に直径１５０μｍ以上の大規模なはんだバンプを含める。これらの技術は、錫ベースのはんだなどの従来の低温はんだにも、銀合金などの高温はんだにも等しく適用可能である。

システム説明
図１は、本発明の一実施形態による、はんだバンプ修復のためのシステム２０の概略側面図である。図示の例では、システム２０は、当技術分野で周知のように、回路基板２４上、例えば半導体、誘電体、又はセラミック基板上のはんだバンプ２２のアレイを検査及び修復するために適用される。オーバサイズのバンプ２６は、基板２４の上に、他のバンプ２２よりも高く突出し、一方、アンダサイズのバンプ２８は、他のバンプよりも低い高さである。修復プロセス中、基板２４は、適切なマウント、通常は、並進移動ステージ５８などの調整可能なマウント上に保持される。

検査モジュール３０は、はんだバンプ２２のアレイに関する画像データを取得する。検査モジュール３０は、通常、当技術分野で周知のように、深度センシング機能を備えた１つ以上の光学センサを含む。例えば、検査モジュールは、立体撮像に適した光学系を備えた一対の画像センサを含み得て、又は、構造化光を基板２４上に投影するパターンプロジェクタと、三角測量のためにパターンの画像を取得する画像センサとを含み得る。代替的に、検査モジュールは、干渉計又は飛行時間センサを含み得て、はんだバンプ２２上を走査して、それぞれの寸法を測定する。「画像データ」という用語は、本明細書の文脈及び特許請求の範囲で使用される場合、基板２４上のフィーチャの３次元（３Ｄ）プロファイルを再構成する際に使用され得る、任意の種類のデータを含むと広く理解されるべきである。

制御回路３２は、検査モジュール３０によって出力された画像データを処理して、はんだバンプ２２の高さを測定し、バンプ２６及び２８などの、その高さが所定の最大値より高いか、又は所定の最小高さより低いバンプを識別する。制御回路３２は、通常、汎用コンピュータプロセッサを含み、これはソフトウェアにプログラムされて、本明細書に記載されている機能を、システム２０の他の構成要素と通信して制御するための適切なインタフェースとともに実行する。代替的又は追加的に、制御回路３２の機能の少なくとも一部は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又はハードウェア論理構成要素によって実行されてもよく、それらはハードワイヤード又はプログラマブルであり得る。

はんだバンプ修復のために、システム２０は、１つ以上のレーザを含むレーザモジュール３３と、適切なレーザビームを基板２４に対して方向付けるための適切な光学系を含む。図示の実施形態では、レーザモジュール３３は、アブレーションレーザ３４とリフロレーザ３８の両方、ならびにＬＩＦＴレーザ３６を含み、ＬＩＦＴレーザ３６は、後述する堆積モジュール３７の一部としても機能する。簡単にするために、これらのレーザの機能と特性は、ここではレーザがすべて別個のユニットであるかのように説明される（これは、レーザモジュール３３の１つの可能な実装である）。あるいは、短い高エネルギーパルスを放出する単一のレーザが、アブレーションレーザ３４とＬＩＦＴレーザ３６の両方の機能を実行してもよい。同じレーザが、またリフロレーザ３８として機能するように構成されてもよい。レーザ３４、３６、及び３８は、可視、紫外、及び／又は赤外範囲の光放射を、適切な波長で、適切な時間的パルス長及び焦点品質で放出して、本明細書で説明される機能を実行し、これは以下の説明で更に詳述する。

アブレーションレーザ３４は、通常、短いパルス、例えば５０ｎｓ程度のパルス長と、高フルエンス、例えば５～１５Ｊ／ｃｍ^２の範囲を放出する。レーザ３４は、はんだバンプ２２によって吸収される、可視、紫外、又は近赤外の範囲の任意の波長で動作し得る。あるいは、より短いレーザパルス、例えば１０ｎｓ未満、又は１ｎｓの範囲でさえもが使用されてもよい。ビームスキャナ４０は、レーザ３４からの１つ以上のパルスを方向付け、はんだ材料が除去されるはんだバンプ、例えばバンプ２６に衝突させる。各パルスは、バンプから一定量のはんだ材料を除去する。したがって、制御回路３２は、バンプ２６に対して方向付けるパルスの数を、バンプの高さによって示されるように、除去される材料の総量に基づいて選択し得る。集束光学系４６は、ビームをバンプ２６の上に、典型的には、はんだバンプの直径よりも小さいスポット直径、例えば約１０μｍ以下のスポット直径で集束させる。

はんだ材料をアンダサイズのはんだバンプへ追加することは、堆積モジュール３７を用いて実行され、堆積モジュール３７はこの例ではＬＩＦＴドナー基板５２を含む。ＬＩＦＴレーザ３６は、短いパルスを、通常、１ｎｓ程度のパルス持続時間で、ドナー基板５２に向けて制御回路３２の制御下で放出する。ドナー基板５２は、通常、透明材料の薄く柔軟なシートを含み、回路基板２４に近接する側面が、特定のはんだ材料、又は複数のはんだ材料を含むドナーフィルム５４でコーティングされる。あるいは、ドナー基板５２は、剛性又は半剛性の材料を含んでもよい。ビーム偏向器４２及び集束光学系４８は、ＬＩＦＴレーザ３６からの放射パルスを方向付けて、ドナー基板５２の上面を通過させ、したがって下面のドナーフィルム５４に、制御回路３２によって決定される空間パターンに従って衝突させる。

各レーザパルスは、ドナーフィルム５４からのはんだ材料の１つ以上の液滴５６を、アンダサイズであると識別されたはんだバンプ、図示の例でははんだバンプ２８上に放出することを誘起する。液滴５６は、標的はんだバンプに付着して硬化される。各液滴は、バンプに一定量のはんだ材料を追加する。したがって、制御回路３２は、バンプ２８上に堆積する液滴の数を、バンプの高さによって示されるように、追加される材料の総量に基づいて選択し得る。

余分なはんだ材料を除去するためのアブレーション、又は、はんだ材料を所定の標的はんだバンプに追加する目的の液滴の堆積のいずれかの後に、リフロレーザ３８は、はんだバンプを十分なエネルギーで照射し、はんだ材料を溶融及びリフロさせて、これによって、はんだバンプを所望の丸みを帯びた形状及び隣接するはんだバンプ２８の通常の高さに戻す。ビーム偏向器４４及び集束光学系５０は、リフロレーザ３８からの放射を、標的はんだバンプに衝突するように方向付ける。リフロレーザ３８のビームエネルギー及び他のパラメータは、はんだバンプを溶融する一方で、基板２４への熱損傷を最小限に抑えるように選択される。ビームは、はんだバンプの全体積を溶融するか、又ははんだバンプの一部のみを溶融する（例えば、先行するアブレーション又は堆積ステップがはんだバンプの上部のみに影響を与えて、はんだバンプ全体のリフロが必要でない場合）のに十分なエネルギーであってもよい。

はんだバンプのリフロの熱影響が十分に局所化され、基板２４及び周囲のはんだバンプへの影響を最小限に抑えることを確実にするために、本発明のいくつかの実施形態では、リフロレーザ３８は、連続波（ＣＷ）ビームではなく、レーザエネルギーのパルスを放射する。光学系５０は、ビームを、隣接するバンプを溶融しないように十分に小さいビーム直径で標的はんだバンプ上に衝突するように集束し、ビーム直径はバンプ直径より小さくてもよい。しかしながら、ビーム直径は、除去された、又は溶融した液滴で覆われた領域全体を溶融するのに十分な大きさである。例えば、リフロ段階で使用されるビーム直径は、バンプ直径の約半分～３分の２の間であってもよい。直径が１００μｍ未満のはんだバンプの場合、パルス持続時間は１００μｓ未満であることが望ましく、また、非常に小さいはんだバンプ、例えば直径が４０μｍ未満の場合、パルスは更に短く、例えば １０μｓ程度であってもよい。これらの短く強力なレーザパルスはまた、リフロプロセス中のはんだ材料の酸化を減らし、リフロプロセスを周囲大気条件下で実行可能にするのに有益である。短いレーザパルスの使用はまた、レーザビームの小さな位置ずれと、はんだバンプの熱放散特性に対するプロセスの感度を低下させるのに有利である。

パルス持続時間を、異なるはんだバンプのサイズ及び溶融深度に対して調整可能にするために、リフロレーザ３８は、例えば、適切なファイバレーザ又は高出力ダイオードレーザを含み得る。レーザが、ナノ秒の範囲に至るまでの、十分に広い範囲のパルス持続時間を調整される場合、それはアブレーションレーザ３４及び、可能であればＬＩＦＴレーザ３６としても機能し得る。

はんだバンプ修復の方法
図２は、本発明の一実施形態による、はんだバンプ修復の方法を概略的に示すフローチャートである。この方法は、便宜上かつ明確にするために、図１に示されるシステム２０の要素を参照して説明される。しかしながら、代わりに、本方法の原理は他のシステム構成で実装されてもよく、それらはすべて本発明の範囲内であると考えられる。例えば、別個のサブシステムは、オーバサイズのはんだバンプのアブレーション用に、またアンダサイズのはんだバンプへの材料の追加用に使用されてもよい。

この方法は、検査ステップ６０で開始し、検査モジュール３０がはんだバンプ（ＳＢ）２２、２６、２８、…のアレイに関する画像データを取得する。前述のように、この文脈における「画像データ」という用語は、基板２４の平面内の２次元画像のみでなく、基板に対して垂直な方向の深度データも指す。制御回路３２は、画像データを処理して、はんだバンプＢ_ｉのそれぞれの高さＨ_ｉを決定する。制御回路３２は、測定されたバンプの高さを、バンプ分類ステップ６２で基準設計高さＨ_０と比較する。各はんだバンプについて、制御回路３２は、高さ偏差ΔＨ_ｉ＝Ｈ_ｉ－Ｈ_０を計算する。相対偏差が特定の閾値δを超える、つまり｜ΔＨ_ｉ｜／Ｈ_０＞δのバンプは欠陥があると分類され、一方、閾値未満の偏差は無視される。言い換えれば、δの値は、特定の最大高さ及び最小高さを規定し、それを超過、また未満であるとすると、対応するバンプは欠陥があると識別される。

制御回路３２は、これらの欠陥のあるバンプＢ_ｉの１つを修復のために、バンプ選択ステップ６４で選択する。バンプの高さ偏差ΔＨ_ｉが負の場合、バンプにおけるはんだ材料の体積Ｖ_ｉも同様に設計体積よりも小さいと仮定され、つまり、ΔＶ_ｉも負である。例えば、図１のバンプ２８はこの基準を満たす。この場合、制御回路３２は、バンプをはんだ堆積ブランチ６６へ送る。他方、バンプ２６のように、バンプの高さ偏差ΔＨ_ｉ（したがって、ΔＶ_ｉ）が正である場合、制御回路３２は、バンプをはんだ除去ブランチ７４へ送る。

はんだ堆積ブランチ６６では、制御回路３２は、堆積量推定ステップ６８で、はんだバンプＢ_ｉに追加されるはんだ材料の体積ΔＶ_＋ｉを決定する。体積ΔＶ_＋ｉは、はんだバンプの測定された高さと直径を、設計高さと比較することで推定され得る。この体積と他の特性、例えばバンプの直径及びはんだ材料の種類に基づいて、制御回路３２はまた、はんだバンプの修復に適用するレシピを選択する。レシピは、例えば、はんだバンプ上に堆積される液滴の数と、各液滴がバンプ領域内で堆積される位置と、ならびに、液滴が一度にすべて堆積されるのか、又は２段階以上で堆積され、各段階後に堆積された液滴のリフロを伴うか、が示されてもよい。

選択されたレシピに基づいて、制御回路３２は、ドナー基板５２をはんだバンプ（例えば、バンプ２８）に近接した適切な位置に配置し、次に、ＬＩＦＴステップ７０で、ＬＩＦＴレーザ３６を１回以上発射して、液滴５６をはんだバンプ上に放出する。液滴の数は、ドナーフィルム５４からバンプ２８上に放出されるはんだ材料の体積が、ステップ６８で設定された体積に累積的に達するように選択される。言い換えると、各液滴が体積δＶの場合、レーザパルスの数Ｎは、Ｎ×δＶがΔＶ_＋ｉにほぼ等しくなるように選択される。選択された数の液滴がはんだバンプ２８に堆積された後、制御回路３２は、局所レーザリフロステップ７２で、リフロレーザ３８からのビームを方向付けて、バンプを照射する。

はんだ除去ブランチ７４では、はんだバンプが高すぎることが時々起きる場合があり、これは余分なはんだ材料を含むためではなく、１つ以上の気泡を含有するためである。この場合、バンプのアブレーションとそれに続くリフロにより、バンプの高さが所望の最小値よりも低くなる場合がある。この種の状況を回避するために、オーバサイズのはんだバンプは、予備リフロステップ７５で、リフロレーザ３８によって任意に照射され、バンプを溶融し、取り込まれている空気を解放し得る。次に、アブレーションレーザ３４は、バンプの高さがこの予備リフロステップの後、依然として所望の最大値を超えている場合にのみ印加されて、はんだ材料を除去する。代替的又は追加的に、はんだバンプの高さがアブレーション後に低くなりすぎたことが判明した場合、バンプはその後、堆積ブランチ６６に戻されてもよい。

予備リフロステップ７５が実施されるかどうかにかかわらず、制御回路３２は次に、アブレーション体積推定ステップ７６で、はんだバンプＢ_ｉ（例えばバンプ２６）から除去されるはんだ材料の体積ΔＶ_-ｉを決定する。この場合の体積もまた、はんだバンプの測定された高さ及び直径を基準設計高さと比較することで推定され得る。はんだ堆積ブランチの場合と同様に、制御回路３２は、はんだバンプを修復する際に適用するレシピを、はんだバンプの体積ΔＶ_-ｉ及び他の特性に基づいて選択する。この場合、レシピは、はんだバンプに適用するアブレーションパルスの数と、場合によってはパルス持続時間及び強度と、アブレーションのパターン（例えば、バンプの直径のほぼ半分に等しい直径の円）を示す。レシピは、余分なはんだ材料が一度にすべて除去されるのか、又は２段階以上で除去され、各段階後に残りのはんだ材料のリフロを伴うか、を示してもよい。

選択されたレシピに基づいて、制御回路３２は、アブレーションステップ７８で、アブレーションレーザ３４を１回以上発射して、はんだバンプ２６から材料を除去する。パルス数は、はんだバンプから除去されたはんだ材料の体積が、ステップ７６で設定された体積ΔＶ_－ｉに累積的に達するように選択される。選択された数のアブレーションパルスの後、制御回路３２は、局所レーザリフロステップ７２で、リフロレーザ３８からのビームを方向付け、バンプに照射する。

ステップ７２に続いて、検査モジュール３０は、検証ステップ８０で再び起動されて、修復されたはんだバンプの高さを測定する。（あるいは、制御回路３２は、複数のバンプが修復されるまでステップ８０を遅らせてもよく、その後、ステップ６０のように、これらのバンプのすべてを一緒に検査してもよい）。バンプの高さ偏差ΔＨ_ｉは、この時点で修復プロセス前の高さと比較して減少される必要がある。相対偏差が閾値δを下回った場合、すなわち｜ΔＨ_ｉ｜／Ｈ_０＜δである場合、はんだバンプは、修復完了ステップ８２で、満足できる状態にあると見なされる。制御回路３２はここでステップ６４に戻り、修復用の次のはんだバンプを選択し、欠陥のあるはんだバンプが基板２４上に残らなくなるまで行う。

代替的に、ステップ８０で測定された相対偏差が、依然として閾値δを上回っている場合、すなわち｜ΔＨ_ｉ｜／Ｈ_０＞δである場合、はんだバンプは、欠陥のあるバンプ検出ステップ８４で、依然として欠陥があると見なされる。この場合、制御回路３２は、必要に応じて、このバンプを、はんだ堆積ブランチ６６又ははんだ除去ブランチ７４のいずれかに戻す。ＬＩＦＴ堆積ステップ７０又はアブレーションステップ７８とそれに続くリフロステップ７２は、｜ΔＨ_ｉ｜／Ｈ_０＜δになるまで、必要に応じて更に１回以上繰り返される。

はんだバンプアブレーションの技術
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態による、それぞれレーザアブレーション前後のはんだバンプ２６の概略断面図である。図３Ａに示すように、はんだバンプ２６は、公称値Ｈ_０より大きい初期高さＨ_１を有する。はんだバンプ２６の半径はＲ_１であり、公称半径Ｒよりも大きい。ベース（パッド）の直径Ｄは既知であるため、はんだバンプ２６の初期体積は、半球に関する方程式によって与えられる。

はんだバンプ２６の体積を減らすために、制御回路３２は、除去される余分な体積を推定する、ΔＶ＝Ｖ_１－Ｖ_０。場合によっては、以下の図を参照して説明するように、余分な体積を、複数段階及び／又は異なるアブレーションパターンで除去することが有利であり得る。しかし、本例では、はんだバンプ２６の高さは、図３Ｂに示すように、頂部(cap)９０のアブレーションによって量ｈだけ単に減少され、直径ｄの平坦な円形表面を有するはんだバンプ９２を生成する。

頂部パラメータは、はんだバンプ２６の測定された高さＨ_１及びベース直径Ｄに基づいて決定される。バンプ半径は、以下で与えられる。
除去される頂部体積は以下である。
頂部９０の高さと直径は、次の関係式から引き出され得る。

上記の式に基づいて、制御回路３２は、はんだバンプ２６に対してアブレーションレーザ３４によって方向付けられる１つ以上のアブレーションパルスのパラメータを計算し、はんだバンプ９２を得る。アブレーションに続いて、リフロレーザ３８が発射されてはんだバンプ９２を溶融し、丸みを帯びたバンプを得て、その高さは約Ｈ_０であり、半径は約Ｒとなる。

図４は、本発明の別の実施形態による、レーザアブレーション後のはんだバンプ９６の概略断面図である。この場合、光学系４８は、アブレーションレーザ３４からのビームを、より鋭くオーバサイズのはんだバンプ上に集束させることで、ビームがバンプ直径より小さいビーム直径ではんだバンプに衝突する。したがって、はんだ材料のアブレーションは、直径ｄ及び深さＬのキャビティ９４を、識別されたはんだバンプの中央領域に作成する。直径ｄと高さｈの頂部（図３Ｂの除去された頂部よりも小さい）も同様に除去される。続いて、リフロレーザ３８による溶融により、はんだ材料がリフロしてキャビティ９４を充填し、はんだバンプが所望の丸みを帯びた形状に戻る。

アブレーションレーザビームのエネルギー及び直径は、前述の実施形態のように選択されて、制御回路３２によって計算される頂部及びキャビティの寸法に対応するはんだ材料の体積を除去する。図４に示したアプローチは、とりわけ、アブレーション中にはんだバンプの領域の周りに飛散するデブリの量を減らすのに有利である。デブリは導電性であるため、完全に取り除かないと短絡を引き起こす場合がある。この場合、キャビティ９４の深さに応じて、デブリの実質的な部分がキャビティ内に捕捉され、次いで、リフロレーザ３８によって溶融されると、はんだバンプに単純にリフロする。レーザパルスパラメータ、ならびにキャビティ９４の深度とアスペクト比は、最適化され、キャビティを下にあるパッドまで拡張することさえでき、デブリの飛散を最小限に抑えながら所望のアブレーション体積を達成し得る。

図５は、本発明の一実施形態による、はんだバンプから除去された材料の体積を、材料を除去するために印加されるレーザパルスの数の関数として概略的に示すプロットである。このプロットは、はんだバンプから除去されるはんだ材料の量が、印加されるレーザパルスの数にほぼ比例して増加することを実証する。このように、レーザパルスごとに除去されるはんだ材料の量は較正され得て、所与のはんだバンプに印加するアブレーションパルスの数は、除去されるはんだ材料の量に従って選択され得る。

再び図４を参照すると、デブリがアブレーション中に飛散する範囲を減らすために、はんだバンプにおいて除去されるキャビティは可能な限り狭いことが望まれる。しかし、キャビティのアスペクト比が高すぎると、気泡がリフロ後にはんだバンプに残る場合がある。更に、アスペクト比が高い場合、除去されるキャビティの量は、オーバサイズのはんだバンプから除去されるはんだ材料の実際の量よりも少ない可能性がある。これらの困難を軽減しながら除去されるキャビティの直径を可能な限り小さくするため、いくつかの実施形態では、制御回路３２は、アブレーションステップ及びリフロステップを２回以上繰り返し、はんだバンプの高さと体積を希望の制限内に減少させる。この反復アプローチにより、各ステップで除去される体積が十分に小さく保たれ、バンプの中心で局所アブレーションが可能になり、過度に深く除去することがない。後続の局所リフロステップにより、はんだバンプは球形に戻り、その後、次のアブレーションが行われる。

図６Ａ～図６Ｄは、本発明の一実施形態による、この種のレーザアブレーション及びリフロの反復プロセスの連続段階における、はんだバンプ１０２の概略断面図である。図６Ａでは、小さなキャビティ１００が、はんだバンプ１０２で除去される。リフロレーザ３８が印加されて、はんだバンプを溶融し、図６Ｂに示すように、高さ及び体積が減少したはんだバンプ１０４を作成する。アブレーションレーザ３４は、図６Ｃに示すように、はんだバンプ１０４において更に別のキャビティ１０６を除去する。最後に、図６Ｄに示すように、リフロレーザ３８は再びはんだ材料を溶融し、これがリフロして、所望の高さ及び体積の丸みを帯びたはんだバンプ１０８を形成する。

図７Ａ～図７Ｃは、本発明の別の実施形態による、レーザアブレーション及びリフロの連続段階における、はんだバンプ２６の概略断面図である。リフロレーザ３８が、十分なエネルギーを印加して、アブレーションの各段階の後にはんだバンプの全体積を溶融する前述の実施形態とは対照的に、この場合、エネルギーは減少され、その結果、はんだバンプの一部（この例では上部）のみが溶融してリフロする。このアプローチは、基板２４及びはんだバンプの周囲への熱の放散を減らすのに有利である。はんだバンプの内部構造の変化の影響を受けにくく、これにより、溶融した体積全体と温度に影響を与える可能性のある熱伝導率の関連する変化の影響を受けにくくなる。

図７Ａは、高さＨ_１のオーバサイズのはんだバンプ２６を示し、そこから特定の体積ΔＶが除去され、バンプを公称体積及び高さＨ_０に縮小する。簡単にするために、図７Ｂに示すように、アブレーションレーザ３４がこの例では動作され、クリーンカットされた頂部９０を除去して、平坦化されたバンプ９２を残す。頂部９０の高さｈは、直径ｄ_１に基づいて選択され、頂部の体積が余分な体積（ΔＶ＝Ｖ_１－Ｖ_０）と正確に等しくなる。高速レーザリフロが、レーザパルスの持続時間とエネルギーに応じて続き、はんだは深さＬのみを溶融する。溶融した位相深さＬはアブレーション後のバンプ高さ（Ｈ_１－ｈ）よりも小さいので、リフロはバンプ体積の上部１１０上でのみ生じる。下部１１２は中実のままである。図７Ｃに示されるように、結果として得られるはんだバンプ１１４の回復された形状は、直径ｄ_２を有し、公称バンプ形状と正確には一致せず、これにより、バンプの高さＨ_２は公称高さよりも小さくなる（Ｈ_２＜Ｈ_０）が、バンプ体積は公称体積Ｖ_０にほぼ等しくなる。

前述のように、金属のレーザアブレーションは、通常、飛散した金属液滴及びその他のエネルギーデブリと、金属ガス及びプラズマとを発生させる。飛散したデブリは周囲領域を汚染する可能性があり、またデブリがはんだバンプに戻ってくる場合にアブレーションプロセスの不正確を引き起こす場合がある。デブリの酸化もまた、はんだバンプの電気的特性に影響を与える可能性がある。

図８は、アブレーションプロセス中のはんだバンプ１２０の概略断面図であり、本発明の一実施形態によるデブリの捕捉技術を示している。この実施形態では、透明カバー１２４、例えば適切なスライドガラスが、はんだバンプ１２０に近接して回路基板上に配置される。ビーム１２２はアブレーションレーザ３４（図１）によって方向付けられ、透明カバー１２４を通してはんだバンプ１２０を照射し、これにより透明カバーの下の深さＬまでキャビティ１２６を除去する。アブレーションによって放出されたデブリ１２８はカバー１２４に付着し、これによりデブリが捕捉され、はんだバンプ及び周囲基板上に再堆積するのを防ぐ。カバー１２４は、はんだバンプ１２０に近接して配置されて、収集容量を最大にし、除去された残留物を、それらが周囲空気との相互作用によって冷却する前に収集する。

この種の透明カバーを使用してデブリを捕捉することは、はんだバンプのアブレーションにおいてのみでなく、他のレーザ微細加工用途、特に金属を除去する場合にも有益である。

はんだ堆積の技術
図９Ａは、本発明の一実施形態による、はんだバンプ１３０の体積を増加させるためのはんだ液滴１３２の堆積を示す顕微鏡写真である。この図から分かるように、ドナーフィルム５４（図１）から放出された液滴は、はんだバンプに付着している。液滴体積及び堆積される液滴の数は、はんだバンプに追加されるはんだ材料の総体積を構成するように選択される。

図９Ｂは、本発明の一実施形態による、図９Ａの堆積段階に後続して、リフロ段階に続くはんだバンプ１３４を示す顕微鏡写真である。液滴１３２の堆積後、リフロレーザ３８を作動させて、液滴の溶融を、はんだバンプ１３０自体の体積の一部又は全部と共に行い、その結果、はんだバンプは適切な丸みを帯びた形状にリフロされる。この液滴の堆積とリフロのサイクルは複数回、繰り返されて、必要とされるはんだバンプの総体積に達することができる。図７Ａ～図７Ｃに示す例では、リフロ段階で印加されるエネルギーは制限され得て、その結果、溶融深度も同様に制限され、すなわち、はんだバンプ１３０の上部のみが液滴１３２と一緒に溶融される。

はんだ材料のＬＩＦＴを微調整して、安定した噴射方式を提供することで、ＬＩＦＴレーザ３６からの各パルスが、選択された体積の単一の液滴を生じ得る。例えば、はんだ材料を含んで３００～８００ｎｍの範囲の厚さを有するドナーフィルム５４を備えたドナー基板５２と、レーザパルスであって、パルス持続時間が約１ｎｓ～２０ｎｓ、パルスエネルギーが１～５μＪの範囲、またドナーフィルム上のレーザスポット径が３０～５０μｍの範囲であるレーザパルスを使用して、液滴体積は約５０～３００ｆＬの範囲で制御され得る。これらの条件下での液滴放出の方向は、十分に制御され、その結果、ドナー基板５２は回路基板２４から０．３～０．５ｍｍ離れて配置され、依然として図９に示されるような正確な堆積を達成し得る。代替的には、より小さな又はより大きなはんだ液滴は、ドナー構造とレーザパラメータが適切に調整されているという条件で堆積され得る（しかし、噴射品質は損なわれる可能性があるため、ドナー基板を回路基板の近くに配置することが望ましい場合がある）。

噴射方式の賢明な選択はまた、堆積部位の近辺に飛散する金属デブリの量を最小限に抑え、ＬＩＦＴ堆積後の基板周囲のクリーンアップを容易にするのにも役立つ。リフロ段階に続いて、回路基板は、例えば水中での超音波処理を使用して洗浄され得る。したがって、リフロ段階中に溶融されなかったデブリは、洗浄プロセス中に基板から切り離される。代替的又は追加的に、デブリは回路基板から洗浄された後、正確で繊細なレーザアブレーションプロセスを用いてリフロされ得る。

図１０は、本発明の一実施形態による、はんだバンプの高さの増加を、バンプに追加されたはんだ液滴の体積の関数として概略的に示すプロットである。このプロットは、直径７０μｍの実際のバンプで行われた測定値を示す。連続するバーとボックスは、追加された体積、つまり、堆積した液滴の数の関数として測定された平均高さと標準偏差を示す。平均値を通る曲線は、高さが、初期体積の約１７０％まで体積に比例して増加することを示す。したがって、ＬＩＦＴベースのはんだ堆積を使用して、アンダサイズのはんだバンプを正確に修復し得る。

所与の位置に堆積された、はんだの総体積を測定する別の方法は、各液滴５６の放出後にドナーフィルム５４（図１）に残る穴の直径のインライン撮像に基づき得る。液滴体積は、画像に示される穴の直径とドナーフィルムの既知の厚さに基づき計算され得る。実験的な測定を実行して、穴周囲のリムの厚さを考慮するためなどに必要な補正係数を見つけ得る。

はんだ材料の正確なＬＩＦＴ印刷に関する更なる詳細、例えば、適切なドナーフィルム及びはんだ材料の特徴、ならびに、はんだ液滴の噴射及びはんだバンプのリフロのためのレーザパルスパラメータは、２０２０年６月４日に出願された米国仮特許出願第６３／０３４，４２２号に記載され、その開示は参照により本明細書に援用される。

上述の実施形態は一例として引用されており、本発明は、上記に示され、かつ記載されるものに特に限定されるものでないことを理解されたい。むしろ、本発明の範囲は、上記の様々な特徴のコンビネーション及びサブコンビネーションの両方、ならびに上記の説明を読むことにより当業者が想起し、かつ先行技術には開示されていないそれらの変形及び修正を含む。

Claims (37)

1. 回路製造の方法であって、
   回路基板上のはんだバンプのアレイを検査して、前記基板上の高さが所定の最大値より高いはんだバンプを識別することと、
   第１のレーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して方向付け、前記識別されたはんだバンプから選択された量のはんだ材料を除去することと、
   前記はんだ材料を除去した後、第２のレーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、前記識別されたはんだバンプに残存している前記はんだ材料を溶融させてリフロさせることと、
   を含む、方法。
2. 前記第１のレーザビームを方向付けることは、レーザエネルギーの１つ以上のパルスを前記識別されたはんだバンプに衝突するように方向付けることを含み、ここで前記パルスのそれぞれは５０ｎｓ未満であるパルス持続時間を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記アレイを検査することは、前記識別されたはんだバンプの前記高さに応じて、前記識別されたはんだバンプから除去される前記はんだ材料の前記量を推定することを含み、また前記１つ以上のパルスを方向付けることは、前記推定された量に応じて、前記識別されたはんだバンプに印加する前記パルスの数を選択することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記識別されたはんだバンプはバンプ直径を有しており、前記第１のレーザビームを方向付けることは、前記第１のレーザビームを集束させて、前記識別されたはんだバンプに、前記バンプ直径よりも小さいビーム直径で衝突させることで、前記はんだ材料のアブレーションにより、前記識別されたはんだバンプの中央領域にキャビティを作成することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１及び第２のレーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して方向付けることは、前記第１のレーザビームを、前記はんだ材料を除去するように方向付ける前記ステップと、前記第２のレーザビームを方向付けて、前記はんだバンプの前記高さが前記所定の最大値を下回るまで、前記はんだ材料を複数回、溶融及びリフロさせる前記ステップと、を繰り返すことを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のレーザビームを方向付けることは、透明カバーを、前記識別されたはんだバンプに近接して前記基板上に配置することと、前記第１のレーザビームを方向付けて、前記識別されたはんだバンプに前記透明カバーを通して照射し、それによって前記識別されたはんだバンプのアブレーションによって放出されたデブリが前記カバーに付着することと、を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記第２のレーザビームを方向付けることは、レーザエネルギーの１つ以上のパルスを、前記識別されたはんだバンプに衝突するように方向付けることを含み、前記パルスのそれぞれのパルス持続時間は１００μｓ未満である、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１及び第２のレーザビームを方向付けることは、前記第１及び第２のレーザビームの両方を、可変パルス持続時間を有する単一のレーザを使用して生成することを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記識別されたはんだバンプはバンプ直径を有しており、前記第２のレーザビームを方向付けることは、前記第２のレーザビームを集束させて、前記識別されたはんだバンプに、前記バンプ直径よりも小さいビーム直径で衝突させることを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記第２のレーザビームを方向付けることは、前記識別されたはんだバンプに前記第２のレーザビームを使用して十分なエネルギーを印加して、前記識別されたはんだバンプの全体積を溶融することを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記第２のレーザビームを方向付けることは、前記識別されたはんだバンプに、前記識別されたはんだバンプの一部のみを溶融するように選択された前記第２のレーザビームを使用して、ある量のエネルギーを印加することを含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記はんだバンプのアレイを検査することは、前記基板上の高さが所定の最小値より低い更に別のはんだバンプを識別することを含み、
    前記はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴を前記更に別のはんだバンプ上に堆積させることと、前記第２のレーザビームを前記更に別のはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、前記堆積したはんだ材料を溶融させて前記更に別のはんだバンプにリフロさせることを含み、前記１つ以上の溶融した液滴を堆積することは、前記１つ以上の溶融した液滴を前記更に別のはんだバンプに近接するドナー基板から、レーザ誘起順方向転写（ＬＩＦＴ）のプロセスによって放出することを含む、
    請求項１に記載の方法。
13. 前記１つ以上の溶融した液滴を放出することは、前記第１のレーザビームを印加して、レーザエネルギーの１つ以上のパルスを、前記ドナー基板を通して方向付け、前記溶融した液滴の放出を誘起することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 回路製造の方法であって、
    回路基板上のはんだバンプのアレイを検査して、前記基板上の高さが所定の最小値より低いはんだバンプを識別することと、
    はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴を前記識別されたはんだバンプ上に堆積し、それによって前記液滴が前記識別されたはんだバンプに付着して硬化されることと、
    前記はんだ材料を堆積させた後、レーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、前記堆積したはんだ材料を溶融させて前記識別されたはんだバンプにリフロさせることと、
    を含む、方法。
15. 前記１つ以上の溶融した液滴を堆積することは、前記１つ以上の溶融した液滴を前記識別されたはんだバンプに近接するドナー基板から、レーザ誘起順方向転写（ＬＩＦＴ）のプロセスによって放出することを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ドナー基板は透明であり、対向する第１及び第２の表面と、前記第２の表面上に前記はんだ材料を含むドナーフィルムを有することで、前記ドナーフィルムが前記識別されたはんだバンプに近接し、
    前記１つ以上の溶融した液滴を放出することは、レーザ放射の１つ以上のパルスを方向付けて、前記ドナー基板の前記第１の表面を通過させて前記ドナーフィルムに衝突させ、前記ドナーフィルムから前記識別されたはんだバンプ上へ、前記はんだ材料の前記１つ以上の溶融した液滴の放出を誘起することを含む、
    請求項１５に記載の方法。
17. レーザ放射の前記１つ以上のパルスをＬＩＦＴの前記プロセスで方向付けること、及び前記レーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して方向付けることは、可変パルス持続時間を有する単一のレーザを使用して、前記溶融した液滴を放出すること及び前記堆積したはんだ材料を溶融しリフロさせることの両方を行うことを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記アレイを検査することは、前記識別されたはんだバンプの前記高さに応じて、前記識別されたはんだバンプに加えられる前記はんだ材料の量を推定することを含み、また前記１つ以上の溶融した液滴を堆積することは、前記推定された量に応じて、前記識別されたはんだバンプに堆積する前記液滴の数を選択することを含む、請求項１４に記載の方法。
19. 前記１つ以上の溶融した液滴を堆積させ、前記レーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して方向付けることは、前記はんだ材料の前記溶融した液滴を堆積させる前記ステップと、前記レーザビームを方向付けて、前記はんだバンプの前記高さが前記所定の最小値を超えるまで、前記はんだ材料を複数回、溶融及びリフロさせる前記ステップと、を繰り返すことを含む、請求項１４に記載の方法。
20. 前記識別されたはんだバンプはバンプ直径を有しており、前記レーザビームを方向付けることは、前記レーザビームを集束させて、前記識別されたはんだバンプに、前記バンプ直径よりも小さいビーム直径で衝突させることを含む、請求項１４に記載の方法。
21. 前記レーザビームを方向付けることは、前記識別されたはんだバンプに、前記レーザビームを用いて十分なエネルギーを印加し、前記識別されたはんだバンプの、前記堆積したはんだ材料を含んだ全体積を溶融することを含む、請求項１４に記載の方法。
22. 前記レーザビームを方向付けることは、前記識別されたはんだバンプに、前記レーザビームを用いて、ある量のエネルギーを印加することを含み、前記ある量のエネルギーは、前記堆積したはんだ材料に加えて前記識別されたはんだバンプの一部のみを溶融するように選択される、請求項１４に記載の方法。
23. 前記レーザビームを方向付けることは、レーザエネルギーの１つ以上のパルスを前記識別されたはんだバンプに衝突させるように方向付けることを含み、前記パルスのそれぞれは、１００μｓ未満のパルス持続時間を有する、請求項１４に記載の方法。
24. 検査モジュールであって、回路基板上のはんだバンプのアレイに関する画像データを取得するように構成された検査モジュールと、
    レーザモジュールであって、前記はんだバンプからはんだ材料を除去するように構成された第１のレーザビームと、前記はんだバンプにおいて前記はんだ材料を溶融させてリフロさせるように構成された第２のレーザビームとを出力するように構成されたレーザモジュールと、
    制御回路であって、前記画像データを処理して、前記基板上の高さが所定の最大値より高い前記アレイ内のはんだバンプを識別し、前記レーザモジュールを制御して、前記第１のレーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して方向付け、前記識別されたはんだバンプから前記はんだ材料の選択された量を除去し、前記はんだ材料を除去した後、前記第２のレーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付けて、前記識別されたはんだバンプに残存する前記はんだ材料を溶融させてリフロさせるように構成される制御回路と、
    を備える、回路製造の装置。
25. 前記制御回路は、前記識別されたはんだバンプの前記高さに応じて、前記識別されたはんだバンプから除去される前記はんだ材料の量を推定し、前記推定された量に応じて、前記識別されたはんだバンプに印加するパルスの数を選択するように構成される、請求項２４に記載の装置。
26. 前記識別されたはんだバンプはバンプ直径を有しており、前記レーザモジュールは、前記第１のレーザビームを集束させて、前記識別されたはんだバンプに、前記バンプ直径よりも小さいビーム直径で衝突させることで、前記はんだ材料のアブレーションにより、前記識別されたはんだバンプの中央領域にキャビティを作成するように構成される、請求項２４に記載の装置。
27. 前記基板の上に、前記識別されたはんだバンプに近接して配置された透明カバーを備え、前記レーザモジュールは、前記第１のレーザビームを方向付けて、前記透明カバーを通して前記識別されたはんだバンプを照射し、それによって前記識別されたはんだバンプのアブレーションにより放出されたデブリが前記カバーに付着するように構成される、請求項２４に記載の装置。
28. 前記レーザモジュールは、可変パルス持続時間を有する単一のレーザを含み、前記第１及び第２のレーザビームの両方を生成する、請求項２４に記載の装置。
29. 前記識別されたはんだバンプはバンプ直径を有しており、前記レーザモジュールは、前記第２のレーザビームを集束させて、前記識別されたはんだバンプに、前記バンプ直径よりも小さいビーム直径で衝突させるように構成される、請求項２４に記載の装置。
30. 前記制御回路は、前記基板上の高さが所定の最小値より低い更に別のはんだバンプを識別するように構成され、
    前記装置は、堆積モジュールであって、前記はんだ材料の１つ以上の溶融した液滴を前記更に別のはんだバンプ上に堆積するように構成された堆積モジュールを備え、
    前記レーザモジュールは、前記第２のレーザビームを、前記更に別のはんだ材料に対して十分なエネルギーで方向付けて、前記堆積したはんだ材料を溶融させて、前記更に別のはんだバンプにリフロさせるように構成される、
    請求項２４に記載の装置。
31. 検査モジュールであって、回路基板上のはんだバンプのアレイに関する画像データを取得するように構成された検査モジュールと、
    堆積モジュールであって、はんだ材料の溶融した液滴を放出するように構成された堆積モジュールと、
    レーザモジュールであって、前記はんだバンプにおいて前記はんだ材料を溶融させてリフロさせるように構成されたレーザビームを出力するように構成されたレーザモジュールと、
    制御回路であって、前記画像データを処理して、前記基板上の高さが所定の最小値より低い前記アレイ内のはんだバンプを識別し、前記堆積モジュールを制御して、前記はんだ材料の前記溶融した液滴の１つ以上を、前記識別されたはんだバンプ上に堆積させ、これにより、前記液滴が前記識別されたはんだバンプに付着して硬化され、前記はんだ材料を除去した後、前記レーザモジュールを制御して、前記レーザビームを前記識別されたはんだバンプに対して十分なエネルギーで方向付け、前記堆積されたはんだ材料を溶融させて前記識別されたはんだバンプの中にリフロさせるように構成される制御回路と、
    を備える、回路製造の装置。
32. 前記堆積モジュールは、前記１つ以上の溶融した液滴を前記識別されたはんだバンプに近接するドナー基板から、レーザ誘起順方向転写（ＬＩＦＴ）のプロセスによって放出するように構成される、請求項３１に記載の装置。
33. 前記ドナー基板は透明であり、対向する第１及び第２の表面と、前記第２の表面上に前記はんだ材料を含むドナーフィルムを有することで、前記ドナーフィルムが前記識別されたはんだバンプに近接し、
    前記レーザモジュールは、レーザ放射の１つ以上のパルスを方向付けて、前記ドナー基板の前記第１の表面に通過させて前記ドナーフィルムに衝突させ、前記ドナーフィルムから前記識別されたはんだバンプ上へ、前記はんだ材料の前記１つ以上の溶融した液滴の放出を誘起するように構成される、
    請求項３２に記載の装置。
34. 前記レーザモジュールは、可変パルス持続時間を有する単一のレーザを含み、前記溶融した液滴を放出することと、前記堆積したはんだ材料を溶融させリフロさせることの両方を行う、請求項３３に記載の装置。
35. 前記制御回路は、前記識別されたはんだバンプの前記高さに応じて、前記識別されたはんだバンプに加えられる前記はんだ材料の量を推定し、前記推定された量に応じて、前記識別されたはんだバンプに堆積する前記液滴の数を選択するように構成される、請求項３１に記載の装置。
36. 前記制御回路は、前記堆積モジュール及び前記レーザモジュールに、前記はんだ材料の前記溶融した液滴を堆積させる前記ステップと、前記レーザビームを方向付けて、前記はんだバンプの前記高さが前記所定の最小値を超えるまで、前記はんだ材料を複数回、溶融させリフロさせる前記ステップと、を繰り返させるように構成される、請求項３１に記載の装置。
37. 前記識別されたはんだバンプはバンプ直径を有しており、前記レーザモジュールは、前記レーザビームを集束して、前記識別されたはんだバンプに、前記バンプ直径よりも小さいビーム直径で衝突させるように構成される、請求項３１に記載の装置。
    

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