JP5224139B2 - Mold removal method and mold removal apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ICモールド等の被加工部材を覆っているモールドの厚さを計測してモールドを除去し、ICを露出に近い状態までに加工するためのモールド除去方法およびモールド除去装置に関する。 The present invention relates to a mold removal method and a mold removal apparatus for measuring a thickness of a mold covering a workpiece such as an IC mold to remove the mold and processing the IC to a state close to exposure.
トランジスタ、ダイオード、抵抗、キャパシタなどの数多くの超小型素子を一つの基板上に一体的に作り込み、相互に電気的に接続または絶縁して作成したIC(Integrated Circuit)の故障解析をすることが行われている。半導体チップは、ICパッケージにおいて樹脂等のモールドで封止されている。このように、ICパッケージの
半導体チップに形成された集積回路に動作不良があったときには、原因の解析や回路修正を行うために半導体チップを封止している樹脂を除去して半導体チップを露出させることが求められている。
このため、従来において、ICパッケージを開封する方法として、ICパッケージの半導体チップを封止している樹脂モールドに硝酸などの作用媒体を吹き付けることにより樹脂を除去している(以下「従来技術1」という。たとえば、特許文献1参照。)。また、ドライエッチング等が用いられている(以下「従来技術2」という。たとえば、特許文献2参照。)。
It is possible to perform failure analysis of ICs (Integrated Circuits) created by integrating many micro devices such as transistors, diodes, resistors, capacitors, etc. on a single substrate and electrically connecting or insulating each other. Has been done. The semiconductor chip is sealed with a resin mold or the like in the IC package. Thus, when there is a malfunction in the integrated circuit formed on the semiconductor chip of the IC package, the resin sealing the semiconductor chip is removed to expose the semiconductor chip in order to analyze the cause and correct the circuit. It is demanded to make it.
For this reason, conventionally, as a method for opening the IC package, the resin is removed by spraying a working medium such as nitric acid onto a resin mold sealing the semiconductor chip of the IC package (hereinafter referred to as “
しかしながら、従来技術1の溶液を使用して樹脂モールドを除去してICパッケージを開封する薬液方法では、IC構成素材の腐食、廃液処理や装置腐食の問題、また従来技術2のドライエッチングでは加工速度が遅いという問題がある。さらに、従来技術1及び従来技術2にあっては、樹脂モールドで封止されている半導体チップの位置や設置状態がわからないため、除去工程で半導体チップに損傷を生じさせ、半導体チップを覆っている樹脂を完全にきれいに除去できない等の問題点があった。
However, in the chemical solution method in which the resin mold is removed by using the solution of the
従来技術1および従来技術2の問題を解決する手法として、レーザにより樹脂モールドを除去する手法が本出願人により提案されている(以下「従来技術3」という。たとえば、特許文献3参照。)。従来技術3のレーザ加工装置は、従来技術1及び従来技術2の問題を解決することができるが、開発初期ということもあって、レーザ光出射手段から出射された計測用レーザ光の出射光量を測定するための出射光量測定手段を備え、出射光量測定手段で測定される出射光量に基づいて、反射光量測定手段で測定される反射光量を補正する光量補正手段を備えること、および、樹脂モールドで反射される計測用レーザ光の反射光を光学系を介して受光素子に導いて計測するなど、装置が高価なものになるという欠点があった。また、樹脂モールドの残留厚さに関係なく一様な条件で加工するため、加工のスピードおよび精緻さに欠けるという問題もあった。
As a technique for solving the problems of the
本発明は従来の問題点を鑑みなされたもので、本発明の目的は、ICチップ表面から100ミクロン以下までの樹脂を残し、ICチップに損傷を与えることなく、ICチップを覆っているモールドを高速で精緻に、さらに、簡素な手段で除去することができるモールド除去方法およびモールド除去装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to leave a resin of 100 microns or less from the surface of the IC chip and to provide a mold that covers the IC chip without damaging the IC chip. An object of the present invention is to provide a mold removal method and a mold removal apparatus that can be removed with high speed and precision and with simple means.
そこで、本発明は、モールドの残留厚さをモニタするとともにモールドの除去条件に応じて一次加工または仕上げ加工のいずれかを選択してレーザ加工することにより、ICチップにダメージを与えないで最小厚さまでモールドを高速かつ精緻に、さらに簡素な装置構成で除去できるモールド除去方法およびモールド除去装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention monitors the residual thickness of the mold and performs laser processing by selecting either primary processing or finishing processing according to the mold removal conditions, thereby minimizing the thickness without damaging the IC chip. Another object of the present invention is to provide a mold removal method and a mold removal apparatus that can remove a mold at high speed and precision with a simpler apparatus configuration.
上記目的を達成するため本発明のモールド除去方法は、第1に、ICチップおよび2次配線と、これらを覆うモールド部材とからなるICパッケージを用意する工程と、
モールドの除去条件を設定する工程と、
レーザ光の出射位置に前記ICチップを設置する工程と、
前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行い、計測用レーザを出射して該モールド部材のXおよびY方向座標位置における反射/散乱光量を測定し、該測定値を記憶する測定工程と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たすか判断する工程と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしている場合はモールドの除去条件に応じて設定した加工条件でレーザ仕上げ加工を行う仕上加工工程と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしていない場合は前記記憶したXおよびY方向位置における測定値に応じて設定した加工条件でレーザ一次加工を行い、前記レーザ一次加工の完了後に前記測定工程の前に戻る一次加工工程と、
を備えることを特徴としている。
上記「反射/散乱光量」として、たとえば、別に設定した閾値に対しての反射/散乱光量の大小の判定結果を採用することができる。
第1の特徴により、ICチップにダメージを与えないでモールド部材の残留厚さが最小となるまで高速で除去を行うことができる。
また、本発明の除去作業の後に、薬液、ドライエッチングを行う必要がある場合においても、モールド部材の残留厚さが100ミクロン以下まで除去されているため、迅速、かつ、微量の薬液で処理を行うことができる。
さらに、モールドの除去条件を設定し、モールド部材のXおよびY方向の厚さの測定値がモールドの除去条件を満たすか判断して仕上げ加工または一次加工のいずれかを選択させるようにしたことにより、残留モールド厚さに応じた加工を行うことができる。
In order to achieve the above object, the mold removing method of the present invention firstly includes a step of preparing an IC package comprising an IC chip and a secondary wiring, and a mold member covering them,
A step of setting mold removal conditions;
Installing the IC chip at a laser beam emission position;
A measuring step of performing alignment in the height position direction of the mold member, measuring a reflected / scattered light amount at a coordinate position in the X and Y directions of the mold member by emitting a measurement laser, and storing the measured value;
Determining whether the measured value satisfies the removal condition of the mold;
When the measurement value satisfies the mold removal conditions, a finishing process step of performing laser finishing under the processing conditions set according to the mold removal conditions;
When the measured value does not satisfy the mold removal condition, laser primary processing is performed under processing conditions set according to the stored measured values in the X and Y direction positions, and the measurement step is performed after the laser primary processing is completed. The primary processing step to go back to
It is characterized by having.
As the “reflected / scattered light amount”, for example, a determination result of the reflected / scattered light amount with respect to a separately set threshold value can be adopted.
According to the first feature, removal can be performed at high speed until the residual thickness of the mold member is minimized without damaging the IC chip.
Even when it is necessary to perform a chemical solution or dry etching after the removal operation of the present invention, the residual thickness of the mold member is removed to 100 microns or less, so that the treatment can be performed quickly and with a small amount of the chemical solution. It can be carried out.
Furthermore, by setting the mold removal conditions and determining whether the measured values of the thickness of the mold member in the X and Y directions satisfy the mold removal conditions, either finishing or primary processing is selected. The processing according to the residual mold thickness can be performed.
また、本発明のモールド除去方法は、第2に、第1の特徴において、モールドの除去条件の設定項目として、少なくとも、除去エリア、戻り光量閾値、IC戻り光検知、2次配線検知または追加仕上げのいずれか1つを含むことを特徴としている。
第2の特徴により、無駄のないより合理的なレーザ加工を行うことができる。
The mold removal method of the present invention is secondly characterized in that, in the first feature, at least the removal area, the return light amount threshold value, the IC return light detection, the secondary wiring detection or the additional finishing are set as the setting items of the mold removal conditions. It is characterized by including any one of these.
The second feature enables more rational laser processing without waste.
また、本発明のモールド除去方法は、第3に、第1または第2の特徴において、モールドの除去条件の設定項目として2次配線検知を含む場合、前記2次配線の検知によりICチップまでのZ方向距離を算出し、これに基づいた加工条件でレーザ仕上げ加工を行うことを特徴としている。
第3の特徴により、2次配線検知を目安としてモールド部材の残留厚さを算出できることから、仕上げ加工の加工条件の設定が容易になる。
Thirdly, in the mold removing method of the present invention, in the first or second feature, when the secondary wiring detection is included as the setting item of the mold removal condition, the detection of the secondary wiring leads to the IC chip. The Z-direction distance is calculated, and laser finishing is performed under the processing conditions based on the Z-direction distance.
According to the third feature, since the residual thickness of the mold member can be calculated using secondary wiring detection as a guide, setting of finishing processing conditions becomes easy.
また、本発明のモールド除去方法は、第4に、第1ないし第3のいずれかの特徴において、計測用レーザを出射して該モールド部材のXおよびY方向座標位置における反射/散乱光量を測定し、該測定値を記憶する測定工程において、パルス光からなる計測用レーザを連続的に照射し、レーザ照射開始タイミング、パルス周波数および走査速度に基づいてモールド部材のXおよびY方向座標の測定位置を演算し,当該測定位置における反射/散乱光量を記憶することを特徴としている。
すなわち、照射開始からNパルス目のレーザが照射されたときのX方向照射位置=照射開始X座標+(X方向走査速度×N÷パルス周波数)により演算され、照射開始からNパルス目のレーザが照射されたときのY方向照射位置=照射開始Y座標+(Y方向走査速度×N÷パルス周波数)により演算される。
第4の特徴により、モールド部材のXおよびY方向座標の位置におけるモールド部材の残留厚さの測定を連続的、かつ、高速で行うことができる。
In addition, the mold removing method of the present invention, fourthly, in any of the first to third features, the measurement laser beam is emitted to measure the amount of reflected / scattered light at the X and Y coordinate positions of the mold member. In the measurement step of storing the measurement values, the measurement laser comprising pulsed light is continuously irradiated, and the measurement position of the X and Y direction coordinates of the mold member is determined based on the laser irradiation start timing, the pulse frequency, and the scanning speed. And the amount of reflected / scattered light at the measurement position is stored.
That is, the X direction irradiation position when the Nth pulse laser is irradiated from the start of irradiation = X irradiation start X coordinate + (X direction scanning speed × N ÷ pulse frequency), and the Nth pulse laser from the start of irradiation is calculated. Y direction irradiation position when irradiated = irradiation start Y coordinate + (Y direction scanning speed × N ÷ pulse frequency).
According to the fourth feature, the measurement of the residual thickness of the mold member at the X and Y coordinate positions of the mold member can be performed continuously and at high speed.
また、本発明のモールド除去装置は、ICチップおよび2次配線と、これらを覆うモールド部材とからなるICパッケージをレーザ加工する装置において、加工用レーザ光と前記加工用レーザ光よりも出力の小さな計測用レーザ光とを出射する一のレーザ光出射手段と、モールドの除去条件を設定する除去条件設定手段と、前記ICパッケージのXおよびY方向の所定位置にレーザ光を照射するレーザ走査手段と、Z方向に移動可能に設けられ前記ICパッケージを載置する載置手段と、前記ICパッケージで反射された前記計測用レーザ光の反射光量を測定する受光手段と、前記反射光量に基づいてモールド部材のXおよびY方向座標位置における反射/散乱光量を測定し、該測定値を記憶する測定手段と、前記測定値が前記モールドの除去条件を満たすか判断する判断手段と、前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしている場合はモールドの除去条件に応じて設定した加工条件でレーザ仕上げ加工を行わせ、前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしていない場合は前記記憶したXおよびY方向位置における測定値に応じて設定した加工条件でレーザ一次加工を行わせ、一次加工完了後に再度モールド部材のXおよびY方向座標位置における反射/散乱光量を測定させるように制御する制御手段を備えることを特徴としている。 The mold removing apparatus of the present invention is an apparatus for laser processing an IC package comprising an IC chip, a secondary wiring, and a mold member covering them, and has a smaller output than the processing laser light and the processing laser light. One laser beam emitting unit that emits a measurement laser beam, a removal condition setting unit that sets a mold removal condition, and a laser scanning unit that irradiates a predetermined position in the X and Y directions of the IC package with a laser beam , A mounting unit that is movably provided in the Z direction, a mounting unit that mounts the IC package, a light receiving unit that measures a reflected light amount of the measurement laser light reflected by the IC package, and a mold based on the reflected light amount Measuring means for measuring the amount of reflected / scattered light at the X and Y coordinate positions of the member and storing the measured value; and A determination means for determining whether or not a condition is satisfied; and if the measured value satisfies the removal condition of the mold, laser finishing is performed under a processing condition set according to the removal condition of the mold, and the measured value is the mold When the removal condition is not satisfied, the laser primary processing is performed under the processing conditions set according to the stored measurement values in the X and Y direction positions, and after the primary processing is completed, the mold member is again in the X and Y direction coordinate positions. Control means for controlling to measure the reflected / scattered light quantity is provided.
上記のモールド除去装置の特徴により、ICチップにダメージを与えないでモールド部材の残留厚さが最小となるまで高速で除去を行うことができる。
また、本発明の除去作業の後に、薬液、ドライエッチングを行う必要がある場合においても、モールド部材の残留厚さが100ミクロン以下まで除去されているため、迅速、かつ、微量の薬液で処理を行うことができる。
さらに、モールドの除去条件を設定し、モールド部材のXおよびY方向座標位置における測定値がモールドの除去条件を満たすか判断して仕上げ加工または一次加工のいずれかを選択させるようにしたことにより、残留モールド厚さに応じた加工を行うことができる。
さらにまた、反射光量を補正する光量補正手段を省き、反射光を光学系を介さずに直接計測するようにしたことにより装置構成を簡素なものとすることができる。
Due to the characteristics of the mold removing apparatus described above, the removal can be performed at high speed until the residual thickness of the mold member is minimized without damaging the IC chip.
Even when it is necessary to perform a chemical solution or dry etching after the removal operation of the present invention, the residual thickness of the mold member is removed to 100 microns or less, so that the treatment can be performed quickly and with a small amount of the chemical solution. It can be carried out.
Furthermore, by setting the mold removal conditions, determining whether the measurement values at the X and Y coordinate positions of the mold member satisfy the mold removal conditions, and selecting either finishing or primary processing, Processing according to the residual mold thickness can be performed.
Furthermore, the apparatus configuration can be simplified by omitting the light amount correcting means for correcting the reflected light amount and directly measuring the reflected light without going through the optical system.
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
(1)ICチップにダメージを与えないでモールド部材の残留厚さが最小となるまで高速で除去を行うことができる。
また、本発明の除去作業の後に、薬液、ドライエッチングを行う必要がある場合においても、モールド部材の残留厚さが100ミクロン以下まで除去されているため、迅速、かつ、微量の薬液で処理を行うことができる。
(2)モールドの除去条件を設定し、モールド部材のXおよびY方向座標位置の測定値がモールドの除去条件を満たすか判断して仕上げ加工または一次加工のいずれかを選択させるようにしたことにより、残留モールド厚さに応じた加工を行うことができる。
(3)モールドの除去条件の設定項目として、少なくとも、除去エリア、戻り光量閾値、IC戻り光検知、2次配線検知または追加仕上げのいずれか1つを含むことにより、無駄のないより合理的なレーザ加工を行うことができる。
(4)2次配線検知を目安としてモールド部材の残留厚さを算出できることから、仕上げ加工の加工条件の設定が容易になる。
The present invention has the following excellent effects.
(1) Removal can be performed at high speed until the residual thickness of the mold member is minimized without damaging the IC chip.
Even when it is necessary to perform a chemical solution or dry etching after the removal operation of the present invention, the residual thickness of the mold member is removed to 100 microns or less, so that the treatment can be performed quickly and with a small amount of the chemical solution. It can be carried out.
(2) By setting the mold removal condition, and determining whether the measured values of the coordinate position in the X and Y directions of the mold member satisfy the mold removal condition, and selecting either finishing or primary processing The processing according to the residual mold thickness can be performed.
(3) By including at least one of removal area, return light amount threshold value, IC return light detection, secondary wiring detection, or additional finishing as setting items for mold removal conditions, it is more rational without waste Laser processing can be performed.
(4) Since the residual thickness of the mold member can be calculated using secondary wiring detection as a guide, setting of finishing processing conditions becomes easy.
(5)レーザ照射開始タイミング、パルス周波数および走査速度に基づいてモールド部材のXおよびY方向の測定位置を演算しながら当該測定位置における反射/散乱光量を記憶することにより、モールド部材のXおよびY方向座標位置におけるモールド部材の残留厚さの測定を連続的、かつ、高速で行うことができる。
(6)反射光量を補正する光量補正手段を省き、反射光を光学系を介さずに直接計測するようにしたことにより装置構成を簡素なものとすることができる。
(5) By calculating the measurement position of the mold member in the X and Y directions based on the laser irradiation start timing, the pulse frequency, and the scanning speed, the reflected / scattered light quantity at the measurement position is stored, so that X and Y of the mold member are stored. The measurement of the residual thickness of the mold member at the direction coordinate position can be performed continuously and at high speed.
(6) The apparatus configuration can be simplified by omitting the light amount correcting means for correcting the reflected light amount and directly measuring the reflected light without using the optical system.
本発明に係るモールド除去方法およびモールド除去装置を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。 Embodiments for carrying out a mold removal method and a mold removal apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not construed as being limited thereto, and departs from the scope of the present invention. Insofar as various changes, modifications, and improvements can be made based on the knowledge of those skilled in the art.
図1は、本発明の実施の形態のレーザ加工装置1にパソコン2を接続した状態を示す図である。
レーザ加工装置1は、幅、高さおよび奥行き寸法がそれぞれ数十センチメートル程度であり、机の上に設置可能なコンパクト設計となっている。また、パソコン2の画面から処理範囲、加工開始・停止等全ての制御を処理できる。ICチップ表面からプラスチックモールドを残厚さ100ミクロン以下まで除去でき、たとえば、10mm×10mmの面積の処理時間は約2分である。
FIG. 1 is a diagram showing a state in which a
The
(レーザ加工装置の概略構成)
図2は、樹脂等のモールド除去に使用されるレーザ加工装置1の第1の例の概略構成を模式的に示す図である。
レーザ加工装置1は、所定の加工対象物10(以下「ワーク」ということがある。)の加工を行うための加工用レーザ光および加工用レー
ザ光の焦点とワーク10との位置合せ及びモールドの残留厚さを計測するための計測用レーザ光を出射するレーザ光出射手段としてのレーザ光源11と、レーザ光源11から出射されたレーザ光をワーク10のXおよびY方向の所定位置に照射できるガルバノスキャナー等からなるレーザ走査装置12と、ワーク10で反射された計測用レーザ光の反射光量を測定するための反射光量測定手段としての受光素子13と、ワーク10を撮影可能な撮像素子14と、レーザ走査装置12から出射された加工用レーザ光や計測用レーザ光の光路を形成するための光学系15とを備えている。
また、レーザ加工装置1は、ワーク10をZ方向に移動可能に保持する移動ステージ16と、レーザ加工装置1の各種の制御を行う制御部17とを備えている。
(Schematic configuration of laser processing equipment)
FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a first example of the
The
Further, the
なお、以下では、加工用レーザ光および計測用レーザ光をまとめて表す場合には「レーザ光」と表記する。また、以下では、図2の左右方向をX方向、紙面垂直方向をY方向、上下方向(すなわち、ワーク10に照射されるレーザ光の光軸方向)をZ方向と表記する。
また、本形態では、ワーク10に照射されるレーザ光の光軸方向を加工表面に対して垂直にしているが、角度をつけ斜めに照射しても実施可能である。
Hereinafter, the processing laser beam and the measurement laser beam are collectively expressed as “laser beam”. In the following description, the left-right direction in FIG. 2 is referred to as the X direction, the vertical direction on the paper is referred to as the Y direction, and the up-down direction (that is, the optical axis direction of the laser light irradiated onto the workpiece 10).
Further, in this embodiment, the optical axis direction of the laser beam irradiated to the
光学系15は、レーザ走査装置12のレーザ光を集光してワーク10に照射する集光レンズ18および集光レンズ18とワーク10との間に配置されたビームスプリッタ19と、撮像素子14とビームスプリッタ19との間に配置されたレンズ20とを備えている。
The
ビームスプリッタ19は、レーザ走査装置12から出射され、集光レンズ18を透過したレーザ光をワーク10に向かって透過させるとともに、ワーク10からの反射光を撮像素子14に向かって反射させる。
The
レーザ光源11は、たとえばファイバーレーザであり、上述のように、加工用レーザ光と計測用レーザ光とを出力する。計測用レーザ光の出力は、加工用レーザ光の出力よりも非常に小さくなっている。
また、本形態では、加工用レーザ光の波長と計測用レーザ光の波長とがほぼ等しくなっており、加工用レーザ光の焦点位置と計測用レーザ光の焦点位置とはほぼ一致する。
The
Further, in this embodiment, the wavelength of the processing laser light and the wavelength of the measurement laser light are substantially equal, and the focal position of the processing laser light and the focal position of the measurement laser light are substantially the same.
計測用レーザ光の反射光量を測定するための反射光量測定手段としての受光素子13は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の素子で構成されている。受光素子13は、ワーク10で反射、散乱された計測用レーザ光を直接受光し、その受光量を電気量に変換する。
The
撮像素子14は、CCDやCMOS等のイメージセンサである。この撮像素子14は、ワーク10が計測用レーザ光の焦点Fの位置にあるときに、ワーク10の反射光が結像する位置が撮像素子14の受光面となるように配置されている。
The
移動ステージ16は、ワーク10を保持する保持部21と、保持部21を駆動する駆動部22とを備えている。駆動部22は、保持部21をZ方向へ駆動する。
The moving
制御部17には、レーザ光源11とレーザ走査装置12と受光素子13と移動ステージ16とが接続されている。制御部17は、レーザ加工装置1の各種の制御を行う。たとえば、制御部17は、レーザ光源11に対して、レーザ光の出射指令、または、停止指令を出力する。また、制御部17は、受光素子13で測定された反射光量に基づいて、ワーク10の残留モールド厚さを測定・記録し、後述するモールドの除去条件を満たすか判断し、加工条件を設定する。
A
図3は、樹脂等のモールド除去に使用されるレーザ加工装置1の第2の例の概略構成を模式的に示す図である。
なお、図3において、図2と同じ符号は同じ部材を示しており、それらの部材の説明は省略する。
本例では、レーザ光源11とレーザ走査装置12とを結ぶ光路にビームスプリッタ23を設置し、ワーク10で反射された反射光を光学系15、レーザ走査装置12を通してビームスプリッタ23に導き、ビームスプリッタ23で反射された光を受光素子13で受光するようにしている。
本例によれば、加工光と同一光軸上で計測が可能であるために反射/散乱光がX、Y方向に対し均等に出力されていない状態でも測定素子位置変化による測定誤差が発生しないため、測定精度が向上する効果を有する。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a second example of the
In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same members, and the description of those members is omitted.
In this example, a
According to this example, since measurement is possible on the same optical axis as the processing light, no measurement error due to a change in the position of the measuring element occurs even when reflected / scattered light is not output uniformly in the X and Y directions. Therefore, the measurement accuracy is improved.
(ワークのZ方向位置の設定)
レーザ射出面と移動ステージ16との距離測定と試加工により、焦点と見られる位置を生産の検査段階で求めておく。この結果を装置の制御ソフトウエアに保存して、運転時には移動ステージ16に載るワーク10の厚さ分だけZ方向をさらに離すように制御することにより設定する。
(Setting of Z position of workpiece)
By measuring the distance between the laser emission surface and the moving
(樹脂モールド除去)
以下、上述したレーザ加工装置を使用してパッケージ内の半導体チップを覆っている樹脂モールドを除去して半導体チップを露出するための樹脂モールド除去方法を説明する。
図4は、加工対象物であるワークとして、例えば、ICパッケージを示したもので、(A)は、レーザ加工前のワークの断面の状態を、(B)は、レーザ加工途中のワークの断面状態を、(C)は、レーザ加工によりプラスチックモールドがほぼ開封されたワークの断面状態を示している。
図4(A)に示すように、ICパッケージ30は、概略、トランジスタ、ダイオード、抵抗、キャパシタなどのICチップ31、ICチップを相互に電気的に接続する2次配線32、および、ICチップ31を覆うプラスチックモールド33から構成されている。
(Resin mold removal)
Hereinafter, a resin mold removing method for exposing the semiconductor chip by removing the resin mold covering the semiconductor chip in the package using the above-described laser processing apparatus will be described.
FIG. 4 shows, for example, an IC package as a workpiece to be processed. (A) shows a cross-sectional state of the workpiece before laser processing, and (B) shows a cross-section of the workpiece during laser processing. The state (C) shows a cross-sectional state of the workpiece in which the plastic mold is almost opened by laser processing.
As shown in FIG. 4A, the
YAGレーザ(波長1064nm)、CO2レーザ(波長10.64μm)はICのモールド材料、基板用樹脂材料に吸収されるため型番マーキング等に多く利用されている。
一方、配線材料である銅、アルミの反射率を図7に示すと、YAGレーザでは銅、アルミ共に80%以上、CO2レーザでは95%以上と非常に高い反射率である。また、シリコン等からなるICチップ31もモールド材料にくらべてこれらのレーザ光をよく反射する。一方ICモールド材料はこのレーザ光を良く吸収する。
なお、本発明の加工対象であるワークとしては、樹脂モールドに限らず、例えば、セラミックなどバルク材を混入した複合材料にも適用可能である。
Since YAG laser (wavelength 1064 nm) and CO2 laser (wavelength 10.64 μm) are absorbed by IC mold material and substrate resin material, they are often used for model marking.
On the other hand, when the reflectance of copper and aluminum, which are wiring materials, is shown in FIG. 7, both the copper and aluminum are 80% or more for the YAG laser, and the reflectance is 95% or more for the
The workpiece to be processed according to the present invention is not limited to a resin mold, and can be applied to, for example, a composite material mixed with a bulk material such as ceramic.
今、図4(A)に示すICパッケージ30について、故障解析のため、ICチップ31の上方から開封するにあたり、ICパッケージ30の上面34からレーザ加工を施すと、図4(B)および図4(C)に示すように、プラスチックモールド33が漸次除去されてICチップ31が露出に近い状態までプラスチックモールド33の被覆が薄くなる。
プラスチックモールド33の厚さが大きい場合、照射された計測用レーザ光は、プラスチックモールド33に吸収され、比較的小さい光量の反射・散乱光が生ずる。加工が進行し、2次配線が露出し始めると金属配線の大きい反射により受光素子13で受光する計測光量は増加する。 プラスチックモールド33が無くなると反射率が比較的高いチップ31表面での反射・散乱光のみが計測されるため、計測光量は最大値を取る。この計測光量の変化を制御部17の加工状態検知手段でモニタすることで加工状態、すなわちプラスチックモールド33の残留厚さを把握することができる。
When the
When the thickness of the
プラスチックモールド33の除去を、図4(C)のようにICチップ31が露出に近い状態まで行う場合は図8のCで示す反射光量になるまで、また、図4(B)のように一部のプラスチックモールドを残す場合は図8のBで示す反射光量になるまで、レーザ加工を行う。なお、モールドは樹脂に限らずセラミックであっても良い。
When the removal of the
図4において、2次配線32に着目すると、(A)では2次配線32はプラスチックモールド33に被覆されているが、(B)では露出された状態にある。(A)の場合、照射された計測用レーザ光は、プラスチックモールド33に吸収され、比較的小さい光量の反射・散乱光が生ずる。加工が進行し、2次配線32が露出されると計測用レーザ光が2次配線32表面で反射・散乱するため受光素子13で受光する計測光量が増大するから、2次配線32が露出したことを検知することができる。
2次配線32とICチップ31との高さの差があらかじめ分かっている場合、ICチップ31上に残留したプラスチックモールド33の厚さを知ることができる。このような場合は、2次配線32の検知をもって以後の加工条件を設定することができる。
In FIG. 4, focusing on the
When the difference in height between the
図5は、加工対象物であるICパッケージ30にパルス光からなる計測用レーザを連続的に照射し、プラスチックモールド33のXおよびY方向の測定位置を演算しながら厚さを記憶させる状態を示す平面図である。
今、図に示すように、X−Y座標の原点を測定開始位置と設定し、パルス光からなる計測用レーザをX方向に移動しながら照射し、右端まで照射したら左端に戻り、Y方向に移動して次の列をX方向に移動しながら照射するようにして測定エリアの全部にわたって測定する。
その際、計測用レーザのパルス数及び走査速度は既知とすると、測定開始位置とレーザの照射開始タイミングから、測定点のX−Y位置を特定することができる。測定点とこの測定点における反射光量から、IC30のX−Y位置におけるプラスチックモールド33の残留厚さが演算され、記憶される。
なお、計測用のレーザ光としてはパルス光に限らず、連続光でもよい。
FIG. 5 shows a state in which the
Now, as shown in the figure, set the origin of the XY coordinates as the measurement start position, irradiate the laser for measurement consisting of pulsed light while moving in the X direction, return to the left end when irradiated to the right end, and return to the Y direction Measurement is performed over the entire measurement area by moving and illuminating the next column while moving in the X direction.
At this time, if the number of pulses of the measurement laser and the scanning speed are known, the XY position of the measurement point can be specified from the measurement start position and the laser irradiation start timing. From the measurement point and the amount of reflected light at this measurement point, the residual thickness of the
Note that the laser beam for measurement is not limited to pulsed light but may be continuous light.
図6は、プラスチックモールドのXおよびY方向の測定位置における厚さを参照しながらレーザ加工する状態を示す平面図である。
レーザ加工は、図に示すように、X−Y座標の原点を加工開始位置と設定し、加工用レーザをX方向に移動しながら照射し、右端まで照射したら左端に戻り、Y方向に移動して次の列をX方向に移動しながら照射するようにして加工エリアの全部にわたって行う。
その際、ICパッケージ30のX−Y位置におけるプラスチックモールド33の残留厚さが記憶されているから、この記憶に基づいて加工条件を設定する。加工条件には、照射/非照射、レーザ出力、レーザ照射周波数、レーザ走査速度、レーザ走査回数、レーザ照射パルス等がある。
なお、加工用レーザ光としてはパルス光に限らず、連続光でもよい。
FIG. 6 is a plan view showing a state in which laser processing is performed with reference to thicknesses at measurement positions in the X and Y directions of the plastic mold.
In the laser processing, as shown in the figure, the origin of the XY coordinate is set as the processing start position, the processing laser is irradiated while moving in the X direction, and when it reaches the right end, it returns to the left end and moves in the Y direction. Then, irradiation is performed over the entire processing area by irradiating the next row while moving in the X direction.
At this time, since the residual thickness of the
The processing laser light is not limited to pulsed light but may be continuous light.
図9は、プラスチックモールドの除去を実現する加工工程を示すフローチャートである。
(a)プラスチックモールドの除去条件を設定する(工程2)。
設定項目としては、レーザ出力条件、除去エリア、戻り光量閾値、ICチップ戻り光検知、2次配線検知及び検知後の追加仕上げの回数などである。
(b)レーザ走査装置及び移動ステージを操作して、レーザ光の照射位置にワークを配置する(工程3)。
(c)プラスチックモールドの残留厚さをモニタするため、反射、散乱光量を測定する(工程4)。
測定は、ICのX及びY方向の位置を特定しながら行う。
(d)ICのX及びY方向の位置における計測用レーザ光の反射光量を記憶する(工程5)。
(e)ICのX及びY方向領域についてプラスチックモールドの残留厚さの測定が終了したか判断する(工程6)。
終了していなければ工程3に戻る。
加工物に応じた加工システムの改良、加工ノウハウの蓄積が十分な場合はこの繰り返される3から6の行程の何回かは省略することも可能である。
(f)プラスチックモールドの除去条件において設定した項目の条件を満たしているか(例えば、別に設定した閾値に対しての反射/散乱光量の大小の判定結果)判断する(工程7)。
満たしている場合は、レーザ仕上加工工程に移行し、満たしていない場合は、レーザ一次加工工程に移行する。
(g)レーザ仕上げ加工を行うため、レーザ照射位置を原点に戻す(工程8)。
(h)プラスチックモールドの除去条件に応じて加工条件を設定する(レーザ出力条件を仕上げ加工条件に変更する。)(工程9)。
たとえば、プラスチックモールドの除去条件に2次配線検知を設定した場合、2次配線検知後、ICチップ上に残留した厚さを算出し、これに基づいて、加工条件、すなわち、照射/非照射、レーザ出力、レーザ照射周波数、レーザ走査速度、レーザ走査回数、レーザ照射パルスなどの加工条件を設定する。
(i)加工条件に基づいてレーザ加工を行う(工程10)。
(j)設定した加工条件が終了したか判断する(工程11)。
終了していなければ工程8に戻る。加工ノウハウの蓄積が十分な場合、この工程は省略することも可能である。
(k)レーザ一次加工を行うため、レーザ走査装置及び移動ステージを操作して、レーザ光の照射位置にワークを配置する(工程13)。
(l)ICのX及びY方向位置におけるプラスチックモールドの残留厚さの記憶に応じて加工条件を設定する(工程14)。
たとえば、プラスチックモールドの除去条件に2次配線検知を設定したが、2次配線が検出されない場合、これに基づいて、加工条件、すなわち、照射/非照射、レーザ出力、レーザ照射周波数、レーザ走査速度、レーザ走査回数、レーザ照射パルスなどの加工条件を設定する。
(m)加工条件に基づいてレーザ加工を行う(工程15)。
(n)設定した加工条件が終了したか判断する(工程16)。
終了していなければ工程13に戻る。終了していれば、測定ループ内の工程3に戻る。
FIG. 9 is a flowchart showing a processing step for realizing the removal of the plastic mold.
(A) Plastic mold removal conditions are set (step 2).
The setting items include laser output conditions, removal area, return light amount threshold, IC chip return light detection, secondary wiring detection, and the number of additional finishing after detection.
(B) Operate the laser scanning device and the moving stage to place the workpiece at the laser beam irradiation position (step 3).
(C) In order to monitor the residual thickness of the plastic mold, the amount of reflected and scattered light is measured (step 4).
Measurement is performed while specifying the position of the IC in the X and Y directions.
(D) The amount of reflected laser light for measurement at the position of the IC in the X and Y directions is stored (step 5).
(E) It is determined whether the measurement of the residual thickness of the plastic mold is completed in the X and Y direction regions of the IC (step 6).
If not completed, the process returns to step 3.
If the machining system is improved according to the workpiece and the machining know-how is sufficient, it is possible to omit the repeated steps 3 to 6 several times.
(F) It is determined whether the conditions of the items set in the plastic mold removal conditions are satisfied (for example, the determination result of the amount of reflected / scattered light with respect to a separately set threshold value) (step 7).
When it is satisfied, the process proceeds to the laser finishing process, and when it is not satisfied, the process proceeds to the laser primary process.
(G) In order to perform laser finishing, the laser irradiation position is returned to the origin (step 8).
(H) A processing condition is set according to the removal condition of the plastic mold (the laser output condition is changed to the finishing processing condition) (step 9).
For example, when the secondary wiring detection is set as the plastic mold removal condition, the thickness remaining on the IC chip is calculated after the secondary wiring detection, and based on this, processing conditions, that is, irradiation / non-irradiation, Processing conditions such as laser output, laser irradiation frequency, laser scanning speed, number of times of laser scanning, and laser irradiation pulse are set.
(I) Laser processing is performed based on processing conditions (step 10).
(J) It is determined whether the set machining conditions are completed (step 11).
If not completed, the process returns to step 8. If the processing know-how is sufficient, this step can be omitted.
(K) In order to perform the primary laser processing, the laser scanning device and the moving stage are operated to place the workpiece at the irradiation position of the laser beam (step 13).
(L) The processing conditions are set according to the memory of the residual thickness of the plastic mold at the X and Y direction positions of the IC (step 14).
For example, when the secondary wiring detection is set as the plastic mold removal condition, but the secondary wiring is not detected, the processing conditions, that is, irradiation / non-irradiation, laser output, laser irradiation frequency, laser scanning speed are based on this. Then, processing conditions such as the number of times of laser scanning and a laser irradiation pulse are set.
(M) Laser processing is performed based on the processing conditions (step 15).
(N) It is determined whether or not the set machining conditions have been completed (step 16).
If not completed, the process returns to step 13. If completed, return to step 3 in the measurement loop.
ICは、概略、トランジスタ、ダイオード、抵抗、キャパシタなどのICチップ、ICチップを相互に電気的に接続する配線部材、および、ICチップを覆う樹脂モールドから構成されている。なお、本発明の加工対象であるワークとしては、ICチップに限らず、例えば、セラミックなどバルク材を混入した複合材料にも適用可能である。 The IC generally includes an IC chip such as a transistor, a diode, a resistor, and a capacitor, a wiring member that electrically connects the IC chip to each other, and a resin mold that covers the IC chip. The workpiece to be processed according to the present invention is not limited to an IC chip, but can be applied to a composite material mixed with a bulk material such as ceramic.
樹脂モールドの厚が大きい場合、照射された計測用レーザ光は、樹脂モールドに吸収され、比較的小さい光量の反射・散乱光が生ずる。加工が進行し、2次配線が露出し始めると金属配線の大きい反射により受光素子13で受光する計測光量は増加する。すると樹脂モールドからの反射・散乱光に加え樹脂モールドを透過したレーザがICチップ表面で反射・散乱される。
これにより受光素子で受光する計測光量は増加する。樹脂モールドが無くなると反射率が比較的高いICチップ表面での反射・散乱光のみが計測されるため、計測光量は最大値を取る。この計測光量の変化を制御部17の加工状態検知手段でモニタすることで加工状態を把握することができる。
When the thickness of the resin mold is large, the irradiated laser beam for measurement is absorbed by the resin mold, and a relatively small amount of reflected / scattered light is generated. As processing advances and the secondary wiring begins to be exposed, the amount of light received by the
Thereby, the measurement light quantity received by the light receiving element increases. When the resin mold disappears, only the reflected / scattered light on the surface of the IC chip having a relatively high reflectance is measured, so the measured light quantity takes the maximum value. The machining state can be grasped by monitoring the change in the measured light quantity by the machining state detection means of the
故障した半導体チップを取り出すためのICパッケージの開封。 Opening the IC package to take out the failed semiconductor chip.
1 レーザ加工装置
2 パソコン
10 加工対象物(ワーク)
11 レーザ光源
12 レーザ走査装置
13 受光素子
14 撮像素子
15 光学系
16 移動ステージ
17 制御部
18 集光レンズ
19 ビームスプリッタ
20 レンズ
21 保持部
22 駆動部
23 ビームスプリッタ
30 ICパッケージ
31 ICチップ
32 2次配線
33 プラスチックモールド
34 ICパッケージの上面
1
DESCRIPTION OF
Claims (4)
モールドの除去条件を設定する工程と、
レーザ光の出射位置に前記ICチップを設置する工程と、
前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行い、パルス光からなる計測用レーザを連続的に照射し、レーザ照射開始タイミング、パルス周波数および走査速度に基づいてモールド部材のXおよびY方向の測定位置を演算しながら当該測定位置における反射/散乱光量を測定し、該測定値を記憶する測定工程と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たすか判断する工程と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしている場合はモールドの除去条件に応じて設定した加工条件でパルス光からなる加工用レーザを照射してレーザ仕上げ加工を行う仕上加工工程と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしていない場合は前記記憶したXおよびY方向位置における測定値に応じて設定した加工条件でパルス光からなる加工用レーザを照射してレーザ一次加工を行い、前記レーザ一次加工の完了後に前記測定工程の前に戻る一次加工工程と、
を備えるモールド除去方法。 A step of preparing an IC package including an IC chip and a secondary wiring and a mold member covering them;
A step of setting mold removal conditions;
Installing the IC chip at a laser beam emission position;
The mold member is aligned in the height position direction, continuously irradiated with a measurement laser composed of pulsed light, and measured in the X and Y directions of the mold member based on the laser irradiation start timing, pulse frequency, and scanning speed. A measurement step of measuring the amount of reflected / scattered light at the measurement position while calculating the position, and storing the measurement value;
Determining whether the measured value satisfies the removal condition of the mold;
When the measured value satisfies the mold removal conditions, a finishing process step of performing laser finishing by irradiating a processing laser consisting of pulsed light under the processing conditions set according to the mold removal conditions;
When the measurement value does not satisfy the mold removal condition, laser processing is performed by irradiating a processing laser composed of pulsed light under the processing condition set according to the stored measurement value in the X and Y position. A primary processing step of returning to the measurement step after completion of the laser primary processing;
A mold removing method comprising:
パルス光からなる加工用レーザ光と前記加工用レーザ光よりも出力の小さなパルス光からなる計測用レーザ光とを出射する一のレーザ光出射手段と、
モールドの除去条件を設定する除去条件設定手段と、
前記ICパッケージのX方向およびY方向の所定位置にパルス光からなる計測用レーザを連続的に照射するレーザ走査手段と、
Z方向に移動可能に設けられ前記ICパッケージを載置する載置手段と、
前記ICパッケージで反射された前記パルス光からなる計測用レーザ光の反射光量を測定する受光手段と、
前記レーザ照射開始タイミング、パルス周波数および走査速度に基づいてモールド部材のXおよびY方向の測定位置を演算しながら当該測定位置における反射/散乱光量を測定し、該測定値を記憶する測定手段と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たすか判断する判断手段と、
前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしている場合はモールドの除去条件に応じて設定した加工条件でパルス光からなる加工用レーザ光でレーザ仕上げ加工を行わせ、前記測定値が前記モールドの除去条件を満たしていない場合は前記記憶したXおよびY方向位置における測定値に応じて設定した加工条件でパルス光からなる加工用レーザ光でレーザ一次加工を行わせ、一次加工完了後に再度モールド部材のXおよびY方向座標位置における反射/散乱光量を測定させるように制御する制御手段
を備えることを特徴とするモールド除去装置。
In an apparatus for laser processing an IC package composed of an IC chip and a secondary wiring and a mold member covering them,
And one laser beam emitting means for emitting a processing laser beam including a pulse light and the than the processing laser beam and an output of the small pulse light measurement laser beam,
Removal condition setting means for setting mold removal conditions;
Laser scanning means for continuously irradiating a measurement laser made of pulsed light to predetermined positions in the X and Y directions of the IC package;
A mounting means provided so as to be movable in the Z direction and for mounting the IC package;
A light receiving means for measuring a reflected light amount of the measurement laser light composed of the pulsed light reflected by the IC package;
Measuring means for measuring the reflected / scattered light quantity at the measurement position while calculating the measurement position in the X and Y directions of the mold member based on the laser irradiation start timing, the pulse frequency and the scanning speed, and storing the measurement value;
Determining means for determining whether the measured value satisfies the removal condition of the mold;
When the measured value satisfies the mold removal condition , laser finishing is performed with a processing laser beam composed of pulsed light under a processing condition set according to the mold removal condition, and the measured value is When the removal condition is not satisfied, the primary laser processing is performed with the processing laser beam composed of pulsed light under the processing conditions set according to the stored measurement values in the X and Y direction positions, and the mold member is again processed after the primary processing is completed. A mold removing apparatus comprising: control means for controlling to measure the amount of reflected / scattered light at the X and Y direction coordinate positions.
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