KR20230145919A - 레이저 광 조사 장치 - Google Patents

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KR20230145919A
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테페이 노무라
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(요약) 강도 프로파일에 기인하는 접속 불량을 억제하는 것이다.
(해결 수단) 레이저 광 조사 장치의 레이저 광 조사 유닛은, 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과, 레이저 광원으로부터 출사한 레이저 광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 공간 광 변조기를 포함한다. 컨트롤러는, 공간 광 변조기(25)에 표시하는 위상 패턴을 기억하는 기억부와, 기억부에 기억된 위상 패턴을 회전시키는 회전 지시부를 가지며, 판형물에 레이저 광을 조사하면서 위상 패턴을 회전시키는 것에 의해, 판형물에 조사되는 레이저 광의 파워 밀도를 균일화한다.

Description

레이저 광 조사 장치{APPARATUS FOR IRRADIATING LASER BEAM}
본 발명은, 레이저 광 조사 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 프로세스에 있어서, 칩과 외부 단자를 전기적으로 접속하는 방식의 하나로, 칩의 전극과 패키지 기판 상의 전극을 마주보게 하여 범프를 통해 접속하는 플립 칩 실장 방식이 있다.
일반적으로, 플립 칩 실장에서는, 기판 전체를 가열하여 본딩하는 매스 리플로우(Mass Reflow) 프로세스나, 각 칩을 가열, 가압하는 것에 의해 본딩하는 TCB(Thermo-Compression Bonding; 열 압착) 프로세스 등이 채용되고 있다. 그러나, 매스 리플로우 프로세스는, 기판 전체를 가열하는 것에 의한 열 스트레스가 과제로 되어 있고, TCB 프로세스는, 본더 헤드의 냉각에 시간이 걸리는 등 생산성이 떨어지는 것이 과제로 되어 있다.
상기와 같은 프로세스에 대하여 우위성이 있는 프로세스로서, 레이저 조사에 의해 칩을 기판 상의 전극에 접속하는 레이저 리플로우 프로세스가 제안되어 있다(특허문헌 1, 2 참조). 레이저 리플로우 프로세스에서는, 기판 전체에 열이 가해지는 일이 없기 때문에 열 스트레스를 저감할 수 있고, 또한, 복수의 칩에 대하여 레이저 광을 조사하는 것에 의해 TCB 프로세스보다도 높은 생산성이 얻어진다고 하는 이점이 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2008-177240호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2021-102217호
그런데, 가공점에 있어서 레이저 광의 강도 프로파일이 균일하지 않은 경우, 이 강도 프로파일에 따라서 칩이 가열되기 때문에 가열 불균일이 생겨 버려, 본딩 불량이 발생할 가능성이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 강도 프로파일에 기인하는 접속불량을 억제할 수 있는 레이저 광 조사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 레이저 광 조사 장치로서, 판형물을 유지하는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블에 유지된 상기 판형물에 레이저 광을 조사하는 레이저 광 조사 유닛과, 상기 레이저 광 조사 유닛을 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 레이저 광 조사 유닛은, 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터 출사한 상기 레이저 광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 공간 광 변조기를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 공간 광 변조기에 표시하는 위상 패턴을 기억하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 상기 위상 패턴을 회전시키는 회전 지시부를 구비하고, 상기 판형물에 상기 레이저 광을 조사하면서 상기 위상 패턴을 회전시키는 것에 의해, 상기 판형물에 조사되는 상기 레이저 광의 파워 밀도를 균일화하는, 레이저 광 조사 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 레이저 광 조사 유닛은, 상기 공간 광 변조기에 의해 변조된 레이저 광을 결상하여 판형물에 조사하는 결상 유닛을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 판형물은, 한쪽의 면에 범프를 가진 반도체 칩이 상기 범프를 통해 복수 탑재된 기판이고, 상기 기판에 탑재된 상기 반도체 칩에 대응하는 영역에 상기 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 상기 레이저 광의 피조사 범위에 포함되는 범프를 리플로우시킨다.
본 발명은, 강도 프로파일에 기인하는 접속 불량을 억제할 수 있다.
도 1은, 실시 형태에 따른 레이저 광 조사 장치의 구성예를 나타내는 개략 모식도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 레이저 광 조사 장치에 의한 레이저 광의 조사 대상의 판형물의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 도 2에 도시하는 판형물의 주요부 단면도이다.
도 4는, 도 2 및 도 3에 도시하는 판형물에 레이저 광을 조사하고 있는 상태를 도시하는 주요부 단면도이다.
도 5는, 도 2 및 도 3에 도시하는 판형물에 조사되는 레이저 광의 프로파일을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은, 도 5에 도시하는 레이저 광의 X축 방향 단면에 있어서의 강도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 7은, 도 5에 도시하는 레이저 광의 Y축 방향 단면에 있어서의 강도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 8은, 도 5에 도시하는 레이저 광에 대하여 위상 패턴을 회전시키는 모습을 도시하는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시 형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 다양한 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 관한 레이저 광 조사 장치(1)를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 관한 레이저 광 조사 장치(1)의 구성예를 도시하는 개략 모식도이다. 도 2는, 도 1에 도시하는 레이저 광 조사 장치(1)에 의한 레이저 광(21)의 조사 대상의 판형물(100)의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 3은, 도 2에 도시되는 판형물(100)의 주요부 단면도이다.
실시 형태의 레이저 광 조사 장치(1)는, 유지 테이블(10)과, 레이저 광 조사 유닛(20)과, 컨트롤러(30)를 구비한다. 레이저 광 조사 장치(1)는, 유지 테이블(10)에 유지된 판형물(100)에 레이저 광(21)을 조사하는 장치이다. 레이저 광 조사 장치(1)는, 또한, 도시하지 않은 이동 유닛, 촬상 유닛, 표시 유닛 등을 구비해도 된다. 이동 유닛은, 지지 테이블(10)과 레이저 광 조사 유닛(20)을 상대적으로 이동시킨다. 촬상 유닛은, 유지 테이블(10)에 유지된 판형물(100)을 촬상한다. 표시 유닛은, 예를 들어, 가공 조건의 설정 화면, 촬상 유닛이 촬상한 판형물(100)의 상태, 가공 동작의 상태 등을 표시면에 표시시킨다.
실시 형태에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시하는 판형물(100)은, 기판(110)과, 범프(130)를 통해 기판(110) 상에 재치된 반도체 칩(120)을 포함하고, 범프(130)를 레이저 광(21)으로 리플로우시키는 것에 의해, 반도체 칩(120)이 기판(110)에 대하여 플립 실장되는 것이 예정되는 피가공물이다. 즉, 실시 형태의 레이저 광 조사 장치(1)는, 유지 테이블(10)에 유지된 판형물(100)의 기판(110) 상에 재치된 반도체 칩(120)에 대하여 레이저 광(21)을 조사하는 것에 의해, 범프(130)를 리플로우시켜 반도체 칩(120)을 기판(110)에 접속하는 것이 가능한 장치이다.
기판(110)은, 실시 형태에 있어서, 직사각형 형상이다. 기판(110)은, 예를 들어, PCB 기판(Printed Circuit Board)이나, 칩으로 분할되기 전의 디바이스 웨이퍼 등이다. 기판(110)의 표면(111) 측에는, 범프(130)를 통하여 반도체 칩(120)이 복수 배치된다. 반도체 칩(120)은 표면(121)에 하나 이상의 범프(130)를 갖는다. 범프(130)는, 반도체 칩(120)의 표면(121)에 설치되는 돌기 형상의 단자이다.
반도체 칩(120)은, 기판(110) 및 반도체 칩(120)이 가열되고, 범프(130)가 녹는 것에 의해, 기판(110) 상의 전극에 접속된다. 한편, 판형물(100)은, 실시 형태에서의 반도체 칩(120)이 범프(130)를 통해 기판(110)에 배열된 것 외에, 복수의 반도체 칩(120)이 적층되고, 각각의 반도체 칩(120) 사이에 범프(130)가 존재하는 것 등이어도 좋다.
도 1에 도시하는 유지 테이블(10)은, 판형물(100)을 유지면(11)으로 유지한다. 유지면(11)은, 예를 들어, 포러스 세라믹 등으로 형성된 원판 형상이다. 유지면(11)은, 실시 형태에 있어서, 수평 방향과 평행한 평면이다. 유지면(11)은, 예를 들어, 진공 흡인 경로를 통해 진공 흡인원과 접속하고 있다. 유지 테이블(10)은, 유지면(11) 상에 재치된 판형물(100)을 흡인 유지한다.
또한, 판형물(100)은, 반도체 칩(120)이 기판(110) 상에 재치된 상태로 유지 테이블(10)에 유지된다. 이 때, 반도체 칩(120)은, 범프(130)를 갖는 한쪽의 면(표면(121))을 하향으로 한 상태에서, 범프(130)를 통하여, 표면(111) 측이 상향으로 된 기판(110)의 표면(111) 측에 재치된다.
레이저 광 조사 유닛(20)은, 유지 테이블(10)에 유지된 판형물(100)에 레이저 광(21)을 조사시키는 유닛이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 광 조사 유닛(20)은, 레이저 광원(22)과, 균일 조사 유닛(23)과, 도광 유닛(24)과, 공간 광 변조기(25)와, 결상 유닛(26)을 포함한다.
레이저 광원(22)은, 레이저 광(21)을 출사한다. 레이저 광원(22)은, 예를 들면, 파이버 레이저, 단일의 레이저 다이오드(LD)를 가지는 단일 광원, 또는 복수의 레이저 다이오드가 배치되는 멀티 광원 등을 포함한다. 레이저 광원(22)으로부터 출사되는 레이저 광(21)은, 판형물(100)(반도체 칩(120))에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 연속파(CW)이다.
균일 조사 유닛(23)은, 레이저 광원(22)의 후단에 배치된다. 균일 조사 유닛(23)은, 균일 조사 유닛(23)으로부터 출사되는 레이저 광(21)에 의해서, 후술하는 공간 광 변조기(25)에 대한 균일 조사면을 형성하기 위한 것이다. 이 균일 조사면에서는, 레이저 광(21)의 파워 밀도가 균일화된다. 또한, "균일화"란, 결과로서 완전히 균일해지는 것에 한정되지 않고, 원래의 상태에 비해 "균일"에 근접하도록 변화하는 것을 포함한다.
균일 조사 유닛(23)은, 레이저 광원(22)이 멀티 광원인 경우에는, 특히 설치되는 것이 바람직하다. 균일 조사 유닛(23)은 단일 광원의 경우에도, 가우시안 분포를 이루는 광원의 경우에는, 완전한 탑 햇 분포로 하기 위해서 설치되는 것이 바람직하고, 또한 탑 햇 분포를 이루는 광원의 경우에도 보다 완전한 탑 햇 분포로 하기 위해서 설치되는 것이 바람직하다.
균일 조사 유닛(23)으로서는, 예를 들면, 콜리메이트 렌즈와 비구면 렌즈의 조합에 의해 균일 조사면이 형성되는 것, 콜리메이트 렌즈, DOE(Diffractive Optical Element; 회절 광학 소자) 및 집광 렌즈의 조합에 의해 균일 조사면이 형성되는 것, 로드 렌즈(유리로 이루어지는 통 형상 부재) 또는 라이트 파이프(거울로 둘러싸인 중공의 통 형상 부재이며, 호모지나이저 로드라고도 부름)와 도광 유닛(릴레이 렌즈나 광 파이버)의 조합에 의해 균일 조사면이 형성되는 것, 콜리메이트 렌즈와 제1 렌즈 어레이 및 제2 렌즈 어레이(복수의 로드 렌즈를 묶어 어레이 형상으로 한 것이나, 렌즈를 어레이 형상으로 면 가공한 것)와 집광 렌즈의 조합에 의해 균일 조사면이 형성되는 것 등을 이용할 수 있다.
도광 유닛(24)은, 균일 조사 유닛(23)에 의해서 형성된 균일 조사면의 광을 공간 광 변조기(25)에 전사하기 위한 유닛이다. 또한, 레이저 광 조사 유닛(20)이 균일 조사 유닛(23)을 포함하지 않는 경우, 도광 유닛(24)은 레이저 광원(22)으로부터의 직접적인 광을, 공간 광 변조기(25)에 전사한다. 도광 유닛(24)은, 예를 들면, 광 파이버나 릴레이 렌즈(조합 렌즈)에 의해 구성된다.
공간 광 변조기(25)는, 공간 광 변조 소자를 포함하고, 표시시키는 위상 패턴에 따라, 레이저 광원(22)으로부터 출사된 레이저 광(21)을 변조하여 출사한다. 공간 광 변조기(25)는, 출사되는 레이저 광(21)의 강도(파워 밀도)의 공간 밀도 분포를 제어하는 것에 의해, 레이저 광(21)을 변조하는, 소위, SLM(Spatial Light Modulator)이라고 칭해지는 것이다.
공간 광 변조기(25)는, 표시시키는 위상 패턴을 회전시키는 것에 의해, 판형물(100)의 피조사면에 조사되는 레이저 광(21)의 프로파일을 회전시킨다. 공간 광 변조기(25)로서는, 예를 들면, 주지의 반사형 액정 LCOS(Liquid-Crystal on Silicon), 투과형 액정 LCP(Liquid Crystal Panel), DM(Deformable Mirror), DMD(Digital Micro-mirror Device) 등의 주지의 SLM 디바이스를 이용할 수 있다. 실시 형태의 공간 광 변조기(25)는, LCOS이다.
결상 유닛(26)은, 입사되는 레이저 광(21)을, 판형물(100)의 피조사면에 결상한다. 실시 형태의 레이저 광 조사 유닛(20)은, 결상 유닛(26)에 의해, 유지 테이블(10) 상의 판형물(100)에 있어서의 반도체 칩(120)의 이면(122)에 대응하는 영역(123)(도 4 참조)에, 레이저 광(21)을 결상한다. 또한, 레이저 광 조사 유닛(20)에서는, 복수의 반도체 칩(120)에 대해서 동시에 조사하도록 해도 된다. 실시 형태의 결상 유닛(26)은, 결상계(27)와, 확대 결상 렌즈(28)와, 텔레센트릭 렌즈(29)를 포함한다.
결상계(27)는, 단일의 렌즈나, 조합 렌즈로 이루어지는 결상 렌즈로 구성되고, 도 1에 도시하는 일례에서는, 양볼록 렌즈와 양오목 렌즈를 순서대로 배치하여 구성된다. 또한, 결상계(27)는, 공간 광 변조기(25)가 공간 광 변조 소자에 의해 결상계(27)(결상 렌즈)의 기능도 겸비하는 경우에는, 생략되어도 된다.
확대 결상 렌즈(28)는, 결상계(27)로 결상되는 상(공역상)을 확대하여 판형물(100)의 피조사면에 결상하는 것이다. 또한, 확대 결상 렌즈(28)는, 생략되어도 된다.
텔레센트릭 렌즈(29)는, 판형물(100)의 피조사면에 대하여, 레이저 광(21)을 수직으로 입사시키는, 즉 광축과 평행하게 입사시키기 위한 것이다. 또한, 결상계(27)를 텔레센트릭 렌즈(29)에 구성할 수도 있고, 또한, 텔레센트릭 렌즈(29)를 생략하여 광학계를 구성하는 것으로 해도 된다.
컨트롤러(30)는, 레이저 광 조사 장치(1)의 각 구성 요소를 각각 제어하여, 판형물(100)에 대한 가공 동작 등을 레이저 광 조사 장치(1)에 실행시킨다. 컨트롤러(30)는, 연산 수단으로서의 연산 처리 장치와, 기억 수단으로서의 기억 장치와, 통신 수단으로서의 입출력 인터페이스 장치를 포함하는 컴퓨터이다. 연산 처리 장치는, 예를 들어, CPU(Central Processing Unit) 등의 마이크로 프로세서를 포함한다. 기억 장치는, ROM(Read Only Memory) 또는 RAM(Random Access Memory) 등의 메모리를 갖는다. 연산 처리 장치는, 기억 장치에 저장된 소정의 프로그램에 기초하여 각종 연산을 실시한다. 연산 처리 장치는, 연산 결과에 따라서, 입출력 인터페이스 장치를 통해 각종 제어 신호를 상술한 각 구성 요소에 출력하고, 레이저 광 조사 장치(1)의 제어를 행한다. 컨트롤러(30)는 기억부(31)와, 회전 지시부(32)를 갖는다.
기억부(31)는, 공간 광 변조기(25)에 표시하는 위상 패턴을 기억한다. 기억부(31)는, 공간 광 변조기(25)에 표시시켰을 때에, 판형물(100)의 면내에서 레이저 광(21)이 조사되는 위치가 반도체 칩(120)에 대응하는 영역(123)(도 4 참조)이 되는 위상 패턴을 기억하여도 좋다. 이 경우, 위상 패턴이 공간 광 변조기(25)에 표시되었을 때의, 레이저 광(21)의 프로파일은, 반도체 칩(120)의 외형에 일치한다. 레이저 광(21)이 조사되는 조사 범위는, 하나의 반도체 칩(120)에 대응해도 좋고, 복수의 반도체 칩(120)에 대응해도 좋다.
회전 지시부(32)는, 기억부(31)에 기억된 위상 패턴을 회전시킨다. 즉, 회전 지시부(32)는, 공간 광 변조기(25)에 표시하는 위상 패턴을 회전시켜, 판형물(100)의 피조사면에 조사되는 레이저 광(21)의 프로파일을 회전시킨다. 회전 지시부(32)는, 예를 들면, 평면에서 볼 때의 형상이 정방 형상인 반도체 칩(120)에 대해서, 반도체 칩의 중심 둘레로 레이저 광(21)의 프로파일이 회전하도록 위상 패턴을 회전시킨다. 회전 지시부(32)는, 예를 들어, 소정 시간마다 90°씩 위상 패턴을 회전시켜도 된다.
레이저 광 조사 장치(1)는, 기억부(31)에 기억된 위상 패턴을 공간 광 변조기(25)에 표시시킨 상태에서, 유지 테이블(10) 상의 판형물(100)에 레이저 광(21)을 조사한다. 레이저 광(21)은 반도체 칩(120)에 대응하는 영역(123)(도 4 참조)에 조사되어, 레이저 광(21)의 피조사 범위에 포함되는 범프(130)를 리플로우시킨다.
계속해서, 레이저 광 조사 장치(1)가, 레이저 광(21)을, 이면(112) 측을 유지 테이블(10)에 유지된 실시 형태의 판형물(100)에 조사하여, 범프(130)를 리플로우시키는 동작에 대해서 설명한다. 도 4는, 도 2 및 도 3에 도시하는 판형물(100)에 레이저 광(21)을 조사하고 있는 상태를 도시하는 주요부 단면도이다.
레이저 광 조사 장치(1)는, 우선, 도 1에 도시하는 레이저 광 조사 유닛(20)의 공간 광 변조기(25)에, 기억부(31)에 기억된 위상 패턴을 표시시킨다. 위상 패턴은, 공간 광 변조기(25)에서 변조된 레이저 광(21)의 조사 영역이, 도 4에 도시하는 바와 같이, 반도체 칩(120)에 대응하는 영역(123)이 되도록 레이저 광(21)을 변조시키는 위상 패턴이다. 실시 형태에서는, 위상 패턴이 표시된 공간 광 변조기(25)에 의해 변조되어 판형물(100)의 피조사면에 결상된 레이저 광(21)의 프로파일은, 도 5에 도시되는 바와 같이, 평면에서 본 형상이 정방 형상인 하나의 반도체 칩(120)의 외형을 따른다.
레이저 광 조사 장치(1)는, 다음에, 도 4에 도시하는 바와 같이, 판형물(100)의 표면(111) 측으로부터 레이저 광(21)을 조사한다. 이것에 의해, 위상 패턴에 의해 변조된 레이저 광(21)이, 반도체 칩(120)의 범프(130)를 가지는 한쪽의 면(표면(121))과는 반대 측의 다른 쪽의 면(이면(122))으로부터 조사된다. 이 때, 레이저 광(21)의 조사 범위의 피조사면에서의 프로파일은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 반도체 칩(120)의 외형을 따른다. 레이저 광 조사 장치(1)는, 예를 들면, 1sec 동안, 레이저 광(21)을 조사한다.
여기서, 도 5에 도시하는 레이저 광(21)의 강도 분포를 도 6 및 도 7에 나타낸다. 도 5는, 도 2 및 도 3에 도시하는 판형물(100)에 조사되는 레이저 광(21)의 프로파일을 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 6은, 도 5에 도시하는 레이저 광(21)의 X축 방향 단면에 있어서의 강도 분포를 도시하는 그래프이다. 도 7은, 도 5에 도시하는 레이저 광(21)의 Y축 방향 단면에 있어서의 강도 분포를 도시하는 그래프이다. X축 방향 단면이란, 도 5에 도시되는 X축 방향에 평행하고 또한 판형물(100)의 중심을 지나는 단면이며, 도 5에 있어서, X축에 평행한 점선으로 나타내는 위치의 단면이다. 또한, Y축 방향 단면이란, 도 5에 도시되는 Y축 방향에 평행하고 또한 판형물(100)의 중심을 지나는 단면이며, 도 5에 있어서, Y축에 평행한 점선으로 도시되는 위치의 단면이다.
반도체 칩(120)의 외형에 레이저 광(21)의 프로파일을 따르게 하는 경우, 가열 불균일을 억제하기 위해서, 판형물(100)의 단면을 지나는 레이저 광(21)의 강도 분포는, 저변이 급준(急峻) 형상이면서 정상이 평탄한 직사각형 파형인 것이 이상적이다. 즉, 반도체 칩(120)의 외측 가장자리보다 외측에서는 레이저 광(21)의 강도가 제로에 근사하고, 반도체 칩(120)의 외측 가장자리보다 내측에서는 레이저 광(21)의 강도가 일정한 강도인 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 도 5에 도시하는 실시 형태의 레이저 광(21)은, 반도체 칩(120)의 외측 가장자리보다 내측에서 레이저 광(21)의 강도에 편차가 발생하고 있다. 또한, 도 6에 도시되는 X축 방향 단면에서의 강도 분포는, 판형물(100)의 중심부 및 외측 가장자리부의 강도가 낮고, 중심부와 외측 가장자리부의 사이의 강도가 높은 경향을 나타낸다. 이에 반해, 도 7에 도시하는 Y축 방향 단면에서의 강도 분포는, 외측 가장자리부의 강도가 높고, 중심부의 강도가 낮은 경향을 나타낸다. 이와 같이, X축 방향 단면과 Y축 방향 단면에서 강도 분포의 경향이 상이하기 때문에, 회전 대칭성이 낮은 것을 알 수 있다.
도 8은, 도 5에 도시하는 레이저 광(21)에 대해 위상 패턴을 회전시키는 모습을 도시하는 평면도이다. 레이저 광 조사 장치(1)는, 도 5에 도시하는 프로파일을 가지는 레이저 광(21)으로 반도체 칩(120)에 조사한 후, 레이저 광 조사 유닛(20)의 공간 광 변조기(25)에 표시시키는 위상 패턴을 회전시킨다.
구체적으로는, 도 5에 도시하는 레이저 광(21)의 조사 범위를 X축 방향 및 Y축 방향의 각각에서 절반으로 분할한 4개의 작은 정방 형상의 영역(21-1, 21-2, 21-3, 21-4)이, 각각 시계 방향으로 인접하는 영역으로 회전 이동하도록, 위상 패턴을 90°씩 순차 회전시키는 것에 의해, 레이저 광(21)의 프로파일을 중심 둘레로 90°씩 순차 회전시킨다. 즉, 예를 들어, 영역(21-1)은, 도 5 및 도 8에 도시하는 레이저 광(21)의 조사 범위 중, 좌측 상단, 우측 상단, 우측 하단, 좌측 하단으로 조사 범위의 중심 둘레로 회전 이동한다.
레이저 광 조사 장치(1)는, 레이저 광(21)을 조사하고 있는 동안, 예를 들면, 공간 광 변조기(25)에 표시시키고 있는 위상 패턴을, 0.25sec마다 90°씩 회전시킨다. 레이저 광 조사 장치(1)는, 공간 광 변조기(25)에 표시시키고 있는 위상 패턴을, 0.125sec마다 90°씩 2바퀴 회전시켜도 된다. 이에 의해, 반도체 칩(120)에 조사되는 레이저 광(21)의 강도 분포의 회전 대칭성이 개선되고, 반도체 칩(120) 전체면에 대응하는 범프(130)가 리플로우되어, 반도체 칩(120)이 기판(110)에 접속된다.
이상 설명한 바와 같이, 실시 형태의 레이저 광 조사 장치(1)는, 레이저 광(21)의 조사 중에, 공간 광 변조기(25)에 표시시키는 위상 패턴을 회전시키는 것에 의해, 반도체 칩(120)에 조사되는 레이저 광(21)의 조사 범위를 판형물(100)의 면내에서 회전시킨다. 이것에 의해, 반도체 칩(120)에 조사되는 레이저 광(21)의 강도 분포의 회전 대칭성을 개선하고, 조사 범위에 있어서의 파워 밀도를 균일화할 수 있다. 범프(130)에 대한 가열 불균일을 억제할 수 있으므로, 반도체 칩(120) 전체면에 대응하는 범프(130)가 보다 확실하게 리플로우되어, 반도체 칩(120)의 기판(110)에 대한 접속 불량을 억제할 수 있다.
또한, 유지 테이블(10)이나 레이저 광(21)을 판형물(100)에 결상시키는 결상 유닛을 물리적으로 회전시키는 경우와 비교하여, 공간 광 변조기(25)의 위상 패턴 전환에 걸리는 시간은 짧기 때문에, 생산성의 향상에 공헌한다. 또한, 유지 테이블(10)의 회전 이동의 소요 시간은, 예를 들어, 1sec 정도이며, 위상 패턴의 회전의 소요 시간은, 예를 들어, 30msec 정도이다.
즉, 예를 들면, 도 8까지에 도시하는 바와 같이, 반도체 칩(120)에 대하여 90°씩 1회전시켜 레이저 광(21)을 조사하는 경우, 유지 테이블(10)의 회전 이동으로 조사 대상의 반도체 칩(120)을 전환하는 경우는, 회전 이동에 3sec(1sec×3회 회전), 레이저 광 조사에 1sec(0.25sec×4회), 합계 4sec 걸린다. 또한, 반도체 칩(120)의 중심이 유지 테이블(10)의 중심과 어긋나 있는 경우, 회전 이동에 더하여 회전 중심으로의 이동이 발생하기 때문에, 소요 시간이 더욱 증가한다.
이에 반해, 실시 형태에서는, 위상 패턴의 회전에 90msec(30msec×3회 회전), 레이저 광 조사에 1sec(0.25sec×4회), 합계 1.9sec 걸리기 때문에, 시간 단축이 가능하다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
예를 들면, 레이저 광 조사 유닛(20)은, 균일 조사 유닛(23)을 반드시 구비하지 않아도 된다. 균일 조사 유닛(23)을 구비하는 것에 의해, 레이저 광(21)의 파워 밀도를 보다 균일화할 수 있지만, 본 발명의 파워 밀도의 균일화로 충분한 경우는, 균일 조사 유닛(23)을 조립하지 않는 것에 의해 저렴하고 또한 간략한 구성을 실현해도 된다.
또한, 1개의 위상 패턴이 1개의 반도체 칩(120)으로의 조사에 대응하는 태양에 한정하지 않고, 1개의 위상 패턴이 복수의 반도체 칩(120)으로의 조사에 대응하는 것도 가능하다. 즉, 1 개씩 반도체 칩(120)에 조사해도 되고, 복수의 반도체 칩(120)에 동시에 조사해도 된다.
또한, 결상 유닛(26)은, 실시 형태에서는 공간 광 변조기(25)와는 별개로 설치되는 결상계(27), 확대 결상 렌즈(28), 및 텔레센트릭 렌즈(29)를 포함하여 구성되지만, 공간 광 변조기(25)가 갖는 결상 기능이어도 된다.
1 레이저 광 조사 장치
10 유지 테이블
20 레이저 광 조사 유닛
21 레이저 광
22 레이저 광원
25 공간 광 변조기
26 결상 유닛
30 컨트롤러
31 기억부
32 회전 지시부
100 판형물
110 기판
111 표면
112 이면
120 반도체 칩
121 표면(한쪽의 면)
122 이면(다른 쪽의 면)
123 영역
130 범프

Claims (3)

  1. 레이저 광 조사 장치로서,
    판형물을 유지하는 유지 테이블과,
    상기 유지 테이블에 유지된 상기 판형물에 레이저 광을 조사하는 레이저 광 조사 유닛과,
    상기 레이저 광 조사 유닛을 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 레이저 광 조사 유닛은,
    레이저 광을 출사하는 레이저 광원과,
    상기 레이저 광원으로부터 출사한 상기 레이저 광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 공간 광 변조기를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 공간 광 변조기에 표시하는 위상 패턴을 기억하는 기억부와,
    상기 기억부에 기억된 상기 위상 패턴을 회전시키는 회전 지시부를 구비하고,
    상기 판형물에 상기 레이저 광을 조사하면서 상기 위상 패턴을 회전시키는 것에 의해, 상기 판형물에 조사되는 상기 레이저 광의 파워 밀도를 균일화하는, 레이저 광 조사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 광 조사 유닛은, 상기 공간 광 변조기에 의해 변조된 레이저 광을 결상하여 상기 판형물에 조사하는 결상 유닛을 더 포함하는, 레이저 광 조사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 판형물은, 한쪽의 면에 범프를 가진 반도체 칩이 당해 범프를 통해 복수 탑재된 기판이고,
    상기 기판에 탑재된 상기 반도체 칩에 대응하는 영역에 상기 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 상기 레이저 광의 피조사 범위에 포함되는 범프를 리플로우시키는, 레이저 광 조사 장치.
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