(57)【要約】  本発明のレーザモールド除去方法は、レーザ光の反射率の異なる複数の材料からなる複合材料を加工対象物とするレーザモールド除去方法であり、加工対象物の加工を行うための加工用レーザ光と加工対象物へ照射されるとともに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レーザ光出射工程と、加工対象物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工程と、該反射光量に基づいて制御する制御工程とを備える。
2009069577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測用レーザ光の出射位置にモールド部材で覆われたＩＣチップを設置する工程と、
前記モールド部材に計測用レーザ光を出射して該モールド部材への出射光量及び前記モールド部材からの反射光量を計測する工程と、
前記モールド部材からの前記反射光量を用いて該モールド部材の厚さを測定する工程と、
モールド部材への前記出射光量を用いてモールド部材からの前記反射光量を正規化した補正値を求め、該補正値と該モールド部材の厚さに応じて予め設定された設定値とを比較して、該モールド部材の高さ方向位置で除去すべきモールドの除去量を求める工程と、
前記モールド除去量に基づいてレーザ出射条件を変更して該モールド部材をレーザ除去する工程と、
を備えるモールド除去方法。
【請求項２】
前記モールド部材に計測用レーザ光を出射して該モールド部材の高さ位置を測定する工程を備える請求項1に記載のモールド除去方法。
【請求項３】
前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行う工程を備える請求項１に記載のモールド除去方法。
【請求項４】
前記モールド部材の高さ位置合わせは、モールド部材の各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成してモールド部材の位置方向の位置関係で補正光量が極大となるように焦点位置を検出して行われることを特徴とする請求項３に記載のモールド除去方法。
【請求項５】
計測用レーザ光の出射位置にモールド部材で覆われたＩＣチップを設置する工程と、
前記計測用レーザを出射して該モールド部材への前記出射光量及び該モールド部材からの前記反射光量をモールド部材の各位置で測定する工程と、
前記各位置で測定した前記出射光量と前記反射光量から補正光量を算出して前記モールド部材の高さ位置を測定する工程と、
前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行う工程と、
モールド部材への前記出射光量を用いてモールド部材からの前記反射光量を正規化した補正値を求め、該補正値と該モールド部材の厚さに応じて予め設定された設定値とを比較して、該モールド部材の高さ方向位置で除去すべきモールドの除去量を求める工程と、
前記モールド除去量に基づいてレーザ出射条件を変更して該モールド部材をレーザ除去する工程と、
を備えるモールド除去方法。
【請求項６】
前記モールド部材の高さ位置合わせは、モールド部材の各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成してモールド部材の位置方向の位置関係で補正光量が極大となるように焦点位置を検出して行われることを特徴とする請求項５に記載のモールド除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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を露出するためのモールド除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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。よって、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、従来は、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。また、ドライエッチング等も用いられている。【０００３】
しかしながら、従来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、廃液処理や装置腐食の問題がある。また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、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る。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、薬液を用いず、高速に開封処理可能なモールド除去方法を提供する。
【０００５】
本発明は、モールドの残留厚さをモニタしながらレーザ加工によりＩＣにダメージを与えないで最小厚さまでモールドを除去できるモールド除去方法を提供する。
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、モールド除去方法は、計測用レーザ光の出射位置にモールド部材で覆われたＩＣチップを設置する工程と、前記モールド部材に計測用レーザ光を出射して該モールド部材への出射光量及び前記モールド部材からの反射光量を計測する工程と、前記モールド部材からの前記反射光量を用いて該モールド部材の厚さを測定する工程と、モールド部材への前記出射光量を用いてモールド部材からの前記反射光量を正規化した補正値を求め、該補正値と該モールド部材の厚さに応じて予め設定された設定値とを比較して、該モールド部材の高さ方向位置で除去すべきモールドの除去量を求める工程と、前記モールド除去量に基づいてレーザ出射条件を変更して該モールド部材をレーザ除去する工程と、を備える。
【０００７】
本発明の第２の観点によれば、前記モールド除去方法は、前記モールド部材に計測用レーザ光を出射して該モールド部材の高さ位置を測定する工程を備える。
【０００８】
本発明の第３の観点によれば、前記モールド除去方法は、前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行う工程を備える。
【０００９】
本発明の第４の観点によれば、モールド除去方法は、計測用レーザ光の出射位置にモールド部材で覆われたＩＣチップを設置する工程と、前記計測用レーザを出射して該モールド部材への前記出射光量及び該モールド部材からの前記反射光量をモールド部材の各位置で測定する工程と、前記各位置で測定した前記出射光量と前記反射光量から補正光量を算出して前記モールド部材の高さ位置を測定する工程と、前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行う工程と、モールド部材への前記出射光量を用いてモールド部材からの前記反射光量を正規化した補正値を求め、該補正値と該モールド部材の厚さに応じて予め設定された設定値とを比較して、該モールド部材の高さ方向位置で除去すべきモールドの除去量を求める工程と、前記モールド除去量に基づいてレーザ出射条件を変更して該モールド部材をレーザ除去する工程と、を備える。
【００１０】
本発明の第５の観点によれば、前記モールド除去方法において、前記モールド部材の高さ位置合わせは、モールド部材の各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成してモールド部材の位置方向の位置関係で補正光量が極大となるように焦点位置を検出して行われる。
【００１１】
その他の特徴および効果は、実施例の記載および添付のクレームより明白である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態のレーザ加工装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示すＩＣチップがＸ方向で計測用レーザ光の焦点から外れた位置にあるときの状態を示す図である。
【図３】図１に示すＩＣチップのＺ方向の位置と、第２受光素子で測定される反射光量との関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す反射板で計測用レーザ光が反射されたときに撮像素子で撮影される映像の一例を示す図である。
【図５】図１に示すＩＣチップで反射された反射光の明るさと反射光の中心部からの距離との関係を示すグラフである。
【図６】他のレーザ加工装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の他の形態にかかる移動機構の概略構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明のさらに他の形態にかかるレーザ加工装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図９】加工対象物であるワークとして、ＩＣを示した図であり、図９（Ａ）は、レーザ加工前のワークの断面の状態を、図９（Ｂ）は、レーザ加工途中のワークの断面状態を、図９（Ｃ）は、レーザ加工によりプラスチックモールドが開封されたワークの断面状態を示している。
【図１０】ＹＡＧレーザ、および、ＣＯ２レーザに対する銅、アルミの反射率を示すグラフである。
【図１１】図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）のそれぞれの状態における計測用レーザ光の反射光量を示すグラフである。
【図１２】レーザ加工装置を使用してモールドを除去する第１実施例を示すフローチャートである。
【図１３】レーザ加工装置を使用してモールドを除去する第２実施例を示すフローチャートである。
【図１４】レーザ加工装置を使用してモールドを除去する第３実施例を示すフローチャートである。
【図１５】レーザ加工によりモールドが開封されるフローチャートを示す断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  レーザ加工装置
２  ワーク（加工対象物）
３  レーザ光源（レーザ光出射手段）
４  第１受光素子（出射光特性測定手段、出射光量測定手段）
５  第２受光素子（反射光特性測定手段の一部、反射光量測定手段の一部、受光素子）
６  遮蔽部材（反射光特性測定手段の一部、反射光量測定手段の一部）
６ａ  微小孔（孔部）
７  撮像素子（反射光特性測定手段、反射光量測定手段）
８  光学系
９  反射板
１０  移動機構
１１  制御部（制御手段）
１４  凹レンズ
１５  凸レンズ
１６  ビームエキスパンダー
１７  第１ビームサンプラー
１８  第２ビームサンプラー
１９  対物レンズ
２１  保持部
２２  駆動部
３０  ＩＣ
３１、６０  ＩＣチップ
３２   配線部材
３３、６２   樹脂モールド
３４   ＩＣの上面
４０  ガルバノスキャナ
６１  キャビテイ
６３  レーザによる大荒加工領域
６４  レーザによる中荒加工領域
６５  レーザによる小荒加工（仕上げ加工）領域
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施の形態を図面に基づいて説明する。【００１５】
（レーザ加工装置の概略構成）
図１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の概略構成を模式的に示す図である。図２は、図１に示すワーク２がＸ方向で計測用レーザ光の焦点Ｆから外れた位置にあるときの状態を示す図である。【００１６】
レーザ加工装置１は、所定の加工対象物２（以下「ワーク」ということがある）に対して除去加工や接合加工等の微細なレーザ加工を行うレーザ微細加工装置である。レーザ加工装置１は、卓上への設置が可能な軽量かつ小型の加工装置である。このレーザ加工装置１は、図１に示すように、レーザ光源３と、第１受光素子４と、第２受光素子５と、遮蔽部材６と、撮像素子７と、光学系８とを備えている。レーザ光源３はワーク２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２との位置合せ等を行うための計測用レーザ光を出射するレーザ光出射手段である。第１受光素子４はレーザ光源３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である。第２受光素子５および遮蔽部材６はワーク２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である。撮像素子７において、計測用レーザ光の反射光を用いてワーク２を撮影する。光学系８にて、レーザ光源３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。
なお、加工用レーザ光および計測用レーザ光の光源を、それぞれ別個の専用光源とし、これらの光源を同軸に配置してもよい。その場合には、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としての第１受光素子４を省略することができる。
また、レーザ加工装置１は、計測用レーザ光を反射する反射板９と、ワーク２を移動可能に保持する移動機構１０と、レーザ加工装置１の各種の制御を行う制御部１１とを備えている。反射板９は加工用レーザ光および計測用レーザ光の光軸方向で、レーザ光源３に対して、ワーク２よりも離れた位置に配置される。【００１７】
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１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２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２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。【００１８】
光学系８は、ビームエキスパンダー１６と、第１ビームサンプラー１７と、第２ビームサンプラー１８と、対物レンズ１９とを備えている。ビームエキスパンダー１６は凹レンズ１４および凸レンズ１５を有する。第１ビームサンプラー１７は凹レンズ１４と凸レンズ１５との間に配置される。第２ビームサンプラー１８は撮像素子７と第１ビームサンプラー１７との間に配置される。対物レンズ１９はワーク２の配置位置とビームエキスパンダー１６との間に配置される。【００１９】
ビームエキスパンダー１６では、凹レンズ１４がレーザ光源３側に配置され、凸レンズ１５が対物レンズ１９側に配置されている。このビームエキスパンダー１６は、レーザ光源３から出射されるレーザ光の径を拡大する。第１ビームサンプラー１７は、レーザ光源から出射され、凹レンズ１４を透過したレーザ光の大半を凸レンズ１５に向かって透過させるとともに、その一部を第１受光素子４に向かって反射する。また、第１ビームサンプラー１７は、ワーク２や反射板９で反射された計測用レーザ光の一部を撮像素子７に向かって反射する。第２ビームサンプラー１８は、第１ビームサンプラー１７で反射され撮像素子７へ向かう計測用レーザ光の一部を第２受光素子５に向かって反射する。対物レンズ１９は、凸レンズ１５を透過したレーザ光をワーク２に集光する。【００２０】
レーザ光源３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。たとえば、計測用レーザ光の出力は、加工用レーザ光の出力の２０分の１程度である。また、本形態のレーザ光源３は、ワーク２の適切な加工を行うため、出力の安定した加工用レーザ光を出射する。その一方で、レーザ光源３の特性上、加工用レーザ光よりも出力の非常に小さな計測用レーザ光のレーザ光源３からの出力は安定しない。すなわち、レーザ光源３から出射される計測用レーザ光の出力は、経時的に変動する。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。
なお、加工用レーザ光および計測用レーザ光の光源を、それぞれ別個の専用光源とした場合は、計測用レーザ光の出力は安定したものとなる。【００２１】
第１受光素子４および第２受光素子５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。第１受光素子４は、その受光量を電気量に変換することで、レーザ光源３から出射された計測用レーザ光の出射光量を測定する。また、第２受光素子５は、その受光量を電気量に変換することで、ワーク２で反射された計測用レーザ光の反射光量を測定する。【００２２】
遮蔽部材６には、第２ビームサンプラー１８で反射された計測用レーザ光が通過する孔部としての微小孔（ピンホール）６ａが形成されている。本形態では、ワーク２（具体的には、たとえば、図１のおけるワーク２の上面２ａ）が計測用レーザ光の焦点Ｆの位置にあるときに、ワーク２の反射光が結像する位置（合焦位置）が微小孔６ａの形成位置となるように、遮蔽部材６が配置されている。すなわち、本形態の第２受光素子５は、出力が安定しにくい焦点外の余分な反射光を除去する共焦点効果を利用して、ワーク２で反射された計測用レーザ光の反射光量を測定する。【００２３】
撮像素子７は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサである。この撮像素子７は、ワーク２が計測用レーザ光の焦点Ｆの位置にあるときに、ワーク２の反射光が結像する位置が撮像素子７の受光面となるように配置されている。【００２４】
反射板９は、図２に示すように、ワーク２が、Ｚ方向に直交する方向で計測用レーザ光の焦点Ｆから外れた位置にあるときに、計測用レーザ光を反射する。この反射板９は、後述のように、ワーク２のＸ、Ｙ方向（Ｚ方向に直交する方向）の端部を検出するために用いられる。本形態の反射板９は、セラミック部材や金属部材で形成されている。また、反射板９の反射面（図１の上面）９ａは、入射された計測用レーザ光を乱反射させる乱反射面（粗面）となっている。すなわち、反射面９ａには、粗面加工が施されている。なお、反射面９ａは、鏡面であっても良い。【００２５】
移動機構１０は、ワーク２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Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の３軸方向へ駆動する。【００２６】
制御部１１には、レーザ光源３と第１受光素子４と第２受光素子５と撮像素子７と移動機構１０とが接続されている。制御部１１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１１は、レーザ光源３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１１は、後述のように、第１受光素子４で測定された出射光量と第２受光素子５で測定された反射光量とに基づいて（専用の計測用レーザ光源を設けている場合は第２受光素子５で測定された反射光量に基づいて）、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置を特定し、移動機構１０を駆動させて焦点Ｆの位置までワーク２を移動する。また、制御部１１は、上記反射光量の変化に基づいて加工対象物の加工状態を検知する加工状態検知手段を備え、加工状態に応じてレーザ光の停止指令等の制御を行う。【００２７】
（計測用レーザ光の焦点のＺ方向位置の検出原理）
図３は、図１に示すワーク２のＺ方向の位置と、第２受光素子５で測定される反射光量との関係を示すグラフである。【００２８】
本形態では、第１受光素子４で測定された計測用レーザ光の出射光量と、第２受光素子５で測定された計測用レーザ光の反射光量とに基づいて、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置が検出される。以下、本形態の計測用レーザ光の焦点のＺ方向位置の検出原理を説明する。【００２９】
レーザ光源３から出射される計測用レーザ光の出力が一定である場合には、第２受光素子５で測定される計測用レーザ光の反射光量と、ワーク２のＺ方向位置との関係は、図３の線Ｇで示すグラフのように略正規分布状になる。すなわち、Ｚ方向で、ワーク２が計測用レーザ光の焦点Ｆの位置にあるときには、第２受光素子５で測定される反射光量は極大値Ｌとなり、ワーク２が焦点Ｆから対物レンズ１９側または反射板９側に向かって離れるにしたがって、第２受光素子５で測定される反射光量は小さくなる。【００３０】
したがって、計測用レーザ光の出力が一定である場合には、移動機構１０でＺ方向にワーク２を移動させながら、第２受光素子５で計測用レーザ光の反射光量を測定して、極大点Ｍを特定し、極大点Ｍに対応するワーク２のＺ方向位置を測定することで、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置が検出される。【００３１】
しかしながら、上述のように、本形態のレーザ光源３から出射される計測用レーザ光の出力は安定せず、経時的に変動する。そのため、第２受光素子５で測定される反射光量とワーク２のＺ方向位置との関係は略正規分布状にはならず、たとえば、図３の線Ｇ１０で示すグラフのように変動する。したがって、第２受光素子５で測定される反射光量をそのまま用いて、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置を検出すると、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置の検出精度が低下する。【００３２】
そこで、本形態では、第１受光素子４で測定された計測用レーザ光の出射光量に基づいて、第２受光素子５で測定された反射光量を補正した補正光量が算出される。すなわち、第１受光素子４によって、計測用レーザ光の現状の出力を把握し、第２受光素子５で測定された反射光量から出力の変動分をキャンセルした補正光量が算出される。そして、この補正光量に基づいて計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置が検出される。【００３３】
具体的には、第１受光素子４で測定される出射光量と計測用レーザ光の出力との関係（第１受光素子４の特性）、および、第２受光素子５で測定される反射光量と計測用レーザ光の出力との関係（第２受光素子５の特性）を予め求め、これらの関係から計測用レーザ光の出力の変動分をキャンセルした補正光量が算出される。たとえば、第１受光素子４の特性と第２受光素子５の特性とが同じであれば、補正光量は下記のように算出される。
（補正光量）＝（第２受光素子５での反射光量）／（第１受光素子４での出射光量）
そして、ワーク２のＺ方向位置との関係で、この補正光量が極大となる点を特定し、その極大点に対応するワーク２のＺ方向位置を測定することで、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置が検出される。【００３４】
本形態では、補正光量の算出は制御部１１で行われる。すなわち、制御部１１は、第１受光素子４で測定される出射光量に基づいて、第２受光素子５で測定される反射光量を補正して、補正光量を算出する光量補正手段となっている。また、計測用レーザ光の焦点Ｆの位置の検出も制御部１１で行われている。
なお、加工用レーザ光および計測用レーザ光の光源を、それぞれ別個の専用光源とした場合は、計測用レーザ光の出力は安定したものとなるので、計測用レーザ光の出射光量に基づいて、第２受光素子５で測定された反射光量を補正する必要はない。【００３５】
（ワークのＸ、Ｙ方向端部の検出原理）
図４は、図１に示す反射板９で計測用レーザ光が反射されたときに撮像素子７で撮影される映像の一例を示す図である。【００３６】
本形態では、反射板９で反射された計測用レーザ光を用いて、ワーク２のＸ、Ｙ方向の端部が検出される。以下、直方体状のワーク２のＸ方向端部２ｂ（図２参照）が検出される場合を例に、本形態のワーク２のＸ、Ｙ方向端部の検出原理を説明する。【００３７】
ワーク２のＸ方向端部２ｂの検出前に、まず、上述の方法で計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置が検出され、ワーク２と焦点Ｆとの位置合せが行われる。すなわち、図１に示すように、Ｚ方向で、ワーク２の上面２ａと焦点Ｆとの位置合せが行われる。この状態で、撮像素子７によって撮影された映像上に、焦点Ｆに対応する焦点対応点Ｆ１が設定される（図４参照）。その後、図２に示すように、移動機構１０によってワーク２がＸ方向へ移動され、Ｘ方向で焦点Ｆから外れた位置に配置される。【００３８】
ワーク２がＸ方向で焦点Ｆから外れると、撮像素子７によってたとえば、図４に示す映像が撮影される。すなわち、反射板９で乱反射された計測用レーザ光の一部がワーク２によって遮られるため、撮像素子７によって撮影された映像上の、ワーク２に対応するワーク対応エリア２１０が暗くなり、その他のエリアは明るくなる。また、Ｚ方向で、ワーク２の上面２ａと焦点Ｆとの位置合せが行われているため、ワーク２のＸ方向端部２ｂに対応する端部対応線２１１は、撮像素子７によって撮影された映像上で明確に特定される。すなわち、ワーク２のＸ方向端部２ｂが検出される。【００３９】
端部対応線２１１が明確に特定されると、端部対応線２１１と焦点対応点Ｆ１とのＸ方向の距離Ｘ１が算出される。すなわち、Ｘ方向端部２ｂと焦点Ｆとの距離が算出される。また、Ｘ方向端部２ｂとワーク２の加工部位と距離は予め設計上でわかっているため、焦点Ｆとワーク２の加工部位までのＸ方向の距離が算出される。同様に、ワーク２のＹ方向の端部も検出され、焦点Ｆとワーク２の加工部位までのＹ方向の距離が算出される。また、焦点Ｆとワーク２の加工部位までの距離の算出は、制御部１１で行われている。なお、反射板９の反射面９ａが鏡面である場合には、端部対応線２１１が撮像素子７によって撮影された映像上に現れるように、反射面９ａの傾きを調整する必要がある。【００４０】
（他のレーザ加工装置）
上述した形態では、ワーク２で反射された計測用レーザ光の反射光量は、第２受光素子５で測定されているが、計測用レーザ光の反射光量は、撮像素子７で測定されても良い。
また、計測用レーザ光の反射光量は、第２受光素子５と撮像素子７との両者で測定されても良い。ここで、撮像素子７に入射する反射光は、図５の線Ｈで示すように、反射光の中心部が一番明るく、中心部から離れるにしたがって次第に暗くなる。そして、撮像素子７で撮影される反射光の映像において、所定の閾値ｔ以上の明るさを有する領域が反射光のスポットとして特定され、特定されたスポットの明るさの総和が撮像素子７で測定される計測用レーザ光の反射光量となる。また、第２受光素子５で反射光量が測定される場合と同様に、移動機構１０でＺ方向にワーク２を移動させながら、撮像素子７で計測用レーザ光の反射光量を測定して、ワーク２のＺ方向位置との関係で、反射光量の極大点を特定することで、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置の検出が可能である。【００４１】
この場合にも、計測用レーザ光の出力が経時的に変動すると、ワーク２のＺ方向の位置が一定であっても、撮像素子７で測定される反射光量は変動する。たとえば、図５の線Ｉで示すように、計測用レーザ光の出力が低下すると、撮像素子７に入射する反射光の明るさも低下して、スポットが小さくなり、その結果、測定される反射光量も低下する。そのため、上述した形態と同様に、第１受光素子４での測定結果から、出射光量の変動を考慮して撮像素子７で測定される反射光量を補正することで、計測用レーザ光の焦点ＦのＺ方向位置を高精度で検出できる。なお、撮像素子７のみで反射光量を測定する場合には、図６に示すように、第２受光素子５、遮蔽部材６および第２ビームサンプラー１８が不要となるため、レーザ加工装置１の構成を簡素化できる。また、第２受光素子５のみで反射光量を測定する場合には、撮像素子７を省略することも可能である。【００４２】
上述した形態では、レーザ加工装置１は反射板９を備えているが、図７に示すように、反射板９を設けずに、移動機構５０にワーク２が載置されても良い。この場合には、ワーク２のＸ、Ｙ方向端部の検出は、以下のように行えば良い。すなわち、まず、図７に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向で、ワーク２が計測用レーザ光の焦点Ｆの位置に配置され、レーザ光源３から所定の基準出力で計測用レーザ光が出射されたときの基準反射光量を第２受光素子５または撮像素子７で測定する。そして、ワーク２をＸ方向またはＹ方向へ移動させながら、第２受光素子５または撮像素子７で測定される反射光量が基準反射光量に対してある割合（たとえば、基準反射光量の５０％）になったときにワーク２のＸ方向またはＹ方向の端部が検出されたと判断する。この場合にも、レーザ光源３から出射される計測用レーザ光の出力が経時的に変動すると、ワーク２の位置が一定であっても、第２受光素子５または撮像素子７で測定される反射光量は変動するが、第１受光素子４での測定結果から、出射光量の変動を考慮して反射光量を補正することで、ワーク２のＸ、Ｙ方向の端部を精度良く検出することが可能になる。その結果、Ｘ、Ｙ方向でワーク２の加工部位と、加工用レーザ光の焦点位置とを精度良く位置合せすることが可能になる。【００４３】
上述した形態では、移動機構１０でＺ方向にワーク２を移動させながら、補正光量を算出して、焦点Ｆの位置を検出するとともにワーク２の位置合せを行っている。この他にもたとえば、レーザ光源３から所定の基準出力で計測用レーザ光を出射した状態でワーク２をＺ方向に移動させ、ワーク２のＺ方向位置と反射光量との関係を予め把握するとともに、この把握された関係に基づいて、第２受光素子５または撮像素子７で測定される反射光量から、ワーク２と焦点Ｆとの位置合せを行っても良い。この場合には、予め把握された関係に基づいて、反射光量からワーク２のＺ方向位置を検出することも可能になる。【００４４】
上述した形態では、第１受光素子４で計測用レーザ光の出射光量が測定され、第２受光素子５で計測用レーザ光の反射光量が測定されている。また、測定された出射光量に基づいて、計測用レーザ光の出力の変動分をキャンセルした補正光量が算出されている。この他にもたとえば、出射光量に代えて、計測用レーザ光の出力、強度あるいは所定の光学系を介して形成されるスポットの大きさ等の計測用レーザ光の出力の変動を検出できる他の特性を測定し、これらの特性に基づいて、計測用レーザ光の出力の変動分をキャンセルした補正光量が算出されても良い。また、撮像素子７で検出されるスポットの大きさから計測用レーザ光の焦点Ｆの位置を検出するとともに、レーザ光源３から出射される計測用レーザ光の特性に基づいて、撮像素子７で検出されるスポットの大きさを補正しても良い。【００４５】
なお、加工用レーザ光の出力が非常に大きく、第１ビームサンプラー１７で反射された加工用レーザ光によって、第１受光素子４が破壊されるおそれがある場合、あるいは、ワーク２等で反射された加工用レーザ光によって、第２受光素子５や撮像素子７が破壊されるおそれがある場合には、第１ビームサンプラー１７と第１受光素子４との間や、第１ビームサンプラー１７と第２ビームサンプラー１８との間に、シャッタ、減光用フィルムあるいは、減光を目的としたビームサンプラーを配置することが好ましい。【００４６】
図８は、レーザ光のＸ、Ｙ方向のスキャニングにガルバノスキャナ４０を用い、かつ、Ｚ方向に移動可能な移動機構５０を複合して用いたレーザ加工装置を示した図である。
【実施例１】
【００４７】
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述べる。
図９は、加工対象物であるワークとして、例えば、ＩＣを示したもので、図９（Ａ）は、レーザ加工前のワークの断面の状態を、図９（Ｂ）は、レーザ加工途中のワークの断面状態を、図９（Ｃ）は、レーザ加工によりプラスチックモールドが開封されたワークの断面状態を示している。ＩＣは、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。前記ＩＣチップは、樹脂部材より反射率が高い。
図９（Ａ）に示すように、ＩＣ３０は、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配線部材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。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１０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。
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。
今、図９（Ａ）に示すＩＣ３０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、ＩＣ３０の上面３４からレーザ加工を施すと、図９（Ｂ）および図９（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、あるいは、それ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。
図９に示すように、プラスチックモールド３３の厚が大きい場合、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。加工が進行するとプラスチックモールド３３からの反射・散乱光に加えプラスチックモールド３３を透過したレーザがチップ３１表面で反射・散乱される。これにより第２受光素子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１１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。
プラスチックモールド３３の除去を、図９（Ｃ）のように完全に行う場合は図１１の値Ｃで示す反射光量になるまで、また、図９（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１１の値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。【００４８】
図１２は、樹脂モールドの除去方法を示す第１の実施例を示すフローチャートである。まず、工程２において、移動機構によって、ワークをＸ、Ｙ方向へ移動させて、レーザ光源から出射されるレーザ光が照射される位置にワークを配置する。次に、工程３において、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、工程４において、受光素子で出射光量，反射光量，又は反射光パターンを測定する。工程５において出射光量と反射光量から、補正光量を算出して記憶する。次に工程６において、Ｚ方向で計測用レーザ光の焦点位置を含む所定範囲にワークを配置して、所定範囲内の各配置位置で出射光量および反射光量を測定したか否かを判断する。所定範囲で測定が行われていない場合には、工程１５においてＺ方向の所定範囲にワークを配置し、測定工程４へ戻る。所定範囲で測定が行われている場合には、工程７において、ワークの各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成し、ワークのＺ方向位置との関係で補正光量が極大となる点を特定して、焦点ＦのＺ方向位置を検出する。このときの計測用レーザ光の焦点のＺ方向位置がそのＸ、Ｙ方向におけるワークの高さを表している。次に、工程８において、前記焦点位置計測結果からワークの高さまたはモールド厚さ計測に適した焦点距離まで移動させる。工程９において、モールドの残留厚さをモニタするため、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、出射光量、反射光量、反射光パターン等を計測する。工程１０において、測定した出射光量を用いて反射光量を正規化し補正値とする。次に、工程１１において、補正値と残留モールド厚に応じて設定した設定値を比較する。（例えば図１１の点ＢまたはＣの反射光量が設定値に設定されている。）補正値が設定値より大きい場合には、加工完了を示すフラグをＯＮする。補正値が設定値より小さい場合には、工程１６において、補正値に応じて加工条件を変更し、工程１７においてレーザ加工する。工程１３において、全てのフラグがＯＮであるか確認し、全てのフラグがＯＮであれば工程１４において終了する。全てのフラグがＯＮでなければ、工程１８において、フラグがＯＦＦの部分へ移動させ、工程３まで戻る。
【実施例２】
【００４９】
図１３は、樹脂モールドの除去方法を示す第２の実施例を示すフローチャートである。
まず、工程１０２において、移動機構によって、ワークをＸ、Ｙ方向へ移動させて、レーザ光源から出射されるレーザ光が照射される位置にワークを配置する。次に、工程１０３において、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、工程１０４において、受光素子で出射光量、反射光量、又は反射光パターンを測定する。工程１０５において出射光量と反射光量から、補正光量を算出して記憶する。次に、工程１０６において、Ｚ方向で計測用レーザ光の焦点位置を含む所定範囲にワークを配置して、各配置位置で出射光量および反射光量を測定したか否かを判断する。所定範囲で測定が行われていない場合には、工程１１５において、Ｚ方向の所定範囲にワークを配置し、測定工程１０４へ戻る。所定範囲で測定が行われている場合には、工程１０７においてワークの各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成し、ワークのＺ方向位置との関係で補正光量が極大となる点を特定して、焦点ＦのＺ方向位置を検出する。このときの計測用レーザ光の焦点のＺ方向位置がそのＹ、Ｙ方向におけるワークの高さを表している。次に、工程１０８において、ワーク高さとＸ，Ｙ方向の測定位置を記憶する。工程１０９において、計測・加工を行うＸＹ方向領域についてワーク高さの測定が終了したか判断し、測定が終了していなければ工程１０２へ戻る。測定が終了していれば、工程１１０において、前記焦点位置計測結果からワークの高さまたはモールド厚さ計測に適した焦点距離まで移動させる。次に、工程１１１において、モールドの残留厚さをモニタするため、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、出射光量、反射光量を計測する。工程１１１で測定した出射光量を用いて、工程１１２において、反射光量を正規化し補正値とし、また補正値とＸ，Ｙ，Ｚ方向の測定位置を記憶する。次に、工程１１３において、計測・加工を行うＸＹ方向領域についてモールド残留厚さの測定が終了したか判断する。終了していなければ工程１１０へ戻る。工程１１４において補正値は全て残留モールド厚に応じて設定した設定値以上かを判断し、全て設定値以上であれば工程１１５において終了する。設定値以上でない補正値があれば、工程１１７において、各Ｘ，Ｙ方向位置における補正値に応じて加工条件を設定する。工程１１８において加工条件を変更する。工程１１９において、変更した加工条件で加工を行うように設定されたＸ，Ｙ座標及びワークの高さまたはモールド加工に適した焦点距離まで移動させる。工程１２０において、レーザ加工を行う。次に、工程１２０において、同一加工条件で行うように設定されたＸＹ方向全領域について加工が終了したか判断する。終了していなければ工程１１９へ戻る。工程１２２において、補正値＜設定値である全ての領域について加工が終了したか判断する。終了していなければ工程１１８へ戻り、終了していれば工程１０２へ戻る。
【実施例３】
【００５０】
上記実施例１及び２においては、ＩＣチップを計測用レーザ光の出射位置に設置して、計測用レーザ光によりモールドの高さ位置を測定する工程を設けたが、以下の実施例３のように、予め測定しておいた高さをデータベースに蓄積しておくことにより、モールドの高さ位置を測定する工程を省略することもできる。【００５１】
図１４は、樹脂モールドの除去方法を示す第３の実施例を示すフローチャートである。
まず、工程２０２において、移動機構によって、ワークをＸ、Ｙ方向へ移動させて、レーザ光源から出射されるレーザ光が照射される位置にワークを配置する。次に、工程２０３において、モールドの残留厚さをモニタするため、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、出射光量、反射光量を計測する。工程２０４において、測定した出射光量を用いて反射光量を正規化し補正値とする。また補正値とＸ，Ｙ方向の測定位置を記憶する。工程２０５において、計測・加工を行うＸＹ方向領域についてモールド残留厚さの測定が終了したか判断する。終了していなければ工程２０２へ戻る。工程２０６において、補正値は全て残留モールド厚に応じて設定した設定値以上か判断する。全て設定値以上であれば、工程２０７において、終了する。設定値以上でない補正値があれば、工程２０８において、ワークをＸ、Ｙ方向へ移動させて、レーザ光源から出射されるレーザ光が照射される位置にワークを配置する。次に、工程２０９において、記憶した各Ｘ，Ｙ方向位置における補正値に応じて加工条件を変更する。工程２１０において、レーザ加工する。工程２１１において、補正値＜設定値である全ての領域について加工が終了したか判断する。終了していなければ工程２０８へ戻り、終了していれば工程２０２へ戻る。【００５２】
図１５は、ＩＣ６０が斜めに傾斜して樹脂モールド６２内に配設された状態を示す。まず、ＩＣチップの位置を測定する計測用レーザと樹脂モールドを除去する加工用レーザとを使用する。ＩＣチップ６０の上方から開封するにあたり、測定用レーザ光を照射してＩＣチップ上の樹脂モールドの厚さ（Ｚ方向）を測定しレーザ加工を施しモールドを除去してキャビテイ６１を形成する。【００５３】
図１５は、実施例１における樹脂モールド除去工程の（工程１３）から（工程１８）へ移行する際の除去状態、実施例２における樹脂モールド除去工程の（工程２２）から（工程２）へ移行する際の除去状態、実施例３における樹脂モールド除去工程の（工程１１）から（工程２）へ移行する際の除去状態を示す概略図である。ここで、符号６３は、レーザによる大荒加工領域、符号６４は、レーザによる中荒加工領域、符号６５は、レーザによる小荒加工（仕上げ加工）領域をそれぞれ示す。【００５４】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、レーザによる大荒加工領域を示す。樹脂モールド３３が漸次除去されて樹脂モールド３３の厚さ全体の被覆が薄くなる。図１５（ｃ）から図１５（ｅ）は、樹脂モールドの厚さの大小を考慮してレーザによる大荒加工、レーザによる中荒加工、レーザによる小荒加工を施す各領域を示す。この樹脂モールドの厚さの大小を考慮してレーザによる大荒加工、レーザによる中荒加工、レーザによる小荒加工を施すことによりＩＣチップ上に樹脂モールドが完全に除去されＩＣチップが開放された状態が得られる（図１５（ｆ））。【００５５】
上記の実施例にて説明したように、本発明によれば、トランジスタ、ダイオード、抵抗、キャパシタなどのＩＣチップとこれを覆うところのプラスチックモールドではレーザ光の反射率が異なることを利用して、プラスチックモールド表面に照射したレーザの反射率が変化するため、加工対象物で反射された計測用レーザ光の反射光量を測定することによりモールドの厚さを測定することができる。
よって、ＩＣチップを損傷させることなく、プラスチックモールドを高速に開封処理可能である。また、ＩＣサンプルが傾いて設置されている場合、あるいは、チップが傾いてモールド内に存在している場合でも、ＩＣチップを損傷させることがない。【００５６】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。【００５７】
本出願は、2007年11月26日出願の日本特許出願（特願2007−304584）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本出願は、故障した半導体チップを取り出すためのＩＣパッケージの開封に利用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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