(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを確定又は修正する段階であって、前記基板の前記少なくとも１つのパラメータは、前記基板上の複数の半田バンプのバンプ高さを含み、前記熱圧着のレシピは、熱圧着のツールのボンドヘッドの特定の変位を含む、段階と、
前記基板の基板表面を使用して計算される前記基板の基板厚の変化に基づいて、前記ボンドヘッドが前記基板に平行となるように前記ボンドヘッドの角オフセットを調整する段階と、
前記熱圧着のレシピに基づいて、前記ボンドヘッドに係合するダイを前記基板に熱圧着する段階と
を備える
方法。
【請求項２】
前記基板の前記少なくとも１つのパラメータは、平面性を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱圧着のレシピを確定又は修正する段階は、前記ダイの少なくとも１つのパラメータ及び前記基板の前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記熱圧着のレシピを確定又は修正する段階を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイの前記少なくとも１つのパラメータは、前記ダイのｘｙ平坦性を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基板の前記少なくとも１つのパラメータは、前記基板のｘｙ平坦性を更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
熱圧着のツールであって、
コントローラと、
熱圧着プロセスの間、基板を保持すべく動作可能なペデスタルと、
ダイを係合すべく動作可能なボンドヘッドと
を備え、
前記コントローラは、
前記基板の少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを確定又は修正し、
前記基板の基板表面を使用して計算される前記基板の基板厚の変化に基づいて、前記ボンドヘッドが前記基板に平行となるように前記ボンドヘッドの角オフセットを調整し、
前記熱圧着のレシピに基づいて、前記ダイを前記基板に熱圧着し、
前記基板の前記少なくとも１つのパラメータは、前記基板上の複数の半田バンプのバンプ高さを含み、前記熱圧着のレシピは、前記ボンドヘッドの特定の変位を含む、
ツール。
【請求項７】
前記コントローラは、前記ダイの少なくとも１つのパラメータ及び前記基板の前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記熱圧着のレシピを確定又は修正する、請求項６に記載のツール。
【請求項８】
前記ダイの前記少なくとも１つのパラメータは、前記ダイのｘｙ平坦性を含む、請求項７に記載のツール。
【請求項９】
基板の少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを確定又は修正する手順であって、前記基板の前記少なくとも１つのパラメータは、前記基板上の複数の半田バンプのバンプ高さを含み、前記熱圧着のレシピは、熱圧着のツールのボンドヘッドの特定の変位を含む、手順と、
前記基板の基板表面を使用して計算される前記基板の基板厚の変化に基づいて、前記ボンドヘッドが前記基板に平行となるように前記ボンドヘッドの角オフセットを調整する手順と、
前記熱圧着のレシピに基づいて、前記ボンドヘッドに係合するダイを前記基板に熱圧着する手順と
をコンピュータに実行させる、
プログラム。
【請求項１０】
前記基板の前記少なくとも１つのパラメータは、平面性を更に含む、請求項９に記載のプログラム。
【請求項１１】
前記熱圧着のレシピを確定又は修正する手順は、前記ダイの少なくとも１つのパラメータ及び前記基板の前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記熱圧着のレシピを確定又は修正する手順を有する、請求項９又は１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
前記ダイの前記少なくとも１つのパラメータは、前記ダイのｘｙ平坦性を含む、請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１３】
前記基板の前記少なくとも１つのパラメータは、前記基板のｘｙ平坦性を更に含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれか一項に記載のプログラムを格納する、コンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路パッケージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱圧着（ＴＣＢ）は、パッケージ厚、及び相互接続のサイズ／ピッチが減少するので、主要な技術になりつつある。ＴＣＢでは、現在実施されているように、指定した範囲の受入基板／ダイ材料にわたって、良好な収率／品質を達成すべく、単一のレシピが選択されている。ほとんどの基板／ダイの結合は、（半田バンプブリッジ（ＳＢＢ）を引き起こすことなく、ノンコンタクトオープン（ＮＣＯ）を防いで）全てのバンプがコンタクトされ得るプロセスウィンドウを有するが、それぞれの基板は、これらの故障モードの間に一意のウィンドウを有し得る。最大範囲の基板／ダイの結合にわたって働くべく、典型的なＴＣＢプロセスのレシピが選択される。特定の範囲に適合しない基板／ダイは、組立作業において収率損失と見なされる、又はボンディング前に排除される、のいずれかでなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１Ａ】例えば、ダイ及びパッケージ基板の間に複数の半田接続を連結するＴＣＢプロセスのグラフ表示を示す。
【０００４】
【図１Ｂ】２つの異なるダイ及びパッケージ基板の結合（ユニット１及びユニット２）に対するＴＣＢプロセスのグラフ表示を示す。ここで、それぞれのダイ及びパッケージ基板は、個別の複数のパラメータを有する。
【０００５】
【図２】動作方法、具体的にはＴＣＢを使用して基板及びダイを組み立てるＴＣＢツールの動作方法のフローチャートを示す。
【０００６】
【図３】基板のｘｙ平面傾斜の例示的な表示を示し、ＣＴＶ及びＢＴＶの大きさを示す。
【０００７】
【図４】ＴＣＢツールが、基板の上面を示すｘｙ平面に関するパラメータデータ（ＣＴＶ又はＢＴＶ）を提供される場合に、成され得ることを示す。
【０００８】
【図５】異なる基板ＢＴＶ及び平均バンプ高さに対する、ＴＣＢのコラプスターゲットのシミュレーションを示す。
【０００９】
【図６】ダイ及び基板のパラメータに関する実験データが、受入ＢＴＶ値及び平均バンプ高さの二次関数に、どのように適合するかを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
パッケージの複雑さが増し、及び／又はフィーチャサイズが縮小するので、良好なＴＣＢプロセスのための許容可能なウィンドウは、ますます小さくなる。これは、より高価なダイ／基板用の製造プロセス、及び／又は組立前の基板／ダイ収率損失に起因したコスト増加を意味する。しかしながら、適切な測定値／パラメータがＴＣＢツールにフィードフォワードされ、かつツールが正しい複数の設定を計算／選択するロジックを有する場合、典型的なＴＣＢ装置は、特定のダイ／基板の結合に対する、プロセス／レシピを調整する可能性を有する。これは、受入材料の規格限度を広げ、上流工程の収率を改善することによって、コスト削減を生み出す可能性を有する。
【００１１】
一実施形態において、アルゴリズム又は一連のアルゴリズムが生成され、ＴＣＰツールのプロセスレシピに適用されて、特定の基板／ダイの結合用に良好なユニット（例えば、基板に対するダイの許容可能な連結）を作成することが必要とされるものに対し、ＴＣＢのレシピ設定を確定又は調整する。ボンディング前に重要なパラメータを識別（マーク）、事前に測定、及び格納することによって、ＴＣＢツールは、次にこれらのパラメータ値、又はユニット固有のマークを使用して事前に計算されたレシピ設定を呼び出し、それぞれのボンドに最適な設定を計算することが可能である。
【００１２】
図１Ａは、例えば、ダイ及びパッケージ基板の間に複数の半田接続を連結するＴＣＢプロセスのグラフ表示を示す。一実施形態において、半田が複数の接点及び複数の半田パッドの一方又は両方にある状態で、ダイの複数の接点が、基板の複数の半田パッドと整合しているとき、プロセスレシピは、例えば、ダイに対して、ボンディングツールによる特定の変位又は力を必要とする。図１Ａは、ボンディングツールがｚ方向に下向きに変位するにつれ、ダイ及び基板の間でコンタクトが行われ、変位は、コンタクトの初期点を越えて、ＮＣＯ又はＳＢＢを最小化する許容可能な連結ウィンドウを目標とする点まで継続することを示す。
【００１３】
図１Ｂは、２つの異なるダイ及びパッケージ基板の結合（ユニット１及びユニット２）に対するＴＣＢプロセスのグラフ表示を示す。ここで、それぞれのダイ及びパッケージ基板は、個別の複数のパラメータ（例えば、ｘｙ平坦性、半田バンプ高さ）を有する。図１Ｂは、パラメータの違いに起因して、許容可能な連結ウィンドウ間の重複領域は小さくなり得ることを示す。
【００１４】
図２は、動作方法、具体的にはＴＣＢを使用して基板及びダイを組み立てるＴＣＢツールの動作方法のフローチャートを示す。方法は、プロセッサがデータを収集し、そのようなデータをプロセッサ内に格納された、又はプロセッサによってアクセス可能な複数の機械可読命令（例えば、コンピュータプログラム）を介して、ＴＣＢツールに対して利用可能にする、自動化されたプロセスに関して説明される。ＴＣＢツールはコントローラを含み、その中に、基板及びダイを処理するために含まれたアルゴリズムを有し、プロセッサからのそのようなデータは、アルゴリズムに入力され、複数の適切なパラメータが生成されてＴＣＢプロセスに適用される。別の実施形態において、ＴＣＢプロセスモデルが確立され得て、プロセッサによってＴＣＢに提供されるデータは、プロセスモデルをオフセットすべく、ＴＣＢによって使用される。典型的に、プロセスモデルは、１５ミクロン（μｍ）の変位に設定され得る。プロセッサからの、特定の基板又はダイの複数のパラメータに関するデータは、変位が、２μｍのオフセット分小さい（１３μｍ）又は大きい（１７μｍ）など、オフセットされることを、必要としてもよい。
【００１５】
一実施形態において、ＴＣＢツール用のデータを収集するプロセッサは、実行されるとき、基板及びダイの複数のパラメータを収集及び／又は生成する複数の非一時的な機械可読命令を含む。ＴＣＢは、それらのパラメータ用に、特定の基板及びダイの結合に対して、ＴＣＢプロセスレシピを実施し得る（例えば、それ自体の非一時的な機械可読媒体の複数の命令を介して）。図２を参照すると、方法１００は、基板に固有の複数のパラメータをマークする段階と、測定する段階と、コントローラに関連付けられたメモリに格納する段階とを含む（ブロック１１０）。マークは、基板に関連付けられた、事前に確立されている識別番号など、基板の識別情報を取得することを指す。複数の基板パラメータは、典型的に、基板厚の変化（ＣＴＶ又はＢＴＶ）、又はｘｙ平坦性、又は傾斜、及び、例えば、複数の半田バンプのバンプ高さを含む。また、方法１００は、ブロック１１０でマークされた基板に関連付けられるダイ用に、コントローラによって、複数のダイパラメータをマークする段階と、測定する段階と、格納する段階とを含む（ブロック１１５）。一実施形態において、複数のダイパラメータを測定する段階は、ダイのｘｙ平坦性を測定することを含む。
【００１６】
基板及びダイの複数のパラメータをマーク、測定、及び格納した後に、方法１００は、ＴＣＢリンクによって基板上のマーク（ブロック１２０）、及びダイ上のマーク（ブロック１２５）を読み取ることを、規定している。ＴＣＢコントローラは、基板及びダイの結合を処理するための（例えば、ＴＣＢプロセスによって基板及びダイを結合するための）プロセスモデルを、複数の非一時的な機械可読命令の形態で含む（ブロック１４０）。一実施形態において、ＴＣＢコントローラは、特定の基板及びダイの複数のパラメータに基づいて、ＴＣＢプロセスを実施又は修正するためのアルゴリズムも含む。方法１００に従って、ＴＣＢコントローラは、特定の基板／ダイの結合用のプロセスレシピを生成する（ブロック１５０）。次にレシピは、特定の基板及びダイの結合に適用され（ブロック１６０）、２つのユニットの良好な連結が達成される。（ブロック１７０）。
【００１７】
基板厚の変化は、基板製造プロセスに固有のものである。その変化が単一のダイ領域内で生じるとき、図３に例示されたように、ＣＴＶ又はＢＴＶと呼ばれる。ＣＴＶ及びＢＴＶは、基板を真空下で平坦に引っ張って測定され、従来のリフロープロセスで使用される「共平面性（ｃｏｐｌａｎａｒｉｔｙ）」に類似のＴＣＢである。パラメータ間の違いは、（見ての通り）ＣＴＶが基板表面を使用して計算されるのに対して、ＢＴＶは基板のバンプの上部を使用することである。
【００１８】
図４は、ＴＣＢツールが、基板の上面を示すｘｙ平面に関するパラメータデータ（ＣＴＶ又はＢＴＶ）を提供される場合に、成され得ることを示す。図４は、上に基板を有するツールペデスタルの側面図を示す。基板２１０は、見ての通り、ｘ方向に傾斜したｚ高さを有し、見ての通り、基板の左側で最大のｚ高さ又は厚さを有す。ｘｙパラメータデータが、ＴＣＢプロセスレシピによって考慮されなかった場合、ＴＣＢツールのボンドヘッド２３０は、ペデスタル２０５に平行だが、基板２１０の表面には必ずしもそうではない。これが、変位に関して、ＮＣＯ（右側）又はＳＢＢ（左側）のリスクをもたらす。基板平面のパラメータが前もって分かっている場合、ボンドヘッド２３０は、例えば、通常状態（ペデスタルに平行）に対する角オフセットを加算／減算することによって、基板に平行となるように調整され得る。そのような調整は、図４（下部）に見られるように組立欠陥のリスクを減少させる。
【００１９】
厚さの変化に対する傾斜の寄与を除外することは、基板製造業者において、より大きい仕様ウィンドウを可能にする効果を有する。一例において、実際の基板は約２１μｍの変化を有していたが、傾斜の要素を取り除くことで、正常なＴＣＢプロセスでは許容され得る約１５μｍの実効変化を基板にもたらした。収率改善に加えて、上部の基板表面に対する正味のダイ傾斜をより良好に制御する能力は、エポキシのフローフロントの均一性を改善することによって、より細かいＣ４ピッチ／チップギャップでのキャピラリーアンダーフィル（ＣＵＦ）を可能にすることにも役立つ。 
【００２０】
更なるプロセスマージンは、厚さ変化のパラメータを修正した後でも、得られ得る。受入データに対するアルゴリズムを適用することによって、ＴＣＢレシピは、より大きい範囲の受入基板の変化を受け入れるように、調整され得る。図５は、異なる基板ＢＴＶ及び平均バンプ高さに対する、ＴＣＢのコラプスターゲットのシミュレーションを示す。シミュレーションは、４４μｍの平均高さ、及び２８μｍのＢＴＶを有する基板が、約２８μｍのコラプスを有するＴＣＢレシピを使用して組み立てられ得るが、わずか２２μｍのバンプ高さを有するユニットに対しては、ダイが基板表面で最も低い位置にあるので、同じレシピは働かないことを示す。後者のユニットのバンプ高さ及びＢＴＶが、前もって分かっている場合には、コラプスは、前者のユニットに使用された２８μｍの代わりに約１４μｍであると予測され得る。図６は、シミュレーション／実験データが、どのように重要な測定基準の簡単な関数（ここでは、受入ＢＴＶ値及び平均バンプ高さの二次関数）に適合され得るかを示す。
【００２１】
例示的な複数の実施形態の上記の説明は、要約書に説明されていることも含めて、網羅的であることも、本発明を開示した厳密な形態に限定することも、意図していない。本発明の特定の複数の実施形態及び実施例は、例示の目的のために本明細書に説明されているが、当業者は本発明の範囲内で様々な等価の変更が可能であることは認識されよう。
【００２２】
これらの変更は、上述の詳細な説明を踏まえて、本発明に対して成され得る。以下の複数の請求項に使用する用語は、本発明を、明細書及び複数の請求項に開示した特定の複数の実施形態に限定するものと解釈すべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の複数の請求項によって完全に決定され、以下の複数の請求項は、確立された請求項の解釈の理論に従って解釈されるべきである。
（項目１）
基板又はダイの少なくとも１つのパラメータを測定する段階と、
上記少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを確定又は修正する段階とを備え、
上記熱圧着のレシピは、上記ダイ及び上記基板の熱圧着用に動作可能である、方法。
（項目２）
上記基板の上記パラメータは、基板厚の変化、平面性、又は上記基板上の複数の半田バンプのバンプ高さである、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記ダイの上記パラメータは、上記ダイのｘｙ平坦性を有する、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記基板又は上記ダイの他の少なくとも１つのパラメータを測定する段階と、
上記ダイ及び上記基板のそれぞれの上記少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを確定又は修正する段階とを、更に備える、項目１又は２に記載の方法。
（項目５）
熱圧着のレシピを確定又は修正した後、上記レシピに基づいて、上記ダイを上記基板に熱圧着する、項目１又は２に記載の方法。
（項目６）
上記１つのパラメータは、上記基板のｘｙ平坦性を有し、
熱圧着のレシピを確定又は修正する段階は、熱圧着のツールのボンドヘッドを、上記基板に平行となるように調整する段階を有する、項目１又は２に記載の方法。
（項目７）
熱圧着のツールであって、
熱圧着プロセスの間、基板を保持すべく動作可能なペデスタルと、ダイを係合すべく動作可能なボンドヘッドとを備え、
上記ツールは、基板及びダイの結合を処理するコントローラ機械可読の複数の命令を備え、
上記複数の命令は、基板又はダイのパラメータに基づいて、熱圧着プロセスを実施又は修正するアルゴリズムを有する、ツール。
（項目８）
上記ダイの上記パラメータは、上記ダイのｘｙ平坦性を有する、項目７に記載のツール。
（項目９）
上記アルゴリズムは、上記ダイ及び上記基板のそれぞれの少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを修正する、項目７又は８に記載のツール。
（項目１０）
熱圧着のレシピを確定又は修正した後、上記レシピに基づいて、上記ダイを上記基板に熱圧着する、項目７又は８に記載のツール。
（項目１１）
プロセッサによって実行されるとき、上記プロセッサに方法を実行させる複数の非一時的なプログラム命令を含み、
上記方法は、基板又はダイの少なくとも１つのパラメータを測定する段階と、
上記少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを確定又は修正する段階とを備え、
上記熱圧着のレシピは、上記ダイ及び上記基板の熱圧着用に動作可能である、機械可読媒体。
（項目１２）
上記基板の上記パラメータは、基板厚の変化、平面性、又は上記基板上の複数の半田バンプのバンプ高さである、項目１１に記載の機械可読媒体。
（項目１３）
上記ダイの上記パラメータは、上記ダイのｘｙ平坦性を有する、項目１１又は１２に記載の機械可読媒体。
（項目１４）
上記方法は、上記基板又は上記ダイの他の少なくとも１つのパラメータを測定する手順と、
上記ダイ及び上記基板のそれぞれの上記少なくとも１つのパラメータに基づいて、熱圧着のレシピを確定又は修正する手順とを更に有する、項目１１又は１２に記載の機械可読媒体。
（項目１５）
熱圧着のレシピを確定又は修正した後、上記方法は、上記レシピに基づいて、上記ダイを上記基板に熱圧着する手順を更に有する、項目１１又は１２に記載の機械可読媒体。
（項目１６）
上記１つのパラメータは、上記基板のｘｙ平坦性を有し、
熱圧着のレシピを確定又は修正する手順は、熱圧着のツールのボンドヘッドを、上記基板に平行となるように調整する手順を有する、項目１１に記載の機械可読媒体。
【図１Ａ】
0006326702.tif 000002
【図１Ｂ】
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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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