故障解析のための方法およびシステム
本発明は、例えば集積回路（ＩＣ）といったような、モールド組成物内に封入されたデバイスの繊細な構造を露出させるための方法およびシステムに関するものである。レーザーを使用することにより、モールド組成物を蒸発させて除去することができ、これにより、直下の構造を露出させることができる。レーザービームを、デバイスの表面上にわたって所望ラスターパターンでもって走査することができる。あるいは、デバイスを、レーザービームに対して相対的に、所望パターンに沿って駆動することができる。蒸発除去プロセスによって放射されたレーザープルームに関してスペクトル解析を行うことにより、蒸発除去された材料の組成を決定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年７月１５日付けで出願された“FAILURE ANALYSIS METHODS AND SYSTEMS” と題する米国特許予備出願第６０／４８７，８７０号明細書の優先権を主張するものである。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、電気的デバイスおよび電気回路に関する故障解析を行うに際して除去用レーザーを使用するための方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
典型的な集積回路（ＩＣ）の基本的構造は、矩形の半導体ダイまたは半導体チップと、このダイまたはチップを取り囲んでいるとともにこのダイまたはチップに対して接続された多数の細いワイヤリードと、ワイヤリードに対して接続されるとともにワイヤリードを取り囲んでいるより厚い金属トレースからなる周囲フレームと、を備えている。フレームは、ＩＣの複数の外部ピンを形成する。外部ピンを除いては、アセンブリ全体は、典型的には、モールド組成物をなすパッケージ内に封入されている。ＩＣが回路基板上に搭載される際には、典型的には、ＩＣのピンが、回路基板上の対応するパッドに対して半田付けされる。
【０００４】
回路基板上に搭載された複雑なＩＣは、種々様々な理由によって故障することがあり得る。このような理由には、特に、内部ダイまたは内部チップの故障、ダイに対して取り付けられた多数の細いワイヤリードの故障、および、ダイとワイヤリードと周囲ピンフレームとの間における多数の接続箇所の故障、がある。大量生産された多数のＩＣの１つのＩＣさえの故障原因の究明は、将来的な故障防止に関する有益な情報をもたらし得るとともに、ＩＣ製造プロセスを改良することができる。
【０００５】
多くの場合、ＩＣの故障原因を識別するための唯一の方法は、ＩＣの内部を、特に、ダイや、ワイヤリードや、ピンフレームや、これらの間の半田付け箇所、といったようなところを、目視検査することである。さらに、内部ポイントに対しての物理的なアクセスが、また、問題点を分離するために必要とされることがあり得る。例えば、物理的なアクセスにより、アナライザーを使用してＩＣの各部分を電気的に調査することができ、これにより、各部分の機能を判定することができる。Ｘ線や超音波による撮影技術は、視覚的な情報を提供し得るものではあるけれども、これら手法では、内部ポイントに対しての物理的なまたは電気的なアクセスを行うことができない。
【０００６】
ＩＣダイとこれに関連するワイヤおよび／またはピンフレームとを囲んでいるモールド組成物を除去することにより、重大な潜在的故障箇所に対しての視覚的アクセスと物理的アクセスとの双方を行うことができる。しかしながら、その場合には、さらなる損傷を引き起こさないような手法が困難であることがわかっており、不可能でさえある。従来的な手法では、非常に細いリードあるいはダイを破損することが知られており、これでは、故障の原因を決定することができない。さらに、故障解析を行う場合には、多くの場合、ＩＣを露出させた状態で、ＩＣに通電して動作させることが望ましい。モールド組成物の除去によってＩＣが損傷してしまい、ＩＣが動作不能となるのであれば、そのような分析は、不可能である。
【０００７】
したがって、ＩＣのモールド組成物を除去することができ、これにより、ＩＣの内部構造を損傷させることなく、ＩＣの内部構造に対して物理的にかつ視覚的にアクセスし得るような、方法およびシステムが、要望されている。
【０００８】
ＩＣ故障の他の潜在的な原因は、モールド組成物自体に関連する。多くの場合、モールド組成物の組成内の不純物や不整合に基づき、『ホットスポット』すなわち高温領域が発生し、ＩＣの一部または全部を故障させたり劣化させたりする原因となる。そのようなホットスポットを防止することは、通常動作時に例えばファンやヒートシンクといったような補助的冷却手段をしばしば必要とするような高速で複雑なＩＣにおいては、特に重要である。将来的なデバイスのモールド組成物においてそのような欠陥を回避するためには、故障したデバイスのモールド組成物の組成を分析して、そのような欠陥が存在している場合に、そのような欠陥の性質とそのような欠陥の位置とを決定することが、望ましいことである。従来技術においては、満足のいくそのような方法やシステムは、存在しない。
【０００９】
従来技術においては十分に解決されていないような、電気的回路の故障解析に関連する他の問題点は、故障したデバイスが搭載されている回路基板の正確な切断を必要とする。回路基板上に搭載される例えばＩＣといったような素子に関して故障解析を実行する場合、多くの場合、回路基板から素子を取り外すことが必要とされる、また、そのようなことが望ましい。従来技術における方法においては、例えば細かいダイヤモンドソーやウォータジェットといったようなツールを使用して素子の周囲において回路基板をカットする。そのような機械を使用して行われるカットの幅は、典型的には、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）〜０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）である。さらに、カットというそのような機械的方法は、実質的な振動を導入する。このような振動は、周囲の素子や、回路基板に対する接続箇所を、損傷させるおそれがある。カット箇所に隣接した領域や素子に対するこのような潜在的な損傷は、また、大きな基板から１つまたは複数のより小さな回路基板を分離させるような例えばシンギュレーションといったような製造プロセスに関して、関連する。回路基板の密度を最大化するためには、多くの場合、複数の素子を回路基板のエッジ近傍に配置する必要がある。大きなカット幅を有しているとともにカット近傍箇所の素子に対して損傷を引き起こし得るような従来的カットプロセスでは、回路基板のエッジ近傍に素子を配置することを、制限してしまう。
【００１０】
回路基板に搭載される素子の密度がさらに増大していることのために、非常に細いカットを行い得るとともにカット箇所の周囲領域に対する損傷を最小化し得るような、回路基板のカット方法が要望されている。
【特許文献１】米国特許予備出願第６０／４８７，８７０号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ＩＣや回路基板や均等物の故障解析を行ったりまたカットを行ったりするための様々な新規な方法およびシステムにおいて有利にはレーザーを使用することにより、従来技術における上記制限を克服するものである。
【００１２】
本発明の例示としての第１実施形態においては、レーザーを使用することにより、繊細な内部ダイやワイヤリードや半田付け箇所やモールド組成物内に封入された他のすべての重要な構造を損傷させることなく、ＩＣのモールド組成物を蒸発除去することができる。これにより、それら構造を、視覚的な分析や電気的な分析に供することができる。レーザービームは、適切な光学系を使用することにより、ＩＣの表面に対応した平面上へと焦点合わせすることができる。これにより、ＩＣ表面からモールド組成物を除去することができる。焦点合わせされたレーザービームは、例えばラスターパターンといったような所定パターンでもって、ＩＣ表面の選択された領域にわたって走査される。これにより、層上でもってモールド組成物を除去し、各経路ごとに組成物内の奥深くへと侵入することができる。他の実施形態においては、レーザービームが静止され、かつ、ＩＣが、位置決めテーブルによって所望パターンに沿って前後方向に駆動される。
【００１３】
また、本発明によるシステムにおいては、選択された深さにまで、モールド組成物の選択された部分を除去することができる。本発明によるシステムにおいては、画像データに基づく位置情報を併用することにより、デバイスのうちの、興味対象をなす小さな部分を、識別して露出させることができる。
【００１４】
本発明によるシステムを使用することにより、例えばワイヤリードの脱離や半田付け不良や内部素子または内部接続の他の損傷箇所も含めた多くのタイプの故障を検出することができる。
【００１５】
上記欠陥に加えて、本発明によるシステムは、さらに、ＩＣの電気的構成部材を封入しているモールド組成物の欠陥を検出して解析することができる。本発明の他の実施形態においては、検出器およびスペクトルアナライザーを使用することによって、蒸発除去プロセス時に放出されるレーザープルームを分析することができる。これにより、蒸発除去された材料の組成に関する情報を得ることができる。除去されたモールド組成物の組成を捕捉する（あるいは、獲得する）ことにより、使用者に対して三次元表示を提示することができる。
【００１６】
本発明のさらに他の見地においては、ＩＣや回路基板等といったようなものの選択された部分を精度良くカットするためのシステムが、提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明によるシステム１００の例示としての第１実施形態を示すブロック図である。例えば集積回路（ＩＣ）１０１といったような分析対象をなすデバイスが、プラットホーム１０５上に配置されている。デバイス上にわたっては、一対をなす反射パドル１５１，１５２によっておよびレンズ部材１４０によって、レーザー１１０により生成されたレーザービーム１０７が走査されておりまた焦点合わせされている。動作は、コントローラ１２０によって制御される。コントローラ１２０は、使用者に対する入出力を行い得るよう、ユーザインターフェース１３０に対して接続することができる。例えば、コントローラ１２０とユーザインターフェース１３０とは、ワークステーションやパソコン等といったようなものの一部とすることができる。あるいは、コントローラ１２０やユーザインターフェース１３０は、個別的に収容されたものとすることができる。
【００１８】
動作時には、ＩＣ１０１は、静止したものとされる。ビーム１０７が、選択されたパターンに沿って、ＩＣの表面の選択された部分上にわたって移動する。すべての瞬間において、レーザービーム１０７は、ＩＣ１０１の表面上の１箇所を衝撃する。しかしながら、人間の目には、ビームは、ＩＣ１０１の表面上にわたってのビーム１０７の走査速度に応じて、ＩＣ１０１の表面上へと入射するようなラインあるいは矩形として見えることができる。ビーム１０７がＩＣ１０１の表面を衝撃した際には、モールド組成物のうちの、衝撃箇所に位置した少量部分が蒸発しこれにより除去される。ビーム１０７をＩＣの表面上にわたって走査することにより、モールド組成物を、ビーム１０７を走査したパターンに沿って除去することができる。レーザービーム１０７がトレースするパターン（あるいは、蒸発させるパターン）は、様々な幾何形状（例えば、矩形、円形）のものとされたデバイス１０１の表面の任意の所望部分であっても処理対象とし得るように、選択することができる。パターンは、好ましくは、パターンに沿ってレーザーが通過するたびごとに一様な厚さの材料層を除去し得るように、選択される。パターンに沿ってレーザーが連続的に通過させた場合には、材料層が連続的に除去される。各材料層が除去されたときには、レーザーは、デバイス１０１の新たに露出された表面上へと向けられ、これにより、次なる層が除去される。蒸発プロセスは、任意の時点で停止することができる。したがって、デバイス１０１の所望領域からの材料除去に加えて、システムは、さらに、所望深さまでへの材料除去を行うことができる。
【００１９】
レーザー１１０によって生成されたレーザービーム１０７は、まず最初に、アクチュエータ１６１により第１軸線回りに回転駆動される反射パドル１５１によって、偏向される。パドル１５１は、このパドル１５１に対して実質的に垂直な向きとされた反射パドル１５２上へと、ビーム１０７を偏向させる。パドル１５２は、レンズ部材１４０上へと、ビームを偏向させる。典型的には、アクチュエータ１６１は、パドル１５１を、揺動パターンでもって回転駆動する。これにより、ビームは、パドル１５２上において直線的に移動することとなる。同様に、アクチュエータ１６２は、パドル１５２を、揺動パターンでもって回転駆動する。これにより、ビームは、レンズ部材１４０上において二次元ラスターパターンに沿って移動することとなる。反射パドル１５１，１５２は、好ましくは、薄くかつ質量の小さなものとされる。アクチュエータ１６１，１６２は、好ましくは、高速の検流計モータとされる。低質量反射部材と高速モータとの組合せにより、焦点合わせされたレーザービームは、最大で、１秒あたり２５．４ｍｍの数千倍といったような速度で（１秒あたり数千インチといったような速度で）、移動することができる。アクチュエータ１６１，１６２は、コントローラ１２０によって制御される。パドル１５１，１５２やアクチュエータ１６１，１６２やすべての必要な制御回路や関連するソフトウェアも含めて、本発明において使用し得るレーザー走査用サブシステムは、米国マサチューセッツ州 Cambridge 所在の Cambridge Technology, Inc. 社によって市販されている。
【００２０】
パドル１５１，１５２の向きにかかわらず、また、レーザービーム１０７が通過する経路の長さにかかわらず、レンズ部材１４０は、レーザービームを、単一の平面上に焦点合わせするように機能する。レンズ部材１４０は、例えば、所定角度でもってレーザービーム入力を受領しかつレンズの出力側においては平面上においてレーザービームを焦点合わせするような、『フラットフィールドレンズ』または『テレスコーピックレンズ』とすることができる。そのような光学系は、ドイツ国の Sil and Rodenstock 社から入手することができる。
【００２１】
レーザービーム１０７を、ＩＣ１０１の表面上にわたって高速で移動させることにより、レーザービームが各ポイントに滞在する時間は、非常に短い。このため、蒸発除去プロセスによって露出させようとしている繊細な直下構造に対してレーザーが引き起こしかねない損傷を、最小化することができる。よって、形成される熱影響領域（heat affected zone，ＨＡＺ）は、非常に小さいものとされる（例えば、１μｍ未満）。ＩＣの実質的にすべてのモールド組成物を、除去することができ、電気的に無傷な状態でもって、また、電気導通状態であってさえ、素子の機能的『スケルトン』を残すことができる。
【００２２】
他の考慮点は、使用されるレーザー放射の波長である。特に、グリーン（〜５３２ｎｍ）、ＵＶ（〜２６６ｎｍ）、ＩＲ（〜１，０６４ｎｍ）およびＣＯ２ （〜１０，６４０ｎｍ）という波長を、使用することができる。応用に際しての最良の波長は、蒸発除去の対象をなす材料のタイプや、露出されるべき直下構造の組成、に依存する。通常的なモールド組成物を使用したＩＣに関しては、ＩＲ波長であると、より脆弱な直下を損傷させることなく、すなわち、ダイをＩＣピンに対して取り付けている細い銅ワイヤを破損させることなく、うまく動作することが判明した。ＩＣに関しては、また、約１３１９ｎｍという波長を有したレーザーを、使用することもできる。なぜなら、主にシリコンから構成されたダイを破損する傾向がないからである。細いワイヤは、例えばグリーンといったような他の波長と比較した場合、ＩＲ波長すなわち１３１９ｎｍという波長においては、より小さな影響しか受けない。例えば、銅は、ＩＲ波長を反射する傾向がある。したがって、ＩＲ波長を使用することにより、ＨＡＺという観点において、素子に対する損傷を低減させることができる。よって、露出されるべきデバイスの組成に基づいてレーザー波長を適切に選択することにより、本発明によるプロセスを最適化することができる。本発明は、特定波長のレーザーに限定されるものではない。
【００２３】
レーザー１１０は、Ｑスイッチレーザーとすることができ、コントローラ１２０によって制御することができる。特に、レーザー１１０としては、米国ニューヨーク州 East Setauket 所在の Quantronix Corporation社から入手可能であるような、ダイオードによってポンピングされる２５ワットのＩＲレーザーや、ランプによってポンピングされる７５ワットのＩＲレーザーを、使用することができる。
【００２４】
図２は、本発明によるシステムの第２実施形態２００を示している。この実施形態においては、例えばＩＣ２０１といったような、露出対象をなすデバイスは、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル２０５上に配置されている。Ｘ−Ｙ位置決めテーブル２０５は、一組をなす２つのアクチュエータ２６１，２６２によって駆動される。レーザー２１０は、レーザービーム２０７を生成する。このレーザービーム２０７は、ＩＣ２０１の表面を衝撃する。この実施形態においては、レーザー２１０は静止している。一方、ＩＣ２０１が、所望パターンに沿ってレーザーに対して相対移動可能とされている。これにより、レーザービーム２０７は、その所望パターンに従ってモールド組成物を蒸発除去することができる。アクチュエータ２６１，２６２は、ＤＣサーボモータとすることができる。あるいは、アクチュエータ２６１，２６２は、他の適切なデバイスことができる。アクチュエータ２６１，２６２は、コントローラ２２０によって制御される。第１実施形態の場合におけるレーザー走査用反射部材と比較して典型的にはＸ−Ｙ位置決めテーブル２０５の方がより大きな質量を有していることのために、レーザービームに対してデバイスを相対的に移動させ得る速度は、図１の実施形態の場合よりも、実質的に遅い。その結果、ＩＣ２０１上の各ポイント上におけるレーザービーム２０７の滞在時間と、蒸発パターンをなす各経路を通過するのに要する時間とは、図１の実施形態の場合に達成し得る時間と比較して、典型的には実質的に大きい。
【００２５】
本発明のさらなる見地においては、デバイスを封入しているモールド組成物の組成を分析するための方法が提供される。本発明によるシステムにおいては、レーザーがモールド組成物を蒸発除去させる際には、蒸発光すなわち放射光すなわち『レーザープルーム』が放出される。放射光のスペクトルは、蒸発除去対象をなすモールド組成物の組成に関して、特有のものである。放射光のスペクトル解析を行うことによって、レーザーが通過したパターンに沿っての各ポイントで除去されたモールド組成物の組成を、決定することができ、これにより、除去されたモールド組成物の容積内での組成イメージを提供し得るようマッピングを行うことができる。
【００２６】
図１に示すように、検出器１８５が、蒸発除去プロセスによって放射された光を検出するために、設けられている。検出器１８５は、放射された光のスペクトルを分析するためのスペクトルアナライザー１８０に対して、接続されている。アナライザー１８０は、コントローラ１２０に対してあるいはヒューマンインターフェース１３０に対して、接続するすることができる。同様の構成は、図２のシステムにおいても、実施することができる。本発明において使用し得るスペクトル解析システムは、米国フロリダ州 Dunedin所在のOcean Optics Inc. 社から入手可能である。
【００２７】
図３は、例示としてのモールド組成物が蒸発除去される場合に放射され得るような、例示としてのスペクトル３００を示している。予想されるスペクトル値の包絡線３１０を、対象をなすモールド組成物に関して決定することができる。そのようなスペクトル包絡線３１０は、例えば、モールド組成物の製造業者が提供することができる。様々なモールド組成物に関し、スペクトル包絡線３１０を収集して保有しておくことができる。
【００２８】
図３において符号３２５によって図示されているように、特定の組成物に関して検出されたスペクトル３００が、対応するスペクトル包絡線３１０から逸脱している場合には、偏差を、使用者に対して通知して報告することができる。加えて、そのような偏差が生じた場合、組成物のうちの、そのような偏差を引き起こしている層を捕捉することによって、偏差を引き起こしている異常箇所の深さ（つまり、ｚ座標方向における深さ）に関する表示を得ることができる。さらに、偏差が引き起こされた時点での層内の位置（つまり、ｘ座標とｙ座標との方向における位置）を捕捉することによって、そのような偏差を引き起こしているようなモールド組成物内における異常箇所の空間的位置を、決定することができる。このようにして得られたスペクトルおよび位置情報を使用することによって、モールド組成物の容積内において検出された異常箇所も含めて、蒸発除去されたモールド組成物の容積に関しての三次元表示を形成することができる。例示としてのそのような表示が、図４に示されている。図４に示すように、本発明による蒸発除去プロセスによって除去された材料の容積４０１は、異常箇所４２５を有しているものとして、示されている。異常箇所の位置を決定することに加えて、例えば寸法や容積に関する測定手段といったような、さらなる測定手段を提供することができる。
【００２９】
モールド組成物内の異常箇所に関する空間的情報の提供に加えて、そのような異常箇所の組成を、それら異常箇所に関するスペクトル特性という形態でもって、使用者に対して知らせることができる。また、システムは、異常箇所の存在の有無にかかわらず、使用することができる。これにより、容積全体にわたって、モールド組成物の組成を提供することができる。
【００３０】
上述したように、本発明によるシステムは、デバイス内における所望深さにわたって、デバイスのうちの、選択された形状をなす選択された部分から、材料を除去することができる。この能力により、デバイスを解析するのに必要な時間を低減することができる。なぜなら、デバイスのうちの、興味のある部分に対してのみ、プロセスを制限し得るからである。さらに、この能力と、他の情報源からの情報と、を組み合わせることによって、興味のある領域を精度良く特定して識別することができる。例えば、Ｘ線または超音波による撮影デバイスからの画像データを併用した場合には、画像データ内で識別されたような興味対象をなす異常箇所の座標を、本発明によるシステムの中で使用することができる。これにより、モールド組成物のうちの、興味対象領域に対してアクセスするのに必要な該当部分だけを、除去することができる。この能力は、また、画像データがモールド組成物中の異常箇所の存在を指摘した場所において、使用することもできる。この場合、画像データを使用することにより、（検査のために封入電気構造を露出させるという目的のためではなく）興味対象領域のところにおいてモールド組成物をスペクトル的に分析する目的のために、興味対象領域からモールド組成物を除去することができる。
【００３１】
本発明のさらなる見地においては、図５は、システムの例示としての他の実施形態５００を示している。このシステム５００は、回路基板５０１の選択された部分をカットする（あるいは、貫通させつつカットする）ためのものである。選択された素子を回路基板５０１から切り離し得ることに加えて、図５のシステムを使用することにより、素子や回路基板５０１自体を切断することができる。これにより、選択された部分における断面を見せることができる。システム５００は、可視システム５９０、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル５０５、レーザー５１０、コントローラ５２０、および、ヒューマンインターフェース５３０、を備えている。回路基板５０１は、位置決めテーブル５０５上に配置されている。可視システム５９０は、回路基板の画像を撮影するものであり、その画像をヒューマンインターフェース５３０上に表示することができる。その後、使用者は、一組をなす複数の画面上操作ツールを使用することによって、カットすべきまたは切り離すべき領域の周囲の二次元形状（直線や、円弧や、長方形、円など、あるいは、これらの組合せ）を描くことができる。使用者は、また、カットの深さを指定することができる。あるいは、システムは、回路基板５０１を厚さ全体にわたって切断することができる。その後、カットシステムは、選択された形状に沿って、回路基板をカットし、所望部分を無傷な状態で切り離すことができる。所望深さまでのカットを行うに際し、あるいは、回路基板を完全に貫通したカットを行うに際し、複数の経路が必要とされることもあり得る。
【００３２】
システム５００は、０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ）という幅といったように、最小のカットを行うことができる。これにより、敏感な素子のごく近傍においても、カットを行うことができる。ＩＣも含めて素子自体を切断するすなわち『切り裂く』ことさえ可能である。これにより、素子の内部の正確な断面を提供することができる。レーザーカットプロセスにおいては、熱影響領域（ＨＡＺ）が小さいことのために、解析対象をなす領域に対してあるいは解析対象をなす素子に対して損傷を与えることなく、カットを行うことができる。システム５００のＨＡＺは、約１μｍ未満といった程度である。これは、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）〜０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）といったような機械的カットの場合と比較されるべきである。
【００３３】
例示としての図５のシステムにおいては、レーザーを静止状態として回路基板を移動させているけれども、本発明の範囲内においては、代替可能な実施形態として、回路基板を静止状態として、レーザーを移動させることができるあるいはレーザービームを走査することができる。
【００３４】
例えばＩＣといったような電気的デバイスの解析に加えて、本発明は、構造を損傷させることなく封入構造の内部を露出されるという任意の様々な応用に対して、適用することができる。さらに、本発明によるシステムは、レーザー蒸発によって除去されることとなる組成物の組成を決定することが要望された場合にも、使用することができる。さらに、本発明によるシステムは、上述したように、適切なレーザーを使用することによって、広範な材料に対して適用することができる。
【００３５】
本発明につき、いくつかの特定の好ましい実施形態について上述のように説明したけれども、上記説明は、例示に過ぎないものであって、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲を限定するものではないことは、理解されるであろう。実際、上述のものに対して追加し得るような本発明の様々な修正は、上記説明に基づきおよび図面の図示に基づき、当業者には明らかであろう。そのような修正は、特許請求の範囲内に包含されるべきものである。
【００３６】
また、上記において例示したすべての数値が、概略的なものであるとともに、例示に過ぎないことは、理解されるであろう。
【００３７】
本明細書の全般にわたって引用したすべての特許や特許出願や刊行物の開示は、参考のため、それらの全体がここに組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるシステムの例示としての第１実施形態を示すブロック図であって、レーザービームが、レーザー蒸発による除去対象をなす封入材料を備えたデバイス上にわたって、所望パターンでもって、走査される。
【図２】本発明によるシステムの例示としての第２実施形態を示すブロック図であって、レーザービームが、レーザー蒸発による除去対象をなす封入材料を備えたデバイス上へと案内されるようになっているとともに、デバイスが、レーザーに対して相対移動するものとされ、これにより、デバイスの選択された領域から材料を除去し得るものとされている。
【図３】例示としての材料の蒸発の際に放出される光のスペクトルを示すグラフであって、このスペクトルが、例示としての材料に関連すると予想される包絡線に対して、重ね合わされる。
【図４】蒸発によって除去された材料ブロックを例示する３次元的図示であって、本発明による解析方法を使用して内部に検出され異常箇所を備えている。
【図５】本発明によるシステムの例示としての実施形態を示すブロック図であって、レーザービームが、ＩＣまたは回路基板上へと案内され、これにより、ＩＣまたは回路基板を複数の部分へとカットし得るものとされている。
【符号の説明】
【００３９】
１００ システム
１０１ 集積回路（ＩＣ）
１０５ プラットホーム
１０７ レーザービーム
１１０ レーザー
１４０ レンズ部材
２００ システム
２０１ ＩＣ
２０５ Ｘ−Ｙ位置決めテーブル
２０７ レーザービーム
２１０ レーザー
５００ システム
５０１ 回路基板
５１０ レーザー
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年７月１５日付けで出願された“FAILURE ANALYSIS METHODS AND SYSTEMS” と題する米国特許予備出願第６０／４８７，８７０号明細書の優先権を主張するものである。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、電気的デバイスおよび電気回路に関する故障解析を行うに際して除去用レーザーを使用するための方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
典型的な集積回路（ＩＣ）の基本的構造は、矩形の半導体ダイまたは半導体チップと、このダイまたはチップを取り囲んでいるとともにこのダイまたはチップに対して接続された多数の細いワイヤリードと、ワイヤリードに対して接続されるとともにワイヤリードを取り囲んでいるより厚い金属トレースからなる周囲フレームと、を備えている。フレームは、ＩＣの複数の外部ピンを形成する。外部ピンを除いては、アセンブリ全体は、典型的には、モールド組成物をなすパッケージ内に封入されている。ＩＣが回路基板上に搭載される際には、典型的には、ＩＣのピンが、回路基板上の対応するパッドに対して半田付けされる。
【０００４】
回路基板上に搭載された複雑なＩＣは、種々様々な理由によって故障することがあり得る。このような理由には、特に、内部ダイまたは内部チップの故障、ダイに対して取り付けられた多数の細いワイヤリードの故障、および、ダイとワイヤリードと周囲ピンフレームとの間における多数の接続箇所の故障、がある。大量生産された多数のＩＣの１つのＩＣさえの故障原因の究明は、将来的な故障防止に関する有益な情報をもたらし得るとともに、ＩＣ製造プロセスを改良することができる。
【０００５】
多くの場合、ＩＣの故障原因を識別するための唯一の方法は、ＩＣの内部を、特に、ダイや、ワイヤリードや、ピンフレームや、これらの間の半田付け箇所、といったようなところを、目視検査することである。さらに、内部ポイントに対しての物理的なアクセスが、また、問題点を分離するために必要とされることがあり得る。例えば、物理的なアクセスにより、アナライザーを使用してＩＣの各部分を電気的に調査することができ、これにより、各部分の機能を判定することができる。Ｘ線や超音波による撮影技術は、視覚的な情報を提供し得るものではあるけれども、これら手法では、内部ポイントに対しての物理的なまたは電気的なアクセスを行うことができない。
【０００６】
ＩＣダイとこれに関連するワイヤおよび／またはピンフレームとを囲んでいるモールド組成物を除去することにより、重大な潜在的故障箇所に対しての視覚的アクセスと物理的アクセスとの双方を行うことができる。しかしながら、その場合には、さらなる損傷を引き起こさないような手法が困難であることがわかっており、不可能でさえある。従来的な手法では、非常に細いリードあるいはダイを破損することが知られており、これでは、故障の原因を決定することができない。さらに、故障解析を行う場合には、多くの場合、ＩＣを露出させた状態で、ＩＣに通電して動作させることが望ましい。モールド組成物の除去によってＩＣが損傷してしまい、ＩＣが動作不能となるのであれば、そのような分析は、不可能である。
【０００７】
したがって、ＩＣのモールド組成物を除去することができ、これにより、ＩＣの内部構造を損傷させることなく、ＩＣの内部構造に対して物理的にかつ視覚的にアクセスし得るような、方法およびシステムが、要望されている。
【０００８】
ＩＣ故障の他の潜在的な原因は、モールド組成物自体に関連する。多くの場合、モールド組成物の組成内の不純物や不整合に基づき、『ホットスポット』すなわち高温領域が発生し、ＩＣの一部または全部を故障させたり劣化させたりする原因となる。そのようなホットスポットを防止することは、通常動作時に例えばファンやヒートシンクといったような補助的冷却手段をしばしば必要とするような高速で複雑なＩＣにおいては、特に重要である。将来的なデバイスのモールド組成物においてそのような欠陥を回避するためには、故障したデバイスのモールド組成物の組成を分析して、そのような欠陥が存在している場合に、そのような欠陥の性質とそのような欠陥の位置とを決定することが、望ましいことである。従来技術においては、満足のいくそのような方法やシステムは、存在しない。
【０００９】
従来技術においては十分に解決されていないような、電気的回路の故障解析に関連する他の問題点は、故障したデバイスが搭載されている回路基板の正確な切断を必要とする。回路基板上に搭載される例えばＩＣといったような素子に関して故障解析を実行する場合、多くの場合、回路基板から素子を取り外すことが必要とされる、また、そのようなことが望ましい。従来技術における方法においては、例えば細かいダイヤモンドソーやウォータジェットといったようなツールを使用して素子の周囲において回路基板をカットする。そのような機械を使用して行われるカットの幅は、典型的には、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）〜０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）である。さらに、カットというそのような機械的方法は、実質的な振動を導入する。このような振動は、周囲の素子や、回路基板に対する接続箇所を、損傷させるおそれがある。カット箇所に隣接した領域や素子に対するこのような潜在的な損傷は、また、大きな基板から１つまたは複数のより小さな回路基板を分離させるような例えばシンギュレーションといったような製造プロセスに関して、関連する。回路基板の密度を最大化するためには、多くの場合、複数の素子を回路基板のエッジ近傍に配置する必要がある。大きなカット幅を有しているとともにカット近傍箇所の素子に対して損傷を引き起こし得るような従来的カットプロセスでは、回路基板のエッジ近傍に素子を配置することを、制限してしまう。
【００１０】
回路基板に搭載される素子の密度がさらに増大していることのために、非常に細いカットを行い得るとともにカット箇所の周囲領域に対する損傷を最小化し得るような、回路基板のカット方法が要望されている。
【特許文献１】米国特許予備出願第６０／４８７，８７０号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ＩＣや回路基板や均等物の故障解析を行ったりまたカットを行ったりするための様々な新規な方法およびシステムにおいて有利にはレーザーを使用することにより、従来技術における上記制限を克服するものである。
【００１２】
本発明の例示としての第１実施形態においては、レーザーを使用することにより、繊細な内部ダイやワイヤリードや半田付け箇所やモールド組成物内に封入された他のすべての重要な構造を損傷させることなく、ＩＣのモールド組成物を蒸発除去することができる。これにより、それら構造を、視覚的な分析や電気的な分析に供することができる。レーザービームは、適切な光学系を使用することにより、ＩＣの表面に対応した平面上へと焦点合わせすることができる。これにより、ＩＣ表面からモールド組成物を除去することができる。焦点合わせされたレーザービームは、例えばラスターパターンといったような所定パターンでもって、ＩＣ表面の選択された領域にわたって走査される。これにより、層上でもってモールド組成物を除去し、各経路ごとに組成物内の奥深くへと侵入することができる。他の実施形態においては、レーザービームが静止され、かつ、ＩＣが、位置決めテーブルによって所望パターンに沿って前後方向に駆動される。
【００１３】
また、本発明によるシステムにおいては、選択された深さにまで、モールド組成物の選択された部分を除去することができる。本発明によるシステムにおいては、画像データに基づく位置情報を併用することにより、デバイスのうちの、興味対象をなす小さな部分を、識別して露出させることができる。
【００１４】
本発明によるシステムを使用することにより、例えばワイヤリードの脱離や半田付け不良や内部素子または内部接続の他の損傷箇所も含めた多くのタイプの故障を検出することができる。
【００１５】
上記欠陥に加えて、本発明によるシステムは、さらに、ＩＣの電気的構成部材を封入しているモールド組成物の欠陥を検出して解析することができる。本発明の他の実施形態においては、検出器およびスペクトルアナライザーを使用することによって、蒸発除去プロセス時に放出されるレーザープルームを分析することができる。これにより、蒸発除去された材料の組成に関する情報を得ることができる。除去されたモールド組成物の組成を捕捉する（あるいは、獲得する）ことにより、使用者に対して三次元表示を提示することができる。
【００１６】
本発明のさらに他の見地においては、ＩＣや回路基板等といったようなものの選択された部分を精度良くカットするためのシステムが、提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明によるシステム１００の例示としての第１実施形態を示すブロック図である。例えば集積回路（ＩＣ）１０１といったような分析対象をなすデバイスが、プラットホーム１０５上に配置されている。デバイス上にわたっては、一対をなす反射パドル１５１，１５２によっておよびレンズ部材１４０によって、レーザー１１０により生成されたレーザービーム１０７が走査されておりまた焦点合わせされている。動作は、コントローラ１２０によって制御される。コントローラ１２０は、使用者に対する入出力を行い得るよう、ユーザインターフェース１３０に対して接続することができる。例えば、コントローラ１２０とユーザインターフェース１３０とは、ワークステーションやパソコン等といったようなものの一部とすることができる。あるいは、コントローラ１２０やユーザインターフェース１３０は、個別的に収容されたものとすることができる。
【００１８】
動作時には、ＩＣ１０１は、静止したものとされる。ビーム１０７が、選択されたパターンに沿って、ＩＣの表面の選択された部分上にわたって移動する。すべての瞬間において、レーザービーム１０７は、ＩＣ１０１の表面上の１箇所を衝撃する。しかしながら、人間の目には、ビームは、ＩＣ１０１の表面上にわたってのビーム１０７の走査速度に応じて、ＩＣ１０１の表面上へと入射するようなラインあるいは矩形として見えることができる。ビーム１０７がＩＣ１０１の表面を衝撃した際には、モールド組成物のうちの、衝撃箇所に位置した少量部分が蒸発しこれにより除去される。ビーム１０７をＩＣの表面上にわたって走査することにより、モールド組成物を、ビーム１０７を走査したパターンに沿って除去することができる。レーザービーム１０７がトレースするパターン（あるいは、蒸発させるパターン）は、様々な幾何形状（例えば、矩形、円形）のものとされたデバイス１０１の表面の任意の所望部分であっても処理対象とし得るように、選択することができる。パターンは、好ましくは、パターンに沿ってレーザーが通過するたびごとに一様な厚さの材料層を除去し得るように、選択される。パターンに沿ってレーザーが連続的に通過させた場合には、材料層が連続的に除去される。各材料層が除去されたときには、レーザーは、デバイス１０１の新たに露出された表面上へと向けられ、これにより、次なる層が除去される。蒸発プロセスは、任意の時点で停止することができる。したがって、デバイス１０１の所望領域からの材料除去に加えて、システムは、さらに、所望深さまでへの材料除去を行うことができる。
【００１９】
レーザー１１０によって生成されたレーザービーム１０７は、まず最初に、アクチュエータ１６１により第１軸線回りに回転駆動される反射パドル１５１によって、偏向される。パドル１５１は、このパドル１５１に対して実質的に垂直な向きとされた反射パドル１５２上へと、ビーム１０７を偏向させる。パドル１５２は、レンズ部材１４０上へと、ビームを偏向させる。典型的には、アクチュエータ１６１は、パドル１５１を、揺動パターンでもって回転駆動する。これにより、ビームは、パドル１５２上において直線的に移動することとなる。同様に、アクチュエータ１６２は、パドル１５２を、揺動パターンでもって回転駆動する。これにより、ビームは、レンズ部材１４０上において二次元ラスターパターンに沿って移動することとなる。反射パドル１５１，１５２は、好ましくは、薄くかつ質量の小さなものとされる。アクチュエータ１６１，１６２は、好ましくは、高速の検流計モータとされる。低質量反射部材と高速モータとの組合せにより、焦点合わせされたレーザービームは、最大で、１秒あたり２５．４ｍｍの数千倍といったような速度で（１秒あたり数千インチといったような速度で）、移動することができる。アクチュエータ１６１，１６２は、コントローラ１２０によって制御される。パドル１５１，１５２やアクチュエータ１６１，１６２やすべての必要な制御回路や関連するソフトウェアも含めて、本発明において使用し得るレーザー走査用サブシステムは、米国マサチューセッツ州 Cambridge 所在の Cambridge Technology, Inc. 社によって市販されている。
【００２０】
パドル１５１，１５２の向きにかかわらず、また、レーザービーム１０７が通過する経路の長さにかかわらず、レンズ部材１４０は、レーザービームを、単一の平面上に焦点合わせするように機能する。レンズ部材１４０は、例えば、所定角度でもってレーザービーム入力を受領しかつレンズの出力側においては平面上においてレーザービームを焦点合わせするような、『フラットフィールドレンズ』または『テレスコーピックレンズ』とすることができる。そのような光学系は、ドイツ国の Sil and Rodenstock 社から入手することができる。
【００２１】
レーザービーム１０７を、ＩＣ１０１の表面上にわたって高速で移動させることにより、レーザービームが各ポイントに滞在する時間は、非常に短い。このため、蒸発除去プロセスによって露出させようとしている繊細な直下構造に対してレーザーが引き起こしかねない損傷を、最小化することができる。よって、形成される熱影響領域（heat affected zone，ＨＡＺ）は、非常に小さいものとされる（例えば、１μｍ未満）。ＩＣの実質的にすべてのモールド組成物を、除去することができ、電気的に無傷な状態でもって、また、電気導通状態であってさえ、素子の機能的『スケルトン』を残すことができる。
【００２２】
他の考慮点は、使用されるレーザー放射の波長である。特に、グリーン（〜５３２ｎｍ）、ＵＶ（〜２６６ｎｍ）、ＩＲ（〜１，０６４ｎｍ）およびＣＯ２ （〜１０，６４０ｎｍ）という波長を、使用することができる。応用に際しての最良の波長は、蒸発除去の対象をなす材料のタイプや、露出されるべき直下構造の組成、に依存する。通常的なモールド組成物を使用したＩＣに関しては、ＩＲ波長であると、より脆弱な直下を損傷させることなく、すなわち、ダイをＩＣピンに対して取り付けている細い銅ワイヤを破損させることなく、うまく動作することが判明した。ＩＣに関しては、また、約１３１９ｎｍという波長を有したレーザーを、使用することもできる。なぜなら、主にシリコンから構成されたダイを破損する傾向がないからである。細いワイヤは、例えばグリーンといったような他の波長と比較した場合、ＩＲ波長すなわち１３１９ｎｍという波長においては、より小さな影響しか受けない。例えば、銅は、ＩＲ波長を反射する傾向がある。したがって、ＩＲ波長を使用することにより、ＨＡＺという観点において、素子に対する損傷を低減させることができる。よって、露出されるべきデバイスの組成に基づいてレーザー波長を適切に選択することにより、本発明によるプロセスを最適化することができる。本発明は、特定波長のレーザーに限定されるものではない。
【００２３】
レーザー１１０は、Ｑスイッチレーザーとすることができ、コントローラ１２０によって制御することができる。特に、レーザー１１０としては、米国ニューヨーク州 East Setauket 所在の Quantronix Corporation社から入手可能であるような、ダイオードによってポンピングされる２５ワットのＩＲレーザーや、ランプによってポンピングされる７５ワットのＩＲレーザーを、使用することができる。
【００２４】
図２は、本発明によるシステムの第２実施形態２００を示している。この実施形態においては、例えばＩＣ２０１といったような、露出対象をなすデバイスは、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル２０５上に配置されている。Ｘ−Ｙ位置決めテーブル２０５は、一組をなす２つのアクチュエータ２６１，２６２によって駆動される。レーザー２１０は、レーザービーム２０７を生成する。このレーザービーム２０７は、ＩＣ２０１の表面を衝撃する。この実施形態においては、レーザー２１０は静止している。一方、ＩＣ２０１が、所望パターンに沿ってレーザーに対して相対移動可能とされている。これにより、レーザービーム２０７は、その所望パターンに従ってモールド組成物を蒸発除去することができる。アクチュエータ２６１，２６２は、ＤＣサーボモータとすることができる。あるいは、アクチュエータ２６１，２６２は、他の適切なデバイスことができる。アクチュエータ２６１，２６２は、コントローラ２２０によって制御される。第１実施形態の場合におけるレーザー走査用反射部材と比較して典型的にはＸ−Ｙ位置決めテーブル２０５の方がより大きな質量を有していることのために、レーザービームに対してデバイスを相対的に移動させ得る速度は、図１の実施形態の場合よりも、実質的に遅い。その結果、ＩＣ２０１上の各ポイント上におけるレーザービーム２０７の滞在時間と、蒸発パターンをなす各経路を通過するのに要する時間とは、図１の実施形態の場合に達成し得る時間と比較して、典型的には実質的に大きい。
【００２５】
本発明のさらなる見地においては、デバイスを封入しているモールド組成物の組成を分析するための方法が提供される。本発明によるシステムにおいては、レーザーがモールド組成物を蒸発除去させる際には、蒸発光すなわち放射光すなわち『レーザープルーム』が放出される。放射光のスペクトルは、蒸発除去対象をなすモールド組成物の組成に関して、特有のものである。放射光のスペクトル解析を行うことによって、レーザーが通過したパターンに沿っての各ポイントで除去されたモールド組成物の組成を、決定することができ、これにより、除去されたモールド組成物の容積内での組成イメージを提供し得るようマッピングを行うことができる。
【００２６】
図１に示すように、検出器１８５が、蒸発除去プロセスによって放射された光を検出するために、設けられている。検出器１８５は、放射された光のスペクトルを分析するためのスペクトルアナライザー１８０に対して、接続されている。アナライザー１８０は、コントローラ１２０に対してあるいはヒューマンインターフェース１３０に対して、接続するすることができる。同様の構成は、図２のシステムにおいても、実施することができる。本発明において使用し得るスペクトル解析システムは、米国フロリダ州 Dunedin所在のOcean Optics Inc. 社から入手可能である。
【００２７】
図３は、例示としてのモールド組成物が蒸発除去される場合に放射され得るような、例示としてのスペクトル３００を示している。予想されるスペクトル値の包絡線３１０を、対象をなすモールド組成物に関して決定することができる。そのようなスペクトル包絡線３１０は、例えば、モールド組成物の製造業者が提供することができる。様々なモールド組成物に関し、スペクトル包絡線３１０を収集して保有しておくことができる。
【００２８】
図３において符号３２５によって図示されているように、特定の組成物に関して検出されたスペクトル３００が、対応するスペクトル包絡線３１０から逸脱している場合には、偏差を、使用者に対して通知して報告することができる。加えて、そのような偏差が生じた場合、組成物のうちの、そのような偏差を引き起こしている層を捕捉することによって、偏差を引き起こしている異常箇所の深さ（つまり、ｚ座標方向における深さ）に関する表示を得ることができる。さらに、偏差が引き起こされた時点での層内の位置（つまり、ｘ座標とｙ座標との方向における位置）を捕捉することによって、そのような偏差を引き起こしているようなモールド組成物内における異常箇所の空間的位置を、決定することができる。このようにして得られたスペクトルおよび位置情報を使用することによって、モールド組成物の容積内において検出された異常箇所も含めて、蒸発除去されたモールド組成物の容積に関しての三次元表示を形成することができる。例示としてのそのような表示が、図４に示されている。図４に示すように、本発明による蒸発除去プロセスによって除去された材料の容積４０１は、異常箇所４２５を有しているものとして、示されている。異常箇所の位置を決定することに加えて、例えば寸法や容積に関する測定手段といったような、さらなる測定手段を提供することができる。
【００２９】
モールド組成物内の異常箇所に関する空間的情報の提供に加えて、そのような異常箇所の組成を、それら異常箇所に関するスペクトル特性という形態でもって、使用者に対して知らせることができる。また、システムは、異常箇所の存在の有無にかかわらず、使用することができる。これにより、容積全体にわたって、モールド組成物の組成を提供することができる。
【００３０】
上述したように、本発明によるシステムは、デバイス内における所望深さにわたって、デバイスのうちの、選択された形状をなす選択された部分から、材料を除去することができる。この能力により、デバイスを解析するのに必要な時間を低減することができる。なぜなら、デバイスのうちの、興味のある部分に対してのみ、プロセスを制限し得るからである。さらに、この能力と、他の情報源からの情報と、を組み合わせることによって、興味のある領域を精度良く特定して識別することができる。例えば、Ｘ線または超音波による撮影デバイスからの画像データを併用した場合には、画像データ内で識別されたような興味対象をなす異常箇所の座標を、本発明によるシステムの中で使用することができる。これにより、モールド組成物のうちの、興味対象領域に対してアクセスするのに必要な該当部分だけを、除去することができる。この能力は、また、画像データがモールド組成物中の異常箇所の存在を指摘した場所において、使用することもできる。この場合、画像データを使用することにより、（検査のために封入電気構造を露出させるという目的のためではなく）興味対象領域のところにおいてモールド組成物をスペクトル的に分析する目的のために、興味対象領域からモールド組成物を除去することができる。
【００３１】
本発明のさらなる見地においては、図５は、システムの例示としての他の実施形態５００を示している。このシステム５００は、回路基板５０１の選択された部分をカットする（あるいは、貫通させつつカットする）ためのものである。選択された素子を回路基板５０１から切り離し得ることに加えて、図５のシステムを使用することにより、素子や回路基板５０１自体を切断することができる。これにより、選択された部分における断面を見せることができる。システム５００は、可視システム５９０、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル５０５、レーザー５１０、コントローラ５２０、および、ヒューマンインターフェース５３０、を備えている。回路基板５０１は、位置決めテーブル５０５上に配置されている。可視システム５９０は、回路基板の画像を撮影するものであり、その画像をヒューマンインターフェース５３０上に表示することができる。その後、使用者は、一組をなす複数の画面上操作ツールを使用することによって、カットすべきまたは切り離すべき領域の周囲の二次元形状（直線や、円弧や、長方形、円など、あるいは、これらの組合せ）を描くことができる。使用者は、また、カットの深さを指定することができる。あるいは、システムは、回路基板５０１を厚さ全体にわたって切断することができる。その後、カットシステムは、選択された形状に沿って、回路基板をカットし、所望部分を無傷な状態で切り離すことができる。所望深さまでのカットを行うに際し、あるいは、回路基板を完全に貫通したカットを行うに際し、複数の経路が必要とされることもあり得る。
【００３２】
システム５００は、０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ）という幅といったように、最小のカットを行うことができる。これにより、敏感な素子のごく近傍においても、カットを行うことができる。ＩＣも含めて素子自体を切断するすなわち『切り裂く』ことさえ可能である。これにより、素子の内部の正確な断面を提供することができる。レーザーカットプロセスにおいては、熱影響領域（ＨＡＺ）が小さいことのために、解析対象をなす領域に対してあるいは解析対象をなす素子に対して損傷を与えることなく、カットを行うことができる。システム５００のＨＡＺは、約１μｍ未満といった程度である。これは、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）〜０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）といったような機械的カットの場合と比較されるべきである。
【００３３】
例示としての図５のシステムにおいては、レーザーを静止状態として回路基板を移動させているけれども、本発明の範囲内においては、代替可能な実施形態として、回路基板を静止状態として、レーザーを移動させることができるあるいはレーザービームを走査することができる。
【００３４】
例えばＩＣといったような電気的デバイスの解析に加えて、本発明は、構造を損傷させることなく封入構造の内部を露出されるという任意の様々な応用に対して、適用することができる。さらに、本発明によるシステムは、レーザー蒸発によって除去されることとなる組成物の組成を決定することが要望された場合にも、使用することができる。さらに、本発明によるシステムは、上述したように、適切なレーザーを使用することによって、広範な材料に対して適用することができる。
【００３５】
本発明につき、いくつかの特定の好ましい実施形態について上述のように説明したけれども、上記説明は、例示に過ぎないものであって、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲を限定するものではないことは、理解されるであろう。実際、上述のものに対して追加し得るような本発明の様々な修正は、上記説明に基づきおよび図面の図示に基づき、当業者には明らかであろう。そのような修正は、特許請求の範囲内に包含されるべきものである。
【００３６】
また、上記において例示したすべての数値が、概略的なものであるとともに、例示に過ぎないことは、理解されるであろう。
【００３７】
本明細書の全般にわたって引用したすべての特許や特許出願や刊行物の開示は、参考のため、それらの全体がここに組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるシステムの例示としての第１実施形態を示すブロック図であって、レーザービームが、レーザー蒸発による除去対象をなす封入材料を備えたデバイス上にわたって、所望パターンでもって、走査される。
【図２】本発明によるシステムの例示としての第２実施形態を示すブロック図であって、レーザービームが、レーザー蒸発による除去対象をなす封入材料を備えたデバイス上へと案内されるようになっているとともに、デバイスが、レーザーに対して相対移動するものとされ、これにより、デバイスの選択された領域から材料を除去し得るものとされている。
【図３】例示としての材料の蒸発の際に放出される光のスペクトルを示すグラフであって、このスペクトルが、例示としての材料に関連すると予想される包絡線に対して、重ね合わされる。
【図４】蒸発によって除去された材料ブロックを例示する３次元的図示であって、本発明による解析方法を使用して内部に検出され異常箇所を備えている。
【図５】本発明によるシステムの例示としての実施形態を示すブロック図であって、レーザービームが、ＩＣまたは回路基板上へと案内され、これにより、ＩＣまたは回路基板を複数の部分へとカットし得るものとされている。
【符号の説明】
【００３９】
１００ システム
１０１ 集積回路（ＩＣ）
１０５ プラットホーム
１０７ レーザービーム
１１０ レーザー
１４０ レンズ部材
２００ システム
２０１ ＩＣ
２０５ Ｘ−Ｙ位置決めテーブル
２０７ レーザービーム
２１０ レーザー
５００ システム
５０１ 回路基板
５１０ レーザー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料によって封入された構造を露出させるための方法であって、
レーザービームを生成し；
材料によって封入された構造上へと、前記レーザービームを案内し；
前記構造を損傷させることなく、前記レーザービームによって、前記材料を蒸発除去する；
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記レーザービームと、前記封入された前記構造と、の間にわたって相対変位を行い、これにより、所定領域上にわたって前記材料を蒸発除去することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記レーザービームを、前記封入された前記構造上にわたって走査することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、
前記封入された前記構造を移動させ、前記レーザービームを固定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、
前記材料の蒸発除去によって生成されたプルームを解析し、これにより、前記材料の組成を決定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記レーザービームの位置を決定し、これにより、前記材料の組成に関しての空間的表現を得ることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、
前記封入された前記構造を、集積回路とすることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項３記載の方法において、
前記レーザービームを、１つまたは複数の電流駆動ミラーを使用することによって、走査することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
前記レーザービームが、２６６ｎｍ〜１０，６４０ｎｍという範囲の波長を有していることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項３記載の方法において、
前記レーザービームを、平面内において焦点合わせすることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
前記レーザービームを、フラットフィールドレンズとテレセントリックレンズとの少なくとも一方を使用することによって、平面内において焦点合わせすることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、
前記材料の蒸発除去により、１μｍを超えないような熱影響領域を形成することを特徴とする方法。
【請求項１】
材料によって封入された構造を露出させるための方法であって、
レーザービームを生成し；
材料によって封入された構造上へと、前記レーザービームを案内し；
前記構造を損傷させることなく、前記レーザービームによって、前記材料を蒸発除去する；
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記レーザービームと、前記封入された前記構造と、の間にわたって相対変位を行い、これにより、所定領域上にわたって前記材料を蒸発除去することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記レーザービームを、前記封入された前記構造上にわたって走査することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、
前記封入された前記構造を移動させ、前記レーザービームを固定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、
前記材料の蒸発除去によって生成されたプルームを解析し、これにより、前記材料の組成を決定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記レーザービームの位置を決定し、これにより、前記材料の組成に関しての空間的表現を得ることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、
前記封入された前記構造を、集積回路とすることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項３記載の方法において、
前記レーザービームを、１つまたは複数の電流駆動ミラーを使用することによって、走査することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
前記レーザービームが、２６６ｎｍ〜１０，６４０ｎｍという範囲の波長を有していることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項３記載の方法において、
前記レーザービームを、平面内において焦点合わせすることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
前記レーザービームを、フラットフィールドレンズとテレセントリックレンズとの少なくとも一方を使用することによって、平面内において焦点合わせすることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、
前記材料の蒸発除去により、１μｍを超えないような熱影響領域を形成することを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００７−５３４９３０（Ｐ２００７−５３４９３０Ａ）
【公表日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２０４１２（Ｐ２００６−５２０４１２）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２３２３２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１０９４５
【国際公開日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【出願人】（５０６０１５５７９）コントロール・システメーション・インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２３２３２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１０９４５
【国際公開日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【出願人】（５０６０１５５７９）コントロール・システメーション・インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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