JP2005195506A - Ｘ線検査装置、ｘ線検査方法およびｘ線検査装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線の出力を補正するタイミング毎に、対象試料をＸ線源とＸ線光変換器との間から退避させることにより、Ｘ線測定器とＸ線源とを対面させなければならない。
【解決手段】 Ｘ線強度Ｉの検出前のターゲット電流ＩＴ_REFおよび検出時のターゲット電流ＩＴ_MONを検出し、これらに基づいてＸ線強度Ｉを補正することによって、はんだバンプ３０の厚みｔの計測精度を向上させる。また、ターゲット電流ＩＴ_REFおよび検出後のターゲット電流ＩＴ_MONを検出することによって、従来技術のように補正用のＸ線強度を検出するためにＸ−Ｙテーブル１５をテーブル制御部２３にて制御することによりＸ線フラットパネルセンサ１３とＸ線発生器１１との間を無試料状態にする動作を不要とし、Ｘ線強度Ｉの補正を行いつつも各半導体チップ３２を計測するタクトタイムを短縮する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、Ｘ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査装置の制御プログラムに関し、特に、被測定部位の厚みを計測するＸ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査装置の制御プログラムに関する。

この種のＸ線検査装置は、Ｘ線源とＸ線光変換器との間に被測定部位を有する対象試料を介在させ、同Ｘ線源からこの対象試料にＸ線を照射するとともに、対象試料を透過したＸ線をＸ線光変換器に入射し、この入射したＸ線のＸ線強度に基づいて被測定部位の厚みを測定していた。このとき、Ｘ線源から出力されるＸ線のＸ線強度は、カソード温度の低下に伴う電子線の量の減少によって上下変動しながら推移する。そこで、Ｘ線光変換器の近傍にＸ線測定器を配置し、このＸ線測定器で測定されるＸ線強度に基づき同Ｘ線源に対する印加電圧、電流を調整することによって、同Ｘ線源から照射されるＸ線によるＸ線強度が所望の値になるように補正していた。（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平７−４３３２０号公報

上述したＸ線検査装置においては、Ｘ線測定器にＸ線源から照射されるＸ線を入射させる必要がある。このとき、Ｘ線測定器をＸ線光変換器の近傍であって対象試料の範囲外に配置した場合、Ｘ線をＸ線測定器に入射させるため、Ｘ線の出力を補正するタイミング毎に、Ｘ線測定器とＸ線源とが対面するようにいずれか一方の位置を移動させなければならない。一方、Ｘ線測定器をＸ線光変換器の近傍であって対象試料の範囲内に配置した場合、Ｘ線をＸ線測定器に入射させるため、Ｘ線の出力を補正するタイミング毎に、対象試料をＸ線源とＸ線光変換器との間から退避させ、Ｘ線測定器とＸ線源とを対面させなければならない。このように、Ｘ線の出力を補正するタイミング毎に、対象試料やＸ線測定器の移動動作を実施すると、被測定部位を測定するためのタクトタイムが冗長になってしまうという課題があった。一方、このタクトタイムの短縮を考慮すると、Ｘ線の出力を補正する頻度を少なくする必要があるため、リアルタイムにＸ線強度の補正を行うことができなくなり、被測定部位の計測精度が低下してしまうという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、被測定部位の計測精度を向上させるとともに、上述したタクトタイムを短縮することが可能なＸ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査装置の制御プログラムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、開放管型Ｘ線管にて構成され、同開放管型Ｘ線管のターゲットに電子を当てることにより放射されるＸ線を被測定部位を有する対象試料に対して照射するＸ線照射手段と、上記Ｘ線照射手段によって照射されたＸ線により上記対象試料を透過したＸ線強度を検出するＸ線強度検出手段と、上記Ｘ線強度検出手段による上記Ｘ線強度の検出前および検出時に上記ターゲットに流れ込んだ電子線の量に基づいて規定されるターゲット電流を検出するターゲット電流検出手段と、上記ターゲット電流検出手段によって検出されたターゲット電流の変化度合いに基づいて上記対象試料を透過したＸ線強度を補正するＸ線強度補正手段と、上記Ｘ線強度補正手段によって補正された上記対象試料を透過したＸ線強度に基づいて上記被測定部位の厚みを計測する厚み計測手段とを具備する構成としてある。

上記のように構成した請求項１にかかる発明においては、被測定部位の厚みを計測するにあたり、先ずＸ線照射手段から被測定部位を有する対象試料に対してＸ線を照射する。そして、Ｘ線強度検出手段では、Ｘ線照射手段によって照射されたＸ線により対象試料を透過したＸ線強度を検出する。このとき、当該Ｘ線は、Ｘ線照射手段におけるＸ線照射時の出力が一定であっても、開放管型Ｘ線管のターゲット電流がＸ線管の管内温度の変化によって変動することに起因して、ゆらぐことがある。すなわち、本来は、被測定部位におけるＸ線の吸収度合いによって変動するＸ線強度が、被測定部位におけるＸ線の吸収度合いとは相関関係が無いＸ線管の管内温度の変化によって変動してしまう。これによって、正確に被測定部位の厚みを計測することができなくなる。

そこで、本発明では、Ｘ線強度検出手段にて、対象試料を透過したＸ線強度の検出前および検出時に、上述した開放管型Ｘ線管のターゲットでターゲット電流を検出し、この検出されたＸ線強度の検出前および検出時におけるターゲット電流の変化度合いに基づいてＸ線強度補正手段にてＸ線強度検出手段の検出した対象試料を透過したＸ線強度を補正する。ここで、本発明にかかる開放管型Ｘ線管のターゲットで計測されるターゲット電流は、照射される電子線の量に略比例している。従って、このターゲット電流に基づいて、対象試料を透過したＸ線強度を補正すれば、ターゲット電流の変動に応じて、Ｘ線強度検出手段にて検出されるＸ線強度のゆらぎを補正することが可能になる。

そして、この補正された上記対象試料を透過したＸ線強度に基づいて、厚み計測手段は被測定部位の厚みを計測する。このように、対象試料を透過するＸ線強度の検出前および検出時におけるターゲット電流の変化度合いに基づいて、この対象試料を透過したＸ線強度を補正することによって、上述したＸ線強度の上下変動を解消することが可能となり、対象試料を透過したＸ線強度の検出精度を向上させることが可能になる。また、補正のために開放管型Ｘ線管のターゲットで直接にターゲット電流を検出するため、上述した背景技術のように、対象試料やＸ線測定器の移動動作を行う必要がなく、被測定部位の厚みを計測するタクトタイムを短縮させることが可能になる。

Ｘ線強度を補正させることが可能な手法の一例として、請求項２にかかる発明は、上記請求項１に記載のＸ線検査装置において、上記Ｘ線照射手段を構成する開放管型Ｘ線管はカソード部を有するとともに、上記Ｘ線を照射するにあたり所定の電圧を印加して上記カソード部にて電子を発生させる際に、上記ターゲット電流検出手段でターゲット電流を検出するとともに、同検出されたターゲット電流に従って上記電圧を制御する構成としてある。

開放管型Ｘ線管の特性上、ターゲット電流はカソード部にて発生する電子線の量にて規定される管電流に略比例する。従って、この管電流をターゲット電流に従って制御すれば、ターゲット電流の変動を低減させることが可能になる。そこで、上記のように構成した請求項２にかかる発明においては、カソード部に電子を発生させるために印加する電圧をターゲット電流に従って制御する。これによって、ターゲット電流の変動を低減させることが可能となり、Ｘ線強度を補正させることが可能になる。

Ｘ線強度を補正させる他の手法の一例として、請求項３にかかる発明は、上記請求項２または上記請求項１のいずれかに記載のＸ線検査装置において、上記Ｘ線照射手段は、上記開放管型Ｘ線管の管内温度を検出する管内温度検出手段を有し、同管内温度検出手段にて検出された管内温度に従って上記電圧を制御する構成としてある。

ターゲット電流は開放管型Ｘ線管に備えられた上記カソード部の温度によって変動する。従って、このカソード部を備えるＸ線管内の温度変化に応じて印加電圧を制御することにより、ターゲット電流の変動を低減させることができる。そこで、上記のように構成した請求項３にかかる発明においては、管内温度検出手段にて開放管型Ｘ線管の管内温度を検出し、この検出された管内温度に応じて開放管型Ｘ線管に印加する電圧を制御する。これによって、管内温度に応じて変動するターゲット電流を、この管内温度に基づいて調整することが可能となるため、同ターゲット電流の変動を低減させることが可能となり、Ｘ線強度を補正させることが可能になる。

ここで、上述してきた被測定部位を有する対象試料に対してＸ線を照射することにより同被測定部位の厚みを計測するＸ線検査装置は、請求項４に示すように、その手順を提示した方法としても成立することは言うまでもない。すなわち、必ずしも実体のあるＸ線検査装置に限らず、Ｘ線検査方法としても有効であることに相違はない。

また、被測定部位を有する対象試料に対してＸ線を照射することにより同被測定部位の厚みを計測するＸ線検査装置は、上述したＸ線検査装置単独で実現される場合もあるし、ある機器に組み込まれた状態で利用されることもあるなど、発明の思想としては各種の態様を含むものであり、ソフトウェアであったりハードウェアであったりするなど、適宜変更可能である。すなわち、請求項５に示すように、発明の思想の具現化例としてＸ線検査装置をコンピュータにて実現可能にする制御プログラムとしても発明は成立することは言うまでもない。このとき、この制御プログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であっても良いし、光磁気記録媒体であっても良いし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。

また、一次複製品、二次複製品などの複製段階については全く問う余地も無く同様である。その他、供給方法として通信回線を利用して行う場合でも本発明が利用されていることには変わりないし、半導体チップに書き込まれたようなものであっても同様である。さらに、一部がプログラム（ソフトウェア）であって、一部がハードウェアで実現されている場合においても発明の思想において全く異なるものではなく、一部を記録媒体上に記録しておいて必要に応じて適宜読み込まれているような形態のものとしてあっても良い。

以上説明したように請求項１，請求項３，請求項４，請求項５にかかる発明によれば、対象試料を透過したＸ線強度の検出精度を向上させることが可能であるとともに、被測定部位の厚みを計測するタクトタイムを短縮させることが可能なＸ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査装置の制御プログラムを提供することができる。また、請求項２にかかる発明によれば、Ｘ線強度の補正精度を向上させることが可能になる。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施形態について説明する。
（１）Ｘ線検査装置の構成：
（２）はんだバンプの厚み計測について：
（３）はんだバンプ計測処理の処理内容：
（４）まとめ：

（１）Ｘ線検査装置の構成：
図１は本発明にかかるＸ線検査装置の概略ブロック図である。
同図において、このＸ線検査装置は、Ｘ線撮像機構部１０とＸ線撮像制御部２０とから構成されている。Ｘ線撮像機構部１０は、Ｘ線発生器１１とＸ線フラットパネルセンサ１３とＸ−Ｙステージ１５とを備えている。Ｘ線撮像制御部２０は、Ｘ線制御部２１とメモリ２２とステージ制御部２３と画像処理部２４とＣＰＵ２５と出力部２６ａと入力部２６ｂとを備えている。メモリ２２はデータを蓄積可能な記憶媒体であり、ＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ，ＨＤＤ等種々の記憶媒体にて構成される。Ｘ線制御部２１は、Ｘ線発生器１１を制御して所定のＸ線を発生させることができ、メモリ２２に記憶された所定の撮像条件を参照してＸ線管に対する印加電圧，撮像時間等を取得することにより、予め決められた撮像条件で駆動するようにＸ線発生器１１を制御する。

ステージ制御部２３はＸ−Ｙステージ１５と接続されており、同Ｘ−Ｙステージ１５をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。ステージ制御部２３は後述するように、対象試料である半導体チップ３２の測定や無試料での測定を実現するためにＸ−Ｙステージ１５を移動させることができ、撮像条件に記述されたそれぞれの座標データをメモリ２２から取得して、データで示される座標にＸ−Ｙステージ１５を移動させる。画像処理部２４は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３と接続されており、Ｘ線フラットパネルセンサ１３が出力する検出値によって、Ｘ線強度を検出可能になっている。

出力部２６ａはＣＰＵ２５での処理結果等を表示するディスプレイであり、入力部２６ｂは利用者の入力を受け付ける操作入力機器であり、利用者は入力部２６ｂを介して種々の入力を実行可能であるし、ＣＰＵ２５や画像処理部２４での処理によって得られる種々の演算結果やはんだバンプ３０の計測結果、はんだバンプ３０の良否判定結果等を出力部２６ａに表示することができる。ＣＰＵ２５は、メモリ２２に蓄積された各種制御プログラムに従って所定の演算処理を実行可能であり、利用者が入力部２６ｂ等によって検査指示等を行うことによって各種制御プログラムを実行し、計測したはんだバンプ３０内の厚みに基づいて、このはんだバンプ３０の高さ、面積、体積、ボイドの有無等の測定を実行し、当該はんだバンプ３０の良否判定を行う。

Ｘ線発生器１１は、上記Ｘ線制御部２１の制御に従ってＸ線管に対する印加電圧を制御し、指示された時間、資料に対してＸ線を照射する。図２には、Ｘ線発生器１１を構成するＸ線管の概略構成を示している。同図に示すようにＸ線管１１ａは開放管と呼ばれるタイプのＸ線管であり、アノード１１ｂとカソード１１ｃと電子レンズ１１ｄとターゲット１１ｅと絞り１１ｆを備えている。Ｘ線管１１ａの陰極−陽極間に対する印加電圧によってカソード１１ｃから飛び出した電子線はアノード１１ｂ方向に進行し、コイルからなる電子レンズ１１ｄおよび絞り１１ｆによって絞られてターゲット１１ｅの微小位置に衝突する。

ターゲット１１ｅに電子が衝突すると当該ターゲット１１ｅ内の電子が励起され、励起された電子が低準位の軌道に遷移する際のエネルギーがＸ線として放射される。本実施形態におけるＸ線管１１ａは上述のように開放管であり、このタイプのＸ線管では図２に示すようにターゲット１１ｅと試料との距離が非常に小さい状態で試料に対してＸ線を照射することができる。これに対して密閉管と呼ばれるタイプのＸ線管ではＸ線の照射方向にシャッターが備えられており、開放管と比較してターゲットと試料との距離が大きくなる。ターゲットの距離からＸ線フラットパネルセンサ１３での距離を一定とした場合、ターゲットと試料との距離が近いほど倍率が大きくなって大きなＸ線像を得ることができる。

すなわち、本実施形態におけるＸ線検査装置は、より高分解能のＸ線撮像画像を得ることができるようになっている。本実施形態において、Ｘ線の照射方向には図１に示すようにＸ線フラットパネルセンサ１３とＸ−Ｙステージ１５とが配設されている。Ｘ−Ｙステージ１５は、検査の対象試料となるＸ線吸収部材であるはんだバンプ３０を備える半導体チップ３２を実装したＸ線非吸収性の媒体であるシリコンウエハ３１を載置可能であり、このシリコンウエハ３１を載置した状態でＸ線の照射方向と略垂直方向にステージを移動させる。このとき、上記ステージ制御部２３が指示する任意の座標値によって正確に位置を制御しつつステージを移動させることができる。

ターゲット電流検出部２７は、絞り１１ｆによって絞られてターゲット１１ｅに流入する電子線の量にて規定されるターゲット電流ＩＴを測定し、ＣＰＵ２５はこの測定されたターゲット電流ＩＴを取得可能になっている。また、Ｘ−Ｙステージ１５は、Ｘ線の照射範囲をシリコンウエハ３１の載置範囲外にすることもできる。従って、Ｘ−Ｙステージ１５によるステージの移動によって、Ｘ線の照射範囲内に検査の対象試料を配設可能であるし、Ｘ線が試料に照射されない状態、すなわち無試料状態にすることもできる。なお、図１ではシリコンウエハ３１上に半導体チップ３２が備えられ、この半導体チップ３２の上面にＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）を形成する複数のはんだバンプ３０が備えられている様子を模式的に示している。

Ｘ線フラットパネルセンサ１３は、入射したＸ線の強度に相当するデータを出力するイメージインテンシファイアである。具体的には、図３に示すように、Ｘ線フラットパネルセンサ１３の下部には、シンチレータ１３ａが備えられており、入射したＸ線は同シンチレータ１３ａにて可視光に変換される。そして、シンチレータ１３ａの上方には光検出アレイ１３ｂが配設される。ここで、この光検出アレイ１３ｂの構成を図４に示す。同図において、光検出アレイ１３ｂは、平面状に並べられた複数のＣＣＤ１３ｂ１が備えられており、上記可視光が各ＣＣＤ１３ｂ１に到達すると各ＣＣＤ１３ｂ１にて同可視光の強度に応じた電圧が検出される。

図５はＣＣＤ１３ｂ１上のある直線上で検出されるＸ線の強度をはんだバンプ３０の一つについて拡大して示している。この検出電圧は、光検出アレイ１３ｂに接続されたデジタル変換部１３ｃにてデジタルデータに変換されるとともに、画像処理部２４に入力される。そして、画像処理部２４は、はんだバンプ３０の検出強度が得られるため、当該画像処理部２４は、この取得した検出強度から、図６に示すようにはんだバンプ３０の厚みを計測する。
以下、はんだバンプ３０の厚みを計測する手法を説明する。一般に、物質を透過したＸ線の強度は以下の式（１）にて表現することができる。

ここで、ＩはＸ線フラットパネルセンサ１３によって検出されるＸ線強度であり、Ｉ₀はＸ線が試料を透過しない場合にＸ線フラットパネルセンサ１３によって検出されるＸ線強度であり、μは対象試料におけるＸ線吸収係数，ｔは対象試料の厚みである。

式（１）について自然対数をとると、以下の式（２）になる。

同式（２）の左辺は対象試料の厚みｔに比例してその大きさが変化する。この厚みｔは、上述したＣＣＤ１３ｂ１の画素毎に取得することができ、ＣＣＤ１３ｂ１の各画素は平面上に配設されているので、この厚みｔはＣＣＤ１３ｂ１の各位置毎に取得される。従って、２次元平面内の各位置に対応した厚みｔを取得することとなり、この２次元平面の位置を（ｘ，ｙ）座標で特定することによって、はんだバンプ３０の厚みｔを計測することができる。

一方、Ｘ線制御部２１によって、Ｘ線発生器１１が発生するＸ線を一定に制御したとしても、このＸ線は後述するとおり、Ｘ線発生器の管内温度の変化が起因となってゆらぐことがある。このとき、Ｘ線フラットパネルセンサ１３が検出するＸ線強度は、このゆらぎに応じて上下変動する。このようにＸ線のゆらぎによってＸ線強度が上下変動するということは、本来、Ｘ線吸収部材のはんだバンプ３０におけるＸ線吸収度合いによって変動するＸ線強度が、同はんだバンプ３０におけるＸ線吸収度合いとは相関関係の無いＸ線管内の温度変化によって上下変動することを示す。これによって、はんだバンプ３０の厚みの計測精度が低下する。このＸ線強度の上下変動は、上述した式（１）におけるＸ線強度Ｉ₀のＸ線管内の温度変化による変動によって発生する。

そこで、本実施形態においては、このＸ線強度Ｉ₀をＸ線強度Ｉの検出時に際して補正する。これにより、Ｘ線強度Ｉに対する、Ｘ線のゆらぎに起因したＸ線強度Ｉ₀の上下変動の影響を低減させることが可能となり、はんだバンプ３０の厚みｔを高精度に計測可能になる。次に、本発明の対象試料である半導体チップ３２が形成されたシリコンウエハ３１の構成を図７に示すとともに、当該半導体チップ３２の構成を図８に示す。図において、半導体チップ３２は四角形に形成されるとともに配線パターンに対応してＸ線吸収部材のはんだバンプ３０が配置されている。そして、かかる構成の半導体チップ３２は円形形状のＸ線非吸収性の特性を有するシリコンウエハ３１上に複数配列されている。本実施形態では、この半導体チップ３２の四角形形状がＸ線フラットパネルセンサ１３にてＸ線強度Ｉを検出する際の撮像視野Ｓを構成する。従って、ステージ制御部２３によってＸ−Ｙステージ１５を各半導体チップ３２を撮像可能に移動制御しつつ、各半導体チップ３２を順次撮像する。

ここで、本実施形態に採用した開放管型Ｘ線管にて構成されるＸ線発生器１１のターゲット電流ＩＴは当該Ｘ線発生器１１の管内温度の変化などの条件によって変動する。この変動がＸ線のゆらぎの原因となり、上述したＸ線強度Ｉ₀が上下変動する要因となる。そこで、本実施形態では、Ｘ線強度Ｉの検出前および検出時にこのターゲット電流ＩＴを検出し、当該検出したターゲット電流ＩＴの変化度合いに基づいてＸ線強度Ｉ₀を補正する。このように二つのターゲット電流ＩＴの変化度合いに基づいてＸ線強度Ｉ₀の補正を行うことによって、Ｘ線強度Ｉに対するターゲット電流ＩＴの変動要因を低減させることが可能となる。これによって、はんだバンプ３０の計測精度の向上が可能になるとともに、従来のように補正用のＸ線強度を検出するために、Ｘ−Ｙテーブル１５をテーブル制御部２３にて制御することにより、Ｘ線フラットパネルセンサ１３とＸ線発生器１１との間を無試料状態にする動作を不要とすることが可能になる。

これにより、Ｘ線強度Ｉ₀の補正を行うことによってはんだバンプ３０の計測精度を向上させつつ、さらに各半導体チップ３２上のはんだバンプ３０を計測するタクトタイムを短縮することを可能にする。ここで、本実施形態ではＸ線強度Ｉの検出前に検出するターゲット電流ＩＴをターゲット電流ＩＴ_REFとし、Ｘ線強度Ｉの検出時に検出するターゲット電流ＩＴをターゲット電流ＩＴ_MONとして、式（２）のＸ線強度Ｉ₀を次式によって補正し、補正後のＸ線強度Ｉ₀’を算出する。

そして、この式（３）を式（２）に代入し、次式（４）によって、式（２）にて計測されるはんだバンプ３０の厚みｔから補正後の厚みに比例する厚みｔ’を計測する。

ここで、本実施形態において、上記した補正用のターゲット電流ＩＴ_REFは、後述するとおり検査開始時の無試料状態のときにのみ検出する。これによって、各半導体チップ３２の計測毎に当該補正用のターゲット電流ＩＴ_REFを検出する必要がないため、上述したタクトタイムをより短縮することが可能になる。

（３）はんだバンプ計測処理の処理内容：
次に、上述した機能を実現する際のはんだバンプ計測処理の処理内容を図９のフローチャートに示す。同図において、先ずＣＰＵ２５はメモリ２２に記録された無試料測定位置の座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの無試料測定位置座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線フラットパネルセンサ１３との間に試料であるシリコンウエハ３１が配設されていない状態とする（ステップＳ１０５）。次に、ＣＰＵ２５はメモリ２２に記憶された撮像条件を取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。Ｘ線制御部２１はこの撮像条件に従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、Ｘ線を照射させる（ステップＳ１１０）。

この設定によって照射されたＸ線は試料を透過せずにＸ線フラットパネルセンサ１３に到達し、無試料画像を撮像する（ステップＳ１１５）。そして、ＣＰＵ２５は画像処理部２４を制御してＸ線フラットパネルセンサ１３で検出されたＸ線強度Ｉ₀を取得する（ステップＳ１２０）。Ｘ線強度Ｉ₀を取得すると、ＣＰＵ２５はターゲット電流検出部２７にターゲット電流ＩＴを検出させる。そして、ＣＰＵ２５はこの検出させたターゲット電流ＩＴを補正用のターゲット電流ＩＴ_REFとして取得する（ステップＳ１２５）。次に最初の対象試料になる半導体チップ３２に移動する。このときＣＰＵ２５はまずメモリ２２に記録された当該半導体チップ３２の座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線フラットパネルセンサ１３との間に当該半導体チップ３２を配設させる（ステップＳ１３０）。そして、ＣＰＵ２５はメモリ２２に記録された撮像条件を取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。

Ｘ線制御部２１はこの撮像条件に従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、Ｘ線を照射させ（ステップＳ１３５）、当該半導体チップ３２の画像を撮像する（ステップＳ１４０）。ここで、ＣＰＵ２５は撮像した画像に基づいてＸ線強度Ｉを検出し取得するとともに（ステップＳ１４５）、ターゲット電流検出部２７にターゲット電流ＩＴを検出させ、この検出させたターゲット電流ＩＴを補正用のターゲット電流ＩＴ_MONとして取得する（ステップＳ１５０）。そして、取得したＸ線強度Ｉの検出前のターゲット電流ＩＴ_REFと検出時のターゲット電流ＩＴ_MONを利用して式（３）に基づいてＸ線強度Ｉ₀を補正し、補正後のＸ線強度Ｉ₀’を算出する（ステップＳ１５５）。

このようにＸ線強度Ｉ₀’を算出すると、式（４）に基づいて、補正後のはんだバンプ３０の厚みｔ’を計測する（ステップＳ１６０）。ここで、この計測したはんだバンプ３０の厚みｔ’に基づいて、当該半導体チップ３２上の全てのはんだバンプ３０の高さ、面積、体積、ボイドの有無等を測定し（ステップＳ１６５）、各はんだバンプ３０の良否を判定する（ステップＳ１７０）。そして、シリコンウエハ３１に形成された全半導体チップ３２についての計測が完了したか否かを判定する（ステップＳ１７５）。全半導体チップ３２についての計測が完了していない場合は、ＣＰＵ２５はメモリ２２に記録された次の対象試料となる半導体チップ３２の座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡し、以降上述したステップＳ１３０〜ステップＳ１７５の処理を繰り返すことによって、シリコンウエハ３１上の全半導体チップ３２について計測を実行する。

ここで、本実施形態を用いた実験結果を図１０に示す。同図においては、はんだバンプ３０に１１５μｍのはんだシートを用いた場合を示している。このとき、破線は補正を行わなかった場合にＸ線強度Ｉに基づいて計測したはんだ厚みの変化を示し、実線は補正を行った場合にＸ線強度Ｉに基づいて計測したはんだ厚みの変化を示している。このように本実施形態にかかるターゲット電流ＩＴの変化度合いに基づいたＸ線強度Ｉ₀の補正を行うことによって、はんだ厚みの計測精度が向上することが分かる。

上述した実施形態では、Ｘ線発生器１１でＸ線を発生させるに際して、Ｘ線制御部２１は、予めメモリ２２に記憶された撮像条件を参照してＸ線管に対する印加電圧を取得し、同取得した印加電圧に従ったＸ線を発生させた。ここで、開放管型Ｘ線管においてターゲット電流ＩＴは、この印加電圧に基づいてカソード１１ｃから飛び出す電子線によって規定される管電流に略比例する。従って、管電流を上下変動させた場合、この管電流の上下変動に略比例してターゲット電流ＩＴを上下に制御することができる。

そこで、Ｘ線制御部２１はＸ線発生器１１でＸ線を発生させるにあたり、ターゲット電流検出部２７にターゲット電流ＩＴを検出させ、同ターゲット電流ＩＴに応じて上述した印加電圧を変更し、ターゲット電流ＩＴのＸ線発生器１１の管内温度の変化による変動を低減させるようにしても良い。一般に、ターゲット電流ＩＴはカソード温度に略比例する傾向を有しており、図１１に示すようにカソード温度が経時的に低下する場合に、印加電圧が一定であるのにも拘わらずターゲット電流ＩＴも同様に低下してしまう。同図において、立ち上がり直後はターゲット電流ＩＴが約１７μＡであり、所定時間経過するとターゲット電流ＩＴが約６μＡまで低下し、その後ターゲット電流ＩＴは約６μＡで略一定となっている。

この場合、図１２に示すように印加電圧を制御することにより、ターゲット電流ＩＴを一定に保つことができる。すなわち、ターゲット電流ＩＴが低下傾向にある所定時間までは印加電圧を徐々に増加させ、ターゲット電流ＩＴが略一定となるとともに印加電圧も略一定となるように補正している。上記のように印加電圧を補正するにあたっては、ターゲット電流ＩＴをターゲット電流検出部２７により検出し、同検出されたターゲット電流ＩＴに基づいて補正しても良いし、図１に破線で示すように管内温度検出部２８を備えさせ、同管内温度検出部２８にて検出したカソード温度に基づいて補正しても良い。いずれにしても、ターゲット電流ＩＴのカソード温度の変化による上下変動を低減させることが可能となるため、補正精度を向上させることが可能になる。

印加電圧の補正においては、ステップＳ１２５で取得したターゲット電流ＩＴ_REF、または、ステップＳ１５０で取得したターゲット電流ＩＴ_MONを使用して制御を行っても良い。この場合、個別にターゲット電流ＩＴを取得しなくて済む。むろん、印加電圧の補正のために個別にターゲット電流ＩＴを取得しても良い。また、印加電圧の補正は、Ｘ線強度補正とともにステップＳ１５５にて行えばよい。なお、管内温度検出部２８は、理想的にはカソード温度を測定するべきものではあるが、カソード１１ｃに直接接触して測温するものに限られない。例えば、カソード１１ｃの温度をＸ線管内におけるカソード１１ｃの周囲雰囲気の温度を測定しても良いし、Ｘ線管自体の温度を測定し同Ｘ線管自体の温度からカソード１１ｃの温度を予測しても良い。

（４）まとめ：
このように、Ｘ線強度Ｉの検出前のターゲット電流ＩＴ_REFおよび検出時のターゲット電流ＩＴ_MONを検出し、この検出したターゲット電流ＩＴ_REFおよびターゲット電流ＩＴ_MONに基づいて検出したＸ線強度Ｉを補正することによって、Ｘ線のゆらぎの原因となるターゲット電流ＩＴの管内温度の変化による変動の当該Ｘ線強度Ｉに対する影響を低減させ、はんだバンプ３０の厚みｔの計測精度を向上させることを可能にする。また、ターゲット電流ＩＴ_REFおよび検出後のターゲット電流ＩＴ_MONを検出することによって、従来技術のように補正用のＸ線強度を検出するためにＸ−Ｙテーブル１５をテーブル制御部２３にて制御することによりＸ線フラットパネルセンサ１３とＸ線発生器１１との間を無試料状態にする動作を不要とし、Ｘ線強度Ｉの補正を行いつつも各半導体チップ３２を計測するタクトタイムを短縮することを可能にする。

Ｘ線検査装置の構成を示した構成図である。 Ｘ線発生器の構成を示した構成図である。 Ｘ線フラットパネルセンサの構成を示した構成図である。 光検出アレイの構成を示した構成図である。 検出強度を模式的に示した模式図である。 計測された厚みを模式的に示した模式図である。 シリコンウエハの構成を示した構成図である。 半導体チップの構成を示した構成図である。 はんだバンプ計測処理の処理内容を示したフローチャートである。 実験結果を示した図である。 ターゲット電流とカソード温度の経時変化を示した図である。 補正した印加電圧を示した図である。

符号の説明

１０…Ｘ線撮像機構部
１１…Ｘ線発生器
１１ａ…Ｘ線管
１１ｂ…アノード
１１ｃ…カソード
１１ｄ…電子レンズ
１１ｅ…ターゲット
１１ｆ…絞り
１３…Ｘ線フラットパネルセンサ
１５…Ｘ−Ｙステージ
２０…Ｘ線撮像制御部
２１…Ｘ線制御部
２２…メモリ
２３…ステージ制御部
２４…画像処理部
２５…ＣＰＵ
２６ａ…出力部
２６ｂ…入力部
２７…ターゲット電流検出部
３０…はんだバンプ
３１…シリコンウエハ
３２…半導体チップ

Claims (5)

1. 開放管型Ｘ線管にて構成され、同開放管型Ｘ線管のターゲットに電子を当てることにより放射されるＸ線を被測定部位を有する対象試料に対して照射するＸ線照射手段と、
   上記Ｘ線照射手段によって照射されたＸ線により上記対象試料を透過したＸ線強度を検出するＸ線強度検出手段と、
   上記Ｘ線強度検出手段による上記Ｘ線強度の検出前および検出時に上記ターゲットに流れ込んだ電子線の量に基づいて規定されるターゲット電流を検出するターゲット電流検出手段と、
   上記ターゲット電流検出手段によって検出されたターゲット電流の変化度合いに基づいて上記対象試料を透過したＸ線強度を補正するＸ線強度補正手段と、
   上記Ｘ線強度補正手段によって補正された上記対象試料を透過したＸ線強度に基づいて上記被測定部位の厚みを計測する厚み計測手段とを具備することを特徴とするＸ線検査装置。
2. 上記Ｘ線照射手段を構成する開放管型Ｘ線管はカソード部を有するとともに、上記Ｘ線を照射するにあたり所定の電圧を印加して上記カソード部にて電子を発生させる際に、上記ターゲット電流検出手段でターゲット電流を検出するとともに、同検出させたターゲット電流に従って上記電圧を制御することを特徴とする上記請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 上記Ｘ線照射手段は、上記開放管型Ｘ線管の管内温度を検出する管内温度検出手段を有し、同管内温度検出手段にて検出された管内温度に従って上記電圧を制御することを特徴とする上記請求項１または上記請求項２のいずれかに記載のＸ線検査装置。
4. 開放管型Ｘ線管から被測定部位を有する対象試料に対してＸ線を照射することにより同被測定部位の厚みを計測するＸ線検査方法であって、
   上記開放管型Ｘ線管のターゲットに電子を当てることにより放射されるＸ線を上記被測定部位を有する対象試料に対して照射するＸ線照射工程と、
   上記Ｘ線照射工程にて照射されたＸ線により上記対象試料を透過したＸ線強度を検出するＸ線強度検出工程と、
   上記Ｘ線強度検出工程での上記Ｘ線強度の検出前および検出時に上記ターゲットに流れ込んだ電子線の量に基づいて規定されるターゲット電流を検出するターゲット電流検出工程と、
   上記ターゲット電流検出工程にて検出されたターゲット電流の変化度合いに基づいて上記対象試料を透過したＸ線強度を補正するＸ線強度補正工程と、
   上記Ｘ線強度補正工程にて補正された上記対象試料を透過したＸ線強度に基づいて上記被測定部位の厚みを計測する厚み計測工程とを具備することを特徴とするＸ線検査方法。
5. 開放管型Ｘ線管から被測定部位を有する対象試料に対してＸ線を照射することにより同被測定部位の厚みを計測するＸ線検査装置の制御プログラムであって、
   上記開放管型Ｘ線管のターゲットに電子を当てることにより放射されるＸ線を上記被測定部位を備える対象試料に対して照射するＸ線照射機能と、
   上記Ｘ線照射機能にて照射されたＸ線により上記対象試料を透過したＸ線強度を検出するＸ線強度検出機能と、
   上記Ｘ線強度検出機能での上記Ｘ線強度の検出前および検出時に上記ターゲットに流れ込んだ電子線の量に基づいて規定されるターゲット電流を検出するターゲット電流検出機能と、
   上記ターゲット電流検出機能にて検出されたターゲット電流の変化度合いに基づいて上記対象試料を透過したＸ線強度を補正するＸ線強度補正機能と、
   上記Ｘ線強度補正機能にて補正された上記対象試料を透過したＸ線強度に基づいて上記被測定部位の厚みを計測する厚み計測機能とを具備することを特徴とするＸ線検査装置の制御プログラム。
   

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