JP2007315834A - Ｘ線透視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成のもとに、半導体デバイス等の内部構造に合わせてその表面にマークを付することができ、半導体デバイスの内部構造を電子顕微鏡等で観察するに際しての断面形成作業等を容易化することのできるＸ線透視装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２の間に被検査物Ｗを保持して透視位置を変化させるためのステージ４を設けるとともに、透視像を得るために位置決めされている状態のステージ４に保持されている被検査物Ｗに対して、透視像に関連づけた位置にマークＭを付するマーキング手段６を備える構成とすることで、透視像を得るべく位置決め状態にある被検査物Ｗの位置を変化させることなく、透視像上で表示されている部位に対応する位置にマークＭを付することができ、簡単な構成のもとに内部構造に対応したマークＭの付与が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明はＸ線透視装置に関し、更に詳しくは、半導体デバイスや材料の開発等の分野で被検査物の内部の状態を電子顕微鏡等によって観察する際の試料の作製等に用いるのに適したＸ線透視装置に関する。

半導体デバイスや各種材料の開発において、そのデバイスないしは材料の内部の状態を観察する手法として、従来、空間分解能の点などから電子顕微鏡による観察が多用されている。半導体デバイスの製造工程における検査部門では、このような電子顕微鏡を用いた半導体デバイスの観察が日常的に行われている。

電子顕微鏡を用いて半導体デバイス等の内部の状態を観察する場合、一般に、観察すべき断面が現れるように手作業によって切断〜研磨している。この作業は極めて長時間を要する。研磨以外の方法で所要の断面を露呈させる装置としては、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置が知られているが、この装置は極めて高価である。また、アルゴンガスなどを活性化して研磨するクロスセクションポリッシャ（ＣＰ）と称される装置が知られており（例えば特許文献１参照）、この装置はＦＩＢに比べて安価である。この装置においては、光学顕微鏡の画像を頼りに、被検査物の表面の形状的特徴などに基づき、切断したい場所を決めてシールドプレートの位置決めを行い、そのシールドプレートを介してイオンを照射することにより、所要の断面を得る。

しかしながら、上記したいずれの手法においても、被検査物の外観や形状を頼りに、切断する場所を決めているが、前記した半導体デバイスの内部の状態などを電子顕微鏡等により観察するための断面の形成作業等、実際に観察したい場所が内部であり、その位置が被検査物の外観や形状から特定できない場合、切断作業はひたすら根気よく試行錯誤的に切断〜研磨していくしかない。例えば、半導体パッケージ内部のチップにボンディングされた金ワイヤに関し、端から３本目の金ワイヤのファースト側を見たいような場合、端から徐々に削って、何本金ワイヤが断面に現れるかを数える必要があり、粗削りができないという問題がある。ものによっては観察のための準備に数時間を要する場合もある。

ここで、外部から視認できない内部の特徴的形態に合わせて、外部にマーキングを施す装置として、従来、プリント配線板の製造工程において、内層回路と外層回路の位置を合わせるために外層回路の形成基準となるマークを、内層回路のマークに合わせて外層の基板に付するマーキング装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。

この提案装置は、Ｘ線透視装置とマーキング装置とを組み合わせたものであり、マーキングユニットに隣接してＸ線透視装置を配置するとともに、対象物を保持してマーキングユニットとＸ線透視装置間で移動する保持テーブルを設けた構成を取り、Ｘ線透視装置で内部のマークを検出した後にテーブルをマーキングユニットの位置にまで移動させてマーキングするようにしている。この提案装置においては、Ｘ線透視装置とマーキングユニット間におけるテーブルの移動誤差を補正するため、テーブル位置をレーザ測長器で計測し、マーキング時におけるテーブルの位置を制御している。
特開平１１−２７１１９２号公報 特開２００４−７４２１７号公報

ところで、半導体デバイスの内部構造を電子顕微鏡により観察すべく、デバイスに所要の断面を形成する作業において、プリント配線板の内層回路に合わせて外層基板にマーキングを施すＸ線透視装置とマーキングユニットを用いた従来の提案装置においては、あらかじめ設けられた内層パターン上のマークを参照し、すなわちその位置は固定であるが、本目的に関しては、マーキング位置はサンプルの透視画像を参照して、観察の目的に応じてそのマーキング位置を任意に決定する必要があり、従って上記の提案装置を用いることはできない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、比較的簡単な構成のもとに、半導体デバイス等の内部構造に合わせてその表面にマークを付することができ、もって半導体デバイスの内部構造を電子顕微鏡等で観察するに際しての断面形成作業等を容易にすることのできるＸ線透視装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線透視装置は、互いに対向配置されたＸ線発生装置およびＸ線検出器と、これらの間で被検査物を保持して透視位置を変化させるべく移動可能なステージと、上記Ｘ線検出器の出力に基づく被検査物の透視像を表示する表示器を備えたＸ線透視装置において、上記表示器に表示されている透視像に関連づけて、当該透視像を得るために位置決めされた状態の上記ステージに保持されている被検査物にマークを付するマーキング手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明においては、上記表示器の画面上に、上記マーキング手段により被検査物にマークが付される位置を示す表示を透視像に重畳して表示する構成（請求項２）を採用することができる。

また、本発明においては、上記マーキング手段は、上記Ｘ線発生装置からのＸ線光軸上で上記ステージ上の被検査物に対向して被検査物にマークを付する第１の位置と、上記Ｘ線光軸上から退避した第２の位置の間で少なくとも移動可能に構成されている構成（請求項３）を採用することができる。

本発明は、被検査物を保持してその所望の部位をＸ線で透視をしている状態において、そのＸ線透視像に関連づけてマーキングをできるようにすることで、被検査物の内部構造に対応させてオペレータが欲する任意の位置にマーキングを行うことを可能とするものである。

すなわち、本発明においては、被検査物の所望の部位をＸ線透視すべく位置決めして得た透視像に関連づけてマークを付するように構成することで、透視像に現れる被検査物の内部構造に対応してオペレータが意図する場所に簡単にマーキングすることができる。

透視像に関連づけてマークを付する、という具体的構成を、請求項２に係る発明のように、表示器の画面上に、被検査物の透視像に重畳させてマークが付される位置を表示するように構成すれば、オペレータはその表示に透視像上の断面を得たい位置を合わせるだけで、その位置に対応する検査対象物の表面にマークが付されることになり、利便性に富んだ装置となり得る。

透視像を得るために位置決めされた状態のステージに保持されている被検査物に対してマークを付する構成として、請求項３に係る発明のように、ステージ上の被検査物に対向してマークを付する第１の位置と、Ｘ線光軸上から退避した第２の位置の間で少なくとも移動可能とする構成を採用することにより、簡単な構成のもとに正確に再現性よくマークを付することができる。

本発明によれば、半導体デバイスなどの内部構造等に合わせてその表面にマークを付することができ、例えば半導体デバイスの内部構造を電子顕微鏡を用いて観察する場合など、被検査物の所要の断面を得る際の作業を大幅に改善することができる。しかも、被検査物を透視すべくステージを位置決めした状態でマークが付されるので、再現性よく高い精度のもとに内部構造に対応したマークを付することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。

Ｘ線発生装置１およびＸ線検出器２は、共通の基台３上に載せられた状態で、水平方向に互いに対向して配置されており、Ｘ線発生装置１のＸ線焦点とＸ線検出器２の有感面の中心とを結ぶＸ線光軸Ｌは水平方向に沿っている。Ｘ線発生装置１は、基台３上に固定されている一方、Ｘ線検出器２は移動機構（図示略）によって基台３上をＸ線発生装置１に対して接近／離隔する方向、つまりＸ線光軸Ｌ方向（ｘ軸方向）に移動させることができる。

Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２の間に、被検査物Ｗを保持するためのステージ４が設けられている。このステージ４は基部４ａとその頂部に設けられたテーブル部４ｂとからなり、基部４ａは移動機構（図示略）より基台３上をｘ軸方向に移動する移動台５の上に配置されている。また、テーブル部４ｂは、移動機構（図示略）の駆動によって基部４ａ上を、ｘ軸方向にそれぞれ直交するｙ軸方向およびｚ軸方向に移動可能となっている。

Ｘ線検出器２もしくはステージ４をｘ軸方向に移動させることによって、透視倍率を変更することができ、また、ステージ４のテーブル部４ｂをｙ軸方向および／またはｚ軸方向に移動させることによって、被検査物Ｗ上の透視位置を変更することができる。

さて、移動台５には、ステージ４とともにレーザマーカ６とその昇降機構７が設けられている。レーザマーカ６はステージ４のテーブル部４ｂ上の被検査物Ｗと対向するように配置されている。昇降機構７は、レーザマーカ６を図１に示す状態、つまりＸ線光軸Ｌから退避してＸ線が照射されない位置と、図２に示す状態、つまりＸ線光軸Ｌ上の位置との間で昇降させることができる。

この昇降機構７と、前記したＸ線検出器２のｘ軸方向への移動機構、移動台５のｘ軸方向への移動機構、テーブル部４ｂのｙ軸およびｚ軸方向への移動機構は、それぞれパーソナルコンピュータ８からそれぞれに対応するドライバを介して供給される駆動信号によって駆動制御される。また、レーザマーカ６についても、パーソナルコンピュータ８の制御下に置かれている。パーソナルコンピュータ８には、キーボードやマウスおよびジョイスティック等からなる操作部９が接続されており、この操作部９の操作によって各機構を駆動することができる。

前記したＸ線検出器２の出力は、キャプチャーボード等の画像データ取り込み回路１０を介してパーソナルコンピュータ８に取り込まれる。パーソナルコンピュータ８では、その画像データを用いて被検査物ＷのＸ線透視像を表示器１１に表示する。

次に、以上の本発明の実施の形態の動作を、半導体デバイスの内部構造を電子顕微鏡を用いて観察すべく、所要の断面を得るためのマークを付する場合を例にとって、使用方法とともに述べる。

まず、レーザマーカ６をＸ線光軸Ｌ上から退避させた図１の状態で、Ｘ線発生装置１からのＸ線を照射し、被検査物ＷのＸ線透視像を表示器１１に表示する。この状態を図３（Ａ）に示す。この例では、被検査物Ｗとしてデバイス内部に円柱状の接合部を持ったものを想定している。次に、操作部９の操作により、表示器１１の画面の中央に鉛直方向に沿ったマーキング位置表示線Ｃが表示される。このマーキング位置表示線ＣはＸ線検出器２のｙ軸方向中心に対応しており、換言すればマーキング位置表示線ＣはＸ線光軸Ｌ上に位置している。オペレータは、被検査物ＷのＸ線透視像上で切断したい部分がマーキング位置表示線Ｃ上に位置するように、つまりＸ線検出器２による透視画像の視野中央に位置するように操作部９を操作してステージ４のテーブル部４ｂをｙ軸方向ないしはｚ軸方向に移動させる。この状態を図３（Ｂ）に示す。

その後、Ｘ線発生装置１からのＸ線の発生を停止し、レーザマーカ６を上昇させて図２に示すようにＸ線光軸Ｌ上に位置させた後に駆動し、被検査物Ｗにマーキングを行う。このマーキングの後、レーザマーカ６を下降させて図１の退避状態とする。

図４にマークＭが付された被検査物Ｗの要部外観図を示す。この図４において、Ｃ′は被検査物Ｗ上で表示器１１のマーキング位置表示線Ｃに対応する位置であり、マークＭはそのエッジがマーキング位置表示線Ｃと合致するように付される。このようにすることによって、マークＭの幅の分解能が当該マークＭによる被検査物Ｗ上の指定位置に関与しないという利点がある。

以上の本発明の実施の形態において特に注目すべき点は、被検査物ＷのＸ線透視状態からレーザマーカ６によるマーキングに到る過程で、被検査物Ｗ並びにそれを保持するステージ４は一切移動せず、レーザマーカ６が退避状態からＸ線光軸Ｌ上に移動するだけであって、当初にそのレーザマーカ６によるマーキング位置とＸ線光軸Ｌ（マーキング位置表示線Ｃの位置）とが合致するように調整しておくことにより、マークＭは高い精度のもとにマーキング位置表示線Ｃに対応した位置に形成される。

被検査物Ｗの内部構造を電子顕微鏡等によって観察すべく所要の断面を研磨するに当たり、以上の要領でマークＭを所要断面に対応させて形成しておくことによって、そのマークＭを頼りに粗削りを行ったり、あるいは前記したＣＰのシールドプレートをそのマークＭに対応させて位置決めすることができ、この種の作業を大幅に効率化することができる。

マークＭが形成される位置とマーキング位置表示線Ｃとの位置を合わせる方法について例示すると、例えば表面に銅などのＸ線の透過しにくい配線パターンが形成されているようなダミーを用意する。そのダミーをステージ４上にセットしてＸ線を照射し、配線のエッジ部分がマーキング位置表示線Ｃと合致するようにステージ４のテーブル部４ａを位置決めする。この状態でＸ線の照射を停止してレーザマーカ６を上昇させ、マーキングする。このとき、レーザマーカ６が横方向（ｙ軸方向）にヘッドを機械的に移動ないしは振れるもの、あるいはガルバノミラーで照射位置を変化させることができるものであれば、その機能を用いて照射位置を複数に変化させて複数のマーキングを行う。マーキング後、ダミーを光学顕微鏡で観察し、透視画像で位置決めを行った部位に最も近いマークとの距離を求め、その距離の情報に基づいてレーザマーカ６を調整する。この調整を繰り返し行うことにより、正確にマーキング位置表示線Ｃに対応した位置にマーキングをすることが可能となる。このような調整を行った後に、実際の被検査物Ｗのマーキングを行う。この調整は一度行っておけば、後は必要に応じて適宜間隔等で行うことで、マーキング精度を維持することができる。

ここで、以上の実施の形態においては、マーキング手段としてレーザマーカを用いた例を示したが、これに代えて他の公知のマーキング手段、例えばインクジェットやなどを用いることができ、また、金線などをピンセットの先端に固定するとともに、そのピンセットの位置を自在に移動させることのできるマニュピュレータを移動台５上に設け、あらかじめ被検査物Ｗの表面に接着剤を塗布し、透視画像を観察しながら金線を被検査物Ｗに貼着してもよい。

また、以上の実施の形態においては、被検査物をＸ線透視位置に位置決めしたまま、退避していたマーキング装置（レーザマーカ）を被検査物の位置にまで移動させてマーキングをする例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、Ｘ線透視位置とは離れた位置にマーキング装置を設け、マーキング装置を移動させることなく、被検査物を保持したステージをこれらの間で移動させる構造としても、上記の実施の形態と同等の作用効果を奏することができる。

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。 図１における機械的構成において、レーザマーカ６をＸ線光軸Ｌ上に移動させた状態を示す図である。 本発明の実施の形態の使用方法の説明図であり、（Ａ）は表示器１１による被検査物ＷのＸ線透視像の表示状態を示す図であり、（Ｂ）はＸ線透視像に重畳表示されるカーソルＣに被検査物Ｗの所望の位置を合致させた状態を示す図である。 本発明の実施の形態により被検査物Ｗの表面に形成されたマークＭの例を示す図である。

符号の説明

１ Ｘ線発生装置
２ Ｘ線検出器
３ 基台
４ ステージ
４ａ 基部
４ｂ テーブル部
５ 移動台
６ レーザマーカ
７ 昇降機構
８ パーソナルコンピュータ
９ 操作部
１０ 画像データ取り込み回路
１１ 表示器
Ｗ 被検査物
Ｃ マーキング位置表示線
Ｍ マーク

Claims (3)

1. 互いに対向配置されたＸ線発生装置およびＸ線検出器と、これらの間で被検査物を保持して透視位置を変化させるべく移動可能なステージと、上記Ｘ線検出器の出力に基づく被検査物の透視像を表示する表示器を備えたＸ線透視装置において、
   上記表示器に表示されている透視像に関連づけて、当該透視像を得るために位置決めされた状態の上記ステージに保持されている被検査物にマークを付するマーキング手段を備えていることを特徴とするＸ線透視装置。
2. 上記表示器の画面上に、上記マーキング手段により被検査物にマークが付される位置を示す表示を透視像に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視装置。
3. 上記マーキング手段は、上記Ｘ線発生装置からのＸ線光軸上で上記ステージ上の被検査物に対向して被検査物にマークを付する第１の位置と、上記Ｘ線光軸上から退避した第２の位置の間で少なくとも移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１また２に記載のＸ線透視装置。

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