JP2017156328A - X-ray inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線検査装置に関する。 The present invention relates to an X-ray inspection apparatus.
例えば、半導体チップの実装工程では、半導体ウェハから切り出された半導体チップを吸着し、実装基板上に搭載する過程で、半導体チップの裏面に設けられたはんだ材などのバンプを加熱溶融させて実装基板に熱圧着させる。 For example, in a semiconductor chip mounting process, a semiconductor chip cut out from a semiconductor wafer is sucked and mounted on a mounting board, and a solder substrate or other bump provided on the back surface of the semiconductor chip is heated and melted to mount the mounting board. To thermocompression.
近年、半導体デバイスの小型化が進むのに伴って、バンプのサイズも非常に小さく、且つ、バンプ間のピッチも非常に狭くなってきている。このため、半導体チップの実装工程では、バンプの代わりに貫通電極(TSV)を使用することで、上述した小サイズ化及び狭ピッチ化を実現している。 In recent years, with the progress of miniaturization of semiconductor devices, the size of bumps has become very small, and the pitch between bumps has become very narrow. For this reason, in the semiconductor chip mounting process, by using through electrodes (TSV) instead of bumps, the above-described reduction in size and pitch is realized.
ところで、貫通電極は、半導体チップに埋め込まれた状態で形成されるため、半導体チップの外観からはその状態を確認することはできない。そこで、X線検査装置を用いて、半導体チップを透過したX線の吸収量から、貫通電極の状態(例えば位置など。)を検査している(例えば、特許文献1,2を参照。)。 By the way, since the through electrode is formed in a state of being embedded in the semiconductor chip, the state cannot be confirmed from the appearance of the semiconductor chip. Therefore, an X-ray inspection apparatus is used to inspect the state (for example, position) of the through electrode from the amount of X-ray absorption that has passed through the semiconductor chip (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
一方、X線は、物体を透過する高いエネルギーを持っているため、半導体デバイスに対して特性劣化などの悪影響を与えることがある。例えば、半導体メモリのような半導体デバイスでは、X線が照射されると、X線の透過により半導体シリコンが電荷を帯びることがある。これにより、半導体メモリの内部に形成されたトランジスタのオン/オフ特性に悪影響を与えることになる。 On the other hand, since X-rays have high energy that penetrates an object, they may adversely affect semiconductor devices such as characteristic deterioration. For example, in a semiconductor device such as a semiconductor memory, when X-rays are irradiated, semiconductor silicon may be charged by transmission of X-rays. This adversely affects the on / off characteristics of the transistors formed in the semiconductor memory.
本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、被検査物の特性劣化を防ぎつつ、高精細な検査を行うことを可能としたX線検査装置を提供することを目的の一つとする。 One aspect of the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and is an X-ray inspection apparatus capable of performing high-definition inspection while preventing characteristic deterioration of the inspection object. One of the purposes is to provide.
〔1〕 本発明の一つの態様に係るX線検査装置は、被検査物が載置されるステージと、前記被検査物に対してX線を照射するX線源と、前記被検査物を透過したX線を検出するX線検出器と、前記ステージと前記X線源との間に配置されるフィルタとを備え、前記フィルタは、前記X線のうち特定の波長域を吸収することを特徴とする。 [1] An X-ray inspection apparatus according to one aspect of the present invention includes a stage on which an inspection object is placed, an X-ray source that irradiates the inspection object with X-rays, and the inspection object. An X-ray detector for detecting transmitted X-rays, and a filter disposed between the stage and the X-ray source, wherein the filter absorbs a specific wavelength region of the X-rays. Features.
〔2〕 前記〔1〕に記載のX線検査装置において、前記フィルタは、前記X線のうち互いに異なる波長域を吸収する複数のフィルタ板を有し、前記複数のフィルタ板は、それぞれ前記ステージと前記X線源との間に挿脱自在に配置されている構成としてもよい。 [2] In the X-ray inspection apparatus according to [1], the filter includes a plurality of filter plates that absorb different wavelength ranges of the X-rays, and each of the plurality of filter plates includes the stage. It is good also as a structure arrange | positioned so that attachment or detachment is possible between the X-ray source.
〔3〕 前記〔1〕又は〔2〕に記載のX線検査装置において、前記ステージと前記X線源との間に配置される遮蔽板を備え、前記遮蔽板は、前記X線のうち少なくとも一部又は全てを遮蔽する構成としてもよい。 [3] The X-ray inspection apparatus according to [1] or [2], further including a shielding plate disposed between the stage and the X-ray source, wherein the shielding plate includes at least one of the X-rays. It is good also as a structure which shields one part or all.
〔4〕 前記〔3〕に記載のX線検査装置において、前記遮蔽板は、窓部を有すると共に、前記ステージと前記X線源との間に挿脱自在に配置されている構成としてもよい。 [4] In the X-ray inspection apparatus according to [3], the shielding plate may have a window portion and may be removably disposed between the stage and the X-ray source. .
〔5〕 前記〔1〕〜〔4〕の何れか一項に記載のX線検査装置において、前記ステージを面内で移動させるステージ移動機構を備える構成としてもよい。 [5] The X-ray inspection apparatus according to any one of [1] to [4] may include a stage moving mechanism that moves the stage in a plane.
〔6〕 前記〔1〕〜〔5〕の何れか一項に記載のX線検査装置において、前記X線源は、前記X線を拡散した状態で照射する構成としてもよい。 [6] In the X-ray inspection apparatus according to any one of [1] to [5], the X-ray source may be configured to irradiate the X-ray in a diffused state.
〔7〕 前記〔1〕〜〔6〕の何れか一項に記載のX線検査装置において、前記X線検出器は、前記ステージを挟んで前記X線源と対向する位置に配置されると共に、その検出面が前記X線源から照射されるX線の軸線方向に対して垂直に配置されている構成としてもよい。 [7] In the X-ray inspection apparatus according to any one of [1] to [6], the X-ray detector is disposed at a position facing the X-ray source across the stage. The detection surface may be arranged perpendicular to the axial direction of the X-rays emitted from the X-ray source.
〔8〕 前記〔1〕〜〔6〕の何れか一項に記載のX線検査装置において、前記X線検出器は、前記ステージを挟んで前記X線源と対向する位置の周辺に配置されると共に、その検出面が前記X線源から照射されるX線の軸線方向に対して斜めに配置されている構成としてもよい。 [8] In the X-ray inspection apparatus according to any one of [1] to [6], the X-ray detector is disposed around a position facing the X-ray source across the stage. In addition, the detection surface may be arranged obliquely with respect to the axial direction of the X-rays emitted from the X-ray source.
〔9〕 前記〔8〕に記載のX線検査装置において、前記X線検出器を周方向に回転させる検出器回転機構を備える構成としてもよい。 [9] The X-ray inspection apparatus according to [8] may include a detector rotation mechanism that rotates the X-ray detector in the circumferential direction.
以上のように、本発明によれば、被検査物の特性劣化を防ぎつつ、高精細な検査を行うことが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to perform a high-definition inspection while preventing the characteristic deterioration of the inspection object.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面では、各構成要素を見やすくするため、構成要素を模式的に示している場合があり、構成要素によっては寸法の縮尺を異ならせて示すこともある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that, in the drawings used in the following description, in order to make each component easy to see, the component may be schematically illustrated, and depending on the component, the dimensional scale may be different.
(X線検査装置)
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図1〜図3に示すX線検査装置1の構成について説明する。なお、図1は、X線検査装置1の構成を示す正面図である。図2は、X線検査装置1の要部を拡大した平面図である。図3は、X線検査装置1の要部を拡大した断面図である。
(X-ray inspection equipment)
First, as an embodiment of the present invention, for example, the configuration of the X-ray inspection apparatus 1 shown in FIGS. 1 to 3 will be described. FIG. 1 is a front view showing the configuration of the X-ray inspection apparatus 1. FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of the X-ray inspection apparatus 1. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the X-ray inspection apparatus 1.
また、以下に示す図面では、XYZ直交座標系を設定し、X軸方向をX線検査装置1の左右方向、Y軸方向をX線検査装置1の前後方向、Z軸方向をX線検査装置1の上下方向(軸線方向)として、それぞれ示すものとする。また、Z軸回りをX線検査装置1の回転方向(周方向)として示すものとする。 In the drawings shown below, an XYZ orthogonal coordinate system is set, the X-axis direction is the left-right direction of the X-ray inspection apparatus 1, the Y-axis direction is the front-rear direction of the X-ray inspection apparatus 1, and the Z-axis direction is the X-ray inspection apparatus. 1 is shown as the vertical direction (axial direction). Further, the rotation around the Z axis is shown as the rotation direction (circumferential direction) of the X-ray inspection apparatus 1.
X線検査装置1は、図1に示すように、被検査物Sが載置されるステージ2と、被検査物Sに対してX線(破線で示す。)を照射するX線源3と、被検査物Sを透過したX線を検出する第1のX線検出器4及び第2のX線検出器5とを備えている。
As shown in FIG. 1, the X-ray inspection apparatus 1 includes a
ステージ2は、被検査物Sが載置される載置面2aを有して、水平方向(X軸方向及びY軸方向)に移動自在に支持されたXYステージである。X線検査装置1では、このステージ2に設けられたアクチュエータなどのステージ移動機構(図示せず。)により、ステージ2を面内で移動させる。これにより、載置面2aに載置された被検査物Sを所定の検査対象位置へと導くことが可能となっている。
The
なお、ステージ2には、X線に対して透過性を有するものを用いている。また、ステージ2は、上述した水平方向(X軸方向及びY軸方向)の他にも、鉛直方向(Z軸方向)に移動可能な構成や、Z軸回り(周方向)に回転可能な構成としてもよい。
In addition, the
X線源3は、載置面2a(ステージ2)の上方に配置されて、X線を円錐状に拡散しながら、載置面2a上の被検査物Sに向けて照射する。なお、X線源3については、特に限定されるものではなく、X線検査において従来より使用されているものを用いることができる。
The
第1のX線検出器4は、ステージ2を挟んでX線源3と対向する位置に配置されている。具体的に、この第1のX線検出器4は、ステージ2の直下に位置する回転ステージ6の面上に配置されている。また、第1のX線検出器4は、その検出面4aがX線源2から照射されるX線の軸線方向(Z軸方向)に対して垂直となるように配置されている。
The first X-ray detector 4 is disposed at a position facing the
第2のX線検査器5は、ステージ2を挟んでX線源3と対向する位置の周辺に配置されている。具体的に、この第2のX線検査器5は、第1のX線検査器4を挟んで相対する一対の支持アーム7a,7bのうち、一方の支持アーム7aに取り付けられている。また、第2のX線検出器5は、その検出面5aがX線源3から照射されるX線の軸線方向(Z軸方向)に対して斜めとなるように配置されている。
The second
一対の支持アーム7a,7bは、その基端側が回転ステージ6に取り付けられた状態で、互いに斜め上方に立設した状態で支持されている。回転ステージ6は、Z軸回り(周方向)に回転自在に支持されたθステージである。X線検査装置1では、この回転ステージ6に設けられたモータなどの検出器回転機構(図示せず。)により、第1のX線検出器4及び第2のX線検出器5を周方向に回転させることが可能となっている。
The pair of
なお、第1のX線検出器4及び第2のX線検出器5については、特に限定されるものではなく、X線検査において従来より使用されているものを用いることができる。また、第1のX線検出器4及び第2のX線検出器5には、同じものを用いることができる。
Note that the first X-ray detector 4 and the
ところで、本実施形態のX線検査装置1では、ステージ2とX線源3との間に、遮蔽板8とフィルタ9とを選択的に配置することが可能となっている。具体的に、この遮蔽板8及びフィルタ9の具体的な構成について、図2及び図3を参照して説明する。なお、図2は、X線検査装置1の要部を拡大した平面図である。図3は、X線検査装置1の要部を拡大した断面図である。
By the way, in the X-ray inspection apparatus 1 of this embodiment, it is possible to selectively arrange the
遮蔽板8は、図2及び図3に示すように、X線のうち少なくとも一部又は全てを遮蔽すると共に、X線が通過する範囲を絞り込むコリメータとして機能するものである。具体的に、この遮蔽板8は、例えば鉛などの金属板からなり、図示を省略するフレームにスライド自在に取り付けられている。遮蔽板8のX線源3と対向する位置には、矩形状の窓部8aが設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the shielding
遮蔽板8は、フレームに設けられたアクチュエータ10a,10bによってスライド駆動される。これにより、遮蔽板8は、窓部8aからX線を通過させる位置と窓部8a以外の部分でX線を遮断する位置との間で、挿脱自在に配置されている。また、窓部8aを移動させることによって、被検査物Sに対するX線の照射位置(領域)を変更することができる。
The shielding
フィルタ9は、複数(本実施形態では2つ)のフィルタ板9a,9bを有している。フィルタ板9a,9bは、X線のうち互いに異なる波長域を吸収(カット)するものである。具体的に、各フィルタ板9a,9bは、遮蔽板8の窓部8aと互いに重なるように、遮蔽板8にスライド自在に取り付けられている。
The
各フィルタ板9a,9bは、遮蔽板8に設けられたアクチュエータ11a,11bによってスライド駆動される。これにより、各フィルタ板9a,9bは、窓部8aと重なる位置と窓部8aと重ならない位置との間で、挿脱自在に配置されている。また、各フィルタ板9a,9bは、材質や厚み等が異なっており、その窓部8aと重なる位置に選択的に移動させることによって、被検査物Sに照射されるX線の波長域を変更することが可能である。
The
ここで、フィルタ板9a,9bが窓部8と重ならない位置にある場合(フィルタ9が無い場合)のX線のスペクトル曲線Aと、フィルタ板9a,9bが窓部8と重なる位置にある場合(フィルタ9が有る場合)のX線のスペクトル曲線Bとを図4に示す。なお、図4では、スペクトル曲線Aとスペクトル曲線Bとをそれぞれの極大値を1に換算して相対的に示している。
Here, when the
図4に示すスペクトル曲線Aのように、X線は連続的な波長域を含む。このうち、X線の長い方の波長域は、例えば半導体メモリなどの半導体デバイス(被検査物S)の特性劣化に大きな影響を及ぼす。そこで、図4に示すスペクトル曲線Bのように、複数のフィルタ板9a,9bの組み合わせにより、半導体デバイスに影響を与える長い方の波長域(特定の波長域)をカットする。これにより、半導体デバイス(被検査物S)の特性劣化を抑えつつ、高精細なX線検査を行うことができる。
Like the spectrum curve A shown in FIG. 4, the X-ray includes a continuous wavelength region. Of these, the longer wavelength region of X-rays greatly affects the characteristic deterioration of a semiconductor device (inspection object S) such as a semiconductor memory. Therefore, as shown by the spectrum curve B shown in FIG. 4, a longer wavelength range (specific wavelength range) that affects the semiconductor device is cut by a combination of the plurality of
(X線検査)
次に、上記X線検査装置1を用いたX線検査について、被検査物Sとして、例えば半導体デバイスを検査する場合を例に挙げて説明する。なお、被検査物Sについては、半導体デバイスに限らず、X線検査が可能なものであればよく、特に限定されるものではない。
(X-ray inspection)
Next, an X-ray inspection using the X-ray inspection apparatus 1 will be described by taking, as an example, a case where a semiconductor device is inspected as the inspection object S, for example. The inspection object S is not limited to a semiconductor device, and any object that can be inspected by X-rays may be used.
本実施形態のX線検査装置1では、第1のX線検出器4を用いた直視撮影により、被検査物Sの垂直(2D)画像を得ることができる。具体的に、この直視撮影では、被検査物Sの種類に応じて、フィルタ板9a,9bの材質や厚み、窓部8aの開口径などを設定する。その後、被検査物Sを面内で移動操作しながら、その検査対象位置にX線を垂直照射しながら、第1のX線検出器4による撮像を行う。そして、得られた垂直(2D)画像から被検査物Sの検査を行うことができる。
In the X-ray inspection apparatus 1 of the present embodiment, a vertical (2D) image of the inspection object S can be obtained by direct-view imaging using the first X-ray detector 4. Specifically, in this direct-view imaging, the material and thickness of the
一方、本実施形態のX線検査装置1では、第2のX線検出器5を用いた斜視撮影により、被検査物Sの立体(3D)画像を得ることができる。具体的に、この斜視撮影では、被検査物Sの種類に応じて、フィルタ板9a,9bの材質や厚み、窓部8aの開口径などを設定する。その後、被検査物Sを面内で移動操作しながら、その検査対象位置にX線を斜め照射しながら、第2のX線検出器5による1回目の撮像を行う。また、1回目の撮像を終了した後は、第2の検出器5の周方向の位置をずらし2回目の撮像を行い、被検査物Sの全周に亘って、このような撮像を繰り返す。その後、得られた複数の画像を元にして、被検査物Sの立体(3D)画像を作成する。そして、この立体(3D)画像から被検査物Sの検査(CT検査)を行うことができる。
On the other hand, in the X-ray inspection apparatus 1 of the present embodiment, a stereoscopic (3D) image of the inspection object S can be obtained by perspective imaging using the
以上のように、本実施形態のX線検査装置1では、1つの装置で垂直画像と立体画像との両方を得ることができるため、作業の効率化及び作業時間の短縮化を図ることが可能である。 As described above, in the X-ray inspection apparatus 1 according to the present embodiment, since both a vertical image and a stereoscopic image can be obtained with one apparatus, it is possible to improve work efficiency and work time. It is.
また、本実施形態のX線検査装置1では、被検査物Sに合わせてフィルタ板9a,9bを切り替えながら、被検査物Sに照射されるX線Lの波長域を変更できるため、被検査物Sの特性劣化を抑えつつ、高精細なX線検査を行うことが可能である。
Moreover, in the X-ray inspection apparatus 1 of this embodiment, since the wavelength range of the X-ray L irradiated to the to-be-inspected object S can be changed, switching the
ここで、垂直画像を得る場合と立体画像を得る場合のX線の照射角度を図5を参照して説明する。なお、図5では、X線源2から出射されてフィルタ9(フィルタ板9a,9b)を通過するX線を模式的に示している。
Here, the X-ray irradiation angle in the case of obtaining a vertical image and the case of obtaining a stereoscopic image will be described with reference to FIG. FIG. 5 schematically shows X-rays emitted from the
図5に示すように、垂直画像を得る場合と立体画像を得る場合では、フィルタ9に対するX線の照射角度が異なっている。すなわち、垂直画像を得る場合と立体画像を得る場合では、X線の照射角度の違いによりフィルタ9を通過するX線の通過距離が異なっている。具体的に、第1のX線検出器4に照射されるX線のフィルタ9を通過する距離(フィルタ9の厚み)を「L」とし、第1のX線検出器4に照射されるX線に対して第2のX線検出器5に照射されるX線の照射角度を「θ」とした場合、第2のX線検出器5に照射されるX線のフィルタ9を通過する距離は「L÷cosθ」で表される。
As shown in FIG. 5, the X-ray irradiation angle with respect to the
本実施形態のX線検査装置1では、フィルタ9を構成する複数のフィルタ板9a,9bのうち、互いに材質や厚み等が異なるフィルタ板9a,9bを配置し、上述したアクチュエータ11a,11bの駆動により各フィルタ板9a,9bの窓部8aと重なる位置と重ならない位置とを切り替える。これにより、被検査物Sに合わせてフィルタ板9a,9bを切り替えながら、被検査物Sに照射されるX線Lの波長域を変更することが可能である。
In the X-ray inspection apparatus 1 of the present embodiment, among the plurality of
また、半導体デバイスのX線検査では、微細な検査対象位置を検査するため、その検査対象位置におけるX線の照射範囲は1mm以下と非常に狭くなる。このため、検査対象位置以外は、間接的にX線の照射を受けることになる。 Further, in the X-ray inspection of the semiconductor device, since a fine inspection target position is inspected, the X-ray irradiation range at the inspection target position is very narrow as 1 mm or less. For this reason, the X-ray irradiation is indirectly received except for the inspection target position.
これに対して、本実施形態のX線検査装置1では、窓部9aの位置を変更しながら、検査対象位置以外を遮蔽板9で遮蔽することで、検査対象位置以外にX線が照射されることを防ぐことが可能である。
On the other hand, in the X-ray inspection apparatus 1 according to the present embodiment, X-rays are irradiated at positions other than the inspection target position by shielding the portions other than the inspection target position with the shielding
さらに、本実施形態のX線検査装置1では、撮影終了後にX線の照射範囲を遮蔽板9で遮蔽することができる。これにより、被検査物Sに対してX線が不要に照射(被爆)されることを防ぐことが可能である。
Furthermore, in the X-ray inspection apparatus 1 of the present embodiment, the X-ray irradiation range can be shielded by the shielding
1…X線検査装置 2…ステージ 3…X線源 4…第1のX線検出器 5…第2のX線検出器 6…回転ステージ 7a,7b…支持アーム 8…遮蔽板 8a…窓部 9…フィルタ 9a,9b…フィルタ板 10a,10b…アクチュエータ 11a,11b…アクチュエータ S…被検査物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (9)
前記被検査物に対してX線を照射するX線源と、
前記被検査物を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ステージと前記X線源との間に配置されるフィルタとを備え、
前記フィルタは、前記X線のうち特定の波長域を吸収することを特徴とするX線検査装置。 A stage on which the object to be inspected is placed;
An X-ray source for irradiating the inspection object with X-rays;
An X-ray detector for detecting X-rays transmitted through the inspection object;
A filter disposed between the stage and the X-ray source;
The X-ray inspection apparatus, wherein the filter absorbs a specific wavelength region of the X-ray.
前記複数のフィルタ板は、それぞれ前記ステージと前記X線源との間に挿脱自在に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のX線検査装置。 The filter has a plurality of filter plates that absorb different wavelength regions of the X-ray,
The X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of filter plates is detachably disposed between the stage and the X-ray source.
前記遮蔽板は、前記X線のうち少なくとも一部又は全てを遮蔽することを特徴とする請求項1又は2に記載のX線検査装置。 A shielding plate disposed between the stage and the X-ray source;
The X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the shielding plate shields at least a part or all of the X-rays.
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