JP2018072284A - 超音波検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージ化された半導体デバイス内の所望の位置に超音波の焦点を容易に合わせることができる超音波検査装置を提供する。
【解決手段】超音波検査装置１は、パッケージ化された半導体デバイスＤを検査対象とする装置であって、半導体デバイスＤに対向して配置される超音波振動子２と、超音波振動子２において半導体デバイスＤに対向する端部２ｂに設けられ、超音波Ｗを伝搬させる媒質Ｍを保持する媒質保持部１２と、半導体デバイスＤと超音波振動子２との相対位置を移動させるステージ３と、超音波振動子２による超音波Ｗの入力に応じた半導体デバイスＤの反応を解析する解析部２２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波検査装置に関する。

従来の超音波検査装置として、例えば特許文献１に記載の超音波加熱を用いた半導体集積回路配線系の検査装置がある。この従来の超音波検査装置では、被検査体である半導体集積回路に対し、定電圧源から電力を供給しながら超音波を照射する。そして、超音波の照射に応じてグランド配線に流れる電流の変化を検出することにより、半導体集積回路の電流像或いは欠陥像を生成するようになっている。

特開平８−３２０３５９号公報

上述した従来の超音波検査装置では、パッケージから取り出した半導体チップが検査対象となっている。しかしながら、半導体チップをパッケージから取り出す作業が必要なことや、半導体チップの取り出しの際に回路の特性が変化してしまう可能性などを考慮すると、パッケージ化された状態のままで半導体デバイスを検査することが好適である。一方、パッケージ化された半導体デバイスを検査する場合、観察点である半導体チップを外部から視認できないため、半導体チップに超音波の焦点を合わせ易くするための工夫が必要となる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、パッケージ化された半導体デバイス内の所望の位置に超音波の焦点を容易に合わせることができる超音波検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る超音波検査装置は、パッケージ化された半導体デバイスを検査対象とする超音波検査装置であって、半導体デバイスに対向して配置される超音波振動子と、超音波振動子において半導体デバイスに対向する端部に設けられ、超音波を伝搬させる媒質を保持する媒質保持部と、半導体デバイスと超音波振動子との相対位置を移動させるステージと、超音波振動子による超音波の入力に応じた半導体デバイスの反応を解析する解析部と、を備える。

この超音波検査装置では、超音波振動子の端部に設けられた媒質保持部の位置により、超音波振動子と半導体デバイスとの間に超音波を伝搬させる媒質を保持した状態で、超音波振動子と半導体デバイスとの間隔を調整することができる。したがって、パッケージ化された半導体デバイス内の所望の位置に超音波の焦点を容易に合わせることができる。

また、媒質保持部は、超音波振動子の端部に設けられた筒状部材によって構成されていてもよい。この場合、筒状部材の内部と超音波振動子の端部とで媒質の保持空間を形成できる。

また、媒質保持部は、超音波振動子の端部に着脱自在に嵌合されていてもよい。この場合、超音波振動子の端部において筒状部材の嵌合位置を調整することで、超音波振動子と半導体デバイスとの間隔を容易に調整することができる。

また、媒質保持部は、媒質の保持量を調整する媒質流通口を有していてもよい。これにより、媒質保持部で保持する媒質の保持量の制御が容易となる。

また、媒質保持部は、媒質の保持量を検出する保持量検出部を有していてもよい。これにより、媒質保持部で保持する媒質の保持量の制御が一層容易となる。

また、半導体デバイスに定電圧又は定電流を印加する電源装置と、定電圧又は定電流の印加状態において、超音波の入力に応じた半導体デバイスの電流又は電圧を検出する反応検出部と、を更に備え、解析部は、反応検出部からの検出信号に基づいて解析画像を生成してもよい。この場合、超音波の入力に起因する半導体デバイスの抵抗変化を計測することで、パッケージ化された半導体デバイスの検査を精度良く実施できる。

また、超音波振動子に対して駆動信号を入力すると共に、駆動信号に応じた参照信号を出力する信号発生部を更に備え、解析部は、検出信号と参照信号とに基づいて解析画像を生成してもよい。これにより、パッケージ化された半導体デバイスの検査精度を一層高めることができる。

また、半導体デバイスで反射した超音波の反射波を検出する反射検出部を更に備え、解析部は、反射検出部からの検出信号に基づいて反射画像を生成してもよい。この場合、反射画像に基づいて半導体デバイス内部のチップ形状を取得できる。

また、解析部は、解析画像と反射画像とを重畳した重畳画像を生成してもよい。この場合、解析画像による解析結果と半導体デバイス内部のチップ形状とが重畳されるので、故障位置などの特定が容易なものとなる。

本発明によれば、パッケージ化された半導体デバイス内の所望の位置に超音波の焦点を容易に合わせることができる。

超音波検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。 超音波振動子の構成を示す概略図である。 検査実行時の超音波の焦点位置を示す概略図である。 超音波の焦点位置の調整制御の一例を示す図である。 図３の後続の工程を示す図である。 超音波の焦点位置の調整の別例を示す図である。 解析画像の一例を示す図である。 反射画像の一例を示す図である。 重畳画像の一例を示す図である。 図１に示した超音波検査装置における動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る超音波検査装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、超音波検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。この超音波検査装置１は、検査対象である半導体デバイスＤをパッケージ化された状態のまま検査する装置である。超音波検査装置１は、超音波Ｗの入力に起因する半導体デバイスＤの抵抗変化を計測する手法に基づき、パッケージ化された半導体デバイスＤの故障の有無及び故障位置の特定などを行う装置として構成されている。

半導体デバイスＤの一面側は、超音波Ｗが入力される検査面Ｄｔとなっている。半導体デバイスＤは、当該検査面Ｄｔを下方に向けた状態で保持板などによって保持される。半導体デバイスＤとしては、ダイオードやパワートランジスタ等を含む個別半導体素子（ディスクリート）、オプトエレクトロニクス素子、センサ／アクチュエータ、或いはＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）構造やバイポーラ構造のトランジスタで構成されるロジックＬＳＩ（Large Scale Integration）、メモリ素子、リニアＩＣ（Integrated Circuit）、及びこれらの混成デバイス等が挙げられる。また、半導体デバイスＤは、半導体デバイスを含むパッケージ、複合基板等であってもよい。

図１に示すように、超音波検査装置１は、超音波振動子２と、ステージ３と、パルスジェネレータ（信号発生部）４と、反応検出部５と、ロックインアンプ（周波数解析部）６と、コンピュータ（解析部）７と、モニタ８とを含んで構成されている。

超音波振動子２は、半導体デバイスＤに向けて超音波Ｗを入力するデバイスである。超音波振動子２は、図２に示すように、パルサー１１と、媒質保持部１２とを有している。超音波振動子２は、例えば筒状をなし、より具体的には円筒状をなしている。超音波振動子２の先端面２ａは、超音波Ｗを出力する部分であり、半導体デバイスＤの検査面Ｄｔと対向するように上方向きに配置されている。先端面２ａは、実際には凹面状をなしており、先端面２ａのそれぞれの位置で発生した超音波Ｗは、先端面２ａから一定の距離だけ離れた位置に焦点を有する。先端面２ａから出力される超音波Ｗは、例えば２０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の弾性振動波である。

パルサー１１は、パルスジェネレータ４から出力される駆動信号に基づいて超音波振動子２を駆動する部分である。本実施形態では、パルサー１１は、半導体デバイスＤの検査面で反射した超音波Ｗを検出するレシーバ（反射検出部）１３としての機能も有している。レシーバ１３は、超音波Ｗの反射波を検出し、検出結果を示す検出信号をコンピュータ７に出力する。

媒質保持部１２は、超音波振動子２と半導体デバイスＤとの間で媒質Ｍを保持する部分である。媒質保持部１２によって保持される媒質Ｍは、本実施形態では水である。媒質Ｍは、半導体デバイスＤのパッケージに用いられている材質とインピーダンスが整合するものであれば特に制限はなく、グリセリン等の他の液体、或いはゲル状、ゼリー状の物質などを用いてもよい。本実施形態では、媒質保持部１２は、例えばシリコーン樹脂など、可撓性及び媒質Ｍに対する濡れ性を十分に有する材料によって形成された筒状部材１４を有している。筒状部材１４は、超音波振動子２の先端面２ａ側の端部２ｂに着脱自在に嵌合するようになっている。

筒状部材１４の一部が先端面２ａから突出するように筒状部材１４を端部２ｂにスライド自在に嵌合することで、筒状部材１４の内周面１４ａと超音波振動子２の先端面２ａとによって媒質Ｍを保持する保持空間Ｓが形成される。超音波振動子２の先端面２ａからの筒状部材１４の突出量を調整することで、保持空間Ｓの容積が可変となる。この筒状部材１４の突出量の調整により、超音波振動子２から出力される超音波Ｗの焦点位置を調整可能な範囲を調整することができる。これにより、パッケージの樹脂厚の異なる半導体デバイスＤに対しても、媒質Ｍがこぼれることがない最適な保持空間Ｓの容積を設けることができる。

筒状部材１４の突出量の把握を容易にするため、筒状部材１４には目盛りが設けられていてもよい。目盛りが設けられる位置は、例えば筒状部材１４の内周面１４ａ或いは外周面１４ｃである。筒状部材１４の突出量は、超音波振動子２の端部２ｂに対する筒状部材１４の位置を手動でスライドさせ、筒状部材１４の嵌合量を変えることによって調整できる。超音波振動子２の端部２ｂに対する筒状部材１４の位置は、スライド機構を用いて調整してもよい。また、筒状部材１４の嵌合量を一定とした上で、異なる長さの筒状部材１４に交換することによって筒状部材１４の突出量を調整してもよい。

筒状部材１４の周壁部分には、保持空間Ｓに保持される媒質Ｍの保持量を調整する媒質流通口１５が設けられている。媒質流通口１５には、外部の媒質貯蔵部（不図示）に接続された流通管１６が挿入されており、保持空間Ｓへの媒質Ｍの流入及び保持空間Ｓからの媒質Ｍの排出がなされるようになっている。媒質Ｍの流通量は、例えばコンピュータ７によって制御される。

なお、媒質流通口１５は、筒状部材１４の先端面１４ｂから一定の間隔をもって設けられることが好ましい。これにより、媒質流通口１５から流入する媒質Ｍに異物が混入した場合でも、保持空間Ｓにおいて異物が筒状部材１４の先端面１４ｂ付近に集まることを抑制できる。筒状部材１４の先端面１４ｂ付近は、超音波振動子２の先端面２ａ付近に比べて超音波Ｗが集束しているため、先端面１４ｂ付近に異物が集まることを抑制することで、異物への超音波Ｗの干渉の影響を抑えられる。

また、筒状部材１４の内周面１４ａには、保持空間Ｓにおける媒質Ｍの保持量を検出するレベルセンサ（保持量検出部）１７が、媒質流通口１５よりも上方（先端面１４ｂ側）の位置に取り付けられている。レベルセンサ１７は、検出結果を示す検出信号をコンピュータ７に出力する。レベルセンサ１７からの検出信号に基づいて、超音波Ｗの焦点位置を調整する際の保持空間Ｓの媒質Ｍの量の制御が実行される。筒状部材１４には、半導体デバイスＤとの距離を検出する距離センサが取り付けられていてもよい。これにより、後述するステージ３をＺ軸方向に駆動させた際に、筒状部材１４と半導体デバイスＤの干渉を防ぐことができる。

ステージ３は、図１に示すように、半導体デバイスＤと超音波振動子２との相対位置を移動させる装置である。本実施形態では、ステージ３は、ＸＹＺ軸方向に駆動可能な３軸ステージとして構成され、ステージ３上に超音波振動子２が固定されている。ステージ３の駆動は、コンピュータ７からの指示信号に基づいて制御される。ステージ３が半導体デバイスＤの検査面Ｄｔの面内方向（ＸＹ軸方向）に駆動することにより、半導体デバイスＤの検査面Ｄｔにおける超音波Ｗの入力位置が走査される。

また、ステージ３が半導体デバイスＤの厚さ方向（Ｚ軸方向）に駆動することにより、超音波Ｗの焦点位置が半導体デバイスＤの厚さ方向に対して一定の精度をもって調整される。なお、ステージ３は、超音波振動子２ではなく、半導体デバイスＤに固定されていてもよい。半導体デバイスＤの検査の開始時には、図２に示したように、表面張力によって媒質保持部１２の保持空間Ｓから盛り上がる程度に媒質Ｍが保持空間Ｓに供給される。そして、ステージ３が半導体デバイスＤの厚さ方向に駆動することにより、媒質Ｍの盛り上がり部分Ｍａが半導体デバイスＤの検査面Ｄｔに接触させられる。これにより、超音波振動子２の先端面２ａから半導体デバイスＤの検査面Ｄｔに至る超音波Ｗの経路が媒質Ｍで充填される。そして、図３に示すように、ステージ３が半導体デバイスＤの厚さ方向に更に駆動し、超音波Ｗの焦点位置が半導体デバイスＤ内のチップＣ付近で調整される。

パルスジェネレータ４は、超音波振動子２に対して駆動信号を入力する装置である。駆動信号の周波数は、超音波振動子２で発生させる超音波Ｗの周波数と等しい周波数に設定される。本実施形態のように、ロックインアンプ６を用いたロックイン検出を行う場合には、ロックイン周波数を別途設定し、超音波Ｗを発生用の周波数とロックイン周波数とを合成したバースト信号を駆動信号として超音波振動子２に入力してもよい。この場合、ロックイン周波数に応じた参照信号をパルスジェネレータ４からロックインアンプ６に出力させる。超音波発生用の周波数は、例えば２５ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ程度であり、ロックイン周波数は、例えば１ｋＨｚ〜５ｋＨｚ程度である。

反応検出部５は、超音波振動子２による超音波Ｗの入力に応じた半導体デバイスＤの反応を検出する装置である。反応検出部５は、例えばロックインアンプ６の前段に接続された検出アンプによって構成されている。反応検出部５は、半導体デバイスＤに定電圧又は定電流を印加する電源装置１０を内蔵している。反応検出部５は、定電圧又は定電流の印加状態において、超音波Ｗの入力に応じた半導体デバイスＤの電流又は電圧を検出し、検出結果を示す検出信号をロックインアンプ６に出力する。反応検出部５は、交流成分のみを抽出して検出信号を出力するようにしてもよい。

ロックインアンプ６は、反応検出部５から出力される検出信号をロックイン検出する装置である。ロックインアンプ６は、パルスジェネレータ４から出力される参照信号に基づいて、反応検出部５から出力される検出信号をロックイン検出する。そして、ロックインアンプ６は、検出結果を示す検出信号をコンピュータ７に出力する。

コンピュータ７は、物理的には、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、ＣＰＵ等のプロセッサ（演算回路）、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部、モニタ８等の表示部を備えて構成されている。かかるコンピュータ７としては、例えばパーソナルコンピュータ、クラウドサーバ、スマートデバイス（スマートフォン、タブレット端末など）などが挙げられる。コンピュータ７は、メモリに格納されるプログラムをコンピュータシステムのＣＰＵで実行することにより、ステージ３の動作を制御するステージ制御部２１、及びロックインアンプ６からの検出信号を解析する解析部２２として機能する。

ステージ制御部２１は、より具体的には、半導体デバイスＤの厚さ方向に対する超音波Ｗの焦点位置の調整制御と、半導体デバイスＤの検査面Ｄｔに対する超音波Ｗの走査制御とを実行する。焦点位置の調整制御では、ステージ制御部２１は、超音波振動子２のレシーバ１３から出力される当該検出信号に基づいてステージ３のＺ方向の制御を実行する。超音波Ｗの走査制御では、ステージ制御部２１は、超音波Ｗが半導体デバイスＤの検査面Ｄｔに沿って移動するように、ステージ３のＸＹ方向の制御を実行する。ステージ制御部２１は、走査制御時のステージ３の位置情報を解析部２２に順次出力する。

図４は、焦点位置の調整制御の一例を示す図である。同図の例では、横軸が時間（超音波Ｗが出力されてから反射波が検出されるまでの時間）、縦軸が振幅となっており、レシーバ１３からの検出信号の時間波形Ｋがプロットされている。この時間波形Ｋは、超音波Ｗを複数回出力させた場合の反射波の検出信号を積算したものであってもよい。

図４に示すように、超音波Ｗの焦点位置を半導体デバイスＤに向けて変位させていくと、ある位置において半導体デバイスＤのパッケージ表面での反射に対応する第１ピークＰ１が時間波形Ｋに出現する。第１ピークＰ１が出現した位置から更に超音波Ｗの焦点位置を半導体デバイスＤ側に変位させると、超音波Ｗの焦点位置が半導体デバイスＤのパッケージ内に移動し、図５に示すように、ある位置において半導体デバイスＤ内部のチップＣ表面での反射に対応する第２ピークＰ２が時間波形Ｋに出現する。したがって、ステージ制御部２１は、第２ピークＰ２の振幅が最大となるようにステージ３のＺ軸方向の位置を制御する。

焦点位置の調整制御において、パッケージの樹脂厚が既知である場合、或いはパッケージの樹脂組成が既知であり、パッケージ内の超音波Ｗの音速が算出可能である場合が考えられる。この場合には、これらの情報に基づいて予め第２ピークＰ２の出現位置（出現時間）の範囲を算出し、第２ピークＰ２を検出する際の検出窓Ａを設定するようにしてもよい。検出窓Ａの設定により、第２ピークＰ２の出現位置の検出精度の向上及び検出時間の短縮化が図られる。半導体デバイスＤ内に複数層のチップＣが内蔵されていることが既知である場合には、第２ピークＰ２以降のピークに基づいてステージ３のＺ軸方向の位置を制御してもよい。

また、超音波Ｗの焦点深度は比較的深いため、第２ピークＰ２の振幅が最大となる位置が判別しにくい場合も考えられる。この場合、例えば図６に示すように、第２ピークＰ２の振幅が最大となる範囲の中央位置（中央時刻）Ｔに対応するようにステージ３のＺ軸方向の位置を合わせるようにしてもよい。また、時間波形Ｋを微分処理し、微分処理した後の時間波形のピーク値の中央位置に対応するようにステージ３のＺ軸方向の位置を合わせるようにしてもよい。

解析部２２は、半導体デバイスＤの検査中にロックインアンプ６から出力される検出信号をステージ制御部２１から出力されるステージ３の位置情報に基づいてマッピングし、図７に示すように、解析画像３１を生成する。解析画像において、半導体デバイスＤの反応（電流又は電圧の変化量）に応じた表示輝度の範囲、色、透過度などは、任意に設定可能である。

また、解析部２２は、半導体デバイスＤの検査中にレシーバ１３から出力される検出信号をステージ制御部２１から出力されたステージ３の位置情報に基づいてマッピングし、図８に示すように、反射画像３２を生成する。反射画像３２の生成にあたっては、レシーバ１３からの検出信号のうち、半導体デバイスＤ内のチップＣ表面からの反射波に対応する時間の成分のみを抽出することが好適である。こうすると、半導体デバイスＤ内のチップＣの形状を表す反射画像３２を得ることができる。

解析部２２は、図９に示すように、解析画像３１と反射画像３２とを重畳した重畳画像３３を生成してもよい。解析部２２は、生成した重畳画像３３をモニタ８に出力する。重畳画像３３では、反射画像３２が示す半導体デバイスＤ内のチップＣの形状に、解析画像３１が示す半導体デバイスＤの反応が重ね合され、チップＣの故障位置の特定が容易なものとなる。反射画像３２では、チップＣの形状だけでなく、回路の剥離といった異常が確認できる場合がある。したがって、重畳画像３３において、解析画像３１から確認できる異常位置と反射画像３２から確認できる異常位置とが重なった場合、当該異常位置を強調表示するようにしてもよい。

次に、上述した超音波検査装置１の動作について説明する。

図１０は、超音波検査装置１の動作の一例を示すフローチャートである。同図に示すように、超音波検査装置１を用いて半導体デバイスＤの検査を実施する場合、まず、半導体デバイスＤが不図示の保持板などに配置される（ステップＳ０１）。次に、媒質流通口１５から媒質保持部１２に媒質Ｍを流入させ、保持空間Ｓに媒質Ｍを保持する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２では、上述したように、表面張力による媒質Ｍの盛り上がり部分Ｍａが形成される。そして、筒状部材１４の先端面１４ｂが半導体デバイスＤの検査面Ｄｔに接触せず、媒質Ｍの盛り上がり部分Ｍａのみが半導体デバイスＤの検査面Ｄｔに接触するようにステージ３がＺ軸方向に駆動される（図２参照）。

媒質Ｍが保持された後、超音波Ｗの焦点位置が調整される（ステップＳ０３）。ここでは、まず、超音波振動子２がチップＣと対向する位置に来るように、ステージ３がＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動される。次に、レシーバ１３から出力される超音波Ｗの反射波の時間波形Ｋにおける第２ピークＰ２の出現位置に基づいて、超音波Ｗの焦点位置が半導体デバイスＤ内部のチップＣ表面に一致するようにステージ３がＺ軸方向に駆動される（図３参照）。なお、超音波Ｗの焦点位置の調整は、ステージ制御部２１が自動で実行してもよく、時間波形Ｋの第２ピークＰ２の出現位置を目視で確認しながら、超音波検査装置１のユーザが手動でステージ３の位置を移動させることによって実行してもよい。

超音波Ｗの焦点位置の調整後、半導体デバイスＤの傾きを調整するステップを実行してもよい。このステップでは、例えばステージ３をＸ軸方向及びＹ軸方向に一軸ずつ駆動させたときの反射波の時間波形Ｋが互いに一致するように、保持板或いはステージ３の姿勢が調整される。当該ステップについても、ステージ制御部２１が自動で実行してもよく、超音波検査装置１のユーザが時間波形Ｋを目視で確認しながら手動で行ってもよい。

次に、半導体デバイスＤの反射画像が生成される（ステップＳ０４）。ステップＳ０４では、パルスジェネレータ４から超音波振動子２に駆動信号が入力され、超音波振動子２から半導体デバイスＤに超音波Ｗが照射される。そして、半導体デバイスＤからの反射波がレシーバ１３で検出され、レシーバ１３から出力された検出信号と、ステージ制御部２１から出力されるステージ３の位置情報とに基づいてマッピングがなされることで、反射画像３２が生成される。

次に、反射画像３２に基づく解析位置の確認が行われ、半導体デバイスＤの解析が実行され、解析画像が生成される（ステップＳ０５）。ステップＳ０５では、電源装置１０から半導体デバイスＤに定電圧（又は定電流）が印加されると共に、パルスジェネレータ４から超音波振動子２に駆動信号が入力され、超音波振動子２から半導体デバイスＤに超音波Ｗが入力される。そして、ステージ３がＸＹ軸方向に駆動され、超音波Ｗの入力に応じた半導体デバイスＤの電流又は電圧の変化が半導体デバイスＤの検査面Ｄｔの各位置において検出される。半導体デバイスＤの電流又は電圧の変化は、反応検出部５によって検出され、ＡＣ成分が抽出された検出信号が反応検出部５からロックインアンプ６に出力される。ロックインアンプ６では、反応検出部５から出力された検出信号と、パルスジェネレータ４から出力された参照信号とに基づくロックイン検出がなされ、その検出信号が解析部２２に出力される。

解析部２２では、ロックイン検出の検出信号に基づいて解析画像が生成される。すなわち、半導体デバイスＤの検査中にロックインアンプ６から出力された検出信号がステージ制御部２１から出力されるステージ３の位置情報に基づいてマッピングされ、解析画像３１が生成される。そして、解析部２２により、解析画像３１と反射画像３２とを重畳した重畳画像３３が生成され、モニタ８に重畳画像３３が表示される（ステップＳ０６）。

以上説明したように、この超音波検査装置１では、超音波振動子２の端部２ｂに設けられた媒質保持部１２の位置により、超音波振動子２と半導体デバイスＤとの間に超音波Ｗを伝搬させる媒質Ｍを保持した状態で、超音波振動子２と半導体デバイスＤとの間隔を調整することができる。したがって、パッケージ化された半導体デバイスＤ内の所望の位置に超音波Ｗの焦点を容易に合わせることができる。

また、超音波検査装置１では、超音波振動子２の端部２ｂに着脱自在に嵌合する筒状部材１４によって媒質保持部１２が構成されている。これにより、筒状部材１４の内周面１４ａと超音波振動子２の先端面２ａとによって媒質Ｍの保持空間Ｓを形成できる。また、超音波振動子２の端部２ｂにおいて筒状部材１４の嵌合位置を調整することで、超音波振動子２と半導体デバイスＤとの間隔を容易に調整することができる。さらに、媒質保持部１２には、媒質Ｍの保持量を調整する媒質流通口１５と、媒質Ｍの保持量を検出するレベルセンサ１７とが設けられている。これにより、媒質保持部１２で保持する媒質Ｍの保持量の制御が容易となる。

また、超音波検査装置１では、半導体デバイスＤに定電圧又は定電流を印加する電源装置１０と、定電圧又は定電流の印加状態において、超音波Ｗの入力に応じた半導体デバイスＤの電流又は電圧を検出する反応検出部５とが更に設けられ、解析部２２は、反応検出部５からの検出信号に基づいて解析画像３１を生成する。このように、超音波Ｗの入力に起因する半導体デバイスＤの抵抗変化を計測することで、パッケージ化された半導体デバイスＤの検査を精度良く実施できる。

また、超音波検査装置１では、超音波振動子２に対して駆動信号を入力すると共に、駆動信号に応じた参照信号を出力するパルスジェネレータ４が更に設けられ、解析部２２は、検出信号と参照信号とに基づいて解析画像３１を生成する。参照信号に基づくロックイン検出を行うことにより、パッケージ化された半導体デバイスＤの検査精度を一層高めることができる。

また、超音波検査装置１では、半導体デバイスＤで反射した超音波Ｗの反射波を検出するレシーバ１３が更に設けられ、解析部２２は、反応検出部５からの検出信号に基づいて反射画像３２を生成する。この場合、反射画像３２に基づいて半導体デバイスＤ内のチップＣの形状を取得できる。さらに、回路の剥離といった物理的な異常の検出も可能となる。

また、超音波検査装置１では、解析部２２が解析画像３１と反射画像３２とを重畳した重畳画像３３を生成する。重畳画像３３では、解析画像３１による解析結果と半導体デバイスＤ内のチップＣの形状とが重畳されるので、故障位置などの特定が容易なものとなる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、超音波Ｗの入力に応じた半導体デバイスＤの反応を解析する装置において超音波振動子２に媒質保持部１２を適用しているが、媒質保持部１２の構成を他の手法で半導体デバイスの反応を解析する装置に適用してもよい。例えばテスタからのテストパターンを入力して半導体デバイスの反応を解析する装置に媒質保持部１２を適用してもよい。

１…超音波検査装置、２…超音波振動子、２ｂ…端部、３…ステージ、４…パルスジェネレータ（信号発生部）、５…反応検出部、１０…電源装置、１２…媒質保持部、１３…レシーバ（反射検出部）、１４…筒状部材、１５…媒質流通口、１７…レベルセンサ（保持量検出部）、２２…解析部、３１…解析画像、３２…反射画像、３３…重畳画像、Ｃ…チップ、Ｄ…半導体デバイス、Ｍ…媒質、Ｗ…超音波。

Claims (9)

1. パッケージ化された半導体デバイスを検査対象とする超音波検査装置であって、
   前記半導体デバイスに対向して配置される超音波振動子と、
   前記超音波振動子において前記半導体デバイスに対向する端部に設けられ、前記超音波を伝搬させる媒質を保持する媒質保持部と、
   前記半導体デバイスと前記超音波振動子との相対位置を移動させるステージと、
   前記超音波振動子による超音波の入力に応じた前記半導体デバイスの反応を解析する解析部と、を備える、超音波検査装置。
2. 前記媒質保持部は、前記超音波振動子の前記端部に設けられた筒状部材によって構成されている、請求項１記載の超音波検査装置。
3. 前記媒質保持部は、前記超音波振動子の前記端部にスライド自在に嵌合されている、請求項１又は２記載の超音波検査装置。
4. 前記媒質保持部は、前記媒質の保持量を調整する媒質流通口を有している、請求項１〜３のいずれか一項記載の超音波検査装置。
5. 前記媒質保持部は、前記媒質の保持量を検出する保持量検出部を有している、請求項１〜４のいずれか一項記載の超音波検査装置。
6. 前記半導体デバイスに定電圧又は定電流を印加する電源装置と、
   前記定電圧又は前記定電流の印加状態において、前記超音波の入力に応じた前記半導体デバイスの電流又は電圧を検出する反応検出部と、を更に備え、
   前記解析部は、前記反応検出部からの検出信号に基づいて解析画像を生成する、請求項１〜５のいずれか一項記載の超音波検査装置。
7. 前記超音波振動子に対して駆動信号を入力すると共に、前記駆動信号に応じた参照信号を出力する信号発生部を更に備え、
   前記解析部は、前記検出信号と前記参照信号とに基づいて前記解析画像を生成する、請求項６記載の超音波検査装置。
8. 前記半導体デバイスで反射した前記超音波の反射波を検出する反射検出部を更に備え、
   前記解析部は、前記反射検出部からの検出信号に基づいて反射画像を生成する、請求項６又は７記載の超音波検査装置。
9. 前記解析部は、前記解析画像と前記反射画像とを重畳した重畳画像を生成する、請求項８記載の超音波検査装置。