JP4357923B2 - 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

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、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線光変換器にて入射し、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さを測定していた。このとき、Ｘ線源から出力されるＸ線のＸ線強度は、Ｘ線源の設置環境（温度等）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、Ｘ線吸収部材を有する被測定部位がＸ線非吸収性の媒体上に配置された対象試料に対してＸ線を照射する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線強度を検出するとともに、同Ｘ線強度の検出前および検出時に同対象試料上の上記被測定部位を含まない所定領域を透過した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って検出された上記所定領域を透過したＸ線強度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Ｘ線吸収部材を有する被測定部位がＸ線非吸収性の媒体上に配置された対象試料に対して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線強度は、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、照射されたＸ線が周囲の環境（温度等）によってゆらぐことに起因して、上下変動することがある。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周囲環境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さ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、対象試料上の被測定部位を含まない所定領域、すなわち、Ｘ線非吸収性の領域を透過したＸ線強度を検出し、この検出された所定領域を透過したＸ線強度の変化度合いに基づいて、Ｘ線強度補正手段にて対象試料を透過したＸ線強度を補正する。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、検出時におけるＸ線非吸収性の領域でのＸ線強度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、対象試料内の領域にて補正のためのＸ線強度を検出するため、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、被測定部位の厚さ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。

対象試料の構成の一例として、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線照射手段は、上記媒体上に形成された複数の対象試料について順次上記Ｘ線を照射可能であるとともに、上記Ｘ線強度検出手段は、上記Ｘ線照射手段によってＸ線が照射された上記対象試料について順次、上記各Ｘ線強度を検出する構成としてある。
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、Ｘ線非吸収性の媒体上に複数の対象試料が形成されている場合、Ｘ線照射手段は、順次、各対象試料にＸ線を照射する。このとき、Ｘ線強度検出手段は、Ｘ線照射手段によってＸ線が照射された対象試料について順次、各Ｘ線強度を検出する。このように媒体上に複数の対象試料が形成されている場合に、本発明を適用すると、各対象試料における被測定部位を含まない領域にて各対象試料の計測毎に補正用のＸ線強度を検出することができるため、よりタクトタイム短縮の効果を得ることが可能になる。

補正用のＸ線強度の検出方法の一例として、請求項３にかかる発明は、上記請求項２に記載のＸ線検査装置において、上記Ｘ線強度検出手段は、上記複数の対象試料について透過したＸ線強度を検出するにあたり、同複数の対象試料のうち、最初の対象試料を透過したＸ線強度の検出前に検出した同最初の対象試料上の上記被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度を、以降の各対象試料を透過したＸ線強度の検出前におけるＸ線強度として利用する構成としてある。
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、複数の対象試料について各Ｘ線強度を検出するにあたり、Ｘ線強度検出手段は、複数の対象試料のうち、最初の検出対象となる対象試料を透過したＸ線強度の検出前に検出した同最初の検出対象である対象試料上の被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度を、以降の各対象試料を透過したＸ線強度の検出前におけるＸ線強度として利用する。これによって、最初の検出対象の対象試料以外について、対象試料を透過したＸ線強度の検出前のＸ線強度を検出する必要がなくなり、よりタクトタイム短縮に寄与することができる。

透過したＸ線強度の検出手法の一例として、請求項４にかかる発明は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＸ線検査装置において、上記Ｘ線強度検出手段は、上記対象試料が無い状態にて上記Ｘ線照射手段から照射されたＸ線のＸ線強度を検出可能であるとともに、同検出された無試料状態のＸ線強度に基づいて上記対象試料を透過するＸ線強度を検出する構成としてある。
上記のように構成した請求項４にかかる発明においては、Ｘ線強度検出手段にて、対象試料が無い状態でのＸ線強度を検出可能にする。そして、Ｘ線強度検出手段は、この検出された無試料状態のＸ線強度に基づいて対象試料を透過するＸ線強度を検出する。

補正方法の一例として、請求項５にかかる発明は、上記請求項４に記載のＸ線検査装置において、上記Ｘ線強度補正手段は、上記検出された無試料状態でのＸ線強度に、上記Ｘ線強度検出手段での上記対象試料を透過したＸ線強度の検出時に検出した上記被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度の、上記対象試料を透過したＸ線強度の検出前に上記被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度に対する比を乗算することによって、上記対象試料を透過したＸ線強度を補正する構成としてある。
上記のように構成した請求項５にかかる発明において、Ｘ線強度補正手段は、検出された無試料状態でのＸ線強度に、Ｘ線強度検出手段での対象試料を透過したＸ線強度の検出時に検出した被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度の、対象試料を透過したＸ線強度の検出前に被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度に対する比を乗算することによって、対象試料を透過したＸ線強度を補正する。

Ｘ線吸収部材の一例として、請求項６にかかる発明は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載のＸ線検査装置において、上記Ｘ線吸収部材は、はんだにて形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項６にかかる発明においては、被測定部位を構成するＸ線吸収部材をはんだにて形成する。

Ｘ線非吸収性の媒体の一例として、請求項７にかかる発明は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載のＸ線検査装置において、上記Ｘ線非吸収性の媒体は、シリコンウエハにて形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項７にかかる発明においては、被測定部位が配置されるＸ線非吸収性の媒体をシリコンウエハにて形成する。

Ｘ線照射手段を具体的構成の一例として、請求項８にかかる発明は、上記請求項１〜請求項７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、開放管型Ｘ線管にて形成される構成としてある。
上記のように構成した請求項８にかかる発明においては、Ｘ線照射手段を開放管型Ｘ線管にて形成する。

ここで、上述してきたＸ線吸収部材を有する被測定部位がＸ線非吸収性の媒体上に配置された対象試料に対して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９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、Ｘ線吸収部材を有する被測定部位がＸ線非吸収性の媒体上に配置された対象試料に対して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１０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９，請求項１０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、被測定部位の厚さ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、タクトタイム短縮の効果を得ることができる。さらに、請求項３にかかる発明によれば、よりタクトタイムを短縮することができる。さらに、請求項４にかかる発明によれば、透過したＸ線強度の検出手法の一例を提示することができる。さらに、請求項５にかかる発明によれば、Ｘ線強度の補正方法の一例を提示することができる。さらに、請求項６にかかる発明によれば、Ｘ線吸収部材の一例を提示することができる。さらに、請求項７にかかる発明によれば、Ｘ線非吸収性を有する媒体の一例を提示することができる。さらに、請求項８にかかる発明によれば、Ｘ線照射手段に採用して好ましい、構成を提示することができる。

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（登録商標），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、また、指示された時間、Ｘ線を照射する。図２にはＸ線管１１ａ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はんだバンプ３０を備える半導体チップ３２を実装したシリコンウエハ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。

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Ｘ線は同シンチレータ１３ａにて可視光に変換される。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。

ここで、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線検出器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Ｘ線撮像機構部１０の周囲環境（温度等）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、本来ははんだバンプ３０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、同はんだバンプ３０におけるＸ線の吸収度合いとは相関関係が無い周囲環境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の厚さ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の周囲環境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とによって、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によって、はんだバンプ３０の厚みを高精度に計測可能にする。
ここで、本発明の対象試料である半導体チップ３２が形成されたＸ線非吸収性の媒体であるシリコンウエハ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。また、本実施形態では、半導体チップ３２のはんだバンプ３０が配置されていない領域をＸ線モニタ領域Ｒとし、このＸ線モニタ領域Ｒを透過するＸ線のＸ線強度をＸ線フラットパネルセンサ１３にて検出し、当該検出したＸ線強度に基づいてＸ線強度Ｉ₀を補正する。このようにＸ線モニタ領域Ｒをはんだバンプ３０が配置されていない領域に形成すると同Ｘ線モニタ領域Ｒは、厚さが均一のＸ線非吸収性のシリコンウエハ３１上に形成されることになる。従って、補正用のＸ線強度Ｉ_0MONおよびＸ線強度Ｉ_0REFを検出するには好ましい。

また、対象試料である半導体チップ３２上にＸ線モニタ領域Ｒを形成することによって、補正用のＸ線強度Ｉ_0MONおよびＸ線強度Ｉ_0REF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が不要となる。従って、Ｘ線強度Ｉの補正を行いつつ、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が可能になる。ここで、Ｘ線強度Ｉの検出前および検出時に、このＸ線モニタ領域Ｒを透過するＸ線強度を検出するにあたり、本実施形態ではＸ線強度Ｉの検出前に検出するＸ線強度をＸ線強度Ｉ_0REFとし、Ｘ線強度Ｉの検出時に検出するＸ線強度をＸ線強度Ｉ_0MON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Ｉ’₀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、補正用のＸ線強度Ｉ_0REFは、シリコンウエハ３１上の各半導体チップ３２のうち、検査について最初の対象試料となる半導体チップ３２でのみ検出する。これによって、各半導体チップ３２毎にＸ線強度Ｉ_0REFを検出する必要がなくなり、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。また、本実施形態において半導体チップ３２上に設定されるＸ線モニタ領域Ｒは、厚さが均一なＸ線非吸収性の媒体であるシリコンウエハ３１上であって、はんだバンプ３０が配置されていない領域に形成されているため、補正用のＸ線強度Ｉ_0MON、Ｘ線強度Ｉ_0REFを検出するのに好適である。

（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、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Ｓ１２５）。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Ｓ１３０）、当該半導体チップ３２の画像を撮像する（ステップＳ１３５）。ここで、ＣＰＵ２５はメモリ２２に記録されたＸ線モニタ領域Ｒの座標データを取得し、同座標データに基づいて当該Ｘ線モニタ領域ＲにおけるＸ線強度Ｉ_0REFを検出し取得するとともに（ステップＳ１４０）、撮像した画像に基づいてＸ線強度Ｉを検出し取得する（ステップＳ１４５）。次に、Ｘ線モニタ領域Ｒの取得した座標データに基づいて当該Ｘ線モニタ領域ＲにおけるＸ線強度Ｉ_0MONを検出し取得する（ステップＳ１５０）。そして、取得したＸ線強度Ｉの検出前のＸ線強度_0REFと検出後のＸ線強度Ｉ_0MON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Ｉ’₀を算出する（ステップＳ１５５）。

このようにＸ線強度Ｉ’₀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するし（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との間に半導体チップ３２を配設させる（ステップＳ１８０）。そして、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（ステップＳ１８５）、当該半導体チップ３２の画像を撮像する（ステップＳ１９０）。以降は、上述したステップＳ１４５〜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。

（４）まとめ：
このように、対象試料である半導体チップ３２上にＸ線強度Ｉを補正するためのＸ線強度Ｉの検出前のＸ線強度Ｉ_0REFおよび検出後のＸ線強度Ｉ_0MONを透過させるＸ線モニタ領域Ｒを形成することによって、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が不要となり、Ｘ線強度Ｉの補正を行いつつ各半導体チップ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。

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
２６ａ…出力部
２６ｂ…入力部
３０…はんだバンプ
３１…シリコンウエハ
３２…半導体チップ

Claims (9)

1. Ｘ線吸収部材を有する被測定部位がシリコンウエハにて形成されたＸ線非吸収性の媒体上に配置された対象試料に対してＸ線を照射する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線強度を検出するとともに、同Ｘ線強度の検出前および検出時に同対象試料上の上記被測定部位を含まないシリコンウエハにて形成されたＸ線非吸収性の所定領域を透過した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って検出された上記所定領域を透過したＸ線強度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線照射手段は、上記媒体上に形成された複数の対象試料について順次上記Ｘ線を照射可能であるとともに、上記Ｘ線強度検出手段は、上記Ｘ線照射手段によってＸ線が照射された上記対象試料について順次、上記各Ｘ線強度を検出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線強度検出手段は、上記複数の対象試料について透過したＸ線強度を検出するにあたり、同複数の対象試料のうち、最初の対象試料を透過したＸ線強度の検出前に検出した同最初の対象試料上の上記被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度を、以降の各対象試料を透過したＸ線強度の検出前におけるＸ線強度として利用することを特徴とする上記請求項２に記載のＸ線検査装置。
4. 上記Ｘ線強度検出手段は、上記対象試料が無い状態にて上記Ｘ線照射手段から照射されたＸ線のＸ線強度を検出可能であるとともに、同検出された無試料状態のＸ線強度に基づいて上記対象試料を透過するＸ線強度を検出することを特徴とする上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
5. 上記Ｘ線強度補正手段は、上記検出された無試料状態でのＸ線強度に、上記Ｘ線強度検出手段での上記対象試料を透過したＸ線強度の検出時に検出した上記被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度の、上記対象試料を透過したＸ線強度の検出前に上記被測定部位を含まない所定領域を透過したＸ線強度に対する比を乗算することによって、上記対象試料を透過したＸ線強度を補正することを特徴とする上記請求項４に記載のＸ線検査装置。
6. 上記Ｘ線吸収部材は、はんだにて形成されることを特徴とする上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載のＸ線検査装置。
7. 上記Ｘ線照射手段は、開放管型Ｘ線管にて形成されることを特徴とする上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載のＸ線検査装置。
8. 所定のＸ線照射機構から、Ｘ線吸収部材を有する被測定部位がシリコンウエハにて形成されたＸ線非吸収性の媒体上に配置された対象試料に対して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Ｘ線照射機構を駆動させ、上記対象試料に対してＸ線を照射させる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線強度を検出するとともに、同Ｘ線強度の検出前および検出時に同対象試料上の上記被測定部位を含まないシリコンウエハにて形成されたＸ線非吸収性の所定領域を透過したＸ線強度を検出するＸ線強度検出工程と、
   上記Ｘ線強度検出工程にて検出された上記所定領域におけるＸ線強度の変化度合いに基づいて上記対象試料を透過したＸ線強度の強度を補正するＸ線強度補正工程と、
   上記Ｘ線強度補正工程により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。
9. 所定のＸ線照射機構から、Ｘ線吸収部材を有する被測定部位がシリコンウエハにて形成されたＸ線非吸収性の媒体上に配置された対象試料に対して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線検査装置をコンピュータにて制御するための制御プログラムであって、コンピュータに、
   上記Ｘ線照射機構を駆動させ、上記対象試料に対してＸ線を照射させるＸ線照射機能と、
   上記Ｘ線照射機能によって駆動されたＸ線照射機構が照射したＸ線により上記対象試料を透過したＸ線強度をＸ線強度の検出センサに検出させるとともに、同Ｘ線強度の検出前および検出時に同対象試料上の上記被測定部位を含まないシリコンウエハにて形成されたＸ線非吸収性の所定領域を透過したＸ線強度をＸ線強度の検出センサに検出させるＸ線強度検出機能と、
   上記Ｘ線強度検出機能によって検出された上記所定領域を透過したＸ線強度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線強度補正機能によって補正された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実現させることを特徴とするＸ線検査装置の制御プログラム。

Images