JP6643271B2 - X線検査装置 - Google Patents
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Description
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。
照射ボックス10には、ステージ11と、X線管12と、変位計13と、X線検出器14,15と、回転ステージ16と、支持アーム17と、遮蔽ユニット20とを有している。
ステージ11は、被検査物としての半導体デバイス70が載置される載置面11aを有し、水平方向(X軸方向及びY軸方向)に移動自在なXYステージである。ステージ11は、アクチュエータとしてのモータを含むステージ移動機構(図示略)を有し、そのステージ移動機構により載置面11aと平行な水平方向に移動する。コントロール部50のモータ制御部51は、ステージ11のモータを制御する。これにより、X線検査装置1は、載置面11aに載置された半導体デバイス70を所定の検査対象位置へと導く。
X線検出器14は、ステージ11を挟んでX線管12と対向する位置に配置されている。例えば、X線検出器14は、ステージ11の直下に位置する回転ステージ16の面上に配置されている。このX線検出器14は、その検出面14aがX線管12から照射されるX線の軸方向(Z軸方向)に対して垂直となるように配置されている。
X線検出器15は、ステージ11を挟んでX線管12と対向する位置の周辺に配置されている。例えば、X線検出器15は、回転ステージ16に第1端部(基端)が固定された支持アーム17の第2端部(先端)に取着されている。また、X線検出器15は、その検出面15aがX線管12から出射されるX線の軸線方向(Z軸方向)に対して斜めとなるように配設されている。詳述すると、X線検出器15は、半導体デバイス70を斜めに通過したX線が検出面に対して垂直に入射するように配設されている。
図2(a)は、半導体デバイスの一例を示す。半導体デバイス70は、基板71、複数(例えば3つ)の半導体チップ81,82,83を有している。半導体チップ81,82,83はこの順番で基板71に積層されている。半導体チップ81〜83と基板71は例えばバンプにより互いに接続されている。半導体チップ81〜83はそれぞれチップを貫通する貫通電極81a〜83aを有している。貫通電極81aは、半導体チップ81の上面に形成された回路素子(トランジスタ、配線、等)と基板71の配線とを電気的に接続する。同様に、貫通電極82a,83aは、半導体チップ82,83の上面に形成された回路素子と半導体チップ81,82とを電気的に接続する。
図5は、画像処理部57の処理フローを示す。
ステップS13において、画像処理部57は、ピークエネルギ(PeekEnergy)をしきい値と比較する。しきい値は、検査対象(例えば図3に示すバンプ72)に応じて設定される。ピークエネルギとしきい値とを比較することにより、所望の物質(検査対象)を透過したX線を判別する。そして、ステップS14において、画像処理部57は、しきい値による判別結果を保存する。
上述のX線検査装置1の作用を説明する。
(X線検査)
X線検査装置1は、X線検出器14を用いて、半導体デバイス70の垂直(2D)画像を得て、半導体デバイス70を検査する。また、X線検査装置1は、X線検出器15を用いて、半導体デバイス70の立体(3D)画像を得て、半導体デバイス70を検査する。
図6(b)は、比較例の波形を示す。比較例は、例えば、間接変換型のX線検出器において、積分方式による出力信号を示す。間接変換型のX線検出器は、X線をシンチレータ(Scintillator)で他の波長の光に変換し、その光をアレイ状のフォトダイオードで電荷に変換する。積分方式のX線検出器は、主に、変換された電荷をキャパシタに蓄積し、そのキャパシタの蓄積電荷を出力信号として出力する。この場合、キャパシタはノイズも蓄積するため、入射したX線による出力信号(破線にて示す)と比べ、高い出力信号(実線にて示す)を出力する。このため、X線の検出量に誤差(ノイズによる誤差)を含む。
(1)X線検査装置1は、半導体デバイス70を載置するステージ11を挟んでX線管12と対向する位置の周辺にX線管12に向けて配設されたX線検出器15を有している。X線検出器15は、入射するX線のX線光子をカウントしたカウント値を出力する直接変換型のX線検出器である。画像処理部57は、第1のX線検出器15により撮影した半導体デバイス70の透過画像を再構成処理して立体(3D)画像を生成する。また、画像処理部57は、X線検出器15が出力するカウント値に基づいて半導体デバイス70を透過したX線のエネルギを求め、エネルギに基づいて立体(3D)画像からバンプ72の画像データを抽出する。そして、画像処理部57は、抽出した画像データに基づいてバンプ72の高さ、つまり半導体チップのギャップを測定する。
・上記実施形態では、半導体デバイス70を被検査物としたが、透過したX線においてエネルギスペクトルが異なる物質を含む被検査物、例えば、シリコン基板等により形成された中間基板(インタポーザ)や、半導体デバイスが実装される実装基板等を検査するX線検査装置としてもよい。
Claims (4)
- 被測定物が載置される載置面を有するステージと、
前記被測定物に対してX線を照射するX線管と、
前記被測定物を透過したX線を検出する第1のX線検出器と、
前記被測定物の立体画像を生成し、測定対象を測定する画像処理部と、
を有し、
前記第1のX線検出器は、入射するX線のX線光子をカウントしたカウント値を出力する直接変換型のX線検出器であり、前記ステージを挟んで前記X線管と対向する位置の周辺に配置され、前記X線を入射する検出面が前記X線管から照射されるX線の軸線方向に対して斜めに配置され、
前記画像処理部は、前記第1のX線検出器により撮影した前記被測定物の透過画像を再構成処理して前記立体画像を生成し、前記第1のX線検出器が出力するカウント値に基づいて前記被測定物を透過したX線のエネルギを求め、前記エネルギに基づいて前記立体画像から前記測定対象の画像データを抽出し、抽出した前記画像データに基づいて前記測定対象を測定し、
前記被測定物は半導体デバイスであって積層された複数の半導体チップを含み、
前記画像処理部は、測定対象として前記半導体チップの間のバンプの画像データを抽出し、前記バンプの画像データに基づいて前記半導体チップのギャップを測定する、
X線検査装置。 - 前記第1のX線検出器は、マトリックス状に配列された検出ピクセルを有し、
前記画像処理部は、前記検出ピクセル毎に入射するX線のエネルギのピーク値を求め、測定対象に応じて設定したしきい値と前記ピーク値を比較して入射したX線が透過した物質を判別する、請求項1に記載のX線検査装置。 - 前記画像処理部は、ピーク値としきい値とに基づく判別結果に基づいて前記立体画像のうちの測定対象の画像データを抽出し、抽出した前記画像データに基づいて、測定対象を測定する、請求項2に記載のX線検査装置。
- 前記ステージを挟んで前記X線管と対向する位置に配置され、前記X線管から照射されるX線の軸線方向において前記被測定物を透過したX線が入射する第2のX線検出器を有する、請求項1〜3の何れか1項に記載のX線検査装置。
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