JP7373874B2 - 不良検出装置及び不良検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波を用いて検査対象物の不良の検出を行う不良検出装置の構造及び超音波を用いて不良の検出を行う不良検出方法に関する。
半導体装置の製造においては基板に半導体ダイを接合したり、半導体ダイの上に半導体ダイを接合したりするダイボンディングが行われる。ダイボンディングにおいては、基板と半導体ダイとの接合面或いは半導体ダイと上に接合する半導体ダイとの接合面に接合不良が発生する場合がある。このため、基板と半導体ダイとの接合面或いは半導体ダイ同士の接合面の接合状態の検査が行われる。
このような接合面は、外部から直接観察することはできないので、例えば、走査型音響顕微鏡等（例えば、特許文献１参照）を用いた検査が行われていた。
また、不良を内在する検査対象物に超音波振動を入射するとクラック等の不良の存在する部分の温度が他の部分よりも高くなることが知られている。この原理に基づいて、超音波振動子から発生させた超音波振動を検査対象物に入射させ、赤外線サーモグラフィで検査対象物の表面の温度分布画像を取得し、温度の高い部分を不良として検出する非破壊検査装置が用いられている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６１－２５４８３４号公報 特開２０１６－１９１５５２号公報
しかし、特許文献１に記載された走査型音響顕微鏡は、検査対象物の上を走査することが必要なため検査装置が複雑になると共に、検査に時間が掛かってしまうという問題的があった。
また、特許文献２に記載された従来技術の検査装置は、超音波振動による検査対象物の温度上昇の差分に基づいて不良の検出を行うものである。このため、検査対象物に超音波振動を印加してから検査対象物の温度が不良の検出に必要な程度まで上昇するまでの間は不良の検出ができず、不良の検出に時間が掛かってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、簡便な構成で短時間に半導体ダイの接合面の不良の検出が可能な不良検出装置を提供することを目的とする。
本発明の不良検出装置は、半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、コヒーレント光が照射された半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラと、カメラが撮像した画像に基づいて半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、カメラは、撮像の際の露光時間が半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、半導体ダイの表面で反射したコヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得し、検出部は、カメラが取得した半導体ダイの静止時の干渉パターンを含む画像と超音波振動時の干渉パターンを含む画像との偏差に基づいて振動発生画素を特定し、特定した振動発生画素が所定値以上に密集している領域を不良領域に設定して半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うことを特徴とする。
このように、半導体ダイにコヒーレント光を照射して超音波加振し、カメラが取得した半導体ダイの静止時の干渉パターンを含む画像と超音波振動時の干渉パターンを含む画像との偏差に基づいて振動発生画素を特定し、特定した振動発生画素が所定値以上に密集している領域を不良領域に設定して半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うので、カメラを走査する必要が無く、簡便な構成で短時間に半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うことができる。
半導体ダイの表面にコヒーレント光を照射すると、反射によるコヒーレント光の干渉による干渉パターンがカメラの撮像素子の表面に出現する。カメラの撮像素子は、この干渉パターンを画像として取得する。撮像の際のカメラの露光時間は半導体ダイの振動周期よりも長いので、半導体ダイが振動すると、カメラは、ぶれた干渉パターンの画像を取得する。干渉パターンの画像がぶれると、静止時の場合に比べて画素の明るさの強度が変化する。半導体ダイの接合面に不良があると、不良の部分は、超音波加振によって振動する。このため、不良の部分では干渉パターンの画像がぶれ、静止時の場合に比べて画素の明るさの強度が変化する。このことから、静止時の干渉パターンを含む画像と超音波振動時の干渉パターンを含む画像との偏差に基づいて半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うことができる。
接合不良による振動により干渉パターンの画像がぶれると、静止時の場合に比べて画素の明るさの強度が変化する。このため、振動時の明るさの強度が静止時の明るさの強度から変化している画素を振動発生画素と特定し、特定した振動発生画素が所定値以上に密集している領域を不良領域に設定し、不良を検出することができる。
本発明の不良検出装置において、検出部は、特定した振動発生画素の周囲の所定範囲に所定個数の他の振動発生画素が存在する場合には、その画素の振動発生画素の特定を維持し、所定範囲に所定個数の振動発生画素が存在しない場合には、その画素の振動発生画素の特定を取り消してもよい。
これにより、ノイズによって実際に振動していない画素を振動発生画素と特定することを抑制して精度よく振動の検出を行うことができる。
本発明の不良検出装置において、半導体ダイの画像を表示するディスプレイを含み、検出部は、検査対象物の画像に、特定した振動発生画素に対応する表示を含ませた可視化画像をディスプレイに表示してもよい。
これにより、半導体ダイの接合面が内在する接合不良により振動が発生している部分を可視化して表示することができる。
本発明の不良検出装置において、コヒーレント光は、レーザ光であり、コヒーレント光源は、半導体ダイに単一波長の平行レーザ光を照射してもよい。
単一波長の平行レーザ光を照射することにより、レーザ光の干渉パターンがより明確に出現し、カメラで撮像する斑点模様がより明確になる。これにより、より精度よく振動の検出を行うことができる。
本発明の不良検出装置において、超音波加振器に高周波電力を供給する駆動ユニットと、駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の周波数を調整する制御部と、を備え、制御部は、検出部が半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、駆動ユニットから超音波加振器に供給する高周波電力の周波数を変化させてもよい。
半導体ダイの大きさ、硬さや接合不良の部分の状態等によって接合不良の部分が振動しやすい周波数が変化する。このため、超音波加振の周波数を変化させて様々な周波数で半導体ダイを超音波加振することにより、接合不良の検出精度を向上させることができる。
本発明の不良検出装置において、駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の電流を検出する電流センサを備え、制御部は、駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の周波数を変化させる際に、電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の電圧を調整してもよい。
超音波波加振器にはそれ自体が共振を起こす周波数がある。このため、超音波加振の際に共振周波数の高周波電力を超音波加振器に入力すると、共振により超音波加振器のインピーダンスが低下し、超音波加振器の振幅が大きくなってしまい、半導体ダイ全体が大きく振動する。これにより、接合面の振幅が非対象物の振幅に隠れて検出できなくなる場合がある。超音波加振器の振幅は、超音波加振器に入力される高周波電力の電流に比例するので、超音波加振器に入力される高周波電力の電流を電流センサで検出し、検出した電流が所定の範囲内となるように高周波電力の電圧を調整することにより、高周波電力の電流を所定の範囲内として超音波加振器の振幅を所定の範囲内とすることができる。これにより、半導体ダイを超音波加振した際に半導体ダイ全体が大きく振動し、接合面の振幅が非対象物の振幅に隠れて検出できなくなることを抑制でき、高精度に半導体ダイの接合面の接合不良を検出することができる。
本発明の不良検出装置において、制御部は、駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の電流が所定の範囲内となるように、駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の周波数に対する駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の周波数を変化させる際に、マップに基づいて駆動ユニットから超音波加振器に供給される高周波電力の電圧を調整してもよい。
これにより、電流センサで検出した電流のフィードバックにより高周波電力の電圧を調整する必要がなく、簡便な構成で半導体ダイを超音波加振した際に半導体ダイ全体が大きく振動し、対象部の振幅が非対象物の振幅に隠れて検出できなくなることを抑制でき、高精度に半導体ダイの対象部の不良を検出することができる。
本発明の不良検出装置において、超音波加振器は、半導体ダイの周囲に配置された超音波スピーカー、又は、半導体ダイに接続されて半導体ダイを超音波振動させる超音波振動子でもよい。
これにより、半導体ダイの種類、大きさ等に基づいて適切な超音波加振器を選定して不良検出装置を構成することができる。
本発明の不良検出装置において、超音波加振器は、半導体ダイの周囲に配置された指向性を有する複数の超音波スピーカーで構成されており、複数の超音波スピーカーは、各超音波スピーカーから発生した複数の超音波が半導体ダイに集中するようにケーシングに取付けられてもよい。
このように、複数の超音波スピーカーからの超音波を半導体ダイに集中させて半導体ダイを間接的に超音波加振して不良の検出を行うので、半導体ダイに直接的に超音波振動を入射させる場合に比べて簡便な構造で不良の検出を行うことができる。また、半導体ダイを間接的に超音波加振するので、非接触で半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うことができる。
本発明の不良検出装置において、複数の超音波スピーカーにそれぞれ高周波電力を供給する複数の駆動ユニットと、各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の周波数を調整する制御部と、を備え、制御部は、検出部が半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給する高周波電力の周波数を変化させてもよい。
複数の超音波スピーカーによって半導体ダイを超音波加振した際にも、超音波加振の周波数を変化させて様々な周波数で半導体ダイを超音波加振することにより、半導体ダイの接合面の接合不良の検出精度を向上させることができる。
本発明の不良検出装置において、各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の電流をそれぞれ検出する電流センサを備え、制御部は、各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の周波数を変化させる際に、各電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の電圧を調整してもよい。
これにより、複数の超音波スピーカーによって半導体ダイを超音波加振した際にも、高精度に半導体ダイの接合面の接合不良を検出することができる。
本発明の不良検出装置において、制御部は、各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の電流がそれぞれ所定の範囲内となるように、各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の周波数に対する各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の周波数を変化させる際に、マップに基づいて各駆動ユニットから各超音波スピーカーに供給される高周波電力の電圧を調整してもよい。
これにより、複数の超音波スピーカーによって半導体ダイを超音波加振した際にも、簡便な構成で高精度に半導体ダイの接合面の接合不良を検出することができる。
本発明の不良検出装置において、制御部は、各駆動ユニットによって各超音波スピーカーが発生する各超音波の各位相をそれぞれ調整してもよい。
これにより、複数の超音波スピーカーによって半導体ダイを超音波加振する際に、各超音波を重ね合わせて検出領域における超音波振動を大きくし、効果的に半導体ダイを超音波加振することができる。
本発明の不良検出方法は、半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出方法であって、前記半導体ダイにコヒーレント光を照射し、前記半導体ダイをカメラで撮像して前記半導体ダイの静止時の画像を取得する静止時画像取得ステップと、前記半導体ダイに前記コヒーレント光を照射しながら超音波加振器によって前記半導体ダイを超音波加振し、前記半導体ダイを前記カメラで撮像して前記半導体ダイの超音波振動時の画像を撮像する超音波振動時画像取得ステップと、前記カメラで取得した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う不良検出ステップと、を含み、前記静止時画像取得ステップは、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する静止時の干渉パターンを含む画像を取得し、前記超音波振動時画像取得ステップは、前記カメラの露光時間を前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長くして、前記カメラで前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する超音波振動時の干渉パターンを含む画像を取得し、前記不良検出ステップは、前記カメラで取得した前記半導体ダイの静止時の干渉パターンを含む画像と超音波振動時の干渉パターンを含む画像との偏差に基づいて振動発生画素を特定し、特定した振動発生画素が所定値以上に密集している領域を不良領域に設定して前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うこと、を特徴とする。
本発明の不良検出方法において、不良検出ステップは、特定した振動発生画素の周囲の所定範囲に所定個数の他の振動発生画素が存在する場合には、その画素の振動発生画素の特定を維持し、所定範囲に所定個数の振動発生画素が存在しない場合には、その画素の振動発生画素の特定を取り消してもよい。
本発明の不良検出方法において、半導体ダイの画像に、特定した振動発生画素に対応する表示を含ませた可視化画像をディスプレイに表示する表示ステップを更に含んでもよい。
本発明の不良検出装置は、半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、前記超音波加振器に高周波電力を供給する駆動ユニットと、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電流を検出する電流センサと、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、前記カメラが取得した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、前記制御部は、前記検出部が前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給する前記高周波電力の周波数を変化させ、前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、を特徴とする。また、本発明の不良検出装置は、半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、前記超音波加振器に高周波電力を供給する駆動ユニットと、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、前記カメラが取得した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、前記制御部は、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電流が所定の範囲内となるように、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数に対する前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記マップに基づいて前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、を特徴とする。
本発明の不良検出装置は、半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、前記半導体ダイの周囲に配置された指向性を有する複数の超音波スピーカーで構成され、複数の前記超音波スピーカーは、各超音波スピーカーから発生した複数の超音波が前記半導体ダイに集中するようにケーシングに取付けられて、前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、複数の前記超音波スピーカーにそれぞれ高周波電力を供給する複数の駆動ユニットと、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電流をそれぞれ検出する電流センサと、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、前記カメラが撮像した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、前記制御部は、前記検出部が前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給する前記高周波電力の周波数を変化させ、前記高周波電力の周波数を変化させる際に、各前記電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、を特徴とする。また、本発明の不良検出装置は、半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、前記半導体ダイの周囲に配置された指向性を有する複数の超音波スピーカーで構成され、複数の前記超音波スピーカーは、各超音波スピーカーから発生した複数の超音波が前記半導体ダイに集中するようにケーシングに取付けられて、前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、複数の前記超音波スピーカーにそれぞれ高周波電力を供給する複数の駆動ユニットと、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、前記カメラが撮像した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、前記制御部は、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電流がそれぞれ所定の範囲内となるように、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数に対する各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記マップに基づいて各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、を特徴とする。
本発明は、簡便な構成で短時間に半導体ダイの接合面の不良の検出が可能な不良検出装置を提供できる。
実施形態の不良検出装置の構成を示す立面図である。 半導体装置が超音波加振されていない静止時に半導体ダイの表面で反射した平行レーザ光がカメラの撮像素子に入る状態を示す模式図である。 図２の状態でカメラが撮像する画像を示す模式図である。 半導体装置が超音波加振された際の接合不良部の振動を示す模式図である。 半導体装置が超音波加振されて接合不良部が振動した際の、半導体ダイの表面で反射した平行レーザ光の振動と反射したレーザ光がカメラの撮像素子に入る状態を示す模式図である。 図５の状態でカメラが撮像する画像を示す模式図である。 カメラの撮像素子の画素を示す模式図である。 ティスプレイに表示された可視化画像を示す模式図である。 図１に示す不良検出装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示す不良検出装置の振動発生画素を特定する動作を示すフローチャートである。 他の実施形態の不良検出装置の構成を示す立面図である。 超音波振動子で半導体装置を超音波加振する他の実施形態の不良検出装置の構成を示す系統図である。 従来技術における超音波振動子に供給する高周波電力の電圧を一定とした場合の高周波電力の周波数に対する超音波振動子のインピーダンスの変化と高周波電力の電流の変化を示す図である。 図１２に示す実施形態の不良検出装置において、電流センサで検出した電流が一定となるように超音波振動子に供給される高周波電力の電圧を変化させた場合の高周波電力の電圧の変化と電流の変化を示す図である。 図１２に示す不良検出装置の動作を示すフローチャートである。 図１２に示す実施形態の不良検出装置において、超音波振動子に供給される高周波電力の電流が一定となるように、高周波電力の周波数に対する高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを示す図である。 図１２に示す実施形態の不良検出装置において、超音波振動子に供給される高周波電力の電流が所定の範囲内となるように、高周波電力の周波数に対する高周波電力の電圧の変化を予め規定した他のマップを示す図である。 他の実施形態の不良検出装置の構成を示す図である。
＜不良検出装置の構成＞
以下、図面を参照しながら実施形態の不良検出装置１００について説明する。図１に示す様に、不良検出装置１００は、ステージ１０と、音響ヘッド２０と、レーザ光源３０と、カメラ４０と、制御部５０と、検出部５５とを備えている。図１の紙面に対して垂直方向をＸ方向、水平面でＸ方向と直交する方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。尚、図１には、音響ヘッド２０のケーシング２２に取付けられている５つの超音波スピーカー２１を図示しているが、各超音波スピーカー２１を区別しない場合は、超音波スピーカー２１といい、各超音波スピーカー２１を区別する場合には、超音波スピーカー２１１～２１５という。
ステージ１０は、図示しないベースに取付けられている。ステージ１０は、上側の保持面１０ａに検査対象物である半導体装置１３を吸着保持する。半導体装置１３は、例えば、基板１１と基板１１の上に接着剤で取付けられた半導体ダイ１２とで構成されてもよいし、基板１１の上に半導体ダイ１２をフリップチップ実装したものでもよいし、基板１１の上に複数の半導体ダイ１２を直接接合で積層したものでもよい。
図１に示す例では、半導体装置１３は、基板１１の上に接着剤で半導体ダイ１２を接合したもので、基板１１の上面とも半導体ダイ１２の下面との間に接合不良による隙間９０が介在している（図４参照）。尚、以下の説明では、半導体ダイ１２の隙間９０の上の部分を不良部１４という。
ステージ１０の保持面１０ａの側の上方には、ステージ１０と離間して音響ヘッド２０が配置されている。音響ヘッド２０は、ケーシング２２と、ケーシング２２に取付けられた複数の超音波スピーカー２１とで構成されている。音響ヘッド２０のケーシング２２は、ステージ１０の上に設けられたガイドレール２８にＹ方向に移動自在に取付けられたスライダ２９からロッド２９ａで吊り下げられている。
音響ヘッド２０のケーシング２２は、球形のドーム状で下方のステージ側が開放されている。ケーシング２２を構成する球面の球中心２６は、ステージ１０の保持面１０ａの上に保持される半導体装置１３の表面１５の上に位置している。超音波スピーカー２１は、指向性を有する超音波発生器であり、軸２１ａの方向で軸２１ａを中心とした指向角度θの範囲に超音波２４が伝番するように超音波２４を発生させる。超音波２４の周波数ｆは、数十ｋＨｚから数百ｋＨｚ程度である。複数の超音波スピーカー２１は、各軸２１ａがケーシング２２の球面の球中心２６で交差するようにケーシング２２に取付けられている。このため、複数の超音波スピーカー２１から発生された各超音波２４は、球中心２６の位置する保持面１０ａの上に保持された半導体装置１３の表面１５に集中する。超音波２４が集中する領域が不良の検出を行う検出領域２７である。図１に示すように、検出領域２７の大きさは、半導体ダイ１２の大きさよりも大きく、半導体ダイ１２と基板１１とを超音波振動させる。超音波スピーカー２１は、超音波加振器を構成する。
各超音波スピーカー２１には、それぞれ超音波スピーカー２１を駆動する駆動ユニット２３が接続されている。各駆動ユニット２３は、各超音波スピーカー２１１～２１５にそれぞれ高周波電力を供給して各超音波スピーカー２１１～２１５を駆動する。また、各駆動ユニット２３は、それぞれ接続されている各超音波スピーカー２１１～２１５が発生する各超音波２４の各位相をそれぞれ調整可能となっている。
各超音波スピーカー２１を駆動する駆動ユニット２３は、制御部５０に接続されて制御部５０の指令によって駆動する。制御部５０は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ５１と制御プログラムや制御用データを格納する記憶部５２とを備えるコンピュータである。
レーザ光源３０は、ビームエクスパンダによってレーザ発振器から出力された単一波長のレーザ光を平行レーザ光３２に変換し、単一波長の平行レーザ光３２を半導体装置１３に照射するものである。図１に示す例では、レーザ光源３０は、光軸３１がステージ１０に対して傾斜して球中心２６を通るように音響ヘッド２０のケーシング２２に取付けられている。つまり、レーザ光源３０は、半導体装置１３の表面１５の検出領域２７に斜め上から平行レーザ光３２を照射するようにケーシング２２に取付けられている。平行レーザ光３２は干渉性の高いコヒーレント光であり、レーザ光源３０はコヒーレント光を照射するコヒーレント光源である。尚、レーザ光源３０は、ビームエクスパンダを含まないものでもよい。
カメラ４０は、複数の画素４６（図７参照）で構成される撮像素子４２を含み、平行レーザ光３２が照射された半導体装置１３の二次元画像を撮像する。図１に示す実施形態では、カメラ４０は、光軸４１がステージ１０に対して垂直で球中心２６を通るようにケーシング２２に取付けられている。このように、図１に示す実施形態では、カメラ４０は、半導体装置１３の表面１５の検出領域２７を真上から撮像するようにケーシング２２に取付けられている。
尚、カメラ４０はレーザ光源３０から平行レーザ光３２が照射された半導体装置１３の画像を撮像できる位置であれば、検出領域２７の真上ではなくケーシング２２に対して斜めに傾斜して取付けられてもよい。また、カメラ４０は、動画を撮像するものでも良いし静止画を撮像するものでもよい。
レーザ光源３０とカメラ４０とは検出部５５に接続されている。検出部５５は、カメラ４０が撮像した二次元の画像を処理して不良領域９１（図８参照）の検出を行う。検出部５５は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ５６と制御プログラムや制御用データを格納する記憶部５７と、可視化画像１２ｅ（図１０参照）を表示するディスプレイ５８とを備えるコンピュータである。また、検出部５５は、制御部５０と接続されてデータの授受を行う。
＜不良検出装置による不良検出動作の原理＞
以下、図２～図８を参照しながら不良検出装置１００の不良検出動作の原理について説明する。
図２に示すように、基板１１の上に接合されている半導体ダイ１２の表面１５には微細な凹凸がある。このため、半導体装置１３を超音波加振しない静止状態で平行レーザ光３２を半導体ダイ１２の表面１５に照射すると、平行レーザ光３２は半導体ダイ１２の表面１５でランダムな方向に反射する。ランダムな方向に反射する反射レーザ光３３は、互いに干渉し、カメラ４０の撮像素子４２の表面に反射レーザ光３３の干渉パターンが出現する。
干渉パターンは、光が強めあう明るい部分と光を弱めあう暗い部分とを有するため、カメラ４０の撮像素子４２は、図３に示すように、干渉パターンを、半導体ダイ１２の画像の表面に出現した多数の明部１６と暗部１７とで構成された斑点模様の画像１２ａとして取得する。
従って、カメラ４０により半導体ダイ１２を撮像すると、カメラ４０は、図３の視野４３の中に示すように、斑点模様のある半導体ダイ１２の画像１２ａを取得する。画像１２ａは半導体ダイ１２の静止時の干渉パターンを含む画像である。また、静止時においては、不良部１４は超音波振動していないので、カメラ４０は、他の部分と同様の干渉パターンの画像を不良部１４の干渉パターンの画像１４ａとして取得する。
次に、図４に示すように各駆動ユニット２３によって各超音波スピーカー２１を駆動して各超音波スピーカー２１から所定の周波数ｆの超音波２４を発生させる。各超音波スピーカー２１から発生した超音波２４は、ケーシング２２の球中心２６の近傍の検出領域２７で交差、集中して重ね合わされ、基板１１と半導体ダイ１２とで構成される半導体装置１３を超音波加振する。
基板１１と半導体ダイ１２との間に不良である隙間９０が存在する不良部１４は、図４中の矢印９５に示すように、基板１１に対して大きく振動する。一方、半導体ダイ１２の基板１１に良好に接合されている不良部１４以外の部分は、基板１１に対してほとんど振動しない。
半導体ダイ１２の不良部１４が超音波加振によって振動すると、半導体ダイ１２の表面１５が図５に示す矢印９６の様に振動し、これによって、半導体ダイ１２の不良部１４の表面１５で反射する反射レーザ光３３の光路が図５に示す光路３４ａと光路３４ｂとの間で矢印９７に示すようにぶれる。この光路のぶれは、半導体ダイ１２の超音波振動と同様の振動周期で発生する。
この光路３４ａ，３４ｂのぶれにより、図３を参照して説明した撮像素子４２の上の斑点模様のある半導体ダイ１２の不良部１４の画像１４ａは図６に示す矢印９８のようにぶれた画像１４ｂとなる。ここで、カメラ４０の露光時間を半導体ダイ１２の超音波振動の振動周期よりも長くして半導体ダイ１２の画像を撮像すると、カメラ４０は、不良部１４の干渉パターンの画像として図６に示すようなぶれた斑点模様の画像１４ｂを取得する。
一方、半導体ダイ１２の不良部１４以外の基板１１に良好に接合されている部分は、基板１１に対してほとんど振動しない。このため、撮像素子４２の上の斑点模様のある半導体ダイ１２の不良部１４以外の画像１２ａはぶれない。このため、カメラ４０は、不良部１４以外の部分の干渉パターンの画像として図３を参照して説明したようなぶれない斑点模様の画像１２ａを取得する。
露光中に干渉パターンの画像１４ｂがぶれる不良部１４では、撮像素子４２の画素４６の明るさの強度が超音波振動していない静止状態、或いは非振動状態における干渉バターンの画像１４ａの明るさの強度に比べて変化する。一例を示すと、干渉パターンの画像１４ｂがぶれる不良部１４では画素４６の明るさの強さが非振動時の干渉パターンの画像１４ａに比べて大きくなる。
一方、超音波加振しても露光中に干渉パターンの画像１２ａがぶれない不良部１４以外の部分では、干渉パターンの画像１２ａは半導体ダイ１２が静止状態、或いは、非振動状態の干渉パターンの画像１２ａと同様ぶれない。このため、不良部１４以外の部分では、撮像素子４２の画素４６の明るさの強度は半導体ダイ１２が超音波振動していない静止状態、或いは非振動状態の明るさの強度と略同様となる。
検出部５５は、図７に示すように、超音波振動している際の明るさの強度が超音波振動していない静止時或いは非振動時の明るさの強度から変化している画素４６を振動発生画素４７と特定し、特定した振動発生画素４７を含む領域を図８に示すように不良領域９１として検出する。
また、検出部５５は、図８に示すように、半導体ダイ１２の画像に、特定した振動発生画素４７に対応する表示１８を含ませた可視化画像１２ｅをディスプレイ５８に表示する。これにより、ディスプレイ５８の表示から不良部１４の有無を判断することができる。
＜不良検出装置による不良検出動作の詳細＞
＜１．静止時画像取得ステップと超音波振動時画像取得ステップ＞
次に、図９、図１０を参照しながら、実施形態の不良検出装置１００の動作の詳細について説明する。
図９のステップＳ１０１に示すように、検出部５５のＣＰＵ５６は、レーザ光源３０に平行レーザ光３２の照射指令を出力する。この指令により、レーザ光源３０は、平行レーザ光３２を半導体装置１３の半導体ダイ１２に向けて照射する。
検出部５５のＣＰＵ５６は、平行レーザ光３２の照射を開始したら、図９のステップＳ１０２に進んで、図２、図３に示すように、カメラ４０で半導体ダイ１２の表面１５で反射した反射レーザ光３３の干渉により発生する干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａを取得する（静止時画像取得ステップ）。
ＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０３に進んで、取得した干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａを記憶部５７に格納する。
検出部５５のＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０４に進み、制御部５０に超音波スピーカー２１の駆動を開始する信号を出力する。制御部５０のＣＰＵ５１は、この信号が入力されたら、各駆動ユニット２３に超音波スピーカー２１の駆動を開始する指令を出力する。各駆動ユニット２３はこの指令によって超音波スピーカー２１を駆動して各超音波スピーカー２１から所定の周波数ｆの超音波２４を発生させる。各超音波スピーカー２１は、指向性が有り、各軸２１ａの方向で軸２１ａを中心とした指向角度θの範囲に伝播していく。各超音波スピーカー２１は、各軸２１ａがケーシング２２の球中心２６で交差するようにケーシング２２に取付けられているので、各超音波スピーカー２１から発生した超音波２４は、ケーシング２２の球中心２６の近傍で交差、集中して重ね合わされる。
制御部５０のＣＰＵ５１は、この超音波２４の重ね合わせにより、球中心２６の近傍に超音波振動の振幅が大きくなるように、各駆動ユニット２３によって各超音波スピーカー２１の各位相を調整する。一例を示すと、球中心２６に対して対称の位置にある超音波スピーカー２１１，２１５の発生する超音波２４の位相を１８０度ずらす様にする。また、他の例としては、ＣＰＵ５１は、駆動ユニット２３によって各超音波スピーカー２１１～２１５が発生する各超音波２４の位相を分散するように調整してもよい。これにより、球中心２６の近傍の超音波２４が集中する範囲である検出領域２７の超音波振動の振幅を大きくすることができる。
ここのように、制御部５０のＣＰＵ５１は、駆動ユニット２３によって超音波スピーカー２１から超音波２４を発生させて基板１１と半導体ダイ１２とで構成される半導体装置１３を超音波加振する。
半導体装置１３が超音波加振されると、基板１１と半導体ダイ１２との間に不良である隙間９０が存在する不良部１４は、図４中の矢印９５に示すように、半導体ダイ１２が基板１１に対して大きく振動する。
制御部５０のＣＰＵ５１は、超音波スピーカー２１による超音波加振を開始したら超音波加振中の信号と超音波加振の周波数ｆとを検出部５５に出力する。検出部５５のＣＰＵ５６はこの信号が入力されたら図９のステップＳ１０５で、カメラ４０の露光時間を超音波振動の周期よりも長く設定し、カメラ４０で図６を参照して説明した超音波振動時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂを取得する。
カメラ４０の露光時間を半導体ダイ１２の超音波振動の振動周期よりも長くして半導体ダイ１２の画像を撮像すると、カメラ４０は、不良部１４の干渉パターンの画像として図６に示すようなぶれた斑点模様の画像１４ｂを取得する。また、不良部１４以外の部分の干渉パターンの画像として図３を参照して説明したようなぶれない斑点模様の画像１２ａを取得する（超音波振動時画像取得ステップ）。
検出部５５のＣＰＵ５６は、カメラ４０で干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂを取得したら図9のステップＳ１０６に進んで干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂを記憶部５７に格納する。
＜２．不良検出ステップ＞
＜ａ．振動発生画素の特定＞
検出部５５のＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０７において、記憶部５７から半導体ダイ１２の静止時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａと超音波振動時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂとを読み出し、図１０のステップＳ２０１～ステップＳ２０１を実行して、静止時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａと超音波振動時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂとの偏差に基づいて振動発生画素４７を特定する。
以下、図７、図１０を参照しながら振動発生画素４７の特定動作の詳細について説明する。検出部５５のＣＰＵ５６は、超音波振動している際の明るさの強度が超音波振動していない静止時或いは非振動時の明るさの強度から変化している画素４６を振動発生画素４７として特定する。
検出部５５のＣＰＵ５６は、図７に示す様に、一度に画像処理を行う視野４３の二次元画像の一領域である画像フレーム４５の各画素４６について以下に説明するような処理を行って振動発生画素４７を特定する。以下の説明では、符号に後に記載する座標（ｘ，ｙ）は、二次元の画像フレーム４５の座標（ｘ，ｙ）を示し、例えば、画素４６（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）の画素４６を示す。
図１０のステップＳ２０１に示すように、検出部５５のＣＰＵ５６は、記憶部５７に格納したカメラ４０から取得した超音波振動時の二次元画像と静止時或いは非振動時の二次元画像から、超音波振動時の画像フレーム４５ｖと静止時の画像フレーム４５ｓとを読み出す。
図１０のステップＳ２０２に示すように、ＣＰＵ５６は、各画素４６（ｘ，ｙ）における超音波振動時の明るさの強度Ｉｖ（ｘ，ｙ）と静止時の明るさの強度Ｉｓ（ｘ，ｙ）との平均値Ｉａ（ｘ，ｙ）を計算する。
平均値Ｉａ（ｘ，ｙ）＝［Ｉｖ（ｘ，ｙ）＋Ｉｓ（ｘ，ｙ）］／２
図１０のステップＳ２０３に示すように、ＣＰＵ５６は、各画素４６（ｘ，ｙ）における超音波振動時の明るさの強度Ｉｖ（ｘ，ｙ）と平均値Ｉａ（ｘ，ｙ）との偏差の絶対値の画像フレーム４５における平均値を絶対偏差平均値として算出する。
絶対偏差平均値＝
｜Ｉｖ（ｘ，ｙ）－Ｉａ（ｘ，ｙ）｜の画像フレーム４５での平均値
図１０のステップＳ２０４に示すように、ＣＰＵ５６は、下記の（式１）により、正規化したピクセル強度の４乗値ＮＩａｖｅ（ｘ，ｙ）を算出する。
ＮＩａｖｅ（ｘ，ｙ）＝
［｜Ｉｖ（ｘ，ｙ）－Ｉａ（ｘ，ｙ）｜／絶対偏差平均値］４ －－ （式１）
図１０のステップＳ２０５に示すように、ＣＰＵ５６は、ＮＩａｖｅ（ｘ，ｙ）が１以上となる場合には、その画素４６（ｘ，ｙ）の明るさの強さの変化は有意であると判断し、図１０のステップＳ２０６に進んでその画素４６（ｘ，ｙ）を振動発生画素４７（ｘ，ｙ）として特定してステップＳ２０７に進む。ＣＰＵ５６は、ステップＳ２０７で画像フレーム４５の全ての画素４６（ｘ，ｙ）を処理していないと判断した場合には、ステップＳ２０４に戻って次の画素４６（ｘ，ｙ）の処理を行う。一方、ＣＰＵ５６は、図１０のステップＳ２０５でＮＯと判断した場合には、ステップＳ２０４に戻って次の画素４６（ｘ，ｙ）の処理を行う。ＣＰＵ５６は、画像フレーム４５の全ての画素４６(ｘ，ｙ)においてＮＩａｖｅ（ｘ，ｙ）を算出し、画像フレーム４５の中の振動発生画素４７（ｘ，ｙ）を特定したら、図１０のステップＳ２０７でＹＥＳと判断して図１０のステップＳ２０８に進む。
図１０のステップＳ２０８において、ＣＰＵ５６は、一つの振動発生画素４７(ｘ，ｙ)の周囲の所定範囲に他の振動発生画素４７（ｘ１，ｙ１）が所定個数だけ存在するか確認する。例えば、所定範囲として振動発生画素４７(ｘ，ｙ)を中心とした５×５の画素４６の正方形のアレイ４８を設定し、この中に、７～８個の他の振動発生画素４７（ｘ１，ｙ１）が存在するかどうかを確認してもよい。そして、図１０のステップＳ２０８でＹＥＳと判断した場合には、画素４６（ｘ，ｙ）の明るさの強度の変化は、超音波振動に起因するものと判断して図１０のステップＳ２０９に進んで画素４６（ｘ，ｙ）の振動発生画素４７（ｘ，ｙ）としての特定を維持する。
一方、アレイ４８の中に、７～８個の他の振動発生画素４７（ｘ１，ｙ１）が存在しない場合には、画素４６（ｘ，ｙ）の明るさの強度の変化は、超音波振動に起因するものではないと判断して図１０のステップＳ２１０に進んで画素４６（ｘ，ｙ）の振動発生画素４７（ｘ，ｙ）の特定を取り消す。
そして、ＣＰＵ５６は、振動発生画素４７（ｘ，ｙ）の特定を確定させる。ＣＰＵ５６は、各画像フレーム４５において上記の処理を行い、撮像素子４２の全ての画素４６（ｘ，ｙ）について振動発生画素４７（ｘ，ｙ）の特定を確定させる。
＜ｂ．不良検出＞
検出部５５のＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０７、図１０のステップＳ２０１～Ｓ２１０を実行して振動発生画素４７を特定したら、図９のステップＳ１０８に進んで、撮像素子４２の中の図９のステップＳ１０７で特定した振動発生画素４７が所定値以上に密集している領域を不良領域９１に設定する。
不良領域９１の設定の方法は、いろいろな方法があるが、例えば、図７を参照して説明した５×５の画素４６の正方形のアレイ４８の中の振動発生画素４７の数が所定値以上の場合にそのアレイ４８を振動発生アレイに設定し、振動発生アレイが連続する領域を不良領域９１として設定してもよい。この際、所定値は試験等によって決定してもよく、例えば、アレイ４８に含まれる画素４６の数の半数を所定値に設定してもよいし、３０％～７０％の間で所定値を設定してもよい。また、アレイ４８に含まれる画素４６の数は上記の様に５×５＝２５個でもよいし、１００×１００＝１００００個としてもよい。
また、振動発生アレイが連続する長さ或いは面積が、所定の閾値以上となった領域を不良領域９１に設定し、振動発生アレイが連続する長さ或いは面積が所定の閾値未満の場合には、不良領域９１に設定しないようにしてもよい。所定の閾値は、良品と不良品との比較試験等によって設定してもよく、例えば、良品において出現する振動発生アレイが連続する長さを割り増しした長さに設定してもよい。例えば、良品で０．０５ｍｍ程度の振動発生アレイが連続する半導体ダイ１２の場合には、所定の閾値を、例えば、０．０８ｍｍ～０．１ｍｍに設定してもよい。
また、所定の閾値は、振動発生アレイが連続する領域によって変化させてもよく、例えば、複数の半導体ダイ１２をダイレクトボンディングした半導体装置１３では、上下の半導体ダイ１２の電極の周辺では所定の閾値をそのほかの部分よりも小さく設定し、電極間の接合を厳しくチェックするようにしてもよい。また、半導体ダイ１２の周辺では所定の閾値を小さくし、中央では所定の閾値を大きくしても良いし、逆に、半導体ダイ１２の周辺では所定の閾値を大きくし、中央では所定の閾値を小さく設定してもよい。
以上、不良領域９１の設定の例について説明したが、撮像素子４２の中で振動発生画素４７が所定値以上に密集している領域を設定できれば、上記のような方法によらず、例えば、良品の半導体装置１３おける振動発生画素４７の分布画像と検査対象の半導体装置１３の振動発生画素４７の分布画像との画像分析により不良領域９１を設定してもよい。
不良領域９１の設定が終了したら、検出部５５のＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０９に進み、不良領域９１の設定ができたかどうか判断する。検出部５５のＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０９でＹＥＳと判断した場合には図９のステップＳ１１０で不良検出信号を外部に出力する。この際、不良領域９１の位置、形状の情報を一緒に外部に出力するようにしてもよい。
また、検出部５５のＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０９でＮＯと判断した場合には、不良を検出しなかった判断して図９のステップＳ１１１で検査対象の半導体装置１３は良品であるとの良品検出信号を出力する。
＜３．表示ステップ＞
検出部５５のＣＰＵ５６は、図８に示す様に、図９のステップＳ１１２で半導体ダイ１２の画像に、特定した振動発生画素４７に対応する表示１８を含ませた可視化画像１２ｅをディスプレイ５８に表示する（表示ステップ）。
可視化画像１２ｅは様々な形式とすることができるが、図８では、一例として、電灯等の非干渉光線を半導体ダイ１２に照射して取得した一般的な半導体ダイ１２り画像の振動発生画素４７に対応する部分に表示１８として赤い点を重ねた画像としている。この画像によれば、超音波振動によって振動している不良部１４の近傍の領域には、多くの表示１８である赤い点が表示され、振動していない不良部１４以外の部分には表示１８である赤い点はほとんど表示されない。図８に示す例では、表示１８である赤いが多く表示されている半導体ダイ１２の中央部分には超音波加振によって超音波振動する不良部１４を構成する隙間９０が存在し、そのほかの部分には隙間９０が存在していないことがわかる。従って、ディスプレイ５８に表示された可視化画像１２ｅを視認することによって半導体装置１３に不良である隙間９０が存在するかどうかを検出することができる。
また、検出部５５のＣＰＵ５６は、図９のステップＳ１０８で設定した不良領域９１を可視化画像１２ｅの上に重ねて表示してもよい。これにより、不良領域９１と表示１８とが一般的な半導体ダイ１２の画像の上に重ね合わせて表示さ、不良の検出が行われたかどうかを視認することができる。
＜不良検出装置１００の作用／効果＞
以上説明したように、実施形態の不良検出装置１００は、半導体装置１３に平行レーザ光３２を照射して超音波加振し、静止時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａと超音波加振時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂとの偏差に基づいて不良の検出を行うので、簡便な構成で短時間に半導体装置１３の不良の検出を行うことができる。
また、不良検出装置１００は、一つの振動発生画素４７(ｘ，ｙ)の周囲の所定範囲に他の振動発生画素４７（ｘ１，ｙ１）が所定個数だけ存在する場合には、画素４６（ｘ，ｙ）の明るさの強度の変化は、超音波振動に起因するものと判断して画素４６（ｘ，ｙ）の振動発生画素４７（ｘ，ｙ）としての特定を維持し、そうでない場合には、振動発生画素４７（ｘ，ｙ）としての特定を取り消す。これにより、ノイズによって実際に振動していない画素４６を振動発生画素４７と特定することを抑制して精度よく振動の検出、不良の検出を行うことができる。
また、不良検出装置１００は、特定した振動発生画素４７が所定値以上に密集している領域を不良領域９１に設定して不良を検出するので、静止時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａと超音波加振時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂとの偏差に基づいて不良の検出を行うことができる。
また、不良検出装置１００は、ディスプレイ５８に不良部１４を可視化した可視化画像１２ｅを表示するので、ディスプレイ５８を視認するだけで簡単に不良の有無を判断することができる。
また、実施形態の不良検出装置１００は、複数の超音波スピーカー２１を取付けた音響ヘッド２０を用いて半導体装置１３に超音波２４を集中させて半導体装置１３を間接的に超音波加振して不良の検出を行うので、簡便な構造で不良の検出を行うことができる。また、半導体装置１３を間接的に超音波加振するので、非接触で半導体装置１３の不良の検出を行うことができる。
＜不良検出装置１００の変形例＞
以上の説明では、レーザ光源３０は、単一波長の平行レーザ光３２を半導体装置１３に照射することとして説明したが、これに限らず、波長に少し幅があってもよいし、平行光ではないレーザ光を照射するようにしてもよい。また、レーザ光は、強度に多少のむらがあってもよい。また、以上の説明では、干渉パターンの画像１２ａ，１４ａ，１４ｂは、多数の明部１６と暗部１７とを含む斑点模様とて説明したが、これに限らず、縞模様等他の模様であってもよい。
また、半導体装置１３の振動方向が一方向ではない場合には、レーザ光源３０とカメラ４０とを複数個用意し、多方向から半導体装置１３にレーザ光を照射すると共に複数のカメラ４０で多方向から画像を撮像することにより、多方向の振動を検出して不良の検出を行うようにしてもよい。
また、以上の説明では、半導体装置１３を検査対象物として説明したが、板状部材を積層接合した他の製品の層間の接合不良の検出に適用してもよい。板状部材を積層接合した他の製品の例としては、積層板、ラミネート素材等がある。
＜他の実施形態１＞
次に図１１を参照しながら他の実施形態の不良検出装置２００について説明する。先に図１から図１０を参照して説明した部位と同様の部位には同様の符号を付して説明は省略する。
図１１に示すように、実施形態の不良検出装置２００は、図１を参照して説明した不良検出装置１００の音響ヘッド２０を円環状のケーシング６２に複数の超音波スピーカー２１を取付けた音響ヘッド６０で構成したものである。
図１１に示すように、ケーシング６２は、上側が小径の開放面６４で下側が大径の開放面６５の球台型の環状部材であり、球帯面６３に複数の超音波スピーカー２１が取付けられている。球帯面６３の球中心６６は、ステージ１０の保持面１０ａの上に保持される半導体装置１３の表面１５の上に位置している。複数の超音波スピーカー２１は、各軸２１ａがケーシング６２の球面の球中心６６で交差するようにケーシング６２に取付けられている。先に図１を参照して説明した不良検出装置１００と同様、各超音波スピーカー２１から発生した超音波２４は、球中心６６で交差し、集中して重ね合わされる。この超音波２４の重ね合わせにより、球中心６６の近傍には超音波振動の振幅が大きい検出領域２７が形成される。
不良検出装置２００の動作は、先に図１を参照して説明した不良検出装置１００の動作と同様である。
不良検出装置２００は、ケーシング６２が球台型の環状部材で構成されているので、Ｚ方向の厚さを薄くすることができ、小型のボンディング装置等に組み込むことが可能となる。
＜他の実施形態２＞
次に、図１２から図１７を参照しながら他の実施形態である不良検出装置３００について説明する。不良検出装置３００は、図１を参照して説明した不良検出装置１００の音響ヘッド２０に代えて、半導体装置１３に接続した超音波振動子７０によって半導体装置１３を超音波加振するものである。超音波振動子７０は、超音波加振器を構成する。レーザ光源３０、カメラ４０、検出部５５の構成は、先に説明した不良検出装置１００の構成と同一である。
超音波振動子７０は、超音波振動子７０に高周波電力を供給する駆動ユニット２３によって駆動される。超音波振動子７０は、例えば、ピエゾ素子等で構成されていてもよい。駆動ユニット２３と超音波振動子７０との間には、駆動ユニット２３から超音波振動子７０に供給される高周波電力の電圧を検出する電圧センサ５３と、高周波電力の電流を検出する電流センサ５４とが取付けられている。電圧センサ５３と電流センサ５４とは制御部５０に接続されており、電圧センサ５３、電流センサ５４で検出された高周波電力の電圧と電流のデータは、制御部５０に入力される。制御部５０は、駆動ユニット２３から超音波振動子７０に供給される高周波電力の周波数を変化させながらカメラ４０で半導体装置１３の画像を撮像し、撮像した画像に基づいて半導体装置１３の不良の検出を行う。
実施形態の不良検出装置３００の動作について説明する前に、図１３を参照しながら従来技術の様に、駆動ユニット２３から超音波振動子７０に供給される高周波電力の電圧Ｖ０を一定とした場合の周波数ｆに対するインピーダンスと電流Ａ０の変化について説明する。
図１３に示す一点鎖線ｃ０の様に、駆動ユニット２３から超音波振動子７０に供給される高周波電力の電圧Ｖ０を一定にして、高周波電力の周波数ｆを変化させると、超音波振動子７０自体が周波数ｆ１で共振する。これにより、超音波振動子７０のインピーダンスは、図１３中の破線ａに示す様に周波数ｆ１では大きく低下する。一方、共振周波数ｆ１と最大周波数ｆ３の間の周波数ｆ２では、超音波振動子７０のインピーダンスが大きく上昇する。
図１３中の破線ａに示す様に周波数ｆ１の近傍で超音波振動子７０のインピーダンスが大きく低下すると、図１３中の実線ｂ０に示す様に、超音波振動子７０に供給される高周波電力の電流Ａ０は大きく上昇する。逆に周波数ｆ２の近傍で超音波振動子７０のインピーダンスが大きく上昇すると、超音波振動子７０に供給される高周波電力の電流Ａ０は大きく低下する。超音波振動子７０に供給される電流Ａ０の大きさは、超音波振動子７０の振幅に比例する。従って、超音波振動子７０が共振する周波数ｆ１の近傍では、超音波振動子７０の振幅が大きく上昇して基板１１の振幅が大きく増加し、周波数ｆ２の近傍では、超音波振動子７０の振幅が大きく低下して基板１１の振幅が大きく減少する。
このため、超音波振動子７０が共振する周波数ｆ１では、基板１１と半導体ダイ１２とがいずれも大きく振動してしまうため、半導体ダイ１２の不良部１４の振動が基板１１と半導体ダイの振動に隠れて検出することが困難になる場合がある。
逆に、周波数ｆ２では、基板１１と半導体ダイ１２の振動が非常に小さくなってしまい半導体ダイ１２の不良部１４の振動を検出することができない場合がある。
以上、説明したように、従来技術の様に駆動ユニット２３から超音波振動子７０に供給される電圧Ｖ０を一定として周波数を変化させた場合には、超音波振動子７０の共振する周波数ｆ１近傍で半導体ダイ１２の不良部１４の検出が困難になる場合があった。
そこで、実施形態の不良検出装置３００では、超音波振動子７０の振幅が超音波振動子７０に入力される高周波電力の電流に比例することに着目し、超音波振動子７０に入力される高周波電力の電流Ａ１を電流センサ５４で検出し、検出した電流Ａ１が所定の範囲内となるように高周波電力の電圧Ｖ１を調整する。これにより、高周波電力の電流Ａ１を所定の範囲内として超音波振動子７０の振幅を所定の範囲内とすることができる。そして、高周波電力の周波数を変化させて半導体装置１３を超音波加振した際に、特定の周波数で基板１１や半導体ダイ１２が大きく振動し、基板１１や半導体ダイ１２の振動に隠れて不良部１４の振動を検出できなくなることを抑制する。
以下、図１４を参照しながら実施形態の不良検出装置３００において、電流センサ５４で検出した電流Ａ１が一定となるように超音波振動子７０に供給される高周波電力の電圧Ｖ１を変化させた場合の高周波電力の電圧Ｖ１の変化と電流Ａ１の変化動作について説明する。
実施形態の不良検出装置３００では、電流センサ５４で検出した電流Ａ１を制御部５０にフィードバックし、高周波電力の電流Ａ１が増加する周波数ｆ１の近傍では、図１４の一点鎖線ｃ１で示す様に超音波振動子７０に供給する高周波電力の電圧Ｖ１を低下させる。一方、電流センサ５４で検出した電流Ａ１が減少する周波数ｆ２の近傍では、図１４の一点鎖線ｃ１で示す様に超音波振動子７０に供給する高周波電力の電圧Ｖ１を上昇させる。これによって、図１４中の実線ｄ１に示す様に、電流センサ５４で検出した電流Ａ１の大きさを周波数ｆにかかわらず略一定とすることができる。
このように、駆動ユニット２３から超音波振動子７０に供給される高周波電力の電流Ａ１が略一定になるようにフィードバック制御することにより、高周波電力の周波数ｆを変化させた場合でも、超音波振動子７０の振幅を略一定とし、基板１１と半導体ダイ１２の振動を略一定とすることができる。これにより、高周波電力の周波数を変化させて半導体装置１３を超音波加振した際に、特定の周波数で基板１１や半導体ダイ１２が大きく振動し、基板１１や半導体ダイ１２の振動に隠れて不良部１４の振動を検出できなくなることを抑制できる。
次に、図１５を参照しながら実施形態の不良検出装置３００による半導体装置１３の不良の検出について説明する。先に図９参照して説明した不良検出装置１００の動作と同様の動作のステップについては、同一のステップ符号を付して説明は省略する。
検出部５５は、図１５のステップＳ１０１からＳ１０３に示すように、半導体装置１３に平行レーザ光３２を照射して静止時の干渉パターンの画像１２ａ，１４ａを取得して記憶部５７に格納する。
検出部５５は、静止時の干渉パターンの画像１２ａ，１４ａを記憶部５７に格納したら、制御部５０に超音波振動子７０の駆動を開始する信号を出力する。制御部５０のＣＰＵ５１は、この信号が入力されたら、図１５のステッブＳ３０４のように、駆動ユニット２３に超音波振動子７０の駆動を開始する指令を出力する。駆動ユニット２３はこの指令によって超音波振動子７０を駆動して半導体装置１３を超音波振動させる。
制御部５０のＣＰＵ５１は、図１５のステッブＳ３０４のように、電流センサ５４で検出した電流Ａ１が略一定となるように高周波電力の電圧Ｖ１を調整しつつ、高周波電力の開始周波数ｆ０から最大周波数ｆ３（ｆ０＜ｆ３）まで周波数ｆを変化させながら超音波振動子７０によって半導体装置１３を超音波加振する。
制御部５０のＣＰＵ５１は、超音波振動子７０によって半導体装置１３の超音波加振を開始したら超音波加振中の信号と超音波加振の開始周波数ｆ０とを検出部５５に出力する。検出部５５のＣＰＵ５６はこの信号が入力されたら図１５のステップＳ１０５で、カメラ４０の露光時間を超音波振動の開始周波数ｆ０の際の周期よりも長く設定し、カメラ４０で図６を参照して説明した超音波振動時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂを取得し、図１５のステップＳ１０６で画像１４ａ，１４ｂを記憶部５７に格納する。カメラ４０は、動画として画像１２ａ，１４ａ，１４ｂを撮像して動画データを記憶部５７に格納してもよいし、超音波加振の周波数ｆが所定周波数Δｆだけ変化する毎に静止画として画像１２ａ，１４ａ，１４ｂを撮像して複数の静止画のデータセットを記憶部５７に格納するようにしてもよい。
検出部５５のＣＰＵ５６は、先に説明した不良検出装置１００と同様、図１５のステップＳ１０７で振動発生画素４７を特定し、図１５のステップＳ１０８で振動発生画素４７が所定値以上に密集している領域を不良領域９１に設定する。そして、図１５のステップＳ１０９でＹＥＳと判断した場合には図１５のステップＳ１１０で不良検出信号を出力し、図１５のステップＳ１０９でＮＯと判断した場合には、図１５のステップ１１１で良品検出信号を出力する。そして、図１５のステップＳ１１２で可視化画像１２ｅをディスプレイ５８に表示する。
以上説明したように、実施形態の不良検出装置３００は、高周波電力の周波数を変化させて半導体装置１３を超音波加振した際に、超音波振動子７０の振幅を所定の範囲内とし、特定の周波数で基板１１や半導体ダイ１２が大きく振動することを抑制できる。これにより、特定の周波数で基板１１や半導体ダイ１２の振動に隠れて不良部１４の振動を検出できなくなることを抑制し、不良部１４の検出精度を向上させることができる。
また、不良検出装置３００は、不良検出装置１００と同様、半導体装置１３を超音波加振し、静止時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａと超音波加振時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂとの偏差に基づいて不良の検出を行うので、簡便な構成で短時間に半導体装置１３の不良の検出を行うことができる。
以上の説明では、駆動ユニット２３から超音波振動子７０に供給される高周波電力の電流Ａ１が略一定になるようにフィードバック制御することにより、高周波電力の周波数ｆを変化させた場合に、超音波振動子７０の振幅を略一定とすることとして説明したがこれに限らない。
例えば、図１３を参照して説明したように、試験等により高周波電力の電圧Ｖ０を一定として周波数を変化させた際の高周波電力の電流Ａ０の変化を取得しておき、図１６に一点鎖線ｃ２で示すように電流Ａ０の増加と減少とを逆にした電圧波形を生成し、この電圧波形を周波数ｆに対する電圧Ｖ２の変化を示すマップ５９ａとして記憶部５２に格納しておく。図１６に一点鎖線ｃ２で示すように、マップ５９ａは、周波数ｆ１近傍では電圧が低くなり、周波数ｆ２では電圧高くなる波形となる。そして、超音波加振を行う際には、記憶部５２に格納したマップ５９ａを参照して周波数ｆに対する電圧を調整してもよい。この場合も、図１６の実線ｄ２に示す様に、超音波振動子７０に供給される電流Ａ２は周波数が変化しても略一定となる。
これにより、簡便な構成で半導体装置１３を様々な周波数帯で超音波加振した際に半導体装置１３の全体が大きく振動し、不良部１４の振動が基板１１や半導体ダイ１２の振動に隠れて検出できなくなることを抑制でき、高精度に半導体装置１３の不良を検出することができる。
また、試験を簡便にして、例えば、図１７に一点鎖線ｃ３に示す様に、周波数ｆに対して階段状に電圧Ｖ３を変化させるような電圧波形をマップ５９ｂとして記憶部５２に格納するようにしてもよい。この場合には、図１７の実線ｄ３に示すように、超音波振動子７０に供給される電流Ａ３は略一定にはならないが、所定の範囲ΔＡの中に入る。これにより、更に簡便な方法で高精度で短時間に半導体装置１３の不良検出を行うことができる。
＜他の実施形態３＞
次に図１８を参照しながら他の実施形態の不良検出装置４００について説明する。不良検出装置４００は、図１を参照して説明した不良検出装置１００の各駆動ユニット２３と各超音波スピーカー２１（超音波スピーカー２１２～２１５）との間に図１２から図１７を参照して説明した不良検出装置３００と同様、電圧センサ５３と電流センサ５４をそれぞれ取付けたものである。尚、図１８では、音響ヘッド２０に取付けられた１つの超音波スピーカー２１１のみを示し、他の超音波スピーカー２１２～２１５の図示は省略する。また、ケーシング２２は超音波スピーカー２１１の近傍のみを示し、他の部分の図示は省略する。
不良検出装置４００の動作は、駆動ユニット２３で超音波振動子７０を駆動することに代えて複数の駆動ユニット２３でそれぞれの超音波スピーカー２１を駆動するようにした点を除き、不良検出装置３００の動作と同様ある。
不良検出装置４００は、各駆動ユニット２３から各超音波スピーカー２１に供給される高周波電力の電流Ａ１が略一定になるようにフィードバック制御することにより、高周波電力の周波数ｆを変化させた場合でも、各超音波スピーカー２１による半導体装置１３の超音波加振力を略一定とし、基板１１と半導体ダイ１２の振動を略一定とすることができる。これにより、不良検出装置３００と同様、高周波電力の周波数を変化させて半導体装置１３を超音波加振した際に、特定の周波数で基板１１や半導体ダイ１２が大きく振動し、基板１１や半導体ダイ１２の振動に隠れて不良部１４の振動を検出できなくなることを抑制できる。
また、不良検出装置４００は、不良検出装置１００と同様、半導体装置１３を超音波加振し、静止時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ａと超音波加振時の干渉パターンを含む画像１２ａ，１４ｂとの偏差に基づいて不良の検出を行うので、簡便な構成で短時間に半導体装置１３の不良の検出を行うことができる。また、半導体装置１３を間接的に超音波加振するので、非接触で半導体装置１３の不良の検出を行うことができる。
＜振動検出装置＞
以上説明した不良検出装置１００、２００、３００、４００は、いずれも不良領域９１を設定して検査対象物である半導体装置１３の不良の検出を行うとして説明したが、図９のステップＳ１０８～Ｓ１１１、或いは図１５のステップＳ１０８～Ｓ１１１を実行せずに、振動発生箇所を示す振動発生画素をディスプレイ５８に表示して検査対象物である半導体装置１３の振動箇所の特定を行う振動検出装置として機能させてもよい。
不良検出装置１００が振動検出装置として機能する場合、検出部５５は、カメラ４０が撮像した画像を処理して振動発生箇所を示す振動発生画素４７を特定し、半導体装置１３の画像に、特定した振動発生画素４７に対応する表示を含ませた可視化画像１２ｅをディスプレイ５８に表示する。
不良検出装置１００を振動検出装置として機能させた場合には、不良の有無の判断は、検査員がディスプレイ５８の画像を目視して判断する。
このような動作は、例えば、新しい半導体装置１３で、不良領域９１を設定する閾値、所定値が無い場合等に有用である。
１０ ステージ、１０ａ 保持面、１１ 基板、１２ 半導体ダイ、１２ａ，１４ａ，１４ｂ 画像、１２ｅ 可視化画像、１３ 半導体装置、１４ 不良部、１５ 表面、１６ 明部、１７ 暗部、１８ 表示、２０、６０ 音響ヘッド、２１、２１１～２１５ 超音波スピーカー、２１ａ 軸、２２、６２ ケーシング、２３ 駆動ユニット、２４ 超音波、２６、６６ 球中心、２７ 検出領域、２８ ガイドレール、２９ スライダ、２９ａ ロッド、３０ レーザ光源、３１ 光軸、３２ 平行レーザ光、３３ 反射レーザ光、３４ａ，３４ｂ 光路、４０ カメラ、４１ 光軸、４２ 撮像素子、４３ 視野、４５、４５ｓ、４５ｖ 画像フレーム、４６ 画素、４７ 振動発生画素、４８ アレイ、５０ 制御部、５１、５６ ＣＰＵ、５２、５７ 記憶部、５３ 電圧センサ、５４ 電流センサ、５５ 検出部、５８ ディスプレイ、５９ａ，５９ｂ マップ、６３ 球帯面、６４ 開放面、６５ 開放面、７０ 超音波振動子、９０ 隙間、９１ 不良領域、１００、２００、３００、４００ 不良検出装置。

Claims (20)

  1. 半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、
    前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、
    前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、
    前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラと、
    前記カメラが撮像した画像に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、
    前記カメラは、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得し、
    前記検出部は、前記カメラが取得した前記半導体ダイの静止時の干渉パターンを含む画像と超音波振動時の干渉パターンを含む画像との偏差に基づいて振動発生画素を特定し、特定した振動発生画素が所定値以上に密集している領域を不良領域に設定して前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うこと、
    を特徴とする不良検出装置。
  2. 請求項１に記載の不良検出装置であって、
    前記検出部は、特定した振動発生画素の周囲の所定範囲に所定個数の他の振動発生画素が存在する場合には、その画素の振動発生画素の特定を維持し、所定範囲に所定個数の振動発生画素が存在しない場合には、その画素の振動発生画素の特定を取り消すこと、
    を特徴とする不良検出装置。
  3. 請求項１又は２に記載の不良検出装置であって、
    前記半導体ダイの画像を表示するディスプレイを含み、
    前記検出部は、前記半導体ダイの画像に、特定した振動発生画素に対応する表示を含ませた可視化画像を前記ディスプレイに表示すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の不良検出装置であって、
    前記コヒーレント光は、レーザ光であり、
    前記コヒーレント光源は、前記半導体ダイに単一波長の平行レーザ光を照射すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の不良検出装置であって、
    前記超音波加振器に高周波電力を供給する駆動ユニットと、
    前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部が前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給する前記高周波電力の周波数を変化させること、
    を特徴とする不良検出装置。
  6. 請求項５に記載の不良検出装置であって、
    前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電流を検出する電流センサを備え、
    前記制御部は、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  7. 請求項５に記載の不良検出装置であって、
    前記制御部は、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電流が所定の範囲内となるように、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数に対する前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、
    前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記マップに基づいて前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の不良検出装置であって、
    前記超音波加振器は、前記半導体ダイの周囲に配置された超音波スピーカー、又は、前記半導体ダイに接続されて前記半導体ダイを超音波振動させる超音波振動子であること、
    を特徴とする不良検出装置。
  9. 請求項１から４のいずれか１項に記載の不良検出装置であって、
    前記超音波加振器は、前記半導体ダイの周囲に配置された指向性を有する複数の超音波スピーカーで構成されており、複数の前記超音波スピーカーは、各超音波スピーカーから発生した複数の超音波が前記半導体ダイに集中するようにケーシングに取付けられていること、
    を特徴とする不良検出装置。
  10. 請求項９に記載の不良検出装置であって、
    複数の前記超音波スピーカーにそれぞれ高周波電力を供給する複数の駆動ユニットと、
    各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部が前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給する前記高周波電力の周波数を変化させること、
    を特徴とする不良検出装置。
  11. 請求項１０に記載の不良検出装置であって、
    各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電流をそれぞれ検出する電流センサを備え、
    前記制御部は、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、各前記電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  12. 請求項１０に記載の不良検出装置であって、
    前記制御部は、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電流がそれぞれ所定の範囲内となるように、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数に対する各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、
    各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記マップに基づいて各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  13. 請求項１０から１２のいずれか１項に記載の不良検出装置であって、
    前記制御部は、各前記駆動ユニットによって各前記超音波スピーカーが発生する各前記超音波の各位相をそれぞれ調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  14. 半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出方法であって、
    前記半導体ダイにコヒーレント光を照射し、前記半導体ダイをカメラで撮像して前記半導体ダイの静止時の画像を取得する静止時画像取得ステップと、
    前記半導体ダイに前記コヒーレント光を照射しながら超音波加振器によって前記半導体ダイを超音波加振し、前記半導体ダイを前記カメラで撮像して前記半導体ダイの超音波振動時の画像を撮像する超音波振動時画像取得ステップと、
    前記カメラで取得した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う不良検出ステップと、を含み、
    前記静止時画像取得ステップは、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する静止時の干渉パターンを含む画像を取得し、
    前記超音波振動時画像取得ステップは、前記カメラの露光時間を前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長くして、前記カメラで前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する超音波振動時の干渉パターンを含む画像を取得し、
    前記不良検出ステップは、前記カメラで取得した前記半導体ダイの静止時の干渉パターンを含む画像と超音波振動時の干渉パターンを含む画像との偏差に基づいて振動発生画素を特定し、特定した振動発生画素が所定値以上に密集している領域を不良領域に設定して前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行うこと、
    を特徴とする不良検出方法。
  15. 請求項１４に記載の不良検出方法であって、
    前記不良検出ステップは、特定した振動発生画素の周囲の所定範囲に所定個数の他の振動発生画素が存在する場合には、その画素の振動発生画素の特定を維持し、所定範囲に所定個数の振動発生画素が存在しない場合には、その画素の振動発生画素の特定を取り消すこと、
    を特徴とする不良検出方法。
  16. 請求項１４又は１５に記載の不良検出方法であって、
    前記半導体ダイの画像に、特定した振動発生画素に対応する表示を含ませた可視化画像をディスプレイに表示する表示ステップを更に含むこと、
    を特徴とする不良検出方法。
  17. 半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、
    前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、
    前記超音波加振器に高周波電力を供給する駆動ユニットと、
    前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電流を検出する電流センサと、
    前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、
    前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、
    前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、
    前記カメラが取得した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部が前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給する前記高周波電力の周波数を変化させ、前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  18. 半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、
    前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、
    前記超音波加振器に高周波電力を供給する駆動ユニットと、
    前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、
    前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、
    前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、
    前記カメラが取得した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、
    前記制御部は、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電流が所定の範囲内となるように、前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数に対する前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、
    前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記マップに基づいて前記駆動ユニットから前記超音波加振器に供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  19. 半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、
    前記半導体ダイの周囲に配置された指向性を有する複数の超音波スピーカーで構成され、複数の前記超音波スピーカーは、各超音波スピーカーから発生した複数の超音波が前記半導体ダイに集中するようにケーシングに取付けられて、前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、
    複数の前記超音波スピーカーにそれぞれ高周波電力を供給する複数の駆動ユニットと、
    各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電流をそれぞれ検出する電流センサと、
    各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、
    前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、
    前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、
    前記カメラが撮像した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部が前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う際に、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給する前記高周波電力の周波数を変化させ、前記高周波電力の周波数を変化させる際に、各前記電流センサで検出した電流が所定の範囲内となるように各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
  20. 半導体ダイの接合面の接合不良を検出する不良検出装置であって、
    前記半導体ダイの周囲に配置された指向性を有する複数の超音波スピーカーで構成され、複数の前記超音波スピーカーは、各超音波スピーカーから発生した複数の超音波が前記半導体ダイに集中するようにケーシングに取付けられて、前記半導体ダイを超音波加振する超音波加振器と、
    複数の前記超音波スピーカーにそれぞれ高周波電力を供給する複数の駆動ユニットと、
    各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を調整する制御部と、
    前記半導体ダイにコヒーレント光を照射するコヒーレント光源と、
    前記コヒーレント光が照射された前記半導体ダイを撮像して画像を取得する撮像素子を有するカメラであって、撮像の際の露光時間が前記半導体ダイの超音波振動の周期よりも長く、前記半導体ダイの表面で反射した前記コヒーレント光の干渉により発生する干渉パターンを含む画像を取得するカメラと、
    前記カメラが撮像した前記半導体ダイの静止時の画像と超音波振動時の画像との偏差に基づいて前記半導体ダイの接合面の接合不良の検出を行う検出部と、を備え、
    前記制御部は、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電流がそれぞれ所定の範囲内となるように、各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数に対する各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧の変化を予め規定したマップを含み、
    各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の周波数を変化させる際に、前記マップに基づいて各前記駆動ユニットから各前記超音波スピーカーに供給される前記高周波電力の電圧を調整すること、
    を特徴とする不良検出装置。
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