KR20210126553A - 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법 - Google Patents

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다쿠토 마츠이
도루 마츠모토
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Abstract

패키지화된 반도체 디바이스(D)를 검사 대상으로 하는 초음파 검사 장치(1)로서, 반도체 디바이스(D)에 대향하여 배치되는 초음파 진동자(2)와, 초음파 진동자(2)로부터 출력하는 초음파(W)의 발생에 이용하는 구동 신호를 생성하는 펄스 발생기(4)와, 초음파 진동자(2)에 의한 초음파(W)의 조사에 따라서 상기 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호를 해석하는 해석부(22)를 구비하고, 펄스 발생기(4)는 반도체 디바이스(D) 내에서의 초음파(W)의 흡수가 최대로 되도록 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다.

Description

초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법
본 개시는 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법에 관한 것이다.
종래의 초음파 검사 장치로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 초음파 가열을 이용한 반도체 집적회로 배선계의 검사 장치가 있다. 이 종래의 초음파 검사 장치에서는, 피검사체인 반도체 집적회로에 대해, 정전압원으로부터 전력을 공급하면서 초음파를 조사한다. 그리고, 초음파의 조사에 따라서 그라운드 배선에 흐르는 전류의 변화를 검출함으로써, 반도체 집적회로의 전류 이미지 혹은 결함 이미지를 생성하도록 되어 있다.
일본 특개평 8-320359호 공보 일본 특개 2018-72284호 공보 일본 특개 2018-72285호 공보
마츠모토 토오루, 호즈미 나오히로, 「초음파 자극에 의한 패키지 내 배선의 전류 변동 관찰」, The 36th NANO Testing Symposium (NANOTS2016), 9-11 Nov. 2016, p. 235-238
상술한 종래의 초음파 검사 장치에서는, 패키지로부터 취출(取出)한 반도체칩이 검사 대상으로 되어 있다. 그렇지만, 반도체칩을 패키지로부터 취출하는 작업이 필요한 것이나, 반도체칩의 취출시에 회로의 특성이 변화되어 버릴 가능성 등을 고려하면, 패키지화된 상태인 채로 반도체 디바이스를 검사하는 것이 바람직하다. 패키지화된 반도체 디바이스를 검사하는 경우, 관찰점인 반도체칩을 외부에서 눈으로 확인할 수 없다고 하는 문제가 있다.
반도체 디바이스 내의 반도체칩을 검사하는 기술로서는, 예를 들면 비특허문헌 1에 기재된 반도체 디바이스의 고장 해석 기술이 있다. 또한, 반도체 디바이스 내의 반도체칩에 초음파의 초점을 맞추는 기술로서는, 예를 들면 특허문헌 2, 3에 기재된 초음파 검사 장치가 있다. 또한 검사 정밀도의 향상의 관점에서는, 초음파의 조사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호의 강도를 충분히 높이기 위한 연구가 필요하게 된다.
본 개시는 상기 과제의 해결을 위해 이루어진 것으로, 초음파의 조사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호의 강도를 충분히 높일 수 있는 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 측면에 따른 초음파 검사 장치는, 패키지화된 반도체 디바이스를 검사 대상으로 하는 초음파 검사 장치로서, 반도체 디바이스에 대향하여 배치되는 초음파 진동자와, 초음파 진동자로부터 출력하는 초음파의 발생에 이용하는 구동 신호를 생성하는 신호 생성부와, 초음파 진동자에 의한 초음파의 입사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호를 해석하는 해석부를 구비하고, 신호 생성부는 반도체 디바이스 내에서의 초음파의 흡수가 최대로 되도록 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다.
이 초음파 검사 장치에서는, 반도체 디바이스 내에서의 초음파의 흡수가 최대로 되도록 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다. 구동 신호를 최적 주파수로 함으로써, 반도체 디바이스 내에서 초음파의 공진을 충분히 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 초음파의 집속 강도가 높아지는 것과 함께, 초음파의 조사 위치에서 반도체 디바이스의 온도가 상승하여, 초음파의 조사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호의 강도를 충분히 높일 수 있다. 출력 신호의 강도를 높임으로써, 검사 정밀도의 향상이 도모된다.
신호 생성부는 반도체 디바이스의 표면에서 반사된 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 반사 주파수 스펙트럼에 기초하여 구동 신호의 최적 주파수를 설정해도 된다. 이와 같은 수법에 의하면, 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호를 취득할 때의 초음파의 주파수를 폭넓은 범위에서 스위프(sweep)시키는 일 없이, 구동 신호의 최적 주파수를 사전에 정밀도 좋게 도출할 수 있다.
신호 생성부는 초음파 진동자로부터 출력한 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 출사 주파수 스펙트럼과, 반사 주파수 스펙트럼의 비에 기초하여 구동 신호의 최적 주파수를 설정해도 된다. 이 경우, 구동 신호의 최적 주파수를 사전에 한층 더 정밀도 좋게 도출할 수 있다.
신호 생성부는 스위프 범위 내에서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호의 강도가 가장 높게 되는 주파수를 구동 신호의 최적 주파수로서 설정해도 된다. 이 경우, 간단한 처리로 구동 신호의 최적 주파수를 도출할 수 있다.
신호 생성부는 반도체 디바이스의 피검사 영역의 위치마다의 최적 주파수를 나타내는 매핑 정보에 기초하여 구동 신호를 생성해도 된다. 이 경우, 반도체 디바이스의 피검사 영역의 구조(수지 두께나 재질 등)가 위치에 따라서 불규칙하게 분포하고 있었다고 해도, 항상 최적인 주파수의 구동 신호를 이용하여 출력 신호의 해석을 행할 수 있다.
해석부는 반도체 디바이스의 피검사 영역에 있어서 출력 신호의 해석 결과를 매핑함으로써 해석 화상을 생성해도 된다. 이것에 의해, 반도체 디바이스의 검사 결과를 해석 화상에 기초하여 용이하게 파악하는 것이 가능하게 된다.
신호 생성부는 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성하고, 해석부는 복수의 주파수의 구동 신호에 기초하여 생성된 복수의 해석 화상 중, 가장 SN비가 높은 해석 화상을 선택하여 외부 출력해도 된다. 이 경우, 반도체 디바이스의 피검사 영역의 구조(수지 두께나 재질 등)가 위치에 따라서 불규칙하게 분포하고 있었다고 해도, 감도가 높은 해석 화상에 기초하여 반도체 디바이스의 검사를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따른 초음파 검사 방법은, 패키지화된 반도체 디바이스를 검사 대상으로 하는 초음파 검사 방법으로서, 반도체 디바이스를 향하여 초음파 진동자로부터 초음파를 조사하는 조사 스텝과, 초음파 진동자로부터의 초음파의 조사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호를 해석하는 해석 스텝을 구비하고, 조사 스텝에서는, 반도체 디바이스 내에서의 초음파의 흡수가 최대로 되도록 초음파 진동자를 구동시키는 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다.
이 초음파 검사 방법에서는, 반도체 디바이스 내에서의 초음파의 흡수가 최대로 되도록 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다. 구동 신호를 최적 주파수로 함으로써, 반도체 디바이스 내에서 초음파의 공진을 충분히 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 초음파의 집속 강도가 높아지는 것과 함께, 초음파의 조사 위치에서 반도체 디바이스의 온도가 상승하여, 초음파의 조사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호의 강도를 충분히 높일 수 있다. 출력 신호의 강도를 높임으로써, 검사 정밀도의 향상이 도모된다.
조사 스텝에서는, 반도체 디바이스의 표면에서 반사된 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 반사 주파수 스펙트럼에 기초하여 구동 신호의 최적 주파수를 설정해도 된다. 이와 같은 수법에 의하면, 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호를 취득할 때의 초음파의 주파수를 폭넓은 범위에서 스위프시키는 일 없이, 구동 신호의 최적 주파수를 사전에 정밀도 좋게 도출할 수 있다.
조사 스텝에서는, 초음파 진동자로부터 출력한 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 출사 주파수 스펙트럼과, 반사 주파수 스펙트럼의 비에 기초하여 구동 신호의 최적 주파수를 설정해도 된다. 이 경우, 구동 신호의 최적 주파수를 사전에 한층 더 정밀도 좋게 도출할 수 있다.
조사 스텝에서는, 구동 신호의 주파수를 스위프시켜, 스위프 범위 내에서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호의 강도가 가장 높게 되는 주파수를 구동 신호의 최적 주파수로서 설정해도 된다. 이 경우, 간단한 처리로 구동 신호의 최적 주파수를 도출할 수 있다.
조사 스텝에서는, 반도체 디바이스의 피검사 영역의 위치마다의 최적 주파수를 나타내는 매핑 정보에 기초하여 구동 신호를 생성해도 된다. 이 경우, 반도체 디바이스의 피검사 영역의 구조(수지 두께나 재질 등)가 위치에 따라서 불규칙하게 분포하고 있었다고 해도, 항상 최적인 주파수의 구동 신호를 이용하여 출력 신호의 해석을 행할 수 있다.
해석 스텝에서는, 반도체 디바이스의 피검사 영역에 있어서 출력 신호의 해석 결과를 매핑함으로써 해석 화상을 생성해도 된다. 이것에 의해, 반도체 디바이스의 검사 결과를 해석 화상에 기초하여 용이하게 파악하는 것이 가능하게 된다.
조사 스텝에서는, 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성하고, 해석 스텝에서는, 복수의 주파수의 구동 신호에 기초하여 생성된 복수의 해석 화상 중, 가장 SN비가 높은 해석 화상을 선택하여 외부 출력해도 된다. 이 경우, 반도체 디바이스의 피검사 영역의 구조(수지 두께나 재질 등)가 위치에 따라서 불규칙하게 분포하고 있었다고 해도, 감도가 높은 해석 화상에 기초하여 반도체 디바이스의 검사를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
본 개시에 의하면, 초음파의 조사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호의 강도를 충분히 높일 수 있다.
도 1은 초음파 검사 장치의 일 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 초음파 진동자의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 검사 실행시의 초음파의 초점 위치를 나타내는 개략도이다.
도 4의 (a)는 출력된 초음파의 시간 강도 파형의 일례, (b)는 반사된 초음파의 강도 시간 파형의 일례, (c)는 출사 주파수 스펙트럼에 대한 반사 주파 스펙트럼의 비의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 최적 주파수의 매핑 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 초음파의 초점 위치의 조정 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 후속 상태를 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)는 해석 화상의 일례, (b)는 반사 화상의 일례, (c)는 중첩 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9의 (a)~(c)는, 서로 다른 캐리어 주파수를 이용하여 취득한 복수의 해석 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 복수의 해석 화상의 SN비의 산출 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 초음파 검사 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 개시의 일 측면에 따른 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 초음파 검사 장치의 일 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다. 이 초음파 검사 장치(1)는 검사 대상인 반도체 디바이스(D)를 패키지화된 상태인 채로 검사하는 장치이다. 초음파 검사 장치(1)는 초음파(W)의 조사에 기인하는 반도체 디바이스(D)의 저항 변화를 계측하는 수법에 기초하여, 패키지화된 반도체 디바이스(D)의 고장의 유무 및 고장 위치의 특정 등을 실시한다.
반도체 디바이스(D)의 일면측은, 초음파(W)가 조사되는 검사면(Dt)으로 되어 있다. 반도체 디바이스(D)는 해당 검사면(Dt)을 아래쪽으로 향한 상태로 유지판 등에 의해서 유지된다. 반도체 디바이스(D)로서는, 다이오드나 파워 트랜지스터 등을 포함하는 개별 반도체 소자(디스크리트), 광전자 소자, 센서/액추에이터, 혹은 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 구조나 바이폴러 구조의 트랜지스터로 구성되는 로직 LSI(Large Scale Integration), 메모리 소자, 리니어 IC(Integrated Circuit), 및 이것들의 혼성 디바이스 등을 들 수 있다. 또한, 반도체 디바이스(D)는 반도체 디바이스를 포함하는 패키지, 복합 기판 등 이어도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 초음파 검사 장치(1)는 초음파 진동자(2)와, 스테이지(3)와, 펄스 발생기(신호 생성부)(4)와, 반응 검출부(5)와, 로크인(lock-in) 앰프(6)와, 컴퓨터(해석부/화상 생성부)(7)와, 모니터(8)를 포함하여 구성되어 있다.
초음파 진동자(2)는 반도체 디바이스(D)를 향하여 초음파(W)를 조사하는 디바이스이다. 초음파 진동자(2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 펄서(pulsar)(11)와, 매질 유지부(12)를 가지고 있다. 초음파 진동자(2)는 예를 들면 통 모양을 이루고, 보다 구체적으로는 원통 모양을 이루고 있다. 초음파 진동자(2)의 선단면(2a)은, 초음파(W)를 출력하는 부분으로, 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)과 대향하도록 윗쪽 방향으로 배치되어 있다. 선단면(2a)은 실제로는 오목면 모양을 이루고 있고, 선단면(2a)의 각각의 위치에서 발생한 초음파(W)는, 선단면(2a)으로부터 일정 거리만큼 떨어진 위치에 초점을 가진다.
선단면(2a)으로부터 출력되는 초음파(W)는, 예를 들면 20kHz~10GHz 정도의 탄성 진동파이다. 초음파(W)의 파형은, 충분한 대역을 가지는 펄스 파형이면 특별히 제한은 없다. 초음파(W)의 파형은, 펄스 파형으로 한정되지 않고, 스위프된 버스트 파형이어도 된다. 또한, 버스트 파형에는, 국소 주파수가 스위프된 처프(chirp) 파형이 포함되어 있어도 된다.
펄서(11)는 펄스 발생기(4)로부터 출력되는 구동 신호에 기초하여 초음파 진동자(2)를 구동시키는 부분이다. 본 실시 형태에서는, 펄서(11)는 반도체 디바이스(D)의 검사면에서 반사된 초음파(W)를 검출하는 리시버(13)로서의 기능도 가지고 있다. 리시버(13)는 초음파(W)의 반사파를 검출하고, 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 컴퓨터(7)에 출력한다.
매질 유지부(12)는 초음파 진동자(2)와 반도체 디바이스(D)의 사이에서 매질(M)을 유지하는 부분이다. 매질 유지부(12)에 의해서 유지되는 매질(M)은, 본 실시 형태에서는 물이다. 매질(M)은 반도체 디바이스(D)의 패키지에 이용되고 있는 재질과 임피던스가 정합하는 것이면 특별히 제한은 없으며, 글리세린 등의 다른 액체, 혹은 겔 상, 젤리 상의 물질 등을 이용해도 된다. 매질 유지부(12)는 예를 들면 실리콘 수지 등, 가요성 및 매질(M)에 대한 젖음성(wettability)을 충분히 가지는 재료에 의해서 형성된 통 모양 부재(14)를 가지고 있다. 통 모양 부재(14)는 초음파 진동자(2)의 선단면(2a) 측의 단부(2b)에 착탈 가능하게 감합(嵌合)하고 있다.
통 모양 부재(14)의 일부가 선단면(2a)으로부터 돌출되도록 통 모양 부재(14)를 단부(2b)에 슬라이드 가능하게 감합함으로써, 통 모양 부재(14)의 내주면(14a)과 초음파 진동자(2)의 선단면(2a)에 의해서 매질(M)을 유지하는 유지 공간(S)이 형성된다. 초음파 진동자(2)의 선단면(2a)으로부터의 통 모양 부재(14)의 돌출량을 조정함으로써, 유지 공간(S)의 용적이 가변하게 된다. 이것에 의해, 패키지의 수지 두께가 다른 반도체 디바이스(D)에 대해서도, 매질(M)이 흘러나오는 일이 없는 최적인 유지 공간(S)의 용적을 마련할 수 있다. 또한, 통 모양 부재(14)의 돌출량의 조정에 의해, 초음파 진동자(2)로부터 출력되는 초음파(W)의 초점 위치의 범위를 조정할 수 있다.
통 모양 부재(14)의 돌출량의 파악을 용이하게 하기 위해, 통 모양 부재(14)에 눈금이 마련되어 있어도 된다. 눈금이 마련되는 위치는, 예를 들면 통 모양 부재(14)의 내주면(14a) 혹은 외주면(14c)이다. 통 모양 부재(14)의 돌출량은, 초음파 진동자(2)의 단부(2b)에 대한 통 모양 부재(14)의 위치를 수동으로 슬라이드시켜, 통 모양 부재(14)의 감합량을 바꿈으로써 조정할 수 있다. 초음파 진동자(2)의 단부(2b)에 대한 통 모양 부재(14)의 위치는, 슬라이드 기구를 이용하여 조정해도 된다. 또한, 통 모양 부재(14)의 감합량을 일정하게 한 다음에, 다른 길이의 통 모양 부재(14)로 교환함으로써 통 모양 부재(14)의 돌출량을 조정해도 된다.
통 모양 부재(14)의 둘레벽 부분에는, 유지 공간(S)에 유지되는 매질(M)의 유지량을 조정하는 매질 유통구(15)가 마련되어 있다. 매질 유통구(15)에는, 외부의 매질 저장부(미도시)에 접속된 유통관(16)이 삽입되어 있어서, 유지 공간(S)으로의 매질(M)의 유입 및 유지 공간(S)으로부터의 매질(M)의 배출이 이루어지도록 되어 있다. 매질(M)의 유통량은, 예를 들면 컴퓨터(7)에 의해서 제어된다.
매질 유통구(15)는 통 모양 부재(14)의 선단면(14b)으로부터 일정 간격으로 마련되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 매질 유통구(15)로부터 유입되는 매질(M)에 이물이 혼입된 경우에도, 유지 공간(S)에 있어서 이물이 통 모양 부재(14)의 선단면(14b) 부근에 모이는 것을 억제시킬 수 있다. 통 모양 부재(14)의 선단면(14b) 부근은, 초음파 진동자(2)의 선단면(2a) 부근에 비해 초음파(W)가 집속되고 있다. 이 때문에, 선단면(14b) 부근에 이물이 모이는 것을 억제함으로써, 이물에 대한 초음파(W)의 간섭의 영향이 억제된다.
통 모양 부재(14)의 내주면(14a)에는, 유지 공간(S)에 있어서의 매질(M)의 유지량을 검출하는 레벨 센서(유지량 검출부)(17)가 장착되어 있다. 레벨 센서(17)의 장착 위치는, 예를 들면 매질 유통구(15)보다도 윗쪽(선단면(14b) 측)으로 되어 있다. 레벨 센서(17)는 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 컴퓨터(7)에 출력한다. 레벨 센서(17)로부터의 검출 신호에 기초하여, 초음파(W)의 초점 위치를 조정할 때의 유지 공간(S)의 매질(M)의 양의 제어가 실행된다. 통 모양 부재(14)에는, 반도체 디바이스(D)와의 거리를 검출하는 거리 센서가 장착되어 있어도 된다. 이것에 의해, 후술하는 스테이지(3)를 Z축 방향으로 구동시켰을 때에, 통 모양 부재(14)와 반도체 디바이스(D)의 간섭을 막을 수 있다.
스테이지(3)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스(D)와 초음파 진동자(2)의 상대 위치를 이동시키는 장치이다. 본 실시 형태에서는, 스테이지(3)는 XYZ축 방향으로 구동 가능한 3축 스테이지로서 구성되고, 스테이지(3) 상에 초음파 진동자(2)가 고정되어 있다. 스테이지(3)의 구동은, 컴퓨터(7)로부터의 지시 신호에 기초하여 제어된다. 스테이지(3)가 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)의 면내 방향(XY축 방향)으로 구동함으로써, 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)에 있어서의 초음파(W)의 조사 위치가 주사된다. 또한, 스테이지(3)가 반도체 디바이스(D)의 두께 방향(Z축 방향)으로 구동함으로써, 초음파(W)의 초점 위치가 반도체 디바이스(D)의 두께 방향에 대해서 일정한 정밀도로 조정된다. 또한, 스테이지(3)는 초음파 진동자(2)가 아니라, 반도체 디바이스(D)에 고정되어 있어도 된다.
반도체 디바이스(D)의 검사의 개시시에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 표면 장력에 의해서 매질 유지부(12)의 유지 공간(S)으로부터 솟아오르는 정도로 매질(M)이 유지 공간(S)에 공급된다. 그리고, 스테이지(3)가 반도체 디바이스(D)의 두께 방향으로 구동함으로써, 매질(M)의 솟아오름 부분(Ma)이 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)에 접촉되게 된다. 이것에 의해, 초음파 진동자(2)의 선단면(2a)으로부터 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)에 이르는 초음파(W)의 경로가 매질(M)로 충전된다. 그리고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 스테이지(3)가 반도체 디바이스(D)의 두께 방향으로 더 구동하여, 초음파(W)의 초점 위치가 반도체 디바이스(D) 내의 칩(C) 부근으로 조정된다.
펄스 발생기(4)는 초음파 진동자(2)에 대한 구동 신호를 생성하는 장치이다. 구동 신호의 주파수(이하, 「캐리어 주파수」라고 칭함)는, 초음파 진동자(2)에서 발생시키는 초음파(W)의 주파수와 같은 값으로 설정된다. 본 실시 형태와 같이, 로크인 앰프(6)를 이용한 로크인 검출을 행하는 경우에는, 로크인 주파수를 별도 설정하고, 캐리어 주파수와 로크인 주파수를 합성한 버스트 신호를 구동 신호로서 초음파 진동자(2)에 입력한다. 이 경우, 로크인 주파수에 따른 참조 신호가 펄스 발생기(4)로부터 로크인 앰프(6)에 출력된다. 캐리어 주파수는 예를 들면 25MHz~300MHz 정도이며, 로크인 주파수는 예를 들면 0.1kHz~5kHz 정도이다.
펄스 발생기(4)는 구동 신호의 생성시, 반도체 디바이스(D) 내에서의 공진에 의한 초음파(W)의 흡수가 최대로 되도록 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다. 펄스 발생기(4)는 예를 들면 반도체 디바이스(D)의 표면에서 반사된 초음파(W)의 주파수를 해석함으로써 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다. 이 경우, 우선, 레퍼런스용 샘플을 세팅하고, 해당 샘플의 검사면(Dt)에 있어서의 초음파(W)의 조사 위치 및 초음파(W)의 초점 위치를 조정한 후, 초음파 진동자(2)로부터 출력되는 초음파(W)의 강도 시간 파형 T0(도 4의 (a) 참조)를 취득한다. 레퍼런스용 샘플은, 단일 소재에 의해 형성되고, 충분한 두께를 가지는 물체인 것이 바람직하다. 또한, 검사 대상의 반도체 디바이스(D)를 세팅하고, 해당 반도체 디바이스(D)의 표면에서 반사된 초음파(W)의 강도 시간 파형 T1(도 4의 (b) 참조)을 취득한다.
다음으로, 강도 시간 파형 T0를 푸리에 변환하여 출사 주파수 스펙트럼 W0를 도출하고, 강도 시간 파형 T1을 푸리에 변환하여 반사 주파수 스펙트럼 W1을 도출한다. 그리고, 반사 주파수 스펙트럼 W1을 출사 주파수 스펙트럼 W0로 나눗셈하여, 출사 주파수 스펙트럼 W0에 대한 반사 주파수 스펙트럼 W1의 비 R을 산출한다. 이 비 R은 검사 대상의 반도체 디바이스(D)의 표면에 있어서의 초음파(W)의 반사율의 주파수 특성을 나타내는 것이다. 도 4의 (c)는, 출사 주파수 스펙트럼 W0에 대한 반사 주파수 스펙트럼 W1의 비 R의 도출 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4의 (c)의 예에서는, 주파수가 46MHz~58MHz의 범위에 있어서, 주파수가 52MHz인 경우에 비 R이 최소값으로 되어 있다. 이 경우, 펄스 발생기(4)는 비 R이 최소값으로 되는 52MHz를 캐리어 주파수로 하는 구동 신호를 생성하여, 초음파 진동자(2)에 출력한다. 출사 주파수 스펙트럼 W0에 대해서는, 레퍼런스용 샘플을 이용하여 미리 취득한 데이터를 펄스 발생기(4) 혹은 컴퓨터(7)에 기억시켜 두어도 된다.
최적 주파수의 설정은, 캐리어 주파수의 스위프에 따라서 실시해도 된다. 이 경우, 검사 대상의 반도체 디바이스(D)를 세팅하고, 캐리어 주파수를 스위프시키면서, 해당 반도체 디바이스(D)의 표면에서 반사된 초음파(W)의 반사 강도 파형(미도시)을 취득한다. 펄스 발생기(4)는, 취득한 반사 강도 파형에 기초하여, 반사 강도가 최소값으로 되는 주파수를 캐리어 주파수로 하는 구동 신호를 생성하여, 초음파 진동자(2)에 출력한다.
캐리어 주파수를 스위프시키는 방식과, 상술한 출사 주파수 스펙트럼 W0에 대한 반사 주파수 스펙트럼 W1의 비 R을 이용하는 방식을 조합하여 최적 주파수의 도출을 행해도 된다. 이 경우, 예를 들면 비 R이 최소로 되는 캐리어 주파수를 도출한 후, 해당 주파수를 포함하는 소정의 범위에서 캐리어 주파수를 스위프시켜, 반사 강도가 최소값으로 되는 주파수를 캐리어 주파수로서 구동 신호를 생성하면 된다. 이와 같은 수법에 의하면, 최적 주파수를 도출할 때의 캐리어 주파수의 스위프 범위를 좁히는 것이 가능하게 된다.
펄스 발생기(4)는 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성해도 된다. 상기 처리에 의해 최적 주파수가 52MHz로 도출되었을 경우, 펄스 발생기(4)는 예를 들면 48MHz~56MHz의 범위에서 2MHz마다의 구동 신호를 생성해도 된다. 이 경우, 펄스 발생기(4)에서는, 48MHz, 50MHz, 52MHz, 54MHz, 56MHz의 5개의 캐리어 주파수에 기초하는 구동 신호가 생성되고, 5개의 서로 다른 주파수의 초음파(W)를 이용하여 반도체 디바이스(D)의 검사가 실시된다.
펄스 발생기(4)는 반도체 디바이스(D)의 피검사 영역의 위치마다의 최적 주파수를 나타내는 매핑 정보에 기초하여 구동 신호를 생성해도 된다. 도 5는 최적 주파수의 매핑 정보의 일례를 나타내는 도면이다. 동도의 예에서는, 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)의 피검사 영역이 매트릭스 모양으로 9개의 영역으로 구분되어 있으며, 각 영역에 최적 주파수가 각각 할당되어 있다. 매핑 정보는 예를 들면 스테이지(3)를 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)의 면내 방향(XY축 방향)으로 구동시켜, 반도체 디바이스(D)의 피검사 영역의 위치마다 최적 주파수를 도출함으로써 생성된다. 매핑 정보는 반도체 디바이스(D)의 개체마다 생성해도 되고, 제품 사양 등에 따라서 미리 생성한 것을 펄스 발생기(4) 혹은 컴퓨터(7)에 기억시켜 두어도 된다.
반응 검출부(5)는 초음파 진동자(2)에 의한 초음파(W)의 조사에 따른 반도체 디바이스(D)의 반응을 검출하는 장치이다. 반응 검출부(5)는 예를 들면 로크인 앰프(6)의 전단에 접속된 검출 앰프에 의해서 구성되어 있다. 반응 검출부(5)는 반도체 디바이스(D)에 정전압 또는 정전류를 인가하는 전원 장치(10)를 내장하고 있다. 반응 검출부(5)는, 정전압 또는 정전류의 인가 상태에 있어서, 초음파(W)의 조사에 따른 반도체 디바이스(D)의 전류 또는 전압을 검출하고, 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 로크인 앰프(6)에 출력한다. 반응 검출부(5)는 교류 성분만을 추출하여 검출 신호를 출력하도록 해도 된다.
로크인 앰프(6)는 반응 검출부(5)로부터 출력되는 검출 신호를 로크인 검출하는 장치이다. 로크인 앰프(6)는, 펄스 발생기(4)로부터 출력되는 참조 신호에 기초하여, 반응 검출부(5)로부터 출력되는 검출 신호를 로크인 검출한다. 그리고, 로크인 앰프(6)는 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 컴퓨터(7)에 출력한다.
컴퓨터(7)는, 물리적으로는, RAM, ROM 등의 메모리, CPU 등의 프로세서(연산 회로), 통신 인터페이스, 하드디스크 등의 격납부, 모니터(8) 등의 표시부를 구비하여 구성되어 있다. 이러한 컴퓨터(7)로서는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터, 클라우드 서버, 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 단말 등) 등을 들 수 있다. 컴퓨터(7)는 마이크로 컴퓨터 혹은 FPGA(field-programmable gate array) 등에 의해 구성되어 있어도 된다. 컴퓨터(7)는 메모리에 격납되는 프로그램을 컴퓨터 시스템의 CPU로 실행함으로써, 스테이지(3)의 동작을 제어하는 스테이지 제어부(21), 및 로크인 앰프(6)로부터의 검출 신호를 해석하는 해석부(22)로서 기능한다.
스테이지 제어부(21)는, 보다 구체적으로는, 반도체 디바이스(D)의 두께 방향에 대한 초음파(W)의 초점 위치의 조정 제어와, 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)에 대한 초음파(W)의 주사 제어를 실행한다. 초점 위치의 조정 제어에서는, 스테이지 제어부(21)는, 초음파 진동자(2)의 리시버(13)로부터 출력되는 당해 검출 신호에 기초하여 스테이지(3)의 Z방향의 제어를 실행한다. 초음파(W)의 주사 제어에서는, 스테이지 제어부(21)는, 초음파(W)가 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)을 따라서 이동하도록, 스테이지(3)의 XY방향의 제어를 실행한다. 스테이지 제어부(21)는 주사 제어시의 스테이지(3)의 위치 정보를 해석부(22)에 순차적으로 출력한다.
도 6은 초점 위치의 조정 제어의 일례를 나타내는 도면이다. 동도의 예에서는, 가로축이 시간(초음파(W)가 출력되고 나서 반사파가 검출될 때까지의 시간), 세로축이 진폭으로 되어 있으며, 리시버(13)로부터의 검출 신호의 시간 파형 K가 플롯되어 있다. 이 시간 파형 K는, 초음파(W)를 복수 회 출력시켰을 경우의 반사파의 검출 신호를 적산한 것이어도 된다.
초음파(W)의 초점 위치를 반도체 디바이스(D)를 향하여 변위시켜 나가면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스(D)의 패키지 표면에서의 반사에 대응하는 제1 피크 P1이 시간 파형 K에 출현한다. 제1 피크 P1이 출현한 위치로부터 추가로 초음파(W)의 초점 위치를 반도체 디바이스(D) 측으로 변위시키면, 초음파(W)의 초점 위치가 반도체 디바이스(D)의 패키지 내로 이동하고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스(D) 내부의 칩(C) 표면에서의 반사에 대응하는 제2 피크 P2가 시간 파형 K에 출현한다. 따라서, 스테이지 제어부(21)는 제2 피크 P2의 진폭이 최대로 되도록 스테이지(3)의 Z축 방향의 위치를 제어한다.
초점 위치의 조정 제어에 있어서, 패키지의 수지 두께를 이미 알고 있는 경우, 혹은 패키지의 수지 조성을 이미 알고 있고, 패키지 내의 초음파(W)의 음속이 산출 가능한 경우가 생각된다. 이 경우에는, 이들 정보에 기초하여 미리 제2 피크 P2의 출현 위치(출현 시간)의 범위를 산출하고, 제2 피크 P2를 검출할 때의 검출창 A를 설정하도록 해도 된다. 검출창 A의 설정에 의해, 제2 피크 P2의 출현 위치의 검출 정밀도의 향상 및 검출 시간의 단축화가 도모된다. 반도체 디바이스(D) 내에 복수 층의 칩(C)이 내장되어 있는 것을 이미 알고 있는 경우에는, 제2 피크 P2 이후의 피크에 기초하여 스테이지(3)의 Z축 방향의 위치를 제어해도 된다.
해석부(22)는 반도체 디바이스(D)의 검사 중에 로크인 앰프(6)로부터 출력되는 검출 신호를 스테이지 제어부(21)로부터 출력되는 스테이지(3)의 위치 정보에 기초하여 매핑하고, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 해석 화상(31)을 생성한다. 해석 화상(31)에 있어서, 반도체 디바이스(D)의 반응(전류 또는 전압의 변화량)에 따른 표시 휘도의 범위, 색, 투과도 등은, 임의로 설정 가능하다.
해석부(22)는 반도체 디바이스(D)의 검사 중에 리시버(13)로부터 출력되는 검출 신호를 스테이지 제어부(21)로부터 출력된 스테이지(3)의 위치 정보에 기초하여 매핑하고, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 반사 화상(32)을 생성한다. 반사 화상(32)의 생성시에는, 리시버(13)로부터의 검출 신호 중, 반도체 디바이스(D) 내의 칩(C) 표면으로부터의 반사파에 대응하는 시간의 성분만을 추출하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 반도체 디바이스(D) 내의 칩(C)의 형상을 나타내는 반사 화상(32)을 얻을 수 있다.
해석부(22)는, 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 해석 화상(31)과 반사 화상(32)을 중첩시킨 중첩 화상(33)을 생성해도 된다. 해석부(22)는 생성한 중첩 화상(33)을 모니터(8)에 출력한다. 중첩 화상(33)에서는, 반사 화상(32)이 나타내는 반도체 디바이스(D) 내의 칩(C)의 형상에, 해석 화상(31)이 나타내는 반도체 디바이스(D)의 반응이 중첩되어, 칩(C)의 고장 위치의 특정이 용이한 것으로 된다. 반사 화상(32)에서는, 칩(C)의 형상만이 아니라, 회로의 박리와 같은 이상을 확인할 수 있는 경우가 있다. 따라서, 중첩 화상(33)에 있어서, 해석 화상(31)으로부터 확인할 수 있는 이상 위치와 반사 화상(32)으로부터 확인할 수 있는 이상 위치가 중첩되었을 경우, 해당 이상 위치를 강조 표시하도록 해도 된다.
펄스 발생기(4)에서 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호가 생성되고, 서로 다른 주파수의 초음파(W)를 이용하여 반도체 디바이스(D)의 검사가 실시되었을 경우, 해석부(22)는 이들 복수의 주파수의 구동 신호에 기초하는 복수의 해석 화상(31)을 생성한다. 이 경우, 해석부(22)는 생성한 복수의 해석 화상(31) 중, 가장 SN비가 높은 해석 화상(31)을 선택하여 외부 출력한다.
도 9의 예에서는, 캐리어 주파수를 48MHz로 했을 경우의 해석 화상(31A)(도 9의 (a)), 캐리어 주파수를 52MHz로 했을 경우의 해석 화상(31B)(도 9의 (b)), 및 캐리어 주파수를 56MHz로 했을 경우의 해석 화상(31C)(도 9의 (c))을 나타낸다(도 9에서는, 캐리어 주파수를 50MHz로 했을 경우의 해석 화상 및 캐리어 주파수를 54MHz로 했을 경우의 해석 화상은 생략함). 화상의 SN비는, 예를 들면 해석 화상 내의 신호점과 노이즈점을 지정하고, 이들 점에서의 신호 강도의 비에 기초하여 산출된다.
도 10은 복수의 해석 화상의 SN비의 산출 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 동도의 예에서는, 가장 SN비가 높은 해석 화상은, 캐리어 주파수를 52MHz로 했을 경우의 해석 화상이다. 이 경우, 해석부(22)는 복수의 해석 화상 중, 캐리어 주파수를 52MHz로 했을 경우의 해석 화상을 선택한다. 그리고, 해석부(22)는 선택한 해석 화상에 반사 화상을 중첩시켜 중첩 화상을 생성하여, 모니터(8)에 출력한다.
이어서, 상술한 초음파 검사 장치(1)를 이용한 초음파 검사 방법에 대해 설명한다.
도 11은 초음파 검사 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다. 동도에 나타내는 바와 같이, 초음파 검사 장치(1)를 이용하여 반도체 디바이스(D)의 검사를 실시하는 경우, 우선, 반도체 디바이스(D)를 도시되지 않은 유지판 등에 배치한다(스텝 S01). 다음으로, 매질 유통구(15)로부터 매질 유지부(12)에 매질(M)을 유입시켜, 유지 공간(S)에 매질(M)을 유지한다(스텝 S02). 스텝 S02에서는, 상술한 바와 같이, 표면 장력에 의한 매질(M)의 솟아오름 부분(Ma)이 형성된다. 그리고, 통 모양 부재(14)의 선단면(14b)이 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)에 접촉시키지 않고, 또한 매질(M)의 솟아오름 부분(Ma)만을 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)에 접촉시킨 상태에서, 스테이지(3)를 Z축 방향으로 구동시킨다(도 2 참조).
매질(M)을 유지한 후, 초음파(W)의 초점 위치를 조정한다(스텝 S03). 여기에서는, 우선, 초음파 진동자(2)가 칩(C)과 대향하는 위치에 오도록, 스테이지(3)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 구동시킨다. 다음으로, 리시버(13)로부터 출력되는 초음파(W)의 반사파의 시간 파형 K에 있어서의 제2 피크 P2의 출현 위치에 기초하여, 초음파(W)의 초점 위치가 반도체 디바이스(D) 내부의 칩(C) 표면과 일치하도록 스테이지(3)를 Z축 방향으로 구동시킨다(도 3 참조). 초음파(W)의 초점 위치의 조정은, 스테이지 제어부(21)에 의해서 자동으로 실행해도 되고, 초음파 검사 장치(1)의 유저가 시간 파형 K의 제2 피크 P2의 출현 위치를 눈으로 확인하면서 수동으로 실행해도 된다.
초음파(W)의 초점 위치의 조정 후, 반도체 디바이스(D)의 기울기를 조정하는 스텝을 실행해도 된다. 이 스텝에서는, 예를 들면 스테이지(3)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 한 축씩 구동시켰을 때의 반사파의 시간 파형 K가 서로 일치하도록, 유지 판 혹은 스테이지(3)의 자세를 조정한다. 해당 스텝도, 스테이지 제어부(21)에 의해서 자동으로 실행해도 되고, 초음파 검사 장치(1)의 유저가 시간 파형 K를 눈으로 확인하면서 수동으로 행해도 된다.
초음파(W)의 초점 위치의 조정 후, 반도체 디바이스(D)를 향하여 초음파 진동자(2)로부터 초음파(W)를 조사하는 조사 스텝을 실행한다. 조사 스텝에서는, 우선, 초음파 진동자(2)에 입력하는 구동 신호의 캐리어 주파수를 설정한다(스텝 S04). 여기에서는, 상술한 출사 주파수 스펙트럼 W0에 대한 반사 주파수 스펙트럼 W1의 비 R을 이용하는 방식, 캐리어 주파수를 스위프시키는 방식, 혹은 이들 방식을 조합함으로써, 반도체 디바이스(D) 내에서의 초음파(W)의 흡수가 최대로 되도록 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다. 스텝 S04에서는, 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성해도 되고, 반도체 디바이스(D)의 피검사 영역의 위치마다의 최적 주파수를 나타내는 매핑 정보에 기초하여 구동 신호를 생성해도 된다.
최적 주파수의 설정 후, 반도체 디바이스(D)의 반사 화상을 생성한다(스텝 S05). 스텝 S05에서는, 스텝 S04에서 생성한 구동 신호를 펄스 발생기(4)로부터 초음파 진동자(2)에 입력하고, 초음파 진동자(2)로부터 반도체 디바이스(D)에 초음파(W)를 조사한다. 그리고, 반도체 디바이스(D)로부터의 반사파를 리시버(13)로 검출하고, 리시버(13)로부터 출력된 검출 신호와, 스테이지 제어부(21)로부터 출력되는 스테이지(3)의 위치 정보에 기초하여 매핑을 행하여, 반사 화상(32)을 생성한다.
반사 화상(32)에 기초하는 해석 위치의 확인 후, 반도체 디바이스(D)에 정전압(또는 정전류)을 인가하는 것과 함께, 초음파(W)의 조사를 행한다(스텝 S06). 스텝 S06에서는, 전원 장치(10)로부터 반도체 디바이스(D)에 정전압(또는 정전류)을 인가한다. 또한, 펄스 발생기(4)로부터 초음파 진동자(2)에 구동 신호를 입력하여, 초음파 진동자(2)로부터의 초음파(W)를 반도체 디바이스(D)에 조사한다. 그리고, 스테이지(3)를 XY축 방향으로 구동시켜, 초음파(W)의 조사에 따른 반도체 디바이스(D)의 전류 또는 전압의 변화를 반도체 디바이스(D)의 검사면(Dt)의 각 위치에 있어서 검출한다. 반도체 디바이스(D)의 전류 또는 전압의 변화를 반응 검출부(5)로 검출하고, 검출 신호의 AC성분을 반응 검출부(5)로부터 로크인 앰프(6)에 출력한다. 로크인 앰프(6)에 있어서, 반응 검출부(5)로부터 출력된 검출 신호와 펄스 발생기(4)로부터 출력된 참조 신호에 기초하는 로크인 검출을 행하고, 그 검출 신호를 해석부(22)에 출력한다.
조사 스텝 후, 초음파 진동자(2)로부터의 초음파(W)의 조사에 따라서 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호(여기에서는 로크인 앰프(6)로부터 출력되는 검출 신호)를 해석하는 해석 스텝을 실행한다. 해석 스텝에서는, 로크인 검출의 검출 신호에 기초하여 해석 화상(31)을 생성한다(스텝 S07). 즉, 반도체 디바이스(D)의 검사 중에 로크인 앰프(6)로부터 출력된 검출 신호를, 스테이지 제어부(21)로부터 출력되는 스테이지(3)의 위치 정보에 기초하여 매핑하고, 해석 화상(31)을 생성한다.
스텝 S04에 있어서 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성하는 경우, 스텝 S07에서는, 이들 복수의 주파수의 구동 신호에 기초하는 복수의 해석 화상(31)을 생성한다. 이 경우, 복수의 해석 화상(31) 내의 신호점과 노이즈점을 각각 지정하고, 이들 점에서의 신호 강도의 비에 기초하여 화상의 SN비를 산출한다. 그리고, 생성한 복수의 해석 화상(31) 중, 가장 SN비가 높은 해석 화상(31)을 선택한다(스텝 S08). 해석 화상(31)을 생성한 후, 해석 화상(31)과 반사 화상(32)을 중첩시킨 중첩 화상(33)을 생성하고, 모니터(8)에 중첩 화상(33)을 표시한다(스텝 S09).
이상 설명한 바와 같이, 초음파 검사 장치(1)에서는, 반도체 디바이스(D) 내에서의 초음파(W)의 흡수가 최대로 되도록 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다. 구동 신호를 최적 주파수로 함으로써, 반도체 디바이스(D) 내에서 초음파(W)의 공진을 충분히 발생시킬 수 있다. 이 최적 주파수는, 공진 주파수라고 바꿔 말할 수 있다. 이 때문에, 초음파(W)의 집속 강도가 높아지는 것과 함께, 초음파(W)의 조사 위치에서 반도체 디바이스(D)의 온도가 상승하여, 초음파(W)의 조사에 따라서 반도체 디바이스(D)로부터 출력되는 출력 신호의 강도를 충분히 높일 수 있다. 출력 신호의 강도를 높임으로써, 해석 화상(31)의 감도를 충분히 확보할 수 있어, 검사 정밀도의 향상이 도모된다.
초음파 검사 장치(1)에서는, 초음파 진동자(2)로부터 출력된 초음파(W)의 강도 시간 파형 T0를 푸리에 변환하여 얻어지는 출사 주파수 스펙트럼 W0와, 반도체 디바이스(D)의 표면에서 반사된 초음파(W)의 강도 시간 파형 T1을 푸리에 변환하여 얻어지는 반사 주파수 스펙트럼 W1의 비 R에 기초하여 구동 신호의 최적 주파수를 설정한다. 이와 같은 수법에 의하면, 주파수(W)를 폭넓은 범위에서 스위프시키는 일 없이, 구동 신호의 최적 주파수를 정밀도 좋게 도출할 수 있다. 또한, 초음파 검사 장치(1)에서는, 스위프 범위 내에서 출력 신호의 강도가 가장 높게 되는 주파수를 구동 신호의 최적 주파수로서 설정한다. 이 수법에 의하면, 간단한 처리로 구동 신호의 최적 주파수를 도출할 수 있다.
초음파 검사 장치(1)에서는, 반도체 디바이스(D)의 피검사 영역의 위치마다의 최적 주파수를 나타내는 매핑 정보에 기초하여 구동 신호를 생성한다. 이 경우, 반도체 디바이스(D)의 피검사 영역의 구조(수지 두께나 재질 등)가 위치에 따라서 불규칙하게 분포하고 있었다고 해도, 항상 최적인 주파수의 구동 신호를 이용하여 출력 신호의 해석을 행할 수 있다.
초음파 검사 장치(1)에서는, 반도체 디바이스(D)의 피검사 영역에 있어서 출력 신호의 해석 결과를 매핑함으로써 해석 화상(31)을 생성한다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(D)의 검사 결과를 해석 화상(31)에 기초하여 용이하게 파악하는 것이 가능하게 된다. 또한, 초음파 검사 장치(1)에서는, 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성하고, 복수의 주파수의 구동 신호에 기초하여 생성된 복수의 해석 화상(31) 중, 가장 SN비가 높은 해석 화상(31)을 선택하여 외부 출력한다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(D)의 피검사 영역의 구조(수지 두께나 재질 등)가 위치에 따라서 불규칙하게 분포하고 있었다고 해도, 감도가 높은 해석 화상(31)에 기초하여 반도체 디바이스(D)의 검사를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
본 개시는 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 상술한 초음파 검사 장치(1)에서는, 검사면(Dt)을 아래쪽으로 향한 상태로 반도체 디바이스(D)가 유지되고, 초음파 진동자(2)의 선단면(2a)이 검사면(Dt)과 대향하도록 윗쪽 방향으로 배치되어 있지만, 반도체 디바이스(D)와 초음파 진동자(2)의 배치 관계는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 검사면(Dt)을 윗쪽으로 향한 상태로 반도체 디바이스(D)가 유지되고, 초음파 진동자(2)의 선단면(2a)이 검사면(Dt)과 대향하도록 아래쪽 방향으로 배치되어 있어도 된다.
또한, 상술한 초음파 검사 장치(1)에서는, 출사 주파수 스펙트럼 W0와, 반사 주파수 스펙트럼 W1의 비 R에 기초하여 구동 신호의 최적 주파수가 도출되고 있지만, 연산 처리의 간단화를 위해, 반사 주파수 스펙트럼 W1에만 기초하여 구동 신호의 최적 주파수를 도출해도 된다. 이 경우, 예를 들면 반사 주파수 스펙트럼 W1 중, 스펙트럼 강도가 최소로 되는 주파수를 구동 신호의 최적 주파수로서 설정하면 된다.
1…초음파 검사 장치 2…초음파 진동자
4…펄스 발생기(신호 생성부) 22…해석부
31…해석 화상 D…반도체 디바이스
W…초음파

Claims (14)

  1. 패키지화된 반도체 디바이스를 검사 대상으로 하는 초음파 검사 장치로서,
    상기 반도체 디바이스에 대향하여 배치되는 초음파 진동자와,
    상기 초음파 진동자로부터 출력하는 초음파의 발생에 이용하는 구동 신호를 생성하는 신호 생성부와,
    상기 초음파 진동자에 의한 상기 초음파의 조사에 따라서 상기 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호를 해석하는 해석부를 구비하고,
    상기 신호 생성부는 상기 반도체 디바이스 내에서의 상기 초음파의 흡수가 최대로 되도록 상기 구동 신호의 최적 주파수를 설정하는 초음파 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 생성부는 상기 반도체 디바이스의 표면에서 반사된 상기 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 반사 주파수 스펙트럼에 기초하여 상기 구동 신호의 최적 주파수를 설정하는 초음파 검사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 신호 생성부는 상기 초음파 진동자로부터 출력한 상기 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 출사 주파수 스펙트럼과, 상기 반사 주파수 스펙트럼의 비에 기초하여 상기 구동 신호의 최적 주파수를 설정하는 초음파 검사 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 생성부는 상기 구동 신호의 주파수를 스위프시켜, 스위프 범위 내에서 상기 반도체 디바이스로부터 출력되는 상기 출력 신호의 강도가 가장 높게 되는 주파수를 상기 구동 신호의 최적 주파수로서 설정하는 초음파 검사 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 생성부는 상기 반도체 디바이스의 피검사 영역의 위치마다의 최적 주파수를 나타내는 매핑 정보에 기초하여 상기 구동 신호를 생성하는 초음파 검사 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해석부는 상기 반도체 디바이스의 피검사 영역에 있어서 상기 출력 신호의 해석 결과를 매핑함으로써 해석 화상을 생성하는 초음파 검사 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 신호 생성부는 상기 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성하고,
    상기 해석부는 상기 복수의 주파수의 구동 신호에 기초하여 생성된 복수의 해석 화상 중, 가장 SN비가 높은 해석 화상을 선택하여 외부 출력하는 초음파 검사 장치.
  8. 패키지화된 반도체 디바이스를 검사 대상으로 하는 초음파 검사 방법으로서,
    상기 반도체 디바이스를 향하여 초음파 진동자로부터 초음파를 조사하는 조사 스텝과,
    상기 초음파 진동자로부터의 상기 초음파의 조사에 따라서 상기 반도체 디바이스로부터 출력되는 출력 신호를 해석하는 해석 스텝을 구비하고,
    상기 조사 스텝에서는 상기 반도체 디바이스 내에서의 상기 초음파의 흡수가 최대로 되도록 상기 초음파 진동자를 구동시키는 구동 신호의 최적 주파수를 설정하는 초음파 검사 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 상기 반도체 디바이스의 표면에서 반사된 상기 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 반사 주파수 스펙트럼에 기초하여 상기 구동 신호의 최적 주파수를 설정하는 초음파 검사 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 상기 초음파 진동자로부터 출력한 상기 초음파의 강도 시간 파형을 푸리에 변환하여 얻어지는 출사 주파수 스펙트럼과, 상기 반사 주파수 스펙트럼의 비에 기초하여 상기 구동 신호의 최적 주파수를 설정하는 초음파 검사 방법.
  11. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 상기 구동 신호의 주파수를 스위프시켜, 스위프 범위 내에서 상기 반도체 디바이스로부터 출력되는 상기 출력 신호의 강도가 가장 높게 되는 주파수를 상기 구동 신호의 최적 주파수로서 설정하는 초음파 검사 방법.
  12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 상기 반도체 디바이스의 피검사 영역의 위치마다의 최적 주파수를 나타내는 매핑 정보에 기초하여 상기 구동 신호를 생성하는 초음파 검사 방법.
  13. 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해석 스텝에서는, 상기 반도체 디바이스의 피검사 영역에 있어서 상기 출력 신호의 해석 결과를 매핑함으로써 해석 화상을 생성하는 초음파 검사 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 상기 최적 주파수를 포함하는 일정 범위 내에서 복수의 주파수의 구동 신호를 생성하고,
    상기 해석 스텝에서는, 상기 복수의 주파수의 구동 신호에 기초하여 생성된 복수의 해석 화상 중, 가장 SN비가 높은 해석 화상을 선택하여 외부 출력하는 초음파 검사 방법.
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