TWI827801B - 超音波檢查裝置及超音波檢查方法 - Google Patents

超音波檢查裝置及超音波檢查方法 Download PDF

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Abstract

本發明之超音波檢查裝置1係以經封裝體化之半導體器件D為檢查對象者，其具備：超音波振子2，其與半導體器件D對向地配置；脈衝產生器4，其產生自超音波振子2輸出之超音波W之產生所使用之驅動信號；及解析部22，其解析與由超音波振子2輸出之超音波W之照射相應地自前述半導體器件輸出之輸出信號；且脈衝產生器4以超音波W在半導體器件D內之吸收變為最大之方式設定驅動信號之最佳頻率。

Description

超音波檢查裝置及超音波檢查方法
本發明係關於一種超音波檢查裝置及超音波檢查方法
作為先前之超音波檢查裝置，存在例如專利文獻1所記載之利用超音波加熱之半導體積體電路配線系統之檢查裝置。在該先前之超音波檢查裝置中，對被檢查體即半導體積體電路，一面自定電壓源供給電力一面照射超音波。而且，藉由與超音波之照射相應地檢測在接地配線中流動之電流之變化，而產生半導體積體電路之電流圖像或缺陷圖像。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平8-320359號公報 專利文獻2：日本特開2018-72284號公報 專利文獻3：日本特開2018-72285號公報 [非專利文獻]
非專利文獻1：松本徹、穗積直裕、「由超音波刺激所致之封裝體內配線之電流變動觀察」、第36屆NANO測試技術研討會(NANOTS2016),2016年11月9日-11日,p.235-238。
[發明所欲解決之問題]
在上述之先前之超音波檢查裝置中，自封裝體取出之半導體晶片成為檢查對象。然而，若考量需要自封裝體取出半導體晶片之作業、及在取出半導體晶片時電路之特性變化之可能性等，則較佳為在經封裝體化之狀態不變下檢查半導體器件。在檢測經封裝體化之半導體器件之情形下，有無法自外部視認觀察點即半導體晶片之問題。
作為檢查半導體器件內之半導體晶片之技術，存在例如非專利文獻1所記載之半導體器件之故障解析技術。又，作為使超音波之焦點對準半導體器件內之半導體晶片之技術，存在例如專利文獻2、3所記載之超音波檢查裝置。基於進一步提高檢查精度之觀點，需要用於充分提高與超音波之照射相應地自半導體器件輸出之輸出信號之強度之方案。
本發明係為了解決上述問題而完成者，目的在於提供一種可充分提高與超音波之照射相應地自半導體器件輸出之輸出信號之強度的超音波檢查裝置及超音波檢查方法。 [解決問題之技術手段]
本發明之一態樣之超音波檢查裝置係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，其具備：超音波振子，其與半導體器件對向地配置；信號產生部，其產生自超音波振子輸出之超音波之產生所使用之驅動信號；及解析部，其解析與由超音波振子輸出之超音波之入射相應地自半導體器件輸出之輸出信號；且信號產生部以超音波在半導體器件內之吸收變為最大之方式設定驅動信號之最佳頻率。
在該超音波檢查裝置中，以超音波在半導體器件內之吸收變為最大之方式設定驅動信號之最佳頻率。藉由將驅動信號設為最佳頻率，而可在半導體器件內充分地產生超音波之共振。因而，超音波之聚焦強度提高，且在超音波之照射位置處半導體器件之溫度上升，而可充分地提高與超音波之照射相應地自半導體器件輸出之輸出信號之強度。藉由提高輸出信號之強度，而謀求提高檢查精度。
信號產生部可基於對在半導體器件之表面反射之超音波之強度時間波形予以傅立葉轉換而獲得之反射頻譜，設定驅動信號之最佳頻率。根據此方法，可於不在廣範圍內掃描取得自半導體器件輸出之輸出信號時之超音波之頻率下，預先高精度地導出驅動信號之最佳頻率。
信號產生部可基於對自超音波振子輸出之超音波之強度時間波形予以傅立葉轉換而獲得之出射頻譜與反射頻譜之比，設定驅動信號之最佳頻率。此情形下，可預先進一步高精度地導出驅動信號之最佳頻率。
信號產生部可將在掃描範圍內自半導體器件輸出之輸出信號之強度變得最高之頻率設定為驅動信號之最佳頻率。此情形下，可利用簡單之處理導出驅動信號之最佳頻率。
信號產生部可基於顯示半導體器件之被檢查區域之每一位置之最佳頻率之映射資訊產生驅動信號。此情形下，即便半導體器件之被檢查區域之構造(樹脂厚或材質等)根據位置而產生不均一，亦可始終利用最佳之頻率之驅動信號進行輸出信號之解析。
解析部可藉由對在半導體器件之被檢查區域中輸出信號之解析結果進行映射而產生解析圖像。藉此，可基於解析圖像容易地掌握半導體器件之檢查結果。
信號產生部在包含最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號，解析部可選擇基於複數個頻率之驅動信號而產生之複數個解析圖像中之SN比最高之解析圖像並進行外部輸出。此情形下，即便半導體器件之被檢查區域之構造(樹脂厚或材質等)根據位置而產生不均一，亦可基於感度較高之解析圖像高精度地實施半導體器件之檢查。
本發明之一態樣之超音波檢查方法係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，其具備：照射步驟，其朝向半導體器件自超音波振子照射超音波；及解析步驟，其解析與來自超音波振子之超音波之照射相應地自半導體器件輸出之輸出信號；且在照射步驟中，以超音波在半導體器件內之吸收變為最大之方式設定驅動超音波振子之驅動信號之最佳頻率。
在該超音波檢查方法中，以超音波在半導體器件內之吸收變為最大之方式設定驅動信號之最佳頻率。藉由將驅動信號設為最佳頻率，而可在半導體器件內充分地產生超音波之共振。因而，超音波之聚焦強度提高，且在超音波之照射位置處半導體器件之溫度上升，而可充分地提高與超音波之照射相應地自半導體器件輸出之輸出信號之強度。藉由提高輸出信號之強度，而謀求提高檢查精度。
在照射步驟中，可基於對在半導體器件之表面反射之超音波之強度時間波形予以傅立葉轉換而獲得之反射頻譜，設定驅動信號之最佳頻率。根據此方法，可於不在廣範圍內掃描取得自半導體器件輸出之輸出信號時之超音波之頻率下，預先高精度地導出驅動信號之最佳頻率。
在照射步驟中，可基於對自超音波振子輸出之超音波之強度時間波形予以傅立葉轉換而獲得之出射頻譜與反射頻譜之比設定驅動信號之最佳頻率。此情形下，可預先進一步高精度地導出驅動信號之最佳頻率。
在照射步驟中，可掃描驅動信號之頻率，將在掃描範圍內自半導體器件輸出之輸出信號之強度變得最高之頻率設定為驅動信號之最佳頻率。此情形下，可利用簡單之處理導出驅動信號之最佳頻率。
在照射步驟中，可基於顯示半導體器件之被檢查區域之每一位置之最佳頻率之映射資訊產生驅動信號。此情形下，即便半導體器件之被檢查區域之構造(樹脂厚或材質等)根據位置而產生不均一，亦可始終利用最佳之頻率之驅動信號進行輸出信號之解析。
在解析步驟中，可藉由對在半導體器件之被檢查區域中輸出信號之解析結果進行映射而產生解析圖像。藉此，可基於解析圖像容易地掌握半導體器件之檢查結果。
在照射步驟中，在包含最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號，在解析步驟中，可選擇基於複數個頻率之驅動信號而產生之複數個解析圖像中之SN比最高之解析圖像並進行外部輸出。此情形下，即便半導體器件之被檢查區域之構造(樹脂厚或材質等)根據位置而產生不均一，亦可基於感度較高之解析圖像高精度地實施半導體器件之檢查。 [發明之效果]
根據本發明，可充分地提高與超音波之照射相應地自半導體器件輸出之輸出信號之強度。
以下，一面參照圖式，一面針對本發明之一態樣之超音波檢查裝置及超音波檢查方法之較佳之實施形態詳細地說明。
圖1係顯示超音波檢查裝置之一實施形態之概略構成圖。該超音波檢查裝置1係對檢查對象即半導體器件D在經封裝體化之狀態不變下進行檢查之裝置。超音波檢查裝置1基於計測起因於超音波W之照射之半導體器件D之電阻變化之方法，實施特定有無經封裝體化之半導體器件D之故障及故障位置等。
半導體器件D之一面側成為經照射超音波W之檢查面Dt。半導體器件D以將該檢查面Dt朝向下方之狀態由保持板等保持。作為半導體器件D，可舉出：包含二極體或功率電晶體等之個別半導體元件(離散元件)、光電元件、感測器/致動器、或包含MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金屬氧化物半導體)構造或雙極構造之電晶體之邏輯LSI(Large Scale Integration，大型積體電路)、記憶體元件、線性IC(Integrated Circuit，積體電路)、及其等之混合器件等。又，半導體器件D可為包含半導體器件之封裝體、複合基板等。
如圖1所示，超音波檢查裝置1構成為包含：超音波振子2、載台3、脈衝產生器(信號產生部)4、反應檢測部5、鎖相放大器6、電腦(解析部/圖像產生部)7、及監視器8。
超音波振子2係朝向半導體器件D照射超音波W之器件。超音波振子2如圖2所示具有脈衝器11、及介質保持部12。超音波振子2形成例如筒狀，更具體而言形成圓筒狀。超音波振子2之前端面2a係輸出超音波W之部分，以與半導體器件D之檢查面Dt對向之方式朝向上方配置。前端面2a實際上形成凹面狀，在前端面2a各者之位置產生之超音波W在自前端面2a離開一定之距離之位置具有焦點。
自前端面2a輸出之超音波W係例如20 kHz～10 GHz左右之彈性振動波。超音波W之波形若為具有充分之頻帶之脈衝波形則無特別限制。超音波W之波形並不限定於脈衝波形，可為經掃描之叢發波形。又，在叢發波形中可包含局部掃描頻率之啁啾波形。
脈衝器11係基於自脈衝產生器4輸出之驅動信號驅動超音波振子2之部分。在本實施形態中，脈衝器11也具作為檢測在半導體器件D之檢查面反射之超音波W之接收器13之功能。接收器13檢測超音波W之反射波，並將顯示檢測結果之檢測信號輸出至電腦7。
介質保持部12係在超音波振子2與半導體器件D之間保持介質M之部分。由介質保持部12保持之介質M在本實施形態中為水。介質M若為與半導體器件D之封裝體所使用之材質及阻抗匹配者則無特別限制，可使用甘油等之其他液體，或凝膠狀、膠狀之物質等。介質保持部12具有由包含例如矽樹脂等之具有充分的可撓曲性及對於介質M之潤濕性之材料形成之筒狀構件14。筒狀構件14拆裝自如地嵌合於超音波振子2之前端面2a側之端部2b。
藉由以筒狀構件14之一部分自前端面2a突出之方式將筒狀構件14滑動自如地嵌合於端部2b，而利用筒狀構件14之內周面14a與超音波振子2之前端面2a形成保持介質M之保持空間S。藉由調整筒狀構件14自超音波振子2之前端面2a之突出量，而保持空間S之容積可變。藉此，即便對於封裝體之樹脂厚不同之半導體器件D，亦可設置介質M不會溢出之最佳之保持空間S之容積。又，藉由調整筒狀構件14之突出量，而可調整自超音波振子2輸出之超音波W之焦點位置之範圍。
為了容易掌握筒狀構件14之突出量，而可在筒狀構件14設置刻度。刻度所設置之位置為例如筒狀構件14之內周面14a或外周面14c。筒狀構件14之突出量可藉由利用手動使筒狀構件14相對於超音波振子2之端部2b之位置滑動，改變筒狀構件14之嵌合量而調整。筒狀構件14相對於超音波振子2之端部2b之位置可利用滑動機構而調整。又，藉由在將筒狀構件14之嵌合量設為一定後，更換為不同之長度之筒狀構件14，而可調整筒狀構件14之突出量。
在筒狀構件14之周壁部分設置有調整保持於保持空間S之介質M之保持量之介質流通口15。在介質流通口15插入連接於外部之介質貯存部(未圖示)之流通管16，實現介質M朝保持空間S之流入及介質M自保持空間S之排出。介質M之流通量由例如電腦7控制。
介質流通口15較佳為自筒狀構件14之前端面14b具有一定之間隔而設置。藉此，即便在自介質流通口15流入之介質M中混入異物之情形下，亦可抑制在保持空間S中異物聚集於筒狀構件14之前端面14b附近。與超音波振子2之前端面2a附近相比，超音波W更聚焦於筒狀構件14之前端面14b附近。因而，藉由抑制異物聚集於前端面14b附近，而抑制超音波W對異物之干涉之影響。
在筒狀構件14之內周面14a安裝有檢測保持空間S中之介質M之保持量之位準感測器(保持量檢測部)17。位準感測器17之安裝位置位於例如較介質流通口15更上方(前端面14b側)。位準感測器17將顯示檢測結果之檢測信號輸出至電腦7。基於來自位準感測器17之檢測信號，執行調整超音波W之焦點位置時之保持空間S之介質M之量之控制。可在筒狀構件14安裝檢測與半導體器件D之距離之距離感測器。藉此，在使後述之載台3在Z軸方向上驅動時，可防止筒狀構件14與半導體器件D之干涉。
載台3如圖1所示係使半導體器件D與超音波振子2之相對位置移動之裝置。在本實施形態中，載台3構成為可在XYZ軸方向上驅動之3軸載台，在載台3上固定有超音波振子2。載台3之驅動基於來自電腦7之指示信號而被控制。藉由載台3在半導體器件D之檢查面Dt之面內方向(XY軸方向)上驅動，而掃描半導體器件D之檢查面Dt中之超音波W之照射位置。又，藉由載台3在半導體器件D之厚度方向(Z軸方向)上驅動，而超音波W之焦點位置相對於半導體器件D之厚度方向具有一定之精度地被調整。此外，載台3可固定於半導體器件D，而非超音波振子2。
在半導體器件D之檢查之開始時，如圖2所示，以藉由表面張力而自介質保持部12之保持空間S隆起之程度將介質M供給至保持空間S。而且，藉由載台3在半導體器件D之厚度方向上驅動，而介質M之隆起部分Ma與半導體器件D之檢查面Dt接觸。藉此，自超音波振子2之前端面2a至半導體器件D之檢查面Dt之超音波W之路徑由介質M填充。而且，如圖3所示，載台3在半導體器件D之厚度方向上進一步驅動，超音波W之焦點位置在半導體器件D內之晶片C附近被調整。
脈衝產生器4係產生對於超音波振子2之驅動信號之裝置。驅動信號之頻率(以下稱為“載波頻率”)設定為與在超音波振子2中產生之超音波W之頻率相等之值。如本實施形態般，在進行利用鎖相放大器6之鎖相檢測之情形下，另行設定鎖相頻率，將載波頻率與鎖相頻率合成之叢發信號作為驅動信號輸入至超音波振子2。此情形下，與鎖相頻率相應之參考信號自脈衝產生器4輸出至鎖相放大器6。載波頻率為例如25 MHz～300 MHz左右，鎖相頻率為例如0.1 kHz～5 kHz左右。
脈衝產生器4在產生驅動信號時，以由在半導體器件D內之共振所致之超音波W之吸收變為最大之方式設定驅動信號之最佳頻率。脈衝產生器4例如藉由解析在半導體器件D之表面反射之超音波W之頻率，而設定驅動信號之最佳頻率。此情形下，首先，設定參考用樣品，在調整該樣品之檢查面Dt中之超音波W之照射位置及超音波W之焦點位置後，取得自超音波振子2輸出之超音波W之強度時間波形T0(參照圖4(a))。參考用樣品較佳為由單一素材形成且具有充分之厚度之物體。又，設定檢查對象之半導體器件D，並取得在該半導體器件D之表面反射之超音波W之強度時間波形T1(參照圖4(b))。
其次，對強度時間波形T0予以傅立葉轉換且將出射頻譜W0導出，對強度時間波形T1予以傅立葉轉換且將反射頻譜W1導出。而且，以出射頻譜W0除以反射頻譜W1，而算出反射頻譜W1相對於出射頻譜W0之比R。該比R係表示檢查對象之半導體器件D之表面中之超音波W之反射率之頻率特性者。圖4(c)係顯示反射頻譜W1相對於出射頻譜W0之比R之導出結果之一例的圖。在圖4(c)之例中，在頻率為46 MHz～58 MHz之範圍內，於頻率為52 MHz之情形下，比R成為最小值。此情形下，脈衝產生器4產生將比R成為最小值之52 MHz設為載波頻率之驅動信號，並輸出至超音波振子2。針對出射頻譜W0，可使利用參考用樣品預先取得之資料預先記憶於脈衝產生器4或電腦7。
最佳頻率之設定可藉由載波頻率之掃描而實施。此情形下，設定檢查對象之半導體器件D，一面掃描載波頻率，一面取得在該半導體器件D之表面反射之超音波W之反射強度波形(未圖示)。脈衝產生器4基於所取得之反射強度波形產生將反射強度成為最小值之頻率設為載波頻率之驅動信號，並輸出至超音波振子2。
可將掃描載波頻率之方式與利用反射頻譜W1相對於上述之出射頻譜W0之比R之方式組合而進行最佳頻率之導出。此情形下，在導出例如比R變為最小之載波頻率後，只要於在包含該頻率之特定之範圍內掃描載波頻率，將反射強度成為最小值之頻率設為載波頻率而產生驅動信號即可。根據此方法，可縮小導出最佳頻率時之載波頻率之掃描範圍。
脈衝產生器4可在包含最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號。在利用上述處理導出最佳頻率為52 MHz之情形下，脈衝產生器4可在例如48 MHz～56 MHz之範圍內產生2 MHz刻度之驅動信號。此情形下，在脈衝產生器4中，產生基於48 MHz、50 MHz、52 MHz、54 MHz、56 MHz之5個載波頻率之驅動信號，且利用5個不同之頻率之超音波W實施半導體器件D之檢查。
脈衝產生器4可基於顯示半導體器件D之被檢查區域之每一位置之最佳頻率之映射資訊產生驅動信號。圖5係顯示最佳頻率之映射資訊之一例之圖。在該圖之例中，半導體器件D之檢查面Dt之被檢查區域呈矩陣狀被區分為9個區域，對各區域分別分配最佳頻率。映射資訊例如藉由在半導體器件D之檢查面Dt之面內方向(XY軸方向)上驅動載台3，且就半導體器件D之被檢查區域之每一位置導出最佳頻率而產生。映射資訊既可就半導體器件D之每一個體產生，也可使與產品規格等相應地預先產生者記憶於脈衝產生器4或電腦7。
反應檢測部5係檢測與由超音波振子2輸出之超音波W之照射相應的半導體器件D之反應之裝置。反應檢測部5係由例如連接於鎖相放大器6之前段之檢測放大器構成。反應檢測部5內置對半導體器件D施加定電壓或定電流之電源裝置10。反應檢測部5在定電壓或定電流之施加狀態下，檢測與超音波W之照射相應之半導體器件D之電流或電壓，並將顯示檢測結果之檢測信號輸出至鎖相放大器6。反應檢測部5可僅提取交流成分而輸出檢測信號。
鎖相放大器6係對自反應檢測部5輸出之檢測信號予以鎖相檢測之裝置。鎖相放大器6基於自脈衝產生器4輸出之參考信號對自反應檢測部5輸出之檢測信號予以鎖相檢測。而且，鎖相放大器6將顯示檢測結果之檢測信號輸出至電腦7。
電腦7實體上構成為具備RAM、ROM等之記憶體、CPU等之處理器(運算電路)、通訊介面、硬碟等之儲存部、及監視器8等之顯示部。作為上述之電腦7可舉出例如個人電腦、雲端伺服器、智慧型器件(智慧型手機、及平板型終端等)等。電腦7可由微電腦或FPGA(field-programmable gate array，現場可程式化閘陣列)等構成。電腦7藉由利用電腦系統之CPU執行儲存於記憶體之程式，而作為控制載台3之動作之載台控制部21、及解析來自鎖相放大器6之檢測信號之解析部22而發揮功能。
載台控制部21更具體而言執行：超音波W對於半導體器件D之厚度方向之焦點位置之調整控制、及超音波W對於半導體器件D之檢查面Dt之掃描控制。在焦點位置之調整控制中，載台控制部21基於自超音波振子2之接收器13所輸出之該檢測信號執行載台3之Z方向之控制。在超音波W之掃描控制下，載台控制部21以超音波W沿半導體器件D之檢查面Dt移動之方式，執行載台3之XY方向之控制。載台控制部21將掃描控制時之載台3之位置資訊依序輸出至解析部22。
圖6係顯示焦點位置之調整控制之一例之圖。在該圖之例中，橫軸為時間(自輸出超音波W起直至檢測到反射波為止之時間)，縱軸為振幅，且標繪來自接收器13之檢測信號之時間波形K。該時間波形K可為累計輸出複數次超音波W時之反射波之檢測信號者。
若使超音波W之焦點位置朝向半導體器件D持續變位，則如圖6所示，與在半導體器件D之封裝體表面之反射對應之第1波峰P1出現於時間波形K。若自第1波峰P1出現之位置進一步使超音波W之焦點位置朝半導體器件D側變位，則超音波W之焦點位置移動至半導體器件D之封裝體內，如圖7所示，與在半導體器件D內部之晶片C表面之反射對應之第2波峰P2出現於時間波形K。因而，載台控制部21以第2波峰P2之振幅變為最大之方式控制載台3之Z軸方向之位置。
在焦點位置之調整控制下，考量封裝體之樹脂厚為已知之情形、或封裝體之樹脂組成為已知，而可算出封裝體內之超音波W之音速之情形。此情形下，可基於該等資訊預先算出第2波峰P2之出現位置(出現時間)之範圍，且設定檢測第2波峰P2時之檢測窗口A。藉由設定檢測窗口A，而謀求第2波峰P2之出現位置之檢測精度之提高及檢測時間之縮短化。在已知於半導體器件D內內置複數層之晶片C之情形下，可基於第2波峰P2以後之波峰而控制載台3之Z軸方向之位置。
解析部22基於自載台控制部21輸出之載台3之位置資訊對在半導體器件D之檢查中自鎖相放大器6輸出之檢測信號進行映射，而如圖8(a)所示般產生解析圖像31。在解析圖像31中，與半導體器件D之反應(電流或電壓之變化量)相應之顯示亮度之範圍、顏色、透射率等可任意地設定。
解析部22基於自載台控制部21輸出之載台3之位置資訊對在半導體器件D之檢查中自接收器13輸出之檢測信號進行映射，而如圖8(b)所示般產生反射圖像32。在產生反射圖像32時，較佳為僅提取來自接收器13之檢測信號中之與來自半導體器件D內之晶片C表面之反射波對應之時間之成分。如此，可獲得表示半導體器件D內之晶片C之形狀之反射圖像32。
解析部22可如圖8(c)所示般產生將解析圖像31與反射圖像32重疊之重疊圖像33。解析部22將所產生之重疊圖像33輸出至監視器8。在重疊圖像33中，在反射圖像32所示之半導體器件D內之晶片C之形狀中重合解析圖像31所示之半導體器件D之反應，而容易特定晶片C之故障位置。在反射圖像32中，存在不僅可確認晶片C之形狀，也可確認電路之剝離等異常之情形。因而，在重疊圖像33中，於可自解析圖像31確認之異常位置與可自反射圖像32確認之異常位置重合之情形下，可強調顯示該異常位置。
在由脈衝產生器4在包含最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號，且利用不同之頻率之超音波W實施半導體器件D之檢查之情形下，解析部22產生基於該等複數個頻率之驅動信號之複數個解析圖像31。此情形下，解析部22選擇所產生之複數個解析圖像31中之SN比最高之解析圖像31並進行外部輸出。
在圖9之例中顯示將載波頻率設為48 MHz時之解析圖像31A(圖9(a))、將載波頻率設為52 MHz時之解析圖像31B(圖9(b))、及將載波頻率設為56 MHz時之解析圖像31C(圖9(c))(在圖9中省略將載波頻率設為50 MHz時之解析圖像及將載波頻率設為54 MHz時之解析圖像)。圖像之SN比例如藉由指定解析圖像中之信號點及雜訊點，且基於在該等點之信號強度之比而算出。
圖10係顯示複數個解析圖像之SN比之算出結果之一例的圖。在該圖之例中，SN比最高之解析圖像係將載波頻率設為52 MHz時之解析圖像。此情形下，解析部22選擇複數個解析圖像中之將載波頻率設為52 MHz時之解析圖像。而且，解析部22在所選擇之解析圖像中重疊反射圖像而產生重疊圖像，並輸出至監視器8。
繼而，針對利用上述之超音波檢查裝置1之超音波檢查方法進行說明。
圖11係顯示超音波檢查方法之一例之流程圖。如該圖所示，在利用超音波檢查裝置1實施半導體器件D之檢查之情形下，首先，將半導體器件D配置於未圖示之保持板等(步驟S01)。其次，使介質M自介質流通口15流入介質保持部12，且將介質M保持於保持空間S(步驟S02)。在步驟S02中，如上述般，形成因表面張力引起之介質M之隆起部分Ma。而且，在筒狀構件14之前端面14b與半導體器件D之檢查面Dt不接觸，且僅使介質M之隆起部分Ma與半導體器件D之檢查面Dt接觸之狀態下，在Z軸方向上驅動載台3(參照圖2)。
在保持有介質M後，調整超音波W之焦點位置(步驟S03)。此處，首先，以超音波振子2往向與晶片C對向之位置之方式，在X軸方向及Y軸方向上驅動載台3。其次，基於自接收器13輸出之超音波W之反射波之時間波形K中之第2波峰P2之出現位置，以超音波W之焦點位置與半導體器件D內部之晶片C表面一致之方式在Z軸方向上驅動載台3(參照圖3)。超音波W之焦點位置之調整既可利用載台控制部21自動地執行，也可由超音波檢查裝置1之使用者一面以目視確認時間波形K之第2波峰P2之出現位置一面利用手動執行。
在調整超音波W之焦點位置後，執行調整半導體器件D之傾斜之步驟。在該步驟中，以例如在X軸方向及Y軸方向上就每一軸驅動載台3時之反射波之時間波形K彼此一致之方式，調整保持板或載台3之姿勢。該步驟也既可利用載台控制部21自動地執行，也可由超音波檢查裝置1之使用者一面以目視確認時間波形K一面利用手動進行。
在調整超音波W之焦點位置後，執行朝向半導體器件D自超音波振子2照射超音波W之照射步驟。在照射步驟中，首先，設定朝超音波振子2輸入之驅動信號之載波頻率(步驟S04)。此處，藉由上述之反射頻譜W1相對於出射頻譜W0之比R之方式、掃描載波頻率之方式、或將該等方式組合，而以超音波W在半導體器件D內之吸收變為最大之方式設定驅動信號之最佳頻率。在步驟S04中，既可在包含最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號，也可基於顯示半導體器件D之被檢查區域之每一位置之最佳頻率之映射資訊產生驅動信號。
在設定最佳頻率後，產生半導體器件D之反射圖像(步驟S05)。在步驟S05中，將在步驟S04中產生之驅動信號自脈衝產生器4輸入至超音波振子2，且自超音波振子2朝半導體器件D照射超音波W。而且，利用接收器13檢測來自半導體器件D之反射波，且基於自接收器13輸出之檢測信號、及自載台控制部21輸出之載台3之位置資訊進行映射，而產生反射圖像32。
在確認基於反射圖像32之解析位置後，對半導體器件D施加定電壓(或定電流)，且進行超音波W之照射(步驟S06)。在步驟S06中，自電源裝置10對半導體器件D施加定電壓(或定電流)。又，自脈衝產生器4朝超音波振子2輸入驅動信號，而朝半導體器件D照射來自超音波振子2之超音波W。而後，在XY軸方向上驅動載台3，在半導體器件D之檢查面Dt之各位置處檢測與超音波W之照射相應之半導體器件D之電流或電壓之變化。利用反應檢測部5檢測半導體器件D之電流或電壓之變化，且自反應檢測部5朝鎖相放大器6輸出檢測信號之AC成分。在鎖相放大器6中，進行基於自反應檢測部5輸出之檢測信號及自脈衝產生器4輸出之參考信號之鎖相檢測，並將該檢測信號輸出至解析部22。
在照射步驟後，執行解析與來自超音波振子2之超音波W之照射相應地自半導體器件輸出之輸出信號(此處為自鎖相放大器6輸出之檢測信號)之解析步驟。在解析步驟中，基於鎖相檢測之檢測信號產生解析圖像31(步驟S07)。亦即，基於自載台控制部21輸出之載台3之位置資訊對在半導體器件D之檢查中自鎖相放大器6輸出之檢測信號進行映射，而產生解析圖像31。
於在步驟S04中於包含最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號之情形下，在步驟S07中，產生基於該等複數個頻率之驅動信號之複數個解析圖像31。此情形下，分別指定複數個解析圖像31中之信號點及雜訊點，且基於在該等點之信號強度之比算出圖像之SN比。而且，選擇所產生之複數個解析圖像31中之SN比最高之解析圖像31(步驟S08)。在產生解析圖像31後，產生將解析圖像31與反射圖像32重疊之重疊圖像33，且在監視器8中顯示重疊圖像33(步驟S09)。
如以上所說明般，在超音波檢查裝置1中，以超音波W在半導體器件D內之吸收變為最大之方式設定驅動信號之最佳頻率。藉由將驅動信號設為最佳頻率，而可在半導體器件D內充分地產生超音波W之共振。該最佳頻率可換言為共振頻率。因而，超音波W之聚焦強度提高，且在超音波W之照射位置處半導體器件D之溫度上升，而可充分地提高與超音波W之照射相應地自半導體器件D輸出之輸出信號之強度。藉由提高輸出信號之強度，而可充分地確保解析圖像31之感度，從而謀求提高檢查精度。
在超音波檢查裝置1中，基於對自超音波振子2輸出之超音波W之強度時間波形T0予以傅立葉轉換而獲得之出射頻譜W0與對在半導體器件D之表面反射之超音波W之強度時間波形T1予以傅立葉轉換而獲得之反射頻譜W1之比R，設定驅動信號之最佳頻率。根據此方法，可於不在廣範圍內掃描頻率W下，高精度地導出驅動信號之最佳頻率。又，在超音波檢查裝置1中，將在掃描範圍內輸出信號之強度變得最高之頻率設定為驅動信號之最佳頻率。根據此方法，可利用簡單之處理導出驅動信號之最佳頻率。
在超音波檢查裝置1中，基於顯示半導體器件D之被檢查區域之每一位置之最佳頻率之映射資訊，產生驅動信號。此情形下，即便半導體器件D之被檢查區域之構造(樹脂厚或材質等)根據位置而產生不均一，亦可始終利用最佳之頻率之驅動信號進行輸出信號之解析。
在超音波檢查裝置1中，藉由對在半導體器件D之被檢查區域中輸出信號之解析結果進行映射而產生解析圖像31。藉此，可基於解析圖像31容易地掌握半導體器件D之檢查結果。又，在超音波檢查裝置1中，在包含最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號，且選擇基於複數個頻率之驅動信號而產生之複數個解析圖像31中之SN比最高之解析圖像31並進行外部輸出。藉此，即便半導體器件D之被檢查區域之構造(樹脂厚或材質等)根據位置而產生不均一，亦可基於感度較高之解析圖像31高精度地實施半導體器件D之檢查。
本發明並不限定於上述實施形態。在例如上述之超音波檢查裝置1中，雖然在將檢查面Dt朝向下方之狀態下保持半導體器件D，超音波振子2之前端面2a以與檢查面Dt對向之方式朝向上方配置，但半導體器件D與超音波振子2之配置關係並不限定於此。可行的是，在例如將檢查面Dt朝向上方之狀態下保持半導體器件D，超音波振子2之前端面2a以與檢查面Dt對向之方式朝向下方配置。
又，在上述之超音波檢查裝置1中，雖然基於出射頻譜W0與反射頻譜W1之比R導出驅動信號之最佳頻率，但為了將運算處理之簡單化，而可僅基於反射頻譜W1導出驅動信號之最佳頻率。此情形下，只要將例如反射頻譜W1中之能譜強度變為最小之頻率設定為驅動信號之最佳頻率即可。
1:超音波檢查裝置 2:超音波振子 2a:前端面 2b:端部 3:載台 4:脈衝產生器(信號產生部) 5:反應檢測部 6:鎖相放大器 7:電腦(解析部/圖像產生部) 8:監視器 10:電源裝置 11:脈衝器 12:介質保持部 13:接收器 14:筒狀構件 14a:內周面 14b:前端面 14c:外周面 15:介質流通口 16:流通管 17:位準感測器(保持量檢測部) 21:載台控制部 22:解析部 31:解析圖像 31A:解析圖像 31B:解析圖像 31C:解析圖像 32:反射圖像 33:重疊圖像 A:檢測窗口 C:晶片 D:半導體器件 Dt:檢查面 K:時間波形 M:介質 Ma:隆起部分 P1:第1波峰 P2:第2波峰 S:保持空間 W:超音波/頻率 X:軸 Y:軸
圖1係顯示超音波檢查裝置之一實施形態之概略構成圖。 圖2係顯示超音波振子之構成之概略圖。 圖3係顯示檢查執行時之超音波之焦點位置之概略圖。 圖4(a)係顯示輸出之超音波之時間強度波形之一例的圖；圖4(b)係顯示反射之超音波之強度時間波形之一例的圖；圖4(c)係顯示反射頻譜相對於出射頻譜之比之一例之圖。 圖5係顯示最佳頻率之映射資訊之一例之圖。 圖6係顯示超音波之焦點位置之調整控制之一例的圖。 圖7係顯示圖6之後續之狀態之圖。 圖8(a)係顯示解析圖像之一例之圖；圖8(b)係顯示反射圖像之一例之圖；圖8(c)係顯示重疊圖像之一例之圖。 圖9(a)～圖9(c)係顯示利用不同之載波頻率取得之複數個解析圖像之例的圖。 圖10係顯示複數個解析圖像之SN比之算出結果之一例的圖。 圖11係顯示超音波檢查方法之一例之流程圖。
1:超音波檢查裝置
2:超音波振子
3:載台
4:脈衝產生器(信號產生部)
5:反應檢測部
6:鎖相放大器
7:電腦(解析部/圖像產生部)
8:監視器
10:電源裝置
11:脈衝器
12:介質保持部
13:接收器
21:載台控制部
22:解析部
D:半導體器件
Dt:檢查面
M:介質
W:超音波/頻率

Claims (12)

  1. 一種超音波檢查裝置，其係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，且具備：超音波振子，其與前述半導體器件對向地配置；信號產生部，其產生自前述超音波振子輸出之超音波之產生所使用之驅動信號；及解析部，其解析與由前述超音波振子輸出之前述超音波之照射相應地自前述半導體器件輸出之輸出信號；且前述信號產生部係：以前述超音波在前述半導體器件內之吸收變為最大之方式，掃描前述驅動信號之頻率而將在掃描範圍內自前述半導體器件輸出之前述輸出信號之強度成為最高之頻率作為前述驅動信號之最佳頻率，設定前述驅動信號之最佳頻率。
  2. 一種超音波檢查裝置，其係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，且具備：超音波振子，其與前述半導體器件對向地配置；信號產生部，其產生自前述超音波振子輸出之超音波之產生所使用之驅動信號；及解析部，其解析與由前述超音波振子輸出之前述超音波之照射相應地自前述半導體器件輸出之輸出信號；且前述信號產生部係：以前述超音波在前述半導體器件內之吸收變為最大之方式，基於對在前述半導體器件之表面反射之前述超音波之強度時 間波形予以傅立葉轉換而獲得之反射頻譜，設定前述驅動信號之最佳頻率。
  3. 如請求項2之超音波檢查裝置，其中前述信號產生部基於對自前述超音波振子輸出之前述超音波之強度時間波形予以傅立葉轉換而獲得之出射頻譜與前述反射頻譜之比，設定前述驅動信號之最佳頻率。
  4. 一種超音波檢查裝置，其係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，且具備：超音波振子，其與前述半導體器件對向地配置；信號產生部，其產生自前述超音波振子輸出之超音波之產生所使用之驅動信號；及解析部，其解析與由前述超音波振子輸出之前述超音波之照射相應地自前述半導體器件輸出之輸出信號；且前述信號產生部係：以前述超音波在前述半導體器件內之吸收變為最大之方式，設定前述驅動信號之最佳頻率，基於表示前述半導體器件之被檢查區域之每一位置之最佳頻率之映射資訊，產生前述驅動信號。
  5. 如請求項1至4中任一項之超音波檢查裝置，其中前述解析部藉由對在前述半導體器件之被檢查區域中前述輸出信號之解析結果進行映射而產生解析圖像。
  6. 如請求項5之超音波檢查裝置，其中前述信號產生部在包含前述最佳 頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號；且前述解析部選擇基於前述複數個頻率之驅動信號而產生之複數個解析圖像中之SN比最高之解析圖像並進行外部輸出。
  7. 一種超音波檢查方法，其係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，且具備：照射步驟，其朝向前述半導體器件自超音波振子照射超音波；及解析步驟，其解析與來自前述超音波振子之前述超音波之照射相應地自前述半導體器件輸出之輸出信號；且在前述照射步驟中，以前述超音波在前述半導體器件內之吸收變為最大之方式，掃描驅動前述超音波振子之驅動信號之頻率而將在掃描範圍內自前述半導體器件輸出之前述輸出信號之強度成為最高之頻率作為前述驅動信號之最佳頻率，設定前述驅動信號之最佳頻率。
  8. 一種超音波檢查方法，其係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，且具備：照射步驟，其朝向前述半導體器件自超音波振子照射超音波；及解析步驟，其解析與來自前述超音波振子之前述超音波之照射相應地自前述半導體器件輸出之輸出信號；且在前述照射步驟中，以前述超音波在前述半導體器件內之吸收變為最大之方式，基於對在前述半導體器件之表面反射之前述超音波之強度時間波形予以傅立葉轉換而獲得之反射頻譜，設定驅動前述超音波振子之驅動信號之最佳頻率。
  9. 如請求項8之超音波檢查方法，其中在前述照射步驟中，基於對自前述超音波振子輸出之前述超音波之強度時間波形予以傅立葉轉換而獲得之出射頻譜與前述反射頻譜之比，設定前述驅動信號之最佳頻率。
  10. 一種超音波檢查方法，其係以經封裝體化之半導體器件為檢查對象者，且具備：照射步驟，其朝向前述半導體器件自超音波振子照射超音波；及解析步驟，其解析與來自前述超音波振子之前述超音波之照射相應地自前述半導體器件輸出之輸出信號；且在前述照射步驟中，以前述超音波在前述半導體器件內之吸收成為最大之方式，設定驅動前述超音波振子之驅動信號之最佳頻率，基於表示前述半導體器件之被檢查區域之每一位置之最佳頻率之映射資訊，產生前述驅動信號。
  11. 如請求項7至10中任一項之超音波檢查方法，其中在前述解析步驟中，藉由對在前述半導體器件之被檢查區域中前述輸出信號之解析結果進行映射而產生解析圖像。
  12. 如請求項11之超音波檢查方法，其中在前述照射步驟中，於包含前述最佳頻率之一定之範圍內產生複數個頻率之驅動信號；且在前述解析步驟中，選擇基於前述複數個頻率之驅動信號而產生之複數個解析圖像中之SN比最高之解析圖像並進行外部輸出。
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