単結晶基板の反り測定法および測定装置
【課題】より迅速にチップの反りを測定できる手法を提供する。
【解決手段】単結晶基板の反り測定方法であって、角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、を含むようにする。
【解決手段】単結晶基板の反り測定方法であって、角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、を含むようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単結晶基板の反りを測定する方法に関し、特にパッケージ内に実装された半導体チップの反りを、パッケージを破壊することなくＸ線を用いて迅速に測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の小型化、高機能化、高性能化といった要求に対し、ＬＳＩチップのさまざまな実装技術が開発されている。このような、いわゆる先端実装技術を実現するための要素技術には、「ＬＳＩチップに加わる機械的応力が大きくなる」と懸念される技術が多い。このため、実装されたＬＳＩチップへの応力や歪を非破壊で測定する技術の重要度が増している。
【０００３】
実装された半導体チップの応力や反りの評価は、従来、ラマン分光法や歪ゲージ法を用いて行われてきた。しかし、ラマン分光法はパッケージの断面において測定を行う破壊検査であり、断面作成の際に応力が緩和するため、測定結果が実際の半導体チップの応力を反映しない場合があるという懸念がある。また、歪ゲージ法は非破壊検査であるが、この方法で測定される歪はパッケージ表面の歪であり、半導体チップに加わる歪は、推定でしか求められない。非破壊かつ直接、半導体チップの反り応力を測定する方法が求められている。
【０００４】
そこで、パッケージされた半導体チップの反りを、Ｘ線回折を用いて非破壊かつ直接測定する方法が特許文献１に記載されている。この方法では、まずパッケージ材料越しに半導体チップからの回折Ｘ線を取得し、ロッキング曲線の試料位置依存性を測定する。次に、その結果得られた回折ピーク位置の試料位置依存性から半導体チップの形状すなわち反りを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０３２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法による反り測定には、測定時間が長いという欠点がある。実際、チップ上の各測定点において測定するロッキング曲線は、一回の測定に２分から３分を要する。測定点の数はチップの大きさにも依存するが、３０から５０点程度が普通であるから、試料１個の測定には１〜２．５時間を要する。よって特許文献１に記載された方法は、例えば、多数の試料のチップ反りを比較したい場合や、試料温度を変えながら測定するなどの、いわゆる“その場”測定には適さない。これらの目的のためには、より迅速にチップの反りを測定できる手法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための第一の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、角度広がりを持つＸ線を発生させる発生手段と、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射手段と、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
第二の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記発生手段が、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させる手段であることを特徴とする。
【０００９】
第三の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第二の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線が、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする。
【００１０】
第四の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一乃至第三の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記照射手段が、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする。
【００１１】
第五の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一乃至第三の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、前記照射手段が、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする。
【００１２】
第六の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一乃至第六の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記検出・測定手段が前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定する手段であることを特徴とする。
【００１３】
第七の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
第八の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、第七の発明に係る単結晶基板の反り測定方法であって、さらに、前記発生ステップが８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させるステップであることを特徴とする。
【００１５】
第九の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、第八の発明に係る単結晶基板の反り測定方法であって、さらに、前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線が、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする。
【００１６】
第十の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、第七乃至第九の発明に係る単結晶基板の反り測定方法であって、さらに、前記照射ステップが、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来１時間から２．５時間要していたＸ線回折を用いた半導体基板の反り測定を、１０分程度に迅速化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図２】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図３】反りの無い単結晶基板からの回折Ｘ線の強度分布（角度広がりが無い（小さい）入射Ｘ線を用いた場合）を表す図である。
【図４】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図５】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図６】上に凸に反った単結晶基板からの回折Ｘ線の強度分布（角度広がりが無い（小さい）入射Ｘ線を用いた場合）を表す図である。
【図７】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図８】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図９】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図１０】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図１１】上に凸に反った単結晶基板からの回折Ｘ線の強度分布（角度広がりがある入射Ｘ線を用いた場合）を表す図である。
【図１２】反り測定の健勝に用いた単結晶基板の反り形状を示すグラフである。
【図１３】回折Ｘ線の強度分布を反りの大きい試料と小さい試料とで比較したグラフである。
【図１４】回折Ｘ線の強度分布の半値全幅と単結晶基板の反りの関係を示すグラフである。
【図１５】測定に用いたパッケージ部品の断面模式図である。
【図１６】ＣｕＫα１特性Ｘ線を用いて、パッケージ部品から回折Ｘ線の観測を試みた際のロッキング曲線である。
【図１７】ＭｏＫα１特性Ｘ線を用いて、パッケージ部品から回折Ｘ線の観測を試みた際のロッキング曲線である。
【図１８】測定に用いたパッケージ部品（３段積層ＳｉＰ）の断面模式図である。
【図１９】ＭｏＫα１特性Ｘ線を用いて、パッケージ部品（３段積層ＳｉＰ）から回折Ｘ線の観測を試みた際のロッキング曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の半導体チップ反り測定法、測定装置の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明の単結晶基板の反りを測定する方法の原理について説明する。図１では比較のためにまず、角度広がりを持たない（角度広がりが十分小さい）Ｘ線を入射Ｘ線として用いたときのＸ線回折実験について述べる。また、この図は反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成、及びＸ線光線図の概略を示したものでもある。よって、図１は説明のために簡略化されており、実際の測定における手段とその構成、及びＸ線光線図と完全には一致しない場合もある。
【００２１】
適切なＸ線源１で発生した角度広がりを持たない（角度広がりが十分小さい）、入射Ｘ線２を試料ステージ３に設置した反りの無い単結晶基板４上の照射領域５に照射する。続いて、Ｘ線検出器６を固定したまま、試料ステージ３の回転角ωを変化させると、ブラッグ条件が満たされるとき、すなわち照射領域５の表面法線７に対する入射Ｘ線１の入射角αがある特定の値αＢをとるとき、照射領域５においてＸ線の結晶回折が生じ、Ｘ線検出器６で回折Ｘ線８が検出される。
【００２２】
図２に示すように、Ｘ線検出器６と試料ステージ３の回転角ωを固定したまま、試料ステージ３をｘ軸方向へ平行移動させても、回折Ｘ線８は検出されるままである。これは単結晶基板４の表面法線７に対する入射Ｘ線２の入射角αが単結晶基板４の至る所でαＢであることによる。この様子を横軸にｘ軸方向の座標、縦軸に回折Ｘ線強度をとりグラフに表すと、図３のようになる。回折強度の立上がり、立下りの点は単結晶基板４の端部の座標に相当する。
【００２３】
次に上に凸に沿った単結晶基板９を試料ステージ３上に設置し同様な測定を行う（図４）。角度広がりを持たない（角度広がりが十分小さい）入射Ｘ線２を上に凸に反った単結晶基板９の照射領域１０上に照射する。続いて、Ｘ線検出器６を固定したまま、試料ステージ３の回転角ωを変化させると、反りの無い単結晶基板の場合と同様に、照射領域１０の表面に対する入射Ｘ線２の入射角αがある特定の値αＢをとるとき、Ｘ線の結晶回折が生じる。
【００２４】
Ｘ線検出器６と試料ステージ３の回転角ωを固定したまま、試料ステージ７をｘ軸方向へ平行移動させると（図５）、今度は、回折Ｘ線は検出されなくなる。これはチップ表面に対する入射Ｘ線５の入射角αが単結晶基板９の反りのため、照射領域１０以外ではαＢと異なるためであるである。この様子を横軸にｘ軸方向の座標、縦軸に回折Ｘ線強度をとりグラフに表すと、図６のようになる。
【００２５】
図７および図８を参照して（図８は図７の照射領域１３の表面付近を拡大した図である。）、角度広がりを持ったＸ線を用いて同様な測定を行う。まず、適切なＸ線源１０で入射Ｘ線１１を発生させる。入射Ｘ線１１は角度広がりΔαを持ち、その典型的な値は、例えば０．１°である。入射Ｘ線１１に含まれる波数ベクトルの平均を平均波数ベクトル１２と表すと、入射Ｘ線１１には、平均波数ベクトル１２とのなす角の絶対値がΔα／２以下である波数ベクトルのＸ線が含まれる。
【００２６】
入射Ｘ線１１を上に凸に反った単結晶基板８の照射領域１３に照射する。Ｘ線検出器６を固定したまま、試料ステージ３の回転角ωを変化させ結晶回折を起こす。入射Ｘ線１１のうち平均波数ベクトル１２で表される成分の入射角がαＢに等しくなる位置で回転角ωを固定する。このとき入射Ｘ線１１の入射角はαＢ−Δα／２からαＢ＋Δα／２の間に連続的に分布する。
【００２７】
Ｘ線検出器６を固定し、試料ステージ３をｘ軸方向へ平行移動させる。例えば、図７および図８（図８は図７の照射領域１４の表面付近の拡大した図である。）のように領域１３から領域１４に入射Ｘ線１１の照射領域が変わったとする。図８を参照して、照射領域１４に対する入射Ｘ線１１の入射角は単結晶基板８の反りのため、照射領域１３での入射角からずれる。具体的には、反りによって生じる照射領域１３と照射領域１４の表面法線のなす角をΔθとすると、照射領域１３でαであった入射角は、照射領域１４においてα＋Δθに変化する。よって、照射領域１４における入射Ｘ線１１の入射角は、（αＢ−Δα／２）＋Δθから（αＢ＋Δα／２）＋Δθに連続的に分布することになる。照射領域１４においても結晶回折が起こるには、入射Ｘ線１１の入射角の分布の中にαＢが含まれればよい。すなわち次の不等式が満たされればよい。
【００２８】
【数１】
数１を変形すると次の不等式を得る。
【００２９】
【数２】
すなわち、反りによる表面法線の角度変化Δθが入射Ｘ線の角度広がりの範囲内にあるとき、照射領域１４においても結晶回折が生じることが分かる。
【００３０】
試料移動の範囲を単結晶基板の２つの端部が含まれるように広げ、試料移動を行いながら、回折Ｘ線の検出を行うと、数２が満たされる領域からのみ回折Ｘ線が発生するので、横軸に照射領域のｘ座標、縦軸に回折Ｘ線強度をとると、図１１のような分布が得られる。回折強度が０でない領域は、反りによる表面法線の角度変化の大きさがΔα／２より小さい領域を表しているので、回折強度が０でない領域の幅を試料間で比較することで、単結晶基板の反りの大小を比較することができる。
【００３１】
上記の原理を利用して単結晶基板の反りを比較した例を以下で説明する。
【００３２】
図１２に示すように、様々な大きさで上に凸に反った単結晶基板を用意し、次のような実験を行った。単結晶基板を試料ステージに配置し、単結晶基板の中央に０．１°の角度広がりを持つ入射Ｘ線（ＣｕＫα１特性Ｘ線）が照射されるように配置した。まずこの位置で、ロッキング曲線を測定し、回折Ｘ線が観測される試料ステージの回転角ωＢを見出した。次に試料ステージの回転角をωＢに固定したまま、試料ステージを単結晶基板の両端部を含むようにｘ軸方向に平行移動させながら回折Ｘ線強度を測定した。
【００３３】
このようにして得られた回折Ｘ線の強度分布を図１３に示す。反りが小さい単結晶基板のほうが、回折Ｘ線強度が観測される領域の幅が大きいことが分かる。さらに、回折Ｘ線の強度分布の半値全幅を横軸にとり、反りを縦軸にとってプロットしたグラフが図１４である。反りと半値全幅がほぼ反比例の関係にあることが分かる。以上から、回折Ｘ線強度が観測される領域の幅を比較することで、単結晶基板の反りを比較できることが確認された。
【００３４】
上記の実験では、１つの試料について、ロッキング曲線の測定を１回（２−３分）、強度プロファイルの測定を１回（５分以下）行うだけでよい。従来の方法では、試料１個の測定に１〜２．５時間を要していたので、本発明により、半導体基板の反り測定の迅速化が図られる。
【００３５】
パッケージ材料に封止された状態の半導体単結晶基板の反りを上述の方法で測定するには、パッケージ材料越しに回折Ｘ線を観測する必要がある。一般に、強度Ｉ０のＸ線が物質へ入射し、その物質中を進んだ時、Ｘ線は物質に吸収され、その強度はｔに対し指数関数的に減衰する。距離ｔだけ物質中を進んだ後のＸ線強度Ｉ（ｔ）は次の式で表される。
【００３６】
【数３】
ここでρは物質の密度、μｍはＸ線の質量吸収係数である。μｍは物質を構成する元素や入射Ｘ線のエネルギーに依存する。すなわち、原子番号Ｚが大きい元素ほどμｍは大きい傾向にあり、入射Ｘ線のエネルギーＥが高いほどμｍは小さい。これらの依存性は、吸収端近傍を除いて、近似的に以下のように表される。
【００３７】
【数４】
ここで、ｋは比例係数である。よって、より高エネルギーのＸ線を用いることでパッケージ材料によるＸ線の吸収を小さくすることが可能であり、その結果パッケージ材料越しでのＸ線回折測定が可能となる。
【００３８】
図１５はパッケージ材料越しに回折Ｘ線の取得を試みた試料の模式図である。ＰＣＢ基板上１５にＳｉ（００１）基板から作成したＳｉチップ１６が搭載され、これをモールド樹脂１７で取り囲んである。このような試料から回折Ｘ線の取得を試みた。
【００３９】
図１６は比較的低エネルギーのＸ線（ＣｕＫα１特性Ｘ線、Ｅ＝８．０５ｋｅＶ）を用いた場合のロッキング曲線である。Ｓｉチップからの回折Ｘ線（（００４）反射）がモールド樹脂を透過し検出器に達していれば、ω＝３４．５６°付近に回折ピークが観測されるはずである。しかし、モールド樹脂による吸収のため、回折ピークを観測することができなかった。
【００４０】
図１７は比較的高エネルギーのＸ線（ＭｏＫα特性Ｘ線、Ｅ＝１７．５ｋｅＶ）を用いて上記と同様の実験を行った場合のロッキング曲線である。今度はω＝５１．５°付近に回折ピークが観測された。この結果は、高エネルギーのＸ線を入射Ｘ線として用いることで、パッケージを破壊することなく上述の反り測定ができることを示している。
【００４１】
上の例では入射Ｘ線としてＭｏＫα特性Ｘ線を用いたが、モールド樹脂越しにＳｉチップからの回折を測定できる程度のエネルギーを持っているＸ線であれば、入射Ｘ線はＭｏＫα特性Ｘ線でなくとも良い。実験室規模の回折装置を用いて実験する場合には、特性Ｘ線が線源として好適であるが、上の目的に適切かつ現実的なものとしては、エネルギーではおおむね１０ｋｅＶを上回るＸ線が好ましく、ＺｎＫα特性Ｘ線、ＲｈＫα特性Ｘ線、ＰｄＫα特性Ｘ線、ＡｇＫα特性Ｘ線、ＭｏＫα特性Ｘ線や、ＷＫα特性Ｘ線などが挙げられる。
【００４２】
また、検出した回折Ｘ線は（００４）反射であったが、他の格子面による回折Ｘ線でもかまわない。例えば、（００８）、（００１２）等の（００４）反射の系統反射でも良いし、(１１３)反射などの非対称反射でも良い。
【００４３】
チップのもととなる基板も（００１）基板以外であってもかまわない。（０１１）基板、（１１１）基板あるいは他の面指数の格子面を表面に平行にした基板であっても、検出する回折Ｘ線を適切に選ぶことにより、同様の測定が可能である。
【００４４】
さらに、測定試料はＳｉチップであったが、これまでの説明から明らかなように、単結晶基板であれば良く、ＧａＡｓ等の化合物半導体であってもかまわないし半導体以外の単結晶基板でもよい。
【００４５】
上の例では、モールド樹脂を透過させるために入射Ｘ線の高エネルギー化を図った。入射Ｘ線の高エネルギー化は、複数枚の半導体チップを積層したＭＣＰ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）やＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）に対しては、これらの半導体チップからの回折Ｘ線を一度に検出できる可能性を生む。
【００４６】
そこで、ＭｏＫα１特性Ｘ線を入射Ｘ線に用いて、図１８に示すような３枚のＳｉチップ（１８，１９，２０）を積層したＳｉＰから、（モールド樹脂２１越しに）回折スペクトルを取得することを試みた。図１９にロッキング曲線を示す。明瞭に３本のピークが観測されている。また、下層に配置されたチップからの回折Ｘ線は上層に配置されたチップからの回折Ｘ線よりも減衰が大きいと考えられるので、強度の順番に、上から１、２、３枚目Ｓｉチップからの回折Ｘ線であると判断される。この結果は、高エネルギーのＸ線を入射Ｘ線として用いることで、上述の反り測定をパッケージ内に積層されたそれぞれのＳｉチップに対して行うことが可能であることを示している。
【００４７】
この例においては３枚のＳｉチップを積層したＳｉＰに対してＭｏＫα特性Ｘ線を用いて測定したが、チップの材質はＳｉ以外でもよく、単結晶基板であればよい。また、入射Ｘ線はＭｏＫα特性Ｘ線以外でも、対象の単結晶基板を所望の枚数だけ透過し回折Ｘ線が検出されるのに十分なエネルギーを持っているものであれば良い。例としてはすでに述べた、ＺｎＫα特性Ｘ線、ＲｈＫα特性Ｘ線、ＰｄＫα特性Ｘ線、ＡｇＫα特性Ｘ線、ＭｏＫα特性Ｘ線や、ＷＫα特性Ｘ線が挙げられる。適切なＸ線源は、対象の単結晶基板の種類、透過すべき基板の枚数等を考慮し選ばれるべきである。
【００４８】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限られない。
【００４９】
（付記１）角度広がりを持つＸ線を発生させる発生手段と、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射手段と、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定手段と、を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定装置。
【００５０】
（付記２）前記発生手段は、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させる手段であることを特徴とする付記２に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５１】
（付記３）前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする請求項３に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５２】
（付記４）前記照射手段は、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５３】
（付記５）前記照射手段は、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５４】
（付記６）前記検出・測定手段は前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定する手段であることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５５】
（付記７）角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定方法。
【００５６】
（付記８）前記発生ステップは、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させるステップであることを特徴とする付記７に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００５７】
（付記９）前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする付記８に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００５８】
（付記１０）前記照射ステップは、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする付記７乃至付記９のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００５９】
（付記１１）前記照射ステップは、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする付記７乃至付記９のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００６０】
（付記１２）前記検出・測定ステップは前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定するステップであることを特徴とする付記７乃至付記１１のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【符号の説明】
【００６１】
１，１０ Ｘ線源
２，１１ 入射Ｘ線
３ 試料ステージ
４，９ 単結晶基板
５，１３，１４ 照射領域
６ Ｘ線検出器
７ 表面法線
８ 回折Ｘ線
１２ 平均波数ベクトル
１５ ＰＣＢ基板
１６、１８、１９、２０ Ｓｉチップ
１７、２１ モールド樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は単結晶基板の反りを測定する方法に関し、特にパッケージ内に実装された半導体チップの反りを、パッケージを破壊することなくＸ線を用いて迅速に測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の小型化、高機能化、高性能化といった要求に対し、ＬＳＩチップのさまざまな実装技術が開発されている。このような、いわゆる先端実装技術を実現するための要素技術には、「ＬＳＩチップに加わる機械的応力が大きくなる」と懸念される技術が多い。このため、実装されたＬＳＩチップへの応力や歪を非破壊で測定する技術の重要度が増している。
【０００３】
実装された半導体チップの応力や反りの評価は、従来、ラマン分光法や歪ゲージ法を用いて行われてきた。しかし、ラマン分光法はパッケージの断面において測定を行う破壊検査であり、断面作成の際に応力が緩和するため、測定結果が実際の半導体チップの応力を反映しない場合があるという懸念がある。また、歪ゲージ法は非破壊検査であるが、この方法で測定される歪はパッケージ表面の歪であり、半導体チップに加わる歪は、推定でしか求められない。非破壊かつ直接、半導体チップの反り応力を測定する方法が求められている。
【０００４】
そこで、パッケージされた半導体チップの反りを、Ｘ線回折を用いて非破壊かつ直接測定する方法が特許文献１に記載されている。この方法では、まずパッケージ材料越しに半導体チップからの回折Ｘ線を取得し、ロッキング曲線の試料位置依存性を測定する。次に、その結果得られた回折ピーク位置の試料位置依存性から半導体チップの形状すなわち反りを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０３２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法による反り測定には、測定時間が長いという欠点がある。実際、チップ上の各測定点において測定するロッキング曲線は、一回の測定に２分から３分を要する。測定点の数はチップの大きさにも依存するが、３０から５０点程度が普通であるから、試料１個の測定には１〜２．５時間を要する。よって特許文献１に記載された方法は、例えば、多数の試料のチップ反りを比較したい場合や、試料温度を変えながら測定するなどの、いわゆる“その場”測定には適さない。これらの目的のためには、より迅速にチップの反りを測定できる手法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための第一の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、角度広がりを持つＸ線を発生させる発生手段と、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射手段と、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
第二の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記発生手段が、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させる手段であることを特徴とする。
【０００９】
第三の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第二の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線が、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする。
【００１０】
第四の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一乃至第三の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記照射手段が、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする。
【００１１】
第五の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一乃至第三の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、前記照射手段が、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする。
【００１２】
第六の発明に係る単結晶基板の反り測定装置は、第一乃至第六の発明に係る単結晶基板の反り測定装置であって、さらに、前記検出・測定手段が前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定する手段であることを特徴とする。
【００１３】
第七の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
第八の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、第七の発明に係る単結晶基板の反り測定方法であって、さらに、前記発生ステップが８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させるステップであることを特徴とする。
【００１５】
第九の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、第八の発明に係る単結晶基板の反り測定方法であって、さらに、前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線が、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする。
【００１６】
第十の発明に係る単結晶基板の反り測定方法は、第七乃至第九の発明に係る単結晶基板の反り測定方法であって、さらに、前記照射ステップが、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来１時間から２．５時間要していたＸ線回折を用いた半導体基板の反り測定を、１０分程度に迅速化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図２】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図３】反りの無い単結晶基板からの回折Ｘ線の強度分布（角度広がりが無い（小さい）入射Ｘ線を用いた場合）を表す図である。
【図４】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図５】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図６】上に凸に反った単結晶基板からの回折Ｘ線の強度分布（角度広がりが無い（小さい）入射Ｘ線を用いた場合）を表す図である。
【図７】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図８】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図９】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図１０】本発明の単結晶基板の反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成およびＸ線光線図の概略を示す図である。
【図１１】上に凸に反った単結晶基板からの回折Ｘ線の強度分布（角度広がりがある入射Ｘ線を用いた場合）を表す図である。
【図１２】反り測定の健勝に用いた単結晶基板の反り形状を示すグラフである。
【図１３】回折Ｘ線の強度分布を反りの大きい試料と小さい試料とで比較したグラフである。
【図１４】回折Ｘ線の強度分布の半値全幅と単結晶基板の反りの関係を示すグラフである。
【図１５】測定に用いたパッケージ部品の断面模式図である。
【図１６】ＣｕＫα１特性Ｘ線を用いて、パッケージ部品から回折Ｘ線の観測を試みた際のロッキング曲線である。
【図１７】ＭｏＫα１特性Ｘ線を用いて、パッケージ部品から回折Ｘ線の観測を試みた際のロッキング曲線である。
【図１８】測定に用いたパッケージ部品（３段積層ＳｉＰ）の断面模式図である。
【図１９】ＭｏＫα１特性Ｘ線を用いて、パッケージ部品（３段積層ＳｉＰ）から回折Ｘ線の観測を試みた際のロッキング曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の半導体チップ反り測定法、測定装置の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明の単結晶基板の反りを測定する方法の原理について説明する。図１では比較のためにまず、角度広がりを持たない（角度広がりが十分小さい）Ｘ線を入射Ｘ線として用いたときのＸ線回折実験について述べる。また、この図は反り測定法の基本となるＸ線回折法で用いる手段とその構成、及びＸ線光線図の概略を示したものでもある。よって、図１は説明のために簡略化されており、実際の測定における手段とその構成、及びＸ線光線図と完全には一致しない場合もある。
【００２１】
適切なＸ線源１で発生した角度広がりを持たない（角度広がりが十分小さい）、入射Ｘ線２を試料ステージ３に設置した反りの無い単結晶基板４上の照射領域５に照射する。続いて、Ｘ線検出器６を固定したまま、試料ステージ３の回転角ωを変化させると、ブラッグ条件が満たされるとき、すなわち照射領域５の表面法線７に対する入射Ｘ線１の入射角αがある特定の値αＢをとるとき、照射領域５においてＸ線の結晶回折が生じ、Ｘ線検出器６で回折Ｘ線８が検出される。
【００２２】
図２に示すように、Ｘ線検出器６と試料ステージ３の回転角ωを固定したまま、試料ステージ３をｘ軸方向へ平行移動させても、回折Ｘ線８は検出されるままである。これは単結晶基板４の表面法線７に対する入射Ｘ線２の入射角αが単結晶基板４の至る所でαＢであることによる。この様子を横軸にｘ軸方向の座標、縦軸に回折Ｘ線強度をとりグラフに表すと、図３のようになる。回折強度の立上がり、立下りの点は単結晶基板４の端部の座標に相当する。
【００２３】
次に上に凸に沿った単結晶基板９を試料ステージ３上に設置し同様な測定を行う（図４）。角度広がりを持たない（角度広がりが十分小さい）入射Ｘ線２を上に凸に反った単結晶基板９の照射領域１０上に照射する。続いて、Ｘ線検出器６を固定したまま、試料ステージ３の回転角ωを変化させると、反りの無い単結晶基板の場合と同様に、照射領域１０の表面に対する入射Ｘ線２の入射角αがある特定の値αＢをとるとき、Ｘ線の結晶回折が生じる。
【００２４】
Ｘ線検出器６と試料ステージ３の回転角ωを固定したまま、試料ステージ７をｘ軸方向へ平行移動させると（図５）、今度は、回折Ｘ線は検出されなくなる。これはチップ表面に対する入射Ｘ線５の入射角αが単結晶基板９の反りのため、照射領域１０以外ではαＢと異なるためであるである。この様子を横軸にｘ軸方向の座標、縦軸に回折Ｘ線強度をとりグラフに表すと、図６のようになる。
【００２５】
図７および図８を参照して（図８は図７の照射領域１３の表面付近を拡大した図である。）、角度広がりを持ったＸ線を用いて同様な測定を行う。まず、適切なＸ線源１０で入射Ｘ線１１を発生させる。入射Ｘ線１１は角度広がりΔαを持ち、その典型的な値は、例えば０．１°である。入射Ｘ線１１に含まれる波数ベクトルの平均を平均波数ベクトル１２と表すと、入射Ｘ線１１には、平均波数ベクトル１２とのなす角の絶対値がΔα／２以下である波数ベクトルのＸ線が含まれる。
【００２６】
入射Ｘ線１１を上に凸に反った単結晶基板８の照射領域１３に照射する。Ｘ線検出器６を固定したまま、試料ステージ３の回転角ωを変化させ結晶回折を起こす。入射Ｘ線１１のうち平均波数ベクトル１２で表される成分の入射角がαＢに等しくなる位置で回転角ωを固定する。このとき入射Ｘ線１１の入射角はαＢ−Δα／２からαＢ＋Δα／２の間に連続的に分布する。
【００２７】
Ｘ線検出器６を固定し、試料ステージ３をｘ軸方向へ平行移動させる。例えば、図７および図８（図８は図７の照射領域１４の表面付近の拡大した図である。）のように領域１３から領域１４に入射Ｘ線１１の照射領域が変わったとする。図８を参照して、照射領域１４に対する入射Ｘ線１１の入射角は単結晶基板８の反りのため、照射領域１３での入射角からずれる。具体的には、反りによって生じる照射領域１３と照射領域１４の表面法線のなす角をΔθとすると、照射領域１３でαであった入射角は、照射領域１４においてα＋Δθに変化する。よって、照射領域１４における入射Ｘ線１１の入射角は、（αＢ−Δα／２）＋Δθから（αＢ＋Δα／２）＋Δθに連続的に分布することになる。照射領域１４においても結晶回折が起こるには、入射Ｘ線１１の入射角の分布の中にαＢが含まれればよい。すなわち次の不等式が満たされればよい。
【００２８】
【数１】
数１を変形すると次の不等式を得る。
【００２９】
【数２】
すなわち、反りによる表面法線の角度変化Δθが入射Ｘ線の角度広がりの範囲内にあるとき、照射領域１４においても結晶回折が生じることが分かる。
【００３０】
試料移動の範囲を単結晶基板の２つの端部が含まれるように広げ、試料移動を行いながら、回折Ｘ線の検出を行うと、数２が満たされる領域からのみ回折Ｘ線が発生するので、横軸に照射領域のｘ座標、縦軸に回折Ｘ線強度をとると、図１１のような分布が得られる。回折強度が０でない領域は、反りによる表面法線の角度変化の大きさがΔα／２より小さい領域を表しているので、回折強度が０でない領域の幅を試料間で比較することで、単結晶基板の反りの大小を比較することができる。
【００３１】
上記の原理を利用して単結晶基板の反りを比較した例を以下で説明する。
【００３２】
図１２に示すように、様々な大きさで上に凸に反った単結晶基板を用意し、次のような実験を行った。単結晶基板を試料ステージに配置し、単結晶基板の中央に０．１°の角度広がりを持つ入射Ｘ線（ＣｕＫα１特性Ｘ線）が照射されるように配置した。まずこの位置で、ロッキング曲線を測定し、回折Ｘ線が観測される試料ステージの回転角ωＢを見出した。次に試料ステージの回転角をωＢに固定したまま、試料ステージを単結晶基板の両端部を含むようにｘ軸方向に平行移動させながら回折Ｘ線強度を測定した。
【００３３】
このようにして得られた回折Ｘ線の強度分布を図１３に示す。反りが小さい単結晶基板のほうが、回折Ｘ線強度が観測される領域の幅が大きいことが分かる。さらに、回折Ｘ線の強度分布の半値全幅を横軸にとり、反りを縦軸にとってプロットしたグラフが図１４である。反りと半値全幅がほぼ反比例の関係にあることが分かる。以上から、回折Ｘ線強度が観測される領域の幅を比較することで、単結晶基板の反りを比較できることが確認された。
【００３４】
上記の実験では、１つの試料について、ロッキング曲線の測定を１回（２−３分）、強度プロファイルの測定を１回（５分以下）行うだけでよい。従来の方法では、試料１個の測定に１〜２．５時間を要していたので、本発明により、半導体基板の反り測定の迅速化が図られる。
【００３５】
パッケージ材料に封止された状態の半導体単結晶基板の反りを上述の方法で測定するには、パッケージ材料越しに回折Ｘ線を観測する必要がある。一般に、強度Ｉ０のＸ線が物質へ入射し、その物質中を進んだ時、Ｘ線は物質に吸収され、その強度はｔに対し指数関数的に減衰する。距離ｔだけ物質中を進んだ後のＸ線強度Ｉ（ｔ）は次の式で表される。
【００３６】
【数３】
ここでρは物質の密度、μｍはＸ線の質量吸収係数である。μｍは物質を構成する元素や入射Ｘ線のエネルギーに依存する。すなわち、原子番号Ｚが大きい元素ほどμｍは大きい傾向にあり、入射Ｘ線のエネルギーＥが高いほどμｍは小さい。これらの依存性は、吸収端近傍を除いて、近似的に以下のように表される。
【００３７】
【数４】
ここで、ｋは比例係数である。よって、より高エネルギーのＸ線を用いることでパッケージ材料によるＸ線の吸収を小さくすることが可能であり、その結果パッケージ材料越しでのＸ線回折測定が可能となる。
【００３８】
図１５はパッケージ材料越しに回折Ｘ線の取得を試みた試料の模式図である。ＰＣＢ基板上１５にＳｉ（００１）基板から作成したＳｉチップ１６が搭載され、これをモールド樹脂１７で取り囲んである。このような試料から回折Ｘ線の取得を試みた。
【００３９】
図１６は比較的低エネルギーのＸ線（ＣｕＫα１特性Ｘ線、Ｅ＝８．０５ｋｅＶ）を用いた場合のロッキング曲線である。Ｓｉチップからの回折Ｘ線（（００４）反射）がモールド樹脂を透過し検出器に達していれば、ω＝３４．５６°付近に回折ピークが観測されるはずである。しかし、モールド樹脂による吸収のため、回折ピークを観測することができなかった。
【００４０】
図１７は比較的高エネルギーのＸ線（ＭｏＫα特性Ｘ線、Ｅ＝１７．５ｋｅＶ）を用いて上記と同様の実験を行った場合のロッキング曲線である。今度はω＝５１．５°付近に回折ピークが観測された。この結果は、高エネルギーのＸ線を入射Ｘ線として用いることで、パッケージを破壊することなく上述の反り測定ができることを示している。
【００４１】
上の例では入射Ｘ線としてＭｏＫα特性Ｘ線を用いたが、モールド樹脂越しにＳｉチップからの回折を測定できる程度のエネルギーを持っているＸ線であれば、入射Ｘ線はＭｏＫα特性Ｘ線でなくとも良い。実験室規模の回折装置を用いて実験する場合には、特性Ｘ線が線源として好適であるが、上の目的に適切かつ現実的なものとしては、エネルギーではおおむね１０ｋｅＶを上回るＸ線が好ましく、ＺｎＫα特性Ｘ線、ＲｈＫα特性Ｘ線、ＰｄＫα特性Ｘ線、ＡｇＫα特性Ｘ線、ＭｏＫα特性Ｘ線や、ＷＫα特性Ｘ線などが挙げられる。
【００４２】
また、検出した回折Ｘ線は（００４）反射であったが、他の格子面による回折Ｘ線でもかまわない。例えば、（００８）、（００１２）等の（００４）反射の系統反射でも良いし、(１１３)反射などの非対称反射でも良い。
【００４３】
チップのもととなる基板も（００１）基板以外であってもかまわない。（０１１）基板、（１１１）基板あるいは他の面指数の格子面を表面に平行にした基板であっても、検出する回折Ｘ線を適切に選ぶことにより、同様の測定が可能である。
【００４４】
さらに、測定試料はＳｉチップであったが、これまでの説明から明らかなように、単結晶基板であれば良く、ＧａＡｓ等の化合物半導体であってもかまわないし半導体以外の単結晶基板でもよい。
【００４５】
上の例では、モールド樹脂を透過させるために入射Ｘ線の高エネルギー化を図った。入射Ｘ線の高エネルギー化は、複数枚の半導体チップを積層したＭＣＰ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）やＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）に対しては、これらの半導体チップからの回折Ｘ線を一度に検出できる可能性を生む。
【００４６】
そこで、ＭｏＫα１特性Ｘ線を入射Ｘ線に用いて、図１８に示すような３枚のＳｉチップ（１８，１９，２０）を積層したＳｉＰから、（モールド樹脂２１越しに）回折スペクトルを取得することを試みた。図１９にロッキング曲線を示す。明瞭に３本のピークが観測されている。また、下層に配置されたチップからの回折Ｘ線は上層に配置されたチップからの回折Ｘ線よりも減衰が大きいと考えられるので、強度の順番に、上から１、２、３枚目Ｓｉチップからの回折Ｘ線であると判断される。この結果は、高エネルギーのＸ線を入射Ｘ線として用いることで、上述の反り測定をパッケージ内に積層されたそれぞれのＳｉチップに対して行うことが可能であることを示している。
【００４７】
この例においては３枚のＳｉチップを積層したＳｉＰに対してＭｏＫα特性Ｘ線を用いて測定したが、チップの材質はＳｉ以外でもよく、単結晶基板であればよい。また、入射Ｘ線はＭｏＫα特性Ｘ線以外でも、対象の単結晶基板を所望の枚数だけ透過し回折Ｘ線が検出されるのに十分なエネルギーを持っているものであれば良い。例としてはすでに述べた、ＺｎＫα特性Ｘ線、ＲｈＫα特性Ｘ線、ＰｄＫα特性Ｘ線、ＡｇＫα特性Ｘ線、ＭｏＫα特性Ｘ線や、ＷＫα特性Ｘ線が挙げられる。適切なＸ線源は、対象の単結晶基板の種類、透過すべき基板の枚数等を考慮し選ばれるべきである。
【００４８】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限られない。
【００４９】
（付記１）角度広がりを持つＸ線を発生させる発生手段と、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射手段と、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定手段と、を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定装置。
【００５０】
（付記２）前記発生手段は、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させる手段であることを特徴とする付記２に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５１】
（付記３）前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする請求項３に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５２】
（付記４）前記照射手段は、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５３】
（付記５）前記照射手段は、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５４】
（付記６）前記検出・測定手段は前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定する手段であることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【００５５】
（付記７）角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定方法。
【００５６】
（付記８）前記発生ステップは、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させるステップであることを特徴とする付記７に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００５７】
（付記９）前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする付記８に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００５８】
（付記１０）前記照射ステップは、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする付記７乃至付記９のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００５９】
（付記１１）前記照射ステップは、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする付記７乃至付記９のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【００６０】
（付記１２）前記検出・測定ステップは前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定するステップであることを特徴とする付記７乃至付記１１のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【符号の説明】
【００６１】
１，１０ Ｘ線源
２，１１ 入射Ｘ線
３ 試料ステージ
４，９ 単結晶基板
５，１３，１４ 照射領域
６ Ｘ線検出器
７ 表面法線
８ 回折Ｘ線
１２ 平均波数ベクトル
１５ ＰＣＢ基板
１６、１８、１９、２０ Ｓｉチップ
１７、２１ モールド樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角度広がりを持つＸ線を発生させる発生手段と、
前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射手段と、
前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定手段と、
を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定装置。
【請求項２】
前記発生手段は、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させる手段であることを特徴とする請求項２に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項３】
前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする請求項２に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項４】
前記照射手段は、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項５】
前記照射手段は、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項６】
前記検出・測定手段は前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定する手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項７】
角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、
前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、
前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、
を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定方法。
【請求項８】
前記発生ステップは、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させるステップであることを特徴とする請求項７に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項９】
前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする請求項８に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項１０】
前記照射ステップは、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項１】
角度広がりを持つＸ線を発生させる発生手段と、
前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射手段と、
前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定手段と、
を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定装置。
【請求項２】
前記発生手段は、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させる手段であることを特徴とする請求項２に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項３】
前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする請求項２に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項４】
前記照射手段は、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項５】
前記照射手段は、複数枚積層され、かつ、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射する手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項６】
前記検出・測定手段は前記単結晶基板からのロッキング曲線を取得して前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出し、前記回折Ｘ線の面内強度分布を測定する手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項７】
角度広がりを持つＸ線を発生させる発生ステップと、
前記角度広がりを持つＸ線を単結晶基板に照射する照射ステップと、
前記単結晶基板からの回折Ｘ線を検出して、前記単結晶基板の反りを測定する検出・測定ステップと、
を含むことを特徴とする単結晶基板の反り測定方法。
【請求項８】
前記発生ステップは、８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線を発生させるステップであることを特徴とする請求項７に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項９】
前記８ｋｅＶ以上のエネルギーを持つＸ線は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｏ及びＷのいずれかの特性Ｘ線であることを特徴とする請求項８に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項１０】
前記照射ステップは、パッケージ材料で封止された単結晶基板に角度広がりを持つＸ線を照射するステップであることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の単結晶基板の反り測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図１５】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図１５】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−２１５０９２（Ｐ２０１１−２１５０９２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５７２６（Ｐ２０１０−８５７２６）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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