非破壊単結晶基板反り測定法及び測定装置
【課題】 互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の夫々について、パッケージを破壊することなく反りを測定する。
【解決手段】
パッケージにＸ線を照射するステップと、受光スリットの調節及びパッケージの高さ方向の位置調節を行うことにより、パッケージに収容された複数の単結晶基板により回折された複数の回折Ｘ線のなかから、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に検出するステップと、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するステップと、パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを含み、ロッキング曲線測定を行うステップとパッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを繰り返し行う。
【解決手段】
パッケージにＸ線を照射するステップと、受光スリットの調節及びパッケージの高さ方向の位置調節を行うことにより、パッケージに収容された複数の単結晶基板により回折された複数の回折Ｘ線のなかから、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に検出するステップと、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するステップと、パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを含み、ロッキング曲線測定を行うステップとパッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを繰り返し行う。
【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測定方法及び測定装置に関し、特にパッケージ内に実装された単結晶基板の反りを、パッケージを破壊することなく測定する測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に結晶材料の物性量や性質の多くは、応力及びこれに伴って現れる格子歪によって変化する。また、結晶材料の応力や格子歪は、同じ材料であってもその成長条件や加工条件、あるいはその結晶材料に接する他の材料が及ぼす応力などによって変化する。したがって、結晶材料の応力や格子歪を評価しその用途に応じて加工・成長条件を最適化することが、高性能かつ高信頼の材料・製品開発にとって不可欠である。特に、半導体単結晶を用いてエレクトロニクス製品を製造する場合には、その単結晶を薄い板状のウエハに加工し、片面上にダイオード、トランジスタ、キャパシタ等の素子を形成する。これらの素子を形成するプロセスには、酸化、成膜、不純物導入、エッチング、熱処理等の工程が含まれため、半導体ウエハ内には応力が発生し、巨視的な反りとなって現れる。このウエハの反りは、半導体単結晶の物性量や性質を変化させるので、素子の性能及び信頼性に影響を与えうる。したがって、半導体ウエハの反りを評価する必要がある。
【０００３】
また、近年のＬＳＩのパッケージング技術においては、省スペース化の要求から、ＬＳＩの拡散工程を経た後に半導体ウエハを薄膜化し、チップに分割した後パッケージングを施すといった技術が検討されている。薄膜化された半導体チップはパッケージング材料の応力の影響を受けやすく、パッケージング後の半導体チップの反り状態は、パッケージング材料や工程により変化する。よって半導体製品の性能制御や信頼性向上のためには、パッケージング後の半導体チップの反りを測定する必要がある。
【０００４】
従来、パッケージに封入された結晶試料の形状を非破壊で評価する技術として、ｘｙ面上に結晶試料を配置し、ｘｚ面に平行にＸ線を照射してｘｚ面に平行に回折されるＸ線を検出する方法が知られている（例えば、特開２００８−２０３２１２号公報）。
【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】
近年の半導体チップの実装技術には、同じ機能を持つ複数の半導体チップ（主にメモリチップ）を積層しパッケージングすることで、製品が持つ情報処理能力や情報蓄積能力を大幅な搭載スペースの拡大無く向上させる技術として、マルチチップパッケージング（ＭＣＰ：Multi-Chip-Packaging）技術がある。また、異なる種類の機能を持つ複数の半導体チップをひとつのパッケージ内に積層し、そのパッケージに新たな機能を持たせるというシステムインパッケージ（ＳｉＰ：System in Package）といった技術もある。
【０００７】
これらＭＣＰやＳｉＰに代表される実装技術では各半導体チップは１００μｍあるいはそれ以下に薄膜化される。このため、半導体チップは従来のパッケージ技術においてよりもまして、パッケージ材料が持つ応力の影響を受けやすくなっている。したがって、ＭＣＰやＳｉＰのように半導体チップが積層されている場合には、積層された半導体チップのそれぞれについて、反りを測定できることが望まれる。
【０００８】
本発明は上記の問題を考慮してなされたものであり、パッケージされた単結晶基板、特に半導体チップの反りを非破壊かつ直接測定する方法及びそれを実現する装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の要旨に係る単結晶基板反り測定方法は、互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定方法であって、前記パッケージにＸ線を照射するステップと、受光スリットの調節と前記パッケージの高さ方向の位置の調節とを行うことによって、前記複数の単結晶基板により回折された複数の回折Ｘ線のなかから、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に検出するステップと、前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するステップと、前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップと、前記ロッキング曲線測定を行うステップと前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを繰り返し行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の要旨に係る単結晶基板反り測定装置は、互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定装置であって、前記パッケージにＸ線を照射する手段と、前記パッケージからの回折Ｘ線を検出する検出手段と、前記パッケージからの回折Ｘ線のうち、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に通過させるための受光スリットと、前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線が前記受光スリットを通過するように前記パッケージの高さ位置を調節する手段と、前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するために前記パッケージを所定の回転軸の周りで回動させる手段と、前記パッケージを所定方向に一定距離移動させる手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、互いに積層されてパッケージに封入された複数の単結晶基板のうちの所望の単結晶基板の反りを、パッケージを破壊することなく確実に測定することができる。これにより、その測定結果に基づいた実装材料やプロセスの最適化が可能となり、高性能及び高信頼の製品開発が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図４】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図６】本発明の対象となる試料の一例の断面模式図である。
【図７】入射Ｘ線、回折Ｘ線及び試料の位置関係を示す模式図である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は、本発明に係る反り測定の測定手順を説明するための説明図である。
【図９】４枚のＳｉチップを実装したＭＣＰから得られるロッキング曲線の一例を示すグラフである。
【図１０】４枚のＳｉチップを実装したＭＣＰ内の最上層のＳｉチップから得られるロッキング曲線の一例を示すグラフである。
【図１１】２枚のＳｉチップを実装したＭＣＰの一方のＳｉチップからの回折Ｘ線を選択的に検出する手順を説明するための図である。
【図１２】図１１に続いて行われる手順を説明するための図である。
【図１３】図１２に続いて行われる手順を説明するための図である。
【図１４】チップ中央からの距離Ｘに対するωＢの変化を示すグラフであって、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ上から１枚目、２枚目及び３枚目のＳｉチップのものである。
【図１５】図１２から得られたΔωＢのチップ中央からの距離Ｘに対する変化を示すグラフであって、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ上から１枚目、２枚目及び３枚目のＳｉチップのものである。
【図１６】Ｓｉチップの反りとΔωＢとの関係を説明するための図である。
【図１７】図１５に示すΔωＢから求められたチップ中央からの距離Ｘと反りとの関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の単結晶基板の反り測定方法及び測定装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【００１５】
図１の測定装置は、Ｘ線回折法を採用したものであって、Ｘ線源１１、入射スリット１２、試料ステージ１３、受光スリット１４及び検出器１５を備えている。なお、図１は説明のために簡略化されており、実際の測定に用いられる装置とは完全に一致するものではない。
【００１６】
Ｘ線源１１には、適切な波長、出力のものが用いられる。また、試料として単結晶基板１６が、試料ステージ１３上に保持されている。
【００１７】
Ｘ線源１１で発生させたＸ線は、入射スリット１２を通過し、単結晶基板１６に入射する。ここでは、Ｘ線が入射する照射領域１７を領域Ａとする。
【００１８】
検出器１５の位置及び向きを固定したまま、入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９の方向から計った試料ステージ１３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１７（領域Ａ）の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αがある特定の値αＢをとるとき、Ｘ線の結晶回折が生じ、回折Ｘ線２０が発生する（強度が最も強くなる）。この回折Ｘ線２０は受光スリット１４を通過して検出器１５で検出される。ここで、回折Ｘ線２０が検出されるときのωをωＢと表す。さらに、領域ＡにおけるωＢの値をωＢ（Ａ）と表す。また、以下では回折Ｘ線の強度のω依存性を表したグラフをロッキング曲線と呼ぶことにする。
【００１９】
次に、図２に示すように、ωをωＢ（Ａ）に維持したまま、試料ステージ１３をＸ軸に平行に移動（ここでは正の方向へ移動）させる。その結果、照射領域１７は、領域Ａからそれとは異なる領域Ｂに変わる。このとき、単結晶基板１６が反っていなければ、上記と同じように回折Ｘ線２０が検出される。これは照射領域１７の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αが領域Ａの場合と領域Ｂの場合とでαＢのまま等しいためである。
【００２０】
これに対して、単結晶基板１６に反りが生じている場合は、以下のようになる。ここでは、単結晶基板１６が上に凸となるように反っているものとする。
【００２１】
まず、図１と同様に、回折Ｘ線２０が検出器１５で検出される状態を作る。その様子を図３に示す。このとき、試料ステージ１３の回転角ωをωＢ（Ｃ）とする。照射領域１７（領域Ｃ）の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αは、回折Ｘ線２０が検出されているので、αＢである。
【００２２】
次に、ωをωＢ（Ｃ）に維持したまま、試料ステージ１３をＸ軸に平行に移動（ここでは負の方向へ移動）させ、照射領域１７を領域Ｃとは異なる領域Ｄに変更する。その状態を図４に示す。
【００２３】
図４から理解されるように、単結晶基板１６に反りが生じていると、照射領域１７の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αは、領域Ｃの場合と領域Ｄの場合とで異なる。即ち、α≠αＢとなる。このため、位置固定された検出器１５によっては、回折Ｘ線２０を検出できなくなる。
【００２４】
領域Ｄからの回折Ｘ線を検出器１５で検出できるようにするには、照射領域１７（領域Ｄ）の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αがαＢと等しくなるように、図５に示すように、試料ステージの回転角ωを変更すればよい。すなわち、照射領域１７（測定点）が移動することによって生じるαの変化を打ち消す方向にωの値を調整すればよい。定量的には、領域Ｃの表面と領域Ｄの表面とのなす角をΔθ≧０とするとき、数式１のようにすればよい。
【００２５】
【数１】
【００２６】
これにより、照射領域１７が領域ＤのときのαがαＢと等しくなり、回折Ｘ線２０が検出される。
【００２７】
以上の説明から、単結晶基板１６の反っている場合、照射領域１７を移動させると回折Ｘ線が検出される際のωが変化することが理解される。
【００２８】
さらに、数式１を数式２のように変形する。
【００２９】
【数２】
【００３０】
これは、照射領域１７を領域Ｃにした場合と領域Ｄにした場合に夫々ωＢを測定すれば、その差から領域Ｃと領域Ｄの表面のなす角、すなわち反りによる表面の角度変化を求めることができることを示している。
【００３１】
以上では、単結晶基板１６が上に凸に反っている場合について説明したが、下に凸に反っている場合も同様の原理で反りによる表面のなす角の変化を測定することが可能である（説明は省略する）。単結晶基板１６が下に凸に反っている場合は、上記数式１及び２は、数式３及び４のように変更される。
【００３２】
【数３】
【数４】
【００３３】
すなわち、ωＢの位置変化の符号から反りの向き（上に凸あるいは下に凸）の判定が可能である。
【００３４】
以上がＸ線回折を用いて単結晶基板の反りを測定する方法の原理の説明である。
【００３５】
さて、上記説明では試料が単結晶基板であったが、本発明はパッケージングされた半導体チップ（に用いられている単結晶基板）の反りを測定しようとするものである。パッケージングされた半導体チップの反りを測定するには、パッケージングの実装材料越しにＸ線回折の測定を行わなくてはならない。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場合、Ｘ線はその物質によって吸収され、その強度は数式５のように深さ（Ｘ線が透過した厚さ）ｔに対し指数関数的に減衰する。
【００３６】
【数５】
【００３７】
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、近似的に以下の数式６のように表される。
【００３８】
【数６】
【００３９】
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等の実装材料越しでのＸ線回折測定が可能となる。
【００４０】
図６は、本発明の一実施の形態に係る反り測定装置の特定対象となる試料６０の一例の断面図である。
【００４１】
図示の半導体パッケージは、樹脂基板６１上に、単結晶基板を用いて作製された４枚のＳｉチップ６２乃至６５が積層されている。これら積層されたＳｉチップ６２乃至６５は、配線され、モールド材料１５により封止されている。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る測定装置を用いた反り測定方法について説明する。装置の構成は、図１と同様である。Ｘ線源１１としては、例えば、電子シンクロトロンを用いることができる。即ち、入射Ｘ線１８として、電子のシンクロトロン放射から得られる高エネルギーＸ線（エネルギー：１８ｋｅＶ）を用いることができる。また、波長が０．１６ｎｍより短いＸ線を用いることが好ましい。
【００４３】
なお、Ｘ線源１１と入射スリット１２は、試料６０にＸ線を照射するＸ線照射装置として機能する。試料ステージ１３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って試料を移動させる移動・調節手段として、また、これらの軸を回転の中心として回動させる回動手段として機能する。試料ステージ１３は、受光スリット１４とともに、試料６０からの複数の回折Ｘ線のうち、所望の（単結晶基板からの）回折Ｘ線のみが検出器１５によって検出されるようにする。
【００４４】
図７は、入射Ｘ線１８、回折Ｘ線２０及び試料６０（Ｘ線照射領域１７）の位置関係を示す平面図である。
【００４５】
入射Ｘ線１８のサイズを規定する入射スリット１２の開口サイズは、回折Ｘ線２０検出するのに適切なサイズ、例えば、０．２ｍｍ×０．０５ｍｍとする。
【００４６】
入射スリット１２の開口サイズを０．２ｍｍ×０．０５ｍｍとしたとき、Ｓｉチップ上での入射Ｘ線の照射領域１８は、例えば回折Ｘ線としてＳｉ（００１）基板から得られるＳｉ（００４）回折Ｘ線を用いる場合、およそＷ１×Ｗ２＝０．２ｍｍ×０．２７ｍｍの領域となる（図７に白抜きで示した領域）。
【００４７】
以下、反り測定の手順を、図８及び図１を参照して説明する。
【００４８】
まず、図８（ａ）に示すように試料６０の端部に入射Ｘ線１８が照射されるように試料６０を試料ステージ１３にセットする。ここで、Ｘ線源１１や検出器１５等は、入射Ｘ線１８及び回折Ｘ線２０がＸＺ平面上を進ように調整されているものとする。
【００４９】
次に、Ｙ軸（図の表裏方向）を回転の中心として試料ステージ１３を所定の角度ずつ回転させ（回転角ωを変化させ）、検出器１５で検出されるＸ線の強度を測定（ロッキング曲線を測定）する。測定した結果を回転角ωの関数としてグラフ化すると、図８（ｂ）に示すようなロッキング曲線が得られる。ロッキング曲線のピークが得られる回転角ωを、その測定点（照射領域１７）におけるωＢとする。
【００５０】
次に、照射領域１７をＸ軸に沿って移動させ、図８（ｃ）に示すように、図８（ａ）の場合とは異なる領域に入射Ｘ線１８を照射する。そして、再び、試料ステージ１３の回転角ωを変化させつつ、検出器１５で検出されるＸ線の強度を測定する。その結果、図８（ｄ）に示すようなロッキング曲線が得られ、その測定点におけるωＢが求まる。
【００５１】
図８（ｄ）に示すように、今回得られたロッキング曲線（実線で示す）と、先に得られたロッキング曲線（破線で示す）との間のズレ（回転角ωの差）と、測定点間（照射領域間）の距離とから、反りの向き及び大きさを求めることができる。
【００５２】
さて、図８（ｂ）及び（ｄ）に示すロッキング曲線は、夫々ピークを一つしか持たない。しかしながら、試料６０は、４つのＳｉチップ６２乃至６５が積層されたものであるため、実際には、図９に示すような複数のピークを持つロッキング曲線が通常得られる。各ピークは、積層されたＳチップ６２乃至６５のいずれかに対応するものである。この様な場合、ピークとＳｉチップとの対応付けを行う必要がある。
【００５３】
ロッキング曲線のピークと積層されたＳｉチップとの対応付けは、強度に基づいて行うことができる。即ち、強度が大きい順に、上から一層目のＳｉチップ６５、二層目のＳｉチップ６４及び三層目のＳｉチップ６４からの回折Ｘ線２０であると判断することができる。これは、より下層のＳｉチップからの回折Ｘ線ほど吸収による強度減衰が大きいためである。
【００５４】
図９において、各ピークの間隔は、０．１°から０．１５°である。複数枚のＳｉチップ殻の解析Ｘ線を容易に識別可能とするため、入射Ｘ線１７の発散角は、小さいほうがよい。具体的には、ＭＣＰ内に実装されたＳｉチップの反り測定を行う場合、入射Ｘ線の発散角は０．１ミリラジアン以下であることが望ましい。
【００５５】
複数のピークが観測される状況下で、図８を参照して上述した方法で、複数のＳｉチップについて、夫々反りを求めることも不可能ではない。しかしながら、試料６０を移動させて入射Ｘ線１８の照射領域１７を変更すると、それまで分離して観測されていた回折Ｘ線のピークが偶発的に重なり、その結果ピーク位置の判断が困難になるという問題が起こりうる。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、図９に示すような複数のピークを持つロッキング曲線を得た後、試料の高さ位置と受光スリット１４の開口幅の調節を行い、図１０に示すようなピークが一つのロッキング曲線が得られるようにする。即ち、所望の一枚のＳｉチップからの回折Ｘ線２０が検出器１５に入射するようにする。以下、図１１及び図１２を参照して、具体的な調節方法について説明する。ここでは、説明を簡単にするため、試料が２枚のＳｉチップ６２，６３を含んでいるものとするが、試料が３枚以上のＳｉチップを含む場合であっても、同様の方法で、所望の一枚のＳｉチップからの回折Ｘ線２０を検出することができる。
【００５７】
まず、図１１に示すように、２枚のＳｉチップ６２及び６３からの回折Ｘ線７１及び７２がともに検出器１５で検出されているものとする。
【００５８】
次に、図１２に示すように、検出器１５と試料ステージ１３（試料６０）との間に受光スリット１４を挿入する。受光スリット１４の開口幅は、いずれか一方のＳｉチップ６１又は６２からの回折Ｘ線７１又は７２が通過できる幅とする。あるいは、スリットの開口幅を調節することが可能な受光スリット１４を予め挿入しておいてもよい。この場合、始めは開口幅を広くして２つのＳｉチップ６１及び６２からの回折Ｘ線７１及び７２がともに検出できるようにしておき、その後、一方の回折Ｘ線７１又は７２を選択的に検出できるようにする。
【００５９】
次に、図１３に示すように、試料ステージ１３をＺ軸方向に移動させて試料６０の位置を調節し、所望の一枚のＳｉチップ（ここではＳｉチップ６２）からの回折Ｘ線（ここでは回折Ｘ線７２）のみが検出器１５に到達するようにする。
【００６０】
以上のようにして、試料６０に含まれる複数枚のＳｉチップのうちの一つからの回折Ｘ線を検出するように調節した後、図８を参照して説明したように、照射領域１７を移動させ、各測定点のωＢを求める。
【００６１】
測定は、例えば試料の表面を横断するように一方の縁から他方の縁まで一定の間隔で行う。測定の途中で、他のＳｉチップからの回折Ｘ線と取り違えないように、即ち、同一のＳｉチップからの回折Ｘ線を検出し続けることができるように、測定点の間隔は小さくする。例えば、試料ステージの一回の移動量を０．１ｍｍとする。
【００６２】
実際の試料に対して、「試料ステージをＸ軸に沿って０．１ｍｍ移動させる」ステップと、「ロッキング曲線を取得しωＢを求める」ステップとを繰り返し、試料の一方の縁から他方の縁までのωＢを求めた結果を図１４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示す。試料は４枚のＳｉチップを含んでいたが、そのうち上層の３枚についてωＢを求めることができた。
【００６３】
図１４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、チップ中央からの距離Ｘに対するωＢの依存性を表している。図１５は、チップ中央（Ｘ＝０）のωＢを基準（＝０）としたときの差ΔωＢ（Ｘ）＝ωＢ（Ｘ）−ωＢ（Ｘ＝０）を示すグラフである。
【００６４】
上述のようにωＢ（Ｘ）の変化は反りによるＳｉチップ表面の角度変化に相当するので、ΔωＢ（Ｘ）は、Ｘ＝０のチップ表面を基準に計った位置Ｘにおけるチップ表面の角度を表している。
【００６５】
よって、図１６のようにＳｉチップ断面の模式図を書き、基板の反り表す曲線をｚ＝ｆ（Ｘ）と表すとき、ｆ（Ｘ）の傾きはちょうどｔａｎ（−ΔωＢ（Ｘ））＝−ｔａｎ（ΔωＢ（Ｘ））に等しい。マイナスの符号がつくのは、ΔωＢ（Ｘ）は反りによる基板表面の角度変化そのものではなく、それを打ち消すようにして試料ステージの回転角ωを調整して得られる量であるからである。以上から、測定値であるΔωＢ（Ｘ）を用いて、ｆ（Ｘ）を得るための微分方程式が以下の数式７として得られる。
【００６６】
【数７】
ｚ＝ｆ（Ｘ）はこれを積分することによって以下の数式８が得られる。
【数８】
【００６７】
したがって、図１５の結果と数式８を用いて積分を行えば、ｆ（Ｘ）すなわち、Ｓｉチップの反りを求めることができる。こうして求められた結果を図１７に示す。表面側から１枚目から３枚目までのＳｉチップは、全体として波型に反っており、チップ中央付近は上に凸型に反っている。これはモールド材料等のチップ周辺の材料による応力の影響を反映していると考えられる。このようにして明らかになったパッケージ中のチップ反りについての情報は、実装プロセス開発や不具合解析、信頼性技術に対して有効な知見となる。
【００６８】
なお、試料には４枚のＳｉチップが含まれており、最下層（上から４枚目）のＳｉチップからの回折Ｘ線を検出することができなかったが、エネルギーの高いＸ線を用いることで上から４枚目のＳｉチップからの回折Ｘ線の検出も可能となる。
【００６９】
以上、本発明について一実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨から逸脱することなく種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１１ Ｘ線源
１２ 入射スリット
１３ 試料ステージ
１４ 受光スリット
１５ 検出器
１６ 単結晶基板
１７ 照射領域
１８ 入射Ｘ線
１９ 波数ベクトル
２０ 回折Ｘ線
６０ 試料
６１ 樹脂基板
６２，６３，６４，６５ Ｓｉチップ
６６ モールド材料
７１、７２ 回折Ｘ線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶基板の反りを測定する測定方法及び測定装置に関し、特にパッケージ内に実装された単結晶基板の反りを、パッケージを破壊することなく測定する測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に結晶材料の物性量や性質の多くは、応力及びこれに伴って現れる格子歪によって変化する。また、結晶材料の応力や格子歪は、同じ材料であってもその成長条件や加工条件、あるいはその結晶材料に接する他の材料が及ぼす応力などによって変化する。したがって、結晶材料の応力や格子歪を評価しその用途に応じて加工・成長条件を最適化することが、高性能かつ高信頼の材料・製品開発にとって不可欠である。特に、半導体単結晶を用いてエレクトロニクス製品を製造する場合には、その単結晶を薄い板状のウエハに加工し、片面上にダイオード、トランジスタ、キャパシタ等の素子を形成する。これらの素子を形成するプロセスには、酸化、成膜、不純物導入、エッチング、熱処理等の工程が含まれため、半導体ウエハ内には応力が発生し、巨視的な反りとなって現れる。このウエハの反りは、半導体単結晶の物性量や性質を変化させるので、素子の性能及び信頼性に影響を与えうる。したがって、半導体ウエハの反りを評価する必要がある。
【０００３】
また、近年のＬＳＩのパッケージング技術においては、省スペース化の要求から、ＬＳＩの拡散工程を経た後に半導体ウエハを薄膜化し、チップに分割した後パッケージングを施すといった技術が検討されている。薄膜化された半導体チップはパッケージング材料の応力の影響を受けやすく、パッケージング後の半導体チップの反り状態は、パッケージング材料や工程により変化する。よって半導体製品の性能制御や信頼性向上のためには、パッケージング後の半導体チップの反りを測定する必要がある。
【０００４】
従来、パッケージに封入された結晶試料の形状を非破壊で評価する技術として、ｘｙ面上に結晶試料を配置し、ｘｚ面に平行にＸ線を照射してｘｚ面に平行に回折されるＸ線を検出する方法が知られている（例えば、特開２００８−２０３２１２号公報）。
【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】
近年の半導体チップの実装技術には、同じ機能を持つ複数の半導体チップ（主にメモリチップ）を積層しパッケージングすることで、製品が持つ情報処理能力や情報蓄積能力を大幅な搭載スペースの拡大無く向上させる技術として、マルチチップパッケージング（ＭＣＰ：Multi-Chip-Packaging）技術がある。また、異なる種類の機能を持つ複数の半導体チップをひとつのパッケージ内に積層し、そのパッケージに新たな機能を持たせるというシステムインパッケージ（ＳｉＰ：System in Package）といった技術もある。
【０００７】
これらＭＣＰやＳｉＰに代表される実装技術では各半導体チップは１００μｍあるいはそれ以下に薄膜化される。このため、半導体チップは従来のパッケージ技術においてよりもまして、パッケージ材料が持つ応力の影響を受けやすくなっている。したがって、ＭＣＰやＳｉＰのように半導体チップが積層されている場合には、積層された半導体チップのそれぞれについて、反りを測定できることが望まれる。
【０００８】
本発明は上記の問題を考慮してなされたものであり、パッケージされた単結晶基板、特に半導体チップの反りを非破壊かつ直接測定する方法及びそれを実現する装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の要旨に係る単結晶基板反り測定方法は、互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定方法であって、前記パッケージにＸ線を照射するステップと、受光スリットの調節と前記パッケージの高さ方向の位置の調節とを行うことによって、前記複数の単結晶基板により回折された複数の回折Ｘ線のなかから、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に検出するステップと、前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するステップと、前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップと、前記ロッキング曲線測定を行うステップと前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを繰り返し行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の要旨に係る単結晶基板反り測定装置は、互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定装置であって、前記パッケージにＸ線を照射する手段と、前記パッケージからの回折Ｘ線を検出する検出手段と、前記パッケージからの回折Ｘ線のうち、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に通過させるための受光スリットと、前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線が前記受光スリットを通過するように前記パッケージの高さ位置を調節する手段と、前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するために前記パッケージを所定の回転軸の周りで回動させる手段と、前記パッケージを所定方向に一定距離移動させる手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、互いに積層されてパッケージに封入された複数の単結晶基板のうちの所望の単結晶基板の反りを、パッケージを破壊することなく確実に測定することができる。これにより、その測定結果に基づいた実装材料やプロセスの最適化が可能となり、高性能及び高信頼の製品開発が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図４】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【図６】本発明の対象となる試料の一例の断面模式図である。
【図７】入射Ｘ線、回折Ｘ線及び試料の位置関係を示す模式図である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は、本発明に係る反り測定の測定手順を説明するための説明図である。
【図９】４枚のＳｉチップを実装したＭＣＰから得られるロッキング曲線の一例を示すグラフである。
【図１０】４枚のＳｉチップを実装したＭＣＰ内の最上層のＳｉチップから得られるロッキング曲線の一例を示すグラフである。
【図１１】２枚のＳｉチップを実装したＭＣＰの一方のＳｉチップからの回折Ｘ線を選択的に検出する手順を説明するための図である。
【図１２】図１１に続いて行われる手順を説明するための図である。
【図１３】図１２に続いて行われる手順を説明するための図である。
【図１４】チップ中央からの距離Ｘに対するωＢの変化を示すグラフであって、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ上から１枚目、２枚目及び３枚目のＳｉチップのものである。
【図１５】図１２から得られたΔωＢのチップ中央からの距離Ｘに対する変化を示すグラフであって、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ上から１枚目、２枚目及び３枚目のＳｉチップのものである。
【図１６】Ｓｉチップの反りとΔωＢとの関係を説明するための図である。
【図１７】図１５に示すΔωＢから求められたチップ中央からの距離Ｘと反りとの関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の単結晶基板の反り測定方法及び測定装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の反り測定方法の原理を説明するための図である。
【００１５】
図１の測定装置は、Ｘ線回折法を採用したものであって、Ｘ線源１１、入射スリット１２、試料ステージ１３、受光スリット１４及び検出器１５を備えている。なお、図１は説明のために簡略化されており、実際の測定に用いられる装置とは完全に一致するものではない。
【００１６】
Ｘ線源１１には、適切な波長、出力のものが用いられる。また、試料として単結晶基板１６が、試料ステージ１３上に保持されている。
【００１７】
Ｘ線源１１で発生させたＸ線は、入射スリット１２を通過し、単結晶基板１６に入射する。ここでは、Ｘ線が入射する照射領域１７を領域Ａとする。
【００１８】
検出器１５の位置及び向きを固定したまま、入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９の方向から計った試料ステージ１３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１７（領域Ａ）の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αがある特定の値αＢをとるとき、Ｘ線の結晶回折が生じ、回折Ｘ線２０が発生する（強度が最も強くなる）。この回折Ｘ線２０は受光スリット１４を通過して検出器１５で検出される。ここで、回折Ｘ線２０が検出されるときのωをωＢと表す。さらに、領域ＡにおけるωＢの値をωＢ（Ａ）と表す。また、以下では回折Ｘ線の強度のω依存性を表したグラフをロッキング曲線と呼ぶことにする。
【００１９】
次に、図２に示すように、ωをωＢ（Ａ）に維持したまま、試料ステージ１３をＸ軸に平行に移動（ここでは正の方向へ移動）させる。その結果、照射領域１７は、領域Ａからそれとは異なる領域Ｂに変わる。このとき、単結晶基板１６が反っていなければ、上記と同じように回折Ｘ線２０が検出される。これは照射領域１７の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αが領域Ａの場合と領域Ｂの場合とでαＢのまま等しいためである。
【００２０】
これに対して、単結晶基板１６に反りが生じている場合は、以下のようになる。ここでは、単結晶基板１６が上に凸となるように反っているものとする。
【００２１】
まず、図１と同様に、回折Ｘ線２０が検出器１５で検出される状態を作る。その様子を図３に示す。このとき、試料ステージ１３の回転角ωをωＢ（Ｃ）とする。照射領域１７（領域Ｃ）の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αは、回折Ｘ線２０が検出されているので、αＢである。
【００２２】
次に、ωをωＢ（Ｃ）に維持したまま、試料ステージ１３をＸ軸に平行に移動（ここでは負の方向へ移動）させ、照射領域１７を領域Ｃとは異なる領域Ｄに変更する。その状態を図４に示す。
【００２３】
図４から理解されるように、単結晶基板１６に反りが生じていると、照射領域１７の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αは、領域Ｃの場合と領域Ｄの場合とで異なる。即ち、α≠αＢとなる。このため、位置固定された検出器１５によっては、回折Ｘ線２０を検出できなくなる。
【００２４】
領域Ｄからの回折Ｘ線を検出器１５で検出できるようにするには、照射領域１７（領域Ｄ）の表面と入射Ｘ線１８の波数ベクトル１９のなす角αがαＢと等しくなるように、図５に示すように、試料ステージの回転角ωを変更すればよい。すなわち、照射領域１７（測定点）が移動することによって生じるαの変化を打ち消す方向にωの値を調整すればよい。定量的には、領域Ｃの表面と領域Ｄの表面とのなす角をΔθ≧０とするとき、数式１のようにすればよい。
【００２５】
【数１】
【００２６】
これにより、照射領域１７が領域ＤのときのαがαＢと等しくなり、回折Ｘ線２０が検出される。
【００２７】
以上の説明から、単結晶基板１６の反っている場合、照射領域１７を移動させると回折Ｘ線が検出される際のωが変化することが理解される。
【００２８】
さらに、数式１を数式２のように変形する。
【００２９】
【数２】
【００３０】
これは、照射領域１７を領域Ｃにした場合と領域Ｄにした場合に夫々ωＢを測定すれば、その差から領域Ｃと領域Ｄの表面のなす角、すなわち反りによる表面の角度変化を求めることができることを示している。
【００３１】
以上では、単結晶基板１６が上に凸に反っている場合について説明したが、下に凸に反っている場合も同様の原理で反りによる表面のなす角の変化を測定することが可能である（説明は省略する）。単結晶基板１６が下に凸に反っている場合は、上記数式１及び２は、数式３及び４のように変更される。
【００３２】
【数３】
【数４】
【００３３】
すなわち、ωＢの位置変化の符号から反りの向き（上に凸あるいは下に凸）の判定が可能である。
【００３４】
以上がＸ線回折を用いて単結晶基板の反りを測定する方法の原理の説明である。
【００３５】
さて、上記説明では試料が単結晶基板であったが、本発明はパッケージングされた半導体チップ（に用いられている単結晶基板）の反りを測定しようとするものである。パッケージングされた半導体チップの反りを測定するには、パッケージングの実装材料越しにＸ線回折の測定を行わなくてはならない。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場合、Ｘ線はその物質によって吸収され、その強度は数式５のように深さ（Ｘ線が透過した厚さ）ｔに対し指数関数的に減衰する。
【００３６】
【数５】
【００３７】
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、近似的に以下の数式６のように表される。
【００３８】
【数６】
【００３９】
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等の実装材料越しでのＸ線回折測定が可能となる。
【００４０】
図６は、本発明の一実施の形態に係る反り測定装置の特定対象となる試料６０の一例の断面図である。
【００４１】
図示の半導体パッケージは、樹脂基板６１上に、単結晶基板を用いて作製された４枚のＳｉチップ６２乃至６５が積層されている。これら積層されたＳｉチップ６２乃至６５は、配線され、モールド材料１５により封止されている。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る測定装置を用いた反り測定方法について説明する。装置の構成は、図１と同様である。Ｘ線源１１としては、例えば、電子シンクロトロンを用いることができる。即ち、入射Ｘ線１８として、電子のシンクロトロン放射から得られる高エネルギーＸ線（エネルギー：１８ｋｅＶ）を用いることができる。また、波長が０．１６ｎｍより短いＸ線を用いることが好ましい。
【００４３】
なお、Ｘ線源１１と入射スリット１２は、試料６０にＸ線を照射するＸ線照射装置として機能する。試料ステージ１３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って試料を移動させる移動・調節手段として、また、これらの軸を回転の中心として回動させる回動手段として機能する。試料ステージ１３は、受光スリット１４とともに、試料６０からの複数の回折Ｘ線のうち、所望の（単結晶基板からの）回折Ｘ線のみが検出器１５によって検出されるようにする。
【００４４】
図７は、入射Ｘ線１８、回折Ｘ線２０及び試料６０（Ｘ線照射領域１７）の位置関係を示す平面図である。
【００４５】
入射Ｘ線１８のサイズを規定する入射スリット１２の開口サイズは、回折Ｘ線２０検出するのに適切なサイズ、例えば、０．２ｍｍ×０．０５ｍｍとする。
【００４６】
入射スリット１２の開口サイズを０．２ｍｍ×０．０５ｍｍとしたとき、Ｓｉチップ上での入射Ｘ線の照射領域１８は、例えば回折Ｘ線としてＳｉ（００１）基板から得られるＳｉ（００４）回折Ｘ線を用いる場合、およそＷ１×Ｗ２＝０．２ｍｍ×０．２７ｍｍの領域となる（図７に白抜きで示した領域）。
【００４７】
以下、反り測定の手順を、図８及び図１を参照して説明する。
【００４８】
まず、図８（ａ）に示すように試料６０の端部に入射Ｘ線１８が照射されるように試料６０を試料ステージ１３にセットする。ここで、Ｘ線源１１や検出器１５等は、入射Ｘ線１８及び回折Ｘ線２０がＸＺ平面上を進ように調整されているものとする。
【００４９】
次に、Ｙ軸（図の表裏方向）を回転の中心として試料ステージ１３を所定の角度ずつ回転させ（回転角ωを変化させ）、検出器１５で検出されるＸ線の強度を測定（ロッキング曲線を測定）する。測定した結果を回転角ωの関数としてグラフ化すると、図８（ｂ）に示すようなロッキング曲線が得られる。ロッキング曲線のピークが得られる回転角ωを、その測定点（照射領域１７）におけるωＢとする。
【００５０】
次に、照射領域１７をＸ軸に沿って移動させ、図８（ｃ）に示すように、図８（ａ）の場合とは異なる領域に入射Ｘ線１８を照射する。そして、再び、試料ステージ１３の回転角ωを変化させつつ、検出器１５で検出されるＸ線の強度を測定する。その結果、図８（ｄ）に示すようなロッキング曲線が得られ、その測定点におけるωＢが求まる。
【００５１】
図８（ｄ）に示すように、今回得られたロッキング曲線（実線で示す）と、先に得られたロッキング曲線（破線で示す）との間のズレ（回転角ωの差）と、測定点間（照射領域間）の距離とから、反りの向き及び大きさを求めることができる。
【００５２】
さて、図８（ｂ）及び（ｄ）に示すロッキング曲線は、夫々ピークを一つしか持たない。しかしながら、試料６０は、４つのＳｉチップ６２乃至６５が積層されたものであるため、実際には、図９に示すような複数のピークを持つロッキング曲線が通常得られる。各ピークは、積層されたＳチップ６２乃至６５のいずれかに対応するものである。この様な場合、ピークとＳｉチップとの対応付けを行う必要がある。
【００５３】
ロッキング曲線のピークと積層されたＳｉチップとの対応付けは、強度に基づいて行うことができる。即ち、強度が大きい順に、上から一層目のＳｉチップ６５、二層目のＳｉチップ６４及び三層目のＳｉチップ６４からの回折Ｘ線２０であると判断することができる。これは、より下層のＳｉチップからの回折Ｘ線ほど吸収による強度減衰が大きいためである。
【００５４】
図９において、各ピークの間隔は、０．１°から０．１５°である。複数枚のＳｉチップ殻の解析Ｘ線を容易に識別可能とするため、入射Ｘ線１７の発散角は、小さいほうがよい。具体的には、ＭＣＰ内に実装されたＳｉチップの反り測定を行う場合、入射Ｘ線の発散角は０．１ミリラジアン以下であることが望ましい。
【００５５】
複数のピークが観測される状況下で、図８を参照して上述した方法で、複数のＳｉチップについて、夫々反りを求めることも不可能ではない。しかしながら、試料６０を移動させて入射Ｘ線１８の照射領域１７を変更すると、それまで分離して観測されていた回折Ｘ線のピークが偶発的に重なり、その結果ピーク位置の判断が困難になるという問題が起こりうる。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、図９に示すような複数のピークを持つロッキング曲線を得た後、試料の高さ位置と受光スリット１４の開口幅の調節を行い、図１０に示すようなピークが一つのロッキング曲線が得られるようにする。即ち、所望の一枚のＳｉチップからの回折Ｘ線２０が検出器１５に入射するようにする。以下、図１１及び図１２を参照して、具体的な調節方法について説明する。ここでは、説明を簡単にするため、試料が２枚のＳｉチップ６２，６３を含んでいるものとするが、試料が３枚以上のＳｉチップを含む場合であっても、同様の方法で、所望の一枚のＳｉチップからの回折Ｘ線２０を検出することができる。
【００５７】
まず、図１１に示すように、２枚のＳｉチップ６２及び６３からの回折Ｘ線７１及び７２がともに検出器１５で検出されているものとする。
【００５８】
次に、図１２に示すように、検出器１５と試料ステージ１３（試料６０）との間に受光スリット１４を挿入する。受光スリット１４の開口幅は、いずれか一方のＳｉチップ６１又は６２からの回折Ｘ線７１又は７２が通過できる幅とする。あるいは、スリットの開口幅を調節することが可能な受光スリット１４を予め挿入しておいてもよい。この場合、始めは開口幅を広くして２つのＳｉチップ６１及び６２からの回折Ｘ線７１及び７２がともに検出できるようにしておき、その後、一方の回折Ｘ線７１又は７２を選択的に検出できるようにする。
【００５９】
次に、図１３に示すように、試料ステージ１３をＺ軸方向に移動させて試料６０の位置を調節し、所望の一枚のＳｉチップ（ここではＳｉチップ６２）からの回折Ｘ線（ここでは回折Ｘ線７２）のみが検出器１５に到達するようにする。
【００６０】
以上のようにして、試料６０に含まれる複数枚のＳｉチップのうちの一つからの回折Ｘ線を検出するように調節した後、図８を参照して説明したように、照射領域１７を移動させ、各測定点のωＢを求める。
【００６１】
測定は、例えば試料の表面を横断するように一方の縁から他方の縁まで一定の間隔で行う。測定の途中で、他のＳｉチップからの回折Ｘ線と取り違えないように、即ち、同一のＳｉチップからの回折Ｘ線を検出し続けることができるように、測定点の間隔は小さくする。例えば、試料ステージの一回の移動量を０．１ｍｍとする。
【００６２】
実際の試料に対して、「試料ステージをＸ軸に沿って０．１ｍｍ移動させる」ステップと、「ロッキング曲線を取得しωＢを求める」ステップとを繰り返し、試料の一方の縁から他方の縁までのωＢを求めた結果を図１４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示す。試料は４枚のＳｉチップを含んでいたが、そのうち上層の３枚についてωＢを求めることができた。
【００６３】
図１４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、チップ中央からの距離Ｘに対するωＢの依存性を表している。図１５は、チップ中央（Ｘ＝０）のωＢを基準（＝０）としたときの差ΔωＢ（Ｘ）＝ωＢ（Ｘ）−ωＢ（Ｘ＝０）を示すグラフである。
【００６４】
上述のようにωＢ（Ｘ）の変化は反りによるＳｉチップ表面の角度変化に相当するので、ΔωＢ（Ｘ）は、Ｘ＝０のチップ表面を基準に計った位置Ｘにおけるチップ表面の角度を表している。
【００６５】
よって、図１６のようにＳｉチップ断面の模式図を書き、基板の反り表す曲線をｚ＝ｆ（Ｘ）と表すとき、ｆ（Ｘ）の傾きはちょうどｔａｎ（−ΔωＢ（Ｘ））＝−ｔａｎ（ΔωＢ（Ｘ））に等しい。マイナスの符号がつくのは、ΔωＢ（Ｘ）は反りによる基板表面の角度変化そのものではなく、それを打ち消すようにして試料ステージの回転角ωを調整して得られる量であるからである。以上から、測定値であるΔωＢ（Ｘ）を用いて、ｆ（Ｘ）を得るための微分方程式が以下の数式７として得られる。
【００６６】
【数７】
ｚ＝ｆ（Ｘ）はこれを積分することによって以下の数式８が得られる。
【数８】
【００６７】
したがって、図１５の結果と数式８を用いて積分を行えば、ｆ（Ｘ）すなわち、Ｓｉチップの反りを求めることができる。こうして求められた結果を図１７に示す。表面側から１枚目から３枚目までのＳｉチップは、全体として波型に反っており、チップ中央付近は上に凸型に反っている。これはモールド材料等のチップ周辺の材料による応力の影響を反映していると考えられる。このようにして明らかになったパッケージ中のチップ反りについての情報は、実装プロセス開発や不具合解析、信頼性技術に対して有効な知見となる。
【００６８】
なお、試料には４枚のＳｉチップが含まれており、最下層（上から４枚目）のＳｉチップからの回折Ｘ線を検出することができなかったが、エネルギーの高いＸ線を用いることで上から４枚目のＳｉチップからの回折Ｘ線の検出も可能となる。
【００６９】
以上、本発明について一実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨から逸脱することなく種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１１ Ｘ線源
１２ 入射スリット
１３ 試料ステージ
１４ 受光スリット
１５ 検出器
１６ 単結晶基板
１７ 照射領域
１８ 入射Ｘ線
１９ 波数ベクトル
２０ 回折Ｘ線
６０ 試料
６１ 樹脂基板
６２，６３，６４，６５ Ｓｉチップ
６６ モールド材料
７１、７２ 回折Ｘ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定方法であって、
前記パッケージにＸ線を照射するステップと、
受光スリットの調節と前記パッケージの高さ方向の位置の調節とを行うことによって、前記複数の単結晶基板により回折された複数の回折Ｘ線のなかから、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に検出するステップと、
前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するステップと、
前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップと、
前記ロッキング曲線測定を行うステップと前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを繰り返し行うことを特徴とする単結晶基板の反り測定方法。
【請求項２】
前記パッケージにＸ線を照射するステップは、ビーム発散角が０．１ミリラジアン以下であるＸ線を前記パッケージに照射するステップであることを特徴とする請求項１に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項３】
前記パッケージにＸ線を照射するステップは、シンクロトロン放射により発生させたＸ線を前記パッケージに照射するステップであることを特徴とする請求項１又は２に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項４】
前記パッケージにＸ線を照射するステップは、波長が０．１６ｎｍより短いＸ線を前記パッケージに照射するステップであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項５】
互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定装置であって、
前記パッケージにＸ線を照射する手段と、
前記パッケージからの回折Ｘ線を検出する検出手段と、
前記パッケージからの回折Ｘ線のうち、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に通過させるための受光スリットと、
前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線が前記受光スリットを通過するように前記パッケージの高さ位置を調節する手段と、
前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するために前記パッケージを所定の回転軸の周りで回転させる手段と、
前記パッケージを所定方向に一定距離移動させる手段と、
を備えていることを特徴とする単結晶基板の反り測定装置。
【請求項６】
前記パッケージにＸ線を照射する手段は、ビーム発散角が０．１ミリラジアン以下であるＸ線を前記パッケージに照射する手段であることを特徴とする請求項５に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項７】
前記パッケージにＸ線を照射する手段は、シンクロトロン放射により発生させたＸ線を前記パッケージに照射する手段であることを特徴とする請求項５又は６に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項８】
前記パッケージにＸ線を照射する手段は、波長が０．１６ｎｍより短いＸ線を前記パッケージに照射する手段であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項１】
互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定方法であって、
前記パッケージにＸ線を照射するステップと、
受光スリットの調節と前記パッケージの高さ方向の位置の調節とを行うことによって、前記複数の単結晶基板により回折された複数の回折Ｘ線のなかから、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に検出するステップと、
前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するステップと、
前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップと、
前記ロッキング曲線測定を行うステップと前記パッケージを所定方向に一定距離移動させるステップとを繰り返し行うことを特徴とする単結晶基板の反り測定方法。
【請求項２】
前記パッケージにＸ線を照射するステップは、ビーム発散角が０．１ミリラジアン以下であるＸ線を前記パッケージに照射するステップであることを特徴とする請求項１に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項３】
前記パッケージにＸ線を照射するステップは、シンクロトロン放射により発生させたＸ線を前記パッケージに照射するステップであることを特徴とする請求項１又は２に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項４】
前記パッケージにＸ線を照射するステップは、波長が０．１６ｎｍより短いＸ線を前記パッケージに照射するステップであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の単結晶基板の反り測定方法。
【請求項５】
互いに積層されてパッケージに収容された複数の単結晶基板の各々の反りを前記パッケージを破壊することなく測定する単結晶基板の反り測定装置であって、
前記パッケージにＸ線を照射する手段と、
前記パッケージからの回折Ｘ線を検出する検出手段と、
前記パッケージからの回折Ｘ線のうち、所望の単結晶基板からの回折Ｘ線だけを選択的に通過させるための受光スリットと、
前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線が前記受光スリットを通過するように前記パッケージの高さ位置を調節する手段と、
前記所望の単結晶基板からの回折Ｘ線のロッキング曲線を測定するために前記パッケージを所定の回転軸の周りで回転させる手段と、
前記パッケージを所定方向に一定距離移動させる手段と、
を備えていることを特徴とする単結晶基板の反り測定装置。
【請求項６】
前記パッケージにＸ線を照射する手段は、ビーム発散角が０．１ミリラジアン以下であるＸ線を前記パッケージに照射する手段であることを特徴とする請求項５に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項７】
前記パッケージにＸ線を照射する手段は、シンクロトロン放射により発生させたＸ線を前記パッケージに照射する手段であることを特徴とする請求項５又は６に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【請求項８】
前記パッケージにＸ線を照射する手段は、波長が０．１６ｎｍより短いＸ線を前記パッケージに照射する手段であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の単結晶基板の反り測定装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２１７１２７（Ｐ２０１０−２１７１２７Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７１９５（Ｐ２００９−６７１９５）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（５９９１１２５８２）財団法人高輝度光科学研究センター (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（５９９１１２５８２）財団法人高輝度光科学研究センター (35)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]