(57)【要約】【課題】半導体パッケージに内蔵されたチップの領域を観察して、高精度の開封処理に寄与できる半導体観察装置を提供することを目的とする。【解決手段】パッケージ１を観察する光学顕微鏡２の画像Ａと、パッケージ１を観察するＸ線透過装置３の画像Ｂとを、画像処理装置４によって重ね合わせしてモニター装置５に表示し、開封処理に要求される領域を確認できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂で覆われた検査対象の半導体パッケージを観察する光学顕微鏡と、
前記半導体パッケージ内の半導体チップの形状を観察するＸ線透過装置と、
前記光学顕微鏡の画像と前記Ｘ線透過装置の画像とを重ね合わせして前記半導体パッケージと前記チップの位置合わせ表示するための画像処理装置と、
画像処理装置から出力された重ね合わせ画像を表示するモニター装置と
を有していることを特徴とする半導体観察装置。
【請求項２】
請求項１の半導体観察装置において、
半導体パッケージの樹脂表面に開封領域をマーキングするマーキング装置を備えていることを特徴とする半導体観察装置。
【請求項３】
パッケージ樹脂を薬品を用いて部分的に除去し、半導体チップを露出させる開封装置において、請求項１または請求項２の半導体観察装置を設けた半導体パッケージ開封装置。
【請求項４】
パッケージ樹脂を薬品を用いて部分的に除去し、半導体チップを露出させる開封装置において、
請求項２の半導体観察装置を設け、
マーキングの後の半導体パッケージの位置修正の際には光学顕微鏡を稼働させてＸ線透過装置の稼働を停止するように構成した半導体パッケージ開封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路のパッケージ樹脂を部分的に除去して、半導体チップを露出させて解析する作業で使用して有効な半導体観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の樹脂封止されているパッケージ内のシリコン基板の上に集積回路が形成された半導体チップの評価・解析を行う場合には、発煙硝酸などの薬品を用いるパッケージ開封装置を使用し、封止している樹脂を部分的に除去して半導体チップを露出させる必要がある。半導体チップを露出させた後にはエミッション顕微鏡による発光解析やＦＩＢ装置による回路修正などが行われる。
【０００３】
従来のパッケージ開封装置には、実開平１−５７６４０公報に記載されているようなものがある。これは開封すべき半導体パッケージは、作業ステージにゴム製のパッキンを介して設置される。パッキンは、樹脂を除去するための薬品を吹き付ける開口が設けてある。このパッキンの開口は、樹脂に吹き付けられる薬品の領域を制限するもので、開口の寸法・形状で開封面積が定まる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
パッケージの樹脂を除去し、半導体チップを部分的に露出させるためには、事前にチップサイズ・形状などの情報が必要となる。この情報から開封領域を決定し、場合によっては、開封領域でないところを、フッ化樹脂製テープ等でマスキングを行い、精度良く開封ができるようにする。
【０００５】
しかし、半導体チップは樹脂で覆われており、さらにチップ形状は多種多様であるため、開封領域にずれがあった場合、チップ面積に合わせた精度の良い開封が困難である。
【０００６】
開封領域にずれが生じると、半導体チップ周辺部のボンディングワイヤーが切断、または、ワイヤーがボンディングパッドから外れ、半導体チップとの電気的接続ができなくなって、評価・解析ができなくなってしまうことがある。
【０００７】
本発明は、半導体チップ形状に関係なく樹脂封止されているパッケージの開封領域を特定し、高精度の開封に寄与できる半導体観察装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の半導体観察装置は、樹脂で覆われた検査対象の半導体パッケージを観察する光学顕微鏡と、前記半導体パッケージ内の半導体チップの形状を観察するＸ線透過装置と、前記光学顕微鏡の画像と前記Ｘ線透過装置の画像とを重ね合わせして前記半導体パッケージと前記チップの位置合わせ表示するための画像処理装置と、画像処理装置から出力された重ね合わせ画像を表示するモニター装置とを有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２記載の半導体観察装置は、請求項１の半導体観察装置において、半導体パッケージの樹脂表面に開封領域をマーキングするマーキング装置を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３記載の半導体パッケージ開封装置は、パッケージ樹脂を薬品を用いて部分的に除去し、半導体チップを露出させる開封装置において、請求項１または請求項２記載の半導体観察装置を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体観察装置の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は本発明の（実施の形態１）の半導体観察装置を示す。
半導体パッケージ開封装置などに使用されるこの半導体観察装置は、樹脂で覆われたパッケージ１を観察する光学顕微鏡２と、樹脂で覆われた前記パッケージ１を観察するＸ線透過装置３と、光学顕微鏡２で得られた観測画像ＡとＸ線透過装置３で得られた観測画像Ｂとの位置合わせして合成した映像信号Ｃを出力する画像処理装置４と、画像処理装置４の出力する映像信号Ｃを画像表示するモニター装置５とで構成されている。
【００１３】
なお、撮影倍率は光学顕微鏡２とＸ線透過装置３とで同じに設定されている。画像処理装置４は、光学顕微鏡２で得られた観測画像ＡとＸ線透過装置３で得られた観測画像Ｂをモニター装置５の画面上に重ね合わせた状態の合成画像で表示されるように画像処理する。
【００１４】
詳しくは、この半導体観察装置に対してパッケージ１の位置を位置決めした後に、次のようにして画像Ａ，Ｂの位置合わせが実行される。
パッケージ１のピン１ｂを基準に、観測画像Ａにおけるピン１ｂと観測画像Ｂにおけるピン１ｂの表示位置とが一致するよう画像処理装置４が自動処理するように構成するか、作業者がモニター装置５を見ながら観測画像Ａにおけるピン１ｂと観測画像Ｂにおけるピン１ｂの表示位置とが一致するように画像処理装置４に位置決め情報として外部から処理操作情報Ｆを入力して位置合わせを実施する。
【００１５】
このように、光学顕微鏡２とＸ線透過装置３の像を、画像処理装置４で重ね合わせた合成画像６を得ることで、チップ形状の確認を行うことができ、事前にチップサイズ・形状などの情報が無い半導体パッケージにおいても正確なチップ位置を特定することができる。
【００１６】
したがって、このモニター装置５の画像で得られたチップ位置に基づいて半導体パッケージの開封処理を実施することによって、精度の良い開封が期待できる。
【００１７】
具体的には、薬品を用いてのパッケージ開封作業の前に、マーキング装置７によってパッケージ１の表面に半導体チップ１ａの位置をマークする。この作業は次の手順で実施される。
【００１８】
マーキング装置７は出射するレーザー光線８のパワーを、パッケージ１の樹脂を熱変形または焼いてマーキング可能なハイレベルと、マーキングはできないローレベルに切り換えることができるものを使用する。
【００１９】
マーキング装置７のレーザー光線８のパワーをローレベルに設定してパッケージ１の表面にビームを照射し、モニター装置５の画面上でレーザービームの位置を輝点として確認する。レーザー光線８の照射位置が、半導体チップ１ａのコーナー位置に近づくようモニター装置５の画面を見ながらマーキング装置７に供給するマーキング操作信号９を調節する。
【００２０】
半導体チップ１ａのコーナー位置にレーザー光線８の照射位置が一致した時点で、レーザー光線８のパワーをローレベルからハイレベルに切り換えて、半導体チップ１ａのコーナー位置をマーキングし、レーザー光線８のパワーをローレベルに戻す。同様にして、半導体チップ１ａのその他のコーナー位置もパッケージ１の表面にマーキングすることで、正確なチップ位置を特定できる。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は本発明の（実施の形態２）の半導体観察装置を示し、（実施の形態１）と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）では、作業者がモニター装置５の画面を見ながらマーキング操作信号９を調節してマーキングしたが、この（実施の形態２）では画像処理装置４とマーキング装置７の間に制御部１０を設けて、マーキングの実行指示を与えることによってマーキングが自動処理される点が異なっている。
【００２３】
具体的には、前記合成画像６がモニター装置５の画面に映し出された時点において、合成画像６におけるパッケージ１のコーナー位置をポインターマーカー１１で指定するようにポインターマーカー制御信号Ｅを調節して、モニター装置５の画面上のポインターマーカー１１の座標を表すマーキング座標信号Ｄを画像処理装置４から制御部１０に供給して、レーザービームの照射位置である輝点が、パッケージ１のコーナー位置に一致することを確認し、一致していない場合には、一致するように制御部１０のオフセット調整を実施する。
【００２４】
このオフセット調整完了の後、画像処理装置４にマーキングの実行指示を与えると、画像処理装置４が合成画像６における半導体チップ１ａのコーナー位置を画像認識して、合成画像６における半導体チップ１ａの画像のコーナー位置にポインターマーカー１１を移動させ、ポインターマーカー１１が合成画像６における半導体チップ１ａの画像のコーナー位置に一致したタイミングに、レーザー光線８のパワーをローレベルからハイレベルに切り換えて、半導体チップ１ａのコーナー位置を自動マーキングしてローパワーに戻す。同様にして、半導体チップ１ａのその他のコーナー位置もパッケージ１の表面にマーキングされることで、正確なチップ位置を特定できる。
【００２５】
（実施の形態３）
図３と図４は本発明の（実施の形態３）の半導体パッケージ開封装置を示し、ここでは図１に示した（実施の形態１）の半導体観察装置を備えている。
【００２６】
図３に示すように、作業対象のパッケージ１はゴム製のパッキン１３を介して透光性の材料で形成された作業ステージ１４の上面に押圧片１５によって押圧して位置決めされている。パッキン１３は作業ステージ１４に取り付けられている。
【００２７】
作業ステージ１４の下面には、発煙硝酸などの薬品を供給するノズル１６が形成された薬品供給ヘッド１７が設けられている。
半導体パッケージ開封装置の加工手順は、次のように実施される。
【００２８】
まず、図４に示すように作業ステージ１４の開口１４ａが露出するように前記薬品供給ヘッド１７を移動させ、作業ステージ１４の開口１４ａを介して、光学顕微鏡２とＸ線透過装置３がパッケージ１を撮影する。（実施の形態１）と同様にしてモニター装置５にパッケージ１の可視画像とＸ線による透過画像とが合成画像６として画像表示される。
【００２９】
次に、マーキング装置７のレーザービーム８が、作業ステージ１４の開口１４ａを介してパッケージ１の表面に照射されてマーキングされる。合成画像６においてマーク１９がレーザービーム８によってマーキングされたマークである。
【００３０】
次に、モニター装置５を観察してマーク１９と半導体チップ１ａの位置とが、パッキン１３の中央位置からずれている場合には、押圧片１５を解除して、マークの画像１９で囲まれた部分がパッキン１３の中央位置になるようにパッケージ１の位置を修正して押圧片１５を元に戻す。
【００３１】
上記のようにモニター装置５の画像表示を見ながら前記パッケージ１の位置決めが完了すると、薬品供給ヘッド１７を図３に示すようにノズル１６がパッキン１３の中央位置で開口する位置に戻して、ノズル１６から作業ステージ１４の開口１４ａを介して、前記パッキン１３でシールされた空間に加熱された薬品（発煙硝酸）が噴射され、開封領域と同一寸法のパッキン１３の開口部を通ってパッケージ１の樹脂面に吹き付けられることで、開封領域のみ部分的に開封される。
【００３２】
このようにパッキン１３の中央位置に半導体チップ１ａを正確に位置あわせして薬液による開封を実施できるため、必要な個所を均一に、しかも正確に開封することができる。
【００３３】
また、この（実施の形態３）の半導体パッケージ開封装置では、マーキング装置７を備えており、モニター装置５に表示される透過画像の半導体チップ１ａの位置をマーク１９で確かめながらパッケージ１の位置修正ができて作業性が良好である。
【００３４】
なお、この（実施の形態３）ではマーキングを完了した後に実施されるパッケージ１の位置合わせの際にも、Ｘ線透過装置３が稼働していてモニター装置５には画像Ｂによる半導体チップ１ａの透過画像が表示されていたが、この際のパッケージ１の位置合わせの際には、Ｘ線透過装置３の運転を中止して光学顕微鏡２の画像Ａから得られるマークの画像１９だけを頼りにパッケージ１の位置の修正作業を実施することもできる。
【００３５】
この（実施の形態３）の半導体パッケージ開封装置では、（実施の形態１）の半導体観察装置を備えていたが、半導体観察装置を（実施の形態２）の半導体観察装置としても、半導体パッケージ開封装置を構成できる。
【００３６】
上記の各実施の形態では、マーキング装置７は絶対に必要な構成要件ではなく、マーキング装置７を設けない場合には、パッケージ１の位置合わせの際には、Ｘ線透過装置３による半導体チップ１ａの透過画像だけを頼りにパッケージ１の位置の修正作業を実施することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明の半導体観察装置によると、光学顕微鏡の画像とＸ線透過装置の画像を、画像処理装置で重ね合わせることで、チップ形状の確認を行うことができパッケージ開封における所望の開封領域設定に有効であるという効果がある。
【００３８】
さらに、半導体パッケージの樹脂表面に開封領域をマーキングするためのレーザーを備えた場合には、このマーキングを頼りに開封作業を正確に実施できる。また、パッケージ樹脂を薬品を用いて部分的に除去し、半導体チップを露出させる開封装置において、光学顕微鏡の画像とＸ線透過装置の画像を画像処理装置で重ね合わせてチップ形状の確認を行う半導体観察装置、またはこの半導体観察装置に加えて半導体パッケージの樹脂表面に開封領域をマーキングするマーキング装置を備えた場合には、チップサイズ・形状に合わせた、ずれのない精度の高い開封を行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）の半導体観察装置の構成図
【図２】本発明の（実施の形態２）の半導体観察装置の構成図
【図３】本発明の（実施の形態３）の半導体パッケージ開封装置の構成図
【図４】同実施の形態において、マーキング工程とパッケージ位置修正工程の説明図
【符号の説明】
１　　パッケージ
１ａ　　半導体チップ
１ｂ　　ピン
２　　光学顕微鏡
３　　Ｘ線透過装置
４　　画像処理装置
５　　モニター装置
６　　合成画像
７　　マーキング装置
１０　　制御部
１３　　パッキン
１４　　ステージ
１７　　薬品供給ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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