アプリケーションノート RSMD-20220728
WLP バンピング / デバイスウェーハ
はじめに
産業の進展に伴い、電子デバイスはますます小型化・高集積化している。このスケーリングの一環として、従来のはんだバンプは、銅ピラー上のはんだバンプなど、より高度なバンプへと置き換えられている。
銅ピラーバンプは、多くのフリップチップ接続で広く採用されており、現在および将来のRoHS規制に適合しつつ、さまざまな設計において優れた利点を提供します。トランシーバ、組み込みプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、パワーマネジメント、ベースバンド、ASIC、SoCなどの用途において優れた接続手法である。
課題
ポリキャピラリーによる低濃度Agの検出および分析には、励起効率が低くバックグラウンドが高いという制約がある。銅ピラーの寸法が縮小するにつれてAg量は減少するため、より高感度な手法が求められる。
推奨装置
- 装置：ONYX 3000
- X線ビームモジュール：COLORS™-W
測定および結果
本測定には、垂直入射のEDXRF（エネルギー分散型蛍光X線分析）（図1）を備えたリガクONYX 3000を使用した。
図1：ONYX 3000によるインライン非破壊ウェーハ検査および計測
X線源および光学系には、単色X線ビームモジュールCOLORS-Wを適用している（図2）。
図2：COLORS-W多層膜ミラー
サンプル｜GO3 Type-A
測定試料には、Agを2.5wt%含有するAgSnはんだを用いた。
はんだ中のAg含有量は、得られるバンプの特性に大きく影響するため、Ag含有量を正確に測定することが不可欠である。
COLORS-W
COLORS-Wの特長を以下に示す。
- 多層集光光学系により、20 µm FWHMスポットの単色X線（白色X線ではない）を実現
- 新規多層光学系により、1つのビームで3種類の異なるエネルギーX線を生成（図3）
- W-Lβ（9.67 keV）：銅ピラー / アンダーバンプメタル用
- W-HE1（27.2 keV）：Ag用
- W-HE2（29.6 keV）：Sn用
COLORS-Wによる測定では、従来のポリキャピラリー光学系と比較して、同等のスポットサイズを維持しながら、より短い測定時間でAg/Sn比において優れた再現性が得られた。
図3：COLORS-Wによって生成されたエネルギーとAgとSnのK吸収端
独自のソリューション
図4および図5に、それぞれCOLORS™-Wおよび標準ポリキャピラリー（白色X線）を用いたAgSnはんだバンプのXRF（蛍光X線分析）測定結果を示す。
COLORS-Wでは、Ag含有量が非常に低い場合でも、非常に高いS/N比で明瞭なAgおよびSnのXRFピークが得られる。 一方、ポリキャピラリーを用いた結果では、S/N比が低く、バックグラウンドノイズが非常に高い。COLORS-Wで高いS/Nが得られるのは、入射ビームエネルギーをAgおよびSnの吸収端よりわずかに高く調整することで、信号が大幅に強化されるためである。 さらに、単色ビームの使用によりバックグラウンドノイズが大幅に低減される。 COLORS-Wによる測定では、従来のポリキャピラリー光学系と比較して、同等のスポットサイズを維持しながら、より短い測定時間でAg/Sn比において優れた再現性が得られた。
図4：COLORS-WによるXRF（蛍光X線分析）結果
COLORS-Wを用いたXRF強度の測定時間とRSDの関係を図6に示す。100 秒以上の取得時間で良好な精度が得られる。表1に、取得時間200 secにおけるCOLORS-Wとポリキャピラリー光学系のRSD比較を示す。COLORS-Wは、精度においてポリキャピラリー光学系に対して明確な優位性を示す。
図5：ポリキャピラリーを用いた蛍光X線分析結果
図6: 取得時間とRSD
表1：取得時間200秒でのRSD (3σ)
