超声波检查装置、超声波检查系统以及超声波检查方法与流程

本发明涉及一种超声波检查装置、超声波检查系统以及超声波检查方法。

背景技术：

作为本技术领域的背景技术，有日本特开2014-6177号公报(专利文献1)。该公报中记载了“具备：可在水平方向上扫描的扫描单元、安装在扫描单元上的垂直方向的高度调整单元、安装在高度调整单元上的支架、安装在支架上的超声波探头、从喷嘴流出水而形成从超声波探头向工件的连续的水流的喷嘴附件、安装在高度调整单元或支架上并能够使喷嘴附件在垂直方向上移动的间隙调整单元”(参照摘要)。

此外，作为本技术领域的背景技术，有日本特开2008-8745号公报(专利文献2)。该公报中记载了“在超声波探头本体和探头支架上，以与超声波探头本体的超声波收发面接触的方式设置布制的袋体，袋体中收纳有高分子吸收体。若从供水管向该高分子吸收体供给水，则高分子吸收体吸收水并膨胀，袋体中变满，扩张袋体。多余的水向袋体外流出，但也从排水管排水。在该状态下，向被检体按压袋体来进行超声波探伤。此时，膨胀的高分子吸收体相互贴紧，其界面处的超声波的反射量极小，超声波的透射状态与水中透射的情况几乎相同”(参照摘要)。

在超声波检查装置的半导体晶圆的检查中，向要检查的面的全部区域供给了水。

然而，最近因半导体器件的性能上希望尽量不沾水，因此向局部供水，准确无误地进行超声波检查的必要性提高。本发明对应于这样的必要性。

即，在上述专利文献1、2中记载了仅水浸工件中成为检查对象的局部来进行超声波检查的技术。

但是，在专利文献1所公开的技术中，从喷嘴流出水而形成从超声波探头向工件的连续水流，而且并不存在迅速回收该使用后的水的手段。因此，即使是局部水浸，也存在长时间、大范围地将怕水的工件浸在水中的不良情况。

此外，在专利文献2所公开的技术中，经由袋体使水存在于超声波探头与工件之间，因此来自超声波探头的超声波或其反射波通过袋体，存在通过超声波检查无法得到良好的图像的不良情况。

专利文献1：日本特开2014-6177号公报

专利文献2：日本特开2008-8745号公报

技术实现要素：

因此，本发明的课题是提供一种超声波检查装置、超声波检查系统以及超声波检查方法，即使是怕水的工件，也能够使与水的接触为最小限度，并且能够通过超声波检查得到良好的图像。

为了解决上述课题，在本发明的一方式中，在超声波探头的侧部设置供水部和吸水部，其中，该供水部向超声波探头的探头前端部与工件之间供给限定为预定量的水，该吸水部在通过超声波探头向工件照射超声波来进行的检查结束后，吸取上述供给的水。

此外，在本发明的另一方式中，设置供水工序和吸水工序，其中，该供水工序是向超声波探头的探头前端部与工件之间供给限定为预定量的水的工序，该吸水工序是在通过超声波探头向工件照射超声波来进行的检查结束后，吸取上述供给的水的工序。

根据本发明，即使是怕水的工件，也能够使与水接触为最小限度，并且能够通过超声波检查得到良好的图像。

通过以下的实施方式的说明，使上述以外的课题、结构以及效果变得更加明确。

附图说明

图1是表示作为本发明的一实施例的超声波检查装置的整体结构的电连接框图。

图2是说明作为本发明的一实施例的超声波检查装置的X轴驱动装置、Y轴驱动装置、Z轴驱动装置的机构的立体图。

图3是说明作为本发明的一实施例的超声波检查方法的流程图。

图4是作为本发明的一实施例的超声波检查装置的显示装置的画面的平面图。

图5是说明向作为本发明的一实施例的超声波检查装置的超声波探头与工件之间供水，或对该水进行吸水的工序的放大纵截面图。

图6是按照(a)～(f)的顺序经时性地表示在作为本发明的一实施例的超声波检查装置的超声波探头上固定了供水部、吸水部的情况下的动作的说明图。

图7是按照(a)～(h)的顺序经时性地表示供水部、吸水部相对于作为本发明的一实施例的超声波检查装置的超声波探头独立进行升降动作的情况下的动作的说明图。

图8是表示作为本发明的一实施例的超声波检查系统的整体结构的说明图。

符号说明

1 超声波检查装置

21 超声波探头

22 供水部

23 吸水部

24 拍摄元件

25 X轴驱动装置(扫描装置)

26 Y轴驱动装置(扫描装置)

27 Z轴驱动装置(第1升降装置)

101 工件放置台

102 定位装置

211 探头前端部

221 致动器(第2升降装置)

231 致动器(第2升降装置)

S2 扫描工序、拍摄工序

S3 高度调节工序

S4 供水工序

S5 检查工序

S6 吸水工序

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。

超声波检查装置是向检查对象(工件)照射超声波，接收其反射波(或透射波)并图像化的装置。

例如，在工件为电子器件的情况下，需要检测出细小的空隙或裂纹等缺陷，对超声波检查装置要求较高的分辨率。超声波检查装置使用的超声波的频率越高，得到越高的分辨率，但另一方面，使用的超声波的频率越高衰减越大，S/N比越下降。与空气相比，水中超声波的衰减程度较小，因此在现有的一般的超声波检查装置中，使水没过工件，在探头前端部与工件表面之间充满水的状态下进行超声波检查。

然而，当工件为怕水的电子器件等时，想要极力减少水附着于工件上的面积，并在检查结束后迅速从工件去除水。

关于这一点，上述专利文件1、2都涉及仅将工件中成为检查对象的局部浸到水中来进行超声波检查的技术。

但是，在专利文献1所公开的技术中，从喷嘴流出水，形成从超声波探头向工件的“连续的”水流，而且并不存在迅速回收该使用后的水的单元。因此，即使是局部水浸，也存在广范围、长时间将怕水的工件浸在水中的不良情况。

此外，在专利文献2所公开的技术中，经由袋体使水存在于超声波探头与工件之间，因此来自超声波探头的超声波或其反射波通过袋体，存在通过超声波检查无法得到良好的图像的不良情况。

因此，以下对解决了这些技术不良的本发明的实施例进行说明。

图1是表示本实施例的超声波检查装置1的整体结构的电连接的框图。本实施例的超声波检查装置1由如下部分构成：进行超声波的收发等的超声波探测部2、以该超声波检查装置1为整体来进行控制的数据处理装置3、在与超声波探测部2之间输入输出电信号的信号发生测定装置4、分别与超声波探测部2的动作控制相关的驱动装置5、6等。

超声波探测部2具备以探头前端部211为下方，与轴方向垂直的超声波探头21。超声波探头21的探头前端部211为凹透镜形状。其为了在超声波探头21得到高位置分辨率，将探头前端部211设为凹透镜形状，使超声波汇聚到观察位置。

在超声波探测部2中设有压电元件29。该压电元件29例如在由氟共聚物等构成的压电膜的双面分别安装电极而构成。该压电元件29向该两个电极间施加电压，由此从该压电膜产生超声波。从超声波探头21的探头前端部211向工件w照射该超声波。然后，压电元件29接收来自工件w的该超声波的反射波(回波)，将压电元件29的压电膜接收到的回波变换为在所述两个电极间产生的电压即接收信号。

在此，工件w载置于工作台t上，并配置于超声波探头21的探头前端部211的下方。例如，工件w为通过半导体器件制造工艺制造的半导体器件，更具体来说，是通过切割(dicing)单片化之前的晶圆。

在超声波探头21的侧部设有：供水部22，其向超声波探头21的探头前端部211与工件w之间供给限定为预定量的水a(水滴)；以及吸水部23，其吸取通过供水部22供水后的水a。供水部22例如是供给水a的前端部为喷嘴状的部件，吸水部23例如也是吸取水a的前端部为喷嘴状的部件。另外，供水部22和吸水部23被设在超声波探头21的侧部，既可以直接设在超声波探头21的侧部，也可以离开侧部而设在其周边部。

在超声波探头21的近旁设有拍摄元件24，该拍摄元件24与超声波探头21一起移动，拍摄工件w侧的图像。拍摄元件24由CCD(charge-coupled device，电荷耦合元件)等构成。拍摄元件24取得用于掌握包含工件w和载置工件w的工作台t的整体位置等的图像。

超声波探测部2具备使超声波探头21和拍摄元件24以在水平方向(图2的X方向和Y方向)上对工件w扫描的方式动作的扫描装置即X轴驱动装置25和Y轴驱动装置26。此外，超声波探测部2具备使超声波探头21相对于工件w进行升降(在图2的Z方向上移动)的第1升降装置即Z轴驱动装置27。并且，超声波探测部2具备编码器28，该编码器28对驱动X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26、Z轴驱动装置27的步进电动机的步距角的信息进行编码，来检测关于超声波探头21和拍摄元件24的图2的X方向、Y方向、Z方向的移动量。

驱动装置5根据编码器28的检测结果和后述的数据处理装置3的指示，驱动X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26、Z轴驱动装置27。

驱动装置6具备供水装置61和吸水装置62，通过驱动部63驱动供水装置61和吸水装置62。供水装置61具备未图示的电动泵，从未图示的水源抽水并供给到供水部22。吸水装置62具备未图示的电动泵，从吸水部23吸取水a并排出到未图示的排水路径。

数据处理装置3由微型计算机或个人计算机等构成，根据其程序实现各功能部。即，数据处理装置3具备经由驱动装置5控制超声波探测部2的扫描位置(图2的XY方向)的扫描控制部31。扫描控制部31通过该控制能够使超声波探头21的探头前端部211移动到工件w的预先决定的位置的正上方。数据处理装置3具备供水/吸水控制部32，该供水/吸水控制部32经由驱动装置6控制向供水部22的供水以及吸水部23中的吸水。此外，数据处理装置3具备拍摄控制处理部33，该拍摄控制处理部33控制拍摄元件24，并对通过拍摄元件24拍摄的图像进行图像处理。并且，数据处理装置3具备：定时控制部34，其控制超声波探头21的超声波、其反射波的收发定时；以及图像生成部35，其生成基于通过超声波探头21接收到的反射波的超声波图像以及通过拍摄元件24拍摄的拍摄图像。

输入装置7由键盘、鼠标、触摸面板等构成，向数据处理装置3输入各种数据。

显示装置8由液晶显示装置等构成，显示由图像生成部35生成的超声波图像以及拍摄图像。

信号发生测定装置4具备脉冲发生器41、放大器42、A/D变换器43、信号处理部44。

脉冲发生器41根据定时控制部34输出的定时信号，向超声波探头21的压电元件29输出脉冲波。

放大器42对压电元件29的所选择的接收信号进行放大后作为输出信号而输出。

A/D变换器43将放大后的该接收信号从模拟信号变换为数字信号。

信号处理部44对接收信号进行信号处理。信号处理部44通过定时控制部34输出的门脉冲，仅切出接收信号的预定期间的部分。信号处理部44向图像生成部35输出该预定期间的接收信号的振幅信息，或预定期间的接收信号的时间信息。并且，图像生成部35根据信号处理部44的输出信号生成预定频率的超声波图像。

图2是说明X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26、Z轴驱动装置27的机构的立体图。X轴驱动装置25具备以X方向(水平方向的一方向)为长边方向的轨道251。X轴驱动装置25具备未图示的步进电动机以及未图示的旋转直动变换机构，该旋转直动变换机构将该步进电动机的旋转动作变换为直动运动，使轨道251移动。由此，X轴驱动装置25使通过预定附件等成为一体的超声波探头21和拍摄元件24在X方向上移动。

Y轴驱动装置26、Z轴驱动装置27都是以X轴驱动装置25为基准的结构。即，Y轴驱动装置26具备以Y方向(与X方向交叉(例如正交)的水平方向的一方向)为长边方向的轨道261。Y轴驱动装置26具备未图示的步进电动机以及未图示的旋转直动变换机构，该旋转直动变换机构将该步进电动机的旋转动作变换为直动运动，使轨道261移动。由此，Y轴驱动装置26使通过预定附件等成为一体的超声波探头21和拍摄元件24在Y方向上移动。

Z轴驱动装置27具备以Z方向(与XY方向正交的垂直方向)为长边方向的轨道271。Z轴驱动装置27具备未图示的步进电动机以及未图示的旋转直动变换机构，该旋转直动变换机构将该步进电动机的旋转动作变换为直动运动，使轨道271移动。由此，Z轴驱动装置27使通过预定附件等成为一体的超声波探头21和拍摄元件24在Z方向上移动。

在此，供水部22和吸水部23既可以固定在由X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26、Z轴驱动装置27驱动的超声波探头21上，也可以通过图1的虚线所示的致动器221、231和预定的驱动机构(第2升降装置)分别独立地相对于超声波探头21进行升降。

接着，说明使用超声波检查装置1执行的超声波检查方法。图3是说明本实施例的超声波检查方法的流程图。

首先，将工件w载置于位于预定位置的工作台t上(准备工序)(S1)。接着，通过X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26，使超声波探头21以相对于工件w在水平方向(XY方向)上扫描的方式移动，使超声波探头21移动到该工件w的预定位置的正上方(扫描工序)(S2)。作为该移动的具体方式，考虑手动方式、自动方式、各种方式。首先，图4表示显示装置8的画面81的平面图。在画面81中显示了通过拍摄元件24拍摄的工件(晶圆)w。例如，想要对晶圆w中的、虚线82所示的芯片w1进行检查的情况下，也可以手动操作输入装置7来驱动X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26，使得目标芯片w1进入到画面81中显示的虚线82的中心。即，预先设定成若芯片w1进入虚线82内，则超声波探头21位于芯片w1的正上方。

或者，画面81也可以为触摸面板方式，预先将画面81的各部的坐标与驱动X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26的X方向、Y方向的坐标关联起来。即，若在画面81中触摸虚线82所示的区域，则扫描控制部31也可以控制X轴驱动装置25、Y轴驱动装置26使得超声波探头21位于虚线82所示的晶圆w的芯片w1的正上方。

另外，在进行这些动作时进行如下的拍摄工序：在超声波探头21的近旁，拍摄元件24与超声波探头21一起移动，拍摄工件w侧的图像(S2)。

接着，使超声波探头21位于工件w的上方的预定高度处(高度调节工序)(S3)。这可以通过手动操作输入装置7，驱动Z轴驱动装置27来进行。或者，根据工件w的种类预先决定了超声波探头21的探头前端部211的高度时，在S2后扫描控制部31也可以自动地控制Z轴驱动装置27，使超声波探头21的探头前端部211的高度成为预定高度。

S2和S3之后，通过供水部22向超声波探头21的探头前端部211与工件w(的芯片w1)之间供给限定为预定量的水a(供水工序)(S4)。

如图5所示，限定为预定量的水a是以填满凹透镜形状的探头前端部211与工件w之间的方式，在通过表面张力粘着在探头前端部211和工件w上的状态下能够保持的最低限量的水。这根据探头前端部211的大小等不同。通过供水装置61的驱动，从供水部22的前端部以箭头222(图5)的方向进行供水。

接着，通过超声波探头21向工件w照射超声波，接收其反射波(检查工序)(S5)。这是工件w的探伤动作，通过操作输入装置7，定时控制部34控制信号发生测定装置4来进行该动作。即，根据定时控制部34输出的定时信号，向超声波探头21的压电元件29输出脉冲波。由此，压电元件29动作来产生超声波，从探头前端部211向工件w(的芯片w1)照射该超声波。然后，关于基于该反射波的压电元件29的接收信号，进行上述的信号发生测定装置4的各部中的处理，将接收信号的振幅信息或接收信号的时间信息输出到图像生成部35。然后，图像生成部35根据信号处理部44的输出信号生成预定频率的超声波图像。通过该图像能够进行在工件w(的芯片w1)中是否存在细小的空隙或裂纹等缺陷的检查。这样的探伤动作也可以通过使探头前端部211在芯片w1上小范围内向XY方向移动来进行。

接着，通过吸水部23吸取在S4中供水后的水a(吸水工序)(S6)。通过吸水装置62的驱动，从吸水部23的前端部向箭头232的方向(图5)进行该吸取动作。

以上为超声波检查方法的概要。在此，如上所述，供水部22和吸水部23既可以是固定于超声波探头21的状态，也可以是相对于超声波探头21可独立地进行升降的机构。在这两者中，S4～S6的动作不同，因此，以下对各个情况的详细动作进行说明。

图6是供水部22和吸水部23被固定于超声波探头21时的超声波检查方法的说明图。首先，在S2的扫描工序中，超声波探头21移动到芯片w1的正上方的位置(图6(a))。接着，在S3的高度调节工序中，进行超声波探头21的高度调节(图6(b))。接着，在S4的供水工序中，通过供水部22向超声波探头21的探头前端部211与芯片w1之间供给限定为预定量的水a(箭头222)(图6(c))。接着，在芯片w1上小范围内使探头前端部211在XY方向移动(箭头212所示)，由此进行基于S5的检查工序的探伤动作(图6(d))。接着，在S6的吸水工序中，通过吸水部23进行吸取水a的动作(箭头232)(图6(e))。接着，通过Z轴驱动装置27使超声波探头21上升，结束一连串的处理(图6(f))。

图7是具有供水部22和吸水部23相对于超声波探头21能够独立地升降的机构时的超声波检查方法的说明图。首先，在S2的扫描工序中，超声波探头21移动到芯片w1的正上方的位置(图7(a))。接着，在S3的高度调节工序中，进行超声波探头21的高度调节(图7(b))。由此，使超声波探头21的探头前端部211下降，某种程度地接近芯片w1。接着，使致动器221动作来降低供水部22的前端部，接近芯片w1，在S4的供水工序中向芯片w1上供给水a(箭头222)(图7(c))。接着，使致动器221动作而使供水部22上升，返回到图7(c)的动作前的位置(图7(d))。接着，在芯片w1上小范围内使探头前端部211在XY方向移动，向水a按下探头前端部211(箭头212)来进行基于S5的检查工序的探伤动作(图7(e))。接着，使超声波探头21返回到图7(b)的动作后的位置(图7(f))。接着，使致动器231动作而使吸水部23下降，通过吸水部23吸取水a(箭头232)(图7(g))。接着，通过Z轴驱动装置27使超声波探头21上升，结束一连串的处理(图7(h))。

根据以上说明的超声波检查装置1和超声波检查方法，从供水部22供给的水a是限定为预定量的水，探伤动作后被吸水部23吸取。因此，维持限定为芯片w1的范围的局部水浸，芯片w1的周围的芯片不被水浸。此外，芯片w1也不被长时间水浸。因此，能够防止大范围、长时间地将怕水的工件w浸在水中。

此外，能够使得在探头前端部211与工件w之间不存在水a以外的物质，因此能够通过超声波检查得到良好的图像。

并且，使拍摄元件24与超声波探头21一起移动，因此超声波探头21的扫描工序(S2)变得容易。

并且，在参照图7的上述例子中，向准确的位置供给水a，之后，准确地去除水a变得容易。

并且，探头前端部211为凹透镜形状，因此能够使通过表面张力附着在芯片w1上的水a的范围变窄。

以上说明的超声波检查装置1，以独立于其他系统的单体装置为前提进行了说明，但也可以将超声波检查装置1装入到工件w的制造线中。这样，在将超声波检查装置1装入到工件w的制造线时，优选设为图8那样的超声波检查系统100的结构。

即，如图8所示，超声波检查系统100具备：工件放置台101，其载置经由工件w的制造线，例如经由半导体器件制造工艺线制造出的多个工件w；上述的超声波检查装置1；以及定位装置102，其依次定位载置于工件放置台101上的工件w，并供给到超声波检查装置1。将这样的超声波检查系统100装入到工件w的制造线(若工件w为半导体器件，则是将工件w切割为单片的芯片之前的工序)。

在该情况下，通过定位装置102将全部工件w始终载置于板t的一定位置。并且，数据处理装置3保持工件w的形状数据(CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)数据等)，根据该形状数据，通过扫描控制部31的控制将超声波探头21移动到预先决定的芯片w1的位置。对于上述的一连串的其他动作，也使超声波检查装置1的动作自动化。

另外，在上述超声波检查装置1中，也可以将工件w中要检查的设为其一部分(1片晶圆中的仅几个芯片)，将超声波检查设为采样检查，舍弃成为了检查对象的部分(芯片w1)，仅将没有成为检查对象的部分作为产品进行出货。

此外，本发明并不限定于上述实施例，还包括各种变形例。例如，上述实施例是为了便于理解本发明而进行的详细说明，并不一定必须具备说明的所有结构。此外，可以将某实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，或者，也可以对某实施例的结构追加其他实施例的结构。此外，也可以对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。

并且，上述的各结构、功能、处理部、处理单元等的一部分或全部例如也可以通过用集成电路设计等而以硬件实现。此外，上述的各结构、功能等，也可以通过处理器解释、执行用于实现各功能的程序而以软件实现。可以将用于实现各功能的程序、表格、文件等信息存储在存储器或硬盘、SSD(Solid State Drive，固态硬盘)等记录装置中，或存储在IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。

此外，控制线和信息线表示了认为在说明上必要的部分，产品上并不一定必须表示出所有控制线和信息线。实际上可以认为几乎所有的结构相互连接。