JP2013130501A - Defect detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検査物の欠陥を検出する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for detecting a defect in an inspection object.
超音波を用いて欠陥を検出する従来技術が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されている従来技術では、まず、図10の2軸ステージ1に配置されているパルスレーザ光源2から被検査物の主面3にレーザ光4を照射して超音波を発生させる。次に、レーザ光4の照射点から伝播した超音波を探触子5で受信する。受信した超音波に応じた探触子5からの信号を、アンプ6を介して超音波検出器7で検出する。そして、主面3の全面にレーザ光4が照射されるように、2軸ステージ1を用いてレーザ光4の照射位置を変化させつつ、レーザ光4を複数回照射する。コンピュータ8は、レーザ光4の各照射位置において検出された超音波に基づいて、主面3の欠陥を検出し、その位置を特定する。
A conventional technique for detecting defects using ultrasonic waves is described in
しかしながら、上述した従来技術では、主面3の全面にレーザ光4を照射するため、レーザ光4により発生する熱が、主面3に悪影響を及ぼす場合がある。
However, in the above-described prior art, the entire surface of the main surface 3 is irradiated with the
そこで、本発明は、従来よりも、レーザ光により発生する熱の主面への影響を小さくできる欠陥検出方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a defect detection method capable of reducing the influence of heat generated by laser light on the main surface as compared with the conventional case.
上記目的を達成するために、本発明の欠陥検出方法は、被検査物の主面よりも面積の小さい側面に複数の照射位置を定義すると共に、該複数の照射位置にそれぞれ対応する複数の受信位置を定義する定義工程と、前記照射位置にレーザ光を照射すると共に、該照射位置に対応する前記受信位置で超音波を受信する工程を前記定義工程で定義された前記複数の照射位置全てに対して行う受信工程と、前記受信工程で受信した超音波に基いて前記被検査物の欠陥を検出する検出工程と、を含み、前記定義工程は、前記照射位置と該照射位置に対応する前記受信位置とをそれぞれ結んだ複数の直線により、前記主面側から見て複数の交点が形成されるように、前記複数の照射位置と前記複数の受信位置とを定義し、前記検出工程は、前記複数の交点のそれぞれの位置における欠陥を検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the defect detection method of the present invention defines a plurality of irradiation positions on a side surface having a smaller area than the main surface of an object to be inspected, and a plurality of receptions respectively corresponding to the plurality of irradiation positions. A definition step for defining a position, and a step of irradiating the irradiation position with laser light and receiving an ultrasonic wave at the reception position corresponding to the irradiation position are applied to all of the plurality of irradiation positions defined in the definition step. And a detection step for detecting a defect of the inspection object based on the ultrasonic wave received in the reception step, and the definition step corresponds to the irradiation position and the irradiation position. The plurality of irradiation positions and the plurality of reception positions are defined so that a plurality of intersections are formed when viewed from the main surface side by a plurality of straight lines respectively connecting the reception positions, and the detection step includes The plurality of intersection points And detects a defect at each location.
以上のように、本発明によれば、従来よりも、レーザ光により発生する熱の主面への影響を小さくできる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the influence of heat generated by laser light on the main surface as compared with the prior art.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1に、実施の形態における欠陥検出装置100の構成を示す。欠陥検出装置100は、被検査物101の欠陥の有無の判定と、欠陥の位置の特定とをレーザ光102を用いて実施することで、被検査物101の欠陥の検出を行う。なお、被検査物101は平板形状の基板である。本実施の形態では、被検査物101を、厚み0.2mm、外形125mm×125mmの単結晶のシリコンウェーハとする。
(Embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a
以下、図1の欠陥検出装置100の構成の説明を行う。
Hereinafter, the configuration of the
パルスレーザ光源104から照射されたレーザ光102は、ガルバノミラー105によって進行方向を曲げられ、fθレンズ106および、折り返しミラー107を介して被検査物101の側面101bの照射位置(例えば照射位置Qxn)に集光される。なお、被検査物101は載置部108に載置されている。
The
本実施の形態において、効率良く超音波を発生させるために、被検査物101であるシリコンウェーハによる光吸収率の高い波長として波長532nmのNd−YAGレーザ光源を、照射部としてのパルスレーザ光源104に採用する。パルスレーザ光源104から照射されるレーザ光102は、一例として、パルス幅10ns、繰り返し周波数10kHzとする。
In this embodiment, in order to efficiently generate ultrasonic waves, an Nd-YAG laser light source having a wavelength of 532 nm as a wavelength having a high light absorption rate by a silicon wafer as the
レーザ光102が照射される被検査物101の側面101bでは、瞬間的に熱膨張が発生し、熱励起超音波として超音波が発生する。発生した超音波は、被検査物101内を板波として伝播する。
On the
ここで、レーザ光102を側面101bに照射する効果について説明する。なお、側面101bとは、主面101aに対向する面と主面101aとを結ぶ面のことである。また、主面101aに比べて側面101bの面積は小さい。
Here, the effect of irradiating the
レーザ光102を被検査物101の側面101bに照射して、側面101bで超音波を発生させるため、レーザ光102を照射することによる主面101aへの影響を軽減することができる。レーザ光102を照射すると、主面101aが荒れたり、酸化したり、熱変形等が加わったりして、品質の低下を招く場合が生じ得るからである。ちなみに、側面101bが荒れたり、熱変形等が加わったりしても、品質に与える影響は小さい。側面101bが製品に用いられることはほとんどないからである。例えば、被検査物101であるシリコンウェーハから半導体チップを製造する場合に、側面101bからは半導体チップは切り出されない。また、被検査物101であるシリコンウェーハから太陽電池のセルを製造する場合に、側面101bの状態は発電効率にほとんど影響を及ぼさない。
Since the
また、主面101aへの影響を軽減できるため、主面101aの表面への影響の観点から従来技術(例えば、図10に示した従来技術)では使用不可能であった強度のレーザ光102でも、本実施の形態では使用できる場合がある。レーザ光102の強度を上げると、より大きな超音波を発生させることが可能となり、高感度な欠陥検出を実現できる。
In addition, since the influence on the
ここで、図1の欠陥検出装置100の構成の説明に戻る。
Here, the description returns to the configuration of the
受信センサ103は、被検査物101内を伝播方向109に伝播した超音波を受信する受信器である。レーザ光102の照射位置(例えば照射位置Qxn)から、受信位置(例えば受信位置Pxn)に伝播した超音波を受信センサ103で受信する。受信する超音波の周波数は、一例として400kHz以上10MHz以下であり、受信センサ103の仕様に依存する。ここでは、受信面103aが平面の空中超音波センサを、受信センサ103の一例として用いる。
The
また、受信センサ103を、主面101aの法線方向(図1のZ軸方向)に対して傾斜した状態で、主面101aの上方に配置する。この場合、受信センサ103の受信感度が最も高くなるように、受信センサ103の受信角112を設定する。具体的には、予め欠陥が存在しないことが既知の被検査物101を用いて、同一強度の超音波を受信センサ103に受信させた際に、超音波の波形の振幅の最大値が最も大きくなるような受信角112に設定する。一例として、受信角112を7度とする。なお、受信角112とは、受信センサ103の受信面103aの法線方向w(図1の一点鎖点w)と主面101aの法線方向(図1のZ軸方向)との成す角を表す。
In addition, the
受信センサ103は受信した超音波に応じた信号を出力し、出力された信号は、プリアンプ110を介して増幅され、コンピュータ111によって集録される。なお、本実施の形態では、受信センサ103は、受信した超音波の強度に応じた電圧の信号をプリアンプ110に送信するものとする。
The
ガルバノミラー105により、レーザ光102の照射される位置(例えば照射位置Qxn)が移動させられる。また、移動機構113で受信センサ103を移動させることにより、超音波を受信する位置(例えば受信位置Pxn)が調節される。
The position (for example, irradiation position Qxn) irradiated with the
コンピュータ111は、制御部111aと、取得部111bと、判定部111cと、定義部111dと、特定部111eと、を備える。制御部111aは、前述した一連の動作を実施するために、パルスレーザ光源104と、ガルバノミラー105と、移動機構113との制御を実施する。この制御部111aは、パルスレーザ光源104にレーザ光を放射させるためのタイミング信号を送信する。制御部111aからのタイミング信号は取得部111bにも送信される。取得部111bは、プリアンプ110を介して、受信センサ103から送信された超音波の信号に応じた超音波の波形を取得する。この取得部111bは、タイミング信号を受信したときから、一定時間、受信センサ103で受信される超音波の波形を取得する。取得部111bは、超音波の波形を取得するときのレーザ光102の照射位置(例えば照射位置Qxn)と超音波の受信位置(例えば受信位置Pxn)との情報を、取得する超音波の波形と関連づけて記憶する。なお、取得部111bは、照射位置と受信位置との情報を制御部111aから取得する。判定部111cは、取得部111bが取得した超音波の波形に基いて欠陥の有無を判定する。定義部111dと、特定部111eとについては後述する。
The
欠陥の有無の判定、及び、欠陥の位置特定の結果は、コンピュータ111の判定部111c又は特定部111eからの指令に応じて表示部114に表示される。
The determination result of the presence / absence of a defect and the result of specifying the position of the defect are displayed on the
ここで、欠陥検出装置100による、被検査物101における欠陥の有無の判定方法について説明する。
Here, a method for determining the presence or absence of a defect in the
照射位置Qxnにレーザ光102を照射し、受信位置Pxnで受信センサ103を用いて超音波を受信すると、照射位置Qxnから受信位置Pxnへと伝播した超音波を受信できる。すなわち、受信した超音波の伝播軌跡は、照射位置Qxnと受信位置Pxnとを結んだ直線となる。この場合に、伝播軌跡中に欠陥が存在しない場合に取得される超音波の波形を図2に示す。図2は、図1の照射位置Qxnにレーザ光102を照射した時点を0(μs)として、8(μs)間、超音波を受信して取得したグラフを表す。また、図2のグラフは、縦軸に振幅(V)を示し、横軸に時間(μs)を示す。図2のグラフの振幅から、照射位置Qxnで発生した超音波が約3(μs)後に受信位置Pxnで受信されることが理解できる。
When the irradiation position Qxn is irradiated with the
次に、伝播軌跡中に欠陥が存在する場合に取得される超音波の波形を図3に示す。図3のグラフは、図2の状態と異なり、照射位置Qxnと受信位置Pxnとの間に欠陥が存在する状態で取得している。この図3は、図1の照射位置Qxnにレーザ光102を照射した時点を0(μs)として、8(μs)間、超音波を受信して取得したグラフを表す。また、図3のグラフは、縦軸に振幅(V)を示し、横軸に時間(μs)を示す。図2と同様、照射位置Qxnで発生した超音波が約3(μs)後に受信位置Pxnで受信されることが理解できる。
Next, FIG. 3 shows an ultrasonic waveform acquired when a defect exists in the propagation locus. The graph of FIG. 3 is acquired in a state where a defect exists between the irradiation position Qxn and the reception position Pxn, unlike the state of FIG. FIG. 3 represents a graph obtained by receiving ultrasonic waves for 8 (μs), where 0 (μs) is the time point when the irradiation position Qxn of FIG. 1 is irradiated with the
図2と図3とを比較すると、伝播軌跡中に欠陥が存在する場合、取得される超音波の波形の振幅は、欠陥が存在しない場合に比べて小さくなることが理解できる。伝播軌跡中に存在する欠陥の影響を受けて、受信される超音波の強度が弱まるからである。このことから、取得される超音波の波形の振幅を利用すれば、欠陥の有無を判定できることが解る。 Comparing FIG. 2 and FIG. 3, it can be understood that when a defect is present in the propagation locus, the amplitude of the acquired ultrasonic waveform is smaller than that when there is no defect. This is because the intensity of the received ultrasonic wave is weakened due to the influence of defects present in the propagation locus. From this, it can be seen that the presence or absence of a defect can be determined by using the amplitude of the acquired waveform of the ultrasonic wave.
本実施の形態では、取得した超音波の波形の最大値が、しきい値を下回った場合に、超音波の伝播軌跡中に欠陥が存在すると判定する。超音波の伝播軌跡は、照射位置Qxnと受信位置Pxnとを結ぶ直線で表せられる。以下、照射位置と受信位置とを結ぶ直線を単に直線と記載することがある。なお、しきい値の一例としては、0.1(V)が挙げられる。なお、超音波の波形の最大値ではなく、超音波の波形の周波数や伝搬時間の変化量等の特徴量に基いて欠陥の有無を判定してもよい。この場合、欠陥の存在しない基準物(被検査物101と同種のもの)から受信した超音波の特徴量を基準特徴量として記憶しておき、実際に受信した超音波の特徴量と基準特徴量とを比較することで、欠陥の有無を判定する。 In the present embodiment, when the maximum value of the acquired ultrasonic waveform is lower than the threshold value, it is determined that a defect exists in the ultrasonic propagation trajectory. The ultrasonic trajectory is represented by a straight line connecting the irradiation position Qxn and the reception position Pxn. Hereinafter, a straight line connecting the irradiation position and the reception position may be simply referred to as a straight line. An example of the threshold value is 0.1 (V). Note that the presence / absence of a defect may be determined based on a feature amount such as the frequency of the ultrasonic waveform and the amount of change in propagation time instead of the maximum value of the ultrasonic waveform. In this case, ultrasonic feature values received from a reference object having no defect (the same type as the inspection object 101) are stored as reference feature values, and the actually received ultrasonic feature values and reference feature values are stored. To determine the presence or absence of a defect.
ここで、図1のレーザ光102を照射位置Qxnに照射して超音波を発生させ、発生した超音波を受信位置Pxnで受信する動作を、照射位置Qxnから受信位置Pxnへ伝播した超音波を受信する動作と記載する。また、照射位置Qxnから受信位置Pxnへ伝播した超音波を受信して、受信した超音波に基いて欠陥が有ると判定された場合に、照射位置Qxnと受信位置Pxnとを結ぶ直線上に欠陥が存在するものとする。そして、照射位置Qxnから受信位置Pxnへ伝播した超音波を受信して、受信した超音波に基いて欠陥が無いと判定された場合に、照射位置Qxnと受信位置Pxnとを結ぶ直線上に欠陥が存在しないものとする。
Here, an operation of generating an ultrasonic wave by irradiating the irradiation position Qxn with the
以上が、欠陥検出装置100による欠陥の有無の判定方法についての説明である。この判定方法では、照射位置Qxnと受信位置Pxnとを結ぶ直線上に存在する欠陥の有無は判定できても、その直線上の欠陥の位置を特定することはできない。欠陥の位置と取得される超音波の波形との相関は低いからである。例えば、照射位置Qxnと受信位置Pxnとを結ぶ直線上に欠陥が存在する場合に、その直線上のどの位置に欠陥が存在しても、取得される超音波の波形はほとんど変わらない。そこで、欠陥検出装置100は、以下に説明する、欠陥の位置の特定方法を実施する。
This completes the description of the method for determining the presence or absence of defects by the
欠陥検出装置100による欠陥の位置の特定方法を、図4(a)〜(c)を用いて説明する。図4(a)〜(c)は、矩形の被検査物101におけるレーザ光102の照射位置(Qx1、Qy1、Qy2)と受信センサ103による超音波の受信位置(Px1、Py1、Py2)とを示すものである。また被検査物101には欠陥としてディンプル欠陥120が存在するものとする。ディンプル欠陥120とは、窪みや凹みによる欠陥を示す。
A method for specifying the position of a defect by the
図4(a)に示すように、X軸に平行な側面101bxrの照射位置Qx1にレーザ光102を照射して、側面101bxrの対辺の側面101bxlの受信位置Px1で受信センサ103を用いて超音波を受信した場合、図3に示した超音波の波形と同じ波形を受信したとする。この場合、照射位置Qx1と受信位置Px1とを結ぶ直線Lx1上にディンプル欠陥120が存在することがわかる。しかし、この時点では、ディンプル欠陥120の直線Lx1上の位置を特定できない。
As shown in FIG. 4A, the
次に、図4(b)に示すように、Y軸に平行な側面101byuの照射位置Qy1にレーザ光102を照射して、側面101byuの対辺の側面101bydの受信位置Py1で超音波を受信した場合に、図2に示した超音波の波形と同じ波形を受信したとする。この場合、照射位置Qy1と受信位置Py1とを結ぶ直線Ly1上にはディンプル欠陥120は存在しないことがわかる。図4(a)の結果を踏まえると、直線Lx1と直線Ly1との交点I11には、少なくとも、ディンプル欠陥120は存在しないことが特定できる。言い換えると、直線Lx1上の交点I11以外の位置にディンプル欠陥120が存在することがわかる。
Next, as shown in FIG. 4B, the
続いて、図4(c)に示すように、側面101byuの照射位置Qy2にレーザ光102を照射して、側面101bydの受信位置Py2で超音波を受信した場合に、図3に示した波形信号を受信したとする。この場合、照射位置Qy2と受信位置Py2とを結ぶ直線Ly2上にディンプル欠陥120が存在することがわかる。図4(a)の結果を踏まえると、直線Lx1と直線Ly2との交点I12には、ディンプル欠陥120が存在すると特定できる。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, when the
以上から、図4(a)〜(c)で示したような欠陥の位置の特定方法をまとめると、次の通りである。まず、直線Lx1と、直線Ly1と、直線Lx2と、を用いて、それぞれの直線上の欠陥(ディンプル欠陥120)の有無を判定する。そして、欠陥(ディンプル欠陥120)が存在すると判定された直線(Lx1とLy2)により形成される交点(I12)の位置を、欠陥(ディンプル欠陥120)が存在する位置と特定する。 From the above, the method for identifying the position of the defect as shown in FIGS. 4A to 4C is summarized as follows. First, the presence or absence of a defect (dimple defect 120) on each straight line is determined using the straight line Lx1, the straight line Ly1, and the straight line Lx2. Then, the position of the intersection (I12) formed by the straight lines (Lx1 and Ly2) determined to have the defect (dimple defect 120) is specified as the position where the defect (dimple defect 120) exists.
図4(a)〜(c)では、単純化して説明を行ったため、図4(b)の交点I11か、図4(c)の交点I12かのいずれかに欠陥が存在する場合でしか、欠陥の位置を特定できない。すなわち、交点I11と交点I12の位置における欠陥の検出を実行するのみでる。そこで、本実施の形態では、レーザ光102を照射する照射位置と、超音波を受信する受信位置とを以下のように定義する。
4 (a) to 4 (c) have been described in a simplified manner, so that only when a defect exists at either the intersection point I11 in FIG. 4 (b) or the intersection point I12 in FIG. 4 (c), The position of the defect cannot be specified. That is, it is only possible to detect defects at the positions of the intersection point I11 and the intersection point I12. Therefore, in this embodiment, the irradiation position where the
本実施の形態において定義する照射位置と受信位置とを図5に示す。側面101bxrに等間隔に位置する照射位置Qx1〜Qxn(nは1より大きい自然数)と、側面101byuに等間隔に位置する照射位置Qy1〜Qym(mは1より大きい自然数)と、側面101bxlに等間隔に位置する受信位置Px1〜Pxnと、側面101bydに等間隔に位置する受信位置Py1〜Pymとを示す。 An irradiation position and a reception position defined in this embodiment are shown in FIG. Irradiation positions Qx1 to Qxn (n is a natural number greater than 1) positioned at equal intervals on the side surface 101bxr, irradiation positions Qy1 to Qym (m is a natural number greater than 1) positioned at equal intervals on the side surface 101byu, and the side surface 101bxl Reception positions Px1 to Pxn positioned at intervals and reception positions Py1 to Pym positioned at equal intervals on the side surface 101byd are shown.
まず、照射位置Qx1から受信位置Px1に伝播した超音波に基いて、照射位置Qx1と受信位置Px1とを結ぶ直線Lx1上の欠陥の有無を判定する。なお、直線Lx1上の欠陥の有無の判定方法は、上述の図2と図3とを用いて説明したものと同じである。続いて、照射位置Qx2と受信位置Px2とを結ぶ直線Lx2上の欠陥の有無を判定する。そして、照射位置Qx3と受信位置Px3とを結ぶ直線Lx3、・・・照射位置Qxnと受信位置Pxnとを結ぶ直線Lxn、これらの直線上に位置する欠陥の有無の判定を順次行う。さらに、照射位置Qy1と受信位置Py1とを結ぶ直線Ly1、照射位置Qy2と受信位置Py2とを結ぶ直線Ly2、・・・照射位置Qymと受信位置Pymとを結ぶ直線Lym、これらの直線上に位置する欠陥の有無の判定を順次行う。その後、直線Lx1〜Lxn、Ly1〜Lymのうちで、欠陥が存在すると判定された直線を抽出する。そして、欠陥が存在すると判定された直線に形成される交点の位置を、欠陥の存在する位置と特定する。例えば、直線Lx1と直線Lx2と直線Ly2とのみに欠陥が存在すると判定された場合は、これらの直線で形成される交点I12と交点I22とを欠陥が存在する位置として特定できる。なお、交点I12とI22と以外の交点は、欠陥が存在しない位置として特定することもできる。 First, based on the ultrasonic wave propagated from the irradiation position Qx1 to the reception position Px1, the presence / absence of a defect on the straight line Lx1 connecting the irradiation position Qx1 and the reception position Px1 is determined. The method for determining the presence or absence of a defect on the straight line Lx1 is the same as that described with reference to FIGS. Subsequently, the presence / absence of a defect on the straight line Lx2 connecting the irradiation position Qx2 and the reception position Px2 is determined. Then, a straight line Lx3 connecting the irradiation position Qx3 and the reception position Px3,... A straight line Lxn connecting the irradiation position Qxn and the reception position Pxn, and the presence / absence of defects located on these straight lines are sequentially determined. Further, a straight line Ly1 connecting the irradiation position Qy1 and the reception position Py1, a straight line Ly2 connecting the irradiation position Qy2 and the reception position Py2,... A straight line Lym connecting the irradiation position Qym and the reception position Pym, and positions on these straight lines The presence / absence of defects to be determined is sequentially determined. Thereafter, a straight line determined to have a defect is extracted from the straight lines Lx1 to Lxn and Ly1 to Lym. Then, the position of the intersection formed on the straight line determined to have a defect is specified as the position where the defect exists. For example, when it is determined that a defect exists only in the straight line Lx1, the straight line Lx2, and the straight line Ly2, the intersection point I12 and the intersection point I22 formed by these straight lines can be specified as positions where the defect exists. Note that intersections other than the intersections I12 and I22 can be specified as positions where no defect exists.
図5のように定義した照射位置と受信位置とを用いる場合、欠陥の位置を特定する精度は、交点I11〜Inmの分布に依存する。交点I11〜Inmの分布は、直線Lx1〜Lxn、Ly1〜Lymの分布に起因する。このため、図1の欠陥検出装置100は、主面101a側から見た際に、所望の交点I11〜Inmの分布となるような直線Lx1〜Lxn、Ly1〜Lymを被検査物101に定義し、定義した直線上を伝播させた超音波に基いて、欠陥の位置を交点I11〜Inmの中から特定する。精度を向上させるためには、主面101a側(Z軸方向)から見たときの交点I11〜Inmの分布が密になるように、直線を配置する。この場合、直線の数は増加し、直線同士の間隔は近くなる。これに伴い、照射位置と受信位置の数も増加し、照射位置同士の間隔も近くなり、受信位置同士の間隔も狭くなる。
When the irradiation position and the reception position defined as shown in FIG. 5 are used, the accuracy of specifying the position of the defect depends on the distribution of the intersections I11 to Inm. The distribution of the intersections I11 to Inm is caused by the distribution of the straight lines Lx1 to Lxn and Ly1 to Lym. For this reason, the
また、各直線(直線Lx1〜Lxn、Ly1〜Lym)の太さにも、欠陥の位置を特定する精度が依存する。直線の太さ方向の情報は、取得される超音波の波形に現れないからである。このため、所望の太さになるように各直線を定義する。各直線の太さは、各照射位置に照射されるレーザ光(図1のレーザ光102)のスポット径に応じて決定される。スポット径の大きさは、図1のfθレンズ106で調節される。
Moreover, the precision which pinpoints the position of a defect also depends on the thickness of each straight line (straight line Lx1-Lxn, Ly1-Lym). This is because information in the thickness direction of the straight line does not appear in the acquired ultrasonic waveform. For this reason, each straight line is defined to have a desired thickness. The thickness of each straight line is determined according to the spot diameter of the laser beam (
本実施の形態では、各照射位置の中心間の距離を0.1μmとし、各受信位置の中心間の距離を0.1μmとする。また、照射位置におけるレーザ光102のスポット径を0.1μmとして、各直線の太さを0.1μmとする。この場合、交点の大きさは0.1μm×0.1μmとなり、主面101a側から見て隙間無く交点が分布する。なお、説明のため、図5では、照射位置Qx1〜Qxn、Qy1〜Qymを一定の間隔を設けて記載したが、実際には、隙間無く照射位置Qx1〜Qxn、Qy1〜Qymが分布する。また、受信位置Px1〜Pxn、Py1〜Pymも同様に、実際には隙間無く分布する。交点I11〜Inmも同様に隙間なく分布する。
In this embodiment, the distance between the centers of the irradiation positions is 0.1 μm, and the distance between the centers of the reception positions is 0.1 μm. Further, the spot diameter of the
ここで、図1の欠陥検出装置100によって、欠陥の位置の特定方法を実施するために照射するレーザ光102の回数について、図10の従来の手法と比較して説明する。
Here, the number of times the
図5の交点I11〜Inmのいずれかに位置する欠陥を、図10の従来の手法によって特定する場合、交点I11〜Inmの数だけレーザ光を照射する必要がある。nを4、mを3とすると、交点の数は12個となり、従来の手法におけるレーザ光の照射回数は12回である。 When a defect located at one of the intersections I11 to Inm in FIG. 5 is specified by the conventional method of FIG. 10, it is necessary to irradiate the laser beam by the number of the intersections I11 to Inm. When n is 4 and m is 3, the number of intersections is 12, and the number of times of laser light irradiation in the conventional method is 12.
一方、図1の欠陥検出装置100による欠陥の位置の特定方法では、照射位置Qx1〜Qx4、Qy1〜Qy3にレーザ光102を照射するため、レーザ光102の照射回数は7回である。1回のレーザ光102の照射により、1本の直線が得られるが、この直線を複数の他の直線と交差させることで、交点の数を、直線の本数よりも多くすることができる。このため、図1の欠陥検出装置100による欠陥の位置の特定方法では、レーザ光102を照射する点数を図10の従来の手法に比べて減少させることが可能である。図1の欠陥検出装置100により、レーザ光102を照射する回数が減少すると、レーザ光102による主面101aへの熱の影響を軽減することができる。また、レーザ光102の照射に要していた時間を削減できるため、欠陥の位置特定に要する時間の短縮に繋がる。
On the other hand, in the method for specifying the position of the defect by the
このように、レーザ光102を照射する回数を図10の従来の手法に比べて低減させるために、本実施の形態では、図1の定義部111dにて、複数の直線として複数の照射位置と複数の受信位置とを定義する。このとき、複数の直線により形成される複数の交点の数が、定義する複数の直線の本数よりも多くなるように設定する。
As described above, in order to reduce the number of times of irradiation with the
なお、図5に示したように、照射位置Qx1〜Qxnを側面101bxrに、照射位置Qy1〜Qymを側面101byuに、受信位置Px1〜Pxnを側面101bxlに、受信位置Py1〜Pymを101bydに、それぞれ定義した場合、形成される交点の数は、n×m個となる。照射するレーザ光102の回数は、n+m回であり、定義される直線の本数もn+m本である。従って、数式(1)を満たすように、nとmとを設定すれば、レーザ光102を照射する回数を図10の従来の手法に比べて低減させることができる。
As shown in FIG. 5, the irradiation positions Qx1 to Qxn are on the side surface 101bxr, the irradiation positions Qy1 to Qym are on the side surface 101byu, the reception positions Px1 to Pxn are on the side surface 101bxl, and the reception positions Py1 to Pym are on 101byd, respectively. When defined, the number of intersections formed is n × m. The number of times the
次に、図1の欠陥検出装置100の動作について、図6のフローチャートに則って説明する。
Next, the operation of the
ステップS1では、図1の定義部111dにて、複数の直線を主面101a上に定義する。定義するための直線のデータは、主面101aの形状に合わせて、予め定義部111dに記憶させておく。この場合、定義部111dは、定義した直線の情報を制御部111aに送信する。なお、レーザ光102を照射する回数を抑えるために、複数の直線により形成される複数の交点の数が、定義する複数の直線の本数よりも多くなるように、複数の直線を主面101a上に定義する。なお、直線には、照射位置と受信位置との情報が含まれ、直線を定義するということは、照射位置と、この照射位置に対応する受信位置とを定義することと同義である。
In step S1, a plurality of straight lines are defined on the
ステップS2では、ステップS1で主面101a上に定義した複数の直線のうち、1つの直線(注目直線とする)の端部にレーザ光102を照射するための位置を合わせる。また、位置を合わせた注目直線におけるもう一方の端部で超音波を受信するために受信センサ103の位置を合わせる。レーザ光102を照射するための位置を合わせる動作は、定義部111dから直線の情報を受信した制御部111aにより、ガルバノミラー105と移動機構113とを制御することで実施される。
In step S2, the position for irradiating the
ステップS3では、ステップS2で位置を合わせた注目直線の1つの端部である照射位置にレーザ光102を照射する。このとき、制御部111aからタイミング信号を受けたパルスレーザ光源104からレーザ光102が照射される。制御部111aは、タイミング信号を取得部111bにも送信する。更に、制御部111aは、ステップS2で位置を合わせた注目直線の情報も、取得部111bに送信する。
In step S3, the
ステップS4では、ステップS3でレーザ光102を照射した注目直線のもう一方の端部である受信位置で超音波を受信する。取得部111bは、制御部111aからのタイミング信号を受けて、受信センサ103からの超音波の信号の取得を開始し、一定の時間である取得時間における超音波の波形を取得する。取得時間は主面101aの形状や音響インピーダンスに基づいて任意の値が使用者により設定され、取得部111bに予め記憶される。本実施の形態では、取得時間の1例として1ミリ秒を設定する。なお、「直線(注目直線)における1つの端部である照射位置にレーザ光を照射して他の端部である受信位置で超音波の波形を取得する」動作を、「注目直線から超音波を受信する」動作と記載することがある。また、取得部111bは、取得した超音波の波形と、制御部111aから受けた注目直線の情報とを関連付けて、注目直線上を伝播した超音波の情報として判定部111cに送る。更に、取得部111bは、注目直線において超音波の受信を完了すると(取得時間が経過すると)、制御部111aに、完了信号を送信する。
In step S4, an ultrasonic wave is received at the receiving position which is the other end of the target straight line irradiated with the
ステップS5では、超音波を受信した注目直線上の欠陥の有無の判定を実施する。判定部111cは、注目直線上を伝播した超音波の情報を取得部111bから受け、その情報を基に、注目直線上の欠陥の有無を判定する。このとき、判定部111cは、予め記憶されたしきい値と、注目直線上を伝播した超音波の情報における特徴量とを比較することで、注目直線上の欠陥の有無の判定を実施する。判定の結果、注目直線上に欠陥が有ると判定された場合は、注目直線の情報を判定部111cから特定部111eに送信して特定部111eに格納する。注目直線上に欠陥が無いと判定された場合は、その注目直線の情報は特定部111eに送信されない。
In step S5, it is determined whether or not there is a defect on the target straight line from which the ultrasonic wave is received. The
ステップS6では、ステップS1で定義した複数の直線の全てから超音波を受信したか否かを判断する。超音波を受信していない直線がある場合は、ステップS2に戻り、超音波を受信していない直線について、位置合わせを実施する(ステップS6のNo)。定義した複数の直線全てについて超音波を受信した場合は、ステップS7に進む(ステップS6のYes)。なお、このステップS6は、制御部111aにより実行される。
In step S6, it is determined whether ultrasonic waves have been received from all of the plurality of straight lines defined in step S1. If there is a straight line that does not receive ultrasonic waves, the process returns to step S2, and alignment is performed for the straight line that does not receive ultrasonic waves (No in step S6). If ultrasonic waves have been received for all of the plurality of defined straight lines, the process proceeds to step S7 (Yes in step S6). In addition, this step S6 is performed by the
ステップS7では、被検査物101の欠陥の有無を判定する。ステップS6の後に、特定部111eに格納された情報が存在しない場合は、被検査物101に欠陥が無いと特定部111eは判定する。判定部111cで欠陥が有ると判定された直線が存在しないからである。被検査物101に欠陥が無いと判定された場合は、ステップS8に進む(ステップS7のNo)。特定部111eに格納された直線の情報が存在する場合は、被検査物101に欠陥が有ると判定して、ステップS9に進む(ステップS7のYes)。
In step S7, the presence or absence of a defect in the
ステップS8では、良品の表示を表示部114に表示する。表示部114は、特定部111eからの指令により、表示を行う。
In step S8, a non-defective product display is displayed on the
ステップS9では、特定部111eに格納された直線の情報を用いて欠陥の位置特定方法を実施する。ここでは、欠陥が存在すると判定された直線によって形成される交点の位置に応じて欠陥の位置を特定部111eによって特定する。
In step S9, the defect position specifying method is performed using the straight line information stored in the specifying
ステップS10では、ステップS9で特定された欠陥の位置の情報を表示部114に表示する。
In step S10, information on the position of the defect identified in step S9 is displayed on the
以上のように、図1の欠陥検出装置100は作動する。このように、図1の欠陥検出装置100を用いることで、レーザ光102を照射する回数を低減することができ、レーザ光102の照射による主面101aへの熱的ダメージの蓄積を軽減することができる。
As described above, the
なお、図6のステップS5は、ステップS6の後に実施してもよい。この場合、先に、複数の直線の全てから超音波を受信した後に、それぞれの直線における欠陥の有無の判定を実施する。 Note that step S5 in FIG. 6 may be performed after step S6. In this case, first, after receiving ultrasonic waves from all of the plurality of straight lines, the presence / absence of a defect in each straight line is determined.
ここで、欠陥検出装置100の動作についてまとめる。
Here, the operation of the
まず、この定義工程は、図6のステップS1において、被検査物101の主面101aよりも面積の小さい側面101bに複数の照射位置を定義すると共に、これら複数の照射位置にそれぞれ対応する複数の受信位置を定義する定義工程を実施する。この定義工程では、照射位置と、この照射位置に対応する受信位置とをそれぞれ結んだ複数の直線により、主面101a側から見て複数の交点が形成されるように、複数の照射位置と複数の受信位置とを定義する。
First, in the defining step, in step S1 in FIG. 6, a plurality of irradiation positions are defined on the
次に、ステップS2〜S4、S6により、照射位置にレーザ光102を照射すると共に、この照射位置に対応する受信位置で超音波を受信する工程を、定義工程で定義された複数の照射位置全てに対して行う受信工程を実施する。
Next, in steps S2 to S4 and S6, the process of irradiating the irradiation position with the
続いて、ステップS5とステップS9により、受信工程で受信した超音波に基いて被検査物101の欠陥を検出する検出工程を実施する。この検出工程は、複数の交点のそれぞれの位置における欠陥を検出する。
Then, the detection process which detects the defect of the to-
以上により、レーザ光102で発生する熱による主面101aへの影響を小さくできる。
As described above, the influence on the
さらに、ステップS1において、定義工程では、複数の直線の本数よりも複数の交点の数が多くなるように、複数の照射位置と複数の受信位置とを定義することが望ましい。これにより、図1の欠陥検出装置100による欠陥検出方法では、レーザ光102を照射する点数を図10の従来の手法に比べて減少させることが可能である。
Furthermore, in step S1, it is desirable to define a plurality of irradiation positions and a plurality of reception positions so that the number of intersections is larger than the number of the plurality of straight lines in the defining step. Thereby, in the defect detection method by the
ここで、図1の定義部111dで定義する複数の直線の他の例について説明する。
Here, another example of a plurality of straight lines defined by the
図5では、照射位置Qx1〜Qxnを側面101bxrに、照射位置Qy1〜Qymを側面101bxlに定義するため、照射位置を2軸方向(X軸方向とY軸方向)に移動させる必要があり、装置構成が複雑になる場合がある。そこで、図7に示すように側面101bxrのみに照射位置Qx1〜Qxnが位置するように、複数の直線を定義する。これにより、照射位置の移動を1軸方向(X軸方向)のみとする。同様に、側面101bxl上に、受信位置Px1〜Pxmを定義する。この場合、異なる角度の直線を用いることで、側面101bxrのみに照射位置Qx1〜Qxnを位置させても、直線の本数よりも、交点の数を多くすることができる。さらに、図7の場合、1つの受信位置に複数の照射位置が対応するように、直線を定義することも可能である。これにより、受信位置を移動させるための動作回数を低減することができ、欠陥の位置特定方法を完了するまでの時間を短縮できる場合がある。 In FIG. 5, since the irradiation positions Qx1 to Qxn are defined on the side surface 101bxr and the irradiation positions Qy1 to Qym are defined on the side surface 101bxl, it is necessary to move the irradiation position in two axial directions (X-axis direction and Y-axis direction). Configuration may be complicated. Therefore, as shown in FIG. 7, a plurality of straight lines are defined so that the irradiation positions Qx1 to Qxn are located only on the side surface 101bxr. Thereby, the movement of the irradiation position is limited to only one axis direction (X-axis direction). Similarly, reception positions Px1 to Pxm are defined on the side surface 101bxl. In this case, by using straight lines with different angles, even if the irradiation positions Qx1 to Qxn are positioned only on the side surface 101bxr, the number of intersections can be increased more than the number of straight lines. Furthermore, in the case of FIG. 7, it is also possible to define a straight line so that a plurality of irradiation positions correspond to one reception position. As a result, the number of operations for moving the reception position can be reduced, and the time required to complete the defect location method may be shortened.
また、欠陥の位置を特定するに際して、欠陥が有ると判定された直線で濃淡画像を作成することにより欠陥の位置を特定しても良い。例えば、図5の主面101aを0階調(黒)とし、欠陥が有ると判定された直線を1階調(灰色)として主面101a上に分布させた場合、欠陥があると判定された直線が成す交点の階調は2階調(白)となり、このような階調差に基いて欠陥の位置を特定できる。また、図7に示したように、3本の直線が交点を形成するような場合には、階調数を増やした濃淡画像を作成することで、より明確に欠陥の位置を特定することができる。
Further, when specifying the position of the defect, the position of the defect may be specified by creating a gray image with a straight line determined to have a defect. For example, when the
ここで、直線の本数よりも交点の数のほうが多くなる場合の照射位置と受信位置との他の例ついて図8を用いて説明する。 Here, another example of the irradiation position and the reception position when the number of intersections is larger than the number of straight lines will be described with reference to FIG.
図8のように、照射位置Qx1〜Qx4を側面101bxrに定義し、これらの照射位置にそれぞれ対応する受信位置Px1〜Px4を側面101bxlに定義する。この場合、照射位置に対応する受信位置を結んだ複数の直線は、主面101aからみて6つの交点を形成することが理解できる。このように、直線の本数よりも形成される交点の数を多くすることで、レーザ光102を照射する回数を低減させ、レーザ光の熱による主面への影響を軽減することができる。この場合、レーザ光102の照射回数は4回で、交点の数は6点となる。領域121についてのみ欠陥を検出したい場合に、図8のように照射位置と受信位置とを定義すると、欠陥の検出に要する時間を短縮できる。なお、図8のように直線が4本以上であれば、直線の本数よりも、交点の数を多くすることが可能となり、レーザ光102を照射する回数を図10の従来の手法よりも低減できる。
As shown in FIG. 8, the irradiation positions Qx1 to Qx4 are defined on the side surface 101bxr, and the reception positions Px1 to Px4 corresponding to these irradiation positions are defined on the side surface 101bxl. In this case, it can be understood that the plurality of straight lines connecting the reception positions corresponding to the irradiation positions form six intersections when viewed from the
さらに、直線の数よりも交点の数のほうが多くなる場合の照射位置と受信位置との他の例ついて図9を用いて説明する。 Further, another example of the irradiation position and the reception position when the number of intersections is larger than the number of straight lines will be described with reference to FIG.
図9のように、照射位置Qx1〜Qx3を側面101bxrに定義し、これらの照射位置にそれぞれ対応する受信位置Px1〜Px3を側面101bxlに定義する。また、照射位置Qy1、Qy2を側面101byuに定義し、これらの照射位置に対応する受信位置Py1、Py2を側面101bydに定義する。この場合、照射位置に対応する受信位置を結んだ複数の直線は、主面101aからみて6つの交点を形成することが理解できる。これは、数式(1)を満たす最小のnとmとの組み合わせである。このように、直線の本数よりも形成される交点の数を多くすることで、レーザ光102を照射する回数を低減させ、レーザ光の熱による主面への影響を軽減することができる。
As shown in FIG. 9, the irradiation positions Qx1 to Qx3 are defined on the side surface 101bxr, and the reception positions Px1 to Px3 corresponding to these irradiation positions are defined on the side surface 101bxl. Further, the irradiation positions Qy1 and Qy2 are defined on the side surface 101byu, and the reception positions Py1 and Py2 corresponding to these irradiation positions are defined on the side surface 101byd. In this case, it can be understood that the plurality of straight lines connecting the reception positions corresponding to the irradiation positions form six intersections when viewed from the
なお、折り返しミラー107を介さずに側面101bにレーザ光102を照射する構成としても良い。
Note that the
なお、被検査物101厚みが約1mm以下の薄板であれば、側面101b上に一列に分布する照射位置にレーザ光102を照射しても、被検査物101内の欠陥を検出可能である。被検査物101の厚みが1mmを超えるような場合は、照射位置を側面101b上に2列に配置することが望ましい。
If the
また、超音波を受信する位置は、側面101bに限られない。超音波を受信する受信センサ103は、レーザ光102のように熱の影響を主面101aに与えないため、主面101a上のどの位置で超音波を受信してもよい。すなわち、位置を特定したい欠陥の領域に応じて受信センサ103の設置位置を変更すればよい。例えば、図1において、側面101bの周辺の欠陥のみの位置を特定したい場合は、受信位置Pxnを照射位置Qxnの近くに配置し、その上方に受信センサ103を配置してもよい。
Further, the position for receiving the ultrasonic waves is not limited to the
また、載置部108を移動機構113により移動させることで、レーザ光102を照射する位置や超音波を受信する受信位置を変化させてもよい。すなわち、照射部であるパルスレーザ光源104によるレーザ光102の照射位置と、受信器である受信センサ103による超音波の受信位置とを変化させる移動部として、移動機構113と、ガルバノミラー105とを用いれば良い。なお、移動機構113と、ガルバノミラー105との制御は、制御部111aにて実施する。また、載置部108に移動機構としての機能を持たせても良い。移動機構113としては、自動ステージや、アクチュエータ等が用いられる。
In addition, the position where the
また、パルスレーザ光源104の種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザ光源であってもよい。被検査物101の種類に応じて最適なもの採用すれば良い。
Further, the type of the pulse
本発明の欠陥検出方法は、半導体や太陽電池に用いられるシリコンウェーハ、あるいは、金属やガラス等のクラックやディンプル等の欠陥を検出する用途にも適用できる。 The defect detection method of the present invention can also be applied to silicon wafers used in semiconductors and solar cells, or applications that detect defects such as cracks and dimples in metals and glasses.
100 欠陥検出装置
101 被検査物
101a 主面
101b、101bxr、101bxl、101byu、101byd 側面
102 レーザ光
103 受信センサ
104 パルスレーザ光源
111 コンピュータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記照射位置にレーザ光を照射すると共に、該照射位置に対応する前記受信位置で超音波を受信する工程を前記定義工程で定義された前記複数の照射位置全てに対して行う受信工程と、
前記受信工程で受信した超音波に基いて前記被検査物の欠陥を検出する検出工程と、を含み、
前記定義工程は、前記照射位置と該照射位置に対応する前記受信位置とをそれぞれ結んだ複数の直線により、前記主面側から見て複数の交点が形成されるように、前記複数の照射位置と前記複数の受信位置とを定義し、
前記検出工程は、前記複数の交点のそれぞれの位置における欠陥を検出する
欠陥検出方法。 Defining a plurality of irradiation positions on a side surface having a smaller area than the main surface of the object to be inspected, and defining a plurality of reception positions respectively corresponding to the plurality of irradiation positions;
A receiving step of irradiating the irradiation position with laser light and performing a step of receiving ultrasonic waves at the reception position corresponding to the irradiation position with respect to all of the plurality of irradiation positions defined in the definition step;
Detecting a defect of the inspection object based on the ultrasonic wave received in the reception step, and
In the defining step, the plurality of irradiation positions are formed such that a plurality of intersections are formed when viewed from the main surface side by a plurality of straight lines respectively connecting the irradiation positions and the reception positions corresponding to the irradiation positions. And the plurality of receiving positions,
The detection step is a defect detection method for detecting a defect at each position of the plurality of intersections.
請求項1の欠陥検出方法。 The defining step defines the plurality of irradiation positions and the plurality of reception positions so that the number of the plurality of intersections is larger than the number of the plurality of straight lines.
The defect detection method according to claim 1.
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