JP2023009513A - Inspection device, inspection system, and inspection method - Google Patents

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Abstract

To accurately inspect an object during a heat treatment.SOLUTION: An inspection device includes: an acoustic emission sensor to be arranged inside a heat treatment furnace; a storage for storing the acoustic emission sensor so as to allow the peripheral temperature of the sensor to be different from the in-furnace temperature of the heat treatment furnace; and a waveguide rod which penetrates the storage and where the acoustic emission sensor is attached to one end and the other end is in contact with an inspection object in the heat treatment furnace. A determination section processes the output of the acoustic emission sensor of the inspection device, thereby to determine the state of the inspection object.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、検査装置、検査システム及び検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus, an inspection system and an inspection method.

従来、アコースティックエミッション(Acoustic Emission,以下AEと記載する)により放出される弾性波をAEセンサにより検知し、対象の状態を検査する手法が知られている。例えば、特開2014-22594号公報(特許文献1)には、「被処理体を収容する処理容器を有すると共に前記被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置に設けられて膜割れ検出操作を行う膜割れ検出装置において、前記処理容器内に設けられたプローブ手段と、前記プローブ手段の端部に取り付けられて弾性波を検出する弾性波検出手段と、前記弾性波検出手段の検出結果に基づいて前記処理容器のメンテナンスの要否を判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする」という記載がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a method of inspecting the state of an object by detecting elastic waves emitted by acoustic emission (hereinafter referred to as AE) with an AE sensor. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-22594 (Patent Document 1) discloses that "film crack detection provided in a film forming apparatus that has a processing container that houses an object to be processed and forms a thin film on the surface of the object to be processed. In the film crack detection apparatus to be operated, probe means provided in the processing container, elastic wave detection means attached to an end of the probe means for detecting an elastic wave, and detection results of the elastic wave detection means. and determination means for determining whether or not maintenance of the processing container is necessary based on ".

特開2014-22594号公報JP 2014-22594 A

特許文献1は、処理容器内に設けたプローブ手段に堆積した膜が割れたときに生じる弾性波を、処理容器外の弾性波検出手段で検知している。このように、プローブ手段を処理容器外まで引き出す構成は、処理容器内の温度が不安定になるおそれがある。さらに、弾性波検出手段までの距離が長くなるために高い検査精度を望めない。
また、特許文献1は、成膜装置のメンテナンスのタイミングを示すことはできるが、熱処理中の加工対象物の異常を検知することはできない。
半導体ウェハに成膜を行った後の応力の除去や、セラミックの焼成などには熱処理が用いられ、クラックの発生などの加工対象物の異常が熱処理の途中に生じることがある。しかし、熱処理のプロセス温度はAEセンサの耐熱温度を超えるため、熱処理中の加工対象物の異常をいかにして精度よく検査することが重要な課題となっていた。なお、熱処理には、加熱する工程と加熱後に冷却する工程のいずれも含み、加工対象物の異常は加熱する工程でも冷却する工程でも発生しうるので、熱処理炉から加工対象物を取り出すまで検査可能とすることが求められる。
そこで、本発明では、対象物を熱処理中に精度よく検査することを目的とする。
In Patent Document 1, an elastic wave detecting means outside the processing container detects an elastic wave generated when a film deposited on a probe means provided inside the processing container breaks. In this manner, the configuration in which the probe means is pulled out to the outside of the processing container may cause the temperature inside the processing container to become unstable. Furthermore, since the distance to the elastic wave detection means is long, high inspection accuracy cannot be expected.
Moreover, although Patent Document 1 can indicate the timing of maintenance of the film forming apparatus, it cannot detect an abnormality in the object to be processed during the heat treatment.
Heat treatment is used to remove stress after film formation on a semiconductor wafer and to bake ceramics, and abnormalities in the workpiece such as cracks may occur during the heat treatment. However, since the process temperature of the heat treatment exceeds the heat-resistant temperature of the AE sensor, it has been an important issue how to accurately inspect the workpiece for abnormalities during the heat treatment. Note that heat treatment includes both a heating process and a cooling process after heating, and since abnormalities in the workpiece can occur in both the heating process and the cooling process, inspection is possible until the workpiece is removed from the heat treatment furnace. is required.
Accordingly, an object of the present invention is to accurately inspect an object during heat treatment.

上記目的を達成するために、代表的な本発明の検査装置及び検査システムの一つは、熱処理炉の内部に配置されるアコースティックエミッションセンサと、前記アコースティックエミッションセンサを格納して当該センサの周囲の温度と前記熱処理炉の炉内温度とを異ならせる格納庫と、前記格納庫を貫通し、一端に前記アコースティックエミッションセンサを取り付けられ、他端が前記熱処理炉の検査対象物に接する導波棒とを備えたことを特徴とする。
また、代表的な本発明の検査方法の一つは、格納庫を貫通する導波棒の一端に、前記格納庫の内部で取り付けられたアコースティックエミッションセンサを備える検査装置が、熱処理炉の内部で検査対象の弾性波を取得するステップと、前記弾性波を判定部に出力するステップと、前記判定部が、前記弾性波に基づいて前記検査対象物の異常を判定するステップとを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, one representative inspection apparatus and inspection system of the present invention includes an acoustic emission sensor arranged inside a heat treatment furnace, and a and a waveguide rod penetrating through the hangar, having one end attached to the acoustic emission sensor, and the other end being in contact with an object to be inspected in the heat treatment furnace. characterized by
In one of the typical inspection methods of the present invention, an inspection device equipped with an acoustic emission sensor attached inside the hangar to one end of a waveguide rod penetrating the hangar is placed in the heat treatment furnace to be inspected. a step of outputting the elastic wave to a determination unit; and a step in which the determination unit determines an abnormality of the inspection object based on the elastic wave. .

本発明によれば、対象物を熱処理中に精度よく検査することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施の形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, an object can be accurately inspected during heat treatment. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

実施例に係る検査を用いるデバイス製造システムの説明図。1 is an explanatory diagram of a device manufacturing system using inspection according to an embodiment; FIG. 実施例に係る検査方法を用いる半導体の製造工程の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a semiconductor manufacturing process using an inspection method according to an embodiment; 熱処理中の検査の説明図。Explanatory drawing of the test|inspection during heat processing. 検査装置の構成例についての説明図(その1)。Explanatory drawing (1) about the structural example of an inspection apparatus. 検査装置の構成例についての説明図(その2)。Explanatory drawing (part 2) about the structural example of an inspection apparatus. AEセンサの信号処理の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of signal processing of an AE sensor; クラックの発生位置の利用についての説明図。Explanatory drawing about utilization of the generation position of a crack. 半導体ウェハ単位での検査の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of inspection in units of semiconductor wafers;

以下、実施例を図面を用いて説明する。 An embodiment will be described below with reference to the drawings.

図1は、実施例に係る検査を用いるデバイス製造システムの説明図である。図1に示したように熱処理装置10は、熱処理炉11の内部に載置された加工対象物12に対して熱処理を行う装置である。検査装置30は、熱処理炉11の内部に配置され、熱処理中に加工対象物12の状態をリアルタイムで検査する。すなわち、本実施例では、加工対象物12が検査対象物となる。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a device manufacturing system using inspection according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 10 is an apparatus that performs heat treatment on a workpiece 12 placed inside a heat treatment furnace 11 . The inspection device 30 is arranged inside the heat treatment furnace 11 and inspects the state of the workpiece 12 in real time during the heat treatment. That is, in this embodiment, the processing object 12 is the inspection object.

検査装置30は、格納庫31に格納されたセンサユニット32と、導波棒33と、吸音部材34と、温度制御機構35とを有する。 The inspection device 30 has a sensor unit 32 stored in a hangar 31 , a waveguide rod 33 , a sound absorbing member 34 and a temperature control mechanism 35 .

格納庫31は、センサユニット32を格納し、当該センサの周囲の温度と熱処理炉11の炉内温度とを異ならせる。
センサユニット32は、弾性波を検知するアコースティックエミッション(AE)センサと、温度センサとを含んだユニットである。
導波棒33は、格納庫31を貫通し、一端にセンサユニット32を取り付けられ、他端が熱処理炉11の加工対象物12に接する。
The hangar 31 stores the sensor unit 32 and makes the temperature around the sensor and the temperature inside the heat treatment furnace 11 different.
The sensor unit 32 is a unit that includes an acoustic emission (AE) sensor that detects elastic waves and a temperature sensor.
The waveguide rod 33 penetrates the housing 31 , has the sensor unit 32 attached to one end, and contacts the workpiece 12 in the heat treatment furnace 11 at the other end.

吸音部材34は、導波棒33が格納庫31を貫通する貫通孔に充填され、貫通孔を塞ぐ。吸音部材34の素材は、導波棒33よりも十分に音響インピーダンスの小さいものを用いる。このため、格納庫31から熱処理炉11に気体が流れることを防ぎ、熱処理炉11の温度を安定させるとともに、センサユニット32が耐熱温度を超える高温に曝されることを防ぐことができる。また、吸音部材34は、格納庫31から導波棒33にノイズとなる不要な振動成分が伝搬することを防ぐ。
ここで、音響インピーダンスについて説明する。超音波であるAE波は、音響インピーダンスが異なる領域の境界において、入射波の一部が反射し、透過するAE波は減衰する。音響インピーダンスは、次の式1で表される。
式1: Z=ρ・C
音響インピーダンスは、物質固有の定数であり、単位としては、一般に、MRayl(メガ・レイル)が用いられる。1MRayl=1×10kg・m-2・s-1である。式1でρは音響媒質の密度を表し、Cは音響媒質中の音速を表す。
異なる媒質間の音響インピーダンスの差が小さいほど、媒質境界(界面)における反射が小さく、音響インピーダンスの差が大きいほど、界面での反射が大きい。
吸音材34の素材の音響インピーダンスを導波棒33よりも十分に小さくすることで、吸音材34を介して外部からの不要な振動成分を伝わりにくくする効果がある。
The sound absorbing member 34 is filled in the through hole through which the waveguide rod 33 penetrates the storage 31 to block the through hole. A material having acoustic impedance sufficiently smaller than that of the waveguide rod 33 is used for the material of the sound absorbing member 34 . Therefore, it is possible to prevent gas from flowing from the hangar 31 to the heat treatment furnace 11, stabilize the temperature of the heat treatment furnace 11, and prevent the sensor unit 32 from being exposed to a high temperature exceeding the heat resistance temperature. Also, the sound absorbing member 34 prevents unnecessary vibration components that become noise from propagating from the storage 31 to the waveguide rod 33 .
Here, acoustic impedance will be explained. AE waves, which are ultrasonic waves, are partly reflected at boundaries between regions having different acoustic impedances, and the transmitted AE waves are attenuated. Acoustic impedance is represented by Equation 1 below.
Formula 1: Z=ρ・C
Acoustic impedance is a constant inherent to a substance, and generally MRayl (mega-rail) is used as a unit. 1 MRayl=1×10 6 kg·m −2 ·s −1 . In Equation 1, ρ represents the density of the acoustic medium and C represents the speed of sound in the acoustic medium.
The smaller the acoustic impedance difference between different media, the smaller the reflection at the medium boundary (interface), and the larger the acoustic impedance difference, the larger the reflection at the interface.
Making the acoustic impedance of the material of the sound absorbing material 34 sufficiently smaller than that of the waveguide rod 33 has the effect of making it difficult for unnecessary vibration components from the outside to be transmitted through the sound absorbing material 34 .

温度制御機構35は、熱処理炉11の外部に設けられた冷却機構22で冷却された気体を格納庫31の内部に送風することで、格納庫31の内部の温度を制御する。 The temperature control mechanism 35 controls the temperature inside the hangar 31 by blowing into the hangar 31 the gas cooled by the cooling mechanism 22 provided outside the heat treatment furnace 11 .

判定部21は、センサユニット32からAE信号と温度信号を取得する。判定部21は、AE信号の波形を検波し、加工対象物12の異常の有無を判定する。また、判定部21は、温度信号を冷却機構22に渡す。
冷却機構22は、格納庫31に送る気体の冷却を行う。この冷却は、判定部21を介して得た温度信号に基づくフィードバック制御である。
The determination unit 21 acquires the AE signal and temperature signal from the sensor unit 32 . The determination unit 21 detects the waveform of the AE signal and determines whether or not the workpiece 12 is abnormal. Also, the determination unit 21 passes the temperature signal to the cooling mechanism 22 .
The cooling mechanism 22 cools the gas sent to the hangar 31 . This cooling is feedback control based on the temperature signal obtained via the determination section 21 .

このように、判定部21、冷却機構22及び検査装置30は、検査システムを構成する。そして、検査装置30は、熱処理炉11の内部で熱処理中に加工対象物12の検査を行う。センサユニット32は、格納庫31及び吸音部材34で密閉されているため、熱処理炉11の炉内温度が不安定になることもなく、センサユニット32が耐熱温度以上の高温に曝されることもない。検査装置30は熱処理炉11の内部に配置するので、導波棒33を短くし、弾性波を精度よく検知することができる。 Thus, the determination unit 21, the cooling mechanism 22, and the inspection device 30 constitute an inspection system. The inspection device 30 inspects the workpiece 12 during heat treatment inside the heat treatment furnace 11 . Since the sensor unit 32 is sealed with the hangar 31 and the sound absorbing member 34, the temperature inside the heat treatment furnace 11 does not become unstable, and the sensor unit 32 is not exposed to a temperature higher than the heat resistance temperature. . Since the inspection device 30 is arranged inside the heat treatment furnace 11, the waveguide rod 33 can be shortened and the elastic wave can be detected with high accuracy.

図2は、実施例に係る検査方法を用いる半導体の製造工程の説明図である。まず、基板準備ステップで半導体ウェハを準備し(ステップS101)、成膜ステップで半導体ウェハの表面に薄膜を生成する(ステップS102)。つぎに、熱処理を行って薄膜の応力除去を行い(ステップS103)、薄膜の上に電極を形成する(ステップS104)。
電極の電気特性検査(ステップS105)を行った後、エッチング(ステップS106)を行って薄膜を加工し、デバイスを形成する。そして、熱処理(ステップS107)を行って応力を除去し、デバイスの電気特性検査(ステップS108)を行って、半導体ウェハが完成する(ステップS109)。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a semiconductor manufacturing process using the inspection method according to the embodiment. First, a semiconductor wafer is prepared in a substrate preparation step (step S101), and a thin film is formed on the surface of the semiconductor wafer in a film forming step (step S102). Next, heat treatment is performed to remove stress from the thin film (step S103), and electrodes are formed on the thin film (step S104).
After conducting an electrical property test (step S105) of the electrode, etching (step S106) is carried out to process the thin film and form a device. Then, heat treatment (step S107) is performed to remove the stress, and the device electrical characteristics are inspected (step S108) to complete the semiconductor wafer (step S109).

本実施例の検査方法は、ステップS103の熱処理と、ステップS107の熱処理に適用できる。図3は、ステップS107の熱処理中の検査の説明図である。ステップS107の熱処理中に検査を行う場合には、複数の検査装置30(30-1~30-3)を半導体ウェハの異なる位置に接触させ、同時に検査を行う。 The inspection method of this embodiment can be applied to the heat treatment in step S103 and the heat treatment in step S107. FIG. 3 is an explanatory diagram of inspection during heat treatment in step S107. When the inspection is performed during the heat treatment in step S107, a plurality of inspection devices 30 (30-1 to 30-3) are brought into contact with different positions of the semiconductor wafer and the inspection is performed simultaneously.

半導体ウェハの薄膜に割れ(クラック)が発生すると、発生位置から弾性波が生じ、半導体ウェハを伝搬する。したがって、複数の検査装置30が複数の位置で弾性波を検知すると、判定部21は、弾性波の検知タイミングのズレからクラックの発生位置を特定することができる。 When a crack occurs in the thin film of the semiconductor wafer, an elastic wave is generated from the location of the crack and propagates through the semiconductor wafer. Therefore, when a plurality of inspection apparatuses 30 detect elastic waves at a plurality of positions, the determination unit 21 can identify the crack generation position from the difference in detection timing of the elastic waves.

図4及び図5は、検査装置30の構成例についての説明図である。
センサユニット32のAEセンサは、圧電材料により構成される。AEセンサの構造には、共振型(狭帯域型)と広帯域型があるが、いずれを用いてもよい。また、AEセンサの種類には、シングルエンド型、ディファレンシャル型、プリアンプ内蔵型があるが、いずれを用いてもよい。また、ここでの例示に限定されず、AE波の周波数帯域(10kHz~数MHz)を検出できるセンサであれば、任意の種類のセンサを用いることができる。
4 and 5 are explanatory diagrams of a configuration example of the inspection device 30. FIG.
The AE sensor of the sensor unit 32 is made of piezoelectric material. The structure of the AE sensor includes a resonance type (narrowband type) and a broadband type, and either type may be used. The types of AE sensors include single-end type, differential type, and preamplifier built-in type, and any of them may be used. Also, the sensor is not limited to the examples given here, and any type of sensor can be used as long as it can detect the frequency band of the AE wave (10 kHz to several MHz).

導波棒33は、金属あるいはセラミックの棒である。導波棒33の先端部を加工対象物12に接触させることで、加工対象物12で生じたクラックを音源とする弾性波は、導波棒33を伝播してAEセンサに到達する。導波棒33の平面にはAEセンサを設置する。AEセンサは接着剤で固定してもよい。あるいは、バネを内蔵したAEセンサホルダを導波棒33に取り付けて、バネ圧でAEセンサを固定してもよい。
AEセンサの受波面と導波棒33の平面との間には、音響伝達媒質としてのカプラントを介在させる。カプラントの材質は、グリース、ワックス、または接着剤等である。カプラントの機能は、音波の反射を防ぎ、AE波をAEセンサの受波面へ伝達しやすくすることである。周波数が高い音波である超音波は、空気との界面で略全反射してしまう。よって、導波棒の平面とAEセンサの受波面との隙間は、空気や微小な気泡が入らないように、カプラントで埋めて密着させる。
The waveguide rod 33 is a metal or ceramic rod. By bringing the tip portion of the waveguide rod 33 into contact with the object 12 to be processed, an elastic wave whose sound source is a crack generated in the object 12 propagates through the waveguide rod 33 and reaches the AE sensor. An AE sensor is installed on the plane of the waveguide rod 33 . The AE sensor may be fixed with an adhesive. Alternatively, an AE sensor holder containing a spring may be attached to the waveguide rod 33 and the AE sensor may be fixed by spring pressure.
A couplant as an acoustic transmission medium is interposed between the wave receiving surface of the AE sensor and the plane of the waveguide rod 33 . The material of the couplant is grease, wax, adhesive, or the like. The function of the couplant is to prevent reflection of sound waves and facilitate transmission of AE waves to the receiving surface of the AE sensor. Ultrasonic waves, which are high-frequency sound waves, are substantially totally reflected at the interface with air. Therefore, the gap between the plane of the waveguide rod and the wave-receiving surface of the AE sensor is filled with couplant so that air and minute air bubbles do not enter.

図4に示した検査装置30aでは、導波棒33に接する吸音部材34aと格納庫31に接する吸音部材34bとを組み合わせて吸音部材34としている。この構成では、吸音部材34aよりも柔らかい材質で吸音部材34bを構成することで、格納庫31からの外乱ノイズ成分の侵入を抑制できる。 In the inspection apparatus 30a shown in FIG. 4, the sound absorbing member 34 is formed by combining the sound absorbing member 34a in contact with the waveguide rod 33 and the sound absorbing member 34b in contact with the storage 31. As shown in FIG. In this configuration, by configuring the sound absorbing member 34b with a material softer than that of the sound absorbing member 34a, it is possible to suppress the invasion of disturbance noise components from the hangar 31. FIG.

図4に示した検査装置30bでは、熱処理炉11の内側に曝される吸音部材34cと格納庫31の内側の吸音部材34dとを組み合わせて吸音部材34としている。この構成では、高温対応の吸音部材を炉側の吸音部材34cとして配置することで、吸音部材34を介した格納庫31への温度の流入を防ぐ効果がある。 In the inspection apparatus 30b shown in FIG. 4, a sound absorbing member 34c exposed to the inside of the heat treatment furnace 11 and a sound absorbing member 34d inside the hangar 31 are combined to form the sound absorbing member 34. As shown in FIG. In this configuration, by arranging a sound absorbing member that can handle high temperatures as the sound absorbing member 34 c on the furnace side, there is an effect of preventing the temperature from flowing into the storage 31 via the sound absorbing member 34 .

図5に示した検査装置30cでは、温度制御機構35は、導波棒33が格納庫31を貫通する貫通孔の近傍に炉内温度よりも低温の気体を送る。
図5に示した検査装置30dは、外側格納庫31aの内側に内側格納庫31bを設けており、少なくとも貫通孔の近傍で二重構造の壁部材を有する。検査装置30dでは、温度制御機構35は、壁部材の二重構造の中に炉内温度よりも低温の気体を送る。このように、格納庫31を二重にすることで、内側格納庫31b内の冷却された空気が内側格納庫31bの外部へ、さらに炉内へと漏れ出すことを抑制できる。
In the inspection apparatus 30 c shown in FIG. 5 , the temperature control mechanism 35 sends gas having a temperature lower than the temperature inside the furnace to the vicinity of the through-hole through which the waveguide rod 33 penetrates the storage 31 .
An inspection apparatus 30d shown in FIG. 5 has an inner storage 31b inside an outer storage 31a, and has a double structure wall member at least in the vicinity of the through hole. In the inspection device 30d, the temperature control mechanism 35 sends gas having a temperature lower than the temperature inside the furnace into the double structure of the wall member. By doubling the hangar 31 in this manner, it is possible to prevent the cooled air in the inner hangar 31b from leaking out of the inner hangar 31b and further into the furnace.

図6は、AEセンサの信号処理の説明図である。AEセンサ51で検出されたAE信号は、まずプリアンプ52で増幅し、バンドパスフィルタ53でノイズである低周波成分や高周波成分を遮断し、メインアンプ54でさらに増幅する。その後、アナログデジタル(AD)変換器55でサンプリングされる。さらに、全波整流包絡線検波56により、AE波形の包絡線を求め、AE波の発生時刻やAE波の強度、エネルギー等により判定57を行う。判定57は、一例として閾値電圧を設定し、AE波の強度からクラックの大きさを推定すればよい。この他、例えばAE波の周波数応答である周波数スペクトルの時系列変化からクラックの発生を判定するなど、任意の判定手法を採用することができる。判定結果は、所定の画面上に対して出力58を行う。また異常発生時にはランプを点灯して表示させてもよい。 FIG. 6 is an explanatory diagram of signal processing of the AE sensor. The AE signal detected by the AE sensor 51 is first amplified by the preamplifier 52 , cuts off low frequency components and high frequency components as noise by the bandpass filter 53 , and is further amplified by the main amplifier 54 . After that, it is sampled by an analog-to-digital (AD) converter 55 . Furthermore, the envelope of the AE waveform is obtained by full-wave rectification envelope detection 56, and determination 57 is performed based on the generation time of the AE wave, the intensity of the AE wave, the energy, and the like. For the determination 57, for example, a threshold voltage may be set and the size of the crack may be estimated from the intensity of the AE wave. In addition, any determination method can be employed, such as determination of occurrence of cracks from time-series changes in the frequency spectrum, which is the frequency response of the AE wave. The determination result is output 58 on a predetermined screen. In addition, when an abnormality occurs, a lamp may be turned on for indication.

クラック発生時あるいは既に形成されたクラックが進展する際には、立上りが鋭く、高周波で振動しながら減衰していく波形のAE波が検出される。これを突発型AE波という。突発型AE波に全波整流と包絡線検波を行い、高低2レベルの電圧閾値VH,VLと比較して、高側の電圧閾値VHを超えてから低側の電圧閾値VL以下になるまでの期間を、1つのAEイベントとして検出する。1つのAEイベントは、1つのクラック発生に対応する。また、2個以上のAEセンサを用いることで、各センサへのAE波の到達時間差から、音源の発生位置、すなわちクラックの発生場所を特定することができる。 When a crack occurs or when an already formed crack develops, an AE wave is detected that has a sharp rise and decays while oscillating at a high frequency. This is called a sudden AE wave. The sudden AE wave is subjected to full-wave rectification and envelope detection, and compared with two levels of high and low voltage thresholds VH and VL. A period is detected as one AE event. One AE event corresponds to one crack occurrence. In addition, by using two or more AE sensors, it is possible to specify the position of the sound source, that is, the position of the crack, based on the arrival time difference of the AE waves to each sensor.

図7は、クラックの発生位置の利用についての説明図である。既に説明したように、半導体ウェハの複数の位置でAE信号を取得することで、半導体ウェハ上のクラックの発生位置を特定できる。この半導体ウェハにおけるクラックの発生位置を特定する情報を便宜上、AE位置情報という。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the utilization of crack occurrence positions. As already explained, by acquiring AE signals at a plurality of positions on the semiconductor wafer, the positions where cracks occur on the semiconductor wafer can be identified. For the sake of convenience, the information specifying the crack generation position in the semiconductor wafer is referred to as AE position information.

一方、半導体ウェハに対する電極の形成や薄膜のエッチングは、デバイス設計データに基づいて行われる。そこで、AE位置情報とデバイス設計データとを対応付けることで、クラックの発生位置に所在するデバイスを、不良デバイスとして特定できる。この不良デバイスを特定する情報を不良デバイス情報として出力することで、加工の評価に用いることができる。また、不良デバイスを除外し、完成品における不良率を下げることも可能である。 On the other hand, formation of electrodes and etching of thin films on semiconductor wafers are performed based on device design data. Therefore, by associating the AE position information with the device design data, the device located at the crack occurrence position can be identified as the defective device. By outputting the information specifying the defective device as defective device information, it can be used for processing evaluation. It is also possible to exclude defective devices and reduce the defect rate in finished products.

このように、ステップS107の熱処理に本発明の検査を適用し、1枚の半導体ウェハの複数位置でAE信号を検出することで、デバイス単位で検査を行うことができる。
一方、ステップS103の熱処理は、半導体ウェハにデバイスが形成される前の段階で実施され、また、複数枚の半導体ウェハを一括して処理する。この熱処理の本発明の検査を適用する場合には、半導体ウェハ単位で検査を行えばよい。
Thus, by applying the inspection of the present invention to the heat treatment in step S107 and detecting AE signals at a plurality of positions on one semiconductor wafer, inspection can be performed for each device.
On the other hand, the heat treatment in step S103 is performed before devices are formed on the semiconductor wafer, and a plurality of semiconductor wafers are collectively processed. When applying the inspection of the present invention for this heat treatment, the inspection may be performed in units of semiconductor wafers.

図8は、半導体ウェハ単位での検査の説明図である。図8では、熱処理装置60は、熱処理炉61の内部に、複数の半導体ウェハを加工対象物12として載置し、熱処理を行う構成を有する。熱処理炉61の内部には、複数の検査装置80(80-1~80-2)が配置されおり、それぞれ判定部71及び冷却装置72に接続されている。 FIG. 8 is an explanatory diagram of inspection for each semiconductor wafer. In FIG. 8, the heat treatment apparatus 60 has a configuration in which a plurality of semiconductor wafers are placed as the workpieces 12 inside a heat treatment furnace 61 and heat treated. A plurality of inspection devices 80 (80-1 to 80-2) are arranged inside the heat treatment furnace 61, and are connected to the determination unit 71 and the cooling device 72, respectively.

複数の半導体ウェハには、それぞれ1の検査装置80が接している。このため、図8の構成では、半導体ウェハ単位でクラックの有無を検査することができる。 One inspection device 80 is in contact with each of the plurality of semiconductor wafers. Therefore, in the configuration of FIG. 8, the presence or absence of cracks can be inspected for each semiconductor wafer.

上述してきたように、開示の検査装置は、熱処理炉の内部に配置されるアコースティックエミッションセンサを含むセンサユニット32と、前記アコースティックエミッションセンサを格納して当該センサの周囲の温度と前記熱処理炉の炉内温度とを異ならせる格納庫31と、前記格納庫31を貫通し、一端に前記アコースティックエミッションセンサを取り付けられ、他端が前記熱処理炉の検査対象物に接する導波棒33とを備える。
また、前記導波棒33が前記格納庫31を貫通する貫通孔を吸音部材34で充填している。
As described above, the disclosed inspection apparatus includes a sensor unit 32 including an acoustic emission sensor located inside a heat treatment furnace, and housing the acoustic emission sensor to detect the ambient temperature of the sensor and the temperature of the heat treatment furnace. and a waveguide rod 33 penetrating through the storage 31 and attached with the acoustic emission sensor at one end and having the other end in contact with the object to be inspected in the heat treatment furnace.
Further, the through hole through which the waveguide rod 33 passes through the storage 31 is filled with a sound absorbing member 34 .

かかる構成では、熱処理炉にAEセンサを配することで導波棒33を短くすることができるため、精度が向上する。また、AEセンサを格納庫31内に密閉しているので炉内温度を不安定にすることなく、AEセンサを炉内の熱から守ることができる。したがって、対象物を熱処理中に精度よく検査することができる。 In such a configuration, since the waveguide rod 33 can be shortened by arranging the AE sensor in the heat treatment furnace, accuracy is improved. Further, since the AE sensor is sealed in the hangar 31, the AE sensor can be protected from the heat inside the furnace without destabilizing the temperature inside the furnace. Therefore, the object can be accurately inspected during the heat treatment.

また、温度特性及び/又は吸音特性の異なる2以上の吸音部材を組み合わせて用いることで、格納庫31からのノイズの遮断や格納庫31内の温度の維持を効果的に行うことができる。 Also, by using a combination of two or more sound absorbing members having different temperature characteristics and/or sound absorbing characteristics, it is possible to effectively block noise from the hangar 31 and maintain the temperature inside the hangar 31 .

また、前記格納庫31の内部の温度を制御する温度制御機構35をさらに備えてもよい。前記温度制御機構35は、前記導波棒33が前記格納庫31を貫通する貫通孔の近傍に前記炉内温度よりも低温の気体を送る。
また、前記格納庫31は、少なくとも前記貫通孔の近傍で二重構造の壁部材を有し、前記温度制御機構35は、前記壁部材の二重構造の中に前記気体を送る構成としてもよい。
また、前記格納庫内に温度センサをさらに備え、前記温度制御機構は、前記温度センサの出力に基づいて冷却された気体を送る構成としてもよい。
これらの構成により、格納庫31の温度をさらに効果的に維持することができる。
Also, a temperature control mechanism 35 for controlling the temperature inside the hangar 31 may be further provided. The temperature control mechanism 35 sends a gas having a temperature lower than the temperature inside the furnace to the vicinity of the through hole through which the waveguide rod 33 penetrates the storage 31 .
Further, the hangar 31 may have a double structure wall member at least in the vicinity of the through hole, and the temperature control mechanism 35 may be configured to send the gas into the double structure of the wall member.
A temperature sensor may be further included in the hangar, and the temperature control mechanism may deliver cooled gas based on the output of the temperature sensor.
With these configurations, the temperature of the hangar 31 can be maintained more effectively.

また、前記アコースティックエミッションセンサの出力を処理して前記検査対象物の状態を判定する判定部21と、冷却機構22は、熱処理炉11の外部に設けることができる。
前記判定部21は、前記検査対象物の複数の位置から取得された弾性波を比較して、前記検査対象物における異常の発生位置を特定することができる。
例えば、検査対象物は半導体ウェハであり、判定部21は、前記異常の発生位置と前記半導体ウェハの設計データとを用いて、前記半導体ウェハ上に形成される複数のデバイスのいずれに異常が発生したかを特定する。
Also, the determination unit 21 that processes the output of the acoustic emission sensor to determine the state of the inspection object and the cooling mechanism 22 can be provided outside the heat treatment furnace 11 .
The determination unit 21 can identify a position where an abnormality occurs in the inspection object by comparing elastic waves acquired from a plurality of positions of the inspection object.
For example, the object to be inspected is a semiconductor wafer, and the determination unit 21 uses the position of occurrence of the abnormality and the design data of the semiconductor wafer to determine which of the plurality of devices formed on the semiconductor wafer has the abnormality. identify whether

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、かかる構成の削除に限らず、構成の置き換えや追加も可能である。
例えば、上記の実施例では、格納庫31を二重にする構成を例示したが、三重以上の構造であってもよい。
また、上述の実施例では、半導体ウェハの検査を例示したが、セラミックの焼成など、任意の熱処理に本発明を適用可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Moreover, not only deletion of such a configuration but also replacement and addition of the configuration are possible.
For example, in the above-described embodiment, the structure in which the hangar 31 is doubled was exemplified, but a structure with three or more layers may also be used.
In the above-described embodiments, the inspection of semiconductor wafers was exemplified, but the present invention can be applied to any heat treatment such as firing of ceramics.

10:熱処理装置、11:熱処理炉、12:加工対象物、21:判定部、22:冷却機構、30:検査装置、31:格納庫、32:センサユニット、33:導波棒、34:吸音部材、35:温度制御機構、51:AEセンサ、52:プリアンプ、53:バンドパスフィルタ、54:メインアンプ、55:AD変換器、56:全波整流包絡線検波、57:判定、58:出力
10: heat treatment device, 11: heat treatment furnace, 12: object to be processed, 21: determination unit, 22: cooling mechanism, 30: inspection device, 31: hangar, 32: sensor unit, 33: waveguide rod, 34: sound absorbing member , 35: temperature control mechanism, 51: AE sensor, 52: preamplifier, 53: bandpass filter, 54: main amplifier, 55: AD converter, 56: full-wave rectification envelope detection, 57: judgment, 58: output

Claims (12)

熱処理炉の内部に配置されるアコースティックエミッションセンサと、
前記アコースティックエミッションセンサを格納して当該センサの周囲の温度と前記熱処理炉の炉内温度とを異ならせる格納庫と、
前記格納庫を貫通し、一端に前記アコースティックエミッションセンサを取り付けられ、他端が前記熱処理炉の検査対象物に接する導波棒と
を備えたことを特徴とする検査装置。
an acoustic emission sensor located inside the heat treatment furnace;
a hangar that stores the acoustic emission sensor and makes the temperature around the sensor different from the temperature inside the heat treatment furnace;
and a waveguide rod penetrating through the storage, having one end attached with the acoustic emission sensor, and the other end contacting an object to be inspected in the heat treatment furnace.
前記導波棒が前記格納庫を貫通する貫通孔を吸音部材で充填したことを特徴とする請求項1に記載の検査装置。 2. The inspection apparatus according to claim 1, wherein a through hole through which said waveguide rod penetrates said housing is filled with a sound absorbing member. 温度特性及び/又は吸音特性の異なる2以上の吸音部材を組み合わせて用いることを特徴とする請求項2に記載の検査装置。 3. The inspection apparatus according to claim 2, wherein two or more sound absorbing members having different temperature characteristics and/or sound absorbing characteristics are used in combination. 前記格納庫の内部の温度を制御する温度制御機構をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の検査装置。 2. The inspection apparatus according to claim 1, further comprising a temperature control mechanism for controlling the temperature inside said hangar. 前記温度制御機構は、前記導波棒が前記格納庫を貫通する貫通孔の近傍に前記炉内温度よりも低温の気体を送ることを特徴とする請求項4に記載の検査装置。 5. The inspection apparatus according to claim 4, wherein the temperature control mechanism sends a gas having a temperature lower than the temperature inside the furnace to a vicinity of a through hole through which the waveguide rod penetrates the storage. 前記格納庫は、少なくとも前記貫通孔の近傍で二重構造の壁部材を有し、
前記温度制御機構は、前記壁部材の二重構造の中に前記気体を送る
ことを特徴とする請求項5に記載の検査装置。
The hangar has a double structure wall member at least in the vicinity of the through hole,
6. The inspection apparatus according to claim 5, wherein the temperature control mechanism sends the gas into the double structure of the wall member.
前記格納庫内に温度センサをさらに備え、
前記温度制御機構は、前記温度センサの出力に基づいて冷却された気体を送る
ことを特徴とする請求項4に記載の検査装置。
further comprising a temperature sensor within the hangar;
The inspection apparatus according to claim 4, wherein the temperature control mechanism sends cooled gas based on the output of the temperature sensor.
熱処理炉の内部に配置されるアコースティックエミッションセンサと、
前記アコースティックエミッションセンサを格納して当該センサの周囲の温度と前記熱処理炉の炉内温度とを異ならせる格納庫と、
前記格納庫を貫通し、一端に前記アコースティックエミッションセンサを取り付けられ、他端が前記熱処理炉の検査対象物に接する導波棒と、
前記熱処理炉の外部で、前記アコースティックエミッションセンサの出力を処理して前記検査対象物の状態を判定する判定部と
を備えたことを特徴とする検査システム。
an acoustic emission sensor located inside the heat treatment furnace;
a hangar that stores the acoustic emission sensor and makes the temperature around the sensor different from the temperature inside the heat treatment furnace;
a waveguide rod that penetrates the hangar, has the acoustic emission sensor attached to one end, and has the other end in contact with the test object of the heat treatment furnace;
and a judgment unit outside the heat treatment furnace that processes the output of the acoustic emission sensor and judges the state of the object to be inspected.
前記熱処理炉の外部に設けられた冷却機構と、
前記格納庫の内部の温度を制御する温度制御機構をさらに備え、
前記温度制御機構は、冷却機構により冷却された気体を前記格納庫の内部に送ることを特徴とする請求項8に記載の検査システム。
a cooling mechanism provided outside the heat treatment furnace;
Further comprising a temperature control mechanism for controlling the temperature inside the hangar,
9. The inspection system according to claim 8, wherein the temperature control mechanism sends gas cooled by a cooling mechanism to the interior of the hangar.
前記判定部は、前記検査対象物の複数の位置から取得された弾性波を比較して、前記検査対象物における異常の発生位置を特定することを特徴とする請求項8に記載の検査システム。 9. The inspection system according to claim 8, wherein the determination unit compares elastic waves acquired from a plurality of positions on the inspection object to identify a position where an abnormality occurs in the inspection object. 前記検査対象物は半導体ウェハであり、
前記判定部は、前記異常の発生位置と前記半導体ウェハの設計データとを用いて、前記半導体ウェハ上に形成される複数のデバイスのいずれに異常が発生したかを特定することを特徴とする請求項10に記載の検査システム。
The object to be inspected is a semiconductor wafer,
The determination unit uses the position of occurrence of the abnormality and the design data of the semiconductor wafer to identify which of a plurality of devices formed on the semiconductor wafer has the abnormality. Item 11. The inspection system according to Item 10.
格納庫を貫通する導波棒の一端に、前記格納庫の内部で取り付けられたアコースティックエミッションセンサを備える検査装置が、熱処理炉の内部で検査対象の弾性波を取得するステップと、
前記弾性波を判定部に出力するステップと、
前記判定部が、前記弾性波に基づいて前記検査対象の異常を判定するステップと
を含むことを特徴とする検査方法。
an inspection device comprising an acoustic emission sensor mounted inside the hangar on one end of a waveguide rod penetrating the hangar acquires an acoustic wave to be inspected inside the heat treatment furnace;
a step of outputting the elastic wave to a determination unit;
and a step in which the determination unit determines an abnormality of the inspection target based on the elastic wave.
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