JP5704520B2 - 圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法、及び検査システム - Google Patents
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Description
これまで、圧電素板の傷は作業者が顕微鏡による目視検査していたが、目視に頼っていたため、数μm以下の傷(欠陥)を検出することは非常に困難であった。また作業が長時間継続して行われるため、作業者に対して負担となっていた。このような問題を解決するため特許文献1において、圧電素板などの被検査物の側面全周方向から被検査物面に±30°の範囲内の照射角度で散乱光を照射する照明手段と、被検査物面の真上から撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像信号から圧電素板に存在する傷の特徴を抽出し、傷の存在を判定する画像処理装置とを有する検査装置が開示されている。これにより被検査物面に存在する傷からの反射光が強調され、画像上に明瞭に浮かび上がるとともに、画像処理により傷の存在を判定するので作業者の負担を軽減することができる。
第1の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、Z軸を結晶成長方向としたZ板水晶をエッチングして形成した第1面及び第2面を有する圧電振動片ウェハに対し、ハーフミラーに反射させた参照光を前記第1面側から照射し、前記参照光のうち前記第1面において反射された第1反射光と、前記参照光のうち前記第1面を透過し前記第2面において反射された第2反射光と、が合わさった反射光を前記ハーフミラーに透過させ、前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを生成し、前記画像データの前記反射光の強度が低い領域であって、一方向に進むにつれて前記反射光の強度が変化する領域を前記圧電振動片ウェハに形成されたエッチング欠陥として検出することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
第2の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光の強度と閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光の強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハの前記エッチング欠陥を検出することを特徴とする。
第3の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、前記エッチング欠陥は、水晶原石の製造過程において前記圧電振動片ウェハの厚み方向に延びて形成された非晶質のエッチチャンネル欠陥が、前記圧電振動片ウェハをエッチングする工程において貫通孔に成長したものであることを特徴とする。
第4の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側に、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段を配設したことを特徴とする。
第1の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査システムは、参照光を発生する光源と、前記参照光を反射して、Z軸を結晶成長方向としたZ板水晶をエッチングして形成した第1面及び第2面を有する圧電振動片ウェハに対し、前記第1面側から前記参照光を入射させ、前記参照光のうち前記第1面において反射された第1反射光と、前記参照光のうち前記第1面を透過し前記第2面において反射された第2反射光と、が合わさった反射光を透過させるハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを出力する撮像手段と、前記画像データの前記反射光の強度の低い領域あって、一方向に進むにつれて前記反射光の強度が変化する領域を前記圧電振動片ウェハに形成されたエッチング欠陥として検出する検出部と、を有することを特徴とする。
第2の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査システムは、前記検出部は、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光の強度と閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光の強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハの前記エッチング欠陥を検出することを特徴とする。
第3の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査システムは、前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側には、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段が配設されていることを特徴とする。
[適用例1]参照光をハーフミラーに反射させて前記参照光を、Z軸を結晶成長方向としたZ板水晶をエッチングして形成した圧電振動片ウェハに垂直に照射し、前記圧電振動片ウェハに反射され、前記ハーフミラーを透過した前記参照光の反射光を撮影して画像データを生成し、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と所定の閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハ中のエッチング欠陥を検出することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
Z板水晶の素板を用いた圧電振動片が多く用いられている。この場合、圧電振動片ウェハ面は結晶のZ軸をほぼ法線方向として形成されている。またエッチング欠陥の原因となるエッチチャンネルの伸びる方向はZ軸の方向に近いものが多い。よって圧電振動片ウェハの厚み方向にエッチング欠陥が伸びるため、上記方法により圧電振動片ウェハの面方向の射影成分が短くなり、エッチング欠陥の集積度の高い画像をえることができるため、上述同様に画像のコントラストを向上させることができる。
本実施形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法は、参照光をハーフミラーに反射させて前記参照光をエッチングによって形成された圧電振動片ウェハに垂直に照射し、前記圧電振動片ウェハに反射され、前記ハーフミラーを透過した前記参照光の反射光を撮影し、撮影された画像中の前記反射光の強度の低い領域を、前記圧電振動片ウェハ内に形成されたエッチング欠陥として検出するものであり、これを具現化する圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム10は、鏡筒20、光源22、ハーフミラー24、撮像手段であるカメラ26、試料台28、検出手段となる検出部40とから構成され、圧電振動片ウェハ12を検査対象としている。
図5(b)のように、レジスト66に覆われた部分を残して耐蝕膜64をエッチングして除去する。その後、図5(c)のように耐蝕膜64に溝のパターンのレジスト68を形成する。
次に図6(h)のように、レジスト68及び耐蝕膜64を剥離したウェハに対して、エッチング欠陥検査を行う。
そして、エッチング欠陥検査を行った後、溝74および側面76(図6(h))に図示しない励振電極を形成した後、ウェハから個片に分けることで圧電振動片を得る。
図3(a)に示すように、圧電振動片ウェハ12に参照光32が垂直に入射されると、参照光32は圧電振動片ウェハ12の表面12aで反射される第1反射光34aと、表面12aを透過して裏面12bで(または表面12aと裏面12bとの間で多重反射を繰り返して)反射される第2反射光34bと、裏面12bを(または表面12aと裏面12bとの間で多重反射を繰り返して)透過する透過光36に分けられる。そして第1反射光34a、及び第2反射光34bが合わさった反射光34がカメラ26に到達することになる。このとき表面12aにエッチング欠陥14が露出していた場合には、その露出した領域において参照光32が散乱されるため、第1反射光34aの強度分布においてその露出した領域の形状に倣って反射光強度は小さくなる。また表面12aを透過した参照光32はエッチング欠陥14を平面視した領域において、エッチング欠陥14によって散乱され、さらに裏面12bで反射した光も同様にエッチング欠陥14を平面視した領域で散乱されるため、第2反射光34bの強度分布において、エッチング欠陥14を平面視した外形に倣って反射光強度が小さくなる。またカメラ26は圧電振動片ウェハ12の表面12aに焦点を合わせているので、圧電振動片ウェハ12の表面12aが反射光強度の大きい領域と小さい領域とのコントラストが最も大きくなり、表面12aから深さ方向に離れていくに従ってコントラストが低下していく。ただしエッチング欠陥14の伸びる方向が圧電振動片ウェハ12面に垂直に近い状態である場合は、エッチング欠陥14の集積度の高い画像を得ることができるため、コントラストの高い画像となる。
検出部40は、画像データ38が示す反射光強度の分布から所定の閾値以下になる領域を抽出することによりエッチング欠陥14を検出するものである。
Claims (7)
- Z軸を結晶成長方向としたZ板水晶をエッチングして形成した第1面及び第2面を有する圧電振動片ウェハに対し、ハーフミラーに反射させた参照光を前記第1面側から照射し、
前記参照光のうち前記第1面において反射された第1反射光と、前記参照光のうち前記第1面を透過し前記第2面において反射された第2反射光と、が合わさった反射光を前記ハーフミラーに透過させ、
前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを生成し、
前記画像データの前記反射光の強度が低い領域であって、一方向に進むにつれて前記反射光の強度が変化する領域を前記圧電振動片ウェハに形成されたエッチング欠陥として検出することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。 - 前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光の強度と閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光の強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハの前記エッチング欠陥を検出することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
- 前記エッチング欠陥は、水晶原石の製造過程において前記圧電振動片ウェハの厚み方向に延びて形成された非晶質のエッチチャンネル欠陥が、前記圧電振動片ウェハをエッチングする工程において貫通孔に成長したものであることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
- 前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側に、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段を配設したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
- 参照光を発生する光源と、
前記参照光を反射して、Z軸を結晶成長方向としたZ板水晶をエッチングして形成した第1面及び第2面を有する圧電振動片ウェハに対し、前記第1面側から前記参照光を入射させ、前記参照光のうち前記第1面において反射された第1反射光と、前記参照光のうち前記第1面を透過し前記第2面において反射された第2反射光と、が合わさった反射光を透過させるハーフミラーと、
前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを出力する撮像手段と、
前記画像データの前記反射光の強度の低い領域あって、一方向に進むにつれて前記反射光の強度が変化する領域を前記圧電振動片ウェハに形成されたエッチング欠陥として検出する検出部と、を有することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム。 - 前記検出部は、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光の強度と閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光の強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハの前記エッチング欠陥を検出することを特徴とする請求項5に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム。
- 前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側には、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段が配設されていることを特徴とする請求項5または6に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム。
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