JP5736719B2 - 超音波検査方法及び超音波検査装置 - Google Patents
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Description
図1に示す超音波検査装置10は、発信部11、カンチレバー12、位置制御部13、信号処理部14及び表示部15を有している。
図2は超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
被検査体1上の所定の走査範囲について、ステップS1〜S4の処理を実行した後、超音波検査装置10は、カンチレバー12の各走査位置で取得された、発信信号と受信信号との差分を、表示部15により2次元表示する(ステップS6)。これにより、被検査体1の内部を伝播したことによる超音波信号の振幅、位相、周波数等の変化、即ち、被検査体1の内部構造が、コントラストとして2次元表示される。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図3に示す超音波検査装置100Aは、カンチレバー101、圧電素子102、位置制御部103、レーザー照射部104、光検出部105、信号生成部106を有している。更に、この超音波検査装置100Aは、発信部107、関数発生部108、増幅部109、信号処理部110(信号検出部110a、差分検出部110b)、記憶部111、表示部112、制御部113、入力部114を有している。
信号処理部110は、信号検出部110a及び差分検出部110bを含む。信号処理部110は、被検査体1のカンチレバー101の走査範囲についての2次元超音波像を取得するための信号処理を実行する。
制御部113は、位置制御部103、関数発生部108、増幅部109、信号処理部110、表示部112の処理動作を制御する。
図4は第1の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
まず、超音波検査装置100Aでは、発信部107上に、被検査体1が設置される。発信部107と被検査体1の間には、水、グリセリン等の中間層115を介在させる。発信部107上に設置した被検査体1上に、カンチレバー101が設置される。更に、入力部114から位置制御部103及び関数発生部108の制御条件が入力されて設定される。例えば、上記のように、走査範囲とその分割数(256×256等)、カンチレバー101の走査速度等の条件が入力部114から入力され、位置制御部103の制御条件が設定される。また、超音波バースト信号の周波数、発生時間、発生周期等の条件が入力部114から入力され、関数発生部108の制御条件が設定される。
上記の例の場合、超音波検査装置100Aの信号検出部110aでは、関数発生部108から送信されてくる発信信号と、カンチレバー101によって受信された受信信号が検出される。差分検出部110bでは、これら発信信号と受信信号の位相差が検出される。
ここでは、カンチレバー101が走査範囲内の1画素にあるときに、被検査体1に1回分の超音波バースト信号が発信される場合を例にする。
この場合は、カンチレバー101の各走査位置(画素)で発信信号と受信信号の差分を検出するために、各画素での差分検出に用いる信号の始点(差分検出の開始時刻)を設定しておく。例えば、1μm角の走査範囲において、256画素から成る1走査ラインあたり1Hzでカンチレバー101を走査させる場合、1画素あたりのカンチレバー101の滞在時間は1/256秒となるので、1/256秒ごとに差分検出の開始時刻を設定する。信号検出部110aでは、時刻が計測され、設定された開始時刻ごとに、次の開始時刻になるまで(カンチレバー101が次の画素に移るまで)の間の一定時間、発信信号と受信信号が検出される。差分検出部110bでは、設定された開始時刻ごとに一定時間検出された発信信号と受信信号の差分が検出される。差分として位相差を検出する場合には、位相比較器等を用いて位相差を検出する。周波数の場合は、発信信号と受信信号の周波数の差分を検出する。振幅の場合は、発信信号と受信信号の振幅の差分を検出する。
電子デバイスの製造においては、電流リークや断線等を引き起こす製造不良が発生し得る。例えば、トランジスタのゲート絶縁膜の耐性が不十分な場合、経時絶縁破壊(Time Dependent Dielectric Breakdown;TDDB)といった故障が起こり易い。また、配線の電気的、熱的な耐性が不十分な場合、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションといった故障が起こり易い。
電子デバイス200は、図6(A)に示すように、半導体基板210、及び半導体基板210の第1の面(表面)210a側に形成されたトランジスタ220を有している。トランジスタ220は、STI(Shallow Trench Isolation)等の素子分離領域230で画定された素子領域240に形成されている。
ここで、電子デバイス200には、図6に示したように、素子分離領域230に構造不良箇所230a,230bが存在しており、また、トランジスタ220のゲート絶縁膜221に構造不良箇所221aが存在しているものとする。
図9に示す超音波検査装置100Bは、その記憶部111に、発信信号と受信信号の差分検出の処理結果(検出データ)が記憶される検出データ記憶部111a、及びその検出データと比較するデータ(比較データ)が記憶される比較データ記憶部111bを含む。更に、超音波検査装置100Bは、その信号処理部110に、検出データ記憶部111aに記憶された検出データと、比較データ記憶部111bに記憶された比較データとを比較し、検出データの異常の有無を判定する判定部110cを含む。超音波検査装置100Bは、このような点で、上記の超音波検査装置100Aと相違する。
超音波検査装置100Bは、例えば、被検査体1の走査範囲について発信信号と受信信号の差分の検出データを取得した後、この図10に示すような処理を実行する。
超音波検査装置100Bは、このようなステップS30〜S34の処理を、設定された比較対象範囲の全画素について実行する(ステップS35)。
図11はコンピュータの構成例を示す図である。
また、超音波検査装置100A,100Bの制御部113が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。尚、処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体(磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等)に記録しておくことが可能である。
(付記1) 発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、
被検査体の第1の面側から前記発信部によって第1の超音波信号を発信する工程と、
前記被検査体の前記第1の面側と反対の第2の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第2の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との差分を前記信号処理部によって検出する工程と、
前記差分を前記表示部によって2次元表示する工程と、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
前記第1の超音波信号を発信する工程前に、前記検査対象部位は非破壊で、前記被検査体を研磨する工程を更に含むことを特徴とする付記1に記載の超音波検査方法。
前記被検査体を研磨する工程では、前記一方の面側の前記素子は非破壊で、前記半導体基板の他方の面側を研磨し、
前記第2の超音波信号を受信する工程では、研磨した前記他方の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記第2の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する、
ことを特徴とする付記2に記載の超音波検査方法。
(付記9) 被検査体の第1の面側から第1の超音波信号を発信する発信部と、
前記被検査体の前記第1の面側と反対の第2の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第2の超音波信号を受信するカンチレバーと、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との差分を検出する信号処理部と、
前記差分を2次元表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波検査装置。
1a 第1の面
1b 第2の面
10,100A,100B 超音波検査装置
11,107 発信部
12,101 カンチレバー
13,103 位置制御部
14,110 信号処理部
15,112 表示部
101a 探針
102 圧電素子
104 レーザー照射部
105 光検出部
106 信号生成部
108 関数発生部
109 増幅部
110a 信号検出部
110b 差分検出部
110c 判定部
111 記憶部
111a 検出データ記憶部
111b 比較データ記憶部
113 制御部
114 入力部
115 中間層
200 電子デバイス
200a SRAM
210 半導体基板
210a 表面
210b 裏面
220 トランジスタ
221 ゲート絶縁膜
221a,230a,230b 構造不良箇所
222 ゲート電極
223 不純物拡散領域
230 素子分離領域
240 素子領域
250 絶縁層
260 コンタクト電極
300 補強材
310 接着剤
400 コンピュータ
401 CPU
402 RAM
403 HDD
404 グラフィック処理装置
405 入力インタフェース
406 光学ドライブ装置
407 通信インタフェース
408 バス
501 モニタ
502 キーボード
503 マウス
504 光ディスク
600 ネットワーク
Claims (4)
- 発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、
被検査体の第1の面側から前記発信部によって第1の超音波信号を発信する工程と、
前記被検査体の前記第1の面側と反対の第2の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第2の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との第1の差分を前記信号処理部によって検出する工程と、
前記第1の差分を前記表示部によって2次元表示する工程と、
を含み、
前記第1の超音波信号は、バースト信号であり、
前記第1の超音波信号を発信する工程では、前記第2の面側を走査されて前記第2の超音波信号を受信する前記カンチレバーの各走査位置での滞在時間が、前記第1の超音波信号の一のバースト信号が発信されてから次のバースト信号が発信されるまでの間となるような周期で、前記第1の超音波信号をバースト発信し、
前記超音波検査装置は、前記第1の差分として、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との振幅、位相及び周波数のいずれの差分も検出可能であり、
前記第1の差分を検出する工程では、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との振幅、位相及び周波数のいずれの差分を検出するかを示す設定に基づいて、振幅、位相及び周波数のうちのいずれかの差分を、前記第1の差分として検出することを特徴とする超音波検査方法。 - 前記被検査体は、前記被検査体内部に検査対象部位を含み、
前記第1の超音波信号を発信する工程前に、前記検査対象部位は非破壊で、前記被検査体を研磨する工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査方法。 - 前記第1の差分と、用意された比較データとの第2の差分を検出する工程と、
前記第2の差分を、設定された閾値と比較する工程と、
前記第2の差分と前記閾値との比較結果に基づき、前記被検査体内部の異常の有無を判定する工程と、を更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波検査方法。 - 被検査体の第1の面側から第1の超音波信号を発信する発信部と、
前記被検査体の前記第1の面側と反対の第2の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第2の超音波信号を受信するカンチレバーと、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との第1の差分を検出する信号処理部と、
前記第1の差分を2次元表示する表示部と、
を含み、
前記第1の超音波信号は、バースト信号であり、
前記発信部は、前記第2の面側を走査されて前記第2の超音波信号を受信する前記カンチレバーの各走査位置での滞在時間が、前記第1の超音波信号の一のバースト信号が発信されてから次のバースト信号が発信されるまでの間となるような周期で、前記第1の超音波信号をバースト発信し、
前記第1の差分として、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との振幅、位相及び周波数のいずれの差分も検出可能であり、
前記信号処理部は、前記第1の超音波信号と前記第2の超音波信号との振幅、位相及び周波数のいずれの差分を検出するかを示す設定に基づいて、振幅、位相及び周波数のうちのいずれかの差分を、前記第1の差分として検出することを特徴とする超音波検査装置。
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