JPH0581876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路モジユールの製造時に、セラ
ミツク・シートを汚す有害な夾雑物微粒子を検出
するシステムに関する。

〔従来の技法〕

集積回路モジユールの製造時には、ブランキン
グ、穿孔、導電性ペーストによるスクリーニング
及び多層モジユールへの積重ねの如き色々の処理
を、未焼成のセラミツク・シート（生のシート）
に加える。生のシート（グリーン・シート）は一
般に焼成される迄はたわみやすく、軟かい。これ
等はセラミツクの破片の如き汚染（有害）微粒子
がつきやすい。取り扱いは一般に真空吸上げもし
くはベルヌイ技法によつてステーシヨンからステ
ーシヨンへと行われ、汚れとなる粒子も生のシー
トと共に運ばれる。従つて生のシートのブランキ
ング及び穿孔といつた、破片が生じやすいステー
シヨンでは、すべての汚染微粒子を除去する事は
出来ない。

汚染微粒子の存在は生のシート上に導電性のペ
ーストのパターンをスクリーニングする工程を困
難にする。この過程では、導電性の線の高度に複
雑で微細なパターンをスクリーニングする目的で
薄いマスクが生のシート・ウエハ上に置かれる。
この様の汚染微粒子の存在は２重の効果を有す
る。先ずスクリーニング中マスクに凹みを生じ、
この結果マスクを破損して、形成されたパターン
の寸法をそこねる。集積回路モジユールの形成に
際しては、生のシート層が積重ねられて多重セラ
ミツク・モジユールの原型が得られる。層と層と
の整列が困難になり、粒子によつて生ずる凹みは
夫々の生のシート上に導電性ペーストをスクリー
ン付着するのに使用されるマスク中の導電体パタ
ーンの整列を破壊し、高価なマスクを廃棄しなく
てはならなくなる。

第２に、汚染微粒子の存在が導電性パターンの
有効なスクリーニングを遮げる。微粒子の存在を
確かめるテストを経ないでスクリーニングが行わ
れるのでスクリーニング手順の正確さが決定され
るのはその後の品質管理段階だけである。スクリ
ーニング過程に欠陥があると、シートは一般に使
用不可能になる。従つて、マスクが破損するのに
加えて欠陥のある生のシートが形成される。

従来技法においても、生のセラミツク・シート
に付着した微粒子によつてスクリーニング・マス
クに対して生ずる損傷の問題は認められている。
例えばIBM TDB、第23巻、第４号第1333号乃至
第1334頁の技法では、生のシートが整列用取付具
上に整列して置かれ、次に入力輸送ヘツド、代表
的には真空装置を使用して、生のシートが整列用
取付具上で圧縮、即ち平坦にされている。この技
法は生のシートの表面上に存在する任意の微粒子
を生のシートの本体内部に埋込み、つらら状の突
起を平坦にする傾向がある。従つて、汚染微粒子
の存在を感知する試みは行われず、むしろすべて
の生のシート上にはこの様な微粒子が存在すると
いう仮定に基づいてこの技法の過程は進行し、単
に平坦化動作を遂行している。この技法は従つ
て、汚染微粒子を生のシート中に埋込んでいる。
この方法は生のシートが押付られるために生のシ
ートを整列用取付具から取上げるのが困難にな
る。最後に、この技法は処理時間を増丈させる。
なんとなれば、通常は生のシートを単に一つのス
テーシヨンから他のステーシヨンに移動させるの
に使用されている輸送ヘツドが平坦化動作のため
に特定のステーシヨンに留まらなければならない
からである。

IBM TDB、第12巻、第11号第1897号（1970年
４月刊）は半導体ウエハ上の表面の突起を検出す
る光学的検査技法を開示している。開孔を有さな
いブランクのマスクがウエハ表面上に迄下げら
れ、次に真空にされる。もし突起が存在すると、
ウエハ表面上のマスク中に歪が生ずる。偏光を使
用する検光子を通して眺めると、この突起は一様
な視野中の輝いたスポツトとして現われる。この
手動検出技法は観察されたスポツトの数及び大き
さの判断によるといつたオペレータの判断を前提
にしており、実際にスクリーニング・マスクを使
用する事なくもしくはテスト用マスクに損傷を与
える事なく、スクリーニング・マスクに損傷を与
えるとみなされるウエハの棄却を可能としてい
る。

この様な光学的検査技法は大寸法粒子の場合に
は使用可能であるが、2.54×10^-3乃至5.08×10^-3
cm程度の寸法を有する粒子の場合には有効ではな
い。光学的システムも同様にオペレータの判断に
依存しており、比較的時間を要する。

従来技法のうちで、表面上の不完全性を決定す
るための他の技法も周知である。例えばIBM
TDB 第14巻第７号第2130頁（1971年12月刊）
の技法は銅薄膜パツドを使用する事によつて磁気
記録デイスク上の欠陥を検査するものである。こ
の銅パツドはデイスクの表面上を系統的に移動す
る検査ヘツド上に取付けられ、銅が表面をこする
様になつている。表面上の突起が銅をひつかき、
その傷がその後干渉顕微鏡を使用して検査されて
いる。得られた擦傷のプロフイールが表面の不完
全性の寸法の尺度を与えている。この様なシステ
ムは光学的検査手段に依存していて、又全表面を
走査しなければならないので時間を要する。この
システムは又検査ヘツドの形の追加の処理措置体
及びオフ・ライン検査を必要としている。多重ピ
ン運搬体上の寸法の大き過ぎるピン・ヘツドの検
出といつた加工片の平面度の決定技法も周知であ
り、IBM TDB 第25巻第５号第1853頁（1980年
10月刊）に開示されている。IBM TDB 第20
巻、第８号、第3050頁（1978年１月刊）はピン・
ヘツド平面度の検出技法を開示している。

〔本発明の概要〕

従来技法の欠点にかんがみ、スクリーニングの
前に生のシート上に存在する粒子もしくは他の型
の汚染微粒子を検出するためオン・ラインで動作
可能なシステムを与える事が望まれる。この様な
テスト・システムはマスクに対する損傷を防止
し、生のシートが再生利用される事、即ちスクリ
ーニングの前に清浄にされる事を可能とするのに
必要とされる。処理ラインからこの様な生のシー
トを除去する事によつて各スクリーン・マスクの
耐用寿命は著しく増大され得る。システムの処理
費用が高く又個々のマスクのコストが高いので、
マスクの耐用寿命が長くなる事は著しい改良と言
える。

存在する工具内に組込まれ得る粒子検出システ
ムを与える事によつて、全体的システムのスルー
プツトが保持され得る。即ち、手動もしくは別個
のオフ・ライン工具の使用によるオフ・ライン処
理が避けられ得る。

さらに、欠陥のあるシートが新らしくされ、再
スクリーンされ得る。従つて、欠陥の検出は、不
適切な処理によつてシートを使用不能にする処理
段階に生のシートを供給しないですむ様な早い時
点で行われる。

本発明の目的は生のシート上の粒子及び他の汚
染微粒子の存在を感知するために、オン・ライン
に組込まれ得る粒子検出システムを与える事にあ
る。

本発明に従えば、生のシート上にスクリーニン
グを行う前にスクリーン用マスクに損傷を与える
セラミツクの破片もしくは他の特定の汚染物を識
別するシステムが与えられる。

本発明に従えばスクリーン用マスクを使用して
導電性ペーストをスクリーニングする前に粒子を
帯びている生のシートを除去する事によつてスク
リーン用マスクの寿命を増大する粒子検出システ
ムが与えられる。

本発明に従えば、ブランキング、穿孔及び積重
ねの如き種々の処理段階において欠陥があるセラ
ミツク・シートを同定する、オン・ライン環境に
おいて有用な粒子検出システムが与えられる。

本発明に従えば、スクリーニングの前に焼成さ
れていないセラミツク・シート上の一般的にセラ
ミツクの破片である粒子の存在を検出する検査シ
ステムが与えられる。この様なシートは持上げヘ
ツドによつて台上に載置され、その後マスクが使
用されて、マスク上のパターンに対応する導電性
パターンが生のシート上にスクリーン付着され得
る。本発明に従えば汚染微粒子の存在を決定する
ために持上げヘツド上には変換器が与えられてい
る。

本発明の一つの好ましい実施例においては、持
上げヘツド表面と生のシートの上部間の有効な距
離を測定するために空気ゲージもしくはLVDT
の如き近接検出装置が使用される。もし粒子が存
在する時は、この二の距離が変化して、生のシー
ト上に汚染微粒子が存在するという積極的表示が
与えられる。

本発明の他の実施例に従えば、持上げヘツドの
一部としてばねでロードされる板が使用され、ヘ
ツド自体の中に変換装置が取付けられる。予定の
位置からばねでロードれた板が移動すると、これ
は近接検出装置によつて検出される。この様な移
動は汚染微粒子の存在の確実な表示を与える。

本発明のさらに他の実施例においては、持上げ
ヘツド上に取付けられた変換装置が、生のシート
を台上に正確に固定するのに使用される整列ピン
の移動を感知する。この様な移動はスクリーニン
グ台に生のシートによつて運ばれた夾雑物の存在
を示している。

〔好ましい実施例の説明〕

ここで第１Ａ乃至第１Ｄ図を参照するに、本発
明の第１の好ましい実施例が図示されている。本
発明の重要な機能はスクリーン用マスクに損傷を
与えるかもしくは欠陥のあるスクリーニングを生
ずる様な、持上げヘツドもしくは入れ子式表面に
不着している粒子の存在を決定する事にある。第
１Ａ図乃至第１Ｄ図は破片が生のシートによつて
運ばれている状態を示している。しかしながら、
この実施例は入れ子式組立体上に存在する破片の
存在を決定するのにも使用可能である事を理解さ
れたい。

第１Ａ図に示された如く、入れ子式組立体１０
は一般にヘツド及びマスク位置付けピン１２を有
する取付け具より成る。２本のこの様なピンが示
されているが、システムの正確な整列を達成する
ために任意の本数のピンが使用され得る事を理解
されたい。第１Ａ図に示された如く、入れ子式組
立体１０は生のシートの処理工程の作業点として
使用される。ロード・ヘツド組立体１３が処理ス
テーシヨン間で生のシートを移動するのに使用さ
れる。ロード・ヘツド組立体１３は生のシートを
持上げ、支持し、一つのステーシヨンから他のス
テーシヨンに移動させるために真空もしくはベル
ヌーイの原理を使用し得る。ロード・ヘツド組立
体１３はスリーブ部材１８によつて適当に保護さ
れた整列用開孔１６をその中に有するヨーク１４
を有する。スリーブ部材１８は摩擦を減少し、組
立体１３と向い合つているピン１２の正確な整列
を与えるためのものである。本発明に従つて、ロ
ード・ヘツド組立体１３は第１のヨーク部材１４
及び感知板２０を含む。ヨーク１４は内方に向う
フランジ２２を有し、このフランジ２２は板２０
上の外方に延びている適合可能なフランジ２４を
支持している。一連の近接検出装置２６，２８及
び３０がヨーク１４上に配置されている。近接検
出装置２６，２８及び３０は板２０とヨーク１４
間の担対位置を決定するのに使用され得る。３つ
の検出装置が図示されているが、板２０の相対位
置が確かめられ得る限り任意の個数の検出装置が
使用され得る。第１Ａ図に示された如く、板２０
の下の表面３２はフランジ部材２２及び２４が接
触にある時に部材１８の下の表面から距離Ｘだけ
突出している。

第１Ｂ図は破片が存在しない場合の検出装置の
規定位置を示している。詳細には入れ子式組立体
１０上には生のシート３６が位置付けられてい
て、薄膜材料３８によつて支持されている。生の
シート３６は多くの貫通孔を含み、薄膜３８はス
クリーン付着されたペーストが貫通孔を通して組
立体の他の部分上に浸透するのを防止する。この
浸透防止薄膜材料は“Kimdura”もしくは他の
市販薄膜であり得る。薄膜３８上に位置付けられ
た生のシート３６に破片が存在しない時には、板
２０は生のシート３６上に一様に静置されてい
る。従つて検出装置２６，２８及び３０は板上一
様な距離Ｙのところにある。換言すれば、板２０
の上の表面と第１Ｂ図に示された任意の検出装置
の間には寸法Ｙの変動は存在しない。ばね２１は
わずかに圧縮されていて、表面３２はヨーク１４
の下の表面３４と同じレベルにある。

次いで生のシート３６の有効領域上に破片が存
在する状態を考える。この様な状態は粒子を概略
的に小部分４０で示している。第１Ｃ図に示され
ている。ここで有効領域とはMLCの一層中に導
電性線を画定するために処理、即ちスクリーニン
グ動作等を受ける生のシートの部分と定義され
る。もし破片が存在する時には、第１Ｃ図に示さ
れた如く、感知板２０は破片の近くで上方に変位
されている。検出装置が示す寸法Ｙは一様には保
持されず、検出装置２８及び検出装置３０間の出
力には差が存在する。この出力は生のシートの清
浄化と再生利用のために生のシート３６が輸送ヘ
ツド１４によつて持上げられなければならない事
を示すのに使用される。

第１図の実施例は同様に無効領域の破片の存在
を検出し得る。第１Ｄ図に示された如く、破片４
０は持上げヘツドが作用する領域、即ち有効領域
の外部に存在する。第１Ｄ図に示された如く、ヨ
ーク１４の表面３４は生のシート３６上の破片４
０と直接接触している。感知板は依然ヨーク１４
と接触したままであり、フランジ２２及び２４も
接触したままである。同様に検出装置の示す寸法
Ｙは検出装置２６，２８及び３０から同じ出力が
得られる様に一様に保持されている。しかしなが
ら持上げヘツドの基準点に関しては一様性は保持
されない。即ちこの様なシステムにおいては、持
上げヘツドの移動は輸送中正確にモニタされてい
て、下の表面３４から生のシート３６の上の表面
迄の距離が知られる様になつている。持上げヘツ
ドはピン１２と係合していて、生のシート３６の
表面と直交して降下されるが、この降下移動は究
極的に破片４０の存在によつて遮げられる。従つ
て輸送ヘツド機構の移動は停止し、基準点迄の降
下が達成されていない事がシステムの制御装置に
よつて確められる。この様にして検出装置２６，
２８及び３０が一様な出力を与えているにも拘ら
ず、無効領域の粒子の存在が確められる。上述の
本発明の好ましい第１の実施例は生のシート３６
の表面上に破片が存在する状態を示していた。し
かしながら、本発明は同様にKimdura層３８及
びスクリーニングのために付着された生のシート
３６間の表面間に存在する粒子の存在を検出する
のに使用され得る事は明らかである。もし粒子が
層３６及び３８間に存在する時は、粒子が有効領
域内にある時と同じ感知板２０の変位が生ずる。
輸送ヘツドが基準点迄降下し得ないという事態は
無効領域中に粒子が存在する場合にも生じ得る。

第１Ａ乃至第１Ｄ図の第１の好ましい実施例は
種々の異なる変換装置を使用し得る。例えば、空
気ゲージ、LVDT、機械的もしくは他の近接検
出装置が使用され得る。接触もしくは非接触型の
感知装置が使用され得る事は明らかである。変換
装置の出力は通常持上げヘツドの移動に関連する
通常の信号処理技法によつて処理され、輸送ヘツ
ドの基準点及び検出装置の示す寸法Ｙの関数とし
ての検出装置の出力が決定される。

第１図の実施例はもし必要ならば感知板２０中
に直接変換装置を置く事によつて改良され得る。
この改良においては感知のための、感知板２０の
移動は使用されず、変換装置が直接板の下の表面
３２と生のシート３６上の上の表面間の距離を測
定する。感知板２０の制動はヨーク部材１４に対
し板をロードするばねによつて達成される。ばね
２１によつて板２０をロードする事によつて、所
定の動的荷重が感知板に加えられ、輸送ヘツドが
移動する際の短期間の撹乱が防止される。しかし
ながらばね２１は使用する必要のない事も明らか
である。この場合、感知板は破片によつて偏位さ
れない限り、単にフランジ２２上に乗つているだ
けである。

本発明の第２の好ましい実施例が第２図に示さ
れている。第２図で第１図と同様な素子は同一番
号が与えられている。簡単にする目的のために、
第１の実施例のヘツド及びマスク位置付け用整列
ピンははぶかれている。この実施例は薄膜材料３
８及び生のシート３６間に粒子４０が介在してい
る状態を示している。しかしながら、この実施例
は粒子が生のシート３６の上部表面に存在する
時、もしくは持上げヘツド４２によつて運搬され
る場合にも同様に具体化され得る。第２図の実施
例の持上げヘツド４２は、感知板２０がはぶか
れ、変換装置２６が直接持上げヘツド中に置か
れ、その下の表面４４から奥まつたところにある
点で第１図に示されたものと異つてい。この凹み
は変換装置と軟かい生のシート３６との接触を避
けるためのものである。検出装置の設定寸法Ｚは
従つて変換装置２６の下の表面及び生のシート３
６の上方表面間に存在するものとして決定され
る。複数個の検出装置でこの距離を測定し、その
変動によつて粒子の存在が示される。

第２図に示された如く、生のシート材料は粒子
４０の存在によつてたわんでいる。従つて、検出
装置２６の近くの周辺で検出装置の示す寸法Ｙが
保持されている。しかしながら、粒子４０の近傍
には仮想の平坦部分が存在する。なんとなればこ
の部分は持上げヘツド及び生のシート間の接触点
であるからである。従つて、検出装置２８の出力
が寸法Ｚと異なると粒子の存在が示される。この
条件が与えられると、生のシートが再生利用のた
めに除去されるか、粒子の介在する表面がその後
の新らしい生のシート３６の付着の前に清浄にさ
れる。第１の実施例の場合と同様に、接触型もし
くは非接触型のいずれかの種々の検出装置が使用
され得る。

第３の好ましい実施例が第３図に示されてい
る。この第３の好ましい実施例は最初の２つの実
施例と間接的変換装置の測定が使用され得るとい
う意味で異なつている。生のシートを処理する場
合に、ピンが生のシート３６に穿孔された貫通孔
４６を整列させるのに使用され得る。一つのシー
ト及び他のシート中の貫通孔はこれ等の貫通孔に
突出するピン４８の配列体を使用する事によつて
整列され、マスキングのための生のシートの整列
が与えられる。

この実施例において、持上げヘツド４２は各々
積重ね整列用ピン４８を受取る一連の貫通孔５０
を有する様に修正されている。変換装置２６，２
８及び３０は貫通孔５０の各々と直接重畳する、
持上げヘツドの上の部分に配列されている。ピン
は開孔５０、生のシートの開孔４６を通過し、薄
膜材料３８の上の面と接触している。生のシート
及び薄膜材料３８の夫々の厚さは知られていて第
３図に寸法Z′として示されている。従つて変換装
置２６及び３０からの出力は距離Z′を表わす一定
値である。しかしながら、もし粒子が例えば位置
４０に存在すると、生のシート３６は上方に変位
する。持上げヘツド４２の下の部分及び生のシー
ト３６の上方間に平坦な関係が保持される。生の
シートの表面から薄膜材料３８の表面迄の距離は
検出装置毎に異なる。この事はピン４８の貫入の
程度の差によつて反映される。検出装置２６，２
８及び３０の間の出力の変動は従つて粒子４０の
存在を示す。

本発明の他の好ましい実施例から明らかな如
く、第３図の実施例は持上げヘツド４２の下の表
面もしくは生のシート３６の上に付着された破片
の存在を測定し得る。この様な場合、持上げヘツ
ドは生のシートと一様には接触せず、先ず破片４
０と接触して、再び感知される寸法に変化を生ず
る。

本発明に従えば、スクリーン用マスクに損傷を
与える粒子の決定は生のシート上にマスクを置く
前に行われる。即ち、本発明の実施例のすべてに
おいて、輸送ヘツド自体が、スクリーニング動作
のためにマスクを生のシートの上部に置く前に特
定のステーシヨンに存在する粒子の存在を決定す
るのに使用される。粒子が生のシートに付着して
いる場合には、これ等のシートは清浄化及びその
後のスクリーニングのために簡単に除去される。
粒子が持上げヘツドもしくは面間に存在する場合
には、清浄化のために台が閉鎖されるのには粒子
の存在の繰返し警告が必要とされる。

本発明はスクリーニング・ステーシヨンにおい
て使用される持上げヘツドに関連して説明された
が、本発明の技法は持上げヘツドが使用されるど
の様な場合にも使用され得る。従つて、欠陥セラ
ミツク・シートは持上げヘツド組立体に具体化さ
れる同一感知技法を使用してブランキング、穿孔
及び積重ねの如き他の処理領域でも同定され得
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図及び第１Ｄ図は
本発明の第１の好ましい実施例の図である。第２
図は第２の好ましい実施例の図である。第３図は
本発明の第３の好ましい実施例の図である。 １０……入れ子式組立体、１２……ヘツド及び
マスク位置付けピン、１３……ロード・ヘツド組
立体、１４……ヨーク、１６……整列用開孔、１
８……スリーブ部材、２０……感知板、２６，２
８，３０……近接検出装置、３６……生のシー
ト、３８……薄膜材料、４０……破片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 未焼成のセラミツク・シートの表面に付着し
   た粒子の存在を検出するための粒子検出システム
   であつて、 上記セラミツク・シートを支持する固定された
   表面を有し、上記セラミツク・シートに所定の処
   理を施す作業位置となる台と、 上記台の固定された表面に対応する表面を有
   し、上記セラミツク・シートを上記台上に載置し
   又は上記台上から上記セラミツク・シートを持上
   げて除去することができる移動可能なシート搬送
   用の持上げヘツドと、 上記持上げヘツドに取付けられていて、上記持
   上げヘツドの表面が上記台によつて支持されてい
   る上記セラミツク・シートと一様に接触している
   かどうかを検出する検出装置と、 上記検出装置の出力を受取つて上記接触状態が
   存在するかどうかを決定する装置と、 より成る粒子検出システム。