JPH0643127A - 表面状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ガラス板などの被検体１２の一主面と略一致
する開口部を有する蒸気槽１３内に所定条件の水蒸気を
充満させ、その開口部下を被検体１２を通過させること
で形成された呼気像をカメラ、ラインセンサ等の画像取
込装置２８で取り込む。 【効果】 被検体の観察領域のほぼ全領域に渡って呼気
像の形成条件を均一にでき、結露状態を観察するという
簡便な方法で被検体表面の汚れなどのムラを検出するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子デバイス用素
子、半導体素子等の表面状態の検査に好適する表面状態
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４、図５は半導体ウェハ（以下被検体
と呼ぶ）等の表面に純水の水蒸気を結露させ、被検体表
面の僅かな汚れ、表面状態の違いを、結露状態の相違に
より検出する、いわゆる呼気像法を示している。

【０００３】図４において、検査すべき被検体１は、作
業者によってノズル２から放出される純水の水蒸気３に
さらされる。図５は図４における曇りの一部を拡大して
示している。被検体１表面に汚れその他の表面状態のム
ラがあると、ムラのある部位５では曇り４を形成する微
小な水滴６の大きさが他部のそれとは僅かに異なる。そ
して、ムラのある部位５と他部での水滴６の大きさの差
が小であっても、ムラのある部位５の直径が約１ｍｍ程
度あれば、ムラのある部位５を全体として観察した場
合、光の透過率、光の散乱の状態が他部とは異なるの
で、部位５と他部とは目視によって明確に区別すること
ができ、上記の結露を生じさせることなく表面の光の散
乱や反射によって表面を観察するよりも、遥かに高感度
で表面汚れのムラ、斑点を検出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の検査法においては、作業者が手作業で被検体に水蒸
気を当てるようにしており、このため被検体表面に形成
される水滴の大きさが不安定であり、その結果、表面の
ムラの検出感度が大幅に変動し、ムラの見逃しが発生し
易い欠点があった。

【０００５】本発明は上記の事情に基づきなされたもの
で、被検体の表面における結露現象を利用する表面状態
検査を実施する装置であって、表面のムラの検出感度を
安定させ得る表面状態検査装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の表面状態検査装
置は、被検体の観察領域と略一致する開口部を有する蒸
気槽と、前記被検体の観察領域を含む一主面を前記開口
部に対して近接保持する手段と、少なくとも前記被検体
が前記開口部付近に保持される直前に前記蒸気槽内部に
前記被検体観察領域の表面温度に対し過飽和な蒸気雰囲
気を充満させる手段と、前記被検体が前記開口部付近に
保持されることによって前記被検体表面に形成される呼
気像を感知し、表面の異常を検出する手段を具備するこ
とを特徴とする。また本発明の表面状態検査装置は、蒸
気槽内部に充満される蒸気雰囲気を構成する水滴粒子の
粒径は３０μｍ以下であることを特徴とする。

【０００７】

【作用】被検体の表面状態を検査するにあたっては、観
察領域全領域に対して評価基準が一定であることが望ま
しい。被検体表面の結露現象を利用する検査方法は簡便
であるというメリットを有する一方、このような表面状
態を検査するための要求を満たす方法は知られていなか
った。

【０００８】即ち従来の呼気像を被検体表面に部分的に
形成する技術においては、呼気像の中央部と周辺部で結
露条件が異なる。これを補うために、呼気像を部分的に
形成するステップを複数回繰り返すことも考えられる
が、前記ステップを繰り返すことで、一度結露した部分
に対して再度結露させて観察する場合が生じる。ところ
が一度結露した被検体の表面状態はその部分で変化する
おそれがあるために、もはや被検体表面に対し均一な評
価基準を用いることはできなくなってしまう。

【０００９】本発明の表面状態検査装置においては、被
検体表面温度に対して過飽和の蒸気雰囲気を充満させた
蒸気槽に被検体観察領域に略一致する開口を設け、この
部分に被検体を近接させて保持するので、被検体の観察
領域全域に対して呼気像の形成条件を均一にできる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例の分解斜視図、図２はそ
の断面図である。この実施例は、本発明をガラス板など
の光学的に透明な被検体の表面状態検査装置に適用した
例である。ローラコンベア１１は、図示矢符のように図
の右上から左下に向けて、被検体１２を搬送するもので
ある。前記ローラコンベア１１の１箇所には、被検体１
２の観察領域とほぼ一致する形状の開口部が下面に設け
られかつ内部を高湿度に保持した蒸気槽１３がその下面
の開口を、ローラコンベア１１により搬送される前記被
検体１２の上面より約５ｍｍ上方に位置させて設けてあ
る。

【００１１】蒸気槽１３内には、温度センサ１６、湿度
センサ１７、ヒータ１８がそれぞれ設けてあり、各セン
サの出力により、水蒸気供給量、蒸気槽１３内の湿度及
び温度を制御して、蒸気槽１３内の温度を例えば４０℃
±２℃、湿度を９５％±２％のように、室温より高温で
しかも飽和蒸気圧近辺で安定させるようにしてある。ま
た蒸気槽１３に設けられた排気口１９は、余剰蒸気を槽
外に排出することにより槽内の蒸気雰囲気を一層安定に
保つものである。

【００１２】蒸気槽１３に供給される水蒸気を構成する
水滴の粒径は、３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下で
あることが望ましい。即ち水滴の粒径がこの範囲を上回
るとムラの判別が困難になるばかりでなく、被検体表面
に汚染物が付着している場合には、水滴の付着によって
一度被検体表面から脱離した汚染物が、水滴が乾燥した
後凝集し、いわゆるウォーターマークが発生してしま
い、除去することが著しく困難になる。図２に、このよ
うな蒸気を蒸気槽１３に供給するための機構の一例を示
す。即ち、蒸気発生源である純水２０を収納する蒸気発
生器２１内には、赤外線ランプ２２が設置されており、
この出力を調整することによって極微小な粒径の水蒸気
を発生させることができる。こうして発生された水蒸気
は、送風口２３からのエアによって、流れ方向調整板２
４を介して蒸気槽１３に導入される。再加熱板２５は、
蒸気の導入経路において水滴の粒径が所望の値からはず
れないように蒸気を再加熱するために設置されている。

【００１３】また、蒸気槽１３の天井面には観察用すな
わち画像取り込み用の観察窓２６が設けられ、蒸気槽１
３内には被検体１２表面を照らす観察用照明光源２７が
設けられている。さらに、前記観察窓２６の上方にはラ
インセンサカメラまたはＴＶカメラのような画像取込装
置２８と、この装置の出力を処理する画像処理装置３１
とが設けられている。

【００１４】上記構成の本実施例の表面状態検査装置に
より、被検体１２の表面状態の検査は次のようにして行
われる。先ず、ローラコンベア１１は定速運転としてあ
るので、被検体１２は蒸気槽１３の下面開口を前記コン
ベアの運転速度で定まる一定時間で通過する。一方、蒸
気槽１３内は前記のように所定の温度、湿度に正確に制
御されており、ほぼ飽和蒸気圧に保持されている。この
ような状態に保持された蒸気槽１３下面開口を被検体１
２が通過するとき、被検体１２はその表面温度がほぼ室
温であるので、被検体表面付近の蒸気雰囲気は過飽和状
態となり、被検体１２の観察領域全面に呼気像２９が形
成される。このとき被検体１２表面に接触する蒸気雰囲
気に室内気が混入されると被検体に付着する水滴にムラ
が生じるため、被検体１２と蒸気槽１３開口部の間隔に
応じて槽内の蒸気圧を調整することが好ましい。

【００１５】呼気像の形成速度は、蒸気槽内の圧力や温
湿度に依存する。上記実施例においては数秒で被検体１
２観察領域全面の結露が完了し、その後呼気像は更に徐
々に濃くなり、やがては被検体１２の温度が上昇して過
飽和状態から外れ、今度は呼気像が徐々に消滅してい
く。

【００１６】前記画像取込装置２８によって得られた画
像は、画像処理装置３１に送られ、前記画像中の呼気像
２２にムラがあればここにおいて検出される。本実施例
の表面状態検査装置においては、蒸気槽１３の開口部上
に導入される被検体１３の観察領域に対して一度に呼気
像を形成でき、また蒸気槽１３内の温度、湿度の状態は
一定に制御されているため、呼気像の形成条件は安定し
ている。従って、被検体の観察領域全面に対して一定の
基準で検査を行うことが可能となり、例えば汚染位置の
特定が容易となって、製造工程における汚染源の解析に
極めて有効となる。また呼気像の形成状態の経時変化を
観察することによって、極く微細な汚染等の表面状態の
解析も可能となる。

【００１７】ところで上記実施例においては、被検体の
観察面を照射する照明を蒸気槽１３の片側辺部に設置し
たが、被検体が大面積になると、被検体の観察面全体を
均一に照射することは次第に困難となる。

【００１８】図３は、このような問題に対する本発明の
変形例を示す。即ち蒸気槽１３の一側面に採光窓３０を
設け、蒸気槽１３外部に回動可能に設置した光源２７か
らの入射光を被検体１２表面に導く構成である。そし
て、被検体表面をカメラなどを用いて撮影する場合に
は、光源２７の角度の調整速度を被検体１２と光源２７
との距離に応じて変化させることが好ましい。例えば光
源の近い側から遠い側に連続して被検体１２を照明する
様に光源の角度を変化させる場合、近いときの光源回転
速度は速くして、遠くなるに従って遅くすることによ
り、カメラの露出時間内での被検体観察面の明るさは均
一になる。また、被検体１２表面への照明光の入射角は
小さい方が微細なムラを検出可能となる。実際にはこの
入射角は６０°以下にすることが望ましい。

【００１９】尚本発明のさらなる変形は、本発明の主旨
を逸脱しない範囲で種々可能である。例えば上記実施例
は光学的に透明な被検体を検査するために、被検体の片
面のみに呼気像を形成し、ムラがどちらの面に位置する
かを特定することを容易にする構成であるが、例えば不
透明な被検体を検査する場合には、被検体を蒸気槽内に
直接導入する構成を用い、被検体の観察面に光を照射し
てその反射光を観察することで検査を行えば良い。ま
た、蒸気槽の内面に反射の少ない黒色系統の処理を施す
ことにより、呼気像の観察が一層容易となる。また結露
を生じさせる蒸気としては、純水に限らずアルコールそ
の他任意適当な液体の蒸気を使用することができる。

【００２０】

【発明の効果】上記のように、本発明の表面状態検査装
置においては、結露条件、表面観察条件を一定化させる
ことができるので、従来の手作業による検査に比して、
検査精度、観察状態のばらつきがなく、表面のムラの見
落としによる検査不良を生じることはなく、被検体を使
用して組み立てる素子の生産性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面状態検査装置の一実施例の分解斜
視図を示す。

【図２】図１の表面状態検査装置要部の概略断面図を示
す。

【図３】本発明の表面状態検査装置の変形例要部の概略
断面図を示す。

【図４】従来の表面状態検査手段の概略斜視図を示す。

【図５】図４の圏円Ａ部の拡大斜視図を示す。

【符号の説明】

１１…ローラコンベア １２…被検体 １３…蒸気槽 １６…温度センサ １７…湿度センサ １８…ヒータ １９…排気口 ２１…蒸気発生器 ２２…赤外線ランプ ２４…流れ方向調整板 ２５…再加熱板 ２６…観察窓 ２７…光源 ２８…画像取込装置 ２９…呼気像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の観察領域と略一致する開口部を
   有する蒸気槽と、前記被検体の観察領域を含む一主面を
   前記開口部に対して近接保持する手段と、少なくとも前
   記被検体が前記開口部付近に保持される直前に前記蒸気
   槽内部に前記被検体観察領域の表面温度に対し過飽和な
   蒸気雰囲気を充満させる手段と、前記被検体が前記開口
   部付近に近接保持されることによって前記被検体表面に
   形成される呼気像を感知し、表面の異常を検出する手段
   を具備することを特徴とする表面状態検査装置。
2. 【請求項２】蒸気槽内部に充満される蒸気雰囲気を構成
   する水滴粒子の粒径は３０μｍ以下であることを特徴と
   する請求項１記載の表面状態検査装置。