JPS6098358A - 超音波顕微鏡用試料台装置 - Google Patents

超音波顕微鏡用試料台装置

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JPS6098358A
JPS6098358A JP58207142A JP20714283A JPS6098358A JP S6098358 A JPS6098358 A JP S6098358A JP 58207142 A JP58207142 A JP 58207142A JP 20714283 A JP20714283 A JP 20714283A JP S6098358 A JPS6098358 A JP S6098358A
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ultrasonic
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内野 文雄
Hitoshi Tateoka
舘岡 斉
Mitsugi Sakai
酒井 貢
Ikuzo Nakamura
郁三 中村
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Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/28Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、集積回路ウェハー等の薄い板状試月を能串良
く観察あるいは検査可能と覆る超音波顕微鏡用試料台装
置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点1 光の代りに超音波を用いて物体の微視的な構造を観察し
ようという考えが古くからあり、最近閂械走査形超音波
顕微鏡が開光された。この超音波顕微鏡は、原理的には
細く絞った超高周波超音波ビームによって試料面を機械
的に走査し、ぞの試1′81により散乱された超音波を
集音して電気信号に変扮し、その信号を陰極線管等の表
示面に二次元的に表示し、顕1紋鏡像を得るのr:ある
。構成としては超音波の検出の仕方によって、すなわち
試Fl内で散乱あるいは減衰しながら透過してきた超音
波を検出する場合と、試料内の音冑的Ii買の差によっ
て反射してきた超音波を検出する場合とによって、透過
型と反射型とに分けられる。
第1図は反釦型の超音波顕微鏡の原理図で、高周波発振
器1からの信号は方向性結合器又はサーキュレータ2に
より送受兼用の超音波トランスジューサ3へ1八給され
る。この1x号は超音波に変換されてこれが一方の面(
上端面)に貼着された送受波兼用のサファイア等の超音
波伝搬媒体材から成る超音波集束レンズ(音響レンズ)
4の一面より内部にtIl剣され、他面側に送波される
。この音響レンズ4の他面は球面状にえぐられて球面レ
ンズ部4aとされ、球面レンズ部4aと対向して試料保
持板5が配置されるようになっている。音響レンズ4と
前記保持板5との間には超音波伝搬媒体である水6が介
在され、前記球面し〉″ズ部4aの焦点位置に、試料7
が保持板5に取付けできるようになっている。上記保持
板5は走査装置8てX及びY方向に移動され二次元的に
平面を走査でるようになっている。勿論、保持板5の代
りに音響レンズ4をX及びY方向に移動することも可能
であるし、例えば音響レンズ4をX方向に移動し、一方
保持板5をY方向に移動するようにづることもできる。
上記走査装置8は走査回路9によって制御されるように
なっている。
上記超音波トランスジューサ3より音響レンズ4に入射
された超音波は集束されて試料7へ到達する。その反射
波は再び音響レンズ4で集音され、トランスジューサ3
で電気信号に変換されて、前記方向性結合器2を通って
表示装置10へ供給される。
ところで、上述のような超音波顕微鏡においで、音響レ
ンズの球面レンズ部4aど試料どの間に介在される超音
波伝達用液体として用いられる水の温度が異ると、第2
図及び第3図に示1ように高速Cが大きく変化したり、
各周波数すにおいて減衰量αが大きく変化するため、周
囲の瀾度変1し又は観察中の)品度変1ヒによって焦点
位置がずれたり、減衰量αが変化して不鮮明な像になっ
たり、不均一な濃度分布によっても不鮮明な像になる等
の不都合が生じることがあった。
上記不都合は、試料保持台を加熱器等で加熱して一定温
度に保持すれば、略解消できるが、集積回路(IC)ウ
ェハー等のように製造工(?中にあって各工程を終える
ごとに順次移動される試料にあつCは、上述の加熱器で
は試!3Iが音響レンズの直下に設定されても、介在さ
れる水が一定調度に設定されるまでに詩間がかかり、超
音波顕微鏡による迅速なi!察あるいは検査できないた
め、製jhラインの速度が低下してしまうという欠点が
あった。又、水滴状にわずかにfr在される水では、加
熱によって熱弁した際に水垢等が残り、試料を汚す−と
いう欠点が生じる。
[発明の目的] 本発明は上述した点にかlυがみCなされt= シので
、ICウェハー等の薄板状試231に対しても能率良く
観察可能にすると共に、温度にょる悪彰空を防止し1ワ
る超音波顕1欣繞用試判台装置を提1バゴることを目的
とする。
[発明の概要コ 本発明は試料全体を試料台と共に、水中に(1jW可能
にすると共に、水温を一定)温度に保持する調度制御手
段と、水を浄化する手段とを形成することによって、製
造工程中にあって迅速な観察あるいは検査を必要とされ
るICウェハー等の試1′】1にも対処できるようにし
である。
[発明の実施例コ 以下、図面を参照して本発明を異体的に説明づる。
箸4図は本発明の第1実施例を示す。
カロ振tiJ11に、J=っT、R71[I Ji l
!111 (7) N 8 ¥* 12の端部側に取付
けられた音響レンズ13を1〈平面内において例えばX
方向に)()って振i#II!Iるように走査し、一方
、加振機11自体が図示しない自動送り装置にてY方向
に自動的に送り出されることによって、音響レンズ13
のL部に取CI目られた圧電振動子14から送出される
超音波を音響レンズ13の球面レンズ部13a側から該
球面レンズ部13aに対向する下方の試料15側に2次
元平面を走査するように送出できるようになつ一?l)
る。
上記試料15は、例えば′tA造工程中にある薄板状の
ICウェハーであって、第1実施例に係る超音波顕微鏡
で検査する工程に送られて来ると、1<キュームチャツ
ク等で第1実施例の試料台装置16に装着されるように
なっている。
上記第1実施例の試料台装置1Gは、試料15を水平状
に載置可能とする試料台17を、該試わ1台17上に載
置された試料15と共に上部側が開口する容器18内に
収納できるようになっている。
上記容器18内には、載置された試料15を完全に浸漬
可能とする高さまで蒸留された清浄な水19が入れであ
る。
上記試料台17は中空構造にされでいて、試料15が置
かれる載置面となる上端面には図示のように多数の透孔
20.20.・・・が形成され、一方正端側は例えば容
器18の底部側から可撓性の中空ホース21を経て吸引
ポンプ22に接続され、該吸引ポンプ22にて水19を
吸引できるようになっている。
又、上記容器18の例えば底部には開口づる口金が形成
され、該口金に接続された可撓性のホース23を介して
水循環ポンプ24と連結され、容器18内の水19及び
上記吸引ポンプ22から送り出される水19を吸引して
出口側から排出し、途中に介装した温度制御手段25を
経て再び容器18の側部に戻すことができる循FM経路
が形成されている。
上記温度制御手段25は、例えば九十九折り状の管の外
周にヒータを巻き付けた加熱器と、試料台17に取付け
た温度センサ26の検出出力にて加熱器へ供給する電力
を制御して容器18内の水温を一定に保持できるように
しである。
上記吸引ポンプ22は、水19を試料台17内の中空部
側に吸い込むことによって、試f115の中央部が上部
側に膨らんだり、周辺部側が上部1111に膨らlυだ
りづる習癖を示す通常のICウェハーに対しても図示の
如く、各透孔20側に吸引しC平面状の上端面に密着さ
せることができ、接着剤等用いることなく簡単に平面状
に設定できるようになっている。
又、上記循環ポンプ24を用いて水19を循環させてい
ると共に、温度11御手段25にて容器18内の水19
を一定温度に保持づるようにしであるので、周囲の温度
が変化等しても水温は一定に保持され、従って音速C及
び伝播の際の減衰帛αも一定に保持して鮮明な超音波顕
微鏡像を1りることかできるJ:うになっている。とこ
ろで、循環経路における例えば循環ポンプ24の出口側
には図示しないフィルタが介装されており、水19内の
水垢等を除去して正常な水19のみを容器18側に戻し
て浄化された状態に維持でさるJ:うになつCいる。
尚、加振機1′1は上下方向(2方向)に可動できるよ
うになつCいる。
、−の上−″ll−1階−六1+ 1−笛゛1宝飾f側
L−十りげ一製造工程中にあって迅速な超音波による検
査が必要とされるICウェハー等の試料15にあっても
、この検査工程に送られて来た試料15をバキュームチ
ェックで保持して試料台17に載置すると、吸引ポンプ
22によって試料台17の中空部側が負圧にされて試料
15が上端面に密着されて平面状に保持される。又、こ
の容器18内の水19は一定温度に保持されているので
、直ちに超音波顕微鏡による検査を行うことが可能な状
態になる。
従って、加振機11を移動して音響レンズ13の球面レ
ンズ部13aを試料15の上方に手動又は自動的に設定
すれば、あるいは試料台装@16側を移動設定すれば温
度による悪影響を受けることなく、常に鮮明な像で検査
することができる。又、試料15は清浄に保持される水
19内にあるので塵埃等が付かないで汚れることもなく
、又水垢が付くこともなく迅速に検査でき、次の工程に
移動させることができる。
尚、上述の第1実施例は製造工程における検査に広く適
用できるものである。
第5図は本発明の第2実施例を示す。
この第2実施例の試料台装置31においては、例えば上
記第1実施例の試料台装置16において、試料台17の
上端面に円板状載置板32が配設され、大きさの異る試
料33にも対処できるようにしである。
即ち、第6図に示すように、試料台17には円の中心か
ら適宜距離に対称的に、例えば4個の透孔20.20,
20.20が設けられ、その内側の対称的な4謹所にも
透孔20−.21.20+、20’″が設けられている
一方、@!:置板32にも、上記各透孔20,20′に
対応する位置にそれぞれ同形状の透孔34゜34′がそ
れぞれ形成されていると共に、載置板32を若干回動じ
た各位置には内側の各透孔20′J−りも小さい円形状
の各透孔35が形成されCいる。従って、載置板32の
外周の適宜箇所に設けた取手3Gが破線の位置にある場
合には、試rI1台17側の各透孔20.20−は開口
づる状態(二保持され、この場合には上記第1実施例の
ように大きい形状の試F115を用いる場合に適づる。
一方、取手36を実線の位置に回動づると、外側の各透
孔20は閉塞され、内側の各透孔20−が透孔34′の
面積だけ開口する状態になり、小さい形状の試料33に
適したものとなる。その他の構成は上記第1実施例と略
同様であり、同一部材には同符号が付けである。上記第
2実施例によれば、上記第1実施例の作用効果の他に、
大きさの異る試料に対しても対処できるものとなる。
尚、各透孔20,20=、34.34−.35等の形状
及び大きさは上述のものに限定されるものではない。
又、上記第2実施例において、ざらに透孔20゜20−
.34.34′等を増加させたりし−(心良いし、取手
36をさらに回動することによってより細かく、大きさ
の異る試料に対9Bできるようにすることもできる。又
、上記載置板32を回動操作によって、大きさの異る試
料に対処できるようにするものに限定されるものでなく
、適宜方向1・二移動することによって開口する部分を
81節できるようにすることもできる。
尚、容器′18.試石台17等の形状も上述のものに限
定されるものではない。
尚、本発明は製造工程等に用いるものでなく、大きさの
異るもの等個々の試料に用いる場合にも適用できるもの
であるし、さらに非常に小さな試料に用いる場合には試
料を板状部↑イに接着等すれば、上述と同様に用いるこ
とができる。
又、上述のように板状部材に固定した場合・とか、平面
状であって、載置したのみでも平面状に保持するものに
あっては吸引して平板状に保持する手段を必ずしも必要
どするものでなく、本発明はその場合も含むものである
又、上述の各実施例においては、容器18内の水19は
循環されて且つフィルタ等の浄化手段で塵埃、水垢等を
除去して浄化された状態に維持できるようにしであるが
、一方f)11ろ水を補充し、他方から排水して循環さ
せることなく浄化された状gを維持しC乞食いし、小さ
な試料等に用いたり、観察する試料の数量が多くない場
合には試料に対し容器18内の水19の量は充分多いの
で循環して、浄化する等の19化手段を形成しなくでも
充分有効であり、この場合も本発明に属づるらのCある
尚、上記超音波伝達用の液体としては水に限定されるも
のでなく、水溶液その池の液体にも利用できるしのであ
る。
[発明の効果コ 以上述べたように本発明によれは、試料台を試料と共に
容器内の超音波伝達用液体に11るJ、うにしであるの
で、温度による悪彰胃を受りることなく、迅速に観察あ
るいは検査することができる。又、吸引手段にてICウ
ェハー等の薄板払晶I:利の場合にも迅速に観察可能な
状態にリフ定できる。
【図面の簡単な説明】 負〕1図は超音波顕微鏡の原理を示づ説明図、第2図は
水中を伝播させた場合における音jI及び訂衰但の温度
依存性を示づ特性図、第3図は温巴をパラメータとする
各周波数にお(ブる減衰特性を示す特性図、第4図は本
発明の第1実施例の4n成を一部切欠いて示す概略側面
図、第5図及び第6図は本発明の第2実施例に係り、第
5図は第2実施例の一部を切欠いて示す概略側面図、第
6図は第5図にお(プる試料台装置を示ツ平面図である
。 11・・・加振機 12・・・駆動軸 13・・・音響レンズ 14・・・圧電振動子15.3
3・・・試料 16.31・・・試料台装置17・・・
試料台 18・・・容器 19・・・水 20.20=、34.34−.35・・・透孔21.2
3・・・ホース 22・・・吸引ポンプ24・・・循環
ポンプ 25・・・)品度制胛手段26・・・温度セン
サ 32・・・載置機36・・・取手

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超音波顕微鏡用の試料台1置において、超音波を
    伝達でる液体を収容する容器内に、試料ど共に試料台を
    浸漬可能に収納し、且つ前記容器内。 の液体の湿度を一定に保持する温度制御手段を設けたこ
    とを特徴とする超音波顕微鏡用試料台装置。
  2. (2)前記試料台は、試料かrIy、置される端面に透
    孔を形成して内側の中空部と連通ずると共に、該中空部
    内の液体を吸引ポンプにて吸引可能に形成づることによ
    って、前記端面に載置される薄板状試t1を平板状に吸
    引保持可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の超音波顕微鏡用試料台装置。
  3. (3)前記試r1台は、上記端面に移動可能な載置板を
    介装して試r1を11−ると其に、n・J記載@板は移
    動にJ、って、試料台に形成された透孔における開閉さ
    れる部分を制器可能どすることを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載の超音波顕1放鎮用試オ′」自装置。
  4. (4)前記容器に収容される液1本は、循l嘆ボンノに
    よって循環され、且つ途中のフィルタ等の)7化手段に
    て水垢、塵埃等を除去して浄化された状態に維持される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超音波顕
    微鏡用試料台装置。
JP58207142A 1983-11-02 1983-11-02 超音波顕微鏡用試料台装置 Granted JPS6098358A (ja)

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JPH0465978B2 JPH0465978B2 (ja) 1992-10-21

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111455A (ja) * 1986-10-30 1988-05-16 Olympus Optical Co Ltd 超音波顕微鏡
EP2807069A4 (en) * 2012-02-28 2015-09-30 Sperry Rail Inc SYSTEM AND METHOD FOR THE NON-DESTRUCTIVE TESTING OF RAILWAY RAILS USING LIQUID-FILLED ULTRASONIC EQUIPMENT MOUNTED AT TEMPERATURE CONSTANT TEMPERATURES

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