KR20230161896A - 초음파 영상 장치 및 접합 웨이퍼로의 액체 침입 방지 방법 - Google Patents

초음파 영상 장치 및 접합 웨이퍼로의 액체 침입 방지 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230161896A
KR20230161896A KR1020230064150A KR20230064150A KR20230161896A KR 20230161896 A KR20230161896 A KR 20230161896A KR 1020230064150 A KR1020230064150 A KR 1020230064150A KR 20230064150 A KR20230064150 A KR 20230064150A KR 20230161896 A KR20230161896 A KR 20230161896A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bonded wafer
liquid
outer peripheral
peripheral end
bonded
Prior art date
Application number
KR1020230064150A
Other languages
English (en)
Inventor
시게루 오노
가즈히로 노다
고따로 기꾸까와
나쯔끼 스가야
Original Assignee
가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈 filed Critical 가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈
Publication of KR20230161896A publication Critical patent/KR20230161896A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/28—Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2697—Wafer or (micro)electronic parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

[과제] 초음파 탐촉자의 주사 속도를 저하시키지 않고 웨이퍼끼리의 접합면으로의 액체의 침입을 방지한다.
[해결 수단] 초음파 영상 장치(100)는 2매 이상의 웨이퍼(191)가 접합된 접합 웨이퍼(109)에 초음파를 조사하여 웨이퍼끼리의 접합면(193)의 영상을 생성하는 장치이며, 접합 웨이퍼(109)의 하측에 있어서, 접합 웨이퍼에 초음파를 조사하는 초음파 탐촉자(110)와, 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)과의 사이에 있어서, 저면(109a)에 접하는 액막(106)이 형성되도록 액체를 연속적으로 저면(109a)을 향하여 토출하면서, 초음파 탐촉자(110)와 함께 이동하는 액체 토출부(111)와, 기체를 토출하는 기체 토출 장치(102)를 구비하고, 기체 토출 장치(102)는 액체 토출부(111)로부터 토출되는 액체가 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입하지 않도록, 액체를 밀어내리기 위한 기체를 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 토출한다.

Description

초음파 영상 장치 및 접합 웨이퍼로의 액체 침입 방지 방법{ULTRASONIC IMAGING DEVICE AND METHOD FOR PREVENTING LIQUID PENETRATION INTO BONDED WAFER}
본 발명은 액체를 통해 초음파 탐촉자로부터 초음파를 접합 웨이퍼에 조사하여 접합 웨이퍼의 접합면의 영상을 생성하는 초음파 영상 장치, 및 초음파 영상 장치에 의해 접합면의 영상을 생성할 때 초음파를 전파하는 액체가 접합 웨이퍼의 외주 단부로부터 접합면에 침입하는 것을 방지하는 액체 침입 방지 방법에 관한 것이다.
초음파 탐촉자부터 대상물에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득하여 대상물의 내부 영상을 생성하는 초음파 영상 장치가 알려져 있다.　초음파 영상 장치에 의해 생성된 영상은, 예를 들어 대상물 내의 미세한 결함(박리나 보이드)의 유무의 검사에 사용된다.　초음파 영상 장치(초음파 검사 장치)는 사용하는 초음파의 주파수가 높으면, 높은 분해능이 얻어지지만, 그 반면으로서 감쇠가 커져 S/N비가 저하될 우려가 있다.　여기서, 물은 공기에 비하여 고주파의 초음파의 감쇠의 정도가 작다.　이 때문에, 대상물을 물에 침지시켜, 초음파 탐촉자와 대상물 사이를 물로 채운 상태에서, 초음파 탐촉자의 주사가 행해지는 경우가 있다.　그러나, 이 방법에서는, 대상물이 물에 침지되는 것에 기인하여 대상물에 포함되는 금속이 부식되는 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
그래서, 피검체(대상물)에 있어서의 물의 접촉 영역을 피검체의 검사면(저면)에 한정하는 것을 목적으로 한 발명이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).　특허문헌 1에는, 검사면을 아래로 향하게 하여 피검체를 보유 지지하는 피검체 보유 지지 기구와, 피검체를 초음파로 탐촉하는 어레이형 탐촉자와, 초음파를 전파시키는 액체에 어레이형 탐촉자를 침지시키는 조와, 피검체의 검사면의 하방에 어레이형 탐촉자를 상대하도록 보유 지지하는 탐촉자 보유 지지 기구와, 조에 축적된 액체의 표면 장력에 의해 피검체의 검사면에 액면이 접촉한 상태에서, 피검체 및 어레이형 탐촉자의 한쪽 또는 양쪽을 수평으로 주사하는 수평 주사 수단을 구비한 초음파 검사 장치(초음파 영상 장치)가 개시되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 피검체와 초음파 탐촉자 사이를 물 등의 액체로 채우고, 조의 상면에 형성되는 액막을 피검체의 검사면(저면)에 접촉시킴으로써, 초음파의 전파 경로가 확보된다.　이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 피검체를 액체에 침지시키지 않고 초음파 탐촉자에 의해 피검체를 주사(스캔)할 수 있다.
일본 특허 공개 제2015-148493호 공보
초음파 탐촉자는, 대상물을 주사할 때, 대상물의 제1 외주 단부 측으로부터 반대인 제2 외주 단부 측을 향하여 가속하고, 제2 외주 단부 측에서 감속하여 정지하고, 제2 외주 단부 측에서 제1 외주 단부 측을 향하여 가속하고, 제1 외주 단부 측에서 감속하여 정지한다는 일련의 동작을 반복하여 행한다.　이 때문에, 대상물의 외주 단부 근방에서의 가감속도가 크면 초음파를 전파시키는 액체의 표면이 물결쳐, 액체가 외주 단부에 부착될 우려가 있다.　여기서, 대상물이 2매 이상의 웨이퍼가 접합된 접합 웨이퍼인 경우, 외주 단부에 부착된 액체가, 모세관 현상에 의해 웨이퍼끼리의 접합면에 침입할 우려가 있다.　이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 초음파 탐촉자에 의해 접합 웨이퍼를 주사하는 경우에는, 액면이 물결치지 않도록, 주사 속도(이동 속도)를 낮게 억제하여, 접합 웨이퍼의 외주 단부를 주사할 때의 초음파 탐촉자의 가감속도를 작게 할 필요가 있다.
그러나, 초음파 탐촉자의 주사 속도를 낮게 억제하면, 접합 웨이퍼의 주사에 필요한 시간이 길어져, 초음파 영상 장치에 의한 접합 웨이퍼의 접합면의 영상의 생성 효율이 저하된다.　이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 접합 웨이퍼의 접합면의 영상의 생성 효율의 관점에서 개선의 여지가 있다.
본 발명은 초음파 탐촉자의 주사 속도를 저하시키지 않고 웨이퍼끼리의 접합면으로의 액체의 침입을 방지하고, 접합 웨이퍼에 대한 초음파 탐촉자의 주사 시간을 단축시켜, 접합면의 영상의 생성 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 초음파 영상 장치는, 2매 이상의 웨이퍼가 접합된 접합 웨이퍼에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득하여 상기 웨이퍼끼리의 접합면의 영상을 생성하는 초음파 영상 장치이며, 상기 접합 웨이퍼의 저면의 하측에 있어서, 상기 저면을 따라 이동하면서, 상기 접합 웨이퍼에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득하는 초음파 탐촉자와, 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면과의 사이에 있어서, 상기 저면에 접하는 액막이 형성되도록, 초음파를 전파시키는 액체를 연속적으로 상기 저면을 향하여 토출하면서, 상기 초음파 탐촉자와 함께 이동하는 액체 토출부와, 기체를 토출하는 기체 토출 장치를 구비하고, 상기 기체 토출 장치는, 상기 액체 토출부로부터 토출되는 액체가 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부로부터 상기 접합면으로 침입하지 않도록, 상기 액체를 밀어내리기 위한 기체를 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부를 향하여 토출하는 기체 토출부를 갖는다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 액체 침입 방지 방법은, 2매 이상의 웨이퍼가 접합된 접합 웨이퍼의 저면과 초음파 탐촉자 사이에 초음파를 전파하는 액체를 공급하고, 상기 초음파 탐촉자로부터 상기 접합 웨이퍼에 초음파를 조사하여, 상기 웨이퍼끼리의 접합면의 영상을 생성할 때, 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부로부터 상기 접합면으로 액체가 침입하는 것을 방지하는 액체 침입 방지 방법이며, 기체를 토출하는 기체 토출부와 상기 접합 웨이퍼를 위치 결정하는 위치 결정 공정과, 위치 결정된 상기 접합 웨이퍼를 보유 지지부에 의해 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 공정과, 상기 보유 지지부에 의해 보유 지지된 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면의 하측에 상기 초음파 탐촉자를 배치하는 탐촉자 배치 공정과, 상기 초음파 탐촉자를 수용하는 케이스에 액체를 공급하고, 상기 초음파 탐촉자와 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면 사이를 액체로 채움과 함께 상기 케이스의 상면에 상기 접합 웨이퍼에 접하는 액막을 형성하는 액체 공급 공정과, 상기 케이스의 상면에 형성되는 액막이 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면에 접하도록 상기 케이스의 상면에 형성된 액체 출구부로부터 액체를 연속적으로 토출하면서 상기 초음파 탐촉자를 상기 케이스와 함께 상기 저면을 따라 주사하는 주사 공정을 포함하고, 상기 주사 공정에 있어서, 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부의 하방에 상기 초음파 탐촉자가 위치하고 있을 때, 상기 케이스로부터 토출되는 액체가 상기 접합 웨이퍼의 상기 외주 단부로부터 상기 접합면으로 침입하지 않도록, 상기 기체 토출부로부터 기체를 상기 외주 단부를 향하여 토출하고, 상기 기체 토출부로부터 토출되는 기체에 의해 상기 케이스로부터 토출되는 액체를 밀어내린다.
본 발명에 의하면, 초음파 탐촉자의 주사 속도를 저하시키지 않고 웨이퍼끼리의 접합면으로의 액체의 침입을 방지하고, 접합 웨이퍼에 대한 초음파 탐촉자의 주사 시간을 단축시켜, 접합면의 영상의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치에 의해 접합 웨이퍼의 접합면의 영상을 생성할 때의 각 부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3은 초음파 검사 방법의 실시 수순의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4a는 토출 개구부와 접합 웨이퍼의 외주 단부의 부분 확대도이며, 접합 웨이퍼의 접합면의 외주 단부 에지가 토출 개구부의 직경 방향 중심축으로부터 내경 방향으로 d/2만큼 어긋난 위치에 배치된 상태를 나타낸다.
도 4b는 토출 개구부와 접합 웨이퍼의 외주 단부의 부분 확대도이며, 접합 웨이퍼의 접합면의 외주 단부 에지가 토출 개구부의 직경 방향 중심축으로부터 외경 방향으로 d/4만큼 어긋난 위치에 배치된 상태를 나타낸다.
도 4c는 토출 개구부와 접합 웨이퍼의 외주 단부의 부분 확대도이며, 접합 웨이퍼의 접합면의 외주 단부 에지의 위치 어긋남 허용 범위에 대하여 나타낸다.
도 5는 접합 웨이퍼의 하면도이며, 프로브가 접합 웨이퍼를 주사하는 모습을 나타낸다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치의 공기 토출부의 형상에 대하여 나타내는 도면이다.
도 7은 공기 토출부로부터 연직 하방을 향하여 토출되는 공기의 접합 웨이퍼의 외주 단부 근방의 흐름의 모식도이다.
도 8은 변형예 1-1에 관한 공기 토출부의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX선 단면 모식도이다.
도 10은 도 9의 X-X선 단면 모식도이다.
이후, 본건 발명을 실시하기 위한 형태를, 각 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1 내지 도 5를 사용하여, 제1 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치(100)의 구성 및 초음파 영상 장치(100)에 의한 접합 웨이퍼(109)의 접합면(193)의 영상 생성 방법을 설명한다.　도 1은 초음파 영상 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.　도 2는 초음파 영상 장치(100)에 의해 접합 웨이퍼(109)의 접합면(193)의 영상을 생성할 때의 각 부의 동작을 설명하는 도면이다.
또한, 도시하는 바와 같이 X축, Y축 및 Z축을 정의하고, X축, Y축 및 Z축을 사용하여 각 구성의 구조, 배치 관계 등에 대하여 설명한다.　X축 및 Y축은, 수평 방향에 평행하며, Z축은, 연직 방향(중력 방향, 상하 방향)에 평행하다.　X축, Y축 및 Z축은, 각각 직교한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 초음파 영상 장치(100)는 2매 이상의 반도체 웨이퍼(단순히 웨이퍼라고도 기재함)(191)가 층상으로 접합된 접합 웨이퍼(적층 웨이퍼)(109)의 하측으로부터 접합 웨이퍼(109)에 초음파(119)(도 2 참조)를 조사하고, 그 반사파를 취득하여 웨이퍼(191)끼리의 접합면(193)의 영상을 생성한다.　초음파 영상 장치(100)에 의해 생성된 접합면(193)의 영상은, 검사원 혹은 검사 시스템(도시하지 않음)에 의해 분석된다.　검사원 혹은 검사 시스템은, 접합면(193)의 영상에 기초하여, 접합면(193)에 있어서의 박리나 보이드 등의 미세한 결함의 유무를 판정하고, 결함이 있는 경우에는 그 위치, 크기를 특정한다.　즉, 초음파 영상 장치(100)는 접합 웨이퍼(109)를 피검체(검사 대상)로 하여, 피검체 내부의 결함의 검사를 행하는 초음파 검사 장치라고도 할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치(100)의 초음파 탐촉자(이하, 프로브라고도 기재함)(110)의 주사 대상이 되는 접합 웨이퍼(109)는 2매의 원판상의 웨이퍼(191)가 층상으로 접합된 적층 웨이퍼이다.　이하, 접합 웨이퍼(적층 웨이퍼)(109)에 있어서의 하측의 웨이퍼(191)를 최하층 웨이퍼(191a)라고도 기재하고, 접합 웨이퍼(적층 웨이퍼)(109)에 있어서의 상측의 웨이퍼(191)를 최상층 웨이퍼(191b)라고도 기재한다.
초음파 영상 장치(100)는 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지하는 보유 지지 장치(102)와, 접합 웨이퍼(109)를 주사하는 프로브(110)와, 프로브(110)를 수용함과 함께 초음파를 전파시키는 액체인 물을 저류하는 프로브 케이스(이하, 단순히 케이스라고 기재함)(111)와, 수평면 내에서 프로브(110)를 이동시키는 X축 스캐너(152x) 및 Y축 스캐너(152y)와, 프로브(110)를 높이 방향으로 조정 또는 이동시키는 Z축 스캐너(152z)를 구비한다.
프로브(110)는 케이스(111)에 고정되며, 프로브(110)와 케이스(111)에 의해 프로브 유닛(101)이 구성된다.　또한, 프로브(110)와 케이스(111)는, 예를 들어 나사에 의해 접속되어, 일체로 되어 있다.　프로브(110)는 단일의 송신 소자(초음파 진동 소자)를 갖는 싱글형 프로브여도 되고, 다수의 송신 소자가 배열된 어레이형 프로브여도 된다.　스캐너(152x, 152y, 152z)는 프로브(110)의 하우징(110c) 및 케이스(111) 중 적어도 한쪽에 접속되어, 프로브 유닛(101)을 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시킨다.　즉, 프로브(110)는 스캐너(152x, 152y, 152z)에 의해 케이스(111)와 일체적으로 이동한다.
초음파 영상 장치(100)는 영상을 표시하는 액정 디스플레이 등의 표시부(155)와, 프로브(110)와의 사이에서 전기 신호를 입출력하는 송수신 장치(151)와, 스캐너(152x, 152y), 스캐너(152z)의 동작을 제어하는 스캐너 구동 제어 장치(153)와, 초음파 영상 장치(100)의 각 부(표시부(155), 송수신 장치(151), 스캐너 구동 제어 장치(153))를 통괄 제어하는 통괄 제어 장치(150)를 구비하고 있다.
통괄 제어 장치(150)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit) 등의 처리 장치, ROM(Read Only Memory) 등의 불휘발성 메모리, 소위 RAM(Random Access Memory)이라고 불리는 휘발성 메모리, 입출력 인터페이스, 및 기타의 주변 회로를 구비한 컴퓨터로 구성된다.　이들 하드웨어는, 협동하여 소프트웨어를 동작 시켜, 복수의 기능을 실현한다.　또한, 통괄 제어 장치(150)는 하나의 컴퓨터로 구성해도 되고, 복수의 컴퓨터로 구성해도 된다.
불휘발성 메모리에는, 각종 연산이 실행 가능한 프로그램이 저장되어 있다.　즉, 불휘발성 메모리는, 본 실시 형태의 기능을 실현하는 프로그램을 판독 가능한 기억 매체(기억 장치)이다.　휘발성 메모리는, 처리 장치에 의한 연산 결과 및 입출력 인터페이스로부터 입력된 신호를 일시적으로 기억하는 기억 매체(기억 장치)이다.　처리 장치는, 불휘발성 메모리에 기억된 프로그램을 휘발성 메모리에 전개하여 연산 실행하는 장치이며, 프로그램에 따라 입출력 인터페이스, 불휘발성 메모리 및 휘발성 메모리로부터 도입된 데이터에 대하여 소정의 연산 처리를 행한다.
입출력 인터페이스의 입력부는, 송수신 장치(151), 스캐너 구동 제어 장치(153) 등의 각종 장치로부터 입력된 신호를 처리 장치에서 연산 가능한 데이터로 변환한다.　또한, 입출력 인터페이스의 출력부는, 처리 장치에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 생성하고, 그 신호를 송수신 장치(151), 스캐너 구동 제어 장치(153), 표시부(155) 등의 각종 장치에 출력한다.
프로브(110)는 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)의 하측에 있어서, 저면(109a)을 따라 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하면서, 접합 웨이퍼(109)에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득한다.　즉, 프로브(110)는 접합 웨이퍼(109)의 하측에 있어서, 접합 웨이퍼(109)에 대하여 상대 이동함으로써, 접합 웨이퍼(109)에 대한 주사를 행한다.
프로브(110)는 초음파를 송신하고, 접합 웨이퍼(109)에서 반사된 초음파의 반사파를 수신하는 송수신 소자(110a)와, 프로브(110)의 주사 위치를 검출하는 인코더(110b)와, 송수신 소자(110a) 및 인코더(110b)를 수용하는 하우징(110c)을 갖고 있다.　송수신 소자(110a)는 제어선(110d)에 의해 송수신 장치(151)에 접속되고, 인코더(110b)는 제어선(110e)에 의해 스캐너 구동 제어 장치(153)에 접속된다.
송수신 장치(151)는 통괄 제어 장치(150)로부터의 제어 신호에 기초하여, 소자 동작 신호를 프로브(110)에 출력한다.　프로브(110)의 송수신 소자(110a)는 입력된 소자 동작 신호에 따라 초음파를 접합 웨이퍼(109)에 조사한다.　접합 웨이퍼(109)에서 반사된 초음파는 송수신 소자(110a)에 의해 수신된다.　송수신 장치(151)는 프로브(110)로부터 초음파의 반사파 신호를 수신하고, 수신한 신호의 신호 강도를 통괄 제어 장치(150)에 송신한다.
통괄 제어 장치(150)는 송수신 장치(151)로부터의 반사파의 신호 강도와 함께, 스캐너 구동 제어 장치(153)를 통해 인코더(110b)로부터 프로브(110)의 주사 위치(주사점)의 정보를 취득한다.　통괄 제어 장치(150)는 주사 위치(주사점)와 반사파의 신호 강도를 연관지어 불휘발성 메모리에 기억한다.　통괄 제어 장치(150)는 주사 위치마다의 반사파 신호 강도를, 예를 들어 0 내지 255의 계조도로 변환한다.　통괄 제어 장치(150)는 주사 위치마다의 계조도에 따라, 영상 데이터를 생성하고, 생성한 영상 데이터를 표시부(155)에 출력한다.　표시부(155)는 입력된 영상 데이터에 기초하여, 접합면(193)의 영상을 표시 화면에 표시시킨다.
접합 웨이퍼(109)에 있어서의 웨이퍼(191)의 접합면(193)에 박리, 보이드 등의 결함이 있으면, 프로브(110)로부터 송신된 초음파가 결함에서 반사된다.　이 때문에, 정상적인 영역과 결함이 발생한 영역은, 프로브(110)에서 수신되는 반사파의 신호 강도가 상이하다.　따라서, 검사원은, 표시부(155)에 표시된 영상으로부터 결함의 유무를 판정하고, 결함이 있는 경우에는 그 결함의 위치 및 크기를 특정할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치(100)는 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)(최하층 웨이퍼(191a)의 하면)과 프로브(110) 사이를 물로 채운 상태에서, 프로브(110)를 주사한다.　또한, 본 실시 형태에서는, 초음파의 전파 매체(액상 매체)로서 물을 사용하는 예에 대하여 설명하지만, 액상 매체는 물에 한정되지 않는다.　액상 매체는, 초음파를 전파시키는 것이 가능한 액체이면 된다.
케이스(111)는 물을 보유 가능한 상자 형상으로 되어 있다.　케이스(111)는 저판(112)과, 저판(112)의 외주 단부로부터 상방을 향하여 연장되는 측벽(113)을 갖고 있다.　저판(112)에는, 프로브(110)가 삽입 관통되는 관통 구멍(117)이 형성되어 있다.　측벽(113)은 프로브(110)의 외주를 둘러싸도록 마련된다.　측벽(113)의 상단부에는 천장판(114)이 마련되어 있다.　천장판(114)에 있어서의 프로브(110)의 바로 위에는, 수출구부(115)가 형성되어 있다.　수출구부(115)는 프로브(110)와 접합 웨이퍼(109) 사이의 초음파 전파 경로를 방해하지 않는 위치 및 크기로 형성된 개구이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 케이스(111)의 측벽(113)에는, 케이스(111)의 중공부로의 물의 입구가 되는 수입구부(116)가 형성되어 있다.　수입구부(116)는 물 공급 장치(액체 공급 장치)(160)에 접속된다.　물 공급 장치(160)는 물을 토출하는 펌프(161)와, 펌프(161)에 접속되어 펌프(161)로부터 토출된 물을 케이스(111)에 공급하는 배관인 급수 튜브(162)를 구비한다.
수입구부(116)는 케이스(111)의 중공부와 급수 튜브(162)를 연통하는 연통로이다.　케이스(111)는 중공부(내부)에 물이 축적되고, 케이스(111)의 내측에 배치되는 프로브(110)가 물에 침지되어 있다.　케이스(111)에 축적된 물은, 수출구부(115)로부터 상방으로 토출되어 케이스(111)의 상면(천장판(114)의 상면)(111a)에 공급된다.　케이스(111)의 상면(111a)에는, 물의 표면 장력에 의해 소정 두께의 액막(106)이 형성된다.　액막(106)은 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)에 접촉한다.　수입구부(116)에 공급되는 물의 유량은, 액막(106)의 표면(액면)이 물결치지 않을 정도의 유량으로 설정된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 펌프(161)로부터 토출된 물은, 급수 튜브(162)를 통하여 케이스(111)로 유입된다(화살표 Fb1 참조).　수입구부(116)로부터 케이스(111) 내로 유입된 물은, 프로브(110)의 외주면과 케이스(111)의 측벽(113)의 내주면 사이의 유로를 상방을 향하여 흐르고(화살표 Fb2 참조), 수출구부(115)로부터 케이스(111)의 상면(111a)으로 흘러나온다(화살표 Fb3 참조).　수출구부(115)로부터 토출된 물은, 케이스(111)의 상면(111a)을 프로브 유닛(101)의 중심축 측으로부터 멀어지는 방향을 향하여 흐르고, 상면(111a)의 외주 단부로부터 흘러내린다.
펌프(161)는 액막(106)의 형상을 유지하기 위해 필요한 소정의 토출압이 되도록, 회전 속도가 설정된다.　또한, 물 공급 장치(160)는 펌프(161)와 케이스(111) 사이에, 수입구부(116)에 공급되는 물의 유량을 조정 가능한 유량 제어 기구(163)를 마련해도 된다.　유량 제어 기구(163)는, 예를 들어 개구 면적을 조절 가능한 밸브와, 여분의 물을 배출하기 위한 배관을 포함한다.　이 경우, 통괄 제어 장치(150)는 유량 제어 기구(163)의 밸브를 제어함으로써, 수입구부(116)에 공급되는 물의 유량을 조절한다.　또한, 물 공급 장치(160)는 펌프(161)와 유량 제어 기구(163) 사이에, 펌프(161)의 토출압을 감압하는 압력 레귤레이터를 마련해도 된다.　즉, 펌프(161)의 회전 속도를 일정 값으로 하여, 압력 레귤레이터에 의해, 물 공급 장치(160)로부터 케이스(111)로 토출되는 물의 토출압을 규정해도 된다.
이와 같이, 케이스(111)는 수출구부(115)로부터 물 등의 액체를 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)을 향하여 토출하는 액체 토출부(물 토출부)로서 기능한다.　또한, 물 공급 장치(160)는 케이스(111)의 상면(111a)에 형성되는 액막(106)이 일정 두께로 유지되도록, 소정의 토출압 및 소정의 유량으로 연속적으로 물을 케이스(111)에 공급한다.　이에 의해, 케이스(111)의 상면(111a)에 형성되는 액막(106)은 프로브(110)의 주사 중, 항상, 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)에 접한 상태로 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 케이스(111)는 프로브(110)에 접속되어 프로브(110)와 일체로 되어 있다.　따라서, 케이스(111)는 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)과의 사이에 있어서, 저면(109a)에 접하는 액막(106)이 형성되도록, 초음파를 전파시키는 물을 연속적으로 저면(109a)을 향하여 토출하면서, 프로브(110)와 함께 이동한다.
도 1 및 도 2를 사용하여, 접합 웨이퍼(109)의 보유 지지 장치(102)에 대하여 설명한다.　도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 보유 지지 장치(102)는 원판상의 기부(120)와, 기부(120)에 설치되는 복수의 진공 흡착 패드(129)와, 기부(120)의 외주 단부에 마련되어 공기를 토출하는 공기 토출부(121)를 갖는다.
진공 흡착 패드(129)는 도시하지 않은 진공 펌프에 접속되어, 접합 웨이퍼(109)의 상면(최상층 웨이퍼(191b)의 상면)(109b)을 진공 흡착하고, 접합 웨이퍼(109)를 수평으로 보유 지지하는 보유 지지부이다.　진공 흡착 패드(129)는 케이스(111)의 상면(111a)으로부터 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)까지의 거리(연직 방향 거리)가 소정의 이격 거리로 유지되도록, 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지한다.　또한, 보유 지지 장치(102)는 공기 토출부(121)를 갖고 있기 때문에, 공기(기체)를 토출하는 공기 토출 장치(기체 토출 장치)라고도 할 수 있다.　즉, 본 실시 형태에 관한 보유 지지 장치(공기 토출 장치)(102)는, 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지하는 기능과, 공기를 토출하는 기능을 구비하고 있다.
공기 토출부(121)는 기부(120)로부터 하방을 향하여 돌출되도록 마련된다.　공기 토출부(121)에는, 공기 토출부(121)의 하면으로부터 상방으로 오목한 오목 형상의 토출 개구부(122)가 형성되어 있다.　토출 개구부(122)는 진공 흡착 패드(129)에 의해 보유 지지된 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 상방에 있어서 외주 단부(199)를 따르도록 평면으로 보아 원환상으로 형성되어 있다.　도시하는 바와 같이, 공기 토출부(121)의 측면 단면에 있어서의 외형 형상 및 토출 개구부(122)의 측면 단면에 있어서의 형상은, 각각 직사각 형상이다.　토출 개구부(122)의 저부에는, 토출 개구부(122)와 도시하지 않은 공기 공급 배관을 연통하고, 공기 공급 배관으로부터 공기를 도입하는 복수의 공기 도입부(기체 도입부)(169)가 형성되어 있다.
토출 개구부(122)는 복수의 공기 도입부(169)에 연통하고, 복수의 공기 도입부(169)로부터 도입된 소정의 압력의 공기(화살표 Fa1 참조)를 토출 개구부(122)의 개구 단부면(123)으로부터 연직 하방을 향하여 토출한다(화살표 Fa2 참조).　토출 개구부(122)는 내주면과, 외주면과, 내주면과 외주면을 접속하는 저면을 갖고 있다.　토출 개구부(122)의 내주면 및 외주면은, 연직축에 평행하게 되도록 형성된다.　본 실시 형태에서는, 토출 개구부(122)는 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)에 상하 방향(연직 방향)으로 겹치는 위치에 마련된다.　즉, 공기 토출부(121)의 토출 개구부(122)는 복수의 공기 도입부(169)로부터 도입된 공기를 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 토출한다.
본 실시 형태에 관한 공기 토출부(121)는 원환상의 토출 개구부(122)의 둘레 방향으로 소정의 간격을 두고 마련되는 복수의 공기 도입부(169)를 통하여 토출 개구부(122)에 공기를 도입하고, 토출 개구부(122)의 개구 단부면(123) 전체로부터 공기를 하방으로 토출하는 구성이다.　이 때문에, 환상의 개구 단부면(123)의 전역에 있어서, 공기의 유속 분포(유량 분포)가 변동될 우려가 있다.　예를 들어, 공기 도입부(169)의 바로 아래의 영역에 있어서의 공기의 유속과, 공기 도입부(169)의 바로 아래가 아닌 영역에 있어서의 공기의 유속 사이에 차가 발생한다.　그래서, 본 실시 형태에서는, 평면으로 보아 환상의 토출 개구부(122)의 전역에 걸쳐, 복수의 공기 도입부(169)로부터 도입된 공기를 정류하는 정류부(130)가 마련되어 있다.
본 실시 형태에 관한 정류부(130)는 공기 관통 구멍이 복수 형성된 발포체 등의 판상의 다공질체로 이루어지는 필터이다.　복수의 공기 도입부(169)로부터 토출 개구부(122) 내로 도입된 공기는, 정류부(130)에 의해 분산되어, 환상의 토출 개구부(122)의 전역에 걸쳐 균일한 토출압 및 균일한 유속으로 토출된다.　즉, 본 실시 형태에 따르면, 정류부(130)를 마련하지 않은 경우에 비하여, 환상의 토출 개구부(122)로부터 토출되는 공기의 유속 분포(유량 분포)의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 정류부(130)는 판상의 다공질체를 상하 방향으로 다층으로 겹쳐 형성해도 된다.　이 경우, 하층 측에 배치하는 다공질체는, 상층 측에 배치하는 다공질체보다 소경의 공기 관통 구멍을 많이 가진 것으로 하는 것이 바람직하다.　이에 의해, 토출 개구부(122)로부터 토출되는 공기의 토출압을 보다 균일하게 할 수 있다.　정류부(130)에 사용되는 다공질체는, 수지제, 금속제 혹은 세라믹스제의 것을 적용할 수 있지만, 가공성을 고려하면 수지제의 것을 적용하는 것이 적합하다.
프로브(110)가 접합 웨이퍼(109)를 주사하고 있는 동안, 공기 토출부(121)로부터 상시 공기가 토출된다.　즉, 본 실시 형태에서는, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 하방에 프로브(110)가 위치하고 있을 때에는, 공기 토출부(121)는 케이스(111)의 수출구부(115)로부터 토출되는 물에 의해 형성되는 액막(106)의 일부의 영역(접합 웨이퍼(109)가 상방에 존재하지 않는 외주 단부(199)의 근방 영역)을 향하여 공기를 토출하게 된다.　외주 단부(199)의 근방 영역 상의 액막(106)에, 상측으로부터 공기가 접촉됨으로써, 외주 단부(199)의 근방 영역의 액면이 밀어내려진다.　이 때문에, 외주 단부(199)의 근방 영역 상의 물이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입하는 것이 방지된다.
여기서, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 공기를 토출하는 공기 토출부(121)를 구비하고 있지 않은 초음파 영상 장치(이하, 비교예에 관한 초음파 영상 장치라고 기재함)에서는, 프로브(110)에 의해 접합 웨이퍼(109)를 주사하는 공정에 있어서, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)에서 가감속할 때 액막(106)의 표면이 물결쳐, 물이 외주 단부(199)에 부착되어, 웨이퍼(191)끼리의 접합면(193)에 침입할 우려가 있다.　이 때문에, 비교예에서는, 액막(106)의 표면이 물결치지 않도록, 주사 속도를 낮게 억제하여, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 주변을 주사할 때의 프로브(110)의 가감속도를 작게 할 필요가 있다.　이 때문에, 비교예에 관한 초음파 영상 장치에서는, 주사 속도를 낮게 억제하는 것에 기인하여 접합 웨이퍼(109)의 주사에 필요한 시간이 길어져, 초음파 영상 장치에 의한 접합면(193)의 영상의 생성 효율이 저하되어 버린다.
이에 반해, 본 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치(100)는 케이스(111)로부터 토출되는 물이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입하지 않도록, 물을 밀어내리기 위한 공기를 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 토출하는 공기 토출부(121)를 구비하고 있다.　이에 의해, 본 실시 형태에서는, 비교예에 비하여 프로브(110)의 주사 속도가 빠르고, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 주변에서의 프로브(110)의 가감속도가 높은 경우에도, 물이 접합면(193)에 침입하는 것이 방지된다.
도 3을 사용하여, 초음파 영상 장치(100)에 의한 접합 웨이퍼(109)의 초음파 검사 방법에 대하여 설명한다.　도 3은 초음파 검사 방법의 실시 수순의 일례를 나타내는 흐름도이다.　또한, 이 초음파 검사 방법에는, 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)과 프로브(110) 사이에 초음파를 전파하는 물을 공급하고, 프로브(110)로부터 접합 웨이퍼(109)에 초음파를 조사하여, 웨이퍼(191)끼리의 접합면(193)의 영상을 생성할 때, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 물이 침입하는 것을 방지하는 물 침입 방지 방법(액체 침입 방지 방법)이 포함된다(S20 내지 S70).
도 3에 나타내는 바와 같이, 접합 웨이퍼(109)의 초음파 검사는, 준비 공정 S10, 위치 결정 공정 S20, 웨이퍼 보유 지지 공정 S30, 프로브 배치 공정 S40, 물 공급 공정(액체 공급 공정) S50, 공기 토출 공정(기체 토출 공정) S60, 주사 공정 S70, 영상 생성 공정 S80, 결함 확인 공정 S90이, 이 순번으로 행해진다.
준비 공정 S10에서는, 각 장치가 기동되고, 검사 대상이 되는 접합 웨이퍼(109)가 선택된다.　위치 결정 공정 S20에서는, 공기 토출부(121)를 갖는 보유 지지 장치(102)와 접합 웨이퍼(109)의 위치 결정이 행해진다.　도 4a 내지 도 4c를 사용하여, 보유 지지 장치(102)와 접합 웨이퍼(109)의 위치 결정에 대하여 상세하게 설명한다.
공기 토출부(121)와 접합 웨이퍼(109) 사이에서 큰 위치 어긋남이 발생하면, 공기 토출부(121)로부터 토출되는 공기에 의해, 적절하게 물을 밀어내리지 못할 가능성이 있다.　본원 발명자들은, 공기 토출부(121)로부터 토출되는 공기에 의해, 적절하게 물을 밀어내리는 것이 가능한, 공기 토출부(121)와 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 위치 관계에 대하여 검토를 거듭하였다.
또한, 이하에서는, 평면으로 보아 원 형상을 나타내는 보유 지지 장치(102)의 직경 방향을 직경 방향이라 기재하고, 도 4a 내지 도 4c에 도시되는 단면에 있어서의 토출 개구부(122)의 직경 방향 폭의 중심축을 직경 방향 중심축 C로 하여, 공기 토출부(121)와 접합 웨이퍼(109)의 위치 관계에 대하여 설명한다.
수치 유체 시뮬레이션 상에서는, 토출 개구부(122)가 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 연직 상방에 위치하고 있는 경우, 토출된 공기의 대부분이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 스쳐 프로브(110)의 주위의 액면을 향한다.　이 때문에, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 접합 웨이퍼(109)의 하측에서 보았을 때의 토출 개구부(122)의 개구 단부면(123)의 직경 방향 폭이 넓어지는 방향으로는, 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)를 토출 개구부(122)의 내주연 한계까지 가까이 댈 수 있다.　바꾸어 말하면, 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)의 연직 상방에 토출 개구부(122)의 내주연이 위치하고 있는 경우에는, 토출 개구부(122)로부터 토출되어, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 따라 하방으로 흐르는 공기에 의해 프로브 유닛(101) 상의 물을 밀어내릴 수 있다.　즉, 토출 개구부(122)의 직경 방향의 폭을 d라 하면, 토출 개구부(122)의 직경 방향 중심축 C에 대한 접합 웨이퍼(109)의 내경 방향의 어긋남의 허용량은, d/2 미만이다.
한편, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 접합 웨이퍼(109)를 하측에서 보았을 때의 토출 개구부(122)의 개구 단부면(123)의 직경 방향 폭이 좁아지는 방향으로는, 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)를 토출 개구부(122)의 외주연까지 어긋나게 하면, 토출 개구부(122)로부터 토출되는 공기의 대부분이 접합 웨이퍼(109)의 상면(109b)을 따라 흘러 버리기 때문에, 프로브 유닛(101) 상의 물을 밀어내리는 효과가 작아져 버린다.　따라서, 토출 개구부(122)의 직경 방향의 폭을 d라 하면, 토출 개구부(122)의 직경 방향 중심축 C에 대한 접합 웨이퍼(109)의 외경 방향의 위치 어긋남의 허용량은, 실험 결과로부터 d/4 이하로 하는 것이 바람직하다.
따라서, 위치 결정 공정 S20에 있어서, 접합 웨이퍼(109)는 도 4c에 나타내는 바와 같이, 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)가 토출 개구부(122)의 직경 방향 중심축 C로부터 내경 방향으로 d/2 미만 또한 직경 방향 중심축 C로부터 외경 방향으로 d/4 이하의 범위(이하, 허용 범위라고도 기재함) 내에 들어가도록, 보유 지지 장치(102)에 대하여 위치 결정된다.　또한, 이 위치 결정 조건은, 공기 토출부(121)의 토출 개구부(122) 및 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 전체 둘레에 걸쳐 만족되는 것이 바람직하다.
즉, 공기 토출부(121)의 토출 개구부(122)는 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지 장치(102)에 의해 보유 지지할 때의 위치 어긋남이나, 보유 지지 장치(102) 등의 제조 공차 등에 기인한 위치 어긋남이 발생한 경우에도, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 전체 둘레에 걸쳐, 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)를 상기 허용 범위 내에 수용할 수 있도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.　이에 의해, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 전체 둘레에 걸쳐, 공기 토출부(121)의 토출 개구부(122)로부터 토출되는 공기에 의해, 프로브 유닛(101)의 상면의 물을 밀어내릴 수 있다.　그 결과, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 전체 둘레에 걸쳐, 접합면(193)으로의 물의 침입을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 접합 웨이퍼(109)는 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)가 공기 토출부(121)의 토출 개구부(122)의 직경 방향 중심축 C에 위치하도록, 위치 결정이 행해진다.
도 3에 나타내는 웨이퍼 보유 지지 공정 S30에 있어서, 보유 지지 장치(102)는 위치 결정 공정 S20에서 위치 결정된 접합 웨이퍼(109)의 상면(109b)을 복수의 진공 흡착 패드(129)에 흡착시킨다.　복수의 진공 흡착 패드(129)는 접합 웨이퍼(109)를 수평으로 보유 지지한다.　또한, 접합 웨이퍼(109)를 수평으로 보유 지지한다는 것은, 접합 웨이퍼(109)의 기준면(상면(109b), 저면(109a), 접합면(193) 등)이 수평하게 되는 것을 목표로 하여 보유 지지하는 것을 가리킨다.
접합 웨이퍼(109)와 토출 개구부(122)의 개구 단부면(123)의 연직 방향의 거리는, 전체 둘레에 걸쳐 일정하다.　또한, 본 실시 형태에서는, 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)(검사면)의 반대 측의 면을 진공 흡착함으로써 고정 보유 지지하고 있지만, 프로브(110)의 주사의 방해가 되지 않는다면, 다른 방법으로 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지해도 상관없다.
프로브 배치 공정 S40에 있어서, 프로브 유닛(101)은 주사 초기 위치에 배치된다.　주사 초기 위치는, 진공 흡착 패드(129)에 의해 보유 지지된 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)의 하측의 위치이다.　프로브(110)와 접합 웨이퍼(109) 사이의 연직 방향의 거리는, 프로브(110)의 초점 거리 및 관찰 대상인 접합면(193)의 깊이(접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)으로부터 접합면(193)까지의 연직 방향의 거리)에 의해 결정된다.　케이스(111)의 상면(111a)과 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a) 사이의 연직 방향의 거리는, 예를 들어 0.3 내지 3mm 정도로 설정하는 것이 적합하다.
물 공급 공정 S50에서는, 펌프(161)로부터 토출되는 물의 프로브 유닛(101)으로의 공급이 개시된다.　프로브(110)와 접합 웨이퍼(109) 사이의 거리에 따라, 케이스(111)의 상면(111a)의 액막(106)의 두께가 결정된다.
또한, 프로브(110)와 접합 웨이퍼(109) 사이의 거리가 커질수록 액막(106)의 두께를 크게 할 필요가 있다.　이 때문에, 프로브(110)와 접합 웨이퍼(109) 사이의 거리가 커질 것을 미리 알고 있는 경우에는, 소수성(발수성)이 높은 재료에 의해 형성된 케이스(111)를 사용하는 것이 바람직하다.　또한, 케이스(111)의 상면(111a)에, 소수성이 높은 코팅 재료를 도포해도 된다.　이에 반해, 프로브(110)와 접합 웨이퍼(109) 사이의 거리가 작아질 것을 미리 알고 있는 경우에는, 친수성이 높은 재료에 의해 형성된 케이스(111)를 사용할 수 있다.
바꾸어 말하면, 프로브 유닛(101)의 케이스(111)의 상면(111a)의 소수성(발수성)이 높은 경우에는, 액막(106)의 두께가 커지기 때문에, 케이스(111)의 상면(111a)으로부터 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)까지의 거리를 크게 설정할 수 있다.　한편, 프로브 유닛(101)의 케이스(111)의 상면(111a)의 친수성이 높은 경우에는, 액막(106)의 두께가 작아지기 때문에, 케이스(111)의 상면(111a)으로부터 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)까지의 거리는 작게 설정할 필요가 있다.
프로브 유닛(101)에 공급되는 물의 유량이나 압력은, 물의 표면 장력에 의해 케이스(111)의 상면(111a)에 형성되는 액막(106)의 표면(액면)이 물결치지 않고, 거의 잔잔한 수면으로 간주할 수 있을 정도의 유량이나 압력으로 설정된다.
이와 같이, 물 공급 공정 S50에서는, 프로브(110)를 수용하는 케이스(111)에 물이 공급되어, 프로브(110)와 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a) 사이에 물이 채워짐과 함께, 케이스(111)의 상면(111a)에 접합 웨이퍼(109)에 접하는 액막(106)이 형성된다.
공기 토출 공정 S60에서는, 공기 토출부(121)로부터의 공기의 토출이 개시된다.　공기 토출부(121)의 토출 개구부(122)의 전역에 걸쳐, 환상의 정류부(필터)(130)가 마련되어 있다.　이 때문에, 공기 도입부(169)로부터 도입된 공기는, 정류부(130)에 의해 토출 개구부(122)의 개구 단부면(123)의 전역에 걸쳐 균일한 토출압으로 토출된다.
토출 개구부(122)의 개구 단부면(123)의 높이와 접합 웨이퍼(109)의 상면(109b)의 높이의 차(이하, 고도차라고도 기재함)는 1 내지 3mm 정도로 하는 것이 적합하다.　더 큰 고도차가 있어도 상관없지만, 토출된 공기가 확산됨으로써, 접합 웨이퍼(109)의 상면(109b)을 따라 공기가 달아나기 쉬워지기 때문에, 고도차가 큰 경우에는 공기류의 유속을 크게 할 필요가 있다.　그러나, 고도차를 크게 설정하고, 공기류의 유속을 크게 하는 경우, 공기 공급원(공기 압축기 등)의 에너지 효율이 저하되기 때문에, 고도차는 가능한 한 작게 설정하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 진공 흡착 패드(129)를 보유 지지하는 기부(120)에 비하여, 접합 웨이퍼(109) 측으로 돌출되도록 공기 토출부(121)가 형성되어 있다.　이 때문에, 공기 토출부(121)의 개구 단부면(123)을 접합 웨이퍼(109)에 접근시킬 수 있어, 공기류의 유속을 작게 할 수 있다.　그 결과, 공기 공급원의 에너지 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도시하지 않지만, 공기 공급원으로부터 공급되는 공기의 압력은, 압력 레귤레이터에 의해 제어되고, 공기 공급원으로부터 공급되는 공기의 유량은, 공기 유량 센서와, 공기 유량을 조절 가능한 유량 제어 기구를 구비하는 공기 유량 제어 장치에 의해 제어된다.　공기 유량 제어 장치는, 통괄 제어 장치(150)로부터의 제어 신호에 기초하여, 공기 공급원으로부터 보유 지지 장치(102)의 공기 도입부(169)에 공급되는 공기의 유량을 제어한다.
주사 공정 S70에서는, 프로브 유닛(101)이 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)을 따라 주사된다.　도 2 및 도 5를 사용하여, 주사 공정 S70에 대하여 상세하게 설명한다.　도 5는 접합 웨이퍼(109)의 하면도이며, 프로브(110)가 접합 웨이퍼(109)를 주사하는 모습을 나타낸다.　도 2에 나타내는 바와 같이, 프로브 유닛(101)의 케이스(111)의 상면(111a)에는, 물이 연속적으로 공급되고 있다.　또한, 공기 토출부(121)로부터, 공기가 연속적으로 토출되고 있다.　주사 공정 S70에 있어서, 통괄 제어 장치(150)는 케이스(111)의 상면(111a)에 형성되는 액막(106)이 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)에 접하도록 케이스(111)의 상면(111a)에 형성된 수출구부(115)로부터 물을 연속적으로 토출하면서 프로브(110)를 케이스(111)와 함께 저면(109a)을 따라 주사한다.
주사 공정 S70에 있어서, 통괄 제어 장치(150)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 접합 웨이퍼(109)의 최하층 웨이퍼(191a)의 저면(109a)의 하측에 있어서, 접합 웨이퍼(109)의 일방 측(도시 좌측)의 외주 단부(이하, 제1 외주 단부(199A)라고도 기재함)를 개시점(주사 초기 위치), 제1 외주 단부(199A)와는 반대인 외주 단부(이하, 제2 외주 단부(199B)라고도 기재함)를 종점으로 하여 프로브(110)를 X축 방향으로 이동시키는 왕동(往動) 처리를 행한다.　그 후, 통괄 제어 장치(150)는 프로브(110)를 Y축 방향으로 소정 거리만큼 시프트 이동시키는 시프트 처리를 행한다.　또한, 통괄 제어 장치(150)는 제2 외주 단부(199B)를 개시점, 제1 외주 단부(199A)를 종점으로 하여 프로브(110)를 X축 방향으로 이동시키는 복동(復動) 처리를 행한다.　그 후, 통괄 제어 장치(150)는 다시 프로브(110)를 Y축 방향으로 소정 거리만큼 시프트 이동시키는 시프트 처리를 행한다.　이와 같이, 통괄 제어 장치(150)는 스캐너 구동 제어 장치(153)를 통해 X축 스캐너(152x), Y축 스캐너(152y), Z축 스캐너(152z)를 구동하고, 왕동 처리, 시프트 처리, 복동 처리, 시프트 처리의 일련의 처리를 반복하여 행하면서, 송수신 장치(151)를 통해, 저면(109a)의 하측 방향으로부터 프로브(110)에 의해 접합 웨이퍼(109)에 초음파(119)를 조사하고, 그 반사파를 취득한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 프로브(110)와 케이스(111)는 동기하여 이동한다.　도 2에서는, 프로브(110)의 송수신 소자(110a)의 중심이 접합 웨이퍼(109)의 제1 외주 단부(199A), 접합 웨이퍼(109)의 중심 및 접합 웨이퍼(109)의 제2 외주 단부(199B)에 위치했을 때의 프로브 유닛(101)을 나타내고 있다.　주사 공정 S70에 있어서, 프로브 유닛(101)은 접합 웨이퍼(109)의 제1 외주 단부(199A)로부터 제2 외주 단부(199B)를 향하여 가속하고, 제2 외주 단부(199B)의 바로 앞에서 감속하기 시작하여, 제2 외주 단부(199B)에서 정지한다.　또한, 프로브 유닛(101)은 접합 웨이퍼(109)의 제2 외주 단부(199B)로부터 제1 외주 단부(199A)를 향하여 가속하고, 제1 외주 단부(199A)의 바로 앞에서 감속하기 시작하여, 제1 외주 단부(199A)에서 정지한다.　프로브 유닛(101)이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)에 위치하면, 케이스(111)의 상면(111a)에 형성된 액막(106)의 상방에 접합 웨이퍼(109)가 존재하지 않게 된다.
여기서, 공기 토출부(121)를 구비하고 있지 않은 비교예에 관한 초음파 영상 장치에서는, 프로브 유닛(101)의 상면의 영역 중, 상방에 접합 웨이퍼(109)가 존재하지 않는 영역에서는, 액막(106)의 두께가, 상방에 접합 웨이퍼(109)가 존재하는 영역에 비하여 두꺼워진다.　또한, 프로브 유닛(101)의 가속 개시 직후나 정지 직후에 있어서, 액면이 물결치는 것에 기인하여 물이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입할 우려가 있다.
이에 반해, 본 실시 형태에서는, 주사 공정 S70에 있어서, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 하방에 프로브(110)가 위치하고 있을 때, 케이스(111)로부터 토출되는 물이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입하지 않도록, 공기 토출부(121)로부터 공기를 외주 단부(199)를 향하여 토출하고, 공기 토출부(121)로부터 토출되는 공기에 의해 케이스(111)로부터 토출되는 물을 밀어내린다.　이와 같이, 본 실시 형태에서는, 공기 토출부(121)로부터의 공기류가, 프로브 유닛(101)의 상면의 영역 중, 상방에 접합 웨이퍼(109)가 존재하지 않는 영역의 액면을 밀어내린다.　이 때문에, 물이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입하는 것이 방지된다.
또한, 공기 토출부(121)로부터 토출되는 공기의 유속이 너무 큰 경우에는, 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)과 케이스(111)의 상면(111a) 사이에 공기류가 들어가, 물(액상 매체)에 의한 초음파의 전파 경로가 방해 받게 되어 버린다.　한편, 공기 토출부(121)로부터 토출되는 공기의 유속이 너무 작은 경우에는, 케이스(111)의 상면(111a)의 액막의 표면을 밀어내리는 힘이 약해져, 물이 접합면(193)에 침입할 우려가 있다.　본원 발명자들은, 수치 유체 시뮬레이션 및 실험에 의해, 공기 토출부(121)로부터 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 토출되는 공기의 유속은, 2.5 내지 7.5[m/s]로 하는 것이 적합하다는 것을 확인하였다.
도 3에 나타내는 주사 공정 S70에 있어서, 통괄 제어 장치(150)는 주사 위치마다의 반사파 신호 강도를 취득하여, 기억한다.　주사 공정 S70이 완료되면, 영상 생성 공정 S80으로 진행하여, 통괄 제어 장치(150)는 주사 위치마다의 반사파 신호 강도에 기초하여, 영상 데이터를 생성하고, 생성한 영상 데이터를 표시부(155)에 출력한다.　표시부(155)는 입력된 영상 데이터에 기초하여, 영상을 표시 화면에 표시시킨다.
영상 생성 공정 S80이 완료되고, 표시부(155)에 접합 웨이퍼(109)의 접합면(193)의 영상이 표시되면, 공정이 결함 확인 공정 S90으로 진행한다.　결함 확인 공정 S90에 있어서, 검사원은, 접합면(193)에 박리, 보이드 등의 결함이 발생했는지 여부를 확인한다.　결함이 발생한 경우, 검사원은, 결함의 위치, 크기를 특정한다.
결함 확인 공정 S90이 완료되면, 준비 공정 S10에서 선택된 접합 웨이퍼(109)의 검사가 완료되고, 다음 접합 웨이퍼(109)의 검사가 개시되어, 공정 S10 내지 S90이 다시 행해진다.
또한, 공정의 순서는, 도 3에서 나타내는 예에 한정되지 않는다.　예를 들어, 물 공급 공정 S50과 공기 토출 공정 S60의 순서는 반대여도 된다.　그러나, 소정의 사양의 접합 웨이퍼(109)를 처음으로 검사하는 경우에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 물 공급 공정 S50에 있어서 물의 토출압이나 유량을 설정하고, 그 후, 공기류의 토출압이나 유량을 설정하는 것이 바람직하다.　이에 의해, 공기 토출 공정 S60에 있어서, 프로브 유닛(101)의 상면에 형성되는 물을 효과적으로 밀어내리는 것이 가능한 공기류의 토출압이나 유량을 적절하게 설정할 수 있다.
상술한 실시 형태에 따르면, 다음 작용 효과를 발휘한다.
(1) 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치(100)는 2매 이상의 웨이퍼(191)가 접합된 접합 웨이퍼(109)에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득하여 웨이퍼(191)끼리의 접합면(193)의 영상을 생성한다.　초음파 영상 장치(100)는 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)의 하측에 있어서, 저면(109a)을 따라 이동하면서, 접합 웨이퍼(109)에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득하는 프로브(초음파 탐촉자)(110)와, 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)과의 사이에 있어서, 저면(109a)에 접하는 액막(106)이 형성되도록, 초음파를 전파시키는 물(액체)을 연속적으로 저면(109a)을 향하여 토출하면서, 프로브(110)와 함께 이동하는 케이스(액체 토출부)(111)와, 공기(기체)를 토출하는 공기 토출부(기체 토출부)(121)를 갖는 보유 지지 장치(기체 토출 장치)(102)를 구비한다.　공기 토출부(121)는 케이스(111)로부터 토출되는 물이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입하지 않도록, 물을 밀어내리기 위한 공기를 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 토출한다.
또한, 도 2, 도 3 및 도 5를 사용하여 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 물 침입 방지 방법(액체 침입 방지 방법)은 공기를 토출하는 공기 토출부(121)와 접합 웨이퍼(109)를 위치 결정하는 위치 결정 공정 S20과, 위치 결정된 접합 웨이퍼(109)를 진공 흡착 패드(보유 지지부)(129)에 의해 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 공정 S30과, 진공 흡착 패드(129)에 의해 보유 지지된 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)의 하측에 프로브(110)를 배치하는 프로브 배치 공정(탐촉자 배치 공정) S40과, 프로브(110)를 수용하는 케이스(111)에 물을 공급하고, 프로브(110)와 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a) 사이를 물로 채움과 함께 케이스(111)의 상면(111a)에 접합 웨이퍼(109)에 접하는 액막(106)을 형성하는 물 공급 공정(액체 공급 공정) S50과, 케이스(111)의 상면(111a)에 형성되는 액막(106)이 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)에 접하도록 케이스(111)의 상면(111a)에 형성된 수출구부(액체 출구부)(115)로부터 물을 연속적으로 토출하면서 프로브(110)를 케이스(111)와 함께 저면(109a)을 따라 주사하는 주사 공정 S70을 포함한다.　주사 공정 S70에 있어서, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 하방에 프로브(110)가 위치하고 있을 때, 케이스(111)로부터 토출되는 물이 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)로부터 접합면(193)으로 침입하지 않도록, 공기 토출부(121)로부터 공기를 외주 단부(199)를 향하여 토출하고, 공기 토출부(121)로부터 토출되는 공기에 의해 케이스(111)로부터 토출되는 물을 밀어내린다.
케이스(111)는 저면(109a)과의 사이에서 소정의 이격 거리를 유지하고, 저면(109a)과의 사이에 형성하는 소정 두께를 갖는 액막(106)의 형상을 유지하도록, 소정의 토출압으로 연속적으로 물을 공급하면서, 프로브(110)와 동기하여 이동한다.　이에 의해, 물의 접촉 영역을 저면(109a)에만 한정할 수 있다.　공기 토출부(121)로부터 토출되는 공기에 의해, 케이스(111)의 상면(111a) 중 접합 웨이퍼(109)가 상방에 존재하지 않는 영역에 형성되는 액막(106)의 표면을 강제적으로 밀어내려, 물이 접합 웨이퍼(109)의 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)에 접근하는 것을 방지할 수 있다.　따라서, 본 실시 형태에 따르면, 프로브(110)의 주사 속도를 저하시키지 않고 웨이퍼(191)끼리의 접합면(193)으로의 물의 침입을 방지할 수 있다.　그 결과, 접합 웨이퍼(109)에 대한 프로브(110)의 주사 시간을 단축시켜, 접합면(193)의 영상의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.　접합면(193)의 영상의 생성 효율의 향상은, 영상을 사용한 검사의 효율의 향상으로 이어지고, 접합 웨이퍼(109)를 사용한 제품의 생산 효율의 향상으로 이어진다.
또한, 접합면(193)으로의 물의 침입이 방지되기 때문에, 물의 침입에 기인한 문제의 발생을 방지할 수 있다.　예를 들어, 접합면(193)에 존재하는 금속의 부식을 방지할 수 있다.　또한, 접합 웨이퍼(109)의 검사가, 웨이퍼(191)의 금속끼리를 접합하기 전에 행해지는 경우, 접합면(193)에 물이 침입하면 금속에 산화 피막이 형성됨으로써, 검사 후의 금속끼리의 접합을 적절하게 행하지 못하게 될 우려가 있다.　본 실시 형태에서는, 접합면(193)에 물이 침입하는 것이 방지되기 때문에, 접합 웨이퍼(109)의 검사 후의 금속끼리의 접합을 적절하게 행할 수 있다.
(2) 초음파 영상 장치(100)는 케이스(111)의 상면(111a)에 형성되는 액막(106)이 일정 두께로 유지되도록, 케이스(111)에 물(액체)을 공급하는 물 공급 장치(액체 공급 장치)(160)를 구비하고 있다.　이 구성에 의하면, 액막(106)의 두께가 변동하는 경우에 비하여, 접합면(193)의 영상을 적절하게 생성할 수 있고, 접합면(193)으로의 물의 침입을 적절하게 방지할 수 있다.
(3) 공기 토출부(121)는 공기를 도입하는 복수의 공기 도입부(기체 도입부)(169)와, 복수의 공기 도입부(169)에 연통하고, 복수의 공기 도입부(169)로부터 도입된 공기를 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 토출하는 토출 개구부(122)와, 토출 개구부(122)에 마련되어 복수의 공기 도입부(169)로부터 도입된 공기를 정류하는 정류부(130)를 갖고 있다.　토출 개구부(122)는 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 상방에 있어서 외주 단부(199)를 따르도록 환상으로 형성되어 있다.　정류부(130)는 토출 개구부(122)의 전역에 걸쳐 마련되어 있다.
이 구성에서는, 공기 도입부(169)로부터 도입된 공기가, 정류부(130)에 의해 토출 개구부(122)의 개구 단부면(123)의 전역에 걸쳐 균일한 토출압으로 토출된다.　이에 의해, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 전체 둘레에 있어서, 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)로부터의 물의 침입을 적절하게 방지할 수 있다.
보유 지지 장치(기체 토출 장치)(102)는, 접합 웨이퍼(109)를 수평으로 보유 지지하는 보유 지지부로서의 진공 흡착 패드(129)를 갖고 있다.　진공 흡착 패드(129)는 케이스(111)의 상면(111a)으로부터 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)까지의 거리가, 소정의 이격 거리로 유지되도록, 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지한다.　이 구성에서는, 보유 지지 장치(102)가 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 공기를 토출하는 기능과, 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지하는 기능을 갖는다.　이 때문에, 접합 웨이퍼(109)를 보유 지지하는 장치와, 접합 웨이퍼(109)에 공기를 토출하는 장치를 개별적으로 마련하는 경우에 비하여, 부품 개수를 저감시킬 수 있음과 함께, 고정밀도로 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)를 향하여 공기를 토출할 수 있다.
<제2 실시 형태>
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치(200)에 대하여 설명한다.　또한, 제1 실시 형태에서 설명한 구성과 동일 혹은 상당하는 구성에는 동일한 참조 기호를 붙여, 상위점을 주로 설명한다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 초음파 영상 장치(200)의 공기 토출부(221)의 형상에 대하여 나타내는 도면이다.　제2 실시 형태에서는, 도시하는 바와 같이, 공기 토출부(221)의 토출 개구부(222)로부터 토출되는 공기의 방향이 연직축 V에 대하여 경사 각도 θ만큼 경사지도록, 토출 개구부(222)가 형성되어 있다(θ>0).
제1 실시 형태에서는, 공기 토출부(121)의 토출 개구부(122)로부터 연직 하측 방향으로 공기가 토출되는 예에 대하여 설명하였다.　그러나, 도 7에 나타내는 바와 같이, 접합 웨이퍼(109)를 구성하는 웨이퍼(191)의 외주 단부의 각각에 대하여 모따기가 실시되어 있는 경우, 접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)의 일부에 공기류가 부여되지 않는 부분이 생겨 버릴 우려가 있다.　이 경우, 접합 웨이퍼(109)의 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)의 근방에서 와류가 발생하여, 부압 영역 A0이 형성된다.　그 결과, 부압 영역 A0에 의해 액막(106)의 일부가 빨아 올려져, 물이 접합면(193)에 침입할 우려가 있다.
그래서, 제2 실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 서로 접합되는 최상층 웨이퍼(191b)와 최하층 웨이퍼(191a)의 외주 단부끼리의 사이에 부압 영역 A0이 형성되는 것을 방지하기 위해, 최상층 웨이퍼(191b)와 최하층 웨이퍼(191a)의 외주 단부끼리의 사이를 향하여, 경사로부터 공기를 접촉시킨다.
본 실시 형태에서는, 공기 토출부(221)의 토출 개구부(222)의 직경 방향 중심축 C가, 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)(모따기가 시작되는 부분)를 통과하는 연직축 V와 접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)의 교점 P를 통과하도록, 토출 개구부(222)가 형성되어 있다.　즉, 토출 개구부(222)의 외주면 및 내주면도, 토출 개구부(222)의 직경 방향 중심축 C와 마찬가지로, 연직 방향(접합 웨이퍼(109)의 저면(109a)의 법선 방향)에 대하여 경사져 있다.　토출 개구부(222)의 직경 방향 중심축 C와, 연직축 V가 이루는 각인 경사 각도 θ는, 수치 유체 시뮬레이션이나 실험에 의해, 가장 적합한 각도를 설정하는 것이 바람직하다.　또한, 수치 유체 시뮬레이션이나 실험에 의해, 경사 각도 θ가 10도 이상 30도 이하이면, 와류의 발생을 억제할 수 있음이 확인되었다.
접합 웨이퍼(109)의 외주 단부(199)와 토출 개구부(222)의 위치 관계에 있어서, 다소의 위치 어긋남이 허용된다.　접합 웨이퍼(109)의 접합면(193)의 외주 단부 에지(194)는 도 6에 나타내는 위치로부터 내경 방향으로 (d/2)×cosθ미만의 범위, 혹은, 도 6에 나타내는 위치로부터 외경 방향으로 (d/4)×cosθ이하의 범위에 수용하는 것이 바람직하다.
본 제2 실시 형태에서는, 주사 공정 S70에 있어서, 공기 토출부(221)의 토출 개구부(222)로부터 연직축 V에 대하여 경사진 방향으로 공기를 토출한다.　이러한 제2 실시 형태에 따르면, 접합 웨이퍼(109)를 구성하는 웨이퍼(191)의 외주 단부의 각각에 대하여 모따기가 실시되어 있는 경우에 있어서, 서로 접합되는 웨이퍼(191)의 외주 단부끼리의 사이에 부압 영역 A0이 형성되는 것을 방지할 수 있다.　따라서, 제2 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(191)의 외주 단부에 모따기가 실시되어 있는 경우에 있어서, 접합 웨이퍼(109)의 접합면(193)으로의 물의 침입을 적절하게 방지할 수 있다.
다음과 같은 변형예도 본 발명의 범위 내이며, 변형예에 나타내는 구성과 상술한 실시 형태에서 설명한 구성을 조합하거나, 상술한 다른 실시 형태에서 설명한 구성끼리를 조합하거나, 이하의 다른 변형예에서 설명하는 구성끼리를 조합하는 것도 가능하다.
<변형예 1>
상기 실시 형태에서는, 공기 토출부(121)가 마련되는 정류부(130)가 다공질체로 이루어지는 필터인 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.　이하, 공기 토출부에 마련되는 정류부의 변형예에 대하여 설명한다.
<변형예 1-1>
도 8은 변형예 1-1에 관한 공기 토출부(121A)의 일부를 나타내는 사시도이며, 도 9는 도 8의 IX-IX선 단면 모식도이며, 도 10은 도 9의 X-X선 단면 모식도이다.　도 10은 도 9에 나타내는 토출 개구부(122A)의 유로를 따라 절단한 단면 모식도이다.
도 8 내지 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 변형예 1-1에서는, 토출 개구부(122A)에, 복수의 정류부(130A)가 마련되어 있다.　복수의 정류부(130A)는 공기 토출부(121A)의 둘레 방향을 따라 등간격으로 마련되어 있다.　인접하는 정류부(130A) 간에는, 인접하는 정류부(130A)끼리를 이격하는 종판(136)이 형성되어 있다.　정류부(130A)는 공기의 상류측으로부터 하류측을 향하여 제1 공기실(131), 제2 공기실(132) 및 제3 공기실(133)을 갖고 있다.
제1 공기실(131)은 상류측에서 공기 도입부(169A)에 연통하고 있다.　제1 공기실(131)과 제2 공기실(132)을 이격하는 횡판(137)에는, 2개의 관통 구멍(134)이 형성되어 있다.　제1 공기실(131)은 하류측에서 2개의 관통 구멍(134)을 통해 제2 공기실(132)에 연통하고 있다.　제2 공기실(132)과 제3 공기실(133)을 이격하는 횡판(138)에는, 4개의 관통 구멍(135)이 형성되어 있다.　제2 공기실(132)은 하류측에서 4개의 관통 구멍(135)을 통해 제3 공기실(133)에 연통하고 있다.　제3 공기실(133)은 하류측에서 토출 개구부(122A)의 출구부(139)에 연통하고 있다.
이와 같이, 본 변형예에 관한 정류부(130A)는 원 형상의 관통 구멍(134, 135)이 형성된 횡판(137, 138)을 복수단 마련하고, 토출 개구부(122A)의 출구부(139)에 접근함에 따라 관통 구멍의 수가 증가하는 구성이다.　또한, 복수단의 횡판(137, 138)에 마련된 복수의 관통 구멍(134, 135)은 개구 면적이 동일하다.　각 단의 횡판(137, 138)에 마련된 관통 구멍(134, 135)은 중심축이 서로 어긋나게 배치된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 각 관통 구멍(134, 135)은 후단의 횡판(138)에 마련된 관통 구멍(135)으로부터 전단의 횡판(137)에 마련된 관통 구멍(134)이 보이지 않도록, 또한 횡판(137, 138)의 긴 변 방향의 길이를 이등분하는 축이며 횡판(137, 138)의 짧은 변 방향에 평행한 축을 대칭축으로 한 선대칭으로 배치된다.　또한, 도 9 및 도 10에서는, 토출 개구부(122A)에 3개의 공기실이 마련되는 예에 대하여 도시하고 있지만, 공기실의 수는 4개 이상이어도 된다.　이 경우, 상류측으로부터 하류측의 공기실에 연통하는 관통 구멍의 수는, 하류측일수록 많게 하는 것이 바람직하다.
이러한 변형예에 따르면, 제1 실시 형태에서 설명한 다공질체로 이루어지는 필터를 마련하지 않고, 공기 도입부(169A)로부터 도입된 공기를, 평면으로 보아 환상의 토출 개구부(122A)의 전역으로부터 균일한 토출압으로 토출할 수 있다.
<변형예 1-2>
정류부는, 공기 도입부(169A)와 토출 개구부(122A)의 출구부(139) 사이에 크랭크 형상의 유로를 갖는 형태여도 된다.　이 구성에서는, 각 단의 크랭크 형상으로 절곡된 유로의 하류측으로부터 상류측을 볼 수 없는 구조로 한다.　예를 들어, 정류부는, 공기 도입부(169A)로부터 도입되어 연직 하방으로 흐르는 공기를, 크랭크 형상의 유로에 의해 외경 방향으로 90도 방향을 변환시키고, 그 후, 연직 하방으로 90도 방향을 변환시키고, 그 후, 내경 방향으로 90도 방향을 변환시키고, 그 후, 연직 하방으로 90도 방향을 변환시켜 토출 개구부(122A)의 출구부(139)로 유도하는 구성으로 할 수 있다.
<변형예 1-3>
정류부는, 변형예 1-1 및 변형예 1-2에서 설명한 정류부의 특징을 갖고 있어도 된다.　즉, 변형예 1-2에서 설명한 정류부의 크랭크 형상의 유로의 도중에 관통 구멍이 형성된 횡판을 공기의 흐름 방향으로 복수단 마련해도 된다.　횡판에 마련되는 관통 구멍의 수는, 하류측일수록 많게 한다.
<변형예 2>
상기 실시 형태에서는, 접합 웨이퍼(109)가 원판상의 웨이퍼(191)를 층상으로 접합한 구성인 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.　접합 웨이퍼(109)는 직사각 형상의 웨이퍼(191)를 층상으로 접합한 구성이어도 된다.
<변형예 3>
상기 실시 형태에서는, 접합 웨이퍼(109)가 2매의 웨이퍼(191)에 의해 구성되는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.　접합 웨이퍼(109)는 3매 이상의 웨이퍼(191)가 층상으로 접합된 구성이어도 된다.
<변형예 4>
상기 실시 형태에서는, 기체 토출부(공기 토출부(121, 221))로부터 토출하는 기체가 공기인 예에 대하여 설명했지만, 기체 토출부는, 공기 이외의 기체(예를 들어, 질소)를 토출해도 된다.　또한, 공기를 사용함으로써, 다른 기체를 사용하는 경우에 비하여, 저비용으로 검사를 실시할 수 있다.
<변형예 5>
상기 실시 형태에서는, X축 스캐너(152x), Y축 스캐너(152y) 및 Z축 스캐너(152z)가 프로브 유닛(101)을 이동시키는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.　X축 스캐너(152x), Y축 스캐너(152y) 및 Z축 스캐너(152z)는 각각 프로브 유닛(101) 및 보유 지지 장치(102) 중 한쪽을 이동시키는 구성이면 된다.　예를 들어, X축 스캐너(152x) 및 Z축 스캐너(152z)는 프로브 유닛(101)을 이동시키고, Y축 스캐너(152y)는 보유 지지 장치(102)를 이동시키는 구성으로 해도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지가 아니다.　각 실시 형태에 있어서, 제어선이나 정보선은, 설명상 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있고, 제품상 반드시 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있는 것은 아니다.　실제로는, 거의 모든 구성이 서로 접속되어 있다고 생각해도 된다.
100: 초음파 영상 장치
101: 프로브 유닛
102: 보유 지지 장치(기체 토출 장치)
106: 액막
109: 접합 웨이퍼(적층 웨이퍼)
109a: 접합 웨이퍼의 저면
109b: 접합 웨이퍼의 상면
110: 프로브(초음파 탐촉자)
110a: 송수신 소자
110b: 인코더
110c: 하우징
110d, 110e: 제어선
111: 케이스(액체 토출부)
111a: 케이스의 상면
115: 수출구부(액체 출구부)
116: 수입구부
117: 관통 구멍
119: 초음파
120: 기부
121, 121A: 공기 토출부(기체 토출부)
122, 122A: 토출 개구부
123: 개구 단부면
129: 진공 흡착 패드(보유 지지부)
130: 정류부(필터)
130A: 정류부
150: 통괄 제어 장치
151: 송수신 장치
152x: X축 스캐너
152y: Y축 스캐너
152z: Z축 스캐너
153: 스캐너 구동 제어 장치
155: 표시부
160: 물 공급 장치(액체 공급 장치)
161: 펌프
162: 급수 튜브(배관)
163: 유량 제어 기구
169, 169A: 공기 도입부(기체 도입부)
191: 웨이퍼(반도체 웨이퍼)
191a: 최하층 웨이퍼
191b: 최상층 웨이퍼
193: 접합면
194: 외주 단부 에지
199: 외주 단부
200: 초음파 영상 장치
221: 공기 토출부
222: 토출 개구부
S10: 준비 공정
S20: 위치 결정 공정
S30: 웨이퍼 보유 지지 공정
S40: 프로브 배치 공정(탐촉자 배치 공정)
S50: 물 공급 공정(액체 공급 공정)
S60: 공기 토출 공정(기체 토출 공정)
S70: 주사 공정
S80: 영상 생성 공정
S90: 결함 확인 공정
V: 연직축
θ: 경사 각도

Claims (7)

  1. 2매 이상의 웨이퍼가 접합된 접합 웨이퍼에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득하여 상기 웨이퍼끼리의 접합면의 영상을 생성하는 초음파 영상 장치이며,
    상기 접합 웨이퍼의 저면의 하측에 있어서, 상기 저면을 따라 이동하면서, 상기 접합 웨이퍼에 초음파를 조사하고, 그 반사파를 취득하는 초음파 탐촉자와,
    상기 접합 웨이퍼의 상기 저면과의 사이에 있어서, 상기 저면에 접하는 액막이 형성되도록, 초음파를 전파시키는 액체를 연속적으로 상기 저면을 향하여 토출하면서, 상기 초음파 탐촉자와 함께 이동하는 액체 토출부와,
    기체를 토출하는 기체 토출 장치를 구비하고,
    상기 기체 토출 장치는, 상기 액체 토출부로부터 토출되는 액체가 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부로부터 상기 접합면으로 침입하지 않도록, 상기 액체를 밀어내리기 위한 기체를 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부를 향하여 토출하는 기체 토출부를 갖는,
    것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 토출부의 상면에 형성되는 상기 액막이 일정 두께로 유지되도록, 상기 액체 토출부에 액체를 공급하는 액체 공급 장치를 구비하는,
    것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기체 토출부는,
    기체를 도입하는 복수의 기체 도입부와,
    상기 복수의 기체 도입부에 연통하고, 상기 복수의 기체 도입부로부터 도입된 기체를 상기 접합 웨이퍼의 상기 외주 단부를 향하여 토출하는 토출 개구부와,
    상기 토출 개구부에 마련되어 상기 복수의 기체 도입부로부터 도입된 기체를 정류하는 정류부를 갖고,
    상기 토출 개구부는, 상기 접합 웨이퍼의 상기 외주 단부의 상방에 있어서 상기 외주 단부를 따르도록 환상으로 형성되고,
    상기 정류부는, 상기 토출 개구부의 전역에 걸쳐 마련되어 있는,
    것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기체 토출부는, 당해 기체 토출부로부터 토출되는 기체의 방향이 연직축에 대하여 경사지도록 형성되어 있는,
    것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기체 토출 장치는, 상기 접합 웨이퍼를 수평으로 보유 지지하는 보유 지지부를 갖고,
    상기 보유 지지부는, 상기 액체 토출부의 상면으로부터 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면까지의 거리가, 소정의 이격 거리로 유지되도록, 상기 접합 웨이퍼를 보유 지지하는,
    것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
  6. 2매 이상의 웨이퍼가 접합된 접합 웨이퍼의 저면과 초음파 탐촉자 사이에 초음파를 전파하는 액체를 공급하고, 상기 초음파 탐촉자로부터 상기 접합 웨이퍼에 초음파를 조사하여, 상기 웨이퍼끼리의 접합면의 영상을 생성할 때, 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부로부터 상기 접합면으로 액체가 침입하는 것을 방지하는 액체 침입 방지 방법이며,
    기체를 토출하는 기체 토출부와 상기 접합 웨이퍼를 위치 결정하는 위치 결정 공정과,
    위치 결정된 상기 접합 웨이퍼를 보유 지지부에 의해 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 공정과,
    상기 보유 지지부에 의해 보유 지지된 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면의 하측에 상기 초음파 탐촉자를 배치하는 탐촉자 배치 공정과,
    상기 초음파 탐촉자를 수용하는 케이스에 액체를 공급하고, 상기 초음파 탐촉자와 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면 사이를 액체로 채움과 함께 상기 케이스의 상면에 상기 접합 웨이퍼에 접하는 액막을 형성하는 액체 공급 공정과,
    상기 케이스의 상면에 형성되는 액막이 상기 접합 웨이퍼의 상기 저면에 접하도록 상기 케이스의 상면에 형성된 액체 출구부로부터 액체를 연속적으로 토출하면서 상기 초음파 탐촉자를 상기 케이스와 함께 상기 저면을 따라 주사하는 주사 공정을 포함하고,
    상기 주사 공정에 있어서, 상기 접합 웨이퍼의 외주 단부의 하방에 상기 초음파 탐촉자가 위치하고 있을 때, 상기 케이스로부터 토출되는 액체가 상기 접합 웨이퍼의 상기 외주 단부로부터 상기 접합면으로 침입하지 않도록, 상기 기체 토출부로부터 기체를 상기 외주 단부를 향하여 토출하고, 상기 기체 토출부로부터 토출되는 기체에 의해 상기 케이스로부터 토출되는 액체를 밀어내리는,
    것을 특징으로 하는 액체 침입 방지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주사 공정에 있어서, 상기 기체 토출부로부터 연직축에 대하여 경사진 방향으로 기체를 토출하는,
    것을 특징으로 하는 액체 침입 방지 방법.
KR1020230064150A 2022-05-19 2023-05-18 초음파 영상 장치 및 접합 웨이퍼로의 액체 침입 방지 방법 KR20230161896A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022082383A JP7106782B1 (ja) 2022-05-19 2022-05-19 超音波映像装置および接合ウェハへの液体浸入防止方法
JPJP-P-2022-082383 2022-05-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230161896A true KR20230161896A (ko) 2023-11-28

Family

ID=82593783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230064150A KR20230161896A (ko) 2022-05-19 2023-05-18 초음파 영상 장치 및 접합 웨이퍼로의 액체 침입 방지 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230375507A1 (ko)
JP (1) JP7106782B1 (ko)
KR (1) KR20230161896A (ko)
CN (1) CN117092215A (ko)
DE (1) DE102023204538A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015148493A (ja) 2014-02-06 2015-08-20 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS537289A (en) * 1976-07-07 1978-01-23 Kobe Steel Ltd Method of and apparatus for sealing couplant for ultrasonic flaw detection
JP2007139546A (ja) 2005-11-17 2007-06-07 Showa Denko Kk 金属棒状材の製造装置、金属棒状材の製造方法、アルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法および非破壊検査装置
JP6813816B2 (ja) 2018-04-05 2021-01-13 東京エレクトロン株式会社 接合システムおよび接合方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015148493A (ja) 2014-02-06 2015-08-20 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230375507A1 (en) 2023-11-23
DE102023204538A1 (de) 2023-11-23
JP7106782B1 (ja) 2022-07-26
CN117092215A (zh) 2023-11-21
JP2023170546A (ja) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015119063A1 (ja) 超音波検査装置および超音波検査方法
JP7489970B2 (ja) カプラ、物品検査システム及び物品検査方法
KR100711937B1 (ko) 초음파를 이용한 기판 검사 방법 및 이를 수행하기 위한장치
JP4700015B2 (ja) 超音波検査方法及び超音波検査装置
KR102143460B1 (ko) 초음파 검사 장치, 제어 장치 및 검사 방법
US6481290B1 (en) Method and apparatus for ultrasonic non-destructive inspection
KR20230161896A (ko) 초음파 영상 장치 및 접합 웨이퍼로의 액체 침입 방지 방법
KR20230040858A (ko) 초음파 프로브를 이용한 불량 소자 자동 검사 장치 및 이를 이용한 검사방법
EP3396371B1 (en) Ultrasonic flaw detection device and ultrasonic flaw detection method
KR102459234B1 (ko) 초음파 프로브를 이용한 불량소자 검사방법 및 이를 이용하는 검사장치, 그리고 그 프로세서에 의해 수행되는 불량 소자 분류 방법
US11460447B2 (en) Inspection apparatus
KR102526914B1 (ko) 초음파 검사 장치
KR102530358B1 (ko) 초음파 검사 장치
Fassbender et al. Acoustic microscopy: a powerful tool to inspect microstructures of electronic devices
US20230366853A1 (en) Semiconductor device testing apparatus and methods of testing and fabricating semiconductor device using the same
JPS61241659A (ja) 検査装置
WO2022180972A1 (ja) 超音波検査装置
KR102535534B1 (ko) 초음파 검사 장치 및 이를 이용한 초음파 검사 방법
US9368414B2 (en) Semiconductor inspecting apparatus and method of inspecting and manufacturing semiconductor device using the same
JP2009258102A (ja) Ｘ線強度調整体及びそれを用いたｘ線異物検査方法並びにｘ線異物検査装置
KR102526911B1 (ko) 초음파 검사 장치 및 이를 이용한 초음파 검사 방법
CN108362213B (zh) 一种基于显示面板的薄膜间隙的检测装置以及方法
JP2022164087A (ja) レーザー加工装置
KR20240009606A (ko) 반전모듈을 이용해 상하면을 순차적으로 검사하는 불량 소자 자동 검사 장치 및 이를 이용한 검사방법
CN117612965A (zh) 检测晶片边缘的装置、方法及半导体传送设备