TWI699530B - 位置控制裝置、位置控制方法、及超音波映像系統 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題，係提供即使檢查較厚之被檢體的狀況中，也可於所希望的檢查對象面中，取得高解析度之檢查畫像的超音波映像系統。 解決手段是位置控制裝置，係具備決定對被檢體發送超音波的第1超音波探觸部、及與前述第1超音波探觸部對向配置，接收透射前述被檢體的透射訊號的第2超音波探觸部之位置的處理部。將垂直於前述被檢體的表面之方向設為±Z方向，將與前述±Z方向正交之方向設為±X方向，將與前述±Z方向及前述±X方向正交之方向設為±Y方向時，前述處理部係於前述±Z方向中，決定前述第1超音波探觸部的位置，於前述±Z方向中，決定前述第2超音波探觸部的位置。

Description

位置控制裝置、位置控制方法、及超音波映像系統
本發明係關於位置控制裝置、位置控制方法、及超音波映像系統。
先前，公知藉由超音波探觸部，掃描被檢體(例如半導體元件)，依據接收訊號，對檢查對象面(例如表面、內部的界面)進行映像化的超音波映像裝置(SAT：Scanning Acoustic Tomograph)。
例如，反射法係使用1根超音波探觸部，從超音波探觸部將超音波發送至被檢體，並利用超音波探觸部接收從被檢體反射的反射波，依據該反射波的變位，對檢查對象面進行映像化的方法(參照圖8)。於專利文獻1，揭示利用以探針的焦點，在多接合型半導體之所定兩個接合面之間對合之方式，調整探針的高度，可對複數接合面同時進行映像化的超音波映像裝置。
例如，透射法係使用2根超音波探觸部，從一方的超音波探觸部將超音波發送至被檢體，並利用另一方的超音波探觸部接收透射被檢體的透射波，依據該透射波的變位，對檢查對象面進行映像化的方法(參照圖9)。於專利文獻2，揭示利用於檢查對象物的端面，密接設置超音波遮蔽構件，抑制從超音波發送面發送的超音波迂迴檢查對象物而作為繞射波到達超音波接收面之狀況，提升檢查精度的超音波檢查裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5997861號 [專利文獻2]日本特開2013-127400號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，專利文獻1所記載的反射法，係檢查對象面越離開超音波探觸部，被檢體內部之超音波的衰減及多重反射越大，導致檢查畫像的解析度降低的問題。又，專利文獻2所記載的透射法，係超音波探觸部的焦點被固定於特定檢查對象面，故於未聚焦的檢查對象面中，有難以取得鮮明的檢查畫像的問題。 亦即，在先前的超音波映像裝置中，尤其在檢查多層構造的半導體元件等較厚的被檢體時，於所希望的檢查對象面中，有難以取得高解析度的檢查畫像的問題。
本發明係為了解決前述之課題所發明者，其課題係提供即使檢查較厚之被檢體的狀況中，也可於所希望的檢查對象面中，取得高解析度之檢查畫像的超音波映像系統。 [用以解決課題之手段]
為了解決前述課題，本發明的超音波映像系統，其特徵為具備：第1超音波探觸部，係對被檢體發送超音波；第2超音波探觸部，係與前述第1超音波探觸部挾持前述被檢體對向配置於上或下，接收透射前述被檢體的透射訊號；位置控制裝置，係決定前述第1超音波探觸部及前述第2超音波探觸部的位置；控制裝置，係將前述第1超音波探觸部及前述第2超音波探觸部，控制成前述位置控制裝置所決定之位置；及顯示裝置，係將前述被檢體之檢查對象面進行映像化；將垂直於前述被檢體的表面之方向設為±Z方向，將與前述±Z方向正交之方向設為±X方向，將與前述±Z方向及前述±X方向正交之方向設為±Y方向時，前述位置控制裝置，係進行於前述±Z方向中，決定前述第1超音波探觸部之位置的處理，與於前述±Z方向中，決定前述第2超音波探觸部之位置的處理。關於本發明的其他樣態，於後述的實施形態中說明。 [發明的效果]
依據本發明，可提供即使檢查較厚之被檢體的狀況中，也可於所希望的檢查對象面中，取得高解析度之檢查畫像的超音波映像系統。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖面來進行說明。再者，於以下說明中所參照的圖面，係概略揭示實施形態者，故各構件的尺寸及間隔、位置關係等有誇張揭示，或省略構件之一部分的圖示的狀況。又，於俯視圖與其剖面圖中，也有各構件的尺寸及間隔不一致的狀況。又，在以下說明中，針對相同名稱及符號原則上揭示相同或同質的購件，適當省略詳細的說明。又，於本說明書中，「上」、「下」等係揭示構成要素間的相對位置者，並不是意圖表示絕對性的位置。 以下，針對本發明的實施形態，參照圖面來進行說明。 《超音波映像系統的構造》 首先，參照圖1，針對本實施形態的超音波映像系統100的構造進行說明。超音波映像系統100係使用透射法，對被檢體101的檢查對象面進行映像化的系統。作為被檢體101，例如可舉出具有複數層積界面之多層構造的半導體元件等。於本說明書中，將垂直於被檢體101的表面之方向設為±Z方向，將與±Z方向正交之方向設為±X方向，將與±Z方向及前述±X方向正交之方向設為±Y方向。
如圖1所示，超音波映像系統100係具備第1超音波探觸部1、第2超音波探觸部2、位置控制裝置3、控制裝置4、驅動裝置5。
第1超音波探觸部1係具備偵測該第1超音波探觸部1的掃描位置的編碼器11、相互轉換電性訊號與超音波訊號的壓電元件12、透鏡(第1透鏡)等。第1超音波探觸部1係至少前端部被浸漬於充滿水槽7的水6，從被檢體101的上側表面A隔開所定間隔配置。第1超音波探觸部1具有作為發送用探針的功能，也具有作為接收用探針的功能。再者，只要是相同頻率、相同焦點距離的超音波探觸部，即使將第1超音波探觸部1設為發送用探針，將第2超音波探觸部2設為接收用探針，或將第2超音波探觸部2設為發送用探針，將第1超音波探觸部1設為接收用探針，超音波映像系統100的特徵也不會改變。
編碼器11係偵測第1超音波探觸部1的掃描位置(±X方向的掃描位置、±Y方向的掃描位置、±Z方向的掃描位置)，將表示第1超音波探觸部1的掃描位置的訊號，輸出至控制裝置4。
壓電元件12係例如單一焦點型的超音波感測器。壓電元件12係以對向於被檢體101的上側表面A之方式設置，具備壓電膜，與形成於壓電膜兩面的電極。利用對兩電極間施加電壓，壓電膜會振動，所定頻率的超音波訊號被發送至被檢體101。
例如，壓電膜接收在被檢體101的上側表面A反射的反射訊號時，兩電極間會發生電壓，被轉換成電性訊號(反射訊號)，發送至位置控制裝置3。位置控制裝置3所接收之反射訊號的強度成為最大時，第1透鏡的焦點係在上側表面A聚焦。 又例如，壓電膜接收從下側表面B至上側表面A透射被檢體101的透射訊號時，兩電極間會發生電壓，被轉換成電性訊號(透射訊號)，發送至位置控制裝置3。
第2超音波探觸部2係具備偵測該第2超音波探觸部2的掃描位置的編碼器21、相互轉換電性訊號與超音波訊號的壓電元件22、透鏡(第2透鏡)等。第2超音波探觸部2係被浸漬於充滿水槽7的水6，從被檢體101的下側表面B隔開所定間隔配置。第2超音波探觸部2具有作為發送用探針的功能，也具有作為接收用探針的功能。
第2超音波探觸部2係與第1超音波探觸部1對向配置。具體來說，第1超音波探觸部1之第1透鏡的中心點O1與第2超音波探觸部2之第2透鏡的中心點O2，於±Z方向中，配置於同軸上，以第1透鏡之超音波發送(接收)面與第2透鏡之超音波發送(接收)面對向之方式配置。
編碼器21係偵測第2超音波探觸部2的掃描位置(±X方向的掃描位置、±Y方向的掃描位置、±Z方向的掃描位置)，將表示第2超音波探觸部2的掃描位置的訊號，輸出至控制裝置4。
壓電元件22係例如單一焦點型的超音波感測器。壓電元件22係以對向於被檢體101的下側表面B之方式設置，具備壓電膜，與形成於壓電膜兩面的電極。利用對兩電極間施加電壓，壓電膜會振動，所定頻率的超音波訊號被發送至被檢體101。
例如，壓電膜接收在被檢體101的下側表面B反射的反射訊號時，兩電極間會發生電壓，被轉換成電性訊號(反射訊號)，發送至位置控制裝置3。位置控制裝置3所接收之反射訊號的強度成為最大時，第2透鏡的焦點係在下側表面B聚焦。 又例如，壓電膜接收從上側表面A至下側表面B透射被檢體101的透射訊號時，兩電極間會發生電壓，被轉換成電性訊號(透射訊號)，發送至位置控制裝置3。
再者，發送用探針及接收用探針的頻率係相同頻率為佳，發送用探針的頻率比接收用探針的頻率還高(例如，發送用探針的頻率：50MHz，接收用探針的頻率：25MHz)更佳。 使用透射法藉由超音波映像系統進行檢查時，利用將接收用探針的頻率設為比發送用探針的頻率還低，可提升檢查感度。此係因為超音波透射被檢體時，高頻成分比低頻成分更容易衰減，透射被檢體之超音波的峰值頻率會往低處偏移。
位置控制裝置3係具備掃描控制部31、時序控制部32、脈衝發射器33、接收器34、處理部35、畫像生成部36、記憶部37、顯示部(顯示裝置)38。
位置控制裝置3係於±X方向、±Y方向、±Z方向中，決定第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2的位置。 例如，位置控制裝置3係對第1超音波探觸部1發送超音波激發用的電壓脈衝訊號，依據從該第1超音波探觸部1接收的反射訊號，以第1透鏡的焦點F1對合於被檢體101的上側表面A之方式，決定第1超音波探觸部1的位置。 又例如，位置控制裝置3係對第2超音波探觸部2發送超音波激發用的電壓脈衝訊號，依據從該第2超音波探觸部2接收的反射訊號，以第2透鏡的焦點F2對合於被檢體101的下側表面B之方式，決定第2超音波探觸部2的位置。 又例如，位置控制裝置3係以第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合於檢查對象面之方式，決定第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2的位置。檢查對象面係被檢體101之所定界面，藉由操作者預先設定。操作者係作為檢查對象面，可適當設定例如形成細微圖案之面、欲取得鮮明的檢查畫像之面。
掃描控制部31係將依據從處理部35輸入的訊號，用以控制±X方向之第1超音波探觸部1的位置的位置訊號，及用以控制±X方向之第2超音波探觸部2的位置的位置訊號，輸出至控制裝置4。同樣地，掃描控制部31係將依據從處理部35輸入的訊號，用以控制±Y方向之第1超音波探觸部1的位置的位置訊號，及用以控制±Y方向之第2超音波探觸部2的位置的位置訊號，輸出至控制裝置4。同樣地，掃描控制部31係將依據從處理部35輸入的訊號，用以控制±Z方向之第1超音波探觸部1的位置的位置訊號，及用以控制±Z方向之第2超音波探觸部2的位置的位置訊號，輸出至控制裝置4。
掃描控制部31係依據從控制裝置4輸入的訊號，將表示第1超音波探觸部1之現在的掃描位置(±X方向的掃描位置、±Y方向的掃描位置、±Z方向的掃描位置)的訊號(第1超音波探觸部1之現在的掃描位置資訊)，輸出至時序控制部32。又，掃描控制部31係依據從控制裝置4輸入的訊號，將表示第2超音波探觸部2之現在的掃描位置(±X方向的掃描位置、±Y方向的掃描位置、±Z方向的掃描位置)的訊號(第2超音波探觸部2之現在的掃描位置資訊)，輸出至時序控制部32。
時序控制部32係依據從掃描控制部31輸入的訊號，生成控制第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2將超音波發送至被檢體101之時序的時序訊號，並輸出至脈衝發射器33。
時序控制部32係將從被檢體101反射的反射訊號、透射被檢體101的透射訊號，生成控制從第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2接收之時序的時序訊號，並輸出至接收器34。 例如，時序控制部32係將在被檢體101的上側表面A反射的反射訊號，生成控制從第1超音波探觸部1接收之時序的時序訊號，輸出至接收器34。又例如，時序控制部32係將在被檢體101的下側表面B反射的反射訊號，生成控制從第2超音波探觸部2接收之時序的時序訊號，輸出至接收器34。又例如，時序控制部32係將從上側表面A至下側表面B透射被檢體101的透射訊號，生成控制從第2超音波探觸部2接收之時序的時序訊號，輸出至接收器34。又例如，時序控制部32係將從下側表面B至上側表面A透射被檢體101的透射訊號，生成控制從第1超音波探觸部1接收之時序的時序訊號，輸出至接收器34。
脈衝發射器33係依據從時序控制部32輸入的時序訊號，將電壓脈衝訊號發送至第1超音波探觸部1。又，脈衝發射器33係依據從時序控制部32輸入的時序訊號，將電壓脈衝訊號發送至第2超音波探觸部2。
例如圖2所示般，藉由切換連接脈衝發射器33與第1超音波探觸部1之第1接點a的連接，或連接脈衝發射器33與第2超音波探觸部2之第2接點b的連接的第1切換開關SW1，抑制脈衝發射器33與第1超音波探觸部1或第2超音波探觸部2的連接。第1切換開關SW1連接於第1接點a時，脈衝發射器33係將電壓脈衝訊號發送至第1超音波探觸部1。又，第1切換開關SW1連接於第2接點b時，脈衝發射器33係將電壓脈衝訊號發送至第2超音波探觸部2。
接收器34係具備放大器及A/D轉換器，放大器係放大反射訊號或透射訊號，A/D轉換器係將反射訊號或透射訊號，從類比訊號轉換成數位訊號。 接收器34係依據從時序控制部32輸入的時序訊號，從第1超音波探觸部1接收從被檢體101反射的反射訊號、透射被檢體101的透射訊號。又，接收器34係依據從時序控制部32輸入的時序訊號，從第2超音波探觸部2接收從被檢體101反射的反射訊號、透射被檢體101的透射訊號。
例如圖2所示般，藉由切換接收器34與第1超音波探觸部1之第3接點c的連接，或接收器34與第2超音波探觸部2之第4接點d的連接的第2切換開關SW2，控制接收器34與第1超音波探觸部1或第2超音波探觸部2的連接。 第1切換開關SW1連接於第1接點a，第2切換開關SW2連接於第3接點c時，接收器34係從第1超音波探觸部1，接收在被檢體101的上側表面A反射的反射訊號。 第1切換開關SW1連接於第1接點a，第2切換開關SW2連接於第4接點d時，接收器34係從第2超音波探觸部2，接收透射被檢體101(從上側表面A透射至下側表面B)的透射訊號。 第1切換開關SW1連接於第2接點b，第2切換開關SW2連接於第3接點c時，接收器34係從第1超音波探觸部1，接收透射被檢體101(從下側表面B透射至上側表面A)的透射訊號。 第1切換開關SW1連接於第2接點b，第2切換開關SW2連接於第4接點d時，接收器34係從第2超音波探觸部2，接收在被檢體101的下側表面B反射的反射訊號。
如圖2所示，在本實施形態的超音波映像系統100中，可在第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2中共用超音波發送用的脈衝發射器33及超音波接收用的接收器34。藉此，即使具備兩根超音波探觸部探針，也可抑制超音波映像系統100的尺寸增大。
又，本實施形態的超音波映像系統100中，使用透射法，對被檢體101的檢查對象面進行映像化。所以，例如讓第1超音波探觸部1具有作為發送用探針之功能，使第2超音波探觸部2具有接收用探針之功能時，將第1切換開關SW1連接於第1接點a，將第2切換開關SW2連接於第4接點d即可。又，讓第1超音波探觸部1具有作為接收用探針之功能，使第2超音波探觸部2具有發送用探針之功能時，將第1切換開關SW1連接於第2接點b，將第2切換開關SW2連接於第3接點c即可。
處理部35係依據從接收器34輸入的反射訊號，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第1超音波探觸部1的位置，將位置訊號輸出至掃描控制部31。同樣地，處理部35係依據從接收器34輸入的反射訊號，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第2超音波探觸部2的位置，將位置訊號輸出至掃描控制部31。
例如，處理部35係以第1超音波探觸部1的焦點對合於被檢體101的上側表面A之方式，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第1超音波探觸部1的位置(第1設定位置)。第1設定位置係於±Z方向中，第1超音波探觸部1之前端面與被檢體101之上側表面A的距離，與第1透鏡的焦點距離D1一致，且於±X方向、±Y方向中，第1超音波探觸部1成為被檢體101的正上方的位置(參照圖7(a))。 處理部35係檢測出從接收器34輸入的反射訊號，在反射訊號的強度成為最大時，作為第1設定位置，決定此時的±X方向、±Y方向、±Z方向之第1超音波探觸部1的位置，將位置訊號輸出至掃描控制部31。
例如，處理部35係以第2超音波探觸部2的焦點對合於被檢體101的下側表面B之方式，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第2超音波探觸部2的位置(第2設定位置)。第2設定位置係於±Z方向中，第2超音波探觸部2之前端面與被檢體101之下側表面B的距離，與第2透鏡的焦點距離D2一致，且於±X方向、±Y方向中，第2超音波探觸部2成為被檢體101的正下方的位置(參照圖7(a))。 處理部35係檢測出從接收器34輸入的反射訊號，在反射訊號的強度成為最大時，作為第2設定位置，決定此時的±X方向、±Y方向、±Z方向之第2超音波探觸部2的位置，將位置訊號輸出至掃描控制部31。
又，處理部35係以第1超音波探觸部1的焦點對合於被檢體101的所定界面C(檢查對象面)之方式，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第1超音波探觸部1的位置(第1目標位置)。第1目標位置係於±Z方向中，第1超音波探觸部1之前端面與檢查對象面的距離，與第1透鏡的焦點距離D1一致的位置(參照圖7(b))。 同樣地，處理部35係以第2超音波探觸部2的焦點對合於被檢體101的所定界面C(檢查對象面)之方式，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第2超音波探觸部2的位置(第2目標位置)。第2目標位置係於±Z方向中，第2超音波探觸部2之前端面與檢查對象面的距離，與第2透鏡的焦點距離D2一致的位置(參照圖7(b))。
利用處理部35進行上述的處理，第1超音波探觸部1的位置被適當調整為第1透鏡的焦點與所希望之檢查對象面對合的位置，第2超音波探觸部2的位置被適當調整為第2透鏡的焦點與所希望之檢查對象面對合的位置。藉此，即使於檢查較厚的被檢體的狀況中，也可於所希望之檢查對象面對合兩探針的焦點。
又，處理部35係將第1設定位置、第2設定位置、第1目標位置、第2目標位置、第1透鏡的焦點距離D1、第2透鏡的焦點距離D2、各種程式及資料、各種條件、各種參數等記憶於記憶部37。
又，處理部35係依據從接收器34輸入的透射訊號(超音波從下側表面B至上側表面A透射被檢體101時之透射訊號)，檢測出第1超音波探觸部1所接收之透射訊號的變位(例如透射訊號的振幅資訊、透射訊號的時間資訊等)，將檢測訊號輸出至畫像生成部36。同樣地，處理部35係依據從接收器34輸入的透射訊號(超音波從上側表面A至下側表面B透射被檢體101時之透射訊號)，檢測出第2超音波探觸部2所接收之透射訊號的變位(例如透射訊號的振幅資訊、透射訊號的時間資訊等)，將檢測訊號輸出至畫像生成部36。
畫像生成部36係將從處理部35輸入的訊號(透射訊號)，生成畫像。利用處理部35進行上述的處裡，第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2的位置係於±X方向、±Y方向、±Z方向各個方向中，被調整成適切的位置。藉此，畫像生成部36可於所希望之檢查對象面中，生成高解析度的檢查畫像。
記憶部37係可進行各種程式及資料的寫入及讀取，例如藉由HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等所構成。記憶部37係記憶第1超音波探觸部1之第1設定位置、第2超音波探觸部2之第2設定位置、第1目標位置、第2目標位置、第1透鏡的焦點距離D1、第2透鏡的焦點距離D2等。
顯示部38係例如以液晶顯示器、有機EL顯示器等所構成。顯示部38係依據從畫像生成部36取得的資料，於顯示器畫面上，顯示運算結果、各種檢查畫像等。顯示部38係例如將第1超音波探觸部1從第1設定位置到第1目標位置為止的驅動距離(第1驅動距離)、第2超音波探觸部2從第2設定位置到第2目標位置為止的驅動距離(第2驅動距離)等，顯示於顯示器畫面上。第1驅動距離係第1超音波探觸部1之從第1設定位置到第1目標位置為止的驅動距離。第2驅動距離係第2超音波探觸部2之從第2設定位置到第2目標位置為止的驅動距離。
控制裝置4係輸出側與驅動裝置5連接，輸入側與編碼器11、編碼器21、位置控制裝置3連接。控制裝置4係依據從編碼器11輸入的訊號，偵測第1超音波探觸部1之現在的掃描位置(±X方向的掃描位置、±Y方向的掃描位置、±Z方向的掃描位置)，將表示第1超音波探觸部1之現在的掃描位置的訊號，輸出至位置控制裝置3。控制裝置4係依據從編碼器21輸入的訊號，偵測第2超音波探觸部2之現在的掃描位置(±X方向的掃描位置、±Y方向的掃描位置、±Z方向的掃描位置)，將表示第2超音波探觸部2之掃描位置的訊號，輸出至位置控制裝置3。
控制裝置4係依據從位置控制裝置3輸入的位置訊號，生成用以控制驅動裝置5的控制訊號，並輸出至驅動裝置5。 控制裝置4係依據從位置控制裝置3輸入之用以控制±X方向之第1超音波探觸部1的位置的位置訊號，及用以控制±X方向之第2超音波探觸部2的位置的位置訊號，生成用以控制X軸掃描部51的控制訊號，並輸出至驅動裝置5。 同樣地，控制裝置4係依據從位置控制裝置3輸入之用以控制±Y方向之第1超音波探觸部1的位置的位置訊號，及用以控制±Y方向之第2超音波探觸部2的位置的位置訊號，生成用以控制Y軸掃描部52的控制訊號，並輸出至驅動裝置5。 同樣地，控制裝置4係將依據從位置控制裝置3輸入之用以控制±Z方向之第1超音波探觸部1的位置的位置訊號，生成用以控制第1Z軸掃描部53的控制訊號，輸出至驅動裝置5。 同樣地，控制裝置4係將依據從位置控制裝置3輸入之用以控制±Z方向之第2超音波探觸部2的位置的位置訊號，生成用以控制第2Z軸掃描部54的控制訊號，輸出至驅動裝置5。
驅動裝置5係具備X軸掃描部51、Y軸掃描部52、第1Z軸掃描部53、第2Z軸掃描部54，驅動第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2。 X軸掃描部51係依據從控制裝置4輸入的控制訊號，往±X方向驅動控制，將第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2往±X方向驅動。Y軸掃描部52係依據從控制裝置4輸入的控制訊號，往±Y方向驅動控制，將第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2往±Y方向驅動。第1Z軸掃描部53係依據從控制裝置4輸入的控制訊號，往±Z方向驅動控制，將第1超音波探觸部1往±Z方向驅動。第2Z軸掃描部54係依據從控制裝置4輸入的控制訊號，往±Z方向驅動控制，將第2超音波探觸部2往±Z方向驅動。
在此，參照圖3及圖4，針對X軸掃描部51、Y軸掃描部52、第1Z軸掃描部53、第2Z軸掃描部54之掃描方法的一例進行說明。
被檢體101係被載置於檢查對象保持座102，配置於第1超音波探觸部1與第2超音波探觸部2之間。檢查對象保持座102係藉由透射超音波的材料，例如聚乙烯、聚甲基戊烯等的塑膠材料、丙烯酸樹脂等所構成。
安裝零件55係固定X軸掃描部51及第1Z軸掃描部，安裝零件56係固定X軸掃描部51及第2Z軸掃描部54。安裝零件55與安裝零件56係相互藉由螺絲等的緊固件來一體化。探針保持部57係用以固定第1超音波探觸部1的保持座，可透過第1Z軸掃描部53往±Z軸方向驅動。L字模具58係用以固定第2超音波探觸部2的模具，可透過第2Z軸掃描部54往±Z軸方向驅動。
X軸掃描部51係利用往圖3所示的箭頭方向驅動，第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2一起往±X方向驅動。Y軸掃描部52係利用往圖3所示的箭頭方向驅動，第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2一起往±Y方向驅動。也就是說，於±X方向、±Y方向中，第2超音波探觸部2係追隨第1超音波探觸部1進行驅動。 另一方面，第1Z軸掃描部53利用往圖3及圖4所示的箭頭方向驅動，第1超音波探觸部1係往±Z方向驅動，第2Z軸掃描部54利用往圖3及圖4所示的箭頭方向驅動，第2超音波探觸部2係往±Z方向驅動。也就是說，於±Z方向中，第1超音波探觸部1與第2超音波探觸部2可獨立驅動。
依據本實施形態的位置控制裝置3，將第1超音波探觸部1的位置設為焦點F1對合於被檢體101的上側表面A的位置，將第2超音波探觸部2的位置設為焦點F2對合於被檢體101的下側表面B的位置之後，將第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2的位置，設為焦點F1及焦點F2對合於檢查對象面的位置。藉此，可讓第1超音波探觸部1的焦點與第2超音波探觸部2的焦點，在所希望之檢查對象面中大略一致，故位置控制裝置3可取得S/N比高的接收訊號，生成高解析度的檢查畫像。
依據本實施形態的超音波映像系統100，藉由位置控制裝置3，可將第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2，不僅XY平面，於±Z方向中也可調整成適切的位置。藉此，可實現即使檢查較厚之被檢體的狀況中，也可於所希望的檢查對象面中，取得高解析度之檢查畫像的超音波映像系統100。
《變形例》 接著，參照圖5，針對本實施形態的超音波映像系統100的變形例進行說明。
在圖1所示的超音波映像系統100中，已舉出可使第1超音波探觸部1具有發送用探針的功能，也可具有接收用探針的功能，又，可使第2超音波探觸部2具有發送用探針的功能，也可具有接收用探針的功能之一例進行說明。然而，超音波映像系統的構造並不限定於該構造。
例如，使第1超音波探觸部1具有作為發送用探針及接收用探針的功能，使第2超音波探觸部2具有接收專用探針的功能亦可。此時，將脈衝發射器33僅連接於第1超音波探觸部1，設置切換接收器34與第1超音波探觸部1的連接，或接收器34與第2超音波探觸部2的連接的切換開關即可。 又例如，使第1超音波探觸部1具有作為接收專用探針的功能，使第2超音波探觸部2具有發送用探針及接收用探針的功能亦可。此時，將脈衝發射器33僅連接於第2超音波探觸部2，設置切換接收器34與第1超音波探觸部1的連接，或接收器34與第2超音波探觸部2的連接的切換開關即可。
以下，參照圖5，舉出於變形例的超音波映像系統中，已舉出可使第1超音波探觸部1具有發送用探針及接收用探針的功能，使第2超音波探觸部2具有接收專用探針的功能之一例進行說明。
如圖5所示般，藉由切換接收器34與第1超音波探觸部1之第1接點e的連接，或接收器34與第2超音波探觸部2之第2接點f的連接的切換開關SW，控制接收器34與第1超音波探觸部1或第2超音波探觸部2的連接。
脈衝發射器33係依據從時序控制部32輸入的時序訊號，將電壓脈衝訊號發送至第1超音波探觸部1。
接收器34係依據從時序控制部32輸入的時序訊號，從第1超音波探觸部1接收從被檢體101反射的反射訊號。例如，切換開關SW連接於第1接點e時，接收器34係從第1超音波探觸部1，接收在被檢體101的上側表面A反射的反射訊號。
接收器34係依據從時序控制部32輸入的時序訊號，從第2超音波探觸部2接收透射被檢體101的透射訊號。例如，切換開關SW連接於第2接點f時，接收器34係從第2超音波探觸部2，接收透射(從上側表面A透射至下側表面B)被檢體101的透射訊號。
處理部35係依據從接收器34輸入之反射訊號的強度，以第1超音波探觸部1的焦點對合於被檢體101的上側表面A之方式，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第1超音波探觸部1的位置。又，處理部35係以第1超音波探觸部1的焦點對合於被檢體101的所定界面(檢查對象面)之方式，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第1超音波探觸部1的位置。進而，處理部35係依據從接收器34輸入之透射訊號的強度，以第2超音波探觸部2的焦點對合於被檢體101的所定界面(檢查對象面)之方式，決定±X方向、±Y方向、±Z方向之第2超音波探觸部2的位置。
亦即，在變形例的超音波映像系統中，將發送用探針的焦點對合於被檢體101的上側表面A時，位置控制裝置3依據反射訊號，決定發送用探針的位置，將接收用探針的焦點對合於被檢體101的檢查對象面時，位置控制裝置3依據透射訊號，決定接收用探針的位置。
於變形例的超音波映像系統中，也可藉由位置控制裝置3，將第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2調整成適切的位置。藉此，即使檢查較厚之被檢體的狀況中，也可於所希望的檢查對象面中，取得高解析度之檢查畫像。
再者，於變形例的超音波映像系統中，被檢體101的厚度較薄時，也可不使用第2超音波探觸部2，透過第1接點e連接接收器34與第1超音波探觸部1，藉由反射法，將檢查對象面進行映像化。
《位置控制裝置的動作》 接著，參照圖6及圖7，針對本實施形態的超音波映像系統100所搭載之位置控制裝置3的動作進行說明。
圖6係揭示本實施形態的位置控制裝置3所致之控制方法的一例的流程圖。圖7係揭示本實施形態的第1超音波探觸部及第2超音波探觸部所致之掃描方法的一例的圖。
以下，針對本實施形態的超音波映像系統100中，使第1超音波探觸部1具有發送用探針的功能，使第2超音波探觸部2具有接收用探針的狀況進行說明。
於步驟S501中，位置控制裝置3係驅動控制X軸掃描部51及Y軸掃描部52，以第1超音波探觸部1位於被檢體101的正上方之方式，驅動第1超音波探觸部1。又，位置控制裝置3係驅動控制X軸掃描部51及Y軸掃描部52，以第2超音波探觸部2位於被檢體101的正下方之方式，驅動第2超音波探觸部2。
於步驟S502中，位置控制裝置3係將電壓脈衝訊號發送至第1超音波探觸部1，依據在被檢體101的上側表面A中反射的反射訊號，決定±Z方向之第1超音波探觸部1的位置。然後，位置控制裝置3係驅動控制第1Z軸掃描部53，將第1超音波探觸部1驅動至第1超音波探觸部1的焦點F1對合被檢體101的上側表面A的位置(參照圖7(a))。第1超音波探觸部1的焦點對合於被檢體101的上側表面A時，位置控制裝置3所接收之反射訊號的強度成為最大。
於步驟S503中，位置控制裝置3係將電壓脈衝訊號發送至第2超音波探觸部2，依據在被檢體101的下側表面B中反射的反射訊號，決定±Z方向之第2超音波探觸部2的位置。然後，位置控制裝置3係驅動控制第2Z軸掃描部54，將第2超音波探觸部2驅動至第2超音波探觸部2的焦點對合被檢體101的下側表面B的位置(參照圖7(a))。第2超音波探觸部2的焦點對合於被檢體101的下側表面B時，位置控制裝置3所接收之反射訊號的強度成為最大。
於步驟S504中，位置控制裝置3係驅動控制第1Z軸掃描部53，將第1超音波探觸部1驅動至第1超音波探觸部1的焦點F1對合被檢體101的檢查對象面(所定界面C)的位置(參照圖7(b))。
於步驟S505中，位置控制裝置3係驅動控制第2Z軸掃描部54，將第2超音波探觸部2驅動至第2超音波探觸部2的焦點F2對合被檢體101的檢查對象面(所定界面C)的位置(參照圖7(b))。
於步驟S506中，位置控制裝置3係驅動控制X軸掃描部51及Y軸掃描部52，藉由第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2，掃描檢查對象面，將超音波激發用的電壓脈衝訊號發送至第1超音波探觸部1。
於步驟S507中，位置控制裝置3係從第2超音波探觸部2接收從上側表面A至下側表面B透射被檢體101的透射訊號。
於步驟S508中，位置控制裝置3係依據從第2超音波探觸部2接收的透射訊號，生成畫像。
依據前述的處理，可將兩探針的焦點，在所希望之檢查對象面大概一致。亦即，利用不僅發送用探針，也使接收用探針的焦點對合於檢查對象面，於未聚焦的檢查對象面中，可迴避難以取得鮮明的檢查畫像之先前的透射法所發生的問題，於所希望之檢查對象面中，可生成高解析度的檢查畫像。
在此，參照圖7，針對以第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2的焦點，在所希望之檢查對象面一致之方式，將第1超音波探觸部1及第2超音波探觸部2，於±Z方向中調整成適切之位置的狀況進行說明。
圖7(a)係揭示第1超音波探觸部1位於第1設定位置，第2超音波探觸部2位於第2設定位置之樣子的模式圖。圖7(b)係揭示第1超音波探觸部1位於第1目標位置，第2超音波探觸部2位於第2目標位置之樣子的模式圖。
如圖7(a)所示，位置控制裝置3係驅動控制第1Z軸掃描部53，將第1超音波探觸部1的位置，於±Z方向中，驅動至第1超音波探觸部1之前端面與被檢體101之上側表面A的距離，與第1透鏡的焦點距離D1一致的位置(第1設定位置)。又，位置控制裝置3係驅動控制第2Z軸掃描部54，將第2超音波探觸部2的位置，於±Z方向中，驅動至第2超音波探觸部2之前端面與被檢體101之下側表面B的距離，與第2透鏡的焦點距離D2一致的位置(第2設定位置)。
如圖7(b)所示，位置控制裝置3係驅動控制第1Z軸掃描部53，將第1超音波探觸部1的位置，於±Z方向中，驅動至第1超音波探觸部1之前端面與檢查對象面的距離，與第1透鏡的焦點距離D1一致的位置(第1目標位置)。又，位置控制裝置3係驅動控制第2Z軸掃描部54，將第2超音波探觸部2的位置，於±Z方向中，驅動至第2超音波探觸部2之前端面與檢查對象面的距離，與第2透鏡的焦點距離D2一致的位置(第2目標位置)。
此時，第1驅動距離(第1超音波探觸部1之從第1設定位置到第1目標位置為止的驅動距離)與第2驅動距離(第2超音波探觸部2之從第2設定位置到第2目標位置為止的驅動距離)的和，係與從被檢體101的上側表面A到被檢體101的下側表面B為止的距離(被檢體101的厚度)相等。亦即，位置控制裝置3係即使被檢體101為任何厚度，也可將發送用探針及接收用探針雙方的焦點，對合於所希望之檢查對象面。
於圖7(b)所示的狀態中，第1超音波探觸部1將超音波發送至被檢體101的話，於被檢體101中不存在缺陷的部分中，超音波會直接透射該部分。因此，透射被檢體101之透射訊號的訊號強度，在該部分會變大。第2超音波探觸部2接收訊號強度大的透射訊號。
又，於圖7(b)所示的狀態中，第1超音波探觸部1將超音波發送至被檢體101的話，於被檢體101中存在缺陷的部分中，超音波會在該缺陷反射。因此，透射被檢體101之透射訊號的訊號強度，在該部分會變小。第2超音波探觸部2接收訊號強度小的透射訊號。
亦即，位置控制裝置3可依據從第2超音波探觸部2接收的透射訊號的訊號強度，於所希望之檢查對象面中，取得高解析度的檢查畫像。又，位置控制裝置3係不僅可取得存在於所希望之檢查對象面的缺陷的檢查畫像，相較於存在於所希望之檢查對象面的缺陷的檢查畫像，雖然外緣多少不明確，但也可取得存在於所希望之檢查對象面附近的界面之缺陷的檢查畫像。
《透射訊號的波形》 接著，參照圖10及圖11針對透射訊號的波形進行說明。
如圖10(a)所示，界面h2有缺陷，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合於界面h2時，透射訊號的波形成為圖11(a)所示的波形。根據圖11(a)所示波形，可知波形的振幅e較小，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合的位置存在缺陷。
如圖10(b)所示，界面h1有缺陷，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合於界面h2時，透射訊號的波形成為圖11(b)所示的波形。根據圖11(b)所示波形，可知波形的振幅f稍大(f＞e)，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合的位置並未存在缺陷，但是，被檢體101的某個位置存在有缺陷。
如圖10(c)所示，界面沒有缺陷，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合於界面h2時，透射訊號的波形成為圖11(c)所示的波形。根據圖11(c)所示波形，可知波形的振幅g非常大(g＞f)，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合的位置並未存在缺陷，進而，被檢體101的任何位置都未存在缺陷。
如圖10(d)所示，界面h1有缺陷，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合於界面h1時，透射訊號的波形成為圖11(d)所示的波形。根據圖11(d)所示波形，可知波形的振幅h較小(h≒e)，第1透鏡的焦點F1及第2透鏡的焦點F2對合的位置存在缺陷。
利用適用本實施形態的超音波映像100，操作者可依據高解析度的檢查畫像，可檢查先前無法進行之存在於被檢體的深層部的缺陷，又，可容易特定該缺陷的位置。亦即，可實現操作者檢查多層構造的半導體元件等之較厚的被檢體時，特別有助益的超音波映像系統。
1‧‧‧第1超音波探觸部 2‧‧‧第2超音波探觸部 3‧‧‧位置控制裝置 4‧‧‧控制裝置 5‧‧‧驅動裝置 6‧‧‧水 7‧‧‧水槽 11‧‧‧編碼器 12‧‧‧壓電元件 21‧‧‧編碼器 22‧‧‧壓電元件 31‧‧‧掃描控制部 32‧‧‧時序控制部 33‧‧‧脈衝發射器 34‧‧‧接收器 35‧‧‧處理部 36‧‧‧畫像生成部 37‧‧‧記憶部 38‧‧‧顯示部(顯示裝置) 51‧‧‧X軸掃描部 52‧‧‧Y軸掃描部 53‧‧‧第1Z軸掃描部 54‧‧‧第2Z軸掃描部 55‧‧‧安裝零件 100‧‧‧超音波映像系統 101‧‧‧被檢體 A‧‧‧上側表面 B‧‧‧下側表面 C‧‧‧所定表面 F、F1、F2‧‧‧焦點 O1‧‧‧第1透鏡的中心點 O2‧‧‧第2透鏡的中心點 a、e‧‧‧第1接點 b、f‧‧‧第2接點 c‧‧‧第3接點 d‧‧‧第4接點 SW1‧‧‧第1切換開關 SW2‧‧‧第2切換開關 SW‧‧‧切換開關
[圖1]揭示本實施形態的超音波映像系統之構造例的圖。 [圖2]揭示本實施形態的脈衝發射器及接收器的構造之一例的圖。 [圖3]揭示本實施形態的超音波映像系統之一部分的立體圖。 [圖4]揭示本實施形態的超音波映像系統之一部分的剖面圖。 [圖5]揭示本實施形態的脈衝發射器及接收器的構造之一例的圖。 [圖6]揭示本實施形態的位置控制裝置所致之控制方法的一例的流程圖。 [圖7]揭示本實施形態的第1超音波探觸部及第2超音波探觸部所致之掃描方法的一例的圖。 [圖8]用以說明反射法的圖。 [圖9]用以說明透射法的圖。 [圖10]揭示本實施形態的對於界面之缺陷的位置與透鏡焦點的位置的位置關係之一例的圖。 [圖11]揭示本實施形態的透射訊號之波形的一例的圖。
1‧‧‧第1超音波探觸部
2‧‧‧第2超音波探觸部
3‧‧‧位置控制裝置
4‧‧‧控制裝置
5‧‧‧驅動裝置
6‧‧‧水
7‧‧‧水槽
11‧‧‧編碼器
12‧‧‧壓電元件
21‧‧‧編碼器
22‧‧‧壓電元件
31‧‧‧掃描控制部
32‧‧‧時序控制部
33‧‧‧脈衝發射器
34‧‧‧接收器
35‧‧‧處理部
36‧‧‧畫像生成部
37‧‧‧記憶部
38‧‧‧顯示部(顯示裝置)
51‧‧‧X軸掃描部
52‧‧‧Y軸掃描部
53‧‧‧第1Z軸掃描部
54‧‧‧第2Z軸掃描部
100‧‧‧超音波映像系統
101‧‧‧被檢體
A‧‧‧上側表面
B‧‧‧下側表面
O1‧‧‧第1透鏡的中心點
O2‧‧‧第2透鏡的中心點

Claims (12)

  1. 一種超音波映像系統，其特徵為具備：第1超音波探觸部，係對被檢體發送超音波；第2超音波探觸部，係與前述第1超音波探觸部挾持前述被檢體對向配置於上或下，接收透射前述被檢體的透射訊號；位置控制裝置，係決定前述第1超音波探觸部及前述第2超音波探觸部的位置；控制裝置，係將前述第1超音波探觸部及前述第2超音波探觸部，控制成前述位置控制裝置所決定之位置；及顯示裝置，係將前述被檢體之檢查對象面進行映像化；將垂直於前述被檢體的表面之方向設為±Z方向，將與前述±Z方向正交之方向設為±X方向，將與前述±Z方向及前述±X方向正交之方向設為±Y方向時，前述位置控制裝置，係進行於前述±Z方向中，決定前述第1超音波探觸部之位置的處理，與於前述±Z方向中，決定前述第2超音波探觸部之位置的處理。
  2. 一種位置控制裝置，其特徵為具備：處理部，係決定對被檢體發送超音波的第1超音波探觸部、及與前述第1超音波探觸部挾持前述被檢體對向配置於上或下，接收透射前述被檢體的透射訊號的第2超音 波探觸部之位置；將垂直於前述被檢體的表面之方向設為±Z方向，將與前述±Z方向正交之方向設為±X方向，將與前述±Z方向及前述±X方向正交之方向設為±Y方向時，前述處理部，係進行於前述±Z方向中，決定前述第1超音波探觸部之位置的處理，與於前述±Z方向中，決定前述第2超音波探觸部之位置的處理。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之位置控制裝置，其中，於前述±X方向及前述±Y方向中，前述第2超音波探觸部係追隨前述第1超音波探觸部進行驅動；於前述±Z方向中，前述第1超音波探觸部與前述第2超音波探觸部係獨立驅動。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所記載之位置控制裝置，其中，前述第1超音波探觸部之第1透鏡的中心點與前述第2超音波探觸部之第2透鏡的中心點，係於前述±Z方向中，配置於同軸上。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之位置控制裝置，其中，前述位置控制裝置，係透過驅動前述第1超音波探觸 部及前述第2超音波探觸部的驅動裝置，進行從第1設定位置到第1目標位置為止驅動前述第1超音波探觸部的處理，與從第2設定位置到第2目標位置為止驅動前述第2超音波探觸部的處理。
  6. 如申請專利範圍第2項所記載之位置控制裝置，其中，更具備：脈衝發射器，係對前述第1超音波探觸部及前述第2超音波探觸部，發送脈衝訊號；及接收器，係從前述第1超音波探觸部及前述第2超音波探觸部，接收反射訊號或透射訊號；前述脈衝發射器及前述接收器，係共用於前述第1超音波探觸部與前述第2超音波探觸部。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之位置控制裝置，其中，更具備：第1切換開關，係切換連接前述脈衝發射器與前述第1超音波探觸部之第1接點的連接，或連接前述脈衝發射器與前述第2超音波探觸部之第2接點的連接；及第2切換開關，係切換前述接收器與前述第1超音波探觸部之第3接點的連接，或前述接收器與前述第2超音波探觸部之第4接點的連接；前述接收器，係 在前述第1切換開關與前述第1接點連接，前述第2切換開關與前述第3接點連接時，從前述第1超音波探觸部，接收前述反射訊號；在前述第1切換開關與前述第1接點連接，前述第2切換開關與前述第4接點連接時，從前述第2超音波探觸部，接收前述透射訊號；在前述第1切換開關與前述第2接點連接，前述第2切換開關與前述第3接點連接時，從前述第1超音波探觸部，接收前述透射訊號；在前述第1切換開關與前述第2接點連接，前述第2切換開關與前述第4接點連接時，從前述第2超音波探觸部，接收前述反射訊號。
  8. 如申請專利範圍第6項所記載之位置控制裝置，其中，更具備：切換開關，係切換連接前述接收器與前述第1超音波探觸部之第1接點的連接，或連接前述接收器與前述第2超音波探觸部之第2接點的連接；前述接收器，係在前述切換開關與前述第1接點連接時，從前述第1超音波探觸部，接收前述反射訊號；在前述切換開關與前述第2接點連接時，從前述第2超音波探觸部，接收前述透射訊號。
  9. 如申請專利範圍第6項所記載之位置控制裝置，其中，前述處理部，係進行脈衝訊號從前述脈衝發射器發送至第1超音波探觸部，依據從前述被檢體的上側表面反射之反射訊號的訊號強度，決定第1設定位置的處理，與脈衝訊號從前述脈衝發射器發送至第2超音波探觸部，依據從前述被檢體的下側表面反射之反射訊號的訊號強度，決定第2設定位置的處理。
  10. 如申請專利範圍第2項所記載之位置控制裝置，其中，更具備顯示裝置；前述顯示裝置，係顯示前述第1超音波探觸部之第1驅動距離，及前述第2超音波探觸部之第2驅動距離。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之位置控制裝置，其中，前述第1驅動距離與前述第2驅動距離的和，係與前述被檢體之從上側表面到下側表面為止的距離相等。
  12. 一種位置控制方法，其特徵為具備：決定對被檢體發送超音波的第1超音波探觸部、及與前述第1超音波探觸部挾持前述被檢體對向配置於上或 下，接收透射前述被檢體的透射訊號的第2超音波探觸部之位置的步驟；將垂直於前述被檢體的表面之方向設為±Z方向，將與前述±Z方向正交之方向設為±X方向，將與前述±Z方向及前述±X方向正交之方向設為±Y方向時，具備：於前述±Z方向中，決定前述第1超音波探觸部的位置的步驟；及於前述±Z方向中，決定前述第2超音波探觸部的位置的步驟。
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