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技術 検査ヘッド用位置調整装置及び非接触型抵抗率測定装置

出願人 ナプソン株式会社
発明者 細川理彰
出願日 2003年11月5日 (17年11ヶ月経過) 出願番号 2003-375208
公開日 2005年6月2日 (16年4ヶ月経過) 公開番号 2005-140564
状態 特許登録済
技術分野 半導体等の試験・測定 光学的手段による測長装置 抵抗、インピーダンスの測定
主要キーワード 光感知センサ 高周波周期 演算機 高周波結合 メタル薄膜 空気吹 電流発生装置 ヘッド間隔
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

検査ヘッド検査試料の表面に正確に走査させて、検査試料の破損を防止する。

解決手段

検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を調整するヘッド位置調整手段12と、検査ヘッド16に一体的にかつ検査試料17の表面と平行に設けられて検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を間接的に示す透明の基準板13と、検査光出射させると共に基準板13での反射光と検査試料17での反射光とを入射させそれらを比較して検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を監視するヘッド間隔監視手段14と、ヘッド間隔監視手段14での検出値に基づいてヘッド位置調整手段12を駆動させて検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を設定値に調整する制御手段15とを備えた。ヘッド間隔監視手段14は、反射光の入射位置を検出するリニアイメージセンサを備えた。

概要

背景

非接触型抵抗率測定装置としては、特許文献1記載のものが知られている。この非接触型抵抗率測定装置は、図2に示すように、C字型に形成されてその両端部を半導体ウエハ1の両側面に向けて配設されたコア2と、このコア2を励磁する励磁コイル3と、コア2の一側端部に設けられた検出用コイル4と、電流発生装置5と、演算機6とから構成されている。この構成により、C字型のコア2の両端部の間に半導体ウエハ1が通されて、抵抗率が測定される。このときコア2の両端部は、半導体ウエハ1の表面と僅かな隙間を保った状態で、半導体ウエハ1の表面に沿って正確に走査される。
特開平01−92666号公報

概要

検査ヘッド検査試料の表面に正確に走査させて、検査試料の破損を防止する。検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を調整するヘッド位置調整手段12と、検査ヘッド16に一体的にかつ検査試料17の表面と平行に設けられて検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を間接的に示す透明の基準板13と、検査光出射させると共に基準板13での反射光と検査試料17での反射光とを入射させそれらを比較して検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を監視するヘッド間隔監視手段14と、ヘッド間隔監視手段14での検出値に基づいてヘッド位置調整手段12を駆動させて検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を設定値に調整する制御手段15とを備えた。ヘッド間隔監視手段14は、反射光の入射位置を検出するリニアイメージセンサを備えた。

目的

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、検査ヘッドと試料の表面との間を設定値に正確に保って走査させることができる検査ヘッド用位置調整装置及び非接触型抵抗率測定装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

検査試料の表面を僅かな隙間を隔てた状態で走査される検査ヘッドの、上記検査試料の表面との間隔を調整するヘッド位置調整手段と、上記検査ヘッドに一体的にかつ上記検査試料の表面と平行に設けられ上記検査ヘッドと上記検査試料の表面との間隔を間接的に示す透明の基準板と、当該基準板を介して上記検査試料の表面に検査光出射させると共に上記基準板での反射光と検査試料での反射光とを入射させそれらを比較して上記検査ヘッドと上記検査試料の表面との間隔を監視するヘッド間隔監視手段と、当該ヘッド間隔監視手段での検出値に基づいて上記ヘッド位置調整手段を駆動させて上記検査ヘッドと上記検査試料の表面との間隔を設定値に調整する制御手段とを備えたことを特徴とする検査ヘッド用位置調整装置

請求項2

請求項1に記載の検査ヘッド用位置調整装置において、上記ヘッド間隔監視手段が、上記反射光の入射位置を検出するリニアイメージセンサを備え、当該リニアイメージセンサで、上記基準板での反射光の入射位置と、上記検査試料での反射光の入射位置との間隔を検出することを特徴とする検査ヘッド用位置調整装置。

請求項3

請求項1又は2に記載の検査ヘッド用位置調整装置において、上記制御手段が、上記ヘッド間隔監視手段を介して上記基準板での反射光を常時監視し、当該基準板での反射光に異常が生じた場合は、上記ヘッド位置調整手段を駆動させて上記検査ヘッドを上記検査試料の表面から離すことを特徴とする検査ヘッド用位置調整装置。

請求項4

請求項1又は2に記載の検査ヘッド用位置調整装置において、上記制御手段が、上記ヘッド間隔監視手段を介して上記基準板の表面での反射光と裏面での反射光とを常時監視し、当該基準板の表裏面での2つの反射光に異常が生じた場合は、上記ヘッド位置調整手段を駆動させて上記検査ヘッドを上記検査試料の表面から離すことを特徴とする検査ヘッド用位置調整装置。

請求項5

検査ヘッドを、検査試料の一側の表面で僅かな隙間を保った状態で走査させて抵抗率を測定する非接触型抵抗率測定装置において、検査試料を支持する支持台部と、当該支持台部に支持された上記検査試料の一側の表面に接触しないように架け渡して設けられ、上記検査ヘッドを上記検査試料の表面に僅かな隙間を保った状態で支持して移動させる検査ヘッド走査手段とを備え、当該検査ヘッド走査手段に、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の検査ヘッド用位置調整装置を設けたことを特徴とする非接触型抵抗率測定装置。

技術分野

0001

この発明は、検査ヘッド検査試料の表面に正確に走査させることができる検査ヘッド用位置調整装置及び、基盤表面に設けられた回路等の抵抗率非接触状態で測定することができる非接触型抵抗率測定装置に関する。

背景技術

0002

非接触型抵抗率測定装置としては、特許文献1記載のものが知られている。この非接触型抵抗率測定装置は、図2に示すように、C字型に形成されてその両端部を半導体ウエハ1の両側面に向けて配設されたコア2と、このコア2を励磁する励磁コイル3と、コア2の一側端部に設けられた検出用コイル4と、電流発生装置5と、演算機6とから構成されている。この構成により、C字型のコア2の両端部の間に半導体ウエハ1が通されて、抵抗率が測定される。このときコア2の両端部は、半導体ウエハ1の表面と僅かな隙間を保った状態で、半導体ウエハ1の表面に沿って正確に走査される。
特開平01−92666号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上記従来技術の非接触型抵抗率測定装置の場合は、検査試料の大型化に対応するのが難しいという問題がある。

0004

検査試料が半導体ウエハ1のような小型の試料の場合は、上記コア2も小型で済むため、そのコア2に検査試料を挿入して、コア2の両端部と検査試料との間隔を正確に維持することは容易である。しかし、検査試料が大型になると、コア2も大きくする必要がある。さらに、この大きなコア2を移動させて検査試料の表面を走査させる必要がある。この場合、コア2の大型化に伴い、その両端部の間隔を正確に維持することが難しくなる。さらに、検査試料のうち、C字型のコア2に挿入されている部分では、検査試料を直接的に支持することができないため、検査試料を支持する間隔が広くなり、検査試料の撓みが問題となる。

0005

このように、検査試料の大型化に伴って、コア2の両端部の間隔の正確な維持が難しくなり、検査試料も撓みやすくなるため、コア2の両端部を、検査試料の表面と僅かな隙間に維持して走査するのが難しくなる。この結果、僅かなずれや撓みによって、コア2の両端部が検査試料の表面に接触し、検査試料の表面を破損するおそれがあるという問題がある。

0006

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、検査ヘッドと試料の表面との間を設定値に正確に保って走査させることができる検査ヘッド用位置調整装置及び非接触型抵抗率測定装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために第1の発明に係る検査ヘッド用位置調整装置は、検査試料の表面を僅かな隙間を隔てた状態で走査される検査ヘッドの、上記検査試料の表面との間隔を調整するヘッド位置調整手段と、上記検査ヘッドに一体的にかつ上記検査試料の表面と平行に設けられ上記検査ヘッドと上記検査試料の表面との間隔を間接的に示す透明の基準板と、当該基準板を介して上記検査試料の表面に検査光出射させると共に上記基準板での反射光と検査試料での反射光とを入射させそれらを比較して上記検査ヘッドと上記検査試料の表面との間隔を監視するヘッド間隔監視手段と、当該ヘッド間隔監視手段での検出値に基づいて上記ヘッド位置調整手段を駆動させて上記検査ヘッドと上記検査試料の表面との間隔を設定値に調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。

0008

上記構成により、ヘッド間隔監視手段が検査光を出射すると、この検査光は基準板と検査試料の表面で反射されて、ヘッド間隔監視手段に入射する。検査光が斜めに出射されれば、基準板での反射光と検査試料での反射光とはずれるため、この間隔の変化を監視することで、検査ヘッドと検査試料の表面との間隔の変化を監視することができる。制御手段は、基準板での反射光と検査試料での反射光との間隔の変化に基づいてヘッド位置調整手段を駆動させて、検査ヘッドと検査試料の表面との間隔を設定値に調整する。

0009

第2の発明に係る非接触型抵抗率測定装置は、検査ヘッドを、検査試料の一側の表面に僅かな隙間を保った状態で走査させて抵抗率を測定する非接触型抵抗率測定装置において、検査試料を支持する支持台部と、当該支持台部に支持された上記検査試料の一側の表面に接触しないように架け渡して設けられ、上記検査ヘッドを上記検査試料の表面に僅かな隙間を保った状態で支持して移動させる検査ヘッド走査手段とを備え、当該検査ヘッド走査手段に、第1の発明に係る検査ヘッド用位置調整装置を設けたことを特徴とする。

0010

上記構成により、検査ヘッド走査手段が、検査ヘッドを検査試料の表面に沿って移動させて、非接触状態で、抵抗率を測定する。このとき、検査ヘッドは、第1の発明に係る検査ヘッド用位置調整装置によって、検査試料の表面との間隔を正確に保って支持される。さらに、異常が発生した場合は、検査ヘッドを検査試料の表面から離して、検査試料の破損を防止する。

発明の効果

0011

以上詳述したように、本発明の薄板収納容器によれば、次のような効果を奏する。

0012

(1)ヘッド間隔監視手段で出射する検査光を基準板と検査試料の表面で反射させて、ヘッド間隔監視手段で反射光を検出するため、各反射光の違いから、検査ヘッドと検査試料の表面との間隔の変化を監視することができる。この検査ヘッドと検査試料の表面との間隔の変化に基づいて、制御手段でヘッド位置調整手段を駆動して、検査ヘッドと検査試料の表面との間隔を設定値に調整することができる。この結果、検査試料に撓み等がある場合でも、検査ヘッドと検査試料の表面との間隔を設定値に調整して、検査ヘッドを検査試料の表面に沿って正確に走査させることができる。

0013

(2)リニアイメージセンサで、基準板での反射光の入射位置と、検査試料での反射光の入射位置との間隔を検出し、制御手段で、その検出値と設定間隔とのズレを解消するように、ヘッド位置調整手段を駆動させて検査ヘッドと検査試料の表面との間隔を調整するため、検査ヘッドを検査試料の表面に沿って正確に走査させることができる。

0014

(3)基準板での反射光に異常が生じた場合は、制御手段がヘッド位置調整手段を駆動させて検査ヘッドを検査試料の表面から離すため、検査試料の破損を防止することができる。

0015

(4)基準板の表面での反射光と裏面での反射光とに異常が生じた場合は、ヘッド位置調整手段を駆動させて検査ヘッドを検査試料の表面から離すため、検査試料の破損を防止することができる。

0016

(5)非接触型抵抗率測定装置に本発明の検査ヘッド用位置調整装置を設けたので、検査試料の表面との間隔を正確に保った状態で走査することができると共に、異常が発生した場合は検査ヘッドを検査試料の表面から離して検査試料の破損を確実に防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下に、本発明の実施形態に係る検査ヘッド用位置調整装置及び非接触型抵抗率測定装置を添付図面に基づいて説明する。

0018

[検査ヘッド用位置調整装置]
本発明の検査ヘッド用位置調整装置は、検査ヘッドを検査試料の表面に対して設定位置に調整するための装置である。抵抗率測定等のために、検査ヘッドを、検査試料の平坦面に対して、僅かな隙間を保った状態で走査させるときに、平坦面と検査ヘッドとの隙間を設定値に調整して保つための装置である。この検査ヘッド用位置調整装置を図1に基づいて説明する。

0019

検査ヘッド用位置調整装置11は、ヘッド位置調整手段12と、基準板13と、ヘッド間隔監視手段14と、制御手段15とから構成されている。

0020

ヘッド位置調整手段12は、検査ヘッド16の検査試料17の表面に対する位置(検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔)を調整するための装置である。このヘッド位置調整手段12は、配設された検査試料17に対して垂直方向に配設されている。具体的には、ヘッド位置調整手段12は、検査試料17の表面に対して垂直方向に往復動するボールスクリュースライダリニアモーター等の駆動装置を備えて構成されている。ヘッド位置調整手段12によって、検査ヘッド16が検査試料17の表面に対してμm単位で間隔を調整することができるようになっている。

0021

ヘッド位置調整手段12には、検査ヘッド16、基準板13及びヘッド間隔監視手段14が一体的に設けられている。これにより、ヘッド位置調整手段12は、検査ヘッド16が検査試料17の表面を僅かな隙間を隔てた状態で走査されるときに、検査ヘッド16を基準板13及びヘッド間隔監視手段14と共に移動させて、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を調整するようになっている。

0022

基準板13は、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を間接的に示すための部材である。基準板13は、検査ヘッド16に一体的にかつ検査試料17の表面と平行に設けられている。基準板13が、その下側面と検査ヘッド16の下端とが整合する位置に取り付けられた場合は、基準板13と検査試料17の表面との間隔は、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔と一致する。基準板13が、その下側面を検査ヘッド16の下端からズレた位置に取り付けられた場合は、そのズレた分を、基準板13と検査試料17の表面との間隔から差し引くことで、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を算出することができる。基準板13の取り付け位置を、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔に一致させてもずらしても、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔が、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を間接的に示すことができる。基準板13は透明の板材で構成され、ヘッド間隔監視手段14からの検査光の一部が反射し、残りが透過するようになっている。基準板13の厚さは、検査ヘッド16等の寸法に応じて設定されるが、少なくとも基準板13の熱膨張収縮を検出できる程度の厚さに設定される。即ち、ヘッド間隔監視手段14が、基準板13の表面と裏面からの2つの反射光の入射位置間隔のズレ(熱膨張、収縮によるズレ)を識別できる程度の厚さに設定される。

0023

ヘッド間隔監視手段14は、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔のズレを監視するための装置である。このヘッド間隔監視手段14は、ヘッド位置調整手段12に、基準板13及び検査試料17に面した状態で取り付けられている。ヘッド間隔監視手段14は、コヒーレント光を発生する光源(図示せず)と、リニアイメージセンサ(図示せず)とを備えている。光源は、基準板13及び検査試料17に面して設けられ、その光源からのコヒーレント光が斜めに出射するように設定されている。この斜めのコヒーレント光が、基準板13及び検査試料17で斜めに反射することで、基準板13の表裏面及び検査試料17の表裏面でそれぞれ反射した4つの反射光がリニアイメージセンサに、それぞれズレた位置で入射するようになっている。コヒーレント光の傾斜角度は、検出する反射光の変動幅に応じて、かつヘッド間隔監視手段14の寸法を加味して、設定される。即ち、僅かな寸法の変化を検出する場合は反射光の変動幅が小さいため、コヒーレント光の傾斜角度を可能な範囲で水平に近づけて、反射光の変動幅を大きくする。

0024

リニアイメージセンサは、反射光の入射位置に貼付された長方形状光感知センサである。このリニアイメージセンサは、入射した反射光の位置を、その座標位置を特定した点として検出し、複数の入射光の入射位置の間隔をμm単位で識別できる機能を備えている。リニアイメージセンサは、基準板13及び検査試料17に面して設けられている。

0025

リニアイメージセンサで、複数の入射光の入射位置を比較してその間隔を検出し、その間隔のズレを監視することで、各光の反射位置のズレが分かる。2つの光が、基準板13の裏面での反射光と、検査試料17の表面での反射光の場合は、直接的には、基準板13の裏面と検査試料17の表面との間隔、間接的には、検査ヘッド16と検査試料17との間隔にズレが分かる。また、この間隔を設定値(検査ヘッド16と検査試料17とを基準となる間隔に置いた場合の、各反射光の入射位置の間隔)と比較しながら監視すれば、検査試料17の撓み等による、検査ヘッド16と検査試料17との間隔の変動が分かる。この変動幅が許容範囲を超えれて接近すれば、制御手段15で異常状態と判断する。さらに、間隔の変動はないが、2つの光が一定間隔を保った状態で入射位置が揺らぐような場合は、ヘッド間隔監視手段14と、基準板13及び検査試料17との間にガス等が侵入して、その空間の屈折率が変化している状態と考えられるため、この揺らぎの場合も、制御手段15で異常状態と判断する。また、基準板13での反射光が入射しない場合は、光源の故障等により、検査光が出射されていないものと考えられ、制御手段15で異常状態と判断する。その他、種々の検査態様によって生じ得る、検査ヘッド16が検査試料17と接触する可能性のある状態を異常状態と判断する。

0026

2つの光が、基準板13の表裏面での反射光の場合は、基準板13の厚さ及びその熱膨張、収縮による変化が分かる。基準板13の熱膨張、収縮は、各種機器の異常過熱火災等により、周囲の気温極端に変化した場合等に起きる。この基準板13の熱膨張、収縮の変動幅が許容範囲を超えれば、制御手段15で異常状態と判断する。さらに、間隔の変動はないが、2つの光が一定間隔を保った状態で入射位置が揺らぐような場合は、上述のように、ガス等が侵入して、その部分の屈折率が変化している状態と考えられるため、この揺らぎの場合も、制御手段15で異常状態と判断する。また、基準板13での反射光が入射しない場合は、上述したように、光源の故障等と考えられ、制御手段15で異常状態と判断する。その他の場合も同様である。

0027

制御手段15は、ヘッド間隔監視手段14での検出値に基づいて、ヘッド位置調整手段12を制御するための装置である。この制御手段15は、ヘッド位置調整手段12とヘッド間隔監視手段14とにそれぞれ接続して設けられている。制御手段15は、ヘッド間隔監視手段14と共に、ヘッド位置調整手段12に設けてもよく、他の部分に設けてもよい。

0028

制御手段15は、メモリ演算処理部等(いずれも図示せず)を備えている。メモリには、ヘッド間隔監視手段14のリニアイメージセンサの位置(正常状態における、基準板13の表裏面からの反射光の入射位置及び検査試料17の表裏面からの反射光の入射位置)が、設定値として予め記録されている。

0029

演算処理部は、メモリに予め記録された各反射光の入射位置と、実際の反射光の入射位置とを比較して、ズレ等の状態を判断する。即ち、演算処理部は、ヘッド間隔監視手段14での検出値であるリニアイメージセンサの反射光入射位置と、メモリに予め記録された各反射光の入射位置とを比較して、ズレている場合は、そのズレを解消するように、ヘッド位置調整手段12を駆動させる。具体的には、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔が設定値よりも広い場合は、ヘッド位置調整手段12を駆動させて、その間隔が狭まるように制御し、狭い場合は、ヘッド位置調整手段12を駆動させて、その間隔が広がるように制御する。このとき、ヘッド位置調整手段12での1回の駆動による検査ヘッド16等の移動量は僅かな量に設定され、新たな検出値と設定値との比較と、ヘッド位置調整手段12の駆動とを数回繰り返して、検査ヘッド16と検査試料17の表面との間隔を設定値に調整する。

0030

また、演算処理部は、上述した異常状態の監視も行っている。即ち、異常な変動量、反射光の有無又は揺らぎ等の上記異常状態も同時に監視している。検査ヘッド16と検査試料17との間隔の変動幅が予め設定された許容範囲を超えていれば、異常状態と判断し、ヘッド位置調整手段12を制御して検査ヘッド16を検査試料17の表面から離して、互いに接触するのを防止する。反射光の入射がない場合や、揺らいでいる場合等の異常状態のときも同様に、ヘッド位置調整手段12を駆動して検査ヘッド16を検査試料17の表面から離して、互いに接触するのを防止する。

0031

なお、検査ヘッド16としては種々のものがある。平坦面上に形成された回路の抵抗率を測定するものに限らず、平坦面状検査面を僅かな隙間を隔てた状態で走査させる必要がある検査であれば、検査ヘッド16を用いることができる。

0032

以上のように構成された検査ヘッド用位置調整装置11は次のように動作する。

0033

検査ヘッド用位置調整装置11の検査ヘッド16が検査試料17の表面を走査されるとき、ヘッド間隔監視手段14の光源から検査光が、基準板13及び検査試料17に照射される。そして、検査光は、基準板13の表面で第1反射光、裏面で第2反射光、検査試料17の表面で第3反射光、裏面で第4反射光として反射し、リニアイメージセンサに入射する。

0034

この反射光にうち主に第1〜第3反射光を基にして、上述した各種の異常状態を監視する。制御手段15は、第2反射光と第3反射光との間隔の変化を監視し、この間隔が基準値と比較して許容範囲を超えて接近している場合は、ヘッド位置調整手段12を制御して検査ヘッド16を検査試料17から離す。このとき、制御手段15は、検査ヘッド16を検査試料17から僅かに離させて、第2反射光と第3反射光との間隔と基準値とを比較する。これにより、許容範囲内に納まれば作業を終了し、まだ許容範囲を超えてれば、許容範囲内に納まるまで上記動作を繰り返す。第2反射光と第3反射光との間隔が許容範囲を超えて離れている場合も同様である。なお、第4反射光は検査試料17の厚さを検査するときに用いる。

0035

これにより、検査試料17に対して、検査ヘッド16を設定間隔を隔てて正確に走査させることができるようになる。

0036

また、制御手段15が上記異常状態と判断した場合は、ヘッド位置調整手段12を制御して検査ヘッド16を検査試料17から離す。この場合は、検査ヘッド16を検査試料17から、予め設定された十分な間隔まで直ちに離して、待機状態にする。これにより、検査ヘッド16が検査試料17に接触して検査試料17が破損するのを防止する。

0037

[非接触型抵抗率測定装置]
次に、上記構成の検査ヘッド用位置調整装置11を用いた非接触型抵抗率測定装置について説明する。

0038

非接触型抵抗率測定装置は、電磁誘導作用により、検査試料の回路表面に発生する渦電流を利用して、抵抗率を測定する装置である。この非接触型抵抗率測定装置による抵抗率測定の原理を以下に示す。

0039

コイル高周波電圧をかけると、そのコイルから高周波周期で変化する磁場が発生する。この磁場中に試料を置くと、その試料の表面に渦電流が発生する。渦電流は、時間的に変化する磁場中におかれた導体の内部に電磁誘導によって生ずる渦状電流である。電流が磁束方向に垂直な面内を渦状に流れてジュール熱を発生させ、電磁エネルギー熱損失が起こる。この電磁誘導作用を利用することにより、半導体材料メタル薄膜等の検査試料の抵抗率/シート抵抗を非接触で測定することが可能である。この原理を利用して、非接触型抵抗率測定装置が構成されている。

0040

この非接触型抵抗率測定装置は図3に示すように主に、検査する試料21を挟むように互いに対向して配設され内部にコイルを備えた検査ヘッド22,23と、この検査ヘッド22,23に高周波で変化する電圧をかける高周波発振器24と、検査ヘッド22,23の間に設けられたコンデンサ25とを備えて構成されている。

0041

この構成により、高周波発振器24で検査ヘッド22,23に高周波の電圧をかけると、上述のように、試料21の表面に渦電流が発生してジュール熱が発生し、電磁エネルギーの熱損失が起こる。

0042

高周波発振器24によって検査ヘッド22,23に数MHzの高周波を加えることにより、各検査ヘッド22,23のギャップに高周波で変化する磁場が生ずる。従って、この2個の検査ヘッド22,23のギャップに導電性の試料21を入れると、高周波誘導結合により導電性の試料21に渦電流が発生する。発生した渦電流は、ジュール熱となって失われる。即ち、高周波電力の一部が試料21内で、ジュール熱への変換という形をとって吸収される。そして、試料21内での高周波電力の吸収と導電率(抵抗率の逆数)および試料の形状(厚さ)とは、正の相関を持っているため、これを利用することにより、試料21に非接触で抵抗率/シート抵抗を測定することが出来る。

0043

上記の回路で消費される高周波電力は、
P=E×I=E(Ie+Io) ……(1)
但し、
P=高周波電力
E=高周波電圧
I=高周波電流
Io=試料なし時の高周波電流
Ie=試料を入れることにより増加した高周波電流

試料をギャップに入れることにより増加する高周波電力は、
Pe=E×Ie ……(2)
試料の導電率=σ 試料の厚さ=tコイルの結合係数=K とすると、
Pe=E×Ie=K×E2×σ×t ……(3)
上式より
Ie=K×E×σ×t=K×E×(t/ρ) ……(4)
従って、低抗率は、
ρ=K×(E/Ie)×t (Ω-cm) ……(5)
抵抗率(ρ)とシート抵抗(ρs)との関係は、
ρs=ρ/t=K×(E/Ie) (Ω/sq) ……(6)
試料とコイルの間の高周波結合係数が一定に保たれた状態で、高周波電圧Eを一定に保つように制御することにより、シート抵抗ρsと高周波電流Ieは、逆比例の関係となる。従って、あらかじめシート抵抗が既知標準試料を使用して、シート抵抗と高周波電流との関係を図4グラフのように作成する。

0044

このグラフを参照して、試料21を各検査ヘッド22,23のギャップに入れることによって増加した高周波電流を検出測定することにより、未知の試料のシート抵抗を求めることが出来る。

0045

また、求められたシート抵抗に試料の厚さ(cm単位)を掛け合わせることにより、抵抗率を算出できる。

0046

ρ=ρs×t (Ω-cm) ……(7)
以上の原理に基づいて、非接触型抵抗率測定装置を構成する。なおここでは、各検査ヘッド22,23を1つにまとめ、1つの検査ヘッドを試料21の一側の表面のみに僅かな隙間を保った状態で走査させることで、抵抗率を測定する構成としている。

0047

本実施例の非接触型抵抗率測定装置31は図5〜7に示すように構成されている。この非接触型抵抗率測定装置31は主に、支持台部32と、検査ヘッド走査手段33とから構成されている。

0048

支持台部32は、例えば2m×2m程度の大型のガラス基盤からなる検査試料35を支持するための装置である。この支持台部32は主に、筐体36と、開閉扉37と、下側ローラ38と、上側ローラ39と、背面支持部40とから構成されている。

0049

筐体36は、支持台部32の外殻を構成する部材である。開閉扉37は、筐体36の前面を開閉する扉である。

0050

下側ローラ38は、検査試料35の下端部を支持するための部材である。下側ローラ38は、筐体36の下部に、水平方向に一列に多数配設されている。各下側ローラ38は、駆動装置(図示せず)に接続され、全ての下側ローラ38が同時に同一回転方向に回転して、検査試料35を水平方向(図5中の左右方向)に移動させるようになっている。上側ローラ39は、検査試料35の上端部を支持して水平方向に移動させるための部材である。上側ローラ39は、自由に回転し得るようになっており、下側ローラ38の駆動によって検査試料35が移動する際に、検査試料35の上端部を支持するようになっている。

0051

背面支持部40は、検査試料35をその背面から支持するための部材である。背面支持部40の表面は平坦面状に形成されて鏡面仕上げが施されていると共に、複数の空気吹き出し穴(図示せず)が設けられている。そして、この空気吹き出し穴から空気を吹き出すことで、背面支持部40の表面と検査試料35の裏面との間に空気層を形成して、背面支持部40が検査試料35を空気層を介して支持するようになっている。背面支持部40は、筐体36の左右方向全長に亘って設けられている。さらに、背面支持部40は、上下に3つ設けられている。各背面支持部40は、検査試料35を撓みのない状態で支持することができる位置に配設される。ここでは、各背面支持部40を上方へ偏らせて配設されている。

0052

筐体36の左右には、検査試料35の搬入装置(図示せず)と搬出装置(図示せず)とがそれぞれ設けられている。検査試料35は、搬入装置で下側ローラ38と上側ローラ39との間に搬入され、抵抗率の測定終了後は搬出装置で外部に搬出される。

0053

検査ヘッド走査手段33は、後述する検査ヘッド45を検査試料35の表面に走査させるための装置である。検査ヘッド45と検査試料35の表面との隙間は、200〜300μm程度に維持される。この検査ヘッド走査手段33は、縦方向に配設されて支持台部32に支持されている。これにより、検査ヘッド走査手段33は、検査試料35の一側の表面に接触しないように架け渡して設けられ、検査ヘッド45が検査試料35の表面に僅かな隙間を保った状態で支持して移動させるようになっている。

0054

検査ヘッド走査手段33は、具体的には、図8,9に示すように構成されている。なお、図9においては、わかりやすくするために、全長を縮めて記載されている。実際には、筐体46及びボールスクリュー47が長く形成されて、図5のようになっている。

0055

検査ヘッド走査手段33は、縦走査部43と、検査ヘッド用位置調整装置44と、検査ヘッド45とから構成されている。

0056

縦走査部43は、検査ヘッド用位置調整装置44を支持して上下方向に走査させるための装置である。この縦走査部43は主に、筐体46と、ボールスクリュー47と、駆動モータ48と、スライダ49とから構成されている。筐体46は、ボールスクリュー47、スライダ49等を内部に収納するための部材である。筐体46は、縦走査部43の全長に亘って形成されている。ボールスクリュー47は、スライダ49を軸方向に正確に移動させるための棒材である。ボールスクリュー47の外周面には螺旋状の溝が刻まれている。スライダ49はボールスクリュー47にはまり込み、ボールスクリュー47の回転によって軸方向に正確に移動されるようになっている。ボールスクリュー47は、筐体46内にその全長に亘って配設され、筐体46内の両端部で回転可能に支持されている。

0057

駆動モータ48は、筐体46の一端部に取り付けられて、ボールスクリュー47と連結されている。この駆動モータ48によってボールスクリュー47が設定角度だけ又は設定回転速度回転駆動される。筐体46内には、ボールスクリュー47と並列ガイドレール50が設けられ、スライダ49を支持している。このガイドレール50で支持されたスライダ49は、ボールスクリュー47の回転に伴って回転するのをガイドレール50で抑えて、ボールスクリュー47の軸方向にスムーズにスライドするようになっている。

0058

スライダ49は、内部に螺旋状の溝(図示せず)が設けられ、その溝とボールスクリュー47の外周の溝との間に多数のボール(図示せず)が設けられている。これにより、ボールスクリュー47の回転が、多数のボールを介して、スライダ49の軸方向の正確な移動に変換されるようになっている。スライダ49には、検査ヘッド用位置調整装置44が一体的に取り付けられている。

0059

検査ヘッド用位置調整装置44としては、上述した検査ヘッド用位置調整装置11を用いる。なお、検査ヘッド用位置調整装置11では、具体的な構成についてはあまり詳述していないため、改めて具体的な構成を詳述する。

0060

検査ヘッド用位置調整装置44は、ヘッド位置調整手段52と、基準板53と、ヘッド間隔監視手段54と、制御手段55とから構成されている。なお、これらの機能は上述した通りである。

0061

ヘッド位置調整手段52は主に、支持板57と、ガイドレール58と、スライド板59と、ナット部60と、ボールスクリュー61と、駆動モータ62とから構成されている。

0062

支持板57は、ガイドレール58、スライド板59等を支持するための板材である。この支持板57は、縦走査部43のスライダ49に一体的に取り付けられている。

0063

ガイドレール58は、スライド板59をスライド可能に支持するための部材である。このガイドレール58は、検査試料35の表面に対して垂直方向に配設され、スライド板59を検査試料35の表面に対して垂直方向にスライド可能に支持している。

0064

スライド板59は、検査ヘッド45等を支持して検査試料35の表面に対して垂直方向にスライドするための部材である。ナット部60は、ボールスクリュー61にはめ込まれ、ボールスクリュー61が回転することで、垂直方向にスライドするようになっている。ボールスクリュー61は、支持板57に回転可能に支持され、回転することで、ナット部60を介して検査ヘッド45等を垂直方向にスライドさせる。駆動モータ62は、支持板57に取り付けられ、ボールスクリュー61に連結してこのボールスクリュー61を回転させる。

0065

基準板53は、基準板13と同様に、検査ヘッド45の下端部付近の取り付けられている。ヘッド間隔監視手段54は、基準板53の上側に面して取り付けられている。制御手段55は、検査ヘッド45の上側部分に組み込まれている。

0066

検査ヘッド45は、上記検査ヘッド22,23を一体的に組み合わせて構成されている。

0067

以上のように構成された非接触型抵抗率測定装置は、次のように動作する。

0068

まず、検査試料35が支持台部32内に搬入される。搬入された検査試料35は、下側ローラ38と上側ローラ39と背面支持部40とで支持されて、搬送される。

0069

検査試料35が設定位置まで搬送されると、検査ヘッド走査手段33が作動して、抵抗率の測定が行われる。

0070

検査ヘッド走査手段33では、縦走査部43で検査ヘッド用位置調整装置44が縦方向に往復動されて、検査ヘッド45が検査試料35を縦方向に走査する。縦走査部43が検査ヘッド用位置調整装置44を上下に往復動して、検査ヘッド45で特定領域を測定した後は、支持台部32の下側ローラ38で検査試料35が横へ僅かに移動され、再び縦走査部43が検査ヘッド用位置調整装置44を上下に往復動させて次の領域を測定する。これを繰り返して、検査試料35の前面の抵抗率を測定する。

0071

このとき、検査ヘッド用位置調整装置44では、上記検査ヘッド用位置調整装置11と同様に機能して、検査ヘッド45と検査試料35の表面との間隔を正確に保って支持される。さらに、異常が発生した場合は、直ちに検査ヘッド45を検査試料35の表面から離して、検査ヘッド45が検査試料35の表面に接触するのを防止する。これにより、検査試料の破損を防止する。

0072

なお、上記実施形態では、検査ヘッド用位置調整装置44の駆動手段としてナット部60とボールスクリュー61とを用いたが、圧電素子を用いても良い。例えば、図10に示すように、リンク機構を用いて、圧電素子の僅かな変動を増幅し、検査ヘッド45を検査試料35の表面に対して移動させても良い。図10においては、支柱74が固定され、この支柱74に2本の連結棒72,73が回転可能に取り付けられる。連結棒72,73の一端部には検査ヘッド45等が一体的に支持される。連結棒72,73の他端部にはカウンターウエィト71が取り付けられている。そして、連結棒72,73の中間位置近傍(支柱74の検査ヘッド45側)に圧電素子75が取り付けられる。なお、連結棒72,73は全て回転可能に取り付けられる。これにより、圧電素子75が変化すると、支柱74に支持された連結棒72,73によって、検査ヘッド45等が移動される。圧電素子75の変化率は小さいため、支柱74の軸支位置から圧電素子75の支持位置までの距離と、支柱74の軸支位置から検査ヘッド45等の軸支位置までの距離との比率を調整して、検査ヘッド45の変動量に合わせる。これによっても、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。

0073

また、上記実施形態では、検査試料35として平板状のガラス基盤を例に説明したが、検査ヘッド用位置調整装置11,44は、平坦面状の部分であれば、検査ヘッド16,45を正確に位置調整できるため、検査試料は平板状に限らず、検査面が平坦面状であれば、全体形状が平板状のものであっても、本願発明を適用することができる。

0074

検査ヘッド45では、抵抗率を測定するセンサとして構成したが、他の用途の検査に用いるものでも良い。検査対象面に対して僅かな隙間を保ちながら走査させる必要のある検査であれば本願発明を適用することができる。

0075

ヘッド間隔監視手段14は、反射光の入射位置を検出するリニアイメージセンサを備えたが、他の構成の受光素子を備えても良い。また、干渉等を利用する場合は、検査光を垂直に出射させてもよい。

0076

また、上記実施形態では、検査ヘッド走査手段33に、検査ヘッド45を上下に走査させる機能を持たせたが、検査ヘッド走査手段33自身を左右へ移動させる機能を持たせても良い。これにより、検査ヘッド45を上下に走査させながら、検査ヘッド走査手段33が左右へ移動して検査試料35の前面を走査することができる。

図面の簡単な説明

0077

本発明に係る検査ヘッド用位置調整装置を示す要部拡大図である。
従来の非接触型抵抗率測定装置を示す概略構成図である。
本発明に係る非接触型抵抗率測定装置の原理を説明する回路図である。
本発明に係る非接触型抵抗率測定装置のシート抵抗と高周波電流との関係を示すグラフである。
本発明に係る非接触型抵抗率測定装置を示す正面図である。
本発明に係る非接触型抵抗率測定装置を示す側面図である。
本発明に係る非接触型抵抗率測定装置の開閉扉の開閉状態を示す側面図である。
本発明に係る非接触型抵抗率測定装置の検査ヘッド走査手段を示す側面図である。
本発明に係る非接触型抵抗率測定装置の検査ヘッド走査手段を示す斜視図である。
本発明の変形例を示す概略構成図である。

符号の説明

0078

11:検査ヘッド用位置調整装置、12:ヘッド位置調整手段、13:基準板、14:ヘッド間隔監視手段、15:制御手段、16:検査ヘッド、17:検査試料、31:非接触型抵抗率測定装置、32:支持台部、33:検査ヘッド走査手段、36:筐体、37:開閉扉、38:下側ローラ、39:上側ローラ、40:背面支持部、43:縦走査部、44:検査ヘッド用位置調整装置、45:検査ヘッド、46:筐体、47:ボールスクリュー、48:駆動モータ、49:スライダ、52:ヘッド位置調整手段、53:基準板、54:ヘッド間隔監視手段、55:制御手段、57:支持板、58:ガイドレール、59:スライド板、60:ナット部、61:ボールスクリュー、62:駆動モータ。

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