JPS603576A - 粒子検出システム - Google Patents

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】 本発明は集積回路モジュールの製造時に、セラミンク・
シートを汚す有害な夾雑物微粒子を検出するシステムに
関する。

〔従来の技法〕

集積回路モジュールの製造時には、ブランキング、穿孔
、導電性ペーストによるスクリーニング及び多層モジュ
ールへの積重ねの如き色々の処理を、未焼成のセラミッ
ク・シート（生のシート）に加える。生のシート（グリ
ーン・シート）は一般に焼成きれる迄はたわみやすく、
軟かい。これ等はセラミックの破片の如き汚染（有害）
微粒子がつきやすい。取り扱いは一般に真空吸上げもし
くハヘルヌイ技法によってステーションカラステーショ
ンへと行われ、汚れとなる粒子も生のシートと共に運ば
扛る。従つで生のシートのブランキング及び穿孔といっ
た、破片が生じやすいステーションでは、すべての汚染
微粒子を除去する事は出来ない。

汚染微粒子の存在は生のシート上に導電性のペーストの
パターンをスクリーニングする工程を困難にする。この
過程では、導電性の線の高度に複雑で微細なパターンを
スクリーニングする目的で薄いマスクが生のシート・ウ
ェハ上に置かれる。

この様の汚染微粒子の存在は２重の効果を有する。

先ずスクリーニング中マスクに凹みを生じ、この結果マ
スクを破損して、形成されたパターンの寸法をそこねる
。集積回路モジュールの形成に際しては、生のシート層
が積重ねられて多重セラミック・モジュールの原型が得
られる。層と層・どの整列が困難になり、粒子によって
生ずる凹みは夫々の生のシート上に導電性ペーストをス
クリーン刺着するのに使用されるマスク中の導電体パタ
ーンの整列を破壊し、高価なマスクを廃棄しなくてはな
らなくなる。

第２に、汚染微粒子の存在が導電性パターンの有効なス
クリーニングを遮げる。微粒子の存在を確かめるテスト
を経ないでスクリーニングが行われるのでスクリーニン
グ手順の正確さが決定されるのはその後の品質管理段階
だけである。スクリーニング過程に欠陥があると、シー
トは一般に使（３） 用不可能になる。従って、マスクが破損するのに加えて
欠陥のある生のシートが形成される。

従来技法においても、生のセラミック・ノートに付着し
た微粒子によってスクリーニング・マスクに対して生ず
る損傷の問題は認められている。

例えば、ＩＢＭ　ＴＤＢ、第２６巻、第４号第１６６６
号乃至第１３３４頁の技法では、生のシートが整列用取
付具上に整列して置かれ、次に入力輸送ヘッド、代表的
には真空装置を使用して、生のシートが整列用取付具上
で圧縮、即ち平坦にされている。この技法は生のシート
の表向上に存在する任意の微粒子を生のシートの本体内
部に埋込み、つらら状の突起を平坦にする傾向がある。

従って、汚染微粒子の存在を感知する試みは行われず、
むしろすべての生のシート上にはこの様な微粒子が存在
するという仮定に基づいてこの技法の過程は進行し、単
に平坦化動作を遂行している。

この技法は従って、汚染微粒子を生のシート中に埋込７
．アいお。２ｏカ法いよ。ツー１カ１おヶらゎ　Ａるた
めに生のシートを整列用取付具から取上げる（４） のが困難になる。最後に、この技法は処理時間を増丈さ
せる。なんとなれば、通常は生のシーＩｆ単に一つのス
テーションから他のステーションに移動させるのに使用
されている輸送ヘッドが平坦化動作のために特定のステ
ーションに留まらなければならないからである。

ＩＢＭ　ＴＤＢ、第１２巻、第１１号第１８９７号（１
９７０年４月刊）は半導体ウエノ・上の表面の突起を検
出する光学的検査技法を開示している。開孔を有さない
ブランクのマスクがウェハ表面上に布下げられ、次に真
空にされる。もし突起が存在すると、ウエノ・表面上の
マスク中に歪が生ずる。偏光を使用する検光子を通して
眺めると、この突起は一様な視野中の輝いたスポットと
して現われる。この手動検出技法は観察されたスポット
の数及び大きさの判断によるといったオペレータの判断
を前提にしており、実際にスクリーニング・マスクを使
用する事なくもしくはテスト用マスクに損傷を与える事
なく、スクリーニング・マスクに損傷を与えるとみなさ
れるウェハの棄却を可能としている。

この様な光学的検査技法は大寸法粒子の場合には使用可
能であるが、２．５４Ｘ１０−′５乃至５０６ ８Ｘ１０　ｃｍ程度の寸法を有する粒子の場合には有効
ではない。光学的システムも同様にオペレータの判断に
依存しており、比較的時間を要する。

従来技法のうちで、表面上の不完全性を決定するだめの
他の技法も周知である。例えばＩＢＭＴＤＢ　第１４巻
第７号第２１３０頁（１９７１年１２月刊）の技法は銅
薄膜パッドを使用する事によって磁気記録ディスク上の
欠陥を検査するものでるる。この銅パッドはディスクの
表面上を系統的に移動する検査ヘッド上に取付けられ、
銅が表面をこする様になっている。表面上の突起が銅を
ひつかき、その傷がその後干渉顕微鏡を使用して検査さ
れている。得られた擦傷のプロフィールが表面の不完全
性の寸法の尺度を与えている。この様なシステムは光学
的検査手段に依存していて、又全表面を歪査しなければ
ならないので時間を要する。このシステムは又検査ヘッ
ドの形の追加の処理措置体及びオフ・ライン検査を必要
としている。多重ピン運搬体上の寸法の大き過ぎるピン
・ヘッドの検出といった加工片の平面度の決定技法も周
知であり、ＩＢＭ　ＴＤＢ　第２５巻第５号第１８５６
頁（１９８０年１０月刊）に開示されている。ＩＢＭ　
ＴＤＢ　第２０巻、第８号、第６０５０頁（１９７８年
１月刊）はピン・ヘッド平面度の検出技法を開示してい
る。

〔本発明の概要〕

従来技法の欠点にかんがみ、スクリーニングの前に生の
シート上に存在する粒子もしくは他の型の汚染微粒子を
検出するためオン・ラインで動作可能なシステムを与え
る事が望まれる。この様なテスト・システムはマスクに
対する損傷を防止し、生のシートが再生利用される事、
即ちスクリーニングの前に清浄にされる事を可能とする
のに必要とされる。処理ラインからとの様な生のシート
を除去する事によって各スクリーン・マスクの耐用（７
） 寿命は著しく増大され得る。システムの処理費用カ高り
又個々のマスクのコストが高いので、マスクの耐用寿命
が長くなる事は著しい改良と言える。

存在する工具内に組込まれ得る粒子検出システムを与え
る事によって、全体的システムのスループットが保持さ
れ得る。即ち、手動もしくは別個のオフ・ライン工具の
使用によるオフ・ライン処理が避けられ得る。

さらに、欠陥のあるシートが新らしくされ、再スクリー
ンされ得る。従って、欠陥の検出は、不適切な処理によ
ってシートを使用不能にする処理段階に生のシートを供
給しないですむ様な早い時点で行われる。

本発明の目的は生のシート上の粒子及び他の汚染微粒子
の存在を感知するために、オン・ラインに組込捷れ得る
粒子検出システムを与える事にある。

本発明に従えば、生のシート上にスクリーニン、オゎう
うに、７．７１Ｊ−７□−７１よ、ヤ、え、　１セラミ
ツクの破片もしくは他の特定の汚染物を識（８） 別するシステムが与えられる。

本発明に従えばスクリーン用マスクを使用して導電性ペ
ーストをスクリーニングする前に粒子を帯びている生の
シートを除去する事によってスクリーン用マスクの寿命
を増大する粒子検出システムが与えられる。

本発明に従えば、ブランキング、穿孔及び積重ねの如き
種々の処理段階において欠陥があるセラミック・シート
を同定する、オン・ライン環境において有用な粒子検出
システムが与えられる。

本発明に従えば、スクリーニングの前に焼成されていな
いセラミック・シート上の一般的にセラミックの破片で
ある粒子の存在を検出する検査システムが与えられる。

この様なシートは持上げヘッドによって台上に載置され
、その後マスクが使用されて、マスク上のパターンに対
応する導電性パターンが生のシート上にスクリーン付着
され得る。本発明に従えば汚染微粒子の存在を決定する
ために持上げヘッド上には変換器が与えられている。

本発明の一つの好ましい実施例においては、持上げヘッ
ドの表面と生のシートの上部間の有効な距離を測定する
だめに空気ゲージもしくはＬＶＤＴの如き近接検出装置
が使用される。もし粒子が存在する時は、この二の距離
が変化して、生のシート上に汚染微粒子が存在するとい
う積極的表示が与えられる。

本発明の他の実施例に従えば、持上げヘッドの一部とし
てばねでロードされる板が使用され、ヘッド自体の中に
変換装置が取付けられる。予定の位置からばねでロード
された板が移動すると、これは近接検出装置によって検
出される。この様な移動は汚染微粒子の存在の確実な表
示を与える。

本発明のさらに他の実施例においては、持上げヘッド上
に取付けられた変換装置が、生のシートを台上に正確に
固定するのに使用される整列ピンの移動を感知する。こ
の様な移動はスクリーニング台に生のシートによって運
ばれた夾雑物の存在を示している。

〔好ましい実施例の説明〕

ここで第１Ａ乃至第１Ｄ図を参照するに、本発明の第１
の好捷しい実施例が図示されている。本発明の重要な機
能はスクリーン用マスクに損傷を与えるかもしくは欠陥
のあるスクリーニングを生ずる様な、持上げヘッドもし
くは入れ子式表面に不着している粒子の存在を決定する
事にある。第１Ａ図乃至第１Ｄ図は破片が生のシートに
よって運ばれている状態を示している。しかし々から、
この実施例は入れ子犬組立体上に存在する破片の存在を
決定するのにも使用可能である事を理解されたい。

第１Ａ図に示された如く、入れ子犬組立体１０は一般に
ヘッド及びマスク位置付はピン１２を有する取付は具よ
シ成る。２本のこの様なピンが示されているが、システ
ムの正確な整列を達成するために任意の本数のピンが使
用され得る事を理解されたい。第１Ａ図に示された如く
、入れ子犬組立体１０は生のシートの処理工程の作業点
とじて使用される。ロード・ヘッド組立体１３が処理ス
テーション間で生のシートを移動するのに使用きれる。

ロード・ヘッド組立体１６は生のシートを持上ケ、支持
し、一つのステーションかう他のステーションに移動さ
せるために真空もしくはベルヌーイの原理を使用し得る
。ロード・ヘッド組立体１３はスリーブ部材１８によっ
て適当に保護された整列用開孔１６をその中に有するヨ
ーク１４を有する。スリーブ部材１８は摩擦を減少し、
組立体１３と向い合っているピン１２の正確な整列を与
えるだめのものである。本発明に従って、ロード・ヘッ
ド組立体１６は第１のヨーク部材１４及び感知板２０を
含む。ヨーク１４は内方に向うフランジ２２を有し、こ
のフランジ２２は板２０上の外方に延びている適合可能
なフランジ２４を支持している。一連の近接検出装置２
６．２８及び３０がヨーク１４上に配置されている。近
接検出装置２６、２８及び３０は板２０とヨーク１４間
の相対位置を決定するのに使用され得る。３つの検出装
置が図示されているが、板２０の相対位置が確かめられ
得る限り任意の個数の検出装置が使用てれ得る。第１Ａ
図に示された如く、板２０の下の表面３２はフランジ部
材２２及び２４が接触にある時に部材１８の下の表面力
）ら距離Ｘだけ突出している。

第１Ｂ図は破片が存在しない場合の検出装置の規定位置
を示している。詳細には入れ子穴組立体１０上には生の
シート６６が位置付けられていて、薄膜材料３８によっ
て支持されている。生のシート３６は多くの貫通孔を含
み、薄膜３８はスクリーン付着されたペーストが貫通孔
を通して組立体の他の部分上に侵透するのを防止する。

この侵透防止薄膜材料は“Ｋｉｍｄｕｒａ”もしくは他
の市販薄膜であり得る。薄膜６８上に位置付けられた生
のシート３６に破片が存在しない時には、板２０は生の
シート３６上に一様に静置されている。従って検出装置
２６．２８及び６０は板上一様な距離（Ｙ）のところに
ある。換言すれば、板２ｏの上の表面と第１Ｂ図に示さ
れた任意の検出装置の間には寸法Ｙの変動は存在しない
。ばね２１はわずかに圧縮されていて、表面３２はヨー
ク１４の下の表面３４と同じレベルにある。

次いで生のシート３６の有効領域上に破片が存在する状
態を考える。この様な状態は粒子を概略的に小部分４０
で示している第１Ｃ図に示されている。ここで有効領域
とはＭＬＣの一層中に導電性線を画定するために処理、
即ちスクリーニング動作等を受ける生のシートの部分と
足義される。

もし破片が存在する時には、第１Ｃ図に示された如く、
感知板２０は破片の近くで上方に変位されている。検出
装置が示す寸法Ｙは一様には保持されず、・検出装置２
８及び検出装置３０間の出力には差が存在する。この出
力は生のシートの清浄化と再生利用のだめに生のシート
６６が輸送ベッド１４によって持上げられなければなら
ない事を示すのに使用される。

第１図の実施例は同様に無効領域の破片の存在を検出し
得る。第１Ｄ図に示された如く、破片４０は持上げヘッ
ドが作用する領域、即ち有効領域の外部に存在する。第
１Ｄ図に示された如く、ヨ−ク１４の表面３４は生のシ
ート６６上の破片４０と直接接触している。感知板は依
然ヨーク１４と接触した丑まであり、フランジ２２及び
２４も接触しだｉｔである。同様に検出装置の示す寸法
Ｙは検出装置２６．２８及び６０から同じ出力が得られ
る様に一様に保持されている。しかしながら持上げヘッ
ドの基準点に関しては一様性は保持されない。即ちこの
様なシステムにおいては、持上げヘッドの移動は輸送中
正確にモニタされていて、下の表面３４から生のシート
６６の上の表面布の距離が知られる様になっている。持
上げヘッドはピン１２と係合していて、生のシート３６
０表面と直系して降下されるが、この降下移動は究極的
に破片４０の存在によって遮けられる。従って輸送ヘッ
ド機構の移動は停止し、基準黒布の降下が達成されてい
ない事がシステムの制御装置によって確められる。この
様にして検出装置２６．２８及び６０が一様な出力を与
えているにも拘らず、無効領域の粒子の存在が確められ
る。上述の本発明の好ましい第１の実施例は生のシート
３６の表面上に破片が存在する状態を示していた。しか
しながら、本発明は同様にＫｉｍｄｕｒａ層６８及びス
クリーニングのために付着された生のシート３６間の表
面間に存在する粒子の存在を検出するのに使用され得る
事は明らかである。もし粒子が層３６及び３８間に存在
する時は、粒子が有効領域内にある時と同じ感知板２０
の変位が生ずる。

輸送ヘッドが基準黒布降下し得ないという事態は無効領
域中に粒子が存在する場合にも生じ得る。

第１Ａ乃至第１Ｄ図の第１の好ましい実施例は種々の異
なる変換装置を使用し得る。例えば、空気ゲージ、Ｌ　
Ｖ　Ｄ’　Ｔ、機械的もしくは他の近接検出装置が使用
され得る。接触もしくは非接触型の感知装置が使用され
得る事は明らかである。変換装置の出力は通常持上げヘ
ッドの移動に関連する通常の信号処理技法によって処理
され、輸送ヘッドの基準点及び検出装置の示す寸法Ｙの
関数としての検出装置の出力が決定される。

、１１ｏよ。１ゆ、あ、ワカ、４工２ｏや　１に直接変
換装置を置く事によって改良され得る。

この改良においては感知のための、感知板２０の移動は
使用されず、変換装置が直接板の下の表面３２と生のシ
ート６６上の上の表面間の距離を測定する。感知板２０
の制動はヨーク部材１４に対し板をロードするばねによ
って達成される。ばね２１によって板２０をロードする
事によって、所定の動的荷重が感知板に加えられ、輸送
ヘッドが移動する際の短期間の攪乱が防止される。しか
しながらばね２１は使用する必要のない事も明らかであ
る。この場合、感知板は破片によって偏位されない限シ
、単にフランジ２２上に乗っているだけである。

本発明の第２の好ましい実施例が第２図に示されている
。第２図で第１図と同様な素子は同一番号が与えられて
いる。簡単にする目的のだめに、第１の実施例のヘッド
及びマスク位置付は用整列ビンはけふかれている。この
実施例は薄膜材料６８及び生のシート６６間に粒子１４
が介在している状態を示している。しかしながら、この
実施例は粒子が生のシート３６の上部表面に存在す２時
、もしくは持上げヘッド４２によって運搬される場合に
も同様に具体化され得る。第２図の実施例の持上げヘッ
ド４２は、感知板２０がはふかれ、変換装置２６が直接
持上げヘッド中に置かれ、その下の表面４４から奥まっ
たところにめる点で第１図に示されたものと異ってい。

この凹みは変換装置と軟かい生のシート３６との接触を
避けるだめのものである。検出装置の設定寸法２は従っ
て変換装置２６の下の表面及び生のシート３乙の上方表
面間に存在するものとして決定される。複数個の検出装
置でこの距離を測定し、その変動によって粒子の存在が
示される。

第２図に示された如く、生のシート材料は粒子４０の存
在によってたわんでいる。従って、検出装置２６の近く
の周辺で検出装置の示す寸法Ｙが保持されている。しか
しながら、粒子４０の近傍には仮想の平坦部分が存在す
る。なＡ７となればこの部分は持上げヘッド及び生のシ
ート間の接触点であるからである。従って、検出装置２
８の出力が寸法Ｚと異なると粒子の存在が示される。こ
の条件が与えられると、生のシートが再生利用のために
除去されるか、粒子の介在する表面がその後の新らしい
生のシート６６の付着の前に清浄にされる。第１の実施
例の場合と同様に、接触型もしくは非接触型のいずれか
の種々の検出装置が使用され得る。

第６の好ましい実施例が第６図に示されている。

この第３の好捷しい実施例は最初の２つの実施例と間接
的変換装置の測定が使用され得るという意味で異なって
いる。生のシートを処理する場合に、ピンが生のシート
３６に穿孔された貫通孔４６を整列させるのに使用され
得る。一つのシート及び他のシート中の貫通孔はこれ等
の貫通孔に突出するピン４８の配列体を使用する事によ
って整列され、マスキングのだめの生のシートの整列が
与えられる。

この実施例において、持上げヘッド４２は各々積重ね整
列用ピン４８を受取る一連の貫通孔５０を有する様に修
正σれている。変換装置２６．２８及び３０は貫通孔５
０の各々と直接重畳する、持上げヘッドの上の部分に配
列されている。ピンは開孔５０、生のシートの開孔４６
を通過し、薄膜材料６８の上の面と接触している。生の
シート及び薄膜材料３８の夫々の厚さは知られていて第
６図に寸法２　として示されている。従って変換装置２
６及び６０からの出力は距離２“を表わす一定値である
。しかしながら、もし粒子が例えば位置４０に存在する
と、生のシート６６は上方に変位する。持上げヘッド４
２の下の部分及び生のシート６６の上方間に平坦な関係
が保持される。

生のシートの表面から薄膜材料３８の表面迄の距離は検
出装置毎に異なる。この事はピン４８０貫人の程度の差
によって反映される。検出装置２６．２８及び６０の間
の出力の変動は従って粒子４゜の存在を示す。

本発明の他の好ましい実施例から明らかな如く、第３図
の実施例は持上げヘッド４２の下の表面もしくけ生のシ
ート３６の上に付着された破片の存＆ｅ＃Ｊ’ｉＬ［Ｌ
ｏ；ｃｏｍｌａ＆１、よニー２．。□　１生のシートと
一様には接触せず、先ず破片４ｏと接触して、再び感知
される寸法に変化を生ずる。

本発明に従えば、スクリーン用マスクに損傷を与える粒
子の決定は生のシート上にマスクを置く前に行われる。

即ち、本発明の実施例のすべてにおいて、輸送ヘッド自
体が、スクリーニング動作のだめにマスクを生のシート
の上部に置く前に特定のステーションに存在す′る粒子
の存在を決定するのに使用される。粒子が生のシートに
付着している場合には、これ等のシートは清浄化及びそ
の後のスクリーニングのために簡単に除去される。

粒子が持上げヘッドもしくは面間に存在する場合には、
清浄化のだめに台が閉鎖されるのには粒子の存在の繰返
し警告が必要とされる。

本発明はスクリーニング・ステーションにおいて使用さ
れる持上げヘッドに関連して説明されたが、本発明の技
法は持上げヘッドが使用されるどの様な場合にも使用さ
れ得る。従って、欠陥セラミック・シートは持上げヘッ
ド組立体に具体化される同一感知技法を使用してブラン
キング、穿孔及び積重ねの如き他の処理領域でも同定さ
れ得る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図及び第１Ｄ図は本発明の
第１の好ましい実施例の図である。第２図は第２の好ま
しい実施例の図である。第３図は本発明の第６の好まし
い実施例の図である。 １０・・・・入れ子犬組立体、１２・・ヘッド及びマス
ク位置付はピン、１６・・・・ロード・ヘッド組立体、
１４・・・・ヨーク、１６・・・・整列用開孔、１８・
・・・スリーブ部材、２０・・・・感知板、２６．２８
．３０・・・・近接検出装置、３６・・・・生のシート
、３８・・・・薄膜材料、４０・・・・破片。 出願　人　インターナン町んし・ビジネス・マシーノズ
・コー汁レークタンＦＩＧ、２ 半 ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シート状体の表面に付着した夾雑物粒子の存在を検出す
   るため、 上記シートラ支持する表面を有する台と、上記台の表面
   に対応する表面をゼし、上記台との間で上記シートを挾
   むように運び込み、父上配合から上記シー）ｋ除去する
   様に上記台上の位置に人出可能な可動持上げヘッドと、 上記ヘッドに取付けられていて、上記ヘッドの表面が上
   記台によって支持されている上記シートと一様に接触し
   ているかどうかを検出する検出装置と、 上記検出装置の出力を受取り、上記接触状態が存在する
   かどうかを決定する装置とより成る粒子検出システム。