JP2650344B2 - 密着判断方法 - Google Patents
密着判断方法Info
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- JP2650344B2 JP2650344B2 JP63202569A JP20256988A JP2650344B2 JP 2650344 B2 JP2650344 B2 JP 2650344B2 JP 63202569 A JP63202569 A JP 63202569A JP 20256988 A JP20256988 A JP 20256988A JP 2650344 B2 JP2650344 B2 JP 2650344B2
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- 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
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- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/269—Various geometry objects
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、固体基板上に層状にメッキ、コーティン
グ、クラッド、等を成膜するか、あるいは膜を張り合わ
せることで作製された被検体の固体基板と膜の間に、他
物質によって構成される中間層の存在や不完全接合（剥
離等）を超音波を用いて検出する方法に関するものであ
る。
グ、クラッド、等を成膜するか、あるいは膜を張り合わ
せることで作製された被検体の固体基板と膜の間に、他
物質によって構成される中間層の存在や不完全接合（剥
離等）を超音波を用いて検出する方法に関するものであ
る。
＜従来技術＞ 基板上に膜を形成した試料或いは膜を張りつけた試料
の、基板と膜の間に中間層が存在するかどうか、或いは
基板と膜が力学的に接合しているかどうかを判断する従
来の方法としては、スコッチテープテスト、スクラッチ
テスト等がある。スコッチテープテストは被検体膜上に
テープを張りつけ、テープを剥がす際に膜が基板から剥
離するかどうかによって基板と膜の間の結合の強弱を判
断するものである。また、スクラッチテストとは超硬の
針を被検体膜面上に針圧を加えながら移動させ、膜が基
板から剥離あるいは膜が削りとられるときの針圧によっ
てその結合の強弱を評価するものである。
の、基板と膜の間に中間層が存在するかどうか、或いは
基板と膜が力学的に接合しているかどうかを判断する従
来の方法としては、スコッチテープテスト、スクラッチ
テスト等がある。スコッチテープテストは被検体膜上に
テープを張りつけ、テープを剥がす際に膜が基板から剥
離するかどうかによって基板と膜の間の結合の強弱を判
断するものである。また、スクラッチテストとは超硬の
針を被検体膜面上に針圧を加えながら移動させ、膜が基
板から剥離あるいは膜が削りとられるときの針圧によっ
てその結合の強弱を評価するものである。
しかし、これらはいずれも破壊試験であり、被検体を
商品あるいは実用品として用いることは出来ない。さら
にこれらの方法は基板と膜を剥離させるに際しての力学
量を得るものであり、基板と膜の間に介在する中間層の
存否を判断することは出来ない。
商品あるいは実用品として用いることは出来ない。さら
にこれらの方法は基板と膜を剥離させるに際しての力学
量を得るものであり、基板と膜の間に介在する中間層の
存否を判断することは出来ない。
また、基板と膜の間に接着剤等他の中間層を意図的に
挿入する行程において、中間層の挿入を確認する手段は
破壊検査がほとんどである。
挿入する行程において、中間層の挿入を確認する手段は
破壊検査がほとんどである。
超音波を用いて試料の物性評価を行うものとしてＶ
（ｚ）曲線法が有る。超音波顕微鏡によって試料表面を
伝播する弾性表面波の音速を測定し、得られた音速から
試料の物性評価を可能としたものである。
（ｚ）曲線法が有る。超音波顕微鏡によって試料表面を
伝播する弾性表面波の音速を測定し、得られた音速から
試料の物性評価を可能としたものである。
超音波を用いて基板上に膜の形成された試料を評価す
るものとして、特開昭61−79157号公報に記載のの膜厚
測定方法がある。これは試料表面に特定の入射角で超音
波を入射したとき、弾性表面波を励起する周波数（ｆ）
が膜厚（ｄ）とｆ＊ｄ＝ｃ（一定）の関係にあることを
用いて、瞬時に膜厚を非破壊に測定出来るものである。
るものとして、特開昭61−79157号公報に記載のの膜厚
測定方法がある。これは試料表面に特定の入射角で超音
波を入射したとき、弾性表面波を励起する周波数（ｆ）
が膜厚（ｄ）とｆ＊ｄ＝ｃ（一定）の関係にあることを
用いて、瞬時に膜厚を非破壊に測定出来るものである。
基板と膜の間の境界を音波を用いて非破壊に被検体の
内部に亀裂或いは剥離があるかどうか評価するものとし
て、次のものがあげられる。被検体に音波を照射し、そ
の反射波の強度が亀裂或いは剥離が存在すると増加する
ことを用いたもの、或いは剥離が存在すると音波が被検
体内部に於いて共鳴現象を起こすことを利用して剥離の
検出を行うもの等である。しかしこれらは用いる音波の
波長に対して膜厚が薄くなるにつれ検出が困難になり、
薄膜の場合は応用は甚だ困難となるという欠点を持って
いる。
内部に亀裂或いは剥離があるかどうか評価するものとし
て、次のものがあげられる。被検体に音波を照射し、そ
の反射波の強度が亀裂或いは剥離が存在すると増加する
ことを用いたもの、或いは剥離が存在すると音波が被検
体内部に於いて共鳴現象を起こすことを利用して剥離の
検出を行うもの等である。しかしこれらは用いる音波の
波長に対して膜厚が薄くなるにつれ検出が困難になり、
薄膜の場合は応用は甚だ困難となるという欠点を持って
いる。
＜発明が解決しようとする課題＞ 以上述べたように、基板と膜の間の中間層の存否或い
は基板と膜の剥離を検出する手段は、その殆どが破壊試
験である。Ｖ（ｚ）曲線法に依って膜厚が既知の場合、
膜と基板の剥離をその弾性表面波の音速に変化に依って
検出することも出来るが、膜厚が未知の場合、膜厚によ
っても弾性表面波の音速は変わるためその判断は出来な
い。このように、従来の技術では特に膜が薄い場合、膜
と基板の間の中間層の介在あるいは剥離を検出すること
は甚だ困難である。
は基板と膜の剥離を検出する手段は、その殆どが破壊試
験である。Ｖ（ｚ）曲線法に依って膜厚が既知の場合、
膜と基板の剥離をその弾性表面波の音速に変化に依って
検出することも出来るが、膜厚が未知の場合、膜厚によ
っても弾性表面波の音速は変わるためその判断は出来な
い。このように、従来の技術では特に膜が薄い場合、膜
と基板の間の中間層の介在あるいは剥離を検出すること
は甚だ困難である。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は次に示す行程を用いることによって、膜が薄
い場合でも非破壊に、基板と膜の間に中間層の介在ある
いは剥離を検出する方法を提供するものである。即ち、 ａ）基板と膜の間に中間層が無く、かつ接合している
（本明細書では「直接接合」と称する）試料の表面に対
して、超音波伝播媒体から複数の異なる角度で超音波を
入射し、その正反射角での反射超音波の反射率が、唯一
極小になる周波数を得る行程。
い場合でも非破壊に、基板と膜の間に中間層の介在ある
いは剥離を検出する方法を提供するものである。即ち、 ａ）基板と膜の間に中間層が無く、かつ接合している
（本明細書では「直接接合」と称する）試料の表面に対
して、超音波伝播媒体から複数の異なる角度で超音波を
入射し、その正反射角での反射超音波の反射率が、唯一
極小になる周波数を得る行程。
ｂ）被検体に対して、超音波伝播媒体からａ）行程と同
じ複数の異なる角度で超音波を入射し、それぞれの入射
角でその正反射角での反射超音波の反射率が、唯一極小
になる周波数を得る行程。
じ複数の異なる角度で超音波を入射し、それぞれの入射
角でその正反射角での反射超音波の反射率が、唯一極小
になる周波数を得る行程。
ｃ）ａ）行程で得られる周波数の値（f1′,f2′,..f
n′）と、ｂ）行程で得られる周波数の値（f1,f2,..f
n）が次式の関係にあるかどうかを判断する行程。
n′）と、ｂ）行程で得られる周波数の値（f1,f2,..f
n）が次式の関係にあるかどうかを判断する行程。
ｄ）（１）式が成り立っていなければ、被検体の固体基
板と膜の間に、他物質によって構成される中間層の存在
や不完全接合（剥離等）があると判断する行程。
板と膜の間に、他物質によって構成される中間層の存在
や不完全接合（剥離等）があると判断する行程。
＜発明の詳述＞ 本発明を詳述する前に前記特開昭61−79157号公報に
記載の膜厚測定方法について簡単に説明する。この膜厚
測定方法は、第１図、第２図に示すように、基板３上に
膜２が形成され、基板３と膜２が直接接合している試料
に於いて、超音波伝播媒体４を介して超音波を入射する
角度が、超音波伝播媒体と基板と膜の組合せ体に応じて
定められた場合、膜厚（ｄ）と反射率極小を与える超音
波の周波数（ｆ）の積（Ｃ）が超音波伝播媒体と基板と
膜の組合せ体に応じて定められることを利用し、（２）
式に依って膜厚を測定する膜厚測定方法である。
記載の膜厚測定方法について簡単に説明する。この膜厚
測定方法は、第１図、第２図に示すように、基板３上に
膜２が形成され、基板３と膜２が直接接合している試料
に於いて、超音波伝播媒体４を介して超音波を入射する
角度が、超音波伝播媒体と基板と膜の組合せ体に応じて
定められた場合、膜厚（ｄ）と反射率極小を与える超音
波の周波数（ｆ）の積（Ｃ）が超音波伝播媒体と基板と
膜の組合せ体に応じて定められることを利用し、（２）
式に依って膜厚を測定する膜厚測定方法である。
ｆ＊ｄ＝Ｃ（一定） ……（２） この方法は、基板上に膜が形成され、基板と膜が直接
接合しているこの系においては、第３図に示すようにこ
の系が、入射角θとそのθに対して膜厚（ｄ）と反射率
極小を与える超音波の周波数（ｆ）の積Ｃの関係に依っ
て特徴づけられることを利用している。
接合しているこの系においては、第３図に示すようにこ
の系が、入射角θとそのθに対して膜厚（ｄ）と反射率
極小を与える超音波の周波数（ｆ）の積Ｃの関係に依っ
て特徴づけられることを利用している。
第４図は縦軸に入射角θ、横軸にその入射角θにおけ
る反射率極小を与える超音波の周波数をとったものであ
るが、膜厚が変わるに従い、（２）式の関係を満たしな
がら反射率極小を与える超音波の周波数が変わることを
示している。
る反射率極小を与える超音波の周波数をとったものであ
るが、膜厚が変わるに従い、（２）式の関係を満たしな
がら反射率極小を与える超音波の周波数が変わることを
示している。
このことから、基板と膜の構成物質の組合せが同じ
で、基板と膜が直接接合している試料ならば、膜厚が変
わっても入射角を変えて、弾性表面波の励起に起因する
反射率極小となる周波数を得ると、常に周波数軸方向に
相似の関係にあると言える。
で、基板と膜が直接接合している試料ならば、膜厚が変
わっても入射角を変えて、弾性表面波の励起に起因する
反射率極小となる周波数を得ると、常に周波数軸方向に
相似の関係にあると言える。
しかし基板と膜の間に中間層の介在、或いは剥離があ
ると（２）式の関係が一般には成り立たなくなる。この
ため基板と膜が直接接合している場合の複数の入射角に
おける反射率極小となる周波数〔f1′（θ１）,f2′
（θ２）,...fn′（θｎ）〕と、被検体で得られた周波
数の値〔f1（θ１）,f2（θ２）,...fn（θｎ）〕が
（３）式の関係にあるかどうか判断することは、第４図
に於いて直接接合を仮定しながら、膜厚をかえることで
説明がつくかどうかを判断することに他ならない。
ると（２）式の関係が一般には成り立たなくなる。この
ため基板と膜が直接接合している場合の複数の入射角に
おける反射率極小となる周波数〔f1′（θ１）,f2′
（θ２）,...fn′（θｎ）〕と、被検体で得られた周波
数の値〔f1（θ１）,f2（θ２）,...fn（θｎ）〕が
（３）式の関係にあるかどうか判断することは、第４図
に於いて直接接合を仮定しながら、膜厚をかえることで
説明がつくかどうかを判断することに他ならない。
本発明は基板と膜が直接接合している場合の各入射角
における反射率極小になる周波数の値〔f1′（θ１）,f
2′（θ２）,...fn′（θｎ）〕を弾性力学による理論
計算によって超音波伝播媒体と基板と膜の既知の物性定
数から理論的に得るか、あるいは直接接合を確認可能な
試料から実験的に得るかに依らない。
における反射率極小になる周波数の値〔f1′（θ１）,f
2′（θ２）,...fn′（θｎ）〕を弾性力学による理論
計算によって超音波伝播媒体と基板と膜の既知の物性定
数から理論的に得るか、あるいは直接接合を確認可能な
試料から実験的に得るかに依らない。
さらに、超音波を試料に入射しその反射波を受信する
為の圧電トランスジューサの形状、配置は意図した入射
角で超音波を被検体に照射し反射波を受信出来るもので
あれば任意のものでよい。
為の圧電トランスジューサの形状、配置は意図した入射
角で超音波を被検体に照射し反射波を受信出来るもので
あれば任意のものでよい。
さらに本発明は（３）式に示すように直接接合の試料
における入射角を変えて得られる反射率極小をとる周波
数の値と、被検体に於いて直接接合の試料に於いて測定
を行ったと同じ入射角での反射率極小をとる周波数の値
の比が、入射角が変わっても等しいか或いは異なってい
るかの判断を行うものであれば、直接接合とするか否か
の判断する際のしきい値の設定の仕方に制限されるもの
ではない。
における入射角を変えて得られる反射率極小をとる周波
数の値と、被検体に於いて直接接合の試料に於いて測定
を行ったと同じ入射角での反射率極小をとる周波数の値
の比が、入射角が変わっても等しいか或いは異なってい
るかの判断を行うものであれば、直接接合とするか否か
の判断する際のしきい値の設定の仕方に制限されるもの
ではない。
＜実施例＞ 溶融石英を基板として、その上に金の膜を蒸着によっ
て形成したものを被検体として、本発明に従って基板と
膜の間の密着の状態を評価した。
て形成したものを被検体として、本発明に従って基板と
膜の間の密着の状態を評価した。
まず、測定の後に破壊試験に依って基板の上に金が直
接接合していると判断された試料について反射率極小と
なる周波数を超音波を被検体に照射する角度が17.3de
g、及び19.2degの２つの入射角に於いて求めたところ、
202MHzおよび281MHzであった。
接接合していると判断された試料について反射率極小と
なる周波数を超音波を被検体に照射する角度が17.3de
g、及び19.2degの２つの入射角に於いて求めたところ、
202MHzおよび281MHzであった。
つぎに、準備した２つの被検体Ａ、Ｂについてそれぞ
れ17.3deg、及び19.2degの入射角度で超音波を水を超音
波伝播媒体として照射し、その反射率の極小となる周波
数を測定したところ次のような結果が得られた。
れ17.3deg、及び19.2degの入射角度で超音波を水を超音
波伝播媒体として照射し、その反射率の極小となる周波
数を測定したところ次のような結果が得られた。
入射角17.3deg 入射角19.2deg 試料Ａ 101MHz 140MHz 試料Ｂ 130MHz 160MHz 直接密着とすでに分かっている試料における各入射角
における反射率の極小となる周波数との比は次のように
なった。
における反射率の極小となる周波数との比は次のように
なった。
入射角17.3deg 入射角19.2deg 試料Ａ 0.50 0.50 試料Ｂ 0.64 0.57 試料Ａは、入射角17.3degのときの値と、19.2degのと
きの値は有効数字２桁で一致しているが、試料Ｂは明ら
かに異なっている。このことから試料Ａは直接密着して
いると判断し、試料Ｂは直接密着していないと判断し
た。これらの測定の後、破壊試験によって基板と膜の境
界の状態を調べたところ、試料Ａは直接接合しており、
試料Ｂは基板と膜の間に油膜が介在していることが判明
した。
きの値は有効数字２桁で一致しているが、試料Ｂは明ら
かに異なっている。このことから試料Ａは直接密着して
いると判断し、試料Ｂは直接密着していないと判断し
た。これらの測定の後、破壊試験によって基板と膜の境
界の状態を調べたところ、試料Ａは直接接合しており、
試料Ｂは基板と膜の間に油膜が介在していることが判明
した。
＜発明の効果＞ 本発明は以上の構成であるため、超音波伝播媒体と基
板と膜の組合せが同じならば膜厚未知の被検体であって
も、本発明の行程を用いることによって、膜が薄い場合
でも非破壊に、基板と膜の間に中間層の介在あるいは剥
離を被破壊に検出することが出来る。
板と膜の組合せが同じならば膜厚未知の被検体であって
も、本発明の行程を用いることによって、膜が薄い場合
でも非破壊に、基板と膜の間に中間層の介在あるいは剥
離を被破壊に検出することが出来る。
図面は本発明の実施例を示し、説明するものであつて、
第１図は本発明の測定実施例の説明図、第２図は測定で
得られる反射率の分布図、第３図及び第４図は本発明の
原理の説明図である。 １……被検体 ２……膜 ３……基板 ４……超音波伝播媒体 ５……圧電トランスジューサー ６……入射角 ７……得られた反射率 ８……反射率極小となった周波数
第１図は本発明の測定実施例の説明図、第２図は測定で
得られる反射率の分布図、第３図及び第４図は本発明の
原理の説明図である。 １……被検体 ２……膜 ３……基板 ４……超音波伝播媒体 ５……圧電トランスジューサー ６……入射角 ７……得られた反射率 ８……反射率極小となった周波数
Claims (1)
- 【請求項１】固体基板上に層状にメッキ、コーティン
グ、クラッド等を成膜するか、あるいは膜を貼り合わせ
ることで作製された被検体の固体基板と膜の間に、他物
質によって構成される中間層の存在や不完全接合があっ
た場合の検出を行うに際して、以下の行程よりなる密着
判断方法。 ａ）基板と膜の間に中間層が無く、かつ接合している試
料の表面に対して、超音波伝播媒体から複数の異なる角
度で超音波を入射し、その正反射角での反射超音波の反
射率が、唯一極小になる周波数を得る行程。 ｂ）被検体に対して、超音波伝播媒体からａ）行程と同
じ複数の異なる角度で超音波を入射し、それぞれの入射
角でその正反射角での反射超音波の反射率が、唯一極小
になる周波数を得る行程。 ｃ）ａ）行程で得られる周波数の値（f1′,f2′,..f
n′）と、ｂ）行程で得られる周波数の値（f1,f2,..f
n）が次式の関係にあるかどうかを判断する行程。 ｄ）（１）式が成り立っていなければ、被検体の固体基
板と膜の間に、他物質によって構成される中間層の存在
や不完全接合があると判断する行程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202569A JP2650344B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 密着判断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202569A JP2650344B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 密着判断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251059A JPH0251059A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2650344B2 true JP2650344B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=16459672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63202569A Expired - Fee Related JP2650344B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 密着判断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650344B2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP63202569A patent/JP2650344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251059A (ja) | 1990-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |