JP6484791B2 - 走査型超音波顕微鏡及び走査型超音波顕微鏡を動作させる方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１１月２３日に出願された、米国仮特許出願第６０／４１６，６１０号の利益を主張するものであり、当該出願は、ここにその全体が参照によって本明細書中に援用される。

連邦政府の支援による研究又は開発に関する記載
該当せず

配列表
該当せず

本発明は、搭載中走査要素を有する、パーツを検査するためのマイクロイメージングデバイスに関する。

米国特許第７，５８４，６６４号は、「少なくとも１つのバランスリニアモータアセンブリを有する超音波マイクロイメージングデバイス（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏ ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｂａｌａｎｃｅｄ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）」と題されている。米国特許第７，５２２，７８０号は、「走査型超音波イメージング信号の周波数領域処理（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｉｇｎａｌｓ）」と題されている。米国特許第７，３９５，７１３号は、「主として検査中にパーツを固定するためのトレイ供給型の走査型顕微鏡システム及び方法（のｔｒａｙ−ｆｅｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｆｏｒ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）」と題されている。米国特許第７，０００，４７５号は、「４Ｄ音響反射仮想サンプルを獲得するための超音波マイクロイメージング方法及び装置（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｃａｐｔｕｒｉｎｇ ４Ｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｓａｍｐｌｅｓ）」と題されている。米国特許第６，９８１，４１７号は、「非矩形に境界を定められたファイルのための走査型超音波マイクロイメージング方法及び装置（ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｎｏｎ−ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｂｏｕｎｄｅｄ ｆｉｌｅｓ）」と題されている。米国特許第６，８９５，８２０号は、「４Ｄ音響反射仮想サンプルを獲得するための超音波マイクロイメージング方法及び装置（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｃａｐｔｕｒｉｎｇ ４Ｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｓａｍｐｌｅｓ）」と題されている。米国特許第６，８９０，３０２号は、「走査型超音波イメージング信号の周波数領域処理（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｉｇｎａｌｓ）」と題されている。米国特許第６，８８０，３８７号は、「改良された情報導出及び可視化を提供する超音波マイクロイメージング方法（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）」と題されている。米国特許第６，４６０，４１４号は、「自動化された超音波マイクロイメージングシステム及び装置（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ）」と題されている。米国特許第６，３５７，１３６号は、「小パーツを扱うための走査型超音波顕微鏡システム及び方法（ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｓｍａｌｌ ｐａｒｔｓ）」と題されている。米国特許第５，６８４，２５２号は、「電子部品の超音波検査のための方法及び装置（ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）」と題されている。米国特許第５，６００，０６８号は、「制御された浸漬検査（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ−ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）」と題されている。米国特許第４，８６６，９８６号は、「二相走査音響マイクロスコピーのための方法及びシステム（ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｄｕａｌ ｐｈａｓｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）」と題されている。米国特許第４，７８１，０６７号は、「バランス走査メカニズム（ｂａｌａｎｃｅｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）」と題されている。米国特許第４，５１８，９９２号は、「超音波イメージングシステム及び方法（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ）」と題されている。これらの特許の全ての内容は、参照によって、本明細書中に完全に記載されたかのように、本出願中に援用される。

米国特許公開第２００９００９５０８６号は、「プロフィロメータ機能付きの走査型超音波顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｗｉｔｈ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）」と題されている。この公開の全ての内容は、参照によって、本明細書中に完全に記載されたかのように、本出願中に援用される。

この仮出願の出願日に先立つ１年を超える間にわたって、本出願の譲受人は、ファースト・オートメーテッドＣ−ＳＡＭ（登録商標）トレイ・スキャニング・システム（Ｆａｓｔ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｃ−ＳＡＭ（登録商標） Ｔｒａｙ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）（「Ｆａｃｔｓ２」）と呼ばれる製品、及び、Ｇｅｎ５（商標） Ｃモード・スキャニング・アコースティック・マイクロスコープ（Ｇｅｎ５（商標） Ｃ−Ｍｏｄｅ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と呼ばれる製品を現在販売している。これらの両方の製品についての販促資料は、ｗｗｗ．ｓｏｎｏｓｃａｎ．ｃｏｍにおいて入手可能であり、かつ、両方の製品についての操作、サービス、及び／又は保守マニュアルは、参照によって、本明細書中に完全に記載されたかのように、本出願中に援用される。

本発明の一態様によれば、走査型超音波顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、トランスデューサと、メモリと、プロセッサと、を含む。ドライバが、メモリ及びプロセッサに応答し、そして、走査領域内に配置された、パーツのトレイを基準にした、所定の経路内で、トランスデューサを移動させるように適合される。安全囲い（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）が、走査領域へのアクセスを許可する開位置から、走査領域を少なくとも部的に囲む閉位置まで移動可能である。安全囲いは、閉位置にある場合、ドライバがトランスデューサを所定の経路内で迅速に移動させている最中のトランスデューサへの干渉を防止し、これにより、ユーザの負傷の可能性を最小にし、かつ、パーツのトレイが、別のトレイが走査されている間に搭載されることを可能にするように適合されている。

本発明の別の態様によれば、走査型超音波顕微鏡が、超音波エネルギーを生成するように動作可能なトランスデューサと、コントローラと、走査領域内に配置された複数のパーツを基準にした走査経路に沿ってトランスデューサを移動させるために、コントローラに応答する手段と、を含む。安全囲いが、走査領域へのアクセスを許可する開位置と、走査領域を囲む閉位置との間を移動可能である。安全囲いは、閉位置にある場合、移動手段がトランスデューサを走査経路に沿って移動させている最中のトランスデューサとのユーザの接触を防止し、かつ、パーツのトレイが、別のトレイが走査されている間に、搭載されることを可能にするように適合されている。

本発明の更に別の態様によれば、走査型超音波顕微鏡は、搭載部及び走査部を含む構造と、走査部内に配置された、かつ、超音波エネルギーを生成するように動作可能なトランスデューサと、コントローラと、を含む。ドライバは、コントローラに応答し、そして、第２の複数のパーツが搭載部内に搭載されている最中、走査部内に配置された第１の複数のパーツを基準にした走査経路に沿って、トランスデューサを移動させることが可能である。

本発明の様々な例示的目的、要素、及び付随する利点は、それらが、添付の図面（これらの中では、いくつかの図面を通して、同様の参照文字が、同じ、又は類似した部を示す）と組み合わせて考慮された場合により良く理解されるようになるにつれて、十分に認識されるようになるであろう。

搭載中走査要素を有する走査型超音波顕微鏡の等角図であり、ここで安全扉は、直立した開位置に示されている。 図１Ａの走査型超音波顕微鏡の等角図であり、ここで安全扉は、閉位置に示されている。 図１Ａ及び図１Ｂのデバイスの電気部品、及び選択されたその他の構造要素の線図、及びブロック図の組み合わせである。 図１Ａ及び図１Ｂに示されたタンクの等角図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示された取付具の等角図である。 様々な構造要素を示す、図１Ａの走査型超音波顕微鏡の一部の組立分解等角図である。 様々な構造要素を示す、図１Ａの走査型超音波顕微鏡の一部の等角図である。 図３Ｂの概して線３Ｃ−３Ｃに沿って断面が取られた、一部を断面で示した側面図である。 概して線３Ｄ−３Ｄに沿って取られた、図３Ｂの断面図である。 本発明の実施形態に関連して使用されてもよいグラフィックユーザインタフェース及びディスプレイの例の正面図である。 取付具がタンクを基準にした所定の位置にどのようにラッチされるかを示す、図３Ａの概して線４−４に沿って取られた断面図である。 取付具がタンクを基準にした所定の位置にどのようにラッチされるかを示す、タンクの一部の部分等角図である。 その上に検査対象のパーツが搭載されるプラスチックトレイインサートを利用する、取付具の第１の例示的実施形態の等角図である。 その上に検査対象のパーツが搭載されるガラストレイインサートを利用する、取付具の第２の例示的実施形態の等角図である。 図７に示すガラストレイの部分平面図である。 図７及び図８Ａのその上に複数のサンプルが検査のために搭載されているガラストレイの部分平面図である。 トランスデューサ飛行経路が生成される例示的プロセスを示すフローチャートである。 トランスデューサ飛行経路が生成される代替の例示的プロセスを示すフローチャートである。 パーツのトレイが搭載された後であって、走査が実行される前に、実行されてもよい、例示的プロセスを示すフローチャートである。 「ウォーターフォール式」トランスデューサの例である。

本発明は様々な実施の形態を取ることができるが、図面に示され、以下で説明されるのは、本開示は、本発明の例示とみなされるべきであり、示される特定の実施形態に本発明を限定することを意図するものではない、という理解のもとで、現在好ましい実施形態である。この明細書のこのセクションのタイトル、すなわち「発明を実施するための形態」は、米国特許庁の要件に関するものであり、本明細書中で開示される主題を限定することを意味せず、そのように推定されるべきでもない、ということを更に理解されたい。

本開示では、単語「ａ」又は「ａｎ」は、単数及び複数の両方を含むものと解釈されるべきである。反対に、複数のアイテムへの任意の言及は、適切な場合、単数を含む。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、搭載中走査要素を有する走査型超音波顕微鏡１０が示されている。図１Ａでは、安全扉３６は、直立した開位置に示されている。図１Ｂでは、安全扉３６は、タンク３８を基準にした下の閉位置に示されている。安全扉３６は、タンク３８を第１の走査部４０及び第２の搭載部４２という２つの部分に分離する。

図１Ｃを参照すると、走査型超音波顕微鏡１０は、接触媒質又は流体１４（水など）内に沈められたサンプル１２（例えば、集積回路パッケージ）を検査するように適合されている。サンプル１２は、例えば、実験室応用における場合のように、単独で検査されてもよく、又は、商業的応用において一般的であるように、例えば、検査対象の他のパーツのトレイ上に取り付けられていてもよい。

パルス発生器（ｐｕｌｓｅｒ）１６は、モーションコントローラ１８の制御下にあり、一般に、１０ＭＨｚ又はそれ未満から、２３０ＭＨｚ又はそれを超えるまでの範囲の周波数における、超音波エネルギーのパルス２２を生成するように、トランスデューサ２０を励起するために使用される。トランスデューサ２０は、コントローラ１８の制御下にあるＸ−Ｙ−Ｚステージドライバ２６を介して、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ２４によって、Ｘ、Ｙ、及びＺ座標において走査される。Ｘ−Ｙ−Ｚステージドライバ２６は、従来のブラシレスＤＣモータを含んでもよく、又は、所望される場合には、従来のモータ（ブラシレスＤＣモータ、ステッピングモータ、又はブラシモータなど）を使用する場合よりトランスデューサ２０が迅速に加速されることを可能にする、１つ以上のバランスリニアモータアセンブリを含んでもよい。

コントローラ１８は、メモリ１９と、プロセッサ２１と、を含む。以下で更に詳しく説明するように、命令が、メモリ１９内に記憶され、それらの命令は、プロセッサ２１によって実行された場合に、検査対象の少なくとも１つのサンプル１２のトレイを基準にした、トランスデューサ２０の走査経路を、ユーザが生成することを可能にする。

トランスデューサ２０は、サンプル１２内に存在する音響インピーダンス要素に向けられ、次に、それによって反射された、超音波パルス２２の反射を受信するように適合される。そのような反射信号は、アナログ形態で、受信機（図示せず）によって処理され、マルチチャネルプロセッサ３０に供給される。反射信号のデジタル化バージョンは、マルチチャネルメモリ３２内に記憶されてもよく、そして、所望される場合には、ディスプレイ３４上に表示される（図３Ｅを参照）。本発明の特定の実施形態では、マルチチャネルメモリ３２は、例えば、サンプル１２の表面上の又は内部の複数の３次元的に多様な点の焦点の合ったＡ−ｓｃａｎを、及び、各サンプル１２の外形のディスプレイ３４上の視覚的描写を生成するために使用されてもよいプロファイル測定値を、記憶する。これは、例えば、検査されるサンプル１２が、適切な程度まで歪んでいるかどうかを判定するために有用な可能性がある。

図２Ａ及び図３Ａは、走査部４０と、搭載部４２とを有する、例示的なタンク３８を示す。ユーザは、取付具４４（図７を参照）を、２本のレール４６及び４７上に配置することが許可され、これにより、パーツ搭載面５０が、タンク３８の両方の部４０及び４２内に含まれる結合流体（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ）１４下に浸される。取付具４４が、安全扉３６によって囲まれる容積の外部のタンク３８の搭載部４２の内部に位置している場合、取付具４４は、「パーツ搭載」位置に配置されている。搭載部４２は、図面中では、走査部４０の右に位置するとして示されているが、搭載部４２は、走査部４０の任意の側（左、右、前、後ろ）に配置されてもよい。取付具４４が、安全扉３６によって囲まれる容積の内部のタンク３８の走査部４０内に位置している場合、かつ、取付具４４が、所定の位置にラッチされている場合、取付具４４は、超音波照射位置に位置している。この構造は、例えば、ユーザが、検査対象のパーツから、いかなる泡も、それらのパーツがパーツ搭載面５０上に搭載される際に払いのけて、次に、搭載されたパーツを周囲大気にさらすことなく、取付具４４を、超音波照射位置に移送することを可能にする。当業者にとって容易に明らかになるように、パーツ上のいかなるそのような泡の存在も、泡を有するパーツの走査の結果を混乱させる、音響インピーダンス要素を生む。

走査型超音波顕微鏡１０の１つの利点は、パーツの第１のトレイの走査が行われているのと同時に、検査対象のパーツの第２のトレイをユーザが搭載することを可能にするということである。図３Ａ及び図３Ｄに最も良く示されているように、第１のトレイ又は取付具４４ａが、走査部４０内に搭載され、安全扉３６が下げられる。第２のトレイ又は取付具４４ｂが、次に、搭載位置４２内に配置される。上述のように、ユーザが、サンプル１２を、第２のトレイ４４ｂのパーツ搭載面５０上に配置し、サンプル１２を、走査のために準備する。第１のトレイ４４ａが走査されたら、安全扉が開かれ、そして、第１のトレイは、例えば、第１のトレイ４４ａを走査部４０から持ち上げることによって、かつ、開いている安全扉３６を通して、走査部４２から取り出される。第３の取り出し部（図示せず）が、更に、タンク３８内に含まれてもよく、又は、タンク３８に取り付けられてもよい。取り出し部は、走査部４０の後ろ、左、右、又は前に位置してもよく、これにより、第１のトレイ４４ａは、走査部４０から取り出し部に摺動させられ、次に、走査型超音波顕微鏡１０から持ち上げられることが可能になる。第１のトレイ４４ａが走査部４０から取り出されたら、第２のトレイ４４ｂが、搭載部４２から、走査部４０内に、レール４６及び４８を介して摺動させられてもよい。第３のトレイ又は取付具（図示せず）が、次に、搭載部４２内に搭載されてもよく、そして、上記のプロセスは繰り返されてもよい。

本発明の例示される実施形態では、取付具４４のパーツ搭載面５０は、硬い材料、例えば、ガラス等から形成される。この適用例では、スルー走査（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｓｃａｎｎｉｎｇ）が行われることが可能であり、この場合、トランスデューサ２０は、検査対象のパーツと、ガラス表面とを通過した音響エネルギーを捕捉するための取付具４４の下面に位置するレセプタと、を含む。本発明の代替の実施形態では、パーツ搭載面５０は、多孔質である。この例では、これは、多孔質のパーツ搭載面５０を提供するように成形された、プラスチック材料から形成されてもよい。この代替の実施形態によれば、（図１１に示すような）「ウォーターフォール式」トランスデューサ５１を利用することが可能であり、この場合、結合流体の流れ５３が、検査対象のサンプル又はパーツ１２に向けて放出され、超音波パルス２２が、結合流体の流れ５３の内側で放出される。「ウォーターフォール式」トランスデューサ５１は、パーツ１２の上方に位置し、水、及び超音波パルスは、パーツに向けて下に向けられる。多孔質のパーツ搭載面５０を通して、パーツの下面に吸引を適用することも可能であり、これにより、超音波検査の間に、検査対象のパーツが散らされる可能性が最小になる。この点において、コントローラ１８のメモリ１９は、プロセッサ２１によって実行された場合に、多孔質のパーツ搭載面５０の下面に吸引が一定期間印加されることを可能にする命令を含み、吸引は、空気が多孔質のパーツ搭載面５０内に、かつ、その面を通して引き込まれて、パーツ上に供給される結合流体の流れの少なくともいくらかを一緒に運ぶように吸引し、そして、それによって、パーツ搭載面５０上にパーツを少なくとも部的に固定する圧力が発生するようにさせる。

浸漬走査が行われる場合、結合流体１４のタンク内でのトランスデューサの移動は、タンク内に「白波」を発生させ、かつ、タンク内の結合流体を撹拌する。結合流体のこの撹拌が、パーツ担持トレイ（ｐａｒｔｓ ｂｅａｒｉｎｇ ｔｒａｙ）上に位置するパーツ又はチップが走査中に移動させられることを引き起こす可能性を減らすために、超音波エネルギーに対して概して透過的な、かつ、低い音響インピーダンスを有する、非常に薄いシート又はフィルムが使用されてもよい。いくつかのパーツは、表面に浮上する可能性があるため、シートは、パーツ担持トレイが結合流体内に浸漬されている間、そのパーツ担持トレイの上に配置されて、パーツ上に少なくともいくらかの押下力を提供する。特定のプラスチックが、この目的のために好適であり、約５ミル（約１２７μｍ）の厚さであってもよい。シート又はフィルムは、また、動いているトランスデューサ（１つ又は複数）の乱流からパーツを隔離し、これにより、パーツを所定の位置に保持する。クリップ又は複数のクリップなどが、シート又はフィルムをパーツの上に更に固定するために使用されてもよい。

スルー走査が行われる場合、トランスデューサが、トレイのパーツ搭載面上のパーツを通過した超音波エネルギーを捕捉するために、パーツ搭載面の下方に配置される。取付具のパーツ搭載面が多孔質である場合、多孔質の孔を通して移動することによってパーツ担持トレイ上のパーツを擾乱させる可能性がある、結合流体中でのスルー走査トランスデューサの移動によって作られる乱流の影響を最小にするために、追加のシート又はフィルムが使用されてもよい。クリップ又は複数クリップなどが、追加のシート又はフィルムをパーツ搭載面の底面に更に固定するために使用されてもよい。

図１Ｂを再度参照すると、走査型超音波顕微鏡１０は、安全扉３６が下の閉位置に配置されている場合を検出するためのセンサ（図示せず）を含む。センサの１つの目的は、安全扉３６が閉じられている場合のみ、Ｘ−Ｙ−Ｚモーションステージドライバ２６がトランスデューサ２０を移動させることを許可することである。この要素は、走査型超音波顕微鏡１０のオペレータを、例えば、オペレータのネクタイが、移動しているトランスデューサ２０によって引っかけられることを防止することによって、行われている走査によって害されることから保護するために役立つ。コントローラ１８のメモリ１９は、プロセッサ２１によって実行された場合に、Ｘ−Ｙ−Ｚステージドライバ２６がトランスデューサ２０を移動させるのを、「ドア閉」信号がセンサから送信された場合を除き防止する、命令を含む。

図１Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｃに示すように、安全扉３６は、タンク３８内に下に伸びる、拡張部５２を含む。前述のように、タンク３８は、一定量の結合流体１４を含み、この結合流体１４を通して、トランスデューサ２０は、例えば、Ｘ−Ｙラスタ走査において、面５０（図７を参照）上に搭載されたパーツに超音波照射する間、移動させられる。トランスデューサ２０は、超音波照射の間、かなり迅速に移動する可能性があるため、波、及びその他の擾乱が、結合流体内に作られる可能性がある。安全扉３６の拡張部５２の１つの目的は、例えば、タンク３８の走査部４０から、タンク３８の第２の又は搭載部４２への結合流体１４の波の伝達を最小にすることである。これは、例えば、検査対象のパーツがパーツ搭載面５０上に搭載される際のそれらの検査対象のパーツの擾乱又は移動を減少させる。

図２Ｂは、本発明の実施形態に従って利用されてもよい、例示的な取付具４４の等角図である。取付具４４は、第１及び第２の支持部材５４及び５６を含み、それらの間に、パーツ支持ブラケット５８が取り付けられる。支持ブラケット５８は、開口部６０を含み、開口部６０内には、以下でより詳細に説明するように、パーツ担持トレイが取り付けられてもよい。

支持部材５４及び５６の各１つは、第１の軸受け６２、及び第２の軸受け６４を含む。一対の第１の軸受け６２は、レール４６と係合するように適合され、一対の第２の軸受け６４は、レール４８と係合するように適合される。図４は、本発明の例示的実施形態の詳細を示す断面図である。この例では、第１の軸受け６２は、レール４６の上面と係合するために、平坦である。これにより、レール４６の軸と垂直な、鉛直方向における、取付具４４の移動が防止される。第２の軸受け６４は、レール４８を捉えるために、概してＵ字形であり、これにより、レール４６の軸に垂直な方向における、取付具４４の移動が防止される。

図５を参照すると、タンク３８及び走査部４０の一部の部等角図が示されており、これは、取付具４４を、較正された超音波照射位置において保持するために使用される、例示的なラッチを示す。ラッチは、例示される実施形態では、図２Ｂに示す第１の支持部材５６と同等である第１の支持部材６８の一部として一体形成された、拡張部材６６を含む。拡張部材６６は、ショルダ部７０と、接合ピン７２とを含む。接合ピン７２が、タンク３８の走査部４０の一部に付けられた当接ピン７４に対して接触して保持されている場合、取付具４４は、超音波照射位置に保持されている。

バネ７６は、ピボット部材７８を拡張部材６６に向けた方向への軸８０の周りの回転のために、偏向させる。ピボット部材７８は、傾斜面８２と、ショルダ部８４とを含む。取付具４４と、第１の支持部材６８とが、ラッチに向けた方向にレール（そのうちの１つが、図５において、レール４８として示されている）に沿って摺動させられるにつれて、傾斜面８２は、拡張部材６６のショルダ部７０の外面に沿って動く。これは、バネ７６を圧縮する。ショルダ部材７０及び８４の係合面のうちの一方は、レール４８の軸に対して垂直からわずかにずれた角度において配置され、その結果、ピン７２及び７４が相互に触れている場合、バネに打ち勝つ十分な力をユーザが印加しない限り、ピボット部材７８が回転しないことが、バネ７６によって印加される偏向力によって保証される。このラッチングメカニズムは、従って、取付具４４がレール４８に沿って摺動することを防止し、そして、第１及び第２の軸受け６２及び６４と、レール４６及び４８との係合と組み合わせて、取付具４４を含むパーツを超音波照射位置にロックする。以下でより詳細に説明するように、これにより、取付具のパーツ搭載面５０上の任意のパーツを基準にした、トランスデューサ２０の移動の経路を、ユーザがプログラムすることを可能にするために使用されてもよい、既知の位置が提供される。

図６は、図２Ｂに示すように構築された例示的な取付具８６の等角図であり、但し、これは、その中に形成された開口部６０内に挿入された、例えば、プラスチックトレイ８８を含む。一実施形態では、プラスチックトレイ８８は、取付具８６内に形成された対応する開口部６０の内側に締り嵌めされる、突起（図示せず）を含む。あるいは、取付具８６の内部の回転ピン（図示せず）が取り出され、次に、プラスチックトレイ８８を支持するために伸長されてもよい。トレイは、任意の好適な材料（例えば、プラスチック）から形成されてもよく、例示的な適用例では、多孔質に形成されてもよく、これにより、超音波照射中のパーツの移動を減らすために、プラスチックトレイ８８の下面に吸引を印加することが可能になる。

図８を参照すると、本発明の代替の実施形態の部分平面図が示されている。この例では、パーツ支持トレイ（ｐａｒｔｓ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｒａｙ）９０は、超音波エネルギーに対して少なくとも概して透過的な材料（例えば、ガラスなど）から形成される。この実施形態は、超音波エネルギーがパーツを通過し、次に、エネルギーが発生させられた側とは反対の側において読み出される、スルー走査適用例のために有用である。パーツ支持トレイ９０は、図２Ｂに示す取付具４４などの好適な取付具内に形成された開口部６０において挿入され、支持される。

トレイ９０は、ｘ軸ルーラセクション９２と、ｙ軸ルーラセクション９４とを含む。トレイ９０が、取付具４４内に形成された開口部６０の内側に挿入された場合、かつ、取付具４４が、バネ７６の力によって共に係合して保持されたピン７２及び７４を使用して、超音波照射位置に固定された場合、２つのルーラセクション９２及び９４の接点における原点９６は、例えば、取付具４４の構造に起因して、超音波トランスデューサ２０の初期の静止位置を基準にした、既知の点において保持される。これは、ユーザが、検査対象のパーツ又はチップ９１を、トレイ９０の表面上のスペーサバーによって隔てられた列内に配置することを可能にする。スペーサバーは、パーツ９１の材料より重い材料でできており、チップがトレイ上に配置された後にチップがトレイ上を動き回ることを防止する。図８Ｂに示す例では、パーツの３つの列９８、１００、及び１０２が、スペーサバー１０４及び１０６によって隔てられている。同じ厚さの２つのパーツが列９８を形成し、同じ幅の３つのパーツが列１００を形成し、１つのパーツが列１０２を形成する。

図９Ａは、プロセスステップ（これによって、ユーザは、パーツのトレイ（例えば、図８Ｂに示すトレイ９０など）を基準にした、トランスデューサ２０の飛行経路をプログラムするために、ディスプレイ３４（図１Ａ〜図１Ｃ）上のグラフィックユーザインタフェースと対話することが可能になる）を示すフローチャートである。ステップ１０８で、ユーザは、取付具４４を、タンク３８の搭載部４２内に浸漬し、次に、検査対象の複数のパーツ又はチップ９１を、例えば、図８Ｂに示すように、取付具４４の内側に保持されたトレイ９０上に配置する。ステップ１１０で、ユーザは、ディスプレイ３４上に表示されたグラフィックユーザインタフェースと対話して、トレイ９０上の第１列内の第１のチップについてのｘ軸及びｙ軸の始点を入力する。ステップ１１２で、ユーザは、列内のチップの数を入力する。パーツ又はチップ９１の別の列がある場合（ステップ１１４）、ユーザは、その列内の第１のチップのｘ軸の始点を入力する（ステップ１１６）。ステップ１１０及び１１２が、その新たな行について繰り返される。このプロセスは、トレイ９０上のパーツの列の総数について、全てのパーツ又はチップ９１の寸法が入力されるまで遂行される。これが完了したら、ステップ１１８で、トランスデューサ走査経路が計算され、次に（安全扉３６が、下の閉位置にあることを、センサ（図示せず）が示す限り）実行される。

図９Ｂは、トレイ９０上に配置されたパーツを基準にした、トランスデューサ２０の飛行経路を、ユーザがプログラムすることを可能にする、例示的な代替の実施形態を示す。この実施形態では、パーツ又はチップ９１がトレイ９０に搭載され（ステップ１２０）、トレイ９０の写真が、走査型超音波顕微鏡１０と関連付けられたカメラ（図示せず）によって撮影され、次に、写真がディスプレイ３４上に表示される（ステップ１２２）。ユーザは、次に、ディスプレイ３４上に表示されたパーツ９１のうちの最初の１つの輪郭を、（例えば、マウス、又はキーボードなどの）適切なユーザ入力装置１２３（図３Ｅを参照）を使用してトレースする（ステップ１２４）。トレイ９０上に別のパーツがある場合（ステップ１２６）、ステップ１２４が繰り返される。このプロセスは、トレイ９０上の全てのパーツ９１の輪郭がトレースされるまで繰り返される。プロセスが完了した場合、トレイ９０を基準にしたトランスデューサ２０の飛行経路が計算され、次に安全扉３６が下の閉位置にあることをセンサ（図示せず）が示す限り（）実行される。

トランスデューサ２０の飛行経路をプログラムするためのその他の代替は、ここで開示され請求される本発明の範囲内にある。例えば、コントローラ１８のメモリ１９は、既知の寸法のパーツのライブラリを含んでもよい。この代替の例示的実施形態によれば、ユーザは、トレイ９０上の個々の列を形成するパーツのパーツ番号を、各列のｘ軸の始点と共に入力してもよい。飛行経路が、次に、パーツの既知の寸法を参照することによってプログラムされてもよい。更に、代替として、トランスデューサ飛行経路は、トレイ９０上のパーツの所与の配列について、メモリ１９内に記憶されていてもよい。

図１０は、トレイ９０が走査される場合に利用可能な追加のオプションを提供するために、ディスプレイ３４上に表示された適切なグラフィックユーザインタフェースとユーザとが対話することを可能にする、フローチャートを示す。ステップ１３０及び１３２で、ユーザは、トレイ９０上のパーツについて、「高速」走査モードが実行されるかどうかを指示する。「高速」モードが選択された場合、各パーツについて個別のｘ−ｙラスタ走査を有するのとは対照的に、検査対象のパーツ又はチップによって覆われたトレイ９０の領域全体が、１回のｘ−ｙラスタ走査において超音波照射される。パーツが位置していない、トレイ９０上の位置からのデータを拒否する、かつ保存しないためのソフトウェアルーチンが、走査データが生成された後、実行される。「高速モード」の使用は、トランスデューサ２０が最高速度で移動させられる時間を最大化する。トランスデューサ２０をｘ−ｙラスタ走査のｘ及びｙ方向に移動させるためのバランスリニアモータを利用することによって、最高速度におけるトランスデューサ時間は更に最大化され、これにより、合計走査時間は更に短縮される。各パーツが個別に走査される場合、ユーザは、ステップ１３４においてその選好を指示することによって、その選好を指示する。

ステップ１３６及び１３８で、ユーザは、トレイ９０上に配置された各パーツのプロファイル測定を行う選好を指示する。プロファイル測定は、例えば、各パーツが歪んでいるかどうかを判定するために有用である。グラフィックユーザインタフェースは、トレイ９０上のパーツのいくつか、又は全てについてプロファイル測定が行われることを許可するように、かつ、特定のパーツに関して、内部測定も行われることを、又は、全く行われないことを許可するように、プログラムされてもよい。

ステップ１４０及び１４２で、ユーザは、トレイ９０上のパーツのうちの特定の１つ又は全ての内部の３次元的に多様な点における、焦点の合ったＡ−ｓｃａｎの測定を行う選好を指示する。特に、トランスデューサ２０は、トレイ９０上の各サンプルを、サンプル内の３次元的に多様な位置において調査するために使用される。トランスデューサ２０によって作成されるデータは、調査される各点について、その位置についてのデジタル化されたＡ−ｓｃａｎを含む。作成されたデータは、データメモリ内に記憶される。これは、トレイ９０上の各サンプルの内部の音響インピーダンス要素の「仮想サンプル」の作成を可能にし、仮想サンプルは、後で解析されてもよく、又は、広く分散した位置における適切な人員に送信されてもよい。

ステップ１４４でコントローラ１８は、トレイ９０を基準にしたトランスデューサ２０の飛行経路を計算し、次にそれを（安全扉３６が、下のロックされた位置にあることを、センサ（図示せず）が示す限り）実行する。

ここで開示され請求されるデバイスの一部のユーザは、安全扉３６の位置を示すセンサの動作を無効にするための措置を取る可能性があるということに留意されたい。そのようなユーザがこれを行うのは、パーツのトレイが検査されるのと同時に、ユーザが第２のトレイにパーツを搭載し、トランスデューサ飛行経路をプログラムすることができるようにするためである。センサが無効にされた、ここで開示され請求されるマシンの販売に関して、特許保護を取得しようとするのは、出願人の具体的な意図である。

ステップ１４６及び１４８で、タンク３８の走査部４０の内部で走査動作が行われている間に、ユーザが、タンク３８の搭載部４２内に第２の取付具４４を配置したかどうかが判定される。配置した場合、他方のトレイの超音波照射が行われている間に、ユーザは、ディスプレイ３４上に表示された適切なグラフィックユーザインタフェースと対話して、トランスデューサ飛行経路をプログラムする。これは、オペレータの時間がより効率的に使用されて、検査対象の一定量のパーツに対する総労働コストが減少することを可能にする。オペレータに走査が完了するのを待たせる代わりに、オペレータは、そうしないで、以前の中断時間を、検査対象のパーツの別のトレイについてのトランスデューサ飛行経路をプログラムするために使用することが可能である。

本発明の一態様は、コントローラ１８のメモリ１９が、命令を含み、それらの命令は、プロセッサ２１によって実行された場合に、グラフィックユーザインタフェース１５０がディスプレイ上に表示されるようにし（図３Ｅを参照）、結合流体内に浸漬された第１の取付具のパーツ搭載面上に手動で搭載されたパーツの配列に関する情報を、ユーザが入力することを可能にし、第１の取付具上のパーツを基準にした、超音波トランスデューサの飛行経路を計算し、これらの全ては、超音波トランスデューサが、結合流体内に浸漬された第２の取付具上に位置するパーツを検査するために実際に使用されるのと、概して同時に行われる、というものである。これらの命令は、所望される場合、プロセッサ２１によって実行された場合に、トレイ上のパーツの全てについて単一のｘ−ｙラスタ走査が行われるべきかどうかをユーザが選択することを可能にする、命令を含んでもよい。これらの命令は、所望される場合、プロセッサ２１によって実行された場合に、各パーツについて内部測定及び／又は外形測定が行われるべきかどうかをユーザが各パーツについて選択的にプログラムすることを可能にする、命令を含んでもよい。これらの命令は、所望される場合、プロセッサ２１によって実行された場合に、検査対象のパーツのうちの１つ、いくつか、又は全ての内部の３次元的に多様な点においてＡ−ｓｃａｎが行われることを可能にする、命令を含んでもよい。

本発明の第２の態様は、トレイ上のパーツの配列に関するデータを入力するために、ユーザがグラフィックユーザインタフェースと対話する手法に関する。一実施形態では、ユーザは、取付具上の列内に配列された、かつ、スペーサバーによって隔てられた、検査対象のパーツのｘ及びｙ軸境界に関する情報を入力する。第２の実施形態では、ユーザは、検査対象のパーツのモデル番号に関する情報を入力し、トランスデューサ走査経路は、メモリ１９内に記憶された、入力されたパーツの既知の寸法を参照することによって計算される。第３の実施形態では、パーツが搭載された取付具の実際の写真がディスプレイ画面上に表示され、ユーザは、画面上に表示された各パーツの輪郭をトレースする。第４の実施形態では、パーツ搭載面の表現がディスプレイ画面上に表示され、ユーザは、各パーツの輪郭を、カーソル、又はその他のグラフィックス装置を用いてトレースする。

本発明の１つの利点は、本発明が、オペレータの時間の効率的な使用を促進するということである。特に、パーツの特定のトレイの走査が完了するのを待つ代わりに、オペレータは、その時間を、パーツの第２のトレイのトランスデューサ飛行経路をプログラムするために利用することが可能である。本発明の第２の利点は、安全扉３６の利用によって、走査型超音波顕微鏡１０のトランスデューサ２０が位置する領域が、オペレータに近い、顕微鏡の前部に配置されることが可能であるということである。これは、例えば、走査型超音波顕微鏡１０のより容易な保守を、及び、異なるタイプの走査が次のトレイ上で採用される場合のトランスデューサのより容易な交換を可能にする。その上、既に検査された、パーツのトレイを取り出すために、検査されたパーツトレイが、他方のトレイが検査されている間に搭載されるように適合された別のトレイの上方又は下方を通過しなければならない、ということは要求されない。

上記の説明は、走査中搭載要素などの特定の要素を使用して提示された。走査中搭載要素を、参照によって完全に記載されたかのように本明細書中に援用される特許及びその他の情報内で開示された、その他の超音波顕微鏡要素のうちのいずれとも組み合わせずに、又は、任意のものと組み合わせて、又は、いくつかと組み合わせて、又は、全てと組み合わせて含む、デバイスを請求する能力を保持することは、出願人の意図である。

本発明に対する多数の修正は、前述の説明を考慮すれば、当業者にとって明らかであろう。従って、この説明は、例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、当業者が本発明を作製及び使用することを可能にするという目的のために、及び、本発明を実施する最良の形態を教示するために提示されるものである。添付の特許請求の範囲に含まれる全ての修正に対する排他的権利が保有される。

Claims (21)

1. トランスデューサと、
   搭載部と走査部とを含む構造と、
   前記走査部に配置された第１のパーツキャリアと、
   前記搭載部に配置された第２のパーツキャリアと、
   コントローラと、
   前記コントローラに応答して、前記第１のパーツキャリアに配置された第１の部分を走査するために、３次元に沿って、前記走査部に前記トランスデューサを移動するドライバと、
   を備え、
   前記構造は、前記搭載部及び前記走査部の間で液体が流れるように前記液体を保持し且つ前記第１の部分を走査するために前記トランスデューサが移動する間、走査のために前記第２のパーツキャリアの準備を許可するように構成され、
   前記第２のパーツキャリアの準備は、前記液体に沈められる時に前記第２のパーツキャリアの上に第２の部分を配置すること、及び前記第２の部分に付いている空気の泡を取り除くことを含み、
   前記ドライバが前記第１の部分を走査するために前記トランスデューサを移動しながら、前記コントローラは、前記第２のパーツキャリアに関連するトランスデューサ飛行経路に関する情報を受信するように構成されている、
   走査型超音波顕微鏡。
2. 前記第１の部分を前記第１のパーツキャリアの定位置に保持する保持機構を更に備える、請求項１に記載の走査型超音波顕微鏡。
3. 前記保持機構は、前記第１のパーツキャリアの下面への真空の適用を制御するコントローラを含む、請求項２に記載の走査型超音波顕微鏡。
4. 前記第１のパーツキャリアは、多孔質の材料を備える、請求項３に記載の走査型超音波顕微鏡。
5. 前記保持機構は、フィルムのシートを含み、
   前記第１の部分は、前記第１のパーツキャリアと前記フィルムのシートとの間に配置される、請求項２に記載の走査型超音波顕微鏡。
6. 前記第１のパーツキャリア及び前記第２のパーツキャリアの少なくとも１つは、超音波エネルギーに対して透過的な材料を備える、請求項１に記載の走査型超音波顕微鏡。
7. 前記搭載部及び前記走査部を跨ぐレールを更に備え、
   前記第２のパーツキャリアは、前記レールの上に移動可能に配置される、
   請求項１に記載の走査型超音波顕微鏡。
8. ラッチを更に備え、
   前記ラッチは、前記第１のパーツキャリアを前記走査部に固定する、
   請求項１に記載の走査型超音波顕微鏡。
9. 前記第１のパーツキャリアを前記走査部の既知の位置に位置決めする位置合わせ機構を更に備える、請求項１に記載の走査型超音波顕微鏡。
10. 前記位置合わせ機構は、バネ及びピンを含む、請求項９に記載の走査型超音波顕微鏡。
11. グラフィックユーザインタフェース及び入力装置を更に含み、
    前記グラフィックユーザインタフェース及び前記入力装置は、前記トランスデューサが前記第２の部分を走査するために従うべき経路の指定を可能にし、前記経路は、前記第１の部分が走査されている間、指定される、
    請求項１に記載の走査型超音波顕微鏡。
12. 搭載部と走査部とを有し、前記搭載部及び前記走査部の間で液体が流れるように前記液体を保持するように構成された構造を含む走査型超音波顕微鏡を作動する方法であって、
    前記走査部に第１のパーツキャリアを配置することと、
    前記第１のパーツキャリアに配置された第１の部分を走査するために、３次元に沿って、前記走査部にトランスデューサを移動することと、
    前記第１の部分を走査するために前記トランスデューサが移動する間、走査のために第２のパーツキャリアを準備することと、
    前記第１の部分を走査するために前記トランスデューサを移動しながら、前記第２のパーツキャリアに関連するトランスデューサ飛行経路に関する情報を受信することと、
    を含み、
    前記第２のパーツキャリアを準備することには、前記液体に沈められる時に前記第２のパーツキャリアの上に第２の部分を配置すること、及び前記第２の部分に付いている空気の泡を取り除くことが含まれる、
    方法。
13. 前記走査部に前記第１のパーツキャリアを配置することは、前記第１の部分を前記第１のパーツキャリアの定位置に保持することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記走査部に前記第１のパーツキャリアを配置することは、前記第１のパーツキャリアの下面への真空を適用することを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のパーツキャリアは、多孔質の材料を備える、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１の部分を前記第１のパーツキャリアの定位置に保持することは、前記第１の部分を、前記第１のパーツキャリアとフィルムのシートとの間に配置することを含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記第１のパーツキャリア及び前記第２のパーツキャリアの少なくとも１つは、超音波エネルギーに対して透過的な材料を備える、請求項１４に記載の方法。
18. 前記第１のパーツキャリアを、前記搭載部及び前記走査部を跨ぐレールの上に移動可能に配置することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
19. 前記第１のパーツキャリアを前記走査部に固定することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
20. 前記第１のパーツキャリアを前記走査部の所定の位置に位置決めすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
21. 前記トランスデューサが前記第２の部分を走査するために従うべき経路を指定するように、グラフィックユーザインタフェース及び入力装置を作動すること更に含み、
    前記経路は、前記第１の部分が走査されている間、指定される、
    請求項１２に記載の方法。