JPS6171350A - 物体の深部を分析する音響顕微鏡 - Google Patents
物体の深部を分析する音響顕微鏡Info
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- JPS6171350A JPS6171350A JP60202485A JP20248585A JPS6171350A JP S6171350 A JPS6171350 A JP S6171350A JP 60202485 A JP60202485 A JP 60202485A JP 20248585 A JP20248585 A JP 20248585A JP S6171350 A JPS6171350 A JP S6171350A
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- refractive index
- acoustic
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- G01H3/10—Amplitude; Power
- G01H3/12—Amplitude; Power by electric means
- G01H3/125—Amplitude; Power by electric means for representing acoustic field distribution
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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- G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
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- Lenses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、非球面レンズを有していて、物体の深部を分
析することのできる音響顕微鏡に係る。
析することのできる音響顕微鏡に係る。
この顕微鏡は、材料構造の深部、特に、集積型のマイク
ロエレクトロニック回路や生物細胞構造の深部を、これ
らに損傷を得えることなく観察することができる。マイ
クロエレクトロニック回路の場合、この音響顕微鏡は、
例えば、同じシリコンペレット上に全ての製造段階で製
造された電子部品を非破壊的に試験することができる。
ロエレクトロニック回路や生物細胞構造の深部を、これ
らに損傷を得えることなく観察することができる。マイ
クロエレクトロニック回路の場合、この音響顕微鏡は、
例えば、同じシリコンペレット上に全ての製造段階で製
造された電子部品を非破壊的に試験することができる。
従って、ペレットやウェハの表面に平行な平面内にある
部品の欠陥をその表面上は元よりその内部からも探索す
ることができる。更に、この音響顕微鏡の非破壊性から
、組織サンプルを汚すことなく観察を行なって、組織の
状態を素早く診断することができる。
部品の欠陥をその表面上は元よりその内部からも探索す
ることができる。更に、この音響顕微鏡の非破壊性から
、組織サンプルを汚すことなく観察を行なって、組織の
状態を素早く診断することができる。
又、この音響顕微鏡は、マイクロ冶金学においても、結
晶の相対的な方向を正確にｉ祭して公知の研磨や化学的
なエツチングを行なわずにそれらの範囲を決定したり、
これら結晶内の欠陥（微細なりラックや割れ）を分析し
たりするのに使用できる。
晶の相対的な方向を正確にｉ祭して公知の研磨や化学的
なエツチングを行なわずにそれらの範囲を決定したり、
これら結晶内の欠陥（微細なりラックや割れ）を分析し
たりするのに使用できる。
従来の技術
音響顕微鏡の動作原理は、主として、光学顕微鏡に基づ
くものである。この原理は、特に、１９７４年２月１５
日付けの「アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）Ｊ第２
４巻、第４号に掲載されたアール・ニー・レモンズ及び
シー・エフ・フォート（Ｒ，Ａ、 Ｌｅｍｏｎｓａｎｄ
Ｃ，Ｆ、 Ｑｕａｔｅ）氏の論文に特に説明されてい
る。
くものである。この原理は、特に、１９７４年２月１５
日付けの「アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）Ｊ第２
４巻、第４号に掲載されたアール・ニー・レモンズ及び
シー・エフ・フォート（Ｒ，Ａ、 Ｌｅｍｏｎｓａｎｄ
Ｃ，Ｆ、 Ｑｕａｔｅ）氏の論文に特に説明されてい
る。
公知の音響顕微鏡は、とりわけ、収束レンズ及び円柱状
の対物レンズを備えており、各レンズは、一般的にサフ
ァイヤで作られたバー状の音響伝播媒体の一方の端にお
いて加工されたものである。２本のバーは、−線に延び
るように配置される。更に、２つのレンズの焦点が一致
される。水のような液体の小滴によって２つのレンズを
結合することができる。
の対物レンズを備えており、各レンズは、一般的にサフ
ァイヤで作られたバー状の音響伝播媒体の一方の端にお
いて加工されたものである。２本のバーは、−線に延び
るように配置される。更に、２つのレンズの焦点が一致
される。水のような液体の小滴によって２つのレンズを
結合することができる。
バーの他端には圧電トランスジューサが接合されている
。一方のトランスジューサは、分析される物体が浸漬さ
れた液滴の中に超音波を発生することができ、他方のト
ランスジューサは、物体を透過した超音波を検出するこ
とができる。機械的な装置により、物体を２つのレンズ
の焦点面内で動かすことができ、この焦点面は、物体の
ａ察面に対応する。
。一方のトランスジューサは、分析される物体が浸漬さ
れた液滴の中に超音波を発生することができ、他方のト
ランスジューサは、物体を透過した超音波を検出するこ
とができる。機械的な装置により、物体を２つのレンズ
の焦点面内で動かすことができ、この焦点面は、物体の
ａ察面に対応する。
上記の顕微鏡は、透過モードで動作する。然し乍ら、反
射モードで動作する顕微鏡も知られている。このような
顕微鏡は、収束レンズ又は対物レンズとして働く１枚の
レンズと、送信器又は受信器として働く超音波トランス
ジューサとを備えている。
射モードで動作する顕微鏡も知られている。このような
顕微鏡は、収束レンズ又は対物レンズとして働く１枚の
レンズと、送信器又は受信器として働く超音波トランス
ジューサとを備えている。
これらの種々の顕微鏡は、１ミクロンより優れた解像度
及び最高の光学顕微鏡に匹敵する分解能で物体の像を形
成することができる。
及び最高の光学顕微鏡に匹敵する分解能で物体の像を形
成することができる。
発明が解決しようとする問題点
これらの顕微鏡は、物体の表面分析については優れた性
能を発揮できるが、同じ物体を成る深さで観察する場合
に問題があり、これにより、その用途が大幅に制約され
る。
能を発揮できるが、同じ物体を成る深さで観察する場合
に問題があり、これにより、その用途が大幅に制約され
る。
深部の分析に伴うこの問題は、主として、球面レンズの
使用に関連したものである。従って、１つ或いはそれ以
上のバー及び液滴には、２種類の超音波、即ち、縦波及
び横波が伝播される。これら２種類の波は、異なった速
度で伝播し、縦波の速度は横波の速度より速い、従って
、レンズの形状が球面であることにより、これらの波か
ら２つの明らかに異なった近軸焦点が生じ、その一方は
縦波に対応しそして他方は横波に対応する。これら２つ
の焦点の存在は、物体の深部を分析する上で顕微鏡にと
って非常に問題である。
使用に関連したものである。従って、１つ或いはそれ以
上のバー及び液滴には、２種類の超音波、即ち、縦波及
び横波が伝播される。これら２種類の波は、異なった速
度で伝播し、縦波の速度は横波の速度より速い、従って
、レンズの形状が球面であることにより、これらの波か
ら２つの明らかに異なった近軸焦点が生じ、その一方は
縦波に対応しそして他方は横波に対応する。これら２つ
の焦点の存在は、物体の深部を分析する上で顕微鏡にと
って非常に問題である。
レンズの形状はさておき、物体の深部の分析は、使用さ
れる液体、一般に水、の性質から考えても実行が困難で
ある。というのは、水の音響インピーダンスは、分析し
ようとする物体を形成している固体材料よりも１０ない
し６０倍も低く、従って、超音波エネルギーのロスが約
８０ないし９５％にも達し、深部の分析を非常に困難な
ものにするからである。
れる液体、一般に水、の性質から考えても実行が困難で
ある。というのは、水の音響インピーダンスは、分析し
ようとする物体を形成している固体材料よりも１０ない
し６０倍も低く、従って、超音波エネルギーのロスが約
８０ないし９５％にも達し、深部の分析を非常に困難な
ものにするからである。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記の問題を解消できると共に。
特に、物体の深部を分析することのできる音響顕微鏡に
係る。
係る。
特に、本発明は、互いに一線に延びるように配置された
２つの同じバーを具備し、それらの対向端には空胴が設
けられ、この空胴は、少なくとも１つの収束レンズ及び
少なくとも１つの対物レンズを画成し、焦点が一致する
上記２つの同じレンズは、分析しようとする物体を浸漬
することのできる液滴によって結合され、上記のバーに
は、それらの他端に圧電トランスジューサが設けられ、
これらトランスジユーザは、収束レンズによって物体内
に収束される超音波を発生できると共に、物体から反射
されるか又は物体を透過した超音波を対物レンズを介し
て検出することができ、更に、物体から反射されるか又
は物体を透過した超音波を分析するための手段と、２つ
のレンズの焦点面内で物体を変位する手段とを具備し、
上記レンズは、各々の場合に、次のパラメータ方程式に
ょって定められる形状を有し、 ［Ｄ＋ｎａ−−］ ｃｏｓ ＣＡｒｃ ５ｉｎ（
ｎ ａｉｎ ｒ）コ −Ｄｙ＝ａ ｔｇ ｒ＋ （Ｄ
−ｘ） ｔｇ ［Ａｒｃ、ｓｉｎ （ｎ ｓｉｎ ｒ）
］但し、ｎは、相対的な屈折率ｎ ２／ ｎ １を表わ
し、ｎｌは、バーを形成する材料の屈折率であり、ｎｌ
は、液体の屈折率であり、更に、ｎは、相対的な屈折率
ｎ ３／ ｎ ２も表わし、この場合、ｎ３は、物体を
形成する材料の屈折率であり、Ｄは、レンズの頂点と物
体の表面との間の距離を表わし、ａは。
２つの同じバーを具備し、それらの対向端には空胴が設
けられ、この空胴は、少なくとも１つの収束レンズ及び
少なくとも１つの対物レンズを画成し、焦点が一致する
上記２つの同じレンズは、分析しようとする物体を浸漬
することのできる液滴によって結合され、上記のバーに
は、それらの他端に圧電トランスジューサが設けられ、
これらトランスジユーザは、収束レンズによって物体内
に収束される超音波を発生できると共に、物体から反射
されるか又は物体を透過した超音波を対物レンズを介し
て検出することができ、更に、物体から反射されるか又
は物体を透過した超音波を分析するための手段と、２つ
のレンズの焦点面内で物体を変位する手段とを具備し、
上記レンズは、各々の場合に、次のパラメータ方程式に
ょって定められる形状を有し、 ［Ｄ＋ｎａ−−］ ｃｏｓ ＣＡｒｃ ５ｉｎ（
ｎ ａｉｎ ｒ）コ −Ｄｙ＝ａ ｔｇ ｒ＋ （Ｄ
−ｘ） ｔｇ ［Ａｒｃ、ｓｉｎ （ｎ ｓｉｎ ｒ）
］但し、ｎは、相対的な屈折率ｎ ２／ ｎ １を表わ
し、ｎｌは、バーを形成する材料の屈折率であり、ｎｌ
は、液体の屈折率であり、更に、ｎは、相対的な屈折率
ｎ ３／ ｎ ２も表わし、この場合、ｎ３は、物体を
形成する材料の屈折率であり、Ｄは、レンズの頂点と物
体の表面との間の距離を表わし、ａは。
物体の表面とレンズの焦点との間の距離であり、ｒは、
パラメータであり、Ｘは、レンズの光学軸に沿ったもの
であり、そしてｙは、上記光学軸に垂直な軸に沿ったも
のであるような音響顕微鏡に係る。
パラメータであり、Ｘは、レンズの光学軸に沿ったもの
であり、そしてｙは、上記光学軸に垂直な軸に沿ったも
のであるような音響顕微鏡に係る。
前記したように非球面レンズもしくは擬似双曲線レンズ
を使用することにより、物体の観察点に厳密な点対直結
像を得ることができる。これは、収束レンズの場合は、
このレンズからの全ての超音波線が物体内の１つの焦点
に到達することを意味し、そして対物レンズについては
、物体からの全ての超音波線が対物レンズの焦点である
同じ点から送られることを意味する。より詳細には、こ
の点対直結像は、物体の長手平面内において縦波を除去
することによって得られる。
を使用することにより、物体の観察点に厳密な点対直結
像を得ることができる。これは、収束レンズの場合は、
このレンズからの全ての超音波線が物体内の１つの焦点
に到達することを意味し、そして対物レンズについては
、物体からの全ての超音波線が対物レンズの焦点である
同じ点から送られることを意味する。より詳細には、こ
の点対直結像は、物体の長手平面内において縦波を除去
することによって得られる。
液滴は、水銀又はガリウムの小滴であるのが便利である
。これらの金属は、室温において液体であり、大部分の
固体、即ち、分析しようとする物体を構成する材料に匹
敵する音響インピーダンスを有するという利点がある。
。これらの金属は、室温において液体であり、大部分の
固体、即ち、分析しようとする物体を構成する材料に匹
敵する音響インピーダンスを有するという利点がある。
これらの材料は。
水を用いたときよりも２ないし４倍も優れた分解能で深
部像を得ることができる。
部像を得ることができる。
本発明による顕微鏡の好ましい実施例では、圧電トラン
スジューサは、金電極とアルミニウム電極との間に酸化
亜鉛又はニオブ酸リチウムの層を有し、金の電極は、対
応するバーと接触される。
スジューサは、金電極とアルミニウム電極との間に酸化
亜鉛又はニオブ酸リチウムの層を有し、金の電極は、対
応するバーと接触される。
実施例
以下、添付図面を参照して、解説のための実流側を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図に示された音響顕微鏡は、周波数６００ないし３
０００ Ｍ Ｈｚの電磁波を発生する高周波信号発生器
２を備え、この電磁波は、圧電トランク、ジューサ４を
励起するのに用いられる。この圧電トランスジューサ４
は、電磁波をビームＵ１の形態の超音波に変換し、この
超音波は、バーの形態の音響伝播媒体６内を伝播する。
０００ Ｍ Ｈｚの電磁波を発生する高周波信号発生器
２を備え、この電磁波は、圧電トランク、ジューサ４を
励起するのに用いられる。この圧電トランスジューサ４
は、電磁波をビームＵ１の形態の超音波に変換し、この
超音波は、バーの形態の音響伝播媒体６内を伝播する。
超音波の周波数は、励起電磁波の周波数と同じである。
圧電トランスジューサ４は、２つの電極１０と１２との
間に挿入された酸化亜鉛又はニオブ酸リチウムのような
圧電材料の薄膜８によって構成することができる。膜８
の厚みは、使用する音波の波長の分数に等しくされる。
間に挿入された酸化亜鉛又はニオブ酸リチウムのような
圧電材料の薄膜８によって構成することができる。膜８
の厚みは、使用する音波の波長の分数に等しくされる。
特にアルミニウムで作られた電極１０は、超音波ビーム
Ｕ１の寸法を定め、特に金で作られた電極１２は、伝播
媒体６に接触するようにされる。
Ｕ１の寸法を定め、特に金で作られた電極１２は、伝播
媒体６に接触するようにされる。
特にサファイヤ又はシリカで作られたバー６は、その他
端に、擬似双曲線音響レンズ１４が設けられており、こ
れは、バー６をくりぬいて研磨した空胴で画成され、そ
の直径は、３０ミクロンないし数ミリメータである。こ
の音響レンズ１４は、液体媒体１６に接触され、この液
体媒体中の超音波の伝播速度は、音響媒体６中の速度よ
り低い。音響レンズ１４は、特に、バー６からの超音波
を液滴１６内に位置する点Ｆに収束することのできる収
束レンズを構成する。ａｍしようとする物体１８は、好
ましくは水銀又はガリウムの小滴である液滴１６内に浸
漬される。変位手段１９は、物体１８をレンズ１４の焦
点面内で２つの直交する方向に動かすことができ、この
焦点面は物体のｉｔ察面に対応する。この変位手段１９
は、特に、１９７４年１２月１２日付けの米国特許第４
，０１２．９５０号に開示された公知の装置、もつと一
般的には、光学又は電子顕微鏡に通常用いられている装
置によって構成することができる。
端に、擬似双曲線音響レンズ１４が設けられており、こ
れは、バー６をくりぬいて研磨した空胴で画成され、そ
の直径は、３０ミクロンないし数ミリメータである。こ
の音響レンズ１４は、液体媒体１６に接触され、この液
体媒体中の超音波の伝播速度は、音響媒体６中の速度よ
り低い。音響レンズ１４は、特に、バー６からの超音波
を液滴１６内に位置する点Ｆに収束することのできる収
束レンズを構成する。ａｍしようとする物体１８は、好
ましくは水銀又はガリウムの小滴である液滴１６内に浸
漬される。変位手段１９は、物体１８をレンズ１４の焦
点面内で２つの直交する方向に動かすことができ、この
焦点面は物体のｉｔ察面に対応する。この変位手段１９
は、特に、１９７４年１２月１２日付けの米国特許第４
，０１２．９５０号に開示された公知の装置、もつと一
般的には、光学又は電子顕微鏡に通常用いられている装
置によって構成することができる。
又、顕微鏡は、液滴１６に接触した擬似双曲線音響レン
ズ２０も備えている。前記したように、この音響レンズ
２０は、バー状の音響伝播媒体２２をくりぬいて研磨し
た空胴によって画成され。
ズ２０も備えている。前記したように、この音響レンズ
２０は、バー状の音響伝播媒体２２をくりぬいて研磨し
た空胴によって画成され。
顕微鏡の対物レンズを構成する。レンズ２ｏは、好まし
くはレンズ１４と同様であり、観察しようとする物体１
８により送られた超音波を平行ビームＵ２に変換するこ
とができる。この超音波゛ビームＵ２は、その強度及び
／又は位相が物体１８の特定の弾力特性に基づくもので
あって、これは、バー２２の他端に配置された圧電トラ
ンスジューサ２４によって検出される。トランスジュー
サ２４は、受信した音波と同じ周波数の電気信号を表示
装置２６の方向に供給することができ、表示装置２６は
、例えば、陰極線管であって、物体の像を表示すること
ができる。
くはレンズ１４と同様であり、観察しようとする物体１
８により送られた超音波を平行ビームＵ２に変換するこ
とができる。この超音波゛ビームＵ２は、その強度及び
／又は位相が物体１８の特定の弾力特性に基づくもので
あって、これは、バー２２の他端に配置された圧電トラ
ンスジューサ２４によって検出される。トランスジュー
サ２４は、受信した音波と同じ周波数の電気信号を表示
装置２６の方向に供給することができ、表示装置２６は
、例えば、陰極線管であって、物体の像を表示すること
ができる。
変位手段１９の助けによって物体１８を成る線に沿って
動かし次いで線ごとに動か゛すことにより、物体像の表
示がポイントごとに形成される。
動かし次いで線ごとに動か゛すことにより、物体像の表
示がポイントごとに形成される。
トランスジューサ２４からの電気信号は、公知のメモリ
３１に収集された後、陰極線管の電子ビームの強度を修
正するのに用いられる。物体の移動と電子ビームの走査
との同期は、公知の位置センサによって確保される。得
られる倍率は、約１０ないし数千倍である。
３１に収集された後、陰極線管の電子ビームの強度を修
正するのに用いられる。物体の移動と電子ビームの走査
との同期は、公知の位置センサによって確保される。得
られる倍率は、約１０ないし数千倍である。
前記したように、バー２２はサファイヤ又はシリカで作
ることができる。同様に、圧電トランスジューサ２４は
、金及びアルミニウムで各々作られた２つの電極２８と
３０との間に配置された圧電材料、特に、ニオブ酸リチ
ウム又は酸化亜鉛の薄ｌｌＩ２６によって構成でき、電
極２８はバー２２に接触される。
ることができる。同様に、圧電トランスジューサ２４は
、金及びアルミニウムで各々作られた２つの電極２８と
３０との間に配置された圧電材料、特に、ニオブ酸リチ
ウム又は酸化亜鉛の薄ｌｌＩ２６によって構成でき、電
極２８はバー２２に接触される。
Ｗｔ察しようとする物体１８の有効な像を得るためには
、音響レンズ２０の焦点をレンズ１４の焦点と一致させ
ねばならない。
、音響レンズ２０の焦点をレンズ１４の焦点と一致させ
ねばならない。
第１図に示した音響レンズは、透過モードで作動し、即
ち、物体１８を透過した超音波に基づいて物体１８の分
析が行なわれる。然し乍ら、この顕微鏡は、物体１８が
位置したレンズの焦点面に対して対称的であるから、反
射モードで作動することもでき、即ち、物体によって反
射された超音波に基づいて物体の分析を行なうこともで
きる。
ち、物体１８を透過した超音波に基づいて物体１８の分
析が行なわれる。然し乍ら、この顕微鏡は、物体１８が
位置したレンズの焦点面に対して対称的であるから、反
射モードで作動することもでき、即ち、物体によって反
射された超音波に基づいて物体の分析を行なうこともで
きる。
この場合、収束レンズ１４は、対物レンズとしても働き
、そして圧電トランスジューサ１４は、受信器もしくは
検出器としても働く。従って、トランスジューサ４によ
って送信された電気信号と、トランスジューサ４によっ
て受信された信号とを分離するために、メモリ３１の入
力に一般の電子装置３２を設けなければならない。
、そして圧電トランスジューサ１４は、受信器もしくは
検出器としても働く。従って、トランスジューサ４によ
って送信された電気信号と、トランスジューサ４によっ
て受信された信号とを分離するために、メモリ３１の入
力に一般の電子装置３２を設けなければならない。
顕微鏡の反射モードでの作動は、音響レンズ２０及び圧
電トランスジューサ２４によっても同様に行なえること
が明らかである。
電トランスジューサ２４によっても同様に行なえること
が明らかである。
集積回路又は生き物の細胞のような物体１８内で１ミク
ロン程度の分解能及び解像度で分析を行なうためには、
レンズ１４及び２０が次のようなパラメータ方程式で定
められた特定の非球面形状を有していなければならない
。
ロン程度の分解能及び解像度で分析を行なうためには、
レンズ１４及び２０が次のようなパラメータ方程式で定
められた特定の非球面形状を有していなければならない
。
［Ｄ十ｎａ−］ ｃｏｓ ［Ａｒｃ ５ｉｎ（ｎ ｓ
ｉｎ ｒ）］ −Ｄｏｓ ｒ ｙ＝ａ ｔｇ ｒ＋（Ｄ−ｘ） ｔｇ ［Ａｒｃｓｉｎ
（ｎ ｓｉｎ ｒ）］この２つの方程式に用いられた
種々の記号の意味については、第２図を参照して説明す
る。第２図は、収束レンズ１４と、液滴１６と、観察し
ようとする物体１８とを含む第１図の顕微鏡の一部分を
示している。この説明は、対物レンズ２０にも当てはま
ることが明らかであろう。
ｉｎ ｒ）］ −Ｄｏｓ ｒ ｙ＝ａ ｔｇ ｒ＋（Ｄ−ｘ） ｔｇ ［Ａｒｃｓｉｎ
（ｎ ｓｉｎ ｒ）］この２つの方程式に用いられた
種々の記号の意味については、第２図を参照して説明す
る。第２図は、収束レンズ１４と、液滴１６と、観察し
ようとする物体１８とを含む第１図の顕微鏡の一部分を
示している。この説明は、対物レンズ２０にも当てはま
ることが明らかであろう。
上記の式において、Ｘは、レンズ、特に、レンズ１４（
第２図）の光学軸に沿ったものであり、モしてｙは、こ
の光学軸に垂直なものである。これらの式において、ｒ
は、音響レンズの形状を定める曲線ｙ＝ｆ （ｘ）を得
るために除去すべきパラメータを表わしている。更に、
Ｄは、レンズ１４の頂点Ｏと、物体１８の表面Ｓとの間
の距離を表わしており、ａは、物体の表面Ｓとレンズ１
４の焦点Ｆとの間の距離、即ち、分析を行なおうとする
物体の深さを表わしている。更に、Ｎは、相対的な屈折
率ｎ ２／ ｎ １を表わしており、ｎｌは、バー６を
形成する材料の屈折率であり、ｎ２は、液体１６の屈折
率であり、一方、ｎは、相対的な屈折率ｎ ３／ ｎ
２も表わしており、この場合、ｎ３は。
第２図）の光学軸に沿ったものであり、モしてｙは、こ
の光学軸に垂直なものである。これらの式において、ｒ
は、音響レンズの形状を定める曲線ｙ＝ｆ （ｘ）を得
るために除去すべきパラメータを表わしている。更に、
Ｄは、レンズ１４の頂点Ｏと、物体１８の表面Ｓとの間
の距離を表わしており、ａは、物体の表面Ｓとレンズ１
４の焦点Ｆとの間の距離、即ち、分析を行なおうとする
物体の深さを表わしている。更に、Ｎは、相対的な屈折
率ｎ ２／ ｎ １を表わしており、ｎｌは、バー６を
形成する材料の屈折率であり、ｎ２は、液体１６の屈折
率であり、一方、ｎは、相対的な屈折率ｎ ３／ ｎ
２も表わしており、この場合、ｎ３は。
観察平面即ちレンズの焦点面にある物体１８を形成する
材料の屈折率である。
材料の屈折率である。
これらの擬似双曲線レンズは、厳密な点対点結像を得る
ことができ、収束レンズの場合には、全ての超音波線を
完全に収束して、ＩＥＪｌｊしようとする物体の平面に
到達させることができる。
ことができ、収束レンズの場合には、全ての超音波線を
完全に収束して、ＩＥＪｌｊしようとする物体の平面に
到達させることができる。
レンズの形状は、観察物体、音響媒体６又は２２及び使
用する液体１６の化学的な組成に基づいて異なると共に
、物体の観察を行なう深さによっても異なる。これらの
形状は、コンピュータによって容易に決定することがで
きる。
用する液体１６の化学的な組成に基づいて異なると共に
、物体の観察を行なう深さによっても異なる。これらの
形状は、コンピュータによって容易に決定することがで
きる。
優九た解像力を得るためには、本発明による擬似双曲線
レンズは、直径を最小としなければならない。従って、
レンズのサイズが大きめであると、音響エネルギーが液
体に吸収されることにより、比較的大きなエネルギーロ
スを招く。゛然し乍ら、レンズの直径、即ち、そのアパ
ーチャを減少すれば、レンズにおける回折作用が増大し
、表示される物体像のコントラストが変る。これを回避
するためには、音波の周波数を高くするだけでよい。こ
の周波数の調整は、所与のレンズについては、物体を実
際に観察する間に、首尾よく行なうことができる。
レンズは、直径を最小としなければならない。従って、
レンズのサイズが大きめであると、音響エネルギーが液
体に吸収されることにより、比較的大きなエネルギーロ
スを招く。゛然し乍ら、レンズの直径、即ち、そのアパ
ーチャを減少すれば、レンズにおける回折作用が増大し
、表示される物体像のコントラストが変る。これを回避
するためには、音波の周波数を高くするだけでよい。こ
の周波数の調整は、所与のレンズについては、物体を実
際に観察する間に、首尾よく行なうことができる。
反射モードで作動する音響顕微鏡の収束及び／又は対物
レンズをサファイヤで形成し、これを水銀と共に使用し
て、０ 、４１１１０１の深さでシリコンウェハの分析
を行なった。直径１．５０ｍｍのレンズを使用し、超音
波の周波数を２．８０ＧＨｚとし、解像力０．９μｍを
得た。
レンズをサファイヤで形成し、これを水銀と共に使用し
て、０ 、４１１１０１の深さでシリコンウェハの分析
を行なった。直径１．５０ｍｍのレンズを使用し、超音
波の周波数を２．８０ＧＨｚとし、解像力０．９μｍを
得た。
同様に、サファイヤでレンズを形成してガリウムと共に
使用し、０．４ｍｍの深さでシリコンウェハの分析を行
なった。これらのレンズは、直径が２．５０ｕ＋ｍであ
り、超音波の周波数を２．２０ＧＨｚとし、解像力１．
２０μｍを得た。
使用し、０．４ｍｍの深さでシリコンウェハの分析を行
なった。これらのレンズは、直径が２．５０ｕ＋ｍであ
り、超音波の周波数を２．２０ＧＨｚとし、解像力１．
２０μｍを得た。
更に、サファイヤでレンズを形成し、水銀と共に使用し
、色々な深さでアルミニウムウェハの分析を行なった。
、色々な深さでアルミニウムウェハの分析を行なった。
その結果を以下の表■に示す。
ａは、観察深さであり、φは、レンズの直径であり、ｆ
は、音波の周波数であり、Ｒは、解像力である。
は、音波の周波数であり、Ｒは、解像力である。
人工
ａｉｍ Ｏ，０１０，０５０，２５０，５０１５１
０φｍｍ Ｏ，０４０，１５０，７０１，４０２，
７０１３，４０２６，７０ｆＧＨｚ ４．１０ ３．
１０ １．８０ １．４０ １ ０．５０ ０．
４０Ｒμｍ Ｏ，４００，５００，８０１，１０１，
５０２，９０４，１０同様に、サファイヤでレンズを作
り、水銀と共に使用し、色々な深さで銅のウェハを分析
した。
０φｍｍ Ｏ，０４０，１５０，７０１，４０２，
７０１３，４０２６，７０ｆＧＨｚ ４．１０ ３．
１０ １．８０ １．４０ １ ０．５０ ０．
４０Ｒμｍ Ｏ，４００，５００，８０１，１０１，
５０２，９０４，１０同様に、サファイヤでレンズを作
り、水銀と共に使用し、色々な深さで銅のウェハを分析
した。
その結果を以下の表■に示す。
表現
ａｉｍ Ｏ，０１０，０５０，２５０，５０１５１０
φｉｎ Ｏ，０９，０，３６１，７０３，４０６，７
０３３，９０６５，７０ｆＧＨｚ ３ １，８０
０．９０ ０．６０ ０．４０ ０．２０ ０．１５Ｒ
ｐｍ Ｏ，４００，６５１，３５１，８５２，６０５
，７５８，００
φｉｎ Ｏ，０９，０，３６１，７０３，４０６，７
０３３，９０６５，７０ｆＧＨｚ ３ １，８０
０．９０ ０．６０ ０．４０ ０．２０ ０．１５Ｒ
ｐｍ Ｏ，４００，６５１，３５１，８５２，６０５
，７５８，００
第１図は、本発明による音響顕微鏡を示す概略図、そし
て 第２図は、第′１図の顕微鏡の一部分を収束レンズにお
いて示す図である。 ２・・・高周波信号発生器 ４・・・圧電トランスジューサ ６・・・音響伝播媒体（バー） ８・・・薄膜１０
．１２・・・電極 １４．２０・・・音響レンズ １６・・・液体媒体 １８・・・物体１９・・・変位
手段 ２２・・・音響伝播媒体２４・・・圧電トラン
スジューサ ２６・・・表示装置 ３１・・・メモリ３２・・・電
子装置
て 第２図は、第′１図の顕微鏡の一部分を収束レンズにお
いて示す図である。 ２・・・高周波信号発生器 ４・・・圧電トランスジューサ ６・・・音響伝播媒体（バー） ８・・・薄膜１０
．１２・・・電極 １４．２０・・・音響レンズ １６・・・液体媒体 １８・・・物体１９・・・変位
手段 ２２・・・音響伝播媒体２４・・・圧電トラン
スジューサ ２６・・・表示装置 ３１・・・メモリ３２・・・電
子装置
Claims (5)
- （１）物体の深部を分析することのできる音響顕微鏡に
おいて、互いに一線に延びるように配置された２つの同
じバーを具備し、それらの対向端には空胴が設けられ、
この空胴は、少なくとも１つの収束レンズ及び少なくと
も１つの対物レンズを画成し、焦点が一致する上記２つ
の同じレンズは、分析しようとする物体を浸漬すること
のできる液滴によって結合され、上記のバーには、それ
らの他端に圧電トランスジューサが設けられ、これらト
ランスジューサは、収束レンズによって物体内に収束さ
れる超音波を発生できると共に、物体から反射されるか
又は物体を透過した超音波を対物レンズを介して検出す
ることができ、更に、物体から反射されるか又は物体を
透過した超音波を分析するための手段と、２つのレンズ
の焦点面内で物体を変位する手段とを具備し、上記レン
ズは、各々の場合に、次のパラメータ方程式によって定
められる形状を有し、 ｘ＝Ｎ［｛Ｄ＋ｎａ−（ｎａ）／（ｃｏｓｒ）｝ｃｏｓ
｛Ａｒｃｓｉｎ（ｎｓｉｎｒ）｝−Ｄ］／［ｃｏｓ｛Ａ
ｒｃｓｉｎ（ｎｓｉｎｒ）｝−Ｎ］ｙ＝ａｔｇｒ＋（Ｄ
−ｘ）ｔｇ［Ａｒｃ、ｓｉｎ（ｎｓｉｎｒ）］但し、ｎ
は、相対的な屈折率ｎ２／ｎ１を表わし、ｎ１は、バー
を形成する材料の屈折率であり、ｎ２は、液体の屈折率
であり、更に、ｎは、相対的な屈折率ｎ３／ｎ２も表わ
し、この場合、ｎ３は、物体を形成する材料の屈折率で
あり、Ｄは、レンズの頂点と物体の表面との間の距離を
表わし、ａは、物体の表面とレンズの焦点との間の距離
であり、ｒは、パラメータであり、ｘは、レンズの光学
軸に沿ったものであり、そしてｙは、上記光学軸に垂直
な軸に沿ったものであることを特徴とする音響顕微鏡。 - （２）上記超音波は、周波数が６００ないし３０００Ｍ
Ｈｚである特許請求の範囲第（１）項に記載の音響顕微
鏡。 - （３）上記液体は、水銀又はガリウムである特許請求の
範囲第（１）項に記載の音響顕微鏡。 - （４）上記圧電トランスジューサは、金電極とアルミニ
ウム電極との間に酸化亜鉛又はニオブ酸リチウムの層を
有し、金電極は、それに対応するバーに接触される特許
請求の範囲第（１）項に記載の音響顕微鏡。 - （５）上記バーは、サファイヤ又はシリカで形成される
特許請求の範囲第（１）項に記載の音響顕微鏡。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8413988 | 1984-09-12 | ||
| FR8413988A FR2570199B1 (fr) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | Microscope acoustique pour analyser un objet en profondeur comportant des lentilles aspheriques |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6171350A true JPS6171350A (ja) | 1986-04-12 |
| JPH0638077B2 JPH0638077B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=9307661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60202485A Expired - Lifetime JPH0638077B2 (ja) | 1984-09-12 | 1985-09-12 | 物体の深部を分析する音響顕微鏡 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4641530A (ja) |
| EP (1) | EP0176415B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0638077B2 (ja) |
| AT (1) | ATE43737T1 (ja) |
| DE (1) | DE3570783D1 (ja) |
| FR (1) | FR2570199B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6127242A (en) * | 1994-02-10 | 2000-10-03 | Micron Technology, Inc. | Method for semiconductor device isolation using oxygen and nitrogen ion implantations to reduce lateral encroachment |
| JP2019152598A (ja) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 超音波探傷用探触子 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5641906A (en) * | 1988-03-23 | 1997-06-24 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus and method for automated non-destructive inspection of integrated circuit packages |
| JP2730756B2 (ja) * | 1988-04-13 | 1998-03-25 | 日立建機株式会社 | 超音波探触子及びその製造方法 |
| WO2000057496A1 (en) * | 1999-03-22 | 2000-09-28 | Sercel, Inc. | Broadband elecro-acoustic transducer |
| EP1789137B1 (fr) * | 2004-07-23 | 2013-09-04 | Inserm | Dispositif de traitement par ultrasons |
| ITMI20051518A1 (it) * | 2005-08-02 | 2007-02-03 | Nuovo Pignone Spa | Sistema per l'elettroerosione per la realizzazione di una cava o i un foro sagomato in un particolare |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012950A (en) * | 1974-12-12 | 1977-03-22 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford University | Method of and apparatus for acoustic imaging |
-
1984
- 1984-09-12 FR FR8413988A patent/FR2570199B1/fr not_active Expired
-
1985
- 1985-09-05 DE DE8585401727T patent/DE3570783D1/de not_active Expired
- 1985-09-05 EP EP85401727A patent/EP0176415B1/fr not_active Expired
- 1985-09-05 AT AT85401727T patent/ATE43737T1/de not_active IP Right Cessation
- 1985-09-12 US US06/775,268 patent/US4641530A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-09-12 JP JP60202485A patent/JPH0638077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6127242A (en) * | 1994-02-10 | 2000-10-03 | Micron Technology, Inc. | Method for semiconductor device isolation using oxygen and nitrogen ion implantations to reduce lateral encroachment |
| JP2019152598A (ja) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 超音波探傷用探触子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4641530A (en) | 1987-02-10 |
| FR2570199A1 (fr) | 1986-03-14 |
| ATE43737T1 (de) | 1989-06-15 |
| JPH0638077B2 (ja) | 1994-05-18 |
| EP0176415A1 (fr) | 1986-04-02 |
| DE3570783D1 (en) | 1989-07-06 |
| FR2570199B1 (fr) | 1986-12-26 |
| EP0176415B1 (fr) | 1989-05-31 |
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