JPS63253212A - 膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定方法Info
- Publication number
- JPS63253212A JPS63253212A JP62088540A JP8854087A JPS63253212A JP S63253212 A JPS63253212 A JP S63253212A JP 62088540 A JP62088540 A JP 62088540A JP 8854087 A JP8854087 A JP 8854087A JP S63253212 A JPS63253212 A JP S63253212A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film thickness
- ultrasonic
- core material
- waves
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 3
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (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、特開昭６１−７９１５７号公報記載の原理に
基づいて円柱体あるいは線状体等の被験体表面に形成さ
れた膜の膜厚を被験体の各部にわたって正確かつ連続的
に測定するに適した膜厚測定方法である。
基づいて円柱体あるいは線状体等の被験体表面に形成さ
れた膜の膜厚を被験体の各部にわたって正確かつ連続的
に測定するに適した膜厚測定方法である。
超音波に、よって膜厚を測定する方法では、従来から基
板およびその表面に形成された膜と超音波発生用のトラ
ンスデユーサ−の間に超音波伝搬用の液体を充填して膜
および基板に超音波を照射し、反射超音波あるいは透過
超音波を発生用と同一あるいは別のトランスデユーサ−
によって受信する。
板およびその表面に形成された膜と超音波発生用のトラ
ンスデユーサ−の間に超音波伝搬用の液体を充填して膜
および基板に超音波を照射し、反射超音波あるいは透過
超音波を発生用と同一あるいは別のトランスデユーサ−
によって受信する。
これらには、パルス状超音波を入射させ反射超音波パル
スの時間的お（れから膜厚を測る方法、膜厚が入射波の
ス波長の整数倍のとき共振することを利用する方法、表
面弾性波の音速が膜厚によって変化することを利用した
方法などがある。特に超音波顕微鏡によって弾性表面波
の音速変化を測定する場合は、表面からの直接反射波と
弾性表面波との干渉を利用するいわゆるＶ、（ｚ ）曲
線による方法や、パルス状超音波によって発生したパル
スの弾性表面波の時間的なおくれを測定する方法などが
知られている。
スの時間的お（れから膜厚を測る方法、膜厚が入射波の
ス波長の整数倍のとき共振することを利用する方法、表
面弾性波の音速が膜厚によって変化することを利用した
方法などがある。特に超音波顕微鏡によって弾性表面波
の音速変化を測定する場合は、表面からの直接反射波と
弾性表面波との干渉を利用するいわゆるＶ、（ｚ ）曲
線による方法や、パルス状超音波によって発生したパル
スの弾性表面波の時間的なおくれを測定する方法などが
知られている。
特開昭６１−２０８０３号公報記載の膜厚測定原理に基
づいて、試料膜の表面に一定角度で超音波を入射し、反
射波を採取することで、膜厚を測定する膜厚測定方法に
おいて、被験体が、円柱状あるいは線状である場合、今
までの超音波顕微鏡レンズでは、被験体側面に直角以外
の一定の入射角で超音波を入射させる事が出来ず、さら
に、被験体の断面半体が小さい場合は、超音波の被照射
面が小さく、十分な照射強度とその反射強度を得ること
が困難であり、かつ、その反射波の位相が乱されるため
、円柱状の被験体側面に形成された膜の厚さを前記の測
定原理にもとづいて測定することが困難であった。
づいて、試料膜の表面に一定角度で超音波を入射し、反
射波を採取することで、膜厚を測定する膜厚測定方法に
おいて、被験体が、円柱状あるいは線状である場合、今
までの超音波顕微鏡レンズでは、被験体側面に直角以外
の一定の入射角で超音波を入射させる事が出来ず、さら
に、被験体の断面半体が小さい場合は、超音波の被照射
面が小さく、十分な照射強度とその反射強度を得ること
が困難であり、かつ、その反射波の位相が乱されるため
、円柱状の被験体側面に形成された膜の厚さを前記の測
定原理にもとづいて測定することが困難であった。
本発明は、以上９如き問題点を解決する為、特開昭６１
−２０８０３号公報で定義された角度の二倍の２θを円
錐の頂角にし１、円錐底面以外の曲面状に正電位を位置
させ、かつ、その円錐中心線に円筒あるいは直線状体の
被験体の中心線を一致させた場合、圧電体によって発振
された超音波が、被験体表面に向って高エネルギー密度
に収束され、かつ、被験体表面で一定の入射角で超音波
を入射させる事が出来る事を利用し、同様のレンズを発
振側レンズに相対する樺位置させ、これらレンズの中心
線にあいた空洞を通して被験体を通過あるいは挿入させ
ることで、連続的に被験体表面からの反射波を広い面積
で、かつ、位相のずれに起因する受信された信号の周波
数分布を観測した時の干渉による極小現象をおこすこと
無く、受信し、膜厚算出に十分な出力を得、円柱状態あ
るいは線状体表面の膜厚を正確に且つ連続的に測定する
方法を提供するものである。
−２０８０３号公報で定義された角度の二倍の２θを円
錐の頂角にし１、円錐底面以外の曲面状に正電位を位置
させ、かつ、その円錐中心線に円筒あるいは直線状体の
被験体の中心線を一致させた場合、圧電体によって発振
された超音波が、被験体表面に向って高エネルギー密度
に収束され、かつ、被験体表面で一定の入射角で超音波
を入射させる事が出来る事を利用し、同様のレンズを発
振側レンズに相対する樺位置させ、これらレンズの中心
線にあいた空洞を通して被験体を通過あるいは挿入させ
ることで、連続的に被験体表面からの反射波を広い面積
で、かつ、位相のずれに起因する受信された信号の周波
数分布を観測した時の干渉による極小現象をおこすこと
無く、受信し、膜厚算出に十分な出力を得、円柱状態あ
るいは線状体表面の膜厚を正確に且つ連続的に測定する
方法を提供するものである。
〔発明の詳細な
説明においては、特開昭６１−２０８０３号公報記載の
測定法を円柱状体あるいは線状体の側面の膜厚測定に応
用するに際し、超音波伝搬用の液体から、被験体の芯材
に入射する超音波の入射角が芯材、膜、液体の物質に固
有の値（θ）でかつ、超音波の波長と膜厚（ｄ）の比が
、芯材、膜、および液体の物質に固をの値（Ｈ）の時、
超音波の反射率が低下する事を利用して、反射波の強度
が低下する超音波の波長（λ）を測定し、第６図参照下
記（Ａ）式 ％式％（） によって膜厚を求める場合に使用する超音波顕微鏡レン
ズの圧電体を、頂角２θの円錐表面状に位置させ、その
円錐中心線に円柱あるいは線状の被験体の中心線が一致
する樺に位置させる事により、被験体表面に、高エネル
ギー密度で、かつ、上記固有の入射角θで超音波を入射
させる事を可能とし、かつ、被験体が長い場合もそれら
レンズ中心線近傍に空洞を設は通過させる事を可能とす
るそろばん玉型超音波顕微鏡レンズを用いて膜厚を測定
する方法である。
測定法を円柱状体あるいは線状体の側面の膜厚測定に応
用するに際し、超音波伝搬用の液体から、被験体の芯材
に入射する超音波の入射角が芯材、膜、液体の物質に固
有の値（θ）でかつ、超音波の波長と膜厚（ｄ）の比が
、芯材、膜、および液体の物質に固をの値（Ｈ）の時、
超音波の反射率が低下する事を利用して、反射波の強度
が低下する超音波の波長（λ）を測定し、第６図参照下
記（Ａ）式 ％式％（） によって膜厚を求める場合に使用する超音波顕微鏡レン
ズの圧電体を、頂角２θの円錐表面状に位置させ、その
円錐中心線に円柱あるいは線状の被験体の中心線が一致
する樺に位置させる事により、被験体表面に、高エネル
ギー密度で、かつ、上記固有の入射角θで超音波を入射
させる事を可能とし、かつ、被験体が長い場合もそれら
レンズ中心線近傍に空洞を設は通過させる事を可能とす
るそろばん玉型超音波顕微鏡レンズを用いて膜厚を測定
する方法である。
頂角２θの円錐形では、同じ高Ｖをもつ円上からの法線
は第２図に示す様に常に、中心線上ｖ −１２ｔａｎθ
で収束する。この為、円錐形側面に圧電体を任意の広さ
で張った場合も超音波は必らず円錐中心線上に収束し、
かつ、中心線に対して常にθの入射角をもつ。
は第２図に示す様に常に、中心線上ｖ −１２ｔａｎθ
で収束する。この為、円錐形側面に圧電体を任意の広さ
で張った場合も超音波は必らず円錐中心線上に収束し、
かつ、中心線に対して常にθの入射角をもつ。
次に、円錐中心に沿って半径ｍの円柱体を設置した場合
も第３図に示す様に円錐表面の圧電体から発した超音波
はこの円柱体表面に収束し、この時の超音波のエネルギ
ー密度は円錐形の側面でのエネルギー密度に対してｍ７
１１倍となる事がわかる。
も第３図に示す様に円錐表面の圧電体から発した超音波
はこの円柱体表面に収束し、この時の超音波のエネルギ
ー密度は円錐形の側面でのエネルギー密度に対してｍ７
１１倍となる事がわかる。
以上円錐形測面状に圧電体を配した場合において、一定
の入射角θで収束超音波を入射でき、かつ、高エネルギ
ー密度を得ることは遅延材を用いた場合も同様に成り立
つ。このとき、中心線を含んだ断面に於いては、中心線
をＸ軸とすると、圧電体の位置に相当する面は、 ７＝−ｔａｎθ・χ＋ｈ Ｏ≦ｘ Ｏ≦ｙ”−−■で表
わされる。又、遅延材の対物面２６は、７”−ｔａｎθ
・ｘ＋ｋ Ｏ≦ｘＯ≦ｙ・・・■で表わされる。ここで
、円錐形の中心線に沿って被験体１０が通過できるよう
貫通した空洞部をもたせた場合、空洞部は、 ｘ−ｔ、０≠ｔ＜ｋ・・・・・・・■ によって表わされる（第４図参照）。このようにレンズ
２０．３０を構成した場合、これと同様のレンズを相対
して位置させた場合、第１図に示すように発信用の圧電
体２２上のＰ点から発信された超音波はＰ−４Ｒ−４Ｓ
→Ｔ→Ｕの経路を通り反射波を受信用圧電体３２により
受信することができ、空洞部に通された被験体１０を移
動することで、連続的に円筒表面各部の膜厚を測定でき
る。さらに、受信用圧電体３２を第５図に示すように分
割して張れば円筒表面の円周方向の各部分の膜の厚さの
分布も測定が可能である。
の入射角θで収束超音波を入射でき、かつ、高エネルギ
ー密度を得ることは遅延材を用いた場合も同様に成り立
つ。このとき、中心線を含んだ断面に於いては、中心線
をＸ軸とすると、圧電体の位置に相当する面は、 ７＝−ｔａｎθ・χ＋ｈ Ｏ≦ｘ Ｏ≦ｙ”−−■で表
わされる。又、遅延材の対物面２６は、７”−ｔａｎθ
・ｘ＋ｋ Ｏ≦ｘＯ≦ｙ・・・■で表わされる。ここで
、円錐形の中心線に沿って被験体１０が通過できるよう
貫通した空洞部をもたせた場合、空洞部は、 ｘ−ｔ、０≠ｔ＜ｋ・・・・・・・■ によって表わされる（第４図参照）。このようにレンズ
２０．３０を構成した場合、これと同様のレンズを相対
して位置させた場合、第１図に示すように発信用の圧電
体２２上のＰ点から発信された超音波はＰ−４Ｒ−４Ｓ
→Ｔ→Ｕの経路を通り反射波を受信用圧電体３２により
受信することができ、空洞部に通された被験体１０を移
動することで、連続的に円筒表面各部の膜厚を測定でき
る。さらに、受信用圧電体３２を第５図に示すように分
割して張れば円筒表面の円周方向の各部分の膜の厚さの
分布も測定が可能である。
長いＮ−Ｆｅ４２％合金の芯材の上に金のメッキ膜がし
である円筒状の被験体の金メツキ膜厚を測定するにおい
て、超音波伝搬材に水を使用した時の入射角θは３１°
であった。このため、頂角６２゜の円錐形レンズを石英
で構成し、第１図に示す樺に組み合わせ、圧電体２２が
超音波を発振し、圧電体３２で受信したところ、周波数
分布における極小値は７０ＭＩ（ｚであった（第６図参
照）、これによりＡ式を用いて金の膜厚ｄを計算すると
、ｄ寓３．９μｍであった。
である円筒状の被験体の金メツキ膜厚を測定するにおい
て、超音波伝搬材に水を使用した時の入射角θは３１°
であった。このため、頂角６２゜の円錐形レンズを石英
で構成し、第１図に示す樺に組み合わせ、圧電体２２が
超音波を発振し、圧電体３２で受信したところ、周波数
分布における極小値は７０ＭＩ（ｚであった（第６図参
照）、これによりＡ式を用いて金の膜厚ｄを計算すると
、ｄ寓３．９μｍであった。
本発明は以上の様な構成であるので、円柱あるいは、線
状の被験体の芯材及び膜の物質の組み合わせが定まり、
さらに超音波伝搬用液体が定まったら、それらによって
決まる固有の入射角で超音波を照射して、その反射波の
入射波に対する強度の比すなわち、反射率が極小となる
周波数を周波数計測器で測定し、次にＡ式により、被験
体の膜の膜厚を算出する測定原理において、円柱状体あ
るいは線状体測面に形成された膜の膜厚やその分布を、
被験体をレンズ中心線にそって移動する事で、単時間に
精度良く測定出来る。さらに受信側の圧電体を分割し、
独立に電気信号を取り出せる様に構成すれば被験体周囲
の膜厚分布を一括して得る事が出来る。
状の被験体の芯材及び膜の物質の組み合わせが定まり、
さらに超音波伝搬用液体が定まったら、それらによって
決まる固有の入射角で超音波を照射して、その反射波の
入射波に対する強度の比すなわち、反射率が極小となる
周波数を周波数計測器で測定し、次にＡ式により、被験
体の膜の膜厚を算出する測定原理において、円柱状体あ
るいは線状体測面に形成された膜の膜厚やその分布を、
被験体をレンズ中心線にそって移動する事で、単時間に
精度良く測定出来る。さらに受信側の圧電体を分割し、
独立に電気信号を取り出せる様に構成すれば被験体周囲
の膜厚分布を一括して得る事が出来る。
図面は本発明の方法の実施例を示すものであって、第１
図は本発明の応用状態（液体１６は取除く）を示す正面
から見た説明図、第２図、第３図、第４図はレンズの形
状を示す説明図、第５図は本発明の応用状態を示す斜視
図、第６図は受信用圧電体から得られる電気信号のスペ
クトル分布図である。 また、第７図は従来より知られている超音波膜厚測定技
術の原理を示す説明図である。 １０・・・被験体 １１・・・被験体中心線 １２・・・測定すべき膜 １４・・・芯材（又は基板） １６・・・ （超音波伝搬用）液体 ２０・・・発信用レンズ ２２・・・ （発信用）圧電体 ２４・・・（発信用の）遅延材 ２６・・・（遅延材の）対物面 ３０・・・受信レンズ ３２・・・ （受信用）圧電体 ３４・・・ （受信用の）遅延材 ３６・・・圧電体
図は本発明の応用状態（液体１６は取除く）を示す正面
から見た説明図、第２図、第３図、第４図はレンズの形
状を示す説明図、第５図は本発明の応用状態を示す斜視
図、第６図は受信用圧電体から得られる電気信号のスペ
クトル分布図である。 また、第７図は従来より知られている超音波膜厚測定技
術の原理を示す説明図である。 １０・・・被験体 １１・・・被験体中心線 １２・・・測定すべき膜 １４・・・芯材（又は基板） １６・・・ （超音波伝搬用）液体 ２０・・・発信用レンズ ２２・・・ （発信用）圧電体 ２４・・・（発信用の）遅延材 ２６・・・（遅延材の）対物面 ３０・・・受信レンズ ３２・・・ （受信用）圧電体 ３４・・・ （受信用の）遅延材 ３６・・・圧電体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 円筒状体あるいは線状体上に膜厚が形成された被験体に
おいて、超音波伝搬用の液体から被験体表面に入射する
超音波の入射角が、芯材、液体および膜の物質の固有の
値（θ）で、かつ、超音波の波長（λ）と、膜厚（ｄ）
の比が芯材、液体および膜の物質の固有の値（Ｈ）の時
、超音波の波長（λ）を測定し、下記（Ａ）式 ｄ＝λ・Ｈ・・・・・・・（Ａ） によって膜厚を求める場合、円錐側面上に圧電体が形成
されたそろばん玉型超音波顕微鏡レンズを相向い合わせ
、且つ、レンズ中心線に、被験体の中心線が一致する様
、位置させ、膜厚を求める膜厚測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62088540A JPS63253212A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62088540A JPS63253212A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63253212A true JPS63253212A (ja) | 1988-10-20 |
| JPH0518363B2 JPH0518363B2 (ja) | 1993-03-11 |
Family
ID=13945679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62088540A Granted JPS63253212A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63253212A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001739A1 (fr) * | 1995-06-29 | 1997-01-16 | Bekaert Naamloze Vennootschap | Procede et installation pour la mesure d'epaisseur de couche conductrice non ferromagnetique sur un substrat conducteur ferromagnetique |
| CN102425716A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-04-25 | 航天科工深圳（集团）有限公司 | 输电线路覆冰监测装置的安放支架 |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP62088540A patent/JPS63253212A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001739A1 (fr) * | 1995-06-29 | 1997-01-16 | Bekaert Naamloze Vennootschap | Procede et installation pour la mesure d'epaisseur de couche conductrice non ferromagnetique sur un substrat conducteur ferromagnetique |
| AU700581B2 (en) * | 1995-06-29 | 1999-01-07 | Bekaert Naamloze Vennootschap | Method and installation for measuring the thickness of a non-ferromagnetic conductive layer on a ferromagnetic conductive substrate |
| US5963031A (en) * | 1995-06-29 | 1999-10-05 | N.V. Bekaert Naamloze Vennootschap | Method and apparatus for measuring the thickness of a non-ferromagnetic conductive layer on a ferromagnetic conductive substrate |
| CN102425716A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-04-25 | 航天科工深圳（集团）有限公司 | 输电线路覆冰监测装置的安放支架 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518363B2 (ja) | 1993-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Weight et al. | Observations of the propagation of very short ultrasonic pulses and their reflection by small targets | |
| AU684706B2 (en) | A device for determining the size and charge of colloidal particles | |
| US4655083A (en) | Surface ultrasonic wave interference microscope | |
| JPH03162645A (ja) | 非接触オンライン形紙強度測定装置 | |
| JPS6120803A (ja) | 膜厚測定方法 | |
| Osumi et al. | Imaging slit in metal plate using aerial ultrasound source scanning and nonlinear harmonic method | |
| US4694699A (en) | Acoustic microscopy | |
| Adler et al. | Interference effect in a multifrequency ultrasonic pulse echo and its application to flaw characterization | |
| US4563898A (en) | Acoustic microscope | |
| JPS63253212A (ja) | 膜厚測定方法 | |
| Bayón et al. | Estimation of dynamic elastic constants from the amplitude and velocity of Rayleigh waves | |
| Smolorz et al. | Focusing PVDF transducers for acoustic microscopy | |
| JPS63169554A (ja) | 超音波顕微鏡レンズ | |
| JPH0429976B2 (ja) | ||
| JP2001124746A (ja) | 超音波検査方法 | |
| JP6153240B2 (ja) | 非接触音響検査装置 | |
| RU2712723C1 (ru) | Акустический мультиканальный анализатор микропроб жидких сред | |
| JPS59192907A (ja) | 厚み測定方法 | |
| JPS6179158A (ja) | 超音波顕微鏡レンズ | |
| ZHU et al. | Experimental Study of Non‐Specular Reflected Acoustic Field an a Water‐FSPM Interface | |
| JPH0545346A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPH0731169Y2 (ja) | 超音波探触子 | |
| RU1772721C (ru) | Ультразвуковой контактный преобразователь | |
| JP2667684B2 (ja) | 焦点探触子 | |
| JPH02251752A (ja) | 超音波顕微鏡レンズおよびそのレンズを用いた反射波採取方法 |