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表面粗さ評価方法 新技術説明会

国内特許コード P08P005775
掲載日 2008年4月25日
出願番号 特願2006-262605
公開番号 特開2008-082856
登録番号 特許第5256450号
出願日 平成18年9月27日(2006.9.27)
公開日 平成20年4月10日(2008.4.10)
登録日 平成25年5月2日(2013.5.2)
発明者
  • 井原 郁夫
  • デデン ディアン スクマナ
出願人
  • 国立大学法人長岡技術科学大学
発明の名称 表面粗さ評価方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】数μm~数百μm程度の表面粗さを有する表面の粗さを、超音波散乱を利用してインプロセスで評価可能な表面粗さ評価方法および評価装置を提供することを課題とする。
【解決手段】評価対象物の表面10にパルス超音波12を入射して前記表面10で反射するパルス超音波15のコヒーレント成分を検出し、前記コヒーレント成分の強度を鏡面反射におけるコヒーレント成分の強度で除して正規化した値と、前記パルス超音波の周波数fとから最適化手法により評価対象物の表面10の凹凸高さを求めることを特徴とする表面粗さ評価方法により上記の課題を解決する。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


機械加工部品の表面や半導体ウェーハーの表面等、表面粗さを把握したいという要求は少なくない。そのため接触法または非接触法により表面粗さを測定する種々の方法が実用化されている。接触法は古くから実用化されており種々の測定方法があるとはいえ、製造プロセスの途中での表面粗さ計測、いわゆるインプロセス計測には適用し難いという問題がある。



一方、光学的方法や電磁波的方法といった非接触法においては接触法のような問題はないが、評価対象物の表面性状によっては適用困難な場合がある。たとえば光散乱を利用して表面粗さを評価する場合、その原理上、評価可能な表面粗さが光の波長オーダー以下に制限されるため、1μmより粗い表面粗さの評価には適さないという問題がある。ところで、現実の評価対象物の表面性状は多種多様であり、数μm~数百μm 程度の表面粗さをインプロセスで評価したいという要求が少なくない。



このような事情から評価対象物の表面に超音波入射させ、その超音波の反射波を検出してインプロセスで表面粗さを評価する表面粗さ判定方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。



また、本発明の発明者らは、評価対象物の表面にパルス超音波入射させ、その反射超音波のコヒーレント成分から表面粗さを評価できる可能性について言及している(例えば、非特許文献1参照)。

【特許文献1】特開平5-177512号公報

【非特許文献1】材料試験技術 第50巻第2号 2005年4月 27~34頁

産業上の利用分野


本発明は、種々の評価対象物の表面粗さを評価できる表面粗さ評価方法および評価装置に関し、特にインプロセスにおける評価に好適なものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
評価対象物の表面に空気超音波送信子からパルス超音波を入射して前記表面で反射するパルス超音波を空気結合超音波センサにより検出し、前記空気結合超音波センサにより検出したコヒーレント成分の強度を鏡面反射におけるコヒーレント成分の強度で除して正規化した値(AU)と前記パルス超音波の周波数(f)と、から求まる各スペクトルにおける理論値と、そのスペクトルにおける計測値との差の総和が最小となるよう算出する最適化手法により評価対象物の表面の凹凸高さ(Rq)を求め
以下の数式から計算される非コヒーレント成分の理論値から計測により得られる非コヒーレント成分の計測値を差し引いた絶対値が最小となるように決定される最適化手法により評価対象物の表面の相関長(λ0)を求めることを特徴とする表面粗さ評価方法。
【数式1】



ただし、λは表面相関長、AMは照射面積であり、またF、A、Bは
【数式2】



ここで、θは入射角、θは反射角、θは散乱角である。
【数式3】



パラメータgを用いて数式4を簡略化すると
【数式4】



g≪1である表面に対して、
【数式5】



g≫1である表面に対して、
【数式6】



産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006262605thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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