(57)【要約】【課題】円筒状のスパッタリングターゲットの探傷検査を適正に行いつつ、構成が簡易で安価な超音波探傷装置を提供する。【解決手段】超音波探傷装置１は、スパッタリングターゲットＡの表面に対し超音波を発信し受信するプローブ１２と、プローブ１２をスパッタリングターゲットＡに対し水平面内のＸ方向とＹ方向に直線移動させるプローブ移動機構１３と、プローブ移動機構１３のＹ方向の直線移動をスパッタリングターゲットＡの周方向の回転移動に変換して、スパッタリングターゲットＡを回転移動させる動力伝達機構１４とを有している。【選択図】図１
2010160052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が円柱状の被検査体の探傷検査を行う超音波探傷装置であって、
前記被検査体の表面に対し超音波を発信しその反射を受信するプローブと、
前記プローブを前記被検査体に対し水平面内の軸方向と径方向に直線移動させるプローブ移動機構と、
前記プローブ移動機構の前記径方向の直線移動を前記被検査体の周方向の回転移動に変換して、前記被検査体を回転移動させる動力伝達機構と、を有することを特徴とする、超音波探傷装置。
【請求項２】
前記プローブ移動機構は、前記プローブを保持して前記軸方向に移動させる軸方向移動機構と、前記軸方向移動機構を前記径方向に移動させる径方向移動機構と、を有し、
前記動力伝達機構は、前記軸方向移動機構に連結され当該軸方向移動機構の前記径方向への移動に伴い前記被検査体の軸を押す連結部材と、前記連結部材により押された被検査体の前記径方向への直線移動を回転移動に変えるラック・ピニオン機構と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記ラック・ピニオン機構の歯車は、前記被検査体の軸に取り付けられ、ラックは、前記径方向に向けて配置され、
前記歯車のピッチ円の径は、前記被検査体と同じ径に設定されていることを特徴とする、請求項２に記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記連結部材と前記被検査体の軸は、自在継手により接続されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記被検査体は、ターゲット部材をボンディング材によりバッキング部材にボンディングしたスパッタリングターゲットであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外形が円柱状の被検査体の探傷検査を行う超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置の製造プロセス等では、基板に成膜を行うスパッタリング装置が用いられている。スパッタリング装置は、イオン化したガスなどの衝突により所望の原子を放出するスパッタリングターゲットを有している。このスパッタリングターゲットは、例えば板状のターゲット部材をボンディング材によりバッキングプレートにボンディングさせて製造されている。
【０００３】
ところで、上述のスパッタリング装置におけるスパッタリング処理時には、イオンの衝突等によりターゲット部材の温度が上昇するため、ターゲット部材を冷却する必要がある。このため、バッキングプレート内には、通常冷却機構が設けられている。
【０００４】
例えばスパッタリングターゲットにおいて、ボンディング材が欠落した部分があると、剥がれの原因になるだけでなく、冷却してもその部分のバッキングプレートとターゲット部材との熱交換が十分に行われず、当該部分のターゲット部材が高温になり、破損の原因となる。このため、バッキングプレートとターゲット部材は、接合面の全面にボンディング材が一様に充填されていることが望まれている。
【０００５】
このため、スパッタリングターゲットは、通常製造時に非破壊試験の超音波探傷装置を用いて、ターゲット部材とバッキングプレートとの間のボンディング材の充填率が検査されている。
【０００６】
上記超音波探傷装置は、超音波を発信しその反射を受信するプローブと、当該プローブを水平面内のＸ−Ｙ方向に移動する機構等を有し、液中に置かれた板状のスパッタリングターゲットに対し、プローブを超音波を発信させながらＸ−Ｙ方向に移動させ、当該プローブによりスパッタリングターゲットの全面を走査することによって行っている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１３２７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年、例えば太陽電池の製造用として、円筒状のスパッタリングターゲットが普及している。円筒状のスパッタリングターゲットは、上述のような超音波探傷装置では検査できないため、ボンディング材の検査を行わないまま、製品を出荷することがある。
【０００９】
また、円筒状のスパッタリングターゲットを検査できる超音波探傷装置の開発も進められているが、当該装置は、例えば固定されたプローブに対し、円筒状のスパッタリングターゲットを専用の駆動機構で軸回転させ、プローブによりスパッタリングターゲットの表面のデータを取得し、データ処理によりスパッタリングターゲット全面の探傷を検出している。このため、装置の構造やソフトウェアの構成が複雑化し、その結果、当該装置が非常に高価になっている。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、円筒状のスパッタリングターゲットなどの外形が円柱状の被検査体の探傷検査を適正に行いつつ、構成が簡易で安価な超音波探傷装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、外形が円柱状の被検査体の探傷検査を行う超音波探傷装置であって、前記被検査体の表面に対し超音波を発信しその反射を受信するプローブと、前記プローブを前記被検査体に対し水平面内の軸方向と径方向に直線移動させるプローブ移動機構と、前記プローブ移動機構の前記径方向の直線移動を前記被検査体の周方向の回転移動に変換して、前記被検査体を回転移動させる動力伝達機構と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、プローブ移動機構の径方向の直線移動を被検査体の周方向の回転移動に変換して、被検査体を回転移動させるので、別途被検査体を回転させる駆動源が必要なく、構成が簡易で安価な超音波探傷装置を実現できる。また、プローブを水平面内の２方向に移動できるプローブ移動機構の駆動を利用するので、例えば板状の被検査体の探傷検査を行う既存の超音波探傷装置を利用することができる。よって、その分安価な超音波探傷装置を実現できる。さらに、当該超音波探傷装置を用いて、板状の被検査体の探傷検査を行うことも可能になる。
【００１３】
前記プローブ移動機構は、前記プローブを保持して前記軸方向に移動させる軸方向移動機構と、前記軸方向移動機構を前記径方向に移動させる径方向移動機構と、を有し、前記動力伝達機構は、前記軸方向移動機構に連結され当該軸方向移動機構の前記径方向への移動に伴い前記被検査体の軸を押す連結部材と、前記連結部材により押された被検査体の前記径方向への直線移動を回転移動に変えるラック・ピニオン機構と、を有していてもよい。この場合、簡単な機構でプローブ移動機構の直線運動を被検査体の回転運動に変換できる。また、ラック・ピニオン機構を用いるので、被検査体の回転距離の制御を正確かつ厳密に行うことができる。
【００１４】
前記ラック・ピニオン機構の歯車は、前記被検査体の軸に取り付けられ、ラックは、前記径方向に向けて配置され、前記歯車のピッチ円の径は、前記被検査体と同じ径に設定されていてもよい。かかる場合、プローブの径方向の移動距離と被検査体の表面上の回転距離が同じになるので、例えば板状の超音波探傷装置におけるプローブの一方向の移動制御をそのまま径方向の移動制御に利用することができる。これにより、板状の被検査体の探傷検査の例えば制御プログラム等をそのまま利用して、円柱状の被検査体の探傷検査を行うことができるので、さらに安価な超音波探傷装置を実現できる。
【００１５】
前記連結部材と前記被検査体の軸は、自在継手により接続されていてもよい。
【００１６】
前記被検査体は、ターゲット部材をボンディング材によりバッキング部材にボンディングしたスパッタリングターゲットであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外形が円柱状の被検査体の探傷検査を適正に行いつつ、構成が簡易で安価な超音波探傷装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】超音波探傷装置の構成を示す縦断面の説明図である。
【図２】超音波探傷装置の平面から見たときの説明図である。
【図３】ラック・ピニオン機構の説明図である。
【図４】スパッタリングターゲットの断面図である。
【図５】スパッタリングターゲットを展開したときのプローブの移動の軌跡を示す説明図である。
【図６】連結部材とスパッタリングターゲットの軸を接続するユニバーサルジョイントを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる超音波探傷装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図であり、図２は、超音波探傷装置１を平面から見た場合の説明図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
超音波探傷装置１は、例えば図１に示すように液体が貯留される液体槽１０と、当該液体槽１０内に収容され、被検査体としての円筒状のスパッタリングターゲットＡが設置される設置台１１と、スパッタリングターゲットＡの表面に対し超音波を発信しその反射を受信するプローブ１２と、プローブ１２をスパッタリングターゲットＡに対し水平面内の軸方向（Ｘ方向）と径方向（図２に示すＹ方向）に直線移動させるプローブ移動機構１３と、プローブ移動機構１３のＹ向の直線移動をスパッタリングターゲットＡの周方向の回転移動に変換して、スパッタリングターゲットＡを回転移動させる動力伝達機構１４と、プローブ１２やプローブ移動機構１３の駆動等を制御する制御部１５等を有している。
【００２１】
例えばプローブ移動機構１３は、プローブ１２を保持してＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２０と、Ｘ方向移動機構２０をＹ方向に移動させるＹ方向移動機構２１を有している。
【００２２】
Ｘ方向移動機構２０は、例えばプローブ１２を保持するスライダ３０と、当該スライダ３０が取り付けられＸ方向に延びるレール３１と、スライダ３０を駆動させるモータ等の駆動部３２等を有している。レール３１は、例えば設置台１１の上方のＸ方向の一端部から他端部に亘って形成され、これによりプローブ１２は、スパッタリングターゲットＡのＸ方向の一端の外方から他端の外方まで移動できる。
【００２３】
Ｙ方向移動機構２１は、例えば図２に示すようにＸ方向移動機構２０のレール３１を保持しＹ方向に延びるレール４０と、当該レール４０をＹ方向に駆動させる駆動部４１等を有している。
【００２４】
レール４０は、例えば設置台１１の上方のＹ方向の一端部付近から他端部付近に亘って形成され、これによりプローブ１２は、少なくとも後述するラック６１のＹ方向の一端から他端まで移動できる。なお、プローブ１２は、例えば図１に示すようにスライダ３０の一部が伸縮して上下方向（Ｚ方向）にも移動できる。
【００２５】
動力伝達機構１４は、例えばＸ方向移動機構２０のレール３１に連結されレール３１のＹ方向への移動に伴いスパッタリングターゲットＡの軸Ｂを押す連結部材５０と、連結部材５０により押されたスパッタリングターゲットＡのＹ方向への直線移動を回転移動に変えるラック・ピニオン機構５１等を有している。
【００２６】
スパッタリングターゲットＡの軸Ｂには、軸受５２が取り付けられ、当該軸受５２に連結部材５０が連結されている。ラック・ピニオン機構５１の歯車６０は、スパッタリングターゲットＡの軸Ｂに固定されている。また、図２に示すように歯車６０と噛み合うラック６１は、設置台１１上にＹ方向に向けて設置されている。プローブ１２は、ラック・ピニオン機構５１により位置決めされるスパッタリングターゲットＡの軸Ｂの上方に位置している。
【００２７】
歯車６０は、例えば図３に示すようにピッチ円Ｐの径がスパッタリングターゲットＡの径と同じに設定されている。これにより、歯車６０のＹ方向の移動距離（図３中のΔｙ）と、スパッタリングターゲットＡの表面の回転距離が一致する。
【００２８】
図１に示す制御部１５は、例えばコンピュータにより構成され、記憶されている制御プログラムを実行することにより、プローブ１２、Ｘ方向移動機構２０、Ｙ方向移動機構２１等の駆動を制御する。また、プローブ１２による超音波の反射の受信結果は、例えば制御部１５に出力され、当該制御部１５において、スパッタリングターゲットＡの表面全面の探傷結果が演算され、出力される。制御部１５は、例えば表示画面を有し、スパッタリングターゲットＡの表面全面の探傷結果が画像化されて表示される。当該画像は、例えばスパッタリングターゲットＡの円筒表面を平面化して表示される。
【００２９】
次に、以上のように構成された超音波探傷装置１を用いたスパッタリングターゲットＡの探傷検査について説明する。
【００３０】
スパッタリングターゲットＡは、例えば図４に示すように円筒状のターゲット部材Ｃをボンディング材Ｄにより円筒状のバッキング部材Ｅの外周に接着したものである。ボンディング材Ｄは、円筒状のターゲット部材Ｃの内周面とバッキング部材Ｅの外周面との接合面の全面に介在されている。なお、ターゲット部材Ｃの材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＩＴＯ、Ｓｉ、ＡＺＯ等が用いられ、ボンディング材Ｄとしては、例えばＩｎ、Ｓｎ、樹脂等が用いられる。また、バッキング部材Ｅの材料としては、ステンレス（ＳＵＳ）やＴｉが用いられる。
【００３１】
探傷検査では、先ず図１に示したようにスパッタリングターゲットＡの軸心に軸Ｂが固定され、当該軸Ｂに歯車６０が取り付けられ、その後軸Ｂが軸受５２に取り付けられる。このとき、歯車６０は、ラック６１上に載置され、ラック６１と噛み合っている。図２に示すように初めスパッタリングターゲットＡは、ラック６１のＹ方向の一端付近（図２の上側）に配置される。
【００３２】
次に、液体槽１０内に液体が貯留され、スパッタリングターゲットＡが浸漬される。その後、例えば図１に示すようにプローブ１２がスパッタリングターゲットＡの軸上の一端部（図１の左側）の外方に位置される。ここで、図５は、以下の探傷検査のスパッタリングターゲットＡ表面上のプローブ１２の移動の軌跡を示す。そして、探傷検査が開始され、先ずプローブ１２が超音波を発信しその反射を受信しながら、Ｘ方向移動機構２０により、例えばスパッタリングターゲットＡの軸上をスパッタリングターゲットＡの一端部側（図１、図５の左側）から他端部側（図１、図５の右側）に移動する。これにより、スパッタリングターゲットＡの頂部分の探傷、つまり、ターゲット部材Ｃとバンキング部材Ｅとの間にボンディング材Ｄが充填されているか否かが検出される。プローブ１２は、一度にＹ方向に幅のある所定領域の探傷を検出できるので、一回のプローブ１２のＸ方向のスキャンにより、スパッタリングターゲットＡの頂上付近の幅のある帯状部分の探傷が検出される。
【００３３】
その後、Ｙ方向移動機構２１によりＸ方向移動機構２０がＹ方向（図２の下方向）に所定距離移動され、それにより、連結部材５０を介して軸ＢがＹ方向に押され、ラック・ピニオン機構５１によりスパッタリングターゲットＡがＹ方向に回転される。こうして、スパッタリングターゲットＡの表面上のプローブ１２による探傷検出位置がずらされる。図３に示したようにこのときのスパッタリングターゲットＡの表面上の回転距離Δｙは、Ｘ方向移動機構２０のＹ方向の移動距離Δｙと同じになる。この所定距離Δｙは、例えばプローブ１２の一回の探傷検出幅により定められ、Ｙ方向に隣り合う探傷検出位置に隙間ができないように設定されている。
【００３４】
次に、プローブ１２が超音波を発信しその反射を受信しながら、Ｘ方向移動機構２０によりスパッタリングターゲットＡの軸上をスパッタリングターゲットＡの他端部側（図１、図５の右側）から一端部側（図１、図５の左側）に戻される。次に、Ｙ方向移動機構２１によりＸ方向移動機構２０がＹ方向に所定距離Δｙ移動され、連結部材５０を介して軸ＢがＹ方向に押され、ラック・ピニオン機構５１によりスパッタリングターゲットＡがＹ方向に回転される。その後、再びプローブ１２が超音波を発信しその反射を受信しながら、Ｘ方向移動機構２０によりスパッタリングターゲットＡの軸上をスパッタリングターゲットＡの一端部側（図１、図５の右側）から他端部側（図１、図５の左側）に移動する。以降、これが繰り返される。こうして、図５に示すようにプローブ１２のＸ方向の往復移動と、スパッタリングターゲットＡのＹ方向への所定距離Δｙの回転が繰り返され、スパッタリングターゲットＡが一周すると、スパッタリングターゲットＡの表面全面の探傷検査が終了する。
【００３５】
プローブ１２の各スキャンで受信された受信結果は、それぞれ制御部１５において演算され、各スキャンによるスパッタリングターゲットＡの頂上の帯状部分の探傷結果を繋ぎ合せることによって、スパッタリングターゲットＡの表面全面の探傷結果が得られる。当該探傷結果は、例えばスパッタリングターゲットＡを展開した平面画像として示される。
【００３６】
以上の実施の形態によれば、プローブ移動機構１３のＹ方向の直線移動をスパッタリングターゲットＡの周方向の回転移動に変換して、スパッタリングターゲットＡを回転移動させるので、別途スパッタリングターゲットＡを回転させる駆動源が必要なく、構成が簡易で安価な超音波探傷装置１を実現できる。また、プローブ１２を水平面内の２方向に移動させるプローブ移動機構１３の駆動を利用するので、例えば板状のスパッタリングターゲットの探傷を行う既存の超音波探傷装置を利用することができる。よって、その分安価な超音波探傷装置１を実現できる。さらに、当該超音波探傷装置１を用いて、板状のスパッタリングターゲットの探傷検査を行うこともできる。
【００３７】
プローブ移動機構１３は、プローブ１２を保持してＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２０と、Ｘ方向移動機構２０をＹ方向に移動させるＹ方向移動機構２１と、を有し、動力伝達機構１４は、Ｘ方向移動機構２０に連結され当該Ｘ方向移動機構２０のＹ方向への移動に伴いスパッタリングターゲットＡの軸Ｂを押す連結部材５０と、連結部材５０により押されたスパッタリングターゲットＡのＹ方向への直線移動を回転移動に変えるラック・ピニオン機構５１と、を有している。これにより、簡単な構成でプローブ移動機構１３の直線運動をスパッタリングターゲットＡの回転運動に変換できる。また、ラック・ピニオン機構５１を用いるので、スパッタリングターゲットＡの回転距離Δｙを正確に制御できる。さらに、スパッタリングターゲットＡをラック６１に沿って回転させるので、多様な径のスパッタリングターゲットＡにも対応できる。
【００３８】
ラック・ピニオン機構５１の歯車６０は、スパッタリングターゲットＡの軸Ｂに取り付けられ、ラック６１は、Ｙ方向に向けて配置され、歯車６０のピッチ円Ｐの径は、スパッタリングターゲットＡと同じ径に設定されている。これにより、プローブ１２の径方向の移動距離とスパッタリングターゲットＡの表面上の回転距離が同じになるので、例えば板状のスパッタリングターゲットの超音波探傷装置におけるプローブのＹ方向の移動制御をそのまま利用して、円柱状のスパッタリングターゲットＡの探傷検査を行うことができる。これにより、例えば制御プログラム等をそのまま利用できるので、より安価な超音波探傷装置１を実現できる。
【００３９】
以上の実施の形態において、連結部材５０とスパッタリングターゲットＡの軸Ｂは、自在継手としてのユニバーサルジョイント７０により接続されていてもよい。このユニバーサルジョイント７０は、例えば連結部材５０を軸Ｂの軸周りに回転可能にするものである。かかる場合、スパッタリングターゲットＡの軸Ｂと連結部材５０との間に遊びができるので、例えば軸Ｂと連結部材５０との固定時の位置合わせが簡単になる。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば以上の実施の形態では、被検査体がスパッタリングターゲットＡであったが、本発明は、他の被検査体の探傷検査にも適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  超音波探傷装置
１２  プローブ
１３  プローブ移動機構
１４  動力伝達機構
２０  Ｘ方向移動機構
２１  Ｙ方向移動機構
５０  連結部材
５１  ラック・ピニオン機構
Ａ  スパッタリングターゲット
【図１】
2010160052.tif 000003
【図２】
2010160052.tif 000004
【図３】
2010160052.tif 000005
【図４】
2010160052.tif 000006
【図５】
2010160052.tif 000007
【図６】
2010160052.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月17日(2009.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が円柱状の被検査体の探傷検査を行う超音波探傷装置であって、
軸を水平方向に向けて配置された被検査体の表面に対し超音波を発信しその反射を受信するプローブと、
前記プローブを前記被検査体に対し水平面内の前記被検査体の軸方向と径方向に直線移動させるプローブ移動機構と、
前記プローブ移動機構の前記径方向の直線移動を前記被検査体の周方向の回転移動に変換して、前記被検査体を回転移動させる動力伝達機構と、を有することを特徴とする、超音波探傷装置。
【請求項２】
前記プローブ移動機構は、前記プローブを保持して前記軸方向に移動させる軸方向移動機構と、前記軸方向移動機構を前記径方向に移動させる径方向移動機構と、を有し、
前記動力伝達機構は、前記軸方向移動機構に連結され当該軸方向移動機構の前記径方向への移動に伴い前記被検査体の軸を押す連結部材と、前記連結部材により押された被検査体の前記径方向への直線移動を回転移動に変えるラック・ピニオン機構と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記ラック・ピニオン機構の歯車は、前記被検査体の軸に取り付けられ、ラックは、前記径方向に向けて配置され、
前記歯車のピッチ円の径は、前記被検査体と同じ径に設定されていることを特徴とする、請求項２に記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記連結部材と前記被検査体の軸は、自在継手により接続されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記被検査体は、ターゲット部材をボンディング材によりバッキング部材にボンディングしたスパッタリングターゲットであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の超音波探傷装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、外形が円柱状の被検査体の探傷検査を行う超音波探傷装置であって、軸を水平方向に向けて配置された前記被検査体の表面に対し超音波を発信しその反射を受信するプローブと、前記プローブを前記被検査体に対し水平面内の前記被検査体の軸方向と径方向に直線移動させるプローブ移動機構と、前記プローブ移動機構の前記径方向の直線移動を前記被検査体の周方向の回転移動に変換して、前記被検査体を回転移動させる動力伝達機構と、を有することを特徴とする。