(57)【要約】電子式スペックル干渉技術が、膜のような組立デバイスにおけるサブミクロンサイズの表示を検出するために使用される。表示は、凹み、変形又は欠陥を含む。例えば、膜面と接着された縁の面との間の不接着部を検出することができる。膜を励振させるために音源を使うことができる。音源は、膜を振動させるためにサイン波を作ることができる。膜にサブミクロンサイズの欠陥が存在するか否かを示すために、膜の干渉像が作られる。
2005517177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立デバイス内のサブミクロンサイズの欠陥を検出するための方法であって、
ａ）音源を使用して組立デバイスを変形させ、
ｂ）組立デバイスの干渉像を形成し、そして
ｃ）組立デバイス内にサブミクロンサイズの欠陥が存在するか否かを検出する
ことを含む方法。
【請求項２】
組立デバイスを音源に近接して置くことを更に含む請求項１の方法。
【請求項３】
組立デバイスを音源に近接したドッキングステーション内に確保することを更に含む請求項２の方法。
【請求項４】
組立デバイスを形成する段階が、
ａ）可干渉性の光のビームを、基準ビームと試験ビームとに分割し、
ｂ）試験ビームを組立デバイスに向け、
ｃ）基準ビームを位相シフト用ミラーに向け、そして
ｄ）組立デバイスから反射された試験ビームと、位相シフト用ミラーから反射された基準ビームとを組み合わせる
ことを含む請求項１の方法。
【請求項５】
基準ビームを試験ビームと同相に置くように位相シフト用ミラーを調整することを更に含む請求項４の方法。
【請求項６】
サイン曲線状の音波、ホワイトノイズ、及び疑似ガウス雑音からなるグループから選ばれた少なくも１形式のエネルギーを使用して、組立デバイスを変形させることを更に含む請求項１の方法。
【請求項７】
組立デバイスを、サイン曲線状の音波を使用して変形させることを更に含む請求項６の方法。
【請求項８】
組立デバイス内のサブミクロンサイズの欠陥の存在を検出するために、組立デバイスの干渉像と無欠陥の組立デバイスの干渉像とを比較することを更に含む請求項１の方法。
【請求項９】
組立デバイスが膜である請求項１の方法。
【請求項１０】
ａ）膜を接着用の縁に取り付け、
ｂ）膜を、音源に近接して置かれたドッキングステーション内で確保し、
ｃ）音源を使用して膜を変形させ、
ｄ）膜の干渉像を形成し、そして
ｅ）膜と接着用の縁との間にサブミクロンサイズの欠陥があるか否かを判定する
ことを含む膜の製造方法。
【請求項１１】
ａ）可干渉性光源、
ｂ）光源と光学的に整列されたビームスプリッターであって、光源から光を受け、そして光を基準ビームと試験ビームとに分割するビームスプリッター、
ｃ）検査試料による試験ビームの反射中、検査試料を振動させるための振動装置、
ｄ）シェアログラム像を形成するために、ビームスプリッターからの基準ビームと、検査試料から反射された試験ビームとの双方を受け入れるためのカメラ、及び
ｅ）カメラに電気的に結合されたコンピューターであって、カメラからシェアログラム像を受け取りそして受け取ったシェアログラム像を基準シェアログラム像と比較するコンピューター
を備える欠陥検出システム。
【請求項１２】
可干渉性光源がレーザー光源よりなる請求項１１のシステム。
【請求項１３】
光源と光学的に整列された音−光変換器であって、光が光源から移動することを許し又は防ぐ音−光変換器を更に備える請求項１１のシステム。
【請求項１４】
光源と光学的に整列された開口であって、光源からの光を視準する開口を更に備える請求項１１のシステム。
【請求項１５】
光源とカメラとの間に位置決めされた第１のミラーであって、基準ビームを光源からカメラに向ける第１のミラーを更に備える請求項１１のシステム。
【請求項１６】
振動装置が音源を備える請求項１１のシステム。
【請求項１７】
音源が関数発生器に結合されたスピーカーを備える請求項１６のシステム。
【請求項１８】
関数発生器がスピーカーをサイン波で駆動する請求項１７のシステム。
【請求項１９】
カメラが電荷結合素子カメラである請求項１１のシステム。
【請求項２０】
カメラに結合されたディスプレイであって、検査試料の干渉パターンを表示するディスプレイを更に備える請求項１１のシステム。
【請求項２１】
基準ビームの経路長が試験ビームの経路長とほぼ等しいように、基準ビームの経路長を調整するための位相シフト用ミラーを備える請求項１１のシステム。
【請求項２２】
可干渉性光源、振動装置、及びカメラに電気的に結合されたパルス同期装置であって、可干渉性光源、振動装置、及びカメラの作動を同期させるパルス同期装置を更に備える請求項１１のシステム。
【請求項２３】
基準ビームを拡大するために、基準ビームと光学的に整列された第１のレンズを更に備える請求項１１のシステム。
【請求項２４】
試験ビームを拡大するために、試験ビームと光学的に整列された第２のレンズを更に備える請求項１８のシステム。
【請求項２５】
振動装置に近接して取り付けられたドッキングステーションであって、試験用の試料を確保しているドッキングステーションを更に備える請求項１１のシステム。
【請求項２６】
カメラに近接して取り付けられたコンバイナーであって、試験ビームと基準ビームとを合成ビームに組み合わせるコンバイナーを更に備える請求項１１のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
干渉測定は、検査試料の平面外れ変形を測定するために使用される技術である。干渉測定過程において、対象物から２個の像が取られこれらが光学的に組み合わせられる。第１の像は、試料に応力がない状態の間に取られ、一方、第２の像は試料に応力の加えられた状態の間に取られる。これらの像の組合せが試料の干渉パターンを形成し、これを、検査試料の欠陥を識別するために使うことができる。干渉測定は、航空機用のタイヤ及びハネカム構造のような構造体における比較的大きい欠陥の存在を判定するために使用されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
干渉測定過程中に試料に応力を加えることは、その試料を振動で励振させることにより行われてきた。試料を振動させる一つの方法は、試料と振動源とを直接に機械的結合させることである。しかし、寸法が約３．１７５ｍｍ（約０．１２５インチ）又はこれ以下の欠陥を検出するときは、この技術は、対象物全体の励振を必要とする短所を持つ。典型的に試験される大きい対象物については、試験対象物の重量が大きくなり、この対象物を振動させるに要するエネルギーが大きくなる。試料を振動させる方法として音響的な励振も使用されてきた。音響的励振は、機械的結合を使用して振動させることが困難な大きくかつ重い試料に対して使用されてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の実施例は、例えば、膜、フィルターのような組立デバイス、或いは薄膜を含むデバイスにおけるサブミクロンサイズの欠陥を検出するための方法に関する。この方法は、音源を使用して組立デバイスを変形させ、組立デバイスの干渉像を形成し、そして組立デバイスにおけるサブミクロンサイズの欠陥の存在の有無を検出する諸段階を含む。
【０００４】
組立デバイスを試験する前に、組立デバイスは音源に近接して置かれる。組立デバイスは、試験前に音源に近接したドッキングステーションに固定することもできる。組立デバイスは、試験中、サイン波の音波、ホワイトノイズ、及び疑似ガウス雑音のようなエネルギーにより変形させることができる。
【０００５】
更に、この方法は、可干渉性の光のビームを基準ビーム及び試験ビームに分割することによる干渉像の形成を含むことができる。試験ビームは組立デバイスに向けられ、基準ビームは位相シフト用ミラーに向けられる。次いで、組立デバイスから反射された試験ビームと位相シフト用ミラーから反射された基準ビームとが組み合わせられる。基準ビームの経路長を調整するために、移動シフト用ミラーを調整することができる。
【０００６】
組立デバイスの干渉像が得られると、組立デバイス内のサブミクロンサイズの欠陥の存在を検出するために、組立デバイスの干渉像と無欠陥の組立デバイスの干渉像とを比較することができる。
【０００７】
本発明の別の実施例は、膜におけるサブミクロンサイズの欠陥を検出する方法に関する。これは、音源を使用して膜を変形させ、膜の干渉像を形成し、そして膜におけるサブミクロンサイズの欠陥の有無を検出する諸段階を含む。
【０００８】
本発明の別の実施例は、膜を製造する方法に関する。この方法は、膜を接着用の縁に取り付け、更に音源に近接して置かれたドッキングステーション内に膜を確保することを含む。次いで、音源を使用して膜を変形させる。このとき、膜の干渉像が形成され、そして膜と接着用の縁との間のサブミクロンサイズの欠陥の存在を検出することができる。
【０００９】
本発明の別の実施例は欠陥検出システムに関する。このシステムは、可干渉性光源及び光源と光学的に整列されたビームスプリッターを備える。ビームスプリッターは、光源から光を受け、この光を基準ビームと試験ビームとに分割する。このシステムは、検査試料による試験ビームの反射中に、検査試料を振動させるための振動装置も備える。シェアログラム（ｓｈｅａｒｏｇｒａｍ）像を形成するために、カメラが、基準ビーム及び試験試料から反射された試験ビームの両者を受ける入れる。コンピューターがカメラに電子的に結合される。コンピューターは、カメラからシェアログラム像を受け取り、そして受け取ったシェアログラム像と基準シェアログラム像とを比較する。
【００１０】
可干渉性光源は、レーザー光源とすることができる。このシステムは、光源と光学的に整列させられた音−光変調器も備え、この音−光変調器は、光が光源から伝わることを許し、又は防ぐ。開口が光源と光学的に整列され、開口が光源からの光を視準する。光源とカメラとの間に第１のミラーを置くことができ、第１のミラーは光源とカメラとの間に位置決めすることができ、この第１のミラーが光源からの基準ビームをカメラに向ける。
【００１１】
このシステムの振動装置は、関数発生器に結合されたスピーカーのような音源を持つことができる。関数発生器は、スピーカーをサイン波で駆動することができる。このシステムのカメラは、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラとすることができる。カメラにはディスプレイを結合することができ、このディスプレイが検査試料の干渉パターンを表示する。可干渉性光源、振動装置、及びカメラに、パルス同期装置を電子的に結合させることができる。パルス同期装置は、可干渉性光源、振動装置、及びカメラの作動を同期させるように作用する。カメラの近くにコンバイナーを取り付けることもでき、このコンバイナーが試験ビームと基準ビームとを合成ビームに結合させる。
【００１２】
このシステムは、基準ビームの経路長が試験ビームの経路長とほぼ等しくなるように基準ビームの経路長を調整するために、位相シフト用ミラーも備えることができる。システムは、基準ビームを拡大するために基準ビームと光学的に整列された第１のレンズ及び／又は試験ビームを拡大するために試験ビームと光学的に整列された第２のレンズも備えることができる。試験用の試料をシステム内に確保するために振動装置の近くにドッキングステーションを取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の以上及びその他の目的、特徴、及び利点は、付属図面に示された本発明の好ましい実施例の以下のより詳細な説明より明らかとなるであろう。これらの図においては、全図を通して、同様な符号は同じ部品を指す。図面は、必ずしも縮尺によらず、本発明の原理を示すために強調される。すべての割合及び百分率は、別に示されない限り重量による。
【００１４】
本発明の好ましい実施例の説明は以下の通りである。
【００１５】
図１は、一般に１０で与えれた欠陥検出システムを示す。このシステムは、膜３０、フィルターのような組立デバイス２９、又は薄膜を含んでいるデバイスの内部のサブミクロンサイズの表示、例えば凹み、変形、又は欠陥の検出に使用される電子式スペックル干渉測定システムである。電子式干渉測定は、振動源による励振中の膜３０における変形の傾斜を検出するために使用される。電子式干渉測定は膜３０自体の変形は検出しない。膜３０が振動するため、膜３０の面の傾斜は常に変化する。膜３０内の欠陥は、欠陥区域において膜３０のその他の部分とは異なった周波数で膜３０を振動させる。これを、膜３０の面の傾斜における変化として電子式スペックル干渉測定により検出することができる。
【００１６】
欠陥検出システム１０は、例えばレーザ光源となし得る可干渉性の光源１２を備え、これが試験すべき試料に光を提供する。ビームスプリッター１４が、可干渉性光源１２と光学的に整列される。ビームスプリッター１４は、光源１２からの光を２個の分離されたビームに、即ち、試験ビーム１６と基準ビーム１８とに分割する。図１に示されるように、試験ビーム１６の経路と基準ビーム１８の経路とは分離される。試験ビーム１６は経路２０に沿って欠陥検出システム１０内を移動し、一方、基準ビーム１８は経路２２に沿って移動する。試験ビーム経路２０の長さが基準ビーム経路２２の長さに等しいことが好ましい。
【００１７】
欠陥検出システム１０は振動装置２８も備えることができる。振動装置２８は、膜３０の面と直角に音波を伝搬させるためにスピーカー４２又は適宜の音源を備えることができる。スピーカー４２は装置ドライバー３６により駆動される。装置ドライバー３６は、選ばれた波形パターンに従ってスピーカー４２を振動させる関数発生器であることが好ましい。関数発生器は、例えば、サイン波パターンを作ることができ、これによりスピーカー４２をサイン曲線状のパターンで振動させることができる。関数発生器は、例えばスピーカー４２を駆動するために、ホワイトノイズ、疑似ガウス雑音パターン、又は広帯域励振パターンを作ることもできる。スピーカー４２は可聴周波数範囲内の周波数を作ることが好ましい。
【００１８】
欠陥検出システム１０はカメラ３８を備える。カメラ３８はＣＣＤカメラであることが好ましい。カメラ３８は、シェアログラフ像を形成するために、試料３０から反射された試験ビーム１８と位相シフト用ミラー２６から反射された基準ビーム１８とを受け取る。カメラ３８は、組み合わせられた試験ビーム１６及び基準ビーム１８からの像を集めるためにコンピューター４４に接続することができる。これらの像は、シェアログラム像を形成するためにコンピューター４４内で記憶し平均することができる。或いは、カメラ３８は、カメラから像を集めるために、フレームグラバーに接続することができる。カメラ３８は、シェアログラム像の可視像を表示するためにディスプレイ又はモニター４５に接続することができる。
【００１９】
図示のように、基準ビーム１８はビームスプリッター１４から第１のミラー２４に向けられ、一方、このミラーは基準ビーム１８を位相シフト用ミラー２６に向け直す。位相シフト用ミラー２６は、試験ビーム１６と基準ビーム１８との間に事前に存在するいかなる干渉も無くすように、システム１０における基準ビーム１８の経路２２の長さを調整するために使用される。
【００２０】
膜３０を試験する前に、試験ビーム１６及び基準ビーム１８は互いに同相でなければならない。試験ビーム１６と基準ビーム１８との間の経路長の差は、ビーム１６、１８を強制して互いに位相ずれにする。試験ビーム１６の経路長の可変性は、システム１０内の膜３０の適切な位置決めにより作ることができる。例えば、システム１０を多数の膜３０の試験に使用するときは、システム内に膜３０の各の適切な位置は可変であり、これにより試験ビーム１６の経路長における可変性を作ることができる。経路長のこの可変性のため、互いに位相ずれの試験ビーム１６及び基準ビームを動かすことができる。
【００２１】
ビーム１６、１８の経路長が同等であることを確保するために、膜３０を試験するより前に、基準ビーム１８の経路長２２を試験ビーム１６に関して調整するために、位相シフト用ミラー２６が使用される。位相シフト用ミラー２６の操作により、システム１０を効果的に「ゼロ」とし又は校正して、試験前に、試験ビーム１６が基準ビーム１８と同相にあることを確実にする。位相シフト用ミラー２６は、試験ビーム１６と基準ビーム１８との間に事前に存在していた、例えば、システム１０内の膜３０の位置決めにより生じたような干渉を無くす。
【００２２】
欠陥検出システム１０は、膜３０のための保持器３２又はドッキングステーションも備える。保持器３２は、振動装置２８に近接して置かれ、そしてビームスプリッター１４から経路２０に沿って移動する試験ビーム１６と光学的に整列される。保持器３２は、膜３０の試験中、検出システム１０内で膜３０を確保する。保持器３２は、膜３０の製造に使用される自動化装置の部品として組み込むことができる。例えば、膜３０の製造の際、膜３０を輸送用に包装する以前に、膜３０における欠陥の検出を行うことができる。保持器３２は、仕上がり膜３０の形成のような製造用組立ラインの末端に備えることができ、膜３０は輸送されそして保持器３２内に確保される。保持器３２に入ると、欠陥検出システム１０を使用して、膜３０の欠陥の試験を実施することができる。かかるシステムにより、組立工程からの膜３０の各を輸送前に検査をすることができる。
【００２３】
欠陥検出システム１０はパルス同期装置３４も備える。パルス同期装置３４は、装置ドライバー３６、位相シフト用ミラー２６、カメラ３８、及び光源１２に電気的に接続される。接続は電気的接続具４０を使用して形成される。パルス同期装置３４は、ドライバー３６、位相シフト用ミラー２６、カメラ３８、及び光源１２の作動を同期させるために使用される。パルス同期装置３４を作動させるために、パルス同期装置３４は、トランジスター−トランジスター論理装置におけるような高い信号を発生する。次いで、パルス同期装置３４は、装置ドライバー３６から振動装置２８に信号を送らせて、この装置２８を振動させる。次に、装置２８の振動が膜３０に伝えられ、これにより膜３０を振動させる。パルス同期装置３４は、同時に、光源１２を「オン」モード作動にさせ、これにより、光は光源１２から膜３０に進むことができる。このとき、光は膜３０から反射され、カメラ３８に向かって進む。パルス同期装置３４は、位相シフト用ミラー２６も作動させて、基準ビーム１８がカメラ３８に向かって動くことを許す。パルス同期装置３４は、同時にカメラ３８を「オン」又は作動のトリガモードに置き、これにより、カメラ３８は、基準ビーム１８及び膜３０により反射された試験ビーム１６を獲得することができる。
【００２４】
試験中、膜３０は振動装置２８により励振される。ビームスプリッター１４が、光源１２からの光を試験ビーム１６と基準ビーム１８とに分割する。試験ビーム１６は振動している膜３０に向けられ、一方基準ビーム１８はカメラ３８に向けられる。試験ビーム１６は膜３０から反射されカメラ３８に向けられる。試験ビーム１６が膜３０の振動により生じた変化を受けると、試験ビーム１６の位相が変化する。試験ビーム１６と基準ビーム１８との間に差があるならば、ビーム１６と１８との組合せが干渉パターンを作る。この干渉パターンがシェアログラム像を作るために使用される。
【００２５】
図２は、組立デバイスの欠陥検出システム４６の別のデザインを示す。システム４６は、光源１２と光学的に整列された音−光変調器４８を備える。組立デバイス２９は、例えば膜３０とすることができる。変調器４８が、電気的接続具４０の手段によりパルス同期装置３４に電気的に接続される。
【００２６】
音−光変調器４８は、光源１２用のシャッターとして作用する。図２に示されるように、光源１２は、パルス同期装置３４と接続されていない。従って、膜３０が試験されるときは、光源１２は作動の「オン」モードに置かれ、そして作動の「オン」モードに留まる。音−光変調器４８は、パルス同期装置３４により制御され、光源１２用のタイミング回路として作用し、光源からの光を膜３０の音響的振動に同期して送る。音−光変調器４８は、パルス同期装置３４により作動され、膜３０が音響的励振により対応したその最大変形状態にあるとき、光が光源１２からシステム４６内に入ることを許す。パルス同期装置３４は、同時に、音−光変調器４８、カメラ３８、及びドライバー３６を活性化させる。活性化されたとき、パルス同期装置３４は音−光変調器４８を活性化し、同時にドライバー３６に膜３０を音響的に励振させる。音−光変調器４８は、膜３０がその最大変形に達したとき、光源１２からの光がシステム４６内に入ることを許すようにタイミングを取られる。膜３０の表面がカメラ３８に向かって弓形にされたときに、膜３０の最大変形が生ずることが好ましい。このとき、カメラ３８は、最大変形における膜３０から反射された光を受け取る。
【００２７】
欠陥検出システム４６は開口５０も備える。開口５０は、音−光変調器４８と光学的に整列され、そして光源１２からの光を視準して焦点合わせされたビームにするように作用する。開口５０からの光は第２のミラー５２に向けられ、このミラーは光源１２からの光をビームスプリッター１４に向ける。
【００２８】
基準ビーム１８は、ビームスプリッター１４から経路２２に沿って位相シフト用ミラー２６に進む。基準ビーム１８は、位相シフト用ミラー２６から基準ビーム拡大器５８に向けられる。基準ビーム拡大器５８は、例えば、レンズとすることができる。基準ビーム１８は、拡大器５８から第１のミラー２４に向けられる。
【００２９】
試験ビームは、ビームスプリッター１４から試験ビーム拡大器５６に進む。この試験ビーム拡大器５６は、例えば、レンズとすることができる。光は拡大器５６から第３のミラー５４に進み、このミラーが、試験ビーム１６を膜３０に向ける。
コンバイナー６０が、試験ビーム１６と基準ビーム１８とを合成し、次いで合成ビームがカメラ３８内に向けられる。コンバイナー６０は、カメラ３８と光学的に整列されて置かれる。基準ビーム１８は、第１のミラー２４からコンバイナー６０に向けられる。試験ビーム１６は、膜３０から反射されそして経路２０に沿ってコンバイナー６０に向けられる。コンバイナー６０は、合成ビームを形成するために、基準ビーム１８に試験ビーム１６を効果的に加える。ビーム１６、１８の足し算が、膜３０内の欠陥を示すために使用されるシェアログラム像を作る。ビーム１６、１８の足し算の実行中、基準ビーム１８から試験ビーム１６の引き算も行われる。
【００３０】
シェアログラム像を作るために試験ビーム１６と基準ビーム１８とが使用されたが、シェアログラム像を形成するために同じ対象物の横方向にずれた２個の像を使用することは本発明の範囲内であることに注意すべきである。
【００３１】
欠陥検出システムは、膜のサブミクロンサイズの欠陥を検出するために使用される。システムは、膜の周囲に沿って取り付けられた縁を有する膜３０における縁の接着欠陥を検出するために使用することができる。図３は、濾過用の面又は区域１０４と縁の部分１０２とを有する膜１００を示す。縁の部分１０２は、例えばプラスチック材料から形成することができ、そして濾過面１０４の周囲の周りに置かれる。図３には、接着された縁１０２と濾過面１０４との間の不接着部１０６も示される。かかる不接着部１０６は製造過程中に生ずる。縁の部分１０２は、製造中、ヒートシール、振動溶接、又は接着剤の使用によるなどで、濾過器の表面１０４に接着される。接着過程中に、欠陥が作られる可能性がある。かかる欠陥は、濾過器の表面１０４と縁１０２との間の境界面の一部分が適切に熱せられず又は適切に組み合わせられないときに生ずる。また、かかる欠陥は、縁１０２と濾過面１０４との接着より前に、濾過面１０４の一部分が折れ重なっているときに発生し得る。図３に示された欠陥は比較的大きいが、これは図解の目的のみのものである点に注意されたい。縁１０２と濾過面１０４との間の欠陥の実際の大きさはサブミクロンレベルである。
【００３２】
この欠陥検出システムは、接着された縁を含むように構成されない膜の試験にも使用できる。例えば、図４は接着された縁のない膜濾過面１０４を有する膜１００を示す。膜１００を欠陥検出システム内に確保するために、膜１００保持用の確保用部品１０８を使用することができる。かかる構成により、濾過面１０４内にある欠陥１０６は、欠陥検出システムを使用して判定することができる。この場合も、この大きさの欠陥１０６は図解のためにのみ示され、実際の欠陥はサブミクロンレベルであることが多い。
【００３３】
再び図１を参照すれば、試験過程中、音波のようなエネルギーが振動装置２８から膜３０に向けられる。エネルギー又は音波は、サイン波のような信号を使用して膜を変形させる。膜３０は、振動源により決められたパターンを有するある周波数で振動する。膜３０の形状は膜３０の半径の関数として及び時間の関数として変化する。
【００３４】
すべての対象物はある固有振動周波数を持つ。固有周波数又は共振周波数は、対象物の材料及び物理的特性に依存する。共振周波数の倍数、例えば共振周波数の２倍、３倍又は４倍の周波数で対象物を振動させると、対象物の種々のモードの振動が作られる。このシステムにおいては、スピーカー４２は、試験されている特定の膜の共振周波数に基づいた周波数のサイン波を使用している膜３０の振動を含む。固有のモードと組み合わせられない周波数における膜３０の種々の振動モードを作るために、共振周波数の種々の倍数を使うことができる。異なる変形を作るためにモードが重ねられる。
【００３５】
図５Ａ及び５Ｂは、共振周波数における膜の励振を示す。かかる励振は第１モード励振として定義される。膜３０における第１モード励振を得るために、スピーカーは、膜３０の共振周波数に基づいた周波数のサイン波で膜３０を律動させる。図５Ａは、音波により生じた膜の最大変形の際の膜の３０の斜視図を示す。膜３０は、膜を励振するサイン波サイクルの部分に応じて、第１モード励振により図５Ａに示されるような１個の山、又は図示されない１個の谷を形成する。図５Ｂは、第１モード励振中の膜３０の平面図を示し、かつ複数の同心リング１１０を示す。リング１１０は、ある時間にわたる膜３０の変形を示し、かつ膜３０の半径に対する変形の依存性を示す。
【００３６】
図６Ａ及び６Ｂは、膜の共振周波数の第１の倍数における膜３０の励振を示す。かかる励振は第２モード励振として定義される。例えば、共振周波数１００Ｈｚのサイン波による膜３０の振動は、膜３０における第１モード励振を作ることができる。共振周波数の２倍の周波数２００Ｈｚを有するサイン波は、膜３０における第２モード励振を作るために使用することができる。第２モード励振は、膜に山１１２と谷１１４とを作ることができる。図６Ａは、第２モード励振中に音波により生じた膜の最大変形時の膜３０の斜視図を示す。図６Ｂは、第２モード励振中の膜３０の平面図を示し、かつ複数の同心リング１１６を示す。リング１１６は、ある時間にわたる膜３０の変形を示し、かつ膜の半径への変形の依存性を示す。
【００３７】
共振周波数を倍数にすることによるサイン波の周波数の増加により、倍数の励振モードを作ることができる。例えば、共振周波数の３倍の周波数のサイン波を作ることが、第３モード励振を作る。膜３０の膜面と接着された縁との間の不接着を検出するために、膜３０の振動の励振は、膜面と接着された縁との間で急な傾斜を作るであろう。これは、電子式スペックル干渉技術が、対象物自体の変形ではなくて対象物における変形の傾斜を検出するためである。膜面と接着された縁との間の急な傾斜により、不接着部の存在を正確に判定することができる。膜３０の縁における急な傾斜を作るために、第３、第４又は第５のモードのような第２モード以上の励振モードを、膜３０上の複数のノード及び膜面と接着された縁との間の急な傾斜を作るために使用することができる。一般に、膜３０を振動させるために使用される周波数が高くなると、膜３０における検出可能な欠陥が小さくなる。しかし、高い周波数における膜の振動は「ぼけた」シェアログラム像を作る可能性がある。振動周波数は、膜３０における欠陥の検出には十分に高いが、デバイスにおける空間的試料採取の制約のための膜３０におけるぼけたパターンを作るほど高くないように選定されることが好ましい。
【００３８】
励振中の膜のシェアログラム像を作るために、振動過程中に膜の多数の像が取られる。像は、膜が振動源により最大に変形されたときに取られる。膜３０から反射された試験ビーム１６は、基準美１８と組み合わせられてシェアログラム像を形成する。
【００３９】
図７は、膜面と膜の接着された縁との間に不接着部を有する膜に対するシェアログラム像１２０である。不接着部１２２は、図示のように、シェアログラム像の上の暗い又は「ホット」スポットとして現れる。シェアログラムは、周波数１．４１ｋＨｚにおいて励振されているフィルターにより作られた。
【００４０】
図８は、膜の表面にしわ１２６がある膜についてのシェアログラム像１２４を示す。シェアログラム１２４は、周波数４．０８ｋＨｚにおいて励振されているフィルターにより作られた。しわ１２６は、シェアログラムの上方左側コーナーに置かれた暗い区域又は「ホットスポット」により示される。
【００４１】
組立デバイス又は膜に見いだされる欠陥の形式を分類するために、システムにより作られたシェアログラム像は、既知の無欠陥の組立デバイス又は膜の像のような基準シェアログラム像と比較される。この比較は、平均的なシェアログラム像と無欠陥の膜のシェアログラム像とを比較するために、コンピューター４４の使用によるような信号処理を用いて行うことができる。この比較により、膜又は組立デバイス内の欠陥の存在を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】膜の欠陥を検出するためのシステムを示す。
【図２】膜欠陥検出システムの別の設計を示す。
【図３−４】欠陥を有する膜を示す。
【図５Ａ−５Ｂ】第１モードにおけるフィルターの励振を示す。
【図６Ａ−６Ｂ】第２モードにおけるフィルターの励振を示す。
【図７】膜の縁に沿った不接着部を有する膜のシェアログラフ像を示す。
【図８】表面に沿ったしわを有する膜のシェアログラフ像を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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