超音波検査方法及び超音波検査装置
【課題】被検査体の内部を精度良く検査する。
【解決手段】超音波検査装置１０を用い、被検査体１の第１の面１ａ側から発信部１１によって超音波信号を発信し、被検査体１の第２の面１ｂ側において、カンチレバー１２を走査し、被検査体１を伝播した超音波信号をカンチレバー１２によって受信する。カンチレバー１２の走査位置ごとに、発信部１１から発信した超音波信号と、カンチレバー１２で受信した超音波信号との差分を、信号処理部１４によって検出し、検出した差分を、表示部１５によって２次元表示する。
【解決手段】超音波検査装置１０を用い、被検査体１の第１の面１ａ側から発信部１１によって超音波信号を発信し、被検査体１の第２の面１ｂ側において、カンチレバー１２を走査し、被検査体１を伝播した超音波信号をカンチレバー１２によって受信する。カンチレバー１２の走査位置ごとに、発信部１１から発信した超音波信号と、カンチレバー１２で受信した超音波信号との差分を、信号処理部１４によって検出し、検出した差分を、表示部１５によって２次元表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて検査を行う超音波検査方法及び超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査体の内部構造を検査する手法として、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope；ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）を用いる手法が広く知られている。このようなＴＥＭやＳＥＭを用いた検査では、被検査体を非破壊でそのまま検査することができない場合がある。
【０００３】
一方、被検査体の内部構造を非破壊で検査する手法の１つとして、超音波を利用する手法がある。例えば、振動子を備えたプローブを使用する超音波探傷法や、音響レンズを使用する超音波顕微鏡を用いる方法が知られている。
【０００４】
尚、主に材料表面の形状や物性を測定する方法として、先端部に微小な探針が取り付けられたカンチレバーをプローブとする、走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope；ＳＰＭ）を用いる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１１８２２号公報
【特許文献２】特開平８−３２７６１１号公報
【特許文献３】特開平６−３２３８４３号公報
【特許文献４】特開平９−１５９６８１号公報
【特許文献５】特表２００９−５１１８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波探傷法や超音波顕微鏡法等、超音波を利用する検査手法では、超音波の発信、受信に使用するプローブや音響レンズ等の構成上、検査可能な被検査体の種類や限定されたり、被検査体の内部を精度良く検査できなかったりする場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、被検査体の第１の面側から前記発信部によって第１の超音波信号を発信する工程と、前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を前記信号処理部によって検出する工程と、前記差分を前記表示部によって２次元表示する工程と、を含む超音波検査方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の一観点によれば、被検査体の第１の面側から第１の超音波信号を発信する発信部と、前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を受信するカンチレバーと、前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を検出する信号処理部と、前記差分を２次元表示する表示部と、を含む超音波検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の超音波検査方法及び超音波検査装置によれば、様々な被検査体の内部を精度良く検査することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】超音波検査装置の構成例を示す図である。
【図２】超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【図５】位相差を検出する信号処理の一例の説明図である。
【図６】電子デバイスの一例の要部断面模式図である。
【図７】電子デバイスの超音波２次元像の一例を模式的に示した図である。
【図８】超音波２次元像の一例である。
【図９】第２の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【図１１】コンピュータの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は超音波検査装置の構成例を示す図である。
図１に示す超音波検査装置１０は、発信部１１、カンチレバー１２、位置制御部１３、信号処理部１４及び表示部１５を有している。
【００１２】
発信部１１は、被検査体１の一方の面（第１の面）１ａ側に配置される。発信部１１は、被検査体１に対し、第１の面１ａ側から超音波信号（連続波或いはバースト波）を発信する。発信部１１には、例えば、超音波振動子を用いることができる。
【００１３】
カンチレバー１２は、被検査体１の他方の面（第２の面）１ｂ側に配置される。カンチレバー１２は、発信部１１から発信されて被検査体１の内部を伝播した超音波信号を受信する。カンチレバー１２には、先端部に例えばナノメートルオーダーの微小な探針が設けられたものを用いる。被検査体１の内部を伝播した超音波信号は、カンチレバー１２が被検査体１に接している場合には被検査体１表面の振動信号として、また、カンチレバー１２が被検査体１に接していない場合には被検査体１周辺の媒体（空気や水分）の音圧信号として、受信される。
【００１４】
位置制御部１３は、被検査体１に対するカンチレバー１２（探針）の位置（ｘ，ｙ，ｚ方向の位置）を制御する。カンチレバー１２は、位置制御部１３によって被検査体１上を走査される。
【００１５】
信号処理部１４は、発信部１１から発信された超音波信号（発信信号）と、カンチレバー１２によって受信された超音波信号（受信信号）を用い、発信信号と受信信号との差分を検出する。信号処理部１４は、例えば、発信信号と受信信号から、それらの振幅、位相又は周波数の差分を検出する。信号処理部１４は、位置制御部１３によって制御されるカンチレバー１２の走査位置に基づき、カンチレバー１２の走査位置ごとに発信信号と受信信号の差分を検出する。
【００１６】
表示部１５は、信号処理部１４によってカンチレバー１２の走査位置ごとに検出された、発信信号と受信信号の差分を、モニタ等を用いて２次元表示する。
図２は超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【００１７】
超音波検査装置１０は、位置制御部１３により、被検査体１の第２の面１ｂ上の所定位置にカンチレバー１２を制御し（ステップＳ１）、発信部１１により、その被検査体１の第１の面１ａ側から超音波信号を発信する（ステップＳ２）。
【００１８】
超音波検査装置１０は、発信部１１から発信され、被検査体１の内部を伝播した超音波信号を、振動信号や音圧信号として、カンチレバー１２により受信する（ステップＳ３）。被検査体１の内部に材質の異なる部分が存在したり、何らかの構造物が存在したりする場合等、被検査体１の内部が一様でない場合、カンチレバー１２で受信される超音波信号には、発信部１１から発信される超音波信号に対し、振幅、位相又は周波数に変化が生じる。このように被検査体１の内部を伝播する過程で変化し得る超音波信号を、その信号に応じて変位する（たわむ）カンチレバー１２によって受信する。
【００１９】
次いで、超音波検査装置１０は、信号処理部１４により、発信部１１から発信された超音波信号（発信信号）と、カンチレバー１２で受信された超音波信号（受信信号）との差分を検出する（ステップＳ４）。信号処理部１４は、差分として、例えば、発信信号と受信信号の振幅の差分、位相の差分、周波数の差分のうち、少なくとも１種を検出する。
【００２０】
超音波検査装置１０は、位置制御部１３によりカンチレバー１２を走査してその被検査体１上での位置を変え、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行する（ステップＳ５）。
被検査体１上の所定の走査範囲について、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行した後、超音波検査装置１０は、カンチレバー１２の各走査位置で取得された、発信信号と受信信号との差分を、表示部１５により２次元表示する（ステップＳ６）。これにより、被検査体１の内部を伝播したことによる超音波信号の振幅、位相、周波数等の変化、即ち、被検査体１の内部構造が、コントラストとして２次元表示される。
【００２１】
このように超音波検査装置１０では、被検査体１を伝播した超音波信号を、カンチレバー１２によって受信する。そのため、被検査体１の走査範囲において、カンチレバー１２の先端部に設けた探針のサイズ程の微小領域ごとに、被検査体１を伝播した超音波信号を受信し、その内部構造に関する情報（振幅、位相又は周波数の変化量）を取得することができる。このようなカンチレバー１２による、被検査体１を伝播した超音波信号の受信を、走査範囲全体に亘って行うことにより、走査範囲の内部構造に関する情報を、高い空間分解能で、精度良く、取得することが可能になる。
【００２２】
尚、カンチレバー１２の走査範囲は、第２の面１ｂの全体でも、一部でもよい。カンチレバー１２による受信が行われる各微小領域の一辺の長さは、走査範囲の一辺の実寸を任意の数（２５６、５１２等）で割った値とすることができる。１つの微小領域は、２次元表示の際の１画素に相当するようになる。
【００２３】
以下、上記のような超音波検査装置、及び超音波検査装置を用いた超音波検査方法について、より詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
図３は第１の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
図３に示す超音波検査装置１００Ａは、カンチレバー１０１、圧電素子１０２、位置制御部１０３、レーザー照射部１０４、光検出部１０５、信号生成部１０６を有している。更に、この超音波検査装置１００Ａは、発信部１０７、関数発生部１０８、増幅部１０９、信号処理部１１０（信号検出部１１０ａ、差分検出部１１０ｂ）、記憶部１１１、表示部１１２、制御部１１３、入力部１１４を有している。
【００２５】
カンチレバー１０１は、一端側（根元側）が固定され、他端側（自由端側）の先端部には、例えばナノメートルオーダーの微小な探針１０１ａが設けられている。カンチレバー１０１は、被検査体１の第２の面１ｂ側に接触又は非接触の状態で配置され、被検査体１を伝播した超音波信号を受信する。圧電素子１０２は、カンチレバー１０１の根元側に設けられ、入力される信号に従ってカンチレバー１０１をｘ，ｙ，ｚ方向に移動させる。位置制御部１０３は、圧電素子１０２への入力信号を制御する。位置制御部１０３及び圧電素子１０２により、カンチレバー１０１（探針１０１ａ）のｘ，ｙ，ｚ方向の位置が制御され、カンチレバー１０１が被検査体１上を走査される。
【００２６】
レーザー照射部１０４は、カンチレバー１０１の背面にレーザー光を照射する。光検出部１０５は、カンチレバー１０１の背面にレーザー照射部１０４から照射されて反射されたレーザー光を検出する。例えば、カンチレバー１０１が上下（ｚ方向）に変位すれば、レーザー光は光検出部１０５上で上下に動くようになる。ここに例示する超音波検査装置１００Ａでは、カンチレバー１０１の変位（たわみ）が、このような、いわゆる光テコ方式で検出されるようになっている。信号生成部１０６は、カンチレバー１０１の変位に伴って変化する、光検出部１０５による検出信号を入力とし、検出信号の差分に応じた信号（カンチレバー１０１による受信信号）を生成する。
【００２７】
尚、信号生成部１０６で生成された信号の一部は、カンチレバー１０１の探針１０１ａと被検査体１表面間の力が一定に保たれるように、位置制御部１０３にフィードバックされる。位置制御部１０３は、そのフィードバックされた信号を用い、カンチレバー１０１のｚ方向の位置を制御する。
【００２８】
発信部１０７は、被検査体１の第１の面１ａ側に配置され、被検査体１に対し、超音波信号を発信する。例えば、発信部１０７の上に、超音波が伝播する水やグリセリン等の中間層１１５、或いは導電性接着剤や熱伝導性接着剤等の中間層１１５を介して、被検査体１がその第１の面１ａを発信部１０７側に向けて設置される。発信部１０７には、例えば、超音波振動子を用いることができる。発信部１０７からは、例えば、超音波バースト信号を発信することができる。関数発生部１０８は、発信部１０７から発信する超音波信号の波形を発生する。増幅部１０９は、関数発生部１０８で発生した波形を増幅する。尚、増幅部１０９での増幅率を制御部１１３によって可変とする構成としてもよい。関数発生部１０８で発生され、増幅部１０９で増幅された波形が発信部１０７に入力され、発信部１０７から、その波形に応じた超音波信号が発信される。
【００２９】
尚、ここでは一例として、発信部１０７から超音波バースト信号を発信する。
信号処理部１１０は、信号検出部１１０ａ及び差分検出部１１０ｂを含む。信号処理部１１０は、被検査体１のカンチレバー１０１の走査範囲についての２次元超音波像を取得するための信号処理を実行する。
【００３０】
信号処理部１１０の信号検出部１１０ａは、信号生成部１０６で生成された受信信号、即ちカンチレバー１０１で受信された被検査体１からの超音波信号に関する情報を検出する。また、信号検出部１１０ａには、発信部１０７から被検査体１に発信する超音波信号に関する情報が送信される。例えば、関数発生部１０８で発生させた波形、又は増幅部１０９で増幅した後の波形が信号検出部１１０ａに送信され、それを信号検出部１１０ａが検出する。尚、図３では、関数発生部１０８で発生させた波形が信号検出部１１０ａで検出される場合を例示している。
【００３１】
信号処理部１１０の差分検出部１１０ｂは、信号検出部１１０ａで検出された、カンチレバー１０１で受信する受信信号、及び発信部１０７から発信する発信信号を用い、それらの差分を検出する。例えば、差分検出部１１０ｂは、信号検出部１１０ａで検出された発信信号と受信信号の位相差を検出する。
【００３２】
また、信号処理部１１０は、位置制御部１０３から、被検査体１上でのカンチレバー１０１の走査位置に関する情報を取得し、カンチレバー１０１の走査位置と、差分検出部１１０ｂで検出した差分（ここでは位相差）とを、関連付けて記憶部１１１に記憶する。例えば、記憶部１１１には、２次元メッシュの各メッシュに対応した記憶領域を用意しておき、カンチレバー１０１の走査位置に該当するメッシュに対応した記憶領域に、差分検出部１１０ｂで検出した差分を記憶する。尚、用意する２次元メッシュのメッシュ数は、超音波検査装置１００Ａにおいて設定され得る走査範囲の分割数、即ち画素数（２５６×２５６、５１２×５１２等）を上回るように設定しておく。
【００３３】
表示部１１２は、記憶部１１１に記憶されている情報に基づき、被検査体１についての検査結果を表示する。
制御部１１３は、位置制御部１０３、関数発生部１０８、増幅部１０９、信号処理部１１０、表示部１１２の処理動作を制御する。
【００３４】
入力部１１４からは、例えば、被検査体１の種類に応じ、位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件が入力される。入力部１１４から入力された制御条件は、記憶部１１１等に記憶され、制御部１１３は、その制御条件に応じた処理を実行する。
【００３５】
例えば、入力部１１４からは、カンチレバー１０１の被検査体１上での走査範囲、走査範囲の分割数（画素数）、カンチレバー１０１の走査速度（１画素におけるカンチレバー１０１の滞在時間）等の条件が設定される。位置制御部１０３は、その条件に基づき、被検査体１上でのカンチレバー１０１の位置を制御する。
【００３６】
また、入力部１１４からは、超音波信号の発生条件、この例では、超音波バースト信号の周波数、発生時間、及び発生タイミング（発生周期）等の条件が設定される。関数発生部１０８は、その条件に基づき、所定の超音波バースト信号を一定の発生周期で発生させる。
【００３７】
尚、位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件は、走査範囲の１画素におけるカンチレバー１０１の滞在時間を、一の超音波バースト信号が発信されてから次の超音波バースト信号が発信されるまでの間で設定しておく。
【００３８】
続いて、上記構成を有する超音波検査装置１００Ａの処理フローについて説明する。
図４は第１の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
まず、超音波検査装置１００Ａでは、発信部１０７上に、被検査体１が設置される。発信部１０７と被検査体１の間には、水、グリセリン等の中間層１１５を介在させる。発信部１０７上に設置した被検査体１上に、カンチレバー１０１が設置される。更に、入力部１１４から位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件が入力されて設定される。例えば、上記のように、走査範囲とその分割数（２５６×２５６等）、カンチレバー１０１の走査速度等の条件が入力部１１４から入力され、位置制御部１０３の制御条件が設定される。また、超音波バースト信号の周波数、発生時間、発生周期等の条件が入力部１１４から入力され、関数発生部１０８の制御条件が設定される。
【００３９】
尚、超音波バースト信号の周波数帯域は、カンチレバー１０１によって高感度で受信するためには、カンチレバー１０１の共振周波数又はその近傍の周波数を利用するのが望ましい。例えば、超音波バースト信号の周波数設定に先立ち、カンチレバー１０１を被検査体１上に設置し、低出力で超音波スイープ信号を被検査体１に入射してカンチレバー１０１の応答振幅を測定し、振幅が最大となる周波数、即ち最高感度周波数を、予め見つけておく。
【００４０】
各制御条件の設定後、超音波検査装置１００Ａは、位置制御部１０３により、被検査体１上におけるカンチレバー１０１の位置を、走査範囲の所定位置（画素）に制御する（ステップＳ１０）。
【００４１】
次いで、超音波検査装置１００Ａは、関数発生部１０８により、超音波バースト信号を発生する（ステップＳ１１）。関数発生部１０８で発生された超音波バースト信号（発信信号）は、２つに分岐され、その一方の信号は、信号処理部１１０の信号検出部１１０ａに送信される（ステップＳ１２）。また、分岐されたもう一方の信号は、増幅部１０９で増幅され、発信部１０７から被検査体１に発信（入射）される（ステップＳ１３）。
【００４２】
超音波検査装置１００Ａは、発信部１０７から被検査体１への超音波バースト信号の発信後、カンチレバー１０１により、被検査体１を伝播した超音波信号を受信する（ステップＳ１４）。カンチレバー１０１で受信した信号（受信信号）は、信号検出部１１０ａで検出される（ステップＳ１５）。超音波検査装置１００Ａは、差分検出部１１０ｂにより、信号検出部１１０ａで検出された受信信号と、先に関数発生部１０８から信号検出部１１０ａに送信された発信信号との差分、ここでは位相差を検出する（ステップＳ１６）。
【００４３】
超音波検査装置１００Ａは、信号処理部１１０により、このようにして検出した位相差を、この位相差検出に用いた受信信号を受信したときのカンチレバー１０１の走査位置と関連付けて、記憶部１１１に記憶する（ステップＳ１７）。即ち、予め用意した２次元メッシュの、カンチレバー１０１の走査位置に該当するメッシュに対応した記憶領域に、差分検出部１１０ｂで検出した位相差の値を記憶する。
【００４４】
超音波検査装置１００Ａは、位置制御部１０３によってカンチレバー１０１を走査し、設定した走査範囲内でのカンチレバー１０１の走査位置（画素）を変えて、ステップＳ１０〜Ｓ１７の処理を繰り返す（ステップＳ１８）。
【００４５】
超音波検査装置１００Ａは、このようにして被検査体１の走査範囲の全走査位置（全画素）について、ステップＳ１０〜Ｓ１８の処理を実行し、走査範囲について、２次元メッシュの各メッシュ（対応した記憶領域）に位相差の値を記憶した情報を取得する。
【００４６】
超音波検査装置１００Ａは、記憶部１１１に記憶されている、このような２次元メッシュを用い、被検査体１の走査範囲の２次元超音波像を、表示部１１２によって表示する（ステップＳ１９）。例えば、超音波検査装置１００Ａは、２次元メッシュを、各メッシュの位相差の値に応じた濃淡情報、或いはカラー情報に変換し、表示部１１２によって表示する。
【００４７】
被検査体１に入射された超音波信号（発信信号）は、被検査体１の内部を伝播する間に、その被検査体１の内部構造（材質、構造物等）に応じ、例えば、その位相に変化が生じる。超音波検査装置１００Ａでは、カンチレバー１０１により、微小領域（走査位置）ごとに、被検査体１の内部を伝播した超音波信号（受信信号）を受信し、その受信信号の、発信信号に対する位相変化を検出する。記憶部１１１には、被検査体１の内部構造の情報が、微小領域ごとに蓄積され、その蓄積情報を基に、分解能の高い２次元超音波像が取得される。これにより、被検査体１の内部構造について、精度の良い検査を行うことが可能になる。
【００４８】
ここで、超音波検査装置１００Ａにおける、発信信号と受信信号の差分を検出する信号処理（ステップＳ１５，Ｓ１６）について、更に説明する。
上記の例の場合、超音波検査装置１００Ａの信号検出部１１０ａでは、関数発生部１０８から送信されてくる発信信号と、カンチレバー１０１によって受信された受信信号が検出される。差分検出部１１０ｂでは、これら発信信号と受信信号の位相差が検出される。
【００４９】
図５は位相差を検出する信号処理の一例の説明図である。
ここでは、カンチレバー１０１が走査範囲内の１画素にあるときに、被検査体１に１回分の超音波バースト信号が発信される場合を例にする。
【００５０】
図５に示すように、信号検出部１１０ａでは、カンチレバー１０１の走査位置（画素）ごとに、被検査体１に発信される発信信号が検出され、そして、被検査体１を伝播した受信信号が検出される。差分検出部１１０ｂでは、例えば差分回路を用いることにより、カンチレバー１０１の走査位置ごとに、発信信号に対する受信信号の位相遅れを検出することができる。
【００５１】
受信信号には、発信信号に対し、被検査体１を伝播する過程でその位相に変化が生じ得る。差分検出部１１０ｂで検出される位相遅れには、そのような受信信号の位相変化が含まれる。走査範囲の全画素について、それぞれ差分検出部１１０ｂで発信信号と受信信号の間の位相遅れを検出すれば、被検査体１の伝播過程で生じた超音波信号の位相変化の、相対的な分布を取得することができる。超音波検査装置１００Ａは、このような情報を用い、被検査体１の内部構造の情報を、２次元超音波像として表示する。
【００５２】
尚、このように発信信号に対する受信信号の位相遅れを検出する場合（図５）、各走査位置での受信信号の受信完了を待たずに、発信信号の発信から短時間で位相遅れを検出することもできる。そのため、差分検出部１１０ｂでの処理負担を軽減し、処理速度を高めることができる。
【００５３】
ここでは、発信信号と受信信号の位相の差分を検出する場合を例にして説明したが、周波数や振幅の差分を検出することで、被検査体１の内部構造の情報を示す２次元超音波像を取得することも可能である。
【００５４】
例えば、図５に示したように、カンチレバー１０１の各走査位置（画素）につき１回分の超音波バースト信号が発信される場合、カンチレバー１０１の走査位置ごとに、差分検出部１１０ｂにより、発信信号の周波数と、受信信号の周波数の差分を検出すればよい。この情報を用い、被検査体１の内部構造の情報を示す２次元超音波像を取得する。
【００５５】
発信信号の振幅と、受信信号の振幅の差分を検出する場合には、関数発生部１０８で発生し、増幅部１０９で増幅した後の超音波バースト信号を発信信号として信号検出部１１０ａに送信する。そして、カンチレバー１０１の走査位置ごとに、差分検出部１１０ｂにより、増幅後の発信信号の振幅と、受信信号の振幅の差分を検出する。この情報を用い、被検査体１の内部構造の情報を示す２次元超音波像を取得する。
【００５６】
また、ここでは、超音波信号としてバースト波を用いる場合を例にして説明したが、連続波を用いることも可能である。
この場合は、カンチレバー１０１の各走査位置（画素）で発信信号と受信信号の差分を検出するために、各画素での差分検出に用いる信号の始点（差分検出の開始時刻）を設定しておく。例えば、１μｍ角の走査範囲において、２５６画素から成る１走査ラインあたり１Ｈｚでカンチレバー１０１を走査させる場合、１画素あたりのカンチレバー１０１の滞在時間は１／２５６秒となるので、１／２５６秒ごとに差分検出の開始時刻を設定する。信号検出部１１０ａでは、時刻が計測され、設定された開始時刻ごとに、次の開始時刻になるまで（カンチレバー１０１が次の画素に移るまで）の間の一定時間、発信信号と受信信号が検出される。差分検出部１１０ｂでは、設定された開始時刻ごとに一定時間検出された発信信号と受信信号の差分が検出される。差分として位相差を検出する場合には、位相比較器等を用いて位相差を検出する。周波数の場合は、発信信号と受信信号の周波数の差分を検出する。振幅の場合は、発信信号と受信信号の振幅の差分を検出する。
【００５７】
尚、上記の超音波検査装置１００Ａは、位相、周波数、振幅のいずれの差分も検出可能な装置として構成することができ、その場合は、例えば、いずれの差分を検出して処理を行うかを予め入力部１１４から設定可能としておくことができる。また、超音波検査装置１００Ａは、予め、位相、周波数、振幅のうちのいずれかの差分を検出する装置として構成しておくことも可能である。
【００５８】
続いて、上記のような超音波検査装置１００Ａを用いた超音波検査方法の適用例について説明する。ここでは、電子デバイスの検査に適用した場合を例にして説明する。
電子デバイスの製造においては、電流リークや断線等を引き起こす製造不良が発生し得る。例えば、トランジスタのゲート絶縁膜の耐性が不十分な場合、経時絶縁破壊（Time Dependent Dielectric Breakdown；ＴＤＤＢ）といった故障が起こり易い。また、配線の電気的、熱的な耐性が不十分な場合、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションといった故障が起こり易い。
【００５９】
故障原因の解明のために、故障に伴う電子デバイス内の構造の破壊や変化をＴＥＭやＳＥＭで検査する場合には、例えば、予め故障箇所を特定して試料の薄片化、或いは端面出しが行われる。但し、故障箇所は、上記のＴＤＤＢ試験やエレクトロマイグレーション試験等では特定できない場合がある。ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Charge）法により故障箇所を特定する方法も知られているが、この方法では、赤外線レーザーを利用するため、比較的分解能が低い。そのため、電子デバイスに含まれる、ゲート長が１μｍ以下の微小トランジスタを検査対象とする場合等には、そのトランジスタ内の故障個所を精度良く特定できない場合がある。また、ＴＥＭやＳＥＭの試料作製では、作製時に入る欠陥や水分の影響が懸念される。このほか、局所的に加工されたＴＥＭ試料やＳＥＭ試料は、端面から内部歪みが開放されるので、バルク状態とは歪み分布が異なることが予想される。歪み分布が変化すると、本来負荷がかからない箇所に集中して変形したり、試料作製の結果として構造的な不具合が生じたりしかねない。
【００６０】
検査対象物を物理的に破壊することなく、その内部構造を検査する手法として、超音波探傷法が知られているが、この手法では、フェーズドアレイ等のプローブの構造上、分解能に限界がある。また、音響レンズを使用した超音波顕微鏡を用いる方法も知られているが、サブミクロンオーダーの構造を精度良く検査できない場合がある。また、超音波顕微鏡の場合、透過性を向上させるために試料を水中に入れるのが一般的であるが、電子デバイスの場合、水中に入れてしまうと、その電子デバイスの構造観察以外の評価（電気的試験等）が適切に行えなくなる。このように、超音波探傷法や超音波顕微鏡を用いた方法では、電子デバイスを精度良く検査できないことが起こり得る。
【００６１】
一方、上記の超音波検査方法によれば、電子デバイスを、その検査対象部位を破壊することなく、高い分解能で、精度良く、検査することができる。ここでは、上記の超音波検査方法を用いる電子デバイスとして、半導体基板を用いて形成されたトランジスタを含むものを例にする。
【００６２】
図６は電子デバイスの一例の要部断面模式図である。
電子デバイス２００は、図６（Ａ）に示すように、半導体基板２１０、及び半導体基板２１０の第１の面（表面）２１０ａ側に形成されたトランジスタ２２０を有している。トランジスタ２２０は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）等の素子分離領域２３０で画定された素子領域２４０に形成されている。
【００６３】
トランジスタ２２０は、半導体基板２１０上に形成されたゲート絶縁膜２２１、ゲート絶縁膜２２１上に形成されたゲート電極２２２、及びゲート電極２２２両側の半導体基板２１０内に形成された不純物拡散領域（ソース領域、ドレイン領域）２２３を含む。トランジスタ２２０は、絶縁層２５０で被覆され、不純物拡散領域２２３には、絶縁層２５０を貫通するコンタクト電極２６０が接続されている。
【００６４】
このような構成を有する電子デバイス２００を被検査体１として、図３に示した超音波検査装置１００Ａを用いて検査する。その場合、電子デバイス２００は、例えば、半導体基板２１０の表面２１０ａ側を発信部１０７側に対向させて、発信部１０７の上に適当な中間層を介在させて設置する。カンチレバー１０１は、半導体基板２１０の第２の面（裏面）２１０ｂ側に設置されるようになる。
【００６５】
電子デバイス２００をこのように超音波検査装置１００Ａに設置し、入力部１１４からその電子デバイス２００の検査に応じた各種条件（位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件等）を設定する。そして、図４の例に従い、電子デバイス２００における所定走査範囲（ここでは図６に示した部分の裏面２１０ｂとする）の２次元超音波像を取得する。
【００６６】
尚、電子デバイス２００を検査する場合、電子デバイス２００は、図６（Ｂ）に示すように、予め半導体基板２１０の裏面２１０ｂ側を研磨し、半導体基板２１０を薄く加工するようにしてもよい。
【００６７】
半導体基板２１０を研磨する場合には、例えば、電子デバイス２００の絶縁層２５０（半導体基板２１０の表面２１０ａ側）を補強材３００の上に接着剤３１０で接着し、半導体基板２１０の裏面２１０ｂを研磨する。例えば、半導体基板２１０を、数μｍの厚さまで、裏面２１０ｂ側から研磨することができる。半導体基板２１０の研磨には、例えば、耐水研磨紙を用いることができる。その場合は、例えば、研磨途中で電子デバイス２００の半導体基板２１０を光学顕微鏡で観察し、半導体基板２１０がまだ存在しており、且つ、干渉縞が出現すれば、研磨を終了する。また、半導体基板２１０の研磨には、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いることもできる。
【００６８】
このように半導体基板２１０、そして電子デバイス２００を薄くすることにより、発信部１０７から発信された超音波信号が裏面２１０ｂ側に向かって電子デバイス２００の内部を伝播する際の減衰量を低減することが可能になる。それにより、裏面２１０ｂ側において、電子デバイス２００の内部を伝播した超音波信号を、カンチレバー１０１によって高感度で受信することが可能になり、電子デバイス２００の検査精度を向上させることが可能になる。
【００６９】
上記のように、電子デバイス２００を、超音波検査装置１００Ａを用いて素子分離領域２３０、素子領域２４０に形成されたトランジスタ２２０、絶縁層２５０内に形成されたコンタクト電極２６０等の検査対象部位を、破壊することなく、検査することができる。そのため、検査対象部位を、外気や液媒体に触れさせず、また、元々存在する歪み分布を変化させることなく、高い分解能で、精度良く、２次元超音波像を取得することができる。
【００７０】
図７は電子デバイスについて得られる超音波２次元像の一例を模式的に示した図である。
ここで、電子デバイス２００には、図６に示したように、素子分離領域２３０に構造不良箇所２３０ａ，２３０ｂが存在しており、また、トランジスタ２２０のゲート絶縁膜２２１に構造不良箇所２２１ａが存在しているものとする。
【００７１】
このような電子デバイス２００について、上記のように超音波検査装置１００Ａを用いて検査を行うと、例えば、図７に示すような、電子デバイス２００の内部構造（３次元）が２次元で表示された、２次元超音波像が得られる。２次元超音波像では、電子デバイス２００内に存在していた構造不良箇所２３０ａ，２３０ｂ，２１１ａが、不良でない箇所とは異なるコントラストで表示されるようになる。
【００７２】
超音波検査装置１００Ａでは、カンチレバー１０１を用いるため、このような２次元超音波像を高い分解能で得ることができ、コントラストの異常箇所を、精度良く特定することができる。
【００７３】
ここでは被検査体１として、図６に示したような電子デバイス２００を用いるようにした。このほか、絶縁層２５０上に多層配線等の配線構造が形成された電子デバイスや、更にそのような電子デバイスが回路基板等に実装されたものも、被検査体１として、超音波検査装置１００Ａを用いて検査することが可能である。
【００７４】
尚、一例として、超音波検査装置１００Ａを用い、被検査体１としてＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）２００ａを検査したときに得られた像を、図８に示す。図８（Ａ）には、超音波検査装置１００ＡをＳＰＭとして使用したときに得られたトポグラフィ像を示し、図８（Ｂ）には、超音波検査装置１００Ａで上記のような超音波検査方法（図４）を実施したときに得られた２次元超音波像を示している。尚、図８（Ｂ）は、発信信号と受信信号の差分として位相差（位相遅れ）を検出して得られた２次元超音波像である。上記のような超音波検査方法を実施することにより、図８（Ｂ）に示したような、ＳＲＡＭ２００ａの内部構造を２次元表示した像を取得することができ、その像を用いてコントラストの異常箇所を検出することが可能になる。
【００７５】
２次元超音波像を取得した後の、コントラストの異常箇所の検出は、目測で行うことが可能である。また、適当な比較データを利用して超音波検査装置で行うことも可能である。続いて、このように異常箇所の検出を超音波検査装置で行う例を、第２の実施の形態として説明する。
【００７６】
図９は第２の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
図９に示す超音波検査装置１００Ｂは、その記憶部１１１に、発信信号と受信信号の差分検出の処理結果（検出データ）が記憶される検出データ記憶部１１１ａ、及びその検出データと比較するデータ（比較データ）が記憶される比較データ記憶部１１１ｂを含む。更に、超音波検査装置１００Ｂは、その信号処理部１１０に、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データと、比較データ記憶部１１１ｂに記憶された比較データとを比較し、検出データの異常の有無を判定する判定部１１０ｃを含む。超音波検査装置１００Ｂは、このような点で、上記の超音波検査装置１００Ａと相違する。
【００７７】
超音波検査装置１００Ｂを用いて被検査体１を検査する処理は、上記の超音波検査装置１００Ａの場合と同様に行うことができる。即ち、超音波検査装置１００Ｂでも、図４に例示した処理フロー（ステップＳ１０〜Ｓ１９）に従い、設定した走査範囲について、発信信号と受信信号の差分（位相差又は周波数や振幅の差）を検出し、その検出データを基に、被検査体１の２次元超音波像を取得する。その際、超音波検査装置１００Ｂでは、発信信号と受信信号の差分の検出データが、カンチレバー１０１の走査位置と関連付けられて、記憶部１１１の検出データ記憶部１１１ａに記憶される（ステップＳ１７）。そして、超音波検査装置１００Ｂは、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データを用い、被検査体１の走査範囲の２次元超音波像を、表示部１１２によって表示する（ステップＳ１９）。
【００７８】
超音波検査装置１００Ｂでは、このように２次元超音波像を取得するための処理に加え、その２次元超音波像内（検出データ内）の異常箇所の有無を判定する処理を実行させることが可能になっている。
【００７９】
図１０は第２の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
超音波検査装置１００Ｂは、例えば、被検査体１の走査範囲について発信信号と受信信号の差分の検出データを取得した後、この図１０に示すような処理を実行する。
【００８０】
超音波検査装置１００Ｂでは、図１０に示す処理の実行前に、予め比較データ記憶部１１１ｂに、後述のような比較データが用意される。また、超音波検査装置１００Ｂでは、図１０に示す処理の実行前に、検出データ内の比較データとの比較対象範囲、即ち、カンチレバー１０１の走査範囲のうちどの走査範囲を比較データと比較するかが設定される。尚、勿論、カンチレバー１０１の全走査範囲を比較対象範囲としてもよい。また、超音波検査装置１００Ｂでは、図１０に示す処理の実行前に、検出データと比較データとの比較に基づく異常箇所の有無の判定に用いる閾値が設定される。尚、上記の比較対象範囲の設定、及び閾値の設定は、例えば、入力部１１４から行うことができ、その設定に基づき、制御部１１３が信号処理部１１０の判定部１１０ｃの処理を制御する。
【００８１】
超音波検査装置１００Ｂは、判定部１１０ｃにより、設定された比較対象範囲について、カンチレバー１０１の走査位置（画素）ごとに、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データと、比較データ記憶部１１１ｂに記憶された比較データの差分を検出する（ステップＳ３０）。
【００８２】
検出データとの差分検出に用いる比較データとしては、例えば、今回検査した被検査体１と同種の被検査体であって、構造不良箇所を含まないものを検査したときに取得された検出データを、比較データ記憶部１１１ｂに記憶し、それを用いることができる。また、今回検査した被検査体１内の異なる箇所に同種の内部構造が含まれる場合には、そのような同種の内部構造が含まれる部分について取得された検出データを、比較データ記憶部１１１ｂに記憶し、それを比較データとして用いることもできる。
【００８３】
超音波検査装置１００Ｂは、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データと、比較データ記憶部１１１ｂに記憶された比較データの差分を検出した後、判定部１１０ｃにより、その差分を、設定された閾値と比較する（ステップＳ３１）。
【００８４】
超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３１で差分が閾値を上回る場合には、判定部１１０ｃにより、この画素（カンチレバー１０１の走査位置）で検出された検出データ（位相差等の差分）が異常であると判定する（ステップＳ３２）。即ち、超音波検査装置１００Ｂは、このような検出データの画素は、２次元超音波像において、異常なコントラストで表示されると判定し、この画素に構造不良箇所が存在すると判定する。
【００８５】
超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３１で差分が閾値を下回る場合には、判定部１１０ｃにより、この画素（カンチレバー１０１の走査位置）で検出された検出データ（位相差等の差分）が正常であると判定する（ステップＳ３３）。即ち、超音波検査装置１００Ｂは、このような検出データの画素は、２次元超音波像において、正常なコントラストで表示されると判定し、この画素には構造不良箇所が存在しないと判定する。
【００８６】
ステップＳ３２，Ｓ３３での判定部１１０ｃによる判定結果は、記憶部１１１に記憶される（ステップＳ３４）。
超音波検査装置１００Ｂは、このようなステップＳ３０〜Ｓ３４の処理を、設定された比較対象範囲の全画素について実行する（ステップＳ３５）。
【００８７】
超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３０〜Ｓ３５の処理によって得られた情報を、表示部１１２によって表示することができる。また、超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３０〜Ｓ３５の処理によって得られた情報を、２次元超音波像と重ね合わせ、例えば異常と判定された画素を正常と判定された画素と識別可能な表示にして、表示部１１２によって表示することもできる。
【００８８】
また、ここでは比較データとして、超音波検査によって取得されたデータを利用する場合について説明した。このほか、比較データとしては、例えば被検査体１として電子デバイスを用いる場合等では、そのような被検査体１について行った電気的な検査の結果を利用することもできる。その場合は、上記の閾値を適宜変更する。
【００８９】
上記のような超音波検査装置１００Ｂによれば、被検査体１の内部構造について、精度の良い検査を行うことが可能になり、また、検査により得られたデータを用いて、被検査体１の異常の有無を自動で判定することが可能になる。
【００９０】
尚、以上説明した超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂのカンチレバー１０１には、単一のカンチレバーを用いることができるほか、複数のカンチレバーを有するカンチレバー型プローブカードを用いることもできる。その場合は、当該プローブカードの複数のカンチレバーを被検査体１上に設置し、発信部１０７から発信されて被検査体１を伝播した超音波信号を、各カンチレバーによって受信する。これにより、単一のカンチレバーを走査したときと同様の処理を実現することができる。
【００９１】
また、以上説明した超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂでは、カンチレバー１０１による信号受信を、光テコ方式で検出する場合を例示したが、カンチレバー１０１自身の振動を直接電気信号に変換する、自己検知式で検出するようにしてもよい。
【００９２】
また、超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂが有する処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。
図１１はコンピュータの構成例を示す図である。
【００９３】
超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂでは、コンピュータ４００のＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１により、全体が制御される。例えば、ＣＰＵ４０１を用いて制御部１１３の処理が実現され、位置制御部１０３、関数発生部１０８、増幅部１０９、信号処理部１１０、表示部１１２の処理が制御される。ＣＰＵ４０１にバス４０８を介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）４０２には、ＣＰＵ４０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ４０２には、ＣＰＵ４０１による処理に必要な各種データが格納される。
【００９４】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ:Hard Disk Drive）４０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。例えば、ＨＤＤ４０３は、記憶部１１１として用いられる。
【００９５】
グラフィック処理装置４０４には、モニタ５０１が接続され、グラフィック処理装置４０４は、ＣＰＵ４０１からの命令に従って、画像をモニタ５０１の画面に表示させる。例えば、グラフィック処理装置４０４及びモニタ５０１を用いて表示部１１２の処理が実現される。
【００９６】
入力インタフェース４０５には、キーボード５０２やマウス５０３が接続され、入力インタフェース４０５は、キーボード５０２やマウス５０３から送られてくる信号をＣＰＵ４０１に送信する。例えば、入力インタフェース４０５とキーボード５０２やマウス５０３を用いて入力部１１４の処理が実現される。
【００９７】
光学ドライブ装置４０６は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等の光ディスク５０４に対し、データの読み取り、書き込みを行う。
【００９８】
通信インタフェース４０７は、ネットワーク６００に接続され、ネットワーク６００を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。
また、超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂの制御部１１３が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。尚、処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体（磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等）に記録しておくことが可能である。
【００９９】
以上説明したように、上記の超音波検査装置、及びそれを用いた超音波検査方法によれば、被検査体の内部構造を、高い分解能で、精度良く、非破壊で検査することが可能になる。尚、カンチレバーを用いているため、この超音波検査装置をＳＰＭとして用い、被検査体の内部構造と共に、密度や粘弾性等の物性分布も併せて検査することも可能である。
【０１００】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、
被検査体の第１の面側から前記発信部によって第１の超音波信号を発信する工程と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を前記信号処理部によって検出する工程と、
前記差分を前記表示部によって２次元表示する工程と、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【０１０１】
（付記２） 前記被検査体は、前記被検査体内部に検査対象部位を含み、
前記第１の超音波信号を発信する工程前に、前記検査対象部位は非破壊で、前記被検査体を研磨する工程を更に含むことを特徴とする付記１に記載の超音波検査方法。
【０１０２】
（付記３） 前記被検査体は、半導体基板と、前記半導体基板の一方の面側に形成された素子とを含む電子デバイスであり、前記検査対象部位は、前記素子であり、
前記被検査体を研磨する工程では、前記一方の面側の前記素子は非破壊で、前記半導体基板の他方の面側を研磨し、
前記第２の超音波信号を受信する工程では、研磨した前記他方の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する、
ことを特徴とする付記２に記載の超音波検査方法。
【０１０３】
（付記４） 前記差分を検出する工程では、前記差分として、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との振幅、位相又は周波数の差分を検出することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０４】
（付記５） 前記第２の超音波信号を受信する工程では、前記カンチレバーを前記被検査体に接触させ、前記被検査体から生じる振動信号を前記第２の超音波信号として受信することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０５】
（付記６） 前記第２の超音波信号を受信する工程では、前記カンチレバーを前記被検査体と非接触の状態とし、前記被検査体から生じる音圧信号を前記第２の超音波信号として受信することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０６】
（付記７） 前記第１の超音波信号を発信する工程では、前記第２の超音波信号を受信する前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号をバースト発信することを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０７】
（付記８） 前記差分を用いて前記被検査体内部の異常の有無を判定する工程を更に含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の超音波検査方法。
（付記９） 被検査体の第１の面側から第１の超音波信号を発信する発信部と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を受信するカンチレバーと、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を検出する信号処理部と、
前記差分を２次元表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波検査装置。
【０１０８】
（付記１０） 前記信号処理部は、前記差分として、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との振幅、位相又は周波数の差分を検出することを特徴とする付記９に記載の超音波検査装置。
【０１０９】
（付記１１） 前記発信部は、前記第２の超音波信号を受信する前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号をバースト発信することを特徴とする付記９又は１０に記載の超音波検査装置。
【０１１０】
（付記１２） 前記差分を用いて前記被検査体内部の異常の有無を判定する判定部を更に含むことを特徴とする付記９乃至１１のいずれかに記載の超音波検査装置。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 被検査体
１ａ 第１の面
１ｂ 第２の面
１０，１００Ａ，１００Ｂ 超音波検査装置
１１，１０７ 発信部
１２，１０１ カンチレバー
１３，１０３ 位置制御部
１４，１１０ 信号処理部
１５，１１２ 表示部
１０１ａ 探針
１０２ 圧電素子
１０４ レーザー照射部
１０５ 光検出部
１０６ 信号生成部
１０８ 関数発生部
１０９ 増幅部
１１０ａ 信号検出部
１１０ｂ 差分検出部
１１０ｃ 判定部
１１１ 記憶部
１１１ａ 検出データ記憶部
１１１ｂ 比較データ記憶部
１１３ 制御部
１１４ 入力部
１１５ 中間層
２００ 電子デバイス
２００ａ ＳＲＡＭ
２１０ 半導体基板
２１０ａ 表面
２１０ｂ 裏面
２２０ トランジスタ
２２１ ゲート絶縁膜
２２１ａ，２３０ａ，２３０ｂ 構造不良箇所
２２２ ゲート電極
２２３ 不純物拡散領域
２３０ 素子分離領域
２４０ 素子領域
２５０ 絶縁層
２６０ コンタクト電極
３００ 補強材
３１０ 接着剤
４００ コンピュータ
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＡＭ
４０３ ＨＤＤ
４０４ グラフィック処理装置
４０５ 入力インタフェース
４０６ 光学ドライブ装置
４０７ 通信インタフェース
４０８ バス
５０１ モニタ
５０２ キーボード
５０３ マウス
５０４ 光ディスク
６００ ネットワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて検査を行う超音波検査方法及び超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査体の内部構造を検査する手法として、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope；ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）を用いる手法が広く知られている。このようなＴＥＭやＳＥＭを用いた検査では、被検査体を非破壊でそのまま検査することができない場合がある。
【０００３】
一方、被検査体の内部構造を非破壊で検査する手法の１つとして、超音波を利用する手法がある。例えば、振動子を備えたプローブを使用する超音波探傷法や、音響レンズを使用する超音波顕微鏡を用いる方法が知られている。
【０００４】
尚、主に材料表面の形状や物性を測定する方法として、先端部に微小な探針が取り付けられたカンチレバーをプローブとする、走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope；ＳＰＭ）を用いる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１１８２２号公報
【特許文献２】特開平８−３２７６１１号公報
【特許文献３】特開平６−３２３８４３号公報
【特許文献４】特開平９−１５９６８１号公報
【特許文献５】特表２００９−５１１８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波探傷法や超音波顕微鏡法等、超音波を利用する検査手法では、超音波の発信、受信に使用するプローブや音響レンズ等の構成上、検査可能な被検査体の種類や限定されたり、被検査体の内部を精度良く検査できなかったりする場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、被検査体の第１の面側から前記発信部によって第１の超音波信号を発信する工程と、前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を前記信号処理部によって検出する工程と、前記差分を前記表示部によって２次元表示する工程と、を含む超音波検査方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の一観点によれば、被検査体の第１の面側から第１の超音波信号を発信する発信部と、前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を受信するカンチレバーと、前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を検出する信号処理部と、前記差分を２次元表示する表示部と、を含む超音波検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の超音波検査方法及び超音波検査装置によれば、様々な被検査体の内部を精度良く検査することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】超音波検査装置の構成例を示す図である。
【図２】超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【図５】位相差を検出する信号処理の一例の説明図である。
【図６】電子デバイスの一例の要部断面模式図である。
【図７】電子デバイスの超音波２次元像の一例を模式的に示した図である。
【図８】超音波２次元像の一例である。
【図９】第２の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【図１１】コンピュータの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は超音波検査装置の構成例を示す図である。
図１に示す超音波検査装置１０は、発信部１１、カンチレバー１２、位置制御部１３、信号処理部１４及び表示部１５を有している。
【００１２】
発信部１１は、被検査体１の一方の面（第１の面）１ａ側に配置される。発信部１１は、被検査体１に対し、第１の面１ａ側から超音波信号（連続波或いはバースト波）を発信する。発信部１１には、例えば、超音波振動子を用いることができる。
【００１３】
カンチレバー１２は、被検査体１の他方の面（第２の面）１ｂ側に配置される。カンチレバー１２は、発信部１１から発信されて被検査体１の内部を伝播した超音波信号を受信する。カンチレバー１２には、先端部に例えばナノメートルオーダーの微小な探針が設けられたものを用いる。被検査体１の内部を伝播した超音波信号は、カンチレバー１２が被検査体１に接している場合には被検査体１表面の振動信号として、また、カンチレバー１２が被検査体１に接していない場合には被検査体１周辺の媒体（空気や水分）の音圧信号として、受信される。
【００１４】
位置制御部１３は、被検査体１に対するカンチレバー１２（探針）の位置（ｘ，ｙ，ｚ方向の位置）を制御する。カンチレバー１２は、位置制御部１３によって被検査体１上を走査される。
【００１５】
信号処理部１４は、発信部１１から発信された超音波信号（発信信号）と、カンチレバー１２によって受信された超音波信号（受信信号）を用い、発信信号と受信信号との差分を検出する。信号処理部１４は、例えば、発信信号と受信信号から、それらの振幅、位相又は周波数の差分を検出する。信号処理部１４は、位置制御部１３によって制御されるカンチレバー１２の走査位置に基づき、カンチレバー１２の走査位置ごとに発信信号と受信信号の差分を検出する。
【００１６】
表示部１５は、信号処理部１４によってカンチレバー１２の走査位置ごとに検出された、発信信号と受信信号の差分を、モニタ等を用いて２次元表示する。
図２は超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
【００１７】
超音波検査装置１０は、位置制御部１３により、被検査体１の第２の面１ｂ上の所定位置にカンチレバー１２を制御し（ステップＳ１）、発信部１１により、その被検査体１の第１の面１ａ側から超音波信号を発信する（ステップＳ２）。
【００１８】
超音波検査装置１０は、発信部１１から発信され、被検査体１の内部を伝播した超音波信号を、振動信号や音圧信号として、カンチレバー１２により受信する（ステップＳ３）。被検査体１の内部に材質の異なる部分が存在したり、何らかの構造物が存在したりする場合等、被検査体１の内部が一様でない場合、カンチレバー１２で受信される超音波信号には、発信部１１から発信される超音波信号に対し、振幅、位相又は周波数に変化が生じる。このように被検査体１の内部を伝播する過程で変化し得る超音波信号を、その信号に応じて変位する（たわむ）カンチレバー１２によって受信する。
【００１９】
次いで、超音波検査装置１０は、信号処理部１４により、発信部１１から発信された超音波信号（発信信号）と、カンチレバー１２で受信された超音波信号（受信信号）との差分を検出する（ステップＳ４）。信号処理部１４は、差分として、例えば、発信信号と受信信号の振幅の差分、位相の差分、周波数の差分のうち、少なくとも１種を検出する。
【００２０】
超音波検査装置１０は、位置制御部１３によりカンチレバー１２を走査してその被検査体１上での位置を変え、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行する（ステップＳ５）。
被検査体１上の所定の走査範囲について、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行した後、超音波検査装置１０は、カンチレバー１２の各走査位置で取得された、発信信号と受信信号との差分を、表示部１５により２次元表示する（ステップＳ６）。これにより、被検査体１の内部を伝播したことによる超音波信号の振幅、位相、周波数等の変化、即ち、被検査体１の内部構造が、コントラストとして２次元表示される。
【００２１】
このように超音波検査装置１０では、被検査体１を伝播した超音波信号を、カンチレバー１２によって受信する。そのため、被検査体１の走査範囲において、カンチレバー１２の先端部に設けた探針のサイズ程の微小領域ごとに、被検査体１を伝播した超音波信号を受信し、その内部構造に関する情報（振幅、位相又は周波数の変化量）を取得することができる。このようなカンチレバー１２による、被検査体１を伝播した超音波信号の受信を、走査範囲全体に亘って行うことにより、走査範囲の内部構造に関する情報を、高い空間分解能で、精度良く、取得することが可能になる。
【００２２】
尚、カンチレバー１２の走査範囲は、第２の面１ｂの全体でも、一部でもよい。カンチレバー１２による受信が行われる各微小領域の一辺の長さは、走査範囲の一辺の実寸を任意の数（２５６、５１２等）で割った値とすることができる。１つの微小領域は、２次元表示の際の１画素に相当するようになる。
【００２３】
以下、上記のような超音波検査装置、及び超音波検査装置を用いた超音波検査方法について、より詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
図３は第１の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
図３に示す超音波検査装置１００Ａは、カンチレバー１０１、圧電素子１０２、位置制御部１０３、レーザー照射部１０４、光検出部１０５、信号生成部１０６を有している。更に、この超音波検査装置１００Ａは、発信部１０７、関数発生部１０８、増幅部１０９、信号処理部１１０（信号検出部１１０ａ、差分検出部１１０ｂ）、記憶部１１１、表示部１１２、制御部１１３、入力部１１４を有している。
【００２５】
カンチレバー１０１は、一端側（根元側）が固定され、他端側（自由端側）の先端部には、例えばナノメートルオーダーの微小な探針１０１ａが設けられている。カンチレバー１０１は、被検査体１の第２の面１ｂ側に接触又は非接触の状態で配置され、被検査体１を伝播した超音波信号を受信する。圧電素子１０２は、カンチレバー１０１の根元側に設けられ、入力される信号に従ってカンチレバー１０１をｘ，ｙ，ｚ方向に移動させる。位置制御部１０３は、圧電素子１０２への入力信号を制御する。位置制御部１０３及び圧電素子１０２により、カンチレバー１０１（探針１０１ａ）のｘ，ｙ，ｚ方向の位置が制御され、カンチレバー１０１が被検査体１上を走査される。
【００２６】
レーザー照射部１０４は、カンチレバー１０１の背面にレーザー光を照射する。光検出部１０５は、カンチレバー１０１の背面にレーザー照射部１０４から照射されて反射されたレーザー光を検出する。例えば、カンチレバー１０１が上下（ｚ方向）に変位すれば、レーザー光は光検出部１０５上で上下に動くようになる。ここに例示する超音波検査装置１００Ａでは、カンチレバー１０１の変位（たわみ）が、このような、いわゆる光テコ方式で検出されるようになっている。信号生成部１０６は、カンチレバー１０１の変位に伴って変化する、光検出部１０５による検出信号を入力とし、検出信号の差分に応じた信号（カンチレバー１０１による受信信号）を生成する。
【００２７】
尚、信号生成部１０６で生成された信号の一部は、カンチレバー１０１の探針１０１ａと被検査体１表面間の力が一定に保たれるように、位置制御部１０３にフィードバックされる。位置制御部１０３は、そのフィードバックされた信号を用い、カンチレバー１０１のｚ方向の位置を制御する。
【００２８】
発信部１０７は、被検査体１の第１の面１ａ側に配置され、被検査体１に対し、超音波信号を発信する。例えば、発信部１０７の上に、超音波が伝播する水やグリセリン等の中間層１１５、或いは導電性接着剤や熱伝導性接着剤等の中間層１１５を介して、被検査体１がその第１の面１ａを発信部１０７側に向けて設置される。発信部１０７には、例えば、超音波振動子を用いることができる。発信部１０７からは、例えば、超音波バースト信号を発信することができる。関数発生部１０８は、発信部１０７から発信する超音波信号の波形を発生する。増幅部１０９は、関数発生部１０８で発生した波形を増幅する。尚、増幅部１０９での増幅率を制御部１１３によって可変とする構成としてもよい。関数発生部１０８で発生され、増幅部１０９で増幅された波形が発信部１０７に入力され、発信部１０７から、その波形に応じた超音波信号が発信される。
【００２９】
尚、ここでは一例として、発信部１０７から超音波バースト信号を発信する。
信号処理部１１０は、信号検出部１１０ａ及び差分検出部１１０ｂを含む。信号処理部１１０は、被検査体１のカンチレバー１０１の走査範囲についての２次元超音波像を取得するための信号処理を実行する。
【００３０】
信号処理部１１０の信号検出部１１０ａは、信号生成部１０６で生成された受信信号、即ちカンチレバー１０１で受信された被検査体１からの超音波信号に関する情報を検出する。また、信号検出部１１０ａには、発信部１０７から被検査体１に発信する超音波信号に関する情報が送信される。例えば、関数発生部１０８で発生させた波形、又は増幅部１０９で増幅した後の波形が信号検出部１１０ａに送信され、それを信号検出部１１０ａが検出する。尚、図３では、関数発生部１０８で発生させた波形が信号検出部１１０ａで検出される場合を例示している。
【００３１】
信号処理部１１０の差分検出部１１０ｂは、信号検出部１１０ａで検出された、カンチレバー１０１で受信する受信信号、及び発信部１０７から発信する発信信号を用い、それらの差分を検出する。例えば、差分検出部１１０ｂは、信号検出部１１０ａで検出された発信信号と受信信号の位相差を検出する。
【００３２】
また、信号処理部１１０は、位置制御部１０３から、被検査体１上でのカンチレバー１０１の走査位置に関する情報を取得し、カンチレバー１０１の走査位置と、差分検出部１１０ｂで検出した差分（ここでは位相差）とを、関連付けて記憶部１１１に記憶する。例えば、記憶部１１１には、２次元メッシュの各メッシュに対応した記憶領域を用意しておき、カンチレバー１０１の走査位置に該当するメッシュに対応した記憶領域に、差分検出部１１０ｂで検出した差分を記憶する。尚、用意する２次元メッシュのメッシュ数は、超音波検査装置１００Ａにおいて設定され得る走査範囲の分割数、即ち画素数（２５６×２５６、５１２×５１２等）を上回るように設定しておく。
【００３３】
表示部１１２は、記憶部１１１に記憶されている情報に基づき、被検査体１についての検査結果を表示する。
制御部１１３は、位置制御部１０３、関数発生部１０８、増幅部１０９、信号処理部１１０、表示部１１２の処理動作を制御する。
【００３４】
入力部１１４からは、例えば、被検査体１の種類に応じ、位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件が入力される。入力部１１４から入力された制御条件は、記憶部１１１等に記憶され、制御部１１３は、その制御条件に応じた処理を実行する。
【００３５】
例えば、入力部１１４からは、カンチレバー１０１の被検査体１上での走査範囲、走査範囲の分割数（画素数）、カンチレバー１０１の走査速度（１画素におけるカンチレバー１０１の滞在時間）等の条件が設定される。位置制御部１０３は、その条件に基づき、被検査体１上でのカンチレバー１０１の位置を制御する。
【００３６】
また、入力部１１４からは、超音波信号の発生条件、この例では、超音波バースト信号の周波数、発生時間、及び発生タイミング（発生周期）等の条件が設定される。関数発生部１０８は、その条件に基づき、所定の超音波バースト信号を一定の発生周期で発生させる。
【００３７】
尚、位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件は、走査範囲の１画素におけるカンチレバー１０１の滞在時間を、一の超音波バースト信号が発信されてから次の超音波バースト信号が発信されるまでの間で設定しておく。
【００３８】
続いて、上記構成を有する超音波検査装置１００Ａの処理フローについて説明する。
図４は第１の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
まず、超音波検査装置１００Ａでは、発信部１０７上に、被検査体１が設置される。発信部１０７と被検査体１の間には、水、グリセリン等の中間層１１５を介在させる。発信部１０７上に設置した被検査体１上に、カンチレバー１０１が設置される。更に、入力部１１４から位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件が入力されて設定される。例えば、上記のように、走査範囲とその分割数（２５６×２５６等）、カンチレバー１０１の走査速度等の条件が入力部１１４から入力され、位置制御部１０３の制御条件が設定される。また、超音波バースト信号の周波数、発生時間、発生周期等の条件が入力部１１４から入力され、関数発生部１０８の制御条件が設定される。
【００３９】
尚、超音波バースト信号の周波数帯域は、カンチレバー１０１によって高感度で受信するためには、カンチレバー１０１の共振周波数又はその近傍の周波数を利用するのが望ましい。例えば、超音波バースト信号の周波数設定に先立ち、カンチレバー１０１を被検査体１上に設置し、低出力で超音波スイープ信号を被検査体１に入射してカンチレバー１０１の応答振幅を測定し、振幅が最大となる周波数、即ち最高感度周波数を、予め見つけておく。
【００４０】
各制御条件の設定後、超音波検査装置１００Ａは、位置制御部１０３により、被検査体１上におけるカンチレバー１０１の位置を、走査範囲の所定位置（画素）に制御する（ステップＳ１０）。
【００４１】
次いで、超音波検査装置１００Ａは、関数発生部１０８により、超音波バースト信号を発生する（ステップＳ１１）。関数発生部１０８で発生された超音波バースト信号（発信信号）は、２つに分岐され、その一方の信号は、信号処理部１１０の信号検出部１１０ａに送信される（ステップＳ１２）。また、分岐されたもう一方の信号は、増幅部１０９で増幅され、発信部１０７から被検査体１に発信（入射）される（ステップＳ１３）。
【００４２】
超音波検査装置１００Ａは、発信部１０７から被検査体１への超音波バースト信号の発信後、カンチレバー１０１により、被検査体１を伝播した超音波信号を受信する（ステップＳ１４）。カンチレバー１０１で受信した信号（受信信号）は、信号検出部１１０ａで検出される（ステップＳ１５）。超音波検査装置１００Ａは、差分検出部１１０ｂにより、信号検出部１１０ａで検出された受信信号と、先に関数発生部１０８から信号検出部１１０ａに送信された発信信号との差分、ここでは位相差を検出する（ステップＳ１６）。
【００４３】
超音波検査装置１００Ａは、信号処理部１１０により、このようにして検出した位相差を、この位相差検出に用いた受信信号を受信したときのカンチレバー１０１の走査位置と関連付けて、記憶部１１１に記憶する（ステップＳ１７）。即ち、予め用意した２次元メッシュの、カンチレバー１０１の走査位置に該当するメッシュに対応した記憶領域に、差分検出部１１０ｂで検出した位相差の値を記憶する。
【００４４】
超音波検査装置１００Ａは、位置制御部１０３によってカンチレバー１０１を走査し、設定した走査範囲内でのカンチレバー１０１の走査位置（画素）を変えて、ステップＳ１０〜Ｓ１７の処理を繰り返す（ステップＳ１８）。
【００４５】
超音波検査装置１００Ａは、このようにして被検査体１の走査範囲の全走査位置（全画素）について、ステップＳ１０〜Ｓ１８の処理を実行し、走査範囲について、２次元メッシュの各メッシュ（対応した記憶領域）に位相差の値を記憶した情報を取得する。
【００４６】
超音波検査装置１００Ａは、記憶部１１１に記憶されている、このような２次元メッシュを用い、被検査体１の走査範囲の２次元超音波像を、表示部１１２によって表示する（ステップＳ１９）。例えば、超音波検査装置１００Ａは、２次元メッシュを、各メッシュの位相差の値に応じた濃淡情報、或いはカラー情報に変換し、表示部１１２によって表示する。
【００４７】
被検査体１に入射された超音波信号（発信信号）は、被検査体１の内部を伝播する間に、その被検査体１の内部構造（材質、構造物等）に応じ、例えば、その位相に変化が生じる。超音波検査装置１００Ａでは、カンチレバー１０１により、微小領域（走査位置）ごとに、被検査体１の内部を伝播した超音波信号（受信信号）を受信し、その受信信号の、発信信号に対する位相変化を検出する。記憶部１１１には、被検査体１の内部構造の情報が、微小領域ごとに蓄積され、その蓄積情報を基に、分解能の高い２次元超音波像が取得される。これにより、被検査体１の内部構造について、精度の良い検査を行うことが可能になる。
【００４８】
ここで、超音波検査装置１００Ａにおける、発信信号と受信信号の差分を検出する信号処理（ステップＳ１５，Ｓ１６）について、更に説明する。
上記の例の場合、超音波検査装置１００Ａの信号検出部１１０ａでは、関数発生部１０８から送信されてくる発信信号と、カンチレバー１０１によって受信された受信信号が検出される。差分検出部１１０ｂでは、これら発信信号と受信信号の位相差が検出される。
【００４９】
図５は位相差を検出する信号処理の一例の説明図である。
ここでは、カンチレバー１０１が走査範囲内の１画素にあるときに、被検査体１に１回分の超音波バースト信号が発信される場合を例にする。
【００５０】
図５に示すように、信号検出部１１０ａでは、カンチレバー１０１の走査位置（画素）ごとに、被検査体１に発信される発信信号が検出され、そして、被検査体１を伝播した受信信号が検出される。差分検出部１１０ｂでは、例えば差分回路を用いることにより、カンチレバー１０１の走査位置ごとに、発信信号に対する受信信号の位相遅れを検出することができる。
【００５１】
受信信号には、発信信号に対し、被検査体１を伝播する過程でその位相に変化が生じ得る。差分検出部１１０ｂで検出される位相遅れには、そのような受信信号の位相変化が含まれる。走査範囲の全画素について、それぞれ差分検出部１１０ｂで発信信号と受信信号の間の位相遅れを検出すれば、被検査体１の伝播過程で生じた超音波信号の位相変化の、相対的な分布を取得することができる。超音波検査装置１００Ａは、このような情報を用い、被検査体１の内部構造の情報を、２次元超音波像として表示する。
【００５２】
尚、このように発信信号に対する受信信号の位相遅れを検出する場合（図５）、各走査位置での受信信号の受信完了を待たずに、発信信号の発信から短時間で位相遅れを検出することもできる。そのため、差分検出部１１０ｂでの処理負担を軽減し、処理速度を高めることができる。
【００５３】
ここでは、発信信号と受信信号の位相の差分を検出する場合を例にして説明したが、周波数や振幅の差分を検出することで、被検査体１の内部構造の情報を示す２次元超音波像を取得することも可能である。
【００５４】
例えば、図５に示したように、カンチレバー１０１の各走査位置（画素）につき１回分の超音波バースト信号が発信される場合、カンチレバー１０１の走査位置ごとに、差分検出部１１０ｂにより、発信信号の周波数と、受信信号の周波数の差分を検出すればよい。この情報を用い、被検査体１の内部構造の情報を示す２次元超音波像を取得する。
【００５５】
発信信号の振幅と、受信信号の振幅の差分を検出する場合には、関数発生部１０８で発生し、増幅部１０９で増幅した後の超音波バースト信号を発信信号として信号検出部１１０ａに送信する。そして、カンチレバー１０１の走査位置ごとに、差分検出部１１０ｂにより、増幅後の発信信号の振幅と、受信信号の振幅の差分を検出する。この情報を用い、被検査体１の内部構造の情報を示す２次元超音波像を取得する。
【００５６】
また、ここでは、超音波信号としてバースト波を用いる場合を例にして説明したが、連続波を用いることも可能である。
この場合は、カンチレバー１０１の各走査位置（画素）で発信信号と受信信号の差分を検出するために、各画素での差分検出に用いる信号の始点（差分検出の開始時刻）を設定しておく。例えば、１μｍ角の走査範囲において、２５６画素から成る１走査ラインあたり１Ｈｚでカンチレバー１０１を走査させる場合、１画素あたりのカンチレバー１０１の滞在時間は１／２５６秒となるので、１／２５６秒ごとに差分検出の開始時刻を設定する。信号検出部１１０ａでは、時刻が計測され、設定された開始時刻ごとに、次の開始時刻になるまで（カンチレバー１０１が次の画素に移るまで）の間の一定時間、発信信号と受信信号が検出される。差分検出部１１０ｂでは、設定された開始時刻ごとに一定時間検出された発信信号と受信信号の差分が検出される。差分として位相差を検出する場合には、位相比較器等を用いて位相差を検出する。周波数の場合は、発信信号と受信信号の周波数の差分を検出する。振幅の場合は、発信信号と受信信号の振幅の差分を検出する。
【００５７】
尚、上記の超音波検査装置１００Ａは、位相、周波数、振幅のいずれの差分も検出可能な装置として構成することができ、その場合は、例えば、いずれの差分を検出して処理を行うかを予め入力部１１４から設定可能としておくことができる。また、超音波検査装置１００Ａは、予め、位相、周波数、振幅のうちのいずれかの差分を検出する装置として構成しておくことも可能である。
【００５８】
続いて、上記のような超音波検査装置１００Ａを用いた超音波検査方法の適用例について説明する。ここでは、電子デバイスの検査に適用した場合を例にして説明する。
電子デバイスの製造においては、電流リークや断線等を引き起こす製造不良が発生し得る。例えば、トランジスタのゲート絶縁膜の耐性が不十分な場合、経時絶縁破壊（Time Dependent Dielectric Breakdown；ＴＤＤＢ）といった故障が起こり易い。また、配線の電気的、熱的な耐性が不十分な場合、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションといった故障が起こり易い。
【００５９】
故障原因の解明のために、故障に伴う電子デバイス内の構造の破壊や変化をＴＥＭやＳＥＭで検査する場合には、例えば、予め故障箇所を特定して試料の薄片化、或いは端面出しが行われる。但し、故障箇所は、上記のＴＤＤＢ試験やエレクトロマイグレーション試験等では特定できない場合がある。ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Charge）法により故障箇所を特定する方法も知られているが、この方法では、赤外線レーザーを利用するため、比較的分解能が低い。そのため、電子デバイスに含まれる、ゲート長が１μｍ以下の微小トランジスタを検査対象とする場合等には、そのトランジスタ内の故障個所を精度良く特定できない場合がある。また、ＴＥＭやＳＥＭの試料作製では、作製時に入る欠陥や水分の影響が懸念される。このほか、局所的に加工されたＴＥＭ試料やＳＥＭ試料は、端面から内部歪みが開放されるので、バルク状態とは歪み分布が異なることが予想される。歪み分布が変化すると、本来負荷がかからない箇所に集中して変形したり、試料作製の結果として構造的な不具合が生じたりしかねない。
【００６０】
検査対象物を物理的に破壊することなく、その内部構造を検査する手法として、超音波探傷法が知られているが、この手法では、フェーズドアレイ等のプローブの構造上、分解能に限界がある。また、音響レンズを使用した超音波顕微鏡を用いる方法も知られているが、サブミクロンオーダーの構造を精度良く検査できない場合がある。また、超音波顕微鏡の場合、透過性を向上させるために試料を水中に入れるのが一般的であるが、電子デバイスの場合、水中に入れてしまうと、その電子デバイスの構造観察以外の評価（電気的試験等）が適切に行えなくなる。このように、超音波探傷法や超音波顕微鏡を用いた方法では、電子デバイスを精度良く検査できないことが起こり得る。
【００６１】
一方、上記の超音波検査方法によれば、電子デバイスを、その検査対象部位を破壊することなく、高い分解能で、精度良く、検査することができる。ここでは、上記の超音波検査方法を用いる電子デバイスとして、半導体基板を用いて形成されたトランジスタを含むものを例にする。
【００６２】
図６は電子デバイスの一例の要部断面模式図である。
電子デバイス２００は、図６（Ａ）に示すように、半導体基板２１０、及び半導体基板２１０の第１の面（表面）２１０ａ側に形成されたトランジスタ２２０を有している。トランジスタ２２０は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）等の素子分離領域２３０で画定された素子領域２４０に形成されている。
【００６３】
トランジスタ２２０は、半導体基板２１０上に形成されたゲート絶縁膜２２１、ゲート絶縁膜２２１上に形成されたゲート電極２２２、及びゲート電極２２２両側の半導体基板２１０内に形成された不純物拡散領域（ソース領域、ドレイン領域）２２３を含む。トランジスタ２２０は、絶縁層２５０で被覆され、不純物拡散領域２２３には、絶縁層２５０を貫通するコンタクト電極２６０が接続されている。
【００６４】
このような構成を有する電子デバイス２００を被検査体１として、図３に示した超音波検査装置１００Ａを用いて検査する。その場合、電子デバイス２００は、例えば、半導体基板２１０の表面２１０ａ側を発信部１０７側に対向させて、発信部１０７の上に適当な中間層を介在させて設置する。カンチレバー１０１は、半導体基板２１０の第２の面（裏面）２１０ｂ側に設置されるようになる。
【００６５】
電子デバイス２００をこのように超音波検査装置１００Ａに設置し、入力部１１４からその電子デバイス２００の検査に応じた各種条件（位置制御部１０３及び関数発生部１０８の制御条件等）を設定する。そして、図４の例に従い、電子デバイス２００における所定走査範囲（ここでは図６に示した部分の裏面２１０ｂとする）の２次元超音波像を取得する。
【００６６】
尚、電子デバイス２００を検査する場合、電子デバイス２００は、図６（Ｂ）に示すように、予め半導体基板２１０の裏面２１０ｂ側を研磨し、半導体基板２１０を薄く加工するようにしてもよい。
【００６７】
半導体基板２１０を研磨する場合には、例えば、電子デバイス２００の絶縁層２５０（半導体基板２１０の表面２１０ａ側）を補強材３００の上に接着剤３１０で接着し、半導体基板２１０の裏面２１０ｂを研磨する。例えば、半導体基板２１０を、数μｍの厚さまで、裏面２１０ｂ側から研磨することができる。半導体基板２１０の研磨には、例えば、耐水研磨紙を用いることができる。その場合は、例えば、研磨途中で電子デバイス２００の半導体基板２１０を光学顕微鏡で観察し、半導体基板２１０がまだ存在しており、且つ、干渉縞が出現すれば、研磨を終了する。また、半導体基板２１０の研磨には、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いることもできる。
【００６８】
このように半導体基板２１０、そして電子デバイス２００を薄くすることにより、発信部１０７から発信された超音波信号が裏面２１０ｂ側に向かって電子デバイス２００の内部を伝播する際の減衰量を低減することが可能になる。それにより、裏面２１０ｂ側において、電子デバイス２００の内部を伝播した超音波信号を、カンチレバー１０１によって高感度で受信することが可能になり、電子デバイス２００の検査精度を向上させることが可能になる。
【００６９】
上記のように、電子デバイス２００を、超音波検査装置１００Ａを用いて素子分離領域２３０、素子領域２４０に形成されたトランジスタ２２０、絶縁層２５０内に形成されたコンタクト電極２６０等の検査対象部位を、破壊することなく、検査することができる。そのため、検査対象部位を、外気や液媒体に触れさせず、また、元々存在する歪み分布を変化させることなく、高い分解能で、精度良く、２次元超音波像を取得することができる。
【００７０】
図７は電子デバイスについて得られる超音波２次元像の一例を模式的に示した図である。
ここで、電子デバイス２００には、図６に示したように、素子分離領域２３０に構造不良箇所２３０ａ，２３０ｂが存在しており、また、トランジスタ２２０のゲート絶縁膜２２１に構造不良箇所２２１ａが存在しているものとする。
【００７１】
このような電子デバイス２００について、上記のように超音波検査装置１００Ａを用いて検査を行うと、例えば、図７に示すような、電子デバイス２００の内部構造（３次元）が２次元で表示された、２次元超音波像が得られる。２次元超音波像では、電子デバイス２００内に存在していた構造不良箇所２３０ａ，２３０ｂ，２１１ａが、不良でない箇所とは異なるコントラストで表示されるようになる。
【００７２】
超音波検査装置１００Ａでは、カンチレバー１０１を用いるため、このような２次元超音波像を高い分解能で得ることができ、コントラストの異常箇所を、精度良く特定することができる。
【００７３】
ここでは被検査体１として、図６に示したような電子デバイス２００を用いるようにした。このほか、絶縁層２５０上に多層配線等の配線構造が形成された電子デバイスや、更にそのような電子デバイスが回路基板等に実装されたものも、被検査体１として、超音波検査装置１００Ａを用いて検査することが可能である。
【００７４】
尚、一例として、超音波検査装置１００Ａを用い、被検査体１としてＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）２００ａを検査したときに得られた像を、図８に示す。図８（Ａ）には、超音波検査装置１００ＡをＳＰＭとして使用したときに得られたトポグラフィ像を示し、図８（Ｂ）には、超音波検査装置１００Ａで上記のような超音波検査方法（図４）を実施したときに得られた２次元超音波像を示している。尚、図８（Ｂ）は、発信信号と受信信号の差分として位相差（位相遅れ）を検出して得られた２次元超音波像である。上記のような超音波検査方法を実施することにより、図８（Ｂ）に示したような、ＳＲＡＭ２００ａの内部構造を２次元表示した像を取得することができ、その像を用いてコントラストの異常箇所を検出することが可能になる。
【００７５】
２次元超音波像を取得した後の、コントラストの異常箇所の検出は、目測で行うことが可能である。また、適当な比較データを利用して超音波検査装置で行うことも可能である。続いて、このように異常箇所の検出を超音波検査装置で行う例を、第２の実施の形態として説明する。
【００７６】
図９は第２の実施の形態に係る超音波検査装置の構成例を示す図である。
図９に示す超音波検査装置１００Ｂは、その記憶部１１１に、発信信号と受信信号の差分検出の処理結果（検出データ）が記憶される検出データ記憶部１１１ａ、及びその検出データと比較するデータ（比較データ）が記憶される比較データ記憶部１１１ｂを含む。更に、超音波検査装置１００Ｂは、その信号処理部１１０に、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データと、比較データ記憶部１１１ｂに記憶された比較データとを比較し、検出データの異常の有無を判定する判定部１１０ｃを含む。超音波検査装置１００Ｂは、このような点で、上記の超音波検査装置１００Ａと相違する。
【００７７】
超音波検査装置１００Ｂを用いて被検査体１を検査する処理は、上記の超音波検査装置１００Ａの場合と同様に行うことができる。即ち、超音波検査装置１００Ｂでも、図４に例示した処理フロー（ステップＳ１０〜Ｓ１９）に従い、設定した走査範囲について、発信信号と受信信号の差分（位相差又は周波数や振幅の差）を検出し、その検出データを基に、被検査体１の２次元超音波像を取得する。その際、超音波検査装置１００Ｂでは、発信信号と受信信号の差分の検出データが、カンチレバー１０１の走査位置と関連付けられて、記憶部１１１の検出データ記憶部１１１ａに記憶される（ステップＳ１７）。そして、超音波検査装置１００Ｂは、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データを用い、被検査体１の走査範囲の２次元超音波像を、表示部１１２によって表示する（ステップＳ１９）。
【００７８】
超音波検査装置１００Ｂでは、このように２次元超音波像を取得するための処理に加え、その２次元超音波像内（検出データ内）の異常箇所の有無を判定する処理を実行させることが可能になっている。
【００７９】
図１０は第２の実施の形態に係る超音波検査装置の処理フローの一例を示す図である。
超音波検査装置１００Ｂは、例えば、被検査体１の走査範囲について発信信号と受信信号の差分の検出データを取得した後、この図１０に示すような処理を実行する。
【００８０】
超音波検査装置１００Ｂでは、図１０に示す処理の実行前に、予め比較データ記憶部１１１ｂに、後述のような比較データが用意される。また、超音波検査装置１００Ｂでは、図１０に示す処理の実行前に、検出データ内の比較データとの比較対象範囲、即ち、カンチレバー１０１の走査範囲のうちどの走査範囲を比較データと比較するかが設定される。尚、勿論、カンチレバー１０１の全走査範囲を比較対象範囲としてもよい。また、超音波検査装置１００Ｂでは、図１０に示す処理の実行前に、検出データと比較データとの比較に基づく異常箇所の有無の判定に用いる閾値が設定される。尚、上記の比較対象範囲の設定、及び閾値の設定は、例えば、入力部１１４から行うことができ、その設定に基づき、制御部１１３が信号処理部１１０の判定部１１０ｃの処理を制御する。
【００８１】
超音波検査装置１００Ｂは、判定部１１０ｃにより、設定された比較対象範囲について、カンチレバー１０１の走査位置（画素）ごとに、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データと、比較データ記憶部１１１ｂに記憶された比較データの差分を検出する（ステップＳ３０）。
【００８２】
検出データとの差分検出に用いる比較データとしては、例えば、今回検査した被検査体１と同種の被検査体であって、構造不良箇所を含まないものを検査したときに取得された検出データを、比較データ記憶部１１１ｂに記憶し、それを用いることができる。また、今回検査した被検査体１内の異なる箇所に同種の内部構造が含まれる場合には、そのような同種の内部構造が含まれる部分について取得された検出データを、比較データ記憶部１１１ｂに記憶し、それを比較データとして用いることもできる。
【００８３】
超音波検査装置１００Ｂは、検出データ記憶部１１１ａに記憶された検出データと、比較データ記憶部１１１ｂに記憶された比較データの差分を検出した後、判定部１１０ｃにより、その差分を、設定された閾値と比較する（ステップＳ３１）。
【００８４】
超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３１で差分が閾値を上回る場合には、判定部１１０ｃにより、この画素（カンチレバー１０１の走査位置）で検出された検出データ（位相差等の差分）が異常であると判定する（ステップＳ３２）。即ち、超音波検査装置１００Ｂは、このような検出データの画素は、２次元超音波像において、異常なコントラストで表示されると判定し、この画素に構造不良箇所が存在すると判定する。
【００８５】
超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３１で差分が閾値を下回る場合には、判定部１１０ｃにより、この画素（カンチレバー１０１の走査位置）で検出された検出データ（位相差等の差分）が正常であると判定する（ステップＳ３３）。即ち、超音波検査装置１００Ｂは、このような検出データの画素は、２次元超音波像において、正常なコントラストで表示されると判定し、この画素には構造不良箇所が存在しないと判定する。
【００８６】
ステップＳ３２，Ｓ３３での判定部１１０ｃによる判定結果は、記憶部１１１に記憶される（ステップＳ３４）。
超音波検査装置１００Ｂは、このようなステップＳ３０〜Ｓ３４の処理を、設定された比較対象範囲の全画素について実行する（ステップＳ３５）。
【００８７】
超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３０〜Ｓ３５の処理によって得られた情報を、表示部１１２によって表示することができる。また、超音波検査装置１００Ｂは、ステップＳ３０〜Ｓ３５の処理によって得られた情報を、２次元超音波像と重ね合わせ、例えば異常と判定された画素を正常と判定された画素と識別可能な表示にして、表示部１１２によって表示することもできる。
【００８８】
また、ここでは比較データとして、超音波検査によって取得されたデータを利用する場合について説明した。このほか、比較データとしては、例えば被検査体１として電子デバイスを用いる場合等では、そのような被検査体１について行った電気的な検査の結果を利用することもできる。その場合は、上記の閾値を適宜変更する。
【００８９】
上記のような超音波検査装置１００Ｂによれば、被検査体１の内部構造について、精度の良い検査を行うことが可能になり、また、検査により得られたデータを用いて、被検査体１の異常の有無を自動で判定することが可能になる。
【００９０】
尚、以上説明した超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂのカンチレバー１０１には、単一のカンチレバーを用いることができるほか、複数のカンチレバーを有するカンチレバー型プローブカードを用いることもできる。その場合は、当該プローブカードの複数のカンチレバーを被検査体１上に設置し、発信部１０７から発信されて被検査体１を伝播した超音波信号を、各カンチレバーによって受信する。これにより、単一のカンチレバーを走査したときと同様の処理を実現することができる。
【００９１】
また、以上説明した超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂでは、カンチレバー１０１による信号受信を、光テコ方式で検出する場合を例示したが、カンチレバー１０１自身の振動を直接電気信号に変換する、自己検知式で検出するようにしてもよい。
【００９２】
また、超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂが有する処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。
図１１はコンピュータの構成例を示す図である。
【００９３】
超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂでは、コンピュータ４００のＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１により、全体が制御される。例えば、ＣＰＵ４０１を用いて制御部１１３の処理が実現され、位置制御部１０３、関数発生部１０８、増幅部１０９、信号処理部１１０、表示部１１２の処理が制御される。ＣＰＵ４０１にバス４０８を介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）４０２には、ＣＰＵ４０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ４０２には、ＣＰＵ４０１による処理に必要な各種データが格納される。
【００９４】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ:Hard Disk Drive）４０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。例えば、ＨＤＤ４０３は、記憶部１１１として用いられる。
【００９５】
グラフィック処理装置４０４には、モニタ５０１が接続され、グラフィック処理装置４０４は、ＣＰＵ４０１からの命令に従って、画像をモニタ５０１の画面に表示させる。例えば、グラフィック処理装置４０４及びモニタ５０１を用いて表示部１１２の処理が実現される。
【００９６】
入力インタフェース４０５には、キーボード５０２やマウス５０３が接続され、入力インタフェース４０５は、キーボード５０２やマウス５０３から送られてくる信号をＣＰＵ４０１に送信する。例えば、入力インタフェース４０５とキーボード５０２やマウス５０３を用いて入力部１１４の処理が実現される。
【００９７】
光学ドライブ装置４０６は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等の光ディスク５０４に対し、データの読み取り、書き込みを行う。
【００９８】
通信インタフェース４０７は、ネットワーク６００に接続され、ネットワーク６００を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。
また、超音波検査装置１００Ａ，１００Ｂの制御部１１３が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。尚、処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体（磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等）に記録しておくことが可能である。
【００９９】
以上説明したように、上記の超音波検査装置、及びそれを用いた超音波検査方法によれば、被検査体の内部構造を、高い分解能で、精度良く、非破壊で検査することが可能になる。尚、カンチレバーを用いているため、この超音波検査装置をＳＰＭとして用い、被検査体の内部構造と共に、密度や粘弾性等の物性分布も併せて検査することも可能である。
【０１００】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、
被検査体の第１の面側から前記発信部によって第１の超音波信号を発信する工程と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を前記信号処理部によって検出する工程と、
前記差分を前記表示部によって２次元表示する工程と、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【０１０１】
（付記２） 前記被検査体は、前記被検査体内部に検査対象部位を含み、
前記第１の超音波信号を発信する工程前に、前記検査対象部位は非破壊で、前記被検査体を研磨する工程を更に含むことを特徴とする付記１に記載の超音波検査方法。
【０１０２】
（付記３） 前記被検査体は、半導体基板と、前記半導体基板の一方の面側に形成された素子とを含む電子デバイスであり、前記検査対象部位は、前記素子であり、
前記被検査体を研磨する工程では、前記一方の面側の前記素子は非破壊で、前記半導体基板の他方の面側を研磨し、
前記第２の超音波信号を受信する工程では、研磨した前記他方の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する、
ことを特徴とする付記２に記載の超音波検査方法。
【０１０３】
（付記４） 前記差分を検出する工程では、前記差分として、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との振幅、位相又は周波数の差分を検出することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０４】
（付記５） 前記第２の超音波信号を受信する工程では、前記カンチレバーを前記被検査体に接触させ、前記被検査体から生じる振動信号を前記第２の超音波信号として受信することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０５】
（付記６） 前記第２の超音波信号を受信する工程では、前記カンチレバーを前記被検査体と非接触の状態とし、前記被検査体から生じる音圧信号を前記第２の超音波信号として受信することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０６】
（付記７） 前記第１の超音波信号を発信する工程では、前記第２の超音波信号を受信する前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号をバースト発信することを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の超音波検査方法。
【０１０７】
（付記８） 前記差分を用いて前記被検査体内部の異常の有無を判定する工程を更に含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の超音波検査方法。
（付記９） 被検査体の第１の面側から第１の超音波信号を発信する発信部と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を受信するカンチレバーと、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を検出する信号処理部と、
前記差分を２次元表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波検査装置。
【０１０８】
（付記１０） 前記信号処理部は、前記差分として、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との振幅、位相又は周波数の差分を検出することを特徴とする付記９に記載の超音波検査装置。
【０１０９】
（付記１１） 前記発信部は、前記第２の超音波信号を受信する前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号をバースト発信することを特徴とする付記９又は１０に記載の超音波検査装置。
【０１１０】
（付記１２） 前記差分を用いて前記被検査体内部の異常の有無を判定する判定部を更に含むことを特徴とする付記９乃至１１のいずれかに記載の超音波検査装置。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 被検査体
１ａ 第１の面
１ｂ 第２の面
１０，１００Ａ，１００Ｂ 超音波検査装置
１１，１０７ 発信部
１２，１０１ カンチレバー
１３，１０３ 位置制御部
１４，１１０ 信号処理部
１５，１１２ 表示部
１０１ａ 探針
１０２ 圧電素子
１０４ レーザー照射部
１０５ 光検出部
１０６ 信号生成部
１０８ 関数発生部
１０９ 増幅部
１１０ａ 信号検出部
１１０ｂ 差分検出部
１１０ｃ 判定部
１１１ 記憶部
１１１ａ 検出データ記憶部
１１１ｂ 比較データ記憶部
１１３ 制御部
１１４ 入力部
１１５ 中間層
２００ 電子デバイス
２００ａ ＳＲＡＭ
２１０ 半導体基板
２１０ａ 表面
２１０ｂ 裏面
２２０ トランジスタ
２２１ ゲート絶縁膜
２２１ａ，２３０ａ，２３０ｂ 構造不良箇所
２２２ ゲート電極
２２３ 不純物拡散領域
２３０ 素子分離領域
２４０ 素子領域
２５０ 絶縁層
２６０ コンタクト電極
３００ 補強材
３１０ 接着剤
４００ コンピュータ
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＡＭ
４０３ ＨＤＤ
４０４ グラフィック処理装置
４０５ 入力インタフェース
４０６ 光学ドライブ装置
４０７ 通信インタフェース
４０８ バス
５０１ モニタ
５０２ キーボード
５０３ マウス
５０４ 光ディスク
６００ ネットワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、
被検査体の第１の面側から前記発信部によって第１の超音波信号を発信する工程と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を前記信号処理部によって検出する工程と、
前記差分を前記表示部によって２次元表示する工程と、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
前記被検査体は、前記被検査体内部に検査対象部位を含み、
前記第１の超音波信号を発信する工程前に、前記検査対象部位は非破壊で、前記被検査体を研磨する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査方法。
【請求項３】
前記差分を検出する工程では、前記差分として、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との振幅、位相又は周波数の差分を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査方法。
【請求項４】
前記第１の超音波信号を発信する工程では、前記第２の超音波信号を受信する前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号をバースト発信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項５】
前記差分を用いて前記被検査体内部の異常の有無を判定する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項６】
被検査体の第１の面側から第１の超音波信号を発信する発信部と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を受信するカンチレバーと、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を検出する信号処理部と、
前記差分を２次元表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項１】
発信部と、カンチレバーと、信号処理部と、表示部とを有する超音波検査装置を用いた超音波検査方法であって、
被検査体の第１の面側から前記発信部によって第１の超音波信号を発信する工程と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側において、前記カンチレバーを走査し、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を前記カンチレバーによって受信する工程と、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を前記信号処理部によって検出する工程と、
前記差分を前記表示部によって２次元表示する工程と、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
前記被検査体は、前記被検査体内部に検査対象部位を含み、
前記第１の超音波信号を発信する工程前に、前記検査対象部位は非破壊で、前記被検査体を研磨する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査方法。
【請求項３】
前記差分を検出する工程では、前記差分として、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との振幅、位相又は周波数の差分を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査方法。
【請求項４】
前記第１の超音波信号を発信する工程では、前記第２の超音波信号を受信する前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号をバースト発信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項５】
前記差分を用いて前記被検査体内部の異常の有無を判定する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波検査方法。
【請求項６】
被検査体の第１の面側から第１の超音波信号を発信する発信部と、
前記被検査体の前記第１の面側と反対の第２の面側に走査可能に配置され、前記被検査体を伝播した第２の超音波信号を受信するカンチレバーと、
前記カンチレバーの走査位置ごとに、前記第１の超音波信号と前記第２の超音波信号との差分を検出する信号処理部と、
前記差分を２次元表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−８８１５９（Ｐ２０１２−８８１５９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４６９３（Ｐ２０１０−２３４６９３）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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