[发明专利]用于非破坏性测试的基于无空隙内含物的参考标件及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在超声扫描测试中使用的参考标件（reference standard）及制作方法。更具体地说，本发明涉及一种供相位反转（phase inversion）检测系统使用的无空隙C扫描校准标件及制作方法。

背景技术

在制造集成电子电路期间施加材料的薄膜的一个方法是溅射沉积，也称为溅射。溅射包括形成待沉积的材料的靶，并且将靶提供为邻近强电场的带负电荷的阴极。电场被用来电离低压惰性气体并形成等离子体。等离子体中的带正电荷的离子被电场朝向带负电荷的溅射靶加速。离子冲击溅射靶，并且由此喷射靶材料。喷射的靶材料主要处于原子或原子团的形式，并且可以用于在溅射过程期间在放置在靶附近的基板上沉积薄的均匀的膜。

溅射靶被制造到紧密度容限（tight tolerance），以确保由来自靶的溅射材料所形成的各层的一致性（conformity）和厚度方面的均匀性。在制造溅射靶期间可能发生的一个问题是在溅射​​靶材料内形成不连续（discontinuity）。不连续的示例包括遍及材料的空隙、裂纹和孔隙度的变化、以及固体内含物（inclusion）或杂质。溅射靶中的不连续可导致溅射过程期间的单极电弧放电（arcing）。单极电弧放电可引起靶材料的局部化过度加热和/或爆炸，并且由此可降低基板上薄膜沉积的均匀性和一致性。另外，如果不连续是内含物或其它杂质，则来自不连续的溅射可导致杂质的颗粒沉积到基板上。

因为针对溅射靶中的均匀性、纯度和一致性的不断收紧的容限，所以必须不断地改进可以区分均质靶材料和非均质靶材料的测试技术。对于测试靶材料最有用的技术之一是对材料非破坏性的技术。换句话说，对材料进行评估但仍使得材料能够用作起始材料并最终用作溅射靶的技术。

非破坏性测试可以使用诸如超声波和放射照相术之类的各种非侵入性测量技术来进行，以在不破坏项目的有用性的情况下确定部件、结构或材料的完整性。例如，可以使用诸如通过超声波的对产品和结构的非破坏性测试来检测材料内的不连续并测量对象的厚度。

超声波是具有大于人类听觉范围的上限的频率的振荡声压波。超声波穿透大多数固体材料，并且可以在不干扰或改变材料的情况下行进通过材料。大多数金属以及塑料和复合材料可以用超声波进行测试、检查和/或成像。声学扫描仪是用于使用超声波来进行非破坏性测试的一个选项。声学扫描仪使用非常高或超高频超声波来创建测试对象的内部特征的图像。可以使用超声图像来识别不连续的存在、测量其尺寸并识别其位置。

当不连续引起反射信号的极性或相位的改变时，发生相位反转成像。例如，当正被测试的材料包含由声阻抗差异极大的材料制成的不连续时，回波的相位或极性在相对的声阻抗的顺序被反转（从低到高对高到低）时将反转。如本文所使用的，术语“相位反转”指的是当入射声波在扫描探针处从靶材料反射回来时所经历的相位中的反转。

扫描探针可以检测入射声波并且将关于波的数据提供到处理此信息的计算机，并且创建表示材料的内部结构的图像。任何读出图像的质量依赖于数据处理和用于量化成像信号的计算机程序。可以将读出图像与校准标件的图像进行比较，以识别不连续以及潜在地不连续的一个或多个细节，诸如不连续的类型、相对尺寸和低于表面的距离。因此，校准标件的精度影响了后续超声测试和检查可以向其解释的能力和精度。可以使用诸如基于相位反转的C扫描技术的超声测试来非破坏性地针对诸如空隙或内含物之类的不连续检查对象。在C扫描软件可以在说明和解释超声测试数据中被使用之前，必须首先对软件进行编程或校准，以通过将其与来自已知的不连续的已知信号振幅进行比较来区分信号并解释数据。

发明内容

在一些实施例中，本申请公开了一种用于校准超声扫描装置的参考标件，其包括第一部分，该第一部分包括第一材料、第一面和与第一面相对的第二面。参考标件还具有第二部分，该第二部分包括第二材料、第一面和与第一面相对的第二面。第二部分的第二面与第一部分的第一面相邻并形成界面。参考标件还包括轴向延伸通过第一部分的第一面和第二部分的第二面的参考材料。第一部分和第二部分被配置成封闭参考材料，使得校准标件在第一材料和参考材料之间的界面处以及在第二材料和参考材料之间的界面处无空隙。