特許 5863101 Ｘ線非破壊検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5863101

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】Ｘ線非破壊検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 15/02 20060101AFI20160202BHJP

   G01B 15/04 20060101ALI20160202BHJP

【ＦＩ】

   G01B15/02 A

   G01B15/04 A

【請求項の数】13

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2011-234639(P2011-234639)

(22)【出願日】2011年10月26日

(65)【公開番号】特開2013-130392(P2013-130392A)

(43)【公開日】2013年7月4日

【審査請求日】2014年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100091258

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100091580

【弁理士】

【氏名又は名称】宮尾 雅文

(72)【発明者】

【氏名】井上雅裕

(72)【発明者】

【氏名】安間益男

(72)【発明者】

【氏名】中村 優

(72)【発明者】

【氏名】杉本 直三

(72)【発明者】

【氏名】西崎 敏彦

【審査官】 ▲うし▼田 真悟

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３２５０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６７９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０２１５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２０１８５０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １５／００−１５／０２

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７

Ｈ０５Ｋ ３／０２

Ｈ０５Ｋ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

格納された設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置され、前記基材のＸ線吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象部材を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定物の厚さ寸法を取得するＸ線非破壊検査装置において、
前記物品にＸ線を照射するＸ線源と、
少なくとも前記物品上の異なる２箇所において、当該２箇所を透過したＸ線の線量を検出する検出器と、
前記検出器が線量を検出する前記物品上の異なる２箇所を、あらかじめ記憶された前記設計情報に基づいて定めるものであり、かつ前記箇所の設定に際して前記物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が前記被測定物となるよう前記２箇所が対をなす組として特定する検出位置決定手段と、
前記検出器を前記検出位置決定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、
前記検出器が検出した前記Ｘ線の線量から前記被測定物の厚さ寸法を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記被測定物は、前記基材中で１つの層、又は複数の層をなすことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項3】

請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記検出位置決定手段は、前記組として、
前記被測定物が存在する領域から選定した第１の箇所と、
前記被測定物が存在しない領域であって、前記被測定物が存在する領域との距離が最小である領域から選定した第２の箇所と、
を特定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項4】

請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記検出位置決定手段は、前記組として、
前記被測定物が存在する領域から選定した第１の箇所と、
前記領域の周辺領域から選定した第２の箇所と、
を特定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項5】

請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記検出位置決定手段は、前記組として、
前記被測定物が存在する領域から選定した第１の箇所と、
前記被測定物が存在しない領域であって、前記被測定物が存在する領域と前記被測定物が存在しない領域との境界の近傍から選択した第２の箇所と、
を特定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項6】

請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記物品の基材には、複数の被測定物が配置され、
前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第１の組として、前記被測定物が存在しない領域から選定した第１の箇所と、前記被測定物が存在する領域から選定した第２の箇所と、を該２箇所におけるＸ線の経路の差が第１の被測定物となるように特定し、
前記演算手段は、前記第１組で特定される第１の箇所及び第２箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第２の箇所における第１の被測定物の厚さ寸法を算出し、
さらに、
前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第２の組として、前記第１の箇所と、前記第１及び第２の箇所と異なる第３の箇所を、前記第１の箇所と前記第３の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１の被測定物とは異なる第２の被測定物となるよう特定し、
前記演算手段は、前記第１の箇所及び第３の箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第３の箇所における第２の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項7】

請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記物品の基材には、複数の被測定物が配置され、
前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第１の組として、前記被測定物が存在しない領域から選定した第１の箇所と、前記被測定物が存在する領域から選定した第２の箇所と、を該２箇所におけるＸ線の経路の差が第１の被測定物となるように選定し、
前記演算手段は、前記第１組で特定される第１の箇所及び第２箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第２の箇所における第１の被測定物の厚さ寸法を算出し、
さらに、
前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第２の組として、前記第２の箇所と、前記第１及び第２の箇所と異なる第３の箇所を特定し、前記第２の箇所と前記第３の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１の被測定物とは異なる第２の被測定物となるよう設定し、
前記演算手段は、前記特定した第２の組で特定される第２の箇所、及び第３箇所で測定したＸ線の透過量と、に基づいて、前記第３の箇所における第２の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項8】

請求項６又は請求項７に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第３の組として、前記第３の箇所と、前記第１、第２及び第３の箇所と異なる第４の箇所を特定し、前記第３の箇所と前記第４の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１及び第２の被測定物とは異なる第３の被測定物となるよう設定し、
前記演算手段は、前記特定した第３の組で特定される第２の箇所及び第３の箇所で測定したＸ線の透過量と基づいて、前記第４の箇所における第３の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項9】

請求項６又は請求項７に記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第３の組として、前記第２の箇所又は前記３の箇所と第１、第２及び第３の箇所と異なる第４の箇所とを特定し、
両箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１及び第２の被測定物とは異なる第３の被測定物となるよう設定し、
前記演算手段は、前記特定した第３の組で特定される前記第２の箇所又は前記３の箇所及び第４の箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第４の箇所における第３の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項10】

あらかじめ定められた設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置され、前記基材のＸ線吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象部材を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定物が存在する領域の断面形状を取得するＸ線非破壊検査装置において、
前記物品にＸ線を照射するＸ線源と、
少なくとも前記物品上の異なる２箇所において、当該２箇所を透過したＸ線の線量を検出する検出手段と、
前記検出手段が線量を検出する前記物品上の異なる２箇所を、あらかじめ記憶された前記基板の前記設計情報に基づいて定めるものであり、かつ前記箇所の設定に際して前記物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が前記被測定物となるよう前記２箇所を対とする組として特定し、
該２箇所を、設計図情報で特定される被測定物が存在する領域と被測定物が存在しない領域との境界線に対して、一方の領域の２箇所の対からなる第１の組、一方の領域の１箇所及び境界線上の１箇所の対からなる第２の組、一方の領域の１箇所及び他方の領域の１箇所の対からなる第３の組、前記第３の組の２箇所から前記境界線を横切る方向に沿って所定量だけ離間した一方の領域の１箇所と他方の領域の１箇所の対からなる第４の組を定める検出位置決定手段と、
前記検出手段を前記検出位置決定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、
前記検出手段が検出した前記Ｘ線の線量から前記被測定物が存在する領域の断面形状を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記検出位置設定手段は、特定の被測定物の測定をするに際し、前記対の組を物品に被測定物が配置された領域の離れた２つの組を特定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項12】

請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記検出位置設定手段は、前記対の組を、前記被測定物の層数が少ない領域から選定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【請求項13】

請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、
前記設計情報は、設計図、回路図又は回路断面図を含むものであること特徴とするＸ線非破壊検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線非破壊検査装置に係り、特に半導体やプリント基板等、物品の内部に存在する被測定物にＸ線を照射して透過するＸ線の線量を計測し、被測定物に接触することなく非破壊で被測定物の厚みを求めるＸ線非破壊検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｘ線の吸収係数が既知である物品の厚さ寸法を非破壊で測定する手法として、物品にＸ線を照射し、物品のＸ線の透過量を測定し、透過量及び吸収係数に基づいて物品の厚さ寸法を測定するものがある。図１４はＸ線を使用した物品の厚さ測定を示す模式図である。図１４に示すように、厚さＬ、吸収係数αの物品１００にＸ線を出力Ａで照射したとき、透過Ｘ線の線量検出値をＢとする。

【0003】

このとき、厚さＬ、出力Ａ、線量Ｂの間には、
Ｂ＝Ａ・ｅｘｐ（−α・Ｌ）
の関係が成立する。
そして、物品１００の吸収係数α、出力Ａ、線量Ｂから、厚さＬを、
Ｌ＝（−１／α）・ｌｏｇ（Ｂ／Ａ）
として求めることができる。

【0004】

また、物品の厚さを求める他の方法として、物品１００を透過した場合と、物品１００を透過しない場合のＸ線透過線量から物品１００の厚さＬを求めることができる。図１５はＸ線を利用して物品の厚さを測定する他の方法を示す模式図である。

【0005】

図１５に示すように、厚さＬ、吸収係数αの物品１００に出力ＡのＸ線を照射したとき、計測された透過Ｘ線の線量をＢ１とする。また、出力ＡのＸ線を物品なしの状態で照射したとき、同じ距離離れた位置で計測されたＸ線線量をＢ２とする。

【0006】

このとき、
Ｂ１＝Ａｅｘｐ（−α・Ｌ）
Ｂ２＝Ａ
の関係が成立するから
Ｂ１／Ｂ２＝Ａ・ｅｘｐ（−α・Ｌ）／Ａ＝ｅｘｐ（−α・Ｌ）
となる。
これらから、厚さ寸法Ｌは、
Ｌ＝（−１／α）・ｌｏｇ（Ｂ１／Ｂ２）
となる。

【0007】

特許文献１には、物質の厚みＬを求めるため、物品のない状態の基準Ｘ線量及び物品が存在する状態でのＸ線量をそれぞれ測定し、それらの測定値から被測定物の厚み値を算出する測定技術が記載されている。

【0008】

また、特許文献２の特許請求の範囲には、放射線源と放射線検知器との間に、標準体と被測定体とを配置し、被測定体の厚みを測定する技術が記載されている。

【0009】

また、特許文献３には、内部に多層構造を有する被測定物に対して、複数種のエネルギーを備えるガンマ線を照射して透過したエネルギーを測定して、個々の被測定物の厚みを測定する技術が記載されている。また、特許文献４には、鋳片の伝熱計算による温度分布を、異なったエネルギースペクトルを有する放射線の透過度とから求めた固相線、液相線で修正し、さらに鋳片長手方向の温度分布を修正することによって３次元温度分布を求め、クレータエンドを求める、すなわち物質内部に存在する被測定物の厚みを測定する技術が記載されている。

【0010】

また、特許文献５には、配線（回路）パターン基板の配線情報が記述された設計情報に基づいて被検査試料に対して配線パターン形成領域のみを検査するようにＸＹステージを移動させ（段落番号００３７〜００３８）、被検査試料にＸ線を照射し、被検査試料から一定のＸ線透過像を得（段落番号００２７）、被検査試料の厚さｔを求める（段落番号００４５〜００４６）、技術が記載されている。

【0011】

また、特許文献６には、波長分布の異なる２種類のＸ線を被検査対象に照射して２枚のＸ線画像を撮像し、前記２枚のＸ線画像の差分演算により前記Ｘ線画像から前記被検査対象に含まれる特定物質を抽出し、前記差分演算した値と、厚みが既知である前記特定物質と同じ材質の標準試料を撮像して差分演算した値とを比較することにより、特定物質の厚みを測定するＸ線検査方法が記載されている（請求項１）。

【0012】

また、特許文献７には、線源のエネルギーを第１のエネルギーとして、厚さ及び材質が既知の標準試料を順次追加しながら、前記標準試料と前記被検体の透過画像を撮像する工程と、前記線源のエネルギーを第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーとして、前記標準試料を順次追加しながら、前記標準試料と前記被検体の透過画像を撮像し、２種類のエネルギーにおける前記標準試料の厚みと透過した放射線輝度値の関係を求め、前記被検体の材質とその厚みを推定する非破壊識別方法が記載されている（請求項２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開昭５３−３２６２号公報

【特許文献2】特開昭５８−６２５０８号公報

【特許文献3】特開昭６０−１９４３０４号公報

【特許文献4】特開平１０−３２５７１４号公報

【特許文献5】特開平７−４３３２０号公報

【特許文献6】特開２０００−２４９５３２号公報

【特許文献7】特開２００８−２６８０７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

ところで、一般に検査対象となる物品にはその内部にさまざまな物質からなる部材が混在している場合があり、Ｘ線は物品を通過する経路でさまざまな物質で形成された部材を透過している。このため、物品内部に配置された特定の物質で形成された部材の厚さ寸法だけを測定することはできない。

【0015】

近年の電子基板、ウェハ等の物品ではいろいろな物質で形成された部材が何層にもわたって配置された構造を備えている。ここで、このような物品の内部に配置された部材の厚さを検査するためには、試料として物品の切片を作成し、その断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することが行われる。しかし、出荷前の商品、例えば半導体チップ、プリント基板、電池などの物品から切片を作成して観察し検査するのでは、時間的、経済的に損失が大きい。このため、このような物品を非破壊で検査できる方法が長い間望まれていた。

【0016】

しかし、従来のＸ線を用いた検査方法では、上述のように基準となる試料が必要とされる。また、半導体チップ、プリント基板、電池などの設計図に基づいて正確にＸ線を照射して検査を行うことが必要とされるが、そのような技術は確定されておらず、検査のスループットを向上させることができない。

【0017】

また、特許文献１に記載のものは、上述したように、被測定物が存在するときと、存在しないときの透過Ｘ線の線量を測定し、被測定物の厚みを算出する技術であり、物品の内部に配置された異なる材質からなる部材の厚さ寸法を測定することはできない。

【0018】

また、特許文献２に記載のものは、厚みが既知である標準体を被測定物と一緒にＸ線を透過させ、標準体を透過したＸ線の線量を一種尺度とし、標準体と被測定物を透過した透過Ｘ線の線量から標準体を差し引き、被測定物の厚みを算出する技術であり、物品の内部に配置された異なる材質からなる部材の厚さ寸法を測定することはできない。

【0019】

また、特許文献３、多層構造のうち内部の層について透過ガンマ線により厚みを測定する技術であり、複数種のエネルギーを発生する必要があり装置が複雑となる他、特定領域の内部に配置された部材の厚みを測定することはできない。

【0020】

及び特許文献４に記載のものは、鋳片の温度分布を放射線の透過度で修正するものであり、前記要望を満足させることはできない。

【0021】

また、特許文献５に記載のものは、複数の部材が基板内部に埋め込まれて多層構造を有する場合、基板の設計図に基づいて、被検査試料に対して配線パターン形成領域のみを検査するようにＸＹステージを移動させ、透過するＸ線を検出するだけでは、多層構造内の検査すべき層の厚みを容易に測定することができず、ましてやコストを掛けずに簡易な検査方法で実現することはできない。

【0022】

また、引用文献６に記載のものは、２枚のＸ線画像の差分演算により前記Ｘ線画像から前記被検査対象に含まれる特定物質で構成された部材を抽出することは一般的なサブストラクションにすぎない。

【0023】

また、特許文献７に記載のものは、特許文献６に記載のものと同様、照射するＸ線のエネルギーを複数用意しなければならず、また、標準試料の透過画像を撮像して標準体の透過画像と比較しなければならず、多層構造内の検査すべき層の厚みを容易に測定することができず、ましてやコストを掛けずに簡易な検査方法で実現することはできない。

【0024】

本発明は、以上の課題にかんがみなされたものであり、簡単な装置及び演算処理で被測定物の厚さ寸法を容易かつ低コストに測定することができるＸ線非破壊検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0025】

本発明において、前記課題を解決するための手段は以下の通りである。すなわち、請求項１の発明は、格納された設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置され、前記基材のＸ線形成吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象部材を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定物の厚さ寸法を取得するＸ線非破壊検査装置において、前記物品にＸ線を照射するＸ線源と、少なくとも前記物品上の異なる２箇所において、当該２箇所を透過したＸ線の線量を検出する検出手段と、前記検出手段が線量を検出する前記物品上の異なる２箇所を、あらかじめ記憶された前記設計情報に基づいて定めるものであり、かつ前記箇所の設定に際して前記物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が前記被測定物となるよう前記２箇所が対をなす組として特定する検出位置決定手段と、前記検出手段を前記検出位置決定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、前記検出手段が検出した前記Ｘ線の線量から前記被測定物の厚さ寸法を算出する演算手段と、を備えることを特徴とする。

【0026】

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記被測定物は、前記基材中で１つの層、又は複数の層をなすことを特徴とする。

【0027】

また、請求項３の発明は、請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置決定手段は、前記組として、前記被測定物が存在する領域から選定した第１の箇所と、前記被測定物が存在しない領域であって、前記被測定物が存在する領域との距離が最小である領域から選定した第２の箇所と、を特定することを特徴とする。

【0028】

また、請求項４の発明は、請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置決定手段は、前記組として、前記被測定物が存在する領域から選定した第１の箇所と、前記領域の周辺領域から選定した第２の箇所と、を特定することを特徴とする。

【0029】

また、請求項５の発明は、請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置決定手段は、前記組として、前記被測定物が存在する領域から選定した第１の箇所と、前記被測定物が存在しない領域であって、前記被測定物が存在する領域と前記被測定物が存在しない領域との境界の近傍から選択した第２の箇所と、を特定することを特徴とする。

【0030】

また、請求項６の発明は、請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記物品の基材には、複数の被測定物が配置され、前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第１の組として、前記被測定物が存在しない領域から選定した第１の箇所と、前記被測定物が存在する領域から選定した第２の箇所と、を該２箇所におけるＸ線の経路の差が第１の被測定物となるように特定し、前記演算手段は、前記第１組で特定される第１の箇所及び第２箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第２の箇所における第１の被測定物の厚さ寸法を算出し、さらに、前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第２の組として、前記第１の箇所と、前記第１及び第２の箇所と異なる第３の箇所を、前記第１の箇所と前記第３の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１の被測定物とは異なる第２の被測定物となるよう特定し、前記演算手段は、前記第１の箇所及び第３の箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第３の箇所における第２の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とする。

【0031】

また、請求項７の発明は、請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記物品の基材には、複数の被測定物が配置され、前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第１の組として、前記被測定物が存在しない領域から選定した第１の箇所と、前記被測定物が存在する領域から選定した第２の箇所と、を該２箇所におけるＸ線の経路の差が第１の被測定物となるように選定し、前記演算手段は、前記第１組で特定される第１の箇所及び第２箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第２の箇所における第１の被測定物の厚さ寸法を算出し、さらに、前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第２の組として、前記第２の箇所と、前記第１及び第２の箇所と異なる第３の箇所を特定し、前記第２の箇所と前記第３の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１の被測定物とは異なる第２の被測定物となるよう設定し、前記演算手段は、前記特定した第２の組で特定される第２の箇所、及び第３箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第３の箇所における第２の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とする。

【0032】

また、請求項８の発明は、請求項６又は請求項７に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第３の組として、前記第３の箇所と、前記第１、第２及び第３の箇所と異なる第４の箇所を特定し、前記第３の箇所と前記第４の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１及び第２の被測定物とは異なる第３の被測定物となるよう設定し、前記演算手段は、前記特定した第３の組で特定される第２の箇所及び第３の箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第４の箇所における第３の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とする。

【0033】

また、請求項９の発明は、請求項６又は請求項７に記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第３の組として、前記第２の箇所又は前記３の箇所と第１、第２及び第３の箇所と異なる第４の箇所とを特定し、両箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１及び第２の被測定物とは異なる第３の被測定物となるよう設定し、前記演算手段は、前記特定した第３の組で特定される前記第２の箇所又は前記３の箇所及び第４の箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第４の箇所における第３の被測定物の厚さ寸法を算出することを特徴とする。

【0034】

また、請求項１０の発明は、あらかじめ定められた設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置され、前記基材のＸ線形成吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象部材を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定物が存在する領域の断面形状を取得するＸ線非破壊検査装置において、前記物品にＸ線を照射するＸ線源と、少なくとも前記物品上の異なる２箇所において、当該２箇所を透過したＸ線の線量を検出する検出手段と、前記検出手段が線量を検出する前記物品上の異なる２箇所を、あらかじめ記憶された前記基板の前記設計情報に基づいて定めるものであり、かつ前記箇所の設定に際して前記物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が前記被測定物となるよう前記２箇所を対とする組として特定し、該２箇所を、設計図情報で特定される被測定物が存在する領域と被測定物が存在しない領域との境界線に対して、一方の領域の２箇所の対からなる第１の組、一方の領域の１箇所及び境界線上の１箇所の対からなる第２の組、一方の領域の１箇所及び他方の領域の１箇所の対からなる第３の組、前記第３の組の２箇所から前記境界線を横切る方向に沿って所定量だけ離間した一方の領域の１箇所と他方の領域の１箇所の対からなる第４の組を定める検出位置決定手段と、前記検出手段を前記検出位置決定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、前記検出手段が検出した前記Ｘ線の線量から前記被測定物が存在する領域の断面形状を算出する演算手段と、を備えることを特徴とするＸ線非破壊検査装置である。

【0035】

また、請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置設定手段は、特定の被測定物の測定をするに際し、前記対の組を物品に被測定物が配置された領域の離れた２つの組を特定することを特徴とする。

【0036】

また、請求項１２の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置設定手段は、前記対の組を前記対の組として特定する領域として、前記被測定物の層数が少ない領域を選定することを特徴とする。

【0037】

また、請求項１３の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、前記検出位置設定手段は、前記対の組を、物品が載置されるステージ中央部において選定することを特徴とする。

【0038】

また、請求項１４の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、前記設計情報は、設計図、回路図又は回路断面図を含むものであること特徴とする。

【発明の効果】

【0039】

本発明によれば、さまざまな物質で作成された部材が基材内に混在した電子基板、ウェハのような物品であっても、検査したい被検査部材のみの厚さ、表面から部材までの厚さ等を非破壊状態で検査することができる。またこの検査は、物品が複数の部材が重なりあって基材内部に埋め込まれた構造であっても、簡易な装置及び演算処理でコストをかけず、行うことができ、検査により物品内の被検査部材の厚さ寸法等を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】発明の実施形態に係るＸ線非破壊検査装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】Ｘ線非破壊検査装置の第１の実施形態に係る測定を示す模式図である。

【図3】Ｘ線非破壊検査装置の第２の実施形態に係る測定を示す模式図である。

【図4】Ｘ線非破壊検査装置の第３の実施形態に係る測定を示す模式図である。

【図5】Ｘ線非破壊検査装置の第４の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図を示す模式図である。

【図6】Ｘ線非破壊検査装置の第４の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図である図５中のＰ−Ｐ線に相当する断面図である。

【図7】図６中のＢ部分の拡大図である。

【図8】画像表示装置の表示状態を示す模式図である。

【図9】Ｘ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図を示すものであり、（ａ）は平面模式図、（ｂ）は（ａ）中のＱ−Ｑ線に相当する断面図である。

【図10】第５の実施形態におけるＸ線透過量の測定方法を示す模式図である。

【図11】Ｘ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定における各領域における吸収量と構造を示す表である。

【図12】第６の実施形態における物品のボイドの厚さ寸法の測定を示す模式図である。

【図13】同じくボイドの形状の測定を示す模式図である。

【図14】Ｘ線を利用して物品の厚さを測定する方法を示す模式図である。

【図15】Ｘ線を利用して物品の厚さを測定する他の方法を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下実施形態に係るＸ線非破壊検査装置を図面に基づいて説明する。実施形態に係るＸ線非破壊検査装置１０は、検査を行う物品として、例えば出荷直前のウェハ基板、フィルムに電子回路が配線された出荷前のフィルム基板、ビルドアップ多層プリント基板、多層プリント配線基板などを対象とし、これらの最終検査に使用する検査装置に適用される。以下、検査対象とする物品をウェハ基板、フィルム基板を例として説明する。

【0042】

図１は実施形態に係るＸ線非破壊検査装置の模式図である。Ｘ線非破壊検査装置１０は、物品１００にＸ線を照射するＸ線源５０と、照射された物品１００を透過したＸ線を検出する検出手段としての検出器６０と、を備える。Ｘ線源５０及び検出器６０としては、公知の装置を使用する。また、Ｘ線非破壊検査装置１０は、Ｘ線源５０及び検出器６０を所定の位置に駆動する駆動手段４０を備える。さらに、Ｘ線非破壊検査装置１０は、物品１００の設計情報を格納する設計情報格納部２０と、検出位置決定手段として駆動手段４０の駆動を制御する駆動制御部３０と、検出器６０の検出結果及び設計情報格納部２０からの設計情報に基づいて物品１００中の被測定物１２０の厚さ寸法を測定する演算処理部７０とを備える。

【0043】

駆動手段４０は、Ｘ線源５０を駆動するＸ線源駆動部４１と、検出器６０を駆動する検出器駆動部４２とからなる、駆動手段４０は、駆動制御部３０で駆動制御され、Ｘ線源５０からのＸ線を検出器６０で検出するよう、Ｘ線源５０及び検出器６０を同期して駆動する。物品１００は、図示していないステージの中央位置に配置される。

【0044】

物品１００は、あらかじめ定められた設計情報に基づいて製造されている。この設計情報は、設計情報格納部２０に格納されている。物品１００は、基材１１０中に１又は複数の部材を含む。基材１１０は、例えばシリコンウェハ基材、フィルム基材が使用される。基材１１０中に配置される部材は、各種電子素子、基材中に基材とは異なる素材で作成された各種機能層、配線等である。実施形態に係るＸ線非破壊検査装置１０では、基材１１０中に配置される部材中、厚さ寸法が不明のものが被測定物１２０とされ、その厚さ寸法が演算処理部７０により算出される。

【0045】

図１に示した例では、基材１１０中には、被測定物１２０が配置されている。また、基材１１０中において、被測定物１２０は、一層となるよう配置、又は同じ領域に重ねて多層となるように配置される。

【0046】

なお、物品は、ウェハ基板やフィルム基板に限定されず、非破壊で検査できるものであれば他のものであってもよい。すなわち、例えば食品内部の異物検査、建築物内部の鉄筋のさび腐食検査、人体内部の手術道具などの異物混入検査、又はパソコン、携帯電話、モバイル、デジタルカメラ、燃料電池などの最終検査などにも適用でき、応用範囲は多岐にわたる。

【0047】

設計情報格納部２０、駆動制御部３０、演算処理部７０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）等を備えるコンピューターシステム８０として構成される。演算処理部７０では、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に格納されたプログラムをＣＰＵで処理して、設計情報格納部２０、駆動制御部３０、演算処理部７０の機能を実現する。

【0048】

設計情報格納部２０は、演算処理部７０のＨＤＤ等の格納領域に設定される。設計情報格納部２０は、設計情報として、設計図、回路図又は回路断面図を含む情報を格納する。また、設計情報格納部２０には、物品１００及び物品を構成する基材及び内包される部材のＸ線吸収係数が格納される。

【0049】

駆動制御部３０は、Ｘ線源５０及び検出器６０の配置位置を設定する。すなわち、駆動制御部３０は、Ｘ線源５０及び検出器６０を配置する位置として、物品１００上の異なる２箇所を指定し、この２箇所におけるＸ線の透過経路の差が被測定物１２０となるようこの対となる２箇所を１つの組として特定する。組の位置情報は、設計情報格納部２０から得られ、例えば駆動制御部３０の格納手段（コンピューターシステム８０のＨＤＤ、ＲＡＭ）に格納される。なお、この例では、１台のＸ線源５０及び検出器６０をペアとして使用しているが、複数台のＸ線源を所定位置に移動し、これと同期した複数台の検出器を所定位置に移動して、複数箇所のＸ線透過量を同時に検出することができる。これにより、駆動制御部３０は、物品１００上での測定を行う１又は複数の組を設定する。

【0050】

すなわち、駆動制御部３０は、設計情報格納部２０が格納した物品１００の設計情報から、物品１００がなす層の数、物品表面から被測定物までの層の数、又は物品裏面から被測定物までの層の数、内包物品が重なっている存在する領域、被測定物が存在しない領域、被測定物の存在する領域と存在しない領域との間隔（距離）が所定距離以内に存在するのかどうか、などの媒介変数に基づいて物品１００上の２箇所を組として特定する。

【0051】

演算処理部７０は、検出器６０が各箇所で検出した線量値から被測定物１２１の厚さ寸法を算出する。この算出は、公知であるＸ線吸収に関する式に基づいてなされる。これにより、演算処理部７０は、組をなす２箇所において検出された線量を比較し、被測定物の既知のＸ線吸収係数、測定された厚さ寸法などを基に、被測定物の厚みを求める。また、物品の内包物品の厚さ寸法（距離）を求める。

【0052】

これらの計算は、厚さＬ、吸収係数αの物品１００にＸ線を出力Ａで照射し、透過Ｘ線の線量を検出値Ｂとしたとき、厚さＬ、出力Ａ、検出線量Ｂの間には、Ｂ＝Ａ・ｅｘｐ（−α・Ｌ）の関係が成立することに基づき、既知の値であるα、Ａ、測定値であるＢに基づいてＬを解くことにより実行される。

【0053】

以下、Ｘ線非破壊検査装置１０での測定について説明する。Ｘ線非破壊検査装置１０での測定では、さまざまな手順で被測定物の厚さ寸法を測定することができる。

【0054】

＜実施形態１に係る測定＞
まず、第１の実施形態に係る測定について説明する。図２はＸ線非破壊検査装置の第１の実施形態に係る測定を示す模式図である。物品１００は、基材１１０中に２つの被測定物、すなわち第１の被測定物１２１、第２の被測定物１２２が配置されている。ここで、基材１１０の透過率α０、第１の被測定物１２１の透過率α１、第２の被測定物１２２の透過率α２は既知であり、設計情報格納部２０に格納されている。

【0055】

まず、駆動制御部３０は、物品１００上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が被測定物１２１となるよう測定箇所を選定する。この例では、まず、第１の被測定物１２１が配置された第１の領域から第１の箇所１０１を、第２の被測定物１２２が配置された第２の領域から第２の箇所１０２を、さらに被測定物が配置されていない第３の領域から第３の箇所１０３を選定する。そして、第１の箇所と第３の箇所を第１の組とし、第２の箇所と第３の箇所とを第２の組とする。

【0056】

次いで、駆動制御部３０は、駆動手段４０を駆動制御して、各箇所でのＸ線の透過量を測定するよう、第１の箇所１０１、第２の箇所１０２、第３の箇所１０３にＸ線源５０及び検出器６０を順次配置する。そして、Ｘ線源５０から所定の出力（例えばＡ）のＸ線を照射し、検出器６０で各箇所におけるＸ線の透過量を測定する。なお、各箇所にそれぞれＸ線源５０及び検出器６０のペアを配置するよう、Ｘ線源５０及び検出器６０のペアを複数設けて測定を行うことができる。

【0057】

Ｘ線源の出力をＡ、各位置での検出器６０が検出した線量をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３とする。演算処理部７０は、これらの値により、２つの被測定物１２１、１２２のそれぞれの厚さ寸法Ｌ１、Ｌ２を求める。

【0058】

基材１１０表面から第１の被測定物１２１まで距離をＳ１、第１の被測定物１２１の厚さ寸法をＬ１、第１の被測定物１２１の裏面から第２の被測定物１２２の表面までの距離をＳ２、第２の被測定物１２２の厚さ寸法をＬ２、第２の被測定物１２２の裏面から基材１１０の裏面までの距離をＳ３とすると、Ｂ１とＢ３の比でＬ１の値を、Ｂ２とＢ３との比でＬ２の値を求めることができる。

【0059】

すなわち、
Ｂ１／Ｂ３＝ｅｘｐ（−Ｌ１（α１−α０））
Ｂ２／Ｂ３＝ｅｘｐ（−Ｌ２（α２−α０））
となる。

【0060】

演算処理部７０は、上記の式を、Ｌ１及びＬ２について解き、出力する。以上のように、実施形態１では、第１の被測定物１２１及び第２の被測定物１２２の厚さ寸法を、Ｘ線の減衰率を３箇所で測定し簡単な演算を実行するだけで求めることができる。

【0061】

＜第２の実施形態に係る測定＞
次に第２の実施形態に係る測定について説明する。図３はＸ線非破壊検査装置の第２の実施形態に係る測定を示す模式図である。実施形態２では、駆動制御部３０は、物品１００のうち、第１の被測定物１２１が存在する第１の領域から選択した第１の箇所１０１と、第１の被測定物１２１及び第２の被測定物１２２が重なって存在する第２の領域から選択した第２の箇所１０２と、被測定物が存在しない第３の領域から選択した第３の箇所１０３を選択する。そして、駆動制御部３０は、第３の箇所１０３と第１の箇所１０１を第１の組として、また第２の箇所１０２と第１の箇所１０１とを第２の組として特定する。

【0062】

そして、駆動制御部３０は、駆動手段４０を駆動して、Ｘ線源５０及び検出器６０をそれぞれ第１の箇所１０１、第２の箇所１０２、第３の箇所１０３で透過Ｘ線量が検知するよう、順次配置し、各箇所における検出値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を取得する。

【0063】

そして、演算処理部７０は、第３の箇所１０３及び第１の箇所１０１を対とする第１の組から得たＢ３、Ｂ１の比から第１の被測定物１２１の厚さ寸法Ｌ１を求め、同様に、第２の箇所１０２及び第１の箇所１０１を対とする第１の組から得たＢ２、Ｂ１の比から第２の被測定物１２２の厚さ寸法Ｌ２を求める。なお、基材１１０の減衰率α０，第１の被測定物１２１の減衰率α１、第２の被測定物１２２の減衰率α２は既知である。

【0064】

＜第３の実施形態に係る測定＞
次に第３の実施形態に係る測定について説明する。図４はＸ線非破壊検査装置の第３の実施形態に係る測定を示す模式図である。第３の実施形態では、第３の実施形態において、物品１００の基材１１０には、第１の被測定物１２１、第２の被測定物１２２が配置されているのに加え、トレンチ１２３、１２４、１２５が形成されている。

【0065】

トレンチ１２３は、厚さＬ０の物品１００表面から第１の被測定物１２１に至るまで形成され、トレンチ１２４は、物品１００表面から第２の被測定物１２２に至るまで形成され、トレンチ１２５は物品１００裏面から第２の被測定物１２２に至るまで形成される。そして、物品１００の表面から第１の被測定物１２１までの距離、すなわちトレンチ１２３の深さ寸法をＳ１、第１の被測定物１２１の厚さ寸法をＬ１、第１の被測定物１２１と第２の被測定物１２２との距離をＳ２、第２の被測定物１２２の厚さ寸法をＬ２、第２の被測定物１２２から物品１００の裏面までの距離、すなわちトレンチ１２５の深さ寸法をＳ３とする。

【0066】

また、基材１１０の吸収率α０，第１の被測定物１２１の吸収率α１、第２の被測定物１２２の吸収率α２は既知、さらにＬ１及びＬ２を既知とする。なお、基材１１０に形成されたトレンチと同様にホールを測定対象とすることができる。

【0067】

この例では、物品１００表面から第１の被測定物１２１までの基材１１０の厚さ寸法Ｓ１、物品１００表面から第２の被測定物１２２までの厚さ寸法（トレンチ１２３の深さ寸法：Ｓ１＋Ｌ１＋Ｓ２）、第２の箇所１０２から物品１００の裏面までの寸法（Ｓ３）を測定の対象とする。これは、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を求めることと同じである。これらの寸法がわかれば、トレンチ１２３、１２４、１２５の深さ寸法がわかる。

【0068】

このため、駆動制御部３０は図４に示すように、以下のように以下の５箇所を特定する。
第１の箇所１０１
：第１の被測定物１２１が配置され、かつトレンチがない第１の領域
第２の箇所１０２
：第１の被測定物１２１が配置され、かつトレンチ１２３が形成された第２の領域
第３の箇所１０３
：第１の被測定物１２１及び第２の被測定物１２２が配置された第３の領域
第４の箇所１０４
：第２の被測定物１２２が配置され、かつトレンチ１２４が形成された第４の領域
第５の箇所１０５：
第２の被測定物１２２が配置されたレンチ１２５が配置された第５の領域

【0069】

駆動制御部３０は、以下のように３つの組を選定する。
第１の組：第１の箇所１０１、第２の箇所１０２
第２の組：第３の箇所１０３、第４の箇所１０４
第３の組：第３の箇所１０３、第５の箇所１０５

【0070】

そして、演算処理部７０は、以下の手順で必要な厚さ寸法を求める。
第１の組で得られる透過率Ｂ１と透過率Ｂ２の比でＳ１を求める。
次に、第２の組で得られる透過率Ｂ３と透過率Ｂ４の比でＳ１＋Ｌ１＋Ｓ２を求める。
ここで、Ｓ１とＬ１が既知なのでＳ２を求めることができる。
そして、第３の組で得られる透過率Ｂ３と透過率Ｂ５の比でＳ３を求める。
これにより、既知のＬ１、Ｌ２に加えて、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の値を特定することができる

【0071】

＜第３の実施形態に係る測定の変形例＞
次に第３の実施形態に係る計測の変形例について説明する。この例は、第１の被測定物１２１の厚さ寸法Ｌ１、第２の被測定物１２２の厚さ寸法Ｌ２物品１００の全体の厚さ寸法Ｌ０が既知とし、この厚さ寸法Ｌ０を用いて前記例と同様に各厚さ寸法Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を得る。なお、この場合、測定箇所の組として前述した第１の組（第１の箇所１０１と第２の箇所１０２）及び第２の組（第３の箇所１０３と、第４の箇所１０４）を用いる。

【0072】

そして、演算処理部７０は、以下の手順で必要な厚さ寸法を求める。
第１の組での計測値から、第１の被測定物１２１の厚さ寸法Ｓ１を求める。
第２の組での計測値から厚さ寸法を求める。
求めたＳ１、Ｓ２、既知のＬ０、Ｌ１、Ｌ２Ｌ０から、
Ｌ０＝Ｓ１＋Ｌ１＋Ｓ２＋Ｌ２＋Ｓ３
従って
Ｓ３＝Ｌ０−（Ｓ１＋Ｌ１＋Ｓ２＋Ｌ２）
これにより、既知のＬ１、Ｌ２に加えて、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の値を特定することができる

【0073】

＜第４の実施形態に係る測定＞
次に第４の実施形態に係る測定について説明する。第４の実施形態は、物品の設計情報として設計図を用いる。また、第４の実施形態では、物品として内部に絶縁層を備えるフィルム基板をＸ線非破壊検査装置１０の検査対象とし、出荷直前のフィルム基板の絶縁層内部の回路層の厚さを検査測定する。

【0074】

図５はＸ線非破壊検査装置の第４の実施形態に係る測定の対象であるフィルム基板の設計図を示す模式図、図６は同じくフィルム基板の設計図としての図５中のＰ−Ｐ線に相当する断面図、図７は図６中のＢ部分の拡大図である。フィルム基板２００は、フィルム基板２００の回路層は、第１層２０１（図５中実線で示した）、第２層２０２（同鎖線で示した）、第３層２０３（同一点鎖線で示した）からなっている。また、第１層２０１の厚さ寸法は既知とする。

【0075】

フィルム基板２００は、図５及び図６に示した設計情報に基づいて製造される。Ｘ線非破壊検査装置１０は、フィルム基板２００上の異なる２箇所において、透過するＸ線の経路の差が被測定物であるように該２箇所を対の組として特定し、この２箇所において透過するＸ線を検出し比較する。絶縁層内部の回路層の厚さ寸法を測定する。

【0076】

基板上の箇所ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、・・・のそれぞれの箇所にＸ線を照射し透過したＸ線の線量を計測する。図５ではＸ線源５０及び検出器６０が配置される位置を小さな丸印で示し符号ａ〜ｉ…を付している。これらの箇所において紙面に垂直な経路をＸ線が透過する。また、図５において、対の組として特定された接近する透過Ｘ線の検出位置の２つは、線で結んでいる。さらに、図６において、Ｘ線の透過経路を破線で示している。

【0077】

そして、実施形態４では、ａとｂ、ｃとｄ、ｅとｆ、ｆとｇ、ｈとｉ、ｈとｊ、ｈとｋ…、の符号の対で特定される２箇所がそれぞれ組となる。

【0078】

フィルム基板２００では、絶縁層２１０の内部に、３つの層２０１、２０２、２０３で構成された回路層が形成され、ａとｂとでの検出値の差、ｃとｄとでの検出値の差は、第３層２０３に起因する。このため、それぞれの領域を透過したＸ線の検出値と既知である第３層２０３の吸収係数から、第３層２０３の厚さ寸法を求めることができる。これによって、出荷前に、適切な厚みで製造されたのかどうか検査することができる。この厚さ寸法の演算は前記実施例１、２、３と同様に行う。

【0079】

同様に、ｅとｆとのでの検出値の差は、第１層２０１の厚さ寸法と、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）に起因する。このため、それぞれの箇所でのＸ線の検出値、既知である第１層２０１、及び絶縁層２１０の吸収係数に基づいて、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）を求めることができる。

【0080】

さらに、ｆとｇとでの検出値の差は、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）と、第２層２０２の厚さ寸法に起因する。このため、それぞれの箇所を透過したＸ線の検出値、先ほど求められた第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）、第２層２０２の吸収係数から、第３層２０３の厚みを求めることができる。

【0081】

以上のことをまとめて、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇでの層構造を示すと、以下の通りである。
ｃ（ｂと同じ）：第２層
ｄ（ａと同じ）：第２層＋第３層
ｅ：第２層＋第３層
ｆ：第１層＋第１層と第２層の間の距離（間隔）＋第２層＋第３層
ｇ：第１層＋第１層と第３層の間の距離（間隔）＋第３層

【0082】

従って、ｃとｄとから第３層２０３の厚みを求め、得られた第３層２０３に基づいて、ｅとｆから、既知である第１層２０１も合わせて、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）を求め、得られた第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）に基づいて、ｆとｇとから、第２層２０２の厚みを求めることができる。

【0083】

このように、本実施形態では、駆動制御部３０は、算出した層の厚さ寸法に基づいて、未知である層の厚さ寸法を算出するため、順次別の箇所で対の組として特定できるかどうか組み合わせをすべて数えあげる。この処理は、たかだか１０μｍ〜数１０ｍｍの範囲内で最適な組み合わせを見つけ出し、Ｘ線を透過させて順繰りに検出器で検出し、順繰りに未知である層の厚みを求めていくことができる。

【0084】

以上のように、実施形態５では、出荷前に、第２層２０２の厚みが適切な厚みで製造されたのかどうか検査することができる。同様に、その他の箇所、例えばｄ（あるいは、ｅ）に基づいて、ｄとｃを対の組として特定し、ｃとの差を求め、第３層２０３の厚みを求める。

【0085】

このように、被測定物の厚さ寸法が得られていない他の箇所（又は層）を起点として第３層の厚みを求め、最終的に第２層２０２の厚さ寸法を求めるように、２箇所を対の組として特定し、順次未知の層の厚さ寸法を求めることができる。

【0086】

また、被測定物の厚さ寸法が得られている箇所（又は層）、厚さ寸法が得られていないその他領域（又は層）を基準として第３層２０３の厚みを求め、最終的に第２層２０２の厚さ寸法を求めるように、２箇所の箇所を対の組として特定し、順次検出器で透過するＸ線を検出し、未知である層の厚さ寸法を求めることができる。

【0087】

＜第４の実施形態に係る測定の変形例＞
次に第４の実施形態に係る測定の変形例について説明する。この例は、Ｘ線非破壊検査装置１０によって物品１００の内部に配置された層の輪郭における断面形状を測定するものである。図５に示すように、Ｘ線の透過経路ｈ、ｉ、・・・は、被測定物（例えば第１層）を有する層が存在する領域と、被測定物（例えば第１層）を有しない層が存在する領域の境界線を挟む一方の領域の２点（ｈ−ｉ）、一方の領域の１点と境界線上の１点の対（ｈ１−ｊ）、一方の領域の１点と他方の領域の１点の対（ｈ２−ｋ）、間隔を少しずつ離して一方の領域の１点と他方の領域の１点の対（ｈ３−ｌ）、（ｈ４−ｍ）の、それぞれの対の組において透過Ｘ線の線量を検出し、それらを比較することにより、被測定物（例えば第１層）を有する層が存在する領域と、被測定物（例えば第１層）を有しない層が存在する領域との境界線の傾斜を探知することができる。

【0088】

Ｘ線の検出値の差と、透過Ｘ線を検出した座標位置から得られる厚さ寸法の変化をグラフ化すると、図７と同様の形状の、被測定物（例えば第１層）が配置された領域と、被測定物（例えば第１層）が配置されていない領域との境界線近傍における断面の傾斜を知ることができる。

【0089】

以上のような計測において、駆動制御部３０は、同一の被測定物の厚さ寸法を求めるに際して、第４実施形態の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄのように、対の組が、物品の離れた位置に設定することが好ましい。このように、物品の離れた位置に対の組を設定すると、多層構造を透過して検出される透過Ｘ線の線量の誤差が偏ることなく、平均した線量で被測定物（層）の厚さを求めることができる。

【0090】

一方、箇所ｅ、ｆ、ｇのように、物品の接近した領域を透過したＸ線の線量を検出することにより、当該領域での厚み測定の精度を向上させることができる。

【0091】

他の実施形態も同様であるが、対の組として特定する領域は被測定物の層数が少ない領域で選択した箇所とすると、検査工程のスループットを向上させることができ、大量のウェハ基板、フィルム基板、リチウムイオン電池等のキャパシタなどの基板の検査で出荷前の最終チェックを行うことができる。

【0092】

また、透過するＸ線を検出する測定位置は、ステージ中央とすると、照射するＸ線を真上から照射することができ、Ｘ線像が鮮明になり、透過する正確な線量を検出することができる。

【0093】

また、図６に示すように、設計情報は、回路図以外にも、回路の断面図であっても、断面図に基づいて、多層構造の基板上の異なる２箇所の層の差が被測定物であるように該２箇所を対の組として特定することができ、透過するＸ線の検出位置を決めることができ、前記２箇所において透過するＸ線を検出し比較して、出荷直前のレジスト層内部の回路層について、層の厚さを検査測定する。

【0094】

なお、計測中において、設計情報格納部２０が格納している回路図（図５）と断面図（図６）とを、図８に示すように、合成し、コンピューターシステム８０に設けた画像表示装置（図示していない）に表示するようにしてもよい。これにより、より快適にＸ線非破壊検査装置の操作を行うことができる。

【0095】

＜第５の実施形態に係る測定＞
次に第５の実施形態に係る計測について説明する。図９はＸ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図を示すものであり、（ａ）は平面模式図、（ｂ）は（ａ）中のＱ−Ｑ線に相当する断面図である。実施形態５では、物品として、内部に銅（Ｃｕ）による配線を有する基板３００を計測対象とする。Ｘ線非破壊検査装置１０で、基板３００にＸ線を照射し、銅（Ｃｕ）製の配線の厚みを計測する。

【0096】

また、第５の実施形態では、基板３００全体にＸ線を照射し、図１０に示すように、基板３００の下部に配置した検出手段としての撮像素子３５０で基板３００の透過像を撮像する。撮像素子３５０は、平板状であり、基板３００全体のＸ線透過像を撮像する。そして、基板３００は、Ｘ線の吸収量（透過線量）に基づいてその出力を例えば２５６階調として出力する。

【0097】

実施形態５では、撮像素子３５０における所定箇所における出力階調値に基づいて、当該位置での透過Ｘ線の検出値を得ることができる。

【0098】

基板３００内部には、図９に示すように、例えば１８μｍの第１の絶縁膜３１１、第２の絶縁膜３１２、第３の絶縁膜３１３が配置され、第１の絶縁膜３１１と第２の絶縁膜３１２との間にはトレンチ３１４が、第２の絶縁膜３１２と第３の絶縁膜３１３との間にはトレンチ３１５が形成されている。また、図中第１の絶縁膜３１１には銅製の配線３２１（１２μｍ）が積層されている。また、第２の絶縁膜３１２にも銅製の配線３２２（１２μｍ）が積層され、第３の絶縁膜３１３にも銅製の配線３２１、３２２、３２３（１２μｍ）が積層されている。

【0099】

さらに、絶縁膜３１１、３１２、３１３の下側にも、電極層３３０が配置されている。便宜上、この絶縁層２１０も銅製で１２μｍの厚さ寸法として計算する。また、絶縁膜３１１、３１２、３１３及び配線３２１、３２２、３２３の上部には、ソルダーレジスト（Ｓｏｌｄｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ、以下、レジスト３４０と略記する）が配置されている。

【0100】

実施形態５では、基板３００上の６箇所すなわち、図中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆそれぞれの箇所でＸ線の線量を測定する。これは、撮像素子３５０の当該箇所での階調値を得ることにより実行する。

【0101】

ここで、各箇所では、Ｘ線は以下の部材を透過する
ａ：レジスト３４０、第１の絶縁膜３１１
ｂ：レジスト３４０、配線３２１、第１の絶縁膜３１１、電極層３３０
ｃ：レジスト３４０、第１の絶縁膜３１１、電極層３３０
ｄ：レジスト３４０、電極層３３０
ｅ：レジスト３４０、第２の絶縁膜３１２、電極層３３０
ｆ：レジスト３４０、配線３２２、第２の絶縁膜３１２

【0102】

なお、図８（ａ）ではＸ線の経路を破線で示し、その両側にＸ線源５０及び検出器６０を配置する。図８（ａ）において、配線３２１、３２２、３２３を太線の一点鎖線で示し、絶縁膜３１１、３１２、３１３を中線の一点鎖線で示し、電極層３３０を細線の一点破線で示す。

【0103】

実施形態５では、駆動制御部３０は、透過するＸ線の線量の検出位置を、設計情報格納部２０に格納した基板の設計情報（例えば、設計図、回路図など）に基づいて特定する。この際に、駆動制御部３０を、基板３００上の異なる２箇所の層の差が被測定物となるよう該２箇所を対の組として特定する。第５の実施形態では、基板３００の（ａ，ｃ）、（ｆ，ｃ）、（ｄ，ｅ）を対の組として特定する。

【0104】

（ａ，ｃ）での透過経路の差が電極層３３０、（ｆ，ｃ）での透過経路の差が配線３２２、（ｄ，ｅ）での透過経路の差が第２の絶縁膜３１２となる。このため、ａ，ｃ，ｆ，ｃ，ｄ，ｅのそれぞれの箇所で透過したＸ線を検出器６０で検出し、Ｘ線の線量の差、それぞれの層、膜の吸収係数に基づいて、電極層３３０、絶縁膜３１１、３１２、３１３、絶縁膜３１１、３１２、３１３、レジスト３４０のそれぞれの厚みを求めることができる。

【0105】

また、前記基板３００上の異なる２箇所は、被測定物（例えば電極層３３０）が配置された領域との箇所と、該領域周辺の領域とを対として特定し、それらの領域において透過するＸ線を検出し比較することにより、被測定物（例えば電極層３３０）の厚みを算出する。

【0106】

また、前記基板３００上の異なる２箇所は、被測定物（例えば電極層３３０）を有する層が存在する領域と、被測定物（例えば電極層３３０）を有さない層が存在する領域の境界の近傍である。

【0107】

次に具体的な処理について説明する。図９はＸ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定における各領域における階調値と層の構造を示す表である。実施形態５では、駆動制御部３０は以下（１）、（２）の計算を行う。

【0108】

この計算は、以下の式に、各検出値を代入し、求める厚さ寸法Ｌについて当該式を解くことにより行う。
α＾Ｌ＝Ｂ１／Ｂ２
ここで、αは減衰率、Ｂ１、Ｂ２は組をなす領域での線量（濃度）を示す。

【0109】

（１）（ａ，ｃ）の組から、各箇所でのＸ線の線量の差、及び銅（Ｃｕ）のＸ線の減衰率αＣ（＝０．９８１４：１μｍあたりの減衰率）を用いて電極層３３０の厚さ寸法の計算を行う。
ここで、Ｂｃ／Ｂａ＝１３０／１６６＝０．７８３１であり、従って、電極層３３０の厚さ寸法として、１３．０２μｍを得る。
（２）（ｆ，ｃ）の組から、同様に、配線３２２の減衰率αＣ（＝０．９８１４：１μｍあたりの減衰率）を用いて次の計算を行い第２の絶縁膜３１２の厚さ寸法を計算する。
ここで、Ｂｃ／Ｂｆ＝９６／３０＝０．７３８６であり、従って、配線３２２の厚さ寸法として、１６．１７μｍを得る。

【0110】

（３）（ｄ，ｅ）の組から、同様に、絶縁膜３１１、３１２、３１３の減衰率αＲ（＝０．９９４７：１μｍあたりの減衰率）を用いて次の計算を行い第２の絶縁膜３１２の厚さ寸法を計算する。
ここで、Ｂｅ／Ｂｄ＝１２９／１４３＝０．９０２１であり、従って、電極層３３０の厚さ寸法として、１９．４μｍを得る。

【0111】

さらに、図示を省略しているが、例えば１０μｍの厚さ寸法に対応するＸ線線量の基準となる対の組の２つのＸ線検出箇所を基板上のいずれの場所に設けておき、そのＸ線線量に対して何倍の線量を検出したのかを測定し、簡単に厚みを算出する目安とすることができる。また、これにおりてもいいし、また検出器のキャリブレーション（校正、原点補正）をしてもよい。

【0112】

さらに、基板表面から既知の深さ位置に所定厚みの被測定物を内蔵した基準基板や、あらかじめ厚みが既知であり、測定が容易なパターン（テストパターン）を配置し、Ｘ線線量を測定し、測定したい電子回路パターンのＸ線線量と比較することで、容易に厚みを算出することもできる。

【0113】

第５実施例から、図８のように、基板内部（レジスト）Ａ、銅Ｃｕ膜Ｂ、絶縁膜Ｃ、絶縁膜内部の電極層Ｄの４層の設計図をシミュレーションで重ね合わせた設計情報（設計データ）を準備しておき、現実に透過するＸ線の線量によるＸ線透過画像を撮像し，設計データの、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの濃淡データを記録しておき、その他の電子基板の検査の際に、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの濃淡データと比較し、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの透過Ｘ線の線量を計算することで、基板内部（レジスト）Ａ、銅Ｃｕ膜Ｂ、絶縁膜Ｃ、絶縁膜内部の電極層Ｄの４層のうち、どの層に欠陥があるのかどうかを容易に検査することができ、いわばＸ線によるＤｉｅ−Ｄａｔａｂａｓｅ検査を行うことができ、出荷前の製品の検査だけでなく、工程のうちで、一まとまりの工程が終わったところでの工程検査にも適用することができる。

【0114】

＜第６の実施形態に係る測定＞
本発明を応用して、試料中のボイド（空隙）の厚みや形状を測定することができる。図１２及び図１３はＸ線を利用して試料中のボイドの測定を示す模式図である。この例では、図１２に示すように、Ｘ線非破壊検査装置４００は、Ｘ線源として、固定Ｘ線源４１０、回転Ｘ線源４２０を備え、検出器として、固定検出器４３０、回転検出器４４０を備える。

【0115】

固定Ｘ線源４１０は試料４５０の中心に配置され、回転Ｘ線源４２０は、レールやＵ字状アーム（図示していない）などに載置され、試料４５０を中心に旋回できるように配置される。また、固定検出器４３０は、固定Ｘ線源４１０の対向位置に配置され、回転検出器４４０は、レールやＵ字状アーム等（図示していない）に固定され、回転Ｘ線源４２０からのＸ線を検出する位置に配置される。回転Ｘ線源４２０は、図１２の軸Ｚを中心に旋回する。なお、軸Ｚは、固定Ｘ線源４１０の固定軸に相当する。そして、Ｘ線非破壊検査装置４００は、固定検出器４３０及び回転検出器４４０のＸ線の検出結果に基づいてボイドの厚さ寸法や形状を計測する。

【0116】

試料４５０にボイドが１つしかない場合（図１３参照：ボイドＡ）は、固定Ｘ線源４１０と回転Ｘ線源４２０とで、ボイドＡを通る経路と、ボイドＡを通りらない経路とでＸ線を照射し透過Ｘ線の線量を固定検出器４３０及び回転検出器４４０で検出し、前記各例と同様の計算を行いボイドの試料深さ方向の厚みを検出することができる。

【0117】

また、試料のＸ線透過量の分布を平面的に取得すれば、ボイドの形状を測定することができる。図１４に示すように、２つのボイド、即ちボイドＡとボイドＢが試料の鉛直方向に分布しているような場合について説明する。この場合、試料４５０に対して鉛直方向からＸ線を照射し、ボイドＡとボイドＢを透過したＸ線量を測定する。次いで、例えば斜め４５度方向に回転Ｘ線源４２０を回転して、試料４５０に対して斜め４５度方向からＸ線を照射し、試料を中心（点対称）にした位置に回転検出器４４０を配置する。これを、少なくとも６箇所の方向からＸ線を試料に照射する。

【0118】

試料のボイドＡに旋回Ｘ線源のＸ線を照射し、透過する透過Ｘ線の透過量の分布を平面的に検出する。同様に、Ｘ線源を旋回させ、別の斜め方向にＸ線源を配置し、少なくとも６箇所の斜め４５度方向から試料を透過する透過Ｘ線の透過像を取得することができる。

【0119】

この透過像は一般に楕円状の画像であるので、画像の縁部の座標の数値を、
ａｘ^２＋ｂｙ^２＋ｃｘｙ＋ｄｘ＋ｅｙ＋ｆ＝０ （ａ，ｂ≠０）
に代入し、少なくとも６箇所のＸ線源を配置し、検査試料を透過する透過Ｘ線を検出することで、ａ〜ｆの係数を求めることができる。

【0120】

この楕円式を基に、Ｘ線照射の傾斜方向、例えば４５度から、Ｘ線の透過面の形状を把握することができる。例えば４５度の傾斜方向であれば、Ｘ線の透過面の直径＝楕円状の画像／ｃｏｓ４５°＝√２×楕円状の画像と表せるので、√２倍することで、Ｘ線透過面の形状、座標を求めることができる。

【0121】

このＸ線透過面の形状、中心座標、輪郭座標から、ボイドＡを輪切りにした透過面の形状、中心座標、輪郭座標を求めることができ、ボイドＡの水平方向の形状、輪郭座標を求めることができ、同時に水平方向のボイドＡの大きさを求めることができる。

【0122】

なお、上記の例は、斜め４５度の角度方向からＸ線を透過した場合で説明したが、異なる斜め方向からＸ線でボイドＡを透過させ、上記と同様に、ボイドＡの異なる箇所で輪切りにした透過面の形状、中心座標、輪郭座標を求め、以上により、ボイドＡの試料深さ方向の厚みの大きさを求めることができる。

【0123】

さらに、求められたボイドＡの試料深さ方向の厚みの大きさ、合わせて求められるボイドＡを透過するＸ線量を基にして、ボイドＡとボイドＢ合わせて透過したＸ線量から、ボイドＢの厚みの大きさを求めることができる。

【0124】

ボイドＢの水平方向の大きさを求める場合にも、上記と同様に、試料のボイドＢに旋回Ｘ線源のＸ線を照射し、透過する透過Ｘ線の線量、透過像を検出する。同様に、Ｘ線源を旋回させ、別の斜め方向にＸ線源を配置し、少なくとも６箇所の斜め４５度方向から試料を透過する透過Ｘ線の線量、透過像を検出し、同様の演算を行い、水平方向のボイドＢの大きさを求めることができる。

【0125】

以上のように、本発明に係るＸ線非破壊検査装置は、さまざまな物質が混在した電子基板、ウェハのようなものであっても、検査したい物質のみの厚み、表面から物質までの厚みを非破壊で検査することができる。すなわち、透過するＸ線の線量の検出位置をあらかじめ記憶された基板の設計情報に基づいて特定する際に、多層構造の基板上の異なる２箇所の層の差が被測定物であるように該２箇所を対の組として特定し、前記２箇所において透過するＸ線を検出し比較することにより、複数の被測定物が基板内部に埋め込まれて何層もの層が積層した多層構造である場合であっても、コストを掛けない簡易な検査方法を用いた検査装置により多層構造内の検査すべき層の厚みを容易に測定することができる。

【符号の説明】

【0126】

１０ Ｘ線非破壊検査装置
２０ 設計情報格納部
３０ 駆動制御部
４０ 駆動手段
４１ Ｘ線源駆動部
４２ 検出器駆動部
５０ Ｘ線源
６０ 検出器
７０ 演算処理部
８０ コンピューターシステム
１００ 物品
１２０ 被測定物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】