特許 7239285 Ｘ線検査装置

(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】

(24)【登録日】2023-03-06

(45)【発行日】2023-03-14

(54)【発明の名称】Ｘ線検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/044 20180101AFI20230307BHJP

   G01N 23/087 20180101ALI20230307BHJP

【ＦＩ】

G01N23/044

G01N23/087

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018158130

(22)【出願日】2018-08-27

(65)【公開番号】P2020034278

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-05-27

(73)【特許権者】

【識別番号】598123150

【氏名又は名称】セメス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＥＭＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】７７，４ｓａｎｄａｎ ５－ｇｉｌ，Ｊｉｋｓａｎ－ｅｕｐ，Ｓｅｏｂｕｋ－ｇｕ，Ｃｈｅｏｎａｎ－ｓｉ，Ｃｈｕｎｇｃｈｅｏｎｇｎａｍ－ｄｏ，３３１－８１４ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】田村 恵美

(72)【発明者】

【氏名】パク ゾンソン

(72)【発明者】

【氏名】パク ピルギュ

【審査官】谷垣 圭二

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０４２１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５６３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３６６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１６２３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１０８８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３６３５４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－２８４２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０９９９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８５８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１４９２９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】渡邊 恵美、ほか，陽極の熱膨張時における自動焦点追従機構搭載X線CT装置の有効性，日本放射線技術学会雑誌，2002年，第58巻、第5号，pp. 679-685，doi:10.6009/jjrt.KJ00001364427

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００ ー Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線を照射するＸ線管と、
被検査物が載置される載置面を有するステージと、
前記ステージに配設された校正用ファントムと、
前記ステージを挟んで前記Ｘ線管と対向する位置の周辺、且つ、前記Ｘ線を入射する検出面が前記Ｘ線管から照射されるＸ線の軸線方向に対して斜めに配置されたＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器により撮影した前記校正用ファントムの断面画像を生成し、前記断面画像における前記校正用ファントムの位置を検出し、その検出した前記校正用ファントムの位置に基づいて前記Ｘ線の焦点位置を調整する第１の処理と、前記Ｘ線検出器により撮影した前記被検査物の立体画像を生成する第２の処理と、を実施する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２の処理において前記Ｘ線検出器を半周以上回転させて取得した複数の撮影データを再構成して前記被検査物の立体画像を生成し、前記第１の処理において前記校正用ファントムの撮影データを取得し、取得した撮影データを再構成して生成した前記校正用ファントムの立体画像のうちの１つの断面を前記断面画像とし、
前記制御部は、前記第１の処理を実施した後、前記第２の処理を実施し、前記第２の処理の実施後にさらに第２の処理を行う時には、該第２の処理を実施する前に前記第１の処理を再び実施し、
前記第１の処理では、その直後に実施する第２の処理で取得する前記被検査物の撮影データより少ない数の前記校正用ファントムの撮影データを取得するＸ線検査装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記断面画像において検出した前記校正用ファントムの位置と基準位置との差に基づいて前記Ｘ線の焦点位置を調整する、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項3】

前記Ｘ線管と前記ステージとの間に挿脱自在に配置され、前記Ｘ線のうち特定の波長域を吸収するフィルタを備え、
前記制御部は、前記第１の処理において前記フィルタを前記Ｘ線管と前記ステージとの間から抜脱し、前記第２の処理において前記フィルタを前記Ｘ線管と前記ステージとの間に挿入する、請求項１又は２に記載のＸ線検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、Ｘ線検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｘ線検査装置は、様々な分野で利用されている。Ｘ線検査装置は、被検査物として例えば半導体ウェハに形成された半導体チップの構造を検査するために用いられる。（例えば、特許文献１を参照）。Ｘ線検査装置は、半導体チップを透過したＸ線を検出器にて検出し、被検査物におけるＸ線の吸収量に基づいて、半導体チップの断層画像や３Ｄ画像のデータを生成し、半導体チップの構造を検査する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１５６３２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、Ｘ線管は、ターゲットに電子を照射してＸ線を発生させる。ターゲットに照射される多くの電子は熱に変換され、照射される僅かな電子がＸ線に変換される。Ｘ線管では、ターゲットにおける発熱により、発生するＸ線の焦点位置の位置ずれが生じる。Ｘ線管の温度は、複数の被検査物を検査する間も変動する。

【0005】

上記のように、半導体チップの等の微細な構造を有する被検査物を検査するＸ線検査装置では、大きな拡大率により被検査物を撮影して検査する。大きな拡大率は、Ｘ線検出器に対して被検査物をＸ線の焦点位置に近づけることにより得られる。このため、Ｘ線の焦点位置のずれは、検査における拡大率や被検査物内の検査位置に影響し、被検査物の検査を阻害する要因となる。

【0006】

Ｘ線管の温度をセンサにより検出し、その検出結果に基づいてＸ線管の位置を補正する方法が考えられる。しかしながら、温度測定することが難しく、温度と焦点位置との相関関係も明確ではないので、温度からＸ線管の位置を補正することは難しい。また、温度センサを設けると、Ｘ線管の周りの部分が大きくなり、被検査物をＸ線管に近づけることや被検査物の移動等が阻害される。

【0007】

本開示の目的は、Ｘ線の焦点位置の変動抑制を可能としたＸ線検査装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

開示の一形態によるＸ線検査装置は、Ｘ線を照射するＸ線管と、被検査物が載置される載置面を有するステージと、前記ステージに配設された校正用ファントムと、前記ステージを挟んで前記Ｘ線管と対向する位置の周辺、且つ、前記Ｘ線を入射する検出面が前記Ｘ線管から照射されるＸ線の軸線方向に対して斜めに配置されたＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器により撮影した前記校正用ファントムの断面画像を生成し、前記断面画像における前記校正用ファントムの位置を検出し、その検出した前記校正用ファントムの位置に基づいて前記Ｘ線の焦点位置を調整する第１の処理と、前記Ｘ線検出器により撮影した前記被検査物の立体画像を生成する第２の処理と、を実施する制御部と、を備えた。

【0009】

上記のＸ線検査装置において、前記制御部は、前記断面画像において検出した前記校正用ファントムの位置と基準位置との差に基づいて前記Ｘ線の焦点位置を調整することが好ましい。

【0010】

上記のＸ線検査装置において、前記制御部は、前記第２の処理において前記Ｘ線検出器を半周以上回転させて取得した複数の撮影データを再構成して前記被検査物の立体画像を生成し、前記第１の処理において前記被検査物の撮影データより少ない数の前記校正用ファントムの撮影データを取得し、取得した撮影データを再構成して生成した前記校正用ファントムの立体画像のうちの１つの断面を前記断面画像とすることが好ましい。

【0011】

上記のＸ線検査装置において、前記制御部は、前記第１の処理を実施した後、前記第２の処理を実施することが好ましい。
上記のＸ線検査装置において、前記制御部は、前記第２の処理を１回実施する毎に前記第１の処理を実施することが好ましい。

【0012】

上記のＸ線検査装置において、前記制御部は、前記第２の処理を複数回実施する毎に前記第１の処理を実施することが好ましい。
上記のＸ線検査装置において、前記Ｘ線管と前記ステージとの間に挿脱自在に配置され、前記Ｘ線のうち特定の波長域を吸収するフィルタを備え、前記制御部は、前記第１の処理において前記フィルタを前記Ｘ線管と前記ステージとの間から抜脱し、前記第２の処理において前記フィルタを前記Ｘ線管と前記ステージとの間に挿入することが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本開示の一形態によれば、Ｘ線の焦点位置の変動抑制を可能としたＸ線検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】Ｘ線検査装置の概略構成図。

【図2】遮蔽板の概略斜視図。

【図3】ステージ、被検査物、校正用ファントムを示す概略平面図。

【図4A】Ｘ線管、被検査物、Ｘ線検出器を示す概略図。

【図4B】Ｘ線管の焦点位置の変化による焦点－被検査物の距離の変化を示す説明図。

【図5A】Ｘ線管、被検査物、Ｘ線検出器を示す概略図。

【図5B】Ｘ線管の焦点位置の変化による被検査物の透過位置の変化を示す説明図。

【図6】校正用ファントムの概略斜視図。

【図7】撮影空間を示す概略斜視図。

【図8】（ａ）（ｂ）は、撮影空間の一部の断面を示す説明図。

【図9】撮影された断面におけるＣＴ値を示す説明図。

【図10】Ｘ線管の温度変化示す説明図。

【図11】Ｘ線検査装置の処理フローを示す説明図。

【図12】比較例の処理フローを示す説明図。

【図13】変更例の処理フローを示す説明図。

【図14】Ｘ線のスペクトルの説明図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、一実施形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。

【0016】

図１は、Ｘ線検査装置１の概略構成図である。この図１においてＸＹＺ直交座標系を設定し、その座標系を用いて動作を説明する。図１には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸と、各軸を中心とする回転方向（軸回り、周方向）を矢印にて示す。また、各部材について、移動可能な方向について実線にて示している。

【0017】

図１に示すように、Ｘ線検査装置１は、照射ボックス（「照射ＢＯＸ」と表記）１０と、制御部としてのコントロール部５０とを有している。
照射ボックス１０には、ステージ１１、Ｘ線管１２、変位計１３、Ｘ線検出器１４，１５、回転ステージ１６、支持アーム１７、遮蔽ユニット２０を有している。

【0018】

コントロール部５０は、モータ制御部５１，５２，５３，５４、Ｘ線管制御部５５、変位測定部５６、画像処理部５７を有している。
ステージ１１は、被検査物７０が載置される載置面１１ａを有し、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動自在なＸＹステージである。ステージ１１は、アクチュエータとしてのモータを含むステージ移動機構（図示略）を有し、そのステージ移動機構により載置面１１ａと平行な水平方向に移動する。コントロール部５０のモータ制御部５１は、ステージ１１のモータを制御する。これにより、Ｘ線検査装置１は、載置面１１ａに載置された被検査物７０を所定の検査対象位置へと導く。

【0019】

ステージ１１の材料としては、Ｘ線に対して透過性を有するものを用いることができる。なお、ステージ１１は、上述した水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の他、Ｚ軸方向（載置面１１ａに対する垂直方向、上下方向）に移動可能としてもよい。また、ステージ１１は、Ｚ軸回り（周方向）に回転可能としてもよい。

【0020】

被検査物７０は、例えば、ステージ１１に載置された対象物の内の一部とすることができる。対象物は、例えば半導体チップが形成されたウェハである。
図３に示すように、被検査物７０としてのウェハはダイシング前のものであり、複数の半導体チップ７１を含む。各半導体チップ７１が被検査物（評価サンプル）７０である。Ｘ線検査装置１は、このような被検査物７０の構造を検査するために利用される。なお、１回の検査処理（データ収集及び再構成処理）では、被検査物７０（半導体チップ７１）の一部分のみが検査対象となる場合があり、１つの被検査物７０（１つの半導体チップ７１）が複数回処理されることもある。

【0021】

Ｘ線管１２は、ステージ１１の上方に配置されている。Ｘ線管１２は、被検査物７０にＸ線を照射する。Ｘ線管１２としては、特に限定されるものではなく、Ｘ線検査において従来使用されているものを用いることができる。コントロール部５０のＸ線管制御部５５は、Ｘ線管１２におけるＸ線の発生・停止を制御する。

【0022】

Ｘ線管１２は、移動機構１８に接続されている。移動機構１８は、アクチュエータとしてのモータを含む。Ｘ線管１２は、移動機構１８によりＺ軸方向に移動可能に支持される。モータ制御部５３は、移動機構１８のモータを制御する。このモータ制御部５３と移動機構により、Ｘ線管１２のＺ軸方向の位置が変更される。

【0023】

変位計１３は、被検査物７０の上面までの距離を測定するために用いられる。変位計１３としては、例えば被検査物７０までの距離を非接触にて測定するレーザ変位計を用いることができる。コントロール部５０の変位測定部５６は、変位計１３により、被検査物７０の上面までの距離を測定する。この変位計１３による測定結果に基づいて、モータ制御部５３は、Ｘ線管１２と遮蔽ユニット２０との距離を指定距離とする。Ｘ線管１２のＸ軸方向の位置は、拡大率に応じて変更される。拡大率は、Ｘ線の焦点（発生箇所）からＸ線検出器１４，１５までの距離を、焦点から被検査物７０までの距離で除した値で表される。

【0024】

Ｘ線検出器１４は、ステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置に配置されている。例えば、Ｘ線検出器１４は、ステージ１１の直下に位置する回転ステージ１６の面上に配置されている。このＸ線検出器１４は、その検出面がＸ線管１２から照射されるＸ線の軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直となるように配置されている。

【0025】

Ｘ線検出器１５は、ステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置の周辺に配置されている。例えば、Ｘ線検出器１５は、回転ステージ１６に第１端部（基端）が固定された支持アーム１７の第２端部（先端）に取着されている。また、Ｘ線検出器１５は、その検出面がＸ線管１２から出射されるＸ線の軸線方向（Ｚ軸方向）に対して斜めとなるように配設されている。詳述すると、Ｘ線検出器１５は、被検査物７０を斜めに通過したＸ線が検出面に対して垂直に入射するように配設されている。

【0026】

回転ステージ１６は、Ｚ軸回り（周方向）に回転自在なθステージである。回転ステージ１６は、アクチュエータとしてのモータを含む回転機構（図示略）を有している。コントロール部５０のモータ制御部５４は、回転機構のモータを制御し、Ｘ線検出器１４，１５を周方向に回転させる。

【0027】

Ｘ線検出器１４，１５は、例えば平板状の検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）である。この検出器としては、例えば、間接変換型の検出器や直接変換型の検出器を用いることができる。間接変換型の検出器は、Ｘ線をシンチレータ（Scintillator）で他の波長の光に変換し、その光をアレイ状のフォトダイオードやＣＣＤ（Charge-coupled Device）で電荷に変換することによりＸ線を検出する。直接変換型の検出器は、Ｘ線を変換部（例えばアモルファスセレン（ａ－Ｓｅ）等の半導体）で電荷に変換することによりＸ線を検出する。

【0028】

本実施形態のＸ線検査装置１は、遮蔽ユニット２０を有している。遮蔽ユニット２０は、ステージ１１とＸ線管１２との間に配設されている。遮蔽ユニット２０は、フィルタ２１と遮蔽板２２とを含む。なお、遮蔽ユニット２０は省略されてもよい。

【0029】

フィルタ２１は、Ｘ線に含まれる所定の波長域を吸収（カット）するものである。Ｘ線は、連続的な波長域を含む。Ｘ線は、被検査物７０の特性劣化を招く場合がある。例えば、半導体メモリのような半導体チップでは、Ｘ線の吸収により半導体シリコンが電荷を蓄積し、半導体メモリの内部に形成されたトランジスタのしきい値電圧を変化させるおそれがある。このため、本実施形態のＸ線検査装置１は、フィルタ２１により被検査物７０に不要なＸ線を吸収することで、被検査物７０の特性劣化を抑えてＸ線検査を行うことができる。

【0030】

なお、フィルタ２１は、複数枚のフィルタ板を含むものとしてもよい。互いに異なる波長域のＸ線を吸収するフィルタ板を用意し、選択した１又は複数のフィルタ板にＸ線を透過させることで、被検査物７０に照射するＸ線の波長域を変更することができる。

【0031】

図２に示すように、遮蔽板２２は、例えば概略矩形平板状に形成されている。なお、遮蔽板２２の形状は適宜変更されてもよい。遮蔽板２２は、コリメータ部３１と、コリメータ部３１から立設された枠状の壁部３２とを有している。遮蔽板２２の材料としては、Ｘ線が通過し難い金属材料、例えば鉛（Ｐｂ）等を用いることができる。

【0032】

コリメータ部３１は、略矩形平板状に形成され、複数の孔部３１Ｘを有している。孔部３１Ｘは、所望の位置に設けられ、Ｘ線を通過させる。この孔部３１Ｘを通過したＸ線は、図１に示す被検査物７０に照射される。Ｘ線は、被検査物７０を透過してＸ線検出器１４，１５に入射する。

【0033】

図１、図３及び図６に示すように、ステージ１１には、校正用ファントム８０が配設されている。図３及び図６に示すように、校正用ファントム８０は、円柱状である。ステージ１１には、複数（本実施形態では５個）の校正用ファントム８０が設けられている。なお、少なくとも１つの校正用ファントム８０がステージ１１に搭載されていればよい。本実施形態において、校正用ファントム８０は、ベース板８１に固定され、そのベース板８１を介してステージ１１に固定される。

【0034】

校正用ファントム８０の材料は、例えば、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、又はこれらの合金を用いることができる。なお、校正用ファントム８０の材料としては、Ｘ線による投影画像を取得できればよく、上述した金属以外の材料を用いることができる。

【0035】

校正用ファントム８０の大きさは、当該Ｘ線検査装置１の解像度（倍率）、高さ方向（図１のＺ方向）の被検査物７０の構造に応じて、検出可能な大きさに設定されている。例えば、Ｘ線検査装置１の解像度を１０μｍとした場合、校正用ファントム８０の大きさ（円柱の径と高さ）は、１０～３０μｍであることが好ましい。大きさが解像度未満であると校正用ファントム８０を検出することができなくなる。大きさが大きすぎると、中心の決定精度が低下する。

【0036】

図３に示すように、複数の校正用ファントム８０は、Ｘ方向とＹ方向とに配列されている。このように配列された複数の校正用ファントム８０は、高さ方向（Ｚ方向）の検出精度を向上させ、またステージ１１の回転の検出を可能とする。なお、複数の校正用ファントム８０の大きさは互いに同じである必要はなく、異なる大きさの校正用ファントムが混在して配設されていてもよい。

【0037】

図４Ａに示すように、Ｘ線管１２は、ターゲット１２Ｔを有し、ターゲット１２Ｔに電子を照射してＸ線６１を発生させる。Ｘ線６１は、その発生位置（焦点）Ｆ１から放射状に広がる。Ｘ線検出器１５は、複数の検出素子を有し、それらの検出素子は二次元配列されている。被検査物７０を通過しＸ線検出器１５に照射されるＸ線６１により、被検査物７０の内部状態を撮影する。Ｘ線６１が放射状に広がることにより、被検査物７０の一部分をＸ線検出器１５にて撮影する。従って、被検査物７０を測定するときの拡大率は、Ｘ線６１の発生位置Ｆ１から被検査物７０までの距離Ｌｗと、Ｘ線６１の発生位置Ｆ１からＸ線検出器１５までの距離Ｌｄとの比Ｌｄ／Ｌｗとなる。

【0038】

ターゲット１２Ｔに照射される電子のうちの多くの電子（例えば９９．９％）は熱に変換され、僅かな電子（例えば０．１％）はＸ線に変換される。変換された熱により、ターゲット１２Ｔ及びＸ線管１２が熱膨張し、Ｘ線の焦点Ｆ１の位置が変動する。

【0039】

図４Ｂは、熱によるターゲット１２Ｔの位置（焦点Ｆ１）の変化を示す。図４Ｂにおいて、実線にて示すターゲット１２Ｔは、破線にて示すターゲット１２Ｔに対して、図において上下方向（図１のＺ方向）に位置が変化している。このような位置の変化は、焦点Ｆ１と被検査物７０との間の距離Ｌｗを変化させる。例えば、図４Ｂにおいて破線にて示すターゲット１２Ｔａにて発生するＸ線６１ａが被検査物７０を通過するとき、そのＸ線６１ａの焦点Ｆ１ａと被検査物７０との間の距離Ｌｗａとする。同様に、実線にて示すターゲット１２Ｔｂにて発生するＸ線６１ｂが被検査物７０を通過するとき、そのＸ線６１ｂの焦点Ｆ１ｂと被検査物７０との間の距離Ｌｗｂとする。この場合、距離Ｌｗａに対して距離Ｌｗｂは短い。この距離Ｌｗｂにより、被検査物７０を撮影したデータにおける拡大率が大きく変化する。図４Ｂに示すＸ線６１ａ，６１ｂは、図４Ａに示すように、Ｘ線検出器１５に入射するＸ線の中心軸を示す。被検査物７０において、Ｘ線６１ａ，６１ｂが通過する部分が検査の対象となる領域である。従って、被検査物７０において、Ｘ線６１ａにより検査する領域と、Ｘ線６１ｂにより検査する領域とが、Ｘ線管１２の温度変化により異なる。

【0040】

図５Ａに示すように、Ｘ線管１２に対して被検査物７０とＸ線検出器１５とを回転駆動し、被検査物７０の所望の領域をＸ線６１ａが通過させ、被検査物７０の検査する領域の１周分のデータを取得する。図４Ｂに示すように、Ｘ線管１２のターゲット１２Ｔｂの位置（焦点Ｆ１の位置）が変化すると、そのターゲット１２Ｔｂから照射されるＸ線６１ｂの通過する領域が変化する。この状態で、被検査物７０の１周分のデータを取得する。この場合、図５Ｂに示すように、Ｘ線６１ｂの通過する領域の位置が変化する。つまり、ターゲット１２Ｔｂの位置（焦点Ｆ１の位置）が変化すると、１周の間で異なる領域のデータを取得することになる。

【0041】

このため、本実施形態のＸ線検査装置１では、図１、図３及び図６に示す校正用ファントム８０を用いて、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置を調整する。
コントロール部５０は、校正用ファントム８０を撮影し、校正用ファントム８０の立体画像を生成する。そして、コントロール部５０は、生成した立体画像における校正用ファントム８０の位置ずれ量を検出し、その位置ずれ量によりＸ線管１２の焦点Ｆ１の位置を調整する。

【0042】

図７は、Ｘ線検出器１５により得られる立体（３Ｄ）画像９０を示す。図１に示すコントロール部５０の画像処理部５７は、Ｘ線検出器１５により、校正用ファントム８０の立体（３Ｄ）画像９０を得る。詳述すると、モータ制御部５４は、Ｘ線検出器１５を周方向に回転させる。モータ制御部５１，５２は、Ｘ線検出器１５の回転に同期して、Ｘ線管１２から出射されるＸ線が校正用ファントム８０を透過するように、ステージ１１等の位置を制御する。画像処理部５７は、Ｘ線検出器１５により多方向から校正用ファントム８０を撮影した複数の画像を得る。そして、画像処理部５７は、複数の画像に基づいて、再構成演算処理を行い、校正用ファントム８０の立体（３Ｄ）画像９０を作成する。

【0043】

次に、コントロール部５０の画像処理部５７は、作成した立体（３Ｄ）画像９０において、校正用ファントム８０が含まれる１つのＸＺ平面９１を抽出する。抽出するＸＺ平面９１の座標は、断面画像９１であり、例えば、校正用ファントム８０の配設により予め設定される。また、Ｘ線検出器１４を用いて座標を得ることもできる。校正用ファントム８０に対して垂直にＸ線を照射することで、図１に示すＸ線検出器１４により、校正用ファントム８０の垂直（２Ｄ）画像が得られる。この垂直（２Ｄ）画像は、ＸＹ平面を示すものであり、校正用ファントム８０の位置（Ｙ座標）を得ることができる。このＹ座標により、校正用ファントム８０を含む１つのＸＺ平面９１を抽出できる。

【0044】

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、抽出したＸＺ平面９１を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ＸＺ平面９１において、所定の高さ（図において上下方向であってＺ方向）に校正用ファントム８０の画像が含まれる。

【0045】

図８（ａ）は、校正用ファントム８０に対してＸ線管１２のターゲット１２Ｔが所望の位置（例えば、図４Ｂに破線にて示す位置）にある場合を示す。基準位置ＴＲを破線にて示す。図８（ｂ）は、校正用ファントム８０に対してＸ線管１２のターゲット１２Ｔが所望の位置からずれた位置（例えば、図４Ｂ実線にて示す位置）にある場合を示す。この場合、校正用ファントム８０の画像の位置は、基準位置ＴＲから上下方向にずれる。この基準位置ＴＲからのずれ量を算出する。この基準位置ＴＲに対するずれ量は、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１のずれ量に対応する。

【0046】

ずれ量の算出は、例えば、ＸＺ平面９１に含まれる校正用ファントム８０の画像の中心の高さと基準位置ＴＲとの差として求められる。校正用ファントム８０の中心高さは、ＸＺ平面９１に含まれる各画素の画素値、例えば、ＣＴ値を用いることができる。撮影された校正用ファントム８０の画像は、ＸＺ平面９１の画像において、各ピクセルの値（ＣＴ値）により表現される。

【0047】

図９は、図８（ｂ）に示すＸＺ平面９１の画像の画素値を、Ｘ方向に積分した結果を示す。図９において、横軸はＸＺ平面９１のＺ方向の位置、縦軸はＣＴ値の積分値である。積分により得られた曲線Ｌ１のピーク位置は、図８（ｂ）に示す校正用ファントム８０の中心位置を示す。従って、曲線Ｌ１のピーク位置Ｔ８０と、基準位置ＴＲとの差を求め、その差（高さ）からＸ線管１２の焦点Ｆ１のずれ量を得ることができる。

【0048】

図１０は、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置変化を示す。図１０において、横軸は運転開始からの経過時間Ｔであり、縦軸は、焦点Ｆ１の位置変化を示す。位置変化は、例えば、運転開始時における焦点Ｆ１の位置を基準とする変化量を示す。Ｘ線検査装置１を始動してから所定時間までは変化量が大きく、また所定時間経過後も焦点Ｆ１の位置は変動する。

【0049】

ここで、比較例のＸ線検査装置における処理フローを図１２に従って説明する。比較例のＸ線検査装置は、校正用ファントムを備えていないものである。
先ず、ウオームアップ［warm-up］を行う（ステップ２０１）。ウオームアップの時間は、例えば１時間である。次に、ステージを移動させ、被検査物（サンプル）を視野中心に配置する［move stage(sample)］（ステップ２０２）。視野中心は、Ｘ線検出器にてＸ線を受ける領域（視野）の中心位置である。次に、Ｘ線を照射し、被検査物（サンプル）の１周分のデータを取得する［daq:data acquisition(sample)］（ステップ２０３）。そして、取得した１周分のデータにより、被検査物のデータ（立体画像）を再構成する［reconstruction］（ステップ２０４）。そして、次の被検査物に対する処理を行うべく、ステップ２０２に移行する。この比較例による処理では、Ｘ線の焦点の位置ずれが発生し、サンプルによって拡大率が異なる、つまり再構成により得られる立体画像に差が生じる場合がある。

【0050】

次に、本実施形態のＸ線検査装置１における処理フローを図１１に従って詳述する。
先ず、ウオームアップ［warm-up］を行う（ステップ１０１）。ウオームアップの時間は、図１０に示すように、焦点Ｆ１の変動に応じて、その変動が少なくなるまでに要する時間に設定され、例えば１時間である。

【0051】

次に、ステージ１１を移動させ、校正用ファントム８０を視野中心に配置する［move stage(height phantom)］（ステップ１０２）。視野中心は、Ｘ線検出器１５にてＸ線を受ける領域（視野）の中心位置である。

【0052】

次に、Ｘ線を照射し、ステージ１１及びＸ線検出器１５を１周旋回させ、校正用ファントム８０のデータを取得する［daq:data acquisition(height phantom)］（ステップ１０３）。データは、例えば図１に示すステージ１１及びＸ線検出器１５を所定の角度毎に回転させ、Ｘ線を照射してＸ線検出器１５に入射したＸ線のデータである。所定の角度は、１周を所定数に分割した角度である。

【0053】

なお、評価サンプルである被検査物７０のデータを取得するときの分割数よりも、校正用ファントム８０に対する分割数を小さくしてもよい。被検査物７０のデータを取得するときの分割数は、被検査物７０の構造によって設定され、例えば６０～２４０である。校正用ファントム８０は、その位置（高さ）を測定できれば良く、立体画像において形状が判る必要はない。このため、校正用ファントム８０のデータを取得する際の１周の分割数を、被検査物７０のデータを取得する際の分割数より小さくすることで、データを取得する時間を短縮できる。校正用ファントム８０のデータを取得する際の分割数は、例えば、４～１６とすることができる。なお、校正用ファントム８０について、１周のデータを取得する必要はなく、例えば半周の間でデータを取得するようにしてもよい。

【0054】

上記のように取得した校正用ファントム８０のデータを再構成し、立体画像のデータを得る［reconstruction］（ステップ１０４）。そして、再構成したデータから、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置の補正データを算出する［calibration of tube position(z-offset)］（ステップ１０５）。補正データは、校正用ファントム８０の中心位置（高さ）を算出し、その中心位置と焦点Ｆ１の基準位置（基準高さ）との差（ずれ量）を算出する。このずれ量により、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置の補正データを算出する。そして、算出した補正データにより、Ｘ線管１２を移動させる［move tube］（ステップ１０６）。ステップ１０２～１０６により、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置を調整する第１の処理を実施する。

【0055】

次に、ステージ１１を移動させ、被検査物７０を視野中心に配置する［move stage(sample)］（ステップ１０７）。
次に、Ｘ線を照射し、ステージ１１及びＸ線検出器１５を１周旋回させ、被検査物７０のデータを取得する［daq:data acquisition(sample)］（ステップ１０８）。データは、例えば図１に示すステージ１１及びＸ線検出器１５を所定の角度毎に回転させ、Ｘ線を照射してＸ線検出器１５に入射したＸ線のデータである。所定の角度は、１周を所定数に分割した角度である。分割数は、例えば６０～４０００とすることができる。

【0056】

上記のように取得した被検査物７０のデータを再構成し、被検査物７０の立体画像のデータを得る［reconstruction］（ステップ１０９）。ステップ１０７～ステップ１０９により、被検査物７０の立体画像を生成する第２の処理を実施する。上述した比較例では、この第２の処理のみが繰り返し実施される。

【0057】

そして、ステップ１０２に移行する。つまり、本実施形態のＸ線検査装置１は、１つの被検査物７０のデータを取得する毎に、校正用ファントム８０を用いてＸ線管１２の焦点Ｆ１の位置を調整する。このような処理により、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１と被検査物７０との間の距離Ｌｗを一定に保つことができる。

【0058】

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）Ｘ線検査装置１は、Ｘ線を照射するＸ線管１２と、被検査物７０が載置される載置面１１ａを有するステージ１１と、ステージ１１に配設された校正用ファントム８０と、Ｘ線検出器１５とを有している。Ｘ線検出器１５は、ステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置の周辺、且つ、Ｘ線を入射する検出面１５ａがＸ線管１２から照射されるＸ線の軸線方向に対して斜めに配置されている。コントロール部５０は、Ｘ線検出器１５により撮影した校正用ファントム８０の断面画像９１を生成し、断面画像９１における校正用ファントム８０の位置を検出する。そして、検出した校正用ファントム８０の位置に基づいてＸ線の焦点Ｆ１の位置を調整する第１の処理と、Ｘ線検出器１５により撮影した被検査物７０の立体画像を生成する第２の処理と、を実施する。

【0059】

従って、本実施形態のＸ線検査装置１では、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１と被検査物７０との間の距離Ｌｗを一定に保つことができ、安定して被検査物７０の立体画像を得ることができる。

【0060】

（２）コントロール部５０は、Ｘ線検出器１５を１周させて取得した複数の撮影データを再構成して被検査物７０の立体画像を生成する。また、コントロール部５０は、被検査物７０の撮影データより少ない数の校正用ファントム８０の撮影データを取得し、取得した撮影データを再構成して生成した校正用ファントム８０の立体画像９０のうちの１つの断面を断面画像９１とする。これにより、校正用ファントム８０のデータを取得する時間を短縮し、被検査物７０の測定スループットの低下を抑制できる。

【0061】

（３）コントロール部５０は、第１の処理、つまりＸ線管１２の位置（焦点Ｆ１の位置）を調整した後、第２の処理、つまり被検査物７０の立体画像を取得する。これにより、被検査物７０に対する焦点Ｆ１の位置を調整して焦点Ｆ１と被検査物７０との間の距離Ｌｗを一定に保つことができる。

【0062】

（５）コントロール部５０は、第２の処理を１回実施する毎に第１の処理を実施する。これにより、被検査物７０に対する焦点Ｆ１の位置を調整して焦点Ｆ１と被検査物７０との間の距離Ｌｗを一定に保つことができる。

【0063】

（変更例）
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態における処理を適宜変更してもよい。

【0064】

図１３は、変更例の処理フローを示す。この変更例において、ステップ１１１～１１８は、上述の実施形態の処理フローにおけるステップ１０１～１０８（図１１参照）と同じである。ステップ１１９において、取得した被検査物７０のデータを再構成し、被検査物７０の立体画像のデータを得る［reconstruction］。そして、カウント値ｉをカウントアップ（＋１）し、カウント値ｉと所定の個数値ｎ（例えば、ｎ＝１０）とを比較する。そして、カウント値ｉが個数値ｎ以下（ｉ≦ｎ）の場合、ステップ１１７に移行する。ステップ１１７において、次の被検査物７０を視野中心に移動させる。そして、その被検査物７０のデータを取得し（ステップ１１８）、被検査物７０の立体画像のデータを生成する（ステップ１１９）。

【0065】

一方、カウント値ｉが個数値ｎより大きい（ｉ＞ｎ）の場合、ステップ１１９からステップ１１２に移行する。これにより、ステップ１１２～１１６の処理を行うことで、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置を調整する。つまり、図１３に示す処理フローは、個数値ｎの被検査物７０のデータを取得する毎に、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置調整を１回行う。Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置変動が少ない場合に、このように処理を行うことで、Ｘ線管１２の調整に係る時間を短縮できる。

【0066】

なお、個数値ｎは、適宜変更することができる。また、個数値ｎをＸ線管１２の補正量（ずれ量）に応じて変更してもよい。例えば、ずれ量が小さい場合には個数値ｎを大きくし、Ｘ線管１２の調整に係る時間を更に短縮できる。一方、ずれ量が大きい場合には個数値ｎを小さくすることで、Ｘ線管１２の焦点Ｆ１の位置を調整し、Ｘ線管１２と被検査物７０との間の距離Ｌｗを一定に保つことができる。

【0067】

・上記実施形態に対し、校正用ファントム８０のデータを取得する際に、フィルタ２１を外す、つまりフィルタ２１を通過させずにＸ線を校正用ファントム８０に照射するようにしてもよい。図１４に示すように、Ｘ線は、連続的な波長域を含む。フィルタ２１は、Ｘ線に含まれる所定の波長域（図１４において、破線より低い波長域）を吸収（カット）する。フィルタ２１を外すことで、校正用ファントム８０に照射されるＸ線の線量が増加するため、少ない回数（分割数）で必要なデータを取得できる。これにより、校正用ファントム８０のデータ取得に係る時間をより短縮し、被検査物７０の測定スループットを向上できる。

【0068】

・上記実施形態では、被検査物７０は半導体デバイスとしたが、その他の物を被検査物としてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１１…ステージ、１２…Ｘ線管、１２Ｔ…ターゲット、１４，１５…Ｘ線検出器、５０…コントロール部、７０…被検査物、８０…校正用ファントム、Ｆ１…焦点。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】