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特表2024-534800Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）結像光学機構

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-26

(54)【発明の名称】Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）結像光学機構

(51)【国際特許分類】

G01N 23/04 20180101AFI20240918BHJP

G03B 15/00 20210101ALI20240918BHJP

H01L 21/66 20060101ALI20240918BHJP

G03B 42/02 20210101ALI20240918BHJP

【ＦＩ】

G01N23/04

G03B15/00 T

H01L21/66 R

G03B42/02 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024510226

(86)(22)【出願日】2022-07-22

(85)【翻訳文提出日】2024-04-16

(86)【国際出願番号】 EP2022070678

(87)【国際公開番号】W WO2023020782

(87)【国際公開日】2023-02-23

(31)【優先権主張番号】17/402,819

(32)【優先日】2021-08-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/402,822

(32)【優先日】2021-08-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】102021210175.5

(32)【優先日】2021-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102021210174.7

(32)【優先日】2021-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503263355

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー

(71)【出願人】

【識別番号】515063079

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エックス－レイ・マイクロスコピー・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＲＬＺＥＩＳＳＸ－ＲＡＹＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100151987

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口信行

(72)【発明者】

【氏名】ルオフヨハネス

(72)【発明者】

【氏名】アトキンソンモラフアン

(72)【発明者】

【氏名】ケーストーマスアンソニー

(72)【発明者】

【氏名】フェルトマンハイコ

(72)【発明者】

【氏名】グラフフォムハーゲンクリストフヒルマー

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリッチトーマスマシュー

(72)【発明者】

【氏名】クランペルトゲルハルト

【テーマコード（参考）】

2G001

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA11

2G001CA01

2G001HA13

2G001KA03

2G001LA11

2G001SA02

4M106AA01

4M106AA14

4M106DH05

4M106DH25

4M106DH34

4M106DJ15

4M106DJ20

(57)【要約】

結像光学機構が、Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）機能を果たす。結像光学系が、視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）機能を果たす。変換視野にシンチレータ材料の層が配置される。結像光学系の瞳面に絞りが配置される。結像光学系は光軸を有する。光軸を基準にした偏心距離に絞りの絞り開口の中心が配置される。このような結像光学機構は、変換視野に入射するＸ線の傾斜にかかわらず、物体の高品位結像を保証する。結像光学機構は、検出アレイと物体架台とをさらに含む検出アセンブリの一部である。このような検出アセンブリは、Ｘ線源をさらに含む検出システムの一部である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学機構であって、
－結像光路を介して視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）結像光学系と、
－前記変換視野に配置されたシンチレータ材料の層と、
－前記結像光学系の瞳面に配置された絞りと、を含み、
－前記結像光学系が光軸を有し、
－前記絞りの絞り開口の中心が前記光軸を基準にして偏心距離に配置されている、結像光学機構。

【請求項2】

前記偏心距離が前記絞り開口の幅の少なくとも１０％である、請求項１に記載の結像光学機構。

【請求項3】

前記絞りが、前記瞳面において前記絞りを平行移動させるための駆動部に取り付けられている、請求項１または２に記載の結像光学機構。

【請求項4】

前記絞り開口によって画定される前記結像光学系の物体側開口数が０．４より大きい、請求項１～３のいずれか１項に記載の結像光学機構。

【請求項5】

前記結像光学機構が主光線特性を調整するための手段をさらに含み、前記手段が可動光学素子または前記絞りを軸方向に移動させる手段のいずれかを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の結像光学機構。

【請求項6】

前記絞りが環状瞳絞りである、請求項１～５のいずれか１項に記載の結像光学機構。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の結像光学機構を含む検出アセンブリであって、
－前記結像光学系の前記検出視野に配置された検出アレイと、
－前記結像光学系を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体を保持するための物体架台と、をさらに含む、検出アセンブリ。

【請求項8】

請求項７に記載の検出アセンブリを含み、Ｘ線源をさらに含む、検出システム。

【請求項9】

前記Ｘ線源を基準にした前記物体架台の相対的横方向変位のための横変位駆動部を有する、請求項８に記載の検出システム。

【請求項10】

－前記物体架台を基準にした前記Ｘ線源の横方向変位と、
－前記結像光学系の前記光軸を基準にした前記絞り開口の前記中心の前記偏心距離とが、
前記変換視野に入射するＸ線が前記結像光路内の結像光の主結像光線に対して平行に進むようにバランスがとれる、請求項９に記載の検出システム。

【請求項11】

前記変換視野に入射する前記Ｘ線と前記結像光学系の前記光軸との間の角度が０度から８０度の間である、請求項８～１０のいずれか１項に記載の検出システム。

【請求項12】

前記瞳面において絞りを平行移動させるための偏心駆動部および／または軸方向駆動部と、前記偏心駆動部および／または前記軸方向駆動部および前記横変位駆動部と信号接続する制御デバイスとをさらに含む、請求項９に記載の検出システム。

【請求項13】

請求項８～１２のいずれか１項に記載の検出システムを使用するＸ線検査方法であって、前記絞りの前記絞り開口の前記偏心距離が、前記結像光学系の前記変換視野へのＸ線の斜めまたは傾斜入射の角度に合わせて適応化される、Ｘ線検査方法。

【請求項14】

前記絞りが、前記絞りを前記瞳面において平行移動させるための偏心駆動部および／または軸方向駆動部に取り付けられている、請求項２に記載の結像光学機構。

【請求項15】

前記絞り開口によって画定される前記結像光学系の物体側開口数が０．４より大きい、請求項２に記載の結像光学機構。

【請求項16】

前記偏心距離が前記絞り開口の幅の少なくとも１０％である、請求項７に記載の検出アセンブリ。

【請求項17】

前記絞りが、前記絞りを軸方向または横方向のうちの少なくとも一方に平行移動させるための駆動部に取り付けられている、請求項７または１６に記載の検出アセンブリ。

【請求項18】

前記偏心駆動部の動作と前記横変位駆動部の動作との間の依存関係に関するデータを格納するルックアップテーブルを含み、
前記制御デバイスが前記偏心駆動部と前記横変位駆動部とを制御するために前記ルックアップテーブルに格納された前記データを使用するように構成されている、請求項１２に記載の検出システム。

【請求項19】

前記変換視野に入射するＸ線が前記結像光路内の結像光の主結像光線に対して平行に進むように、前記物体架台を基準にした前記Ｘ線源の横方向変位と前記結像光学系の前記光軸を基準にした前記絞り開口の前記中心の前記偏心距離とのバランスをとることを含む、請求項１３に記載のＸ線検査方法。

【請求項20】

前記偏心駆動部および／または前記軸方向駆動部の動作と前記横変位駆動部の動作との間の依存関係に関するデータを格納するルックアップテーブルからデータを読み出すことと、
前記物体架台を基準にした前記Ｘ線源の前記横方向変位と前記結像光学系の前記光軸を基準にした前記絞り開口の前記中心の前記偏心距離とのバランスをとるために、前記ルックアップテーブルからの前記データを使用することとを含む、請求項１３または１９に記載のＸ線検査方法。

【請求項21】

前記変換視野に入射する前記Ｘ線と前記結像光学系の前記光軸との間の角度が０度から８０度の間である、請求項１３、１９または２０に記載のＸ線検査方法。

【請求項22】

横変位駆動部を使用して前記Ｘ線源を基準にした前記物体架台の相対的横方向変位を行うことを含む、請求項１３または１９～２１のいずれか１項に記載のＸ線検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、米国特許出願第１７／４０２８１９号、第１７／４０２８２２号、独国特許出願第１０２０２１２１０１７５．５号および独国特許出願第１０２０２１２１０１７４．７号の優先権を主張し、参照によりその内容が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学機構に関する。また、本発明は、そのような結像光学機構を含む検出アセンブリおよびそのような検出アセンブリを含む検出システムに関する。また、本発明は、そのような検出システムを使用するＸ線検査方法に関する。

【背景技術】

【0003】

Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学機構が、米国特許第７，０５７，１８７Ｂ１号、第７，１３０，３７５Ｂ１号、および第９，１２９，７１５Ｂ２号から知られている。また、独国特許出願公開第１０２０１８２０９５７０号から、３次元像を生成する方法およびデバイスが知られている。米国特許出願公開第２０２１／００１２４９９号は、Ｘ線を使用してデバイスにおける欠陥を検出するための方法およびシステムを開示している。S. Gondrom et.al., NDT.net - July 1999, Vol.4, No.7の記事では、機能原理および産業上の利用を含むデジタル計算断層撮影およびトモシンセシスが開示されている。独国特許第４２２８０８２Ｃ１号は、光学絞りを開示している。米国特許出願公開第２０１６／００８８２０５号は、多重フーリエタイコグラフィ結像システムおよび方法を開示している。米国特許出願公開第２０１８／０１６４６９０号は、ＥＵＶ投影リソグラフィのための結像光学ユニットを開示している。米国特許出願公開第２０１７／０１３１５２８号は、リソグラフィマスクを検査するための計測システム用の結像光学ユニットを開示している。米国特許出願公開第２０１２／０１５４８２３号は、位置検出装置、露光装置および製造方法を開示している。

【発明の概要】

【0004】

一般的態様では、本発明は、斜めまたは傾斜して変換視野に入射するＸ線にかかわらず、物体の高品位結像を可能にする結像光学機構を構築する。

【0005】

上記の態様は、Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ように構成された結像光学機構であって、結像光路を介して視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学系と、変換視野に配置されたシンチレータ材料の層と、結像光学系の瞳面に配置された絞りとを含む、結像光学機構によって実現される。結像光学系は光軸を有し、絞りの絞り開口の中心が光軸を基準にして偏心距離に配置されている。

【0006】

結像光学機構の結像光学系の光軸を基準にして偏心距離に配置された絞りが、そのような偏心距離を結像光学系の変換視野へのＸ線の斜めまたは傾斜した入射の角度に適応化させることを可能にすることが、本発明人らにより認められた。絞り開口のそれぞれの偏心によって、シンチレータ材料の層の異なる位置からの起点の結像スポットの平均スポットサイズを有利に小さく維持することができる。これは、シンチレータ材料の層に斜めに入射する光線の場合であっても、変換視野から検出視野への良好な結像をもたらす。

【0007】

結像光学機構の絞りの絞り開口は、結像光学系の瞳を画定する。

【0008】

具体的には、２０μｍ未満、１０μｍ未満、および具体的には１μｍ未満の物体構造体を結像する（ｉｍａｇｅ）ことが可能である。そのような構造体の例は、マイクロチップと基板導体経路との間のＣｕ－Ｃｕハイブリッドボンディング構造体である。具体的には、シングルダイ間またはホールウエハと基板ウエハとの直接ボンディングを検査することができる。

【0009】

具体的には、異なる方向から撮像された、いくつかの２Ｄ像を組み合わせることによって、被検物体サンプルの３Ｄトモグラフィ再構成が可能である。

【0010】

絞り開口の幅の少なくとも１０％である偏心距離が、そのような結像光学機構を含む検出システムおよび検出アセンブリの典型的なスペース要件に良好に適応化することが実証された。偏心距離は、絞り開口幅の１０％より大きくすることができ、絞り開口幅の１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％またはさらにより大きな割合となることが可能である。偏心距離は、物体のＸ線照射の入射角の連続関数とすることができる。所与の結像光学機構について、そのようなＸ線入射角の測定後、偏心距離値をたとえば結像光学系内で調整されるルックアップテーブルに格納することができる。

【0011】

絞りの絞り開口は、円形開口とすることができる。この場合、絞り開口の幅はその直径でもある。非円形絞り開口の場合、幅は、絞りの配置面における絞り開口のすべての可能な方向にわたって測定された平均幅として計算することができる。

【0012】

絞りは、瞳絞りを平行移動させるための駆動部に取り付けることができる。瞳絞り駆動部は、瞳絞りを瞳面において少なくとも１つの絞り偏心方向に沿って横方向に平行移動させる偏心駆動部とすることができる。偏心駆動部は、偏心距離の適応化を可能にする。偏心駆動部は、結像光学機構の、または結像光学機構を使用する検出アセンブリまたは検出システムの、制御デバイスに信号接続することができる。その場合、制御デバイスは、絞りを平行移動させるように偏心駆動部の動作を制御することができる。このような制御は、制御デバイスに供給される別のパラメータに応じて行うことができる。そのような他のパラメータは、結像光学機構、検出アセンブリまたは検出システムのそれぞれの動作条件の結果、または測定の結果とすることができる。これに代えて、またはこれに加えて、瞳絞り駆動部は、瞳絞りを瞳面に対して垂直に平行移動させる軸方向駆動部とすることができる。そのような軸方向駆動部は、結像光学機構のテレセントリシティパラメータを調整するためのテレセントリシティ調整駆動部の機能を果たすことができる。

【0013】

絞り開口によって画定される結像光学系の物体側ＮＡは、０．４より大きくすることができる。この物体側ＮＡは、十分な解像度での物体の結像を可能にする。そのような物体側ＮＡは、０．４５、０．５、０．５５、０．６、１．０、１．２とすることができ、またはさらに大きくすることができる。通例、そのような絞り開口によって画定される物体側ＮＡは１．８未満である。シンチレータ材料が１．０より大きい屈折率を有することができるため、物体側開口数は１．０より大きくすることができる。

【0014】

結像光学機構は、主光線特性を調整するための手段をさらに含むことができ、そのような手段は可動光学素子または絞りを軸方向に移動させる手段を含む。

【0015】

絞りは、環状瞳絞りとすることができる。

【0016】

別の一般的態様では、検出アセンブリが、Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ように構成された結像光学機構を含み、結像光学機構は、結像光路を介して視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学系と、変換視野に配置されたシンチレータ材料の層と、結像光学系の瞳面に配置された絞りとを含む。結像光学系は光軸を有し、絞りの絞り開口の中心が光軸を基準にして偏心距離に配置されている。検出アセンブリは、結像光学系の検出視野に配置された検出アレイと、結像光学系を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体を保持するための物体架台とをさらに含む。

【0017】

上述の検出アセンブリの利点は、結像光学機構に関して上述した利点と一致する。検出アセンブリの検出アレイ、結像光学系および物体架台は、固定した位置関係で取り付け可能である。

【0018】

別の一般的態様では、検出システムが、Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ように構成された結像光学機構を含む検出アセンブリを含む。結像光学機構は、結像光路を介して視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学系と、変換視野に配置されたシンチレータ材料の層と、結像光学系の瞳面に配置された絞りとを含む。結像光学系は光軸を有し、絞りの絞り開口の中心が光軸を基準にして偏心距離に配置されている。検出アセンブリは、結像光学系の検出視野に配置された検出アレイと、結像光学系を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体を保持するための物体架台とをさらに含む。検出システムはＸ線源をさらに含む。

【0019】

上述の検出システムの利点は、結像光学機構に関して、および検出アセンブリに関して上述した利点と一致する。

【0020】

使用されるＸ線のＸ線エネルギーは、５ｋｅＶと１６０ｋｅＶとの間、好ましくは１５ｋｅＶと９０ｋｅＶとの間の範囲とすることができる。

【0021】

検出システムは、Ｘ線源を基準にした物体架台の相対的横方向変位のための横変位駆動部を含むことができる。横変位駆動部は、高品位での物体の自動結像測定を可能にする。このような横変位駆動部を使用して使用可能な結像方法が、独国特許出願公開第１０２０１８２０９５７０号で開示されており、その内容全体が参照により組み込まれる。

【0022】

Ｘ線源を基準にした物体架台のこのような横方向変位時、結像光学系の光軸の方向が変化しないままとすることができ、すなわち傾斜しないことが可能である。具体的には、物体架台の横方向変位時、物体と結像光学機構は固定した空間的関係を維持することができる。

【0023】

一方の光学架台を基準にしたＸ線源の横方向変位と他方の絞り開口偏心とのバランスをとることで、変換視野面の法線を基準にして斜めであるかまたは傾斜しているＸ線経路を介して変換視野面に垂直なシンチレータ材料の厚さ全体にわたって結像光が生じるにもかかわらず、検出視野に対する変換視野の結像の小さい平均有効スポットサイズによる高品位な結像を可能にする。上述のバランスに関与する絞り開口の偏心は、結像光学系の光軸を基準にした絞り開口の中心の偏心距離の調整を含むことができる。結像光学系内の結像光の主結像光線は、シンチレータ材料層から発する光束の中心光線と定義することができる。あるいは、そのような主結像光線は、主結像光エネルギーの方向を持つ光線と定義することができる。

【0024】

変換視野に入射するＸ線と結像光学系の光軸との間の角度は、０度から８０度の間とすることができる。上記の角度は、良好な結像結果、具体的には、独国特許出願公開第１０２０１８２０９５７０号による方法を使用した場合に良好な３次元結像結果をもたらすことが判明した。そのような角度は１０度から３０度の間とすることができ、２０度の範囲内とすることができる。

【0025】

検出システムは、偏心駆動部および横変位駆動部と信号接続する制御デバイスを含むことができる。制御デバイスは、横変位駆動部によってもたらされる横方向変位に応じた偏心駆動部の制御を可能にする。これは、物体の３次元像を生成する自動測定プロセスを可能にする。一方の偏心駆動部の動作と他方の横変位駆動部の動作との間の依存関係に関するデータを、ルックアップテーブルから収集することができる。そのようなルックアップテーブルは、検出システムの準備キャリブレーション段階で作成することができる。

【0026】

別の一般的態様では、Ｘ線検査方法が、Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ように構成された結像光学機構を含む検出アセンブリを含む検出システムを使用する。結像光学機構は、結像光路を介して視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学系と、変換視野に配置されたシンチレータ材料の層と、結像光学系の瞳面に配置された絞りとを含む。結像光学系は光軸を有し、絞りの絞り開口の中心が光軸を基準にして偏心距離に配置されている。検出アセンブリは、結像光学系の検出視野に配置された検出アレイと、結像光学系を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体を保持するための物体架台とをさらに含む。検出システムはＸ線源をさらに含む。絞りの絞り開口の偏心距離は、結像光学系の変換視野に対するＸ線の斜めまたは傾斜した入射の角度に適応化される。上記のＸ線検査方法の利点は、検出システムに関して上述した利点と一致する。

【0027】

検出システムは、物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ために使用されるＸ線を透過させる遮蔽絞りアパーチャを有する遮蔽絞りを含むことができ、遮蔽絞りはＸ線源と物体架台との間のＸ線の光路内の配置面に配置され、遮蔽絞りは、遮蔽絞り変位駆動部を介して、配置面において少なくとも１つの絞り変位方向に沿って移動可能である。遮蔽絞りと検出アレイは、異なる物体結像投影を実現するために、被検物体に対して相対的に同期して移動させることができる。

【0028】

遮蔽絞りと検出アレイと物体との同期移動は、所望の物体結像投影になるように、物体に照射するＸ線の使用光路が常に、結像される（ｉｍａｇｅｄ）所望の物体領域において物体に当たるように保証する。

【0029】

以下で述べるさらなる態様とともに追加の一般的態様として示される上述の態様に代えて、またはそれらに加えて実現可能な別の一般的態様によると、本発明は、物体のＸ線照射を最適化し、具体的には高解像度物体結像を実現することができる。

【0030】

上記の態様は、Ｘ線を発生するためのＸ線源と、Ｘ線照射される物体面において物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学機構とを含む検出システムであって、結像光学機構が視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学系を含む、検出システムによって実現される。検出システムは、結像光学系の検出視野に配置された検出アレイと、結像光学系を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体を保持するための物体架台とを含み、物体架台は、物体変位駆動部を介して物体面において少なくとも１つの物体横変位方向に沿って光源に対して相対的に移動可能である。検出システムは、物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ために使用されるＸ線を透過させる遮蔽絞りアパーチャを有する遮蔽絞りを含み、遮蔽絞りは、Ｘ線源と物体架台との間のＸ線の光路における配置面に配置され、遮蔽絞りは遮蔽絞り変位駆動部を介して配置面において少なくとも１つの絞り変位方向に沿って移動可能である。検出システムは、遮蔽絞り変位駆動部と物体変位駆動部の移動を同期させるために、遮蔽絞り変位駆動部および物体変位駆動部と信号接続された駆動部制御ユニットを有する、制御デバイスを含む。

【0031】

可動遮蔽絞りは、物体の結像光学機構によって結像される（ｉｍａｇｅｄ）領域のみがＸ線照射されるように保護することを可能にする。非検査光学領域、すなわち結像光学機構によって実際には結像され（ｉｍａｇｅｄ）ない物体の領域が、それにより無用なＸ線露光から保護される。いくつかの実装形態では、遮蔽絞り変位駆動部と物体変位駆動部との同期移動が、物体に照射するためのＸ線の使用光路が常に（または検出システムの動作期間の実質的に大部分の期間中に）、結像される（ｉｍａｇｅｄ）所望の物体領域において物体に当たるように保証する。

【0032】

具体的には、２０μｍ未満、１０μｍ未満、具体的には１μｍ未満の物体構造体を結像する（ｉｍａｇｅ）ことが可能である。そのような構造体の例は、マイクロチップと基板導体経路との間のＣｕ－Ｃｕハイブリッドボンディング構造体である。具体的には、シングルダイ間またはホールウエハと基板ウエハとの直接ボンディングを検査することができる。

【0033】

【0034】

使用されるＸ線のＸ線エネルギーは、５ｋｅＶと１６０ｋｅＶとの間、好ましくは１５ｋｅＶと９０ｋｅＶとの間の範囲とすることができる。

【0035】

いくつかの実装形態では、物体架台は少なくとも１つの直線変位方向に沿って移動可能である。遮蔽絞りは、少なくとも１つの直線変位方向に沿って移動可能である。上記の物体架台／遮蔽絞りの可動性は、高解像度物体像を得るのに特に有利であることが判明した。物体架台は２つの横変位方向に沿って移動可能とすることができる。そのような２つの変位方向は、物体面にわたることができる。遮蔽絞りは、２つの横変位方向に沿って移動可能とすることができる。そのような２つの変位方向は遮蔽絞り配置面にわたることができる。

【0036】

いくつかの実装形態では、物体架台および／または遮蔽絞りは少なくとも１つの円形方向に沿って移動可能である。上記の利点は、上述の少なくとも１つの円形方向における移動可能変形態様にも当てはまる。

【0037】

いくつかの実装形態では、可変サイズの遮蔽絞りアパーチャを有する遮蔽絞りが、結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体領域に当たるように使用Ｘ線経路によって満たされるべき視野の要件への遮蔽絞りサイズの適応化を可能にする。そのようなサイズの可変性は、虹彩絞りによって実現可能である。可変サイズの遮蔽絞りアパーチャを有する遮蔽絞りは、アパーチャ変化駆動部を備えることができる。そのようなアパーチャ変化駆動部も制御デバイスの駆動部制御ユニットと信号接続可能である。アパーチャ変化駆動部を介して制御されるアパーチャサイズは、遮蔽絞り変位駆動部および／または物体変位駆動部の位置に依存し得る。

【0038】

遮蔽絞りはいくつかの遮蔽ブレードを含むことができる。上記の遮蔽絞りの一実施形態は、比較的単純な構造を有することができる。遮蔽ブレードは、可変遮蔽絞りアパーチャサイズを可能にするように互いに対して相対的に移動可能とすることができる。これらのいくつかの遮蔽ブレードは、少なくとも１対または数対の遮蔽ブレードとして構成可能である。２対の遮蔽ブレードが使用される場合は、たとえば正方形または矩形の遮蔽絞りアパーチャとなることを可能にするために、これらを互いに対して９０度の向きとすることができる。

【0039】

いくつかの実装形態では、遮蔽絞りアパーチャは、フィルタを備えることができる。上記のフィルタは、望ましくない波長および／または屑をフィルタ除去することを可能にする。

【0040】

いくつかの実装形態では、検出システムは、異なる遮蔽絞り間の交換のために遮蔽絞り交換架台を含むことができる。上記の遮蔽絞り交換架台は、異なる遮蔽絞り間の交換を容易にすることができる。これは、摩耗した遮蔽絞りを交換するため、または遮蔽絞りアパーチャサイズを適応化するために使用することができる。

【0041】

いくつかの実装形態では、検出システムは、変換視野に配置されたシンチレータ材料の層を含むことができる。上記のシンチレータ材料の層は、変換視野から検出視野への良好な結像を可能にする。

【0042】

いくつかの実装形態では、検出システムは、結像光学系の瞳面に配置された瞳絞りを含むことができる。上記の瞳絞りは、具体的には結像光学系の開口数を検出システムの結像要件に適応化させることを可能にする。

【0043】

これは、具体的には、瞳面において瞳絞りを平行移動させるために瞳絞り偏心駆動部を介して移動可能な瞳絞りの場合に当てはまる。具体的には、結像光学機構の結像光学系の光軸を基準にして偏心距離に配置された絞りが、そのような偏心距離を結像光学系の変換視野へのＸ線の斜めまたは傾斜した入射の角度に適応化させることを可能にすることが、本発明人らにより認められた。絞り開口のそれぞれの偏心によって、シンチレータ材料の層の異なる位置からの起点の結像スポットの平均スポットサイズを有利に小さく維持することができる。これは、シンチレータ材料の層に斜めに入射する光線の場合であっても、変換視野から検出視野への良好な結像をもたらす。

【0044】

いくつかの実装形態では、駆動部制御ユニットが瞳絞り偏心駆動部と信号接続することができる。上記の駆動部制御ユニットは、遮蔽絞り変位駆動部と横変位駆動部と瞳絞り変位駆動部の移動の同期を可能にする。これは、物体の３次元像を生成する自動測定プロセスを可能にする。遮蔽絞り変位駆動部と横変位駆動部と瞳絞り変位駆動部の動作間の依存関係に関するデータを、ルックアップテーブルから収集することができる。そのようなルックアップテーブルは、検出システムの準備キャリブレーション段階で作成することができる。

【0045】

いくつかの実装形態では、Ｘ線源は開放透過型線源または液体金属ジェット源とすることができる。上記のＸ線源は、検出システムに適することが実証されている。

【0046】

物体架台は、リング架台型のものとすることができる。そのような物体架台は、使用光路と物体との間に追加の架台材料を有していなくてもよい。これにより望ましくないＸ線吸収が回避される。

【0047】

いくつかの実装形態では、物体架台は、少なくとも１つの有機トレイを含むことができるか、またはアルミニウムおよび／またはガラストレイ、具体的には、発生したＸ線のスペクトルの低エネルギー部分をフィルタリングするためのドーパントを含むトレイを含むことができる。上記の物体架台は、Ｘ線吸収を最小限にし、および／またはＸ線スペクトルの低い望ましくないエネルギー部分をフィルタリングすることができる。

【0048】

別の一般的態様では、物体のＸ線検査のための検出システムを使用してＸ線検査方法が行われ、検出システムは、Ｘ線を発生するためのＸ線源と、Ｘ線照射された物体面において物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学機構とを含み、結像光学機構は視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学系を含む。検出システムは、結像光学系の検出視野に配置された検出アレイと、結像光学系を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体を保持するための物体架台とを含み、物体架台は、物体変位駆動部を介して物体面において少なくとも１つの物体横変位方向に沿って光源に対して相対的に移動可能である。検出システムは、物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ために使用されるＸ線を透過させる遮蔽絞りアパーチャを有する遮蔽絞りを含み、遮蔽絞りは、Ｘ線源と物体架台との間のＸ線の光路において配置面に配置され、遮蔽絞りは、遮蔽絞り変位駆動部を介して配置面において少なくとも１つの絞り変位方向に沿って移動可能である。検出システムは、遮蔽絞り変位駆動部と物体変位駆動部の移動を同期させるために遮蔽絞り変位駆動部および物体変位駆動部と信号接続された駆動部制御ユニットを有する制御デバイスを含む。遮蔽絞りと検出アレイは、異なる物体結像投影を実現するために、同期して被検物体に対して相対的に移動される。上記のＸ線検査方法の利点は、検出システムに関して上述した利点と一致する。遮蔽絞りと検出アレイと物体との同期移動は、所望の物体結像投影を生じさせるために、物体に照射するＸ線の使用光路が常に（または検出システムの動作期間の実質的に大部分の期間中に）、結像される（ｉｍａｇｅｄ）所望の物体領域において物体に当たるように保証することができる。

【0049】

このような追加の一般的態様は、以下の項目を使用してさらに説明することができる。

【0050】

１．（項目１）物体のＸ線検査のための検出システムであって、
－Ｘ線を発生するためのＸ線源と、
－Ｘ線照射された物体面における物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学機構であって、視野面における変換視野を検出面における検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学系を含む結像光学機構と、
－結像光学系の検出視野に配置された検出アレイと、
－結像光学系を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体を保持するための物体架台であって、物体変位駆動部を介して物体面において少なくとも１つの物体横変位方向に沿って光源に対して相対的に移動可能な物体架台と、
－物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ために使用されるＸ線を透過させる遮蔽絞りアパーチャを有する遮蔽絞りであって、Ｘ線源と物体架台との間のＸ線の光路における配置面に配置され、遮蔽絞り変位駆動部を介して配置面において少なくとも１つの絞り変位方向に沿って移動可能な遮蔽絞りと、
－遮蔽絞り変位駆動部と物体変位駆動部の移動を同期させるために、遮蔽物絞り変位駆動部と物体変位駆動部とに信号接続された駆動部制御ユニットを有する制御デバイスと、
を含む、検出システム。

【0051】

２．（項目２）物体架台が少なくとも１つの直線変位方向に沿って移動可能な、項目１の検出システム。

【0052】

３．（項目３）遮蔽絞りが少なくとも１つの直線変位方向に沿って移動可能な、項目１の検出システム。

【0053】

４．（項目４）物体架台および／または遮蔽絞りが少なくとも１つの円形方向に沿って移動可能な、項目１の検出システム。

【0054】

５．（項目５）遮蔽絞りが、遮蔽絞りアパーチャがサイズ可変であるように構成されている、項目１の検出システム。

【0055】

６．（項目６）遮蔽絞りがいくつかの遮蔽ブレードを含む、項目１の検出システム。

【0056】

７．（項目７）遮蔽絞りアパーチャがフィルタを備える、項目１の検出システム。

【0057】

８．（項目８）異なる遮蔽絞り間で交換するための遮蔽絞り交換架台を含む、項目１の検出システム。

【0058】

９．（項目９）変換視野に配置されたシンチレータ材料の層を含む、項目１の検出システム。

【0059】

１０．（項目１０）結像光学系の瞳面に配置された瞳絞りを含む、項目１の検出システム。

【0060】

１１．（項目１１）瞳絞りが、瞳面において瞳絞りを平行移動させるための瞳絞り偏心駆動部を介して移動可能な、項目１０の検出システム。

【0061】

１２．（項目１２）駆動部制御ユニットが瞳絞り偏心駆動部と信号接続する、項目１１の検出システム。

【0062】

１３．（項目１３）Ｘ線源が開放透過型線源または液体金属ジェット源である、項目１の検出システム。

【0063】

１４．（項目１４）物体架台が少なくとも１つの有機トレイを含むか、またはアルミニウムおよび／またはガラストレイを含み、トレイが具体的には発生したＸ線のスペクトルの低エネルギー部分をフィルタリングするためのドーパントを含む、項目１の検出システム。

【0064】

１５．（項目１５）項目１の検出システムを使用するＸ線検査方法であって、異なる物体結像投影を実現するために遮蔽絞りと検出アレイが被検物体に対して相対的に同期して移動される、Ｘ線検査方法。

【0065】

１６．（項目１６）物体架台を少なくとも１つの直線変位方向に沿って移動させることを含む、項目１５のＸ線検査方法。

【0066】

１７．（項目１７）遮蔽絞りを少なくとも１つの直線変位方向に沿って移動させることを含む、項目１５のＸ線検査方法。

【0067】

１８．（項目１８）物体架台および／または遮蔽絞りを少なくとも１つの円形方向に沿って移動させることを含む、項目１５のＸ線検査方法。

【0068】

１９．（項目１９）遮蔽絞り変位駆動部の動作と物体変位駆動部の動作との間の依存関係に関するデータを格納するルックアップテーブルからデータを読み出すことと、
遮蔽絞り変位駆動部と物体変位駆動部の移動を同期させるためにルックアップテーブルからのデータを使用することとを含む、項目１５のＸ線検査方法。

【0069】

２０．（項目２０）遮蔽絞り変位駆動部の動作と物体変位駆動部の動作との間の依存関係に関するデータを格納するルックアップテーブルを含み、
制御デバイスが、遮蔽絞り変位駆動部と物体変位駆動部の移動を同期させるためにルックアップテーブルに格納されているデータを使用するように構成されている、項目１の検出システム。

【0070】

この追加の一般的態様の構成要素および機能は、上記の一般的態様のものと組み合わせることができる。

【0071】

以下、本発明の例示の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0072】

【図1】検出システムのＸ線源に対して相対的な物体架台を含む検出アセンブリの第１の位置に示されている顕微鏡対物レンズとして実現された、Ｘ線照射された物体を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像光学機構を有する検出アセンブリを含む検出システムであって、Ｘ線源の発生源領域と物体架台との間に遮蔽絞りをさらに含む検出システムの、一部が概略図であり一部が透視図である側面図である。

【図1A】遮蔽絞りの面ｘｙの図を示す、図１の挿入図である。

【図2】図１と類似した図において、図１と比較して横方向に変位している、Ｘ線源に対して相対的な物体架台を含む検出アセンブリのさらなる位置における検出システムを示す図である。

【図3】子午断面および概略断面において、物体から到来し、結像光学機構の結像物体によって結像される（ｉｍａｇｅｄ）変換視野に入射する傾斜Ｘ線に沿ってシンチレータ層の異なる点から生じる結像ビーム路のハイライトされた光線を有する、結像光学機構を示す図である。

【図4】軸方向に変位可能な瞳絞りと変換視野を検出視野に結像する（ｉｍａｇｅ）結像光学系とを含む、結像光学機構のさらなる実施形態を示す図である。

【図5】図４と類似した図において、瞳絞りが環状アパーチャ絞りとして実現されている結像光学機構を示す図である。

【図6】図５と類似した図において、瞳絞りがさらに偏心され、すなわち結像光学機構の光軸から横方向に変位している、結像光学機構を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0073】

検出システム１が、Ｘ線３が照射された物体２を調査または検査する機能を果たす。検出システム１は、具体的には、パッケージングの品質、すなわち、具体的にはマイクロ構造体および／またはナノ構造体を有するチップ上の電子コンポーネントの機械的および電気的ボンディングの品質を調査する機能を果たす。そのような電子コンポーネントは、層状の３次元（３Ｄ）構造体に配置されることが多い。図１では、いくつかの層４_i（ｉ＝１．．．３、５、７、１０またはそれ以上）が示されている。

【0074】

詳細な説明を容易にするために、以下ではデカルトｘ－ｙ－ｚ座標系を使用する。図１において、ｘ方向が右を指し、ｙ方向が描画面に対して垂直であり、観察者から離れる方向を指し、ｚ方向が上方を指す。

【0075】

層４_iはｚ方向に積層されている。

【0076】

Ｘ線３は、光源とも呼ばれるＸ線源６の発生源領域５から放射される。Ｘ線３は、物体２が内部に配置されている放射コーン内で放射される。このような放射コーンの典型的なコーン角は、９０度から１７５度の間の範囲であり、１７０度とすることができる。発生源領域５のスポットサイズは、光源６の種類に応じて１μｍと１００μｍとの間の範囲とすることができる。光源６の連続出力は、１Ｗと２００Ｗとの間の範囲とすることができ、この場合も光源の種類に応じて２０Ｗまたは５０Ｗとすることができる。

【0077】

Ｘ線源６は、開放透過型線源または液体金属ジェット源とすることができる。開放透過型Ｘ線源の一例は、独国Ｘ－ＲＡＹＷｏｒＸＧｍｂＨから提供されている製品ライン「ＴＣＨＥ＋」からの発生源である。液体金属ジェット源の一例は、ＥｘｃｉｌｌｕｍＡＢによって提供されている発生源「金属ジェットＤ２＋７０ｋＶ」である。

【0078】

物体２は、物体面８を画定する物体架台７によって保持される。物体２は、物体視野８ａ内のｘ－ｙ次元を基準にして配置される。物体架台７は、最大３００ｍｍ以上の直径を有する物体２を載せることができる。

【0079】

物体架台７は、使用光路８ｅと物体２との間に追加の取り付け材料を備えないようにリング架台として実現可能である。あるいは、物体架台７は、薄い有機トレイまたは複数のそのようなトレイを含むことができる。そのような有機トレイは、使用Ｘ線３の吸収を最小限にする機能を果たす。あるいは、Ｘ線３のスペクトルの低い望ましくないエネルギー部分をフィルタリングするために、適切なドーパントを有するアルミニウムおよび／またはガラストレイを物体架台７の一部として使用することができる。

【0080】

１０ｋｅＶまたは１５ｋｅＶを下回るＸ線エネルギーが、それぞれの物体架台側フィルタを介してフィルタリングされる。物体架台７のそれぞれの実施形態における有機トレイ／アルミニウムおよび／またはガラストレイの典型的な厚さは、１ｍｍと５ｍｍとの間の範囲とすることができる。

【0081】

ガラストレイは、具体的には低エネルギーＸ線のフィルタリングを最適化するために、Ｐｂ、Ｂ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｕなどの適切な量のドーパント材料を含有することができる。

【0082】

発生源領域５と物体架台７との間の配置面８ｃに遮蔽絞り８ｂが配置されている。遮蔽絞り８ｂは、Ｘ線３の全体的光路８ｄ内に配置され、光源６の放射コーンによって画定された全光路８ｄ内の使用可能な光路８ｅを選択する機能を果たす。具体的には、遮蔽絞り８ｂは、物体２の非検査領域をＸ線露光から保護する。遮蔽絞り８ｂは、遮蔽絞りアパーチャとも呼ばれる絞り開口８ｆを有する。遮蔽絞りアパーチャ８ｆを通って、使用可能光路８ｅが、物体２に当たるさらなる下方ビーム経路内を伝播する。

【0083】

遮蔽絞りアパーチャ８ｆは、物体２を結像する（ｉｍａｇｅ）ために使用されるＸ線３を透過させる。このような遮蔽絞りアパーチャ８ｆは、円形とすることができるか、正方形アパーチャとすることができるか、または矩形とすることができる。遮蔽絞りアパーチャ８ｆのその他の境界輪郭、たとえば六角形輪郭も可能である。

【0084】

遮蔽絞り８ｂは、遮蔽絞り変位駆動部８ｇを介して配置面８ｃ内で少なくとも１つの絞り変位方向ｘ／ｙに沿って移動可能である。

【0085】

遮蔽絞り変位駆動部８ｇを介して行われる遮蔽絞り８ｂのそのような移動は、少なくとも１つの直線変位方向、たとえばｘ／ｙに沿った直線変位とすることができる。あるいは、遮蔽絞り変位駆動部８ｇの実施形態によっては、遮蔽絞り８ｂの可動性は、配置面８ｃにわたる２つの変位方向に沿って、たとえばｘとｙとすることができる。遮蔽絞り変位駆動部８ｇの別の実施形態または追加の実施形態では、遮蔽絞り８ｂは少なくとも１つの曲線状方向に沿って移動可能とすることができ、具体的には少なくとも１つの円形方向に沿って移動可能とすることができる。

【0086】

遮蔽絞り８ｂは、遮蔽絞りアパーチャ８ｆがサイズ可変であるように構成することができる。具体的には、遮蔽絞り８ｂは、可変サイズの絞り開口８ｆを有する虹彩絞りとして構成可能である。そのような絞り開口サイズ／形状変化は、それぞれの遮蔽絞りアパーチャ駆動部（図示せず）によって生じさせることができる。

【0087】

遮蔽絞り８ｂの面ｘｙの図を示す挿入図１Ａに示すように、遮蔽絞り８ｂの一実施形態では、これは、組み合わさって遮蔽絞りアパーチャ８ｆを画定するいくつかの遮蔽ブレード８ｂａ、８ｂｂ、８ｂｃおよび８ｂｄを含むことができる。

【0088】

図１Ａに示す実施形態では、ブレード８ｂａ～８ｂｄは、対向する場所からの遮蔽絞りアパーチャ８ｆの範囲を画定する２対のブレード８ｂａ、８ｂｂおよび８ｂｃ、８ｂｄとして配置される。図１Ａの方向から見ると、ブレード８ｂｃ、８ｂｄがブレード８ｂａ、８ｂｂの下に配置されている。これらのブレード対８ｂａ、８ｂｂと８ｂｃ、８ｂｄとの間のｚ距離はきわめて小さく、１μｍと１００μｍとの間の範囲とすることができる。

【0089】

図１において破線で示すように、遮蔽絞りアパーチャ８ｆはフィルタ８ｈを備えることができる。このようなフィルタは、発生源から到来するＸ線スペクトルの低エネルギー部分をフィルタ除去する機能を有する。

【0090】

検出システム１は、図１では概略的に示されている遮蔽絞り交換架台８ｉを含むことができる。このような遮蔽絞り交換架台８ｉは、異なる視野絞り８ｂ間で交換、具体的には異なる遮蔽絞りアパーチャ８ｆを有する遮蔽絞り８ｂ間で交換、および／または定格使用時間後に遮蔽絞り８ｂを交換するための機能を有する。

【0091】

遮蔽絞り８ｂの材料は、高吸収性材料、たとえば鉛、タングステン合金とすることができる。遮蔽ステップ８ｂのｚ厚さは、１００μｍと１ｍｍとの間の範囲である。

【0092】

物体２は、顕微鏡対物レンズとして実現された結像光学系１０を含む結像光学機構９を介して結像される（ｉｍａｇｅｄ）。結像光学機構９は、物体架台７と、検出ハウジング１３内に保持された検出アレイ１２も含む、検出アセンブリ１１の一部である。検出アレイ１２はＣＣＤアレイまたはＣＭＯＳアレイとすることができる。検出アレイ１２は、フラットパネル検出器として構成可能である。検出アレイ１２は、毎秒１０フレーム（ｆｐｓ）による最小像読み出し時間を有することができる。このような像読み出し時間は、より高いｆｐｓ値、具体的には、１０ｆｐｓ超、２５ｆｐｓ超、および５０ｆｐｓ超を達成するように、より短くすることができる。通例、像読み出し時間は５ｍｓより長い。

【0093】

検出アセンブリ１１は、広い視野（ＦＯＶ）を有する。ＦＯＶは、使用した顕微鏡対物レンズの倍率に強く依存し、０．４×対物レンズの場合の７０ｍｍ～４０×対物レンズの場合の０．７ｍｍの範囲にわたり得る。当然ながら、ＦＯＶは検出アレイ１２のサイズにも依存する。

【0094】

結像光学機構９は、具体的には異なる倍率スケール間の切り換えのために結像光学系１０が交換可能なように構成することができる。

【0095】

それぞれの結像測定時、検出アレイ１２、結像光学系１０および物体架台７が互いに対して固定した空間的関係で配置される。この構成要素グループ７、１０および１２は、以下で詳述するように、Ｘ線源６に対して相対的に移動される。結像／調整を目的として、検出アレイ１２、結像光学系１０および物体架台７を、具体的には互いに対してｚ方向に調整することができる。

【0096】

結像光学系１０と物体２との間の典型的な距離ｄは、１ｍｍの範囲である。

【0097】

物体面８、すなわち物体架台８の配置面と、遮蔽絞り８ｂの配置面８ｃとの間の典型的な最小距離は１ｍｍである。Ｘ線源６の発生源領域５と遮蔽絞り８ｂとの間の典型的な最小距離は１ｍｍの範囲である。

【0098】

その結果の発生源領域５と物体２との間の小さい距離により、使用光路８ｅの最大スループットが得られる。また、物体２と結像光学系１０との間のこのような最小距離の結果として物体結像の最大解像度が得られる。

【0099】

以下、結像光学機構９のさらなる詳細について図３を参照しながら説明する。

【0100】

結像光学機構９の結像光学系１０は、視野面１５における変換視野１４を検出面または像面１６ａにおける検出視野１６に結像する（ｉｍａｇｅ）機能を果たす。このような結像は、倍率１を有するかまたは１より大きい、たとえば２、３、４、５、８、１０、１５、２０、２５、５０、１００またはさらに大きい倍率を有する、結像光学系１０のそれぞれの実施形態により行うことができる。

【0101】

典型的な倍率値は４～４０の範囲とすることができる。

【0102】

検出アセンブリ１１の検出器アレイ１２が、結像光学系１０の検出視野１６に配置されている。検出アレイ１２は、ｚ方向に沿って結像光学系１０の像面１６ａの位置を基準にして移動可能とすることができる。

【0103】

変換視野１４にシンチレータ材料の層１７が配置されている。

【0104】

通例、Ｘ線源６からのＸ線３は、放射線陰影投射によりシンチレータ材料層１７上に投影像を生じさせる。このような実施形態では、使用可能光路８ｅ内でＸ線３の方向に影響を与えるＸ線光学系は存在しない。

【0105】

このようなシンチレータ層１７の厚さは、結像光学系１０によって結像される（ｉｍａｇｅｄ）変換視野１４量のｚ方向範囲に対応する。典型的なシンチレータ層１７のＺ方向範囲、すなわちそのような層１７の典型的な厚さは、１μｍ～５００μｍ、具体的には５μｍと５０μｍとの間の範囲である。シンチレータ材料層１７は、層１７に入射するＸ線３から、近ＵＶ範囲、可視範囲、または近赤外線領域内とすることができる結像光を生じさせる。

【0106】

それぞれの実施形態に応じて、物体面８における物体視野８ａを変換視野１４に結像する（ｉｍａｇｅ）ためのさらなるＸ線光学系が存在することができる。

【0107】

結像光学系１０は、基準軸とも呼ばれる光軸１８を有する。レンズおよび／またはミラーとすることができる結像光学系１０の光学構成要素は、このような基準軸を基準にして少なくともある程度の対称性を示し、具体的にはそのような基準軸を基準にして回転対称性を示すことができる。結像光学系１０の概略図では、これらの光学構成要素のうちの２つ１８ａ、１８ｂがきわめて概略的に示されている。

【0108】

図３において、変換視野１４と検出視野１６との間の結像光路が、シンチレータ層１７からの３つの異なる起点２２、２３、２４から生じる例示の光線１９、２０、２１によって示されている。光線１９、２０、２１の例として、２つの周辺光線と主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃが示されている。結像光学系１０内の結像光路の主光線または主結像光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃは、シンチレータ層１７のそれぞれの起点２２、２３、２４から発する光束の中心光線と定義される。あるいは、そのような主結像光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃは、主結像光エネルギーの方向を持つ光線と定義することができる。

【0109】

起点２２は、入射Ｘ線３からシンチレータ層１７への例示のＸ線２５の入射点に位置する。起点２３は、Ｘ線２５の視野面１５との交差点、具体的にはシンチレータ層１７のｚ方向範囲の中央に位置する。起点２４は、シンチレータ層１７からのＸ線２５の出射点に位置する。

【0110】

図３に示すビーム路において、Ｘ線２５は光軸１８に対して角度Ａで変換視野１４に入射する。このような角度は、０度から８０度の間の範囲とすることができる。その結果、通例、異なる起点２２～２４は異なるｘ座標と、当然ながら異なるｚ座標も有する。

【0111】

結像光学系１０は、結像光学系１０の瞳面２７に配置された瞳絞り２６をさらに含む。瞳絞り２６は、シンチレータ層１７の異なる起点から生じるそれぞれの光束の周辺光線の方向を画定する。主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃは共線的に進む。

【0112】

瞳絞り２６の絞り開口２８の中心Ｃは、光軸１８を基準にして偏心距離ＤＤに配置される。

【0113】

絞り開口２８は結像光学系１０の瞳を画定する。瞳絞り２６の絞り開口２８によって画定される、結像光学系１０の使用可能な物体側開口数（ＮＡ）、すなわち使用可能物体側ＮＡは、０．４より大きい。図示の実施形態では、結像光学系１０の使用可能物体側ＮＡは、０．６になり得る。使用可能な物体側開口数は０．５とすることができる。

【0114】

偏心距離ＤＤは、典型的な幅Ｗ、具体的には絞り開口２８の直径の少なくとも１０％である。このような比率ＤＤ／Ｗは、１０％と５０％との間の範囲、具体的には２５％と３５％との間の範囲とすることができる。

【0115】

瞳絞り２６は駆動部２９に取り付けられる。そのような駆動部２９は、偏心駆動部として実現される。そのような偏心駆動部２９は、瞳絞り２６を瞳面２７において平行移動させる機能を果たす。そのような平行移動は、ｘ軸およびｙ軸またはｘ－ｙ面の任意の方向に沿って行うことができる。偏心駆動部２９は、検出システム１の制御デバイス３０の制御ユニット３０ａに信号接続（図示せず）している（図１参照）。

【0116】

検出アセンブリ１１は横変位駆動部３１を含む。そのような横変位駆動部３１は、Ｘ線源６を基準にして物体架台７のｘ方向および／またはｙ方向の相対的な横変位のための機能を果たす。図１および図２に示す実施形態では、横変位駆動部３１はＸ線源６に接続されている。別の基本構成では、Ｘ線源６は、固定したままであり、物体２を保持する物体架台７と遮蔽絞り８ｂとを含む検出アセンブリ１１のみが移動する。したがって、それぞれの実施形態に応じて、このような横変位駆動部は、上記に代えてまたは上記に加えて、具体的には物体架台７を保持するフレームに接続することができる。そのようなフレームは、結像光学機構９も保持することができ、具体的には検出アセンブリ１１全体を保持することができる。

【0117】

制御デバイス３０の制御ユニット３０ａはさらに、横変位駆動部３１に信号接続（図示せず）されている。また、制御デバイス３０の制御ユニット３０ａは、遮蔽絞り変位駆動部８ｇに信号接続（図示せず）されている。

【0118】

図２に、横変位駆動部３１の作用を示す。図１と比較すると、Ｘ線源６は検出アセンブリ１１に対して相対的に正のｘ方向に変位されている。上述のように、このようなｘ変位は、検出アセンブリ１１全体を変位させる横変位駆動部（図示せず）によって、および／または、Ｘ線源６を変位させる横変位駆動部３１によって生じさせることができる。物体架台７を横方向に変位させるその作用のため、横変位駆動部３１は物体変位駆動部とも呼ばれる。この結果、図３に関して上述した角度Ａに従ってＸ線２５による物体２の斜めの照射が生じる。それに対して、図１によるＸ線源６の初期構成では、そのようなＸ線２５がｚ方向に沿って進み、すなわち物体面８上に垂直に当たる。横変位駆動部３１の作用によって、物体架台７は、物体面８において少なくとも１つの物体変位方向ｘ／ｙに沿って光源６に対して相対的に移動可能である。横変位駆動部３１を介した物体架台７のこのような可動性は、少なくとも１つの直線変位方向ｘおよび／またはｙに沿うことができる。別の実施形態または追加の実施形態では、物体架台７は、光源６に対して相対的に少なくとも１つの円形方向に沿って、物体架台７に作用する横変位駆動部３１またはそれぞれの横変位駆動部を介して移動可能とすることができる。図１においてそのような円形方向が概略的に矢印Ｃで表されている。代替または追加として、２次元における任意の経路に沿った移動が可能である。そのような任意の経路は３Ｄ経路に沿って進むこともできる。

【0119】

図２に概略的に示すように、検出アセンブリ１１に対して相対的なＸ線源６の横方向移動によると、Ｘ線３の使用光路８ｅが検出システム１によって結像される（ｉｍａｇｅｄ）物体の部分に当たるように保証するために、遮蔽絞り変位駆動部８ｇを介して遮蔽絞り８ｂも横方向に変位させられる。このように行うことで、遮蔽絞り変位駆動部８ｇと横変位駆動部３１とさらに瞳絞り変位駆動部２９の移動が、制御デバイス３０の制御ユニット３０ａによって同期される。

【0120】

変換視野１４に入射するＸ線２５が主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃと平行に進むように、一方の物体架台７および検出アセンブリ１１のさらなる構成要素を基準にしたＸ線源６の横方向変位Ｌ（図２参照）と、他方の結像光学系１０の光軸１８を基準にした絞り開口２８の中心Ｃの偏心距離ＤＤとのバランスがとれる。

【0121】

制御ユニット３０は、横変位駆動部３１によって生じるＸ線源６の横方向変位に応じて、瞳絞り２６の偏心駆動部２９と遮蔽絞り変位駆動部８ｇとを制御する機能を果たす。このような対応する駆動は、（１）変位駆動部２９、（２）遮蔽絞り変位駆動部８ｇ、および（３）横変位駆動部３１の三重になり、その結果、（１）遮蔽絞りアパーチャ８ｆの中心を通るＸ線２５方向のバランスおよび（２）主光線１９ｃ～２１ｃ方向に平行なＸ線２５方向のバランスがとれ、制御デバイス３０のルックアップテーブルに格納することができる。

【0122】

検出システム１は以下のように動作させられる。

【0123】

図１による初期構成では、典型的なｘ線帯域のものとすることができ、１０ｋｅＶと１６０ｋｅＶとの間とのエネルギーを有することができるＸ線が、変換視野１４において物体像を生じさせ、シンチレータ層１７によって、検出アレイ１２による検出が可能な波長範囲、具体的には近ＵＶ範囲、可視範囲または近赤外線領域に変換される。このような変換結像光線、たとえば結像光線１９～２１は、次に結像光学系１０を介して検出アレイ１２上に結像され（ｉｍａｇｅｄ）、それによって検出視野１６において変換視野１４の像を生じさせ、それによって検出アレイ１２上で物体２の像を生じさせる。

【0124】

独国特許出願公開第１０２０１８２０９５７０号に記載されている方法を使用して、上述のようにＸ線源６の横方向変位を介して異なる物体結像投影が使用される。このようにすることによって、物体２から変換視野１４への変換誤差を最小にするために、結像光学系１０の入射点すなわちシンチレータ層１７と物体２の最も近い層４₁との間の極小距離が保証される。最小距離ｄ（図１参照）は１ｍｍの範囲とすることができる。この最小距離ｄのため、Ｘ線源６を検出アセンブリ１１を基準にして横方向に変位させるときに、結像光学系１０をＸ線２５による斜め照射に適応化させるためにｚ軸を基準にした光軸１８の傾斜が生じ得ない。この結果として上述の角度Ａとなる。偏心瞳絞り２６の使用により、検出視野１６において生じる像は、それぞれ斜めの経路に沿ってシンチレータ層１７に生じる結像光線１９～２１の起点（図３の起点２２～２４参照）を生じさせるそのような斜めに入射するＸ線２５によって損なわれないように保証する。偏心距離ＤＤと横方向変位Ｌとのバランスをとった結果として、図３の起点２２～２４のスポット像により例示されているように平均有効スポットサイズ１９_s、２０_s、２１_sが小さくなる。その結果としての右側視界における図３に示すように有効スポットサイズ３２は小さい。このようなスポットサイズは、それぞれのエアリー円盤の中心からの第１のエアリー乗根の距離として計算することができる。具体的には、ｘ次元において、絞り２６の偏心絞り開口２８のため、有効スポットサイズ３２は共軸絞りによる非補正スポットサイズの１、２～３分の１、具体的には１．５分の１と２．５分の１との間、具体的には約２分の１の範囲である。

【0125】

たとえば、絞り２６の絞り開口２８によって画定された物体側開口数０．４を使用し、さらに４００ｎｍの結像光線１９～２１の波長を使用して、１μｍの範囲（ＦＷＨＭまたは半値全幅）のｘ方向とｙ方向の有効スポットサイズを得ることができる。ここでは、光軸１８に対するＸ線２５の４５°の角度Ａを使用した。

【0126】

また、遮蔽絞り８ｂの使用は、使用光路８ｅを介して物体２に照射するために必要なＸ線３だけが配置面８ｃを通過するように保証する。これにより、物体２と検出アセンブリ１１の構成要素とにかかる無用なＸ線負荷を回避する。

【0127】

偏心瞳絞り２６の狭窄なしに使用可能となり得る結合光学系１０の公称物体側開口数（ＮＡ）は、絞り開口２８によって画定される物体側開口数よりも大きい。たとえば、使用可能な物体側開口数が０．６となる絞り開口２８の幅Ｗの場合、さらに、２０度になる角度Ａの場合、結像光学系１０のそのような公称物体側開口数は、（サイン２０度＝０．３４）０．６＋０．３４、すなわち０．９４である。

【0128】

液浸結像光学系１０を使用してより大きい公称物体側開口数も可能である。そのようなさらなる結像光学系の例および参照は、米国特許第７，０５７，１８７号に示されており、その内容全体が参照により組み込まれる。たとえば、結像光学系１０の公称物体側開口数は最大１．９とすることができる。

【0129】

米国特許第７，０５７，１８７号はさらに、シンチレータ層１７に使用することができるシンチレータ材料の例を示している。好ましい材料は、屈折率１．９５を有するＣｓＩである。１．５０と２．２０との間の屈折率を有するその他のシンチレータ材料も使用可能である。

【0130】

シンチレータ層１７の考えられるシンチレータ材料は、ＮａＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＩ、ＢａＦ₂、ＣｅＦ₃、ＢＧＯ、ＰＷＯ：Ｙ、ＬＳＯ／ＬＹＳＯ、またはＣｓＰｂＢｒ₃およびＣｓＰｂＩ₃などのペロブスカイトである。

【0131】

図４に、上述の結像光学機構９の代替として使用することができる結像光学機構３５のさらなる例を示す。具体的に図１～図３に関して上述したものと一致する構成要素および機能は、同じ参照番号で示し、再度詳細には説明しない。

【0132】

図４の実施形態では、瞳絞り２６の駆動部２９が、絞りを瞳面２７に対して垂直に平行移動させるための軸方向駆動部として実現される。

【0133】

サンプル２、たとえば異なる密度の領域または構造体２ａを含む半導体サンプルにＸ線放射３が照射される。Ｘ線放射３はＸ線源６から発する。Ｘ線源６は実Ｘ線源６であるか、または仮想Ｘ線源６、たとえば中間焦点として構成可能である。Ｘ線源６から、Ｘ線３の共心光束が伝播し、サンプル２を照射している。Ｘ線３は、一部が偏向されず、シンチレータ層１７に当たらずに、サンプル２に吸収されるかまたはサンプル２を横断する。シンチレータ層１７は、Ｘ線３をたとえば可視光に変換する。多くのｘ線光子を可視光に変換するために、シンチレータ１７は、約１μｍ～５００μｍの最小厚さを有する。このようなシンチレータ層１７の厚さは、図４のレンズによって概略的に示されている結像光学系１０の開口数に依存する。シンチレータ層１７の厚さは、数レイリー単位である必要がある。典型的には、シンチレータ層１７の厚さは１０μｍと２００μｍとの間で選択される。

【0134】

図１～図３の実施形態を参照しながら上記で示した説明に加えて、シンチレータ１７の有限の厚さにより、十分な数のＸ線３が可視光に変換されるように維持される。また、シンチレータ１７内の励起領域は、厚いシンチレータ１７内部のＸ線軌道に沿って細長く、したがって、横方向位置に応じてシンチレータ１７内部で異なる向きまたは傾斜角度を有する。励起領域からの光の光子が結像光学系１０によって検出アレイ１２の検出視野１６上に結像される（ｉｍａｇｅｄ）。結像光学系１０は、シンチレータ１７の拡大像を検出アレイ１２上に形成するように構成されている。

【0135】

本発明の一実施形態によると、結像光学系１０のテレセントリシティ特性は、Ｘ線源６から発するＸ線３の投影方向に従って設定される。結像光学系１０のテレセントリシティ特性は、Ｘ線源６の像３５ａが結像光学系１０によって形成される場合は、その像３５ａが、テレセントリシティ絞りとして機能する瞳絞り２６の中心に形成されるように調整される。テレセントリシティ特性とは、ここではシンチレータ１７における主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃの方向を一般に表すが、この方向は数学的な意味ではテレセントリックではない場合がある。主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃの光束は共心とすることができる。

【0136】

図４の実施形態によると、結像光学系１０のテレセントリシティ特性は、主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃが仮想起点または主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃの交差点としてｘ線源６による共心光束を形成するように調整される。主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃは、アパーチャ８ｆの、すなわち絞り開口２８の中心位置においてアパーチャ絞り２６と交差する光線である。

【0137】

Ｘ線３の投影方向に従って配置された主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃのこの構成により、Ｘ線３の投影方向に沿った励起領域の像が高解像度で得られる。結像光学系１０によって結像された（ｉｍａｇｅｄ）結像ビーム束１０ａ、１０ｂが図４に例示されている。

【0138】

Ｘ線３の投影方向に従った主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃの配置は、主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃの共心光束のために特に設計された結像光学系１０の実施形態によって実現可能である。一例では、結像光学系１０は、たとえば、視野面１５、すなわちシンチレータ材料の層１７の配置面の近傍において主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃのテレセントリシティ特性を変更するように構成されたズーム系などの可動光学素子によって主光線特性を調整するための手段を含む。図４の例では、可動瞳絞り２６によって主光線１９ｃ、２０ｃ、２１ｃのテレセントリシティ特性の変形が得られる。図４の例では、可動瞳絞り２６は、軸方向駆動部２９を介して光軸１８に沿って移動可能であり、それによって主光線特性がＸ線源６の軸方向距離に応じて変更される。この例では駆動部２９は瞳絞り２６を平行移動させるための軸方向駆動部である。

【0139】

図４で、瞳２６は瞳面２７を基準にして軸方向に変位した単心絞り位置に示されている。瞳絞り２６がこのような単心絞り位置から（すなわち面３６から瞳面２７に）平行移動されると、瞳絞り２６のテレセントリック絞り位置が得られる。

【0140】

結像光学系１０による光学結像の解像度は、図１～図４による瞳絞り２６の代わりに環状瞳絞り３７を使用することによってさらに向上させることができる。このような一例を図５に示す。具体的に図１～図４を参照しながら上述したものと一致する構成要素および機能は、同じ参照番号で示し、再度詳細には説明しない。

【0141】

環状瞳絞り３７の使用は、結像ビーム束１０ａ、１０ｂを環状ビーム束に限定し、環状ビーム束は、視野のより深い深度、したがってより高い横方向解像度でシンチレータ１７の細長い励起領域による結像を可能にする。環状瞳絞り３７は、図５に示すように、駆動部２９によって駆動される軸方向駆動可能絞りとして実現される。

【0142】

それぞれの絞り８ｂ、２６、３７は交換可能に実現することができ、光学結像光学系１０は、たとえば円形および環状絞りを含むいくつかの交換可能な可動絞りを備えて構成することができる。

【0143】

別の例では、可動絞りは光軸から横方向に変位可能であり、それによって主光線特性が結像光学系１０の光軸を基準にしたＸ線源の軸方向距離に応じて変更される。一例を図６に示す。具体的に図１～図５を参照しながら上述したものと一致する構成要素および機能は、同じ参照番号で示し、再度詳述はしない。

【0144】

結像光学機構３５の図６の実施形態では、瞳絞り３７が駆動部２９によって光軸１８を基準にして偏心された位置に駆動され、さらに瞳面２７を基準にして軸方向に変位させられる。図６の実施形態では、駆動部２９は偏心駆動ユニットと、さらに軸方向駆動ユニットを含む。

【0145】

このような偏心駆動部の機能に関して、具体的には図１～図３の実施形態に関して上記で示した説明を参照する。

【0146】

図４および図５の実施形態では、結像光学系１０は単一のレンズによって簡略化されて示されている。結像光学系１０はいくつかのレンズ素子またはレンズ素子のいくつかのグループを含むことができ、または、光学構成要素、たとえば顕微鏡レンズおよびチューブレンズのいくつかのサブシステムを含むことができることが理解されよう。結像光学系１０は、結像光学系１０の倍率を変える機能を果たすズーム系を含むことができる。

【0147】

結像光学系１０は、検出器アレイ１２またはシンチレータ層１７の近傍に配置された、少なくとも視野レンズ４０をさらに含むことができる。図６の例では、視野レンズ４０は検出アレイ１２の近傍に配置されている。視野レンズ４０により、像センサーを基準にした入射角を小さくすることができる。一例では、視野レンズ４０はそれぞれの偏心駆動部４１を介して横方向に変位可能なように構成される。これにより、（結像光学系１０の光軸１８を基準にした）軸外Ｘ線源位置による主光線特性を補償することができる。

【0148】

本明細書には多くの実装形態の詳細が含まれるが、これらは本発明の範囲または特許請求可能なものに対する限定とも解釈されるべきではなく、むしろ本発明の特定の実施形態に固有の特徴の説明と解釈されるべきである。別々の実施形態の文脈で本明細書に記載されている特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で記載されている様々な特徴は、複数の実施形態において別々に、または任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。上述の実施形態における様々なシステム構成要素の分離は、そのような分離がすべての実施形態において必要であるものと解釈されるべきではない。また、上記では特徴は特定の組合せで作用するものとして説明され、最初にそのようなものとして特許請求されている場合があるが、特許請求される組合せのうちの１つ以上の特徴が、場合によってはその組合せから除外可能であり、特許請求される組合せはサブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形を対象とし得る。

【0149】

以上、本発明の特定の実施形態について説明した。他の実施形態も以下の特許請求の範囲に含まれる。さらに、特許請求の範囲に記載されている動作は異なる順序で行うことができ、その場合でも望ましい結果が得られる。

【図1】