JP2007199090A - Ｘ線検査装置、ｘ線検査方法およびｘ線検査装置の制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｘ線フラットパネルセンサの各検出素子から取得される輝度値にはばらつきが存在するため、小さな半田バンプを測定する際の精度を向上させることができなかった。
【解決手段】所定のＸ線透過量とされた感度補正試料（標準試料）１８にＸ線を照射し、多数の検出素子１３ｃにて感度補正試料１８を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する補正用階調データを同多数の検出素子１３ｃ別に取得するとともに、当該補正用階調データに基づいて、所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを多数の検出素子１３ｃ別に補正する構成とした。対象試料をより精度よく測定することが可能となる。
【選択図】図１
【解決手段】所定のＸ線透過量とされた感度補正試料（標準試料）１８にＸ線を照射し、多数の検出素子１３ｃにて感度補正試料１８を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する補正用階調データを同多数の検出素子１３ｃ別に取得するとともに、当該補正用階調データに基づいて、所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを多数の検出素子１３ｃ別に補正する構成とした。対象試料をより精度よく測定することが可能となる。
【選択図】図１
Description
本発明は、ドットマトリクス状に設けられた多数の検出素子を用いて対象試料を測定するＸ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査装置の制御プログラムに関する。
従来、この種のＸ線検査装置では、電子部品が半田付けされた基板を対象試料としてＸ線を照射し、ドットマトリクス状に設けられた多数のＣＣＤ素子を有するＸ線検出器にて対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を同ＣＣＤ素子別に検出している。そして、検出した透過Ｘ線の強度に対応する階調データである輝度値を多数のＣＣＤ素子別に取得し、取得した輝度値に基づいて半田の厚み等を定量化し、対象試料の良否を判定している（例えば、特許文献１参照。）。
例えば、錫のｋ吸収端前後にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線で半田を撮像すると、錫の様子のみを抽出した厚み相当値を取得することができる。また、この厚み相当値に応じた画像を生成する等の処理によって、半田（錫と鉛の合金）の検査を行うことができる。
また、Ｘ線検出器としてＸ線フラットパネルセンサを用い、透過Ｘ線の強度を多数の検出素子別に検出してデジタルの輝度値に変換することも行われている。
上述した従来の技術においては、検査対象が小さくなると測定精度が相対的に低下し、十分な測定精度が確保できないという問題があった。上記半田検査装置を例にすると、半田の大きさが数百μｍであれば測定誤差に大きな影響を受けずに定量化することができたが、半田の大きさが数１０μｍになると半田の大きさに対する誤差の割合が大きくなり、測定誤差が無視できなくなってしまう。特に、近年のＩＣでは集積度が急速に向上しており、これに伴ってそのＢＧＡ（Ball Grid Array）の半田バンプも小さくなっている。
一方、Ｘ線フラットパネルセンサの各検出素子から取得される輝度値には±５％程度のばらつきが存在するため、小さな半田バンプを測定する際の精度を向上させることができなかった。
一方、Ｘ線フラットパネルセンサの各検出素子から取得される輝度値には±５％程度のばらつきが存在するため、小さな半田バンプを測定する際の精度を向上させることができなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、対象試料をより精度よく測定することが可能なＸ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査装置の制御プログラムの提供を目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明では、所定のＸ線透過量とされた標準試料にＸ線を照射し、ドットマトリクス状に設けられた多数の検出素子にて同標準試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する補正用階調データを同多数の検出素子別に取得する。次に、対象試料に所定強度のＸ線を照射し、多数の検出素子にて同対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出素子別に検出し、透過Ｘ線の強度に対応する階調データを同多数の検出素子別に取得する。ここで、多数の検出素子別に取得された階調データは、補正用階調データに基づいて素子別補正手段によって検出素子別に補正される。すると、多数の検出素子から取得される階調データにばらつきが存在していても、階調データのばらつきを少なくさせることが可能となる。
このように、多数の検出素子別に補正されたばらつきの少ない階調データを得ることができるので、対象試料を精度よく測定することが可能となる。その結果、対象試料の測定データを用いて対象試料の良否を精度よく判定すること等が可能となる。
このように、多数の検出素子別に補正されたばらつきの少ない階調データを得ることができるので、対象試料を精度よく測定することが可能となる。その結果、対象試料の測定データを用いて対象試料の良否を精度よく判定すること等が可能となる。
上記対象試料は、様々なものが考えられ、例えばＢＧＡによって半田付けした基板であってもよいし、ＢＧＡ以外によって半田付けした基板であってもよいし、半田付けした基板以外のものであってもよい。
上記検出素子は、様々なものが考えられ、例えばシリコン素子であってもよいし、シリコン素子以外のものであってもよい。透過Ｘ線の強度を検出する構成としては、種々の構成を採用することが可能である。例えば、透過Ｘ線を可視光に変換してシリコン素子で受光する構成等を採用可能である。この場合、各シリコン素子での検出電圧が強度に相当する。
上記階調データは、輝度値、明度値、等、様々なデータが考えられる。また、様々な階調数とすることができる。
上記検出素子は、様々なものが考えられ、例えばシリコン素子であってもよいし、シリコン素子以外のものであってもよい。透過Ｘ線の強度を検出する構成としては、種々の構成を採用することが可能である。例えば、透過Ｘ線を可視光に変換してシリコン素子で受光する構成等を採用可能である。この場合、各シリコン素子での検出電圧が強度に相当する。
上記階調データは、輝度値、明度値、等、様々なデータが考えられる。また、様々な階調数とすることができる。
上記素子別補正手段は、上記標準試料に上記所定強度のＸ線を照射し、上記多数の検出素子にて同標準試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出して上記補正用階調データを同多数の検出素子別に取得してもよい。対象試料に照射する強度のＸ線を照射することにより、簡易な構成により補正用階調データを取得することができる。
上記素子別補正手段は、上記階調データがとりうる範囲内の複数段階の基準階調データに対応して異なるＸ線透過量とされた複数の標準試料に上記Ｘ線を順次照射し、上記多数の検出素子にて各標準試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する補正用階調データを同複数の標準試料別に取得するとともに、当該補正用階調データと上記基準階調データとに基づいて、上記所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを上記複数段階の基準階調データ別に補正する構成としてもよい。すると、多数の検出素子別に取得された階調データは、補正用階調データと基準階調データとに基づいて多数の検出素子別かつ複数段階の基準階調データ別に補正される。
このように、多数の検出素子別の階調データが多数の検出素子別かつ複数段階の基準階調データ別に補正されるので、補正前の階調データの感度特性が検出素子毎に異なる場合にも、階調データの大きさに応じて適切に階調データのばらつきを無くすことができ、単に各検出素子別に階調データを補正する以上に、より精度よく対象試料を測定することが可能となる。
このように、多数の検出素子別の階調データが多数の検出素子別かつ複数段階の基準階調データ別に補正されるので、補正前の階調データの感度特性が検出素子毎に異なる場合にも、階調データの大きさに応じて適切に階調データのばらつきを無くすことができ、単に各検出素子別に階調データを補正する以上に、より精度よく対象試料を測定することが可能となる。
その際、上記素子別補正手段は、上記複数の標準試料の全てについていずれかを上記Ｘ線の照射経路に移動可能な試料移動機構を備え、同複数の標準試料を順次同Ｘ線の照射経路に移動させながら上記補正用階調データを取得する構成としてもよい。すると、複数の標準試料を手で切り替える操作を行わなくても、複数の標準試料のそれぞれについて、補正用階調データが自動的に取得される。
また、上述したいずれのＸ線検査装置についても、上記対象試料にＸ線を照射可能なＸ線照射手段と、同対象試料を載置可能なステージとが設けられ、上記多数の検出素子は、上記ステージを介して上記Ｘ線照射手段のＸ線照射方向に対向する位置に配置され、上記標準試料は、上記Ｘ線照射手段とステージとの間に配置される構成としてもよい。すると、確実に補正用階調データを取得することができ、階調データを補正することができる。
また、上記素子別補正手段は、流れる管電流の電流量に応じた強度のＸ線を生成して上記対象試料に照射可能なＸ線照射手段を備え、上記階調データがとりうる範囲内の複数段階の基準階調データに対応して異なる電流量とされた複数段階の管電流を同Ｘ線照射手段に順次供給して生成したＸ線を上記多数の検出素子に照射し、同検出素子にてＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度に対応する補正用階調データを取得するとともに、当該補正用階調データに基づいて、上記所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを素子別補正手段によって上記多数の検出素子別に補正する構成としてもよい。この場合も、多数の検出素子別に取得された階調データは、補正用階調データと基準階調データとに基づいて多数の検出素子別かつ複数段階の基準階調データ別に補正される。
ここで、上記素子別補正手段は、上記補正用階調データを補正前の階調データとするとともに上記基準階調データを補正後の階調データとして補正前後の階調データを対応させた補正テーブルを作成し、上記所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応する補正前の階調データを取得し、同補正テーブルを参照して同補正前の階調データに対応する補正後の階調データを取得する構成としてもよい。補正テーブルを参照するという簡易な構成で階調データを補正することができる。
なお、Ｘ線を完全に遮断した状態での補正前の階調データに０以外のオフセット値が存在する場合、上記素子別補正手段は、Ｘ線を完全に遮断した状態での上記補正後の階調データを０すなわちオフセット値が存在しないようにする上記補正テーブルを作成してもよい。すなわち、補正前の階調データのオフセットが消去されるので、さらに補正後の階調データを理想的な感度特性に一致させ、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。
なお、Ｘ線を完全に遮断した状態での補正前の階調データに０以外のオフセット値が存在する場合、上記素子別補正手段は、Ｘ線を完全に遮断した状態での上記補正後の階調データを０すなわちオフセット値が存在しないようにする上記補正テーブルを作成してもよい。すなわち、補正前の階調データのオフセットが消去されるので、さらに補正後の階調データを理想的な感度特性に一致させ、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。
以上は、本発明が装置として実現される場合について説明したが、かかる装置を実現する方法においても本発明を適用可能である。従って、本発明はＸ線検査装置の制御方法としても有効であり、請求項８、請求項９にかかる発明においても、基本的には同様の作用となる。このようなＸ線検査装置は単独で実現される場合もあるし、ある方法に適用され、あるいは同方法が他の機器に組み込まれた状態で利用されることもあるなど、発明の思想としてはこれに限らず、各種の態様を含むものである。従って、ソフトウェアであったりハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。
発明の思想の具現化例として、上記方法を制御するためのソフトウェアにも本発明を適用可能である。従って、本発明はＸ線検査装置の制御プログラムとしても有効であり、請求項１０、請求項１１にかかる発明においても、基本的には同様の作用となる。さらに、同プログラムを記録した媒体が流通し、同記録媒体からプログラムを適宜コンピュータに読み込むことが考えられる。すなわち、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としても適用可能であり、基本的には同様の作用となる。
むろん、請求項２〜請求項４、請求項６および請求項７に記載した構成を上記方法、プログラム、プログラムを記録した媒体に対応させることも可能である。 また、上記記録媒体は、磁気記録媒体や光磁気記録媒体の他、今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。一次複製品、二次複製品などの複製段階も問わない。一部がハードウェアで実現される場合や、一部を記録媒体上に記録しておいて必要に応じて適宜読み込む形態も本発明の思想に含まれる。
むろん、請求項２〜請求項４、請求項６および請求項７に記載した構成を上記方法、プログラム、プログラムを記録した媒体に対応させることも可能である。 また、上記記録媒体は、磁気記録媒体や光磁気記録媒体の他、今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。一次複製品、二次複製品などの複製段階も問わない。一部がハードウェアで実現される場合や、一部を記録媒体上に記録しておいて必要に応じて適宜読み込む形態も本発明の思想に含まれる。
以上説明したように、請求項１、請求項４、請求項５にかかる発明によれば、対象試料をより精度よく測定することが可能となる。
請求項２にかかる発明によれば、対象試料は多数の検出素子別かつ複数段階の基準階調データ別に補正された階調データに基づいて測定されるので、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。また、補正前の階調データの感度特性が検出素子毎に異なる場合にも、階調データの大きさに応じて適切に階調データのばらつきを無くすことができ、単に各検出素子別に階調データを補正する以上に、より精度よく対象試料を測定することが可能となる。
請求項２にかかる発明によれば、対象試料は多数の検出素子別かつ複数段階の基準階調データ別に補正された階調データに基づいて測定されるので、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。また、補正前の階調データの感度特性が検出素子毎に異なる場合にも、階調データの大きさに応じて適切に階調データのばらつきを無くすことができ、単に各検出素子別に階調データを補正する以上に、より精度よく対象試料を測定することが可能となる。
請求項３にかかる発明によれば、簡易な構成で、対象試料をより精度よく測定することが可能となる。
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）Ｘ線検査装置の構成：
（２）エネルギーサブトラクション処理：
（３）感度補正テーブル作成処理：
（４）感度補正処理：
（５）第二の実施形態：
（６）まとめ：
（１）Ｘ線検査装置の構成：
（２）エネルギーサブトラクション処理：
（３）感度補正テーブル作成処理：
（４）感度補正処理：
（５）第二の実施形態：
（６）まとめ：
（１）Ｘ線検査装置の構成：
図１は、本発明の第一の実施形態にかかるＸ線検査装置の構成の概略を示すブロック図である。本装置は、Ｘ線撮像機構部１０とＸ線撮像制御部２０とから構成されている。Ｘ線撮像機構部１０は、Ｘ線発生器（Ｘ線照射手段）１１、Ｘ線フラットパネルセンサ（Ｘ線検出器）１３、Ｘ−Ｙステージ（対象試料を載置可能なステージ）１５、感度補正試料ステージ１７を備えている。Ｘ線撮像制御部２０は、Ｘ線制御部２１、補正試料制御部２２、ステージ制御部２３、画像処理部２４、ＣＰＵ２５、出力部２６ａ、入力部２６ｂ、メモリ２７を備えている。
図１は、本発明の第一の実施形態にかかるＸ線検査装置の構成の概略を示すブロック図である。本装置は、Ｘ線撮像機構部１０とＸ線撮像制御部２０とから構成されている。Ｘ線撮像機構部１０は、Ｘ線発生器（Ｘ線照射手段）１１、Ｘ線フラットパネルセンサ（Ｘ線検出器）１３、Ｘ−Ｙステージ（対象試料を載置可能なステージ）１５、感度補正試料ステージ１７を備えている。Ｘ線撮像制御部２０は、Ｘ線制御部２１、補正試料制御部２２、ステージ制御部２３、画像処理部２４、ＣＰＵ２５、出力部２６ａ、入力部２６ｂ、メモリ２７を備えている。
メモリ２７は、ＲＯＭとＲＡＭから構成され、予め本発明のＸ線検査装置の制御プログラム２７ａやデフォルトデータがＲＯＭに記録されるとともに、Ｘ線検査の実施に際して生成される感度補正テーブル（補正テーブル）Ｔ１やその他のデータがＲＡＭに記録される。むろん、メモリの一部をハードディスクに置き換えてもよい。
Ｘ線制御部２１は、Ｘ線発生器１１に対する制御を行ってＸ線発生器１１にＸ線を生成させることができる。詳しくは後述するが、上記デフォルトデータとして記録された撮像条件データを参照してＸ線管に対する印加電圧，撮像時間等を取得することにより、Ｘ線発生器１１に流す管電流の電流量を制御しながら予め決められた撮像条件で駆動するようにＸ線発生器１１を制御する。なお、エネルギーサブトラクション処理を実施するため、異なる２つの撮像条件によってＸ線を発生させる。
Ｘ線制御部２１は、Ｘ線発生器１１に対する制御を行ってＸ線発生器１１にＸ線を生成させることができる。詳しくは後述するが、上記デフォルトデータとして記録された撮像条件データを参照してＸ線管に対する印加電圧，撮像時間等を取得することにより、Ｘ線発生器１１に流す管電流の電流量を制御しながら予め決められた撮像条件で駆動するようにＸ線発生器１１を制御する。なお、エネルギーサブトラクション処理を実施するため、異なる２つの撮像条件によってＸ線を発生させる。
補正試料制御部２２は、感度補正試料ステージ１７が接続されており、複数の感度補正試料（標準試料）１８またはブランク（感度補正試料無し）１９のいずれかを所定のＸ線照射経路Ｃ１に移動させる制御を行う。そして、補正試料制御部２２と感度補正試料ステージ１７とから、複数の標準試料の全てについていずれかをＸ線の照射経路に移動可能な試料移動機構が構成される。
ステージ制御部２３は、Ｘ−Ｙステージ１５が接続されており、同Ｘ−Ｙステージ１５を水平のＸ，Ｙ２方向に移動させる制御を行う。Ｘ−Ｙステージ１５は、対象試料である半田付けされた基板３１を載置して半田の厚み等を測定するために移動させることができる。ステージ制御部２３は、対象試料測定位置座標データをメモリ２７から取得して、データで示される座標にＸ−Ｙステージ１５を移動させる。
ステージ制御部２３は、Ｘ−Ｙステージ１５が接続されており、同Ｘ−Ｙステージ１５を水平のＸ，Ｙ２方向に移動させる制御を行う。Ｘ−Ｙステージ１５は、対象試料である半田付けされた基板３１を載置して半田の厚み等を測定するために移動させることができる。ステージ制御部２３は、対象試料測定位置座標データをメモリ２７から取得して、データで示される座標にＸ−Ｙステージ１５を移動させる。
画像処理部２４は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３が接続されており、対象試料を透過した透過Ｘ線や、標準試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応する輝度値（階調データ）を同センサ１３から取得する。同輝度値は逐次データとしてメモリ２７に保存される（それぞれ、Ｉ1，Ｉ2，Ｉ1sta，Ｉ2sta）。なお、Ｘ線フラットパネルセンサ１３の検出値に基づく計測データに付した番号１，２は、上記２つの撮像条件に対応している。
出力部２６ａはＣＰＵ２５での処理結果等を表示するディスプレイであり、入力部２６ｂは利用者の入力を受け付ける操作入力機器である。むろん、出力部２６ａをプリンタや音声出力器としてもよい。利用者は、入力部２６ｂを介して種々の操作入力を行うことができるし、ＣＰＵ２５の処理によって得られる種々の演算結果や計測データ、半田バンプの良否判定結果等を出力部２６ａから確認することができる。ＣＰＵ２５は、メモリ２７に記憶された制御プログラム２７ａに従って所定の演算処理を実行可能であり、入力部２６ｂ等によって利用者から検査指示等の操作入力を受け付けると制御プログラム２７ａを実行し、対象試料を測定する。
Ｘ線発生器１１は、Ｘ線制御部２１の制御に従ってＸ線管に電圧を印加して管電流を流し、流れる管電流の電流量に応じた強度のＸ線を生成する。そして、指示された時間、Ｘ線をステージ１５に向かって照射する。Ｘ線管に印加する電圧、Ｘ線管に流す管電流の電流量、Ｘ線の照射時間を所定の条件にすることにより、対象試料に所定強度のＸ線を照射することが可能である。
図２に示すように、Ｘ線管１１ａは、アノード１１ｂ、カソード１１ｃ、電子レンズ１１ｄ、ターゲット１１ｅを備えている。Ｘ線管１１ａに対する印加電圧によってカソード１１ｃから飛び出した電子は、アノード１１ｂ方向に進行し、コイルからなる電子レンズ１１ｄで絞られてターゲット１１ｅの微小位置に衝突する。
図２に示すように、Ｘ線管１１ａは、アノード１１ｂ、カソード１１ｃ、電子レンズ１１ｄ、ターゲット１１ｅを備えている。Ｘ線管１１ａに対する印加電圧によってカソード１１ｃから飛び出した電子は、アノード１１ｂ方向に進行し、コイルからなる電子レンズ１１ｄで絞られてターゲット１１ｅの微小位置に衝突する。
ターゲット１１ｅに電子が衝突すると、ターゲット１１ｅ内の電子が励起され、励起された電子が低準位の軌道に遷移する際のエネルギーがＸ線として放射される。Ｘ線管１１ａの所定位置には図示しないシャッターが備えられており、Ｘ線をＸ線管１１ａの外部に照射する際にはシャッターが開いて開口部を形成し、当該開口部からＸ線が外部に進行する。このとき、Ｘ線は進行方向に略垂直な方向に広がりながら、すなわち、開口部を頂点とした略円錐状に照射される。そして、ステージ１５に対象試料が載置されているとき、Ｘ線発生器１１は同対象試料にＸ線を照射する。
図３は、Ｘ線管１１ａに対する各印加電圧（３０，４０，５０ｋＶ）にて開口部から照射されるＸ線のＸ線フォトンエネルギー分布を示す図である。Ｘ線の強度は単位時間あたりのＸ線光子の数（cps; counts per second）等で表現されるが、図では縦軸を相対的なＸ線の強度とし、横軸をＸ線フォトンエネルギーとして示している。Ｘ線管１１ａから照射されるＸ線は、印加電圧によってピークを与えるフォトンエネルギーが異なるとともにフォトンエネルギー分布に広がりを有している。従って、印加電圧を変更すれば強度ピークを与えるフォトンエネルギーおよびフォトンエネルギー分布が異なるＸ線を生成することができ、本実施形態では錫のｋ吸収端（２９．４ｋｅＶ）の前後に強度ピークを有する異なるフォトンエネルギー分布のＸ線を利用してエネルギーサブトラクション処理を行う。すなわち、上記撮像条件データはこのような異なる２つのフォトンエネルギー分布のＸ線を照射するための設定データである。
Ｘ線発生器１１からのＸ線の照射方向には、Ｘ−Ｙステージ１５とＸ線フラットパネルセンサ１３が配設されている。Ｘ−Ｙステージ１５は、検査対象試料となる複数の半田バンプ３０を備えるチップ３２を実装した基板３１を載置可能であり、基板３１を載置した状態でＸ線の照射方向と略垂直方向に移動可能である。このステージ１５は、ステージ制御部２３が指示する任意の座標値によって正確に位置が制御される。
図４は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３の構成の概略を示すブロック図である。同センサ１３の下部に蛍光物質であるシンチレータ１３ａが備えられており、対象試料を透過した透過Ｘ線を可視光に変換する。シンチレータ１３ａの上には、ドットマトリクス状に設けられた多数の検出素子１３ｃを有する光検出アレー１３ｂが設けられている。多数の検出素子１３ｃは、Ｘ−Ｙステージ１５の上方にて、Ｘ−Ｙステージ１５を介してＸ線発生器１１のＸ線照射方向に対向する位置に配置されている。
多数の検出素子１３ｃは、例えば光検出アレーの基板の片面に形成されたアモルファスシリコン受光素子とすることができる。また、ドットマトリクス状に並べられた検出素子１３ｃは様々な数とすることができるが、本実施形態では横２４００個×縦２４００個の５７６万個とされているものとする。光検出アレー１３ｂは、対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を多数の検出素子１３ｃ別に検出し、透過Ｘ線の強度に対応した電圧を出力する。
多数の検出素子１３ｃは、例えば光検出アレーの基板の片面に形成されたアモルファスシリコン受光素子とすることができる。また、ドットマトリクス状に並べられた検出素子１３ｃは様々な数とすることができるが、本実施形態では横２４００個×縦２４００個の５７６万個とされているものとする。光検出アレー１３ｂは、対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を多数の検出素子１３ｃ別に検出し、透過Ｘ線の強度に対応した電圧を出力する。
光検出アレー１３ｂには、デジタル変換部１３ｄが接続されている。デジタル変換部１３ｄは、光検出アレー１３ｂにて検出された電圧を各検出素子１３ｃ別にデジタルの輝度値に変換し、画像処理部２４に対して出力する。本実施形態では、出力される輝度値が０〜４０９５を表す１２ビットとされているものとして説明するが、輝度値の階調数は４０９６以外にも様々考えられる。
このようにして、Ｘ線フラットパネルセンサ１３は、多数の検出素子１３ｃにて対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出素子１３ｃ別に検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する階調データを多数の検出素子１３ｃ別に出力する。すると、画像処理部２４は、出力された階調データである輝度値を多数の検出素子１３ｃ別に測定する。なお、画像処理部２４が輝度値に基づいて画像処理を行う最小単位の各画素は、各検出素子１３ｃに対応している。
このようにして、Ｘ線フラットパネルセンサ１３は、多数の検出素子１３ｃにて対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出素子１３ｃ別に検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する階調データを多数の検出素子１３ｃ別に出力する。すると、画像処理部２４は、出力された階調データである輝度値を多数の検出素子１３ｃ別に測定する。なお、画像処理部２４が輝度値に基づいて画像処理を行う最小単位の各画素は、各検出素子１３ｃに対応している。
感度補正試料ステージ１７は、Ｘ線発生器１１の上方にて、同Ｘ線発生器１１とＸ−Ｙステージ１５との間に配置されている。
図５は、試料移動機構の構成の概略を示すブロック図である。感度補正試料ステージ１７は、感度補正試料１８を保持する部位が略水平に設けられて円板状とされたターンテーブル１７ａと、サーボモータ１７ｂとを備えている。ターンテーブル１７ａには、四つの開口が設けられており、そのうちの三つの開口に感度補正試料１８が取り付けられ、残りの一つの開口に何も取り付けられずにブランク１９とされている。従って、感度補正試料１８は、Ｘ線発生器１１とＸ−Ｙステージ１５との間に配置されることになる。このように配置することにより、確実に対象試料をより精度よく測定することが可能となる。むろん、Ｘ−Ｙステージ１５上に感度補正試料を載置するようにしてもよいし、Ｘ−Ｙステージ１５とＸ線フラットパネルセンサ１３との間に感度補正試料を配置するようにしてもよい。
サーボモータ１７ｄは、補正試料制御部２２の制御に従ってターンテーブル１７ａを回転駆動し、四つの開口のいずれかをＸ線の照射経路に移動させる。
上記構成により、複数の感度補正試料を手で切り替える操作を行わなくても、複数の感度補正試料のそれぞれについて、補正用の輝度値（補正用階調データ）が自動的に取得されることとなり、利便性が向上する。
図５は、試料移動機構の構成の概略を示すブロック図である。感度補正試料ステージ１７は、感度補正試料１８を保持する部位が略水平に設けられて円板状とされたターンテーブル１７ａと、サーボモータ１７ｂとを備えている。ターンテーブル１７ａには、四つの開口が設けられており、そのうちの三つの開口に感度補正試料１８が取り付けられ、残りの一つの開口に何も取り付けられずにブランク１９とされている。従って、感度補正試料１８は、Ｘ線発生器１１とＸ−Ｙステージ１５との間に配置されることになる。このように配置することにより、確実に対象試料をより精度よく測定することが可能となる。むろん、Ｘ−Ｙステージ１５上に感度補正試料を載置するようにしてもよいし、Ｘ−Ｙステージ１５とＸ線フラットパネルセンサ１３との間に感度補正試料を配置するようにしてもよい。
サーボモータ１７ｄは、補正試料制御部２２の制御に従ってターンテーブル１７ａを回転駆動し、四つの開口のいずれかをＸ線の照射経路に移動させる。
上記構成により、複数の感度補正試料を手で切り替える操作を行わなくても、複数の感度補正試料のそれぞれについて、補正用の輝度値（補正用階調データ）が自動的に取得されることとなり、利便性が向上する。
むろん、ターンテーブルの代わりに、水平に直線移動可能な水平テーブルを用いて感度補正試料ステージを構成してもよい。この場合にも、同様の効果が得られる。
感度補正試料１８は、厚みが既知の、所定のＸ線吸収物質（例えば、鉛）を略円板状に形成したものである。従って、感度補正試料１８は、所定のＸ線透過量とされている。
感度補正試料１８は、厚みが既知の、所定のＸ線吸収物質（例えば、鉛）を略円板状に形成したものである。従って、感度補正試料１８は、所定のＸ線透過量とされている。
図の下段には、各感度補正試料と形状、基準輝度値（基準階調データ）との対応関係を示している。ここで、基準輝度値とは、感度補正試料に所定強度のＸ線を照射したときの輝度値の基準値をいい、Ｘ線フラットパネルセンサ１３の各検出素子の検出感度にばらつきがないと仮定して同センサ１３が出力する理想的な輝度値を意味している。基準輝度値は、出力輝度値がとりうる範囲内で複数段階（図の例では、３段階）設けられている。
図の対応関係は、感度補正試料が１，２，３となるにつれて薄くなり、基準輝度値が大きくなることを示している。感度補正試料が存在するとＸ線は吸収され、感度補正試料が厚いほど透過するＸ線のＸ線量は少なくなるため、Ｘ線フラットパネルセンサの出力輝度値は小さくなる。従って、基準輝度値は最も薄い感度補正試料「３」が大きく、最も厚い感度補正試料「１」が最も小さくされている。このように、複数の感度補正試料１８は、輝度値がとりうる範囲内の複数段階の基準輝度値に対応して異なるＸ線透過量とされている。そして、図１に示すように、基準輝度値と、各検出素子１３ｃ別の輝度値ｆ（ｘ，ｙ，ｎ）とを対応させた感度補正テーブルＴ１が作成されるようになっている。ただし、（ｘ，ｙ）は検出素子の座標値であり、ｎは感度補正試料の番号である。
本実施形態では、感度補正試料（厚みの違う試料）を撮影して各検出素子の感度特性を取得し、補正することになる。
図の対応関係は、感度補正試料が１，２，３となるにつれて薄くなり、基準輝度値が大きくなることを示している。感度補正試料が存在するとＸ線は吸収され、感度補正試料が厚いほど透過するＸ線のＸ線量は少なくなるため、Ｘ線フラットパネルセンサの出力輝度値は小さくなる。従って、基準輝度値は最も薄い感度補正試料「３」が大きく、最も厚い感度補正試料「１」が最も小さくされている。このように、複数の感度補正試料１８は、輝度値がとりうる範囲内の複数段階の基準輝度値に対応して異なるＸ線透過量とされている。そして、図１に示すように、基準輝度値と、各検出素子１３ｃ別の輝度値ｆ（ｘ，ｙ，ｎ）とを対応させた感度補正テーブルＴ１が作成されるようになっている。ただし、（ｘ，ｙ）は検出素子の座標値であり、ｎは感度補正試料の番号である。
本実施形態では、感度補正試料（厚みの違う試料）を撮影して各検出素子の感度特性を取得し、補正することになる。
感度補正試料や対象試料に対して所望の強度のＸ線を照射するため、図６に示すように、Ｘ線制御部２１は、管電圧制御回路２１ａと管電流制御回路２１ｂを備えている。両回路２１ａ，ｂは、公知の回路である。管電圧を制御する際、管電圧制御回路２１ａは、カソード１１ｃに印加される管電圧を抵抗素子の直列回路で数ボルト程度に分圧し、分圧電圧と公知の基準電圧生成回路からの基準電圧とを比較回路に入力してフィードバック制御を行う。管電流を制御する際、管電流制御回路２１ｂは、Ｘ線管１１ａの中を流れる管電流を抵抗素子ｒ１で数ボルト程度の電圧に変換し、この電圧と公知の基準電圧生成回路からの基準電圧とを比較回路に入力してフィードバック制御を行う。ここで、例えばサイリスタの導通角制御によってカソード１１ｃに流れるフィラメント電流の電流量が変わると、カソード１１ｃから発生する熱電子の量も変わり、ターゲット１１ｅからカソード１１ｃへ流れる管電流の電流量が変わる。
（２）エネルギーサブトラクション処理：
次に、エネルギーサブトラクション処理について説明する。各元素のＸ線吸収係数には、フォトンエネルギーに対する依存性がある。Ｘ線のフォトンエネルギーに対するＸ線吸収係数をみると、半田バンプ３０に含まれる錫（Ｓｎ）のＸ線吸収係数のｋ吸収端が２９．４ｋｅＶであるのに対して、銅（Ｃｕ：プリント配線の主成分）のＸ線吸収係数は当該２９．４ｋｅＶ近辺でほぼリニアに変化する。そこで、ｋ吸収端前後に強い強度ピークを有する異なるフォトンエネルギー分布のＸ線を対象試料に対して照射し、それぞれの透過Ｘ線を検出すると、銅を透過したＸ線については２つのフォトンエネルギー分布のそれぞれにおいて検出強度にほとんど差異を生じないが、錫の場合は大きな差異を生じる。
次に、エネルギーサブトラクション処理について説明する。各元素のＸ線吸収係数には、フォトンエネルギーに対する依存性がある。Ｘ線のフォトンエネルギーに対するＸ線吸収係数をみると、半田バンプ３０に含まれる錫（Ｓｎ）のＸ線吸収係数のｋ吸収端が２９．４ｋｅＶであるのに対して、銅（Ｃｕ：プリント配線の主成分）のＸ線吸収係数は当該２９．４ｋｅＶ近辺でほぼリニアに変化する。そこで、ｋ吸収端前後に強い強度ピークを有する異なるフォトンエネルギー分布のＸ線を対象試料に対して照射し、それぞれの透過Ｘ線を検出すると、銅を透過したＸ線については２つのフォトンエネルギー分布のそれぞれにおいて検出強度にほとんど差異を生じないが、錫の場合は大きな差異を生じる。
この差異を利用すると、銅の寄与を排除して錫の寄与を抽出しながら厚み相当値を算出することができる。なお、基板に実装されるチップの主成分であるシリコンのＸ線吸収係数も上記錫のｋ吸収端前後でリニアに変化し、シリコンの寄与を排除することができる。ここでは、簡単のためＸ線が透過する物質を錫と銅に限定して説明するが、むろん、他の元素が含まれていても錫のｋ吸収端の前後に他の元素の吸収端が存在しない限り同様の処理で寄与を排除することができる。
一般に、物質を透過したＸ線の強度は以下の式（１）にて表現することができる。
ここで、ＩはＸ線フラットパネルセンサ１３によって検出される透過Ｘ線の強度であり、Ｉ0はＸ線が対象試料を透過しない場合にＸ線フラットパネルセンサ１３によって検出されるＸ線の強度であり、μ0は錫のＸ線吸収係数，μ1は銅のＸ線吸収係数であり、ｔ0は錫の厚み，ｔ1は銅の厚みである。また、ｅｘｐの指数部分に相当する値は厚み相当値である。なお、以下では簡単のため各Ｘ線のエネルギーに広がりがあることは無視して説明する。
異なる２つのフォトンエネルギー分布のＸ線についてそれぞれ１，２と番号を付すると、以下の式（２）（３）のように表現することができる。
これらの式では、異なるフォトンエネルギーにて同一の対象を測定することを想定しているので、錫と銅の厚みは番号１，２で同一である。
銅のＸ線吸収係数は錫のｋ吸収端の前後でリニアに変化するので、当該ｋ吸収端の直前および直後でほとんど値が変わらない。従って、エネルギーサブトラクション処理においてμ11とμ12とは同値と考えることができる。一方、錫のＸ線吸収係数は錫のｋ吸収端の前後で大きく変化する。そこで、式（２）（３）のそれぞれについて自然対数をとりその結果同士の差分値を算出すると、以下の式（４）になる。
同式（４）の左辺は錫の厚みに比例してその大きさが変化するので、錫の厚み相当値である。また、右辺の値はＸ線の強度によって算出可能な値であるので、上記Ｘ線フラットパネルセンサ１３の各検出素子についてこの値を算出し、各検出素子の輝度値をこの算出値に対応した値にして画像を形成すると、錫の寄与のみを視覚化した画像を得ることができ、半田バンプ３０の良否を判定することができる。
このようにして、測定した輝度値に基づいて対象試料の良否を判定することができる。
このようにして、測定した輝度値に基づいて対象試料の良否を判定することができる。
（３）感度補正テーブル作成処理：
しかしながら、Ｘ線フラットパネルセンサの各検出素子から取得される輝度値にはばらつきが存在し、このことが小さな半田バンプを測定する際の精度を向上させるうえでの障害となっていた。
本実施形態では、輝度値を検出素子別に補正するための感度補正テーブルを作成し、検出素子に対応する画素別に、感度補正テーブルＴ１を用いて輝度値を補正することにより、輝度値のばらつきをなくし、半田バンプをより精度よく測定することができるようにしている。
しかしながら、Ｘ線フラットパネルセンサの各検出素子から取得される輝度値にはばらつきが存在し、このことが小さな半田バンプを測定する際の精度を向上させるうえでの障害となっていた。
本実施形態では、輝度値を検出素子別に補正するための感度補正テーブルを作成し、検出素子に対応する画素別に、感度補正テーブルＴ１を用いて輝度値を補正することにより、輝度値のばらつきをなくし、半田バンプをより精度よく測定することができるようにしている。
以下、図７のフローチャートを参照して、感度補正テーブルＴ１を作成する処理を説明する。ＣＰＵ２５は、メモリ２７に書き込まれた制御プログラム２７ａに従って各部に指示を出し、この処理を実施する。後述する感度補正処理も同様である。
まず、Ｘ−Ｙステージ１５に対象試料を載置していない状態としておいて、メモリ２７の所定領域に設けたカウンタｎを０にリセットする（ステップＳ１０５。以下、「ステップ」の記載を省略）。カウンタｎは、上記感度補正試料「１」〜「３」に対応させる数値を格納しているが、上記ブランクにも数値「４」等を対応させてもよい。次に、カウンタｎを１増加させる（Ｓ１１０）。そして、補正試料制御部２２に対して制御データを出力してサーボモータ１７ｄにより感度補正試料ステージのターンテーブル１７ａを回転させ、ｎ番目の感度補正試料１８をＸ線照射経路Ｃ１に移動させる（Ｓ１１５）。
まず、Ｘ−Ｙステージ１５に対象試料を載置していない状態としておいて、メモリ２７の所定領域に設けたカウンタｎを０にリセットする（ステップＳ１０５。以下、「ステップ」の記載を省略）。カウンタｎは、上記感度補正試料「１」〜「３」に対応させる数値を格納しているが、上記ブランクにも数値「４」等を対応させてもよい。次に、カウンタｎを１増加させる（Ｓ１１０）。そして、補正試料制御部２２に対して制御データを出力してサーボモータ１７ｄにより感度補正試料ステージのターンテーブル１７ａを回転させ、ｎ番目の感度補正試料１８をＸ線照射経路Ｃ１に移動させる（Ｓ１１５）。
その後、各種撮影条件を設定する（Ｓ１２０）。ここで、Ｘ線制御部２１に対しては、対象試料を検査するときと同じ所定電流量の管電流をＸ線発生器１１に流す制御データを出力する。次に、Ｘ線を生成させる制御データをＸ線制御部２１に対して出力するとともに、透過Ｘ線の強度を検出させる制御データを画像処理部２４に対して出力することにより、撮影を行う（Ｓ１２５）。
すると、Ｘ線発生器１１は、所定電流量の管電流が流れ、対象試料を検査するときと同じ所定強度のＸ線を生成し、Ｘ線照射経路上にある感度補正試料に照射する。感度補正試料を透過した透過Ｘ線は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３に到達し、その強度が多数の検出素子１３ｃ別に電圧信号として検出される。検出された電圧信号は、デジタル変換部１３ｄで各検出素子１３ｃ別に対応する輝度値に変換される。
すると、Ｘ線発生器１１は、所定電流量の管電流が流れ、対象試料を検査するときと同じ所定強度のＸ線を生成し、Ｘ線照射経路上にある感度補正試料に照射する。感度補正試料を透過した透過Ｘ線は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３に到達し、その強度が多数の検出素子１３ｃ別に電圧信号として検出される。検出された電圧信号は、デジタル変換部１３ｄで各検出素子１３ｃ別に対応する輝度値に変換される。
撮影を行うと、Ｘ線フラットパネルセンサ１３から各検出素子１３ｃ別の補正用階調データである輝度値ｆ（ｘ，ｙ，ｎ）を取得し、図１で示した感度補正テーブルＴ１に格納する（Ｓ１３０）。
図８は、Ｔ１とはどのような意義を有する情報テーブルであるかを模式的に示している。図の上段は、ある一つの検出素子について感度補正試料の厚みと補正前の輝度値との関係を示している。なお、横軸（Ｘ軸）は感度補正試料の厚みの逆数（相対値）であり、縦軸（Ｙ軸）は補正前の輝度値（０〜４０９５の階調値）である。横軸に付したｎ＝１〜３は感度補正試料「１」〜「３」のＸ軸上の位置を示しており、感度補正試料「１」〜「３」に対応する補正前の輝度値をｄ１〜ｄ３としている。ｄ０は、補正後の輝度値の最小値であるが、０とはならず、オフセット値となっている。ｄ４は、補正後の輝度値の最大値である。そして、検出素子の実際の特性を実線で示すとともに、輝度値のオフセットを考慮したうえでの理想的な特性を点線で示している。
図８は、Ｔ１とはどのような意義を有する情報テーブルであるかを模式的に示している。図の上段は、ある一つの検出素子について感度補正試料の厚みと補正前の輝度値との関係を示している。なお、横軸（Ｘ軸）は感度補正試料の厚みの逆数（相対値）であり、縦軸（Ｙ軸）は補正前の輝度値（０〜４０９５の階調値）である。横軸に付したｎ＝１〜３は感度補正試料「１」〜「３」のＸ軸上の位置を示しており、感度補正試料「１」〜「３」に対応する補正前の輝度値をｄ１〜ｄ３としている。ｄ０は、補正後の輝度値の最小値であるが、０とはならず、オフセット値となっている。ｄ４は、補正後の輝度値の最大値である。そして、検出素子の実際の特性を実線で示すとともに、輝度値のオフセットを考慮したうえでの理想的な特性を点線で示している。
同上段に示すように、検出素子は、感度補正試料の逆数に対して直線的な特性とはならず、曲線状の特性となっている。従って、対象試料を精度よく測定するためには、複数の感度補正試料を用いて感度補正テーブルを作成することが望ましい。むろん、直線に近い特性が得られるならば、感度補正試料一つのみを用いて感度補正テーブルを作成してもよい。
図の中段は、ある一つの検出素子に着目したときの感度補正テーブルの内容を模式的に示している。なお、横軸は補正前の輝度値（階調値）であり、縦軸は補正後の輝度値（階調値）である。補正前の輝度値ｄ１〜ｄ３に対応する補正後の輝度値をｄ１'〜ｄ３'としている。補正前の輝度値のオフセット値ｄ０に対応する補正後の輝度値を０としている。これにより、輝度値のオフセットを消去することができる。そして、補正前後の輝度値の対応関係Ｒ１を実線で示すとともに、ｄｎ'＝ｄｎ−ｄ０となる直線を点線で示している。また、図の下段は、感度補正試料の厚みと補正後の輝度値との関係を示している。なお、横軸は感度補正試料の厚みの逆数（相対値）であり、縦軸は補正後の輝度値（階調値）である。
ここで、感度補正試料番号ｎ＝１〜３に対する補正後の輝度値ｄ１'〜ｄ３'は、輝度値のオフセットまでも消去した理想的な特性に一致して直線的な関係となる。すなわち、感度補正テーブルは、輝度値を補正することにより、輝度値の大きさに応じてきめ細やかに輝度値を理想的な感度特性に一致させることができるため、より精度よく対象試料を測定可能とさせる情報テーブルと言うことができる。
また、Ｘ線を完全に遮断した状態での補正前の輝度値に０以外のオフセット値が存在しても、Ｘ線を完全に遮断した状態での補正後の輝度値を０すなわちオフセット値が存在しないようにさせるため、さらに精度よく対象試料を測定可能とさせる情報テーブルと言うことができる。従って、このような感度補正テーブルを用いて輝度値を補正すると、補正前の輝度値のオフセットが消去されるので、さらに補正後の輝度値を理想的な感度特性に一致させ、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。
また、Ｘ線を完全に遮断した状態での補正前の輝度値に０以外のオフセット値が存在しても、Ｘ線を完全に遮断した状態での補正後の輝度値を０すなわちオフセット値が存在しないようにさせるため、さらに精度よく対象試料を測定可能とさせる情報テーブルと言うことができる。従って、このような感度補正テーブルを用いて輝度値を補正すると、補正前の輝度値のオフセットが消去されるので、さらに補正後の輝度値を理想的な感度特性に一致させ、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。
さらに、感度補正テーブルは、多数の検出素子別の情報テーブルとされている。
図９は、感度補正テーブルＴ１の構造を模式的に示している。例えば、５７６万画素中の画素１については、感度補正試料「１」、「２」、「３」に相当する基準輝度値１０００，２０００，３０００に対応して、９８０，１９４０，２９４０が格納されていることを示している。なお、各画素は、各検出素子に対応するものである。本Ｘ線検査装置は、輝度値ｆ（ｘ，ｙ，ｎ）を補正前の階調データとし、基準輝度値を補正後の階調データとして、補正前後の階調データを対応させた感度補正テーブルを作成する。従って、本感度補正テーブルは、各画素毎に補正前の輝度値が格納される。例えば、画素１よりも検出感度が５％小さいときには画素２のような輝度値が格納されるし、画素１よりも検出感度が５％大きいときには画素３のような輝度値が格納される。このように、各画素毎に輝度値がばらついているため、より精度よく対象試料を測定することが望まれていたのである。
図９は、感度補正テーブルＴ１の構造を模式的に示している。例えば、５７６万画素中の画素１については、感度補正試料「１」、「２」、「３」に相当する基準輝度値１０００，２０００，３０００に対応して、９８０，１９４０，２９４０が格納されていることを示している。なお、各画素は、各検出素子に対応するものである。本Ｘ線検査装置は、輝度値ｆ（ｘ，ｙ，ｎ）を補正前の階調データとし、基準輝度値を補正後の階調データとして、補正前後の階調データを対応させた感度補正テーブルを作成する。従って、本感度補正テーブルは、各画素毎に補正前の輝度値が格納される。例えば、画素１よりも検出感度が５％小さいときには画素２のような輝度値が格納されるし、画素１よりも検出感度が５％大きいときには画素３のような輝度値が格納される。このように、各画素毎に輝度値がばらついているため、より精度よく対象試料を測定することが望まれていたのである。
ここで、感度補正テーブルに格納された各画素と基準輝度値との対応関係から輝度値を補正すると、輝度値のばらつきが無くなり、より精度よく対象試料を測定することが可能となる。また、図８の上段で示した実際の感度特性の曲線が検出素子毎に異なる場合にも、基準輝度値を複数段階設けることによって、輝度値の大きさに応じて適切に輝度値のばらつきを無くすことができ、単に各検出素子別に輝度値を補正する以上に、より精度よく対象試料を測定することが可能となる。
なお、感度補正テーブルに対して基準輝度値別に取得した輝度値を格納する際、カウンタｎと基準輝度値とを対応させた基準輝度値対応テーブルを予めメモリに記憶させておき、同基準輝度値対応テーブルからカウンタｎに対応する基準輝度値を読み出して感度補正テーブルに格納するようにしてもよい。
なお、感度補正テーブルに対して基準輝度値別に取得した輝度値を格納する際、カウンタｎと基準輝度値とを対応させた基準輝度値対応テーブルを予めメモリに記憶させておき、同基準輝度値対応テーブルからカウンタｎに対応する基準輝度値を読み出して感度補正テーブルに格納するようにしてもよい。
カウンタｎに相当する感度補正試料を用いて取得された輝度値を感度補正テーブルに格納すると、全ての感度補正試料について撮影を行ったか否かを判断する（Ｓ１３５）。撮影を行っていない感度補正試料が存在する場合には繰り返しＳ１１０〜Ｓ１３５の処理を行い、全感度補正試料を撮影した場合には本フローを終了する。
このようにして、複数の標準試料を順次Ｘ線の照射経路に移動させながら複数の標準試料に所定強度のＸ線を順次照射し、多数の検出素子にて各標準試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する補正用階調データを同多数の検出素子別かつ同複数の標準試料別に取得することができる。
このようにして、複数の標準試料を順次Ｘ線の照射経路に移動させながら複数の標準試料に所定強度のＸ線を順次照射し、多数の検出素子にて各標準試料を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する補正用階調データを同多数の検出素子別かつ同複数の標準試料別に取得することができる。
（４）感度補正処理：
次に、図１０のフローチャートを参照して、感度補正テーブルＴ１を用いて各検出素子別に輝度値を補正する処理を説明する。
まず、Ｘ−Ｙステージ１５に対象試料を載置した状態としておいて、補正試料制御部２２に対して制御データを出力してサーボモータ１７ｄにより感度補正試料ステージのターンテーブル１７ａをブランク１９の位置まで回転させ、感度補正試料１８をＸ線照射経路Ｃ１外に移動させる（Ｓ２０５）。次に、各種撮影条件を設定する（Ｓ２１０）。ここで、Ｘ線制御部２１に対しては、対象試料を検査するときの所定電流量の管電流をＸ線発生器１１に流す制御データを出力する。次に、透過Ｘ線の強度を検出させる制御データを画像処理部２４に対して出力することにより、対象試料を撮影する（Ｓ２１５）。
次に、図１０のフローチャートを参照して、感度補正テーブルＴ１を用いて各検出素子別に輝度値を補正する処理を説明する。
まず、Ｘ−Ｙステージ１５に対象試料を載置した状態としておいて、補正試料制御部２２に対して制御データを出力してサーボモータ１７ｄにより感度補正試料ステージのターンテーブル１７ａをブランク１９の位置まで回転させ、感度補正試料１８をＸ線照射経路Ｃ１外に移動させる（Ｓ２０５）。次に、各種撮影条件を設定する（Ｓ２１０）。ここで、Ｘ線制御部２１に対しては、対象試料を検査するときの所定電流量の管電流をＸ線発生器１１に流す制御データを出力する。次に、透過Ｘ線の強度を検出させる制御データを画像処理部２４に対して出力することにより、対象試料を撮影する（Ｓ２１５）。
すると、Ｘ線発生器１１は、所定電流量の管電流が流れ、対象試料を検査するときの所定強度のＸ線を生成し、Ｘ線照射経路上にある対象試料に照射する。対象試料を透過した透過Ｘ線は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３に到達し、その強度が多数の検出素子１３ｃ別に電圧信号として検出される。検出された電圧信号は、デジタル変換部１３ｄで各検出素子１３ｃ別に対応する輝度値に変換される。
撮影を行うと、Ｘ線フラットパネルセンサ１３から各検出素子１３ｃ別の補正前の階調データである輝度値ｄ（ｘ，ｙ）を取得し、メモリの所定領域に格納する（Ｓ２２０）。そして、感度補正テーブルを参照して、輝度値ｄ（ｘ，ｙ）に対応する補正後の階調データである輝度値ｄ'（ｘ，ｙ）を取得し、メモリの所定領域に格納して（Ｓ２２５）、本フローを終了する。むろん、各検出素子別に輝度値ｄ（ｘ，ｙ）を取得しながら補正後の輝度値ｄ'（ｘ，ｙ）を算出し、メモリの所定領域に格納するようにしてもよい。
図８の中段は、輝度値を補正する様子をも示している。すなわち、感度補正テーブルに格納された補正前後の輝度値から補正前後の輝度値の対応関係Ｒ１を決定し、補正前の輝度値ｄに対応する補正後の輝度値ｄ'を対応関係Ｒ１から算出することにより、各検出素子別に輝度値を補正することができる。なお、対応関係Ｒ１を表す関係式を、各検出素子毎に、補正前後の輝度値を用いて二次回帰分析により求めてもよいし、補正前の輝度値を横軸として補正後の輝度値を縦軸とした平面において、上述した補正前の輝度値ｄ０〜ｄ４に対応する参照点のうち対象試料の測定結果である輝度値ｄを挟む二つの参照点の座標値から比例配分を行い、補正後の輝度値ｄ'を算出してもよい。
このようにして、補正用階調データと基準階調データとに基づいて、所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを多数の検出素子別かつ複数段階の基準階調データ別に補正することができる。すると、多数の検出素子から取得される輝度値にばらつきが存在していても、輝度値のばらつきを少なくさせることが可能となる。そして、多数の検出素子別に補正されたばらつきの少ない階調データに基づいて、半田バンプを測定することができる。
なお、上記感度補正テーブル作成処理と感度補正処理を行う本Ｘ線検査装置が、本発明にいう素子別補正手段を構成することになる。
なお、上記感度補正テーブル作成処理と感度補正処理を行う本Ｘ線検査装置が、本発明にいう素子別補正手段を構成することになる。
以上説明したように、本発明によると、補正テーブルを参照するという簡易な構成で、多数の検出素子別に補正されたばらつきの少ない階調データを得ることができるので、簡易な構成できめ細やかに対象試料の厚みや大きさ等を測定することができ、対象試料をより精度よく測定することが可能となる。その結果、対象試料の測定データを用いて対象試料の良否を精度よく判定すること等が可能となる。また、階調データは複数段階の基準階調データ別にも補正されるので、この点でさらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。従って、補正前の階調データの感度特性が検出素子毎に異なる場合にも、階調データの大きさに応じて適切に階調データのばらつきを無くすことができ、単に各検出素子別に階調データを補正する以上に、より精度よく対象試料を測定することが可能となる。 さらに、補正前の階調データに存在するオフセットが補正後に消去されるので、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。
（５）第二の実施形態：
ところで、Ｘ線発生器のＸ線管１１ａから発生するＸ線の強度Ｉは、以下の式のように、管電流Ｃに比例し、管電圧Ｖの２乗に比例する。
Ｉ＝ＫＶ2Ｃ …（５）
ただし、Ｋは定数である。
そこで、Ｘ線管の管電流（Ｘ線の強度に比例する）を変化させて撮影して各検出素子の感度特性を取得し、補正してもよい。なお、図８の上段と下段において横軸を管電流の電流量（例えばμＡ単位）と読み替えると、同様の手法により感度補正テーブルを作成して輝度値を補正することができる。
ところで、Ｘ線発生器のＸ線管１１ａから発生するＸ線の強度Ｉは、以下の式のように、管電流Ｃに比例し、管電圧Ｖの２乗に比例する。
Ｉ＝ＫＶ2Ｃ …（５）
ただし、Ｋは定数である。
そこで、Ｘ線管の管電流（Ｘ線の強度に比例する）を変化させて撮影して各検出素子の感度特性を取得し、補正してもよい。なお、図８の上段と下段において横軸を管電流の電流量（例えばμＡ単位）と読み替えると、同様の手法により感度補正テーブルを作成して輝度値を補正することができる。
以下、図１１のフローチャートを参照して、第二の実施形態にかかるＸ線検査装置が行う感度補正テーブルを作成する処理を説明する。なお、Ｘ線検査装置のハードウェアは、第一の実施形態と同じとする。ただし、感度補正試料ステージ１７、感度補正試料（標準試料）１８、補正試料制御部２２については、Ｘ線管の管電流を調整するために用いるが必ずしも必要とするものではない。
まず、Ｘ−Ｙステージ１５に、所定のＸ線透過量とされた厚みが既知の感度補正試料を載置した状態としておいて、メモリ２７の所定領域に設けたカウンタｎを０にリセットする（Ｓ３０５）。次に、カウンタｎを１増加させる（Ｓ３１０）。そして、Ｘ線制御部２１に対して、Ｘ線発生器のＸ線管１１ａに流す管電流をカウンタｎに対応する所定の電流量にする制御データを出力する（Ｓ３１５）。
カウンタｎに対応する管電流の電流量は、例えば図１２の上段に示すようにカウンタｎと管電流の電流量とを対応させた管電流対応テーブルＴ２をメモリ内に記憶させておき、同テーブルＴ２からカウンタｎに対応する電流量を読み出すことにより決定することができる。なお、図に示した管電流対応テーブルＴ２には、管電流の電流量と基準輝度値とを対応させて格納している。ここで、基準輝度値は、輝度値がとりうる範囲内の複数段階の輝度値とされている。
まず、Ｘ−Ｙステージ１５に、所定のＸ線透過量とされた厚みが既知の感度補正試料を載置した状態としておいて、メモリ２７の所定領域に設けたカウンタｎを０にリセットする（Ｓ３０５）。次に、カウンタｎを１増加させる（Ｓ３１０）。そして、Ｘ線制御部２１に対して、Ｘ線発生器のＸ線管１１ａに流す管電流をカウンタｎに対応する所定の電流量にする制御データを出力する（Ｓ３１５）。
カウンタｎに対応する管電流の電流量は、例えば図１２の上段に示すようにカウンタｎと管電流の電流量とを対応させた管電流対応テーブルＴ２をメモリ内に記憶させておき、同テーブルＴ２からカウンタｎに対応する電流量を読み出すことにより決定することができる。なお、図に示した管電流対応テーブルＴ２には、管電流の電流量と基準輝度値とを対応させて格納している。ここで、基準輝度値は、輝度値がとりうる範囲内の複数段階の輝度値とされている。
その後、その他の各種撮影条件を設定する（Ｓ３２０）。次に、Ｘ線を生成させる制御データをＸ線制御部２１に対して出力するとともに、透過Ｘ線の強度を検出させる制御データを画像処理部２４に対して出力することにより、撮影を行う（Ｓ３２５）。
すると、Ｘ線発生器１１は、基準階調データに対応する所定電流量の管電流が供給され、所定強度のＸ線を生成し、Ｘ線照射経路上にある感度補正試料（標準試料）に照射する。感度補正試料を透過した透過Ｘ線は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３に到達し、その強度が多数の検出素子１３ｃ別に電圧信号として検出される。検出された電圧信号は、デジタル変換部１３ｄで各検出素子１３ｃ別に対応する輝度値に変換される。
すると、Ｘ線発生器１１は、基準階調データに対応する所定電流量の管電流が供給され、所定強度のＸ線を生成し、Ｘ線照射経路上にある感度補正試料（標準試料）に照射する。感度補正試料を透過した透過Ｘ線は、Ｘ線フラットパネルセンサ１３に到達し、その強度が多数の検出素子１３ｃ別に電圧信号として検出される。検出された電圧信号は、デジタル変換部１３ｄで各検出素子１３ｃ別に対応する輝度値に変換される。
撮影を行うと、Ｘ線フラットパネルセンサ１３から各検出素子１３ｃ別の補正用階調データである輝度値ｆ（ｘ，ｙ，ｎ）を取得し、管電流対応テーブルＴ２を参照して、図１２の下段に示す感度補正テーブルＴ３に格納する（Ｓ３３０）。本Ｘ線検査装置は、輝度値ｆ（ｘ，ｙ，ｎ）を補正前の階調データとし、基準輝度値を補正後の階調データとして、補正前後の階調データを対応させた感度補正テーブルＴ３を作成する。
カウンタｎに相当する電流量の管電流をＸ線管１１ａに流して取得された輝度値を感度補正テーブルに格納すると、全段階の電流量の管電流について撮影を行ったか否かを判断する（Ｓ３３５）。撮影を行っていない段階の電流量が存在する場合には繰り返しＳ３１０〜Ｓ３３５の処理を行い、全電流量について撮影した場合には本フローを終了する。
カウンタｎに相当する電流量の管電流をＸ線管１１ａに流して取得された輝度値を感度補正テーブルに格納すると、全段階の電流量の管電流について撮影を行ったか否かを判断する（Ｓ３３５）。撮影を行っていない段階の電流量が存在する場合には繰り返しＳ３１０〜Ｓ３３５の処理を行い、全電流量について撮影した場合には本フローを終了する。
このようにして、基準階調データに対応して異なる電流量とされた複数段階の管電流をＸ線照射手段に順次供給して生成したＸ線を検出素子に照射し、多数の検出素子にてＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度に対応する補正用階調データを同多数の検出素子別に取得することができる。
作成された感度補正テーブルＴ３を用いて各検出素子別に輝度値を補正する処理は、図１０のフローチャートに従って行うことができる。
なお、本実施形態の感度補正テーブル作成処理と感度補正処理を行う本Ｘ線検査装置が、本発明にいう補正手段と素子別補正手段を構成することになる。
作成された感度補正テーブルＴ３を用いて各検出素子別に輝度値を補正する処理は、図１０のフローチャートに従って行うことができる。
なお、本実施形態の感度補正テーブル作成処理と感度補正処理を行う本Ｘ線検査装置が、本発明にいう補正手段と素子別補正手段を構成することになる。
以上説明したように、第二の実施形態でも、第一の実施形態と同じ効果が得られる。すなわち、簡易な構成できめ細やかに対象試料の厚みや大きさ等を測定することができ、対象試料の良否をより精度よく判定することが可能となる。階調データは複数段階の基準階調データ別にも補正されるので、補正前の階調データの感度特性が検出素子毎に異なる場合にも、階調データの大きさに応じて適切に階調データのばらつきを無くすことができ、単に各検出素子別に階調データを補正する以上に、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。補正前の階調データに存在するオフセットが補正後に消去されるので、さらに精度よく対象試料を測定することが可能となる。
なお、実施形態の５７６万画素の階調データを検出素子（画素）別に補正する処理を実行しても、その処理時間は５秒程度で済むが、感度補正テーブルのデータ量を増やしてテーブル参照のみによって補正処理を実行すれば、さらに処理時間を短縮することができる。例えば、上述した実施形態では感度補正テーブルに対して画素別に基準輝度値に対応した３種類の輝度値を格納したが、画素別に１０種類の輝度値を格納するようにしても、各基準輝度値を３２ビットの浮動小数点で表すとすると２３０メガバイトとなり、この程度の記憶容量を確保するのは容易である。そして、画素別に１０種類の輝度値を格納した感度補正テーブルを参照して５７６万画素の階調データを補正する処理を実行すると、処理時間は２秒程度で済む。
また、検出素子(画素)別に階調データを補正せず、画素に対応する階調データを変化特性等によりまとめて補正するようにしてもよい。この場合であっても、階調データは複数段階の基準階調データ別にも補正されるので、補正前の階調データの感度特性を補正してより精度よく対象試料を測定することが可能となる。
また、検出素子(画素)別に階調データを補正せず、画素に対応する階調データを変化特性等によりまとめて補正するようにしてもよい。この場合であっても、階調データは複数段階の基準階調データ別にも補正されるので、補正前の階調データの感度特性を補正してより精度よく対象試料を測定することが可能となる。
（６）まとめ：
本発明のＸ線検査装置は、その要旨を変更しない範囲で各種の変更が可能であり、上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、感度補正テーブルを作成せず、各検出素子別に補正後の輝度値を算出する式を作成して、輝度値を補正するようにしてもよい。同様の効果を得ることができ、対象試料をより精度よく測定することが可能になることに変わりはない。
また、多数の検出素子は、縦横整然と並んだドットマトリクス状以外にも、蜂の巣状等に並んだドットマトリクス状に配置されていてもよい。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、対象試料をより精度よく測定することが可能なＸ線検査装置およびＸ線検査装置の制御プログラムを提供することができる。また、Ｘ線検査方法としても適用可能である。
本発明のＸ線検査装置は、その要旨を変更しない範囲で各種の変更が可能であり、上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、感度補正テーブルを作成せず、各検出素子別に補正後の輝度値を算出する式を作成して、輝度値を補正するようにしてもよい。同様の効果を得ることができ、対象試料をより精度よく測定することが可能になることに変わりはない。
また、多数の検出素子は、縦横整然と並んだドットマトリクス状以外にも、蜂の巣状等に並んだドットマトリクス状に配置されていてもよい。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、対象試料をより精度よく測定することが可能なＸ線検査装置およびＸ線検査装置の制御プログラムを提供することができる。また、Ｘ線検査方法としても適用可能である。
１０…Ｘ線撮像機構部
１１…Ｘ線発生器
１１ａ…Ｘ線管
１１ｂ…アノード
１１ｃ…カソード
１１ｄ…電子レンズ
１１ｅ…ターゲット
１３…Ｘ線フラットパネルセンサ
１３ａ…シンチレータ
１３ｂ…光検出アレー
１３ｃ…検出素子
１３ｄ…デジタル変換部
１５…Ｘ−Ｙステージ
１７…感度補正試料ステージ
１８…感度補正試料（標準試料）
１９…ブランク
２０…Ｘ線撮像制御部
２１…Ｘ線制御部
２１ａ…管電圧制御回路
２１ｂ…管電流制御回路
２２…補正試料制御部
２３…ステージ制御部
２４…画像処理部
２５…ＣＰＵ
２６ａ…出力部
２６ｂ…入力部
２７…メモリ
２７ａ…制御プログラム
３０…半田バンプ
３１…基板
３２…チップ
Ｃ１…Ｘ線照射経路
Ｔ１，Ｔ３…感度補正テーブル
Ｔ２…管電流対応テーブル
１１…Ｘ線発生器
１１ａ…Ｘ線管
１１ｂ…アノード
１１ｃ…カソード
１１ｄ…電子レンズ
１１ｅ…ターゲット
１３…Ｘ線フラットパネルセンサ
１３ａ…シンチレータ
１３ｂ…光検出アレー
１３ｃ…検出素子
１３ｄ…デジタル変換部
１５…Ｘ−Ｙステージ
１７…感度補正試料ステージ
１８…感度補正試料（標準試料）
１９…ブランク
２０…Ｘ線撮像制御部
２１…Ｘ線制御部
２１ａ…管電圧制御回路
２１ｂ…管電流制御回路
２２…補正試料制御部
２３…ステージ制御部
２４…画像処理部
２５…ＣＰＵ
２６ａ…出力部
２６ｂ…入力部
２７…メモリ
２７ａ…制御プログラム
３０…半田バンプ
３１…基板
３２…チップ
Ｃ１…Ｘ線照射経路
Ｔ１，Ｔ３…感度補正テーブル
Ｔ２…管電流対応テーブル
Claims (5)
- 対象試料に所定強度のＸ線を照射し、ドットマトリクス状に設けられた多数の検出素子にて同対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を同検出素子別に検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する階調データを同多数の検出素子別に測定するＸ線検査装置であって、
流れる管電流の電流量に応じた強度のＸ線を生成するＸ線照射手段に異なる電流量とされた複数段階の管電流を順次供給して生成したＸ線を上記検出素子に照射し、同検出素子にてＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度に対応する補正用階調データを同多数の検出素子別に取得するとともに、当該補正用階調データに基づいて、上記所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを上記多数の検出素子別に補正する素子別補正手段を具備することを特徴とするＸ線検査装置。 - 上記素子別補正手段は、流れる管電流の電流量に応じた強度のＸ線を生成して上記対象試料に照射可能なＸ線照射手段を備え、上記階調データがとりうる範囲内の複数段階の基準階調データに対応して異なる電流量とされた複数段階の管電流を同Ｘ線照射手段に順次供給して生成したＸ線を上記多数の検出素子に照射し、同検出素子にて検出したＸ線の強度に対応する補正用階調データを取得するとともに、当該補正用階調データと上記基準階調データとに基づいて、上記所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを上記複数段階の基準階調データ別に補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
- 上記素子別補正手段は、上記補正用階調データを補正前の階調データとするとともに上記基準階調データを補正後の階調データとして補正前後の階調データを対応させた補正テーブルを作成し、上記所定強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応する補正前の階調データを取得し、同補正テーブルを参照して同補正前の階調データに対応する補正後の階調データを取得することを特徴とする請求項２に記載のＸ線検査装置。
- 流れる管電流の電流量に応じた強度のＸ線を生成するＸ線照射手段に所定電流量の管電流を流してＸ線を生成させて対象試料に照射し、ドットマトリクス状に設けられた多数の検出素子にて同対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を同検出素子別に検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する階調データを同多数の検出素子別に測定するＸ線検査方法であって、
異なる電流量とされた複数段階の管電流を上記Ｘ線照射手段に順次供給して生成したＸ線を上記多数の検出素子に照射し、同検出素子にてＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度に対応する補正用階調データを取得するとともに、当該補正用階調データに基づいて、上記所定電流量に対する強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを上記多数の検出素子別に補正することを特徴とするＸ線検査方法。 - 流れる管電流の電流量に応じた強度のＸ線を生成するＸ線照射手段に所定電流量の管電流を流してＸ線を生成させて対象試料に照射し、ドットマトリクス状に設けられた多数の検出素子にて同対象試料を透過した透過Ｘ線の強度を同検出素子別に検出し、検出した透過Ｘ線の強度に対応する階調データを同多数の検出素子別に測定するＸ線検査装置の制御プログラムであって、
異なる電流量とされた複数段階の管電流を上記Ｘ線照射手段に順次供給させて生成させたＸ線を上記多数の検出素子に照射し、同検出素子にて検出したＸ線の強度に対応する補正用階調データを取得するとともに、当該補正用階調データに基づいて、上記所定電流量に対する強度のＸ線が照射された対象試料を透過した透過Ｘ線の強度に対応して取得される階調データを上記多数の検出素子別に補正する機能をコンピュータに実現させることを特徴とするＸ線検査装置の制御プログラム。
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-
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