JP2013092460A - 基板検査装置、基板検査方法および基板検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】基板が含む検査対象に３次元的な変位が生じても、検査対象の正確な位置に基づいて検査を実行させる技術を提供する。
【解決手段】検査対象と測定点とを含む平面状の基板に対して互いに方向が異なる第１照射方向および第２照射方向に放射線が照射されるように、基板が保持される保持基準位置と放射線発生器の焦点位置との少なくとも一方を移動させる移動制御手段と、基板に対して第１照射方向に放射線を照射した場合における相対焦点位置と相対投影位置とを結ぶ直線と、基板に対して第２照射方向に放射線を照射した場合における相対焦点位置と相対投影位置とを結ぶ直線との交点の位置を測定点の位置として特定する測定点位置特定手段と、測定点の位置に基づいて特定した検査対象の位置について検査を実行する検査手段と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板が含む検査対象を検査する基板検査装置、基板検査方法および基板検査プログラムに関する。

実装基板の３次元検査では、検査対象の平面的な位置の特定だけでなく、高さ方向の位置の特定が非常に重要な課題になっている。この高さ方向の変位の原因である基板の反りによる位置ずれを補正する技術として、Ｘ線透視画像において基板上の電子部品のリードピンの像の間隔を検出し、当該リードピンの像の間隔に基づいて、Ｘ線発生器と基板との距離を特定する基板検査装置が知られている（特許文献１、参照）。特許文献１では、Ｘ線透視画像で検出したリードピンの像の間隔が基板に反りの無いリードピンの像の間隔と同じになるように、Ｘ線発生器を移動させＸ線発生器と基板との距離を可変とすることにより、Ｘ線透視画像の倍率を安定させている。従って、安定した倍率のＸ線透視画像に基づいてリードピンのはんだの良否を判定できる。

特許第２６６１５７７号公報

特許文献１では、高さ方向のみの変位に対しては補正が可能であるが、ＣＴ等による３次元検査で重要な基板の傾斜を含む変位に対しては対応できないといった問題があった。
本発明は、前記課題を解決せんとするもので、基板が含む検査対象に３次元的な変位が生じても、検査対象の正確な位置に基づいて検査を実行させる技術を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明の基板検査装置において、移動制御手段は、検査対象と測定点とを含む平面状の基板に対して互いに方向が異なる第１照射方向および第２照射方向に放射線が照射されるように、基板が保持される保持基準位置と放射線発生器の焦点位置との少なくとも一方を移動させる。相対焦点位置取得手段は、放射線発生器の焦点位置の保持基準位置に対する相対位置である相対焦点位置を取得する。相対投影位置取得手段は、測定点の透過像の投影位置の保持基準位置に対する相対位置である相対投影位置を取得する。測定点位置特定手段は、第１照射方向に放射線を照射した場合における相対焦点位置と相対投影位置とを結ぶ第１直線と、第２照射方向に放射線を照射した場合における相対焦点位置と相対投影位置とを結ぶ第２直線との交点の位置を測定点の位置として特定する。そして、検査手段は、測定点の位置に基づいて特定した検査対象の位置について検査を実行する。

前記の構成において、基板に対して第１照射方向に放射線を照射した場合と、基板に対して第２照射方向に放射線を照射した場合とのいずれにおいても、測定点は相対焦点位置と相対投影位置とを結ぶ直線上に存在する。従って、第１照射方向に放射線を照射した場合における相対焦点位置と相対投影位置とを結ぶ第１直線と、第２照射方向に放射線を照射した場合における相対焦点位置と相対投影位置とを結ぶ第２直線との交点の位置を測定点の位置として特定できる。また、第１直線と第２直線とは、それぞれ互いに方向が異なる第１照射方向と第２照射方向の直線となる。このように互いに方向が異なる２直線の交点は３次元空間において一意に定まるため、測定点位置特定手段は、測定点の位置を３次元空間において一意に特定できる。検査手段は、測定点の位置に基づいて検査対象の位置を特定するため、基板が含む検査対象の正確な位置に基づいて検査を実行させることができる。測定点の位置は３次元空間において一意に特定できるため、検査対象の位置が基板と平面方向と厚み方向とのいずれにおいてずれていても、検査手段は、正確に検査対象の位置を特定できる。従って、基板が反っている場合、基板を保持する保持機構において基板が厚み方向に傾斜して保持されている場合、および、保持機構において基板が平面方向にずれて保持されている場合のいずれにおいても、検査手段は、正確に検査対象の位置を特定した上で検査を実行できる。

移動制御手段は、保持基準位置と相対焦点位置との少なくとも一方を移動させればよく、保持基準位置と相対焦点位置とのいずれか一方のみを移動させてもよいし、保持基準位置と相対焦点位置との双方を移動させてもよい。ここで、相対焦点位置と相対投影位置とは保持基準位置に対する相対位置であるため、移動制御手段が保持基準位置を移動させる場合でも、保持基準位置を基準として測定点の位置が特定できる。また、移動制御手段が移動させている保持基準位置の絶対位置を特定すれば、測定点の絶対位置も特定できる。ここで、保持基準位置とは、基板が保持される基準の位置であり、基板に対して相対移動しない位置であればよい。例えば保持基準位置は、基板を保持する保持機構の所定箇所（中央、角等）や、当該保持機構の正規の位置に基板が保持された場合に基板の所定箇所（中央、角等）が存在することとなる位置であってもよい。

相対投影位置取得手段は、例えば測定点の透過像を撮像するイメージセンサと、当該イメージセンサによって撮影した画像における測定点の透過像の位置を特定する画像処理手段とを備えてもよい。イメージセンサは、エリアイメージセンサであってもよいし、リニアイメージセンサであってもよい。また、保持基準位置と相対焦点位置との少なくとも一方が移動することにより測定点の透過像の投影位置が変化する場合には、測定点の透過像の投影位置の変化に追従するようにイメージセンサを移動させてもよい。この場合、相対投影位置取得手段は、移動させたイメージセンサの位置と、画像内における測定点の透過像の投影位置とに基づいて相対投影位置を特定すればよい。

測定点位置特定手段は、第１直線と第２直線との交点の位置を測定点の位置として特定すればよく、保持基準位置と相対焦点位置と相対投影位置との幾何学的関係に基づいて測定点の位置を特定することができる。検査手段は、測定点の位置に基づいて特定した検査対象の位置について検査を実行すればよく、検査対象の位置を種々の検査処理に利用することができる。例えば、検査手段は、検査対象の位置に基づいて、複数の照射方向から投影した基板の透過像から検査対象の画像を再構成する処理の対象となる領域を特定してもよい。また、検査手段は、検査対象の位置に基づいて、検査において基板の透過像を撮影するために移動させる放射線発生器の焦点位置や基板の保持基準位置等を補正してもよい。

さらに、検査手段は、基板が含む複数の測定点のそれぞれについての測定点の位置を近似する近似関数を特定し、当該近似関数に基づいて検査対象の位置を特定してもよい。近似関数は、直線または平面を表す一次関数であってもよいし、曲線または曲面を表す二次関数等の非線形関数であってもよい。これにより、基板における任意の位置に設けられた検査対象の位置を近似関数に基づいて特定できる。

さらに、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やプログラム、当該プログラムを記録した媒体としても発明は実現可能である。また、以上のような基板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。また、ソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても同様である。

基板検査装置のブロック図である。 （２Ａ），（２Ｂ）はそれぞれ第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とを示す図である。 （３Ａ），（３Ｂ）は測定点の位置を特定する様子を示す模式図である。 （４Ａ）は近似関数を示す模式図、（４Ｂ）は基板の平面図である。 （５Ａ）は近似関数特定処理のフローチャート、（５Ｂ）ははんだ検査処理のフローチャートである。 （６Ａ）〜（６Ｃ）は他の実施形態にかかる基板検査装置の模式図である。

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）基板検査装置の構成：
（２）基板検査処理：
（３）他の実施形態：

（１）基板検査装置の構成：
図１は本発明の一実施形態にかかる基板検査装置１の概略ブロック図である。図１に示すように、基板検査装置１は、イメージセンサ１０と画像取得部１１とステージ１２とステージ制御部１３とＸ線発生器１４とＸ線制御部１５と入力部１６と出力部１７とメモリ１８とＣＰＵ１９とを備える。図１においてＸ方向とＹ方向は互いに直交する水平方向を表し、Ｚ方向は鉛直方向を表す。基板検査装置１は、基板Ｗに形成された検査対象としてのはんだの形状、多層基板の層間の配線および部品等を検査する装置である。基板Ｗは平面状であり、基板検査装置１は理想的に基板Ｗの平面方向が水平となり、かつ、基板Ｗの厚み方向が鉛直となるように基板Ｗを保持する。

Ｘ線発生器１４は、放射線としてのＸ線をＸ線発生器１４の光学系により定まる焦点位置ｆ１，ｆ２から基板Ｗに向けて照射する。また、Ｘ線発生器１４はＸ方向において直線状に移動し、当該Ｘ線発生器１４に追従して焦点位置ｆもＸ方向に移動する。Ｘ線発生器１４は、Ｘ方向にのみ移動し、Ｘ方向に直交するＹ方向およびＺ方向には移動しない。なお、実線で示す位置にＸ線発生器１４が移動した場合の焦点位置をｆ１と示し、破線で示す位置にＸ線発生器１４が移動した場合の焦点位置をｆ２と示す。Ｘ線制御部１５は、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆを検出しつつＸ線発生器１４をＸ方向に移動させるための信号をＸ線発生器１４に対して出力する。さらに、Ｘ線制御部１５は、Ｘ線発生器１４にＸ線を照射させるための信号をＸ線発生器１４に対して出力する。

ステージ１２は、基板Ｗを保持するための保持機構を有し、基板Ｗを保持した状態でＸ方向に移動する。ステージ１２も、Ｘ方向にのみ移動し、Ｘ方向に直交するＹ方向およびＺ方向には移動しない。ステージ１２の保持機構は、例えば基板Ｗが嵌り込む凹部や基板Ｗを挟み込む係止爪等である。ステージ１２には、基板Ｗが保持される基準の位置としての保持基準位置ｈが定義されており、Ｘ方向に移動するステージ１２に追従して保持基準位置ｈも移動する。保持基準位置ｈの移動軌跡のＹ方向の位置と、焦点位置ｆの移動軌跡のＹ方向の位置とは一致することとする。なお、実線で示す位置にステージ１２が移動した場合の保持基準位置をｈ１とし示し、破線で示す位置にステージ１２が移動した場合の保持基準位置をｈ２と示す。本実施形態において、保持基準位置ｈは、ステージ１２（基板Ｗの保持機構）上における水平方向の中央位置とされている。ステージ制御部１３は、ステージ１２の保持基準位置ｈを検出しつつステージ１２をＸ方向に移動させるための信号をステージ１２に対して出力する。

イメージセンサ１０は、ラインセンサであり、Ｙ方向に撮像素子が直線状に並んでいる。イメージセンサ１０は、基板Ｗを透過したＸ線強度を示すＹ方向のライン画像を生成する。ステージ１２とＸ線発生器１４との少なくとも一方をＸ方向に移動させながら、イメージセンサ１０にて連続してライン画像を撮像することにより、基板Ｗ全体についてのライン画像を順次得る。画像取得部１１は、イメージセンサ１０からライン画像を取得し、ライン画像を結合させることにより、基板Ｗ全体についてＸ線透過強度を示すＸ線透過画像を得ることができる。

焦点位置ｆが実線で示す焦点位置ｆ１となるようにＸ線発生器１４を停止させ、Ｘ線発生器１４からＸ線を照射させる。この状態において、焦点位置ｆ１とイメージセンサ１０との間にて基板ＷがＸ方向に走査するようにステージ１２を移動させることにより、画像取得部１１は、Ｙ方向から見た場合の鉛直方向に対する傾斜角がθ１となるＸ線が基板Ｗを透過した第１Ｘ線透過画像を得ることができる。また、破線で示す焦点位置ｆ２にてＸ線発生器１４を停止させた状態において、Ｘ線発生器１４からＸ線を照射させつつステージ１２により基板ＷをＸ方向に移動させることにより、画像取得部１１は、Ｙ方向から見た場合の鉛直方向に対する傾斜角がθ２となるＸ線が基板Ｗを透過した第２Ｘ線透過画像を得ることができる。Ｙ方向から見た場合に鉛直方向に対して傾斜角θ１，θ２で交差するＸ線の方向は、それぞれ第１照射方向と第２照射方向に相当する。焦点位置ｆ１，ｆ２は互いに異なる位置であるため、第１照射方向と第２照射方向とは互いに異なる方向である。なお、ｔａｎθ１，θ２は、Ｘ方向におけるイメージセンサ１０と焦点位置ｆとの距離を、Ｚ方向におけるイメージセンサ１０と焦点位置ｆとの距離で除算した値であり、Ｘ方向においてＸ線発生器１４が移動している位置に基づいて傾斜角θ１，θ２を特定できる。第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とは、それぞれＹ方向の複数のライン画像によって構成されるが、各ライン画像について当該ライン画像が撮像された時刻におけるステージ１２の保持基準位置ｈが対応付けられている。

入力部１６は、検査オペレータ等の操作を受け付けるための入力装置を含み、例えばマウスやキーボード等の入力装置にて検査オペレータの操作に応じた操作信号を生成する。出力部１７は、基板Ｗの検査経過や検査結果や画像等を出力するための出力装置を含み、例えば出力装置としてのディスプレイやプリンタ等を含む。メモリ１８は、後述する基板検査プログラムＡを実行するための実行データを記録する。また、メモリ１８は、基板検査プログラムＡの実行中に生成・取得される中間データや中間画像データも記録する。ＣＰＵ１９は、メモリ１８から実行データを読み出して基板検査プログラムＡを実行する演算装置である。

基板検査プログラムＡは、移動制御部Ａ１と相対焦点位置取得部Ａ２と相対投影位置取得部Ａ３と測定点位置特定部Ａ４と検査部Ａ５とを含む。移動制御部Ａ１は、基板Ｗに対して互いに方向が異なる第１照射方向および第２照射方向にＸ線が照射されるように、ステージ１２の保持基準位置ｈとＸ線発生器１４の焦点位置ｆとの少なくとも一方を移動させる機能をＣＰＵ１９に実行させるモジュールである。すなわち、移動制御部Ａ１の機能によりＣＰＵ１９は、焦点位置ｆが焦点位置ｆ１となるようにＸ線発生器１４を移動させるための信号をＸ線制御部１５に出力する。さらに、移動制御部Ａ１の機能によりＣＰＵ１９は、焦点位置ｆ１とイメージセンサ１０との間において基板Ｗが走査するようにステージ１２を移動させるための信号をステージ制御部１３に出力する。これにより、基板Ｗ全体に対して第１照射方向にＸ線を照射させることができる。同様に、移動制御部Ａ１の機能によりＣＰＵ１９は、焦点位置ｆが焦点位置ｆ２となるようにＸ線発生器１４を移動させ、焦点位置ｆ２とイメージセンサ１０との間において基板Ｗが走査するようにステージ１２を移動させるための信号を出力する。これにより、基板Ｗ全体に対して第２照射方向にＸ線を照射させることができる。

相対焦点位置取得部Ａ２は、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆ１，ｆ２の保持基準位置ｈ１，ｈ２に対する相対位置である相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２を取得する機能をＣＰＵ１９に実行させるモジュールである。相対焦点位置取得部Ａ２の機能によりＣＰＵ１９は、第１照射方向に基板Ｗを透過したＸ線の透過画像である第１Ｘ線透過画像を画像取得部１１から取得する。

図２Ａ，２Ｂは、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とをそれぞれ示す図である。上述のように第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とは、それぞれＹ方向の複数のライン画像Ｑによって構成され、各ライン画像Ｑについて当該ライン画像が撮像された時刻におけるステージ１２の保持基準位置ｈが対応付けられている。相対焦点位置取得部Ａ２の機能によりＣＰＵ１９は、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とのそれぞれにおいて、例えばパターンマッチングにより測定点Ｍの透過像を含む（透過像の中央を通過する）ライン画像Ｑ１，Ｑ２を検出する。そして、相対焦点位置取得部Ａ２の機能によりＣＰＵ１９は、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とにおいて当該ライン画像Ｑ１，Ｑ２に対応付けられたステージ１２の保持基準位置ｈをそれぞれ保持基準位置ｈ１，ｈ２として特定する。なお、本実施形態において測定点Ｍは基板Ｗに形成された所定半径を有し、はんだが形成されていないパッドであることとする。第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像における測定点Ｍの透過像は予め実験により得ることができるため、当該透過像のパターンマッチングが可能である。なお、本実施形態においてＸ線発生器１４の焦点位置ｆとステージ１２上の基板ＷとはそれぞれＹ方向とＺ方向において移動しないため、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像における測定点Ｍの透過像のＹ方向の位置は互いに一致する。

相対焦点位置取得部Ａ２の機能によりＣＰＵ１９は、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とを撮像した際のＸ線発生器１４の焦点位置ｆ１，ｆ２を取得し、焦点位置ｆ１，ｆ２のそれぞれから保持基準位置ｈ１，ｈ２を減算することにより、相対焦点位置Ｆ１（＝ｆ１−ｈ１），Ｆ２（＝ｆ２−ｈ２）を取得する。すなわち、相対焦点位置取得部Ａ２の機能によりＣＰＵ１９は、イメージセンサ１０にて測定点Ｍの透過像が撮影された際における保持基準位置ｈ１，ｈ２に対する焦点位置ｆ１，ｆ２の相対位置として相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２を取得する。

相対投影位置取得部Ａ３は、測定点Ｍの透過像の投影位置ｐ１，ｐ２の保持基準位置ｈ１，ｈ２に対する相対位置である相対投影位置Ｐ１，Ｐ２を取得する機能をＣＰＵ１９に実行させるモジュールである。すなわち、相対投影位置取得部Ａ３の機能によりＣＰＵ１９は、イメージセンサ１０のＸ方向およびＺ方向の位置（固定値）を取得する。さらに、図２Ａに示すように相対投影位置取得部Ａ３の機能によりＣＰＵ１９は、第１Ｘ線透過画像から測定点Ｍの透過像を検出し、当該透過像が撮像されたＹ方向の位置を取得する。そして、相対投影位置取得部Ａ３の機能によりＣＰＵ１９は、イメージセンサ１０のＸ方向およびＺ方向の位置と、第１Ｘ線透過画像における透過像のＹ方向の位置とで定められる絶対位置を、測定点Ｍの透過像の投影位置ｐ１として取得する。図２Ｂに示すように、相対投影位置取得部Ａ３の機能によりＣＰＵ１９は、イメージセンサ１０のＸ方向およびＺ方向の位置と、第２Ｘ線透過画像における透過像のＹ方向の位置とで定められる絶対位置を、測定点Ｍの透過像の投影位置ｐ２として取得する。さらに、相対投影位置取得部Ａ３の機能によりＣＰＵ１９は、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像とにおける投影位置ｐ１，ｐ２のそれぞれから保持基準位置ｈ１，ｈ２を減算することにより、相対投影位置Ｐ１（＝ｐ１−ｈ１），Ｐ２（＝ｐ２−ｈ２）を取得する。

測定点位置特定部Ａ４は、基板Ｗに対して第１照射方向にＸ線を照射した場合における相対焦点位置Ｆ１と相対投影位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１と、基板Ｗに対して第２照射方向にＸ線を照射した場合における相対焦点位置Ｆ２と相対投影位置Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２との交点の位置を測定点Ｍの位置として特定する機能をＣＰＵ１９に実行させるモジュールである。図３Ａ，３Ｂは、測定点Ｍの位置を特定する様子を示す模式図である。図３Ａ，３Ｂは、保持基準位置ｈ１，ｈ２がいずれも原点Ｏにあると想定した相対座標系において、基板検査装置１をそれぞれＹ方向およびＸ方向に見た図である。

図３Ａに示すように、相対焦点位置Ｆ１と相対投影位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１は鉛直方向に対して傾斜角θ１で傾斜し、相対焦点位置Ｆ２と相対投影位置Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２は鉛直方向に対して傾斜角θ２で傾斜する。測定点位置特定部Ａ４の機能によりＣＰＵ１９は、直線Ｌ１，Ｌ２の交点の位置を相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２と相対投影位置Ｐ１，Ｐ２との幾何学的関係に基づいて特定する。

まず、ＤはＸ方向における相対投影位置Ｐ１，Ｐ２の距離を表し、Ｄ１はＸ方向における相対投影位置Ｐ１と測定点Ｍとの距離を表し、Ｄ２はＸ方向における相対投影位置Ｐ２と測定点Ｍとの距離を表すとすると、下記の（１）式が成り立つ。
Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２ ・・・（１）

なお、距離Ｄは、相対投影位置Ｐ１，Ｐ２のＸ座標同士の差の絶対値を求めることにより得られる。さらに、Ｓ１はＺ方向におけるイメージセンサ１０と相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２（互いに同一）との距離を表し、Ｓ２はＺ方向における相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２と原点Ｏとの距離を表し、ｄＺはＺ方向における原点Ｏに対する測定点Ｍの相対位置（鉛直上方が正）を表すとすると、下記の（２），（３）式が成り立つ。
Ｄ１＝（Ｓ１−Ｓ２−ｄＺ）ｔａｎθ１ ・・・（２）
Ｄ２＝（Ｓ１−Ｓ２−ｄＺ）ｔａｎθ２ ・・・（３）

なお、距離Ｓ１はイメージセンサ１０のＺ座標と相対焦点位置Ｆ１のＺ座標との差の絶対値を求めることにより得られる。距離Ｓ２は相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２のＺ座標の絶対値を求めることにより得られる。（２），（３）式を（１）式に代入して相対位置ｄＺについて整理すると下記の（４）式が得られる。
ｄＺ＝（Ｓ１−Ｓ２）−Ｄ／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） ・・・（４）
測定点位置特定部Ａ４の機能によりＣＰＵ１９は、前記の（４）式を解くことにより、Ｚ方向における原点Ｏに対する測定点Ｍの相対位置ｄＺを特定する。
さらに、Ｄ３はＸ方向における相対投影位置Ｐ１と原点Ｏとの距離を表し、ｄＸはＸ方向における原点Ｏに対する測定点Ｍの相対位置を表すとすると、下記の（５）式が成り立つ。
ｄＸ＝Ｄ１−Ｄ３ ・・・（５）

なお、距離Ｄ３はイメージセンサ１０のＸ座標と相対投影位置Ｐ１のＸ座標との差の絶対値を求めることにより得られる。測定点位置特定部Ａ４の機能によりＣＰＵ１９は、前記の（５）式を解くことにより、Ｘ方向における原点Ｏに対する測定点Ｍの相対位置ｄＸを特定する。

図３Ｂに示すように基板検査装置１をＸ方向に見ると、Ｘ方向の軌跡上を移動する相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２はＹＺ平面において同一位置となる。また、測定点Ｍは、Ｘ方向の軌跡上を移動するステージ１２に追従して移動するに過ぎないため、測定点ＭはＹＺ平面において単一の位置に位置する。従って、相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２のそれぞれから照射されたＸ線による測定点Ｍの透過像の相対投影位置Ｐ１，Ｐ２も互いに同一位置となる。そのため、ＹＺ平面において直線Ｌ１，Ｌ２は互いに同一直線となる。ここで、Ｅは相対投影位置Ｐ１，Ｐ２のＹ座標（Ｐ１，Ｐ２で互いに同一、図の右側が正）を表すとすると、直線Ｌ１，Ｌ２を斜辺とする三角形の相似比から下記の（６）式が成り立つ。
ｄＹ＝Ｅ×（Ｓ２＋ｄＺ）／Ｓ１ ・・・（６）

測定点位置特定部Ａ４の機能によりＣＰＵ１９は、前記の（６）式を解くことにより、Ｙ方向における原点Ｏに対する測定点Ｍの相対位置ｄＹを特定する。以上の計算を行うことにより、測定点位置特定部Ａ４の機能によりＣＰＵ１９は、原点Ｏに対する測定点Ｍの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を特定する。なお、基板Ｗは複数の測定点Ｍを含み、ＣＰＵ１９は、複数の測定点Ｍのそれぞれについて相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を特定する。

検査部Ａ５は、測定点の位置に基づいて特定した検査対象の位置についての検査を実行する機能をＣＰＵ１９に実行させるモジュールである。図４Ａは近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）を示す模式図である。図４Ｂに示すように本実施形態の基板Ｗは９個の測定点Ｍ（円形状のパッド）を有している。検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、基板Ｗが含む複数の測定点Ｍのそれぞれについての測定点Ｍの位置を近似する近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）を特定し、当該近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）に基づいて検査対象の位置を特定する。なお、ａ，ｂは基板Ｗの平面方向の設計位置を示す座標であり、ｃは基板Ｗの厚み方向の設計位置を示す座標である。まず、検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、基板Ｗの設計情報を取得し、測定点Ｍの設計位置を取得する。検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、測定点Ｍの設計位置を近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）に代入することにより、当該測定点Ｍについての相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）が算出される近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）を特定する。具体的には、測定点Ｍの設計位置を近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）に代入して得られた座標と、相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）との二乗誤差をすべての測定点Ｍについて算出し、当該二乗誤差の合計が最も小さくなるように近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）の各係数を最適化する。

図４Ａにおいて破線で示すように近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）は平面を示す線形関数であってもよいし、二点鎖線で示すように近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）は曲面を示す非線形関数であってもよい。検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、検査対象のはんだＴの設計位置を取得し、当該設計位置を近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）に代入することにより、検査対象のはんだＴの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を特定する。

検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、ステージ１２の保持基準位置ｈおよびＸ線発生器１４の焦点位置ｆを移動させ、複数の照射方向で基板Ｗの検査用Ｘ線透過画像を撮像する。ここでは、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像を撮像する場合と同様に、照射方向に応じてＸ線発生器１４の焦点位置ｆを固定した状態で基板Ｗを走査させることにより、基板Ｗ全体を撮像した検査用Ｘ線透過画像を撮像する。検査用Ｘ線透過画像においても、検査用Ｘ線透過画像を構成するＹ方向の各ライン画像のそれぞれについて当該ライン画像が撮像された時刻における保持基準位置ｈが対応付けられている。検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、検査用Ｘ線透過画像を構成するＹ方向の各ライン画像ごとに保持基準位置ｈに検査対象のはんだＴの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を加算することにより、検査用Ｘ線透過画像を構成する各ライン画像を撮像した際における検査対象のはんだＴの絶対位置を特定する。

検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、Ｘ線の照射方向と検査対象のはんだＴの絶対位置とに基づいて、検査用Ｘ線透過画像において検査対象のはんだＴの絶対位置から所定距離以内の範囲を透過したＸ線が投影された領域を再構成領域として特定する。検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、検査用Ｘ線透過画像のそれぞれにおいて再構成領域を特定し、当該再構成領域についてBack Projection法等の再構成手法を適用することにより検査用Ｘ線透過画像を再構成する。さらに、検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、再構成した検査用Ｘ線透過画像に基づいて検査対象のはんだＴの良否判定を行う。例えば、ＣＰＵ１９は、電子部品Ｃのリードと基板Ｗ上のパッドとを接続するはんだＴの体積や傾斜角等を、再構成した検査用Ｘ線透過画像に基づいて特定し、はんだＴの体積や傾斜角等を閾値判定することにより良否判定を行う。また、ＣＰＵ１９は、はんだＴにおけるボイドの有無を判定し、ボイドがない場合にはんだＴが良品であると判定してもよい。

以上説明したように本実施形態において、測定点Ｍの位置を３次元空間において一意に特定することができる。従って、基板Ｗが反っている場合、ステージ１２上において基板ＷがＺ方向に傾斜して保持されている場合、および、ステージ１２上において基板がＸＹ方向にずれて保持されている場合のいずれにおいても、検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、正確に検査対象のはんだＴの位置を特定できる。

（２）基板検査処理：
図５Ａは、基板検査処理のうち近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）を特定するための近似関数特定処理を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、ＣＰＵ１９は基板Ｗを第１照射方向にＸ線が透過した第１Ｘ線透過画像を画像取得部１１を介して取得する。なお、基板検査処理を実行するにあたり、基板Ｗに対して第１照射方向にＸ線が透過するようにＸ線発生器１４とステージ１２とが予め移動させられている。ステップＳ１１０において移動制御部Ａ１の機能によりＣＰＵ１９は、基板Ｗに対して第２照射方向にＸ線が透過するようにＸ線発生器１４とステージ１２とを移動させる。ステップＳ１２０において、ＣＰＵ１９は基板Ｗを第２照射方向にＸ線が透過した第２Ｘ線透過画像を画像取得部１１を介して取得する。

ステップＳ１３０において相対焦点位置取得部Ａ２と相対投影位置取得部Ａ３との機能によりＣＰＵ１９は、複数の測定点Ｍごとに、第１照射方向と第２照射方向とのそれぞれについての相対焦点位置Ｆ１，Ｆ２と相対投影位置Ｐ１，Ｐ２とを取得する。ステップＳ１４０において測定点位置特定部Ａ４の機能によりＣＰＵ１９は、複数の測定点Ｍのそれぞれについて測定点Ｍの保持基準位置ｈに対する相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を特定する（図３Ａ，３Ｂ参照）。ステップＳ１５０において検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、複数の測定点Ｍのそれぞれ相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を近似する近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）を特定する（図４Ａ参照）。

図５Ｂは、基板検査処理のうちはんだ検査処理を示すフローチャートである。ステップＳ２００において検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、複数の照射方向にＸ線を基板Ｗに照射し、照射方向ごとに基板Ｗ全体を撮像した検査用Ｘ線透過画像を取得する。なお、ＣＰＵ１９は、検査用Ｘ線透過画像を構成するＹ方向のライン画像ごとに、当該ライン画像が撮像された際の保持基準位置ｈを取得する。なお、ステップＳ２００における照射方向は第１照射方向と第２照射方向を含んでもよく、近似関数特定処理にて撮像した第１Ｘ線透過画像（図５ＡのＳ１００）と第２Ｘ線透過画像（図５ＡのＳ１２０）を検査用Ｘ線透過画像として利用してもよい。

ステップＳ２１０において検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、検査対象のはんだＴの設計位置を取得し、当該近似関数Ｇ（ａ，ｂ，ｃ）に代入することにより、検査対象のはんだＴの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を特定する。さらに、検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、ステージ１２によって移動した保持基準位置ｈに対して、検査対象のはんだＴの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を加算することにより、絶対空間において検査対象のはんだＴの位置を特定する。

ステップＳ２２０において検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、絶対空間における検査対象のはんだＴの位置に基づいて、検査用Ｘ線透過画像ごとに、検査対象のはんだＴから所定距離以内を透過した所定距離以内の範囲を透過したＸ線が投影された再構成領域を特定し、当該再構成領域について再構成処理を実行することにより、検査対象のはんだＴが表された検査用Ｘ線透過画像を再構成する。ステップＳ２３０において検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、再構成した検査用Ｘ線透過画像に基づいて検査対象のはんだＴの良否判定を実行する。ＣＰＵ１９は、検査用Ｘ線透過画像を出力部１７にて表示させてもよい。ステップＳ２４０において検査部Ａ５の機能によりＣＰＵ１９は、検査対象のすべてのはんだＴについての良否判定が完了したか否かを判定し、完了していない場合にはステップＳ２１０にて次のはんだＴについての処理を実行する。

（３）他の実施形態：
前記実施形態においては、ステージ１２の基準保持位置ｈとＸ線発生器１４の焦点位置ｆとがそれぞれＸ方向に直線移動することとしたが、他の手法により照射方向を可変としてもよい。例えば、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆを固定としてもよい。また、前記実施形態においては、第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像と検査用Ｘ線透過画像とをそれぞれ撮像する撮像期間においては、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆを固定してステージ１２のみを走査させたが、当該撮像期間においてＸ線発生器１４の焦点位置ｆを走査させてもよい。この場合であっても、測定点Ｍの透過像を含むライン画像を撮像した時刻における照射方向（移動する焦点位置ｆに依存する傾斜角θ）と保持基準位置ｈとに基づいて、測定点Ｍの位置を特定することができる。

図６Ａの基板検査装置２では、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆを固定としている。また、基板検査装置２は、モータ１０ｃの駆動によってＸ線発生器１４の焦点位置ｆを通過する鉛直軸まわりに回転するイメージセンサ１０ａとを備える。イメージセンサ１０ａはエリアイメージセンサとする。ステージ１２はＸ方向およびＹ方向との少なくとも一方に移動する。ＣＰＵ１９は、イメージセンサ１０ａにより撮像された基板Ｗ（不図示）の２枚のＸ透過画像から測定点Ｍの透過像の投影位置ｐ１、ｐ２および、当該Ｘ透過画像の撮像時における基準保持位置ｈ１、ｈ２を取得する。なお、投影位置ｐ１、ｐ２は、イメージセンサ１０ａの回転角と、イメージセンサ１０ａにおいて測定点Ｍの透過像を撮像した撮像素子の位置とに基づいて特定できる。

さらに、ＣＰＵ１９は、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆ（固定値）を取得する。そして、ＣＰＵ１９は、相対焦点位置Ｆ１（＝ｆ−ｈ１），Ｆ２（＝ｆ−ｈ２）、および、相対投影位置Ｐ１（＝ｐ１−ｈ１），Ｐ２（＝ｐ２−ｈ２）を取得する。これにより前記実施形態と同様に、ＣＰＵ１９は、相対焦点位置Ｆ１と相対投影位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１と、相対焦点位置Ｆ２と相対投影位置Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２との交点を測定点Ｍの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）として特定できる。

図６Ｂの基板検査装置３においても、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆは固定されている。基板検査装置３はエリアイメージセンサであるイメージセンサ１０を備え、当該イメージセンサ１０がモータ１０ｃの駆動によってＸ線発生器１４の焦点位置ｆを通過する鉛直軸まわりに回転する。また、イメージセンサ１０はＸ線発生器１４の焦点位置ｆを通過する鉛直軸と直交する径方向にも移動する。ステージ１２はＸ方向およびＹ方向との少なくとも一方に移動する。本実施形態においては、ステージ１２の位置を変化させることにより、ステージ１２上の基板Ｗ（不図示）に対してＸ線を第１照射方向と第２照射方向とで照射させることができる。なお、基板Ｗを第１照射方向と第２照射方向に透過したＸ線が撮像できる位置となるように、イメージセンサ１０が回転方向と径方向とに移動する。

本実施形態において、投影位置ｐ１，ｐ２は、イメージセンサ１０の回転角と、イメージセンサ１０の径方向の位置と、イメージセンサ１０において測定点Ｍの透過像を撮像した撮像素子の位置とに基づいて特定できる。投影位置ｐ１，ｐ２が特定できれば、ＣＰＵ１９は前記実施形態と同様に、相対焦点位置Ｆ１と相対投影位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１と、相対焦点位置Ｆ２と相対投影位置Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２との交点を測定点Ｍの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）として特定できる。

図６Ｃの基板検査装置３においても、Ｘ線発生器１４の焦点位置ｆは固定されている。また、基板検査装置３は、Ｘ方向に移動するエリアイメージセンサであるイメージセンサ１０と、Ｘ方向に移動するステージ１２とを備える。ＣＰＵ１９は、イメージセンサ１０により撮像された基板Ｗ（不図示）のＸ透過画像から測定点Ｍの透過像の投影位置ｐ１、および、当該Ｘ透過画像の撮像時における基準保持位置ｈ１を取得する。本実施形態においては、ステージ１２の位置を変化させることにより、ステージ１２上の基板Ｗ（不図示）に対してＸ線を第１照射方向と第２照射方向とで照射させることができる。なお、基板Ｗを第１照射方向と第２照射方向に透過したＸ線が撮像できる位置となるように、イメージセンサ１０がＸ方向に移動する。投影位置ｐ１，ｐ２は、イメージセンサ１０のＸ方向の位置と、イメージセンサ１０において測定点Ｍの透過像を撮像した撮像素子の位置とに基づいて特定できる。投影位置ｐ１，ｐ２が特定できれば、ＣＰＵ１９は前記実施形態と同様に、相対焦点位置Ｆ１と相対投影位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１と、相対焦点位置Ｆ２と相対投影位置Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２との交点を測定点Ｍの相対位置（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）として特定できる。

なお、前記実施形態においてはステージ１２とともに基準保持位置ｈが移動したが、基準保持位置ｈは一定位置であってもよい。この場合、基板Ｗに対して第１照射方向にＸ線を透過させた場合と、基板Ｗに対して第２照射方向にＸ線を透過させた場合とで、基準保持位置ｈが一定となる。従って、焦点位置ｆと投影位置ｐとからそれぞれ基準保持位置ｈを減算しなくても、焦点位置ｆと投影位置ｐとは一定の基準保持位置ｈに対する相対位置を表すということができる。従って、基板Ｗに対して第１照射方向にＸ線を透過させた場合のＸ線発生器１４の焦点位置ｆ１と投影位置ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１と、基板Ｗに対して第２照射方向にＸ線を透過させた場合のＸ線発生器１４の焦点位置ｆ２と投影位置ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２との交点を求めることにより、絶対空間において測定点Ｍの位置を特定することができる。

さらに、前記実施形態においては測定点Ｍと検査対象のはんだＴとが異なったが、検査対象に測定点Ｍが含まれてもよい。例えば、検査対象のはんだＴの位置を特定した上で、当該検査対象のはんだＴの検査用Ｘ線透過画像を再構成してもよい。また、測定点Ｍは第１Ｘ線透過画像と第２Ｘ線透過画像において位置が特定可能な箇所であればよく、円形状のパッドに限られない。例えば、ＢＧＡ等のはんだ形成箇所を測定点Ｍとしてもよいし、多角形のパッドを測定点Ｍとしてもよい。さらに、測定点Ｍは基板Ｗの平面方向に広く分布することが望ましく、測定点Ｍが検査対象を囲むように分布するのがより望ましい。さらに、基板検査装置３は、検査対象のはんだＴの位置に基づいて、検査において基板Ｗの透過像を撮影するために移動させるＸ線発生器１４の焦点位置ｆや基板の保持基準位置ｈ等を補正してもよい。

１…基板検査装置、１０…イメージセンサ、１１…画像取得部、１２…ステージ、１３…ステージ制御部、１４…Ｘ線発生器、１５…Ｘ線制御部、１６…入力部、１７…出力部、１８…メモリ、１９…制御部、Ａ…基板検査プログラム、Ａ１…移動制御部、Ａ２…相対焦点位置取得部、Ａ３…相対投影位置取得部、Ａ４…測定点位置特定部、Ａ５…検査部、Ｃ…電子部品、ｆ…焦点位置、Ｆ…相対焦点位置、Ｇ…近似関数、ｈ…保持基準位置、Ｌ…直線、Ｍ…測定点、ｐ…投影位置、Ｐ…相対投影位置、Ｔ…はんだ、Ｗ…基板。

Claims (4)

1. 検査対象と測定点とを含む平面状の基板に対して互いに方向が異なる第１照射方向および第２照射方向に放射線が照射されるように、前記基板が保持される保持基準位置と放射線発生器の焦点位置との少なくとも一方を移動させる移動制御手段と、
   前記放射線発生器の焦点位置の前記保持基準位置に対する相対位置である相対焦点位置を取得する相対焦点位置取得手段と、
   前記測定点の透過像の投影位置の前記保持基準位置に対する相対位置である相対投影位置を取得する相対投影位置取得手段と、
   前記基板に対して前記第１照射方向に放射線を照射した場合における前記相対焦点位置と前記相対投影位置とを結ぶ直線と、前記基板に対して前記第２照射方向に放射線を照射した場合における前記相対焦点位置と前記相対投影位置とを結ぶ直線との交点の位置を前記測定点の位置として特定する測定点位置特定手段と、
   前記測定点の位置に基づいて特定した前記検査対象の位置について検査を実行する検査手段と、
   を備える基板検査装置。
2. 前記検査手段は、前記基板が含む複数の前記測定点のそれぞれについての位置を近似する近似関数を特定し、当該近似関数に基づいて前記検査対象の位置を特定する、
   請求項１に記載の基板検査装置。
3. 検査対象と測定点とを含む平面状の基板に対して互いに方向が異なる第１照射方向および第２照射方向に放射線が照射されるように、前記基板が保持される保持基準位置と放射線発生器の焦点位置との少なくとも一方を移動させる移動制御工程と、
   前記放射線発生器の焦点位置の前記保持基準位置に対する相対位置である相対焦点位置を取得する相対焦点位置取得工程と、
   前記測定点の透過像の投影位置の前記保持基準位置に対する相対位置である相対投影位置を取得する相対投影位置取得工程と、
   前記基板に対して前記第１照射方向に放射線を照射した場合における前記相対焦点位置と前記相対投影位置とを結ぶ直線と、前記基板に対して前記第２照射方向に放射線を照射した場合における前記相対焦点位置と前記相対投影位置とを結ぶ直線との交点の位置を前記測定点の位置として特定する測定点位置特定工程と、
   前記測定点の位置に基づいて特定した前記検査対象の位置について検査を実行する検査工程と、
   を含む基板検査方法。
4. 検査対象と測定点とを含む平面状の基板に対して互いに方向が異なる第１照射方向および第２照射方向に放射線が照射されるように、前記基板が保持される保持基準位置と放射線発生器の焦点位置との少なくとも一方を移動させる移動制御機能と、
   前記放射線発生器の焦点位置の前記保持基準位置に対する相対位置である相対焦点位置を取得する相対焦点位置取得機能と、
   前記測定点の透過像の投影位置の前記保持基準位置に対する相対位置である相対投影位置を取得する相対投影位置取得機能と、
   前記基板に対して前記第１照射方向に放射線を照射した場合における前記相対焦点位置と前記相対投影位置とを結ぶ直線と、前記基板に対して前記第２照射方向に放射線を照射した場合における前記相対焦点位置と前記相対投影位置とを結ぶ直線との交点の位置を前記測定点の位置として特定する測定点位置特定機能と、
   前記測定点の位置に基づいて特定した前記検査対象の位置について検査を実行する検査機能と、
   をコンピュータに実行させる基板検査プログラム。

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