JP2016049224A - マイクロフォーカスｘ線ｃｔ装置用の分解能評価試験片 - Google Patents

Abstract

【課題】ミクロン単位の微細な３次元構造を持った試験片として製作することが困難である。
【解決手段】帯状基板３は縦７.０ｍｍ、横０．８ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの直方形であり、半導体製造プロセスにより形成された評価パターン３ａが長手方向に配置されたシリコン基板である。帯状基板３は、図１に示すように、円柱状の台座２ｃの上であって、外装体２の円柱の中心軸αに沿って縦長に配置され、外装体２に内包される。このとき、帯状基板３の評価パターン３ａは円柱の中心軸αに沿って配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片に関する。

マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置は、医療用として発達し、また製造業の品質管理においても非破壊検査の手法として利用されている。近年、微細な焦点であるマイクロフォーカスＸ線管をＣＴ装置に搭載したマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置による検査の必要性が高まり多くの企業や機関で使用されている。このようなマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置は被検査物の微細な内部形状の観察と併せて微細な寸法計測の技術として利用されている。

一般的なＸ線透過型のマイクロフォーカスＸ線検査システムの分解能評価用試験片としては、２次元計測用のものがある（特許文献１）。また、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置の校正と評価のための標準ゲージとして、円柱状のベリリウム成形体を包むＸ線の吸収度の異なる材料を持った外装体で構成され、Ｘ線吸収度の異なる物質のＸ線投影画像におけるコントラストの差で空隙模様を得てその寸法を計測するものがある（特許文献２）。

特開２０１０−１５１７２６号公報 特開２０１２−１８９５１７号公報

しかし、特許文献1に記載の試験片は、２次元計測用であって、３次元計測用としては用いることができない。また、特許文献２に記載の標準ゲージは、鋳造、鍛造、焼結、切削、研磨などの加工で制作されるため、ミクロン単位の加工が困難でミクロン単位の分解能評価試験片として使用することが困難である。

本発明のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片は、Ｘ線吸収体とＸ線非吸収体とを等間隔に並べて形成された複数種類の評価パターンが長手方向に配置された帯状基板と、帯状基板を中心軸に沿って縦長に内包したＸ線非吸収体の外装体とを備える。

本発明によれば、ミクロン単位の寸法計測が可能なマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片を提供することができる。

試験片の正面図である。 試験片の左側面図である。 試験片の平面図である。 帯状基板の斜視図である。 評価パターンの拡大図である。 評価パターンの断面図である。 試験片の実寸に基づく正面図である。 試験片の実寸に基づく左側面図である。 試験片の実寸に基づく平面図である。

本発明によるマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片（以下、試験片と称する）の一実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は試験片１の正面図である。試験片１は、直径２.０ｍｍ、長さ３５ｍｍの円柱状の外装体２と、外装体２の中心部に内包される帯状基板３より構成される。図２は試験片１の左側面図であり、図３は試験片１の平面図である。

以下、図１〜図３を参照して説明する。外装体２は、Ｘ線を透過しやすいＸ線非吸収体（Ｘ線透過体）である透明なアクリル樹脂で成形され、半円柱状の蓋部２ａと半円柱状の基部２ｂと円柱状の台座２ｃより成る。基部２ｂと台座２ｃは一体的に形成され、基部２ｂは帯状基板３の厚みに相当する凹部２ａ−１を有し、凹部２ａ−１内に帯状基板３を貼り付けて基部２ｂと蓋部２ａを接着することにより、基部２ｂと蓋部２ａの間に帯状基板３が挟み込まれた状態で保持される。なお、基部２ｂと帯状基板３の間の接着面、および基部２ｂと蓋部２ａの間の接着面はシリコン系等の接着剤で貼り付けられる。台座２ｃは直径２.０ｍｍ、長さ２４．７ｍｍであり、図１、図２において、長さは中間省略して図示する。基部２ｂと蓋部２ａを貼り合わせた部分は、直径２.０ｍｍ、長さ１０．３ｍｍである。

帯状基板３は縦７.０ｍｍ、横０．８ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの直方形であり、半導体製造プロセスにより形成された評価パターン３ａが中央に長手方向に配置されたシリコン基板である。評価パターン３ａはＸ線を透過しにくいＸ線吸収体を含んで形成されている。基部２ｂの凹部２ａ−１の四隅はカーブが施され、帯状基板３が凹部２ａ−１に嵌合するようになっている。

帯状基板３は、図１、２に示すように、円柱状の台座２ｃの上であって、外装体２の円柱の中心軸αに沿って縦長に配置され、外装体２に内包される。したがって、帯状基板３の評価パターン３ａは円柱の中心軸αに沿って配置されることになる。

試験片１の背面図は、図１の正面図とほぼ同様であり図示省略するが、異なる部分は、帯状基板３の評価パターン３ａが見えず、帯状基板３の背面が見えた状態となることである。試験片１の右側面図は、図２の左側面図と左右対称であり図示省略する。試験片１の底面図は、図３の平面図と同一であり図示省略する。

図４は帯状基板３の斜視図である。帯状基板３は縦７.０ｍｍ、横０．８ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの直方形であり、５種類の評価パターン３ａ−３〜３ａ−７が中央に配置されたシリコン基板である。縦長に配置された評価パターン３ａは長さが２．５ｍｍである。

図５は評価パターン３ａ−５を拡大した図であり、横方向に長さ０．１ｍｍの３本のラインＳｘが、縦方向に長さ０．１５ｍｍの３本のラインＳｙがＴ字形に配置されている。これらのラインはＸ線を透過しにくいＸ線吸収体となる金（Ａｕ）で形成されており、各ライン間の白い部分はＸ線を透過しやすいＸ線非吸収体となるシリコン（Ｓｉ）のスリットである。ラインＳｘ、Ｓｙの間のスリット以外の白い部分もＸ線非吸収体となるシリコン（Ｓｉ）である。数字ＳｎはラインＳｘ、Ｓｙ、およびスリット幅をμｍで表わした識別のための数字であり、この例ではラインＳｘ、Ｓｙ、およびスリット幅は５μｍであることを示している。Ｘ線吸収体のラインの幅と前記Ｘ線非吸収体のスリットの幅は略等しい。５種類の評価パターン３ａ−３〜３ａ−７の各スリット幅は夫々３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍであるので、図４では、評価パターン３ａ−３〜３ａ−７には夫々数字３、４、５、６、７が付記されている。なお、図１において、評価パターン３ａの数字Ｓｎの記載は省略している。さらに、図１において、評価パターン３ａの３本のラインＳｘ、Ｓｙは１本のラインに省略して記載している。

図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。帯状基板３はシリコン基板であり、３本のラインＳｙはシリコン基板上に半導体製造プロセスにより形成されたＸ線吸収体となる金（Ａｕ）のラインである。図６に示す断面図では、Ｘ線吸収体の金（Ａｕ）のラインとＸ線非吸収体のシリコン（Ｓｉ）のスリットとをミクロン単位で等間隔に並べた配置になっている。図6は、評価パターン３ａ―５の例であるが、各ライン幅ｗおよび各スリット幅ｗは５μｍであり、金（Ａｕ）のラインの厚さｄは４μｍである。各ライン幅ｗおよび各スリット幅ｗが異なった５種類の評価パターン３ａ−３〜３ａ−７の金（Ａｕ）のラインの厚さｄは何れも４μｍである。

図１〜図６は、説明を分かり易くする為に実際の寸法とは異なる寸法で記載した。これに対して、図７は、実寸を拡大して記載した試験片１の正面図である。同一箇所には同一の符号を附してその説明を省略する。横方向の寸法は、ｘ＝２．０ｍｍ、ｘ１＝０．６ｍｍ、ｘ２＝０．８ｍｍ、ｘ３＝０．６ｍｍである。縦方向の寸法は、ｙ＝３５．０ｍｍ、ｙ１＝２４．７ｍｍ、ｙ２＝０．３ｍｍ、ｙ３＝７．０ｍｍ、ｙ４＝０．３ｍｍ、ｙ５＝２．７ｍｍ、ｙ６＝２．５ｍｍである。試験片１の背面図は、図７の正面図とほぼ同様であり図示省略するが、異なる部分は、帯状基板３の評価パターン３ａが見えず、帯状基板３の背面が見えた状態となることである。

図８は、実寸を拡大して記載した試験片１の左側面図である。同一箇所には同一の符号を附してその説明を省略する。帯状基板３の厚さはｚ＝０．２ｍｍである。試験片１の右側面図は、図８の左側面図と左右対称であり図示省略する。

図９は、実寸を拡大して記載した試験片１の平面図である。同一箇所には同一の符号を附してその説明を省略する。試験片１の底面図は、図9の平面図と同一であり図示省略する。

以上のように構成される試験片１は、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置の検査用テーブル（図示省略）に載置し、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置のＸ線放射口（図示省略）を可能な限り接近させる。そして、試験片１の中心軸αを回転軸として検査用テーブルを回転させて、試験片１の３６０度のデータを取り込む。試験片１には、円柱状の外装体２の中心軸αに沿って縦に並べられた複数種類の評価パターン３ａが配置された帯状基板３が内包されているので、コンピュータ解析により評価パターン３ａの３次元の断面画像を得る。特に、評価パターン３ａのラインは縦方向、横方向にＴ字形に配置されているので、横断面及び縦断面を含むあらゆる角度のミクロン単位の情報が得られる。その結果、３次元の断面画像によりミクロン単位の寸法計測ができ、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置の高分解能評価と、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置の検査時におけるミクロン単位の内部形状と寸法計測の基準を提供することができる。

試験片１は、半導体製造プロセスにより形成された評価パターン３ａを有する帯状基板３を円柱状の外装体２の中心部に内包した構成であるので、同一の精度で簡単に大量に製造でき、試験片１を広く提供することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施の形態を次のように変形して実施することができる。
（１）外装体２の基部２ｂと台座２ｃは一体的に形成したが、基部２ｂと台座２ｃはそれぞれ別体に制作し、その後、両者をシリコン系等の接着剤で貼り付けてもよい。また、外装体２の基部２ｂは帯状基板３の厚みに相当する凹部２ａ−１を有し、基部２ｂと蓋部２ａの間に帯状基板３を挟み込むようにしたが、蓋部２ａに凹部２ａ−１を形成し、基部２ｂと蓋部２ａの間に帯状基板３を挟み込むようにしてもよい。また、外装体２は透明なアクリル樹脂の例で説明したが、半透明なアクリル樹脂であってもよく、アクリル樹脂に限らずＸ線非吸収体（Ｘ線透過体）の材料であればよい。また、円柱状の外装体２は直径２.０ｍｍの例で説明したが、帯状基板３を内包できればよく、直径２.０ｍｍに限定せず数ｍｍであればよい。更に、外装体２は円柱以外の形状であってもよい。

（２）帯状基板３を外装体２の中心軸αに沿って縦長に内包したが、帯状基板３が外装体２の中心軸αと完全に一致する必要はなく、外装体２の中心軸αと略並行であって、外装体２の中心軸αに沿って縦長に内包されているものであってもよい。また、試験片１をマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置の検査用テーブルに載置して検査用テーブルを回転させたときの回転軸に沿って評価パターン３ａが配置されていれば、外装体２の中心軸αと検査テーブルの回転軸とが一致しなくてもよい。

（３）帯状基板３の中央には、縦長に５種類の評価パターン３ａ−３〜３ａ−７を配置する例で説明した。しかし、配置する評価パターンの数は５種類に限定せず任意である。また、一つの評価パターンは横方向と縦方向のラインからなるＴ字形を例に説明したが、Ｌ字形などその他の形状であってもよい。また、評価パターン３ａの横方向と縦方向のＸ線吸収体となるラインは３本の例で説明したが、３本に限定せず任意である。

（４）評価パターン３ａのＸ線吸収体となるラインは金（Ａｕ）の例で説明したが、金（Ａｕ）に限らずタングステン（Ｗ）などＸ線吸収体の材料であればよい。

（５）５種類の評価パターン３ａ−３〜３ａ−７の各スリット幅は夫々３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍの例で説明したが、評価パターン３ａ−３〜３ａ−７の各スリット幅はこれ以下のサイズ、若しくはこれ以上のサイズにより構成されるものであってもよい。

以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本発明によるマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片１は、Ｘ線吸収体とＸ線非吸収体とを等間隔に並べて形成された複数種類の評価パターン３ａ−３〜３ａ−７が長手方向に配置された帯状基板３と、帯状基板３を中心軸αに沿って縦長に内包したＸ線非吸収体の外装体２とを備えた。したがって、ミクロン単位の寸法計測が可能なマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片を提供することができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１ 試験片
２ 外装体
３ 帯状基板
３ａ 評価パターン
α 中心軸

Claims (7)

1. Ｘ線吸収体とＸ線非吸収体とを等間隔に並べて形成された複数種類の評価パターンが長手方向に配置された帯状基板と、
   前記帯状基板を中心軸に沿って縦長に内包したＸ線非吸収体の外装体とを備えたマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片。
2. 請求項１に記載のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片において、
   前記帯状基板は、シリコン基板であり、前記評価パターンには前記シリコン基板上に半導体製造プロセスにより形成されたＸ線吸収体のラインとＸ線非吸収体のスリットとがミクロン単位で等間隔に並べて配置されるマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片。
3. 請求項２に記載のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片において、
   前記Ｘ線吸収体のラインは、Ｘ線が透過しにくい金であり、その幅および厚さがミクロン単位であり、
   前記Ｘ線非吸収体のスリットは、Ｘ線が透過しやすいシリコンであり、その幅はミクロン単位であるマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片。
4. 請求項３に記載のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片において、
   前記Ｘ線吸収体のラインの幅と前記Ｘ線非吸収体のスリットの幅は略等しいマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片において、
   前記評価パターンには、前記Ｘ線吸収体のラインが横方向と縦方向にそれぞれ複数本ずつ、Ｔ字形に配置されるマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片。
6. 請求項２〜５のいずれか一項に記載のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片において、
   前記複数種類の評価パターンの各々は、前記ラインおよび前記スリットの幅が互いに異なって形成されており、前記中心軸に沿って縦に並べて配置されるマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片において、
   前記外装体は、円柱状のアクリル樹脂で形成されたマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置用の分解能評価試験片。

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