JP3933548B2 - Ｘ線検査装置、ｘ線検査方法およびｘ線検査制御プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のＸ線検査装置では対象試料にＸ線を照射し、エネルギーサブトラクション処理等を行い、当該処理で得られる厚み相当値から特定物質の厚み等を定量化している（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、エネルギーサブトラクション処理では、特定物質の吸収係数の吸収端前後に強い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。透過Ｘ線ＩはＩ＝Ｉ0ｅｘｐ（−μｔ）と表現（Ｉ0は試料透過前のＸ線強度，μは透過物質の吸収係数，ｔは透過物質の厚み）される。ここで、（−μｔ）は透過物質の厚みによって変動するので、厚みに相当する値と言える。
【０００３】
一般に複数の物質を透過したＸ線については上記（−μｔ）が（−μ0ｔ0−μ1ｔ1−μ2ｔ2・・・）と表現される（0,1,2は物質の番号）。すなわち、異なる物質の影響は上記吸収係数と厚みの線形結合として表現される。エネルギーサブトラクションにおいては上記特定物質の吸収係数の吸収端近傍に他の物質の吸収端が存在せず、なだらかに変化するような特定物質を計測対象とする。上記（−μ0ｔ0−μ1ｔ1−μ2ｔ2・・・）において、０番を特定物質としたときに、吸収端前後でμ0の値は大きく変動するが、μ1，μ2等はほとんど変動しない。
【０００４】
従って、上記吸収端前後に強いピークを有する異なるエネルギー分布のＸ線にて得られた厚み相当値同士の差分値を取得すると、特定物質以外から透過するＸ線からの寄与については相殺し、特定物質の寄与のみを抽出することができる。この原理に基づいて、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線ではんだを撮像すると、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、はんだ（錫と鉛の合金）の検査を行うことができる。
【０００５】
一方、この厚み相当値から生成した画像等によって特定物質の様子を定性的に把握することができるものの、はんだ等の検査に際しては、はんだが定量化できると好ましい。すなわち、はんだの厚みや面積，体積等を定量化することができれば、はんだを３次元的に映像化したり、はんだ周囲のチップと基板との関係からはんだが適正量存在するか否かを把握することができる等、より正確にはんだの検査を行うことができる。そこで、従来の技術では、特定物質を定量化するために厚みが既知の標準試料を予め測定し、厚みと厚み相当値との対応関係を規定したテーブルデータを作成しておく。そして、当該テーブルデータを参照し、特定物質について得られた厚み相当値に該当する実際の厚みを算出する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４９５３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＸ線検査装置においては、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。すなわち、上記はんだ検査装置を例にすると、はんだの大きさが数百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、はんだの大きさが数１０μｍになるとはんだ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）のはんだバンプも小さくなっている。この小さなはんだバンプを精度良く測定するためには、Ｘ線の経時的変動に影響を受けないように測定を行う必要がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、Ｘ線の経時的変動に影響を受けずに検査を実行可能なＸ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査制御プログラムの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明ではＸ線の経時変化を検出し、経時変化を補償しながらＸ線強度を検出し、厚み相当値を算出するための元のデータとする。すなわち、一般のＸ線源，例えば加速電子をターゲットに衝突させてＸ線を発生させるＸ線管においては、Ｘ線管に対する印加電圧等の条件を変えなくてもターゲットの熱膨張等によって照射Ｘ線の強度や照射方向が時間的に変動する。そこで、本発明においては、Ｘ線照射機構と厚み相当値算出手段によって厚み相当値を算出するに当たり、この時間的な変動による影響を受けないようにするため、経時変化検出手段とＸ線強度検出手段とを備える構成とした。
【０００９】
経時変化検出手段では、Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出する。ここでは、経時変化によるＸ線の変動を精度良く検出するため対象試料その他の物質が透過しない状態でＸ線を検出することが好ましい。また、経時変化を検出するためには種々の構成を採用可能であり、ある基準時点での強度とＸ線を対象試料に透過させる時点でのＸ線の強度とを検出し、両者の差異を上記Ｘ線強度検出手段での検出に反映させることができればよい。
【００１０】
Ｘ線強度検出手段においては、入射Ｘ線の強度を検出し、上記経時変化検出手段による検出結果を反映させて経時変化分を補償することができればよい。例えば、経時変化検出手段において上述のように基準時点とＸ線を対象試料に透過させる時点とのＸ線の強度を検出する際には、これらの検出結果によって経時変化分が把握される。経時変化分が判明すれば、Ｘ線検出手段で検出した透過Ｘ線について経時変化による強度変動を補償することができる。
【００１１】
また、Ｘ線強度検出手段は、Ｘ線の照射方向に配設されていればよい。すなわち、照射されるＸ線がＸ線強度検出手段方向に配向していれば、Ｘ線照射機構で対象試料を照射経路内外に対象試料を移動させることにより、Ｘ線強度検出手段によって透過Ｘ線と非透過Ｘ線とのいずれをも検出することができる。むろん、照射経路と対象試料との位置関係は相対的なものであり、対象試料を移動させても良いし、Ｘ線の照射口とＸ線強度検出手段とを組で移動させても良いが、本発明では、Ｘ線の微妙な変動をも補償して高精度の検査を目的としている関係上、対象試料を移動させる構成が好ましい。
【００１２】
Ｘ線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、Ｘ線をシンチレータで受け止め、可視化した後にＣＣＤで可視光を受光する構成（Ｘ線イメージインテンシファイア）等を採用可能である。この場合、ＣＣＤを構成する各画素での検出電圧が強度に相当する。また、ＣＣＤを平面状に並べる構成は厚み相当値算出手段での算出結果を視覚化するために好ましい構成である。すなわち、ＣＣＤの各画素での検出電圧がＸ線の強度に相当し、当該強度から厚み相当値を算出すれば、当該厚み相当値の数値の大小に応じてドットマトリクス状の画素からなる画像の明度を決定することにより、厚み相当値に応じて明度が変化する２次元画像を容易に生成することができる。従って、厚み相当値を容易に視覚化することができる。
【００１３】
厚み相当値算出手段においては、対象試料内の特定物質を抽出してその厚みに相当する値を生成することができれば良く、Ｘ線が対象試料を透過して得られる透過Ｘ線強度から厚み相当値を算出することができればよい。すなわち、上記従来の技術に示すｅｘｐの指数部分は透過Ｘ線を減衰させた物質の厚みに相当するので、当該指数部分を算出しても良いし、吸収係数にて除して厚みの次元にした値を算出しても良い。本発明によって厚み相当値を算出すると、当該特定物質の厚みを定性的に把握することができ、はんだ検査装置等に利用することができる。
【００１４】
対象試料を透過したＸ線を検出すると上述のｅｘｐの指数部分から厚み相当値を算出することができるが、検査対象の厚みをより正確に把握するためにエネルギーサブトラクション処理を行っても良い。すなわち、請求項２に記載した発明のように、Ｘ線照射機構にて異なるフォトンエネルギー分布のＸ線を照射し、厚み相当値算出手段は、それぞれのＸ線を対象試料に透過させて検出した検出値から透過物質の厚み相当値を算出するとともにその差分値を取得する。
【００１５】
この結果、対象試料内の特定物質による寄与を抽出して当該特定物質の厚み相当値を算出することができる。特定物質による寄与を抽出して算出した厚み相当値を利用すれば、Ｘ線の検出値として対象試料以外の影響も含むような検査対象、例えば、はんだによって基板上にチップを実装する場合のはんだにおいて導電線の銅やなど他の寄与を排除して正確にはんだの寄与を抽出することができる。
【００１６】
はんだ等、Ｘ線検査装置の検査対象試料について検査を行うためには特定物質を定量化するとより便利である。そこで、請求項３に記載の発明のように、標準試料について得られた厚み相当値をリファレンスにして任意の対象試料における厚み相当値から当該対象試料の実際の厚みを算出しても良い。すなわち、標準試料の厚みは既知であり、その厚み相当値を算出すれば厚み相当値が示す実際の厚みが判明する。
【００１７】
そこで、厚みが既知の標準試料について単一のフォトンエネルギー分布のＸ線あるいは異なるフォトンエネルギー分布のＸ線によってＸ線を透過させ、得られた厚み相当値をリファレンスにすれば、任意の対象試料の厚みを定量化することができる。リファレンスにする構成としては種々の構成が採用可能であり、例えば、複数の厚みの標準試料について予め測定して厚み相当値と既知の厚みとを対応づけたテーブルを作成しておけば、任意の対象試料の厚みは当該テーブルを参照した補間演算等を実行することにより算出することができる。
【００１８】
経時変化検出手段においては、Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出することができれば良く、種々の構成を採用可能である。その構成例として請求項４に記載の発明のようにセンサを利用し、当該センサをＸ線照射機構におけるＸ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間に配設しても良い。すなわち、Ｘ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間にてセンサによってＸ線の強度を検出すれば、線源から照射された直後のＸ線を検出することができる。従って、対象試料その他の物質の透過等、他の影響を排除してＸ線強度の経時的変動を精度良く検出することができる。
【００１９】
尚、このセンサを一つ配設しておけば、Ｘ線強度の経時的変動を精度良く検出することができるが、さらに、複数のセンサを配設してリアルタイムにＸ線照射方向の変動を補償する構成にすることもできる。すなわち、Ｘ線は開口部を頂点とした略円錐状に放射され、その照射方向の中心の強度が最大であるとともに同心円状に強度が弱くなる。従って、中心から同距離にある複数のセンサにて検出強度が同等であるか否かによって重心位置を算出することができ、この結果、重心位置の変動を補償することができる。例えば、二つのセンサを対面させつつ配置すれば、両センサでの強度の変動によって当該二つのセンサを結ぶ直線方向への重心位置の変動を補償することができるし、三つのセンサを同一平面内に配置すれば、各センサでの検出強度から重心位置を算出し、リアルタイムに重心位置の変動を補償することが可能になる。
【００２０】
センサの配設位置として好適な構成例として請求項５に記載の発明では、上記センサを配設するに際し、Ｘ線の照射経路内であるが対象試料へ向かうＸ線の経路の外に配設してある。すなわち、Ｘ線を透過させる対象試料とＸ線照射機構との間にセンサを配設する構成において、対象試料を透過するＸ線とセンサとが干渉しないので、透過Ｘ線の検出と経時変化の検出とを同時に実施することができる。この結果、透過Ｘ線を計測しながら経時変化分の補償を逐次実施することが可能になり、リアルタイムに補正を行うことができる。
【００２１】
さらに、このようなセンサを利用して経時変化分を補償する構成の一例として請求項６に記載の発明のように、基準時点と検査対象の測定時点とにおける透過Ｘ線強度を比較する構成としても良い。すなわち、ある時点での透過Ｘ線強度を基準と考えれば、検査対象の測定時点での透過Ｘ線強度が当該基準時点からどの程度変動したのか、すなわち、経時的変動を容易に把握することができ、両者の比を無試料時のＸ線強度に乗じたり、両者の差分を無試料時のＸ線強度から増減するなどして容易に経時変化分を補償することができる。
【００２２】
さらに、経時変化検出手段の構成例として請求項７に記載した発明のように、Ｘ線強度検出手段を利用するとともに当該Ｘ線強度検出手段によって対象試料を透過させずに所定タイミングでＸ線強度を検出し、当該検出強度を基準強度とする構成を採用可能である。すなわち、透過Ｘ線の強度は上述のようにＩ＝Ｉ0ｅｘｐ（−μｔ）と表現され、Ｉ0は試料透過前のＸ線強度である。
【００２３】
また、Ｘ線照射機構から照射されるＸ線はＸ線源の発熱度合い等に応じて経時的に変動する。そこで、対象試料を透過させずに無試料の状態でＸ線強度検出手段によって検出したＸ線強度を基準強度としてＩ0とするとともに、照射Ｘ線の発熱による影響を補償するため、所定のタイミングでこのＩ0を更新する。所定のタイミングとしては予め決められたタイミングであればよく、定期的に上記対象試料を透過しない状態でのＸ線強度の検出を実行しても良いし、ある検出タイミングから次回の検出タイミングまでの時間間隔を徐々に長くしていく構成等を採用しても良い。照射Ｘ線の経時的な変動の原因が主に発熱によるものである場合には、時間の経過とともに線源が熱平衡に達すると考えられるので、ある検出タイミングから次回の検出タイミングまでの時間間隔を徐々に長くすることができ、この構成では検出回数をなるべく減らしつつも検査精度を維持することができる。
【００２４】
さらに、所定のタイミングにて対象試料を透過させずにＸ線を検出して基準とするための具体的な構成として、請求項８に記載した発明のように、平面状に配設された複数のＣＣＤ素子にてＸ線強度に応じた電圧を取得してその検出値から厚み相当値を取得する構成において、所定のタイミングでＣＣＤ素子とＸ線源との間から対象試料を退避させ、無試料状態で照射Ｘ線を検出するようにしても良い。すなわち、Ｘ線源から照射されるＸ線の経時的変動には、Ｘ線の強度変動の他、Ｘ線照射方向の変動も含まれ、平面状に配設された複数のＣＣＤ素子にてＸ線を検出することによってＸ線照射方向の変動をも検出してこの変動を補償することができる。
【００２５】
具体的には、Ｘ線はＸ線照射方向の小さな開口部から照射方向に進行するとともに進行方向に対して略垂直方向に円状に広がる。平面状に配設された複数のＣＣＤ素子によれば、強度の検出値がある位置にて大きくその位置から放射状に弱くなることを示すデータを取得することができる。従って、これらのＣＣＤによって所定のタイミングで対象試料未透過のＸ線を検出すれば、各タイミング間でのＸ線照射方向の変動や強度変動を把握することができる。
【００２６】
この結果、各タイミング間でのＸ線照射方向の変動や強度変動を補償してＸ線強度を検出することができる。例えば、各画素での検出電圧に対応するＸ線強度を基準強度としてＩ0とするとともに、照射Ｘ線の発熱等による強度および照射方向の変動を補償するため、所定のタイミングでこのＩ0を更新すればよい。以上のような構成によれば、所定のタイミング毎にＸ線強度の変動と照射方向の変動とを補償することができるが、むろん、上記センサと併用してリアルタイムにＸ線強度の変動を補償しつつ所定のタイミング毎にＸ線の照射方向の変動を補償する構成としても良い。
【００２７】
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ことはいうまでもない。その一例として、請求項９にかかる発明は、請求項１に対応した方法を実現する構成としてある。むろん、その実質的な動作については上述した装置の場合と同様である。また、請求項２〜請求項８に対応した方法も構成可能である。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。
【００２８】
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となる場合には、かかるソフトウェアあるいはソフトウェアを記録した記録媒体上においても当然に存在し、利用される。その一例として、請求項１０にかかる発明は、請求項１に対応した機能をソフトウェアで実現する構成としてある。むろん、請求項２〜請求項８に対応したソフトウェアも構成可能である。
【００２９】
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全く同様に考えることができる。一次複製品、二次複製品などの複製段階については全く問う余地無く同等である。その他、供給装置として通信回線を利用して行なう場合でも本発明が利用されていることにはかわりない。さらに、一部がソフトウェアであって、一部がハードウェアで実現されている場合においても発明の思想において全く異なるものではなく、一部を記録媒体上に記憶しておいて必要に応じて適宜読み込まれるような形態のものとしてあってもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
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）本発明の構成：
（２）エネルギーサブトラクション処理：
（３）Ｘ線の空間変動補正：
（４）厚み算出テーブルの作成：
（５）はんだの検査処理：
（６）他の実施形態：
【００３１】
（１）本発明の構成：
図１は本発明にかかるＸ線検査装置の概略ブロック図である。同図において、このＸ線検査装置は、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１１とＸ線検出器１３とＸ−Ｙステージ１５とセンサ１７とを備えている。Ｘ線撮像制御部２０は、Ｘ線制御部２１とセンサ信号処理部２２とステージ制御部２３と検出信号処理部２４とＣＰＵ２５と出力部２６ａと入力部２６ｂとメモリ２７とを備えている。
【００３２】
メモリ２７はデータを蓄積可能な記憶媒体であり、予めデフォルトデータ２７ａが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逐次データ２７ｂが記録される。メモリ２７はデータを蓄積可能であれば良く、ＲＡＭやＲＯＭ，ＨＤＤ等種々の記憶媒体を採用可能である。Ｘ線制御部２１は、Ｘ線発生器１１を制御して所定のＸ線を発生させることができ、上記デフォルトデータ２７ａ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、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。尚、本実施形態においては、後述する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。
【００３３】
センサ信号処理部２２はセンサ１７と接続されており、同センサ１７が出力する検出値によって逐次Ｘ線の強度を検出する。この検出強度は逐次データ２７ｂとしてメモリ２７に保存される（Ｉ01ref，Ｉ02ref，Ｉ01mon，Ｉ02mon）。ステージ制御部２３はＸ−Ｙステージ１５と接続されており、同Ｘ−Ｙステージ１５を移動させる。Ｘ−Ｙステージ１５は後述するように標準試料の測定，対象試料の測定，無試料での測定を実現するためにＸ−Ｙステージ１５を移動させることができ、それぞれ標準試料測定位置座標データ，対象試料測定位置座標データ，無試料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。
【００３４】
検出信号処理部２４はＸ線検出器１３と接続されており、Ｘ線検出器１３が出力する検出値によって、標準試料を透過したＸ線，対象試料を透過したＸ線，試料を透過していないＸ線（無試料時のＸ線）のいずれかの強度を検出する。この検出値は逐次データ２７ｂとしてメモリ２７に保存される（それぞれ、Ｉ1sta，Ｉ2sta，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ01，Ｉ02）。尚、上記センサ１７やＸ線検出器１３の検出値に基づく計測データに付した番号１，２は、上記異なる撮像条件で発生したＸ線のいずれかに対応している。
【００３５】
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り、利用者は入力部２６ｂを介して種々の入力を実行可能であるし、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、はんだバンプの良否判定結果等を出力部２６ａに表示することができる。ＣＰＵ２５は、メモリ２７に蓄積された各種制御プログラムに従って所定の演算処理を実行可能であり、利用者が入力部２６ｂ等によって検査指示等を行うことによって各種制御プログラムを実行し、はんだバンプの良否判定を行う。
【００３６】
Ｘ線発生器１１は、上記Ｘ線制御部２１の制御に従ってＸ線管に対する印加電圧を制御し、また、指示された時間Ｘ線を照射する。図２にはＸ線管１１ａの概略構成を示している。同図に示すようにＸ線管１１ａはアノード１１ｂとカソード１１ｃと電子レンズ１１ｄとターゲット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。
【００３７】
ターゲット１１ｅに電子が衝突すると当該ターゲット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。
【００３８】
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。尚、縦軸は相対的なＸ線の強度であり、横軸をＸ線フォトンエネルギーとして示している。同図に示すように、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。以上のように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、本発明においては錫の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。
【００３９】
本実施形態において、Ｘ線の照射方向にはＸ線検出器１３とＸ−Ｙステージ１５とが配設されている。Ｘ−Ｙステージ１５は、検査対象試料となるはんだバンプを備えるチップを実装した基板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ステージを移動させる。このとき、上記ステージ制御部２３が指示する任意の座標値によって正確に位置を制御しつつステージを移動させることができる。また、Ｘ−Ｙステージ１５には、上述の標準試料も載置可能であり、また、Ｘ線の照射範囲を基板３１の載置範囲外にすることもできる。従って、Ｘ−Ｙステージ１５によるステージの移動によって、Ｘ線の照射範囲内に対象試料あるいは標準試料を配設可能であるし、Ｘ線が試料に照射されない状態にすることもできる。尚、基板３１には、部品が実装される。図１においてはＢＧＡを形成する複数のはんだバンプ３０が接点となって基板３１に実装されるチップ３２を模式的に示している。
【００４０】
Ｘ線検出器１３は、入射Ｘ線の強度に相当する検出信号を出力するイメージインテンシファイアである。具体的には、Ｘ線検出器１３の下部にシンチレータが備えられており、入射Ｘ線は同シンチレータにて可視光に変換される。シンチレータの上方には平面状に並べられた複数のＣＣＤが備えられており、上記可視光が各ＣＣＤに到達すると各ＣＣＤにて同可視光の強度に応じた電圧が検出される。この検出電圧が上記検出信号処理部２４に入力されることにより、Ｘ線の強度が各ＣＣＤの電圧として検出される。すなわち、Ｘ線検出器１３は複数の画素によって平面上に照射されるＸ線の強度を検出する。
【００４１】
センサ１７は、上記Ｘ線検出器１３と同様の構成を備えるイメージインテンシファイアであるが、そのＣＣＤ画素は１つである。同センサ１７は上記Ｘ−Ｙステージ１５とＸ線発生器１１との間に配設されており、Ｘ線発生器１１から照射されたＸ線がＸ−Ｙステージ１５に到達する以前にそのＸ線強度を検出することができる。また、センサ１７は照射Ｘ線の端でそのＸ線強度を検出するように位置が調整されている。
【００４２】
すなわち、図１に示すようにＸ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に基板が配設されている状態において、対象試料となるはんだバンプ３０を透過するＸ線の照射経路（図１実線部分）の外にセンサ１７が配設されている。かかる構成により、Ｘ線検出器１３にてはんだバンプ３０を透過したＸ線の強度を検出すると同時にセンサ１７にてＸ線発生器１１から照射されるＸ線を検出することができる。尚、本発明において、センサ１７のＣＣＤ数が一つに限定されるわけではない。例えば、複数個のＣＣＤによって検出された強度の平均値を採用する構成にしても良い。
【００４３】
（２）エネルギーサブトラクション処理：
本実施形態においては、上述の構成において検出したＸ線の強度についてエネルギーサブトラクション処理を実施することによって特定物質による寄与を抽出しており、以下エネルギーサブトラクション処理について説明する。尚、本実施形態において当該特定物質は、はんだバンプ３０に含まれる錫であるが、むろん特定物質として鉛を採用しても良い。図４は、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ：プリント配線の主成分）のＸ線吸収係数を示す図であり、横軸はＸ線のフォトンエネルギーである。
【００４４】
同図に示すように、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り、さらに、錫のＸ線吸収係数のｋ吸収端は２９．４ｋｅＶであるとともに銅のＸ線吸収係数は当該２９．４ｋｅＶ近辺でほぼリニアに変化する。エネルギーサブトラクション処理は、このｋ吸収端を利用してＸ線撮像画像から錫の寄与を抽出する処理である。すなわち、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。
【００４５】
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。尚、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。但し、シリコンの吸収係数は錫の吸収係数と比較して非常に小さいので実質上無視することもできる。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。より具体的には、以下の式変形によってＸ線強度から厚み相当値を算出することができる。
【００４６】
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。
【数１】
ここで、ＩはＸ線検出器１３によって検出されるＸ線の強度であり、Ｉ0はＸ線が試料を透過しない場合にＸ線検出器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。尚、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。
【００４７】
本実施形態においては異なる２つのフォトンエネルギー分布のＸ線について透過Ｘ線を検出するのでそれぞれに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。
【数２】
すなわち、異なるフォトンエネルギーについて透過Ｘ線を検出するとＸ線検出器１３での検出強度が異なる。また、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。さらに、上記図２に示すようにＸ線吸収係数にはフォトンエネルギー依存性があるので、両式で区別される。
【００４８】
しかし、図２に示すように銅の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。
【数３】
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線検出器１３の各画素についてこの値を算出し、各画素の明度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る。
【００４９】
本実施形態においては、標準試料を透過したＸ線，対象試料を透過したＸ線のそれぞれについて上記式（４）に示す厚み相当値を算出することによって、対象試料における錫の厚みを算出しているが、ここで、より正確にＸ線強度を検出するためにＸ線の経時的な空間変動補正と強度変動補正を実施している。以下、各段階での処理について詳細に説明する。
【００５０】
（３）Ｘ線の空間変動補正：
まず、Ｘ線の空間変動補正を行うための処理を説明する。図２においては、照射Ｘ線の照射方向が経時的に変動する様子も示している。Ｘ線管１１ａにおいては、上述のようにターゲット１１ｅに対して電子を衝突させることによってＸ線を発生させているが、この電子のエネルギーのうち大半は熱エネルギーとなりアノード１１ｂに伝達される。アノード１１ｂは熱によって膨張するので、ターゲット１１ｅの位置は変動し、これによりＸ線の照射方向も変動する。
【００５１】
図２の上部にはＸ線検出器１３を示しており、Ｘ線の照射方向が変動する様子を実線および破線にて模式的に示している。同図においてＸ線検出器１３の上部には各ＣＣＤによる検出強度を１次元的に示している。すなわち、照射Ｘ線の中央ではＸ線の強度が大きいが、その周縁部では徐々に強度が小さくなる。このように、Ｘ線検出器１３にて検出されるＸ線の強度は本来的に空間的変動を備えているが、上述のように熱によってＸ線の照射方向が変動すると、照射方向の変動に応じてＸ線検出器１３での検出強度がＣＣＤ面上でシフトするように変動する。
【００５２】
本実施形態においては、このシフトによる影響を補償するためにＸ線の空間変動補正を行っており、このために２０分に一回の割合で無試料状態のＸ線強度検出を行う。この検出値は次回の無試料状態での強度検出まで無試料状態における強度の基準値とされ、後述する対象試料の検査処理に際して２０分毎に上記式（４）内のＩ01，Ｉ02が更新されることになる。
【００５３】
従って、Ｘ線の照射方向が変動した場合であっても２０分毎には修正され、初期値と現在値の差異が蓄積することが無く、強度測定に与える影響を非常に小さくすることができる。むろん、この無試料状態での測定は所定のタイミング毎に実施されればよく、２０分間隔に限定されることはないし、時間の経過とともに計測間隔を長くするなど種々の構成を採用可能である。
【００５４】
図５は、上記ＣＰＵ２５が空間変動補正用のデータを取得する際の処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ２５はメモリ２７に記録された図示しないプログラムに従って各部に指示を出し、この処理を実施する。ステップＳ１００ではまずメモリ２７に記録された無試料位置座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの無試料位置座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に試料が存在しないようにする。
【００５５】
ステップＳ１１０ではＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第一のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。Ｘ線制御部２１はこの撮像条件データに従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、錫のｋ吸収端直前にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させる。このＸ線は試料を透過することなくＸ線検出器１３に入射する。
【００５６】
ステップＳ１２０ではＣＰＵ２５が検出信号処理部２４を制御してＸ線検出器１３の検出値を取得する（第一基準画像の撮像）。（ここでは２次元的に並べられた複数のＣＣＤにて各画素の強度を検出するので、この検出値の取得を画像の撮像と呼ぶ。以下同じ。）すなわち、入射Ｘ線に応じてＸ線検出器１３から出力される検出信号は検出信号処理部２４に入力され、当該検出信号処理部２４は当該検出信号に応じて各画素でのＸ線強度を示すデータを出力する。ステップＳ１３０ではＣＰＵ２５が当該データを取得し、第一基準画像データＩ01として上記メモリ２７に記録する。
【００５７】
ステップＳ１４０〜Ｓ１６０においては、錫のｋ吸収端直後にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線にて撮像を行う。すなわち、ステップＳ１４０にてＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第２のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。ステップＳ１５０では、この結果照射されるＸ線によって第二基準画像を撮像し、得られたデータを第二基準画像データＩ02としてメモリ２７に保存する（ステップＳ１６０）。以上のようにしてメモリ２７に保存されたデータは後の検査処理で利用される。
【００５８】
（４）厚み算出テーブルの作成：
上述の厚み相当値は厚みに比例した値であるものの実際の厚みではない。本実施形態では、はんだバンプ３０の良否判定を行うために厚み相当値から実際の厚みを算出しており、このために予め標準試料を計測し、厚み相当値を実際の厚みに変換するための厚み算出テーブルを作成しておく。図６は当該厚み算出テーブルを作成する際の処理を示すフローチャートであり、図７はＸ−Ｙステージ１５上に載置された標準試料４０をステージ側面から眺めた状態を示す図である。
【００５９】
標準試料４０は矩形板状のはんだが積層されることによって形成されており、各層の厚みは予め正確に測定してある。この標準試料４０としては、本発明にて検査対象となるはんだと同成分のものが好ましいが、厳密に同成分であることが必須になるわけではない。標準試料４０はＸ−Ｙステージ１５の所定位置に載置されており、ステップＳ２００ではまずメモリ２７に記録された標準試料測定位置座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの標準試料測定位置座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に標準試料４０を配設させる。
【００６０】
ステップＳ２０５ではＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第一のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。Ｘ線制御部２１はこの撮像条件データに従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、錫のｋ吸収端直前にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させる。この設定条件は上記ステップＳ１１０での設定条件と同様である。
【００６１】
ステップＳ２０５の設定によって照射されたＸ線の一部は上記センサ１７に到達し、当該Ｘ線の大半は標準試料４０を透過してＸ線検出器１３に到達する。ステップＳ２１０ではＣＰＵ２５がセンサ信号処理部２２を制御してセンサ１７の検出値を取得するとともにセンサ検出値Ｉ01refとしてメモリ２７に保存する。このセンサ検出値Ｉ01refは、後述する検査処理にてＸ線の強度変動を補正する際に利用されるデータである。
【００６２】
ステップＳ２１５ではＣＰＵ２５が検出信号処理部２４を制御してＸ線検出器１３の検出値を取得する（第一標準画像の撮像）。標準試料４０は一定の面積を有しているが、Ｘ線検出器１３では所定の面積内に到達する透過Ｘ線を検出可能であり、当該標準試料４０を透過したＸ線を一度に検出することができる。そこで、ステップＳ２２０では、ＣＣＤの各画素にて検出した強度を第一標準画像データＩ1staとして上記メモリ２７に記録する。
【００６３】
標準試料４０の測定においても第二の条件設定で同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ２２５〜Ｓ２４０において、第二撮像条件を設定することによって錫のｋ吸収端直後にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させ、上記センサ１７での検出値をセンサ検出値Ｉ02refとしてメモリ２７に保存し、上記Ｘ線検出器１３の検出値を第二標準画像データＩ2staとしてメモリ２７に保存する。
【００６４】
以上のようにして取得した第一標準画像データＩ1sta，第二標準画像データＩ2staと上述の第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02とを利用すれば、上記標準試料４０の厚み相当値を算出することができる。すなわち、厚み相当値を算出する上記式（４）におけるＩ01，Ｉ02は無試料時のＸ線強度であるので上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02に相当する。また、式（４）におけるＩ1，Ｉ2は透過Ｘ線の強度であるので標準試料４０の透過Ｘ線強度を示す第一標準画像データＩ1sta，第二標準画像データＩ2staをそれぞれ代入すると、式（４）の左辺に相当する厚み相当値を算出することができる。
【００６５】
ステップＳ２４５においては、ＣＰＵ２５が上記複数のＣＣＤの各画素についての各データを読み出しつつ、式（４）の演算を実施して各画素についての厚み相当値を算出する。図７の下部においてはＣＣＤの各画素による検出結果を、厚み相当値が大きいほど濃い色にして示している。標準試料４０は、図７に示すように階段状に厚みが変化するので同図下部に示すように厚み相当値に対応した濃度も段階的に変化する。すなわち、同程度の濃度（厚み相当値）であれば同じ厚み相当値になるので、各段階毎に濃度（厚み相当値）を平均化して既知の厚みと比較することによって厚み相当値と実際の濃度とを対応づけることができる。
【００６６】
そこで、ステップＳ２５０では当該既知の厚みと厚み相当値とを対応づけた厚み算出テーブルを生成し、メモリ２７に記録する。この厚み算出テーブルを利用すれば、任意の対象試料の厚み相当値から実際の厚みを算出することができる。すなわち、厚み算出テーブルに定義された２つの厚み相当値とこれらに挟まれる任意の厚み相当値について、当該２つの厚み相当値に対応する実際の厚みを利用して補間演算により任意の厚みを算出すればよい。むろん、上記厚み算出テーブルで定義された厚み相当値と実際の厚みとから任意の厚み相当値に対する厚みを算出する補間関数を定義し、対象試料について算出された厚み相当値を当該補間関数に代入することで厚みを算出しても良い。
【００６７】
当該対象試料の厚みを算出する際には内挿／外挿のいずれをも行うことができるし、補間関数としても１次関数の他，スプライン補間関数等を利用しても良い。さらに、上述のように一度に標準試料４０を測定する構成が必須というわけではなく、Ｘ−Ｙステージ１５を逐次移動させて標準試料４０の各段を最大強度のＸ線が透過するように制御し、各段毎に厚み相当値を算出しても良い。さらに、この場合、上記式（４）のＩ01，Ｉ02に対して、上記ステップＳ２１０，Ｓ２３０で取得したセンサ検出値Ｉ01ref，Ｉ02refを代入しても良い。
【００６８】
また、本実施形態では、標準試料４０の計測時にセンサ検出値Ｉ01ref，Ｉ02refを取得しているが、むろん、このタイミングでの検出値をリファレンスにすることが必須となるわけではなく、上記空間変動補正用データ取得処理を実行する際にセンサ検出値を取得しても良い。
【００６９】
（５）はんだの検査処理：
本実施形態では、以上のように空間変動補正用データ取得処理および厚み算出テーブル作成処理を行った後に、リアルタイムでＸ線の強度変動を補償しながら図８に示す検査処理を実行する。上記空間変動補正用データ取得処理は、はんだ検査中に所定のタイミングで実施されれば良く、厚み算出テーブル作成処理ははんだ検査を行うに際して少なくとも最初に一回実施されればよい。はんだの検査処理は、Ｘ−Ｙステージ１５上にチップがはんだ付けされた基板が載置された状態で実施される。
【００７０】
基板上でのチップの実装位置は、上記メモリ２７に記録された対象試料測定位置座標データから特定される。すなわち、対象試料測定位置座標データは、基板のＣＡＤデータ等から取得されるデータであってチップのＸ−Ｙ位置を示すデータである。ステップＳ３００ではまずメモリ２７に記録された対象試料測定位置座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの対象試料測定位置座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に所定のチップ３２を配設させる。
【００７１】
ステップＳ３０５ではＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第一のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。Ｘ線制御部２１はこの撮像条件データに従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、錫のｋ吸収端直前にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させる。この設定条件は上記ステップＳ１１０，Ｓ２０５での設定条件と同様である。
【００７２】
ステップＳ３０５の設定によって照射されたＸ線の一部は上記センサ１７に到達し、当該Ｘ線の大半は所定のチップ３２を透過してＸ線検出器１３に到達する。ステップＳ３１０ではＣＰＵ２５がセンサ信号処理部２２を制御してセンサ１７の検出値を取得するとともにセンサ検出値Ｉ01monとしてメモリ２７に保存する。
【００７３】
ステップＳ３１５ではＣＰＵ２５が検出信号処理部２４を制御してＸ線検出器１３の検出値を取得する（第一対象画像の撮像）。所定のチップ３２は一定の面積を有しており、当該チップ３２を実装するために複数のはんだバンプが利用されるが、Ｘ線検出器１３では透過したＸ線を複数のＣＣＤによって複数のはんだバンプを一度に検出する。ステップＳ３２０では、ＣＣＤの各画素にて検出した強度を第一対象画像データＩ1として上記メモリ２７に記録する。所定のチップ３２の測定においても第二の条件設定で同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ３２５〜Ｓ３４０において、第二撮像条件での照射Ｘ線でセンサ検出値Ｉ02monおよび第二対象画像データＩ2をメモリ２７に保存する。
【００７４】
ステップＳ３４５においては、Ｘ線検出器１３の検出値に基づいて厚み相当値を算出するが、このとき、以下の式（５）によって厚み相当値を算出することによってＸ線の空間変動補正と強度変動補正とを同時に実行している。
【数４】
ここで、ｌｏｇ内の分子には上記ステップＳ３２０，Ｓ３４０で取得された第一対象画像データＩ1，第二対象画像データＩ2とを代入する。ｌｏｇ内の分母の各データには上記ステップＳ１３０，Ｓ１６０で取得した第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02と上記ステップＳ２１０，Ｓ２３０で取得したセンサ検出値Ｉ01ref，Ｉ02refと上記ステップＳ３１０，Ｓ３３０で取得したセンサ検出値Ｉ01mon，Ｉ02monを代入する。
【００７５】
この式（５）の分母は上記式（４）からもわかるように、無試料時のＸ線強度に相当する。はんだバンプの検査時にてこの分母に上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02を代入することにより、無試料時のＸ線強度を２０分ごとに更新することができる。上述のように第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02とはＸ線検出器１３での全ＣＣＤについてのデータであり、Ｘ線管１１ａから照射されるＸ線の照射方向が時間的に変動したとしても各ＣＣＤでの検出強度は２０分毎に基準強度になるように補正される。従って、Ｘ線照射方向の空間的な変動を補償しながら式（５）の左辺である厚み相当値を算出することができる。
【００７６】
一方、これらの第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02に対して（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）を乗じる（xは１又は２）ことにより、無試料時のＸ線強度変動をリアルタイムに補正することができる。すなわち、（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）部分において、Ｉ0xmonははんだバンプ検査時のセンサ１７の検出値であり、この強度が基準とされるＩ0xrefより小さい場合には（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）が小さくなり、Ｉ0xrefより大きい場合には（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）が大きくなる。
【００７７】
従って、検査中に照射Ｘ線の強度が変動したとしてもＸ線強度が基準より小さくなれば上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02の値をその分小さくし、Ｘ線強度が基準より大きくなれば上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02の値をその分大きくして、変動分を補償することができる。本実施形態においては、Ｘ線検出器１３のＣＣＤにて透過Ｘ線を検出しており、ＣＣＤの全画素について試料透過前のＸ線強度をリアルタイムで計測しようとすると、対象試料とＸ線管１１ａとの間にＣＣＤの画素数分のセンサを備える必要がある。
【００７８】
また、この構成であればリアルタイムに試料透過前のＸ線強度を検出できるものの、Ｘ線が対象試料に到達しないのでＸ線検出器１３ではＸ線を検出できない。そこで、本発明においては、透過Ｘ線の妨げにならないようにセンサ１７を配設し、当該センサ１７にてリアルタイムにＸ線の強度を検出する構成にしてある。これにより、Ｘ線管１１ａから照射される強度の変動はリアルタイムに検出することができる。一方、試料を透過しないでＣＣＤの各画素に到達するＸ線の強度は２０分毎に検出されており、２０分ごとにＣＣＤの全画素について基準値を更新する。
【００７９】
この後に行う上述のリアルタイム補正は全画素の補正について適用される。すなわち、本実施形態では所定のタイミングで無試料時のＸ線を検出することによってＣＣＤの各画素についてＸ線の空間変動によって生じる経時的なＸ線の変動を補償しながらも、無試料時のＸ線の検出タイミング間では透過Ｘ線の妨げにならないセンサ１７によってリアルタイムにＸ線の強度を補正している。従って、Ｘ線の照射方向変動（空間変動）とＸ線の照射強度変動との双方を補償してエネルギーサブトラクション処理を実行することができる。
【００８０】
以上のように式（５）によって経時的変動を補償しながら厚み相当値を算出すると、ステップＳ３５０ではＣＰＵ２５が上記メモリから厚み算出テーブルデータを読み出して補間演算を実施し、各画素について算出された対象試料の厚み相当値に対応した実際の厚みを算出する。この結果、対象試料としてのはんだバンプ３０の厚みを取得することができる。本実施形態では、さらにはんだバンプ３０の厚みからその物理的なはんだ量に関する各種の値をステップＳ３５５で算出し、ステップＳ３６０ではんだの良否判定（チップ３２が基板３１に対して的確に実装されているか否かの判定）を行う。
【００８１】
はんだ量に関する各種の値としては種々の値を算出することができる。すなわち、複数のＣＣＤによって各画素毎にはんだバンプ３０の実際の厚みを算出しているので、各画素の厚みを積分することによってはんだバンプ３０の体積を算出することができる。他にも特定位置で厚み方向と略垂直に切断した場合の切断面の面積や平均の厚み，中央の厚み，厚みムラ等種々の値を算出することができる。ＣＰＵ２５はこれらの値を算出し、はんだ量計測データとして上記メモリ２７に記録する。
【００８２】
ステップＳ３６０では、ＣＰＵ２５が予めメモリ２７に記録された良否判定データを参照して、はんだバンプ３０の良否を判定する。すなわち、良否判定データは上記各種はんだ量に関する値およびそれらの組み合わせがどのような値であるときにはんだバンプ３０がチップ３２と基板３１とを確実に実装されているかを示すデータであり、これによって良否判定を実施する。良否判定結果は上述の出力部２６ａから出力される。
【００８３】
本実施形態においては、上述のようにしてＸ線の空間変動補正と強度変動補正とを実施していることによって、非常に高精度にはんだバンプの厚みを計測することが可能である。図９は、Ｘ線の空間変動補正と強度変動補正とを補正せずにエネルギーサブトラクション処理を行ってはんだバンプの体積を算出した場合とＸ線の空間変動補正と強度変動補正を行った場合とを比較するための説明図である。
【００８４】
同図においては同じはんだバンプについてその体積を１００回計測した場合について示しており、横軸が測定回数であり、縦軸が体積である。縦軸においては、本発明で１回目に計測したはんだバンプの体積を１００として相対値によって示している。同図に示すように従来の技術では、同じ体積のはんだバンプであっても値が変動し、また、計測回数の少ないときには相対体積が一旦小さくなり、２０回を超える当たりから相対体積が徐々に大きくなると言う傾向を有している。これは、Ｘ線の空間変動および強度変動が特定の傾向になることを示しており、実際にはアノード１１ｂの熱膨張による影響が大きい。
【００８５】
これに対して、本発明では、はんだバンプの体積値が変動するものの、傾向的な変動は生じておらず、また、変動幅が小さく、経時的変動による影響を受けずに正確に体積を計測可能であることがわかる。尚、同図には１００回の計測結果についてその標準偏差σを３倍し、平均値で除して得られる変動係数を示している。従来の技術の変動係数が３．１０％であるのに対して本発明では１．２０％であり、この変動係数からも本発明によって非常に高精度に体積（あるいは厚み）を計測可能であることがわかる。
【００８６】
（６）他の実施形態：
本発明においては、Ｘ線の経時的変動を補償することができれば良く、上記第１実施形態のような構成が必須となるわけではない。例えば、上記第１実施形態のように空間変動補正と強度変動補正とを併用することが必須ではなく、上記式（５）において分母に基準画像データＩ0x（ｘは１又は２）のみを代入して（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）を省略し、空間変動補正のみを実施可能である。むろん、上記式（５）において分母に（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）のみを代入して基準画像データＩ0xを省略し、強度変動補正のみを実施しても良い。
【００８７】
さらに、リアルタイムに空間変動補正を行う構成を採用することもできる。例えば、上記センサ１７のように透過Ｘ線を妨げない位置に複数のセンサを配設し、各センサでの検出強度によって照射Ｘ線の最強強度位置を推定すれば照射方向の変動を把握することができる。そこで、この照射方向の変動を補償するようにＣＣＤによる検出値を補正する構成を採用することも可能である。
【００８８】
さらに、上記実施形態においてはエネルギーサブトラクション処理を行って厚み相当値を算出していたが、エネルギーサブトラクション処理を行わずに厚み相当値を行うＸ線検査装置を構成することも可能である。この場合も装置構成としては上記実施形態と同様である。処理としては、上記図５に示す空間変動補正用データ取得処理にてステップＳ１４０〜Ｓ１６０を省略し、図６に示す厚み算出テーブル作成処理にてステップＳ２２５〜Ｓ２４０を省略し、図８に示す検査処理にてステップＳ３２５〜Ｓ３４０を省略する。
【００８９】
そして、上記厚み算出テーブル作成処理のステップＳ２４５および検査処理のステップＳ３４５においては厚み相当値を算出するが、Ｘ線のフォトンエネルギー分布は１種類であるから上記式（１）のｌｏｇをとることによってその指数部分から厚み相当値を算出する。このとき算出式は上記式（５）の右辺第１項のみのような形となる。むろんエネルギーサブトラクション処理を行わないので厚み相当値は式（５）の左辺でなく式（１）の指数部分になるが、検査対象がシリコンウエハ上のはんだのようにはんだ以外の物質が透過Ｘ線強度にほとんど影響を与えない場合には有効である（シリコンの吸収係数が小さいため）。
【００９０】
すなわち、式（５）の右辺第１項のＩ1として第一標準画像データＩ1staや第１対象画像データＩ1を代入し、式（５）の右辺第１項のＩ01として第一基準画像データＩ01を代入する。ステップＳ３４５の場合には、センサ検出値Ｉ01ref，Ｉ01monを利用して経時的変動を補償しながら厚み相当値を算出する。その他は上記実施形態と同様の処理によって実際の厚みを算出し、はんだの良否判定を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＸ線検査装置の概略ブロック図である。
【図２】Ｘ線管の概略構成を示す図である。
【図３】Ｘ線のＸ線フォトンエネルギー分布を示す図である。
【図４】錫と銅のＸ線吸収係数を示す図である。
【図５】空間変動補正用のデータを取得する際の処理を示すフローチャートである。
【図６】厚み算出テーブルを作成する際の処理を示すフローチャートである。
【図７】Ｘ−Ｙステージ上に載置された標準試料を示す図である。
【図８】検査処理のフローチャートである。
【図９】本実施形態での測定精度を説明する説明図である。
【符号の説明】
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線検出器
１５…Ｘ−Ｙステージ
１７…センサ
２０…Ｘ線撮像制御部
２１…Ｘ線制御部
２２…センサ信号処理部
２３…ステージ制御部
２４…検出信号処理部
２５…ＣＰＵ
２６ａ…出力部
２６ｂ…入力部
２７…メモリ
２７ａ…デフォルトデータ
２７ｂ…逐次データ
３０…はんだバンプ
３１…基板
３２…チップ
４０…標準試料
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のＸ線検査装置では対象試料にＸ線を照射し、エネルギーサブトラクション処理等を行い、当該処理で得られる厚み相当値から特定物質の厚み等を定量化している（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、エネルギーサブトラクション処理では、特定物質の吸収係数の吸収端前後に強い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。透過Ｘ線ＩはＩ＝Ｉ0ｅｘｐ（−μｔ）と表現（Ｉ0は試料透過前のＸ線強度，μは透過物質の吸収係数，ｔは透過物質の厚み）される。ここで、（−μｔ）は透過物質の厚みによって変動するので、厚みに相当する値と言える。
【０００３】
一般に複数の物質を透過したＸ線については上記（−μｔ）が（−μ0ｔ0−μ1ｔ1−μ2ｔ2・・・）と表現される（0,1,2は物質の番号）。すなわち、異なる物質の影響は上記吸収係数と厚みの線形結合として表現される。エネルギーサブトラクションにおいては上記特定物質の吸収係数の吸収端近傍に他の物質の吸収端が存在せず、なだらかに変化するような特定物質を計測対象とする。上記（−μ0ｔ0−μ1ｔ1−μ2ｔ2・・・）において、０番を特定物質としたときに、吸収端前後でμ0の値は大きく変動するが、μ1，μ2等はほとんど変動しない。
【０００４】
従って、上記吸収端前後に強いピークを有する異なるエネルギー分布のＸ線にて得られた厚み相当値同士の差分値を取得すると、特定物質以外から透過するＸ線からの寄与については相殺し、特定物質の寄与のみを抽出することができる。この原理に基づいて、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線ではんだを撮像すると、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、はんだ（錫と鉛の合金）の検査を行うことができる。
【０００５】
一方、この厚み相当値から生成した画像等によって特定物質の様子を定性的に把握することができるものの、はんだ等の検査に際しては、はんだが定量化できると好ましい。すなわち、はんだの厚みや面積，体積等を定量化することができれば、はんだを３次元的に映像化したり、はんだ周囲のチップと基板との関係からはんだが適正量存在するか否かを把握することができる等、より正確にはんだの検査を行うことができる。そこで、従来の技術では、特定物質を定量化するために厚みが既知の標準試料を予め測定し、厚みと厚み相当値との対応関係を規定したテーブルデータを作成しておく。そして、当該テーブルデータを参照し、特定物質について得られた厚み相当値に該当する実際の厚みを算出する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４９５３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＸ線検査装置においては、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。すなわち、上記はんだ検査装置を例にすると、はんだの大きさが数百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、はんだの大きさが数１０μｍになるとはんだ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）のはんだバンプも小さくなっている。この小さなはんだバンプを精度良く測定するためには、Ｘ線の経時的変動に影響を受けないように測定を行う必要がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、Ｘ線の経時的変動に影響を受けずに検査を実行可能なＸ線検査装置、Ｘ線検査方法およびＸ線検査制御プログラムの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明ではＸ線の経時変化を検出し、経時変化を補償しながらＸ線強度を検出し、厚み相当値を算出するための元のデータとする。すなわち、一般のＸ線源，例えば加速電子をターゲットに衝突させてＸ線を発生させるＸ線管においては、Ｘ線管に対する印加電圧等の条件を変えなくてもターゲットの熱膨張等によって照射Ｘ線の強度や照射方向が時間的に変動する。そこで、本発明においては、Ｘ線照射機構と厚み相当値算出手段によって厚み相当値を算出するに当たり、この時間的な変動による影響を受けないようにするため、経時変化検出手段とＸ線強度検出手段とを備える構成とした。
【０００９】
経時変化検出手段では、Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出する。ここでは、経時変化によるＸ線の変動を精度良く検出するため対象試料その他の物質が透過しない状態でＸ線を検出することが好ましい。また、経時変化を検出するためには種々の構成を採用可能であり、ある基準時点での強度とＸ線を対象試料に透過させる時点でのＸ線の強度とを検出し、両者の差異を上記Ｘ線強度検出手段での検出に反映させることができればよい。
【００１０】
Ｘ線強度検出手段においては、入射Ｘ線の強度を検出し、上記経時変化検出手段による検出結果を反映させて経時変化分を補償することができればよい。例えば、経時変化検出手段において上述のように基準時点とＸ線を対象試料に透過させる時点とのＸ線の強度を検出する際には、これらの検出結果によって経時変化分が把握される。経時変化分が判明すれば、Ｘ線検出手段で検出した透過Ｘ線について経時変化による強度変動を補償することができる。
【００１１】
また、Ｘ線強度検出手段は、Ｘ線の照射方向に配設されていればよい。すなわち、照射されるＸ線がＸ線強度検出手段方向に配向していれば、Ｘ線照射機構で対象試料を照射経路内外に対象試料を移動させることにより、Ｘ線強度検出手段によって透過Ｘ線と非透過Ｘ線とのいずれをも検出することができる。むろん、照射経路と対象試料との位置関係は相対的なものであり、対象試料を移動させても良いし、Ｘ線の照射口とＸ線強度検出手段とを組で移動させても良いが、本発明では、Ｘ線の微妙な変動をも補償して高精度の検査を目的としている関係上、対象試料を移動させる構成が好ましい。
【００１２】
Ｘ線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、Ｘ線をシンチレータで受け止め、可視化した後にＣＣＤで可視光を受光する構成（Ｘ線イメージインテンシファイア）等を採用可能である。この場合、ＣＣＤを構成する各画素での検出電圧が強度に相当する。また、ＣＣＤを平面状に並べる構成は厚み相当値算出手段での算出結果を視覚化するために好ましい構成である。すなわち、ＣＣＤの各画素での検出電圧がＸ線の強度に相当し、当該強度から厚み相当値を算出すれば、当該厚み相当値の数値の大小に応じてドットマトリクス状の画素からなる画像の明度を決定することにより、厚み相当値に応じて明度が変化する２次元画像を容易に生成することができる。従って、厚み相当値を容易に視覚化することができる。
【００１３】
厚み相当値算出手段においては、対象試料内の特定物質を抽出してその厚みに相当する値を生成することができれば良く、Ｘ線が対象試料を透過して得られる透過Ｘ線強度から厚み相当値を算出することができればよい。すなわち、上記従来の技術に示すｅｘｐの指数部分は透過Ｘ線を減衰させた物質の厚みに相当するので、当該指数部分を算出しても良いし、吸収係数にて除して厚みの次元にした値を算出しても良い。本発明によって厚み相当値を算出すると、当該特定物質の厚みを定性的に把握することができ、はんだ検査装置等に利用することができる。
【００１４】
対象試料を透過したＸ線を検出すると上述のｅｘｐの指数部分から厚み相当値を算出することができるが、検査対象の厚みをより正確に把握するためにエネルギーサブトラクション処理を行っても良い。すなわち、請求項２に記載した発明のように、Ｘ線照射機構にて異なるフォトンエネルギー分布のＸ線を照射し、厚み相当値算出手段は、それぞれのＸ線を対象試料に透過させて検出した検出値から透過物質の厚み相当値を算出するとともにその差分値を取得する。
【００１５】
この結果、対象試料内の特定物質による寄与を抽出して当該特定物質の厚み相当値を算出することができる。特定物質による寄与を抽出して算出した厚み相当値を利用すれば、Ｘ線の検出値として対象試料以外の影響も含むような検査対象、例えば、はんだによって基板上にチップを実装する場合のはんだにおいて導電線の銅やなど他の寄与を排除して正確にはんだの寄与を抽出することができる。
【００１６】
はんだ等、Ｘ線検査装置の検査対象試料について検査を行うためには特定物質を定量化するとより便利である。そこで、請求項３に記載の発明のように、標準試料について得られた厚み相当値をリファレンスにして任意の対象試料における厚み相当値から当該対象試料の実際の厚みを算出しても良い。すなわち、標準試料の厚みは既知であり、その厚み相当値を算出すれば厚み相当値が示す実際の厚みが判明する。
【００１７】
そこで、厚みが既知の標準試料について単一のフォトンエネルギー分布のＸ線あるいは異なるフォトンエネルギー分布のＸ線によってＸ線を透過させ、得られた厚み相当値をリファレンスにすれば、任意の対象試料の厚みを定量化することができる。リファレンスにする構成としては種々の構成が採用可能であり、例えば、複数の厚みの標準試料について予め測定して厚み相当値と既知の厚みとを対応づけたテーブルを作成しておけば、任意の対象試料の厚みは当該テーブルを参照した補間演算等を実行することにより算出することができる。
【００１８】
経時変化検出手段においては、Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出することができれば良く、種々の構成を採用可能である。その構成例として請求項４に記載の発明のようにセンサを利用し、当該センサをＸ線照射機構におけるＸ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間に配設しても良い。すなわち、Ｘ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間にてセンサによってＸ線の強度を検出すれば、線源から照射された直後のＸ線を検出することができる。従って、対象試料その他の物質の透過等、他の影響を排除してＸ線強度の経時的変動を精度良く検出することができる。
【００１９】
尚、このセンサを一つ配設しておけば、Ｘ線強度の経時的変動を精度良く検出することができるが、さらに、複数のセンサを配設してリアルタイムにＸ線照射方向の変動を補償する構成にすることもできる。すなわち、Ｘ線は開口部を頂点とした略円錐状に放射され、その照射方向の中心の強度が最大であるとともに同心円状に強度が弱くなる。従って、中心から同距離にある複数のセンサにて検出強度が同等であるか否かによって重心位置を算出することができ、この結果、重心位置の変動を補償することができる。例えば、二つのセンサを対面させつつ配置すれば、両センサでの強度の変動によって当該二つのセンサを結ぶ直線方向への重心位置の変動を補償することができるし、三つのセンサを同一平面内に配置すれば、各センサでの検出強度から重心位置を算出し、リアルタイムに重心位置の変動を補償することが可能になる。
【００２０】
センサの配設位置として好適な構成例として請求項５に記載の発明では、上記センサを配設するに際し、Ｘ線の照射経路内であるが対象試料へ向かうＸ線の経路の外に配設してある。すなわち、Ｘ線を透過させる対象試料とＸ線照射機構との間にセンサを配設する構成において、対象試料を透過するＸ線とセンサとが干渉しないので、透過Ｘ線の検出と経時変化の検出とを同時に実施することができる。この結果、透過Ｘ線を計測しながら経時変化分の補償を逐次実施することが可能になり、リアルタイムに補正を行うことができる。
【００２１】
さらに、このようなセンサを利用して経時変化分を補償する構成の一例として請求項６に記載の発明のように、基準時点と検査対象の測定時点とにおける透過Ｘ線強度を比較する構成としても良い。すなわち、ある時点での透過Ｘ線強度を基準と考えれば、検査対象の測定時点での透過Ｘ線強度が当該基準時点からどの程度変動したのか、すなわち、経時的変動を容易に把握することができ、両者の比を無試料時のＸ線強度に乗じたり、両者の差分を無試料時のＸ線強度から増減するなどして容易に経時変化分を補償することができる。
【００２２】
さらに、経時変化検出手段の構成例として請求項７に記載した発明のように、Ｘ線強度検出手段を利用するとともに当該Ｘ線強度検出手段によって対象試料を透過させずに所定タイミングでＸ線強度を検出し、当該検出強度を基準強度とする構成を採用可能である。すなわち、透過Ｘ線の強度は上述のようにＩ＝Ｉ0ｅｘｐ（−μｔ）と表現され、Ｉ0は試料透過前のＸ線強度である。
【００２３】
また、Ｘ線照射機構から照射されるＸ線はＸ線源の発熱度合い等に応じて経時的に変動する。そこで、対象試料を透過させずに無試料の状態でＸ線強度検出手段によって検出したＸ線強度を基準強度としてＩ0とするとともに、照射Ｘ線の発熱による影響を補償するため、所定のタイミングでこのＩ0を更新する。所定のタイミングとしては予め決められたタイミングであればよく、定期的に上記対象試料を透過しない状態でのＸ線強度の検出を実行しても良いし、ある検出タイミングから次回の検出タイミングまでの時間間隔を徐々に長くしていく構成等を採用しても良い。照射Ｘ線の経時的な変動の原因が主に発熱によるものである場合には、時間の経過とともに線源が熱平衡に達すると考えられるので、ある検出タイミングから次回の検出タイミングまでの時間間隔を徐々に長くすることができ、この構成では検出回数をなるべく減らしつつも検査精度を維持することができる。
【００２４】
さらに、所定のタイミングにて対象試料を透過させずにＸ線を検出して基準とするための具体的な構成として、請求項８に記載した発明のように、平面状に配設された複数のＣＣＤ素子にてＸ線強度に応じた電圧を取得してその検出値から厚み相当値を取得する構成において、所定のタイミングでＣＣＤ素子とＸ線源との間から対象試料を退避させ、無試料状態で照射Ｘ線を検出するようにしても良い。すなわち、Ｘ線源から照射されるＸ線の経時的変動には、Ｘ線の強度変動の他、Ｘ線照射方向の変動も含まれ、平面状に配設された複数のＣＣＤ素子にてＸ線を検出することによってＸ線照射方向の変動をも検出してこの変動を補償することができる。
【００２５】
具体的には、Ｘ線はＸ線照射方向の小さな開口部から照射方向に進行するとともに進行方向に対して略垂直方向に円状に広がる。平面状に配設された複数のＣＣＤ素子によれば、強度の検出値がある位置にて大きくその位置から放射状に弱くなることを示すデータを取得することができる。従って、これらのＣＣＤによって所定のタイミングで対象試料未透過のＸ線を検出すれば、各タイミング間でのＸ線照射方向の変動や強度変動を把握することができる。
【００２６】
この結果、各タイミング間でのＸ線照射方向の変動や強度変動を補償してＸ線強度を検出することができる。例えば、各画素での検出電圧に対応するＸ線強度を基準強度としてＩ0とするとともに、照射Ｘ線の発熱等による強度および照射方向の変動を補償するため、所定のタイミングでこのＩ0を更新すればよい。以上のような構成によれば、所定のタイミング毎にＸ線強度の変動と照射方向の変動とを補償することができるが、むろん、上記センサと併用してリアルタイムにＸ線強度の変動を補償しつつ所定のタイミング毎にＸ線の照射方向の変動を補償する構成としても良い。
【００２７】
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ことはいうまでもない。その一例として、請求項９にかかる発明は、請求項１に対応した方法を実現する構成としてある。むろん、その実質的な動作については上述した装置の場合と同様である。また、請求項２〜請求項８に対応した方法も構成可能である。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。
【００２８】
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となる場合には、かかるソフトウェアあるいはソフトウェアを記録した記録媒体上においても当然に存在し、利用される。その一例として、請求項１０にかかる発明は、請求項１に対応した機能をソフトウェアで実現する構成としてある。むろん、請求項２〜請求項８に対応したソフトウェアも構成可能である。
【００２９】
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全く同様に考えることができる。一次複製品、二次複製品などの複製段階については全く問う余地無く同等である。その他、供給装置として通信回線を利用して行なう場合でも本発明が利用されていることにはかわりない。さらに、一部がソフトウェアであって、一部がハードウェアで実現されている場合においても発明の思想において全く異なるものではなく、一部を記録媒体上に記憶しておいて必要に応じて適宜読み込まれるような形態のものとしてあってもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
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）本発明の構成：
（２）エネルギーサブトラクション処理：
（３）Ｘ線の空間変動補正：
（４）厚み算出テーブルの作成：
（５）はんだの検査処理：
（６）他の実施形態：
【００３１】
（１）本発明の構成：
図１は本発明にかかるＸ線検査装置の概略ブロック図である。同図において、このＸ線検査装置は、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１１とＸ線検出器１３とＸ−Ｙステージ１５とセンサ１７とを備えている。Ｘ線撮像制御部２０は、Ｘ線制御部２１とセンサ信号処理部２２とステージ制御部２３と検出信号処理部２４とＣＰＵ２５と出力部２６ａと入力部２６ｂとメモリ２７とを備えている。
【００３２】
メモリ２７はデータを蓄積可能な記憶媒体であり、予めデフォルトデータ２７ａが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逐次データ２７ｂが記録される。メモリ２７はデータを蓄積可能であれば良く、ＲＡＭやＲＯＭ，ＨＤＤ等種々の記憶媒体を採用可能である。Ｘ線制御部２１は、Ｘ線発生器１１を制御して所定のＸ線を発生させることができ、上記デフォルトデータ２７ａ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、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。尚、本実施形態においては、後述する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。
【００３３】
センサ信号処理部２２はセンサ１７と接続されており、同センサ１７が出力する検出値によって逐次Ｘ線の強度を検出する。この検出強度は逐次データ２７ｂとしてメモリ２７に保存される（Ｉ01ref，Ｉ02ref，Ｉ01mon，Ｉ02mon）。ステージ制御部２３はＸ−Ｙステージ１５と接続されており、同Ｘ−Ｙステージ１５を移動させる。Ｘ−Ｙステージ１５は後述するように標準試料の測定，対象試料の測定，無試料での測定を実現するためにＸ−Ｙステージ１５を移動させることができ、それぞれ標準試料測定位置座標データ，対象試料測定位置座標データ，無試料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。
【００３４】
検出信号処理部２４はＸ線検出器１３と接続されており、Ｘ線検出器１３が出力する検出値によって、標準試料を透過したＸ線，対象試料を透過したＸ線，試料を透過していないＸ線（無試料時のＸ線）のいずれかの強度を検出する。この検出値は逐次データ２７ｂとしてメモリ２７に保存される（それぞれ、Ｉ1sta，Ｉ2sta，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ01，Ｉ02）。尚、上記センサ１７やＸ線検出器１３の検出値に基づく計測データに付した番号１，２は、上記異なる撮像条件で発生したＸ線のいずれかに対応している。
【００３５】
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り、利用者は入力部２６ｂを介して種々の入力を実行可能であるし、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、はんだバンプの良否判定結果等を出力部２６ａに表示することができる。ＣＰＵ２５は、メモリ２７に蓄積された各種制御プログラムに従って所定の演算処理を実行可能であり、利用者が入力部２６ｂ等によって検査指示等を行うことによって各種制御プログラムを実行し、はんだバンプの良否判定を行う。
【００３６】
Ｘ線発生器１１は、上記Ｘ線制御部２１の制御に従ってＸ線管に対する印加電圧を制御し、また、指示された時間Ｘ線を照射する。図２にはＸ線管１１ａの概略構成を示している。同図に示すようにＸ線管１１ａはアノード１１ｂとカソード１１ｃと電子レンズ１１ｄとターゲット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。
【００３７】
ターゲット１１ｅに電子が衝突すると当該ターゲット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。
【００３８】
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。尚、縦軸は相対的なＸ線の強度であり、横軸をＸ線フォトンエネルギーとして示している。同図に示すように、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。以上のように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、本発明においては錫の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。
【００３９】
本実施形態において、Ｘ線の照射方向にはＸ線検出器１３とＸ−Ｙステージ１５とが配設されている。Ｘ−Ｙステージ１５は、検査対象試料となるはんだバンプを備えるチップを実装した基板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ステージを移動させる。このとき、上記ステージ制御部２３が指示する任意の座標値によって正確に位置を制御しつつステージを移動させることができる。また、Ｘ−Ｙステージ１５には、上述の標準試料も載置可能であり、また、Ｘ線の照射範囲を基板３１の載置範囲外にすることもできる。従って、Ｘ−Ｙステージ１５によるステージの移動によって、Ｘ線の照射範囲内に対象試料あるいは標準試料を配設可能であるし、Ｘ線が試料に照射されない状態にすることもできる。尚、基板３１には、部品が実装される。図１においてはＢＧＡを形成する複数のはんだバンプ３０が接点となって基板３１に実装されるチップ３２を模式的に示している。
【００４０】
Ｘ線検出器１３は、入射Ｘ線の強度に相当する検出信号を出力するイメージインテンシファイアである。具体的には、Ｘ線検出器１３の下部にシンチレータが備えられており、入射Ｘ線は同シンチレータにて可視光に変換される。シンチレータの上方には平面状に並べられた複数のＣＣＤが備えられており、上記可視光が各ＣＣＤに到達すると各ＣＣＤにて同可視光の強度に応じた電圧が検出される。この検出電圧が上記検出信号処理部２４に入力されることにより、Ｘ線の強度が各ＣＣＤの電圧として検出される。すなわち、Ｘ線検出器１３は複数の画素によって平面上に照射されるＸ線の強度を検出する。
【００４１】
センサ１７は、上記Ｘ線検出器１３と同様の構成を備えるイメージインテンシファイアであるが、そのＣＣＤ画素は１つである。同センサ１７は上記Ｘ−Ｙステージ１５とＸ線発生器１１との間に配設されており、Ｘ線発生器１１から照射されたＸ線がＸ−Ｙステージ１５に到達する以前にそのＸ線強度を検出することができる。また、センサ１７は照射Ｘ線の端でそのＸ線強度を検出するように位置が調整されている。
【００４２】
すなわち、図１に示すようにＸ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に基板が配設されている状態において、対象試料となるはんだバンプ３０を透過するＸ線の照射経路（図１実線部分）の外にセンサ１７が配設されている。かかる構成により、Ｘ線検出器１３にてはんだバンプ３０を透過したＸ線の強度を検出すると同時にセンサ１７にてＸ線発生器１１から照射されるＸ線を検出することができる。尚、本発明において、センサ１７のＣＣＤ数が一つに限定されるわけではない。例えば、複数個のＣＣＤによって検出された強度の平均値を採用する構成にしても良い。
【００４３】
（２）エネルギーサブトラクション処理：
本実施形態においては、上述の構成において検出したＸ線の強度についてエネルギーサブトラクション処理を実施することによって特定物質による寄与を抽出しており、以下エネルギーサブトラクション処理について説明する。尚、本実施形態において当該特定物質は、はんだバンプ３０に含まれる錫であるが、むろん特定物質として鉛を採用しても良い。図４は、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ：プリント配線の主成分）のＸ線吸収係数を示す図であり、横軸はＸ線のフォトンエネルギーである。
【００４４】
同図に示すように、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り、さらに、錫のＸ線吸収係数のｋ吸収端は２９．４ｋｅＶであるとともに銅のＸ線吸収係数は当該２９．４ｋｅＶ近辺でほぼリニアに変化する。エネルギーサブトラクション処理は、このｋ吸収端を利用してＸ線撮像画像から錫の寄与を抽出する処理である。すなわち、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。
【００４５】
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。尚、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。但し、シリコンの吸収係数は錫の吸収係数と比較して非常に小さいので実質上無視することもできる。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。より具体的には、以下の式変形によってＸ線強度から厚み相当値を算出することができる。
【００４６】
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。
【数１】
【００４７】
本実施形態においては異なる２つのフォトンエネルギー分布のＸ線について透過Ｘ線を検出するのでそれぞれに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。
【数２】
【００４８】
しかし、図２に示すように銅の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。
【数３】
【００４９】
本実施形態においては、標準試料を透過したＸ線，対象試料を透過したＸ線のそれぞれについて上記式（４）に示す厚み相当値を算出することによって、対象試料における錫の厚みを算出しているが、ここで、より正確にＸ線強度を検出するためにＸ線の経時的な空間変動補正と強度変動補正を実施している。以下、各段階での処理について詳細に説明する。
【００５０】
（３）Ｘ線の空間変動補正：
まず、Ｘ線の空間変動補正を行うための処理を説明する。図２においては、照射Ｘ線の照射方向が経時的に変動する様子も示している。Ｘ線管１１ａにおいては、上述のようにターゲット１１ｅに対して電子を衝突させることによってＸ線を発生させているが、この電子のエネルギーのうち大半は熱エネルギーとなりアノード１１ｂに伝達される。アノード１１ｂは熱によって膨張するので、ターゲット１１ｅの位置は変動し、これによりＸ線の照射方向も変動する。
【００５１】
図２の上部にはＸ線検出器１３を示しており、Ｘ線の照射方向が変動する様子を実線および破線にて模式的に示している。同図においてＸ線検出器１３の上部には各ＣＣＤによる検出強度を１次元的に示している。すなわち、照射Ｘ線の中央ではＸ線の強度が大きいが、その周縁部では徐々に強度が小さくなる。このように、Ｘ線検出器１３にて検出されるＸ線の強度は本来的に空間的変動を備えているが、上述のように熱によってＸ線の照射方向が変動すると、照射方向の変動に応じてＸ線検出器１３での検出強度がＣＣＤ面上でシフトするように変動する。
【００５２】
本実施形態においては、このシフトによる影響を補償するためにＸ線の空間変動補正を行っており、このために２０分に一回の割合で無試料状態のＸ線強度検出を行う。この検出値は次回の無試料状態での強度検出まで無試料状態における強度の基準値とされ、後述する対象試料の検査処理に際して２０分毎に上記式（４）内のＩ01，Ｉ02が更新されることになる。
【００５３】
従って、Ｘ線の照射方向が変動した場合であっても２０分毎には修正され、初期値と現在値の差異が蓄積することが無く、強度測定に与える影響を非常に小さくすることができる。むろん、この無試料状態での測定は所定のタイミング毎に実施されればよく、２０分間隔に限定されることはないし、時間の経過とともに計測間隔を長くするなど種々の構成を採用可能である。
【００５４】
図５は、上記ＣＰＵ２５が空間変動補正用のデータを取得する際の処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ２５はメモリ２７に記録された図示しないプログラムに従って各部に指示を出し、この処理を実施する。ステップＳ１００ではまずメモリ２７に記録された無試料位置座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの無試料位置座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に試料が存在しないようにする。
【００５５】
ステップＳ１１０ではＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第一のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。Ｘ線制御部２１はこの撮像条件データに従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、錫のｋ吸収端直前にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させる。このＸ線は試料を透過することなくＸ線検出器１３に入射する。
【００５６】
ステップＳ１２０ではＣＰＵ２５が検出信号処理部２４を制御してＸ線検出器１３の検出値を取得する（第一基準画像の撮像）。（ここでは２次元的に並べられた複数のＣＣＤにて各画素の強度を検出するので、この検出値の取得を画像の撮像と呼ぶ。以下同じ。）すなわち、入射Ｘ線に応じてＸ線検出器１３から出力される検出信号は検出信号処理部２４に入力され、当該検出信号処理部２４は当該検出信号に応じて各画素でのＸ線強度を示すデータを出力する。ステップＳ１３０ではＣＰＵ２５が当該データを取得し、第一基準画像データＩ01として上記メモリ２７に記録する。
【００５７】
ステップＳ１４０〜Ｓ１６０においては、錫のｋ吸収端直後にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線にて撮像を行う。すなわち、ステップＳ１４０にてＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第２のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。ステップＳ１５０では、この結果照射されるＸ線によって第二基準画像を撮像し、得られたデータを第二基準画像データＩ02としてメモリ２７に保存する（ステップＳ１６０）。以上のようにしてメモリ２７に保存されたデータは後の検査処理で利用される。
【００５８】
（４）厚み算出テーブルの作成：
上述の厚み相当値は厚みに比例した値であるものの実際の厚みではない。本実施形態では、はんだバンプ３０の良否判定を行うために厚み相当値から実際の厚みを算出しており、このために予め標準試料を計測し、厚み相当値を実際の厚みに変換するための厚み算出テーブルを作成しておく。図６は当該厚み算出テーブルを作成する際の処理を示すフローチャートであり、図７はＸ−Ｙステージ１５上に載置された標準試料４０をステージ側面から眺めた状態を示す図である。
【００５９】
標準試料４０は矩形板状のはんだが積層されることによって形成されており、各層の厚みは予め正確に測定してある。この標準試料４０としては、本発明にて検査対象となるはんだと同成分のものが好ましいが、厳密に同成分であることが必須になるわけではない。標準試料４０はＸ−Ｙステージ１５の所定位置に載置されており、ステップＳ２００ではまずメモリ２７に記録された標準試料測定位置座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの標準試料測定位置座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に標準試料４０を配設させる。
【００６０】
ステップＳ２０５ではＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第一のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。Ｘ線制御部２１はこの撮像条件データに従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、錫のｋ吸収端直前にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させる。この設定条件は上記ステップＳ１１０での設定条件と同様である。
【００６１】
ステップＳ２０５の設定によって照射されたＸ線の一部は上記センサ１７に到達し、当該Ｘ線の大半は標準試料４０を透過してＸ線検出器１３に到達する。ステップＳ２１０ではＣＰＵ２５がセンサ信号処理部２２を制御してセンサ１７の検出値を取得するとともにセンサ検出値Ｉ01refとしてメモリ２７に保存する。このセンサ検出値Ｉ01refは、後述する検査処理にてＸ線の強度変動を補正する際に利用されるデータである。
【００６２】
ステップＳ２１５ではＣＰＵ２５が検出信号処理部２４を制御してＸ線検出器１３の検出値を取得する（第一標準画像の撮像）。標準試料４０は一定の面積を有しているが、Ｘ線検出器１３では所定の面積内に到達する透過Ｘ線を検出可能であり、当該標準試料４０を透過したＸ線を一度に検出することができる。そこで、ステップＳ２２０では、ＣＣＤの各画素にて検出した強度を第一標準画像データＩ1staとして上記メモリ２７に記録する。
【００６３】
標準試料４０の測定においても第二の条件設定で同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ２２５〜Ｓ２４０において、第二撮像条件を設定することによって錫のｋ吸収端直後にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させ、上記センサ１７での検出値をセンサ検出値Ｉ02refとしてメモリ２７に保存し、上記Ｘ線検出器１３の検出値を第二標準画像データＩ2staとしてメモリ２７に保存する。
【００６４】
以上のようにして取得した第一標準画像データＩ1sta，第二標準画像データＩ2staと上述の第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02とを利用すれば、上記標準試料４０の厚み相当値を算出することができる。すなわち、厚み相当値を算出する上記式（４）におけるＩ01，Ｉ02は無試料時のＸ線強度であるので上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02に相当する。また、式（４）におけるＩ1，Ｉ2は透過Ｘ線の強度であるので標準試料４０の透過Ｘ線強度を示す第一標準画像データＩ1sta，第二標準画像データＩ2staをそれぞれ代入すると、式（４）の左辺に相当する厚み相当値を算出することができる。
【００６５】
ステップＳ２４５においては、ＣＰＵ２５が上記複数のＣＣＤの各画素についての各データを読み出しつつ、式（４）の演算を実施して各画素についての厚み相当値を算出する。図７の下部においてはＣＣＤの各画素による検出結果を、厚み相当値が大きいほど濃い色にして示している。標準試料４０は、図７に示すように階段状に厚みが変化するので同図下部に示すように厚み相当値に対応した濃度も段階的に変化する。すなわち、同程度の濃度（厚み相当値）であれば同じ厚み相当値になるので、各段階毎に濃度（厚み相当値）を平均化して既知の厚みと比較することによって厚み相当値と実際の濃度とを対応づけることができる。
【００６６】
そこで、ステップＳ２５０では当該既知の厚みと厚み相当値とを対応づけた厚み算出テーブルを生成し、メモリ２７に記録する。この厚み算出テーブルを利用すれば、任意の対象試料の厚み相当値から実際の厚みを算出することができる。すなわち、厚み算出テーブルに定義された２つの厚み相当値とこれらに挟まれる任意の厚み相当値について、当該２つの厚み相当値に対応する実際の厚みを利用して補間演算により任意の厚みを算出すればよい。むろん、上記厚み算出テーブルで定義された厚み相当値と実際の厚みとから任意の厚み相当値に対する厚みを算出する補間関数を定義し、対象試料について算出された厚み相当値を当該補間関数に代入することで厚みを算出しても良い。
【００６７】
当該対象試料の厚みを算出する際には内挿／外挿のいずれをも行うことができるし、補間関数としても１次関数の他，スプライン補間関数等を利用しても良い。さらに、上述のように一度に標準試料４０を測定する構成が必須というわけではなく、Ｘ−Ｙステージ１５を逐次移動させて標準試料４０の各段を最大強度のＸ線が透過するように制御し、各段毎に厚み相当値を算出しても良い。さらに、この場合、上記式（４）のＩ01，Ｉ02に対して、上記ステップＳ２１０，Ｓ２３０で取得したセンサ検出値Ｉ01ref，Ｉ02refを代入しても良い。
【００６８】
また、本実施形態では、標準試料４０の計測時にセンサ検出値Ｉ01ref，Ｉ02refを取得しているが、むろん、このタイミングでの検出値をリファレンスにすることが必須となるわけではなく、上記空間変動補正用データ取得処理を実行する際にセンサ検出値を取得しても良い。
【００６９】
（５）はんだの検査処理：
本実施形態では、以上のように空間変動補正用データ取得処理および厚み算出テーブル作成処理を行った後に、リアルタイムでＸ線の強度変動を補償しながら図８に示す検査処理を実行する。上記空間変動補正用データ取得処理は、はんだ検査中に所定のタイミングで実施されれば良く、厚み算出テーブル作成処理ははんだ検査を行うに際して少なくとも最初に一回実施されればよい。はんだの検査処理は、Ｘ−Ｙステージ１５上にチップがはんだ付けされた基板が載置された状態で実施される。
【００７０】
基板上でのチップの実装位置は、上記メモリ２７に記録された対象試料測定位置座標データから特定される。すなわち、対象試料測定位置座標データは、基板のＣＡＤデータ等から取得されるデータであってチップのＸ−Ｙ位置を示すデータである。ステップＳ３００ではまずメモリ２７に記録された対象試料測定位置座標データを取得し、ステージ制御部２３に受け渡す。ステージ制御部２３はこの対象試料測定位置座標データに従ってＸ−Ｙステージ１５を移動させ、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１３との間に所定のチップ３２を配設させる。
【００７１】
ステップＳ３０５ではＣＰＵ２５がメモリ２７に記録された撮像条件データのうち第一のフォトンエネルギー分布のＸ線を出力させるためのデータを取得し、Ｘ線制御部２１に受け渡す。Ｘ線制御部２１はこの撮像条件データに従ってＸ線発生器１１での条件設定を行い、錫のｋ吸収端直前にピークを有するフォトンエネルギー分布のＸ線を照射させる。この設定条件は上記ステップＳ１１０，Ｓ２０５での設定条件と同様である。
【００７２】
ステップＳ３０５の設定によって照射されたＸ線の一部は上記センサ１７に到達し、当該Ｘ線の大半は所定のチップ３２を透過してＸ線検出器１３に到達する。ステップＳ３１０ではＣＰＵ２５がセンサ信号処理部２２を制御してセンサ１７の検出値を取得するとともにセンサ検出値Ｉ01monとしてメモリ２７に保存する。
【００７３】
ステップＳ３１５ではＣＰＵ２５が検出信号処理部２４を制御してＸ線検出器１３の検出値を取得する（第一対象画像の撮像）。所定のチップ３２は一定の面積を有しており、当該チップ３２を実装するために複数のはんだバンプが利用されるが、Ｘ線検出器１３では透過したＸ線を複数のＣＣＤによって複数のはんだバンプを一度に検出する。ステップＳ３２０では、ＣＣＤの各画素にて検出した強度を第一対象画像データＩ1として上記メモリ２７に記録する。所定のチップ３２の測定においても第二の条件設定で同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ３２５〜Ｓ３４０において、第二撮像条件での照射Ｘ線でセンサ検出値Ｉ02monおよび第二対象画像データＩ2をメモリ２７に保存する。
【００７４】
ステップＳ３４５においては、Ｘ線検出器１３の検出値に基づいて厚み相当値を算出するが、このとき、以下の式（５）によって厚み相当値を算出することによってＸ線の空間変動補正と強度変動補正とを同時に実行している。
【数４】
【００７５】
この式（５）の分母は上記式（４）からもわかるように、無試料時のＸ線強度に相当する。はんだバンプの検査時にてこの分母に上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02を代入することにより、無試料時のＸ線強度を２０分ごとに更新することができる。上述のように第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02とはＸ線検出器１３での全ＣＣＤについてのデータであり、Ｘ線管１１ａから照射されるＸ線の照射方向が時間的に変動したとしても各ＣＣＤでの検出強度は２０分毎に基準強度になるように補正される。従って、Ｘ線照射方向の空間的な変動を補償しながら式（５）の左辺である厚み相当値を算出することができる。
【００７６】
一方、これらの第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02に対して（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）を乗じる（xは１又は２）ことにより、無試料時のＸ線強度変動をリアルタイムに補正することができる。すなわち、（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）部分において、Ｉ0xmonははんだバンプ検査時のセンサ１７の検出値であり、この強度が基準とされるＩ0xrefより小さい場合には（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）が小さくなり、Ｉ0xrefより大きい場合には（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）が大きくなる。
【００７７】
従って、検査中に照射Ｘ線の強度が変動したとしてもＸ線強度が基準より小さくなれば上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02の値をその分小さくし、Ｘ線強度が基準より大きくなれば上記第一基準画像データＩ01，第二基準画像データＩ02の値をその分大きくして、変動分を補償することができる。本実施形態においては、Ｘ線検出器１３のＣＣＤにて透過Ｘ線を検出しており、ＣＣＤの全画素について試料透過前のＸ線強度をリアルタイムで計測しようとすると、対象試料とＸ線管１１ａとの間にＣＣＤの画素数分のセンサを備える必要がある。
【００７８】
また、この構成であればリアルタイムに試料透過前のＸ線強度を検出できるものの、Ｘ線が対象試料に到達しないのでＸ線検出器１３ではＸ線を検出できない。そこで、本発明においては、透過Ｘ線の妨げにならないようにセンサ１７を配設し、当該センサ１７にてリアルタイムにＸ線の強度を検出する構成にしてある。これにより、Ｘ線管１１ａから照射される強度の変動はリアルタイムに検出することができる。一方、試料を透過しないでＣＣＤの各画素に到達するＸ線の強度は２０分毎に検出されており、２０分ごとにＣＣＤの全画素について基準値を更新する。
【００７９】
この後に行う上述のリアルタイム補正は全画素の補正について適用される。すなわち、本実施形態では所定のタイミングで無試料時のＸ線を検出することによってＣＣＤの各画素についてＸ線の空間変動によって生じる経時的なＸ線の変動を補償しながらも、無試料時のＸ線の検出タイミング間では透過Ｘ線の妨げにならないセンサ１７によってリアルタイムにＸ線の強度を補正している。従って、Ｘ線の照射方向変動（空間変動）とＸ線の照射強度変動との双方を補償してエネルギーサブトラクション処理を実行することができる。
【００８０】
以上のように式（５）によって経時的変動を補償しながら厚み相当値を算出すると、ステップＳ３５０ではＣＰＵ２５が上記メモリから厚み算出テーブルデータを読み出して補間演算を実施し、各画素について算出された対象試料の厚み相当値に対応した実際の厚みを算出する。この結果、対象試料としてのはんだバンプ３０の厚みを取得することができる。本実施形態では、さらにはんだバンプ３０の厚みからその物理的なはんだ量に関する各種の値をステップＳ３５５で算出し、ステップＳ３６０ではんだの良否判定（チップ３２が基板３１に対して的確に実装されているか否かの判定）を行う。
【００８１】
はんだ量に関する各種の値としては種々の値を算出することができる。すなわち、複数のＣＣＤによって各画素毎にはんだバンプ３０の実際の厚みを算出しているので、各画素の厚みを積分することによってはんだバンプ３０の体積を算出することができる。他にも特定位置で厚み方向と略垂直に切断した場合の切断面の面積や平均の厚み，中央の厚み，厚みムラ等種々の値を算出することができる。ＣＰＵ２５はこれらの値を算出し、はんだ量計測データとして上記メモリ２７に記録する。
【００８２】
ステップＳ３６０では、ＣＰＵ２５が予めメモリ２７に記録された良否判定データを参照して、はんだバンプ３０の良否を判定する。すなわち、良否判定データは上記各種はんだ量に関する値およびそれらの組み合わせがどのような値であるときにはんだバンプ３０がチップ３２と基板３１とを確実に実装されているかを示すデータであり、これによって良否判定を実施する。良否判定結果は上述の出力部２６ａから出力される。
【００８３】
本実施形態においては、上述のようにしてＸ線の空間変動補正と強度変動補正とを実施していることによって、非常に高精度にはんだバンプの厚みを計測することが可能である。図９は、Ｘ線の空間変動補正と強度変動補正とを補正せずにエネルギーサブトラクション処理を行ってはんだバンプの体積を算出した場合とＸ線の空間変動補正と強度変動補正を行った場合とを比較するための説明図である。
【００８４】
同図においては同じはんだバンプについてその体積を１００回計測した場合について示しており、横軸が測定回数であり、縦軸が体積である。縦軸においては、本発明で１回目に計測したはんだバンプの体積を１００として相対値によって示している。同図に示すように従来の技術では、同じ体積のはんだバンプであっても値が変動し、また、計測回数の少ないときには相対体積が一旦小さくなり、２０回を超える当たりから相対体積が徐々に大きくなると言う傾向を有している。これは、Ｘ線の空間変動および強度変動が特定の傾向になることを示しており、実際にはアノード１１ｂの熱膨張による影響が大きい。
【００８５】
これに対して、本発明では、はんだバンプの体積値が変動するものの、傾向的な変動は生じておらず、また、変動幅が小さく、経時的変動による影響を受けずに正確に体積を計測可能であることがわかる。尚、同図には１００回の計測結果についてその標準偏差σを３倍し、平均値で除して得られる変動係数を示している。従来の技術の変動係数が３．１０％であるのに対して本発明では１．２０％であり、この変動係数からも本発明によって非常に高精度に体積（あるいは厚み）を計測可能であることがわかる。
【００８６】
（６）他の実施形態：
本発明においては、Ｘ線の経時的変動を補償することができれば良く、上記第１実施形態のような構成が必須となるわけではない。例えば、上記第１実施形態のように空間変動補正と強度変動補正とを併用することが必須ではなく、上記式（５）において分母に基準画像データＩ0x（ｘは１又は２）のみを代入して（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）を省略し、空間変動補正のみを実施可能である。むろん、上記式（５）において分母に（Ｉ0xmon／Ｉ0xref）のみを代入して基準画像データＩ0xを省略し、強度変動補正のみを実施しても良い。
【００８７】
さらに、リアルタイムに空間変動補正を行う構成を採用することもできる。例えば、上記センサ１７のように透過Ｘ線を妨げない位置に複数のセンサを配設し、各センサでの検出強度によって照射Ｘ線の最強強度位置を推定すれば照射方向の変動を把握することができる。そこで、この照射方向の変動を補償するようにＣＣＤによる検出値を補正する構成を採用することも可能である。
【００８８】
さらに、上記実施形態においてはエネルギーサブトラクション処理を行って厚み相当値を算出していたが、エネルギーサブトラクション処理を行わずに厚み相当値を行うＸ線検査装置を構成することも可能である。この場合も装置構成としては上記実施形態と同様である。処理としては、上記図５に示す空間変動補正用データ取得処理にてステップＳ１４０〜Ｓ１６０を省略し、図６に示す厚み算出テーブル作成処理にてステップＳ２２５〜Ｓ２４０を省略し、図８に示す検査処理にてステップＳ３２５〜Ｓ３４０を省略する。
【００８９】
そして、上記厚み算出テーブル作成処理のステップＳ２４５および検査処理のステップＳ３４５においては厚み相当値を算出するが、Ｘ線のフォトンエネルギー分布は１種類であるから上記式（１）のｌｏｇをとることによってその指数部分から厚み相当値を算出する。このとき算出式は上記式（５）の右辺第１項のみのような形となる。むろんエネルギーサブトラクション処理を行わないので厚み相当値は式（５）の左辺でなく式（１）の指数部分になるが、検査対象がシリコンウエハ上のはんだのようにはんだ以外の物質が透過Ｘ線強度にほとんど影響を与えない場合には有効である（シリコンの吸収係数が小さいため）。
【００９０】
すなわち、式（５）の右辺第１項のＩ1として第一標準画像データＩ1staや第１対象画像データＩ1を代入し、式（５）の右辺第１項のＩ01として第一基準画像データＩ01を代入する。ステップＳ３４５の場合には、センサ検出値Ｉ01ref，Ｉ01monを利用して経時的変動を補償しながら厚み相当値を算出する。その他は上記実施形態と同様の処理によって実際の厚みを算出し、はんだの良否判定を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＸ線検査装置の概略ブロック図である。
【図２】Ｘ線管の概略構成を示す図である。
【図３】Ｘ線のＸ線フォトンエネルギー分布を示す図である。
【図４】錫と銅のＸ線吸収係数を示す図である。
【図５】空間変動補正用のデータを取得する際の処理を示すフローチャートである。
【図６】厚み算出テーブルを作成する際の処理を示すフローチャートである。
【図７】Ｘ−Ｙステージ上に載置された標準試料を示す図である。
【図８】検査処理のフローチャートである。
【図９】本実施形態での測定精度を説明する説明図である。
【符号の説明】
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線検出器
１５…Ｘ−Ｙステージ
１７…センサ
２０…Ｘ線撮像制御部
２１…Ｘ線制御部
２２…センサ信号処理部
２３…ステージ制御部
２４…検出信号処理部
２５…ＣＰＵ
２６ａ…出力部
２６ｂ…入力部
２７…メモリ
２７ａ…デフォルトデータ
２７ｂ…逐次データ
３０…はんだバンプ
３１…基板
３２…チップ
４０…標準試料
Claims (10)
- Ｘ線を照射可能であるとともに所望の対象試料を当該Ｘ線の照射経路に配設可能なＸ線照射機構と、
上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出する経時変化検出手段と、
上記Ｘ線の照射方向に配置されるとともに、上記経時変化分を補償しながら入射Ｘ線の強度を検出するＸ線強度検出手段と、
上記Ｘ線照射機構によって対象試料をＸ線の照射経路に配設しつつＸ線を照射し、上記Ｘ線強度検出手段における透過Ｘ線の検出値から透過物質の厚み相当値を算出する厚み相当値算出手段とを備え、
上記Ｘ線照射機構は異なるフォトンエネルギー分布のＸ線を照射可能であり、上記厚み相当値算出手段は上記Ｘ線照射機構によって対象試料をＸ線の照射経路に配設しつつ上記異なるフォトンエネルギー分布のＸ線を照射して得られたそれぞれの透過Ｘ線の検出値から透過物質の厚み相当値を算出するとともにその差分値を取得することにより上記対象試料内の特定物質による寄与を抽出して当該特定物質の厚み相当値を算出することを特徴とするＸ線検査装置。 - Ｘ線を照射可能であるとともに所望の対象試料を当該Ｘ線の照射経路に配設可能なＸ線照射機構と、
上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出する経時変化検出手段と、
上記Ｘ線の照射方向に配置されるとともに、上記経時変化分を補償しながら入射Ｘ線の強度を検出するＸ線強度検出手段と、
上記Ｘ線照射機構によって対象試料をＸ線の照射経路に配設しつつＸ線を照射し、上記Ｘ線強度検出手段における透過Ｘ線の検出値から透過物質の厚み相当値を算出する厚み相当値算出手段とを備え、
上記経時変化検出手段は、上記対象試料を透過しないでＸ線強度検出手段に到達したＸ線強度を所定のタイミングで検出してこの検出強度を次回の検出タイミングまでの基準強度とすることを特徴とするＸ線検査装置。 - 上記Ｘ線強度検出手段は上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線の照射方向と略垂直の平面内でドットマトリクス状に形成された複数のＣＣＤ素子を備え、上記Ｘ線照射機構は上記所定のタイミングにて上記対象試料をＸ線の照射方向に配設しない状態として上記複数のＣＣＤ素子の略全素子に対象試料を透過しないＸ線を到達させることを特徴とする上記請求項２に記載のＸ線検査装置。
- 上記経時変化検出手段は、上記Ｘ線照射機構におけるＸ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間に配設されるセンサであることを特徴とすることを特徴とする上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
- 上記センサは、上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線の照射経路内かつ上記対象試料へのＸ線の経路外に配設されることを特徴とする上記請求項４に記載のＸ線検査装置。
- Ｘ線を照射可能であるとともに所望の対象試料を当該Ｘ線の照射経路に配設可能なＸ線照射機構と、
上記Ｘ線照射機構におけるＸ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間であって、上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線の照射経路内かつ上記対象試料へのＸ線の経路外に配設されるセンサによって、上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出する経時変化検出手段と、
上記Ｘ線の照射方向に配置されるとともに、上記経時変化分を補償しながら入射Ｘ線の強度を検出するＸ線強度検出手段と、
上記Ｘ線照射機構によって対象試料をＸ線の照射経路に配設しつつＸ線を照射し、上記Ｘ線強度検出手段における透過Ｘ線の検出値から透過物質の厚み相当値を算出する厚み相当値算出手段とを備えることを特徴とするＸ線検査装置。 - 上記センサによって所定基準時点のＸ線強度と上記対象試料へＸ線を透過させているときのＸ線強度とを検出し、両者を比較することによって上記Ｘ線強度の経時変化を検出することを特徴とする上記請求項４〜請求項６のいずれかに記載のＸ線検査装置。
- 上記厚み相当値算出手段は、厚みが既知であるとともに上記特定物質を含む標準試料を対象試料として算出した厚み相当値と既知の厚みとを対応づけた対応データを予め所定の記憶媒体に記憶しており、当該データを参照することによって任意の対象試料についてその厚み相当値から実際の厚みを算出することを特徴とする上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載のＸ線検査装置。
- Ｘ線を照射可能であるとともに所望の対象試料を当該Ｘ線の照射経路に配設可能なＸ線照射機構によってＸ線を対象試料に照射してその透過Ｘ線の強度から透過物質の厚み相当値を算出するＸ線検査方法であって、
上記Ｘ線照射機構におけるＸ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間であって、上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線の照射経路内かつ上記対象試料へのＸ線の経路外に配設されるセンサによって上記Ｘ線源から照射されるＸ線強度の経時変化を検出し、当該経時変化分を補償しながら上記透過Ｘ線の強度を検出することを特徴とするＸ線検査方法。 - Ｘ線を照射可能であるとともに所望の対象試料を当該Ｘ線の照射経路に配設可能なＸ線照射機構と、
上記Ｘ線照射機構におけるＸ線の照射口と上記対象試料の配設位置との間であって、上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線の照射経路内かつ上記対象試料へのＸ線の経路外に配設されるセンサによって、上記Ｘ線照射機構から照射されるＸ線強度の経時変化を検出する経時変化検出手段と、
上記Ｘ線の照射方向に配置されるとともに、入射Ｘ線の強度を検出するＸ線強度検出手段とを備えるＸ線検査装置を駆動するコンピュータにおいて、
上記Ｘ線強度検出手段が検出したＸ線強度に上記経時変化検出手段が検出した経時変化分の補正を施してＸ線強度を取得するＸ線強度補正機能と、
上記Ｘ線照射機構を制御して対象試料をＸ線の照射経路に配設しつつＸ線を照射するＸ線照射機構制御機能と、
同Ｘ線照射機構制御機能によって上記Ｘ線を対象試料に透過させ、その透過Ｘ線を上記Ｘ線強度補正機能にて補正して得られたＸ線強度から透過物質の厚み相当値を算出する厚み相当値算出機能とを実現させることを特徴とするＸ線検査プログラム。
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