JP5303911B2 - Ｘ線利用の自動検査装置における撮影制御の調整方法、およびｘ線利用の自動検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線を用いて検査対象物の内部構造を示す画像を生成し、その画像の輝度に基づき、検査対象物に欠陥が生じていないかどうかを判別する自動検査装置に関する。特にこの発明は、欠陥の検出に適した明るさの画像が生成されるように、撮影に関する制御の内容を調整する処理に関する。

部品実装基板などの工業製品をＸ線を用いて検査する場合には、欠陥の検出精度を確保するために、撮影が行われる間に照射されるＸ線の量が一定になるように調整する必要がある。検査対象物の微小な変化を精度良く検出するためには、Ｘ線吸収率と画像の明るさとの関係を常に安定した状態にする必要がある。

この点に鑑み、Ｘ線を利用した検査を行う場合には、検査を開始する前に、画像の明るさがあらかじめ定めたレベルになるように、撮影に関する制御の内容を調整する処理（キャリブレーション）を実行するようにしている。

従来の検査装置の多くでは、管電圧や管電流の調整によるキャリブレーションを実施している（特許文献１参照。）。また、Ｘ線の照射開始より所定時間遅れてＸ線検出器からの画像情報の取り込みを開始することにより、立ち上がり時の不安定な信号成分を含まない画像を生成する方法も提案されている（特許文献２参照。）。

特開２０００−１６２１６０号公報 特開２００１−１６５８７３号公報

管電圧を変更すると、その変更によってＸ線の波長領域が変わるため、Ｘ線吸収率が同じ物体であってもＸ線の透過量が変化する。したがって、毎時の管電圧の調整量がばらつくと、画像の明るさとＸ線吸収率との関係にもばらつきが生じ、欠陥の検出精度を確保できなくなるおそれがある。

また、管電流を調整すると、電流の変化によってＸ線源の焦点径が変わり、これに伴って、Ｘ線検出器に対するビーム径も変わる。したがって、毎時の管電流の調整量が変わると、投影像の大きさにもばらつきが生じ、欠陥の大きさ等を認識するのに不具合が生じるおそれがある。

また特許文献２に記載された方法でも、画像の取り込みが開始される時点でのＸ線の照射量が常に一定のレベルに達しているという保証がなければ、画像の明るさを安定させることはできない。特許文献２に記載されているＸ線の「一定強度」は、立ち上がり時の不安定な状態が消失して、強度変化の少ない状態になったことを意味するものであり、Ｘ線の強度レベルがあらかじめ定めた基準のレベルに達したことを意味するものではないと解される。すなわち、この方法を実施する場合でも、画像の明るさレベルを安定させるには、あらかじめ何らかの方法でＸ線の強度を調整する必要があると思われるが、その点について、特許文献２には何も開示されていない。

この発明は上記問題に着目し、検査の精度に影響を及ぼすことなく、欠陥の検出に適した明るさの画像を安定して生成できるようにすることを、目的とする。

この発明による方法は、Ｘ線源およびローリングシャッタ方式の２次元Ｘ線検出器を用いて検査対象物の内部構造を表す画像を生成し、生成された画像の輝度に基づき、欠陥の有無を判別する自動検査装置において、欠陥の検出に適した明るさの画像が生成されるように、撮影に関する制御の内容を調整するものである。

さらにこの方法では、２次元Ｘ線検出器のすべての走査ラインで電荷の蓄積が行われている共通露光期間内（すなわち各走査ラインの露光期間が重なっている間）にＸ線の照射を開始して当該照射を終了させることを条件に、２次元Ｘ線検出器の１フレーム分の共通露光期間とＸ線源を駆動する期間との間の長さの関係を調整する第１ステップ；第１ステップでの調整に基づき、Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器を駆動してＸ線透視画像を生成する第２ステップ；の各ステップによる設定処理を、生成されるＸ線透視画像の明るさがあらかじめ定めた基準の状態になるまで繰り返し実行する。そして、Ｘ線透視画像の明るさが基準の状態になったときの共通露光期間の長さとＸ線源の駆動期間の長さとを、検査のための撮影に使用する。

ローリングシャッタ方式のＸ線検出器は、各ラインの電荷蓄積期間にずれがあるデバイスであり、たとえば、フラットパネルディテクタ（以下、「ＦＰＤ」と略す。）がある。

上記の第２ステップでの撮影は、Ｘ線源と２次元Ｘ線検出器との間に何も配置しない状態、言い換えれば、両者の間に存在するものを空気のみとするのが望ましいが、これに限らず、両者間にＸ線透過量が均一な物体を配置してもよい。
明るさの「基準の状態」とは、画像が欠陥の検出に適した明るさになっている状態をいう。たとえば、検査対象物と検出対象の欠陥との間のＸ線吸収率の差を明確にするのに適した量のＸ線がＸ線検出器に到達したときに得られる画像の明るさを、「基準レベルの明るさ」として、この基準レベルに対する実際の画像の明るさの相違量が所定の許容値以内である状態を、「基準の状態」と定義することができる。

上記の方法によれば、２次元Ｘ線検出器の共通露光期間とＸ線源の駆動時間との間の長さの関係を調整することにより、管電圧や管電流を変更せずに２次元Ｘ線検出器に照射されるＸ線の量を変更し、画像の明るさを調整することができる。したがってＸ線の波長の変化により明るさとＸ線吸収率との関係が変動したり、画像の分解能にばらつきが生じるのを回避することができる。

上記の方法の一態様では、第１ステップにおいて、２次元Ｘ線検出器の共通露光期間の長さを超えない範囲でＸ線源を駆動する時間の長さを変更する。このようにすれば、撮影時間に影響を与えることなく、画像の明るさを調整することが可能になる。

上記方法の他の好ましい態様では、複数の検査対象物に対する検査を開始するのに先立ち、Ｘ線源と２次元Ｘ線検出器との間に検査対象物を配置しない状態にして、第１ステップおよび第２ステップによる設定処理を実行する。このようにすれば、一連の検査を開始する前に、Ｘ線源からのＸ線の照射量を反映した明るさの画像を用いて、適切な調整を行うことができる。

他の好ましい態様においては、新たな検査対象物に対する検査のための最初の撮影において、第１ステップおよび第２ステップによる設定処理を、基準状態に適した明るさの画像が得られるまで繰り返すようにしている。このようにすれば、検査対象物毎に、欠陥の検出に適した明るさの画像が得られるように、撮像に関する制御の内容を調整してから検査を実行することができるから、Ｘ線の照射量が時間の経過に伴って変化しても、検査の精度を確保することができる。また、検査対象物を待避させるなどの処理を行うことなく、簡単に調整を行えるから、検査への影響を少なくすることができる。

さらに、上記の方法においては、第２ステップにおいて、Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器を駆動した撮影のほかに、Ｘ線源を駆動せずに２次元Ｘ線検出器を駆動する撮影を実行し、第２ステップでの各撮影により得た画像による差分画像の平均輝度値とあらかじめ定めた基準レベルとの相違量が所定の許容値以内になった状態を基準の状態として、第１および第２のステップによる設定処理を終了する時期を判別するのが望ましい。

上記の２回の撮影と差分演算処理によれば、２次元Ｘ線検出器の画素間の感度のばらつきによるノイズが除去され、２次元Ｘ線検出器に照射されるＸ線の量を反映した明るさの画像を得て、精度の良い調整処理を行うことが可能になる。

上記の方法が適用された自動検査装置は、Ｘ線源と、ローリングシャッタ方式の２次元Ｘ線検出器と、これらを用いて検査対象物の内部構造を表す画像を生成する画像生成手段と、生成された画像の明るさに基づき欠陥の有無を判別する検査実行手段と、前記検査実行手段による判別処理が行われていない状態下で、この判別に適した明るさの画像が得られるように、前記Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器の動作内容を調整する調整手段とを具備する。さらに調整手段は、前記２次元検出器のすべての走査ラインで電荷の蓄積が行われている共通露光期間内にＸ線の照射を開始して当該照射を終了させることを条件に、２次元Ｘ線検出器の１フレーム分の共通露光期間とＸ線源を駆動する期間との間の長さの関係を調整する手段と、この調整の結果に基づき、Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器を駆動してＸ線透視画像を生成する手段とを具備し、前記Ｘ線透視画像の明るさがあらかじめ定めた基準状態になるまで前記各手段による処理を繰り返す。

上記の調整方法および自動検査装置によれば、２次元Ｘ線検出器のすべての走査ラインで電荷の蓄積が行われている共通露光期間とＸ線管の駆動期間との間の長さの関係を調整するステップと、その調整に基づく撮影を行うステップとを繰り返すことによって、管電圧や管電流を変更することなく、Ｘ線吸収率と画像の明るさとの関係があらかじめ定めた基準の状態になるように画像の明るさを調整することができる。よって、欠陥の検出に適した明るさの画像をもって高精度の検査を行うことが可能になる。

図１は、この発明が適用されたＸ線利用の基板検査装置について、撮影に関する構成を示す。
この基板検査装置は、外観検査が困難な箇所を対象に、Ｘ線による断層画像を生成し、生成された画像を用いて検査を行うもので、検査対象の基板１を支持する基板ステージ２、Ｘ線管３、フラットパネルディテクタ４（以下、「ＦＰＤ４」と略す。）などを具備するものである。

なお、図中の１０は、具体的な検査対象の例としてのはんだ電極を示し、１１は、はんだ電極１０により基板１に接続される部品（以下、「ＢＧＡ部品１１」という。）を示す。図１では、便宜上、各はんだ電極１０を誇張して描いているが、実際のはんだ電極１０は微小なもので、ＢＧＡ部品１１の裏面に多数配備される。

基板ステージ２は、基板１を、水平な姿勢にして支持しつつ、検査対象部位に応じて、基板１をＸ軸方向（図１の左右方向とする。）およびＹ軸方向（図１の紙面に直交する方向とする。）に移動させる。Ｘ線管３は、円錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）を出射するタイプのもので、基板ステージ２の上方に固定配備される。

ＦＰＤ４は、基板１を透過したＸ線を受けて２次元のＸ線透視画像を生成するもので、図示しない支持ホルダにより、検出面４Ａが真上を向くように、水平な姿勢で支持されている。なお、この支持ホルダは、ディテクタ支持ステージ５（図２に示す）の上面に取り付けられ、ステージ５の動きに応じて、ＦＰＤ４とともに、Ｘ，Ｙの各方向に移動する。

図２は、上記基板検査装置の構成を示すブロック図である。
この基板検査装置は、前出のＸ線管３、ＦＰＤ４、基板ステージ２、ディテクタ支持用ステージ５のほか、Ｘ線管コントローラ６、ディテクタコントローラ７、制御装置８などを具備する。

制御装置８はパーソナルコンピュータを用いて製作されたもので、画像入力部８１、ステージ制御部８２、検査実行部８３、キャリブレーション処理部８４などを具備する。これらのうち、画像入力部８１は、画像入力用のインターフェースやＡ／Ｄ変換回路などにより構成される。その他の処理部は、それぞれの処理用のプログラムによって図示しないＣＰＵに設定された機能である。

ステージ制御部８２は、Ｘ線管３、ＦＰＤ４、および基板１が撮影に適した位置関係になるように、基板ステージ２およびディテクタ支持用ステージ５の移動方向や移動量を制御する。検査実行部８３は、ステージ制御部８２、Ｘ線管コントローラ６、ディテクタコントローラ７を介して、各ステージ２，５、Ｘ線管３、ＦＰＤ４の動作を制御することによりＸ線透視撮影（プロジェクション）を実行する。さらに、この撮影により生成されたＸ画像透視画像を画像入力部８１から取り込んで、検査に関する一連の処理を実行する。

各基板１に対する検査では、被検査部位の内部を精度良く観察できるように、あらかじめ登録された撮影対象領域毎に、当該領域とＸ線管３およびＦＰＤ４の三者の位置関係を変更しながら複数回の透視撮影を実行し、生成された各Ｘ線透視画像を用いて被検査部位の断層画像を再構成するようにしている。なお、透視撮影では、ＦＰＤ４に達したＸ線の量が多いほど明るい画像が生成されるが、再構成された断層画像を表示する際には、この明暗の関係を反転させて、Ｘ線の吸収率が高い部位ほど輝度が高い（白みが強められた）画像を表示するようにしている。また、撮影対象領域は、検査対象のＢＧＡ部品１１の大きさやはんだ電極１０の密度などに基づき、１つの部品１１に対して１〜複数設定される。

キャリブレーション処理部８４は、検査に関する一連の処理を開始する前、および検査において新たな基板１を受け付ける毎に、処理に適した明るさの画像が生成されるように、撮影に関する制御内容を調整する処理（キャリブレーション）を実行する。

つぎに、この実施例では、検査において、トモシンセシスの手法を用いて透視撮影や断層画像の再構成を行うようにしている。具体的な方法を、図３，４を用いて簡単に説明する。なお、この例では、図示の便宜上、１つのはんだ電極１０のみを撮影対象としているが、実際の検査では、複数のはんだ電極１０を含む範囲を撮影することもできる。

図３は、基板１の一部を拡大して、透視撮影処理の原理を示したものである。図中、Ｔは、被検査部位であるはんだ電極１０を水平方向に沿って横切る断面であり、透視撮影の際の基準として使用される。点Ｏはこの断面Ｔの所定位置に設定された基準点（この例では断面Ｔの中心点とする。）である。以下では、断面Ｔを「基準断面Ｔ」、点Ｏを「基準点Ｏという。
また１２は、基板１を挟んではんだ電極１０に対向する位置に実装されている部品である（以下、「裏面部品１２」という。）。

この実施例では、Ｘ線管３の光軸Ｌを基準に点対称の関係にある２点Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ基準点Ｏが位置合わせされるように基板１を移動させるとともに、位置決めされた基準点ＯがＦＰＤ４の検出面４Ａの中心点Ｒに投影されるようにＦＰＤ４を移動させて、撮影を行うようにしている。Ｘ線管３からは、円錐状のビームが出射されているので、各位置での基準点Ｏに対するＸ線の照射角度は均一になる。また光軸Ｌに対する点Ｐ１，Ｐ２の距離が等しいので、ＦＰＤ４の中心点Ｒが位置合わせされる点Ｑ１，Ｑ２の光軸Ｌに対する距離も等しくなる。したがって、基板１が移動して基準点Ｏの位置が変わっても、この基準点Ｏを含む基準断面Ｔ内の各点は、検出面４Ａの同一座標に投影される。これに対し、裏面部品１２など、基準断面Ｔとは異なる高さにある点は、毎回異なる高さに投影される。

したがって、図示の２とおりの位置関係において生成されたＸ線透視画像Ａ１，Ａ２では、基準断面Ｔ内にあるはんだ電極１０の構成点の投影範囲（図中Ｓ１，Ｓ２で示す。）は一致するが、裏面部品１２の構成点の投影範囲（この図および図４とも、基板１に接する面の投影範囲Ｕ１，Ｕ２に限定して示す。）は、撮影毎に位置が変化する。

この実施例では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、それぞれ図３に示した２通りの撮影を行うことによって、図４に示すような４枚のＸ線透視画像Ａ１〜Ａ４を生成する。そして、これらの画像Ａ１〜Ａ４の構成画素を座標が対応する関係にあるもの毎に組み合わせ、これらの組み合わせ毎に、それぞれその組に属する画素中で輝度が最も高い画素のデータ（すなわちＸ線透過率が一番高いことを示すデータ）の画像データを選択する。そして、各組に共通する座標に選択された画像データをあてはめることによって、基準断面Ｔの断層画像を生成する。

図４は、Ｘ線透視画像Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を、毎時の撮影における基準断面Ｔの位置に対応づけて配置するとともに、これらの画像の中央に、各画像により再構成された断層画像Ｂを配置している。

各画像Ａ１〜Ａ４中のＳ１〜Ｓ４は、はんだ電極１０の投影範囲であり、Ｕ１〜Ｕ４は裏面部品１２の投影範囲である。図３を用いて説明したように、基準断面Ｔにおけるはんだ電極１０の構成点は、いずれのＸ線透視画像Ａ１〜Ａ４でもそれぞれ同一の座標に投影されるが、裏面部品１２の構成点が投影される座標は、画像によって変動する。

したがって、対応関係にある４画素のうち輝度が最大になる画素のデータを選択する方法によれば、画像間で一致するはんだ電極１０の投影範囲Ｓ１〜Ｓ４については、いずれの画像のデータが選択されたとしても、はんだ電極１０を表すデータが選択される。これに対し、背景部分については、いずれかの画像で部品１２が投影されたために輝度が低くなった箇所があっても、他の部品１２が投影されていない画像における同一箇所の輝度の方が高くなるため、部品１２の投影状態を表すデータが選択されることはない。よって、断層画像Ｂには、はんだ電極１０の画像Ｓが明瞭に現れるが、点線枠で示す位置に裏面部品１２の画像が現れることはない。

なお、基準断面Ｔ以外の断面についても、その断面と基準断面Ｔとの距離に基づき、上記の画像Ａ１〜Ａ４が当該断面を基準断面とした場合の画像になるように、各画素の座標を変更し（すなわち、断面内の各点の投影点の座標が一致するように画像Ａ１〜Ａ４を補正する。）、補正後の４枚の画像を用いて、図５に示すのと同様の処理を行うことによって、断層画像を生成することができる。

この実施例の検査装置では、上記の方法により、はんだ電極１０について複数の断層画像を生成し、これらの断層画像を用いて欠陥の有無を判別するようにしている。具体的には、各断層画像につき、それぞれあらかじめ登録された基準の断層画像との差分演算を実行し、その結果得られた差分画像を２値化することによって、欠陥を検出するようにしている。ただし、欠陥の検出方法はこれに限らず、たとえば、基準の断層画像中のはんだ電極の濃度に基づき設定した２値化しきい値により、検査対象の断層画像を２値化してもよい。また２値化に限らず、たとえばはんだ電極１０内の画像のエッジを抽出することによって、周囲と明るさが異なる箇所を欠陥として検出してもよい。

上記の検査において欠陥の検出を精度良く行うには、生成される断層画像における明るさとＸ線吸収率との関係が安定した状態になるようにする必要がある。同じＸ線吸収率の物体に関して画像の明るさにばらつきが生じると、欠陥の検出に失敗する可能性があるからである。
そこでこの実施例のキャリブレーションでは、同じ環境設定でＸ線透視撮影を実行したときのＸ線透過画像の明るさが一定のレベル付近になるように、Ｘ線管３に対する駆動パルス（以下、「Ｘ線管駆動パルス」という。）の長さを調整するようにしている。

図５は、Ｘ線管駆動パルスの調整処理の具体例を示す。
この実施例では、ローリングシャッタ方式の２次元Ｘ線検出器であるＦＰＤ４を使用するため、このＦＰＤ４の各走査ライン（以下、単に「ライン」という。）の電荷蓄積動作を考慮してＸ線管３を駆動する必要がある。

ＦＰＤ４では、図中の太線の矢印で示すように、毎時のフレームにおける各ラインの露光期間（電荷蓄積期間）が１列目から順番に、所定時間ずつ遅れて開始されるので、全ラインにおける明るさの整合性をとるには、すべてのラインで電荷の蓄積が行われている期間（以下、この期間を「共通露光期間」という。）内に、Ｘ線管駆動パルスが立ち上がり、かつ立ち下がるようにしなければならない。

そこでこの実施例では、Ｘ線管駆動パルスの立ち上がりおよび立ち下がりをいずれも共通露光期間内に含めることを条件として、Ｘ線透視画像の明るさがあらかじめ定めた条件を満たすまで、Ｘ線管駆動パルスの長さＴＰを変更しながらＸ線透視撮影を繰り返すようにしている。このキャリブレーションは、検査の前に、Ｘ線管３とＦＰＤ４の間に基板ステージ２を挟まない状態下で実行されるほか、検査が実行される間も、検査対象の基板が変更される都度、その基板に対する第１回目の透視撮影で得られた画像の一部領域の画像データを用いて実行される。

図５では、共通露光期間を網点パターンにより示すとともに、この期間の長さをＳとしている。また図中のＳ１は、ライン単位の露光期間のうち共通露光期間に含まれない時間の長さ（固定の長さとなる。）であり、Ｕ_１，Ｕ_２，・・・Ｕ_Ｎは、各ラインからの画像信号である。

露光期間の設定に関するＳおよびＳ１の値はディテクタコントローラ７に与えられ、Ｘ線管駆動パルスの設定に関するＴＰの値はＸ線管コントローラ６に与えられる。
ディテクタコントローラ７は、各ラインに対し、それぞれ、（Ｓ＋Ｓ１）の値に相当する時間をおいて、電荷蓄積の開始指示および終了指示を出すことにより、各ラインの電荷蓄積動作を制御する。Ｘ線管コントローラ６は、最後のＮ番目のラインの電荷蓄積の開始に同期するタイミングでＸ線駆動パルスを立ち上げ、ＴＰの値に相当する時間が経過した時点でＸ線駆動パルスを立ち下げる。よってＸ線管３とＦＰＤ４との間に何も物体をおかずに、またはＸ線吸収率が均一の物体を配置して上記の制御を行った場合には、ＦＰＤ４の各ラインに均一な量のＸ線を与えることができる。

Ｘ線管駆動パルスを長くすれば、ＦＰＤ４に到達するＸ線の量が増えるので、生成される画像の輝度は高められる。反対にＸ線管駆動パルスを短くすると、ＦＰＤ４に到達するＸ線の量が減少するので、生成される画像の輝度は低下する。
図５の例では、１フレーム目のＸ線管駆動パルスの長さＴＰは初期値のＴＰ_０であるが、２フレーム目のパルスの長さＴＰは、初期値ＴＰ_０より所定時間ｔだけ長くなっている。これは、１フレーム目の撮影で得られた画像の明るさが基準の状態より暗かったことを意味する。この例とは反対に、画像の明るさが基準の状態より明るかった場合には、次のフレームにおけるＸ線管駆動パルスの長さＴＰは、前のフレームより短いものに設定される。

なお、Ｘ線透視画像の明るさの調整は共通露光期間の長さＳを変更することによっても調整できるが、Ｓの値を大きくする調整は撮影時間を長くすることになるので、検査の効率上、望ましいことではない。また、何度調整を行っても画像の明るさを適正にできない場合には、ＦＰＤ４の配置やＸ線管３の線源に不備がある可能性がある。このような不備がある場合には、調整を続けても無駄であるから、しかるべき時期に設備の点検を行うのが賢明である。
これらの点を考慮して、この実施例では、検査前のキャリブレーションにおいて、共通露光期間の長さＳの値が所定の上限値Ｓ_ｍａｘ以内である場合に限り、Ｓの値を調整することにし、調整が完了する前にＳの値が上限値Ｓ_ｍａｘを超えた場合には、警報を出力してキャリブレーションを中止するようにしている。また、検査中には、Ｓの値を調整する必要が生じても、その調整を行わずに警報を出力し、処理を中止するようにしている。

図６は、検査前に実行されるキャリブレーション処理の流れを示す。
この実施例では、あらかじめ、基板１の各部のＸ線吸収率に基づき、検査対象のはんだ電極１０の明瞭な投影像を得るのに必要なＸ線の照射量を割り出し、その量のＸ線がＦＰＤ４に照射された場合に生成されるＸ線透視画像の平均輝度値を求め、これを基準の輝度値Ｐ_０として、図示しないメモリに登録するようにしている。検査前のキャリブレーションの最初のＳＴ１（ＳＴは「ステップ」の略である。以下も同じ。）では、この基準の輝度値Ｐ_０がメモリから読み出される。

つぎにＳＴ２では、基板ステージ２を所定位置に待避させて、ＦＰＤ４をＸ線管３の真下に移動させる。これにより、Ｘ線管３とＦＰＤ４との間には空気のみが存在する状態となる。

つぎのＳＴ３では、Ｘ線管駆動パルスの幅ＴＰおよびＦＰＤ４の共通露光期間の長さＳに、それぞれあらかじめ定めた初期値ＴＰ_０，Ｓ_０をセットする。ＴＰ_０はＸ線管コントローラ６に、Ｓ_０はディテクタコントローラ７にそれぞれ供給される。以下のＳＴ４，５では、共通露光期間の長さの初期値Ｓ_０に図５に示した一定値Ｓ１を加えたものを、ライン単位の露光時間として、各ラインの電荷蓄積の開始および終了のタイミングを制御する。

上記の初期値ＴＰ_０，Ｓ_０によりＸ線管３およびＦＰＤ４に対する制御内容が初期設定されると、ＳＴ４では、Ｘ線管３を駆動せずに、ＦＰＤ４のみを駆動することにより、Ｘ線が照射されていない状態下での画像を生成する（以下、この撮影を「ダーク撮影」という。）。ダーク撮影により生成された画像では、各画素の感度差による明暗のばらつきが生じるほか、暗電流によって図７に示すような直線状のノイズＮＺが発生する。なお、この図７では、ノイズＮＺを見やすくするために、実際のダーク撮影による画像とは白黒を反転させている。実際の画像は、全体が暗く、白いすじ状のノイズＮＺが現れる。

図６に戻って、ダーク撮影の後のＳＴ５では、Ｘ線管３およびＦＰＤ４の双方を駆動することにより、先に設定されたＴＰの幅による期間に照射されたＸ線を、ＦＰＤ４の各ラインで受け付ける（以下、この撮影を「ブライト撮影」という。）。このブライト撮影により、万一、飽和が生じた場合には、駆動パルス幅ＴＰを現在値の半分の長さに変更して、ブライト撮影をやり直す（ＳＴ６→ＳＴ７→ＳＴ５の流れ）。

ブライト撮影による画像が飽和していない場合には、ブライト撮影による画像とダーク撮影による画像との差分演算を実行する（ＳＴ６→ＳＴ８の流れ。）。これにより、画素間の感度の差により生じる明暗のばらつきが除去され、ＦＰＤ４に対するＸ線の照射量が反映された画像が生成される。

ただし、図７に示した線状のノイズＮＺの部分では、差分演算処理によって階調がゼロになるため、差分画像にもノイズＮＺが残ってしまう。このため、この実施例では、このノイズＮＺが生じているライン（以下、「欠陥ライン」という。）について、上下または左右の画素を用いて画像データを補間することにより、ノイズＮＺを除去するようにしている（ＳＴ９）。

ここで、図７に点線枠で示した領域３０内の画像を拡大した図８を用いて、補間処理について簡単に説明する。図８中の各矩形は１つの画素に相当し、斜線を付した画素はノイズＮＺに含まれるものである。
この例の領域３０には、画像のｙ方向（縦方向）に沿って欠陥ラインが生じているため、この欠陥ライン上の各画素に、それぞれ左右の画素の画像データの平均値をあてはめる。たとえば領域１０の中央位置にある画素Ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）には、それぞれ左右の画素Ｉ（ｘ_ｉ−１，ｙ_ｉ），Ｉ（ｘ_ｉ＋１，ｙ_ｉ）の画像データの平均値があてはめられる。
ｘ軸方向に沿う欠陥ラインの場合には、上記とは逆に、上下の画素の画像データの平均値があてはめられることになる。また、欠陥ラインの交差点に該当する画素については、斜め方向で隣接する４画素の画像データの平均値があてはめられる。

このようにしてノイズが除去されると、ＳＴ１０では、ノイズ除去後の差画像について、各画素の輝度の平均値Ｐを算出する。この平均輝度値Ｐと基準の輝度Ｐ_０との相違量（各値の差の絶対値）が所定の許容値α以下であれば、生成された画像の明るさは適正であるとして、ＴＰおよびＳの現在値を登録する（ＳＴ１１→ＳＴ１７の流れ）。

一方、上記の相違量が許容値αを上回った場合には、Ｘ線管駆動パルスの幅ＴＰを調整する（ＳＴ１１→ＳＴ１２の流れ）。この調整では、平均輝度値Ｐに対する基準の輝度値Ｐ_０の比率Ｐ_０／Ｐを現在のパルス幅ＴＰに掛けた値を、つぎのパルス幅ＴＰとする。

更新後のパルス幅ＴＰが共通露光期間の長さＳ以下である場合には、このパルス幅ＴＰを用いて再びブライト撮影を実行し、以下、同様の処理を実行する（ＳＴ１３→ＳＴ５の流れ）。パルス幅ＴＰとＸ線の照射量との関係が比例関係であるならば、更新後のＸ線管駆動パルスに基づくブライト撮影によって、平均輝度Ｐと基準輝度Ｐ_０との差を許容値α以下にできると考えられる。

なお、更新後のパルス幅ＴＰが共通露光期間の長さＳより大きくなる場合には、共通露光期間の長さＳがパルス幅ＴＰと同じ長さになるように調整した後に、ダーク撮影から処理をやり直す（ＳＴ１３→ＳＴ１４→ＳＴ１５→ＳＴ４の流れ）。ただし、更新後のＳの値が上限値Ｓ_ｍａｘを上回った場合には、警報を出力して、キャリブレーションを中止する（ＳＴ１３→ＳＴ１４→ＳＴ１６の流れ）。その理由は、先に説明したとおりである。

つぎに、この実施例では、図６の処理によってＴＰ，Ｓの値が登録されると、引き続き、検査のためのティーチングを実行する。このティーチングでは、検査対象の基板１のモデルに対し、上記のＴＰ，Ｓを用いて実際の検査と同様の手順で複数回の透視撮影を実行し、生成された各Ｘ線透視画像を用いて断層画像の基準画像を生成する。さらに、１回目の撮影で生成されたＸ線透視画像について、所定大きさの領域を特定し、この領域（以下、「特定領域」という。）の位置および大きさや、ならびに領域内の平均輝度値（図９に示すＱ_０）を算出し、これらをメモリに登録する。

図９は、上記のティーチングが終了した後に実行される検査の手順を、この検査の間に実行するキャリブレーション処理を中心に示したものである。

ＳＴ１０１では、図６の処理により登録されたＴＰおよびＳの値を読み出し、ＴＰの値をＸ線管コントローラ６に、Ｓの値をディテクタコントローラ７に、それぞれセットする。以下、基板の搬入を受け付ける（ＳＴ１０２）と、各コントローラ６，７に、その時点のＴＰ，Ｓの値に基づく制御を行わせることによって、第１回目の透視撮影を実行する（ＳＴ１０３）。

この第１回目の撮影が終了すると、生成されたＸ線透視画像のうち、ティーチングで登録された特定領域について、平均輝度値Ｑを算出する（ＳＴ１０４）。さらに、この平均輝度値Ｑとティーチングで登録された基準の輝度値Ｑ_０との相違量を求め、その値を許容値αと比較する（ＳＴ１０５）。ここで相違量が許容値α以下であれば（ＳＴ１０５が「ＹＥＳ」）、ＴＰおよびＳの値を維持して、２回目以降の撮影を実行する（ＳＴ１０６）。

ＴＰおよびＳの値が維持されて、すべての撮影が終了すると、各撮影により得たＸ線透視画像を用いて断層画像の再構成を実行し（ＳＴ１０７）、断層画像を２値化するなどして欠陥の有無を判定する（ＳＴ１０８）。なお、この図には示していないが、ＳＴ１０６〜１０８の各処理は、撮影対象領域毎に実行される。また第１回目の撮影を含む毎時の撮影では、図６のキャリブレーション処理と同時に、ダーク撮影およびフライト撮影を実行し、各撮影で得た画像の差分演算および画像データの補間処理によってノイズを除去する。すべての撮影対象領域に対する処理が完了した時点で、判定結果の保存および出力が行われる（ＳＴ１０９）。

ＳＴ１０６〜１０９の処理が終了すると、つぎの基板１の搬入を受け付けて（ＳＴ１１０→ＳＴ１０２の流れ）、上記と同様の処理を実行する。その後も、基板１が搬入される都度、１回目の透視撮影で生成された画像から特定領域の平均輝度値Ｑを算出し、その値をチェックする。この結果、所定の時点で基準の輝度値Ｑ_０に対する平均輝度値Ｑの相違量が許容値αを上回るようになると（ＳＴ１０５が「ＮＯ」）、図６のＳＴ１２と同様の方法により、Ｘ線管駆動パルスの幅ＴＰを調整する（ＳＴ１１１）。この調整後のＴＰが共通露光期間Ｓの長さを超えることがなければ、その調整後のＴＰを用いて第１回目の透視撮影をやり直す（ＳＴ１１２→ＳＴ１０３の流れ）。

第１回目の透視撮影を再度実行して得た平均輝度値Ｑの基準の輝度値Ｑ_０との相違量が許容値α以内になれば、調整は終了し、以下、ＳＴ１０６〜１０９の処理により、基板１に対する検査が実行される。

一方、調整後のＴＰが共通露光期間の長さＳより大きくなった場合（ＳＴ１１２が「ＹＥＳ」）には、Ｓの値を変更することなく警報を出力し（ＳＴ１１３）、検査を中止する。

図９の手順によれば、一連の検査を行う間に、Ｘ線の照射量が変動しても、基板毎に調整を行うことができるので、欠陥の検出精度を維持することができる。またＸ線管駆動パルスの調整処理は第１回目の透視撮影による画像を用いて実行されるので、基板ステージ２を待避させる必要がなく、キャリブレーションに要する時間を短くすることができる。よって、検査時間への影響を少なくして、精度の良い検査を行うことができる。
さらに、調整したＸ線管駆動パルスの長さＴＰが共通露光期間の長さＳを超えた場合には、検査を中止するので、万一、検査の途中でＸ線管３に異常が生じた場合でも、その異常状態のままで検査が行われるのを防止することができ、検査の精度を確保することができる。

なお、上記では、トモシンセシスによる断層画像を用いた検査を行う場合を例に、キャリブレーションの内容を説明したが、単純にＸ線透視撮影による検査を行う場合や、Ｘ線ＣＴによる検査を行う場合にも、同様の手法によるキャリブレーションを実施することができる。

Ｘ線利用の基板検査装置の撮影に関する構成を示す図である。 上記の基板検査装置のブロック図である。 トモシンセシスによる画像再構成を行う場合の撮影方法を示す図である。 トモシンセシスによる画像再構成の具体例を示す図である。 Ｘ線管駆動パルスの調整処理の具体例を示す図である。 一連の検査前のキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。 暗電流によるノイズの例を示す図である。 ノイズを除去するための画像補間処理を説明するための図である。 キャリブレーションを含む検査の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板
３ Ｘ線管
４ フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ４）
８ 制御装置
１０ はんだ電極
８４ キャリブレーション処理部

Claims (6)

1. Ｘ線源およびローリングシャッタ方式の２次元Ｘ線検出器を用いて検査対象物の内部構造を表す画像を生成し、生成された画像の輝度に基づき欠陥の有無を判別する自動検査装置において、前記欠陥の検出に適した明るさの画像が生成されるように、撮影に関する制御の内容を調整する方法であって、
   前記２次元Ｘ線検出器のすべての走査ラインで電荷の蓄積が行われている共通露光期間内にＸ線の照射を開始して当該照射を終了させることを条件に、２次元Ｘ線検出器の１フレーム分の前記共通露光期間とＸ線源を駆動する期間との間の長さの関係を調整する第１ステップ、
   前記第１ステップでの調整に基づき、Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器を駆動してＸ線透視画像を生成する第２ステップ、
   の各ステップによる設定処理を、生成されるＸ線透視画像の明るさがあらかじめ定めた基準の状態になるまで繰り返し実行し、
   前記Ｘ線透視画像の明るさが前記基準の状態になったときの前記２次元Ｘ線検出器の共通露光期間の長さとＸ線源の駆動期間の長さとを、検査のための撮影に使用する、
   ことを特徴とするＸ線利用の自動検査装置における撮影制御の調整方法。
2. 請求項１に記載された方法において、
   前記第１ステップでは、前記２次元Ｘ線検出器の共通露光期間の長さを超えない範囲で前記Ｘ線源を駆動する時間の長さを変更する、Ｘ線利用の自動検査装置における撮影制御の調整方法。
3. 請求項１または２に記載された方法において、
   複数の検査対象物に対する検査を開始するのに先立ち、Ｘ線源と２次元Ｘ線検出器との間に検査対象物を配置しない状態にして、前記第１ステップおよび第２ステップによる設定処理を実行する、Ｘ線利用の自動検査装置における撮影制御の調整方法。
4. 請求項１または２に記載された方法において、
   新たな検査対象物に対する検査のための最初の撮影において、前記第１ステップおよび第２ステップによる設定処理を、前記基準状態に適合した明るさの画像が得られるまで繰り返す、Ｘ線利用の自動検査装置における撮影制御の調整方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載された方法において、
   前記第２ステップにおいて、Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器を駆動した撮影のほかに、Ｘ線源を駆動せずに２次元Ｘ線検出器を駆動する撮影を実行し、
   第２ステップでの各撮影により得た画像による差分画像の平均輝度値の差とあらかじめ定めた基準レベルとの相違量が所定の許容値以内になった状態を前記基準の状態として、前記第１および第２のステップによる設定処理を終了する時期を判別する、Ｘ線利用の自動検査装置における撮影制御の調整方法。
6. Ｘ線源と、ローリングシャッタ方式の２次元Ｘ線検出器と、これらを用いて検査対象物の内部構造を表す画像を生成する画像生成手段と、生成された画像の明るさに基づき欠陥の有無を判別する検査実行手段と、前記検査実行手段による判別処理が行われていない状態下で、この判別に適した明るさの画像が得られるように、前記Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器の動作内容を調整する調整手段とを具備し、
   前記調整手段は、
   前記２次元検出器のすべての走査ラインで電荷の蓄積が行われている共通露光期間内にＸ線の照射を開始して当該照射を終了させることを条件に、２次元Ｘ線検出器の１フレーム分の前記共通露光期間とＸ線源を駆動する期間との間の長さの関係を調整する手段と、この調整の結果に基づき、Ｘ線源および２次元Ｘ線検出器を駆動してＸ線透視画像を生成する手段とを具備し、前記Ｘ線透視画像の明るさがあらかじめ定めた基準状態になるまで前記各手段による処理を繰り返すことを特徴とする、Ｘ線利用の自動検査装置。

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