JP6688279B2 - X線検査装置 - Google Patents
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Description
X線源と、検査対象のサンプルを支持するためのサンプル支持部と、X線検出器と、を有するキャビネットと、
前記サンプル支持部上の前記キャビネット内の空気入口部を通して、前記キャビネット内に空気を強制的に送り込むように構成されたエアームーバと、
を備え、
前記エアームーバと前記キャビネットは、前記空気入口部から前記サンプル支持部を通して前記サンプル支持部下の前記キャビネットの空気出口部へと、空気を強制的に送り込むように構成されている。
a)サンプル支持部上にサンプルを載置する工程、
b)第1位置決め機構を用いて、第1位置決め機構の第1位置にサンプル支持部を位置決めする工程、
c)近接センサを通る第1軸に直交する面内でサンプル支持部を移動させ、サンプル支持部が当該面内で移動される際の複数の位置においてサンプルの(ある)面のX線源からの距離を記録する工程、
d)記録された複数の距離に基づいてX線源からの第1位置決め機構の最近接安全位置を計算する工程、及び、
e)第1位置決め組立体が計算された最近接安全位置よりもX線源の近くに移動されることを防ぐべく第1位置決め組立体を制御する工程
を備えている。
a)サンプル支持部上にサンプルを載置する工程、
b)第1位置決め機構を用いて、第1位置決め機構の第1位置にサンプル支持部を位置決めする工程、
c)第1位置においてサンプルの(ある)面のX線源からの距離を記録する工程、及び、
d)記録された距離に基づいて倍率計算を実施する工程
を備えている。
図1は、X線撮像システムの基本的な構成要素の概略図である。図1に示されるシステムは、当該システムにおいては静止状態に保持されたX線源10と、可動のサンプル支持部12と、可動の検出器14と、を備えている。X線源10からのX線は、支持部と当該サンプル支持部上に取り付けられた何らかのサンプルとを通過して、検出器14に至る。図1は、検出器14の視野(検出野)に対応するサンプル支持部上の領域16を示している。検出器の視野(検出野)は、検出器14、サンプル支持部12及びX線源10の相対的な位置決めによって、サンプルまたはサンプルの一領域が検出器の視野内に入るように、ユーザによって選択される。検出器は、異なる撮像位置に移動可能であり、異なる投影がサンプル支持部上のサンプルを通してなされ得る。この文脈において、異なる投影とは、X線が異なる方向で支持部上のサンプルを通過することを意味する。
図1において、検出器14は、4つの異なる位置で示されており、支持部上には4つの対応する領域16が存在している。多くの更なる位置が可能であることが、理解される。トモシンセシスシステムでは、撮像されるサンプルの領域の3次元モデルが、多数の投影から構成され得る。実際には、12と720との間の任意の数の投影が用いられる。
半導体ウェハのようなクリーンルーム環境で生産されるサンプルについて検査してモデルを生成するために、前述のようなシステムを用いるには、X線検査システム自身がクリーンルーム標準を満たすことが必要である。
例示的なサンプル位置決め組立体が、図6及び図7を参照して詳細に説明される。
前述のように、良質なトモシンセシスモデルを生成するための要件の1つは、X線源、サンプル及び検出器の相対位置の非常に正確な情報である。特に、画像が適切に組み合わされ得るように、ある撮像位置から次の撮像位置への相対的な位置変化を正確に知ることが必要である。
前述のように、高倍率画像のためには、サンプルをX線源に対して非常に近くにもたらすことが必要である。従って、サンプルの位置をZ方向において信頼性をもって制御することが必要である。また、画像処理及びデータ解釈目的のため、Z方向でのサンプルの位置を知ることも必要である。
A=H×(D1/D2)
C=B−A
IM=H/A=H/(B−C)
IM=H/(B−C)=350(12−2)=35
である。これは、検出器上で35mmの距離として表れている特徴間の距離が、実際の距離1mmの画像である、ということを意味している。
図10乃至図12に図示された近接センサ、すなわちレーザ距離センサ400は、X線源とサンプルとの間の衝突を防止するためにも利用され得る。X線源とサンプルとの間の衝突は、サンプルを修復不能に損傷する可能性があり、また、X線源にも顕著な損傷を引き起こす可能性がある。本実施例では半導体ウェハであるサンプルは、異なる厚みを有し得るので、サンプル支持部の位置についての情報を提供するだけのリニアエンコーダ236からの出力に単純に依存することは、大変高い倍率の画像を得ようとする時の衝突を防ぐという点において、有効でない場合がある。そのような時には、サンプルがX線チューブに非常に近く位置付けられることが要求され、図12の距離Aが大変小さくなる。
前述のように、X線検出器は、サンプルを通過するX線を捕捉するべくサンプル支持部の下方に位置決めされる。検出器は、前述のように、シリコンフォトダイオードの2次元ピクセルアレイを含むフラットパネル検出器である。
半導体ウェハ20のためのサンプル支持部200は、ウェハの後面に吸引を適用することによって、各半導体ウェハを所定位置に保持する。これは、ウェハに対する損傷を回避する、周知のウェハ取り扱い技術である。図17は、サンプル支持部の平面図であり、サンプル支持部の平面状の上支持面612に形成された複数の同心の凹部ないし溝部610を示す。溝610は、径方向チャネル614によって真空ポート620に接続されている。ウェハが支持面612上に置かれる時、真空がポート620に適用される。これは、ウェハを支持面612に対して堅固に保持する。サンプル支持部の「撮像領域」は、半導体ウェハの一部のX線画像に現れ得る、サンプル支持部の一部である
ここまでに説明されたX線検査システムの様々な特徴は、自動的に互いに同期して動作するように制御され得る。特に、サンプル支持部の位置決めと検出器の位置決めとは、位置検知の構成からの測定によって協調される必要がある。エアームーバ、X線チューブ及びウェハハンドリング機構も、位置決め組立体に対して協調されなければならない。
Claims (11)
- X線源と、検査対象のサンプルを支持するためのサンプル支持部と、X線検出器と、を有するキャビネットと、
前記サンプル支持部上の前記キャビネット内の空気入口部を通して、前記キャビネット内に空気を強制的に送り込むように構成されたエアームーバと、
前記サンプル支持部を前記X線源及び前記X線検出器に対して位置決めするためのサンプル支持部位置決め組立体と、
を備え、
前記エアームーバと前記キャビネットは、前記空気入口部から前記サンプル支持部を通して前記サンプル支持部下の前記キャビネットの空気出口部へと、空気を強制的に送り込むように構成されており、
前記サンプル支持部は、水平面内に延在する上面を有しており、
前記サンプル支持部位置決め組立体は、
前記サンプル支持部を前記水平面に直交する鉛直方向に移動するための鉛直位置決め機構と、
第1水平方向に前記サンプル支持部及び前記鉛直位置決め機構を移動する第1水平位置決め機構と、
を有しており、
前記X線源は、前記サンプル支持部の上方に位置しており、
前記空気入口部は、ラビリンス状空気流路を有している
ことを特徴とするX線検査システム。 - 前記サンプル支持部の前記水平面は、第1水平面であり、
当該X線検査システムは、
前記X線源に対して前記X線検出器を位置決めするための検出器位置決め組立体
を更に備えており、
前記検出器位置決め組立体は、
第2水平面内で前記検出器を少なくとも2つの平行でない方向に移動するための水平検出器位置決め機構と、
前記検出器が前記第2水平面から少なくとも2つの平行でない軸回りに傾斜されることを許容するよう構成された検出器傾斜機構と、
を有している
ことを特徴とする請求項1に記載のX線検査システム。 - 前記X線源に固定され、前記X線源と前記サンプル支持部上の前記サンプルの表面との間の距離の測定値を提供するように構成された近接センサと、
前記近接センサに接続されたコントローラと、
を更に備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のX線検査システム。 - 前記サンプル支持部に隣接して位置決めされて前記サンプル支持部の位置または位置変化を検出するように構成された非接触式の位置測定装置を含むサンプル支持部位置検出組立体と、
前記X線検出器及び前記サンプル支持部位置検出組立体に接続された画像プロセッサと、
を更に備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のX線検査システム。 - X線源と、
検査対象のサンプルを支持するためのサンプル支持部と、
前記サンプルの画像が記録されるように前記サンプルを通過したX線を検出するX線検出器と、
サンプル支持部をX線源またはX線検出器に対して位置決めするためのサンプル支持部位置決め組立体と、
前記X線源に対して前記X線検出器を位置決めするための検出器位置決め組立体と、
前記X線源と、前記サンプル支持部と、前記サンプル支持部位置決め組立体と、前記X線検出器と、前記検出器位置決め組立体と、を含むキャビネットと、
前記サンプル支持部上の前記キャビネット内の空気入口部を通して、前記キャビネット内に空気を強制的に送り込むように構成されたエアームーバと、
を備え、
サンプル支持部は、第1水平面内に延在する支持面を有しており、
サンプル支持部位置決め組立体は、サンプル支持部を第1水平面に直交する鉛直方向に移動するための鉛直位置決め機構と、第1水平方向にサンプル支持部及び鉛直位置決め機構を移動する第1水平位置決め機構と、を有しており、
検出器位置決め組立体は、第2水平面内で前記検出器を少なくとも2つの平行でない方向に移動するための水平検出器位置決め機構と、前記検出器が前記第2水平面から少なくとも2つの平行でない軸回りに傾斜されることを許容するよう構成された検出器傾斜機構と、を有しており、
前記エアームーバと前記キャビネットは、前記空気入口部から前記サンプル支持部を通して前記サンプル支持部下の前記キャビネットの空気出口部へと、空気を強制的に送り込むように構成されており、
前記X線源は、前記サンプル支持部の上方に位置しており、
前記空気入口部は、ラビリンス状空気流路を有している
ことを特徴とするX線検査システム。 - 前記X線源に固定され、前記X線源と前記サンプル支持部上の前記サンプルの表面との間の距離の測定値を提供するように構成された近接センサと、
前記近接センサに接続されたコントローラと、
を更に備えたことを特徴とする請求項5に記載のX線検査システム。 - 前記サンプル支持部に隣接して位置決めされて前記サンプル支持部の位置または位置変化を検出するように構成された非接触式の位置測定装置を含むサンプル支持部位置検出組立体と、
前記X線検出器及び前記サンプル支持部位置検出組立体に接続された画像プロセッサと、
を更に備えたことを特徴とする請求項5または6に記載のX線検査システム。 - X線源と、
検査対象のサンプルを支持するためのサンプル支持部と、
X線検出器と、
サンプル支持部をX線源またはX線検出器に対して位置決めするためのサンプル支持部位置決め組立体と、
前記サンプル支持部に隣接して位置決めされて前記サンプル支持部の位置または位置変化を検出するように構成された非接触式の位置測定装置を含むサンプル支持部位置検出組立体と、
前記X線検出器及び前記サンプル支持部位置検出組立体に接続された画像プロセッサと、
前記X線源に固定され、前記X線源と前記サンプル支持部上の前記サンプルの表面との間の距離の測定値を提供するように構成された近接センサと、
前記近接センサに接続されたコントローラと、
前記X線源と、前記サンプル支持部と、前記サンプル支持部位置決め組立体と、前記X線検出器と、前記サンプル支持部位置検出組立体と、を含むキャビネットと、
前記サンプル支持部上の前記キャビネット内の空気入口部を通して、前記キャビネット内に空気を強制的に送り込むように構成されたエアームーバと、
を備え、
サンプル支持部は、第1水平面内に延在する支持面を有しており、
サンプル支持部位置決め組立体は、サンプル支持部を第1水平面に直交する鉛直方向に移動するための鉛直位置決め機構と、第1水平方向にサンプル支持部及び鉛直位置決め機構を移動する第1水平位置決め機構と、を有しており、
前記エアームーバと前記キャビネットは、前記空気入口部から前記サンプル支持部を通して前記サンプル支持部下の前記キャビネットの空気出口部へと、空気を強制的に送り込むように構成されており、
前記空気入口部は、ラビリンス状空気流路を有している
ことを特徴とするX線検査システム。 - 前記X線源に対して前記X線検出器を位置決めするための検出器位置決め組立体
を更に備え
前記検出器位置決め組立体は、第2水平面内で前記検出器を少なくとも2つの平行でない方向に移動するための水平検出器位置決め機構と、前記検出器が前記第2水平面から少なくとも2つの平行でない軸回りに傾斜されることを許容するよう構成された検出器傾斜機構と、を有している
ことを特徴とする請求項8に記載のX線検査システム。 - X線源と、
検査対象のサンプルを支持するためのサンプル支持部と、
X線検出器と、
前記X線源に向かう及び離れる第1軸に沿って前記サンプル支持部を移動するための第1位置決め機構を含むサンプル支持部位置決め組立体と、
前記X線源に固定され、前記X線源と前記サンプル支持部上の前記サンプルの表面との間の距離の測定値を提供するように構成された近接センサと、
前記近接センサに接続されたコントローラと、
前記サンプル支持部に隣接して位置決めされて前記サンプル支持部の位置または位置変化を検出するように構成された非接触式の位置測定装置を含むサンプル支持部位置検出組立体と、
前記X線検出器及び前記サンプル支持部位置検出組立体に接続された画像プロセッサと、
前記X線源と、前記サンプル支持部と、前記サンプル支持部位置決め組立体と、前記X線検出器と、前記サンプル支持部位置検出組立体と、を含むキャビネットと、
前記サンプル支持部上の前記キャビネット内の空気入口部を通して、前記キャビネット内に空気を強制的に送り込むように構成されたエアームーバと、
を備え、
サンプル支持部は、第1水平面内に延在する支持面を有しており、
前記エアームーバと前記キャビネットは、前記空気入口部から前記サンプル支持部を通して前記サンプル支持部下の前記キャビネットの空気出口部へと、空気を強制的に送り込むように構成されており、
前記空気入口部は、ラビリンス状空気流路を有している
ことを特徴とするX線検査システム。 - 前記X線源に対して前記X線検出器を位置決めするための検出器位置決め組立体
を更に備え
前記検出器位置決め組立体は、第2水平面内で前記検出器を少なくとも2つの平行でない方向に移動するための水平検出器位置決め機構と、前記検出器が前記第2水平面から少なくとも2つの平行でない軸回りに傾斜されることを許容するよう構成された検出器傾斜機構と、を有している
ことを特徴とする請求項10に記載のX線検査システム。
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