JP6726788B2 - 荷電粒子装置、構造物の製造方法および構造物製造システム - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子装置、構造物の製造方法および構造物製造システムに関する。

電子線をターゲットに照射させる荷電粒子装置が知られている（特許文献１）。

米国特許公開番号２０１３/００８３８９６

本発明の第１の態様によると、荷電粒子装置は、電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子が照射される電子被照射部と、内部を排気可能で、前記電子被照射部を内部に収容する収容部と、前記収容部に収容された前記電子被照射部に通電するための電線を収容するために、前記収容部の外部から前記収容部に設けられた挿入部を介して挿入された電線収容部と、前記収容部の内壁であって前記挿入部の近傍から前記収容部の内部に向かって広がるように、前記電線収容部を囲み突出する挿入部側突出部と、を備える
本発明の第２の態様によると、構造物の製造方法は、構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、前記設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形工程と、作製された前記構造物の形状を第１の態様の荷電粒子装置を用いて計測する計測工程と、前記計測工程で得られた形状情報と、前記設計情報とを比較する検査工程と、を有する。
本発明の第３の態様によると、構造物製造システムは、構造物の形状に関する設計情報を作製する設計装置と、前記設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形装置と、作製された前記構造物の形状を測定する請求項13に記載の荷電粒子装置と、前記Ｘ線発生装置を用いたＸ線装置によって得られた前記構造物の形状に関する形状情報と前記設計情報とを比較する検査装置と、を含む。

第１の実施の形態による荷電粒子装置の概略構成図である。 （ａ）は挿入部側突出部がない場合における収容部内の空間の電位分布のシミュレーション結果を示す説明図であり、（ｂ）は挿入部側突出部がある場合における収容部内の空間の電位分布のシミュレーション結果を示す説明図である。 （ａ）は図２（ａ）において破線で囲んだ領域Ａの拡大図であり、（ｂ）は図２（ｂ）において破線で囲んだ領域Ｂの拡大図である。 第２の実施の形態による荷電粒子装置の概略構成図である。 （ａ）は電子被照射部側突出部がない場合における収容部内の空間の電位分布のシミュレーション結果を示す説明図であり、（ｂ）は電子被照射部側突出部がある場合における収容部内の空間の電位分布のシミュレーション結果を示す説明図である。 （ａ）は図５（ａ）において破線で囲んだ領域Ｃの拡大図であり、（ｂ）は図５（ｂ）において破線で囲んだ領域Ｄの拡大図である。 変形例による荷電粒子装置の概略構成図である。 第３の実施の形態によるＸ線装置の全体構成の一例を示す図である。 第３の実施の形態による構造物製造システムのブロック構成の一例を示す図である。 第３の実施の形態による構造物製造システムによる処理の流れを示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＺ軸方向、水平面内においてＺ軸方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

−第１の実施の形態−
図面を参照しながら、第１の実施の形態による荷電粒子装置について、Ｘ線発生装置を例に挙げて説明する。なお、第１の実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するためのものであり、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。

図１は、第１の実施の形態によるＸ線発生装置１０Ａの概略構成図である。Ｘ線発生装置１０Ａは、電子放出部２０、電子被照射部３０、電子被照射部３０を載置する載置台３１、収容部４０、電線５０を収容するための電線収容部５１、電線収容部５１を挿入するための挿入部６０、および挿入部側突出部７０を備える。Ｘ線発生装置１０Ａにおいては、電子放出部２０から放出された電子線が電子被照射部３０に到達することにより、電子被照射部３０からＸ線が放出される。

電子放出部２０は、フィラメント２１および中間電極２２を含んで構成される。電子放出部２０は、内部を真空排気可能であり、真空ポンプ等の真空排気系により真空状態とすることができる。フィラメント２１は、たとえばタングステンを含む材料により構成され、電子被照射部３０へ向けて鋭く尖った先端を有するように構成されている。中間電極２２は、フィラメント２１から放出される電子を通すための開口部を有する。

Ｘ線発生装置１０Ａは、高電圧電源部１１０Ａおよび高電圧電源部１１０Ｂを備える。高電圧電源部１１０Ａは、高電圧を供給可能な電線を介して、フィラメント２１に接続され、フィラメント２１にグラウンド電位である中間電極２２に対して負の電圧（たとえば−２２５ｋＶ）を印加する。また、高電圧電源部１１０Ｂは、電線５０を介して電子被照射部３０に接続され、電子被照射部３０に中間電極２２に対して正の電圧（たとえば＋２２５ｋＶ）を印加する。すなわち、フィラメント２１は、電子被照射部３０に対して大きな負の電圧（たとえば−４５０ｋＶ）を有する。中間電極２２は接地電位（グランド電位）となるようにする。

上記説明の負の電圧をフィラメント２１に印加し、フィラメント２１に別途加熱電流を流すことによって、フィラメント２１は加熱され、フィラメント２１の先端から電子線（熱電子）が電子被照射部３０に向けて放出される。すなわち、フィラメント２１は、高電圧電源部１１０Ａにより高電圧が印加されると、電子線を放出するカソードとして機能する。なお、上記説明の通り、本実施の形態では、フィラメント加熱による熱電子を使用したカソードであるが、カソードを加熱することなく、カソードの周囲に強い電界を形成させることにより電子線を放出させるものやショットキー効果を利用したカソードであっても良い。

フィラメント２１から放出された電子線は、フィラメント２１と電子被照射部３０との間の電位差（たとえば４５０ｋＶ）により加速されながら電子被照射部３０へ向かう。たとえば、４５０ｋＶの加速電圧により加速されながら電子被照射部３０へ向かう。電子線は、電子放出部２０に備えられた不図示の電子光学部材により集束され、電子光学部材の収束位置（フォーカルスポット）に配置された電子被照射部３０に衝突する。

電子被照射部３０は一般にターゲットとも呼ばれ、たとえばタングステンを含む材料により構成され、フィラメント２１から放出された電子線が衝突することによりＸ線を発生する。図１に示すように、本実施の形態によるＸ線発生装置１０Ａは、電子被照射部３０に衝突する電子線の反射方向にＸ線が出射する反射型Ｘ線発生装置として構成される例を示している。したがって、本実施形態では、電子被照射部３０に入射する電子線の方向と、電子被照射部３０から出射されるＸ線の照射方向が異なる。なお、Ｘ線発生装置は、反射型に限られず、電子被照射部３０に衝突する電子線の透過方向にＸ線が出射する透過型X線発生装置でも構わない。この場合に、電子被照射部３０に入射する電子線の方向と、電子被照射部３０から出射するX線の出射する方向とが同じである。

上記の通り、電子被照射部３０に電子線が照射されることにより、電子被照射部３０からは円錐状のＸ線（いわゆるコーンビーム）が出射し、このＸ線は、Ｘ線透過部４１を介して収容部４０の外部に出射する。Ｘ線透過部４１は、Ｘ線を透過する材料により構成される。なお、Ｘ線発生装置１０Ａは円錐状のＸ線（コーンビーム）を放射するもののみならず、扁平な扇状のＸ線（いわゆるファンビーム）や線状のＸ線（いわゆるペンシルビーム）を放射するものについても本発明の一態様に含まれる。Ｘ線発生装置１０Ａは、たとえば約５０ｅＶの超軟Ｘ線、約０．１〜２ｋｅＶの軟Ｘ線、約２〜２０ｋｅＶのＸ線および約２０〜１００ｋｅＶの硬Ｘ線の少なくとも１つを照射する。１〜１０ＭｅＶのＸ線を放射しても構わない。もちろん１ＭｅＶよりもエネルギーの高いＸ線でも構わない。また、その複数の波長は、上記範囲内から適宜選択しても構わない。もちろん、すべての波長領域を含むＸ線であっても構わない。また、単一の波長を有するＸ線でも構わない。勿論、上記範囲内のＸ線に限られず、上記範囲以外の電磁波であっても構わない。

収容部４０は、電子被照射部３０、載置台３１を内部に収容する。収容部４０は、ステンレス鋼などの導電性材料により構成される。収容部４０は、アース線等によって電気的に接地され接地電位にされる。収容部４０は、内部を真空排気可能であり、真空排気系により真空状態とされる。電子放出部２０の外壁は、導電性材料を含んで構成され、収容部４０と同じ接地電位にされる。収容部４０は、接地電位（グランド電位）となるようにされている。

収容部４０には挿入部６０が設けられ、この挿入部６０には、収容部４０の外部から電線収容部５１が挿入される。電線収容部５１は、電子被照射部３０に通電するための電線５０を収容するためのものである。電線収容部５１は、セラミック等の誘電体材料により構成され、電線５０と電線収容部５１の周囲の部材等とを電気的に絶縁する。

載置台３１には、電子被照射部３０が載置される。電子被照射部３０は、電子線が照射されるターゲットとも呼ばれる。電子被照射部３０および載置台３１には、高電圧電源部１１０Ｂにより、中間電極２２に対して正の電圧が印加される。上記の通り、中間電極２２は接地電位となるように構成されているので、電子被照射部３０および載置台３１は、収容部４０に対して正の電位となる。Ｘ線発生装置１０Ａの内部には、電子被照射部３０を冷却するための冷却水等の冷媒が供給されている。

収容部４０においては、導電性材料による領域、誘電体材料による領域、および真空領域の３領域が接する部分が存在する。このような部分を本明細書ではトリプルジャンクション部と呼ぶ。このトリプルジャンクション部は、図１においてトリプルジャンクション部８０およびトリプルジャンクション部８１として示されている。トリプルジャンクション部８０は、導電性材料による収容部４０と、誘電体材料による電線収容部５１と、収容部４０内部の真空領域とが接する部分である。トリプルジャンクション部８１は、導電性材料による載置台３１と、誘電体材料による電線収容部５１と、収容部４０内部の真空領域とが接する部分である。収容部４０の電位は接地電位であり、載置台３１の電位は正電位なので、載置台３１から遠い側のトリプルジャンクション部８０は低電位側のトリプルジャンクションであり、載置台３１に近い側のトリプルジャンクション部８１は高電位側のトリプルジャンクションである。本実施の形態では、収容部４０の内壁における低電位側のトリプルジャンクション部８０を囲んで挿入部側突出部７０を設ける。これにより、トリプルジャンクション部８０近傍における電位分布を緩やかにすることができ、その結果、トリプルジャンクション部８０近傍における放電の発生を抑制できる。

挿入部側突出部７０は、電線収容部５１を囲み、収容部４０の内壁から収容部４０の内部に向かってコーン状に突出する。挿入部側突出部７０は、導電性材料により構成され、収容部４０の内壁に固定される。従って、挿入部側突出部７０の電位は収容部４０と同じ接地電位となる。挿入部側突出部７０の先端部７０ａは、エッジの無い滑らかな形状に形成されている。たとえば、先端部７０ａの断面は凸状の曲線（たとえば、円弧状）や半球面状などに形成されている。これにより、挿入部側突出部７０の先端部７０ａ近傍に電界が集中することを抑制できる。なお、挿入部側突出部７０は、コーン状ではなく、電線収容部５１に沿って平行に伸びる円筒状に形成されていてもよく、特に形状は問わない。また、本実施形態においては、Ｚ軸方向の周囲を囲むような面が形成されているが、その形成される面は、連続的でなくても構わない。挿入部側突出部７０を形成する面は、すべてＺ軸方向の周囲を囲むように形成されてなくても、一部途切れても構わない。また、Ｚ軸方向において、挿入部側突出部７０の先端部７０ａの位置は同じでなくても構わない。例えば、図１において、先端部７０ａの位置は異なっていても構わない。例えば、図１のＹ軸の電子放出部２０が設けられている側の、Ｚ軸方向における先端部７０ａの位置を、トリプルジャンクション部８１に対して近付けても構わない。適宜、挿入部側突出部７０の大きさを選択することができる。また、後述する電子被照射部側突出部７１に対しても、同様に適宜、形状および大きさを選択することができる。また、図１においては、ＸＹ平面において、先端部７０ａより形成される円の中心位置と挿入部６０の中心位置とが一致しているが、一致していなくても構わない。

図２は、収容部４０内の空間の電位分布のシミュレーション結果を示す説明図である。図２（ａ）は挿入部側突出部７０がない場合を示す説明図であり、図２（ｂ）は挿入部側突出部７０がある場合を示す説明図である。図２の収容部４０内の空間に示された曲線は等電位線であり、１０ｋＶ刻みで示されている。図２に示すＸ線発生装置１０Ａにおいては、載置台３１に＋２２５ｋＶが印加され、収容部４０は接地電位（０Ｖ）となっている。

次に、図３(ａ)および図３（ｂ）を参照して、挿入部側突出部７０がある場合とない場合とのシミュレーション結果の違いについて説明する。図３（ａ）は、図２(ａ)において破線で囲んだ領域Ａの拡大図であり、図３（ｂ）は、図２(ｂ)において破線で囲んだ領域Ｂの拡大図である。

図３（ａ）に示すように、挿入部側突出部７０を有しない場合、トリプルジャンクション部８０の近辺では、等電位線の間隔が狭い。これは、この部分における電位勾配が急であることを示している。すなわち、トリプルジャンクション部８０の近傍で電界が集中していることを示している。このような場合、トリプルジャンクション部８０の近傍で放電が生じ易い。

一方、図３（ｂ）に示すように、挿入部側突出部７０を有する場合は、挿入部側突出部７０を有しない場合（すなわち、図３(ａ)に示す場合）と比べて、トリプルジャンクション部８０近傍における等電位線の間隔が広い。すなわち、図３(ａ)の場合に比べて、トリプルジャンクション部８０近傍での放電は発生しにくい。これらの結果から、収容部４０の内壁に挿入部側突出部７０を設けることで、トリプルジャンクション部８０近傍で放電が発生することを抑制できることがわかる。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）荷電粒子装置は、電子を放出する電子放出部２０と、電子放出部２０から放出された電子が照射される電子被照射部３０と、内部を排気可能で、電子被照射部３０を内部に収容する収容部４０と、収容部４０に収容された電子被照射部３０に通電するための電線５０を収容するために、収容部４０の外部から収容部４０に設けられた挿入部６０を介して挿入された電線収容部５１と、収容部４０の内壁であって挿入部６０の近傍から収容部４０の内部に向かって、電線収容部５１を囲み突出する挿入部側突出部７０と、を備える。第１の実施の形態では、挿入部側突出部７０は、電線収容部５１を囲み突出する。そのため、トリプルジャンクション部８０近傍の電位勾配を緩やかにして、トリプルジャンクション部８０近傍における放電の発生を抑制することができる。

（２）荷電粒子装置は、低電位側のトリプルジャンクション部８０近傍に挿入部側突出部７０が設けられている。低電位側のトリプルジャンクション部８０近傍は電子の放出源となり得る。第１の実施の形態では、挿入部側突出部７０が設けられることにより、トリプルジャンクション部８０近傍の電位勾配を緩やかにしているので、トリプルジャンクション部８０近傍における放電の発生を抑制することができる。
（３）上記の通り、荷電粒子装置は、挿入部側突出部７０を有することで、トリプルジャンクション部８０近傍での放電の発生を抑制することができるため、放電による収容部４０内の真空度の低下を回避できる。これにより、Ｘ線発生装置１０Ａを安定して動作させることができる。また、激しい放電の発生によるＸ線発生装置１０Ａの損傷を防止することができる。

（４）荷電粒子装置では、挿入部側突出部７０の先端部７０ａは滑らかな形状に形成されている。そのため、挿入部側突出部７０の先端部７０ａにおける電界集中を抑制することができる。
（５）荷電粒子装置において、電子被照射部３０に電子が照射されると、電子被照射部３０はＸ線を出射する。このような構成により、荷電粒子装置は種々のＸ線発生装置に適用することができる。

−第２の実施の形態−
図４を参照して、第２の実施の形態によるＸ線発生装置１０Ｂについて説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、Ｘ線発生装置１０Ｂが電子被照射部側突出部７１をさらに備える点で、第１の実施の形態と異なる。

図４は、第２の実施の形態によるＸ線発生装置１０Ｂの概略構成図である。上記の通り、本実施の形態によるＸ線発生装置１０Ｂは、第１の実施の形態のＸ線発生装置１０Ａと比べて、電子被照射部側突出部７１をさらに備える点で異なる。なお、図４では、高電圧電源部１１０の図示は省略している。電子被照射部側突出部７１は、高電位側のトリプルジャンクション部８１を囲んで設けられる。すなわち、電線収容部５１を囲み、電子被照射部３０の近傍から収容部４０の内壁に向かってコーン状に突出する。電子被照射部側突出部７１は、導電性材料により構成され、載置台３１に固定される。従って、電子被照射部側突出部７１の電位は、載置台３１と同じ正の電圧となる。

電子被照射部側突出部７１の先端部７１ａは、エッジの無い滑らかな形状に形成されている。たとえば、先端部７１ａの断面形状は、凸状の曲線（たとえば、円弧状）や半球面状などに形成されている。これにより、電子被照射部側突出部７１の先端部７１ａ近傍における電界の集中を抑制できる。なお、電子被照射部側突出部７１は、コーン状ではなく、電線収容部５１に沿って平行に伸びる円筒状に形成されていてもよく、特に形状は問わない。

図５は、収容部４０内の空間の電位分布のシミュレーション結果を示す説明図である。図５（ａ）は電子被照射部側突出部７１がない場合を示す説明図であり、図５（ｂ）は電子被照射部側突出部７１がある場合を示す説明図である。図５の収容部４０内の空間に示された曲線は等電位線であり、１０ｋＶ刻みで示されている。図５に示すＸ線発生装置１０Ｂにおいては、載置台３１には＋２２５ｋＶが印加され、収容部４０は接地電位（０Ｖ）となっている。

次に、図６(ａ)および図６（ｂ）を参照して、電子被照射部側突出部７１がある場合とない場合とのシミュレーション結果の違いについて説明する。図６（ａ）は、図５(ａ)において破線で囲んだ領域Ｃの拡大図であり、図６（ｂ）は、図５(ｂ)において破線で囲んだ領域Ｄの拡大図である。

図６（ａ）に示すように、電子被照射部側突出部７１を有しない場合、トリプルジャンクション部８１の近辺で等電位線の間隔が狭い。これは、この部分における電位勾配が急であることを示している。すなわち、トリプルジャンクション部８１近傍で電界が集中していることを示している。このような場合、トリプルジャンクション部８１近傍で放電が生じ易い。

一方、図６（ｂ）に示すように、電子被照射部側突出部７１を有する場合は、電子被照射部側突出部７１を有しない場合（すなわち、図６(ａ)に示す場合）と比べて、トリプルジャンクション部８１の近傍の等電位線の間隔が広い。すなわち、図６(ａ)の場合に比べて、トリプルジャンクション部８１近傍での放電は発生しにくい。これらの結果から、載置台３１に電子被照射部側突出部７１を設けることで、トリプルジャンクション部８１近傍で放電が発生することを抑制できることがわかる。

上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
（６）荷電粒子装置は、電子被照射部３０の近傍から収容部４０の内壁に向かって、電線収容部５１を囲み突出する電子被照射部側突出部７１をさらに備える。このようにしたので、高電位側のトリプルジャンクション部８１近傍の電位勾配を緩やかにして、トリプルジャンクション部８１近傍における放電の発生を抑制することができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形
態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）
図７は、変形例１によるＸ線発生装置１０Ｃの構成を示す図である。Ｘ線発生装置１０Ｃは、電子被照射部３０（ターゲット）を回転させる回転部材９０を備える。回転部材９０により電子被照射部３０を回転させることで、電子被照射部３０における電子線の衝突位置を変化させる。電子線の衝突位置を変えることで、電子被照射部３０の電子線の照射状態を一定に保ち、電子被照射部３０から出射するＸ線の状態を一定に保つことができる。回転部材９０は、少なくとも外周部がセラミック等の誘電体材料により構成される。

回転部材９０の少なくとも外周部は誘電体材料により形成されるため、電線収容部５１の近傍にトリプルジャンクション部８０が形成されたのと同様の理由により、収容部４０内部の回転部材９０の近傍にはトリプルジャンクション部８２が形成される。すなわち、導電体材料による収容部４０と、誘電体材料による回転部材９０の外周部と、収容部４０内部の真空領域とが接する部分にトリプルジャンクション部８２が形成される。Ｘ線発生装置１０Ｃでは、図７に示すように、挿入部側突出部７０が電線収容部５１と共に回転部材９０とを囲むように設けられる。これにより、トリプルジャンクション部８２近傍の電位勾配を緩やかにすることができ、その結果、トリプルジャンクション部８２における放電の発生を抑制できる。

（変形例２）
上述した実施の形態および変形例では、本発明を荷電粒子装置としてＸ線発生装置１０に適用した例について説明したが、本発明は、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などの種々の荷電粒子装置に適用することができる。電子顕微鏡としては、例えば米国特許５９３６２４４号に開示してある。

−第３の実施の形態−
図面を参照して、上述したＸ線発生装置１０を用いたＸ線装置１およびＸ線装置１を備えた構造物製造システムＳＹＳについて説明する。図８は、上述したＸ線発生装置１０を用いたＸ線装置１の全体構成の一例を示す図である。

図８に示すように、Ｘ線装置１は、測定物ＳにＸ線ＸＬを照射して、その測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。Ｘ線装置１は、測定物ＳにＸ線を照射して、その測定物Ｓを通過したＸ線を検出して、その測定物Ｓの内部の情報（例えば、内部構造）を非破壊で取得するＸ線ＣＴ検査装置を含む。本実施形態において、測定物Ｓは、例えば機械部品、電子部品等の産業用部品を含む。Ｘ線ＣＴ検査装置は、産業用部品にＸ線を照射して、その産業用部品を検査する産業用Ｘ線ＣＴ検査装置を含む。

Ｘ線装置１は、Ｘ線ＸＬを射出するＸ線源１００と、測定物Ｓを保持して移動可能なステージ装置３と、Ｘ線源１００から射出され、ステージ装置３に保持された測定物Ｓを通過したＸ線の少なくとも一部を検出する検出器４と、Ｘ線装置１全体の動作を制御する制御装置５と、を備える。Ｘ線装置１は、Ｘ線源１００の射出口１００ａから射出されるＸ線ＸＬが進行する内部空間ＳＰを形成するチャンバ部材６を備えている。Ｘ線源１００、ステージ装置３、及び検出器４は、内部空間ＳＰに配置される。なお、チャンバ部材６は、支持面ＦＲ上に配置される。チャンバ部材６は、複数の支持部材６Ｓに支持される。

Ｘ線源１００は、測定物Ｓに向けてＸ線ＸＬを照射する。Ｘ線源１００は、測定物ＳのＸ線吸収特性に基づいて、測定物Ｓに照射するＸ線の強度を調整可能である。Ｘ線源１００は、点Ｘ線源を含み、測定物Ｓに円錐状のＸ線（いわゆるコーンビーム）を照射する。Ｘ線源１００は、Ｚ方向に長手となるように設置されている。

ステージ装置３は、ステージ９と、不図示のステージ駆動機構とを備えている。ステージ９は、測定物Ｓを保持して移動可能に設けられている。ステージ９は、測定物Ｓを保持する保持部を有している。ステージ９は、不図示のステージ駆動機構により、例えばＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に平行移動可能であり、θＹ方向に回転可能である。なお、ステージ駆動機構によるステージ９の位置（測定物Ｓの位置）は、制御装置５によって制御される。なお、ステージ装置３の機構はこれに限られない。例えば、ステージ装置３の回転機構の代わりに、Ｘ線源１００と検出器４とを回転させる構成としても構わない。

検出器４は、ステージ９（測定物Ｓ）を挟んでＸ線源１００の反対側に配置される。検出器４は、ステージ９よりも＋Ｚ側に配置される。検出器４は、例えば、Ｘ線装置１の所定の位置に固定されるが、移動可能でもよい。検出器４は、入射面３３と、シンチレータ部３４と、受光部３５とを有している。入射面３３は、ＸＹ平面に平行に形成された平面であり、−Ｚ方向に向けられている。入射面３３は、ステージ９に保持された測定物Ｓと対向して配置される。入射面３３には、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を含むＸ線源１００からのＸ線ＸＬが入射する。

シンチレータ部３４は、Ｘ線が当たることによって、光を発生させるシンチレーション物質を含む。受光部３５は、光電子倍増管を含む。光電子倍増管は、光電効果により光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電管を含む。受光部３５は、シンチレータ部３４において発生した光を受光して増幅し、電気信号に変換して出力する。検出器４は、複数のシンチレータ部３４を有する。シンチレータ部３４は、ＸＹ平面内においてアレイ状に複数配置される。検出器４は、複数のシンチレータ部３４のそれぞれと接続するように、複数の受光部３５を有している。受光部３５における出力結果は、制御装置５に送信される。

なお、本実施形態において、検出器４は複数の入射面３３と、それに対応する複数のシンチレータ部３４と、それに対応する複数の受光部３５を設けているが、これに限られない。本実施形態においては、ＸＹ平面に複数設けられているが、少なくとも一方の軸方向（例えば、Ｘ軸方向）にのみ、複数設けられていても構わない。また、例えば、複数ではなく、１個でも構わない。例えば、検出器４は１個の入射面３３と、それに対応する１個のシンチレータ部３４と、それに対応する１個の受光部３５としても構わない。

制御装置５は、Ｘ線源１００、ステージ装置３（ステージ９）及び検出部４の動作を統括的に制御する。また、制御装置５は、画像構成部５２を有している。画像構成部５２は、検出器４における検出結果に基づいて、測定物Ｓの画像を形成する。画像構成部５２は、検出器４からの１つ又は複数の検出結果を用いて、測定物Ｓの画像を形成する。画像構成部５２は、２次元画像及び３次元画像のいずれも形成することが可能である。

制御装置５は、自動計算機能を有するコンピュータである。なお、制御装置５は、一箇所ではなく、複数の場所であっても構わない。例えば、画像構成部５２は、検出器４における検出結果に基づいて、測定物Ｓの画像を形成するが、検出器４における検出結果を複数のコンピュータに送信し、それぞれのコンピュータでの検出結果を、さらに他のコンピュータで統合しても構わない。この場合に、Ｘ線装置に電線により接続されている制御装置５と、インターネットなどの無線により接続されている制御装置５との複数であっても、勿論構わない。したがって、例えば、制御装置５の画像構成部５２は、画像構成部を実行するためのプログラムをコンピュータに導入すれば、制御装置５の画像構成部５２を複数にすることができる。

また、本実施形態において、制御装置５は、Ｘ線源１００、ステージ装置３（ステージ９）及び検出部４の動作を統括的に制御するために、有線により信号を送信しているが、無線であっても構わない。また、制御装置５を複数設けて、複数のそれぞれでＸ線源１００、ステージ装置３（ステージ９）及び検出部４の動作を制御しても構わない。また、複数のＸ線装置を制御している場合には、制御している制御装置であって構わない。

次に、Ｘ線装置１の動作の一例について説明する。測定物Ｓの検出では、制御装置５が、ステージ装置３を制御して、ステージ９に保持された測定物ＳをＸ線源１００と検出器４との間に配置して行う。

Ｘ線源１００から発生したＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓに照射される。測定物ＳにＸ線ＸＬが照射されると、その測定物Ｓに照射されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓを透過する。測定物Ｓを透過した透過Ｘ線は、検出器４の入射面３３に入射する。検出器４は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。検出器４は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線に基づいて得られた測定物Ｓの像を検出する。検出器４の検出結果は、制御装置５に出力される。

制御装置５は、測定物Ｓを保持したステージ９をθＹ方向に回転させながら、その測定物ＳにＸ線ＸＬを照射する。制御装置５は、Ｘ線源１００に対する測定物Ｓの位置を変えることによって、測定物ＳにおけるＸ線源１００からのＸ線ＸＬの照射領域を変える。ステージ９の各位置（各回転角度）において測定物Ｓを通過した透過Ｘ線は、検出器４に検出される。検出器４は、各位置における測定物Ｓの像を取得する。制御装置５は、検出器４の検出結果から、測定物Ｓの内部構造を算出する。

次に、上述したＸ線装置１を備えた構造物製造システムについて説明する。図９は、構造物製造システムＳＹＳのブロック構成の一例を示す図である。構造物製造システムＳＹＳは、測定装置としてのＸ線装置１と、成形装置１２０と、制御装置（検査装置）１３０と、リペア装置１４０と、設計装置１５０とを備える。本実施形態においては、構造物製造システムＳＹＳは、自動車のドア部品、エンジン部品、ギア部品、回路基板を備える電子部品などの成形品を作成する。

設計装置１５０は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、作成した設計情報を成形装置１２０に送信する。また、設計装置１５０は、作成した設計情報を制御装置１３０の後述する座標記憶部１３１に記憶させる。ここで、設計情報とは、構造物の各位置の座標を示す情報である。成形装置１２０は、設計装置１５０から入力された設計情報に基づいて上記構造物を作製する。成形装置１２０の成形工程には、鋳造、鍛造、または切削等が含まれる。

Ｘ線装置（測定装置）１は、測定した座標を示す情報を制御装置１３０へ送信する。制御装置１３０は、座標記憶部１３１と、検査部１３２とを備える。座標記憶部１３１には、前述の通り、設計装置１５０により設計情報が記憶される。検査部１３２は、座標記憶部１３１から設計情報を読み出す。検査部１３２は、Ｘ線装置１から受信した座標を示す情報から、作成された構造物を示す情報（形状情報）を作成する。検査部１３２は、Ｘ線装置１から受信した座標を示す情報（形状情報）と座標記憶部１３１から読み出した設計情報とを比較する。検査部１３２は、比較結果に基づき、構造物が設計情報通りに成形されたか否かを判定する。換言すれば、検査部１３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する。検査部１３２は、構造物が設計情報通りに成形されていない場合、修復可能であるか否か判定する。修復できる場合、検査部１３２は、比較結果に基づき、不良部位と修復量を算出し、リペア装置１４０に不良部位を示す情報と修復量を示す情報とを送信する。

リペア装置１４０は、制御装置１３０から受信した不良部位を示す情報と修復量を示す情報とに基づき、構造物の不良部位を加工する。

図１０は、構造物製造システムＳＹＳによる処理の流れを示したフローチャートである。まず、設計装置１５０が、構造物の形状に関する設計情報を作製する（ステップＳ１０１）。次に、成形装置１２０は、設計情報に基づいて上記構造物を作製する（ステップＳ１０２）。次に、Ｘ線装置１は構造物の形状に関する座標を測定する（ステップＳ１０３）。次に制御装置１３０の検査部１３２は、Ｘ線装置１から作成された構造物の形状情報と、上記設計情報とを比較することにより、構造物が設計情報通りに作成された否かを検査する（ステップＳ１０４）。

次に、制御装置１３０の検査部１３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。作成された構造物が良品である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、構造物製造システムＳＹＳはその処理を終了する。一方、作成された構造物が良品でない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、制御装置１３０の検査部１３２は、作成された構造物が修復できるか否か判定する（ステップＳ１０６）。

作成された構造物が修復できる場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、リペア装置１４０は、構造物の再加工を実施し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０３の処理に戻る。一方、作成された構造物が修復できない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、構造物製造システムＳＹＳはその処理を終了する。以上で、本フローチャートの処理を終了する。

以上により、上記の実施形態におけるＸ線装置１が構造物の座標を正確に測定することができるので、構造物製造システムＳＹＳは、作成された構造物が良品であるか否か判定することができる。また、構造物製造システムＳＹＳは、構造物が良品でない場合、構造物の再加工を実施し、修復することができる。

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した検出装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１０…Ｘ線発生装置、２０…電子放出部、３０…電子被照射部、４０…収容部、
５１…電線収容部、６０…挿入部、７０…挿入部側突出部、
７１…電子被照射部側突出部、９０…回転部材

Claims (17)

1. 電子を放出する電子放出部と、
   前記電子放出部から放出された電子が照射される電子被照射部と、
   内部を排気可能で、前記電子被照射部を内部に収容する収容部と、
   前記収容部に収容された前記電子被照射部に通電するための電線を収容するために、前記収容部の外部から前記収容部に設けられた挿入部を介して挿入された電線収容部と、
   前記収容部の内壁であって前記挿入部の近傍から前記収容部の内部に向かって広がるように、前記電線収容部を囲み突出する挿入部側突出部と、を備える荷電粒子装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子装置において、
   前記挿入部側突出部は、前記挿入部の近傍から前記収容部の内部に向かって開口直径が大きくなる、荷電粒子装置。
3. 請求項２に記載の荷電粒子装置において、
   前記挿入部側突出部は、前記挿入部の近傍から前記収容部の内部に向かって広がるコーン形状である、荷電粒子装置。
4. 請求項３ に記載の荷電粒子装置において、
   前記挿入部側突出部の先端部により形成される円の中心と、前記電線収容部の中心とが一致している荷電粒子装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の荷電粒子装置において、
   前記挿入部側突出部の先端部の前記電線収容部の中心を通る面による断面は、円弧状である荷電粒子装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の荷電粒子装置において、
   前記電子放出部を回転させる回転部材をさらに備え、
   前記挿入部側突出部は、前記電線収容部と共に前記回転部材とを囲む荷電粒子装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の荷電粒子装置において、
   前記電子被照射部の近傍から前記収容部の内壁に向かって、前記電線収容部を囲み突出する電子被照射部側突出部をさらに備える荷電粒子装置。
8. 請求項７に記載の荷電粒子装置において、
   電子被照射部側突出部は、前記電子被照射部の近傍から前記収容部の内部に向かって広がるように、前記電線収容部を囲み突出する荷電粒子装置。
9. 請求項８に記載の荷電粒子装置において、
   電子被照射部側突出部は、前記電子被照射部の近傍から前記収容部の内部に向かって開口直径が大きくなる、荷電粒子装置。
10. 請求項９に記載の荷電粒子装置において、
    前記電子被照射部側突出部は、前記電子被照射部の近傍から前記収容部の内部に向かって広がるコーン形状である、荷電粒子装置。
11. 請求項１０に記載の荷電粒子装置において、
    前記電子被照射部側突出部の先端部により形成される円と中心と、前記電線収容部の中心とが一致している荷電粒子装置。
12. 請求項７から１１のいずれか一項に記載の荷電粒子装置において、
    前記電子被照射部側突出部の先端部の前記電線収容部の中心を通る面による断面は、円弧状である荷電粒子装置。
13. 請求項１から1２のいずれか一項に記載の荷電粒子装置において、
    前記荷電粒子装置は、Ｘ線発生装置であり、
    前記電子被照射部は、前記電子が照射されることにより、Ｘ線を出射する荷電粒子装置。
14. 構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、
    前記設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形工程と、
    作製された前記構造物の形状を請求項１３に記載の荷電粒子装置を用いて計測する計測工程と、
    前記計測工程で得られた形状情報と、前記設計情報とを比較する検査工程と、を有する構造物の製造方法。
15. 前記検査工程の比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を実施するリペア工程を有する請求項１４に記載の構造物の製造方法。
16. 前記リペア工程は、前記成形工程を再実行する工程である請求項１５に記載の構造物の製造方法。
17. 構造物の形状に関する設計情報を作製する設計装置と、
    前記設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形装置と、
    作製された前記構造物の形状を測定する請求項13に記載の荷電粒子装置と、
    前記Ｘ線発生装置を用いたＸ線装置によって得られた前記構造物の形状に関する形状情報と前記設計情報とを比較する検査装置と、を含む構造物製造システム。
    

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