JPH08334565A - X-ray detection apparatus - Google Patents
X-ray detection apparatusInfo
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- JPH08334565A JPH08334565A JP14288895A JP14288895A JPH08334565A JP H08334565 A JPH08334565 A JP H08334565A JP 14288895 A JP14288895 A JP 14288895A JP 14288895 A JP14288895 A JP 14288895A JP H08334565 A JPH08334565 A JP H08334565A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はX線照射により被検査物
から放射されてくるX線を検出し、そのエネルギーを求
めることにより対象物の材料的状態を評価するに際して
好適なX線検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is an X-ray detector suitable for evaluating the material state of an object by detecting the X-ray emitted from an object to be inspected by X-ray irradiation and calculating the energy thereof. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】X線のエネルギー測定にはシンチレーシ
ョンカウンターやSi(シリコン)又はGe(ゲルマニ
ウム)の基板からなる半導体X線検出器(エス・エス・
デー、ソリッド ステート ディテクター SSD S
olid State Detector)が主に用い
られており、特にエネルギー分解能が高いため、後者が
広く用いられている。近年、これらの検出器と同様にX
線のエネルギーを測定でき、さらにこのX線測定を2次
元的にも行える(即ちX線の空間的な強度分布を観察で
きる)シー・シー・デー(チャージ・カップルド・デバ
イス)、CCD(Charge Coupled De
vice)からなるX線検出器の研究開発が行なわれて
いる。上記のSSD及びCCDは、ともに受光部の半導
体基板にX線光子が入射したときに基板内で発生する電
荷の数が入射光子の持つエネルギーに比例することを利
用してX線のエネルギー測定を行なう。基板内で生じた
電荷は、基板の表面に設けられた電極まで導かれて電気
信号として検出される。2. Description of the Related Art For measuring X-ray energy, a semiconductor X-ray detector (S.S.S.) which is composed of a scintillation counter or a substrate of Si (silicon) or Ge (germanium) is used.
Day, Solid State Detector SSD S
The solid state detector is mainly used, and the latter is widely used because of its high energy resolution. In recent years, X as well as these detectors
The energy of the ray can be measured, and the X-ray measurement can be performed in two dimensions (that is, the spatial intensity distribution of the X-ray can be observed). CCD (charge coupled device), CCD (Charge) Coupled De
The research and development of an X-ray detector composed of a Vice) is being conducted. Both the SSD and CCD described above measure X-ray energy by utilizing the fact that the number of charges generated in the substrate when an X-ray photon is incident on the semiconductor substrate of the light receiving portion is proportional to the energy of the incident photon. To do. The electric charge generated in the substrate is guided to an electrode provided on the surface of the substrate and detected as an electric signal.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】CCDは、X線の空間
的な分布を観察できるとともに、この空間の各位置での
X線のエネルギーを測定できる長所を有するため、X線
像観察や像中におけるX線のエネルギー分布を評価する
ことにより被検査物の構造を解析する分析装置の検出器
として期待されている。しかしながら、約10keV以
上のエネルギーを持つX線に対する検出感度がSSDと
比較して極端に低いという欠点がある。これは高エネル
ギーのX線光子が入射した場合、X線光子は半導体基板
の奥深くに侵入し易くなり、X線光子により基板の深部
で発生した電荷が基板表面に設けられた電極に到達する
までに再結合して消滅する確率が高くなるためである。
入射光子のエネルギーを高エネルギーまで正確に測定す
るには、この再結合による生成電荷の減少をできるだけ
防止しなければならない。これを防止するには、検出部
の半導体基板抵抗を10kΩ程度以上に高抵抗化する必
要がある。しかしながら高抵抗化すると、基板内部で生
成した電荷が表面の電極に到達するまでに基板面内方向
に拡散してCCDの近隣画素領域までにじみ出し、空間
検出分解能およびエネルギー分解能を悪くする。また、
高抵抗のSi基板は、一般の光学用CCDには用いられ
ないため、入手が難しいという問題がある。The CCD has the advantage that the spatial distribution of X-rays can be observed and the energy of X-rays at each position in this space can be measured. It is expected as a detector of an analyzer for analyzing the structure of the object to be inspected by evaluating the energy distribution of the X-rays in. However, it has a drawback that the detection sensitivity to X-rays having an energy of about 10 keV or more is extremely low as compared with SSD. This is because when a high-energy X-ray photon is incident, the X-ray photon easily penetrates deep into the semiconductor substrate, and charges generated in the deep portion of the substrate by the X-ray photon reach an electrode provided on the substrate surface. This is because the probability of recombination and disappearance is high.
In order to accurately measure the energy of incident photons up to high energies, it is necessary to prevent the reduction of the charge generated by this recombination as much as possible. In order to prevent this, it is necessary to increase the resistance of the semiconductor substrate of the detection unit to about 10 kΩ or higher. However, if the resistance is increased, the charges generated inside the substrate diffuse in the in-plane direction of the substrate before reaching the electrode on the surface and ooze out to the adjacent pixel region of the CCD, which deteriorates the spatial detection resolution and the energy resolution. Also,
Since a high-resistance Si substrate is not used for a general optical CCD, it is difficult to obtain it.
【0004】本発明が解決しようとする課題は、高エネ
ルギーのX線まで測定可能であり、かつX線の2次元的
な空間分布を観察することができるX線検出装置を提供
することにある。The problem to be solved by the present invention is to provide an X-ray detector capable of measuring even high-energy X-rays and observing the two-dimensional spatial distribution of the X-rays. .
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、SSDなど、面積を有する単一のホトダ
イオード型のX線検出素子を用い、その検出器の受光部
の前面に微細な領域だけX線が通過できる孔(開口)を
有する遮蔽板(開口部材)を設け、孔(開口)を受光部
面上で面内方向(望ましくは二次元方向)に移動させる
ようにX線検出部を構成する。さらに、X線検出部の開
口のX線検出素子の受光面上における設定位置毎に測定
されたX線のエネルギースペクトル(測定データ)を記
憶(又は保持)する記憶装置と、その記憶装置に保持さ
れた測定データ(又はこれに基づく情報)を測定位置に
対応させて、再配置して(望ましくは二次元的に)表示
する表示装置とを上述のX線検出部に組み合わせてX線
検出装置のシステムを構成する。In order to solve the above problems, the present invention uses a single photodiode type X-ray detecting element having an area, such as SSD, and a fine photo diode is provided on the front surface of the light receiving portion of the detector. A shield plate (opening member) having a hole (opening) through which only X-rays can pass is provided, and X-ray detection is performed so as to move the hole (opening) in the in-plane direction (desirably two-dimensional direction) on the light receiving surface. Make up the department. Furthermore, a storage device that stores (or holds) the energy spectrum (measurement data) of the X-ray measured at each set position on the light-receiving surface of the X-ray detection element of the opening of the X-ray detection unit, and a storage device that stores it. An X-ray detection device in which the above-mentioned X-ray detection unit is combined with a display device that rearranges (preferably two-dimensionally) displays the measured data (or information based on it) corresponding to the measurement position. Configure the system.
【0006】本発明のX線検出部において、上述の開口
部材の受光面に対する位置は用途により固定してもよい
(この場合、X線入射方向に対しX線検出部を可動にす
る)。また、X線入射方向から見て常に受光面が開口部
材で覆われることが望ましく、開口部材の受光面に対す
る位置を走査して開口を受光部面上で面内方向に移動す
る場合は、走査により受光面がX線入射方向側に曝され
ないように開口部材の面積を大きくすることが肝要であ
る。上述のX線検出素子は、受光面に入射したX線光子
毎のエネルギーを解析する機能を有する(即ち、エネル
ギー分散型の)種類であればSSDに限られず、例えば
超電導体からなるX線検出部を有するものを用いてもよ
い。開口部材は導電性であることが望ましく、開口部材
に設けられた開口を通過できずに当該部材表面に照射さ
れた(所謂測定対象外の)X線での当該部材の帯電等の
影響が除去できる。In the X-ray detector of the present invention, the position of the above-mentioned opening member with respect to the light receiving surface may be fixed depending on the application (in this case, the X-ray detector is movable in the X-ray incident direction). Further, it is desirable that the light receiving surface is always covered with the opening member when viewed from the X-ray incident direction. When scanning the position of the opening member with respect to the light receiving surface to move the opening in the in-plane direction on the light receiving surface, the scanning is performed. Therefore, it is important to increase the area of the opening member so that the light receiving surface is not exposed to the X-ray incident direction side. The above-mentioned X-ray detection element is not limited to SSD as long as it has a function of analyzing the energy of each X-ray photon incident on the light-receiving surface (that is, energy dispersive type). For example, X-ray detection made of a superconductor. You may use what has a part. It is desirable that the opening member be electrically conductive, and the influence of charging of the member by X-rays (so-called non-measurement target) that is irradiated onto the surface of the member that cannot pass through the opening provided in the opening member is removed. it can.
【0007】上述の開口部材の受光面に対する位置を走
査する手段は、その走査制御信号を上述の記憶装置又は
表示装置に入力し、X線強度の空間分布測定と測定デー
タの記憶又は表示を連携して行なわせるとよい。また上
述の記憶装置は、測定データを一旦記憶し、このデータ
を表示装置に送信後消去するように構成してもよい。The means for scanning the position of the aperture member with respect to the light receiving surface inputs the scanning control signal to the storage device or the display device described above, and cooperates with the spatial distribution measurement of the X-ray intensity and the storage or display of the measurement data. I would like you to do it. Further, the above-described storage device may be configured to temporarily store the measurement data, delete the data after transmitting the data to the display device.
【0008】[0008]
【作用】上述のX線検出装置によれば、X線検出素子の
受光面に対して開口部材の位置を走査することにより、
X線の空間像(被観察試料の像)を観察することができ
るとともに、各位置でのX線のエネルギーを測定するこ
とができる。孔移動により各位置で得られたスペクトル
データの2次元再配置に際しては、各位置でのスペクト
ルデータのうち、ある範囲のエネルギーを同時に表示す
る場合は、一般の光学撮像器におけるカラー像に相当す
る像を得ることができる。また、所望の特定エネルギー
を持つX線のみを抽出して再配置すれば単色のX線2次
元像が得られる。これは一般の光学撮像における白黒像
に相当する。特に、後者はX線回折測定に有効である。According to the above X-ray detecting apparatus, the position of the opening member is scanned with respect to the light receiving surface of the X-ray detecting element,
An X-ray aerial image (image of the sample to be observed) can be observed, and the X-ray energy at each position can be measured. In the two-dimensional rearrangement of the spectrum data obtained at each position by the hole movement, when the energy of a certain range is simultaneously displayed in the spectrum data at each position, it corresponds to a color image in a general optical imager. You can get a statue. Also, if only X-rays having a desired specific energy are extracted and rearranged, a monochromatic X-ray two-dimensional image can be obtained. This corresponds to a monochrome image in general optical imaging. In particular, the latter is effective for X-ray diffraction measurement.
【0009】[0009]
(実施例1)本発明の実施例を図1を用いて説明する。 (Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0010】300mm2の面積を有する100kΩ・
cmの高抵抗単結晶Si板1を作製し、その板の両面に
X線が透過できる薄膜電極2を設けてX線受光部面積が
250mm2のホトダイオード3を構成した。ホトダイ
オードが受光態勢にあるとき、1個のX線光子のみがS
i板に入射するように受光時間を設定し、光子入射によ
りSi板内で生成した電荷を板表面に設けた電極に導
き、このとき得られた信号を増幅器4により増幅した。
この信号強度から発生電荷量を求め、この値を光子の持
つエネルギーに換算し、マルチチャンネルアナライザー
5内の該当エネルギーチャンネルに1個の光子が入射し
たことを示す1の信号を記憶させるようにした。この受
光と記憶を繰り返した後、前チャンネル内に記憶された
データを読み出し、エネルギースペクトルを表示装置6
に表示できるようにした。100 kΩ having an area of 300 mm 2.
A high-resistance single crystal Si plate 1 having a size of cm was prepared, and thin film electrodes 2 capable of transmitting X-rays were provided on both surfaces of the plate to form a photodiode 3 having an X-ray receiving area of 250 mm 2 . When the photodiode is ready to receive light, only one X-ray photon S
The light receiving time was set so that the light was incident on the i-plate, the charges generated in the Si plate by the photon incidence were guided to the electrodes provided on the plate surface, and the signal obtained at this time was amplified by the amplifier 4.
The generated charge amount is calculated from this signal intensity, and this value is converted into the energy possessed by the photon, and the signal 1 indicating that one photon is incident on the corresponding energy channel in the multi-channel analyzer 5 is stored. . After repeating this light reception and storage, the data stored in the previous channel is read out and the energy spectrum is displayed on the display device 6.
It can be displayed on.
【0011】上記構成からなるX線エネルギー検出器の
受光部前部に10μm径の孔7を有する100μm厚さ
のX線遮蔽用Pb(鉛)薄板8を設けた。薄板を移動さ
せる装置9を設け薄板内の孔を受光面の前部で面内方向
に移動できるようにした。この孔の各設定位置でX線を
測定し、マルチチャンネルアナライザーにいったん記憶
したスペクトルデータを大容量記憶装置10に転送する
ようにした。次に、上記設定位置に対応して表示装置上
に図2に示す2次元格子11を設けた。この格子の各マ
ス12はPb板に設けた孔とほぼ同じ大きさであり、受
光面前部での設定位置に対応する。なお、この単位マス
はCCDにおける1画素に相当する。孔の各位置で得ら
れた全スペクトルデータを孔の設定位値に対応するマス
部に表示した。本実施例で用いたマルチチャンネルアナ
ライザーは4096チャンネルあり、4096番目のチ
ャンネルは40.96keVのX線エネルギーに対応す
る。したがって、スペクトルデータの最小刻みは、1チ
ャンネルに相当するX線エネルギーの10eVになる。
上記の表示に際しては、エネルギーの10eVごとに表
示色を割当てた。そしてこれらの構成要素からなるX線
検出装置13を作製した。An X-ray shielding Pb (lead) thin plate 8 having a thickness of 100 μm having a hole 7 having a diameter of 10 μm is provided in the front portion of the light receiving portion of the X-ray energy detector having the above structure. A device 9 for moving the thin plate is provided so that the hole in the thin plate can be moved in the in-plane direction at the front part of the light receiving surface. The X-ray was measured at each set position of this hole, and the spectrum data once stored in the multi-channel analyzer was transferred to the mass storage device 10. Next, the two-dimensional grating 11 shown in FIG. 2 was provided on the display device in correspondence with the set position. Each of the cells 12 of this grid has substantially the same size as the hole provided in the Pb plate, and corresponds to the set position in the front portion of the light receiving surface. This unit mass corresponds to one pixel in the CCD. All the spectral data obtained at each position of the hole are displayed in the mass portion corresponding to the set value of the hole. The multi-channel analyzer used in this example has 4096 channels, and the 4096th channel corresponds to X-ray energy of 40.96 keV. Therefore, the minimum step of the spectrum data is 10 eV of X-ray energy corresponding to one channel.
In the above display, a display color was assigned for every 10 eV of energy. Then, an X-ray detection device 13 including these constituent elements was produced.
【0012】次に、このX線検出装置を用いて図3に示
したX線分析装置14を作製した。0.8μm径の微細
な白色X線ビーム15を被検査物であるエル・エス・ア
イ(LSI、所謂、高集積回路)16に照射し、このと
きLSIの微小部から放射されるX線の空間分布像を上
記の検出装置で観察した。このとき得られた2次元格子
像を表示すると、通常のCCD撮像カメラと同様のカラ
ー像が得られた。観察像には、それぞれ表示色が異なる
が、複数個のスポットあるいはリング状に分布した高輝
度領域が存在した。これらの領域の中から1スポット部
を選び、その部分でのX線エネルギースペクトルを図4
に示した。このスペクトルはLSIの微小部で回折した
X線17が主成分であり、それ以外に検査物の構成元素
を示す蛍光X線18、そして散乱X線19から構成され
ていた。また、各スポットでのスペクトルにおける回折
X線のエネルギーは異なっており、これは2次元像にお
ける各スポットおよびリングの表示色異なることに対応
している。なお、スポットあるいはリング状部分以外の
領域では、上記のスペクトルで、回折X線成分を除去し
たようなスペクトルを示した。したがって、高輝度部分
を抽出した2次元像はX線回折の背面反射ラウエ像にな
っていることがわかる。このラウエ像よりX線照射部に
おけるLSI配線およびSi基板の結晶解析を行なっ
た。また、2次元像全領域にわたって、特定の蛍光X線
成分のみを抽出してその総和を用いることにより、微小
部の微量元素の解析を可能とした。このように本発明の
X線検出装置を用いることにより、LSIなどの複雑な
構造を有する被検査物における微小部での結晶構造解析
と元素分析を同時に行なえるようになった。Next, the X-ray analysis apparatus 14 shown in FIG. 3 was produced using this X-ray detection apparatus. A fine white X-ray beam 15 having a diameter of 0.8 μm is applied to an LSI (LSI, so-called highly integrated circuit) 16 which is an object to be inspected. The spatial distribution image was observed with the above detection device. When the two-dimensional lattice image obtained at this time was displayed, a color image similar to that of a normal CCD image pickup camera was obtained. In the observed image, although the display colors were different, there were a plurality of spots or high-luminance regions distributed in a ring shape. One spot part is selected from these areas, and the X-ray energy spectrum in that part is shown in FIG.
It was shown to. The main component of this spectrum was X-rays 17 diffracted by a minute portion of the LSI, and other than that, it was composed of fluorescent X-rays 18 and scattered X-rays 19 showing the constituent elements of the inspection object. Further, the energies of the diffracted X-rays in the spectra of the respective spots are different, which corresponds to the different display colors of the respective spots and rings in the two-dimensional image. In the region other than the spot or the ring-shaped portion, the above spectrum showed a spectrum in which the diffracted X-ray component was removed. Therefore, it can be seen that the two-dimensional image in which the high-luminance portion is extracted is the back reflection Laue image of X-ray diffraction. Crystal analysis of the LSI wiring and the Si substrate in the X-ray irradiation part was performed from this Laue image. In addition, by extracting only a specific fluorescent X-ray component over the entire area of the two-dimensional image and using the sum thereof, it is possible to analyze the trace elements in the minute portion. As described above, by using the X-ray detection apparatus of the present invention, it becomes possible to simultaneously perform the crystal structure analysis and the elemental analysis in the minute portion of the inspection object having a complicated structure such as LSI.
【0013】なお、2枚のスリットを交差させ、その交
差点にできる孔にX線を通過させることによっても、上
記の微細孔を設けたX線遮蔽板と同様の機能を持たせる
ことができるのは言うまでもない。また、1枚のスリッ
トだけを上記の遮蔽板の代わりに用いた場合は、受光面
面内の1方向だけ移動することになるため、表示装置上
に得られるのは1次元分布像となる。By crossing two slits and passing X-rays through the holes formed at the intersections, the same function as that of the X-ray shield plate having the fine holes can be provided. Needless to say. Further, when only one slit is used instead of the above shielding plate, it moves in only one direction within the light receiving surface, so that a one-dimensional distribution image is obtained on the display device.
【0014】(実施例2)本発明の実施例を図5を用い
て説明する。(Embodiment 2) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0015】X線検出装置13は実施例1と同じ機能を
有するが、図5に示すように検出装置の受光面を検査物
16におけるX線被照射部21を中心として回転できる
ようにするとともに、この中心に向かって前後でき、ま
た、受光部面内方向にも移動できるようにした。さらに
受光素子3の設定位置で実施例1と同じ方法で2次元像
を求めるとともに、受光素子をその面内方向に移動さ
せ、各受光素子設定位置で2次元像を求め、各2次元像
を受光素子設定位置に対応させて配置して大面積のX線
空間2次元分布像を表示できるようにした。この結果、
実施例1ではX線の空間分布を観察できる領域が1受光
面のみに限られていたのに対し、本実施例では、その2
次元観察領域を受光素子を移動できる範囲まで任意に拡
大でき、より広範囲なX線空間分布像を観察できた。図
5では、このX線検出装置を被検査物の後に配置して、
このときの2次元空間像を観察することにより、透過ラ
ウエX線回折測定法を適用できるようにした。The X-ray detection device 13 has the same function as that of the first embodiment, but as shown in FIG. 5, the light-receiving surface of the detection device can be rotated around the X-ray irradiated portion 21 of the inspection object 16. It is possible to move back and forth toward this center and also to move in the in-plane direction of the light receiving part. Further, a two-dimensional image is obtained at the set position of the light receiving element 3 by the same method as in the first embodiment, the light receiving element is moved in the in-plane direction, a two-dimensional image is obtained at each light receiving element set position, and each two-dimensional image is obtained. The light receiving elements are arranged corresponding to the set positions so that a large area X-ray space two-dimensional distribution image can be displayed. As a result,
In the first embodiment, the region in which the spatial distribution of X-rays can be observed was limited to only one light receiving surface, whereas in the present embodiment, the second
The three-dimensional observation region can be arbitrarily expanded to the range where the light receiving element can be moved, and a wider range X-ray spatial distribution image can be observed. In FIG. 5, this X-ray detection device is arranged behind the object to be inspected,
By observing the two-dimensional space image at this time, the transmission Laue X-ray diffraction measurement method can be applied.
【0016】(実施例3)本実施例を図6用いて説明す
る。(Embodiment 3) This embodiment will be described with reference to FIG.
【0017】分析装置14の構成は実施例1,2と同様
であるが、本発明によるX線検出装置13の他に、被検
査物を透過したX線の輝度を測定するために、被検査物
16をはさんで1次照射X線ビーム15と反対側にシン
チレーションカウンター22を配置した。このカウンタ
ーはX線照射位置を確認するために設けたものである。
1次X線ビームとシンチレーションカウンターを固定し
ておき、その間にある被検査物をビームの光軸に垂直方
向に移動させ、各移動位置ごとに検出された総光子数を
記憶装置10に保持できるようにした。この操作を被検
査物全域で行ない、このようにして得られた各輝度デー
タを表示装置6上に被検査物の設定位置に対応させて再
配列できるようにした。この透過ビームの輝度は1次X
線ビーム照射部におけるX線透過性に依存しており、す
なわち被検査物の照射部における材料および構造により
変化する。したがって、表示装置上には、通常のプロジ
ョクション型のX線顕微鏡像と同様の2次元透過像が得
られた。なお、本実施例の方式では、照射X線ビームが
微細であればあるほど、また、被検査物の1ステップの
移動距離が短いほど、得られる2次元像の分解能と倍率
が向上する。The structure of the analyzer 14 is the same as that of the first and second embodiments, but in addition to the X-ray detector 13 according to the present invention, in order to measure the brightness of X-rays transmitted through the object to be inspected, A scintillation counter 22 is arranged on the opposite side of the primary irradiation X-ray beam 15 with the object 16 sandwiched therebetween. This counter is provided to confirm the X-ray irradiation position.
The primary X-ray beam and the scintillation counter are fixed, the inspection object between them is moved in the direction perpendicular to the optical axis of the beam, and the total number of photons detected at each moving position can be held in the storage device 10. I did it. This operation is performed over the entire area of the object to be inspected so that the respective brightness data thus obtained can be rearranged on the display device 6 in correspondence with the set position of the object to be inspected. The brightness of this transmitted beam is the primary X
It depends on the X-ray transmissivity in the beam irradiation part, that is, it changes depending on the material and structure in the irradiation part of the inspection object. Therefore, a two-dimensional transmission image similar to an ordinary projection type X-ray microscope image was obtained on the display device. In the method of the present embodiment, the finer the irradiation X-ray beam is and the shorter the moving distance of one step of the inspection object is, the more the resolution and magnification of the obtained two-dimensional image are improved.
【0018】次に、この像をもとに、像上の個所に対応
する位置まで被検査物を移動させることにより、所望局
所個所へのX線ビームの照射が可能になり、その個所の
X線回折測定などの分析が行なえるようになった。な
お、本例では、透過像を得るのにシンチレーションカウ
ンターを用いたが、本発明のX線検出装置を用いても同
様の方法でX線ビームの照射位置を決定できる。この場
合は、本発明の主部である受光面前面に設置しているX
線遮蔽板を除去して行なった。シンチレーションカウン
ターでは種々のエネルギーを持つ透過X線を識別できな
かったが、この場合はX線のエネルギーを識別した透過
像を得ることができた。この機能を利用することによ
り、被検査物の深さ方向の構造解析を行うことができる
利点があることがわかった。まず、白色X線の1次ビー
ムを照射してシンチレーションカウンターを用いた場合
と同様の2次元透過像を表示装置上に表示した。次に、
コンピュータ処理により、像の中の高エネルギー成分か
ら順次除去していった。これにともない、除去前に見え
ていた2次元像(図7a)は徐々に変化していき、最初
に見えていたコントラストパターン22以外の場所から
も別のパターン23、24が浮き上がってきた(図7
b,c)。これは高エネルギーのX線がほとんど吸収さ
れずに透過していた領域にも、低エネルギーのX線に対
して吸収効率の高い領域が存在すること示している。こ
のパターンのエネルギー依存性は各パターンを構成する
材料あるいはそれらの層厚などの構造が異なることを示
している。Next, based on this image, the object to be inspected is moved to a position corresponding to a position on the image, whereby the X-ray beam can be irradiated to a desired local position, and the X-ray at that position can be irradiated. Analysis such as line diffraction measurement has become possible. In this example, the scintillation counter was used to obtain the transmission image, but the irradiation position of the X-ray beam can be determined by the same method using the X-ray detection device of the present invention. In this case, the X installed on the front surface of the light receiving surface which is the main part of the present invention.
The line shielding plate was removed. The scintillation counter could not identify transmitted X-rays having various energies, but in this case, a transmission image in which the X-ray energy was identified could be obtained. By using this function, it was found that there is an advantage that structural analysis in the depth direction of the inspection object can be performed. First, a two-dimensional transmission image similar to the case of using a scintillation counter by irradiating a primary beam of white X-rays was displayed on a display device. next,
The high-energy components in the image were sequentially removed by computer processing. Along with this, the two-dimensional image that was visible before removal (FIG. 7a) gradually changed, and other patterns 23 and 24 emerged from places other than the contrast pattern 22 that was initially visible (FIG. 7A). 7
b, c). This indicates that there is a region having high absorption efficiency for low energy X-rays even in a region where high energy X-rays are hardly absorbed and transmitted. The energy dependence of this pattern indicates that the materials constituting each pattern or their structures such as the layer thickness are different.
【0019】図7はSi基板上に形成したLSIのパタ
ーンを観察したもので、この透過像を得た後、各パター
ン位置に微細X線ビームを照射し、本発明のX線検出器
を照射位置を中心にして回転してX線照射面と同じ面か
らの放射X線を検出した。このとき得られた蛍光X線の
エネルギースペクトル解析より、パターン22は、P
b,Zn(亜鉛),Ti(チタン)からなる層で、パタ
ーン23はPt(白金)、そしてパターン24はCu
(銅)で構成されることがわかった。次に、実施例1と
同じ方法でX線回折測定を行い、結晶解析を行った結
果、パターン22は上記元素の化合物であり、他のパタ
ーンは各元素からなる電極層であること、また各層の回
折X線のX線照射角依存性を評価することにより、各パ
ターン層およびその周辺の応力を評価することができ
た。FIG. 7 is an observation of an LSI pattern formed on a Si substrate. After obtaining this transmission image, each pattern position is irradiated with a fine X-ray beam and irradiated with the X-ray detector of the present invention. Radiation X-rays from the same surface as the X-ray irradiation surface were detected by rotating around the position. From the energy spectrum analysis of the fluorescent X-rays obtained at this time, the pattern 22 is
b, Zn (zinc), Ti (titanium) layer, pattern 23 is Pt (platinum), and pattern 24 is Cu
It was found to be composed of (copper). Next, X-ray diffraction measurement was performed in the same manner as in Example 1, and crystal analysis was performed. As a result, the pattern 22 was a compound of the above elements, and the other patterns were electrode layers composed of each element, and each layer By evaluating the dependence of the diffracted X-rays on the X-ray irradiation angle, the stress in each pattern layer and its surroundings could be evaluated.
【0020】なお、シンチレーションカウンターを用い
た場合はパターン部での透過X線エネルギーの識別が難
しいため、上記のパターン23や24位置を認識するの
が困難であった。When the scintillation counter is used, it is difficult to identify the transmitted X-ray energy in the pattern portion, and thus it is difficult to recognize the positions of the patterns 23 and 24.
【0021】[0021]
【発明の効果】CCDは、X線の空間分布とエネルギー
の測定が可能であるが、高抵抗Si基板を要するために
特殊CCDとなり、製造が難しく、入手が困難で、かつ
高価になるという問題がある。本発明では、受光部に単
一のホトダイオードを用いており構造が単純なため、製
造しやすく入手が容易で、かつ安価になる。そしてCC
Dと同様に被照射部から放射されるX線の空間分布像
と、各空間位置でのエネルギースペクトルを同時に得ら
れる。さらに、従来の写真フイルム法と同程度の広い空
間にわたってX線測定ができ、かつ写真法では困難であ
った1個づつのX線光子を検出できるため、極微弱なX
線の測定が可能になる。これらの効果により、微細X線
ビームを用いて分析を行なう場合に必要となる高感度検
出が可能になるため、微小部の結晶や応力解析を行うた
めのX線回折と、元素分析のための蛍光X線分析などが
行なえるようになる。The CCD can measure the spatial distribution and energy of X-rays, but it is a special CCD because it requires a high-resistance Si substrate, which is difficult to manufacture, difficult to obtain, and expensive. There is. In the present invention, since the single photodiode is used for the light receiving portion and the structure is simple, it is easy to manufacture, easy to obtain, and inexpensive. And CC
Similar to D, the spatial distribution image of the X-rays emitted from the irradiated portion and the energy spectrum at each spatial position can be obtained at the same time. Furthermore, since X-ray measurement can be performed in a space as wide as that of the conventional photographic film method, and individual X-ray photons, which are difficult with the photographic method, can be detected, extremely weak X-rays can be detected.
Line measurement is possible. These effects enable high-sensitivity detection required when performing analysis using a fine X-ray beam, so that X-ray diffraction for performing crystal or stress analysis of a minute portion and elemental analysis can be performed. Fluorescent X-ray analysis can be performed.
【0022】[0022]
【図1】本発明の基本構造を示すとともに、実施例1の
説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a basic structure of the present invention and an explanatory diagram of a first embodiment.
【図2】本発明の実施例1における検出X線分布像を表
示するための表示用2次元格子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a two-dimensional display grid for displaying a detected X-ray distribution image according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の検出装置を用いたX線分析装置の概略
図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an X-ray analysis apparatus using the detection apparatus of the present invention.
【図4】実施例1におけるLSIの微小部測定で得られ
たX線のエネルギースペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an X-ray energy spectrum obtained by measurement of a minute portion of an LSI in Example 1.
【図5】本発明の実施例2の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例3の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of Embodiment 3 of the present invention.
【図7】実施例3で得られた被検査物のX線透過像を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing an X-ray transmission image of the inspection object obtained in Example 3;
1……高抵抗単結晶Si基板、2……薄膜電極、3……
ホトダイオード、4……増幅器、5……マルチチャンネ
ルアナライザー、6……表示装置、7……X線透過用
孔、8……X線遮蔽用Pb薄板、9……遮蔽板移動装
置、10……大容量記憶装置、11……表示用2次元格
子、12……2次元表示格子における表示単位マス、1
3……X線検出装置、14……X線分析装置、15……
白色X線ビーム、16……被検査物、17……回折X
線、18……蛍光X線、19……散乱X線、20……被
検査物上のX線照射位置、21……シンチレーションカ
ウンター、22、23、24……X線透過像、25……
X線発生機、26……微細X線ビーム形成機構、27…
…被検査物から放射されたX線、28……分析室、29
……被検査物移動機構、30……表示装置画面。1 ... High resistance single crystal Si substrate, 2 ... Thin film electrode, 3 ...
Photodiode, 4 ... Amplifier, 5 ... Multi-channel analyzer, 6 ... Display device, 7 ... X-ray transmission hole, 8 ... X-ray shielding Pb thin plate, 9 ... Shielding plate moving device, 10 ... Mass storage device, 11 ... Display two-dimensional grid, 12 ... Display unit mass in two-dimensional display grid, 1
3 ... X-ray detector, 14 ... X-ray analyzer, 15 ...
White X-ray beam, 16 ... Inspected object, 17 ... Diffraction X
X-ray, 18 ... Fluorescent X-ray, 19 ... Scattered X-ray, 20 ... X-ray irradiation position on inspected object, 21 ... Scintillation counter, 22, 23, 24 ... X-ray transmission image, 25 ...
X-ray generator, 26 ... Fine X-ray beam forming mechanism, 27 ...
… X-rays emitted from the inspection object, 28 …… Analysis room, 29
...... Inspection object moving mechanism, 30 …… Display device screen.
Claims (4)
分散型のX線検出素子と、該受光面を遮蔽するように配
置され且つ該受光部の面積よりも小さな開口を有する開
口部材からなることを特徴とするX線検出装置。1. An energy-dispersive X-ray detection element having a light-receiving surface for detecting X-rays, and an opening member arranged so as to shield the light-receiving surface and having an opening smaller than the area of the light-receiving portion. An X-ray detection device characterized by the above.
移動可能であることを特徴とする請求項1に記載のX線
検出装置。2. The X-ray detection apparatus according to claim 1, wherein the opening member is movable in an in-plane direction of the light receiving surface.
分散型のX線検出素子と、該受光面を遮蔽するように配
置され且つ該受光部の面積よりも小さな開口を有する開
口部材と、該開口を該受光面の面内方向に移動させる移
動手段と、該開口の該受光面における位置毎に該X線検
出素子で測定されたX線のエネルギースペクトルを記憶
する記憶手段と、該開口の該受光面における位置に対応
させて該位置において測定されたエネルギースペクトル
に基づく情報を表示する表示手段からなることを特徴と
するX線検出装置。3. An energy dispersive X-ray detection element having a light-receiving surface for detecting X-rays, and an opening member arranged so as to shield the light-receiving surface and having an opening smaller than the area of the light-receiving portion. Moving means for moving the opening in the in-plane direction of the light receiving surface, storage means for storing the energy spectrum of the X-ray measured by the X-ray detecting element for each position of the opening on the light receiving surface, and the opening. An X-ray detection apparatus comprising: a display unit that displays information based on the energy spectrum measured at the position corresponding to the position on the light receiving surface of the.
X線を照射するX線照射手段と、該試料からのX線を検
出するX線検出手段と、該X線検出手段の該試料保持手
段に対して移動させる移動手段からなり、上記X線検出
手段は、X線を検出する受光面を有するX線検出素子
と、該受光面を遮蔽するように配置され且つ該受光部の
面積よりも小さな開口を有する開口部材と、該開口を該
受光面の面内方向に移動させる移動手段と、該開口の該
受光面における位置毎に該X線検出素子で測定されたデ
ータを記憶する記憶手段と、該開口の該受光面における
位置に対応させて該位置において測定されたデータに基
づく情報を表示する表示手段から構成されることを特徴
とするX線検出装置。4. A sample holding means for holding a sample, an X-ray irradiation means for irradiating the sample with X-rays, an X-ray detection means for detecting X-rays from the sample, and an X-ray detection means for the X-ray detection means. The X-ray detecting means comprises a moving means for moving the sample holding means, and the X-ray detecting means has an X-ray detecting element having a light-receiving surface for detecting X-rays, and is arranged so as to shield the light-receiving surface of the light-receiving portion. An opening member having an opening smaller than the area, moving means for moving the opening in the in-plane direction of the light-receiving surface, and data measured by the X-ray detection element for each position of the opening on the light-receiving surface are stored. An X-ray detection apparatus comprising: a storage unit for storing the information and a display unit for displaying information based on the data measured at the position corresponding to the position of the opening on the light receiving surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14288895A JPH08334565A (en) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | X-ray detection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14288895A JPH08334565A (en) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | X-ray detection apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08334565A true JPH08334565A (en) | 1996-12-17 |
Family
ID=15325935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14288895A Pending JPH08334565A (en) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | X-ray detection apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08334565A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104730566A (en) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 北京永新医疗设备有限公司 | Method and system for calibrating average protector response function of photovoltaic conversion modules |
JP2018189588A (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | Radiation analysis device |
-
1995
- 1995-06-09 JP JP14288895A patent/JPH08334565A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104730566A (en) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 北京永新医疗设备有限公司 | Method and system for calibrating average protector response function of photovoltaic conversion modules |
JP2018189588A (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | Radiation analysis device |
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