KR102469666B1 - X선 검사 장치 - Google Patents

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후미타카 모리이시
다카히로 도쿠미야
권규호
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Abstract

검사 부분 이외의 추가 피폭을 억제한다. X선 검출기(1)는 피검사물 S를 적재하는 스테이지(11)를 끼고 X선관(12)과 대향하는 위치의 주변에 X선관(12)을 향해 배치된 X선 검출기(15)를 가지고 있다. 스테이지(11)와 X선관(12) 사이에 배치된 차폐 유닛(20)은 차폐판(22)을 포함한다. 차폐판(22)의 콜리메이터부(31)는 콜리메이터부(31)를 관통하는 개구부(36)를 갖고 있다. 이 개구부(36)는 X선 입사측을 향해 확경된 입사측 테이퍼면(36c)과 X선의 출사측을 향해 확경된 출사측 테이퍼면(36d)을 갖고 있다. 입사측 테이퍼면(36c)과 출사측 테이퍼면(36d)은 X선 발생 위치(발생원 F1)로 향하는 직선을 따라 기울어져 있다.

Description

X선 검사 장치{X-RAY TESTING APPARATUS}
본 발명은 X선 검사 장치에 관한 것이다.
기존 X선 검사 장치는 다양한 분야에서 이용되고 있다. X선 검사 장치는, 피검사물로서 예를 들면 반도체 디바이스를 검사하기 위해 사용된다. 예를 들어, 여러 반도체 칩을 갖는 반도체 디바이스는 적층된 반도체 칩을 연결하는 관통 전극(TSV)을 사용하여 적층한 반도체 칩을 연결한다. 관통 전극은 반도체 칩에 포함된 상태로 형성되기 때문에 반도체 칩의 외관에서는 그 상태를 확인할 수 없다. 그래서 X선 검사 장치를 이용하여 반도체 칩을 투과한 X선 흡수량에서 관통 전극의 상태(예를 들면 위치)를 검사한다.(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
JP 2016-118445 A
그런데, X선은 물체를 투과하는 높은 에너지를 가지고 있기 때문에, 반도체 디바이스에 특성의 열화 등과 같은 악영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 반도체 메모리와 같은 반도체 디바이스는 X선이 조사되면 X선이 투과하여 반도체 실리콘이 전하를 띠는 경우가 있다. 이 전하는 반도체 메모리의 내부에 형성된 트랜지스터의 온/오프 특성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 검사 부분 이외의 추가 피폭을 억제하는 것이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 검사 부위 이외의 추가 피폭의 억제를 가능하게 하는 X선 검사 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하는 X선 검사 장치는, 피검사물이 놓여있는 적재면을 갖는 스테이지와, 상기 피검사물에 X선을 조사하는 X선관과, 상기 피검사물을 투과한 X선을 검출하는 제1 X선 검출기와, 상기 스테이지와 상기 X선관 사이에 배치되는 차폐판을 가지고 있으며, 상기 제1 X선 검출기는, 상기 스테이지를 끼워 상기 X선관과 대향하는 위치의 주변에 배치되고, 상기 X선을 입사하는 검출면이 상기 X선관으로부터 조사되는 X선의 축선 방향에 대해 경사지게 배치되며, 상기 차폐판은 상기 스테이지에 재치되는 상기 피검사물에 대해 상기 X선 축선 방향에 경사지게 상기 X선이 통과하는 제1 개구부를 가지며, 상기 제1 개구부는 제1 X선 검출기의 검출면의 전체에 상기 X선을 조사하도록 형성되는 동시에, 상기 X선 입사측을 향해 확경된 입사측 테이퍼면과 상기 X선 출사측을 향해 확경된 출사측 테이퍼면을 갖는다.
상기 X선 검사 장치에 있어서, 상기 입사측 테이퍼면과 상기 출사측 테이퍼면은 상기 X선 발생 위치를 향한 직선을 따라 경사진 것이 바람직하다.
상기 X선 검사 장치는, 상기 스테이지를 상기 적재면에 따라 이동시키는 스테이지 이동기구와, 상기 제1 X선 검출기를 원주 방향으로 회전시킨 검출기 회전기구와, 상기 차폐판을 상기 적재면과 평행한 면을 따라 이동시키는 차폐판 이동기구를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제를 해결하는 X선 검사 장치는, 피검사물이 놓여있는 적재면을 갖는 스테이지와, 상기 피검사물에 X선을 조사하는 X선관과, 상기 피검사물을 투과한 X선을 검출하는 제1 X선 검출기와, 상기 스테이지와 상기 X선관 사이에 배치되는 차폐판을 가지고 있으며, 상기 제1 X선 검출기는, 상기 스테이지를 끼워 상기 X선관과 대향하는 위치의 주변에 배치되고, 상기 X선을 입사하는 검출면이 상기 X선관으로부터 조사되는 X선의 축선 방향에 대해 경사지게 배치되며, 상기 차폐판은 상기 스테이지에 재치되는 상기 피검사물에 대해 상기 X선 축선 방향에 경사지게 상기 X선이 통과하는 제1 개구부를 가진다.
상기 X선 검사 장치에 있어서, 상기 제1 개구부의 내면은, 상기 X선 발생 위치를 향한 직선을 따라 경사지게 하여 입사측에서 상기 X선 출사측을 향해 확경한 테이퍼 형상인 것이 바람직하다.
상기 X선 검사 장치는, 상기 스테이지를 상기 언급한 적재면을 따라 이동시키는 스테이지 이동기구와, 상기 제1 X선 검출기를 원주 방향으로 회전시키는 검출기 회전기구와, 상기 차폐판을 주 방향으로 회전시키는 차폐판 회전기구를 갖는 것이 바람직하다.
상기 X선 검사 장치에 있어서, 상기 차폐판은, 단부에서 상기 X선 입사 방향으로 연장되는 테두리 모양의 벽부를 가지며, 상기 X선관의 끝은 상기 벽부의 내부에 배치된 것이 바람직하다.
상기 X선 검사 장치는 상기 스테이지를 사이에 두고 상기 X선관과 대향하는 위치에 배치되고, 상기 X선을 입사하는 검출면이 상기 X선관으로부터 조사되는 X선의 축 방향에 대하여 수직으로 배치된 제2의 X선 검출기를 가지며, 상기 차폐판은 상기 차폐판을 수직으로 관통하는 제2 개구부를 가지며, 상기 제2 개구부는 상기 X선 발생 위치를 향한 직선을 따라 경사지게 입사측에서 상기 X선 출사측을 향해 확경하는 테이퍼를 가지며, 제2의 X선 검출기의 검출면의 전체에 상기 X선을 조사하도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 X선 검사 장치에 의하면, 검사 부분 이외의 추가 피폭을 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 X선 검사 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 차폐판의 사시도이다.
도 3은 차폐판의 개략적인 단면도이다.
도 4에서 (a)는 차폐판의 요부를 확대한 단면도이고, (b)는 요부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 검출기에 대한 X선 조사를 나타내는 설명도이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 X선 검사 장치의 개략 구성도이다.
도 7에서 (a)는 차폐판의 요부를 확대한 사시 단면도이고, (b)는 요부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 기존의 차폐판의 일부에 대한 확대 단면도이다.
도 9는 기존의 차폐판에 의한 검출기에 대한 X선 조사를 나타내는 설명도이다.
다음은 각 형태를 설명한다.
또한, 첨부 도면은 이해를 쉽게 하기 위해 구성 요소를 확대하여 나타내는 경우가 있다. 구성 요소의 치수 비율은 실제의 것과 또는 다른 도면 중의 것과 다를 수 있다. 또한 단면에서는 이해를 쉽게 하기 위해 일부 구성 요소의 해치를 생략하는 경우가 있다.
(제1 실시예)
다음은, 제1 실시예를 설명한다.
도 1은 X선 검사 장치(1)의 개략적인 구성도이다. 도 1에서 XYZ 직교 좌표계를 설정하고 그 좌표계를 사용하여 동작을 설명한다. 도 1은 X 축, Y 축, Z 축의 각 축과 각 축을 중심으로 하는 회전 방향(축 방향, 원주 방향)을 화살표로 나타낸다. 또한 각 부재에 대해 이동 가능한 방향을 실선으로 나타내고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, X선 검사 장치(1)는, 조사박스(10) 및 컨트롤부(50)를 구비한다.
조사박스(10)에는, 스테이지(11), X선관(12), 변위계(13), X선 검출기(14, 15), 회전 스테이지(16), 지지 암(17) 및 차폐 유닛(20)이 구비되어 있다.
컨트롤부(50)는 모터 제어부(51, 52, 53 , 54), X선관 제어부(55), 변위 측정부(56), 이미지 처리부(57)를 포함한다.
스테이지(11)는 피검사물 S가 적재되는 적재면(11a)을 포함하고, 수평(X축 방향 및 Y축 방향)으로는 이동 가능한 XY 스테이지에 해당한다. 스테이지(11)는 액추에이터와 같이 모터를 포함한 스테이지 이동 기구(미도시)를 포함하고, 상기 스테이지 이동 기구에 의해 적재면(11a)과 평행한 수평 방향으로 이동한다. 컨트롤부(50)의 모터 제어부(51)는 스테이지(11)의 모터를 제어한다. 따라서 X선 검사 장치(1)는 적재면(11a)에 적재된 피검사물 S를 소정의 검사 대상 위치로 안내한다.
피검사물 S는, 예를 들면, 적층된 복수의 반도체 칩을 포함하는 반도체 디바이스이다. 반도체 칩은, 예를 들어 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결된다. 또한, 반도체 칩은, 관통 전극(TSV)을 포함하고, 관통 전극에 의해 연결된다. X선 검사 장치(1)는 이러한 피검사물 S에서 관통 전극과 솔더 범프의 상태 등을 검사하기 위해 사용된다.
스테이지(11)의 재료로는 X선에 대해 투과성을 갖고 있는 것을 사용할 수 있다. 또한, 스테이지(11)는 상술한 수평 방향(X축 방향 및 Y축 방향)과 다른 Z축 방향(적재면(11a)에 대한 수직 방향, 상하 방향)으로 이동 가능하여도 좋다. 또한 스테이지(11)는 Z축 회전(원주 방향)으로 회전 가능하여도 좋다.
X선관(12)은 스테이지(11)의 상방에 배치된다. X선관(12)은 피검사물 S에 X선을 조사한다. X선관(12)으로만 특별히 한정되는 것은 아니므로, X선 검사에서 종래부터 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 컨트롤부(50)에 포함된 X선관 제어부(55)는 X선관(12)의 X선의 발생 또는 정지를 제어한다.
X선관(12)은 이동기구(18)에 연결되어 있다. 이동기구(18)는 액추에이터로 모터를 포함한다. X선관(12)은 이동기구(18)에 의해 Z축 방향으로 이동 가능하게 지지된다. 모터 제어부(53)는 이동기구(18)의 모터를 제어한다. 상기 모터 제어부(53)와 이동기구에 의해, X선관(12)의 Z축 방향의 위치가 변경될 수 있다.
변위계(13)는 피검사물 S의 표면까지의 거리를 측정하기 위해 사용된다. 변위계(13)는, 예를 들어 피검사물 S까지의 거리를 비접촉으로 측정하는 레이저 변위계를 사용할 수 있다. 컨트롤부(50)의 변위 측정부(56)는 변위계(13)에 의해 피검사물 S의 표면까지의 거리를 측정한다. 상기 변위계(13)에 의한 측정 결과에 따라 모터 제어부(53)는 X선관(12)과 차폐 유닛(20) 사이의 거리를 지정 거리로 한다. X선관(12)의 X축 방향의 위치는 배율에 따라 변경된다. 배율은 X선 초점(발생 개소)에서 X선 검출기(14,15)까지의 거리를 초점에서 피검사물 S까지의 거리로 나눈 값으로 표시된다.
[제1 X선 검출기]
X선 검출기(14)는 스테이지(11)를 사이에 두고 X선관(12)과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 예를 들어, X선 검출기(14)는 스테이지(11)의 바로 아래에 위치하는 회전 스테이지(16)면에 배치되어 있다. 상기 X선 검출기(14)는 그 검출면(14a)이 X선관(12)으로부터 조사되는 X선의 축 방향(Z축 방향)에 수직이 되도록 배치되어 있다.
[제2 X선 검출기]
X선 검출기(15)는 스테이지(11)를 끼고 X선관(12)과 대향하는 위치의 주변에 배치되어 있다. 예를 들어, X선 검출기(15)는 회전 스테이지(16)에 제1 단부(기단)가 고정된 지지 암(17)의 제2 단부(선단)에 부착되어있다. 또한 X선 검출기(15)는, 상기 검출면(15a)이 X선관(12)으로부터 출사되는 X선의 축 방향(Z축 방향)에 대하여 경사가 되도록 배치되어 있다. 상술하면, X선 검출기(15)는, 피검사물 S를 비스듬히 통과한 X선을 검출면에 수직으로 입사하도록 배치되어 있다.
회전 스테이지(16)는 Z축 회전(원주 방향)에 회전 가능한 θ스테이지에 해당한다. 회전 스테이지(16)는 액추에이터로 모터를 포함하는 회전기구(도시 생략)를 포함한다. 컨트롤부(50)의 모터 제어부(54)는 회전기구의 모터를 제어하여 X선 검출기(14,15)를 원주 방향으로 회전시킨다.
X선 검출기(14, 15)는, 예를 들어 평판형 검출기(FPD : Flat Panel Detector)에 해당한다. 상기 검출기로서, 예를 들면, 간접 변환형 검출기나 직접 변환형 검출기를 사용할 수 있다. 간접 변환형 검출기는 X선을 신틸레이터(scintillator)에서 다른 파장의 빛으로 변환하고 그 빛을 어레이 형태의 포토다이오드와 CCD(Charge Coupled Device)에서 전하로 변환하여 X선을 감지한다. 직접 변환형 검출기는 X선을 변환막(예를 들면 비정질 셀레늄(α-Se) 등의 반도체막)에서 전하로 변환하여 X선을 검출한다.
또한, 상기 X선 검사 장치(1)는 차폐 유닛(20)을 갖고 있다. 차폐 유닛(20)은 스테이지(11)와 X선관(12) 사이에 배치되어 있다. 차폐 유닛(20)은 필터(21) 및 차폐판(22)을 포함한다.
필터(21)는 X선에 포함된 소정의 파장을 흡수(절단)하는 것이다. X선은 연속적인 파장 영역을 포함한다. 긴 파장의 X선은 피검사물 S의 특성 저하를 초래한다. 예를 들어, 반도체 메모리와 같은 반도체 디바이스는 X선이 조사되면 X선의 투과에 따라 반도체 실리콘이 전하를 띠는 경우가 있다. 이와 같이 대전된 전하가 반도체 메모리의 내부에 형성된 트랜지스터의 온/오프 특성에 악영향을 준다. 따라서 본 실시예에 따른 X선 검사 장치(1)는, 필터(21)에 의해 피검사물 S에 영향을 미칠 파장 영역의 X선을 흡수하여 피검사물 S의 특성 열화를 억제하여 X선 검사를 할 수 있다.
또한, 필터는 복수의 필터판을 포함할 수 있다. 서로 다른 파장의 X선을 흡수하는 필터판을 준비하고 선택한 하나 이상의 필터판에 X선을 투과시키는 것으로, 피검사물 S를 조사하는 X선의 파장 영역을 변경할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 차폐판(22)은 대략 직사각형 평판 형상으로 형성된다. 차폐판(22)은 콜리메이터(collimator)부(31)와, 콜리메이터부(31)로부터 세워 설치된 벽부(32)를 갖고 있다. 차폐판(22)의 재료로는 X선이 통과하기 어려운 금속 재료, 예를 들면 납(Pb) 등을 이용할 수 있다.
콜리메이터(collimator)부(31)는 직사각형 평판 형상으로 형성되고, 복수의 개구부(31X)를 구비한다. 개구부(31X)는 원하는 위치에 설치된 X선을 통과시킨다. 상기 개구부(31X)를 통과한 X선은 도 1에 도시된 피검사물 S에 조사된다. X선은 피검사물 S를 투과하여 X선 검출기(14, 15)에 입사한다.
도 3은 개구부(31X)중 2개의 개구부(35, 36)를 나타낸다. 개구부(35, 36)는 콜리메이터부(31)를 두께 방향으로 관통하고 있다. 개구부(35, 36)를 통과한 X선은 도 1에 표시된 스테이지(11) 상에 적재된 피검사물 S에 대해 부분적으로 조사된다. 상기 X선이 조사되는 부분이 피검사물 S의 검사 부분이다.
도 3에 도시된 개구부(35)는, 도 1에 도시된 X선 검출기(14)에 의해 피검사물 S를 수직으로 통과한 X선을 검출하고 피검사물 S를 촬영하기 위해 사용된다. 또한 도 3에 도시된 개구부(35)는, 도 1과 X선 검출기(15)에 의해 피검사물 S를 경사지게 통과한 X선을 검출하고 피검사물 S를 촬영하는 데 사용된다.
벽부(32)는 콜리메이터부(31)의 단부로부터 상방으로 연장되도록 형성되어 있다. X선관(12)의 선단(12a)은 프레임 형상의 벽부(32)의 내부에 배치된다. X선관(12)으로부터 출사되는 X선은 X선관(12)의 선단에서 거의 180°로 퍼져 출사된다. 즉, X선은 X선관(12)의 끝에서 거의 수평 방향으로 출사된다. 본 실시예에 있어서, X선관(12)의 선단은 차폐판(22)의 프레임 모양의 벽부(32)의 내부에 배치된다. 따라서 X선관(12)의 선단(12a)에서 수평 방향으로 출사되는 X선은 벽부(32)에 의해 차단된다. 따라서 검사 장소 이외에서의 X선 피폭이 감소된다. 또한, 도 1에서는, X선관(12)의 선단에서 차폐 유닛(20)을 떼어 나타내고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 개구부(35)는 콜리메이터부(31)의 상면(31a)과 하면(31b)사이를 관통하여 형성되어 있다. 콜리메이터부(31)의 상면(31a)과 하면(31b)에서 개구부(35)는 원형의 개구를 가지고 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서 개구부(35)는, 상면(31a)의 개구 직경에 비해 하면(31b)의 개구 직경이 크다. 즉 개구부(35)는 X선의 출사 방향(하방쪽)으로 서서히 내경이 커지는 테이퍼진 모양을 가진다.
예를 들어, 개구부(35)의 내경은 X선 검출기(14)의 크기에 따라 설정된다. 도 1에 도시된 X선관(12)으로부터 출사하는 X선은 X선 발생 위치로부터 방사상으로 퍼진다. X선 검출기(14)는 복수의 검출 소자를 갖고, 그 검출 소자는 이차원 배열되어 있다. X선 검출기(14)의 각 검출 소자를 효율적으로 사용하기 위해서는 상기 X선 검출기(14)의 전면에 X선을 조사하면 좋다. 즉, 방사상으로 퍼지는 X선에서 X선 검출기(14)의 전체를 포함하도록 X선을 조사한다. 개구부(35)는 X선관(12)으로부터 출사되는 X선을 X선관(12)의 축 방향, 즉 수직 방향에서 방추 빔(cone beam) 모양의 X선으로 만든다. 또한, X선관(12)에서 X선 발생 위치(발생원)를 점 F1으로 나타낸다.
상기 발생원 F1 및 X선 검출기(14) 사이에 피검사물 S가 배치된다. X선 검출기(14)는 피검사물 S에서 방추 빔 모양의 X선이 통과하는 영역의 상태(구성, 재질 등)에 따라 검색 결과를 출력한다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 개구부(36)는 콜리메이터부(31)의 상면(31a)과 하면(31b) 사이를 관통하여 형성되어있다. 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 콜리메이터부(31)의 상면(31a)과 하면(31b)에서 개구부(36)는 원형의 개구(36a, 36b)를 가지고 있다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 개구부(36)는 입사측 테이퍼면(36c)과 출사측 테이퍼면(36d)을 갖고 있다. 입사측 테이퍼면(36c)은 콜리메이터부(31)의 두께 방향의 중앙부에서 콜리메이터부(31)의 상면(31a)을 향해 내경이 확대된 테이퍼진 모양이다. 출사측 테이퍼면(36d)은 콜리메이터부(31)의 두께 방향의 중앙부에서 콜리메이터부(31)의 하면(31b)을 향해 내경이 확대된 테이퍼진 모양이다. 입사측 테이퍼면(36c)은 X선 발생 위치(발생원 F1)로 향하는 직선을 따라 경사져 있다. 출사측 테이퍼면(36d)은 X선 발생 위치(발생원 F1)로 향하는 직선을 따라 기울어져 있다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 개구부(36)는 입사측 테이퍼면(36c) 및 출사측 테이퍼면(36d) 사이에, 콜리메이터부(31)의 두께 방향(도 4의 (a)에서 상하 방향)의 중앙부에 중간면(36e)을 가지고 있다. 중간면(36e)은 콜리메이터부(31)의 두께 방향으로 내경이 균일하다. 또한, 상기 중간면(36e)은 생략되어도 좋다.
(작용)
상기 X선 검사 장치(1)의 작용을 설명한다.
(X선 검사)
X선 검사 장치(1)는 X선 검출기(14)를 이용하여 피검사물 S의 수직(2D) 이미지를 얻고, 피검사물 S를 검사한다. 또한 X선 검사 장치(1)는 X선 검출기(15)를 이용하여 피검사물 S의 입체(3D) 이미지를 얻고, 피검사물 S를 검사한다.
컨트롤부(50)의 이미지 처리부(57)는 X선 검출기(14)에 의해 피검사물 S의 수직(2D) 이미지를 얻는다. 상술하면, 컨트롤부(50)의 X선관 제어부(55)는 X선관(12)을 제어하여 X선을 발생시킨다. 모터 제어부(51)는 스테이지(11)를 적재면(11a)의 측면으로 이동시켜 피검사물 S의 검사 부분에 X선을 수직으로 조사한다. 그리고 이미지 처리(57)는 X선 검출기(14)에 의해 검출 결과를 이미지 처리하여 피검사물 S의 수직(2D) 이미지를 얻는다. 이 수직(2D) 이미지를 통해 피검사물 S를 검사할 수 있다.
또한 이미지 처리부(57)는 X선 검출기(15)에 의해 피검사물 S의 입체(3D) 이미지를 얻는다. 상술하면, 모터 제어부(54)는 X선 검출기(14)를 원주 방향으로 회전시킨다. 모터 제어부(51, 52)는 X선 검출기(14)의 회전에 동기하여 X선관(12)으로부터 출사되는 X선이 피검사물 S의 검사 부분을 투과하도록 차폐판(22), 스테이지(11) 위치를 제어한다. 이미지 처리부(57)는 X선 검출기(14)에 의해 여러 방향에서 피검사물 S를 촬영한 여러 장의 사진을 얻는다. 그리고 이미지 처리부(57)는 여러 이미지에 따라 재구성 연산 처리를 행하고 피검사물 S의 입체(3D) 이미지를 생성한다. 상기 입체(3D) 이미지에 의해 피검사물 S의 검사(CT 검사)를 할 수 있다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 차폐판(22)의 개구부(36)는 X선 발생 위치(발생원 F1)로 향하는 직선을 따라 경사진 입사측 테이퍼면(36c) 및 출사측 테이퍼면(36d)을 가지고 있다. 이러한 개구부(36)는 피검사물 S에 대한 추가 피폭을 저감한다. 상기 개구부(36)의 작용을 설명하기 위해 먼저 비교예의 콜리메이터부 부분을 설명한다.
도 8은 평판형의 콜리메이터부(81)에서 상면(81a)과 하면(81b) 사이를 관통하고 상면(81a)에서 하면(81b)까지의 내경이 균일한 개구부(82)를 나타낸다.
평판형의 콜리메이터부(81)에서 상면과 하면의 개구형이 원형 모양의 개구부를 가지는 콜리메이터부(81)에 대해서, 개구부의 중심에서 어긋난 위치를 X선의 발생원 F1로 한다. 도 9에 도시된 것처럼 발생원 F1에 의해 발생하는 X선 중 개구부(82)를 통과하는 X선은, 그 X선의 중심축에 수직인 면에서 타원형의 영역(83)에 조사된다. 개구부(82)의 내경은, 타원형의 영역(83)에서 단방향의 길이가 X선 검출기(14)를 포함하도록 설정된다.
따라서 내측이 균일한 개구부(82)의 경우, 경사지게 입사하는 X선에서, 개구부(82)주위는 X선의 조사 방향에 비하여 박하다. 이 때문에 에너지가 높은 X선은 도 8에 나타낸 바와 같이, 콜리메이터부(81)의 상면에서부터 개구부(82)의 내주면, 개구면(82)의 내주면에서부터 콜리메이터부(81)의 하면(81b)으로 전송된다. 개구부(82)의 내경은 피검사물 S의 검사 영역에 따라 설정된다. 따라서 콜리메이터부(81)를 투과하는 X선은 피검사물 S에서 검사 부분보다 외측 부분에 조사된다. 따라서 검사 장소 이외의 장소에서는 여분의 X선 피폭을 받는다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, X선은 타원형의 영역(83)에 조사된다. 이 때, 피검사물 S의 검사 부분은 X선 검출기(14)의 검출면에 따른 영역에 해당된다. 도 9에서 X선 검출기(14)로부터 벗어난 영역에 조사되는 X선은 피검사물 S에서 검사 부분 이외의 부분을 투과한다. 따라서 검사 장소 이외의 장소에서는 여분의 X선의 피폭을 받는다.
본 실시예에 있어서, 도의 4(a)에 나타낸 바와 같이, 차폐판(22)(콜리메이터부(31))의 개구부(36)는 X선 입사측과 출사측에 입사측 테이퍼면(36c) 및 출사측 테이퍼면(36d)을 포함한다. 입사측 테이퍼면(36c) 및 출사측 테이퍼면(36d)은 X선 발생 지점으로 향하는 직선을 따라 경사져 있다. 따라서, 콜리메이터부(31)의 상면(31a)에 입사하는 X선(R1)에서 그 X선의 입사 방향에 있어서의 콜리메이터부(31)의 두께는 도 8에 나타낸 콜리메이터부(31)에 비해 두껍다. 따라서 X선(R1)은 콜리메이터부(31)를 투과하지 않는다. 또한 개구부(36)에 입사하는 X선 중 개구부(36)의 내면에 입사하는 X선(R2)에서 그 X선의 입사 방향에 있어서의 콜리메이터부(31)의 두께는 비교예의 콜리메이터부(81)(도 8 참조)에 비해 두껍다. 따라서 X선(R2)은 콜리메이터부(31)를 투과하지 않는다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 차폐판(22)(콜리메이터부(31))의 개구부(36) 내부를 통과하는 X선이 도 1에 표시된 피검사물 S에 조사된다. 따라서 검사 장소 이외의 장소에 여분의 X선 피폭이 억제된다.
본 실시예에 따른 개구부(36)를 통과하는 X선은 도 5와 같이 X선을 중심축과 수직인 면에서 타원형의 영역(A1)에 조사된다. 이 영역(A1)에서 단방향의 길이가 X선 검출기(14)를 포함한다. 이 영역(A1)의 크기는 도 4(a)에 나타낸 개구부(36)에 있어서, 발생원(F1)에서 보였던 개구부(36)의 형상(콜리메이터부(31)에 의해 차단되는 부분의 형상)에 대응한다. 타원형 영역(A1)의 크기는 입사측 테이퍼면(36c)에서 콜리메이터부(31)의 중심측의 내경(출사측 테이퍼면(36d)의 중심측의 내경)에 따른 크기가 된다. 개구부(36)는 입사측 테이퍼면(36c)과 출사측 테이퍼면(36d)을 갖고 있기 때문에 각각에서 콜리메이터부(31)의 두께 방향 중앙측의 내경은 비교예의 개구부(82)(도 8 참조)의 내경보다 작다. 콜리메이터부(31)의 개구부(36)를 통과하는 X선은 X선 발생 지점에서 보였던 실질적인 개구부(36)의 개구 형상에 따라 퍼진다. 즉, 본 실시예의 개구부(36)를 통과하는 X선의 확산, 비교예의 개구부(82)(도 8 참조)를 통과하는 X선의 확산에 비해 작다. 따라서, 타원형의 영역(83)에서 장방향에서 X선 검출기(14)를 넘는 부분의 크기는 도 9에 나타난 비교예의 경우보다 작다. 따라서, 피검사물 S에서 검사 장소 이외의 장소에서는 여분의 X선의 피폭을 받는 부분이 작아지는, 즉 여분의 X선 피폭이 억제된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1-1) X선 검사 장치(1)는 피검사물 S를 적재하는 스테이지(11)를 끼고 X선관(12)과 대향하는 위치의 주변에 X선관(12)을 향해 배치된 X선 검출기(15)를 가지고 있다. 스테이지(11)와 X선관(12) 사이에 배치된 차폐 유닛(20)은 차폐판(22)을 포함한다. 차폐판(22)의 콜리메이터부(31)는 콜리메이터부(31)를 관통하는 개구부(36)를 갖고 있다. 상기 개구부(36)는 X선 입사측을 향해 확경되는 입사측 테이퍼면(36c)과 X선의 출사측을 향해 확경되는 출사측 테이퍼면(36d)을 갖고 있다.
개구부(36)는 입사측 테이퍼면(36c)과 출사측 테이퍼면(36d)의 각각에서 콜리메이터부(31)의 두께 방향 중앙측의 내경은 콜리메이터부(81)의 두께 방향의 직경이 균일한 비교예의 개구부(82)에 비해 개구 직경이 작다. 콜리메이터부(31)의 개구부(36)를 통과하는 X선은 X선 발생 지점에서 보여진 실질적인 개구부(36)의 개구 형상에 따라 퍼진다. 즉, 본 실시예의 개구부(36)를 통과하는 X선의 확산은 비교예의 개구부(82)를 통과하는 X선의 확산에 비해 작다. 따라서, X선이 조사되는 영역(A1)중 X선 검출기(14)를 넘는 부분의 크기가 작아진다. 따라서, 피검사물 S에서 검사 장소 이외의 장소에서는 여분의 X선의 피폭을 받는 부분이 작아지는, 즉 여분의 X선 피폭을 억제할 수 있다.
(1-2) 입사측 테이퍼면(36c)과 출사측 테이퍼면(36d)은 X선 발생 위치(발생원 F1)로 향하는 직선을 따라 기울어져 있다.
콜리메이터부(31)의 상면(31a)에 입사하는 X선(R1)에서 그 X선의 입사 방향에 있어서의 콜리메이터부(31)의 두께는 비교예의 콜리메이터부(81)에 비해 두껍다. 따라서 X선(R1)은 콜리메이터부(31)를 투과하지 않는다. 또한 개구부(36)에 입사하는 X선 중 개구부(36)의 내면에 입사하는 X선(R2)에서 그 X선의 입사 방향에 있어서의 콜리메이터부(31)의 두께는 비교예의 콜리메이터부(81)에 비해 두껍다. 따라서 X선(R2)은 콜리메이터부(31)를 투과하지 않는다. 이와 같이, 본 실시예의 차폐판(22)(콜리메이터부(31))의 개구부(36)의 내부를 통과하는 X선이 도 1에 표시된 피검사물 S에 조사된다. 따라서 검사 장소 이외의 장소에 여분의 X선의 피폭을 억제할 수 있다.
(1-3) 벽부(32)는 콜리메이터부(31)의 단부로부터 위쪽으로 연장되도록 형성되어 있다. X선관(12)의 선단(12a)은 테두리 모양의 벽부(32)의 내부에 배치된다. X선관(12)으로부터 출사되는 X선은 X선관(12)의 선단에서 거의 180°로 퍼져 출사된다. X선관(12)의 선단(12a)에서 수평 방향으로 출사되는 X선은 벽(32)에 의해 차단된다. 따라서 검사 장소 이외에서의 X선 피폭을 줄일 수 있다.
(1-4) 차폐 장치(20)는 필터(21)를 포함한다. 필터(21)에 의해 피검사물 S를 조사하는 X선의 파장 영역을 설정하여 피검사물 S의 특성 열화를 억제할 수 있다.
(1-5) X선 검사 장치(1)는 피검사물 S를 적재하는 스테이지(11)를 끼고 X선관(12)과 대향하는 위치에 배치된 X선 검출기(14)를 가지고 있다. X선 검출기(15)에 의해 피검사물 S의 입체(3D) 이미지를 얻을 수 있다. 또한 X선 검출기(14)에 의해 피검사물 S의 수직(2D)이미지가 얻어진다. 따라서, 본 실시예의 X선 검사 장치(1)는 하나의 장비에서 수직 이미지와 입체 이미지를 얻을 수 있기 때문에 작업 효율 및 작업 시간의 단축을 도모하는 것이 가능하다.
(제2 실시예)
이하, 제2 실시예를 설명한다.
또한, 이 실시예에서, 상기 실시예와 같은 구성 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명의 일부 또는 전부를 생략한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 이 X선 검사 장치(101)는 조사박스(「조사박스 」로 표기)(110)와 컨트롤부(150)를 갖고 있다.
조사 박스(110)는, 스테이지(11), X선관(12), 변위계(13), X선 검출기(14,15), 회전 스테이지(16), 지지 암(17), 차폐 장치(120)를 가지고 있다.
컨트롤부(150)는 모터 제어부(51,52a,53,53), X선관 제어부(55), 변위 측정 부(56), 이미지 처리부(57)를 가지고 있다.
차폐 장치(120)는 필터(21) 및 차폐판(122)을 가지고 있다.
도의 7(a)에 나타낸 바와 같이, 차폐판(122)의 콜리메이터부(131)는 개구부(136)를 가지고 있다. 이 개구부(136)는 콜리메이터부(131)의 주면(상면(131a), 하면(131b))에 기울어져 있다. 이 개구부(136)의 기울기는 도 6과 X선 검출기(15)의 검출면(15a)에 수직이고, X선 발생 위치, 즉 도 7(a)에 나타낸 발생원(F1)을 지나는 직선을 따라 콜리메이터부(131)를 관통하고 있다. 또한, 이 개구부(136)는 X선 발생원 F1으로 향하는 직선을 따라 경사진 내주면을 가지고 있다. 이 내주면(136a)은 X선의 입사측으로부터 출사측을 향해 확경되는 테이퍼면이다.
이 개구부(136)는, 도 6과 X선 검출기(15)에 X선을 조사하는 축과 수직인 면에서 원형모양이다. 즉, 개구부(136)는 X선 발생원(F1)에서 볼 경우 원형이다. 또한, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이 개구부(136)는 콜리메이터부(131)의 주면(상면(131a), 하면(131a))의 개구 형상은 타원형이다.
도 6에 도시된 컨트롤부(150)의 모터 제어부(52a)는 차폐판(122)을 그 측면에서, 즉 수평 방향으로 이동시키는 것과 동시에, X선관(12)으로부터 출사되는 X선의 축 방향(Z축 방향)에 대하여, Z축 방향(원주 방향)으로 회전시킨다.
도 6에 도시된 X선 검사 장치(101)에서 X선 검출기(14)를 이용한 피검사물 S의 촬영은 상술한 제1 실시예와 동일하다.
X선 검출기(15)를 이용한 피검사물 S의 측정에 있어서, 모터 제어부(54)는 X선 검출기(15)를 원주 방향으로 회전시킨다. 모터 제어부(51)는 X선 검출기(15)의 회전에 동기하여 X선관(12)으로부터 출사되는 X선 발생원과 X선 검출기(15)의 중심을 연결하는 직선 상에 피검사물 S의 검사 부분을 배치하도록 스테이지(11)의 위치를 제어한다. 그리고 모터 제어부(52a)는 도 7(a)에 나타낸 개구부(136)의 기울기를 X선 발생원과 X선 검출기(15)의 중심을 연결하는 직선과 일치하도록 차폐판(122)의 회전과 위치를 제어한다. 그러면 개구부(136)를 통과한 콘 모양의 X선이 도 6에 나타낸 X선 검출기(15)를 향해 조사된다.
이미지 처리부(57)는 X선 검출기(15)에 의해 다방향에서 피검사물 S를 촬영 한 여러 장의 사진을 얻는다. 그리고 이미지 처리부(57)는 여러 이미지에 따라 재구성 연산 처리하여 피검사물 S의 입체(3D) 이미지를 생성한다. 이 입체(3D) 영상을 통해 피검사물 S의 검사(CT 검사)를 할 수 있다.
이상 기술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(2-1) 상기 개구부(136)는, 콜리메이터부(131)의 주면(상면(131a), 하면(131b)) 에 기울고 있다. 이 개구부(136)의 기울기는 도 6과 X선 검출기(15)의 검출면(15a)에 수직이고, X선 발생 위치(발생원 F1)를 지나는 직선을 따라 콜리메이터부(131)를 관통하고 있다. 또한, 이 개구부(136)는 X선 발생원(F1)으로 향하는 직선을 따라 경사진 내주면을 가지고 있다. 이 내주면(136a)은 X선의 입사측으로부터 출사측을 향해 확경하는 테이퍼이다.
이 개구부(136) 주위에서 X선 발생원 F1으로 향하는 직선에 따른 콜리메이터부 부(131)의 두께(상면(131a)에서 하면(131b)까지의 거리)는 콜리메이터부(81)를 두께 방향으로 관통하는 개구부(82)를 갖는 콜리메이터부(81)에 비해 두껍다. 따라서 콜리메이터부(131)의 상면(131a)에 조사되는 X선은 콜리메이터부(131)를 통과하지 않기 때문에 검사 부위 이외의 장소 여분의 X선 피폭을 억제 할 수 있다.
(2-2) 개구부(136)는 X선 발생 위치(발생원 F1)에서 볼 때 원형 모양이다. 따라서 피검사물 S를 투과하는 X선에서 직사각형의 X선 검출기(15)로부터 벗어나는 영역에 조사되는 X선이 더 적어진다. 따라서, 피검사물 S에서 검사 부분 이외의 부분에서 여분의 X선 피폭을 받는 부분이 작아지는, 즉 여분의 X선 피폭을 억제할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예는 다음의 방식으로 실시하고 있다.
상기 각 실시예에서는, 피검사물 S로서 반도체 디바이스라 했지만, 그 밖은 피검사물이라 해도 좋다.
11 ... 스테이지, 14 ... X선 검출기(제2 X선 검출기), 15 ... X선 검출기(제1 X선 검출기), 22 ... 차폐판, 31 ... 콜리메이터부, 32 ... 벽 부, 35 ... 개구부(제 2 개구부), 36 ... 개구부(제1 개구부), 36c ... 입사측 테이퍼면, 36d ... 출사측 테이퍼면, 122 ... 차폐판, 131 ... 콜리메이터부, 136 ... 개구부, S ... 피검사물, F1 ... 발생원(발생 위치).

Claims (10)

  1. 피검사물이 적재되는 적재면을 갖는 스테이지;
    상기 피검사물에 X선을 조사하는 X선관;
    상기 피검사물을 투과한 X선을 검출하는 제1 X선 검출기; 및
    상기 스테이지 및 상기 X선관 사이에 배치되는 차폐판을 포함하고,
    상기 제1 X선 검출기는 상기 스테이지를 사이에 두고 상기 X선관과 대향하는 위치의 주변에 배치되고, 상기 X선이 입사되는 검출면이 상기 X선관으로부터 조사되는 X선 축선 방향에 대해 경사지게 배치되고,
    상기 차폐판은 상기 스테이지에 적재되는 상기 피검사물에 대해 상기 X선 축선 방향에 경사지게 상기 X선이 통과하는 제1 개구부를 가지며,
    상기 제1 개구부는 제1 X선 검출기의 검출면의 전체에 상기 X선을 조사하도록 형성되고,
    상기 제1 개구부는 상기 X선 입사측을 향해 확경된 입사측 테이퍼면과 상기 X선 출사측을 향해 확경된 출사측 테이퍼면을 갖는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테이지를 상기 적재면에 따라 이동시키는 스테이지 이동기구;
    상기 제1 X선 검출기를 원주 방향으로 회전시키는 검출기 회전기구; 및
    상기 차폐판을 상기 적재면과 평행한 면을 따라 이동시키는 차폐판 이동기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 차폐판은 단부에서 상기 X선 입사 방향으로 연장되는 테두리 모양의 벽부를 가지며,
    상기 X선관의 선단은 상기 벽부의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  7. 제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 스테이지를 사이에 두고 상기 X선관과 대향하는 위치에 배치되고, 상기 X선을 입사하는 검출면이 상기 X선관으로부터 조사되는 X선의 축 방향에 수직으로 배치된 제2 X선 검출기를 갖고,
    상기 차폐판은, 상기 차폐판을 수직으로 관통하는 제2 개구부를 가지며,
    상기 제2 개구부는, 상기 X선 발생 위치를 향한 직선을 따라 경사지게 입사측에서 상기 X선 출사측을 향해 확경하는 테이퍼지며, 제2 X선 검출기의 검출면의 전체에 상기 X선을 조사하도록 형성된 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 입사측 테이퍼면과 상기 출사측 테이퍼면은 상기 X선 발생 위치를 향한 직선을 따라 경사져 있는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
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