KR20230166860A - X선 검사 장치 및 x선 검사 방법 - Google Patents

X선 검사 장치 및 x선 검사 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 휨이나 처짐·굴곡이 발생할 우려가 있는 시료여도 정확하게 이물 검사를 행하는 것이 가능한 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법을 제공하는 것.
[해결 수단] 시료(S)에 대해 X선(X1)을 조사하는 X선원(2)과, 시료에 대해 X선원과 반대측에 설치되며 시료를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출부(3)와, 시료를 지지하는 시료 지지 기구(14)를 구비하고, 시료가, 가요성의 필름 형상이며, 시료 지지 기구가, 시료 중 적어도 X선원과 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착하여 지지하는 X선이 투과 가능한 지지체(4)를 구비하고 있다.

Description

X선 검사 장치 및 X선 검사 방법{X-RAY INSPECTION APPARATUS AND X-RAY INSPECTION METHOD}
본 발명은, 시료 중의 이물 등을 검출 가능한 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 리튬 이온 이차 전지의 양극재를 비롯한 전지 부재는, 셀 내에 금속 이물이 혼입된 경우, 단락에 의한 발연, 발화의 우려가 있다. 특히, 최근, BEV를 비롯한 고용량 어플리케이션의 요구가 커짐에 따라, 고에너지 밀도화가 가속되고 있고, 제조 공정에 있어서의 금속 이물의 혼입 관리가 큰 과제가 되고 있다.
또, 리튬 이온 이차 전지의 양극재는, 에너지 밀도를 확보하기 위하여 도공 두께가 늘어나는 경향이 있어, 도공부의 로스를 줄이기 위하여 간헐 도공이 트렌드로 되어 있다.
금속 이물에 의한 단락은, 양극재 중의 혼입 이물에 의한 영향 외에, 전해액이 접촉하는 미(未)도공부에 부착되는 이물도 문제가 된다. 이 때문에, 미도공부도 포함한 양극재 전체면에 있어서의 이물 혼입 관리를 행할 필요가 있다.
종래에는, 도공부 및 미도공부의 이물 검사는, 가시광 외관 검사에 의해 행해 왔는데, 표면에 부착된 이물밖에 검출할 수 없었다. 또, 비금속 이물의 과검출이 수율 악화의 원인이 되고 있었다. 또한, 가시광 외관 검사에서는, 양극재 중의 혼입 이물을 검출할 수 없기 때문에, 셀화 후의 에이징 공정에 있어서의 출력 감시를 행함으로써 검사의 대용으로 해왔지만, 불량이 된 경우의 손실이 크다는 문제가 있었다.
그 때문에, X선 검사 장치에 의해 도공부 및 미도공부의 이물 검사를 행하는 것이 검토되고 있다.
예를 들면, 측정 대상의 시료 중의 이물 검출을 하는 X선 검사 장치로서, 특허문헌 1에는, 시료에 X선원으로부터 X선을 조사하고, 시료를 투과한 X선을 X선 검출부에서 받아서 그 X선 강도로부터 이물을 검출하는 X선 투과 검사 장치가 기재되어 있다.
일본국 특허공개 2010-286406호 공보
상기 종래의 기술에는, 이하의 과제가 남아 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 셀 형상으로 잘라낸 후의 전극 부재(시료(S))는, 시트 형상이기 때문에, 휨이나 처짐·굴곡이 수십mm 단위로 발생하는 경우가 있고, 이 상태에서 X선 투과 검사를 행한 경우, 정확하게 이물(X)을 촬상할 수 없다는 문제가 있다. 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 시료대(105)를 사이에 두고 X선원(2)과 X선 검출부(3)를 대향 배치하고, 시료대(105)에 전극 부재의 시료(S)를 재치(載置)시켜 이물 검사를 행하는 경우, 시료(S)에 휨이나 처짐 등이 발생해 있으면, 시료(S) 중의 이물(X)이 X선 검출부(3)의 핀트(Pt)로부터 빗나가 버린다.
예를 들면, 시료(S)를 평면에서 봤을 때, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이물(X)이 혼입되어 있던 경우, 시료(S)에 도 6에 나타내는 것과 같은 휨이나 처짐이 있으면, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 광학 배율의 위치 의존성이 발생하여, 이물 사이즈와 검출율의 상관이 감소되어 버리거나, 워크 사이즈나 도공 폭에 대한 화소 수의 변동에 의해 검사 범위가 감소되어 버리는 문제가 발생한다. 또, 반송 Z축(두께 방향)의 제한이 있음으로써, 초점 흐림의 확대가 발생해 버리는 경우가 있다. 또한, 핀트 위치 어긋남에 의해 반송 방향으로의 흐려짐이 발생해 버린다. 즉, 이들에 의해, 실제보다 이물 사이즈가 확대되서 검출되어 버리는 경우가 발생한다.
또, 처짐·굴곡 등이 발생해 있으면, X선 흡수량의 위치 의존성이 발생하여, X선의 광로 길이가 부위에 따라 상이해져 버려, 역시 이물 사이즈와 검출율의 상관이 감소되거나, 과검출 리스크가 증가되어 버린다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 휨이나 처짐·굴곡이 발생할 우려가 있는 시료여도 정확하게 이물 검사를 행하는 것이 가능한 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 채용했다. 즉, 제1 발명에 따른 X선 검사 장치는, 시료에 대해 X선을 조사하는 X선원과, 상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치되며 상기 시료를 투과한 상기 X선을 검출하는 X선 검출부와, 상기 시료를 지지하는 시료 지지 기구를 구비하고, 상기 시료가, 가요성의 필름 형상이며, 상기 시료 지지 기구가, 상기 시료 중 적어도 상기 X선원과 상기 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착하여 지지하는 상기 X선이 투과 가능한 지지체를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 X선 검사 장치에서는, 시료 지지 기구가, 시료 중 적어도 X선원과 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착하여 지지하는 X선이 투과 가능한 지지체를 구비하고 있으므로, 밀착시킨 지지체에 의해 시료의 휨이나 처짐·굴곡을 교정하여, 이물의 촬상을 정확하게 행할 수 있다. 즉, X선 투과 검사 공정 시에, 시료의 휨이나 처짐·굴곡을 지지체로 억제함으로써, X선원과 X선 검출부로부터의 거리가 안정되기 때문에, 측정 정밀도가 안정된다.
제2 발명에 따른 X선 검사 장치는, 제1 발명에 있어서, 상기 지지체가, 평면 상에 상기 시료를 밀착시킨 상태로 배치되는 평판 형상 플레이트인 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 검사 장치에서는, 지지체가, 평면 상에 시료를 밀착시킨 상태로 배치되는 평판 형상 플레이트이므로, 평판 형상 플레이트에 의해 시료가 평탄하게 교정됨으로써, 이물의 촬상을 정확하게 행할 수 있다.
제3 발명에 따른 X선 검사 장치는, 제2 발명에 있어서, 상기 평판 형상 플레이트가, 상기 시료를 사이에 둔 상태로 상기 시료의 표리면에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 검사 장치에서는, 평판 형상 플레이트가, 시료를 사이에 둔 상태로 시료의 표리면에 각각 배치되므로, 한 쌍의 평판 형상 플레이트에 의해 샌드위치 형상으로 시료를 사이에 둠으로써, 시료의 표면 및 이면 양쪽 모두로부터 휨이나 처짐·굴곡을 교정할 수 있어, 이물의 촬상을 보다 정확하게 행할 수 있다.
제4 발명에 따른 X선 검사 장치는, 제2 또는 제3 발명에 있어서, 상기 시료 지지 기구가, 상기 평판 형상 플레이트 중 적어도 상기 X선원과 상기 X선 검출부 사이에 배치된 부분을 수평 상태로 하여 상기 평판 형상 플레이트를 지지하는 플레이트 지지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 검사 장치에서는, 시료 지지 기구가, 평판 형상 플레이트 중 적어도 X선원과 X선 검출부 사이에 배치된 부분을 수평 상태로 하여 평판 형상 플레이트를 지지하는 플레이트 지지부를 구비하고 있으므로, 시료에 밀착시킨 평판 형상 플레이트가 자중에 의해 처지는 것을 플레이트 지지부에 의해 막을 수 있다. 특히, 시료 및 평판 형상 플레이트(지지체)가 장척인 경우, 또는 X선 투과율을 고려하여 얇은 평판 형상 플레이트(지지체)로 설정한 경우, 평판 형상 플레이트(지지체)만으로는, 자중으로 처지기 쉬워지기 때문에, 플레이트 지지부로 한층 더 지지함으로써, 보다 정확하게 X선 검사를 행하는 것이 가능해진다.
제5 발명에 따른 X선 검사 장치는, 제4 발명에 있어서, 상기 시료와 상기 X선원 및 상기 X선 검출부를 상대적으로 이동 가능한 이동 기구를 구비하며, 상기 플레이트 지지부가, 상기 이동했을 때의 상기 X선의 조사 시에 있어서, 항상 상기 수평 상태로 하여 상기 평판 형상 플레이트를 지지하는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 검사 장치에서는, 플레이트 지지부가, 시료가 이동했을 때의 X선의 조사 시에 있어서, 항상 수평 상태로 하여 평판 형상 플레이트를 지지하므로, 긴 시료나 큰 시료 등의 경우, 이동 기구에 의해 검사 부위를 바꾸면서 X선 조사를 행해도, 검사 부위가 항상 수평 상태로 유지됨으로써, 넓은 범위에서 정확한 검사를 행할 수 있다.
제6 발명에 따른 X선 검사 장치는, 제1 발명에 기재된 X선 검사 장치에 있어서, 상기 시료 지지 기구가, 띠 형상의 상기 시료를 연장 방향으로 연속해서 이동시키는 시료 이동 기구를 구비하고, 상기 시료 지지 기구가, 상기 시료를 외주면의 일부에 접촉시킨 상태로 회전 가능한 롤러 부재를 상기 지지체로서 구비하며, 상기 X선원이, 상기 롤러 부재의 내측 또는 외측에 배치되고, 상기 X선 검출부가, 상기 롤러 부재의 외주면에 접촉한 부분의 상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 검사 장치에서는, 시료 지지 기구가, 시료를 외주면의 일부에 접촉시킨 상태로 회전 가능한 롤러 부재를 지지체로서 구비하며, X선원이, 롤러 부재의 내측 또는 외측에 배치되고, X선 검출부가, 롤러 부재의 외주면에 접촉한 부분의 시료에 대해 X선원과 반대측에 설치되어 있으므로, 롤러 부재에 의해 시료의 휨이나 처짐·굴곡을 교정하면서 띠 형상의 시료를 연장 방향으로 연속해서 이동시켜 이물의 촬상을 연속 또한 정확하게 행할 수 있다. 특히, 연속적으로 흘러가는 장척의 롤 형상의 시료여도, 프리 롤의 롤러 부재에 의해 휨 등을 교정하여 이물의 연속 검사가 가능해진다.
제7 발명에 따른 X선 검사 방법은, 가요성의 필름 형상의 시료를 지지체에 의해 지지하는 단계와, 상기 시료에 대해 X선원으로부터 X선을 조사하는 단계와, 상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치된 X선 검출부에 의해 상기 시료를 투과한 상기 X선을 검출하는 단계를 가지며, 상기 지지체가 상기 X선을 투과 가능하고, 상기 지지체를, 상기 시료 중 적어도 상기 X선원과 상기 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 검사 방법에서는, 지지체가 X선을 투과 가능하고, 지지체를, 시료 중 적어도 X선원과 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착시키므로, 밀착시킨 지지체에 의해 시료의 휨이나 처짐·굴곡을 교정하여, 이물의 촬상을 정확하게 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이하의 효과를 발휘한다.
즉, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법에 의하면, 시료 지지 기구가, 시료 중 적어도 X선원과 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착하여 지지하는 X선이 투과 가능한 지지체를 구비하고 있으므로, 밀착시킨 지지체에 의해 시료의 휨이나 처짐·굴곡을 교정하여, 이물의 촬상을 정확하게 행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법에서는, 휨이나 처짐 등이 발생하기 쉬운 시료, 예를 들면 리튬 이온 전지에 있어서의 필름 형상의 양극재 부재 등에서도, 이물을 높은 검출 정밀도로 검사할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 제1 실시 형태에 있어서, X선 검사 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 제2 실시 형태에 있어서, X선 검사 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 제3 실시 형태에 있어서, X선 검사 장치를 측방에서 본 모습을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 4는, 제3 실시 형태에 있어서, X선 검사 장치를 타단측에서 본 모습을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 제4 실시 형태에 있어서, X선 검사 장치를 측방에서 본 모습을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 6은, 제4 실시 형태에 있어서, X선 검사 장치를 타단측에서 본 모습을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 7은, 양극재의 도공부와 미도공부를 갖는 전극 부재의 시료를 평면에서 본 모습이다.
도 8은, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 종래예에 있어서, 시료에 휨이나 처짐·굴곡이 발생해 있는 경우의 X선 검사 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 9는, 도 8에 나타내는 휨 등이 발생한 전극 부재의 시료를 평면에서 본 도면 (a)와, 종래의 X선 검사 장치로 촬상한 개념적인 화상 (b)이다.
이하, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 제1 실시 형태를, 도 1을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태의 X선 검사 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 시료(S)에 대해 X선(X1)을 조사하는 X선원(2)과, 시료(S)에 대해 X선원(2)과 반대측에 설치되며 시료(S)를 투과한 X선(X1)을 검출하는 X선 검출부(3)와, 시료(S)를 지지하는 시료 지지 기구(14)를 구비하고 있다.
상기 시료(S)는, 가요성의 필름 형상이며, 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 기재가 리튬 이온 이차 전지의 양극 집전체(예를 들면, 알루미늄 등)인 미도공부(P0)와, 기재와는 상이한 재료가 리튬 이온 이차 전지의 양극재인 도공부(P1)를 가진 리튬 이온 이차 전지의 양극재 부재이다.
상기 시료 지지 기구(14)는, 시료(S) 중 적어도 X선원(2)과 X선 검출부(3) 사이에 배치된 부분에 밀착하여 지지하는 X선(X1)이 투과 가능한 지지체(4)를 구비하고 있다.
상기 지지체(4)는, 평면 상에 시료(S)를 밀착시킨 상태로 배치되는 평판 형상 플레이트이다.
또, 본 실시 형태의 지지체(4)는, 시료(S)를 사이에 둔 상태로 시료(S)의 표리면에 각각 배치되는 한 쌍의 평판 형상 플레이트이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 셀 형상으로 잘라낸 후의 전극 부재인 시료(S)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상하를 한 쌍의 평판 형상 플레이트인 지지체(4)에 의해 사이에 끼워서 평판 형상으로 유지한 상태에서, 시료대(5) 위에 재치되어 X선 검사가 행해진다.
즉, 본 실시 형태에서는, 시료(S)를 한 쌍의 지지체(4) 사이에 샌드위치 형상으로 끼워서 휨 등을 교정하고 있다.
이와 같이, 한 쌍의 평판 형상 지지체(4)에 의해, 평면적으로 시료(S)를 상하로부터 밀어붙여 협지함으로써, 시료(S)의 휨이나 처짐 등을 교정한다.
또한, X선 검출부(3)의 핀트(Pt)는, 한 쌍의 지지체(4) 사이에 끼워져 평탄해진 시료(S)의 높이 위치에 일치시키고 있다.
상기 지지체(4)는, 예를 들면 X선 흡수량이 많은 영역인 도공부(P1)를 투과한 X선(X1)과 X선 흡수량이 적은 영역인 미도공부(P0)를 투과한 X선(X1)의 강도비가 지지체(4)를 설치하지 않는 상태보다 작아지는 재료로 형성되어 있다.
즉, 본 실시 형태의 지지체(4)는, 상기 시료(S)에 대응하여, 특정 에너지대의 X선(X1)을 다른 에너지대의 X선(X1)보다 많이 흡수하는 재료로 형성된 필터인 것이 바람직하다.
예를 들면, 리튬 이온 이차 전지의 양극재인 도공부(P1)의 경우, 양극재가, 낮은 에너지대(특히, 5keV~12keV)의 X선(X1)을 다른 에너지대(12keV를 초과하는 에너지대)의 X선(X1)보다 많이 흡수하는 재료(예를 들면, 코발트산리튬(LiCoO2) 등)이다. 지지체(4)는, 이에 대응한 상기 필터인 것이 바람직하다.
상기 지지체(4)는, 예를 들면 CFRP, 경금속, 금속박 등으로 형성되어 있다.
상기 X선원(2)은, X선(X1)을 조사 가능한 X선 관구로서, 관구 내의 필라멘트(음극)로부터 발생한 열전자가 필라멘트(음극)와 타깃(양극) 사이에 인가된 전압에 의해 가속되어 타깃의 W(텅스텐), Mo(몰리브덴), Cr(크롬) 등에 충돌하여 발생한 X선(X1)을 1차 X선으로 하여 베릴륨박 등의 창으로부터 출사하는 것이다.
상기 X선 검출부(3)는, 라인 센서를 특정 방향을 따라 복수 열 가져 행렬 형상으로 화소가 늘어서고, 시료(S)를 투과한 X선(X1)을 화소로 검출하는 X선 검출부인 TDI 센서(도시 생략)와, 특정 방향을 따른 복수의 화소에 있어서의 전하의 축적과 전송을 제어하는 라인 센서 연산부(도시 생략)를 구비하고 있는 것이다.
또한, 본 실시 형태의 X선 검사 장치(1)는, 상기 각 부를 제어하는 제어부(도시 생략), 투과상 등의 정보를 표시하는 표시부(도시 생략), X선원(2)으로부터의 X선(X1)을 조사 중에 시료(S)를 특정 방향으로 이동시키는 모터 등의 시료 이동 기구(도시 생략)도 구비하고 있다.
본 실시 형태의 시료(S)는, 상술한 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 전극 부재의 시트이나, 예를 들면 띠 형상으로 형성된 연료 전지의 재료, 가스 확산층, 카본 페이퍼, 의약품계에 이용되는 장척의 시트 형상 재료 등이어도 상관없다.
또한, 시료(S)가 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 전극 시트 등인 경우, 거기에 혼입되는 금속 이물(X)은, 예를 들면 Fe나 SUS 등이 상정된다.
본 실시 형태의 X선 검사 장치(1)를 이용한 X선 검사 방법에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 X선 검사 방법은, 가요성의 필름 형상의 시료(S)를 지지체(4)에 의해 지지하는 단계와, 시료(S)에 대해 X선원(2)으로부터 X선(X1)을 조사하는 단계와, 시료(S)에 대해 X선원(2)과 반대측에 설치된 X선 검출부(3)에 의해 시료(S)를 투과한 X선(X1)을 검출하는 단계를 갖고 있다.
상기 지지체(4)는, X선(X1)을 투과 가능하며, 시료(S)를 지지체(4)에 의해 지지하는 단계에서는, 지지체(4)를, 시료(S) 중 적어도 X선원(2)과 X선 검출부(3) 사이에 배치된 부분에 밀착시킨다. 즉, 한 쌍의 평판 형상 플레이트인 지지체(4) 사이에 시료(S)를 샌드위치 상태로 끼워 둔다.
이 상태에서, 지지체(4)를 통해 시료(S)에 X선(X1)을 조사하여 검사를 행함으로써, 검사 시에 필름 형상의 시료(S)가 휘거나, 처지는 것을 지지체(4)에 의해 막아, 정확한 X선 검사가 가능해진다.
이와 같이 본 실시 형태의 X선 검사 장치(1)에서는, 시료 지지 기구(14)가, 시료(S) 중 적어도 X선원(2)과 X선 검출부(3) 사이에 배치된 부분에 밀착하여 지지하는 X선(X1)이 투과 가능한 지지체(4)를 구비하고 있으므로, 밀착시킨 지지체(4)에 의해 시료(S)의 휨이나 처짐·굴곡을 교정하여, 이물의 촬상을 정확하게 행할 수 있다. 즉, X선 투과 검사 공정 시에, 시료(S)의 휨이나 처짐·굴곡을 지지체(4)로 억제함으로써, X선원(2)과 X선 검출부(3)로부터의 거리가 안정되기 때문에, 측정 정밀도가 안정된다.
또, 지지체(4)가, 평면 상에 시료(S)를 밀착시킨 상태로 배치되는 평판 형상 플레이트이므로, 평판 형상 플레이트에 의해 시료(S)가 평탄하게 교정됨으로써, 이물의 촬상을 정확하게 행할 수 있다.
또한, 평판 형상 플레이트(지지체(4))가, 시료(S)를 사이에 둔 상태로 시료(S)의 표리면에 각각 배치되므로, 한 쌍의 평판 형상 플레이트(지지체(4))에 의해 샌드위치 형상으로 시료(S)를 사이에 둠으로써, 시료(S)의 표면 및 이면 양쪽 모두로부터 휨이나 처짐·굴곡을 교정할 수 있어, 이물의 촬상을 보다 정확하게 행할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법의 제2~제4 실시 형태에 대하여, 도 2에서 도 6을 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태의 설명에 있어서, 상기 실시 형태에 있어서 설명한 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
제2 실시 형태와 제1 실시 형태의 상이한 점은, 제1 실시 형태에서는, 셀 형상으로 잘라낸 후의 전극 부재인 시료(S)를 한 쌍의 지지체(4) 사이에 끼워 평판 형상으로 한 상태에서 시료대(5)에 재치하여 X선 검사를 행하고 있는데 반해, 제2 실시 형태의 X선 검사 장치(21)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 장척의 띠 형상의 시료(S)를 연장 방향으로 연속해서 이동시키는 시료 이동 기구(26)를 구비하고 있는 점이다.
상기 시료 이동 기구(26)는, 시료(S)를 외주면의 일부에 접촉시킨 상태로 회전 가능한 롤러 부재(24)를 지지체로서 구비하고 있다.
X선원(2)은, 롤러 부재(24)의 내측 또는 외측에 배치되고, X선 검출부(3)는, 롤러 부재(24)의 외주면에 접촉한 부분의 시료(S)에 대해 X선원(2)과 반대측에 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 롤러 부재(24)의 내측에 X선원(2)이 배치되어 있다.
또, 상기 롤러 부재(24)는, 상술한 필터이기도 하다. 즉, 롤러 부재(24)는, 제1 실시 형태의 지지체(4)와 동일한 재료로 원통 형상으로 형성된 것이다.
또한, 시료 이동 기구(26)는, 예를 들면 롤·to·롤 형식으로 장척의 시료(S)를 연장 방향으로 이동 가능한 복수의 롤러나 모터 등의 구성을 갖고 있으며, 롤러 부재(24)는, 도시하지 않는 축 부재 등에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 따라서, 시료(S)가 연장 방향으로 이동하게 되면, 시료(S)에 외주면의 일부가 밀착되어 있는 지지체인 롤러 부재(24)도 맞춰서 회전하도록 되어 있다.
또한, 장척의 띠 형상의 전극 부재에서는, 단순히 롤·to·롤 방식의 롤 사이에 장설된 전극 부재에 대해 X선을 조사하여 검사하는 경우, 롤 사이에 장설되어 연장되는 시트 형상의 전극 부재에 자중에 의해 처짐이 발생하기 때문에, 역시 정확하게 이물을 촬상하는 것이 곤란하다.
그러나, 제2 실시 형태의 X선 검사 장치(21)에서는, 시료(S)를 외주면의 일부에 접촉시킨 상태로 회전 가능한 롤러 부재(24)를 지지체로서 구비하고 있으므로, 시료(S)의 휨이나 처짐·굴곡을 교정하면서 띠 형상의 시료(S)를 연장 방향으로 연속해서 이동시켜 이물(X)의 촬상을 연속 또한 정확하게 행할 수 있다. 특히, 연속적으로 흘러가는 장척의 롤 형상의 시료(S)여도, 프리 롤의 롤러 부재(24)에 의해 휨 등을 교정하여 이물(X)의 연속 검사가 가능해진다.
다음으로, 제3 실시 형태와 제1 실시 형태의 상이한 점은, 한 쌍의 평판 형상 플레이트인 지지체(4) 사이에 시료(S)를 끼워서 지지하고 있을 뿐인 것에 반해, 제3 실시 형태의 X선 검사 장치(31)에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 시료 지지 기구(34)가, 평판 형상 플레이트(지지체(4)) 중 적어도 X선원(2)과 X선 검출부(3) 사이에 배치된 부분을 수평 상태로 하여 평판 형상 플레이트(지지체(4))를 지지하는 플레이트 지지부(35)를 구비하고 있는 점이다.
즉, 제3 실시 형태의 X선 검사 장치(31)에서는, 시료(S)와 X선원(2) 및 X선 검출부(3)를 상대적으로 이동 가능한 이동 기구를 구비하며, 플레이트 지지부(35)가, 시료(S)가 이동했을 때의 X선(X1)의 조사 시에 있어서, 항상 상기 수평 상태로 하여 평판 형상 플레이트(지지체(4))를 지지하도록 설정되어 있다.
플레이트 지지부(35)는, 한 쌍의 지지체(4) 사이에 끼워진 시료(S) 중 적어도 X선원(2)과 X선 검출부(3) 사이에 배치된 부분에 대하여 X선원(2)으로부터의 거리를 일정하게 하는 기능을 갖고 있다.
상기 플레이트 지지부(35)는, X선원(2)으로부터 X선 검출부(3)까지의 X선 조사 영역의 주위에 배치된 4개의 처짐 억제 롤러(35a)와, 처짐 억제 롤러(35a)를 상부에 설치한 4개의 신축 축 부재(35b)를 구비하고 있다.
각 신축 축 부재(35b)는, X선원(2)의 지지대(2a) 상에 X선원(2)의 주위에 세워져 설치되어 있다.
신축 축 부재(35b)는, 예를 들면 유압 등에 의해 실린더부로부터 피스톤부가 상방으로 돌출하여 신축 가능한 부재이다.
상기 지지대(2a)는, X선원측 X축 스테이지(36) 상에 재치되며, X선원측 X축 스테이지(36)에 의해 연장 방향(M2)을 향해서 이동 가능하게 되어 있다.
또, X선 검출부(3)는, 검출부측 X축 스테이지(38) 하면에 고정되며, 검출부측 X축 스테이지(38)에 의해 연장 방향(M2)을 향해서 이동 가능하게 되어 있다. 또한, X선원측 X축 스테이지(36)와 검출부측 X축 스테이지(38)는, 서로 연동하여 동일한 피치로 지지대(2a) 및 X선 검출부(3)를 이동 가능하다.
또한, 시료(S)를 그 폭 방향(M1)으로 이동시키는 기구로서 Y축 스테이지(도시 생략)가, X선원측 X축 스테이지(36) 및 검출부측 X축 스테이지(38)에 직교하는 방향으로 연장되서 배치되어 있다. 이 Y축 스테이지에 시료(S)의 시료대(도시 생략)가 고정되어 있어, Y축 스테이지에 의해 폭 방향(M1)으로 시료(S)를 이동 가능하게 되어 있다.
상기 처짐 억제 롤러(35a)는, 시료(S)의 연장 방향으로 회전축을 가져 회전 가능하게 축 지지되어 있다.
이 시료(S)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 한 쌍의 지지체(4)에 상하면이 협지된 샌드위치 상태로 되어 있는데, 제1 실시 형태보다 길게 형성되어 있다. 또, 시료(S) 및 지지체(4)는, 일단부가 단부 지지부(37)에 의해 고정되어 있으나, 타단부가 개방단으로 되어 있다.
이 X선 검사 장치(31)로 시료(S)의 X선 검사를 행하는 경우, 우선 한 쌍의 지지체(4)로 협지된 시료(S)의 일단부를 단부 지지부(37)로 고정한 상태에서, 시료(S)의 일단측 하면을 4개의 처짐 억제 롤러(35a)로 지지한다. 이 때, 4개의 신축 축 부재(35b)에 의해, 자중으로 처지려고 하는 시료(S)가 수평이 되도록 한 쌍의 처짐 억제 롤러(35a)의 높이 위치를 설정한다.
즉, X선원(2)의 초점으로부터 시료(S)의 워크 패스 라인까지의 거리(FOD)가, 처짐이 없는 상태의 정규의 값이 되도록 플레이트 지지부(35)에 의해 설정된다.
또한, 플레이트 지지부(35)에 의해 시료(S) 및 지지체(4)를 지지하지 않는 경우, 시료(S)가 길기 때문에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 자중에 의해 지지체(4) 사이에 끼워진 상태에서도 시료(S)가 처짐량(T)으로 타단측에서 하방으로 처진 상태(S0)가 되어 버린다.
플레이트 지지부(35)에 의해 시료(S) 및 지지체(4)를 지지한 상태로, 도 4에 나타내는 바와 같이, Y축 스테이지로 시료대와 함께 시료(S)를 폭 방향(M1)으로 이동시키면서 X선(X1)으로 스캔함으로써, 폭 방향(M1)의 X선 검사를 행한다. 이 때, 한 쌍의 처짐 억제 롤러(35a)가 회전하면서 지지체(4) 사이에 끼워진 시료(S)를 지지함으로써, 시료(S)와 X선원(2) 및 X선 검출부(3)가 상대적으로 이동한 상태에서도, 시료(S)가 처지지 않고 검사를 행할 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, X선원측 X축 스테이지(36) 및 검출부측 X축 스테이지(38)로 지지대(2a) 및 X선 검출부(3)를 시료(S)의 연장 방향(M2)을 따라 일정한 피치로 이동시킴과 더불어, 시료(S)의 상기 폭 방향(M1)의 X선 검사를 행함으로써, 긴 시료(S)에서도 처짐을 억제하면서 X선 검사를 행할 수 있다.
또한, 상기 X선 검사 장치(31)에서는, 긴 시료(S) 뿐만 아니라, 대형 기판을 이용한 시료(S)에 있어서도 자중에 의한 휨이나 처짐을 억제하는 것이 가능하다.
또, 4개의 처짐 억제 롤러(35a)와 4개의 신축 축 부재(35b)를 채용했는데, 4개 이외, 예를 들면 2개의 처짐 억제 롤러(35a)와 2개의 신축 축 부재(35b)로 플레이트 지지부(35)를 구성해도 상관없다.
이와 같이 제3 실시 형태의 X선 검사 장치(31)에서는, 평판 형상 플레이트(지지체(4)) 중 적어도 X선원(2)과 X선 검출부(3) 사이에 배치된 부분을 수평 상태로 하여 평판 형상 플레이트(지지체(4))를 지지하는 플레이트 지지부(35)를 구비하고 있으므로, 시료(S)에 밀착시킨 평판 형상 플레이트(지지체(4))가 자중에 의해 처지는 것을 플레이트 지지부(35)에 의해 막을 수 있다. 특히, 시료(S) 및 평판 형상 플레이트(지지체(4))가 장척인 경우, 또는 X선 투과율을 고려하여 얇은 평판 형상 플레이트(지지체(4))로 설정한 경우, 평판 형상 플레이트(지지체(4))만으로는, 자중으로 처지기 쉬워지기 때문에, 플레이트 지지부(35)로 한층 더 지지함으로써, 보다 정확하게 X선 검사를 행하는 것이 가능해진다.
또, 플레이트 지지부(35)가, 시료(S)가 이동했을 때의 X선(X1)의 조사 시에 있어서, 항상 수평 상태로 하여 평판 형상 플레이트(지지체(4))를 지지하므로, 긴 시료(S)나 큰 시료(S) 등의 경우, 이동 기구에 의해 검사 부위를 바꾸면서 X선 조사를 행해도, 검사 부위가 항상 수평 상태로 유지됨으로써, 넓은 범위에서 정확한 검사를 행할 수 있다.
다음으로, 제4 실시 형태와 제3 실시 형태의 상이한 점은, 제3 실시 형태에서는, 시료(S) 및 지지체(4)의 하면측을 플레이트 지지부(35)로 지지하여 처짐을 억제하고 있는데 반해, 제4 실시 형태의 X선 검사 장치(41)에서는, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 시료(S) 및 지지체(4)의 상면측도 플레이트 지지부(45)로 지지하고 있는 점이다.
즉, 제4 실시 형태의 플레이트 지지부(45)는, 시료(S) 및 지지체(4)의 하면에 대고 눌러서 지지하는 4개의 처짐 억제 롤러(35a) 뿐만 아니라, 시료(S) 및 지지체(4)의 상면에 맞닿아 지지하는 4개의 휨 억제 롤러(45a)를 구비하고 있다.
휨 억제 롤러(45a)는, 검출부측 X축 스테이지(38) 또는 X선 검출부(3)에 상부가 고정되서 수하(垂下)되어 있다. 또한, 각 휨 억제 롤러(45a)는, 각각 대응하는 처짐 억제 롤러(35a)의 바로 위에 배치되어 있다. 즉, 시료(S) 및 지지체(4)는, 처짐 억제 롤러(35a)와 휨 억제 롤러(45a)에 의해 상하로부터 협지된다.
상기 휨 억제 롤러(45a)는, 처짐 억제 롤러(35a)와 마찬가지로, 시료(S)의 연장 방향으로 회전축을 가져 회전 가능하게 축 지지되어 있다.
이 X선 검사 장치(41)로 시료(S)의 X선 검사를 행하는 경우, 우선 시료(S)의 하면을 4개의 처짐 억제 롤러(35a)로 지지함과 더불어, 시료(S)의 상면을 4개의 휨 억제 롤러(45a)로 지지한다.
또한, 휨 억제 롤러(45a)로 시료(S) 및 지지체(4)를 지지하지 않는 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 시료(S)가 휨량(W)으로 타단측에서 상방으로 휜 상태(S1)가 되는 경우가 있는데, 휨 억제 롤러(45a)로 시료(S) 및 지지체(4)를 지지함으로써, 지지체(4)만으로는 다 교정할 수 없었던 시료(S)의 휨을 교정할 수 있다.
또, 4개의 휨 억제 롤러(45a)를 채용했는데, 4개 이외, 예를 들면 2개의 휨 억제 롤러(45a)를 이용하여 플레이트 지지부(45)를 구성해도 상관없다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 각 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다.
1, 21, 31, 41: X선 검사 장치
2: X선원
3: X선 검출부
4, 24: 지지체
14, 34: 시료 지지 기구
26: 시료 이동 기구
24: 롤러 부재
35, 45: 플레이트 지지부
S: 시료
X1: X선

Claims (7)

  1. 시료에 대해 X선을 조사하는 X선원과,
    상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치되며 상기 시료를 투과한 상기 X선을 검출하는 X선 검출부와,
    상기 시료를 지지하는 시료 지지 기구를 구비하고,
    상기 시료가, 가요성의 필름 형상이며,
    상기 시료 지지 기구가, 상기 시료 중 적어도 상기 X선원과 상기 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착하여 지지하는 상기 X선이 투과 가능한 지지체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지체가, 평면 상에 상기 시료를 밀착시킨 상태로 배치되는 평판 형상 플레이트인 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 평판 형상 플레이트가, 상기 시료를 사이에 둔 상태로 상기 시료의 표리면에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 시료 지지 기구가, 상기 평판 형상 플레이트 중 적어도 상기 X선원과 상기 X선 검출부 사이에 배치된 부분을 수평 상태로 하여 상기 평판 형상 플레이트를 지지하는 플레이트 지지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 시료와 상기 X선원 및 상기 X선 검출부를 상대적으로 이동 가능한 이동 기구를 구비하며,
    상기 플레이트 지지부가, 상기 이동했을 때의 상기 X선의 조사 시에 있어서, 항상 상기 수평 상태로 하여 상기 평판 형상 플레이트를 지지하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 시료 지지 기구가, 띠 형상의 상기 시료를 연장 방향으로 연속해서 이동시키는 시료 이동 기구를 구비하고,
    상기 시료 지지 기구가, 상기 시료를 외주면의 일부에 접촉시킨 상태로 회전 가능한 롤러 부재를 상기 지지체로서 구비하며,
    상기 X선원이, 상기 롤러 부재의 내측 또는 외측에 배치되고,
    상기 X선 검출부가, 상기 롤러 부재의 외주면에 접촉한 부분의 상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  7. 가요성의 필름 형상의 시료를 지지체에 의해 지지하는 단계와,
    상기 시료에 대해 X선원으로부터 X선을 조사하는 단계와,
    상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치된 X선 검출부에 의해 상기 시료를 투과한 상기 X선을 검출하는 단계를 가지며,
    상기 지지체가 상기 X선을 투과 가능하고,
    상기 지지체를, 상기 시료 중 적어도 상기 X선원과 상기 X선 검출부 사이에 배치된 부분에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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