TWI588446B

TWI588446B - X-ray non-destructive inspection device

Info

Publication number: TWI588446B
Application number: TW102109034A
Authority: TW
Inventors: Naozo Sugimoto; Toshihiko Nishizaki; Masahiro Inoue; Masuo Amma; Masaru Nakamura
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-06-21
Also published as: TW201435301A

Description

X射線非破壞檢查裝置

本發明係關於X射線非破壞檢查裝置，特別是對存在於半導體或印刷基板等、物品內部之被測定對象物照射X射線並計測穿透之X射線量，並不接觸被測定對象物，而是以非破壞求出被測定對象物厚度之X射線非破壞檢查裝置。

作為以非破壞測定X射線之吸收係數為已知之物品之厚度尺寸的手法而言，係有對物品照射X射線，測定物品之X射線穿透量，根據穿透量及吸收係數對物品之厚度尺寸進行測定者。

但是，一般在成為檢查對象之物品中，在其內部混合有由各種物質構成之構材的情況，X射線係在通過物品之路徑，穿透以各種物質所形成之構材。因此，無法僅測定以配置於物品內部之特定物質所形成之構材的厚度尺寸。

近年來的電子基板、晶圓等之物品，具備以各種物質所形成之構材多達數層所配置之構造。在此，為了檢查配置於該類物品之內部之構件的厚度，製作物品之切片來作為試料，以光學顯微鏡或電子顯微鏡對其剖面進行觀察。但，出貨前之商品例如由半導體晶片、印刷基板、電池等的物品製作切片觀察並進行檢查，會花費較多的時間、金錢。因此，長時間以來希望能夠以非破壞來檢查該類物品之方法為較佳。

但是，在使用以往的X射線之檢查方法中，如上述，使成為基準之試料係不可或缺的。又，雖然根據半導體晶片、印刷基板、電池等的設計圖，必須正確地照射X射線且進行檢查，但其技術尚未被確定且無法提高檢查之生產率。

本發明係提供一種X射線非破壞檢查裝置作為目的，其中，能夠以簡單之裝置及演算處理，容易且低成本地對被測定對象物之厚度尺寸進行測定。

本發明係根據所存放之設計資訊來進行製作，具備已知的X射線吸收係數之基材及配置於該基材中，與前述基材之X射線形成吸收係數相異之已知的X射線吸收係數之被測定對象物的物品照射X射線，測定穿透之X射線量，由該線量取得前述被測定對象物之厚度尺寸，該X射線非破壞檢查裝置，其特徵係，具備：X射線源，將X射線照射於前述物品；檢測裝置，在至少前述物品上之相異的2地點，檢測穿透該2地點之X射線量；檢測位置決定裝置，根據事先所記憶之前述設計資訊，決定前述檢測裝置檢測線量之前述物品上之相異的2地點者，且設定前述地點時，前述物品上之相異的2地點中的X射線之穿透路徑的差成為是否穿透前述被測定對象物之部分的差，前述2地點作為形成成對之組進行特定；驅動裝置，將前述檢測裝置移動至前述檢測位置決定裝置作為成對之組而特定之地點；演算裝置，由前述檢測裝置檢測之前述X射線量，算出前述被測定對象物之厚度尺寸。

根據本發明，即使為以各種物質所製造之構材混合於基材內之電子基板、晶圓之物品，亦能夠以非破壞狀態檢查僅想檢查之被檢查構材的厚度、由表面至構材之厚度等。又該檢查係物品即使為複數構材互相重疊、埋入基材內部之構造，亦能夠以簡易之裝置及演算處理且不產生成本的方式來進行，藉由檢查能夠正確測定物品內之被檢查構材的厚度尺寸等。

10‧‧‧X射線非破壞檢查裝置

20‧‧‧設計資訊存放部

30‧‧‧驅動控制部

40‧‧‧驅動裝置

41‧‧‧X射線源驅動部

42‧‧‧檢測器驅動部

50‧‧‧X射線源

60‧‧‧檢測器

70‧‧‧演算處理部

80‧‧‧電腦系統

100‧‧‧物品

120‧‧‧被測定對象物

[圖1]表示關於本發明實施形態之X射線非破壞檢查置之概略構成的模式圖。

[圖2]表示關於X射線非破壞檢查裝置之第1實施形態之測定模式圖。

[圖3]表示關於X射線非破壞檢查裝置之第2實施形態之測定的模式圖。

[圖4]表示關於X射線非破壞檢查裝置之第3實施形態之測定的模式圖。

[圖5]表示成為關於X射線非破壞檢查裝置之第4實施形態之測定對象之物品設計圖的模式圖。

[圖6]相當於成為關於X射線非破壞檢查裝置之第4實施形態之測定對象之物品設計圖亦即圖5中P-P線的剖面圖。

[圖7]為圖6中B地點的放大圖。

[圖8]表示畫像顯示裝置之表示狀態的模式圖。

[圖9]表示成為關於X射線非破壞檢查裝置之第5實施形態測定對象之物品設計圖者，(a)為平面模式圖、(b)為相當於(a)中之Q-Q線的剖面圖。

[圖10]表示第5實施形態中的X射線穿透量之測定方法的模式圖。

[圖11]表示關於X射線非破壞檢查裝置之第5實施形態之測定中的各區域中的吸收量與構造之表格。

[圖12]表示第6實施形態中的物品之孔隙厚度尺寸之測定的模式圖。

[圖13]表示相同孔隙形狀之測定的模式圖。

[圖14]表示利用X射線測定物品厚度之方法的模式圖。

[圖15]表示利用X射線測定物品厚度之其他方法的模式圖。

根據圖面對關於以下本發明實施形態之X射線非破壞檢查裝置進行說明。

<使用X射線之物品厚度測定方法>

首先，藉由圖14模式化的表示使用X射線之物品的厚度測定。如圖14所示，以輸出A將X射線照射於厚度L、吸收係數α之物品100時，將穿透X射線量檢測值設為B。此時，在厚度L、輸出A、線量B之間，成立B=A．exp(-α．L)之關係。

且，能夠由物品100之吸收係數α、輸出A、線量B來求出厚度L，L=(-1/α)．log(B/A)。

又，作為求得物品厚度之其他方法，當穿透物品100時，能夠由不穿透物品100時之X射線穿透線量求出物品100之厚度L。

圖15係模式化的表示利用X射線測定物品之厚度之其他方法的圖。如圖15所示，將輸出A之X射線照射於厚度L、吸收係數α之物品100時，將所計測之穿透X射線量設為B1。又，在沒有物品之狀態下照射輸出 A之X射線時，在遠離相同距離之位置將所計測之X射線量設為B2。

此時，成立B1=A．exp(-α．L)B2=A之關係。

因此B1/B2=A．exp(-α．L)/A=exp(-α．L)。

由該些式子，得到厚度尺寸L L=(-1/α)．log(B1/B2)。

此外，已知各種使用X射線測定物品厚度之方法、裝置，例如日本特許公開公報特開昭53-3262號公報中，記載有為了求出物質的厚度L，各自測定無物品之狀態的基準X射線量及存在物品之狀態中的X射線量，由該些測定值算出被測定對象物之厚度值的測定技術。

日本特許公開公報特開昭58-62508號公報之申請專利範圍中，記載有將標準體與被測定體配置於放射線源與放射線檢測器之間，測定被測定體之厚度的技術。

日本特許公開公報特開昭60-194304號中，記載有對於在內部具有多層構造之被測定對象物，照射具備複數種能源之伽馬射線，測定穿透之能量並測定各個被測定對象物之厚度的技術。

日本特許公開公報特開平10-325714號公報中，記載有以由具有不同能量頻譜之放射線穿透度所求出之固相線、液相線，對鑄片之熱傳計算所引起之溫度分布進行修正，更藉由對鑄片縱長方向之溫度分布進行修正，求出3 次元溫度分布、凝固末端(crater end)，即測定存在於物質內部之被測定對象物之厚度的技術。

日本特許公開公報特開平7-43320號公報中，記載有根據所記述配線(電路圖)圖案基板之配線資訊之設計資訊，對被檢查試料僅檢查配線圖案形成區域，使XY平台移動(段落編號0037~0038)，將X射線照射於被檢查試料，由被檢查試料得到一定之X射線穿透圖像(段落編號0027)，求出被檢查試料之厚度的技術(段落編號0045~0046)。

日本特許公開公報特開2000-249532號公報中，記載有將不同波長分佈之2種類之X射線照射於被檢查對象並拍攝2幅X射線畫像，藉由前述2幅X射線畫像之差分演算，由前述X射線畫像提取包含於前述被檢查對象之特定物質，藉由比較前述差分演算之值、拍攝厚度為已知亦即與前述特定物質相同材質的標準試料並差分演算之值，測定特定物質之厚度的X射線檢查方法。

日本特許公開公報特開2008-268076號公報中，記載有將線源之能量當作第1能量，依次追加厚度及材質為已知之標準試料的同時，拍攝前述標準試料及前述被檢測體之穿透畫像之工程，及將前述線源之能量當作與第1能量不同之第2能量，依次追加前述標準試料的同時，拍攝前述標準試料及前述被檢測體之穿透畫像，求出2種類之能量中的前述標準試料的厚度與穿透之放射線亮度值的關係，推算前述被檢測體之材質與其厚度的非破壞識別方法。

該些方法、裝置構成係可適當地被採用於本發明之實施形態。

<實施形態1>

圖1係關於本發明實施形態之X射線非破壞檢查裝置的模式圖。關於本發明實施形態之X射線非破壞檢查裝置10係作為進行檢查之物品，例如將出貨前之晶圓基板、配線於薄膜之電子電路之出貨前的薄膜基板、增層多層印刷基板、多層印刷配線基板等作為對象，適用於使用在該些之最終檢查的檢查裝置。以下，以晶圓基板、薄膜基板為例對作為檢查對象之物品進行說明。

關於本發明實施形態之X射線非破壞檢查裝置10係具備：X射線源50，將X射線照射於物品100；及檢測器60，作為檢測穿透所被照射之物品100之X射線的檢測裝置。作為X射線源50及檢測器60係使用公眾所知之裝置。又，X射線非破壞檢查裝置10係具備：驅動裝置40，將X射線源50及檢測器60驅動至預定位置。此外，X射線非破壞檢查裝置10係具備：設計資訊存放部20，存放物品100之設計資訊；及驅動控制部30，將控制驅動裝置40之驅動作為檢測位置決定裝置；及演算處理部70，根據檢測器60之檢測結果及來自設計資訊存放部20之設計資訊，測定物品100中的被測定對象物120之厚度尺寸。

驅動裝置40係由驅動X射線源50之X射線源驅動部41，及驅動檢測器60之檢測器驅動部42構成；驅動裝置40係以驅動控制部30來進行驅動控制，以檢測器60檢測來自X射線源50之X射線，同步X射線源50及檢測器60並進行驅動。物品100係配置於未圖示之平台的中央位置。

物品100係根據事定制定之設計資訊來進行製造。該設計資訊係存放於設計資訊存放部20。物品100係包含1或複數個構材於基材110中。基材110係例如使用矽晶圓基材、薄膜基材。配置於基材110中之構材係各種電子元件、基材中以與基材不同之材料製作之各種功能層、配線等。關於本發明實施形態之X射線非破壞檢查裝置10係配置於基材110中之構材中、厚度尺寸不明者被設為被測定對象物120，其厚度尺寸藉由演算處理部70進行運算。

如圖1所示之例子中，在基材110中，配置有被測定對象物120。又，在基材110中，被測定對象物120係配置成一層，或重疊相同區域配置成多層。

又，物品係不限定於晶圓基板或薄膜基板，能夠以非破壞進行檢測者，亦可為其他物品。即，例如亦可適用於食品內部之異物檢查、建築物內部鋼筋之生鏽腐蝕檢查、人體內部之手術道具等之異物混入檢查、或電腦、手機、行動裝置、數位相機、燃料電池等之最後檢查等，應用範圍涉及許多方面。

設計資訊存放部20、驅動控制部30、演算處理部70係構成為具備CPU(central processing unit)ROM(read only memory)、RAM(random access memory)、HDD(hard disk drive)等之電腦系統80。演算處理部70係以CPU處理存放於HDD、ROM等之程式，實現設計資訊存放部20、驅動控制部30、演算處理部70之功能。

設計資訊存放部20係設定於演算處理部70之HDD等的存放區域。設計資訊存放部20係作為設計資訊，存放有包含設計圖、電路圖或電路剖面圖之情報。又，設計資訊存放部20係存放有構成物品100及物品之基材及所內含之構材的X射線吸收係數。

驅動控制部30係設定X射線源50及檢測器60之配置位置。即，驅動控制部30係，指定物品100上之不同的2個地點，作為配置X射線源50及檢測器60之位置，該2個地點中的X射線之穿透路徑的差成為被測定對象物120，將成為該一對之2個地點作為1組加以特定。組之位置資訊係能夠從設計資訊存放部20獲得，例如存放於驅動控制部30之存放裝置(電腦系統80之HDD、RAM)。且，在該例中，將1台X射線源50及檢測器60作為一對來使用，將複數台之X射線源移動至預定位置，將與此同步之複數台之檢測器移動至預定位置，能夠同時檢測複數個地點之X射線穿透量。藉此，驅動控制部30係對進行物品100上之測定之1或複數之組來進行設定。

即，驅動控制部30係來自設計資訊存放部20存放之物品100的設計資訊，根據物品100形成之層的數目、由物品表面至被測定對象物之層的數目、或由物品背面至被測定對象物之層的數目、內含物品重疊之存在的區域、不存在被測定對象物之區域、被測定對象物之存在區域與不存在之區域的間隔(距離)是否存在於預定距離之內等之參數，將物品100上之2地點作為組加以特定。

演算處理部70係檢測器60由各地點所檢測之線量值，計算被測定對象物121之厚度尺寸。該計算係根據為公眾所知之X射線吸收之式子來進行。藉此，演算處理部70係比較在形成組之2地點所檢測之線量，根據被測定對象物之已知的X射線吸收係數、所測定之厚度尺寸等，求出被測定對象物之厚度。又，求出物品之內含物品之厚度尺寸(距離)。

該些計算係以輸出A將X射線照射於厚度L、吸收係數α之物品100，將穿透X射線量設為檢測值B時，厚度L、輸出A、檢測線量B之間，根據成立B=A．exp(-α．L)之關係，根據已知之值為α、A、測定值為B，藉由解出L來實行。

以下，對關於X射線非破壞檢查裝置10中的測定進行說明。在X射線非破壞檢查裝置10中的測定，係能夠以各種步驟對被測定對象物之厚度尺寸進行測定。

<關於實施形態1之測定>

首先，對關於第1實施形態之測定進行說明。圖2係表示關於X射線非破壞檢查裝置之第1實施形態之測定的模式圖。物品100係在基材110中，配置有2個被測定對象物即第1被測定對象物121、第2被測定對象物122。在此，基材110之穿透率α0、第1被測定對象物121之穿透率α1、第2被測定對象物122之穿透率α2為已知，存放於設計資訊存放部20。

首先，驅動控制部30係在物品100上之不同之2地點中的X射線之穿透路徑的差成為被測定對象物121，對測定地點進行選定。在該例子中，首先，由配置有第1被測定對象物121之第1區域選定第1地點101，由配置有第2被測定對象物122之第2區域選定第2地點102，並由未配置被測定對象物之第3區域選定第3地點103。且，將第1地點與第3地點設為第1組，第2地點與第3地點設為第2組。

接下來，驅動控制部30係對驅動裝置40進行驅動控制，測定各地點中的X射線穿透量，依次將X射線源50及檢測器60配置於第1地點101、第2地點102、第3地點103。且，照射來自X射線源50預定輸出(例如A)之X射線，以檢測器60對各地點中的X射線之穿透量進行測定。此外，各自將X射線源50及檢測器60之對配置於各地點，能夠設置複數X射線源50及檢測器60之對並進行測定。

將X射線源之輸出設為A，將在各位置中的檢測器60所檢測之線量各自設為B1、B2、B3。演算處理部70係藉由該些值，求出2個被測定對象物121、122之各別的厚度尺寸L1、L2。

將由基材110表面至第1被測定對象物121之距離設為S1、第1被測定對象物121之厚度尺寸設為L1、由第1被測定對象物121背面至第2被測定對象物122表面之距離設為S2、第2被測定對象物122之厚度尺寸設為L2、第2被測定對象物122背面至基材110背面之距離設為S3時，能夠以B1與B3的比求出L1的值、B2與B3的比求出L2的值。

即，B1/B3=exp(-L1(α1-α0))

B2/B3=exp(-L2(α2-α0))

演算處理部70係就L1及L2解開上述式進行輸出。如上述，在實施形態1中，能夠在3地點測定X射線之衰減率，僅進行簡單的運算，求出第1被測定對象物121及第2被測定對象物122之厚度尺寸。

<關於實施形態2之測定>

接下來，對關於第2實施形態之測定進行說明。圖3係表示關於X射線非破壞檢查裝置之第2實施形態之測定的模式圖。在實施形態2中，驅動控制部30係在物品100中，選擇從存在第1被測定對象物121之第1區域所選擇之第1地點101，及從第1被測定對象物121與第2 被測定對象物122重疊且存在之第2區域所選擇之第2地點102，及從不存在被測定對象物之第3區域所選擇之第3地點103。且，驅動控制部30係將第3地點103與第1地點101作為第1組，又，將第2地點102與第1地點101作為第2組加以特定。

且，驅動控制部30係對驅動裝置40進行驅動，在各第1地點101、第2地點102、第3地點103，以穿透X射線量檢測之方式，依序配置X射線源50及檢測器60，取得各地點中的檢測值B1、B2、B3。

且，演算處理部70係從將第3地點103與第1地點101設為一對之第1組所得到之B3、B1的比，求出第1被測定對象物121之厚度尺寸L1，相同的，從將第2地點102與第1地點101設為一對之第1組所得到之B2、B1的比，求出第2測定對象物122之厚度尺寸L2。此外，基材110之衰減率α0、第1被測定對象物121之衰減率α1、第2被測定對象物122之衰減率α2為已知。

<關於實施形態3之測定>

接下來，對關於第3實施形態之測定進行說明。圖4係表示關於X射線非破壞檢查裝置之第3實施形態之測定的模式圖。在第3實施形態，在第3實施形態中，對物品100之基材110加入配置有第1被測定對象物121、第2被測定對象物122，形成有溝槽123、124、125。

溝槽123係從厚度L0之物品100表面形成至第1被測定對象物121，溝槽124係從物品100表面形成至第2被測定對象物122，溝槽125係從物品100背面形成至第2被測定對象物122。且，從物品100表面至第1被測定對象物121之距離，即，將溝槽123之深度尺寸設為S1、第1被測定對象物121之厚度尺寸設為L1、第1被測定對象物121與第2被測定對象物122之距離設為S2、第2被測定對象物122之厚度尺寸設為L2、從第2被測定對象物122至物品100背面之距離，即，溝槽125之深度尺寸設為S3。

又，基材110之吸收率α0、第1被測定對象物121之吸收率α1、第2被測定對象物122之吸收率α2為已知，並將L1及L2設為已知。此外，能夠將與形成於基材110之溝槽相同的孔當作測定對象。

在該例中，將從物品100表面至第1被測定對象物121之基材110之厚度尺寸S1、從物品100表面至第2被測定對象物122之厚度尺寸(溝槽123之深度尺寸：S1+L1+S2)、從第2地點102至物品100背面之尺寸(S3)當作測定之對象。這與求出S1、S2、S3之方法相同。若知道該些尺寸，就能夠知道溝槽123、124、125之深度尺寸。

因此，如圖4所示，驅動控制部30係如下述來對5地點進行特定。

第1地點101：配置有第1被測定對象物121，且無溝槽之第1區域

第2地點102：配置有第1被測定對象物121，且形成有溝槽123之第2區域

第3地點103：配置有第1被測定對象物121及第2被測定對象物122之第3區域

第4地點104：配置有第2被測定對象物122，且形成有溝槽124之第4區域

第5地點105：配置有溝槽125之第5區域，其中，前述溝槽125配置有第2被測定對象物122。

驅動控制部30係如下述來對3組進行選定。

第1組：第1地點101、第2地點102

第2組：第3地點103、第4地點104

第3組：第3地點103、第5地點105

且，演算處理部70係以下列步驟求出所需的厚度尺寸。

藉由在第1組所得到之穿透率B1與穿透率B2的比，求出S1。

接下來，藉由在第2組所得到之穿透率B3與穿透率B4的比，求出S1+L1+S2。

在此，由於S1與L1為已知，因此能夠求出S2。

且，藉由在第3組所得到之穿透率B3與穿透率B5的比，求出S3。

藉此，加至已知之L1、L2，能夠對S1、S2、S3之值進行特定。

<關於實施形態3之測定的變形例>

接下來，對關於第3實施形態之計測的變形例進行說明。該例子係將第1被測定對象物121之厚度尺寸L1、第2被測定對象物122之厚度尺寸L2物品100之全體的厚度尺寸L0當作已知，使用該厚度尺寸L0與前述例子相同地得到各厚度尺寸S1、S2及S3。此外，在該情況下，使用前述之第1組(第1地點101與第2地點102)及第2組(第3地點103與第4地點104)作為測定地點之組。

且，演算處理部70係以下述步驟求出所需的厚度尺寸。

從第1組中的計測值，求出第1被測定對象物121之厚度尺寸S1。

從第2組中的計測值求出厚度尺寸。

從所求得之S1、S2、已知之L0、L1、L2L0

L0=S1+L1+S2+L2+S3

因此

S3=L0-(S1+L1+S2+L2)

藉此，加至已知之L1、L2，能夠對S1、S2、S3之值進行特定。

<關於實施形態4之測定>

接下來，對關於第4實施形態之測定進行說明。第4實施形態係使用設計圖作為物品之設計資訊。又，在第4實施形態中係作為物品，將於內部具備絕緣層之薄膜基板當作X射線非破壞檢查裝置10之檢查對象，對出貨前之薄膜基板的絕緣層內部之電路層的厚度進行檢查測定。

圖5係表示關於X射線非破壞檢查裝置之第4實施形態之測定的對象亦即薄膜基板之設計圖的模式圖，圖6係同樣作為薄膜基板之設計圖之相當於圖5中的P-P線之剖面圖，圖7係圖6中的B地點之放大圖。薄膜基板200，薄膜基板200之電路層係由第1層201(圖5中以實線所表示)、第2層202(同樣以虛線所表示)、第3層203(同樣以鏈線所表示)所構成。又，第1層201之厚度尺寸設為已知。

薄膜基板200係根據如圖5及圖6所示之設計資訊進行製造。X射線非破壞檢查裝置10係在薄膜基板200上之相異的2地點，使穿透之X射線的路徑差為被測定對象物，將該2地點作為成對之組加以特定，在該2地點檢測穿透之X射線並進行比較。測定絕緣膜內部之電路層的厚度尺寸。

將線照射於基板上之a、b、c、d、e、f、g、h、i、...之各個地點，並計測所穿透之X射線量。在圖5中，將配置有X射線源50及檢測器60之位置，以小的圓形記號標示a~i...。在該些地點，X射線穿透垂直於紙面之路徑。又，在圖5中，作為成對之組，所被加以特定之接近穿透X射線之檢測位置的2處，以線連接。且，在圖6中，以虛線表示X射線之穿透路徑。

且，在實施形態4中，以a與b、c與d、e與f、f與g、h與i、h與j、h與k...之符號為一對，所被加以特定之2地點係各自成為一組。

在薄膜基板200中，係於絕緣層210之內部，形成有以3個層201、202、203所構成之電路層，a與b中的檢測值之差、c與d中的檢測值之差係起因於第3層203。因此，由穿透各個區域之X射線的檢測值及已知的第3層203之吸收係數，可求出第3層203之厚度尺寸。藉此，在出貨前能夠檢測是否以適合的厚度來進行製造。該厚度尺寸之演算係與前述實施例1、2、3相同。

相同地，e與f中的檢測值之差係起因於第1層201之厚度尺寸、第1層201與第2層202之間的距離(間隔)。因此，能夠根據各個地點中的X射線之檢測值、為已知之第1層201及絕緣層210的吸收係數，求出第1層201與第2層202之間的距離(間隔)。

且，f與g中的檢測值之差係起因於第1層201與第2層202之間的距離(間隔)、第2層202之厚度尺寸。因此，能夠從穿透各個地點之X射線的檢測值、先前所求出之第1層201與第2層202之間的距離(間隔)、第2層202之吸收係數，求出第3層203之厚度。

總結以上，按照下述來表示c、d、e、f、g中的層構造。

c(與b相同)：第2層

d(與a相同)：第2層+第3層

e：第2層+第3層

f：第1層+第1層與第2層之間的距離(間隔)+第2層+第3層

g：第1層+第1層與第3層之間的距離(間隔)+第3層

因此，由c與d求出第3層203之厚度，根據所求出之第3層203，由e與f合併為已知之第1層201，求出第1層201與第2層202之間的距離(間隔)，且能夠根據所得到之第1層201與第2層202之間的距離(間隔)，由f與g求出第2層202之厚度。

如此，在本實施形態中，驅動控制部30係根據所算出之層的厚度尺寸，算出未知之層的厚度尺寸，因此是否能夠依序在其他地點特定成對之組並列舉所有組合，該處理係頂多在10μm~數10mm之範圍內找出最佳組合，使X射線穿透並依次以檢測器進行檢測，能夠依次求出未知之層的厚度。

綜合上述，實施形態5中，在出貨前能夠檢查第2層202之厚度是否以適合的厚度進行製造。相同地，其他地點例如根據d(或e)，將d與c作為成對之組加以特定，求出c的差、求出第3層203之厚度。

如此，將未得到被測定對象物之厚度尺寸的其他地點(或層)當作起點，求出第3層之厚度，最後求出第2層202之厚度尺寸，將2地點作為成對之組加以特定，能夠依次求出未知之層的厚度尺寸。

又，將可得到被測定對象物之厚度尺寸的地點(或層)、未得到厚度尺寸之其他區域(或層)當作基準，求出第3層203之厚度，最後求出第2層202之厚度尺寸，將2地點作為成對之組加以特定，以檢測器依次檢測穿透之X射線，能夠求出未知之層的厚度尺寸。

<關於實施形態4之測定的變形例>

接下來，對關於第4實施形態之測定的變形例進行說明。該例係藉由X射線非破壞檢查裝置10，對配置於物品100之內部之層之輪廓中的剖面形狀進行測定者。如圖5所示，X射線之穿透路徑h、i、...係，能夠檢測存在具有被測定對象物(例如第1層)之層的區域，及於挾著存在不具有被測定對象物(例如第1層)之層之區域的邊界線之一方之區域的2點(h-i)、一方之區域的1點與邊界線上之1點的一對(h1-j)、一方之區域的1點與另一方之區域之1點的一對(h2-k)、逐點隔開間隔並在一方之區域的1點與另一方之區域之1點的一對(h3-l)、(h4-m)之各自的成對之組，檢測穿透X射線量，藉由比較該些，存在具有被測定對象物(例如第1層)之層的區域，及存在不具有被測定對象物(例如第1層)之層之區域之邊界線的傾斜。

將X射線之檢測值的差、與對由檢測穿透X 射線之座標位置所得到之厚度尺寸的變化進行圖形化時，能夠得知配置有與圖7相同形狀之被測定對象物(例如第1層)的區域、與未配置被測定對象物(例如第1層)之區域之邊界線附近中的剖面之傾斜。

如以上之計測中，驅動控制部30係在求出相同之被測定對象物的厚度尺寸時，如第4實施形態之區域a、b、c、d，將成對之組設定在遠離物品之位置為較佳。如此，將成對之組設定於遠離物品之位置時，穿透多層構造且所檢測之穿透X射線量不會產生偏移誤差，能夠藉由平均之線量求出被測定對象物(層)之厚度。

另一方面，如地點e、f、g，藉由檢測穿透物品所接近之區域的X射線量，能夠提高該區域中的厚度測定之精度。

其他的實施形態亦相同，若將作為成對之組加以特定之區域設在被測定對象物之層數少的區域所選擇之地點時，能夠提高檢查工程之生產率，且能夠對大量的晶圓基板、薄膜基板、鋰離子電池等之電容等的基板進行檢查，並在出貨前進行最後確認。

又，當檢測穿透之X射線的測定位置設在平台中央時，能夠由正上方照射所照射之X射線，X射線成像將變得鮮明，能夠檢測穿透之正確的線量。

又，如圖6所示，設計資訊不管係除了電路圖還是電路之剖面圖，皆根據剖面圖，使多層構造之基板上相異之2地點之層的差為被測定對象物，能夠將該2地點當作成對之組加以特定，且能夠決定穿透之X射線之檢測位置，在前述2地點檢測穿透之X射線並進行比較，關於出貨前之光阻層內部的電路層，對層之厚度進行檢查測定。

此外，在計測中，如圖8所示，合成設計資訊存放部20所存放之電路圖(圖5)與剖面圖(圖6)，亦可表示在設置於電腦系統80之圖像顯示裝置(未圖示)。藉此，能夠更自在的對X射線非破壞檢查裝置進行操作。

<關於實施形態5之測定>

接下來，對關於第5實施形態之計測進行說明。圖9係表示成為關於X射線非破壞檢查裝置之第5實施形態之測定對象之物品的設計圖者，(a)為平面模式圖、(b)為相當於(a)中之Q-Q線的剖面圖。在實施形態5中，作為物品，將於內部具有銅(Cu)之配線的基板300作為計測對象。在X射線非破壞檢查裝置10，對基板300照射X射線，計測銅(Cu)製之配線的厚度。

又，在第5實施形態中，對基板300全體照射X射線，如圖10所示，以作為配置於基板300之下部之檢測裝置的拍攝元件350，對基板300之穿透圖像進行拍攝。拍攝元件350係平板狀，對基板300全體之X射線穿透圖像進行拍攝。且，基板300係根據X射線之吸收量(穿透線量)，將其輸出例如輸出為256階調。

在實施形態5中，能夠根據拍攝元件350中之預定地點中的輸出階調值，得到在該位置中的穿透X射線之檢測值。

在基板300內部，如圖9所示，配置有例如18μm之第1絕緣膜311、第2絕緣膜312、第3絕緣膜313；在第1絕緣膜311與第2絕緣膜312之間，形成有溝槽314；在第2絕緣膜312與第3絕緣膜313之間，形成有溝槽315。又，在圖中第1絕緣膜311中，層積有銅製之配線321(12μm)。又，第2絕緣膜312亦層積有銅製之配線322(12μm)，第3絕緣膜313亦層積有銅製之配線321、322、323(12μm)。

此外，絕緣膜311、312、313之下側亦配置有電極層330。為了方便起見，該電極層330也以銅製計算作為12μm之厚度尺寸。又，絕緣膜311、312、313及配線321、322、323之上部係配置有焊錫阻劑(Solder Resist、以下、簡略記為光阻劑340)。

在實施形態5中，基板300上之6地點即在圖中的a、b、c、d、e、f各自的地點，測定X射線量。這是藉由得到拍攝元件350之該地點中的階調值來執行。

在此，在各地點中，X射線係穿透以下之構材

a：光阻劑340、第1絕緣膜311

b：光阻劑340、配線321、第1絕緣膜311、電極層330

c：光阻劑340、第1絕緣膜311、電極層330

d：光阻劑340、電極層330

e：光阻劑340、第2絕緣膜312、電極層330

f：光阻劑340、配線322、第2絕緣膜312

且，在圖9(a)係以虛線表示X射線之路徑，在其兩側配置X射線源50及檢測器60。在圖9(a)中，以粗線之鏈線表示配線321、322、323，以中線之鏈線表示絕緣膜311、312、313，以細線之點虛線表示電極層330。

在實施形態5中，驅動控制部30係根據存放於設計資訊存放部20之基板的設計資訊(例如設計圖、電路圖等)，對穿透之X射線量的檢測位置進行特定。此時，基板300上之相異之2地點之層的差成為被測定對象物，將該2地點作為成對之組，加以特定驅動控制部30。在第5實施形態中，將基板300之(a，c)、(f，c)、(d，e)作為成對之組加以特定。

(a，c)中的穿透路徑之差會變成為電極層330，(f，c)中的穿透路徑之差會變成為配線322，(d，e)中的穿透路徑之差會變成為第2絕緣膜312。因此，在a，c，f，c，d，e之各自地點，以檢測器60檢測穿透之X射線，能夠根據X射線量之差、各自的層、膜之吸收係數，求出電極層330、絕緣膜311、312、313、絕緣膜311、312、313、光阻劑340之各自的厚度。

又，前述基板300上之相異的2地點係將配置有被測定對象物(例如電極層330)之區域的地點、與該區域周邊之區域當作一對加以特定，藉由在該些區域中檢測穿透之X射線並進行比較，來算出被測定對象物(例如電極層330)之厚度。

又，前述基板300上之相異的2地點，係存在具有被測定對象物(例如電極層330)之層的區域、與存在不具有被測定對象物(例如電極層330)之層之區域之邊界的附近。

接下來，對具體的處理進行說明。圖9係表示關於X射線非破壞檢查裝置之第5實施形態之測定中的各區域中的階調值與層之構造的表格。在實施形態5中，驅動控制部30係進行以下(1)、(2)、(3)之計算。

該計算係將各檢測值代入以下之式子，關於所求之厚度尺寸L，藉由解該方程式來進行。

αˆL=B1/B2

在此，α係表示衰減率，B1、B2係表示形成組之區域中的線量(濃度)。

(1)由(a，c)之組，使用各地點中的X射線量之差、及銅(Cu)之X射線的衰減率αC(=0.9814：每1μm之衰減率)，對電極層330之厚度尺寸進行計算。

在此，Bc/Ba=130/166=0.7831，因此得到13.02μm為電極層330之厚度尺寸。

(2)由(f，c)之組，同樣地，使用配線322之衰減率αC(=0.9814：每1μm之衰減率)，進行下一次計算，並計算第2絕緣膜312之厚度尺寸。

在此，Bc/Bf=96/30=0.7386，因此得到16.17μm為配線322之厚度尺寸。

(3)由(d，e)之組，同樣地，使用絕緣膜311、312、313之衰減率αR(=0.9947：每1μm之衰減率)，進行下一次計算，並計算第2絕緣膜312之厚度尺寸。在此，Be/Bd=129/143=0.9021，因此得到19.4μm為電極層330之厚度尺寸。

此外，省略圖示，例如將成為對應於10μm之厚度尺寸之X射線量之基準之成對之組的2個X射線檢測地點，事先設置於基板上之任一位置，能夠對其X射線量，測定是否已檢測幾倍之線量，並簡單將厚度作為算出之目標。又，在此亦可，另外亦可對檢測器進行校正(校正、原點修正)。

此外，由基板表面將預定厚度之被測定對象物內蔵於已知之深度位置之基準基板或事先已知厚度，配置測定容易之圖案(測試圖案)，測定X射線線量，能夠藉由比較想測定之電子電路圖案的X射線量，簡單算出厚度。

由實施形態5，如圖8所示，事先準備藉由模擬疊加基板內部(光阻劑)A、銅Cu膜B、絕緣膜C、絕緣膜內部之電極層D之4層之設計圖的設計資訊(設計資料)，在現實中拍攝穿透之X射線量所引起之X射線穿透畫像，事先記錄設計資訊之區域a、b、c、d、e、f的濃淡資訊，當檢查其他電子基板時，比較區域a、b、c、d、 e、f之濃淡資訊，能夠藉由計算區域a、b、c、d、e、f之穿透X射線量，容易地檢查出是否在基板內部(光阻劑)A、銅Cu膜B、絕緣膜C、絕緣膜內部之電極層D之4層中的哪一層具有缺陷，譬如說能夠進行X射線所引起之Die-Database檢查，不止對出貨前之產品進行檢查，在工程中，亦能夠適用於一些工程結束中的工程檢查。

<關於實施形態6之測定>

對測定試料中之孔隙(空隙)的厚度或形狀之本發明的實施形態6進行說明。圖12及圖13係表示利用X射線，測定試料中之孔隙的模式圖。在該例中，如圖12所示，X射線非破壞檢查裝置400係具備固定X射線源410、旋轉X射線源420為X射線源，具備固定檢測器430、旋轉檢測器440為檢測器。

固定X射線源410係配置於試料450之中心，旋轉X射線源420係載置於導軌或U字形臂部(未圖示)等，能夠將試料450向中心旋轉予以配置。又，固定檢測器430係配置於固定X射線源410之對向位置，旋轉檢測器440係被固定於導軌或U字形臂部等(未圖示)，配置於對來自旋轉X射線源420之X射線進行檢測之位置。旋轉X射線源420係將圖12之軸Z向中心旋轉。此外，軸Z係相當於固定X射線源410之固定軸。且，X射線非破壞檢查裝置400係根據固定檢測器430及旋轉檢測器440之X射線的檢測結果，計測孔隙之厚度尺寸或形狀。

在試料450僅只有一個孔隙之情況下(參閱圖13：孔隙A)係以固定X射線源410與旋轉X射線源420，在通過孔隙A之路徑與未通過孔隙A之路徑照射X射線，以固定檢測器430及旋轉檢測器440檢測穿透X射線量，能夠進行與前述各例相同之計算，檢測孔隙之試料深度方向的厚度。

又，假設平面地取得試料之X射線穿透量的分佈，則能夠測定孔隙之形狀。如圖14所示，對關於2個孔隙即孔隙A與孔隙B分佈於試料之垂直方向的情況進行說明。此時，對試料450從垂直方向照射X射線，對穿透孔隙A與孔隙B之X射線量進行測定。接下來，例如將旋轉X射線源420旋轉至傾斜45度方向，對試料450從傾斜45度方向照射X射線，將旋轉檢測器440配置於將試料設在中心(點對稱)之位置。對此，從至少6地點之方向將X射線照射於試料。

將旋轉X射線源之X射線照射於試料之孔隙A，平面地檢測穿透之穿透X射線穿透量的分佈。相同地，使X射線源旋轉，將X射線源配置於其他的傾斜方向，能夠由至少6地點之傾斜45度方向，取得穿透試料之穿透X射線之穿透圖像。

一般，該穿透圖像為楕圓狀之畫像，因此將畫像之緣部之座標的數值代入axˆ2+byˆ2+cxy+dx+ey+f=0(a,b≠0)，配置至少6地點之X射線源，能夠藉由檢測穿透檢查試料之穿透X射線，求出a~f之係數。

將該楕圓式作為基底，能夠掌握X射線照射之傾斜方向例如從45度、X射線之穿透面的形狀。例如假設為45度之傾斜方向，則使表示為X射線之穿透面的直徑=楕圓狀之畫像/cos45°=√2×楕圓狀之畫像，因此能夠以乘上√2倍，求出X射線穿透面之形狀、座標。

能夠由該X射線穿透面之形狀、中心座標、輪廓座標，求出將孔隙A切成圓片之穿透面的形狀、中心座標、輪廓座標，並能夠求出孔隙A之水平方向的形狀、輪廓座標，同時能夠求出水平方向之孔隙A的大小。

且，上述例子係在由傾斜45度之角度方向穿透X射線之情況下進行說明，從不同的傾斜方向以X射線使穿透孔隙A，與上述相同，在孔隙A之不同的地點，求出切成圓片之穿透面的形狀、中心座標、輪廓座標，藉由上述，能夠求出孔隙A之試料深度方向之厚度的大小。

此外，將所求出之孔隙A之試料深度方向之厚度的大小、同時穿透所求出之孔隙A之X射線設為基底，能夠由孔隙A與孔隙B同時穿透之X射線量，求出孔隙B之厚度的大小。

即使求出孔隙B之水平方向的大小時，亦與上述相同，將旋轉X射線源之X射線照射於試料之孔隙B，檢測穿透之穿透X射線量、穿透圖像。相同地，使X射線源旋轉，將X射線源配置於其他的傾斜方向，能夠由至少6地點之傾斜45度方向檢測穿透試料之穿透X射線量、穿透圖像，進行相同演算，求出水平方向之孔隙B的大小。

綜合上述，關於本發明之X射線非破壞檢查裝置即使係如將各種物質混合之電子基板、晶圓者，亦能夠以非破壞檢查僅想檢查之物質的厚度、由表面至物質之厚度。即，根據事先所記憶之基板的設計資訊，對穿透之X射線量的檢測位置進行特定時，多層構造之基板上之相異之2地點之層的差為被測定對象物，將該2地點當作成對之組加以特定，藉由在前述2地點檢測穿透之X射線並進行比較，複數之被測定對象物被埋入基板內部，即使係層積有數層之層的多層構造時，亦能夠藉由使用不花費成本之簡單之檢查方法的檢查裝置，容易的對多層構造內之應檢查層之厚度進行測定。