WO2014136194A1 - Ｘ線非破壊検査装置 - Google Patents

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WO2014136194A1
WO2014136194A1 PCT/JP2013/055893 JP2013055893W WO2014136194A1 WO 2014136194 A1 WO2014136194 A1 WO 2014136194A1 JP 2013055893 W JP2013055893 W JP 2013055893W WO 2014136194 A1 WO2014136194 A1 WO 2014136194A1
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直三 杉本
敏彦 西崎
雅裕 井上
益男 安間
中村　優
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Tokyo Electron Ltd
Topcon Corp
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Tokyo Electron Ltd
Topcon Corp
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray nondestructive inspection apparatus, and in particular, measures an X-ray dose transmitted by irradiating an object to be measured existing inside an article, such as a semiconductor or a printed circuit board, and transmits the object.
  • the present invention relates to an X-ray non-destructive inspection apparatus that determines the thickness of an object to be measured in a non-destructive manner without contacting an object.
  • the article As a method for non-destructively measuring the thickness dimension of an article whose X-ray absorption coefficient is known, the article is irradiated with X-rays, the amount of X-ray transmission of the article is measured, and based on the transmission amount and the absorption coefficient Some measure the thickness of an article.
  • an article to be inspected may have a mixture of members made of various substances inside, and X-rays pass through members made of various substances in a path passing through the article. . For this reason, it is not possible to measure only the thickness dimension of a member formed of a specific substance arranged inside the article.
  • Recent articles such as electronic substrates and wafers have a structure in which members made of various substances are arranged in layers.
  • a section of the article is prepared as a sample, and the cross section is observed with an optical microscope or an electron microscope.
  • the loss is large in terms of time and cost. For this reason, a method that can inspect such articles in a non-destructive manner has long been desired.
  • the conventional inspection method using X-rays requires a reference sample as described above.
  • An object of the present invention is to provide an X-ray non-destructive inspection apparatus that can easily and inexpensively measure the thickness dimension of an object to be measured with a simple apparatus and arithmetic processing.
  • the present invention is based on stored design information and has a substrate with a known X-ray absorption coefficient, and a known X-ray absorption disposed in the substrate and different from the X-ray forming absorption coefficient of the substrate.
  • an X-ray non-destructive inspection apparatus that irradiates an article having an object to be measured with a coefficient, measures the dose of the transmitted X-ray, and obtains the thickness dimension of the object to be measured from this dose
  • Two different locations on the article are determined based on the design information stored in advance, and the difference between X-ray transmission paths at the two different locations on the article is determined when the location is set.
  • the two locations are paired so that A detection position determining means specified as a pair to be formed; a driving means for moving the detection means to a location specified by the detection position determination means as a pair; and the X-ray dose detected by the detection means Computing means for calculating the thickness dimension of the object.
  • the thickness of only the member to be inspected, the thickness from the surface to the member, Etc. can be inspected in a non-destructive state. Also, even if the article has a structure in which a plurality of members are overlapped and embedded in the base material, the inspection can be performed with a simple apparatus and arithmetic processing without cost, and the inspection can cover the inside of the article. The thickness dimension of the inspection member can be accurately measured.
  • FIG. 1 It is a mimetic diagram showing a schematic structure of an X-ray nondestructive inspection device concerning an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the measurement which concerns on 1st Embodiment of a X-ray nondestructive inspection apparatus. It is a schematic diagram which shows the measurement which concerns on 2nd Embodiment of a X-ray nondestructive inspection apparatus. It is a schematic diagram which shows the measurement which concerns on 3rd Embodiment of a X-ray nondestructive inspection apparatus. It is a schematic diagram which shows the design drawing of the articles
  • FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to a line PP in FIG. 5, which is a design diagram of an article to be measured according to a fourth embodiment of an X-ray nondestructive inspection apparatus.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion B in FIG. 6. It is a schematic diagram which shows the display state of an image display apparatus.
  • FIG. 9 is a plan view of an article to be measured according to a fifth embodiment of the X-ray nondestructive inspection apparatus, (a) is a schematic plan view, and (b) is a QQ line in (a).
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the measuring method of the X-ray transmission amount in 5th Embodiment.
  • FIG. 14 schematically shows the thickness measurement of an article using X-rays.
  • a detected X-ray dose is B.
  • B A ⁇ exp (- ⁇ ⁇ L)
  • the thickness L of the article 100 can be obtained from the X-ray transmission dose when the article 100 is transmitted and when the article 100 is not transmitted.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing another method for measuring the thickness of an article using X-rays.
  • the measured dose of the transmitted X-ray is B1.
  • the X-ray of output A is irradiated in a state without an article, the X-ray dose measured at a position separated by the same distance is defined as B2.
  • B1 Aexp ( ⁇ ⁇ L)
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 53-3262 discloses the thickness L of a substance. Therefore, a measurement technique is described in which the reference X-ray dose without an article and the X-ray dose in the presence of an article are measured, and the thickness value of the object to be measured is calculated from the measured values.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 58-62508 a standard body and a measurement object are arranged between a radiation source and a radiation detector, and the thickness of the measurement object is measured. The technology to do is described.
  • 60-194304 discloses an object to be measured having a multi-layered structure inside by measuring the transmitted energy by irradiating gamma rays having a plurality of types of energy.
  • a technique for measuring the thickness of an object to be measured is described.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-325714 the temperature distribution by heat transfer calculation of a slab is corrected with a solidus line and a liquidus line obtained from the transmittance of radiation having different energy spectra. Further, a technique is described in which a three-dimensional temperature distribution is obtained by correcting the temperature distribution in the longitudinal direction of the slab and a crater end is obtained, that is, the thickness of an object to be measured existing in the substance is measured.
  • 7-43320 discloses an XY method in which only a wiring pattern forming region is inspected with respect to a sample to be inspected based on design information in which wiring information of a wiring (circuit) pattern substrate is described.
  • There is a technique for moving the stage (paragraph numbers 0037 to 0038), irradiating the sample to be inspected with X-rays, obtaining a certain X-ray transmission image from the sample to be inspected (paragraph number 0027), and determining the thickness of the sample to be inspected. (Paragraph numbers 0045 to 0046).
  • An image capturing step, and a transmission image of the standard sample and the subject are captured while sequentially adding the standard sample with the energy of the radiation source being a second energy different from the first energy, and two types
  • a non-destructive identification method is described in which the relationship between the thickness of the standard sample and the transmitted radiation luminance value at a given energy is obtained, and the material and thickness of the subject are estimated.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an X-ray nondestructive inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • An X-ray nondestructive inspection apparatus 10 includes, as an article to be inspected, for example, a wafer substrate immediately before shipment, a film substrate before shipment in which an electronic circuit is wired on a film, a build-up multilayer printed circuit board, a multilayer Applicable to inspection devices used for final inspection of printed wiring boards and the like.
  • an article to be inspected will be described by taking a wafer substrate and a film substrate as examples.
  • An X-ray nondestructive inspection apparatus 10 includes an X-ray source 50 that irradiates an article 100 with X-rays, and a detector 60 as a detection unit that detects X-rays transmitted through the irradiated article 100. And comprising.
  • the X-ray nondestructive inspection apparatus 10 includes a driving unit 40 that drives the X-ray source 50 and the detector 60 to predetermined positions.
  • the X-ray nondestructive inspection apparatus 10 includes a design information storage unit 20 that stores design information of the article 100, a drive control unit 30 that controls the drive of the drive unit 40 as a detection position determination unit, and a detector 60 detection.
  • an arithmetic processing unit 70 that measures the thickness dimension of the measurement object 120 in the article 100 based on the result and design information from the design information storage unit 20.
  • the drive unit 40 includes an X-ray source drive unit 41 that drives the X-ray source 50 and a detector drive unit 42 that drives the detector 60.
  • the drive unit 40 is driven and controlled by the drive control unit 30.
  • the X-ray source 50 and the detector 60 are driven in synchronization so that the detector 60 detects X-rays from the radiation source 50.
  • the article 100 is disposed at the center position of a stage (not shown).
  • Article 100 is manufactured based on predetermined design information. This design information is stored in the design information storage unit 20.
  • the article 100 includes one or more members in the substrate 110.
  • As the substrate 110 for example, a silicon wafer substrate or a film substrate is used.
  • the members arranged in the base material 110 are various electronic elements, various functional layers made of a material different from the base material in the base material, wiring, and the like.
  • the X-ray nondestructive inspection apparatus 10 among the members arranged in the substrate 110, those whose thickness dimensions are unknown are regarded as the measurement object 120, and the thickness dimensions are subjected to arithmetic processing. Calculated by the unit 70.
  • the measurement target 120 is arranged in the base 110. Further, in the substrate 110, the object 120 to be measured is arranged so as to be a single layer, or is arranged so as to be multilayered in the same region.
  • the article is not limited to a wafer substrate or a film substrate, and may be any other article that can be inspected nondestructively. That is, for example, inspection of foreign substances inside food, rust corrosion inspection of reinforcing bars inside buildings, contamination inspection of surgical tools inside the human body, or final inspection of personal computers, mobile phones, mobiles, digital cameras, fuel cells, etc. It can be applied and has a wide range of applications.
  • the design information storage unit 20, the drive control unit 30, and the arithmetic processing unit 70 are a computer system 80 including a CPU (central processing unit) ROM (read only memory), a RAM (random access memory), an HDD (hard disk drive), and the like. Composed.
  • functions stored in the design information storage unit 20, the drive control unit 30, and the arithmetic processing unit 70 are realized by processing a program stored in an HDD, a ROM, or the like with a CPU.
  • the design information storage unit 20 is set in a storage area of the arithmetic processing unit 70 such as an HDD.
  • the design information storage unit 20 stores information including a design drawing, a circuit diagram, or a circuit cross-sectional view as design information. Further, the design information storage unit 20 stores the X-ray absorption coefficient of the article 100, the base material constituting the article, and the members to be included.
  • the drive control unit 30 sets the arrangement position of the X-ray source 50 and the detector 60. That is, the drive control unit 30 designates two different locations on the article 100 as positions where the X-ray source 50 and the detector 60 are arranged, and the difference in the X-ray transmission path at these two locations is the object 120 to be measured. These two pairs to be paired are specified as one set.
  • the set position information is obtained from the design information storage unit 20 and stored in, for example, storage means (HDD, RAM of the computer system 80) of the drive control unit 30.
  • one X-ray source 50 and detector 60 are used as a pair, but a plurality of X-ray sources are moved to a predetermined position, and a plurality of detectors synchronized therewith are predetermined.
  • the X-ray transmission amount at a plurality of locations can be detected simultaneously by moving to a position. Accordingly, the drive control unit 30 sets one or a plurality of sets for performing measurement on the article 100.
  • the drive control unit 30 determines the number of layers formed by the article 100, the number of layers from the article surface to the object to be measured, or the measurement from the article back surface, based on the design information of the article 100 stored in the design information storage unit 20.
  • the number of layers up to the object, the area where the inclusions overlap, the area where the object to be measured does not exist, and the distance (distance) between the area where the object to be measured exists and the area where the object does not exist are within a predetermined distance.
  • Two locations on the article 100 are identified as a set based on parameters such as whether they exist.
  • the arithmetic processing unit 70 calculates the thickness dimension of the measurement object 121 from the dose values detected by the detector 60 at each location. This calculation is made based on a well-known formula relating to X-ray absorption. As a result, the arithmetic processing unit 70 compares the doses detected at the two locations of the set, and based on the known X-ray absorption coefficient of the measurement target, the measured thickness dimension, etc. Find the thickness of Moreover, the thickness dimension (distance) of the inclusion article of an article is calculated
  • the thickness dimension of the measurement object can be measured by various procedures.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing measurement according to the first embodiment of the X-ray nondestructive inspection apparatus.
  • two objects to be measured that is, a first object to be measured 121 and a second object to be measured 122 are arranged in a substrate 110.
  • the transmittance ⁇ 0 of the substrate 110, the transmittance ⁇ 1 of the first object 121 to be measured, and the transmittance ⁇ 2 of the second object 122 to be measured are known and stored in the design information storage unit 20. Yes.
  • the drive control unit 30 selects a measurement location so that the difference in the X-ray transmission path at two different locations on the article 100 becomes the measurement object 121.
  • the first location 101 from the first area where the first object 121 to be measured is arranged, and the second area from the second area where the second object 122 to be measured is arranged.
  • a third location 103 is selected from the third region where the measurement object is not arranged.
  • the first location and the third location are the first set, and the second location and the third location are the second set.
  • the drive control unit 30 drives and controls the drive means 40 to measure the X-ray transmission amount at each location to the first location 101, the second location 102, and the third location 103.
  • the radiation source 50 and the detector 60 are sequentially arranged.
  • X-rays with a predetermined output for example, A
  • a predetermined output for example, A
  • a plurality of pairs of X-ray sources 50 and detectors 60 can be provided for measurement so that a pair of the X-ray source 50 and detector 60 is arranged at each location.
  • the arithmetic processing unit 70 obtains the thickness dimensions L1 and L2 of the two objects to be measured 121 and 122 based on these values.
  • the distance from the surface of the substrate 110 to the first object 121 to be measured is S1, the thickness dimension of the first object 121 to be measured is L1, and the second object to be measured from the back surface of the first object 121 to be measured. If the distance to the surface of the object 122 is S2, the thickness dimension of the second object 122 to be measured is L2, and the distance from the back surface of the second object 122 to the back surface of the substrate 110 is S3, B1
  • the arithmetic processing unit 70 solves the above equation for L1 and L2, and outputs the result.
  • the thickness of the first measurement target object 121 and the second measurement target object 122 is measured for the X-ray attenuation rate at three locations, and simple calculation is performed. Can only be determined.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the measurement according to the second embodiment of the X-ray nondestructive inspection apparatus.
  • the drive control unit 30 includes the first location 101 selected from the first region of the article 100 where the first measurement target 121 is present, the first measurement target 121 and The second location 102 selected from the second region where the second object to be measured 122 overlaps and the third location 103 selected from the third region where the object to be measured does not exist are selected. Then, the drive control unit 30 specifies the third location 103 and the first location 101 as the first set, and the second location 102 and the first location 101 as the second set.
  • the drive control part 30 drives the drive means 40, and the transmitted X-ray dose detects the X-ray source 50 and the detector 60 in the 1st location 101, the 2nd location 102, and the 3rd location 103, respectively.
  • the detection values B1, B2, and B3 at each location are acquired sequentially.
  • the arithmetic processing part 70 calculates
  • the thickness dimension L2 of the second object 122 to be measured is obtained from the ratio of B2 and B1 obtained from the first set in which the second location 102 and the first location 101 are paired.
  • the attenuation rate ⁇ 0 of the substrate 110, the attenuation rate ⁇ 1 of the first object 121 to be measured, and the attenuation rate ⁇ 2 of the second object 122 to be measured are known.
  • FIG. 4 is a schematic view showing measurement according to the third embodiment of the X-ray nondestructive inspection apparatus.
  • the trench 123, 124, and 125 are formed.
  • the trench 123 is formed from the surface of the article 100 having a thickness L0 to the first object to be measured 121, and the trench 124 is formed from the surface of the article 100 to the second object to be measured 122. Is formed from the back surface of the article 100 to the second object 122 to be measured.
  • the distance from the surface of the article 100 to the first object to be measured 121, that is, the depth dimension of the trench 123 is S1
  • the thickness dimension of the first object to be measured 121 is L1
  • the first object to be measured The distance between the object 121 and the second object to be measured 122 is S2
  • the thickness dimension of the second object to be measured 122 is L2
  • the distance from the second object to be measured 122 to the back surface of the article 100 that is, The depth dimension of the trench 125 is S3.
  • the absorption rate ⁇ 0 of the substrate 110, the absorption rate ⁇ 1 of the first object 121 to be measured, and the absorption rate ⁇ 2 of the second object 122 to be measured are known, and L1 and L2 are known.
  • a hole can be set as a measurement object similarly to the trench formed in the base material 110.
  • Dimension: S1 + L1 + S2), and a dimension (S3) from the second location 102 to the back surface of the article 100 is a measurement target. This is the same as obtaining S1, S2, and S3. If these dimensions are known, the depth dimensions of the trenches 123, 124, and 125 can be known.
  • the drive control unit 30 specifies the following five locations as follows. First location 101 : 1st area
  • positioned is arrange
  • the drive control unit 30 selects three groups as follows. 1st group: 1st location 101, 2nd location 102 2nd group: 3rd location 103, 4th location 104 Third set: third location 103, fifth location 105
  • the arithmetic processing part 70 calculates
  • S1 is obtained by the ratio of the transmittance B1 and the transmittance B2 obtained in the first group.
  • S1 + L1 + S2 is obtained by the ratio of the transmittance B3 and the transmittance B4 obtained in the second set.
  • S1 and L1 are known, S2 can be obtained.
  • S3 is calculated
  • the values of S1, S2, and S3 can be specified.
  • the thickness dimension L1 of the first object to be measured 121 the thickness dimension L2 of the second object to be measured 122 are assumed to be known, and the overall thickness dimension L0 of the article 100 is known.
  • the thickness dimensions S1, S2 and S3 are obtained as in the above example.
  • the first set (the first place 101 and the second place 102) and the second set (the third place 103 and the fourth place 104) are used as the set of measurement places. .
  • the arithmetic processing part 70 calculates
  • a design drawing is used as design information of an article.
  • a film substrate having an insulating layer inside as an article is an inspection object of the X-ray nondestructive inspection apparatus 10, and the thickness of the circuit layer inside the insulating layer of the film substrate immediately before shipment is inspected and measured. To do.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a design drawing of a film substrate which is a measurement target according to the fourth embodiment of the X-ray nondestructive inspection apparatus
  • FIG. 6 is a PP diagram in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion B in FIG. 6.
  • the circuit layer of the film substrate 200 includes a first layer 201 (indicated by a solid line in FIG. 5), a second layer 202 (indicated by a chain line), and a third layer 203 (indicated by the same dotted line). ).
  • the thickness dimension of the first layer 201 is assumed to be known.
  • the film substrate 200 is manufactured based on the design information shown in FIGS.
  • the X-ray nondestructive inspection apparatus 10 identifies the two locations as a pair of pairs so that the difference in the path of the transmitted X-ray is the object to be measured at two different locations on the film substrate 200. X-rays transmitted through are detected and compared. The thickness dimension of the circuit layer inside the insulating layer is measured.
  • X-ray dose is measured by irradiating X-rays to each of the locations a, b, c, d, e, f, g, h, i,... On the substrate.
  • the positions where the X-ray source 50 and the detector 60 are arranged are indicated by small circles and denoted by symbols a to i. X-rays pass through a path perpendicular to the paper surface at these locations.
  • two detection positions of approaching transmitted X-rays identified as a pair set are connected by a line.
  • the X-ray transmission path is indicated by a broken line.
  • the thickness dimension of the third layer 203 can be obtained from the detected value of the X-ray transmitted through each region and the known absorption coefficient of the third layer 203. Thereby, it can be inspected whether it was manufactured with an appropriate thickness before shipment.
  • the calculation of the thickness dimension is performed in the same manner as in the first, second, and third embodiments.
  • the difference in detection value between e and f is due to the thickness dimension of the first layer 201 and the distance (interval) between the first layer 201 and the second layer 202.
  • the distance (interval) between the first layer 201 and the second layer 202 is determined based on the detected values of X-rays at the respective locations and the known absorption coefficients of the first layer 201 and the insulating layer 210. Can be sought.
  • the difference in detection value between f and g is due to the distance (interval) between the first layer 201 and the second layer 202 and the thickness dimension of the second layer 202. For this reason, from the detected value of the X-ray transmitted through each part, the distance (interval) between the first layer 201 and the second layer 202 obtained earlier, and the absorption coefficient of the second layer 202, the third layer 203 The thickness can be determined.
  • the layer structure at c, d, e, f, and g is shown as follows.
  • c (same as b): second layer d (same as a): second layer + third layer e: second layer + third layer f: first layer + distance between first layer and second layer (Spacing) + second layer + third layer g: first layer + distance (spacing) between the first layer and the third layer + third layer
  • the thickness of the third layer 203 is obtained from c and d, and based on the obtained third layer 203, the first layer 201 and the second layer 201 together with the known first layer 201 from e and f are also combined.
  • the distance (interval) between the layers 202 is obtained, and the thickness of the second layer 202 is obtained from f and g based on the obtained distance (interval) between the first layer 201 and the second layer 202. Can do.
  • the drive control unit 30 calculates the unknown layer thickness dimension based on the calculated layer thickness dimension, so that it can be sequentially identified as a pair of pairs at different locations. Count all combinations. In this process, an optimum combination within the range of 10 ⁇ m to several tens of mm can be found, X-rays can be transmitted and detected by the detector in order, and the unknown layer thickness can be obtained in order.
  • the second layer 202 is manufactured with an appropriate thickness before shipping.
  • d (or e) d and c are specified as a pair, the difference from c is obtained, and the thickness of the third layer 203 is obtained.
  • the thickness of the third layer is obtained starting from another place (or layer) where the thickness dimension of the measurement object is not obtained, and the thickness dimension of the second layer 202 is finally obtained.
  • Two locations can be specified as a pair and the thickness dimension of the unknown layer can be obtained sequentially.
  • the thickness of the third layer 203 is obtained based on the location (or layer) where the thickness dimension of the measurement object is obtained and the other region (or layer) where the thickness dimension is not obtained, and finally
  • two locations can be specified as a pair, and X-rays transmitted through the detector can be sequentially detected to obtain the unknown layer thickness dimension. .
  • the X-ray nondestructive inspection apparatus 10 measures the cross-sectional shape in the outline of the layer disposed inside the article 100.
  • X-ray transmission paths h, i,... Include a region where a layer having an object to be measured (for example, a first layer) and an object to be measured (for example, a first layer).
  • the region having the layer to be measured for example, the first layer
  • the object to be measured for example, the first layer
  • the object to be measured (for example, the first layer) having the same shape as FIG. 7 is arranged. It is possible to know the inclination of the cross section in the vicinity of the boundary line between the measured area and the area where the measurement object (for example, the first layer) is not arranged.
  • the pair set is an article. It is preferable to set the position at a distance.
  • the error of the transmitted X-ray dose detected through the multilayer structure is not biased, and the measured object (layer) is measured with an average dose.
  • the thickness can be determined.
  • the accuracy of thickness measurement in the region can be improved.
  • a final check before shipment can be performed by inspecting a substrate such as a capacitor such as a film substrate or a lithium ion battery.
  • the irradiated X-rays can be irradiated from directly above, the X-ray image becomes clear, and an accurate transmitted dose can be detected. it can.
  • the difference between two different layers on the multilayer substrate is measured based on the cross-sectional view.
  • the two places can be specified as a pair as an object, the detection position of transmitted X-rays can be determined, the transmitted X-rays at the two places are detected and compared, and immediately before shipment.
  • the layer thickness is inspected and measured.
  • the circuit diagram (FIG. 5) and the cross-sectional view (FIG. 6) stored in the design information storage unit 20 are synthesized as shown in FIG. You may make it display on an apparatus (not shown). As a result, the X-ray nondestructive inspection apparatus can be operated more comfortably.
  • FIG. 9 shows a design drawing of an article to be measured according to the fifth embodiment of the X-ray nondestructive inspection apparatus, (a) is a schematic plan view, and (b) is a Q- in FIG. It is sectional drawing equivalent to Q line.
  • a measurement target is a substrate 300 having a wiring made of copper (Cu) therein as an article.
  • the X-ray non-destructive inspection apparatus 10 irradiates the substrate 300 with X-rays and measures the thickness of copper (Cu) wiring.
  • the entire substrate 300 is irradiated with X-rays, and as shown in FIG. 10, a transmission image of the substrate 300 is picked up by the image pickup device 350 serving as detection means arranged at the bottom of the substrate 300.
  • the image sensor 350 has a flat plate shape and captures an X-ray transmission image of the entire substrate 300. Then, the substrate 300 outputs the output as, for example, 256 gradations based on the X-ray absorption amount (transmission dose).
  • a detected value of transmitted X-rays at the position can be obtained.
  • a first insulating film 311, a second insulating film 312, and a third insulating film 313 having a thickness of 18 ⁇ m are disposed inside the substrate 300, and the first insulating film 311 and the second insulating film 313 are disposed.
  • a trench 314 is formed between the insulating film 312 and a trench 315 is formed between the second insulating film 312 and the third insulating film 313.
  • a copper wiring 321 (12 ⁇ m) is laminated on the first insulating film 311.
  • a copper wiring 322 (12 ⁇ m) is stacked on the second insulating film 312, and copper wirings 321, 322, and 323 (12 ⁇ m) are stacked on the third insulating film 313.
  • an electrode layer 330 is also disposed below the insulating films 311, 312, and 313.
  • the insulating layer 210 is also made of copper and is calculated as a thickness of 12 ⁇ m.
  • a solder resist (hereinafter abbreviated as “resist 340”) is disposed on the insulating films 311, 312, 313 and the wirings 321, 322, 323.
  • the X-ray dose is measured at six locations on the substrate 300, that is, at each location a, b, c, d, e, and f in the figure. This is executed by obtaining a gradation value at the corresponding portion of the image sensor 350.
  • X-rays pass through the following members: a: resist 340, first insulating film 311 b: Resist 340, wiring 321, first insulating film 311, electrode layer 330 c: Resist 340, first insulating film 311, electrode layer 330 d: Resist 340, electrode layer 330 e: resist 340, second insulating film 312, electrode layer 330 f: Resist 340, wiring 322, second insulating film 312
  • the X-ray path is indicated by a broken line, and the X-ray source 50 and the detector 60 are arranged on both sides thereof.
  • the wirings 321, 322, and 323 are indicated by thick dashed lines
  • the insulating films 311, 312, and 313 are indicated by medium dashed lines
  • the electrode layer 330 is indicated by thin dashed lines.
  • the drive control unit 30 specifies the detection position of the transmitted X-ray dose based on the design information (for example, design drawing, circuit diagram, etc.) of the substrate stored in the design information storage unit 20. At this time, the drive control unit 30 specifies the two locations as a pair so that the difference between two different layers on the substrate 300 becomes the object to be measured. In the fifth embodiment, (a, c), (f, c), and (d, e) of the substrate 300 are specified as a pair set.
  • the difference of the transmission path at (a, c) is the electrode layer 330
  • the difference of the transmission path at (f, c) is the wiring 322
  • the difference of the transmission path at (d, e) is the second insulating film 312.
  • the X-rays transmitted at each of a, c, f, c, d, and e are detected by the detector 60, and based on the X-ray dose difference, the absorption coefficient of each layer and film,
  • the thicknesses of the electrode layer 330, the insulating films 311, 312, 313, the insulating films 311, 312, 313, and the resist 340 can be obtained.
  • two different locations on the substrate 300 are identified as a pair with a region where an object to be measured (for example, the electrode layer 330) is disposed and a region around the region, and the region is transmitted through those regions.
  • an object to be measured for example, the electrode layer 330
  • the thickness of the measurement object is calculated.
  • two different locations on the substrate 300 are an area where a layer having an object to be measured (for example, the electrode layer 330) exists and an area where a layer having no object to be measured (for example, the electrode layer 330) exists. Near the boundary.
  • FIG. 9 is a table showing gradation values and layer structures in each region in the measurement according to the fifth embodiment of the X-ray nondestructive inspection apparatus.
  • the drive control unit 30 performs the following calculations (1) and (2).
  • ⁇ ⁇ L B1 / B2
  • ⁇ represents an attenuation rate
  • B1 and B2 represent doses (concentrations) in a paired region.
  • two X-ray detection points of a pair set serving as a reference of an X-ray dose corresponding to a thickness dimension of 10 ⁇ m are provided at any location on the substrate. It is possible to measure how many times the dose is detected with respect to the line dose, and to easily calculate the thickness. In addition, this may be used, or the detector may be calibrated (calibration, origin correction).
  • X-ray dose is measured by placing a reference board with a target object of a predetermined thickness at a known depth from the substrate surface and a pattern (test pattern) that has a known thickness and is easy to measure.
  • the thickness can also be easily calculated by comparing with the X-ray dose of the electronic circuit pattern to be measured.
  • design information in which four-layer design diagrams of a substrate interior (resist) A, a copper Cu film B, an insulating film C, and an electrode layer D inside the insulating film are superimposed by simulation.
  • Embodiment 6 of the present invention for measuring the thickness and shape of voids (voids) in a sample will be described.
  • 12 and 13 are schematic views showing measurement of voids in a sample using X-rays.
  • the X-ray nondestructive inspection apparatus 400 includes a fixed X-ray source 410 and a rotary X-ray source 420 as X-ray sources, and a fixed detector 430 and a rotation detector as detectors.
  • a device 440 is provided.
  • the fixed X-ray source 410 is arranged at the center of the sample 450, and the rotary X-ray source 420 is placed on a rail, a U-shaped arm (not shown) or the like and arranged so as to be able to turn around the sample 450.
  • the fixed detector 430 is disposed at a position opposite to the fixed X-ray source 410, and the rotation detector 440 is fixed to a rail, a U-shaped arm or the like (not shown), It is arranged at a position for detecting X-rays.
  • the rotating X-ray source 420 pivots about the axis Z in FIG.
  • the axis Z corresponds to the fixed axis of the fixed X-ray source 410.
  • the X-ray nondestructive inspection apparatus 400 measures the thickness dimension and shape of the void based on the X-ray detection results of the fixed detector 430 and the rotation detector 440.
  • the fixed X-ray source 410 and the rotating X-ray source 420 are used to pass through the void A and not through the void A. It is possible to detect the thickness of the void in the sample depth direction by performing X-ray irradiation and detecting the transmitted X-ray dose by the fixed detector 430 and the rotation detector 440 and performing the same calculation as in each of the above examples.
  • the shape of the void can be measured.
  • FIG. 14 a case where two voids, that is, void A and void B are distributed in the vertical direction of the sample will be described.
  • the sample 450 is irradiated with X-rays from the vertical direction, and the X-ray dose transmitted through the void A and the void B is measured.
  • the rotation X-ray source 420 is rotated in an oblique 45 degree direction, and the sample 450 is irradiated with X-rays from the oblique 45 degree direction. Deploy.
  • the sample is irradiated with X-rays from at least six directions.
  • this transmission image is generally an elliptical image
  • the shape of the X-ray transmission surface can be grasped from the inclination direction of X-ray irradiation, for example, 45 degrees.
  • the shape, center coordinates, and contour coordinates of the X-ray transmission surface From the shape, center coordinates, and contour coordinates of the X-ray transmission surface, the shape, center coordinates, and contour coordinates of the void A can be obtained, and the horizontal shape and contour coordinates of the void A can be obtained. At the same time, the size of the void A in the horizontal direction can be obtained.
  • X-rays are transmitted from an angle direction of 45 degrees obliquely.
  • the void A is transmitted by X-rays from different oblique directions, and the ring is cut at different locations of the void A as described above.
  • the shape, center coordinates, and contour coordinates of the transmission surface thus obtained are obtained, and the thickness of the void A in the sample depth direction can be obtained as described above.
  • the X-ray dose transmitted through the void A and the void B together is calculated.
  • the thickness can be determined.
  • the dose of the transmitted X-ray and the transmitted image are detected by irradiating the sample void B with the X-ray of the turning X-ray source in the same manner as described above.
  • the X-ray source is swung, the X-ray source is arranged in another oblique direction, the dose and transmission image of the transmitted X-ray that passes through the sample from at least six oblique 45-degree directions are detected, and the same calculation is performed.
  • the size of the void B in the horizontal direction can be obtained.
  • the X-ray non-destructive inspection apparatus can measure the thickness of only the substance to be inspected and the thickness from the surface to the substance, even for electronic substrates and wafers in which various substances are mixed. Can be inspected non-destructively. That is, when the detection position of the transmitted X-ray dose is specified based on the previously stored substrate design information, the difference between two different layers on the multilayer substrate is the object to be measured.
  • the two locations By specifying the two locations as a pair and detecting and comparing X-rays transmitted through the two locations, a multilayer structure in which a plurality of objects to be measured are embedded in the substrate and multiple layers are stacked Even in some cases, the thickness of the layer to be inspected in the multilayer structure can be easily measured by an inspection apparatus using a simple inspection method that does not cost much.

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Abstract

　格納された設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置されて基材のＸ線形成吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象部材を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定対象物の厚さ寸法を取得するＸ線非破壊検査装置である。物品にＸ線を照射するＸ線源と、物品上の異なる少なくとも２箇所を透過したＸ線の線量を検出する検出手段と、この検出手段が線量を検出する箇所を、あらかじめ記憶された設計情報に基づいて定め、照射箇所の設定に際して物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が被測定対象物となるようこれらの箇所が対をなす組として特定する検出位置決定手段と、検出手段を検出位置決定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、検出手段が検出したＸ線の線量から被測定対象物の厚さ寸法を算出する演算手段を備える。

Description

Ｘ線非破壊検査装置
　本発明は、Ｘ線非破壊検査装置に係り、特に半導体やプリント基板等、物品の内部に存在する被測定対象物にＸ線を照射して透過するＸ線の線量を計測し、被測定対象物に接触することなく非破壊で被測定対象物の厚みを求めるＸ線非破壊検査装置に関する。
　Ｘ線の吸収係数が既知である物品の厚さ寸法を非破壊で測定する手法として、物品にＸ線を照射し、物品のＸ線の透過量を測定し、透過量及び吸収係数に基づいて物品の厚さ寸法を測定するものがある。
　ところで、一般に検査対象となる物品にはその内部にさまざまな物質からなる部材が混在している場合があり、Ｘ線は物品を通過する経路でさまざまな物質で形成された部材を透過している。このため、物品内部に配置された特定の物質で形成された部材の厚さ寸法だけを測定することはできない。
　近年の電子基板、ウェハ等の物品ではいろいろな物質で形成された部材が何層にもわたって配置された構造を備えている。ここで、このような物品の内部に配置された部材の厚さを検査するためには、試料として物品の切片を作成し、その断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することが行われる。しかし、出荷前の商品、例えば半導体チップ、プリント基板、電池などの物品から切片を作成して観察し検査するのでは、時間的、経済的に損失が大きい。このため、このような物品を非破壊で検査できる方法が長い間望まれていた。
　しかし、従来のＸ線を用いた検査方法では、上述のように基準となる試料が必要とされる。また、半導体チップ、プリント基板、電池などの設計図に基づいて正確にＸ線を照射して検査を行うことが必要とされるが、そのような技術は確定されておらず、検査のスループットを向上させることができない。
　本発明は、簡単な装置及び演算処理で被測定対象物の厚さ寸法を容易かつ低コストに測定することができるＸ線非破壊検査装置を提供することを目的とする。
　本発明は、格納された設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置され、前記基材のＸ線形成吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象物を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定対象物の厚さ寸法を取得するＸ線非破壊検査装置において、前記物品にＸ線を照射するＸ線源と、少なくとも前記物品上の異なる２箇所において、当該２箇所を透過したＸ線の線量を検出する検出手段と、前記検出手段が線量を検出する前記物品上の異なる２箇所を、あらかじめ記憶された前記設計情報に基づいて定めるものであり、かつ前記箇所の設定に際して前記物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が前記被測定対象物となるよう前記２箇所が対をなす組として特定する検出位置決定手段と、前記検出手段を前記検出位置決定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、前記検出手段が検出した前記Ｘ線の線量から前記被測定対象物の厚さ寸法を算出する演算手段と、を備える。
　本発明によれば、さまざまな物質で作成された部材が基材内に混在した電子基板、ウェハのような物品であっても、検査したい被検査部材のみの厚さ、表面から部材までの厚さ等を非破壊状態で検査することができる。またこの検査は、物品が複数の部材が重なりあって基材内部に埋め込まれた構造であっても、簡易な装置及び演算処理でコストをかけず、行うことができ、検査により物品内の被検査部材の厚さ寸法等を正確に測定することができる。
本発明の実施形態に係るＸ線非破壊検査装置の概略構成を示す模式図である。 Ｘ線非破壊検査装置の第１の実施形態に係る測定を示す模式図である。 Ｘ線非破壊検査装置の第２の実施形態に係る測定を示す模式図である。 Ｘ線非破壊検査装置の第３の実施形態に係る測定を示す模式図である。 Ｘ線非破壊検査装置の第４の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図を示す模式図である。 Ｘ線非破壊検査装置の第４の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図である図５中のＰ－Ｐ線に相当する断面図である。 図６中のＢ部分の拡大図である。 画像表示装置の表示状態を示す模式図である。 Ｘ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図を示すものであり、（ａ）は平面模式図、（ｂ）は（ａ）中のＱ－Ｑ線に相当する断面図である。 第５の実施形態におけるＸ線透過量の測定方法を示す模式図である。 Ｘ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定における各領域における吸収量と構造を示す表である。 第６の実施形態における物品のボイドの厚さ寸法の測定を示す模式図である。 同じくボイドの形状の測定を示す模式図である。 Ｘ線を利用して物品の厚さを測定する方法を示す模式図である。 Ｘ線を利用して物品の厚さを測定する他の方法を示す模式図である。
　以下本発明の実施形態に係るＸ線非破壊検査装置を図面に基づいて説明する。
＜Ｘ線を使用した物品の厚さ測定方法＞
　まず、図１４により、Ｘ線を使用した物品の厚さ測定を模式的に示す。図１４に示すように、厚さＬ、吸収係数αの物品１００にＸ線を出力Ａで照射したとき、透過Ｘ線の線量検出値をＢとする。このとき、厚さＬ、出力Ａ、線量Ｂの間には、
　Ｂ＝Ａ・ｅｘｐ（－α・Ｌ）
の関係が成立する。
　そして、物品１００の吸収係数α、出力Ａ、線量Ｂから、厚さＬを、
　Ｌ＝（－１／α）・ｌｏｇ（Ｂ／Ａ）
として求めることができる。
　また、物品の厚さを求める他の方法として、物品１００を透過した場合と、物品１００を透過しない場合のＸ線透過線量から物品１００の厚さＬを求めることができる。
　図１５はＸ線を利用して物品の厚さを測定する他の方法を模式的に示す図である。図１５に示すように、厚さＬ、吸収係数αの物品１００に出力ＡのＸ線を照射したとき、計測された透過Ｘ線の線量をＢ１とする。また、出力ＡのＸ線を物品なしの状態で照射したとき、同じ距離離れた位置で計測されたＸ線線量をＢ２とする。
　このとき、
Ｂ１＝Ａｅｘｐ（－α・Ｌ）
Ｂ２＝Ａ
の関係が成立するから
Ｂ１／Ｂ２＝Ａ・ｅｘｐ（－α・Ｌ）／Ａ＝ｅｘｐ（－α・Ｌ）
となる。
これらから、厚さ寸法Ｌは、
Ｌ＝（－１／α）・ｌｏｇ（Ｂ１／Ｂ２）
となる。
　なお、Ｘ線を使用して物品の厚さを測定する方法、装置は種々知られているが、例えば、日本国特許公開公報特開昭５３－３２６２号公報には、物質の厚みＬを求めるため、物品のない状態の基準Ｘ線量及び物品が存在する状態でのＸ線量をそれぞれ測定し、それらの測定値から被測定対象物の厚み値を算出する測定技術が記載されている。
　日本国特許公開公報特開昭５８－６２５０８号公報の特許請求の範囲には、放射線源と放射線検知器との間に、標準体と被測定体とを配置し、被測定体の厚みを測定する技術が記載されている。
　日本国特許公開公報特開昭６０－１９４３０４号公報には、内部に多層構造を有する被測定対象物に対して、複数種のエネルギーを備えるガンマ線を照射して透過したエネルギーを測定して、個々の被測定対象物の厚みを測定する技術が記載されている。
　日本国特許公開公報特開平１０－３２５７１４号公報には、鋳片の伝熱計算による温度分布を、異なったエネルギースペクトルを有する放射線の透過度とから求めた固相線、液相線で修正し、さらに鋳片長手方向の温度分布を修正することによって３次元温度分布を求め、クレータエンドを求める、すなわち物質内部に存在する被測定対象物の厚みを測定する技術が記載されている。
　日本国特許公開公報特開平７－４３３２０号公報には、配線（回路）パターン基板の配線情報が記述された設計情報に基づいて被検査試料に対して配線パターン形成領域のみを検査するようにＸＹステージを移動させ（段落番号００３７～００３８）、被検査試料にＸ線を照射し、被検査試料から一定のＸ線透過像を得（段落番号００２７）、被検査試料の厚さを求める技術が記載されている（段落番号００４５～００４６）。
　日本国特許公開公報特開２０００－２４９５３２号公報には、波長分布の異なる２種類のＸ線を被検査対象に照射して２枚のＸ線画像を撮像し、前記２枚のＸ線画像の差分演算により前記Ｘ線画像から前記被検査対象に含まれる特定物質を抽出し、前記差分演算した値と、厚みが既知である前記特定物質と同じ材質の標準試料を撮像して差分演算した値とを比較することにより、特定物質の厚みを測定するＸ線検査方法が記載されている。
　日本国特許公開公報特開２００８－２６８０７６号公報には、線源のエネルギーを第１のエネルギーとして、厚さ及び材質が既知の標準試料を順次追加しながら、前記標準試料と前記被検体の透過画像を撮像する工程と、前記線源のエネルギーを第１のエネルギーと異なる第２のエネルギーとして、前記標準試料を順次追加しながら、前記標準試料と前記被検体の透過画像を撮像し、２種類のエネルギーにおける前記標準試料の厚みと透過した放射線輝度値の関係を求め、前記被検体の材質とその厚みを推定する非破壊識別方法が記載されている。
　これらの方法、装置構成は、適宜に本発明の実施形態に採用可能である。
＜実施形態１＞
　図１は本発明の実施形態に係るＸ線非破壊検査装置の模式図である。本発明の実施形態に係るＸ線非破壊検査装置１０は、検査を行う物品として、例えば出荷直前のウェハ基板、フィルムに電子回路が配線された出荷前のフィルム基板、ビルドアップ多層プリント基板、多層プリント配線基板などを対象とし、これらの最終検査に使用する検査装置に適用される。以下、検査対象とする物品をウェハ基板、フィルム基板を例として説明する。
　本発明の実施形態に係るＸ線非破壊検査装置１０は、物品１００にＸ線を照射するＸ線源５０と、照射された物品１００を透過したＸ線を検出する検出手段としての検出器６０と、を備える。Ｘ線源５０及び検出器６０としては、公知の装置を使用する。また、Ｘ線非破壊検査装置１０は、Ｘ線源５０及び検出器６０を所定の位置に駆動する駆動手段４０を備える。さらに、Ｘ線非破壊検査装置１０は、物品１００の設計情報を格納する設計情報格納部２０と、検出位置決定手段として駆動手段４０の駆動を制御する駆動制御部３０と、検出器６０の検出結果及び設計情報格納部２０からの設計情報に基づいて物品１００中の被測定対象物１２０の厚さ寸法を測定する演算処理部７０とを備える。
　駆動手段４０は、Ｘ線源５０を駆動するＸ線源駆動部４１と、検出器６０を駆動する検出器駆動部４２とからなる、駆動手段４０は、駆動制御部３０で駆動制御され、Ｘ線源５０からのＸ線を検出器６０で検出するよう、Ｘ線源５０及び検出器６０を同期して駆動する。物品１００は、図示していないステージの中央位置に配置される。
　物品１００は、あらかじめ定められた設計情報に基づいて製造されている。この設計情報は、設計情報格納部２０に格納されている。物品１００は、基材１１０中に１又は複数の部材を含む。基材１１０は、例えばシリコンウェハ基材、フィルム基材が使用される。基材１１０中に配置される部材は、各種電子素子、基材中に基材とは異なる素材で作成された各種機能層、配線等である。本発明の実施形態に係るＸ線非破壊検査装置１０では、基材１１０中に配置される部材中、厚さ寸法が不明のものが被測定対象物１２０とされ、その厚さ寸法が演算処理部７０により算出される。
　図１に示した例では、基材１１０中には、被測定対象物１２０が配置されている。また、基材１１０中において、被測定対象物１２０は、一層となるよう配置、又は同じ領域に重ねて多層となるように配置される。
　なお、物品は、ウェハ基板やフィルム基板に限定されず、非破壊で検査できるものであれば他のものであってもよい。すなわち、例えば食品内部の異物検査、建築物内部の鉄筋のさび腐食検査、人体内部の手術道具などの異物混入検査、又はパソコン、携帯電話、モバイル、デジタルカメラ、燃料電池などの最終検査などにも適用でき、応用範囲は多岐にわたる。
　設計情報格納部２０、駆動制御部３０、演算処理部７０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ）ＲＯＭ（ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ｈａｒｄ　ｄｉｓｋ　ｄｒｉｖｅ）等を備えるコンピューターシステム８０として構成される。演算処理部７０では、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に格納されたプログラムをＣＰＵで処理して、設計情報格納部２０、駆動制御部３０、演算処理部７０の機能を実現する。
　設計情報格納部２０は、演算処理部７０のＨＤＤ等の格納領域に設定される。設計情報格納部２０は、設計情報として、設計図、回路図又は回路断面図を含む情報を格納する。また、設計情報格納部２０には、物品１００及び物品を構成する基材及び内包される部材のＸ線吸収係数が格納される。
　駆動制御部３０は、Ｘ線源５０及び検出器６０の配置位置を設定する。すなわち、駆動制御部３０は、Ｘ線源５０及び検出器６０を配置する位置として、物品１００上の異なる２箇所を指定し、この２箇所におけるＸ線の透過経路の差が被測定対象物１２０となるようこの対となる２箇所を１つの組として特定する。組の位置情報は、設計情報格納部２０から得られ、例えば駆動制御部３０の格納手段（コンピューターシステム８０のＨＤＤ、ＲＡＭ）に格納される。なお、この例では、１台のＸ線源５０及び検出器６０をペアとして使用しているが、複数台のＸ線源を所定位置に移動し、これと同期した複数台の検出器を所定位置に移動して、複数箇所のＸ線透過量を同時に検出することができる。これにより、駆動制御部３０は、物品１００上での測定を行う１又は複数の組を設定する。
　すなわち、駆動制御部３０は、設計情報格納部２０が格納した物品１００の設計情報から、物品１００がなす層の数、物品表面から被測定対象物までの層の数、又は物品裏面から被測定対象物までの層の数、内包物品が重なっている存在する領域、被測定対象物が存在しない領域、被測定対象物の存在する領域と存在しない領域との間隔（距離）が所定距離以内に存在するのかどうか、などの媒介変数に基づいて物品１００上の２箇所を組として特定する。
　演算処理部７０は、検出器６０が各箇所で検出した線量値から被測定対象物１２１の厚さ寸法を算出する。この算出は、公知であるＸ線吸収に関する式に基づいてなされる。これにより、演算処理部７０は、組をなす２箇所において検出された線量を比較し、被測定対象物の既知のＸ線吸収係数、測定された厚さ寸法などを基に、被測定対象物の厚みを求める。また、物品の内包物品の厚さ寸法（距離）を求める。
　これらの計算は、厚さＬ、吸収係数αの物品１００にＸ線を出力Ａで照射し、透過Ｘ線の線量を検出値Ｂとしたとき、厚さＬ、出力Ａ、検出線量Ｂの間には、Ｂ＝Ａ・ｅｘｐ（－α・Ｌ）の関係が成立することに基づき、既知の値であるα、Ａ、測定値であるＢに基づいてＬを解くことにより実行される。
　以下、Ｘ線非破壊検査装置１０での測定について説明する。Ｘ線非破壊検査装置１０での測定では、さまざまな手順で被測定対象物の厚さ寸法を測定することができる。
＜実施形態１に係る測定＞
　まず、第１の実施形態に係る測定について説明する。図２はＸ線非破壊検査装置の第１の実施形態に係る測定を示す模式図である。物品１００は、基材１１０中に２つの被測定対象物、すなわち第１の被測定対象物１２１、第２の被測定対象物１２２が配置されている。ここで、基材１１０の透過率α０、第１の被測定対象物１２１の透過率α１、第２の被測定対象物１２２の透過率α２は既知であり、設計情報格納部２０に格納されている。
　まず、駆動制御部３０は、物品１００上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が被測定対象物１２１となるよう測定箇所を選定する。この例では、まず、第１の被測定対象物１２１が配置された第１の領域から第１の箇所１０１を、第２の被測定対象物１２２が配置された第２の領域から第２の箇所１０２を、さらに被測定対象物が配置されていない第３の領域から第３の箇所１０３を選定する。そして、第１の箇所と第３の箇所を第１の組とし、第２の箇所と第３の箇所とを第２の組とする。
　次いで、駆動制御部３０は、駆動手段４０を駆動制御して、各箇所でのＸ線の透過量を測定するよう、第１の箇所１０１、第２の箇所１０２、第３の箇所１０３にＸ線源５０及び検出器６０を順次配置する。そして、Ｘ線源５０から所定の出力（例えばＡ）のＸ線を照射し、検出器６０で各箇所におけるＸ線の透過量を測定する。なお、各箇所にそれぞれＸ線源５０及び検出器６０のペアを配置するよう、Ｘ線源５０及び検出器６０のペアを複数設けて測定を行うことができる。
　Ｘ線源の出力をＡ、各位置での検出器６０が検出した線量をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３とする。演算処理部７０は、これらの値により、２つの被測定対象物１２１、１２２のそれぞれの厚さ寸法Ｌ１、Ｌ２を求める。
　基材１１０表面から第１の被測定対象物１２１まで距離をＳ１、第１の被測定対象物１２１の厚さ寸法をＬ１、第１の被測定対象物１２１の裏面から第２の被測定対象物１２２の表面までの距離をＳ２、第２の被測定対象物１２２の厚さ寸法をＬ２、第２の被測定対象物１２２の裏面から基材１１０の裏面までの距離をＳ３とすると、Ｂ１とＢ３の比でＬ１の値を、Ｂ２とＢ３との比でＬ２の値を求めることができる。
　すなわち、
　Ｂ１／Ｂ３＝ｅｘｐ（－Ｌ１（α１－α０））
　Ｂ２／Ｂ３＝ｅｘｐ（－Ｌ２（α２－α０））
となる。
　演算処理部７０は、上記の式を、Ｌ１及びＬ２について解き、出力する。以上のように、実施形態１では、第１の被測定対象物１２１及び第２の被測定対象物１２２の厚さ寸法を、Ｘ線の減衰率を３箇所で測定し簡単な演算を実行するだけで求めることができる。
＜実施形態２に係る測定＞
　次に第２の実施形態に係る測定について説明する。図３はＸ線非破壊検査装置の第２の実施形態に係る測定を示す模式図である。実施形態２では、駆動制御部３０は、物品１００のうち、第１の被測定対象物１２１が存在する第１の領域から選択した第１の箇所１０１と、第１の被測定対象物１２１及び第２の被測定対象物１２２が重なって存在する第２の領域から選択した第２の箇所１０２と、被測定対象物が存在しない第３の領域から選択した第３の箇所１０３を選択する。そして、駆動制御部３０は、第３の箇所１０３と第１の箇所１０１を第１の組として、また第２の箇所１０２と第１の箇所１０１とを第２の組として特定する。
　そして、駆動制御部３０は、駆動手段４０を駆動して、Ｘ線源５０及び検出器６０をそれぞれ第１の箇所１０１、第２の箇所１０２、第３の箇所１０３で透過Ｘ線量が検知するよう、順次配置し、各箇所における検出値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を取得する。
　そして、演算処理部７０は、第３の箇所１０３及び第１の箇所１０１を対とする第１の組から得たＢ３、Ｂ１の比から第１の被測定対象物１２１の厚さ寸法Ｌ１を求め、同様に、第２の箇所１０２及び第１の箇所１０１を対とする第１の組から得たＢ２、Ｂ１の比から第２の被測定対象物１２２の厚さ寸法Ｌ２を求める。なお、基材１１０の減衰率α０，第１の被測定対象物１２１の減衰率α１、第２の被測定対象物１２２の減衰率α２は既知である。
＜実施形態３に係る測定＞
　次に第３の実施形態に係る測定について説明する。図４はＸ線非破壊検査装置の第３の実施形態に係る測定を示す模式図である。第３の実施形態では、第３の実施形態において、物品１００の基材１１０には、第１の被測定対象物１２１、第２の被測定対象物１２２が配置されているのに加え、トレンチ１２３、１２４、１２５が形成されている。
　トレンチ１２３は、厚さＬ０の物品１００表面から第１の被測定対象物１２１に至るまで形成され、トレンチ１２４は、物品１００表面から第２の被測定対象物１２２に至るまで形成され、トレンチ１２５は物品１００裏面から第２の被測定対象物１２２に至るまで形成される。そして、物品１００の表面から第１の被測定対象物１２１までの距離、すなわちトレンチ１２３の深さ寸法をＳ１、第１の被測定対象物１２１の厚さ寸法をＬ１、第１の被測定対象物１２１と第２の被測定対象物１２２との距離をＳ２、第２の被測定対象物１２２の厚さ寸法をＬ２、第２の被測定対象物１２２から物品１００の裏面までの距離、すなわちトレンチ１２５の深さ寸法をＳ３とする。
　また、基材１１０の吸収率α０，第１の被測定対象物１２１の吸収率α１、第２の被測定対象物１２２の吸収率α２は既知、さらにＬ１及びＬ２を既知とする。なお、基材１１０に形成されたトレンチと同様にホールを測定対象とすることができる。
　この例では、物品１００表面から第１の被測定対象物１２１までの基材１１０の厚さ寸法Ｓ１、物品１００表面から第２の被測定対象物１２２までの厚さ寸法（トレンチ１２３の深さ寸法：Ｓ１＋Ｌ１＋Ｓ２）、第２の箇所１０２から物品１００の裏面までの寸法（Ｓ３）を測定の対象とする。これは、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を求めることと同じである。これらの寸法がわかれば、トレンチ１２３、１２４、１２５の深さ寸法がわかる。
　このため、駆動制御部３０は図４に示すように、以下のように以下の５箇所を特定する。
第１の箇所１０１
　：第１の被測定対象物１２１が配置され、かつトレンチがない第１の領域
第２の箇所１０２
　：第１の被測定対象物１２１が配置され、かつトレンチ１２３が形成された第２の領域
第３の箇所１０３
　：第１の被測定対象物１２１及び第２の被測定対象物１２２が配置された第３の領域
第４の箇所１０４
　：第２の被測定対象物１２２が配置され、かつトレンチ１２４が形成された第４の領域
第５の箇所１０５：
　第２の被測定対象物１２２が配置されたレンチ１２５が配置された第５の領域
　駆動制御部３０は、以下のように３つの組を選定する。
第１の組：第１の箇所１０１、第２の箇所１０２
第２の組：第３の箇所１０３、第４の箇所１０４
第３の組：第３の箇所１０３、第５の箇所１０５
　そして、演算処理部７０は、以下の手順で必要な厚さ寸法を求める。
　第１の組で得られる透過率Ｂ１と透過率Ｂ２の比でＳ１を求める。
　次に、第２の組で得られる透過率Ｂ３と透過率Ｂ４の比でＳ１＋Ｌ１＋Ｓ２を求める。
　ここで、Ｓ１とＬ１が既知なのでＳ２を求めることができる。
　そして、第３の組で得られる透過率Ｂ３と透過率Ｂ５の比でＳ３を求める。
　これにより、既知のＬ１、Ｌ２に加えて、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の値を特定することができる
＜実施形態３に係る測定の変形例＞
　次に第３の実施形態に係る計測の変形例について説明する。この例は、第１の被測定対象物１２１の厚さ寸法Ｌ１、第２の被測定対象物１２２の厚さ寸法Ｌ２物品１００の全体の厚さ寸法Ｌ０が既知とし、この厚さ寸法Ｌ０を用いて前記例と同様に各厚さ寸法Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を得る。なお、この場合、測定箇所の組として前述した第１の組（第１の箇所１０１と第２の箇所１０２）及び第２の組（第３の箇所１０３と、第４の箇所１０４）を用いる。
　そして、演算処理部７０は、以下の手順で必要な厚さ寸法を求める。
　第１の組での計測値から、第１の被測定対象物１２１の厚さ寸法Ｓ１を求める。
　第２の組での計測値から厚さ寸法を求める。
　求めたＳ１、Ｓ２、既知のＬ０、Ｌ１、Ｌ２Ｌ０から、
　Ｌ０＝Ｓ１＋Ｌ１＋Ｓ２＋Ｌ２＋Ｓ３
　従って
　Ｓ３＝Ｌ０－（Ｓ１＋Ｌ１＋Ｓ２＋Ｌ２）
　これにより、既知のＬ１、Ｌ２に加えて、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の値を特定することができる
＜実施形態４に係る測定＞
　次に第４の実施形態に係る測定について説明する。第４の実施形態は、物品の設計情報として設計図を用いる。また、第４の実施形態では、物品として内部に絶縁層を備えるフィルム基板をＸ線非破壊検査装置１０の検査対象とし、出荷直前のフィルム基板の絶縁層内部の回路層の厚さを検査測定する。
　図５はＸ線非破壊検査装置の第４の実施形態に係る測定の対象であるフィルム基板の設計図を示す模式図、図６は同じくフィルム基板の設計図としての図５中のＰ－Ｐ線に相当する断面図、図７は図６中のＢ部分の拡大図である。フィルム基板２００は、フィルム基板２００の回路層は、第１層２０１（図５中実線で示した）、第２層２０２（同鎖線で示した）、第３層２０３（同一点鎖線で示した）からなっている。また、第１層２０１の厚さ寸法は既知とする。
　フィルム基板２００は、図５及び図６に示した設計情報に基づいて製造される。Ｘ線非破壊検査装置１０は、フィルム基板２００上の異なる２箇所において、透過するＸ線の経路の差が被測定対象物であるように該２箇所を対の組として特定し、この２箇所において透過するＸ線を検出し比較する。絶縁層内部の回路層の厚さ寸法を測定する。
　基板上の箇所ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、・・・のそれぞれの箇所にＸ線を照射し透過したＸ線の線量を計測する。図５ではＸ線源５０及び検出器６０が配置される位置を小さな丸印で示し符号ａ～ｉ…を付している。これらの箇所において紙面に垂直な経路をＸ線が透過する。また、図５において、対の組として特定された接近する透過Ｘ線の検出位置の２つは、線で結んでいる。さらに、図６において、Ｘ線の透過経路を破線で示している。
　そして、実施形態４では、ａとｂ、ｃとｄ、ｅとｆ、ｆとｇ、ｈとｉ、ｈとｊ、ｈとｋ…、の符号の対で特定される２箇所がそれぞれ組となる。
　フィルム基板２００では、絶縁層２１０の内部に、３つの層２０１、２０２、２０３で構成された回路層が形成され、ａとｂとでの検出値の差、ｃとｄとでの検出値の差は、第３層２０３に起因する。このため、それぞれの領域を透過したＸ線の検出値と既知である第３層２０３の吸収係数から、第３層２０３の厚さ寸法を求めることができる。これによって、出荷前に、適切な厚みで製造されたのかどうか検査することができる。この厚さ寸法の演算は前記実施例１、２、３と同様に行う。
　同様に、ｅとｆとのでの検出値の差は、第１層２０１の厚さ寸法と、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）に起因する。このため、それぞれの箇所でのＸ線の検出値、既知である第１層２０１、及び絶縁層２１０の吸収係数に基づいて、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）を求めることができる。
　さらに、ｆとｇとでの検出値の差は、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）と、第２層２０２の厚さ寸法に起因する。このため、それぞれの箇所を透過したＸ線の検出値、先ほど求められた第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）、第２層２０２の吸収係数から、第３層２０３の厚みを求めることができる。
　以上のことをまとめて、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇでの層構造を示すと、以下の通りである。
ｃ（ｂと同じ）：第２層
ｄ（ａと同じ）：第２層＋第３層
ｅ：第２層＋第３層
ｆ：第１層＋第１層と第２層の間の距離（間隔）＋第２層＋第３層
ｇ：第１層＋第１層と第３層の間の距離（間隔）＋第３層
　従って、ｃとｄとから第３層２０３の厚みを求め、得られた第３層２０３に基づいて、ｅとｆから、既知である第１層２０１も合わせて、第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）を求め、得られた第１層２０１と第２層２０２の間の距離（間隔）に基づいて、ｆとｇとから、第２層２０２の厚みを求めることができる。
　このように、本実施形態では、駆動制御部３０は、算出した層の厚さ寸法に基づいて、未知である層の厚さ寸法を算出するため、順次別の箇所で対の組として特定できるかどうか組み合わせをすべて数えあげる。この処理は、たかだか１０μｍ～数１０ｍｍの範囲内で最適な組み合わせを見つけ出し、Ｘ線を透過させて順繰りに検出器で検出し、順繰りに未知である層の厚みを求めていくことができる。
　以上のように、実施形態５では、出荷前に、第２層２０２の厚みが適切な厚みで製造されたのかどうか検査することができる。同様に、その他の箇所、例えばｄ（あるいは、ｅ）に基づいて、ｄとｃを対の組として特定し、ｃとの差を求め、第３層２０３の厚みを求める。
　このように、被測定対象物の厚さ寸法が得られていない他の箇所（又は層）を起点として第３層の厚みを求め、最終的に第２層２０２の厚さ寸法を求めるように、２箇所を対の組として特定し、順次未知の層の厚さ寸法を求めることができる。
　また、被測定対象物の厚さ寸法が得られている箇所（又は層）、厚さ寸法が得られていないその他領域（又は層）を基準として第３層２０３の厚みを求め、最終的に第２層２０２の厚さ寸法を求めるように、２箇所の箇所を対の組として特定し、順次検出器で透過するＸ線を検出し、未知である層の厚さ寸法を求めることができる。
＜実施形態４に係る測定の変形例＞
　次に第４の実施形態に係る測定の変形例について説明する。この例は、Ｘ線非破壊検査装置１０によって物品１００の内部に配置された層の輪郭における断面形状を測定するものである。図５に示すように、Ｘ線の透過経路ｈ、ｉ、・・・は、被測定対象物（例えば第１層）を有する層が存在する領域と、被測定対象物（例えば第１層）を有しない層が存在する領域の境界線を挟む一方の領域の２点（ｈ－ｉ）、一方の領域の１点と境界線上の１点の対（ｈ１－ｊ）、一方の領域の１点と他方の領域の１点の対（ｈ２－ｋ）、間隔を少しずつ離して一方の領域の１点と他方の領域の１点の対（ｈ３－ｌ）、（ｈ４－ｍ）の、それぞれの対の組において透過Ｘ線の線量を検出し、それらを比較することにより、被測定対象物（例えば第１層）を有する層が存在する領域と、被測定対象物（例えば第１層）を有しない層が存在する領域との境界線の傾斜を探知することができる。
　Ｘ線の検出値の差と、透過Ｘ線を検出した座標位置から得られる厚さ寸法の変化をグラフ化すると、図７と同様の形状の、被測定対象物（例えば第１層）が配置された領域と、被測定対象物（例えば第１層）が配置されていない領域との境界線近傍における断面の傾斜を知ることができる。
　以上のような計測において、駆動制御部３０は、同一の被測定対象物の厚さ寸法を求めるに際して、第４実施形態の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄのように、対の組が、物品の離れた位置に設定することが好ましい。このように、物品の離れた位置に対の組を設定すると、多層構造を透過して検出される透過Ｘ線の線量の誤差が偏ることなく、平均した線量で被測定対象物（層）の厚さを求めることができる。
　一方、箇所ｅ、ｆ、ｇのように、物品の接近した領域を透過したＸ線の線量を検出することにより、当該領域での厚み測定の精度を向上させることができる。
　他の実施形態も同様であるが、対の組として特定する領域は被測定対象物の層数が少ない領域で選択した箇所とすると、検査工程のスループットを向上させることができ、大量のウェハ基板、フィルム基板、リチウムイオン電池等のキャパシタなどの基板の検査で出荷前の最終チェックを行うことができる。
　また、透過するＸ線を検出する測定位置は、ステージ中央とすると、照射するＸ線を真上から照射することができ、Ｘ線像が鮮明になり、透過する正確な線量を検出することができる。
　また、図６に示すように、設計情報は、回路図以外にも、回路の断面図であっても、断面図に基づいて、多層構造の基板上の異なる２箇所の層の差が被測定対象物であるように該２箇所を対の組として特定することができ、透過するＸ線の検出位置を決めることができ、前記２箇所において透過するＸ線を検出し比較して、出荷直前のレジスト層内部の回路層について、層の厚さを検査測定する。
　なお、計測中において、設計情報格納部２０が格納している回路図（図５）と断面図（図６）とを、図８に示すように、合成し、コンピューターシステム８０に設けた画像表示装置（図示していない）に表示するようにしてもよい。これにより、より快適にＸ線非破壊検査装置の操作を行うことができる。
＜実施形態５に係る測定＞
　次に第５の実施形態に係る計測について説明する。図９はＸ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定対象となる物品の設計図を示すものであり、（ａ）は平面模式図、（ｂ）は（ａ）中のＱ－Ｑ線に相当する断面図である。実施形態５では、物品として、内部に銅（Ｃｕ）による配線を有する基板３００を計測対象とする。Ｘ線非破壊検査装置１０で、基板３００にＸ線を照射し、銅（Ｃｕ）製の配線の厚みを計測する。
　また、第５の実施形態では、基板３００全体にＸ線を照射し、図１０に示すように、基板３００の下部に配置した検出手段としての撮像素子３５０で基板３００の透過像を撮像する。撮像素子３５０は、平板状であり、基板３００全体のＸ線透過像を撮像する。そして、基板３００は、Ｘ線の吸収量（透過線量）に基づいてその出力を例えば２５６階調として出力する。
　実施形態５では、撮像素子３５０における所定箇所における出力階調値に基づいて、当該位置での透過Ｘ線の検出値を得ることができる。
　基板３００内部には、図９に示すように、例えば１８μｍの第１の絶縁膜３１１、第２の絶縁膜３１２、第３の絶縁膜３１３が配置され、第１の絶縁膜３１１と第２の絶縁膜３１２との間にはトレンチ３１４が、第２の絶縁膜３１２と第３の絶縁膜３１３との間にはトレンチ３１５が形成されている。また、図中第１の絶縁膜３１１には銅製の配線３２１（１２μｍ）が積層されている。また、第２の絶縁膜３１２にも銅製の配線３２２（１２μｍ）が積層され、第３の絶縁膜３１３にも銅製の配線３２１、３２２、３２３（１２μｍ）が積層されている。
　さらに、絶縁膜３１１、３１２、３１３の下側にも、電極層３３０が配置されている。便宜上、この絶縁層２１０も銅製で１２μｍの厚さ寸法として計算する。また、絶縁膜３１１、３１２、３１３及び配線３２１、３２２、３２３の上部には、ソルダーレジスト（Ｓｏｌｄｅｒ　Ｒｅｓｉｓｔ、以下、レジスト３４０と略記する）が配置されている。
　実施形態５では、基板３００上の６箇所すなわち、図中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆそれぞれの箇所でＸ線の線量を測定する。これは、撮像素子３５０の当該箇所での階調値を得ることにより実行する。
　ここで、各箇所では、Ｘ線は以下の部材を透過する
ａ：レジスト３４０、第１の絶縁膜３１１
ｂ：レジスト３４０、配線３２１、第１の絶縁膜３１１、電極層３３０
ｃ：レジスト３４０、第１の絶縁膜３１１、電極層３３０
ｄ：レジスト３４０、電極層３３０
ｅ：レジスト３４０、第２の絶縁膜３１２、電極層３３０
ｆ：レジスト３４０、配線３２２、第２の絶縁膜３１２
　なお、図８（ａ）ではＸ線の経路を破線で示し、その両側にＸ線源５０及び検出器６０を配置する。図８（ａ）において、配線３２１、３２２、３２３を太線の一点鎖線で示し、絶縁膜３１１、３１２、３１３を中線の一点鎖線で示し、電極層３３０を細線の一点破線で示す。
　実施形態５では、駆動制御部３０は、透過するＸ線の線量の検出位置を、設計情報格納部２０に格納した基板の設計情報（例えば、設計図、回路図など）に基づいて特定する。この際に、駆動制御部３０を、基板３００上の異なる２箇所の層の差が被測定対象物となるよう該２箇所を対の組として特定する。第５の実施形態では、基板３００の（ａ，ｃ）、（ｆ，ｃ）、（ｄ，ｅ）を対の組として特定する。
　（ａ，ｃ）での透過経路の差が電極層３３０、（ｆ，ｃ）での透過経路の差が配線３２２、（ｄ，ｅ）での透過経路の差が第２の絶縁膜３１２となる。このため、ａ，ｃ，ｆ，ｃ，ｄ，ｅのそれぞれの箇所で透過したＸ線を検出器６０で検出し、Ｘ線の線量の差、それぞれの層、膜の吸収係数に基づいて、電極層３３０、絶縁膜３１１、３１２、３１３、絶縁膜３１１、３１２、３１３、レジスト３４０のそれぞれの厚みを求めることができる。
　また、前記基板３００上の異なる２箇所は、被測定対象物（例えば電極層３３０）が配置された領域との箇所と、該領域周辺の領域とを対として特定し、それらの領域において透過するＸ線を検出し比較することにより、被測定対象物（例えば電極層３３０）の厚みを算出する。
　また、前記基板３００上の異なる２箇所は、被測定対象物（例えば電極層３３０）を有する層が存在する領域と、被測定対象物（例えば電極層３３０）を有しない層が存在する領域の境界の近傍である。
　次に具体的な処理について説明する。図９はＸ線非破壊検査装置の第５の実施形態に係る測定における各領域における階調値と層の構造を示す表である。実施形態５では、駆動制御部３０は以下（１）、（２）の計算を行う。
　この計算は、以下の式に、各検出値を代入し、求める厚さ寸法Ｌについて当該式を解くことにより行う。
α＾Ｌ＝Ｂ１／Ｂ２
　ここで、αは減衰率、Ｂ１、Ｂ２は組をなす領域での線量（濃度）を示す。
　（１）（ａ，ｃ）の組から、各箇所でのＸ線の線量の差、及び銅（Ｃｕ）のＸ線の減衰率αＣ（＝０．９８１４：１μｍあたりの減衰率）を用いて電極層３３０の厚さ寸法の計算を行う。
ここで、Ｂｃ／Ｂａ＝１３０／１６６＝０．７８３１であり、従って、電極層３３０の厚さ寸法として、１３．０２μｍを得る。
（２）（ｆ，ｃ）の組から、同様に、配線３２２の減衰率αＣ（＝０．９８１４：１μｍあたりの減衰率）を用いて次の計算を行い第２の絶縁膜３１２の厚さ寸法を計算する。
ここで、Ｂｃ／Ｂｆ＝９６／３０＝０．７３８６であり、従って、配線３２２の厚さ寸法として、１６．１７μｍを得る。
（３）（ｄ，ｅ）の組から、同様に、絶縁膜３１１、３１２、３１３の減衰率αＲ（＝０．９９４７：１μｍあたりの減衰率）を用いて次の計算を行い第２の絶縁膜３１２の厚さ寸法を計算する。ここで、Ｂｅ／Ｂｄ＝１２９／１４３＝０．９０２１であり、従って、電極層３３０の厚さ寸法として、１９．４μｍを得る。
　さらに、図示を省略しているが、例えば１０μｍの厚さ寸法に対応するＸ線線量の基準となる対の組の２つのＸ線検出箇所を基板上のいずれの場所に設けておき、そのＸ線線量に対して何倍の線量を検出したのかを測定し、簡単に厚みを算出する目安とすることができる。また、これにおりてもいいし、また検出器のキャリブレーション（校正、原点補正）をしてもよい。
　さらに、基板表面から既知の深さ位置に所定厚みの被測定対象物を内蔵した基準基板や、あらかじめ厚みが既知であり、測定が容易なパターン（テストパターン）を配置し、Ｘ線線量を測定し、測定したい電子回路パターンのＸ線線量と比較することで、容易に厚みを算出することもできる。
　実施形態５から、図８のように、基板内部（レジスト）Ａ、銅Ｃｕ膜Ｂ、絶縁膜Ｃ、絶縁膜内部の電極層Ｄの４層の設計図をシミュレーションで重ね合わせた設計情報（設計データ）を準備しておき、現実に透過するＸ線の線量によるＸ線透過画像を撮像し，設計データの、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの濃淡データを記録しておき、その他の電子基板の検査の際に、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの濃淡データと比較し、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの透過Ｘ線の線量を計算することで、基板内部（レジスト）Ａ、銅Ｃｕ膜Ｂ、絶縁膜Ｃ、絶縁膜内部の電極層Ｄの４層のうち、どの層に欠陥があるのかどうかを容易に検査することができ、いわばＸ線によるＤｉｅ－Ｄａｔａｂａｓｅ検査を行うことができ、出荷前の製品の検査だけでなく、工程のうちで、一まとまりの工程が終わったところでの工程検査にも適用することができる。
　＜実施形態６に係る測定＞
　試料中のボイド（空隙）の厚みや形状を測定する本発明の実施形態６を説明する。図１２及び図１３はＸ線を利用して試料中のボイドの測定を示す模式図である。この例では、図１２に示すように、Ｘ線非破壊検査装置４００は、Ｘ線源として、固定Ｘ線源４１０、回転Ｘ線源４２０を備え、検出器として、固定検出器４３０、回転検出器４４０を備える。
　固定Ｘ線源４１０は試料４５０の中心に配置され、回転Ｘ線源４２０は、レールやＵ字状アーム（図示していない）などに載置され、試料４５０を中心に旋回できるように配置される。また、固定検出器４３０は、固定Ｘ線源４１０の対向位置に配置され、回転検出器４４０は、レールやＵ字状アーム等（図示していない）に固定され、回転Ｘ線源４２０からのＸ線を検出する位置に配置される。回転Ｘ線源４２０は、図１２の軸Ｚを中心に旋回する。なお、軸Ｚは、固定Ｘ線源４１０の固定軸に相当する。そして、Ｘ線非破壊検査装置４００は、固定検出器４３０及び回転検出器４４０のＸ線の検出結果に基づいてボイドの厚さ寸法や形状を計測する。
　試料４５０にボイドが１つしかない場合（図１３参照：ボイドＡ）は、固定Ｘ線源４１０と回転Ｘ線源４２０とで、ボイドＡを通る経路と、ボイドＡを通りらない経路とでＸ線を照射し透過Ｘ線の線量を固定検出器４３０及び回転検出器４４０で検出し、前記各例と同様の計算を行いボイドの試料深さ方向の厚みを検出することができる。
　また、試料のＸ線透過量の分布を平面的に取得すれば、ボイドの形状を測定することができる。図１４に示すように、２つのボイド、即ちボイドＡとボイドＢが試料の鉛直方向に分布しているような場合について説明する。この場合、試料４５０に対して鉛直方向からＸ線を照射し、ボイドＡとボイドＢを透過したＸ線量を測定する。次いで、例えば斜め４５度方向に回転Ｘ線源４２０を回転して、試料４５０に対して斜め４５度方向からＸ線を照射し、試料を中心（点対称）にした位置に回転検出器４４０を配置する。これを、少なくとも６箇所の方向からＸ線を試料に照射する。
　試料のボイドＡに旋回Ｘ線源のＸ線を照射し、透過する透過Ｘ線の透過量の分布を平面的に検出する。同様に、Ｘ線源を旋回させ、別の斜め方向にＸ線源を配置し、少なくとも６箇所の斜め４５度方向から試料を透過する透過Ｘ線の透過像を取得することができる。
　この透過像は一般に楕円状の画像であるので、画像の縁部の座標の数値を、
　ａｘ＾２＋ｂｙ＾２＋ｃｘｙ＋ｄｘ＋ｅｙ＋ｆ＝０　（ａ，ｂ≠０）
　に代入し、少なくとも６箇所のＸ線源を配置し、検査試料を透過する透過Ｘ線を検出することで、ａ～ｆの係数を求めることができる。
　この楕円式を基に、Ｘ線照射の傾斜方向、例えば４５度から、Ｘ線の透過面の形状を把握することができる。例えば４５度の傾斜方向であれば、Ｘ線の透過面の直径＝楕円状の画像／ｃｏｓ４５°＝√２×楕円状の画像と表せるので、√２倍することで、Ｘ線透過面の形状、座標を求めることができる。
　このＸ線透過面の形状、中心座標、輪郭座標から、ボイドＡを輪切りにした透過面の形状、中心座標、輪郭座標を求めることができ、ボイドＡの水平方向の形状、輪郭座標を求めることができ、同時に水平方向のボイドＡの大きさを求めることができる。
　なお、上記の例は、斜め４５度の角度方向からＸ線を透過した場合で説明したが、異なる斜め方向からＸ線でボイドＡを透過させ、上記と同様に、ボイドＡの異なる箇所で輪切りにした透過面の形状、中心座標、輪郭座標を求め、以上により、ボイドＡの試料深さ方向の厚みの大きさを求めることができる。
　さらに、求められたボイドＡの試料深さ方向の厚みの大きさ、合わせて求められるボイドＡを透過するＸ線量を基にして、ボイドＡとボイドＢ合わせて透過したＸ線量から、ボイドＢの厚みの大きさを求めることができる。
　ボイドＢの水平方向の大きさを求める場合にも、上記と同様に、試料のボイドＢに旋回Ｘ線源のＸ線を照射し、透過する透過Ｘ線の線量、透過像を検出する。同様に、Ｘ線源を旋回させ、別の斜め方向にＸ線源を配置し、少なくとも６箇所の斜め４５度方向から試料を透過する透過Ｘ線の線量、透過像を検出し、同様の演算を行い、水平方向のボイドＢの大きさを求めることができる。
　以上のように、本発明に係るＸ線非破壊検査装置は、さまざまな物質が混在した電子基板、ウェハのようなものであっても、検査したい物質のみの厚み、表面から物質までの厚みを非破壊で検査することができる。すなわち、透過するＸ線の線量の検出位置をあらかじめ記憶された基板の設計情報に基づいて特定する際に、多層構造の基板上の異なる２箇所の層の差が被測定対象物であるように該２箇所を対の組として特定し、前記２箇所において透過するＸ線を検出し比較することにより、複数の被測定対象物が基板内部に埋め込まれて何層もの層が積層した多層構造である場合であっても、コストを掛けない簡易な検査方法を用いた検査装置により多層構造内の検査すべき層の厚みを容易に測定することができる。
１０　Ｘ線非破壊検査装置
２０　設計情報格納部
３０　駆動制御部
４０　駆動手段
４１　Ｘ線源駆動部
４２　検出器駆動部
５０　Ｘ線源
６０　検出器
７０　演算処理部
８０　コンピューターシステム
１００　物品
１２０　被測定対象物
 

Claims (14)

  1. 　格納された設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置され、前記基材のＸ線形成吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象物を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定対象物の厚さ寸法を取得するＸ線非破壊検査装置において、
    　前記物品にＸ線を照射するＸ線源と、
    　少なくとも前記物品上の異なる２箇所において、当該２箇所を透過したＸ線の線量を検
    出する検出器と、
    　前記検出器が線量を検出する前記物品上の異なる２箇所を、あらかじめ記憶された前記設計情報に基づいて定めるものであり、かつ前記箇所の設定に際して前記物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が前記被測定対象物となるよう前記２箇所が対をなす組として特定する検出位置決定手段と、
    　前記検出器を前記検出位置決定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、
    　前記検出器が検出した前記Ｘ線の線量から前記被測定対象物の厚さ寸法を算出する演算手段と、
    を備えることを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  2. 　請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記被測定対象物は、前記基材中で１つの層、又は複数の層をなすことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  3. 　請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置決定手段は、前記組として、
    　前記被測定対象物が存在する領域から選定した第１の箇所と、
    　前記被測定対象物が存在しない領域であって、前記被測定対象物が存在する領域との距離が最小である領域から選定した第２の箇所と、
    を特定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  4. 　請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置決定手段は、前記組として、
    　前記被測定対象物が存在する領域から選定した第１の箇所と、
    　前記領域の周辺領域から選定した第２の箇所と、
    を特定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  5. 　請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置決定手段は、前記組として、
    　前記被測定対象物が存在する領域から選定した第１の箇所と、
    　前記被測定対象物が存在しない領域であって、前記被測定対象物が存在する領域と前記被測定対象物が存在しない領域との境界の近傍から選択した第２の箇所と、
    を特定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  6. 　請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記物品の基材には、複数の被測定対象物が配置され、
    　前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第１の組として、前記被測定対象物が存在しない領域から選定した第１の箇所と、前記被測定対象物が存在する領域から選定した第２の箇所と、を該２箇所におけるＸ線の経路の差が第１の被測定対象物となるように特定し、
    　前記演算手段は、前記第１の組で特定される第１の箇所及び第２箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第２の箇所における第１の被測定対象物の厚さ寸法を算出し、
    　さらに、
    　前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第２の組として、前記第１の箇所と、前記第１及び第２の箇所と異なる第３の箇所を、前記第１の箇所と前記第３の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１の被測定対象物とは異なる第２の被測定対象物となるよう特定し、
    　前記演算手段は、前記第１の箇所及び第３の箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第３の箇所における第２の被測定対象物の厚さ寸法を算出する、
    ことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  7. 　請求項１に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記物品の基材には、複数の被測定対象物が配置され、
    　前記検出位置決定手段は、前記物品上の２箇所を対とする第１の組として、前記被測定対象物が存在しない領域から選定した第１の箇所と、前記被測定対象物が存在する領域から選定した第２の箇所と、を該２箇所におけるＸ線の経路の差が第１の被測定対象物となるように選定し、
    　前記演算手段は、前記第１の組で特定される第１の箇所及び第２箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第２の箇所における第１の被測定対象物の厚さ寸法を算出し、
    　さらに、
    　前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第２の組として、前記第２の箇所と、前記第１及び第２の箇所と異なる第３の箇所を特定し、前記第２の箇所と前記第３の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１の被測定対象物とは異なる第２の被測定対象物となるよう設定し、
    　前記演算手段は、前記特定した第２の組で特定される第２の箇所、及び第３箇所で測定したＸ線の透過量と、に基づいて、前記第３の箇所における第２の被測定対象物の厚さ寸法を算出する、
    ことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  8. 　請求項６又は請求項７に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第３の組として、前記第３の箇所と、前記第１、第２及び第３の箇所と異なる第４の箇所を特定し、前記第３の箇所と前記第４の箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１及び第２の被測定対象物とは異なる第３の被測定対象物となるよう設定し、
    　前記演算手段は、前記特定した第３の組で特定される第２の箇所及び第３の箇所で測定したＸ線の透過量と基づいて、前記第４の箇所における第３の被測定対象物の厚さ寸法を算出する、
    ことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  9. 　請求項６又は請求項７に記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置決定手段は、物品上の２箇所を対とする第３の組として、前記第２の箇所又は前記３の箇所と第１、第２及び第３の箇所と異なる第４の箇所とを特定し、
    　両箇所におけるＸ線の経路の差が前記第１及び第２の被測定対象物とは異なる第３の被測定対象物となるよう設定し、
    　前記演算手段は、前記特定した第３の組で特定される前記第２の箇所又は前記３の箇所及び第４の箇所で測定したＸ線の透過量に基づいて、前記第４の箇所における第３の被測定対象物の厚さ寸法を算出する、
    ことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  10. 　あらかじめ定められた設計情報に基づいて作成され、既知のＸ線吸収係数の基材、及びこの基材中に配置され、前記基材のＸ線形成吸収係数と異なる既知のＸ線吸収係数の被測定対象部材を備えた物品にＸ線を照射して、透過したＸ線の線量を測定し、この線量から前記被測定対象物が存在する領域の断面形状を取得するＸ線非破壊検査装置において、
    　前記物品にＸ線を照射するＸ線源と、
    　少なくとも前記物品上の異なる２箇所において、当該２箇所を透過したＸ線の線量を検出する検出手段と、
    　前記検出手段が線量を検出する前記物品上の異なる２箇所を、あらかじめ記憶された前記基材の前記設計情報に基づいて定めるものであり、かつ前記箇所の設定に際して前記物品上の異なる２箇所におけるＸ線の透過経路の差が前記被測定対象物となるよう前記２箇所を対とする組として特定し、
    　該２箇所を、設計図情報で特定される被測定対象物が存在する領域と被測定対象物が存在しない領域との境界線に対して、一方の領域の２箇所の対からなる第１の組、一方の領域の１箇所及び境界線上の１箇所の対からなる第２の組、一方の領域の１箇所及び他方の領域の１箇所の対からなる第３の組、前記第３の組の２箇所から前記境界線を横切る方向に沿って所定量だけ離間した一方の領域の１箇所と他方の領域の１箇所の対からなる第４の組を定める検出位置設定手段と、
    　前記検出手段を、前記検出位置設定手段が対の組として特定した箇所まで移動する駆動手段と、
    　前記検出手段が検出した前記Ｘ線の線量から前記被測定対象物が存在する領域の断面形状を算出する演算手段と、
    を備えることを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  11. 　請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置設定手段は、特定の被測定対象物の測定をするに際し、前記対の組を物品に被測定対象物が配置された領域の離れた２つの組を特定する、
    ことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  12. 　請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置設定手段は、前記対の組を前記対の組として特定する領域として、前記被測定対象物の層数が少ない領域を選定する、
    ことを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  13. 　請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記検出位置設定手段は、前記対の組を、物品が載置されるステージ中央部において選定することを特徴とするＸ線非破壊検査装置。
  14. 　請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線非破壊検査装置において、
    　前記設計情報は、設計図、回路図又は回路断面図を含むものであること特徴とするＸ線非破壊検査装置。
     
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