WO2014136194A1 - X線非破壊検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<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。
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。
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。
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。
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。
すなわち、
B1/B3=exp(-L1(α1-α0))
B2/B3=exp(-L2(α2-α0))
となる。
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。
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。
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
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
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
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。
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
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。
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
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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