WO2023145238A1 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

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WO2023145238A1
WO2023145238A1 PCT/JP2022/043908 JP2022043908W WO2023145238A1 WO 2023145238 A1 WO2023145238 A1 WO 2023145238A1 JP 2022043908 W JP2022043908 W JP 2022043908W WO 2023145238 A1 WO2023145238 A1 WO 2023145238A1
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rays
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健夫 塚本
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キヤノンアネルバ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inspection device and an inspection method.
  • Patent Document 1 discloses a detector for detecting fluorescent X-rays generated from a sample by focusing an electron beam on a target for generating X-rays with an objective lens and irradiating the sample with the X-rays generated from the target; A high-resolution X-ray microscope with a fluorescent X-ray analysis function is described, which has an analysis unit for analyzing fluorescent X-rays from the detection result of the instrument. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 describes incorporating all or part of the detector into the magnetic circuit of the objective lens.
  • the vibration of the foreign matter may break the separator that maintains the insulation inside the battery after the battery is shipped. In such cases, the battery may become short-circuited and catch fire or explode.
  • Fluorescent X-ray method also known as XRF
  • oblique incident fluorescent X-ray method also known as TXRF
  • TXRF oblique incident fluorescent X-ray method
  • An object of the present invention is to provide an advantageous technology for detecting foreign matter present on an inspection target surface with high sensitivity.
  • One aspect of the present invention relates to an inspection apparatus for inspecting a surface to be inspected arranged on an inspection surface, the inspection apparatus including an X-ray generator that generates X-rays by being irradiated with an electron beam. and an X-ray generating tube that emits X-rays toward the inspection surface; an X-ray detector for detecting totally reflected X-rays, said X-ray detector having an energy resolution of 1 keV or more, or said X-ray detector having no energy analysis function.
  • Another aspect of the present invention relates to an inspection method for inspecting a surface to be inspected arranged on an inspection surface, the inspection method radiating X-rays toward the inspection surface and generating X-rays existing on the surface to be inspected.
  • an advantageous technique is provided for detecting foreign matter present on the inspection target surface with high sensitivity.
  • FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of an inspection apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration example of an X-ray generating tube
  • FIG. 3 is a schematic diagram enlarging a part of the inspection apparatus in FIG. 2
  • FIG. 3 is a schematic diagram enlarging a part of the inspection apparatus in FIG. 2
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the distance D xs (horizontal axis) and the number of foreign particles detected by the X-ray detector (vertical axis);
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of an inspection apparatus IA according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the inspection apparatus IA can be configured, for example, as an inspection apparatus that inspects the inspection target surface TS arranged on the inspection surface IP.
  • the inspection plane IP is a plane on which the inspection target plane TS is to be arranged
  • the inspection target plane TS is one plane of the inspection target IT.
  • the inspection apparatus IA may comprise an X-ray generator tube 101 .
  • the X-ray generating tube 101 has a target (not shown) including an X-ray generator XG that generates X-rays by being irradiated with an electron beam, and emits X-rays XR toward the inspection plane IP.
  • the foreign object FS irradiated with the X-rays XR from the X-ray generating part XG generates X-rays corresponding to the substances forming the foreign object FS, and such X-rays are also called fluorescent X-rays or characteristic X-rays.
  • Part of the X-rays generated by the foreign matter FS irradiated with the X-rays XR is totally reflected by the inspection target surface TS.
  • the X-rays emitted from the foreign object FS and totally reflected by the surface TS to be inspected are shown as X-rays XF.
  • Inspection apparatus IA may comprise an X-ray detector 120 .
  • Inspection apparatus IA may further include a processor that performs processing for detecting foreign matter FS based on the output from X-ray detector 120 .
  • the processor may further perform processing to identify the material that constitutes the foreign object FS based on the output from the X-ray detector 120 .
  • the processor can be implemented, for example, by a control unit that controls the operation of inspection apparatus IA.
  • FIG. 2 shows a more specific configuration example of the inspection apparatus IA shown in FIG.
  • the inspection apparatus IA can include an X-ray generator 100 , an X-ray detector 120 and a controller 140 .
  • the X-ray generator 100 can include an X-ray generator tube 101 and a drive circuit 103 that drives the X-ray generator tube 101 .
  • the X-ray generator 100 can further include a booster circuit 102 that supplies a boosted voltage to the drive circuit 103 .
  • the X-ray generator 100 further includes a storage container (not shown) that stores the X-ray generation tube 101, the drive circuit 103, and the booster circuit 102, and the storage container can be filled with an insulating fluid such as insulating oil. .
  • Controller 140 may be configured to control X-ray generator 100 and X-ray detector 120 .
  • the controller 140 may also include the functionality of the processor described above. More specifically, control unit 140 can perform processing for detecting foreign matter FS based on the output from X-ray detector 120 . In addition, the control unit 140 can further perform a process of identifying substances that constitute the foreign matter FS based on the output from the X-ray detector 120 .
  • the control unit 140 is, for example, PLD (abbreviation of Programmable Logic Device) such as FPGA (abbreviation of Field Programmable Gate Array), or ASIC (abbreviation of Application Specific Integrated Circuit), or a general-purpose device in which a program is incorporated. or a dedicated computer, or a combination of all or part of these.
  • PLD abbreviation of Programmable Logic Device
  • FPGA abbreviation of Field Programmable Gate Array
  • ASIC abbreviation of Application Specific Integrated Circuit
  • the inspection apparatus IA may further include an X-ray detection panel 130 that detects X-rays emitted from the X-ray generator XG and transmitted through the inspection object IT having the inspection object surface TS. Based on the output from the X-ray detection panel 130, the control unit 140 generates an image of X-rays transmitted through the inspection object IT (transmission image of the inspection object IT), and based on the image, detects the surface of the inspection object. It can be configured to detect a foreign object FS present in the TS. By using the X-ray detection panel 130, it is also possible to detect foreign matter present inside the inspection object IT and foreign matter existing on the surface opposite to the inspection object surface TS.
  • the controller 140 can be configured to detect the presence of a foreign object FS as well as the position and/or size of the foreign object FS.
  • the X-ray detection panel 130 in addition to the X-ray detector 120, the foreign matter FS that cannot be detected by the X-ray detector 120 can be detected by the X-ray detection panel 130, so the accuracy of detecting the foreign matter FS is improved.
  • the inspection apparatus IA which acquires a transmission image and detects foreign matter using X-rays emitted from one X-ray generating tube, is composed of two devices that separately acquire a transmission image and detect foreign matter. It is advantageous in terms of miniaturization and cost reduction compared to systems with
  • the inspection apparatus IA may further include a display unit 150, and the control unit 140 causes the display unit 150 to display information indicating the constituent materials of the foreign matter FS identified based on the output of the X-ray detector 120. can be configured.
  • the control unit 140 can also be configured to cause the display unit 150 to display a transmitted image of the inspection object IT generated based on the output from the X-ray detection panel 130 .
  • the control unit 140 can also be configured to cause the display unit 150 to display information indicating the position and/or size of the detected foreign object based on the output from the X-ray detection panel 130 .
  • the control unit 140 may be configured as a single unit, or may be configured by being divided into a plurality of units.
  • the X-ray generating tube 101 can include an electron gun EG, an anode 93 having a target 933 including an X-ray generating portion XG that generates X-rays by being struck by electrons from the electron gun EG, and an insulating tube 92 .
  • an anode 93 is arranged so as to block one of the two open ends of the insulating tube 92, and a block containing the electron gun EG is arranged so as to block the other of the two open ends of the insulating tube 92.
  • a member 91 may be arranged.
  • a deflector 94 that deflects the flow of electrons (electron beam) from the electron gun EG may be arranged outside the insulating tube 92 .
  • the X-ray generating tube 101 shown in FIG. 3 is a closed transmission type X-ray generating tube in which the inner space of the insulating tube 92 is maintained in a vacuum state and X-rays pass through a target 933 and a target holding plate 932, which will be described later.
  • a non-sealed open type or a non-transmissive reflecting type X-ray generating tube may be employed as the X-ray generating tube 101.
  • the deflector 94 can be arranged outside the X-ray generating tube 101 .
  • the deflector 94 can be provided between the anode 93 and the cathode (not shown).
  • the deflector 94 is provided between the electron gun EG and the target 933 .
  • a virtual plane 97 that intersects the deflector 94 can be positioned in a space sandwiched between a virtual plane 95 contacting the tip of the electron gun EG and a virtual plane 96 contacting a portion of the target 933 .
  • a virtual plane 95 , a virtual plane 96 , and a virtual plane 97 are planes perpendicular to the axis AX of the X-ray generating tube 101 .
  • the anode 93 can include a target 933 , a target holding plate 932 holding the target 933 , and an electrode 931 holding the target holding plate 932 .
  • the electrode 931 is electrically connected to the target 933 and can apply an electric potential to the target 933 .
  • the target 933 generates X-rays when electrons (electron beams) emitted from the electron gun EG collide with the target 933 .
  • the X-ray generator XG is a portion of the surface of the target 933 that is hit by electrons (electron beams).
  • the X-rays generated by the X-ray generator XG pass through the target holding plate 932 and are emitted to the outside of the X-ray generating tube 101 .
  • Anode 93 may be maintained at, for example, ground potential, but may be maintained at other potentials.
  • the target 933 is made of a metal material.
  • the target 933 is desirably made of a material with a high melting point, such as tungsten, tantalum, molybdenum, or the like, which contributes to the improvement of X-ray generation efficiency.
  • the target holding plate 932 can be made of a material that is highly transparent to X-rays, such as beryllium or diamond.
  • the target holding plate 932 is desirably made of diamond, so that the thickness of the target holding plate 932 can be reduced while maintaining the strength thereof. The distance to the line generator XG) can be shortened. It is desirable that the thickness of the target holding plate 932 is thin.
  • the thickness of the target holding plate 932 is desirably 4 mm or less, and more desirably 2 mm or less, 1 mm or less, or 0.3 mm or less.
  • the thickness of these target holding plates 932 can be set with reference to the distance from the X-ray generation unit XG to the inspection plane IP, which is necessary for identifying elements contained in foreign matter, which will be described later. In order to identify the elements contained in the foreign matter, it is desirable that the target holding plate 932 is as thin as possible. From the viewpoint of strength, etc., it is desirable that the thickness is large. Therefore, it is desirable to use an optimum target holding plate 932 thickness. Note that FIG. 3 is not intended to show the relationship between the thickness of the target 933 and the thickness of the target holding plate 932 .
  • the thickness of the target 933 may be several ⁇ m
  • the thickness of the target holding plate 932 may be several hundred ⁇ m.
  • FIG. 4 is a schematic diagram enlarging a part of the inspection apparatus IA of FIG.
  • a foreign matter FS may exist on the inspection target surface TS.
  • the X-ray capturing unit 121 of the X-ray detector 120 arranged to detect the X-rays (characteristic X-rays) XF is irradiated with the X-rays XR from the X-ray generating unit XG, and the inspection object IT Fluorescent X-rays that can be generated by itself hardly enter. Therefore, the ratio of the fluorescent X-rays emitted from the inspection object IT itself and detected by the X-ray detector 120 to the X-rays (characteristic X-rays) XF emitted from the foreign object FS and detected by the X-ray detector 120 is extremely small. can do.
  • the X-ray detector 120 may be a silicon drift detector (SDD), a CdTe detector or a CdZnTe detector.
  • X-ray detector 120 may be an energy dispersive detector. If the X-ray detector 120 is an energy dispersive detector, the controller (or processor) 140 can determine the substances or elements that make up the foreign matter FS from the energy dispersive element profile (count value for each energy). can.
  • Commercially available software may be installed in the controller (or processor) 140 to determine the substances or elements that make up the foreign matter FS. Examples of such software include AMETEK's "XRS-FP Quantitative XRF Analysis Software" and Unique's software.
  • the specifications of the X-ray detector 120 can be determined according to the energy resolution required for foreign matter detection.
  • detectors with low energy resolution include detectors using scintillators, Si pin photodiodes, or CCDs.
  • An example of a detector with higher energy resolution is a detector using a proportional counter.
  • detectors with higher energy resolution include CdTe direct transition crystals and detectors to which energy dispersive detection methods such as Si drift detectors are applied.
  • An example of a detector with a higher energy resolution is a detector to which a wavelength-dispersive detection method is applied, in which energy is obtained from an angle using an analyzing crystal.
  • the incident angle of the fluorescent X-rays from the foreign matter FS to the inspection target surface TS must be the total reflection critical angle ⁇ c or less.
  • ⁇ c Critical angle of total reflection
  • r e Classical radius of electron (2.818 ⁇ 10 ⁇ 15 m)
  • N 0 Avogadro's number
  • ⁇ X-ray wavelength
  • ⁇ Density (g/cm 3 )
  • Mi xi: atomic number, atomic weight and atomic number ratio (molar ratio) of the i-th atom
  • f′ i atomic scattering factor of i-th atom (anomalous dispersion term)
  • the critical angle of total reflection when the surface TS to be inspected is metal is approximately 1° or less. In many cases, the critical angle of reflection is different from the theoretical value.
  • the inspection object surface TS is irradiated with X-rays XR and the total reflection condition is satisfied, the inspection object surface TS and the characteristic X-ray XF emitted from the foreign matter FS and totally reflected by the inspection object surface TS It was confirmed through experiments that the angle between and (the critical angle for total reflection) is 5° or less.
  • the position where the radiation from the foreign matter FS is totally reflected by the inspection target surface TS is , the positions at which the X-rays XR from the X-ray generator XG are incident on the inspection surface IP.
  • the inspection surface IP inspection target surface TS
  • the position where the foreign object FS radiates and is totally reflected by the inspection object surface TS can be regarded as a position where the X-ray XR from the X-ray generator XG is perpendicularly incident on the inspection plane IP.
  • the critical angle of total reflection is 5° or less
  • the angle ⁇ formed with the plane IP can be 5° or less, preferably 2° or less, and more preferably 1° or less.
  • the smaller the angle ⁇ the more the fluorescent X-rays emitted from the inspection object IT itself and detected by the X-ray detector 120 relative to the X-rays (characteristic X-rays) XF emitted from the foreign object FS and detected by the X-ray detector 120. You can reduce the ratio.
  • the X-ray detector 120 can be arranged at a position where the extended plane of the inspection plane IP intersects the X-ray detector 120 .
  • the X-ray capturing section 121 can include a window section 122 that transmits X-rays XF, as schematically shown in FIG.
  • the window 122 can have a diameter of several mm and a thickness of several hundred ⁇ m, for example.
  • the window part 122 can be made of beryllium or the like, for example.
  • the inspection apparatus IA has a virtual plane connecting the position where the X-ray XR from the X-ray generator XG is incident on the inspection surface IP and the X-ray capturing section 121 of the X-ray detector 120 .
  • a slit member 125 having slits (openings) above the line may be provided.
  • the size of the slit provided in the slit member 125 and the arrangement position of the X-ray detector 120 are determined according to the range of the surface to be inspected TS hit by the X-ray XR, the material that can constitute the surface to be inspected TS and the foreign matter FS, and the like. can be As schematically shown in FIG. 7, foreign matter FS1 and FS3 are present at both ends of width Y on inspection target surface TS with which X-ray XR hits, and distance Z from the center of width Y to X-ray capturing unit 121 is is as long as the width Y.
  • the lower limit of the width Ws of the slit is Y ⁇ tan ⁇
  • the distance X2 between the center of the X-ray capturing portion 121 and the inspection surface IP is also Y ⁇ tan ⁇ . It is possible to detect all foreign objects within the hit range.
  • FIG. 6 shows experimentally obtained results of the relationship between the distance D xs (horizontal axis) and the count number (vertical axis) of the foreign matter FS detected by the X-ray detector 120 .
  • the count number is the total count number (peak count) of the energy corresponding to the position of the fluorescent X-ray (for example, the K ⁇ ray of Ni) emitted from the specific element contained in the foreign matter per certain time.
  • the distance Dxs from the X-ray generation unit XG to the inspection surface IP is preferably 5 mm or less, more preferably 4 mm or less, and 3 mm or less. It is even more desirable to have As the X-ray generating tube 101, for example, transparent closed microfocus X-ray sources manufactured by Canon Anelva, specifically G series, more specifically G-511 series and G-311 series are useful.
  • the distance D sf from the inspection plane IP to the X-ray detection panel 130 needs to be sufficiently larger than D xs . .
  • D sf /D xs is desirably 20 or more, and more desirably 200 or more.
  • the inspection device IA is useful, for example, in the production process of lithium-ion batteries to detect relics attached to the material, but this is only an example and it is also useful for other purposes.
  • the inspection device IA may be used, for example, to measure and analyze airborne particles such as PM2.5 that affect the environment and health.
  • the inspection apparatus IA is used to measure the number and size of particles as well as configure particles. Since it is possible to simultaneously identify the substances or elements that are affected, more advanced environmental and health measures can be taken.
  • X-rays are emitted toward an inspection surface IP (inspection target surface TS), and X-rays XF emitted from a foreign substance FS present on the inspection target surface TS and totally reflected by the inspection target surface TS are converted into X-rays.
  • It may include an x-ray detection step for detection by the detector 120 and a processing step for processing the output of the x-ray detector 120 .
  • the processing step may include a step of detecting foreign matter FS and/or a step of identifying substances that constitute foreign matter FS.
  • the inspection method can further include a step of detecting, with the X-ray detection panel 130, X-rays transmitted through the inspection object IT having the inspection object surface TS.
  • the output of the x-ray detection panel 130 may be processed.
  • the processing steps may include detecting the presence of the foreign object FS and the position of the foreign object FS based on the output of the X-ray detection panel 130 .
  • the processing may include detecting the presence of the foreign object FS, the location of the foreign object FS, and the size of the foreign object FS based on the output of the x-ray detection panel 130 .
  • the inspection device having the function of identifying the substance that constitutes the foreign matter has been described, but the inspection device does not have to have the function of identifying the substance that constitutes the foreign matter.
  • the inspection device does not have to have the function of identifying the substance that constitutes the foreign matter.
  • the detectable amount of X-rays emitted from a foreign object and totally reflected may be limited.
  • sufficient foreign matter identification accuracy cannot be obtained, and foreign matter on the object to be inspected may be overlooked, resulting in a decrease in manufacturing yield.
  • high-speed inspection can be realized by constructing an inspection apparatus that detects only the presence or absence of foreign matter without specifying the substance that constitutes the foreign matter.
  • an inexpensive X-ray detector for example, a proportional counter or NaI scintillator
  • inexpensive X-ray detectors such as PIN and CCD photodiodes, which have a high energy resolution of several eV but do not have an energy analysis function. These inexpensive X-ray detectors have high detection efficiency for low energy X-rays (50 eV to 50 keV).
  • the X-ray detector 120 may be an X-ray detector that detects X-rays having energies within the range of 50 eV to 50 keV.
  • a plurality of detectors may be provided in order to detect X-rays radiated from a foreign object and totally reflected by irradiation of X-rays from one X-ray generator. By providing a plurality of detectors, it is possible to improve the accuracy of detecting the X-rays emitted from the foreign object and totally reflected.
  • FIG. 8 schematically shows the configuration of the inspection apparatus IA of the second embodiment. Matters not described in the second embodiment may follow the first embodiment.
  • the inspection apparatus IA of the second embodiment can include multiple X-ray detectors, for example, a first X-ray detector 1201 and a second X-ray detector 1202 .
  • the first X-ray detector 1201 and the second X-ray detector 1202 can be arranged to face each other across the axis AX of the X-ray generating tube 101 .
  • the first X-ray detector 1201 and the second X-ray detector 1202 can be arranged to face each other.
  • the first X-ray detector 1201 and the second X-ray detector 1202 can be composed of inexpensive X-ray detectors such as PIN photodiodes, for example.
  • the inspection apparatus IA of the second embodiment can include slit members 1251 and 1252 similar to the slit member 125 in the inspection apparatus IA of the first embodiment. Slit members 1251 and 1252 can be provided for the first X-ray detector 1201 and the second X-ray detector 1202, respectively.
  • X-rays are emitted radially (for example, in all directions of 360 degrees) from the foreign matter FS1 irradiated with the X-rays XR from the X-ray generation unit XG, and part of the X-rays are totally reflected by the inspection target surface TS.
  • the X-rays totally reflected by the inspection target surface TS can include, for example, the X-rays XF11 incident on the first X-ray detector 1201 and the X-rays XF12 incident on the second X-ray detector 1202 .
  • the illustrated X-rays XF11 and XF12 can also be understood as trajectory vectors of X-ray photons.
  • Foreign matter other than the foreign matter FS1 may exist on the surface TS to be inspected. Therefore, the X-ray emitted from the foreign object FS1 and totally reflected by the inspection target surface TS may be blocked by another foreign object and may not enter one of the plurality of X-ray detectors. .
  • the plurality of X-ray detectors there is a possibility that one of the plurality of X-ray detectors can detect the X-ray emitted from the foreign object FS1 and totally reflected by the inspection target surface TS. increase.
  • FIG. 9 schematically shows the configuration of the inspection apparatus IA of the third embodiment.
  • FIG. 9 is an oblique view of the inspection apparatus IA. Matters not described in the third embodiment may follow the first or second embodiment. Although the description of the slit member is omitted in FIG. 9, the slit member may be provided as in the second embodiment.
  • the inspection apparatus IA can include a transport mechanism CV that transports the inspection object IT along the transport direction DIR.
  • the first X-ray detector 1201 and the second X-ray detector 1202 can be arranged at positions separated from each other in a direction parallel to the transport direction DIR or a direction parallel to the longitudinal direction of the inspection object IT.
  • FIG. 9 shows an X-ray XF11 (X-ray photon trajectory vector) and an X-ray XF12 (X ray photon trajectory vectors) are shown.
  • the X-rays XF11 enter the first X-ray detector 1201 and the X-rays XF12 enter the second X-ray detector 1202 .
  • a foreign substance FS2 different from the foreign substance FS1 may exist on the inspection target surface TS.
  • the foreign object FS2 exists between the foreign object FS1 and the first X-ray detector 1201.
  • the X-ray XF11 cannot be detected by the first X-ray detector 1201.
  • second X-ray detector 1202 can detect X-rays XF12 from foreign object FS1. As a result, the possibility of overlooking the foreign matter on the inspection surface TS of the inspection object IT is reduced, and a decrease in manufacturing yield can be prevented.
  • the position of the foreign object can be estimated from the positional relationship between the second detector 1202 that detected the foreign object and the first detector 1201 that failed to detect the foreign object. For example, in the example of FIG. 9, it can be estimated that a foreign object FS2 exists between the foreign object FS1 and the second X-ray detector 1202.
  • FIG. 9 it can be estimated that a foreign object FS2 exists between the foreign object FS1 and the second X-ray detector 1202.
  • the inspection apparatus IA may include an additional X-ray detector arranged to detect X-rays totally reflected from foreign matter present on the opposite side of the inspection target surface TS.
  • FIG. 10 schematically shows the configuration of the inspection apparatus IA of the fourth embodiment. Matters not described in the fourth embodiment can follow the first to third embodiments.
  • FIG. 10 shows X-rays XF11 and XF12 emitted from the foreign matter FS1 and totally reflected by the inspection target surface TS.
  • the inspection apparatus IA of the fourth embodiment can include an X-ray detector 1205 having an elongated X-ray capturing portion 1206 extending in a certain direction.
  • the X-ray detector 1205 may consist of inexpensive X-ray detectors such as PIN photodiodes.
  • the X-ray capturing portion 1206 extends in a direction parallel to a plane parallel to the inspection target surface TS.
  • the X-ray capturing section 1206 extends in a direction parallel to the longitudinal direction of the inspection object IT. From a further point of view, the X-ray capturing section 1206 extends in a direction parallel to the transport direction DIR.
  • the X-ray capturing portion 1206 can have a rectangular shape with short sides and long sides, the longitudinal direction being the direction parallel to the long sides.
  • the long sides can, for example, have a length that is three or more times the length of the short sides.
  • inspection apparatus IA may have a slit member having a slit, and the slit member may have a rectangular shape extending along the longitudinal direction of X-ray capturing section 1206 . .
  • the slit may be divided into a plurality of partial slits and arranged.
  • the slit member is advantageous for improving foreign matter detection accuracy. Also, by providing the slit member, the position of the foreign matter can be identified based on the positional relationship between the X-ray receiving portion 1206 and the slit.
  • the elongated X-ray capturing unit 1206 detects the foreign object FS1 even when part of the X-rays emitted from the foreign object FS1 and totally reflected by the inspection target surface TS are blocked by another foreign object FS2. It is advantageous to In the example of FIG. 10, the X-ray XF11 emitted from the foreign object FS1 and totally reflected by the inspection value front TS can be blocked by the foreign object FS2, but the X-ray XF12 emitted from the foreign object FS1 and totally reflected by the inspection value front TS It can be incident on the X-ray capturing portion 1206 .
  • Inspection apparatus IA may comprise two or more X-ray detectors 1205 .
  • Such two or more X-ray detectors 1205 can be arranged such that their longitudinal direction coincides with a direction parallel to the transport direction DIR. In addition, two or more such X-ray detectors 1205 can be stacked in a direction orthogonal to the transport direction DIR.
  • the inspection apparatus IA may further include an X-ray detector having an X-ray receiving portion having a longitudinal direction extending along a direction that intersects the transport direction DIR, for example, a direction perpendicular to the transport direction DIR.

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Abstract

検査面に配置された検査対象面を検査する検査装置は、電子線が照射されることによってＸ線を発生するＸ線発生部を含むターゲットを有し、前記検査面に向けてＸ線を放射するＸ線発生管と、前記Ｘ線発生部からのＸ線が照射された前記検査対象面に存在する異物から放射され前記検査対象面で全反射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、を備え、前記Ｘ線検出器は１ｋｅＶ以上のエネルギー分解能を有し、又は、前記Ｘ線検出器はエネルギー分析機能を有しない。

Description

検査装置および検査方法
　本発明は、検査装置および検査方法に関する。
　特許文献１には、対物レンズによって電子線をＸ線発生用のターゲットに集束させ、ターゲットから発生したＸ線を試料に照射することによって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、検出器の検出結果から蛍光Ｘ線を分析する分析部とを具備した蛍光Ｘ線分析機能付き高分解能Ｘ線顕微装置が記載されている。また、特許文献１には、検出器の全部又は一部を対物レンズの磁気回路内に組み込むことが記載されている。
特開２００９－２３６６２２号公報
　近年、例えば数十μｍ以下の寸法を有する異物が製品に取り込まれ、これが欠陥を引き起こすことが問題なっている。例えば、リチウムイオン電池では、炭素、銅、アルミニウムを原料とする構成部材に対し、ステンレスあるいは構成部材の一部が微細化した異物が製造時に電池内に取り込まれることがある。
　リチウムイオン電池の製造時に異物が電池内に取りこまれると、電池が出荷された後に、電池内の絶縁を保つセパレーターが異物の振動によって破れる場合がある。このような場合において、その電池はショート状態となり、発火したり爆発したりする可能性がある。
　異物を非破壊で検出することができれば、発火したり爆発したりする可能性がある製品を流通させることを防止することができる。Ｘ線を用いて試料の表面上に存在する異物を検出し、その元素を特定する方法として、蛍光Ｘ線法（別名ＸＲＦ）や斜入射蛍光Ｘ線法（別名ＴＸＲＦ）がある。蛍光Ｘ線法では、試料基板の元素も励起してしまい、斜入射蛍光Ｘ線法では、入射Ｘ線が異物で散乱してしまう。したがって、これらの計測方法では、異物により発生した蛍光Ｘ線の強度比が弱くなるという問題があった。
　本発明は、検査対象面に存在する異物を高い感度で検出するために有利な技術を提供することを目的とする。
　本発明の１つの側面は、検査面に配置された検査対象面を検査する検査装置に係り、前記検査装置は、電子線が照射されることによってＸ線を発生するＸ線発生部を含むターゲットを有し、前記検査面に向けてＸ線を放射するＸ線発生管と、前記Ｘ線発生部からのＸ線が照射された前記検査対象面に存在する異物から放射され前記検査対象面で全反射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、を備え、前記Ｘ線検出器は１ｋｅＶ以上のエネルギー分解能を有し、又は、前記Ｘ線検出器はエネルギー分析機能を有しない。
　本発明の他の１つの側面は、検査面に配置された検査対象面を検査する検査方法に係り、前記検査方法は、前記検査面に向けてＸ線を放射し、前記検査対象面に存在する異物から放射され前記検査対象面で全反射されたＸ線をＸ線検出器によって検出するＸ線検出工程と、前記Ｘ線検出器の出力を処理する処理工程と、を含み、前記Ｘ線検出器は１ｋｅＶ以上のエネルギー分解能を有し、又は、前記Ｘ線検出器はエネルギー分析機能を有しない。
　本発明によれば、検査対象面に存在する異物を高い感度で検出するために有利な技術が提供される。
第１実施形態の検査装置の構成を模式的に示す図。 第１実施形態の検査装置の具体的な構成例を示す図。 Ｘ線発生管の構成例を模式的に示す図。 図２の検査装置の一部を拡大した模式図。 図２の検査装置の一部を拡大した模式図。 距離Ｄｘｓ（横軸）とＸ線検出器で検出される異物のカウント数（縦軸）との関係を例示する図。 実施形態の検査装置の具体的な構成例を示す図。 第２実施形態の検査装置の構成を模式的に示す図。 第３実施形態の検査装置の構成を模式的に示す図。 第４実施形態の検査装置の構成を模式的に示す図。
　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
　図１には、本開示の第１実施形態の検査装置ＩＡの構成が模式的に示されている。検査装置ＩＡは、例えば、検査面ＩＰに配置された検査対象面ＴＳを検査する検査装置として構成されうる。ここで、検査面ＩＰは、検査対象面ＴＳを配置すべき面であり、検査対象面ＴＳは、検査対象物ＩＴの１つの面である。検査装置ＩＡは、Ｘ線発生管１０１を備えうる。Ｘ線発生管１０１は、電子線が照射されることによってＸ線を発生するＸ線発生部ＸＧを含むターゲット（不図示）を有し、検査面ＩＰに向けてＸ線ＸＲを放射する。Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが照射された異物ＦＳは、異物ＦＳを構成する物質に応じたＸ線を発生し、このようなＸ線は、蛍光Ｘ線あるいは特性Ｘ線とも呼ばれる。Ｘ線ＸＲが照射された異物ＦＳが発生したＸ線の一部は、検査対象面ＴＳで全反射される。異物ＦＳから放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線は、Ｘ線ＸＦとして示されている。検査装置ＩＡは、Ｘ線検出器１２０を備えうる。Ｘ線検出器１２０は、Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが照射された検査対象面ＴＳに存在する異物ＦＳから放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線ＸＦを検出するように構成されうる。検査装置ＩＡは、Ｘ線検出器１２０からの出力に基づいて異物ＦＳを検出する処理を行うプロセッサを更に備えうる。該プロセッサは、Ｘ線検出器１２０からの出力に基づいて異物ＦＳを構成する物質を特定する処理を更に行いうる。該プロセッサは、例えば、検査装置ＩＡの動作を制御する制御部によって実現されうる。
　図２には、図１に示される検査装置ＩＡをより具体化した構成例が示されている。検査装置ＩＡは、Ｘ線発生装置１００と、Ｘ線検出器１２０と、制御部１４０とを備えうる。Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線発生管１０１と、Ｘ線発生管１０１を駆動する駆動回路１０３とを備えうる。Ｘ線発生装置１００は、昇圧された電圧を駆動回路１０３に供給する昇圧回路１０２を更に備えうる。Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線発生管１０１、駆動回路１０３および昇圧回路１０２を収納する収納容器（不図示）を更に備え、該収納容器の中には絶縁油等の絶縁流体が充填されうる。制御部１４０は、Ｘ線発生装置１００およびＸ線検出器１２０を制御するように構成されうる。制御部１４０はまた、上記のプロセッサの機能を備えることができる。より具体的には、制御部１４０は、Ｘ線検出器１２０からの出力に基づいて異物ＦＳを検出する処理を行いうる。また、制御部１４０は、Ｘ線検出器１２０からの出力に基づいて異物ＦＳを構成する物質を特定する処理を更に行いうる。制御部１４０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
　検査装置ＩＡは、Ｘ線発生部ＸＧから放射され、検査対象面ＴＳを有する検査対象物ＩＴを透過したＸ線を検出するＸ線検出パネル１３０を更に備えてもよい。制御部１４０は、Ｘ線検出パネル１３０からの出力に基づいて、検査対象物ＩＴを透過したＸ線の画像（検査対象物ＩＴの透過画像）を生成し、該画像に基づいて、検査対象面ＴＳに存在する異物ＦＳを検出するように構成されうる。Ｘ線検出パネル１３０を用いることにより、検査対象物ＩＴの内部に存在する異物や、検査対象面ＴＳとは反対側の面に存在する異物も検出することもできる。制御部１４０は、異物ＦＳの存在を検出する他、異物ＦＳの位置および／またはサイズを検出するように構成されうる。Ｘ線検出器１２０に加えてＸ線検出パネル１３０を備えることにより、Ｘ線検出器１２０では検出できない異物ＦＳをＸ線検出パネル１３０によって検出することができるので、異物ＦＳを検出する確度を向上させることができる。また、一つのＸ線発生管から放射されるＸ線を用いて透過画像の取得と異物の検出とを行う検査装置ＩＡは、透過画像の取得と異物の検出とを個別に行う２つの装置を有するシステムと比較して、小型化およびコスト削減の観点で有利である。
　検査装置ＩＡは、表示部１５０を更に備えてもよく、制御部１４０は、Ｘ線検出器１２０の出力に基づいて特定された異物ＦＳの構成物質を示す情報を表示部１５０に表示させるように構成されうる。制御部１４０はまた、Ｘ線検出パネル１３０からの出力に基づいて生成された検査対象物ＩＴの透過画像を表示部１５０に表示させるように構成されうる。制御部１４０はまた、Ｘ線検出パネル１３０からの出力に基づいて検出された異物の位置および／またはサイズを示す情報を表示部１５０に表示させるように構成されうる。制御部１４０は、単体のユニットで構成されもよいし、複数のユニットに分割されて構成されてもよい。
　図３には、Ｘ線発生管１０１の構成例が模式的に示されている。Ｘ線発生管１０１は、電子銃ＥＧと、電子銃ＥＧからの電子が衝突することによってＸ線を発生するＸ線発生部ＸＧを含むターゲット９３３を有するアノード９３と、絶縁管９２とを備えうる。Ｘ線発生管１０１において、絶縁管９２の２つの開口端の一方を閉塞するようにアノード９３が配置され、絶縁管９２の２つの開口端の他方を閉塞するように、電子銃ＥＧを含む閉塞部材９１が配置されうる。絶縁管９２の外側には、電子銃ＥＧからの電子の流れ（電子線）を偏向させる偏向器９４が配置されてもよい。図３に示されたＸ線発生管１０１は、絶縁管９２の内部空間が真空状態に維持され、Ｘ線がターゲット９３３および後述するターゲット保持板９３２を透過する密閉透過型のＸ線発生管の一例であるが、Ｘ線発生管１０１としては、非密閉の開放型、または、非透過の反射型のＸ線発生管が採用されてもよい。
　偏向器９４は、Ｘ線発生管１０１の外側に配置されうる。Ｘ線発生管１０１の軸ＡＸに平行な方向に関しては、偏向器９４は、アノード９３とカソード（不図示）との間に設けられうる。Ｘ線発生管１０１の軸ＡＸに平行な方向に関して、一例において、偏向器９４は、電子銃ＥＧとターゲット９３３との間に設けられる。具体的には、偏向器９４を横切る仮想平面９７は、電子銃ＥＧの先端に接する仮想平面９５とターゲット９３３の一部に接する仮想平面９６に挟まれた空間に位置しうる。仮想平面９５、仮想平面９６、仮想平面９７は、Ｘ線発生管１０１の軸ＡＸに直交する平面である。
　アノード９３は、ターゲット９３３と、ターゲット９３３を保持するターゲット保持板９３２と、ターゲット保持板９３２を保持する電極９３１とを含みうる。電極９３１は、ターゲット９３３に電気的に接続されていて、ターゲット９３３に電位を与えうる。ターゲット９３３は、電子銃ＥＧから放出された電子（電子線）がターゲット９３３に衝突することによってＸ線を発生する。Ｘ線発生部ＸＧは、ターゲット９３３の表面における電子（電子線）が衝突する部分である。Ｘ線発生部ＸＧで発生したＸ線は、ターゲット保持板９３２を透過してＸ線発生管１０１の外部に放射される。アノード９３は、例えば、接地電位に維持されうるが、他の電位に維持されてもよい。
　ターゲット９３３は、金属材料で構成される。ターゲット９３３は、融点が高い材料、例えば、タングステン、タンタルまたはモリブデン等で構成されることが望ましく、これはＸ線の発生効率の向上に寄与する。ターゲット保持板９３２は、Ｘ線を透過し易い材料、例えば、ベリリウムまたはダイヤモンド等で構成されうる。ターゲット保持板９３２は、ダイヤモンドで構成されることが望ましく、これにより、ターゲット保持板９３２の強度を保ちつつ厚さを薄くすることができ、検査面ＩＰ（検査対象面ＴＳ）とターゲット９３３（Ｘ線発生部ＸＧ）との距離を近づけることができうる。ターゲット保持板９３２の厚さは、薄いことが望ましい。具体的には、ターゲット保持板９３２の厚さは、４ｍｍ以下であることが望ましく、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下であることが更に望ましい。これらのターゲット保持板９３２の厚さは、後述する異物に含まれる元素を特定するために必要なＸ線発生部ＸＧから検査面ＩＰまでの距離を参考に設定されうる。異物に含まれる元素を特定するためには、ターゲット保持板９３２は限り無く薄いことが望ましいが、ターゲット保持板９３２の加工コストや個体差、絶縁管９２の内部空間を真空状態に維持するための強度等の観点からは厚いことが望ましい。そのため最適なターゲット保持板９３２の厚さを使用することが望ましい。なお、図３は、ターゲット９３３の厚さとターゲット保持板９３２の厚さとの関係を示すことを意図したものでない。例えば、ターゲット９３３の厚さは数μｍであってもよく、ターゲット保持板９３２の厚さは数百μｍであってもよい。
　図４は、図２の検査装置ＩＡの一部を拡大した模式図である。検査対象面ＴＳには、異物ＦＳが存在しうる。検査対象面ＴＳで全反射するように異物ＦＳから放射され検査対象面ＴＳで全反射したＸ線（特性Ｘ線）ＸＦは、Ｘ線検出器１２０のＸ線取込部１２１に入射する。一方、Ｘ線（特性Ｘ線）ＸＦを検出するように配置されたＸ線検出器１２０のＸ線取込部１２１には、Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲの照射によって検査対象物ＩＴ自体から発生しうる蛍光Ｘ線は、殆ど入射しない。したがって、異物ＦＳから放射されＸ線検出器１２０によって検出されるＸ線（特性Ｘ線）ＸＦに対する検査対象物ＩＴ自体から放射されＸ線検出器１２０によって検出される蛍光Ｘ線の比率をきわめて小さくすることができる。
　Ｘ線検出器１２０は、シリコンドリフト型検出器（ＳＤＤ）であってもよいし、ＣｄＴｅ検出器またはＣｄＺｎＴｅ検出器であってもよい。Ｘ線検出器１２０は、エネルギー分散型検出器であってもよい。Ｘ線検出器１２０がエネルギー分散型検出器である場合、制御部（あるいはプロセッサ）１４０は、エネルギー分散の元素プロファイル（エネルギー毎のカウント値）から異物ＦＳを構成する物質あるいは元素を決定することができる。制御部（あるいはプロセッサ）１４０には、異物ＦＳを構成する物質あるいは元素を決定するために、市販のソフトウェアが組み込まれてもよい。そのようなソフトウェアとしては、例えば、ＡＭＥＴＥＫ社の”ＸＲＳ－ＦＰ　Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ＸＲＦ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ”、または、Ｕｎｉｑｕａｎｔ社製のソフトウェアを挙げることができる。
　Ｘ線検出器１２０の仕様は、異物検出に必要なエネルギー分解能に応じて決定されうる。低いエネルギー分解能を有する検出器の例としては、シンチレーター、Ｓｉのｐｉｎフォトダイオード、又はＣＣＤを用いた検出器を挙げることができる。それよりも高いエネルギー分解能を有する検出器の例としては、比例計数管を用いた検出器を挙げることができる。さらに高いエネルギー分解能を有する検出器の例としては、ＣｄＴｅ直接遷移結晶、あるいはＳｉドリフト検出器のようなエネルギー分散型検出方法が適用された検出器を挙げることができる。さらに高いエネルギー分解能を有する検出器の例としては、分光結晶を用いて角度からエネルギーを求める波長分散型検出方法が適用された検出器を挙げることができる。
　異物ＦＳからの蛍光Ｘ線が検査対象面ＴＳで全反射されるためには、異物ＦＳからの蛍光Ｘ線が検査対象面ＴＳに入射する角度が全反射臨界角θｃ以下である必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、
　　　θｃ：全反射臨界角
　　　ｒｅ：電子の古典半径（２．８１８×１０－１５ｍ）
　　　Ｎ０：アボガドロ数
　　　λ：Ｘ線の波長
　　　ρ：密度（ｇ／ｃｍ３）
　　　Ｚｉ，Ｍｉ，ｘｉ：ｉ番目の原子の原子番号，原子量および原子数比（モル比）
　　　ｆ’ｉ：ｉ番目の原子の原子散乱因子（異常分散項）
　理論上、検査対象面ＴＳが金属である場合の全反射臨界角は、おおむね１°以下であるが、現実には、金属表面は酸化または炭化されている場合や、グラファイト層で覆われている等により理論値とは異なる反射臨界角となる場合が多い。検査対象面ＴＳに対してＸ線ＸＲを照射した場合に、全反射条件を満たしている場合は、検査対象面ＴＳと、異物ＦＳから放射され検査対象面ＴＳで全反射された特性Ｘ線ＸＦとの角度（全反射臨界角）は、５°以下であることが実験を通して確認された。ここで、異物ＦＳは、Ｘ線発生部ＸＧと検査面ＩＰ（検査対象面ＴＳ）との距離ＤＸＳに比べてきわめて小さいので、異物ＦＳから放射され検査対象面ＴＳで全反射される位置は、Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが検査面ＩＰに入射する位置と見做してよい。また、図４のようにＸ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが検査面ＩＰに垂直に入射する位置に異物ＦＳがある場合は、異物ＦＳから放射され検査対象面ＴＳで全反射される位置は、Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが検査面ＩＰに垂直に入射する位置と見做してよい。
　全反射臨界角が５°以下であることから、Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが検査面ＩＰに入射する位置とＸ線検出器１２０のＸ線取込部１２１を結ぶ仮想線と検査面ＩＰとがなす角度θは、５°以下とすることができ、２°以下であることが望ましく、１°以下であることが更に望ましい。角度θが小さいほど、異物ＦＳから放射されＸ線検出器１２０によって検出されるＸ線（特性Ｘ線）ＸＦに対する検査対象物ＩＴ自体から放射されＸ線検出器１２０によって検出される蛍光Ｘ線の比率を小さくすることができる。
　Ｘ線検出器１２０は、検査面ＩＰの延長面がＸ線検出器１２０を横切る位置に配置されうる。Ｘ線取込部１２１は、図５に模式的に示されるように、Ｘ線ＸＦを透過する窓部１２２を含みうる。窓部１２２は、例えば、直径が数ｍｍ、厚さが数百μｍでありうる。窓部１２２は、例えば、ベリリウム等で構成されうる。検査装置ＩＡは、図５に模式的に示されるように、Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが検査面ＩＰに入射する位置とＸ線検出器１２０のＸ線取込部１２１を結ぶ仮想線の上にスリット（開口）を有するスリット部材１２５を備えてもよい。スリット部材１２５に設けられるスリットの大きさやＸ線検出器１２０の配置位置は、検査対象面ＴＳ上のＸ線ＸＲが当たる範囲や検査対象面ＴＳおよび異物ＦＳを構成しうる物質等に応じて決定されうる。図７に模式的に示されるように、検査対象面ＴＳ上のＸ線ＸＲが当たる幅Ｙの両端に異物ＦＳ１、ＦＳ３が存在し、幅Ｙの中心からＸ線取込部１２１までの距離Ｚが幅Ｙと同じ長さの場合を考える。この場合、スリットの幅Ｗｓの下限をＹ×ｔａｎθ、Ｘ線取込部１２１の中心と検査面ＩＰの距離Ｘ２もＹ×ｔａｎθとすることで、検査対象面ＴＳ上のＸ線ＸＲが当たる範囲の異物をもれなく検知することができる。
　Ｘ線検出器１２０によって検出されるＸ線ＸＦの強度を高めるためには、Ｘ線発生部ＸＧから検査面ＩＰまでの距離Ｄｘｓを小さくすることが望ましい。図６には、距離Ｄｘｓ（横軸）とＸ線検出器１２０で検出される異物ＦＳのカウント数（縦軸）との関係を実験によって得た結果が示されている。カウント数は、異物に含まれる特定の元素から出た蛍光Ｘ線（例えばＮｉのＫα線）の位置に相当するエネルギーの一定時間当たりの総カウント数（ピークカウント）である。元素を特定するために必要なカウント数ＴＨを考慮すると、Ｘ線発生部ＸＧから検査面ＩＰまでの距離Ｄｘｓは５ｍｍ以下であることが望ましく、４ｍｍ以下であることが更に望ましく、３ｍｍ以下であることが一層望ましい。Ｘ線発生管１０１としては、例えば、キヤノンアネルバ社製の透過密閉型マイクロフォーカスＸ線源、具体的にはＧシリーズ、更に具体的にはＧ－５１１シリーズやＧ－３１１シリーズが有用である。
　数μｍから数十μｍのサイズの異物を透過画像により高感度で検出するためには、検査面ＩＰからＸ線検出パネル１３０までの距離ＤｓｆをＤｘｓに対して十分に大きくする必要がある。例えば、直径が５μｍの異物を検出するために１０個の画素が必要である場合、画素ピッチが１００μｍのＸ線検出パネル（ＦＰＤ）を用いると、１００ｘ１０／５＝２００倍が検出に必要な倍率となり、直径が５０μｍの異物の場合は２０倍が検出に必要な倍率となる。そのため、Ｄｓｆ／Ｄｘｓを２０以上にすることが望ましく、２００以上にすることが更に望ましい。これにより、透過画像を使って異物を高感度で異検出することができる。
　検査装置ＩＡは、例えば、リチウムイオン電池の生産工程において、その材料に付着した遺物を検出するために有用であるが、これは一例に過ぎず、他の用途にも有用である。検査装置ＩＡは、例えば、ＰＭ２．５等の環境、健康に影響を及ぼす大気浮遊粒子の測定、分析に利用されてもよい。この場合、粒子の数およびサイズを定期的（例えば、毎時、毎日）に計測している従来技術に対し、検査装置ＩＡを用いることで、粒子の数およびサイズの計測に加えて、粒子を構成する物質あるいは元素の特定を同時に行うことができるので、より高度な環境、健康対策が可能となる。あるいは、近年微細化が高度化している半導体、例えばＥＵＶ用マスク製造装置、検査装置や、半導体製造工程の検査装置等の分野に検査装置ＩＡを用いることで、歩留まりの改善や、異物の元素情報を用いた異常原因の早期解決が可能となる。
　以下、検査装置ＩＡを用いて、検査面ＩＰに配置された検査対象面ＴＳを検査する検査方法を説明する。該検査方法は、検査面ＩＰ（検査対象面ＴＳ）に向けてＸ線を放射し、検査対象面ＴＳに存在する異物ＦＳから放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線ＸＦをＸ線検出器１２０によって検出するＸ線検出工程と、Ｘ線検出器１２０の出力を処理する処理工程とを含みうる。該処理工程は、異物ＦＳを検出する工程、および／または、異物ＦＳを構成する物質を特定する工程を含みうる。該検査方法は、検査対象面ＴＳを有する検査対象物ＩＴを透過したＸ線をＸ線検出パネル１３０で検出する工程を更に含むことができ、該処理工程では、Ｘ線検出器１２０の出力およびＸ線検出パネル１３０の出力を処理しうる。該処理工程は、Ｘ線検出パネル１３０の出力に基づいて、異物ＦＳの存在および異物ＦＳの位置を検出する工程を含みうる。あるいは、該処理工程は、Ｘ線検出パネル１３０の出力に基づいて、異物ＦＳの存在、異物ＦＳの位置を、および、異物ＦＳのサイズを検出する工程を含みうる。
　第１実施形態では、異物を構成する物質を特定する機能を有する検査装置について説明したが、検査装置は、異物を構成する物質を特定する機能を有しなくてもよい。例えば、検査速度を向上させる場合や、移動中の検査対象物を検査する場合、異物から放射されて全反射されたＸ線を検出できる量は限定されうる。そのため、十分な異物特定精度が得られずに、検査対象物上の異物が見過ごされ、製造歩留まりが低下しうる。しかし、異物を構成する物質を特定せずに、異物の有無のみを検知する検査装置を構成することで、高速な検査を実現することできる。また、検査対象物を透過したＸ線の画像によって異物の位置の特定する機能を除去することにより、安価な検査装置を提供することができる。また、異物を構成する物質を特定する機能が不要であれば、エネルギー分解能が１ｋｅＶ以上といった低い分解能（ある強度における半値幅が広い、粗い分解能）を有する安価なＸ線検出器（例えば比例計数管やＮａＩシンチレーター）を用いることが可能となる。これ以外には、ＰＩＮ、ＣＣＤフォトダイオードに代表されるエネルギー分解能が数ｅＶ程度といった高い分解能を有するが、エネルギー分析機能を有しない安価なＸ線検出器を用いることが可能となる。これらの安価なＸ線検出器は、低エネルギーのＸ線（５０ｅＶ～５０ｋｅＶ）の検出効率が高い。そこで、Ｘ線検出器１２０は、５０ｅＶ～５０ｋｅＶの範囲内のエネルギーを有するＸ線を検出するＸ線検出器でありうる。
　また、一つのＸ線発生装置からのＸ線の照射により異物から放射されて全反射されたＸ線を検出するために、複数の検出器が設けられてもよい。複数の検出器を設けることにより、異物から放射されて全反射されたＸ線を検出する精度が向上しうる。
　図８には、第２実施形態の検査装置ＩＡの構成が模式的に示されている。第２実施形態として説明しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態の検査装置ＩＡは、複数のＸ線検出器、例えば、第１Ｘ線検出器１２０１および第２Ｘ線検出器１２０２を含みうる。第１Ｘ線検出器１２０１および第２Ｘ線検出器１２０２は、Ｘ線発生管１０１の軸ＡＸを挟んで対向するように配置されうる。他の観点において、第１Ｘ線検出器１２０１および第２Ｘ線検出器１２０２は、互いに対向するように配置されうる。第１Ｘ線検出器１２０１および第２Ｘ線検出器１２０２は、例えば、ＰＩＮフォトダイオード等の安価なＸ線検出器で構成されうる。第２実施形態の検査装置ＩＡは、第１実施形態の検査装置ＩＡにおけるスリット部材１２５と同様のスリット部材１２５１、１２５２を備えうる。スリット部材１２５１、１２５２は、それぞれ第１Ｘ線検出器１２０１、第２Ｘ線検出器１２０２に対して設けられうる。Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが照射された異物ＦＳ１からは、Ｘ線が放射状（例えば、３６０度の全方向）に放射され、そのＸ線の一部は検査対象面ＴＳで全反射されうる。検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線は、例えば、第１Ｘ線検出器１２０１に入射するＸ線ＸＦ１１、および、第２Ｘ線検出器１２０２に入射するＸ線ＸＦ１２を含みうる。図示されたＸ線ＸＦ１１、Ｘ線ＸＦ１２は、Ｘ線光子の軌跡ベクトルとして理解することもできる。検査対象面ＴＳには、異物ＦＳ１の他にも異物が存在しうる。したがって、異物ＦＳ１から放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線は、他の異物によって遮断され、複数のＸ線検出器のうちの１つのＸ線検出器には入射しない可能性がある。しかし、複数のＸ線検出器を配置することによって、複数のＸ線検出器のいずれかによって、異物ＦＳ１から放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線を検出することができる可能性が高まる。
　図９には、第３実施形態の検査装置ＩＡの構成が模式的に示されている。図９は検査装置ＩＡを斜め方向から見た図である。第３実施形態として説明しない事項は、第１又は第２実施形態に従いうる。図９ではスリット部材の記載が省略されているが、第２実施形態と同様にスリット部材が設けられてもよい。検査装置ＩＡは、検査対象物ＩＴを搬送方向ＤＩＲに沿って搬送する搬送機構ＣＶを備えうる。
　第１Ｘ線検出器１２０１および第２Ｘ線検出器１２０２は、搬送方向ＤＩＲに平行な方向、あるいは、検査対象物ＩＴの長手方向に平行な方向において互いに離隔した位置に配置されうる。図９には、Ｘ線発生部ＸＧからのＸ線ＸＲが照射された異物ＦＳ１から放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線ＸＦ１１（Ｘ線光子の軌跡ベクトル）とＸ線ＸＦ１２（Ｘ線光子の軌跡ベクトル）が示されている。Ｘ線ＸＦ１１は、第１Ｘ線検出器１２０１に入射し、Ｘ線ＸＦ１２は、第２Ｘ線検出器１２０２に入射する。
　検査対象面ＴＳ上には、異物ＦＳ１とは異なる異物ＦＳ２が存在しうる。図９の例では、異物ＦＳ２は、異物ＦＳ１と第１Ｘ線検出器１２０１との間に存在する。Ｘ線ＸＦ１１が異物ＦＳ２によって遮断されると、Ｘ線ＸＦ１１を第１Ｘ線検出器１２０１で検出することができない。しかし、第２Ｘ線検出器１２０２によって異物ＦＳ１からのＸ線ＸＦ１２を検出することができる。これにより、検査対象物ＩＴの検査対象面ＴＳ上の異物を見過ごす可能性が低減され、製造歩留まりの低下を防止できる。また、異物を検出した第２検出器１２０２と検出できなかった第１検出器１２０１との位置関係から、異物の位置を推測することができる。例えば、図９の例では、異物ＦＳ１と第２Ｘ線検出器１２０２との間に異物ＦＳ２が存在することを推定することができる。
　検査装置ＩＡは、検査対象面ＴＳの反対側の面に存在する異物から全反射されたＸ線を検出するように配置された追加のＸ線検出器を備えてもよい。
　図１０には、第４実施形態の検査装置ＩＡの構成が模式的に示されている。第４実施形態として説明しない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。図１０には、異物ＦＳ１から放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線ＸＦ１１、ＸＦ１２が示されている。第４実施形態の検査装置ＩＡは、一定の方向に延びた長尺状のＸ線取込部１２０６を有するＸ線検出器１２０５を備えうる。Ｘ線検出器１２０５は、ＰＩＮフォトダイオード等の安価なＸ線検出器で構成されうる。図１０に示される例では、Ｘ線取込部１２０６は、検査対象面ＴＳと平行な面に対して平行な方向に延びている。他の観点では、Ｘ線取込部１２０６は、検査対象物ＩＴの長手方向に平行な方向に延びている。更に他の観点では、Ｘ線取込部１２０６は、搬送方向ＤＩＲに平行な方向に延びている。Ｘ線取込部１２０６は、短辺および長辺を有する矩形形状を有することができ、長手方向は、長辺に平行な方向である。長辺は、例えば、短辺の３倍以上の長さを有しうる。
　図１０には示されていないが、検査装置ＩＡは、スリットを有するスリット部材を有してよく、スリット部材は、Ｘ線取込部１２０６の長手方向に沿って延びた矩形形状を有しうる。スリットは、複数の部分スリットに分割されて配置されてもよい。スリット部材は、異物の検出精度を向上させるために有利である。また、スリット部材を設けることによって、Ｘ線取込部１２０６とスリットとの位置関係に基づいて、異物の位置を特定することができる。
　長尺状のＸ線取込部１２０６は、異物ＦＳ１から放射され検査対象面ＴＳで全反射されたＸ線の一部が他の異物ＦＳ２で遮断されるような場合においても、異物ＦＳ１を検出するために有利である。図１０の例では、異物ＦＳ１から放射され検査値正面ＴＳで全反射されたＸ線ＸＦ１１は異物ＦＳ２で遮断されうるが、異物ＦＳ１から放射され検査値正面ＴＳで全反射されたＸ線ＸＦ１２はＸ線取込部１２０６に入射しうる。検査装置ＩＡは、２以上のＸ線検出器１２０５を備えてもよい。そのような２以上のＸ線検出器１２０５は、その長手方向が搬送方向ＤＩＲに平行な方向に一致するように配置されうる。また、そのような２以上のＸ線検出器１２０５は、搬送方向ＤＩＲに直交する方向に重ねて配置されうる。検査装置ＩＡは、搬送方向ＤＩＲに交差する方向、例えば、直交する方向に沿って延びた長手方向を有するＸ線取込部を有するＸ線検出器を更に備えてもよい。
　発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

Claims (20)

  1. 　検査面に配置された検査対象面を検査する検査装置であって、
    　電子線が照射されることによってＸ線を発生するＸ線発生部を含むターゲットを有し、前記検査面に向けてＸ線を放射するＸ線発生管と、
    　前記Ｘ線発生部からのＸ線が照射された前記検査対象面に存在する異物から放射され前記検査対象面で全反射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、を備え、
    　前記Ｘ線検出器は１ｋｅＶ以上のエネルギー分解能を有し、又は、前記Ｘ線検出器はエネルギー分析機能を有しない、
    　ことを特徴とする検査装置。
  2. 　前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて前記異物を検出する処理を行うプロセッサを更に備える、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
  3. 　前記Ｘ線検出器は、５０ｅＶ～５０ｋｅＶの範囲内のエネルギーを有するＸ線を検出可能である、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
  4. 　前記検査面と前記Ｘ線発生部との距離が５ｍｍ以下である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
  5. 　前記検査面と前記Ｘ線発生部との距離が３ｍｍ以下である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
  6. 　前記Ｘ線発生部からのＸ線が前記検査面に入射する位置と前記Ｘ線検出器のＸ線取込部を結ぶ仮想線と前記検査面とがなす角度が５°以下である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
  7. 　前記Ｘ線発生部からのＸ線が前記検査面に入射する位置と前記Ｘ線検出器のＸ線取込部を結ぶ仮想線と前記検査面とがなす角度が２°以下である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
  8. 　前記仮想線の上にスリットを有するスリット部材を更に備える、
    　ことを特徴とする請求項６又は７に記載の検査装置。
  9. 　前記Ｘ線発生部から放射され、前記検査対象面を有する検査対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出パネルを更に備える、
    　ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検査装置。
  10. 　前記Ｘ線発生管は、密閉透過型である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の検査装置。
  11. 　前記Ｘ線発生管は、前記ターゲットを保持するターゲット保持板を備え、前記ターゲット保持板の厚さは、４ｍｍ以下である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の検査装置。
  12. 　前記ターゲット保持板は、ダイヤモンドを含む、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の検査装置。
  13. 　前記検査対象面を有する検査対象物を搬送する搬送機構を更に備える、
    　ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の検査装置。
  14. 　前記Ｘ線検出器の他に、前記Ｘ線発生部からのＸ線が照射された前記検査対象面に存在する異物から放射され前記検査対象面で全反射されたＸ線を検出する少なくとも１つのＸ線検出器を更に備える、
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の検査装置。
  15. 　前記Ｘ線検出器および前記少なくとも１つのＸ線検出器は、前記搬送機構による前記検査対象物の搬送方向に平行な方向に互いに離隔して配置されている、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の検査装置。
  16. 　前記Ｘ線検出器は、長尺状のＸ線取込部を含む、
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の検査装置。
  17. 　前記Ｘ線取込部の長手方向は、前記搬送機構による前記検査対象物の搬送方向に平行な方向に平行である、
    　ことを特徴とする請求項１６に記載の検査装置。
  18. 　検査面に配置された検査対象面を検査する検査方法であって、
    　前記検査面に向けてＸ線を放射し、前記検査対象面に存在する異物から放射され前記検査対象面で全反射されたＸ線をＸ線検出器によって検出するＸ線検出工程と、
    　前記Ｘ線検出器の出力を処理する処理工程と、を含み、
    　前記Ｘ線検出器は１ｋｅＶ以上のエネルギー分解能を有し、又は、前記Ｘ線検出器はエネルギー分析機能を有しない、
    　ことを特徴とする検査方法。
  19. 　前記処理工程は、前記異物を検出する工程を含む、
    　ことを特徴とする請求項１８に記載の検査方法。
  20. 　前記Ｘ線検出器は、５０ｅＶ～５０ｋｅＶの範囲内のエネルギーを有するＸ線を検出可能である、
    　ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の検査方法。
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