JP3689868B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば微小電子部品、小型電子部品、高密度実装基板、各種新素材などの透視画像を得るためのＸ線検査装置の改良に係り、さらに詳しくは、被検査対象物に対して広範囲な方向の透視画像を高倍率で得ることができるＸ線検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線検査装置としては、たとえば特開平７−２６０７１３号公報に示すように、収束電子線を透過形薄膜のターゲットに照射することで得られた微小焦点サイズのＸ線を試料に照射し、その透過Ｘ線画像を幾何学的に投影拡大し、Ｘ線像センサで撮像するＸ線検査装置が知られている。
【０００３】
この公報に開示されたＸ線検査装置では、微小焦点のＸ線源から発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線像センサの中心軸とをずらすことにより、Ｘ線透視画像の品質を向上させようとしている。ただし、この公報に示すＸ線検査装置は、枠体に対してＸ線発生器を回動自在に保持するものではないと共に、Ｘ線像センサを移動自在に保持するものではない。
【０００４】
このようなＸ線検査装置では、Ｘ線像センサで検出するＸ線透視画像の拡大倍率は、Ｘ線源からＸ線センサの検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源からＸ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される。したがって、大きな倍率でＸ線の透視画像を得ようとする場合には、たとえば図３（Ａ）に示すように、被検査対象物２をＸ線発生器３のＸ線源４ａにできるだけ近づければよい。被検査対象物２が板状の対象物であり、その面に対して垂直な透視画像を得ようとする場合には、被検査対象物２をＸ線源に対してかなり近づけることができる。その結果、ＦＯＤ距離を最小限にすることが可能になり、最大倍率の画像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３（Ｂ）に示すように、被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得たい場合があり、この場合には、被検査対象物２とＸ線発生器３とが干渉し、図３（Ａ）に示す状態に比べてＦＯＤ距離を小さくすることができない。したがって、この場合には、図３（Ａ）に示す状態に比べて拡大倍率が低い画像しか得ることができない。
【０００６】
被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得たい場合としては、ＩＣワイヤボンディングの接続が良好に行われているかを確認するために、基板に対して斜めからの透視画像を見たい場合や、ダイオードの接合部分を斜め方向から見たい場合など、その要請は決して少なくはない。このような場合に、従来では、被検査対象物２とＸ線発生器３との干渉のために、拡大倍率が制限されていた。今後、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスを斜め方向から高倍率で観察したいという要請は高まる傾向にある。
【０００７】
なお、特開昭６２−５３３５号公報には、Ｘ線発生器とＸ線半導体センサとを同期して首振り回動可能に保持したＸ線照射装置は知られている。しかしながら、このＸ線照射装置は、被検査対象物をＸ線発生器に近づけることで、Ｘ線透視画像の倍率を上げるものではない。しかも、その公報に示す装置では、Ｘ線発生器とＸ線半導体センサとを同期して首振り回動させるため、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスを斜め方向から高倍率で観察できるものではない。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスなどの被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察できるＸ線検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１のＸ線検査装置は、
Ｘ線発生面の実質的に点状のＸ線源から所定の広がり角度を持ってＸ線を発生するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から発生されるＸ線が照射される被検査対象物を保持する被検査対象物保持機構と、
前記被検査対象物に照射されたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、前記点状のＸ線源から前記Ｘ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される拡大倍率で、前記被検査対象物の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、
前記Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と前記仮想直線との角度が変化するように、前記Ｘ線発生器を回動自在に保持する枠体とを有し、
前記被検査対象物保持機構は、前記枠体に保持されたＸ線発生器の回動角度に応じた任意の保持角度で前記検査対象物を保持する回動保持機構と、前記ＦＯＤ距離を変化させることができるように前記被検査対象物を移動させる移動機構と有する。
【００１０】
前記枠体には、前記点状のＸ線源を回動中心として、前記Ｘ線発生器を回動自在に保持する回動機構が具備してあることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の第２の観点に係るＸ線検査装置は、
Ｘ線発生面の実質的に点状のＸ線源から所定の広がり角度を持ってＸ線を発生するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から発生されるＸ線が照射される被検査対象物を保持する被検査対象物保持機構と、
前記被検査対象物に照射されたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、前記点状のＸ線源から前記Ｘ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される拡大倍率で、前記被検査対象物の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、
前記Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と前記仮想直線との角度が変化するように、前記Ｘ線像センサを移動自在に保持してある枠体と、
前記Ｘ線像センサを前記Ｘ線源を中心とする円周方向に移動自在に保持するＸ線像センサ保持機構とを有する。
【００１２】
本発明の第１の観点および第２の観点に係るＸ線検査装置において、前記ＦＯＤ距離を変化させることができるように前記被検査対象物を移動させる移動機構を前記被検査対象物保持機構が有することが好ましい。
【００１３】
【作用】
本発明の第１のＸ線検査装置では、Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度が変化するように、Ｘ線発生器を枠体に対して回動自在に保持している。このため、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、Ｘ線発生器を枠体に対して回動させ、発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度を大きく取る。そして、Ｘ線源が存在するＸ線発生面に対して略平行に被検査対象物を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源からＸ線を被検査対象物に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面の中心へ向かう成分をＸ線像センサが検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサが、被検査対象物を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００１４】
高倍率を維持しながら、被検査対象物を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線発生器の枠体に対する回動角度を変化させればよい。もちろん、その回動角度に合わせて、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、被検査対象物の保持角度も変化させる必要がある。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線発生器の回動角度および被検査対象物の保持角度を変えないで、被検査対象物保持機構を用いてＸ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離を変化させればよい。
【００１５】
本発明の第１のＸ線検査装置において、前記点状のＸ線源を回動中心としてＸ線発生器を回動自在に保持する回動機構を枠体に具備させることで、Ｘ線発生器を回動させても、点状のＸ線源の位置がずれないことになる。その結果、被検査対象物を大きく移動させることなく、あらゆる角度から被検査対象物を高倍率で観察することが可能になる。たとえば半導体を実装したプリント基板などの被検査対象物の接合部の透視像を、高拡大倍率で、しかもあらゆる角度から撮影することが可能になる。ちなみに、点状のＸ線源以外の場所を回動中心としてＸ線発生器を回動させると、点状のＸ線源の位置が上下左右にずれて、場合によっては、被検査対象物がＸ線像センサの検出エリアから外れるおそれがある。本発明のＸ線検査装置は、このような不都合を有さない。
【００１６】
本発明の第２のＸ線検査装置では、Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度が変化するように、Ｘ線像センサを枠体に対して移動自在に保持している。このため、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、Ｘ線像センサを枠体に対して移動させ、Ｘ線源から発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度を大きく取る。そして、Ｘ線源が存在するＸ線発生面に対して略平行に被検査対象物を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源からＸ線を被検査対象物に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面の中心へ向かう成分をＸ線像センサが検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサが、被検査対象物を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００１７】
高倍率を維持しながら、被検査対象物を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線像センサの枠体に対する移動位置を変化させればよい。Ｘ線発生器および被検査対象物の相対位置は変化させる必要がない。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線像センサの位置を変えないで、被検査対象物保持機構を用いてＸ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離を変化させればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の１実施形態に係るＸ線検査装置の原理図、図２は同実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図、図３（Ａ）〜（Ｃ）はＸ線源と被検査対象との関係を示す概略図、図４はＸ線発生器の回動角度を変化させる機構の一例を示す側面図、図５は本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置のＸ線発生器とＸ線像センサとの関係を示す概略図、図６は図５に示すＸ線像センサの移動機構を示す概略図、図７は図６に示す移動機構に用いるレールの要部断面図である。
【００１９】
第１実施形態
図１および２に示すように、本発明の第１実施形態に係るＸ線検査装置１０は、Ｘ線発生器３と、被検査対象物２を保持する被検査対象物保持機構３０と、被検査対象物２の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサ１５と、これらＸ線発生器３、保持機構３０およびＸ線像センサ１５が具備してある枠体２０とを有する。
【００２０】
Ｘ線発生器３は、図１に示すように、電子線を発生するカソード６と、電子線を加速するアノード８と、電子線を集束させるコンデンサレンズ１２と、電子線をターゲット４上に焦点を結ばせる対物レンズ１３と、集束された電子線が照射されてＸ線を発生するターゲット４とを有する。
【００２１】
ターゲット４は、たとえばタングステン膜と、タングステン膜を保持するベリリウム膜とで構成してあり、タングステン膜に対して、集束された電子線が照射されることにより、その焦点位置に対応するＸ線発生面４ｂの実質的に点状のＸ線源４ａから所定の広がり角度θ１ を持ってＸ線を発生する。Ｘ線発生器３における電子線の通路は密閉され、図示省略してある真空ポンプなどで真空に保たれている。所定の広がり角度θ１ は、特に限定されないが、本実施形態に係る装置１０では、通常の装置よりも広いことが好ましく、たとえば４５度〜１５０度、好ましくは１００度〜１４０度程度が好ましい。
【００２２】
ターゲット４のＸ線源４ａから所定の広がり角度θ１ を持って出射されたＸ線は、被検査対象物２を照射し、その拡大透視画像がＸ線像センサ１５の画像増幅器１４のＸ線検出面１４ａへと入射する。画像増幅器１４は、被検査対象物２を透過して拡大されたＸ線透視画像の輝度を増幅し、より高輝度の画像を再生するための装置である。画像増幅器１４により増幅された高輝度の透視画像は、ＣＣＤカメラや撮像管などの撮像装置１６で撮像し、モニタ１８に表示される。撮像装置１６で撮像された透視画像データは、モニタ１８に表示されるのみでなく、プリンタなどに出力することも可能であり、さらに、半導体メモリ、ハードディスク、光磁気記憶装置などの記憶手段に記憶される。さらにまた、専用回線または公衆回線を通して、透視画像データを他の装置へ送信することもできる。
【００２３】
なお、画像増幅器１４のＸ線検出面１４ａにて検出される被検査対象物２の透視画像の拡大率Ｍは、Ｘ線源４ａからＸ線検出面１４ａの中心までのＦＤＤ距離と、Ｘ線源４ａから被検査対象物２までのＦＯＤ距離との比により規定される。すなわち、拡大率Ｍ＝ＦＤＤ／ＦＯＤである。
【００２４】
図２に示す被検査対象物保持機構３０は、Ｘ線源４ａから被検査対象物２までのＦＯＤ距離を変えて、拡大率Ｍを変化させるための装置であり、被検査対象物２を保持するグリップ３２を有する。グリップ３２は、移動体３４に対して矢印Ａ方向に回動自在に且つグリップ３２の軸芯回りに矢印Ｂ方向に回転自在に保持してある。
【００２５】
移動体３４は、Ｙ軸移動基板３６の上にＸ軸方向に沿って移動自在に装着してある。Ｙ軸移動基板３６は、Ｚ軸移動基板３８の上にＹ軸方向に沿って移動自在に装着してある。Ｚ軸移動基板３８は、枠体２０に対してＺ軸方向に移動自在に装着してある。したがって、グリップ３２により把持された被検査対象物２は、保持機構３０により、矢印Ａ方向の回動と、矢印Ｂ方向の回転と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動とが許容されるようになっている。なお、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、相互に垂直な空間座標軸であり、Ｚ軸が高さ方向に相当する。
【００２６】
図２に示すように、Ｘ線発生器３は、回動軸２２により枠体２０の上部位置で、枠体２０に対して回動自在に保持してある。Ｘ線発生器３を、枠体２０に対して所定の回動角度（傾斜角度）θ２ の位置で固定するために、本実施形態では、図４に示す傾斜角度調節装置４０が、枠体２０の上部に配置してある。図４に示す装置４０の取付片４２は、図２に示すＸ線発生器３に対して、ボルトおよびナットなどを用いて固定される。取付片４２には、雌ネジが形成してあるブッシュ４４が固定してある。
【００２７】
ブッシュ４４は、第１ロッド４６の外周に形成してある雄ネジ部に対して螺合し、第１ロッド４６が軸芯回りに回転することで、軸芯方向Ｃに沿って移動可能になっている。第１ロッド４６の基端は、ユニバーサル継ぎ手４８を介して、第２ロッド５０の先端に、軸芯回りの回転力が伝達可能で且つロッド４６および５０間の軸芯角度θ３ を変化可能に連結してある。第２ロッド５０は、枠体２０の上部に固定してあるロッド支持ブロック５２のロッド支持ベアリングで支えられている。第２ロッド５０は、単に、２個のロッド支持ベアリングで水平に支持されているだけで、ハンドル５４を回転させることにより、ユニバーサル継ぎ手を回転させる役目をする。ロッド５０は軸芯方向（水平方向）には全く移動しない。 ハンドル５４を回転させることで、取付片４２が固定された図２に示すＸ線発生器３は、回動軸２２を中心として、任意の回動角度θ２ の位置で停止可能になっている。
【００２８】
本実施形態に係るＸ線検査装置１０を用いて被検査対象２の拡大透視画像を得る場合には、次のようにして行う。
図３（Ａ）に示すように、被検査対象物２が板状の対象物であり、その面に対して垂直な透視画像を得ようとする場合には、被検査対象物２をＸ線源に対してかなり近づけることができる。その結果、ＦＯＤ距離を最小限にすることが可能になり、最大倍率の画像を得ることができる。
【００２９】
ところが、従来の装置では、図３（Ｂ）に示すように、被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得る場合には、被検査対象物２とＸ線発生器３とが干渉し、図３（Ａ）に示す状態に比べてＦＯＤ距離を小さくすることができない。したがって、この場合には、図３（Ａ）に示す状態に比べて拡大倍率が低い画像しか得ることができない。
【００３０】
被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得たい場合としては、ＩＣワイヤボンディングの接続が良好に行われているかを確認するために、基板に対して斜めからの透視画像を見たい場合や、ダイオードの接合部分を斜め方向から見たい場合など、その要請は決して少なくはない。このような場合に、従来では、被検査対象物２とＸ線発生器３との干渉のために、拡大倍率が制限されていた。今後、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスを斜め方向から高倍率で観察したいという要請は高まる傾向にある。
【００３１】
本実施形態に係る装置１０では、図３（Ｃ）に示すように、被検査対象物２を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、図３（Ｃ）に示すように、Ｘ線発生器３を枠体２０に対して回動させ、発生するＸ線の中心軸Ｌと、Ｘ線源４ａからＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線Ｖとの角度θ２ ’を大きく取る。そして、図２に示す保持機構３０を用いて、Ｘ線源４ａが存在するＸ線発生面４ｂに対して略平行に被検査対象物２を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源４ａからＸ線を被検査対象物２に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面の中心へ向かう成分（Ｖ方向）を、図２に示すＸ線像センサ１５が検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサ１５が、被検査対象物２を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物２を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００３２】
高倍率を維持しながら、被検査対象物２を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線発生器３の枠体２０に対する回動角度θ２ を変化させればよい。もちろん、その回動角度θ２ に合わせて、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、被検査対象物２の保持角度θ２ ''も変化させる必要がある。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度θ２ ’を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線発生器３の回動角度θ２ および被検査対象物の保持角度θ２ ''を変えないで、図２に示す被検査対象物保持機構３０を用いてＸ線源から被検査対象物２までのＦＯＤ距離を変化させればよい。なお、Ｘ線発生面４ｂと被検査対象物２とが平行であれば、θ２ ＝θ２ ’＝θ２ ''である。
【００３３】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係るＸ線検査装置１０ａについて、図５〜７を参照にして説明する。
図５および６に示すように、本実施形態に係るＸ線検査装置１０ａは、前記第１実施形態の検査装置１０と異なり、Ｘ線発生器３を枠体２０に対して固定し、逆に、Ｘ線像センサ１５を、Ｘ線源４ａを中心とする円周方向に所定角度θ４ の範囲で枠体２０に対して移動自在に装着してある。その他の構成は、前記第１実施形態の場合と同様なので、重複する説明は一部省略する。
【００３４】
Ｘ線像センサ１５を枠体２０に対して移動自在に構成するために、図５および６に示すように、枠体２０の内部には保持板６０が配置してあり、その保持板６０の表面に図７に示すガイドレール８２が固定してある。ガイドレール８２は、図５および６に示すＸ線像センサ１５の移動軌跡に沿って円弧曲線状に配置してある。ガイドレール８２には、曲線移動体（軸受）８０がレール８２の長手方向に沿って移動自在に保持してある。レール８２は、その円弧曲線の中心が、図５に示すように、点状のＸ線源４ａに略一致するように設計してある。
【００３５】
この曲線移動体８０が、図６に示すように、Ｘ線像センサ１５の側部に固定してある。その結果、Ｘ線像センサ１５は、図５に示すように、Ｘ線源４ａの直下位置から、所定角度θ４ の範囲で枠体２０に対して移動自在となっている。所定角度θ４ は特に限定されないが、好ましくは３０〜８０度、さらに好ましくは５０〜７０度の範囲である。
【００３６】
この所定角度θ４ の範囲内の任意の位置で、Ｘ線像センサ１５を停止させるために、本実施形態では、図６に示すように、曲線移動体８０の両側にある取付位置６２および６４にて、駆動用チェーン６６の両端が各々固定してある。このチェーン６６の途中には、アイドラー７２、７４および７６が配置してあり、アイドラー７４のチェーンテンショナでチェーン６６に所定の張力を持たせてある。そして、モータなどを用いて駆動用ギア７０を時計回りまたは反時計回りに回転させることで、曲線移動体８０をガイドレール８２に沿って移動させることができる。また、駆動用ギア７０の回転を停止させることで、曲線移動体８０をガイドレール８２の長手方向に沿った任意の位置で停止させることが可能になっている。曲線移動体８０は、Ｘ線像センサ１５に固定してあるので、曲線移動体８０と共に、Ｘ線像センサ１５もガイドレール８２に沿って移動し、任意の位置で停止する。
【００３７】
本実施形態のＸ線検査装置１０ａでは、Ｘ線発生器３のＸ線源４ａから所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸Ｌと、Ｘ線源４ａからＸ線検査装置１５のＸ線検出面１４ａに略垂直に下ろした仮想直線Ｖとの角度θ４ が変化するように、Ｘ線像センサ１５を枠体２０に対して移動自在に保持している。このため、被検査対象物２（図３（Ａ）参照）を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、図５および６に示すように、Ｘ線像センサ１５を枠体２０に対して移動させ、Ｘ線源４ａから発生するＸ線の中心軸Ｌと、Ｘ線源４ａからＸ線検出面１４ａに略垂直に下ろした仮想直線Ｖとの角度θ４ を大きく取る。そして、図３（Ａ）に示すように、Ｘ線源４ａが存在するＸ線発生面４ｂに対して略平行に被検査対象物２を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源４ａからＸ線を被検査対象物２に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面４ｂの中心へ向かう成分をＸ線像センサ１５が検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサ１５が、被検査対象物２を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物２を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００３８】
高倍率を維持しながら、被検査対象物２を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線像センサ１５の枠体２０に対する移動角度θ４ を変化させればよい。Ｘ線発生器３および被検査対象物２の相対位置は変化させる必要がない。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線像センサ１５の移動角度θ４ を変えないで、図２に示す被検査対象物保持機構３０を用いて、図３（Ａ）に示すＸ線源４ａから被検査対象物２までのＦＯＤ距離を変化させればよい。
【００３９】
本実施形態に係る検査装置１０ａでは、高倍率を維持しながら、被検査対象物２を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線像センサ１５の枠体２０に対する移動角度θ４ を変化させればよく、Ｘ線発生器３および被検査対象物２の位置は変化させる必要がないので、さらに便利である。
【００４０】
第３実施形態
図８（Ａ）、図９および図１０に示す第３実施形態に係るＸ線検査装置１０ｂは、図１〜図４に示す第１実施形態に係るＸ線検査装置１０の変形例であり、以下に示す事項以外は全て共通しており、ここでは、その相違点のみについて説明する。
【００４１】
図８（Ａ）、図９および図１０に示すように、この検査装置１０ｂでは、枠体２０の上部に円形の開口部２１を有し、この開口部２１に、Ｘ線発生器３の下端部が入り込んでいる。開口部２１の大きさは、Ｘ線発生器３の後述する回動移動の邪魔にならない程度の大きさである。
【００４２】
開口部２１の周囲には、一対の平行な保持板９１が枠体２０から上方に立つように固定してある。一対の保持板９１の各内面には、それぞれ円弧状レール９２が固定してある。円弧状レール９２の長手方向長さは、特に限定されないが、円弧の中心角度（２×θ２ ）が、好ましくは６０〜１２０度、特に好ましくは９０度付近となる長さである。また、この円弧状レール９２の円弧中心は、Ｘ線発生器３における点状のＸ線源４ａと一致するように設計してある。
【００４３】
一方、Ｘ線発生器３の両側には、上述した円弧状レール９２に係合し、このレール９２に沿って円弧状に移動可能な一対の軸受９０が固定してある。軸受９０が円弧状レール９２に沿って２×θ２ の範囲で移動することにより、Ｘ線発生器３は、Ｘ線源４ａを回動中心として、２×θ２ の範囲で回動自在になっている。なお、Ｘ線発生器３を所定の回動位置で停止させるために、図示省略してあるストッパ部材が枠体２０または保持板９１に具備してある。本実施形態では、これらの円弧状レール９２および軸受９０が、本発明の回動機構に対応する。
【００４４】
本実施形態に係るＸ線検査装置１０ｂでは、円弧状レール９２および軸受９０により、点状のＸ線源４ａを回動中心としてＸ線発生器３を回動自在に保持してある。このため、Ｘ線発生器３を回動させても、点状のＸ線源４ａの位置がずれない。その結果、被検査対象物を大きく移動させることなく、あらゆる角度から被検査対象物を高倍率で観察することが可能になる。たとえば半導体を実装したプリント基板などの被検査対象物の接合部の透視像を、高拡大倍率で、しかも、あらゆる角度から撮影することが可能になる。ちなみに、図２に示す実施形態では、点状のＸ線源４ａ以外の場所にある回動軸２２を回動中心としてＸ線発生器３を回動させているので、実際には、点状のＸ線源４ａの位置が上下左右に多少ずれる。そのため、Ｘ線発生器３の回動角度を大きくしたい場合などには、被検査対象物２を移動しないと、被検査対象物２がＸ線像センサ１５の検出エリアから外れるおそれがある。本実施形態のＸ線検査装置１０ｂでは、図８（Ａ）に示すように、Ｘ線発生器３の回動角度を大きくしても、点状のＸ線源４ａの位置がずれない。
【００４５】
第４実施形態
図８（Ｂ）に示す第４実施形態に係るＸ線検査装置１０ｃは、図８（Ａ）、図９および図１０に示す第３実施形態に係るＸ線検査装置１０ｂの変形例であり、以下に示す事項以外は全て共通しており、ここでは、その相違点のみについて説明する。
【００４６】
図８（Ｂ）に示すように、本誌実施形態に係るＸ線検査装置１０ｃは、枠体２０に固定してある各保持板９１ａの内面に形成してある円弧状レール９２ａの長さを、図８（Ａ）に示す円弧状レール９２の約半分にしている。その結果、Ｘ線発生器３の回動角度範囲は、図８（Ａ）に示すＸ線検査装置１０ｂの約半分となり、Ｘ線発生器３は片側半分の角度範囲θ２ のみで回動する。また、Ｘ線発生器３の回動角度範囲が小さくなることから、枠体２０に形成する開口部２１ａの大きさも小さくできる。
【００４７】
本実施形態に係るＸ線検査装置１０ｃでは、Ｘ線発生器３の回動角度範囲が、図８（Ａ）に示すＸ線検査装置１０ｂの約半分となる以外は、Ｘ線検査装置１０ｂと同様な作用効果を奏する。
【００４８】
その他の実施形態
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００４９】
たとえば、Ｘ線発生器３の具体的構造は、上記実施形態に限定されず、種々のタイプのＸ線発生器を用いることができる。また、Ｘ線発生器３を回動自在に保持する機構と、Ｘ線像センサ１５を移動自在に保持する機構は、上記実施形態に限定されず、種々に改変することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係るＸ線検査装置によれば、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスなどの被検査対象物を斜め方向から高倍率で、極めて容易に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の１実施形態に係るＸ線検査装置の原理図である。
【図２】 図２は同実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【図３】 図３（Ａ）〜（Ｃ）はＸ線源と被検査対象との関係を示す概略図である。
【図４】 図４はＸ線発生器の回動角度を変化させる機構の一例を示す側面図である。
【図５】 図５は本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置のＸ線発生器とＸ線像センサとの関係を示す概略図である。
【図６】 図６は図５に示すＸ線像センサの移動機構を示す概略図である。
【図７】 図７は図６に示す移動機構に用いるレールの要部断面図である。
【図８】 図８（Ａ）および（Ｂ）は本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置の要部概略構成図である。
【図９】 図９は図８（Ａ）に示すＸ線検査装置の要部側面図である。
【図１０】 図１０は図８（Ａ）に示すＸ線検査装置の要部平面図である。
【符号の説明】
２… 被検査対象物
３… Ｘ線発生器
４… ターゲット
４ａ… Ｘ線源
４ｂ… Ｘ線発生面
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ… Ｘ線検査装置
１４… 画像増幅器
１５… Ｘ線像センサ
１６… 撮像装置
２０… 枠体
２１，２１ａ… 開口部
２２… 回動軸
３０… 被検査対象物保持機構
３２… グリップ
４０… 傾斜角度調節装置
６６… チェーン
７０… 駆動用ギア
９０… 軸受
９１… 保持板
９２… 円弧状レール
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば微小電子部品、小型電子部品、高密度実装基板、各種新素材などの透視画像を得るためのＸ線検査装置の改良に係り、さらに詳しくは、被検査対象物に対して広範囲な方向の透視画像を高倍率で得ることができるＸ線検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線検査装置としては、たとえば特開平７−２６０７１３号公報に示すように、収束電子線を透過形薄膜のターゲットに照射することで得られた微小焦点サイズのＸ線を試料に照射し、その透過Ｘ線画像を幾何学的に投影拡大し、Ｘ線像センサで撮像するＸ線検査装置が知られている。
【０００３】
この公報に開示されたＸ線検査装置では、微小焦点のＸ線源から発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線像センサの中心軸とをずらすことにより、Ｘ線透視画像の品質を向上させようとしている。ただし、この公報に示すＸ線検査装置は、枠体に対してＸ線発生器を回動自在に保持するものではないと共に、Ｘ線像センサを移動自在に保持するものではない。
【０００４】
このようなＸ線検査装置では、Ｘ線像センサで検出するＸ線透視画像の拡大倍率は、Ｘ線源からＸ線センサの検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源からＸ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される。したがって、大きな倍率でＸ線の透視画像を得ようとする場合には、たとえば図３（Ａ）に示すように、被検査対象物２をＸ線発生器３のＸ線源４ａにできるだけ近づければよい。被検査対象物２が板状の対象物であり、その面に対して垂直な透視画像を得ようとする場合には、被検査対象物２をＸ線源に対してかなり近づけることができる。その結果、ＦＯＤ距離を最小限にすることが可能になり、最大倍率の画像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３（Ｂ）に示すように、被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得たい場合があり、この場合には、被検査対象物２とＸ線発生器３とが干渉し、図３（Ａ）に示す状態に比べてＦＯＤ距離を小さくすることができない。したがって、この場合には、図３（Ａ）に示す状態に比べて拡大倍率が低い画像しか得ることができない。
【０００６】
被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得たい場合としては、ＩＣワイヤボンディングの接続が良好に行われているかを確認するために、基板に対して斜めからの透視画像を見たい場合や、ダイオードの接合部分を斜め方向から見たい場合など、その要請は決して少なくはない。このような場合に、従来では、被検査対象物２とＸ線発生器３との干渉のために、拡大倍率が制限されていた。今後、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスを斜め方向から高倍率で観察したいという要請は高まる傾向にある。
【０００７】
なお、特開昭６２−５３３５号公報には、Ｘ線発生器とＸ線半導体センサとを同期して首振り回動可能に保持したＸ線照射装置は知られている。しかしながら、このＸ線照射装置は、被検査対象物をＸ線発生器に近づけることで、Ｘ線透視画像の倍率を上げるものではない。しかも、その公報に示す装置では、Ｘ線発生器とＸ線半導体センサとを同期して首振り回動させるため、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスを斜め方向から高倍率で観察できるものではない。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスなどの被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察できるＸ線検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１のＸ線検査装置は、
Ｘ線発生面の実質的に点状のＸ線源から所定の広がり角度を持ってＸ線を発生するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から発生されるＸ線が照射される被検査対象物を保持する被検査対象物保持機構と、
前記被検査対象物に照射されたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、前記点状のＸ線源から前記Ｘ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される拡大倍率で、前記被検査対象物の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、
前記Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と前記仮想直線との角度が変化するように、前記Ｘ線発生器を回動自在に保持する枠体とを有し、
前記被検査対象物保持機構は、前記枠体に保持されたＸ線発生器の回動角度に応じた任意の保持角度で前記検査対象物を保持する回動保持機構と、前記ＦＯＤ距離を変化させることができるように前記被検査対象物を移動させる移動機構と有する。
【００１０】
前記枠体には、前記点状のＸ線源を回動中心として、前記Ｘ線発生器を回動自在に保持する回動機構が具備してあることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の第２の観点に係るＸ線検査装置は、
Ｘ線発生面の実質的に点状のＸ線源から所定の広がり角度を持ってＸ線を発生するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から発生されるＸ線が照射される被検査対象物を保持する被検査対象物保持機構と、
前記被検査対象物に照射されたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、前記点状のＸ線源から前記Ｘ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される拡大倍率で、前記被検査対象物の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、
前記Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と前記仮想直線との角度が変化するように、前記Ｘ線像センサを移動自在に保持してある枠体と、
前記Ｘ線像センサを前記Ｘ線源を中心とする円周方向に移動自在に保持するＸ線像センサ保持機構とを有する。
【００１２】
本発明の第１の観点および第２の観点に係るＸ線検査装置において、前記ＦＯＤ距離を変化させることができるように前記被検査対象物を移動させる移動機構を前記被検査対象物保持機構が有することが好ましい。
【００１３】
【作用】
本発明の第１のＸ線検査装置では、Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度が変化するように、Ｘ線発生器を枠体に対して回動自在に保持している。このため、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、Ｘ線発生器を枠体に対して回動させ、発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度を大きく取る。そして、Ｘ線源が存在するＸ線発生面に対して略平行に被検査対象物を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源からＸ線を被検査対象物に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面の中心へ向かう成分をＸ線像センサが検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサが、被検査対象物を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００１４】
高倍率を維持しながら、被検査対象物を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線発生器の枠体に対する回動角度を変化させればよい。もちろん、その回動角度に合わせて、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、被検査対象物の保持角度も変化させる必要がある。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線発生器の回動角度および被検査対象物の保持角度を変えないで、被検査対象物保持機構を用いてＸ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離を変化させればよい。
【００１５】
本発明の第１のＸ線検査装置において、前記点状のＸ線源を回動中心としてＸ線発生器を回動自在に保持する回動機構を枠体に具備させることで、Ｘ線発生器を回動させても、点状のＸ線源の位置がずれないことになる。その結果、被検査対象物を大きく移動させることなく、あらゆる角度から被検査対象物を高倍率で観察することが可能になる。たとえば半導体を実装したプリント基板などの被検査対象物の接合部の透視像を、高拡大倍率で、しかもあらゆる角度から撮影することが可能になる。ちなみに、点状のＸ線源以外の場所を回動中心としてＸ線発生器を回動させると、点状のＸ線源の位置が上下左右にずれて、場合によっては、被検査対象物がＸ線像センサの検出エリアから外れるおそれがある。本発明のＸ線検査装置は、このような不都合を有さない。
【００１６】
本発明の第２のＸ線検査装置では、Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度が変化するように、Ｘ線像センサを枠体に対して移動自在に保持している。このため、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、Ｘ線像センサを枠体に対して移動させ、Ｘ線源から発生するＸ線の中心軸と、Ｘ線源からＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線との角度を大きく取る。そして、Ｘ線源が存在するＸ線発生面に対して略平行に被検査対象物を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源からＸ線を被検査対象物に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面の中心へ向かう成分をＸ線像センサが検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサが、被検査対象物を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００１７】
高倍率を維持しながら、被検査対象物を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線像センサの枠体に対する移動位置を変化させればよい。Ｘ線発生器および被検査対象物の相対位置は変化させる必要がない。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線像センサの位置を変えないで、被検査対象物保持機構を用いてＸ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離を変化させればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の１実施形態に係るＸ線検査装置の原理図、図２は同実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図、図３（Ａ）〜（Ｃ）はＸ線源と被検査対象との関係を示す概略図、図４はＸ線発生器の回動角度を変化させる機構の一例を示す側面図、図５は本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置のＸ線発生器とＸ線像センサとの関係を示す概略図、図６は図５に示すＸ線像センサの移動機構を示す概略図、図７は図６に示す移動機構に用いるレールの要部断面図である。
【００１９】
第１実施形態
図１および２に示すように、本発明の第１実施形態に係るＸ線検査装置１０は、Ｘ線発生器３と、被検査対象物２を保持する被検査対象物保持機構３０と、被検査対象物２の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサ１５と、これらＸ線発生器３、保持機構３０およびＸ線像センサ１５が具備してある枠体２０とを有する。
【００２０】
Ｘ線発生器３は、図１に示すように、電子線を発生するカソード６と、電子線を加速するアノード８と、電子線を集束させるコンデンサレンズ１２と、電子線をターゲット４上に焦点を結ばせる対物レンズ１３と、集束された電子線が照射されてＸ線を発生するターゲット４とを有する。
【００２１】
ターゲット４は、たとえばタングステン膜と、タングステン膜を保持するベリリウム膜とで構成してあり、タングステン膜に対して、集束された電子線が照射されることにより、その焦点位置に対応するＸ線発生面４ｂの実質的に点状のＸ線源４ａから所定の広がり角度θ１ を持ってＸ線を発生する。Ｘ線発生器３における電子線の通路は密閉され、図示省略してある真空ポンプなどで真空に保たれている。所定の広がり角度θ１ は、特に限定されないが、本実施形態に係る装置１０では、通常の装置よりも広いことが好ましく、たとえば４５度〜１５０度、好ましくは１００度〜１４０度程度が好ましい。
【００２２】
ターゲット４のＸ線源４ａから所定の広がり角度θ１ を持って出射されたＸ線は、被検査対象物２を照射し、その拡大透視画像がＸ線像センサ１５の画像増幅器１４のＸ線検出面１４ａへと入射する。画像増幅器１４は、被検査対象物２を透過して拡大されたＸ線透視画像の輝度を増幅し、より高輝度の画像を再生するための装置である。画像増幅器１４により増幅された高輝度の透視画像は、ＣＣＤカメラや撮像管などの撮像装置１６で撮像し、モニタ１８に表示される。撮像装置１６で撮像された透視画像データは、モニタ１８に表示されるのみでなく、プリンタなどに出力することも可能であり、さらに、半導体メモリ、ハードディスク、光磁気記憶装置などの記憶手段に記憶される。さらにまた、専用回線または公衆回線を通して、透視画像データを他の装置へ送信することもできる。
【００２３】
なお、画像増幅器１４のＸ線検出面１４ａにて検出される被検査対象物２の透視画像の拡大率Ｍは、Ｘ線源４ａからＸ線検出面１４ａの中心までのＦＤＤ距離と、Ｘ線源４ａから被検査対象物２までのＦＯＤ距離との比により規定される。すなわち、拡大率Ｍ＝ＦＤＤ／ＦＯＤである。
【００２４】
図２に示す被検査対象物保持機構３０は、Ｘ線源４ａから被検査対象物２までのＦＯＤ距離を変えて、拡大率Ｍを変化させるための装置であり、被検査対象物２を保持するグリップ３２を有する。グリップ３２は、移動体３４に対して矢印Ａ方向に回動自在に且つグリップ３２の軸芯回りに矢印Ｂ方向に回転自在に保持してある。
【００２５】
移動体３４は、Ｙ軸移動基板３６の上にＸ軸方向に沿って移動自在に装着してある。Ｙ軸移動基板３６は、Ｚ軸移動基板３８の上にＹ軸方向に沿って移動自在に装着してある。Ｚ軸移動基板３８は、枠体２０に対してＺ軸方向に移動自在に装着してある。したがって、グリップ３２により把持された被検査対象物２は、保持機構３０により、矢印Ａ方向の回動と、矢印Ｂ方向の回転と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動とが許容されるようになっている。なお、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、相互に垂直な空間座標軸であり、Ｚ軸が高さ方向に相当する。
【００２６】
図２に示すように、Ｘ線発生器３は、回動軸２２により枠体２０の上部位置で、枠体２０に対して回動自在に保持してある。Ｘ線発生器３を、枠体２０に対して所定の回動角度（傾斜角度）θ２ の位置で固定するために、本実施形態では、図４に示す傾斜角度調節装置４０が、枠体２０の上部に配置してある。図４に示す装置４０の取付片４２は、図２に示すＸ線発生器３に対して、ボルトおよびナットなどを用いて固定される。取付片４２には、雌ネジが形成してあるブッシュ４４が固定してある。
【００２７】
ブッシュ４４は、第１ロッド４６の外周に形成してある雄ネジ部に対して螺合し、第１ロッド４６が軸芯回りに回転することで、軸芯方向Ｃに沿って移動可能になっている。第１ロッド４６の基端は、ユニバーサル継ぎ手４８を介して、第２ロッド５０の先端に、軸芯回りの回転力が伝達可能で且つロッド４６および５０間の軸芯角度θ３ を変化可能に連結してある。第２ロッド５０は、枠体２０の上部に固定してあるロッド支持ブロック５２のロッド支持ベアリングで支えられている。第２ロッド５０は、単に、２個のロッド支持ベアリングで水平に支持されているだけで、ハンドル５４を回転させることにより、ユニバーサル継ぎ手を回転させる役目をする。ロッド５０は軸芯方向（水平方向）には全く移動しない。 ハンドル５４を回転させることで、取付片４２が固定された図２に示すＸ線発生器３は、回動軸２２を中心として、任意の回動角度θ２ の位置で停止可能になっている。
【００２８】
本実施形態に係るＸ線検査装置１０を用いて被検査対象２の拡大透視画像を得る場合には、次のようにして行う。
図３（Ａ）に示すように、被検査対象物２が板状の対象物であり、その面に対して垂直な透視画像を得ようとする場合には、被検査対象物２をＸ線源に対してかなり近づけることができる。その結果、ＦＯＤ距離を最小限にすることが可能になり、最大倍率の画像を得ることができる。
【００２９】
ところが、従来の装置では、図３（Ｂ）に示すように、被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得る場合には、被検査対象物２とＸ線発生器３とが干渉し、図３（Ａ）に示す状態に比べてＦＯＤ距離を小さくすることができない。したがって、この場合には、図３（Ａ）に示す状態に比べて拡大倍率が低い画像しか得ることができない。
【００３０】
被検査対象物２の表面に沿って斜めからのＸ線透視画像を得たい場合としては、ＩＣワイヤボンディングの接続が良好に行われているかを確認するために、基板に対して斜めからの透視画像を見たい場合や、ダイオードの接合部分を斜め方向から見たい場合など、その要請は決して少なくはない。このような場合に、従来では、被検査対象物２とＸ線発生器３との干渉のために、拡大倍率が制限されていた。今後、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスを斜め方向から高倍率で観察したいという要請は高まる傾向にある。
【００３１】
本実施形態に係る装置１０では、図３（Ｃ）に示すように、被検査対象物２を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、図３（Ｃ）に示すように、Ｘ線発生器３を枠体２０に対して回動させ、発生するＸ線の中心軸Ｌと、Ｘ線源４ａからＸ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線Ｖとの角度θ２ ’を大きく取る。そして、図２に示す保持機構３０を用いて、Ｘ線源４ａが存在するＸ線発生面４ｂに対して略平行に被検査対象物２を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源４ａからＸ線を被検査対象物２に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面の中心へ向かう成分（Ｖ方向）を、図２に示すＸ線像センサ１５が検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサ１５が、被検査対象物２を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物２を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００３２】
高倍率を維持しながら、被検査対象物２を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線発生器３の枠体２０に対する回動角度θ２ を変化させればよい。もちろん、その回動角度θ２ に合わせて、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、被検査対象物２の保持角度θ２ ''も変化させる必要がある。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度θ２ ’を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線発生器３の回動角度θ２ および被検査対象物の保持角度θ２ ''を変えないで、図２に示す被検査対象物保持機構３０を用いてＸ線源から被検査対象物２までのＦＯＤ距離を変化させればよい。なお、Ｘ線発生面４ｂと被検査対象物２とが平行であれば、θ２ ＝θ２ ’＝θ２ ''である。
【００３３】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係るＸ線検査装置１０ａについて、図５〜７を参照にして説明する。
図５および６に示すように、本実施形態に係るＸ線検査装置１０ａは、前記第１実施形態の検査装置１０と異なり、Ｘ線発生器３を枠体２０に対して固定し、逆に、Ｘ線像センサ１５を、Ｘ線源４ａを中心とする円周方向に所定角度θ４ の範囲で枠体２０に対して移動自在に装着してある。その他の構成は、前記第１実施形態の場合と同様なので、重複する説明は一部省略する。
【００３４】
Ｘ線像センサ１５を枠体２０に対して移動自在に構成するために、図５および６に示すように、枠体２０の内部には保持板６０が配置してあり、その保持板６０の表面に図７に示すガイドレール８２が固定してある。ガイドレール８２は、図５および６に示すＸ線像センサ１５の移動軌跡に沿って円弧曲線状に配置してある。ガイドレール８２には、曲線移動体（軸受）８０がレール８２の長手方向に沿って移動自在に保持してある。レール８２は、その円弧曲線の中心が、図５に示すように、点状のＸ線源４ａに略一致するように設計してある。
【００３５】
この曲線移動体８０が、図６に示すように、Ｘ線像センサ１５の側部に固定してある。その結果、Ｘ線像センサ１５は、図５に示すように、Ｘ線源４ａの直下位置から、所定角度θ４ の範囲で枠体２０に対して移動自在となっている。所定角度θ４ は特に限定されないが、好ましくは３０〜８０度、さらに好ましくは５０〜７０度の範囲である。
【００３６】
この所定角度θ４ の範囲内の任意の位置で、Ｘ線像センサ１５を停止させるために、本実施形態では、図６に示すように、曲線移動体８０の両側にある取付位置６２および６４にて、駆動用チェーン６６の両端が各々固定してある。このチェーン６６の途中には、アイドラー７２、７４および７６が配置してあり、アイドラー７４のチェーンテンショナでチェーン６６に所定の張力を持たせてある。そして、モータなどを用いて駆動用ギア７０を時計回りまたは反時計回りに回転させることで、曲線移動体８０をガイドレール８２に沿って移動させることができる。また、駆動用ギア７０の回転を停止させることで、曲線移動体８０をガイドレール８２の長手方向に沿った任意の位置で停止させることが可能になっている。曲線移動体８０は、Ｘ線像センサ１５に固定してあるので、曲線移動体８０と共に、Ｘ線像センサ１５もガイドレール８２に沿って移動し、任意の位置で停止する。
【００３７】
本実施形態のＸ線検査装置１０ａでは、Ｘ線発生器３のＸ線源４ａから所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸Ｌと、Ｘ線源４ａからＸ線検査装置１５のＸ線検出面１４ａに略垂直に下ろした仮想直線Ｖとの角度θ４ が変化するように、Ｘ線像センサ１５を枠体２０に対して移動自在に保持している。このため、被検査対象物２（図３（Ａ）参照）を斜め方向から高倍率で観察したい場合には、図５および６に示すように、Ｘ線像センサ１５を枠体２０に対して移動させ、Ｘ線源４ａから発生するＸ線の中心軸Ｌと、Ｘ線源４ａからＸ線検出面１４ａに略垂直に下ろした仮想直線Ｖとの角度θ４ を大きく取る。そして、図３（Ａ）に示すように、Ｘ線源４ａが存在するＸ線発生面４ｂに対して略平行に被検査対象物２を可能な限り近づける。その状態で、Ｘ線源４ａからＸ線を被検査対象物２に照射し、その透過Ｘ線の内でＸ線検出面４ｂの中心へ向かう成分をＸ線像センサ１５が検出する。その結果、最小のＦＯＤ距離を保ちながら、Ｘ線像センサ１５が、被検査対象物２を斜め方向から透過したＸ線成分の画像を検出する。したがって、被検査対象物２を斜め方向から高倍率で観察することが可能になる。
【００３８】
高倍率を維持しながら、被検査対象物２を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線像センサ１５の枠体２０に対する移動角度θ４ を変化させればよい。Ｘ線発生器３および被検査対象物２の相対位置は変化させる必要がない。また、Ｘ線透視するための斜め方向角度を変えないで、倍率のみを変化させるには、Ｘ線像センサ１５の移動角度θ４ を変えないで、図２に示す被検査対象物保持機構３０を用いて、図３（Ａ）に示すＸ線源４ａから被検査対象物２までのＦＯＤ距離を変化させればよい。
【００３９】
本実施形態に係る検査装置１０ａでは、高倍率を維持しながら、被検査対象物２を斜め方向からＸ線透視するための斜め方向角度を変えるには、Ｘ線像センサ１５の枠体２０に対する移動角度θ４ を変化させればよく、Ｘ線発生器３および被検査対象物２の位置は変化させる必要がないので、さらに便利である。
【００４０】
第３実施形態
図８（Ａ）、図９および図１０に示す第３実施形態に係るＸ線検査装置１０ｂは、図１〜図４に示す第１実施形態に係るＸ線検査装置１０の変形例であり、以下に示す事項以外は全て共通しており、ここでは、その相違点のみについて説明する。
【００４１】
図８（Ａ）、図９および図１０に示すように、この検査装置１０ｂでは、枠体２０の上部に円形の開口部２１を有し、この開口部２１に、Ｘ線発生器３の下端部が入り込んでいる。開口部２１の大きさは、Ｘ線発生器３の後述する回動移動の邪魔にならない程度の大きさである。
【００４２】
開口部２１の周囲には、一対の平行な保持板９１が枠体２０から上方に立つように固定してある。一対の保持板９１の各内面には、それぞれ円弧状レール９２が固定してある。円弧状レール９２の長手方向長さは、特に限定されないが、円弧の中心角度（２×θ２ ）が、好ましくは６０〜１２０度、特に好ましくは９０度付近となる長さである。また、この円弧状レール９２の円弧中心は、Ｘ線発生器３における点状のＸ線源４ａと一致するように設計してある。
【００４３】
一方、Ｘ線発生器３の両側には、上述した円弧状レール９２に係合し、このレール９２に沿って円弧状に移動可能な一対の軸受９０が固定してある。軸受９０が円弧状レール９２に沿って２×θ２ の範囲で移動することにより、Ｘ線発生器３は、Ｘ線源４ａを回動中心として、２×θ２ の範囲で回動自在になっている。なお、Ｘ線発生器３を所定の回動位置で停止させるために、図示省略してあるストッパ部材が枠体２０または保持板９１に具備してある。本実施形態では、これらの円弧状レール９２および軸受９０が、本発明の回動機構に対応する。
【００４４】
本実施形態に係るＸ線検査装置１０ｂでは、円弧状レール９２および軸受９０により、点状のＸ線源４ａを回動中心としてＸ線発生器３を回動自在に保持してある。このため、Ｘ線発生器３を回動させても、点状のＸ線源４ａの位置がずれない。その結果、被検査対象物を大きく移動させることなく、あらゆる角度から被検査対象物を高倍率で観察することが可能になる。たとえば半導体を実装したプリント基板などの被検査対象物の接合部の透視像を、高拡大倍率で、しかも、あらゆる角度から撮影することが可能になる。ちなみに、図２に示す実施形態では、点状のＸ線源４ａ以外の場所にある回動軸２２を回動中心としてＸ線発生器３を回動させているので、実際には、点状のＸ線源４ａの位置が上下左右に多少ずれる。そのため、Ｘ線発生器３の回動角度を大きくしたい場合などには、被検査対象物２を移動しないと、被検査対象物２がＸ線像センサ１５の検出エリアから外れるおそれがある。本実施形態のＸ線検査装置１０ｂでは、図８（Ａ）に示すように、Ｘ線発生器３の回動角度を大きくしても、点状のＸ線源４ａの位置がずれない。
【００４５】
第４実施形態
図８（Ｂ）に示す第４実施形態に係るＸ線検査装置１０ｃは、図８（Ａ）、図９および図１０に示す第３実施形態に係るＸ線検査装置１０ｂの変形例であり、以下に示す事項以外は全て共通しており、ここでは、その相違点のみについて説明する。
【００４６】
図８（Ｂ）に示すように、本誌実施形態に係るＸ線検査装置１０ｃは、枠体２０に固定してある各保持板９１ａの内面に形成してある円弧状レール９２ａの長さを、図８（Ａ）に示す円弧状レール９２の約半分にしている。その結果、Ｘ線発生器３の回動角度範囲は、図８（Ａ）に示すＸ線検査装置１０ｂの約半分となり、Ｘ線発生器３は片側半分の角度範囲θ２ のみで回動する。また、Ｘ線発生器３の回動角度範囲が小さくなることから、枠体２０に形成する開口部２１ａの大きさも小さくできる。
【００４７】
本実施形態に係るＸ線検査装置１０ｃでは、Ｘ線発生器３の回動角度範囲が、図８（Ａ）に示すＸ線検査装置１０ｂの約半分となる以外は、Ｘ線検査装置１０ｂと同様な作用効果を奏する。
【００４８】
その他の実施形態
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００４９】
たとえば、Ｘ線発生器３の具体的構造は、上記実施形態に限定されず、種々のタイプのＸ線発生器を用いることができる。また、Ｘ線発生器３を回動自在に保持する機構と、Ｘ線像センサ１５を移動自在に保持する機構は、上記実施形態に限定されず、種々に改変することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係るＸ線検査装置によれば、益々微細化の傾向にあるＩＣデバイスやその他のデバイスなどの被検査対象物を斜め方向から高倍率で、極めて容易に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の１実施形態に係るＸ線検査装置の原理図である。
【図２】 図２は同実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【図３】 図３（Ａ）〜（Ｃ）はＸ線源と被検査対象との関係を示す概略図である。
【図４】 図４はＸ線発生器の回動角度を変化させる機構の一例を示す側面図である。
【図５】 図５は本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置のＸ線発生器とＸ線像センサとの関係を示す概略図である。
【図６】 図６は図５に示すＸ線像センサの移動機構を示す概略図である。
【図７】 図７は図６に示す移動機構に用いるレールの要部断面図である。
【図８】 図８（Ａ）および（Ｂ）は本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置の要部概略構成図である。
【図９】 図９は図８（Ａ）に示すＸ線検査装置の要部側面図である。
【図１０】 図１０は図８（Ａ）に示すＸ線検査装置の要部平面図である。
【符号の説明】
２… 被検査対象物
３… Ｘ線発生器
４… ターゲット
４ａ… Ｘ線源
４ｂ… Ｘ線発生面
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ… Ｘ線検査装置
１４… 画像増幅器
１５… Ｘ線像センサ
１６… 撮像装置
２０… 枠体
２１，２１ａ… 開口部
２２… 回動軸
３０… 被検査対象物保持機構
３２… グリップ
４０… 傾斜角度調節装置
６６… チェーン
７０… 駆動用ギア
９０… 軸受
９１… 保持板
９２… 円弧状レール
Claims (4)
- Ｘ線発生面の実質的に点状のＸ線源から所定の広がり角度を持ってＸ線を発生するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から発生されるＸ線が照射される被検査対象物を保持する被検査対象物保持機構と、
前記被検査対象物に照射されたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、前記点状のＸ線源から前記Ｘ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される拡大倍率で、前記被検査対象物の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、
前記Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と前記仮想直線との角度が変化するように、前記Ｘ線発生器を回動自在に保持する枠体とを有し、
前記被検査対象物保持機構は、前記枠体に保持されたＸ線発生器の回動角度に応じた任意の保持角度で前記検査対象物を保持する回動保持機構と、前記ＦＯＤ距離を変化させることができるように前記被検査対象物を移動させる移動機構と有するＸ線検査装置。 - 前記枠体には、前記点状のＸ線源を回動中心として、前記Ｘ線発生器を回動自在に保持する回動機構が具備してある請求項１に記載のＸ線検査装置。
- Ｘ線発生面の実質的に点状のＸ線源から所定の広がり角度を持ってＸ線を発生するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から発生されるＸ線が照射される被検査対象物を保持する被検査対象物保持機構と、
前記被検査対象物に照射されたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、前記点状のＸ線源から前記Ｘ線検出面に略垂直に下ろした仮想直線に沿って、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出面の中心までのＦＤＤ距離と、前記Ｘ線源から被検査対象物までのＦＯＤ距離との比により規定される拡大倍率で、前記被検査対象物の要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、
前記Ｘ線発生器のＸ線源から所定の広がり角度を持って発生するＸ線の中心軸と前記仮想直線との角度が変化するように、前記Ｘ線像センサを移動自在に保持してある枠体と、
前記Ｘ線像センサを前記Ｘ線源を中心とする円周方向に移動自在に保持するＸ線像センサ保持機構とを有するＸ線検査装置。 - 前記ＦＯＤ距離を変化させることができるように前記被検査対象物を移動させる移動機構を前記被検査対象物保持機構が有する請求項３に記載のＸ線検査装置。
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