(57)【要約】【課題】被検査物の高精細な検査を可能としたＸ線検査装置を提供すること。【解決手段】Ｘ線検査装置１は、半導体デバイス７０を載置するステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置の周辺にＸ線管１２に向けて配設されたＸ線検出器１５を有している。Ｘ線検出器１５は、入射するＸ線のＸ線光子をカウントしたカウント値を出力する直接変換型のＸ線検出器である。画像処理部５７は、第１のＸ線検出器１５により撮影した半導体デバイス７０の透過画像を再構成処理して立体（３Ｄ）画像を生成する。また、画像処理部５７は、Ｘ線検出器１５が出力するカウント値に基づいて半導体デバイス７０を透過したＸ線のエネルギを求め、エネルギに基づいて立体（３Ｄ）画像からバンプの画像データを抽出する。そして、画像処理部５７は、抽出した画像データに基づいてバンプの高さ、つまり半導体チップのギャップを測定する。【選択図】図１
2018173352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物が載置される載置面を有するステージと、
前記被測定物に対してＸ線を照射するＸ線管と、
前記被測定物を透過したＸ線を検出する第１のＸ線検出器と、
前記被測定物の立体画像を生成し、測定対象を測定する画像処理部と、
を有し、
前記第１のＸ線検出器は、入射するＸ線のＸ線光子をカウントしたカウント値を出力する直接変換型のＸ線検出器であり、前記ステージを挟んで前記Ｘ線管と対向する位置の周辺に配置され、前記Ｘ線を入射する検出面が前記Ｘ線管から照射されるＸ線の軸線方向に対して斜めに配置され、
前記画像処理部は、前記第１のＸ線検出器により撮影した前記被測定物の透過画像を再構成処理して前記立体画像を生成し、前記第１のＸ線検出器が出力するカウント値に基づいて前記被測定物を透過したＸ線のエネルギを求め、前記エネルギに基づいて前記立体画像から前記測定対象の画像データを抽出し、抽出した前記画像データに基づいて前記測定対象を測定する、
Ｘ線検査装置。
【請求項２】
前記第１のＸ線検出器は、マトリックス状に配列された検出ピクセルを有し、
前記画像処理部は、前記検出ピクセル毎に入射するＸ線のエネルギのピーク値を求め、測定対象に応じて設定したしきい値と前記ピーク値を比較して入射したＸ線が透過した物質を判別する、請求項１に記載のＸ線検査装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、ピーク値としきい値とに基づく判別結果に基づいて前記立体画像のうちの測定対象の画像データを抽出し、抽出した前記画像データに基づいて、測定対象を測定する、請求項２に記載のＸ線検査装置。
【請求項４】
前記被測定物は半導体デバイスであって積層された複数の半導体チップを含み、
前記画像処理部は、測定対象として前記半導体チップの間のバンプの画像データを抽出し、前記バンプの画像データに基づいて前記半導体チップのギャップを測定する、
請求項１〜３の何れか１項に記載のＸ線検査装置。
【請求項５】
前記ステージを挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の軸線方向において前記被測定物を透過したＸ線が入射する第２のＸ線検出器を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線検査装置は、様々な分野で利用されている。Ｘ線検査装置は、被検査物として例えば半導体デバイスを検査するために用いられる。例えば、複数の半導体チップを有する半導体デバイスは、積層した半導体チップを接続するために貫通電極（ＴＳＶ）を使用し、積層した半導体チップを接続する。貫通電極は、半導体チップに埋め込まれた状態で形成されるため、半導体チップの外観からはその状態を確認することはできない。そこで、Ｘ線検査装置を用いて、半導体チップを透過したＸ線の吸収量から、貫通電極の状態（例えば位置）を検査する（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１８４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体デバイス等の被検査物を高精細にて検査することが求められる。例えば、複数の半導体チップが積層された半導体デバイスでは、半導体チップのギャップを測定することが求められる。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、被検査物の高精細な検査を可能としたＸ線検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するＸ線検査装置は、被測定物が載置される載置面を有するステージと、前記被測定物に対してＸ線を照射するＸ線管と、前記被測定物を透過したＸ線を検出する第１のＸ線検出器と、前記被測定物の立体画像を生成し、測定対象を測定する画像処理部と、を有し、前記第１のＸ線検出器は、入射するＸ線のＸ線光子をカウントしたカウント値を出力する直接変換型のＸ線検出器であり、前記ステージを挟んで前記Ｘ線管と対向する位置の周辺に配置され、前記Ｘ線を入射する検出面が前記Ｘ線管から照射されるＸ線の軸線方向に対して斜めに配置され、前記画像処理部は、前記第１のＸ線検出器により撮影した前記被測定物の透過画像を再構成処理して前記立体画像を生成し、前記第１のＸ線検出器が出力するカウント値に基づいて前記被測定物を透過したＸ線のエネルギを求め、前記エネルギに基づいて前記立体画像から前記測定対象の画像データを抽出し、抽出した前記画像データに基づいて前記測定対象を測定する。
【０００７】
上記のＸ線検査装置において、前記第１のＸ線検出器は、マトリックス状に配列された検出ピクセルを有し、前記画像処理部は、前記検出ピクセル毎に入射するＸ線のエネルギのピーク値を求め、測定対象に応じて設定したしきい値と前記ピーク値を比較して入射したＸ線が透過した物質を判別することが好ましい。
【０００８】
上記のＸ線検査装置において、前記画像処理部は、ピーク値としきい値とに基づく判別結果に基づいて前記立体画像のうちの測定対象の画像データを抽出し、抽出した前記画像データに基づいて、測定対象を測定することが好ましい。
【０００９】
上記のＸ線検査装置において、前記被測定物は半導体デバイスであって積層された複数の半導体チップを含み、前記画像処理部は、測定対象として前記半導体チップの間のバンプの画像データを抽出し、前記バンプの画像データに基づいて前記半導体チップのギャップを測定することが好ましい。
【００１０】
上記のＸ線検査装置は、前記ステージを挟んで前記Ｘ線管と対向する位置に配置され、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の軸線方向において前記被測定物を透過したＸ線が入射する第２のＸ線検出器を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＸ線検査装置によれば、被検査物の高精細な検査を可能としたＸ線検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｘ線検査装置の概略構成図。
【図２】（ａ）は半導体デバイスの概略断面図、（ｂ）は半導体デバイスの一部拡大断面図。
【図３】半導体デバイスを透過するＸ線を示す説明図。
【図４】Ｘ線のエネルギスペクトルを示す説明図。
【図５】画像処理部の処理を示すフローチャート。
【図６】（ａ）はフォトンカウンティング方式の動作を示す波形図、（ｂ）は積層方式の動作を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、各形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。
【００１４】
図１は、Ｘ線検査装置１の概略構成図である。この図１においてＸＹＺ直交座標系を設定し、その座標系を用いて動作を説明する。図１には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸と、各軸を中心とする回転方向（軸回り、周方向）を矢印にて示す。また、各部材について、移動可能な方向について実線にて示している。
【００１５】
Ｘ線検査装置１は、照射ボックス（「照射ＢＯＸ」と表記）１０と、コントロール部５０とを有している。
照射ボックス１０には、ステージ１１と、Ｘ線管１２と、変位計１３と、Ｘ線検出器１４，１５と、回転ステージ１６と、支持アーム１７と、遮蔽ユニット２０とを有している。
【００１６】
コントロール部５０は、モータ制御部５１，５２，５３，５４と、Ｘ線管制御部５５と、変位測定部５６と、画像処理部５７とを有している。
ステージ１１は、被検査物としての半導体デバイス７０が載置される載置面１１ａを有し、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動自在なＸＹステージである。ステージ１１は、アクチュエータとしてのモータを含むステージ移動機構（図示略）を有し、そのステージ移動機構により載置面１１ａと平行な水平方向に移動する。コントロール部５０のモータ制御部５１は、ステージ１１のモータを制御する。これにより、Ｘ線検査装置１は、載置面１１ａに載置された半導体デバイス７０を所定の検査対象位置へと導く。
【００１７】
半導体デバイス７０は、例えば、積層された複数の半導体チップを含む半導体デバイスである。半導体チップは、例えばはんだバンプにより電気的に接続される。また、半導体チップは、貫通電極（ＴＳＶ）を含み、貫通電極により接続される。Ｘ線検査装置１は、このような半導体デバイス７０において、貫通電極やはんだバンプの状態等を検査するために利用される。
【００１８】
ステージ１１の材料としては、Ｘ線に対して透過性を有するものを用いることができる。なお、ステージ１１は、上述した水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の他、Ｚ軸方向（載置面１１ａに対する垂直方向、上下方向）に移動可能としてもよい。また、ステージ１１は、Ｚ軸回り（周方向）に回転可能としてもよい。
【００１９】
Ｘ線管１２は、ステージ１１の上方に配置されている。Ｘ線管１２は、半導体デバイス７０にＸ線を照射する。Ｘ線管１２としては、特に限定されるものではなく、Ｘ線検査において従来より使用されているものを用いることができる。コントロール部５０のＸ線管制御部５５は、Ｘ線管１２におけるＸ線の発生・停止を制御する。
【００２０】
Ｘ線管１２は、移動機構１８に接続されている。移動機構１８は、アクチュエータとしてのモータを含む。Ｘ線管１２は、移動機構１８によりＺ軸方向に移動可能に支持される。モータ制御部５３は、移動機構１８のモータを制御する。このモータ制御部５３と移動機構により、Ｘ線管１２のＺ軸方向の位置が変更される。
【００２１】
変位計１３は、半導体デバイス７０の上面までの距離を測定するために用いられる。変位計１３としては、例えば半導体デバイス７０までの距離を非接触にて測定するレーザ変位計を用いることができる。コントロール部５０の変位測定部５６は、変位計１３により、半導体デバイス７０の上面までの距離を測定する。この変位計１３による測定結果に基づいて、モータ制御部５３は、Ｘ線管１２と遮蔽ユニット２０との距離を指定距離とする。Ｘ線管１２のＸ軸方向の位置は、拡大率に応じて変更される。拡大率は、Ｘ線の焦点（発生箇所）からＸ線検出器１４，１５までの距離を、焦点から半導体デバイス７０までの距離で除した値で表される。
【００２２】
［第１のＸ線検出器］
Ｘ線検出器１４は、ステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置に配置されている。例えば、Ｘ線検出器１４は、ステージ１１の直下に位置する回転ステージ１６の面上に配置されている。このＸ線検出器１４は、その検出面１４ａがＸ線管１２から照射されるＸ線の軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直となるように配置されている。
【００２３】
［第２のＸ線検出器］
Ｘ線検出器１５は、ステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置の周辺に配置されている。例えば、Ｘ線検出器１５は、回転ステージ１６に第１端部（基端）が固定された支持アーム１７の第２端部（先端）に取着されている。また、Ｘ線検出器１５は、その検出面１５ａがＸ線管１２から出射されるＸ線の軸線方向（Ｚ軸方向）に対して斜めとなるように配設されている。詳述すると、Ｘ線検出器１５は、半導体デバイス７０を斜めに通過したＸ線が検出面に対して垂直に入射するように配設されている。
【００２４】
回転ステージ１６は、Ｚ軸回り（周方向）に回転自在なθステージである。回転ステージ１６は、アクチュエータとしてのモータを含む回転機構（図示略）を有している。コントロール部５０のモータ制御部５４は、回転機構のモータを制御し、Ｘ線検出器１４，１５を周方向に回転させる。
【００２５】
Ｘ線検出器１４，１５は、例えば平板状の検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）である。この検出器としては、例えば直接変換型の検出器を用いることができる。直接変換型の検出器は、Ｘ線を変換膜で電荷に変換することによりＸ線を検出する。詳述すると、Ｘ線検出器１４，１５は、フォトンカウンティング（Photon Counting）方式の直接変換型Ｘ線検出器（光子計数検出器（Photon-Counting Detector：ＰＣＤ）と呼ばれることがある）である。このＸ線検出器１４，１５は、Ｘ線を電荷に変換する変換膜と、電荷を光子数として出力する処理部とを含む。変換膜としては、例えばアモルファスセレン（α−Ｓｅ）等の半導体膜を用いることができる。処理部は、画素毎に収集した電荷を電圧信号に変換し、変換された電圧信号が所定のしきい値電圧よりも大きい場合に１個のフォトンを検出したことを示す検出信号を生成し、検出信号に基づいてフォトン数を画素毎にカウントし、そのカウント値（光子数）を出力する。
【００２６】
さらに、このＸ線検査装置１は、遮蔽ユニット２０を有している。遮蔽ユニット２０は、ステージ１１とＸ線管１２との間に配設されている。遮蔽ユニット２０は、フィルタ２１と遮蔽板２２とを含む。
【００２７】
フィルタ２１は、Ｘ線に含まれる所定の波長域を吸収（カット）するものである。Ｘ線は、連続的な波長域を含む。長い波長域のＸ線は、半導体デバイス７０の特性劣化を招く。例えば、半導体メモリのような半導体デバイスでは、Ｘ線が照射されると、Ｘ線の透過により半導体シリコンが電荷を帯びることがある。このように帯電した電荷は、半導体メモリの内部に形成されたトランジスタのオン／オフ特性に悪影響を与える。このため、本実施形態のＸ線検査装置１は、フィルタ２１により半導体デバイス７０に影響を与える波長域のＸ線を吸収することで、半導体デバイス７０の特性劣化を抑えてＸ線検査を行うことができる。
【００２８】
なお、フィルタは、複数枚のフィルタ板を含むものとしてもよい。互いに異なる波長域のＸ線を吸収するフィルタ板を用意し、選択した１又は複数のフィルタ板にＸ線を透過させることで、半導体デバイス７０に照射するＸ線の波長域を変更することができる。
【００２９】
遮蔽板２２は、概略矩形平板状に形成されている。遮蔽板２２の材料としては、Ｘ線が通過し難い金属材料、例えば鉛（Ｐｂ）等を用いることができる。遮蔽板２２は、複数の孔部を有している。孔部は、所望の位置に設けられ、Ｘ線を通過させる。この孔部を通過したＸ線は、半導体デバイス７０に照射される。Ｘ線は、半導体デバイス７０を透過してＸ線検出器１４，１５に入射する。モータ制御部５２は、遮蔽板２２の孔部を通過したＸ線がＸ線検出器１４，１５に入射するように、遮蔽板２２の位置を制御する。
【００３０】
ここで、被検査物としての半導体デバイス７０を説明する。
図２（ａ）は、半導体デバイスの一例を示す。半導体デバイス７０は、基板７１、複数（例えば３つ）の半導体チップ８１，８２，８３を有している。半導体チップ８１，８２，８３はこの順番で基板７１に積層されている。半導体チップ８１〜８３と基板７１は例えばバンプにより互いに接続されている。半導体チップ８１〜８３はそれぞれチップを貫通する貫通電極８１ａ〜８３ａを有している。貫通電極８１ａは、半導体チップ８１の上面に形成された回路素子（トランジスタ、配線、等）と基板７１の配線とを電気的に接続する。同様に、貫通電極８２ａ，８３ａは、半導体チップ８２，８３の上面に形成された回路素子と半導体チップ８１，８２とを電気的に接続する。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、半導体チップ８１の上面８１ｂには、パッド８１ｃが形成され、パッド８１ｃは貫通電極８１ａに接続されている。また、半導体チップ８２の下面８２ｂには、パッド８２ｃが形成され、パッド８２ｃは貫通電極８２ａに接続されている。貫通電極８１ａ，８２ａは、例えば銅により形成されている。パッド８１ｃ，８２ｃは、例えば銅（Ｃｕ）により形成されている。半導体チップ８１のパッド８１ｃと半導体チップ８２のパッド８２ｃは、バンプ７２により互いに接続されている。バンプ７２は、例えばはんだバンプである。
【００３２】
このような半導体デバイス７０において、積層された半導体チップ８１〜８３の積層方向の間隔（ギャップ）として、パッド８１ｃ、８２ｃの間の距離、つまりバンプ７２の厚さを測定することが求められる。積層された半導体チップ８１〜８３のギャップを非破壊にて測定するため、Ｘ線検査装置１が用いられる。
【００３３】
図３は、上述の半導体デバイス７０における貫通電極８１ａ，８２ａとパッド８１ｃ，８２ｃとバンプ７２を示す。これらの部材に対して、図１に示すＸ線検査装置１は、Ｘ線管１２から出射されるＸ線の軸方向（Ｚ軸方向）に対して所定の角度（例えば６０度）にて各部材に照射される。つまり、図３に示すように、貫通電極８１ａ，８２ａ、パッド８１ｃ，８２ｃ、バンプ７２に対してＸ線の軸方向（Ｚ軸方向、図３における上下方向）に対して所定の角度（例えば６０度）にて斜めにＸ線が照射される。
【００３４】
図３に示すように、Ｘ線Ｒ１はパッド８２ｃを透過する。Ｘ線Ｒ２は、パッド８２ｃ、バンプ７２、パッド８１ｃを透過する。Ｘ線Ｒ３はパッド８１ｃを透過する。このように対象物を透過したＸ線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、対象物におけるエネルギ吸収特性に応じたエネルギのスペクトルとなる。
【００３５】
図４は、Ｘ線のエネルギスペクトルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を示す。図４において、横軸はＸ線のエネルギ、縦軸はＸ線光子数（相対数）である。なお、図４では、各スペクトルの極大値を「１」に換算して相対的に示している。
【００３６】
破線にて示すスペクトルＣ１は、対象物を透過していないＸ線のエネルギスペクトルを示す。実線にて示すスペクトルＣ２は、図３に示すパッド８１ｃ，８２ｃ及びバンプ７２を透過したＸ線Ｒ２のエネルギスペクトルを示し、一点鎖線にて示すスペクトルＣ３は、図３に示すパッド８１ｃ，８２ｃを透過したＸ線Ｒ３，Ｒ１のエネルギスペクトルを示す。
【００３７】
このように、透過した物質に応じてＸ線のエネルギスペクトルが異なる。従って、エネルギスペクトルにより、検査対象（例えば図３に示すバンプ７２）を透過したＸ線によるデータ（画像データ）を抽出することが可能となる。
【００３８】
図１に示す画像処理部５７は、エネルギスペクトルに基づいて検査対象（例えば図３に示すバンプ７２）を透過したＸ線によるデータ（画像データ）を抽出する。
図５は、画像処理部５７の処理フローを示す。
【００３９】
先ず、ステップＳ１１において、画像処理部５７は、図２（ａ）に示す半導体デバイス７０を透過したＸ線透過画像を撮影する。画像処理部５７は、図１に示すＸ線検出器１５を用いた斜視撮影により、半導体デバイス７０の透過画像を得る。
【００４０】
次に、ステップＳ１２において、画像処理部５７は、検出ピクセル（Ｐｉｘｅｌ）毎のピークエネルギを取得する。
ステップＳ１３において、画像処理部５７は、ピークエネルギ（ＰｅｅｋＥｎｅｒｇｙ）をしきい値と比較する。しきい値は、検査対象（例えば図３に示すバンプ７２）に応じて設定される。ピークエネルギとしきい値とを比較することにより、所望の物質（検査対象）を透過したＸ線を判別する。そして、ステップＳ１４において、画像処理部５７は、しきい値による判別結果を保存する。
【００４１】
次に、ステップＳ１５において、画像処理部５７は、上述の斜視撮影により得た複数の透過画像を元にして、再構成演算処理（例えば、フーリエ変換法（ＦＴＭ）、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ））を行い、半導体デバイス７０の立体（３Ｄ）画像を得る。
【００４２】
ステップＳ１６において、画像処理部５７は、上述の判別結果に基づいて、立体画像から、ギャップ（Ｇａｐ）測定の対象となるデータを抽出する。本実施形態において、画像処理部５７は、ギャップを測定する半導体チップの間のバンプを測定対象としてそのデータを抽出する。そして、ステップＳ１７において、画像処理部５７は、抽出したデータに基づいて、ギャップ測定を実施する。画像処理部５７は、抽出したバンプのデータに基づいて、そのバンプの厚さ、つまり半導体チップのギャップを測定する。
【００４３】
（作用）
上述のＸ線検査装置１の作用を説明する。
（Ｘ線検査）
Ｘ線検査装置１は、Ｘ線検出器１４を用いて、半導体デバイス７０の垂直（２Ｄ）画像を得て、半導体デバイス７０を検査する。また、Ｘ線検査装置１は、Ｘ線検出器１５を用いて、半導体デバイス７０の立体（３Ｄ）画像を得て、半導体デバイス７０を検査する。
【００４４】
コントロール部５０の画像処理部５７は、Ｘ線検出器１４により、半導体デバイス７０の垂直（２Ｄ）画像を得る。詳述すると、コントロール部５０のＸ線管制御部５５は、Ｘ線管１２を制御し、Ｘ線を発生させる。モータ制御部５１は、ステージ１１を載置面１１ａの面内で移動させ、半導体デバイス７０の検査箇所にＸ線を垂直に照射させる。そして、画像処理部５７は、Ｘ線検出器１４により検出結果を画像処理して、半導体デバイス７０の垂直（２Ｄ）画像を得る。この垂直（２Ｄ）画像により、半導体デバイス７０の検査を行うことができる。
【００４５】
また、画像処理部５７は、Ｘ線検出器１５により、半導体デバイス７０の立体（３Ｄ）画像を得る。詳述すると、モータ制御部５４は、Ｘ線検出器１４を周方向に回転させる。モータ制御部５１，５２は、Ｘ線検出器１４の回転に同期して、Ｘ線管１２から出射されるＸ線が半導体デバイス７０の検査箇所を透過するように、遮蔽板２２、ステージ１１の位置を制御する。画像処理部５７は、Ｘ線検出器１４により多方向から半導体デバイス７０を撮影した複数の画像を得る。そして、画像処理部５７は、複数の画像に基づいて、再構成演算処理を行い、半導体デバイス７０の立体（３Ｄ）画像を作成する。この立体（３Ｄ）画像により、半導体デバイス７０の検査（ＣＴ検査）を行うことができる。
【００４６】
本実施形態のＸ線検出器１４，１５は、直接変換型の検出器である。なお、Ｘ線検出器として、間接変換型の検出器がある。直接変換型の検出器は、間接変換型のＸ線検出器と比べ高分解能である。従って、直接変換型のＸ線検出器１４，１５を用いることにより、高い精度で半導体デバイス７０を測定することができる。
【００４７】
また、本実施形態のＸ線検出器１４，１５は、フォトンカウンティング方式のＸ線検出器である。このＸ線検出器１４，１５は、ノイズの影響を受け難い。
図６（ｂ）は、比較例の波形を示す。比較例は、例えば、間接変換型のＸ線検出器において、積分方式による出力信号を示す。間接変換型のＸ線検出器は、Ｘ線をシンチレータ（Scintillator）で他の波長の光に変換し、その光をアレイ状のフォトダイオードで電荷に変換する。積分方式のＸ線検出器は、主に、変換された電荷をキャパシタに蓄積し、そのキャパシタの蓄積電荷を出力信号として出力する。この場合、キャパシタはノイズも蓄積するため、入射したＸ線による出力信号（破線にて示す）と比べ、高い出力信号（実線にて示す）を出力する。このため、Ｘ線の検出量に誤差（ノイズによる誤差）を含む。
【００４８】
また、電荷を蓄積する方式では、Ｘ線の透過する物質の材料や厚みによってＸ線検出器に発生する電荷が異なり、アーチファクトという、存在しない影が発生してしまう。そのため、アーチファクトの影響により、測定する対象の境界が不鮮明になり、高い測定精度が得られないことがある。
【００４９】
図６（ａ）は、時間経過に対する出力信号の変化を示す。Ｘ線検出器１４，１５は、入射したＸ線を電荷に変換する変換膜と、電荷を光子数として出力する処理部とを含む。出力信号は、変換後の電荷を収集した電圧信号を示す。この電圧信号は、のレベルは入射するＸ線のエネルギに対応する。また、電圧信号はノイズを含む。処理部は、破線にて示すしきい値を越える出力信号（電圧信号）をエネルギ別に識別・カウントする。しきい値を適宜設定することにより、カウント値に対するノイズの影響を抑制することができる。また、出力信号（電圧信号）の強度とカウント数とを関連付けることで、Ｘ線のエネルギを得ることができる。従って、フォトンカウンティング方式のＸ線検出器１４，１５を用いることで、ノイズによる誤差を含まない、つまり入射するＸ線のエネルギ量を高い精度で検出することができる。
【００５０】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）Ｘ線検査装置１は、半導体デバイス７０を載置するステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置の周辺にＸ線管１２に向けて配設されたＸ線検出器１５を有している。Ｘ線検出器１５は、入射するＸ線のＸ線光子をカウントしたカウント値を出力する直接変換型のＸ線検出器である。画像処理部５７は、第１のＸ線検出器１５により撮影した半導体デバイス７０の透過画像を再構成処理して立体（３Ｄ）画像を生成する。また、画像処理部５７は、Ｘ線検出器１５が出力するカウント値に基づいて半導体デバイス７０を透過したＸ線のエネルギを求め、エネルギに基づいて立体（３Ｄ）画像からバンプ７２の画像データを抽出する。そして、画像処理部５７は、抽出した画像データに基づいてバンプ７２の高さ、つまり半導体チップのギャップを測定する。
【００５１】
直接変換型の検出器は、間接変換型のＸ線検出器と比べ高分解能である。従って、直接変換型のＸ線検出器１５を用いることにより、高い精度で半導体デバイス７０を測定することができる。また、本実施形態のＸ線検出器１５は、フォトンカウンティング方式のＸ線検出器である。このＸ線検出器１５は、ノイズの影響を受け難いため、高い精度で半導体デバイス７０を測定することができる。
【００５２】
（２）半導体デバイス７０を透過したＸ線は、その透過した物質のエネルギ吸収特性に応じたエネルギスペクトルを持つ。従って、エネルギスペクトルに基づいて、Ｘ線が透過した物質を判別できる。このため、測定対象とする物質を透過したＸ線を判別し、その判別結果に応じて、立体画像から測定対象の画像データを容易に抽出できる。そして、抽出した測定対象の画像データにより、測定対象を容易に測定できる。
【００５３】
（３）遮蔽ユニット２０はフィルタ２１を含む。フィルタ２１により半導体デバイス７０に照射するＸ線の波長域を設定することにより、半導体デバイス７０の特性劣化を抑制することができる。
【００５４】
（４）Ｘ線検査装置１は、半導体デバイス７０を載置するステージ１１を挟んでＸ線管１２と対向する位置に配設されたＸ線検出器１４を有している。Ｘ線検出器１５により半導体デバイス７０の立体（３Ｄ）画像が得られる。また、Ｘ線検出器１４により半導体デバイス７０の垂直（２Ｄ）画像が得られる。従って、本実施形態のＸ線検査装置１は、１つの装置で垂直画像と立体画像とを得ることができるため、作業の効率化及び作業時間の短縮化を図ることが可能である。
【００５５】
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、半導体デバイス７０を被検査物としたが、透過したＸ線においてエネルギスペクトルが異なる物質を含む被検査物、例えば、シリコン基板等により形成された中間基板（インタポーザ）や、半導体デバイスが実装される実装基板等を検査するＸ線検査装置としてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…Ｘ線検査装置、１１…ステージ、１２…Ｘ線管、１４，１５…Ｘ線検出器、５７…画像処理部、７０…被検査物としての半導体デバイス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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