(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象とＸ線源との干渉を防止しつつ、高倍率で測定を行うことができるＸ線測定装置、Ｘ線測定方法、及び構造物の製造方法を提供する。【解決手段】測定対象に照射するＸ線を生成するＸ線源２と、測定対象を透過したＸ線の線量分布を検出する検出器４と、Ｘ線源２と検出器４の間に配置され、測定対象を載置するテーブル１２と、少なくともＸ線源２からのＸ線の放射方向に沿って、テーブル１２とＸ線源２とを相対移動させる移動機構１０と、測定対象の形状情報に基づいて、移動機構１０を制御する移動機構制御部１０ａと、を備えたＸ線測定装置１００に関する。【選択図】図１
2015083932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に照射するＸ線を生成するＸ線源と、
前記測定対象を透過したＸ線の線量分布を検出する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器の間に配置され、前記測定対象を載置するテーブルと、
少なくとも前記Ｘ線源からのＸ線の放射方向に沿って、前記テーブルと前記Ｘ線源とを相対移動させる移動機構と、
前記測定対象の形状情報に基づいて、前記移動機構を制御する移動機構制御部と、
を備えた
Ｘ線測定装置。
【請求項２】
前記移動機構制御部は、前記テーブルと前記Ｘ線源との最小許容間隔を求め、その最小許容間隔に応じて、前記移動機構の可動範囲を制御する
請求項１に記載のＸ線測定装置。
【請求項３】
前記Ｘ線源は、
電子線を生成する電子線生成部と、
前記電子線が到達した領域から前記測定対象に照射するＸ線を生成するターゲットからなり、
前記ターゲットの前記電子線の到達位置からから放射状に放射される前記Ｘ線を生成し、
前記移動機構は、前記Ｘ線源から放射状に放射される前記Ｘ線の光束のうち、放射範囲の中心の方向に沿って、前記テーブルと前記Ｘ線源とを相対移動するように構成されている
請求項２に記載のＸ線測定装置。
【請求項４】
前記テーブルは、前記電子線が前記ターゲットに入射する面の反対側の面に対向するように配置されている請求項３に記載のＸ線測定装置。
【請求項５】
さらに、前記測定対象の形状情報として、本Ｘ線測定装置における前記Ｘ線の照射範囲内の少なくとも一部の前記測定対象の表面の位置情報を少なくとも取得する測定対象形状測定部を備え、前記移動機構制御部は、前記測定対象の表面の位置情報に基づいて、前記移動機構を制御する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線測定装置。
【請求項６】
前記移動機構制御部は、前記測定対象の前記Ｘ線が照射される位置に応じて、前記Ｘ線源と前記テーブルの前記Ｘ線の照射領域との間隔が所定値以上になるように前記移動機構を制御する
請求項５に記載のＸ線測定装置。
【請求項７】
前記移動機構制御部は、前記測定対象の複数の位置毎に、前記Ｘ線源に対する前記テーブルの最小許容間隔を記憶する記憶部を有する
請求項５または６に記載のＸ線測定装置。
【請求項８】
前記測定対象形状測定部は、前記測定対象の像を形成する結像光学系と、前記結像光学系で形成された像を受光する受光部と、前記受光部で得られた像に基づき、前記測定対象の測定位置における前記測定対象形状測定部と前記測定対象との間隔を算出する算出部と、
を備える
請求項５〜７のいずれか一項に記載のＸ線測定装置。
【請求項９】
前記Ｘ線源は、測定対象に照射するＸ線を生成するターゲットを保持するターゲット保持機構を含み、
前記測定対象形状測定部は、前記前記Ｘ線の光束のうち、放射範囲の中心の方向における、前記ターゲット保持機構と位置関係が固定状態となるように設置されている
請求項５〜８のいずれか一項に記載のＸ線測定装置。
【請求項１０】
前記測定対象形状測定部は、前記テーブルを移動させながら、前記測定対象形状測定部と前記測定対象との間隔を複数の位置で測定し、前記Ｘ線源と前記測定対象のうち、前記測定対象形状測定部で測定された位置のうち、前記測定対象形状測定部側に最も突出した領域との間隔を少なくとも記憶する記憶部を備える
請求項５〜９のいずれか一項に記載のＸ線測定装置。
【請求項１１】
前記移動機構制御部は、前記Ｘ線源と前記測定対象の前記Ｘ線の照射領域との間隔を、前記記憶部に記憶された前記間隔の情報に応じて設定された間隔になるように前記移動機構を制御する
請求項１０に記載のＸ線測定装置。
【請求項１２】
前記移動機構制御部は、前記Ｘ線の照射領域の中心と前記測定対象形状測定部の測定範囲の中心との両方に前記測定対象の同一位置が位置するために必要な前記テーブルのストローク量を記憶する第２の記憶部を有する請求項５〜１１のいずれか一項に記載のＸ線測定装置。
【請求項１３】
Ｘ線源から測定対象に向けてＸ線を照射し、前記測定対象を通過したＸ線の線量分布を検出するＸ線の測定方法において、
前記測定対象の形状情報を取得する形状情報取得工程と、
前記形状情報に基づいて、少なくとも前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の照射方向に沿って、前記測定対象を載置するテーブルと前記Ｘ線源とを相対移動するとともに前記測定対象にＸ線を照射し、前記測定対象を通過したＸ線の線量分布を検出する検出工程と、
を備える
Ｘ線測定方法。
【請求項１４】
前記検出工程では、前記テーブルと前記Ｘ線源との最小許容間隔を求め、その最小許容間隔に基づき前記相対移動を行う
請求項１３に記載のＸ線測定方法。
【請求項１５】
前記形状情報取得工程において取得した前記測定対象の各位置毎に、前記Ｘ線源に対する前記テーブルの最小許容間隔が記憶されている
請求項１３に記載のＸ線測定方法。
【請求項１６】
前記形状情報取得工程は、結像光学系で形成された前記測定対象の像を受光する受光ステップと、前記受光ステップで得られた像に基づき、前記測定対象の形状を算出する算出ステップと、
を含む
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のＸ線測定方法。
【請求項１７】
前記形状情報取得工程は、前記検出工程における前記Ｘ線源の前記Ｘ線の照射領域とは異なる領域に形状測定用の視野範囲が設定され、
前記Ｘ線の線量分布を検出する工程に先立ち、前記テーブルを前記視野範囲から前記照射領域へと移動させる移動工程をさらに備える
請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のＸ線測定方法。
【請求項１８】
構造物の形状に関する設計情報を作成する設計工程と、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作成する成形工程と、
作成された前記構造物の形状を請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＸ線測定装置を用いて計測する測定工程と、
前記測定工程で取得した形状情報と前記設計情報とを比較する検査工程と、を含むことを特徴とする構造物の製造方法。
【請求項１９】
前記検査工程の比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を実施するリペア工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の構造物の製造方法。
【請求項２０】
前記リペア工程は、前記成形工程を再実行する工程であることを特徴とする請求項１９に記載の構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線測定装置、Ｘ線測定方法、及び構造物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の内部の情報を非破壊で取得する装置として、例えば下記特許文献１に開示されているような、測定対象となる物体にＸ線を照射して、その物体を通過するＸ線を検出するＸ線測定装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２６８８６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなＸ線測定装置においては、高倍率で測定を行う際、Ｘ線を照射するＸ線源を測定対象に近接させる必要がある。しかしながら、例えば、測定対象の表面に段差や凹凸等が形成されていると、高倍率測定時に、Ｘ線源と測定対象とが干渉してＸ線源が傷付く可能性がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、測定対象とＸ線源との干渉を防止しつつ、高倍率で測定を行うことができるＸ線測定装置、Ｘ線測定方法、及び構造物の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、測定対象に照射するＸ線を生成するＸ線源と、前記測定対象を透過したＸ線の線量分布を検出する検出器と、前記Ｘ線源と前記検出器の間に配置され、前記測定対象を載置するテーブルと、少なくとも前記Ｘ線源からのＸ線の放射方向に沿って、前記テーブルと前記Ｘ線源とを相対移動させる移動機構と、前記測定対象の形状情報に基づいて、前記移動機構を制御する移動機構制御部と、を備えたＸ線測定装置が提供される。
また、移動機構制御部は、前記測定対象を載置するテーブルと前記Ｘ線源との最小許容間隔を求め、その最小許容間隔に応じて、前記移動機構の可動範囲を制御するＸ線測定装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、Ｘ線源から測定対象に向けてＸ線を照射し、前記測定対象を通過したＸ線の線量分布を検出するＸ線の測定方法において、前記測定対象の形状情報を取得する形状情報取得工程と、前記形状情報に基づいて、少なくとも前記Ｘ線源からの前記Ｘ線の照射方向に沿って、前記測定対象を載置するテーブルと前記Ｘ線源とを相対移動するとともに前記測定対象にＸ線を照射し、前記測定対象を通過したＸ線の線量分布を検出する検出工程と、を備えるＸ線測定方法が提供される。
また、前記形状情報取得工程から取得された測定対象の形状情報から、前記測定対象を載置するテーブルと前記Ｘ線源との最小許容間隔を求め、その最小許容間隔に応じて、前記テーブルと前記Ｘ線原との相対的な移動がおこなわれる。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、構造物の形状に関する設計情報を作成する設計工程と、前記設計情報に基づいて前記構造物を作成する成形工程と、作成された前記構造物の形状を第２の態様のＸ線測定装置を用いて計測する測定工程と、前記測定工程で取得した形状情報と前記設計情報とを比較する検査工程と、を含む構造物の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測定対象とＸ線源との干渉を防止しつつ、高倍率で測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態のＸ線測定装置の一例を示す概略構成図。
【図２】第１実施形態の顕微鏡装置の概略構成を示す図。
【図３】第１実施形態のＸ線測定装置の電気的な概略構成を示すブロック図。
【図４】第１実施形態のＸ線源の概略構成を示す断面図。
【図５】第１実施形態のＸ線測定装置の動作フローを示す図。
【図６】第２実施形態のＸ線測定装置の一例を示す概略構成図。
【図７】第３実施形態のＸ線測定装置の一例を示す概略構成図。
【図８】第４実施形態のＸ線源の一例を示す図。
【図９】第５実施形態の構造物製造システムの一例を示すブロック構成図。
【図１０】第５実施形態の構造物製造システムにおけるフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。
また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、各実施形態及び変形例で引用したＸ線源及び検出装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【００１２】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｚ軸方向は放射状に放射されるＸ線の光束のうち、放射範囲の中心方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は放射範囲の中心方向に直交する面内で互いに直交する方向である。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が水平方向に設定され、Ｚ軸方向が鉛直方向に設定される。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１３】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線測定装置１００の一例を示す概略構成図である。
【００１４】
Ｘ線測定装置１００は、測定物（測定対象）ＳにＸ線を照射して、その被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。Ｘ線は、例えば波長１ｐｍ〜３０ｎｍ程度の電磁波である。
【００１５】
本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、被測定物ＳにＸ線を照射して、その被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出して、その被測定物Ｓの内部の情報（例えば、内部構造）を非破壊で取得するＸ線ＣＴ検査装置を含む。Ｘ線ＣＴ検査装置は、産業用部品にＸ線を照射して、その産業用部品を検査する産業用Ｘ線ＣＴ検査装置を含む。
【００１６】
本実施形態において、被測定物Ｓは、例えばＭＥＭＳや半導体集積チップなどを実装するためのデバイスを製造する際に用いられるデバイス製造用の基板である。被測定物Ｓは、表面に形成された膜パターンや凹部、凸部（バンプ）等の段差や傾斜面を含むことがある。上記の段差や傾斜面は、例えばＭＥＭＳなどのデバイスの一部を構成する構成要素である。膜パターンの具体例として、電極や配線となる導電膜パターン、スイッチング素子の一部を構成する半導体膜パターン、パッシベーション膜等となる絶縁膜パターン等が挙げられる。
【００１７】
また、被測定物Ｓは、表面に形成された感光膜（フォトレジスト膜）を含むことがある。被測定物Ｓは、デバイスの製造過程で又は製造後で機能する膜として、例えば露光光等の反射を防止する反射防止膜や、上記の感光膜を保護する保護膜（トップコート膜）等を含むことがある。
【００１８】
図１に示すように、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線を射出するＸ線源２と、Ｘ線源２からのＸ線が照射される被測定物Ｓを保持して移動可能なステージ装置（移動機構）３と、Ｘ線源２から射出され、ステージ装置３のテーブル１２に載置された被測定物Ｓを通過したＸ線（透過Ｘ線）の線量分布を検出する検出器４と、表示装置５と、Ｘ線測定装置１００における全体の動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
また、本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、被測定物Ｓの表面の形状情報を取得する形状測定部を有する。なお、本実施の形態では、合焦状態を検出する機構を有した顕微鏡装置５０により、形状測定部を構成している。以下、顕微鏡装置５０として説明する。
【００１９】
Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線源２から射出されるＸ線が進行する内部空間ＳＰを形成するチャンバ部材１を備えている。本実施形態において、Ｘ線源２、ステージ装置３、検出器４、及び顕微鏡装置５０は、内部空間ＳＰに配置される。
【００２０】
ステージ装置３は、内部空間ＳＰにおいてＸ線源２と顕微鏡装置５０との間を移動可能である。ステージ装置３は、被測定物Ｓを保持して移動可能な移動ステージ９と、移動ステージ９を移動する駆動システム１０とを備えている。
【００２１】
チャンバ部材１は、支持面ＦＲ上に配置される。支持面ＦＲは、工場等の床面を含む。チャンバ部材１は、複数の脚部１Ｓに支持される。チャンバ部材１は、脚部１Ｓを介して、支持面ＦＲ上に配置される。脚部１Ｓにより、チャンバ部材１の底面板１Ｔと、支持面ＦＲとは離れる。すなわち、チャンバ部材１の下面と支持面ＦＲとの間に空間が形成される。また、この脚部１Ｓは、振動吸収機構を備える。支持面ＦＲが何らかの原因で振動していたとしても、チャンバ部材１の内部に有するＸ線源２、ステージ装置３、検出器４及び顕微鏡装置５０には、直接振動を伝えない構造となっている。したがって、長時間にわたるＸ線撮影に対して、常に同じ位置に測定対象の像が検出器４に投影することができる。また、チャンバ部材１の下面に設けたキャスターにより、支持面ＦＲ上を移動可能な構成としてもよい。
【００２２】
本実施形態において、チャンバ部材１は、鉛を含む金属材料で構成されている。チャンバ部材１は、内部空間ＳＰのＸ線が、チャンバ部材１の外部空間に漏出することを抑制する。
【００２３】
Ｘ線源２は、被測定物ＳにＸ線を照射する。Ｘ線源２は、Ｘ線を射出する射出部７を有する。Ｘ線源２は、点Ｘ線源を形成する。本実施形態において、射出部７は、点Ｘ線源を含む。Ｘ線源２は、例えば、被測定物Ｓに円錐状に広がりながら伝搬するＸ線（所謂、コーンビーム）を放射する。Ｘ線源２は、射出するＸ線の強度を調整可能である。被測定物ＳのＸ線吸収特性に基づいて、Ｘ線源２から射出されるＸ線の強度が調整されてもよい。なお、コーンビームのＸ線束の中心は、図１に示すようにＺ方向と一致している。
【００２４】
本実施形態において、Ｘ線源２からのＸ線の少なくとも一部は、内部空間ＳＰにおいてＺ軸方向に進行する。射出部７は、＋Ｚ方向を向いている。射出部７から射出されたＸ線の少なくとも一部は、内部空間ＳＰにおいて、＋Ｚ方向に進行する。すなわち、本実施形態において、Ｘ線の照射方向は、＋Ｚ軸方向である。
【００２５】
本実施形態において、Ｘ線源２とステージ装置３と検出器４とは、Ｚ軸方向に配置される。ステージ装置３は、Ｘ線源２に対して＋Ｚ側に配置される。検出器４は、ステージ装置３に対して＋Ｚ側に配置される。
【００２６】
本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線源２、ステージ装置３、検出器４、及び顕微鏡装置５０を直接的にあるいは間接的に支持する支持部材８を備える。支持部材８は、チャンバ部材１の内部空間ＳＰに配置される。支持部材８は、チャンバ部材１の底面板１Ｔに配置される。したがって、脚部１Ｓにより振動が吸収しきれなかった振動は、支持部材８に伝わる。しかし、Ｘ線源２、ステージ装置３、検出器４及び顕微鏡装置５０は共通の支持部材８により支持されているので、これらの部材にはいずれも同じ振動が伝わる。したがって、振動が支持部材８に伝わっても、これらの部材の相対移動の差は小さくなる。
【００２７】
支持部材８は、Ｘ線源２から放射状に照射されたＸ線を透過させるための貫通孔８ａが形成されている。これにより、支持部材８に対して被測定物Ｓと反対側に配置された検出器４は、被測定物Ｓを透過したＸ線を確実に検出することができる。なお、貫通孔８ａの代わりに、例えばカーボン等のＸ線透過率が比較的高い材料を用いて支持部材８を構成するようにしてもよい。
【００２８】
図２は、顕微鏡装置５０の概略構成を示す図である。図２に示すように、顕微鏡装置５０は、装置本体５０Ａと、フォーカス検出装置６０と、を備えている。本実施形態において、顕微鏡装置５０は、装置本体５０Ａとフォーカス検出装置６０とが一体化された構成となっている。すなわち、本実施形態において、フォーカス検出装置６０およびＸ線源２は、支持部材８を介して、互いに固定されている。
【００２９】
本実施形態において、顕微鏡装置５０は、ステージ装置３が移動するＸ方向において、Ｘ線源２と異なる位置（＋Ｘ方向）に配置されている（図１参照）。すなわち、フォーカス検出装置６０は、Ｘ線源２のＸ線の照射領域とは異なる領域に形状測定用の視野領域を有し、テーブル１２は、前記照射領域と前記視野領域との間で、移動可能となるように可動ストローク量が設定されている。なお、制御装置ＣＯＮＴ（ステージ制御部１０ａ）において、Ｘ線の照射領域の中心とフォーカス検出装置６０の測定範囲の中心との両方に被測定物Ｓの同一位置が位置するために必要なテーブル１２の上記ストローク量が記憶部３１に記憶されている（図３参照）。制御装置ＣＯＮＴは、記憶部３１に記憶された上記ストローク量に基づいて、ステージ装置３をＸ線測定または合焦検出手段を用いた形状測定を行う領域まで精度良く移動させることが可能である。
【００３０】
装置本体５０Ａは、対物レンズ７２と、対物レンズ７２を介した被測定物Ｓの像を受光する二次元撮像素子７４と、画像取得用照明装置７５と、ハーフミラー７６とを含む。また、図２では、フォーカス検出装置６０中にある第二レンズ６７も、装置本体５０Ａの構成の一部となる。二次元撮像素子７４は、例えばカメラなどの撮像装置を含む。対物レンズ７２と第二レンズ６７は、被測定物Ｓの表面の像を二次元撮像素子７４に形成する。その表面の像を二次元撮像素子７４により撮像することで、測定対象の表面の画像データを取得することができる。画像取得用照明装置７５は、被測定物Ｓに対して照明光を照射するための光源である。なお、倍率の異なる対物レンズ７２を複数備え、対物レンズ７２の中心と第二レンズ６７の中心を結ぶ光軸Ｌに挿入される対物レンズ７２を交換できるようにしてもよい。
【００３１】
二次元撮像素子７４は、表示装置５に接続されている。二次元撮像素子７４によって取得された画像は、表示装置５に送信される。表示装置５は、送信された被測定物Ｓの観察画像を表示するディスプレイを含む。
【００３２】
本実施形態において、フォーカス検出装置６０は、例えばＴＴＬ型位相差方式の焦点検出手段によって、対物レンズ７２の焦点位置を被測定物Ｓの表面に合わせることができる。
【００３３】
フォーカス検出装置６０は、合焦検出用光源６１、コレクタレンズ６２、スリット６３、第一レンズ６４、絞り６５、部分反射ミラー６６、第二レンズ６７、ダイクロイックミラー６８、シリンドリカルレンズ（結像光学系）６９、受光部８０を含む。後述のように、フォーカス検出装置６０の制御部は、Ｘ線測定装置１００の制御装置ＣＯＮＴに含まれている。合焦検出用光源６１は、例えば所定波長の光を検出光ＳＬとして射出する。合焦検出用光源６１は、例えば、検出光ＳＬとして赤外光を射出する発光素子を含んでいる。フォーカス検出装置６０は、受光部８０の検出結果に基づいて、合焦状態であるか否か、或いは、合焦状態から焦点がずれているか否かを検出することが可能である。受光部８０の検出結果は、フォーカス検出装置６０の信号演算部（算出部）に出力される。
【００３４】
図３は、Ｘ線測定装置１００の電気的な概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線測定装置１００の動作を総括的に制御する制御装置ＣＯＮＴを有する。制御装置ＣＯＮＴは、Ｘ線源２、検出器４、フォーカス検出装置６０、ステージ装置３、表示装置５、入力装置６に電気的に接続されている。制御装置ＣＯＮＴは、ステージ装置３（移動ステージ９）の駆動システム１０を制御するステージ制御部（移動機構制御部）１０ａを含む。制御装置ＣＯＮＴは、検出器４の検出結果を処理する処理部（不図示）を含む。
【００３５】
制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出装置６０の構成要素をなす演算処理部として機能する信号処理部（算出部）３０を含む。信号処理部３０は、演算回路等のハードウエアーにより構成されていてもよいし、プログラム等のソフトウエアーによって実現されていてもよい。例えば、制御装置ＣＯＮＴが、ＣＰＵ及びメモリーを備えるコンピュータを利用して構成されている場合には、このコンピュータに所定の処理を実行させるプログラムを利用することによって信号処理部３０を実現可能である。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出装置６０の構成要素をなし、信号処理部３０が算出した結果を記憶する記憶部（記憶部および第２の記憶部）３１を含む。
【００３６】
図４は、本実施形態に係るＸ線源２の概略構成を示す断面図である。
図４に示すように、Ｘ線源２は、フィラメント部２３と、電子の衝突又は電子の透過によりＸ線を発生するターゲット２４と、電子をターゲット２４に導く複数の導電子部材（電子光学系）２５と、フィラメント部２３を収容する収容チャンバ３５と、外装本体３６と、フィラメント部２３に対して電力を供給する電源部３７と、を備えている。電源部３７は、フィラメント保持部と一体に形成され、フィラメント側チャンバ２６の下方に配置される。
【００３７】
フィラメント２３ａは、例えばタングステンを含む。フィラメント２３ａに電流が流れ、その電流によってフィラメント２３ａが加熱されると、フィラメント２３ａから電子（熱電子）が放出される。フィラメント２３ａの形状は、先端が尖っており、その尖った部分から電子が放出される。フィラメント２３ａは、例えば六ホウ化ランタンをなどからなる。なお、フィラメント２３ａは、タングステン線をヘアピン状に曲げたものでも良く、ターゲット２４に向かって折れ曲がったタングステン線の間隔が狭まるように屈曲された形状であることが好ましい。
【００３８】
ターゲット２４は、例えばタングステン、タンタル、モリブデンなどを含み、電子の衝突又は電子の進行方向の変化によりＸ線を発生する。本実施形態において、Ｘ線源２は、所謂、透過型である。本実施形態において、ターゲット２４は、電子の透過により、Ｘ線を発生する。ターゲット２４はグランド電位になるように設定されている。
【００３９】
アノード電極３３とフィラメント２３ａの間は、所定の電位差を有している。例えば、１６０ＫｅＶや２２５ＫｅＶに相当する電位差が付与される。アノード電極３３とフィラメント２３ａとの間に電圧が加えられると、フィラメント２３ａから飛び出した熱電子が、ターゲット２４に向かって加速し、ターゲット２４に照射される。これにより、ターゲット２４からＸ線が発生する。本実施形態においては、ターゲット２４に照射される熱電子のうち９９％は熱に変換し、１％がＸ線に変換される。
【００４０】
収容チャンバ３５は、フィラメント２３ａ（フィラメント部２３）を収容し、電子がフィラメント２３ａから導電子部材２５の近傍を通過してターゲットに入射するまでの電子線経路３４を囲む。本実施形態において、収容チャンバ３５は、フィラメント側チャンバ２６と、チューブ状チャンバ２７とを含む。この収容チャンバ３５は、電子がターゲット２４まで到達できるように、その内部の真空度を高いレベルで保つような構造を有している。
【００４１】
フィラメント側チャンバ２６は、フィラメント２３ａの周囲を外部空間（フィラメント側チャンバ２６の内部空間ＳＰ）に対して遮蔽する。
【００４２】
チューブ状チャンバ２７は、フィラメント側チャンバ２６の上方を覆う底板部２７ａと、該底板部２７ａ上に延出する円環状の円環部２７ｂと、を含む。底板部２７ａには、フィラメント２３ａから放出された電子を通過させるための貫通孔２８が形成されている。
【００４３】
チューブ状チャンバ２７は、フィラメンと２３ａから放出された電子線が通過する電子線経路３４をチャンバ部材１の内部空間に対して遮蔽する。チューブ状チャンバ２７は、底板部２７ａの内面側にアノード電極３３が設けられている。アノード電極３３には、フィラメント２３ａから放出された電子を通過させるための貫通孔３３ａが形成されている。アノード電極３３は、フィラメント部２３に保持されたフィラメント２３ａに対するクリアランスが例えば２０ｍｍとなるように配置される。
【００４４】
導電子部材２５は、フィラメント２３ａとターゲット２４との間において、フィラメント２３ａからの電子の通路の周囲の少なくとも一部に配置される。導電子部材２５は、例えば集束電磁レンズ、静電レンズもしくは偏向器などを含み、フィラメント２３ａからの電子をターゲット２４に導く。詳細には、フィラメント２３ａから放出された電子はアノード電極３３により加速される。なお、アノード電極３３はグランド電位に設定しており、フィラメンと２３よりも高い電位となっている。そして、加速された電子は導電子部材２５により、ターゲット２４の一部の領域（Ｘ線焦点）に収束される。ターゲット２４において電子が衝突する領域の寸法（スポットサイズ）は、十分に小さい。これにより、実質的に点状のフォーカルスポットが形成される。
【００４５】
フィラメント側チャンバ２６とチューブ状チャンバ２７の電子線経路３４の内部空間は、実質的に真空に保たれている。本実施形態においては、これらの内部空間は、図示されていない真空装置と接続されている。真空装置は、内部空間の空気を外に排出するためのポンプを含む。
【００４６】
また、本実施形態においては、Ｘ線源２は、チューブ状チャンバ２７の温度を一定に保つための冷却装置２９を含む。冷却装置２９により、ターゲット２４の温度が一定に保たれる。なお、チューブ状チャンバ２７の温度を一定に保つための冷却装置とターゲット２４の温度を一定に保つための冷却装置とは別の装置でもよい。また、冷却装置が、ターゲット２４の内部に設けられた流路に温度調整された流体（液体もしくは空気）を導入する装置を含む。すなわち、ターゲット２４の内部に設けられた流路に温度調整された液体もしくは空気を導入することによってターゲット２４の温度を一定に保ってもよい。
【００４７】
冷却装置２９は、ターゲット２４の温度が所定温度を超えないように、そのターゲット２４の温度調整をしてもよい。ターゲット２４の温度が所定温度を超えなければ、ターゲット２４の温度は変動しても構わない。なお、本実施形態においては、Ｘ線源２が冷却装置１Ｂを備えているが、Ｘ線源２が冷却装置２９を備えていなくてもよい。例えば、チャンバ部材１が冷却装置を備えてもよい。また、例えば、Ｘ線測定装置１００が冷却装置１Ｂを備えていなくてもよく、Ｘ線測定装置１００とは別の装置が冷却装置を備えてもよい。
【００４８】
図２に戻り、顕微鏡装置５０の構成について説明する。
図２に示すように、装置本体５０Ａにおいて、画像取得用照明装置７５から射出された照明光は、ハーフミラー７６により反射された後、対物レンズ７２を介して被測定物Ｓの表面Ｓａに照射される。被測定物Ｓの表面Ｓａで反射された反射光は、対物レンズ７２およびハーフミラー７６と、フォーカス検出装置６０の構成部材である部分反射ミラー６６、第二レンズ６７、およびダイクロイックミラー６８とをこの順に透過した後、二次元撮像素子７４に入射する。二次元撮像素子７４によって取得された画像データは、表示装置５に送信されて表示される。入力装置６は、制御装置ＣＯＮＴを介して、Ｘ線測定装置１００（顕微鏡装置５０）に対して所定の指示を入力するためのものである。例えば、入力装置６からの入力指示により、ステージ装置３を所定の位置に移動させる構成としてもよく、作業者のマニュアル操作により被測定物Ｓの表面Ｓａのうち所定位置の表面の位置情報を選択的に取得することが可能となる。
【００４９】
本実施形態において、顕微鏡装置５０は、被測定物Ｓの観察行う場合、制御装置ＣＯＮＴによりフォーカス検出装置６０を駆動させ、対物レンズ７２の焦点位置を被測定物Ｓの表面Ｓａに合わせるようにする。
【００５０】
フォーカス検出装置６０において、合焦検出用光源６１から射出された検出光ＳＬは、コレクタレンズ６２を通ってスリット６３に入射する。スリット６３は、視野絞りとして機能し、スリット６３を通過した検出光ＳＬのスポット形状を調整する。スリット６３を通過した検出光ＳＬは、第一レンズ６４を通った後に、絞り６５に入射する。なお、スポットの形状は、丸でも楕円でも矩形でもライン状のいずれでもよい。
【００５１】
絞り６５は、絞り６５よりも合焦検出用光源６１側の光学系についての瞳面に配置されている。絞り６５は、開口絞りとして機能し、第一レンズ６４から射出された検出光ＳＬによって上記の瞳面に形成されるスポットのほぼ半分に相当する検出光ＳＬを遮光する。絞り６５は、上記のスポットのうちで遮光する範囲を切替可能であり、検出光ＳＬのうちで絞り６５を通過する角度成分を切替可能である。絞り６５を通過した検出光ＳＬは、部分反射ミラー６６に入射する。
【００５２】
部分反射ミラー６６は、例えばハーフミラー等によって構成され、入射した検出光ＳＬを分光する。部分反射ミラー６６は、検出光ＳＬに対する反射率が０より大きく１未満の範囲から選択される値に設定されている。部分反射ミラー６６に入射した検出光ＳＬの一部は、部分反射ミラー６６で反射し、他の一部は部分反射ミラー６６を通過する。部分反射ミラー６６で反射した検出光ＳＬは、対物レンズ７２を経て被測定物Ｓの表面Ｓａに入射する。表面Ｓａに入射した検出光ＳＬの少なくとも一部は、表面Ｓａで反射して折り返され、対物レンズ７２を通過して、部分反射ミラー６６に再度入射する。
【００５３】
被測定物Ｓを経由して部分反射ミラー６６に入射した検出光ＳＬの少なくとも一部は、部分反射ミラー６６を通過した後に、第二レンズ６７を通ってダイクロイックミラー６８で反射する。ダイクロイックミラー６８で反射した検出光ＳＬは、シリンドリカルレンズ６９を通って受光部８０に入射する。シリンドリカルレンズ６９を通る検出光ＳＬは、ＸＺ面に平行な面内で屈折し、ＸＹ面に平行な面内でほとんど屈折せずに、Ｙ軸方向に略平行な線に向かって集光する。すなわち、シリンドリカルレンズ６９は、被測定物Ｓの像を形成するとともに受光部８０に導く結像光学系を構成する。
【００５４】
受光部８０は、当該受光部８０に入射した検出光ＳＬの強度分布を検出可能である。受光部８０は、例えばＣＣＤラインセンサ等によって構成される。このＣＣＤラインセンサは、ＹＺ面にほぼ平行であってＹ軸方向に長手の領域に配列された複数の画素を含んでいる。ＣＣＤラインセンサの各画素は、例えばフォトダイオード等の受光素子と、薄膜トランジスター等のスイッチング素子とを含んでいる。検出光ＳＬが受光素子に入射すると、受光素子に電荷が発生する。スイッチング素子は、受光素子に発生した電荷の読出しをスイッチングする。
【００５５】
受光部８０の検出結果は、信号処理部３０に出力される。
信号処理部３０は、受光部８０の検出結果に基づいて、被測定物Ｓで反射した検出光ＳＬによるスリット６３の像が検出される。絞り６５を通過する検出光ＳＬの角度成分を切替えると、受光部８０に検出される像の位置が切替わる。切替前後の像の間隔（以下、像間隔という）は、対物レンズ７２の焦点位置と被測定物Ｓの位置との関係によって変化する。例えば、被測定物Ｓの表面Ｓａを合焦対象面とし、対物レンズ７２の焦点が合焦対象面に合っている状態（合焦状態）での像間隔を基準値とする。対物レンズ７２の焦点が合焦対象面よりも＋Ｚ側に位置する状態（以下、前ピンという）では、像間隔が基準値よりも狭くなる。対物レンズ７２の焦点が合焦対象面よりも−Ｚ側に位置する状態（以下、後ピンという）では、像間隔が基準値よりも広くなる。
【００５６】
このように、フォーカス検出装置６０は、受光部８０の検出結果に基づいて、合焦状態であるか否かを判定することや、合焦状態から前ピン側又は後ピン側のいずれに焦点がずれているかを知ることが可能である。上記の像間隔は、合焦の対象物である被測定物Ｓを経由した光（検出光）の強度に基づく値であり、合焦状態の判定に用いる判定パラメータ値として利用可能である。
【００５７】
顕微鏡装置５０は、フォーカス検出装置６０を機能させることで、ステージ装置３に支持された被測定物Ｓの表面Ｓａにピントを合わせた状態で被測定物Ｓの拡大像を表示装置撮像することが可能とされている。これにより、表示装置５には、被測定物Ｓの表面Ｓａにピントが合った鮮明な画像が表示される。
【００５８】
このようにＸ線測定装置１００は、制御装置ＣＯＮＴにより顕微鏡装置５０を駆動させることで、被測定物Ｓの表面Ｓａの像を観察する通常の顕微鏡として使用することが可能である。この場合、Ｘ線測定装置１００は、フォーカス検出装置６０から得られる情報をもとに、対物レンズ７２の焦点位置を被測定物Ｓの表面に合わせ、合焦状態のときの移動ステージのＺ位置情報から被測定物Ｓの表面Ｓａの形状情報として使用する。
【００５９】
図１に戻り、ステージ装置３を構成する上記移動ステージ９は、被測定物Ｓを保持する保持部面を有するテーブル１２と、テーブル１２を移動可能に支持する第１可動部材１３と、第１可動部材１３を移動可能に支持する第２可動部材１４と、第２可動部材１４を移動可能に支持する第３可動部材１５とを有する。
【００６０】
本実施形態において、移動ステージ９を構成する上記第１可動部材１３、第２可動部材１４、及び第３可動部材１５は、不図示の領域にＸ線源２から放射状に照射されたＸ線を透過させるための開口が形成されている。これにより、移動ステージ９に対して被測定物Ｓと反対側に配置された検出器４が被測定物Ｓを透過したＸ線を確実に検出できるようにしている。なお、開口を形成する代わりに、例えばカーボン等のＸ線透過率が比較的高い材料を用いて移動ステージ９を構成するようにしてもよい。
【００６１】
テーブル１２は、Ｘ線源２においてフィラメント２３ａから放出されたＸ線がターゲット２４に入射する面の反対側の面に対向するように配置されている。これにより、テーブル１２に保持した被測定物Ｓでは、Ｘ線源２から放射されたＸ線を良好に透過させることができる。
【００６２】
テーブル１２は、被測定物Ｓを保持した状態で回転可能である。テーブル１２は、θＺ方向に移動（回転）可能である。第１可動部材１３は、Ｘ軸方向に移動可能である。第１可動部材１３がＸ軸方向に移動すると、第１可動部材１３とともに、テーブル１２がＸ軸方向に移動する。第２可動部材１４は、Ｙ軸方向に移動可能である。第２可動部材１４がＹ軸方向に移動すると、第２可動部材１４とともに、第１可動部材１３及びテーブル１２がＹ軸方向に移動する。第３可動部材１５は、Ｚ軸方向に移動可能である。第３可動部材１５がＺ軸方向に移動すると、第３可動部材１５とともに、第２可動部材１４、第１可動部材１３、及びテーブル１２がＺ軸方向に移動する。
【００６３】
本実施形態において、各可動部材１３，１４，１５は駆動システム１０から駆動力を供給されている。また、駆動システム１０は、制御装置ＣＯＮＴに含まれるステージ制御部１０ａに電気的に接続されており、その駆動が制御される。
ステージ制御部１０ａは、Ｘ線測定を行う場合、駆動システム１０を制御することで被測定物Ｓを載置するステージ装置３（テーブル１２）をＸ線源２に対して移動させる。
【００６４】
本実施形態において、ステージ装置３のテーブル１２は、駆動システム１０により、少なくともＸ線源２からのＸ線の放射方向に沿って、Ｘ線源２に対して相対的に移動される。テーブル１２は、Ｘ線源２の射出部７から放射状に放射されるＸ線の光束のうち、放射範囲の中心の方向に沿って移動する。本実施形態において、Ｘ線の放射方向とは、Ｘ線源２からコーンビーム状に放射されるＸ線の前記コーンビームの中心方向（Ｚ軸方向）である。すなわち、ステージ装置３のテーブル１２は、Ｘ線源２に対して、少なくともＺ軸方向に沿って移動される。
【００６５】
本実施形態において、駆動システム１０は、第１可動部材１３上においてテーブル１２を回転させる回転駆動装置１６と、第２可動部材１４上において第１可動部材１３をＸ軸方向に移動する第１駆動装置１７と、第２可動部材１４をＹ軸方向に移動する第２駆動装置１８と、第３可動部材１５をＺ軸方向に移動する第３駆動装置１９とを含む。
【００６６】
第１駆動装置１７、第２駆動装置１８、及び第３駆動装置１９は、例えばリニアモータ、ボイスコイルモータなどのローレンツ力により作動するモータ、ボールねじ駆動機構、ピエゾ素子を含む。
【００６７】
支持部材８は、第３可動部材１５をＺ軸方向にガイドするガイド機構（不図示）の少なくとも一部を支持する。また、本実施形態において、図示は省略するものの、第２可動部材１４は、第１可動部材１３をＸ軸方向にガイドするガイド機構を有する。また、それぞれのガイド機構は、不図示のエンコーダが備えられており、各エンコーダの出力により、仮想的に設定された原点位置に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θ回転角度に対してどれだけがテーブル１２の位置を移動させたがステージ制御部１０ａで検出できるようになっている。そして、ステージ制御部１０ａからX軸方向、Y軸方向、Z軸方向及びθ回転角度をもとに、制御装置ＣＯＮＴはテーブル１２に保持された被測定物Ｓの表面Ｓａの位置情報を記憶部３１に記憶することができる。
第１駆動装置１７は、第１可動部材１３をＸ軸方向に移動可能なボールねじ機構を含む。回転駆動装置１６は、テーブル１２をθＺ方向に移動（回転）可能なモータを含む。
【００６８】
本実施形態において、テーブル１２に保持された被測定物Ｓは、駆動システム１０によって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθＺ方向の４つの方向に移動可能である。なお、駆動システム１０は、テーブル１２に保持された被測定物Ｓを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動させてもよい。
【００６９】
ステージ装置３の少なくとも一部は、射出部７と対向可能である。ステージ装置３は、保持した被測定物Ｓを、射出部７と対向する位置に配置可能である。ステージ装置３は、射出部７から射出されたＸ線が通過する経路上に、被測定物Ｓを配置可能である。ステージ装置３は、射出部７から射出されたＸ線の照射範囲内に、被測定物Ｓを配置可能である。
【００７０】
検出器４は、内部空間ＳＰにおいて、Ｘ線源２及びステージ装置３よりも＋Ｚ側に配置される。検出器４の位置は、内部空間ＳＰにおいて、実質的に固定される。なお、検出器４が移動可能でもよい。ステージ装置３は、内部空間ＳＰのうち、Ｘ線源２と検出器４との間の空間を移動可能である。
【００７１】
検出器４は、被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を含むＸ線源２からのＸ線が入射する入射面２０を有するシンチレータ部２１と、シンチレータ部２１において発生した光を受光する受光部２２とを有する。検出器４の入射面２０は、ステージ装置３に保持された被測定物Ｓと対向可能である。
【００７２】
シンチレータ部２１は、Ｘ線が当たることによって、そのＸ線とは異なる波長の光を発生させるシンチレーション物質を含む。受光部２２は、光電子倍増管を含む。光電子倍増管は、光電効果により光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電管を含む。受光部２２は、シンチレータ部２１において発生した光を増幅し、電気信号に変換して出力する。
【００７３】
検出器４は、シンチレータ部２１を複数有する。シンチレータ部２１は、ＸＹ平面内において複数配置される。シンチレータ部２１は、アレイ状に配置される。受光部２２は、複数のシンチレータ部２１のそれぞれに接続されるように、複数配置される。なお、検出器４は、入射するＸ線を、光に変換せずに、直接電気信号に変換してもよい。
【００７４】
本実施形態において、検出器４は、内部空間ＳＰにおいて移動可能となるように支持部材８に支持されている。検出器４は、射出部７の先端に対してＸＺ平面内を搖動可能となるように支持部材８に支持されている。この構成により、検出器４は、放射状に放射されるＸ線に対して入射面２０を所定角度だけ傾斜させた状態とすることで被測定物Ｓを透過したＸ線を種々な方向から検出することができる。
【００７５】
検出器４の検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される。
制御装置ＣＯＮＴは、検出器４の検出結果を演算処理することで、表示装置５に被測定物Ｓを透過したＸ線の線量分布を表示させる。
【００７６】
ところで、Ｘ線測定装置１００においては、被測定物Ｓの種類に応じて、Ｘ線測定を高倍率で行いたいとの要求がある。Ｘ線測定における倍率は、Ｘ線源２及び被測定物Ｓ間の距離と、Ｘ線源２及び検出器４間の距離の比で規定される。そのため、上述のような高倍率測定を行う場合、Ｘ線測定装置１００においては、Ｘ線源２と、ステージ装置３に載置される被測定物Ｓを十分に近づけた状態に配置する必要がある。例えば、Ｘ線源２と検出器４との間隔が７００ｍｍの場合において、倍率７０００倍でＸ線測定を行うには、Ｘ線源２と、該Ｘ線源２に対向する被測定物Ｓの表面Ｓａとの間隔を０．１ｍｍ程度に設定する必要がある。
【００７７】
一方、被測定物Ｓの表面Ｓａは、種々な形状を呈しているため、例えば、凹凸構造（被測定物Ｓに生じた反りを含む）の表面形状を有する場合も考えられる。このような場合、ステージ装置３とＸ線源２との間隔を良好に制御しないと、Ｘ線測定時にＸ線源２と被測定物Ｓとが接触してしまい、Ｘ線源２が破損する可能性もあり得る。
【００７８】
これに対し、本実施形態のＸ線測定装置１００は、被測定物Ｓの表面Ｓａの形状情報に基づいて、ステージ制御部１０ａが駆動システム１０を制御することで被測定物Ｓを載置するステージ装置３（テーブル１２）とＸ線源２とをＸ線の放射方向に沿って相対移動させる構成を採用している。
【００７９】
本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、フォーカス検出装置６０によって制御された駆動システム１０により、被測定物Ｓの表面Ｓａの形状情報を取得している。
Ｘ線測定装置１００は、フォーカス検出装置６０による形状情報の取得する際、駆動システム１０を制御することで被測定物Ｓを載置するステージ装置３（テーブル１２）をフォーカス検出装置６０（対物レンズ７２）の下方まで移動させる。
【００８０】
本実施形態において、フォーカス検出装置６０は、Ｘ線源２のＸ線の照射領域とは異なる領域に形状測定用の視野領域を有しており、テーブル１２は前記照射領域と前記視野領域との間で、移動可能となるように所定の可動ストローク量が設定されている。
また、ステージ装置３によるフォーカス検出装置６０の視野中心とＸ線源２の光軸中心とが互いに一致するために必要な所定のストローク量は、被測定物Ｓが載置されるテーブル１２の各位置毎に制御装置ＣＯＮＴのメモリー内に格納されている。
したがって、テーブル１２に載置された被測定物ＳのＸ線による測定位置を、フォーカス検出装置６０の視野中心に位置決めすると、Ｘ線検査時には自動的にＸ線源２の光軸の位置に被測定物Ｓがステージ装置３により位置決めされる。
【００８１】
ステージ装置３をフォーカス検出装置６０の光軸方向に駆動して、フォーカス検出装置６０により合焦位置となるステージ装置３のＺ位置を検出する。
【００８２】
信号処理部３０はＸ線測定を行う各測定位置について、フォーカス検出装置６０の視野中心に測定位置を位置決めし、フォーカス検出装置６０とステージ装置３を駆動させ、各測定位置の高さ情報を取得する。この高さ情報を基に、テーブル１２とＸ線源２との最小許容間隔を測定位置毎に算出することができる。なお、測定位置を被測定物Ｓの表面全面にわたる様に、多数の測定位置を設定することで、被測定物Ｓの表面全域の高さ情報が得られることになる。これにより、信号処理部３０は、被測定物Ｓがテーブル１２に載置されたときの最小許容間隔に基づいて、被測定物Ｓの表面Ｓａのそれぞれの位置ごとに、テーブル１２に対するＺ方向への移動許容座標値を設定する。このＺ方向の移動許容座標値とは、具体的には被測定物ＳがＸ線源２の直下に配置されたときに、Ｘ線源２が配置されている方向に、ステージ装置３を移動させることができる限界座標値（Ｚ方向の座標値）を設定する。これよりもＺ方向にステージ装置３を動かすと被測定物ＳがＸ線源２に衝突してしまうようなＺ座標値を設定することが好ましい。もちろん、衝突するＺ座標値にステージ装置３の位置再現性を考慮した許容値を反映させて、移動許容座標値を設定してもよい。
また、信号処理部３０は、各測定位置の移動許容範囲情報と、測定位置がフォーカス検出装置６０の視野中心に来るときのステージ装置３のＸＹ方向の位置情報とを対応させて、図示しないメモリーに記憶する。もちろん、測定位置がＸ線源２の光軸に位置するときのステージ装置３のＸＹ方向の位置情報ごとにＺ方向における移動許容座標値と対応づけて記憶させても良い。なお、ここではＸ線源２が固定されているので、テーブル１２のＺ方向への移動許容座標値を記憶している。しかしながら、Ｘ線源２も移動可能である場合には、テーブル１２とＸ線源２との最少許容間隔を設定するようにすればよい。もちろん、Ｘ線源２が固定された装置であっても、最少許容間隔を記憶することでもよい。
【００８３】
制御装置ＣＯＮＴは、信号処理部３０が算出した被測定物Ｓにおける複数の位置での形状情報およびこれに対応付けられたステージ装置３の位置情報（ＸＹ平面内における座標値）を記憶部３１に記憶する。
【００８４】
被測定物ＳのＸ線測定を行う場合において、制御装置ＣＯＮＴは、信号処理部３０が取得し、記憶部３１に記憶された上記情報を読み出してステージ制御部１０ａが駆動システム１０を制御することで被測定物Ｓを載置するステージ装置３（テーブル１２）を、Ｘ線の放射方向に沿ってＸ線源２に対して移動させる。
【００８５】
このとき、ステージ制御部１０ａは、Ｘ線源２と被測定物Ｓの表面ＳａのうちＸ線の照射領域との間隔が所定値以上となるように駆動システム１０を制御する。ここで、所定値以上の間隔とは、Ｘ線測定で要求される倍率に応じて適宜設定され、且つＸ線源２と被測定物Ｓの表面Ｓａとが接触しない程度の間隔をいう。
【００８６】
本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線測定時において、通常、制御装置ＣＯＮＴ（ステージ制御部１０ａ）が駆動システム１０を制御することでステージ装置３（テーブル１２）とＸ線源２との相対移動を自動的に行う。
【００８７】
ステージ制御部１０ａは、フォーカス検出装置６０が取得した被測定物Ｓの表面位置情報に基づいて、Ｘ線源２に対するテーブル１２の近接限界距離を設定する。ここで、近接限界距離とは、Ｘ線の照射領域において被測定物ＳとＸ線源２とが接触しない限界の間隔（距離）を意味する。
【００８８】
また、本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線源２がステージ装置３のテーブル１２に対して上方に配置されている。被測定物Ｓは、凹凸のある表面Ｓａ側を上方に向けるようにしてテーブル１２に載置されている。これにより、Ｘ線測定装置１００は、被測定物Ｓの上面側に位置する凹凸構造（バンプ構造）の像を良好に取得することができる。特に凹凸構造が形成された基板において、凹凸構造が形成された面側にＸ線源２を配置しているので、基板の厚さが厚いものであっても、基板の厚さによらず凹凸構造の投影像の倍率、特に高倍率側の倍率を高い値の条件で投影像を取得することができる。それゆえ、凹凸構造内部の結果を高い倍率像で検査することができる。
【００８９】
次に、本実施形態に係るＸ線測定装置１００の動作の一例について説明する。検出においては、ステージ装置３に被測定物Ｓが保持される。制御装置ＣＯＮＴは、ステージ装置３を制御して、被測定物ＳをＸ線源２と検出器４との間に配置する。
【００９０】
図５は、Ｘ線測定装置１００による動作フローを示す図である。
本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線測定時において、図５に示すように、フォーカス検出装置６０による被測定物Ｓの表面Ｓａの形状情報を取得する工程Ｓ１（形状情報取得工程）と、被測定物Ｓに対するＸ線の照射及び被測定物Ｓを通過した透過Ｘ線を検出する工程Ｓ２（検出工程）と、被測定物Ｓの内部構造の算出する工程（内部構造算出工程）Ｓ３とを実行する。
【００９１】
形状情報を取得する工程Ｓ１について説明する。
制御装置ＣＯＮＴは、ステージ装置３を顕微鏡装置５０の対物レンズ７２の下方に被測定物Ｓを移動させた後、フォーカス検出装置６０とステージ装置３を駆動させる。フォーカス検出装置６０は、合焦検出用光源６１から射出された検出光ＳＬをステージ装置３（テーブル１２）上の被測定物Ｓに入射させる（図２参照）。そして、同時にステージ装置３をＺ方向に移動させる。信号処理部３０は、ステージ装置３のＺ位置とフォーカス検出装置からの合焦状態に関する信号を常に取得しており、フォーカス検出装置６０から合焦状態が検出されたタイミングでステージ装置３のＺ方向の位置を取得する。したがって、Ｚ方向に移動可能なステージ装置３とフォーカス検出装置６０により、被測定物ＳにおけるＸ線照射側とは反対側の面を基準にした凹凸形状の高さ検出装置を構成している。
【００９２】
信号処理部３０は、合焦状態が検出されたタイミングでのステージ装置３のＺ位置に基づき、被測定物Ｓのフォーカス検出装置６０の視野内に位置する移動許容座標値を算出する。本実施形態において、形状情報を取得する工程Ｓ１は、ステージ装置３を対物レンズ７２に対して相対移動させるとともに、フォーカス検出装置６０による被測定物Ｓの表面Ｓａの形状測定を行う事で、被測定物Ｓの表面Ｓａの全域に亘って形状情報を取得する。
【００９３】
信号処理部３０は、被測定物Ｓの各測定位置における移動許容座標値と、ステージ装置３のＸＹ方向の位置情報とを対応させたデータを記憶部３１に記憶する。
以上により、フォーカス検出装置６０を用いた被測定物Ｓの形状情報取得を取得する工程Ｓ１が終了する。なお、フォーカス検出装置６０による被測定物Ｓの形状情報を取得する際、顕微鏡装置５０による被測定物Ｓの画像観察を同時に行うようにしてもよい。
【００９４】
なお、制御装置ＣＯＮＴは、被測定物Ｓにおける複数の位置情報のうち、少なくともフォーカス検出装置６０（対物レンズ７２）側に最も突出した領域（対物レンズ７２と被測定物Ｓとの間隔が最も狭くなる領域）について、Ｚ方向への座標値をもとに移動許容座標値（ステージ装置３のＸＹ方向の位置情報を含む）を記憶部３１に記憶させるようにしてもよい。
【００９５】
この場合において、制御装置ＣＯＮＴは、記憶部３１に記憶された被測定物Ｓでの表面Ｓａにおける上記最大突出間隔情報に基づいて、ステージ制御部１０ａが駆動システム１０を制御することでステージ装置３をＸ線源２に対して移動させるようにしてもよい。これによれば、ステージ装置３の移動時において、被測定物ＳとＸ線源２との接触が確実に防止される。
【００９６】
また、Ｘ線測定装置１００は、必要に応じ、作業者による入力装置６を介した入力指令に基づき、ステージ装置３をＸ線源２に対して移動させるマニュアル操作にも対応可能である。この場合において、ステージ制御部１０ａは、フォーカス検出装置６０が取得した被測定物Ｓの表面位置情報に基づいて、Ｘ線源２に対するテーブル１２の上記最小許容間隔を設定する。これにより、ステージ制御部１０ａは、上述のように作業者がマニュアル操作により被測定物Ｓを載置するテーブル１２（ステージ装置３）をＸ線源２に対して移動させたとしても上記移動許容座標値や最小許容間隔が設定されているので、Ｘ線源２と被測定物Ｓとの接触を防止することができる。
【００９７】
続いて、Ｘ線測定装置１００は、被測定物ＳのＸ線測定を行う工程Ｓ２を開始する。
はじめに、制御装置ＣＯＮＴは、被測定物Ｓの形状情報の取得後、ステージ装置３（テーブル１２）をＸ線源２の下方の所定位置に移動させる。ここで、テーブル１２は、Ｘ線源２のＸ線の照射領域と、フォーカス検出装置６０における形状測定用の視野領域との間で移動可能となるように可動ストローク量が設定されているため、テーブル１２に載置される被測定物ＳをＸ線源２と対向させることができる。被測定物ＳをＸ線源２に対向する位置に位置決めされたら移動許容座標値を超えないように、テーブル１２をＸ線源２に近接させる。
【００９８】
制御装置ＣＯＮＴは、Ｘ線源２からＸ線を射出するために、フィラメント２３ａに電流を流す。これにより、フィラメント２３ａが加熱され、フィラメント２３ａから電子が放出される。フィラメント２３ａから放出された電子はターゲット２４に照射される。これにより、ターゲット２４からコーンビーム状のＸ線が発生する。
【００９９】
Ｘ線源２から発生したＸ線の少なくとも一部は、被測定物Ｓに照射される。被測定物ＳにＸ線源２からのＸ線が照射されると、その被測定物Ｓに照射されたＸ線の少なくとも一部は、被測定物Ｓを透過する。被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線は、検出器４の入射面２０に入射する。検出器４は、被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。検出器４は、被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線に基づいて得られた被測定物Ｓの像を検出する。検出器４の検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【０１００】
本実施形態において、制御装置ＣＯＮＴは、被測定物ＳにおけるＸ線源２からのＸ線の照射領域を変えるために、ステージ装置３を制御することで被測定物Ｓの位置を変えながら、その被測定物ＳにＸ線源２からのＸ線を照射する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、複数の被測定物Ｓの位置ごとで、被測定物ＳにＸ線源２からのＸ線を照射し、その被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を、検出器４で検出する。
【０１０１】
本実施形態において、制御装置ＣＯＮＴは、被測定物Ｓを保持したステージ装置３（ステージ装置３のうち、被測定物Ｓを保持する保持部）を回転して、Ｘ線源２に対する被測定物Ｓの位置を変えることによって、被測定物ＳにおけるＸ線源２からのＸ線の照射領域を変える。
【０１０２】
すなわち、本実施形態において、Ｘ線が被測定物Ｓに照射される期間の少なくとも一部において、ステージ装置３は、被測定物ＳをθＺ方向に移動（回転）させるようにしてもよい。制御装置ＣＯＮＴは、被測定物Ｓを保持したステージ装置３（ステージ装置３のうち、被測定物Ｓを保持する保持部）を回転させながら、その被測定物ＳにＸ線を照射する。ステージ装置３の各位置（各回転角度）において被測定物Ｓを通過した透過Ｘ線（Ｘ線透過データ）は、検出器４に検出される。検出器４は、各位置における被測定物Ｓの像を取得する。
【０１０３】
本実施形態において、検出器４は、Ｘ線源２の射出部７の先端に対してＸＺ平面内を傾斜角変更可能とされるため、放射状に放射されるＸ線に対して入射面２０を所定角度だけ傾斜させた状態とすることができる。そのため、検出器４は、被測定物Ｓを透過したＸ線を種々な方向から検出することができる。
【０１０４】
制御装置ＣＯＮＴ（ステージ制御部１０ａ）は、Ｘ線測定時に、Ｘ線源２から被測定物Ｓに対するＸ線の照射方向を適宜変更すべく、ステージ装置３をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θＺ回転方向に沿った移動を行わせるように駆動システム１０を制御する。
【０１０５】
本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線測定時に、被測定物ＳとＸ線源２とをできるだけ近づけて配置することで、被測定物Ｓの像を高倍率で取得できるようにしている。
制御装置ＣＯＮＴは、記憶部３１に記憶された上記情報を読み出してステージ制御部１０ａ（移動機構制御部）が駆動システム１０を制御することで被測定物Ｓを載置するステージ装置３（テーブル１２）を、Ｘ線の放射方向に沿って（Ｚ軸方向）Ｘ線源２に対して自動的に移動させる。
【０１０６】
なお、ステージ制御部１０ａは、Ｘ線源２から被測定物Ｓに対するＸ線の照射方向を変更する場合において、例えばステージ装置３におけるＺ軸方向に沿う移動と、ステージ装置３におけるＸＹ方向に沿う移動と、ステージ装置３におけるθＺ方向への回転動作とを同時に行わせるように駆動システム１０を制御してもよい。
【０１０７】
ステージ制御部１０ａは、Ｘ線源２と被測定物Ｓの表面ＳａのうちＸ線の照射領域との間隔が、例えば、Ｘ線測定で要求される倍率に応じて適宜設定され、且つＸ線源２と被測定物Ｓの表面Ｓａとが接触しない程度の間隔となるように駆動システム１０を制御する。
【０１０８】
これによれば、Ｘ線測定装置１００は、Ｘ線測定時において、被測定物ＳとＸ線源２とを接触させることなく両者の間隔を最小限に保持した状態で、被測定物ＳとＸ線源２との相対移動を制御することができる。
【０１０９】
制御装置ＣＯＮＴは、検出器４の検出結果に基づいて、被測定物Ｓの内部構造を算出する上記工程Ｓ３を開始する。
本実施形態において、制御装置ＣＯＮＴは、被測定物Ｓの各位置（各回転角度）のそれぞれにおいて被測定物Ｓを通過した透過Ｘ線（Ｘ線透過データ）に基づく被測定物Ｓの像を取得する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、被測定物Ｓの像を複数取得する。
【０１１０】
制御装置ＣＯＮＴは、被測定物Ｓを移動（回転）させつつその被測定物ＳにＸ線を照射することにより得られた複数のＸ線透過データ（像）に基づいて演算を行って、被測定物Ｓの断層画像を再構成して、被測定物Ｓの内部構造の三次元データ（三次元構造）を取得する。これにより、被測定物Ｓの内部構造が算出される。測定物の断層画像の再構成方法としては、例えば、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、及び逐次近似法が挙げられる。逆投影法及びフィルタ補正逆投影法に関しては、例えば、米国特許出願公開第２００２／０１５４７２８号に記載されている。また、逐次近似法に関しては、例えば、米国特許出願公開第２０１０／０２２０９０８号に記載されている。
【０１１１】
以上説明したように、本実施形態によれば、フォーカス検出装置６０により取得した被測定物Ｓの表面形状情報に基づき、被測定物ＳとＸ線源２とのＸ線の放射方向（Ｚ軸方向）における相対移動を制御するようにしたので、被測定物ＳとＸ線源２とを接触させることなく、且つ互いを近づけた状態でＸ線測定を行うことができる。
【０１１２】
したがって、検出器４は、被測定物Ｓとの干渉が防止されることで、Ｘ線源２が傷付いて破損するといった不具合が生じることがなく、Ｘ線源２がＸ線を効率よく発生することで検出精度（検査精度、測定精度）の低下を抑制できる。また、被測定物ＳとＸ線源２との相対移動時において、両者の間隔を最小限に保持することができるので、被測定物Ｓの内部構造に関する情報を高倍率で取得することができる。
【０１１３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態において、先述の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略することがある。
【０１１４】
図６は、第２実施形態のＸ線測定装置の一例を示す概略構成図である。本例のＸ線測定装置１００Ａは、フォーカス検出装置１６０として、斜入射方式の焦点検出手段を備えた点が上記実施形態と異なる。そのため、以下では、フォーカス検出装置１６０の構成を主に説明する。また、このフォーカス検出装置１６０で検出される領域とＸ線源２からＸ線が照射される領域は、共通するように焦点検出手段を備えている。したがって、被測定物Ｓの表面Ｓａの形状のＸ線による測定と、最少許容間隔またはＺ方向への移動許容座標値を算出するための合焦位置検出とをテーブル１２のＸＹ方向への移動を必要せずに行える。
【０１１５】
フォーカス検出装置１６０は、第１光学ユニット１６０Ａおよび第２光学ユニット１６０Ｂを含む。
第１光学ユニット１６０Ａは、被測定物Ｓに対して検出光ＳＬを導く光学系を含むものであり、第２光学ユニット１６０Ｂは、被測定物Ｓで反射された検出光ＳＬを検出部に導く光学系を含むものである。第１光学ユニット１６０Ａは、合焦検出用光源１６１、コレクタレンズ１６２、スリット１６３、反射ミラー１６７、および対物レンズ１６８（投光部）を含む。第２光学ユニット１６０Ｂは、コレクタレンズ１６４（集光光学系）、スリット１６５、反射ミラー１６６、対物レンズ１６９、および検出部１７０を含む。第１光学ユニット１６０Ａ及び第２光学ユニット１６０ＢはＸ線源２の外装部に固定されている。したがって、振動等が発生しても、Ｘ線源２とフォーカス検出装置１６０の相対位置関係はほぼ一定になる。
【０１１６】
合焦検出用光源１６１から射出された検出光ＳＬは、コレクタレンズ１６２を通ってスリット１６３を均一に照明する。スリット１６３を通過した検出光ＳＬは、反射ミラー１６７及び対物レンズ１６８を介して、被測定物Ｓの法線方向と交差する方向から被測定物Ｓ上に入射する。スリット１６３の像は、対物レンズ１６８で縮小され、Ｘ線源２の光軸が被測定物Ｓの表面Ｓａと交差する位置の近傍に形成される。
このように、本実施形態において、反射ミラー１６７および対物レンズ１６８は、被測定物ＳのＸ線が照射される領域の少なくとも一部に光束を投光する投光部を構成する。
【０１１７】
被測定物Ｓで反射した検出光ＳＬは、対物レンズ１６９を通った後に、反射ミラー１６６で反射して光路が折り曲げられ、スリット１６５に入射する。スリット１６５を通過した検出光ＳＬは、コレクタレンズ１６４を通って検出部１７０に入射する。被測定物Ｓ上のスリット結像位置と検出部１７０の受光面は対物レンズ１６９に対して共役な位置にあり、検出部（スポット位置検出部）１７０上にスリット像が形成される。
このように、本実施形態において、対物レンズ１６９および反射ミラー１６６は、被測定物Ｓからの光束（反射光の光束）を集光する集光光学系を構成する。
【０１１８】
以上のように、本実施形態において、フォーカス検出装置１６０は、被測定物ＳのＸ線が照射される領域に前記光束を被測定物ＳのＸ線が照射される領域とＸ線源２とを結ぶＸ線投射軸（Ｚ軸）に対して、斜めに入射するように投光部（反射ミラー１６７および対物レンズ１６８）が設けられ、集光光学系（対物レンズ１６９および反射ミラー１６６）の光軸がＸ線投射軸（Ｚ軸）に対して、斜めに配置されている。
【０１１９】
検出部１７０は、入射した検出光ＳＬの強度分布を検出可能である。検出部１７０は、例えばＣＣＤセンサ等によって構成される。このＣＣＤラインセンサは、ＸＹ面にほぼ平行な領域沿って複数配列された画素を含む。
【０１２０】
検出部１７０の検出結果に基づいて、被測定物Ｓで反射した検出光ＳＬによるスリット１６５の像が検出される。検出光ＳＬは、被測定物Ｓの表面Ｓａの高さにより反射光の高さが変化するため、検出部１７０に検出される像の位置が変化する。
【０１２１】
検出部１７０の検出結果に基づき、テーブル１２のＺ方向における位置を可変させて、被測定物Ｓの表面Ｓａの形状情報を取得できる。
【０１２２】
以上説明したように、本実施形態においても、フォーカス検出装置１６０により取得した被測定物Ｓの表面形状情報に基づき、被測定物ＳとＸ線源２との相対移動が行われるので、被測定物ＳとＸ線源２とを接触させることなくＸ線測定を行うことができる。
【０１２３】
なお、本実施形態において、フォーカス検出装置１６０は、顕微鏡本体とは独立に移動可能とされていてもよい。すなわち、フォーカス検出装置１６０は、対物レンズ７２およびＸ線源２との間を移動可能とされていてもよく、この場合、第１光学ユニット１６０Ａおよび第２光学ユニット１６０Ｂは、Ｘ線源２を挟持し、且つ互いが対向した位置となるようにＸ方向に沿って配置される。
【０１２４】
この構成によれば、被測定物Ｓの形状測定のみを行う場合において、ステージ装置３をＸ線源２の下方に位置させた状態とし、顕微鏡装置側に移動させる必要が無い。また、フォーカス検出装置１６０は、斜入射型合焦検出手段であるため、被測定物Ｓの上方にＸ線源２が位置した状態において、検出光ＳＬを被測定物Ｓの表面Ｓａに対して入射させることができる。したがって、被測定物Ｓの位置情報を取得するとともに、Ｘ線源２による被測定物ＳのＸ線測定を行うことができる。
【０１２５】
ところで、上記第１及び第２の実施形態では、Ｘ線源２から射出されるＸ線が拡がる形状をコーンビーム状としたがこれに限定されず、例えば扇状のＸ線（所謂、ファンビーム）でもよい。なお、Ｘ線源２から射出されるＸ線が、射出される方向（Ｚ軸方向）において一定の線状のＸ線（所謂、ペンシルビーム）でもよい。
【０１２６】
また、顕微鏡装置５０においては、二次元撮像素子７４及び表示装置５を用いることなく、例えば作業者が二次元撮像素子７４の位置に設けられた不図示の接眼レンズを介して直接被測定物Ｓの拡大像を観察可能な構成を採用してもよい。
【０１２７】
また、上記実施形態では、被測定物Ｓの表面Ｓａの形状を実際に測定することで取得した形状情報に基づいてステージ装置３の駆動を制御したが、これに限定されることはなく、被測定物Ｓの表面Ｓａの位置情報として、予め設計図等の情報に基づいて算出したデータを記憶部３１に記憶しておき、該記憶部３１に記憶した情報に基づいて、Ｘ線源２とステージ装置３とを相対移動させるようにしてもよい。
【０１２８】
また、上記実施形態では、被測定物Ｓを載置するステージ装置３（テーブル１２）とＸ線源２とを相対移動として、被測定物Ｓを載置したステージ装置３をＸ線源２に対して移動させる場合を例に挙げたが、ステージ装置３の位置を固定しておき、Ｘ線源２をステージ装置３に対して移動させる構成としてもよい。
【０１２９】
また、Ｘ線測定装置としては、被測定物Ｓを載置するテーブルを、例えばコンベアのように所定方向に沿ってライン搬送される構成を採用してもよい。この場合において、被測定物Ｓに対して顕微鏡装置５０（フォーカス検出装置６０）およびＸ線源２を順次進退させ、被測定物Ｓの形状情報の取得と、被測定物Ｓを透過したＸ線の線量分布検出とを順に行うようなレイアウト構成を採用してもよい。
【０１３０】
なお、上記実施形態では、フォーカス検出装置６０として、位相差を用いたＴＴＬ型位相差方式のＡＦを例示したが、これに限定されず、例えば、明暗差（コントラスト）を利用するＡＦを採用してもよい。なお、コントラスト方式では、合焦に用いられる光（検出光）が合焦対象面上に形成するスポットの内外のコントラスト比やスポットの寸法変化等に基づいて合焦の判定が行われる。
【０１３１】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態において、先述の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略することがある。
【０１３２】
図７は、第３実施形態のＸ線測定装置の一例を示す概略構成図である。本例のＸ線測定装置１００Ｂは、フォーカス検出装置２６０として、ナイフエッジ法によるオートフォーカス検出（以下、ＡＦと略記する）によって対物レンズ７２の焦点位置を被測定物Ｓの表面に合わせる点が上記実施形態と異なる。そのため、以下では、フォーカス検出装置２６０の構成を主に説明する。
【０１３３】
図７に示すように、フォーカス検出装置２６０は、合焦検出用光源６１、第一レンズ２６２、スリット６３、部分反射ミラー６６、第二レンズ２６７、ダイクロイックミラー６８、受光部８０を含む。
【０１３４】
後述のように、フォーカス検出装置２６０の制御部は、Ｘ線測定装置１００Ｂの制御装置ＣＯＮＴに含まれている。合焦検出用光源６１は、例えば所定波長の光を検出光ＳＬとして射出する。合焦検出用光源６１は、例えば、検出光ＳＬとして赤外光を射出する発光素子を含んでいる。合焦検出用光源６１から放射された検出光ＳＬは、第一レンズ２６２により平行光束になり、スリット６３に照明される。
【０１３５】
本実施形態において、スリット６３は、半円状の開口を有したものである。スリット６３の開口を通過した光束は、第一レンズ２６２の光軸に対して＋Ｙ側だけ光が伝播する。光軸に一方の側のみ光線が通るような状態で対物レンズ７２の瞳に入射する。そして、対物レンズ７２の瞳に入射した光束は対物レンズ７２により収束しながら、対物レンズ７２の視野中央に位置する被測定物Ｓに対物レンズ７２の光軸に対して斜めに入射して、被測定物Ｓの表面で反射する。
【０１３６】
被測定物Ｓで反射された光は再び対物レンズ７２により平行光束となり第二レンズ２６７で収束される。収束した光束をラインセンサからなる受光部８０で受光する。なお、受光部８０は対物レンズ７２及び第二レンズ２６７から結像光学系において、合焦位置に配置された被測定物Ｓと共役な位置に配置されている。
【０１３７】
このとき、被測定物Ｓの表面が合焦位置にある場合には、受光部８０の対物レンズ７２と第二レンズ２６７の光軸を結ぶ光軸と交わる位置に検出光ＳＬのスポットが形成されるが、被測定物Ｓが合焦位置に対して対物レンズ７２側に位置している場合は、図７の−Ｙ側に検出光ＳＬのスポットの中心がシフトする。反対に、被測定物Ｓが合焦位置に対して対物レンズ７２側とは反対側に位置している場合は、図７の＋Ｙ側に検出光ＳＬのスポットの中心がシフトする。
【０１３８】
このように本実施形態に係るフォーカス検出装置２６０は、受光部８０によるスポットの位置情報に基づいて、合焦状態であるか否か、或いは、合焦状態から焦点がずれているか否かを検出することが可能である。受光部８０の検出結果は、フォーカス検出装置２６０の信号演算部（算出部）に出力される。
【０１３９】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１４０】
図８は、本実施形態に係るＸ線源２Ａの一例を示す図である。
図８に示されるように、本実施形態において、Ｘ線源２Ａは、ターゲット２４を保持する保持部材（ターゲット保持機構）４１を有する。保持部材４１は、例えば、ターゲット２４の熱による変位が抑制されるように、ターゲット２４を保持する。保持部材４１は、ハウジング４２とは別の部材である。保持部材４１は、ハウジング４２の外側に配置される。ターゲット２４は、ハウジング４２の外側に配置される。保持部材４１は、ハウジング４２の外側で、ターゲット２４を保持する。
【０１４１】
保持部材４１は、ハウジング４２と接触しないように配置される。保持部材４１は、ハウジング４２とターゲット２４とが接触しないように、ターゲット２４を保持する。
【０１４２】
本実施形態において、Ｘ線測定装置１００Ｃは、少なくとも一部が保持部材４１に取り付けられた形状測定部１０１を有する。形状測定部１０１は、被測定物Ｓの表面Ｓａの位置情報を取得するものである。形状測定部１０１の測定手法は、上記フォーカス検出装置６０、１６０と同じ測定手法によるものであっても良いし、他の測定手法によるものであってもよい。他の測定手法を用いた装置としては、被測定物Ｓの種類に応じて、例えば、渦電流やタッチプローブを用いた装置が適宜選択可能である。すなわち、本実施形態においては、顕微鏡装置５０の上記フォーカス検出装置６０、１６０とは別に形状測定部１０１を有している。
【０１４３】
本実施形態において、形状測定部１０１は、ターゲット２４をＸ線源２Ａに対して保持する保持部材４１と位置関係が固定状態となるように配置されている。
【０１４４】
なお、ターゲット２４の少なくとも一部がハウジング４２の内部空間に配置されてもよい。なお、保持部材４１の少なくとも一部がハウジング４２の内部空間に配置されてもよい。なお、保持部材４１とハウジング４２の少なくとも一部とが接触してもよい。なお、ターゲット２４とハウジング４２の少なくとも一部とが接触してもよい。
【０１４５】
保持部材４１は、ステージ装置３及び検出器４を支持する支持部材８に支持されてもよい（図１参照）。保持部材４１は、ステージ装置３及び検出器４を支持する支持部材８とは別の支持部材に支持されてもよい。なお、本実施形態において、ハウジング４２を保持する保持部材が配置されてもよい。その保持部材は、ハウジング４２を可動に保持してもよい。
【０１４６】
以上説明したように、本実施形態においても、形状測定部１０１により取得した被測定物Ｓの表面形状情報に基づき、被測定物ＳとＸ線源２Ａとの相対移動が行われるので、被測定物ＳとＸ線源２とを接触させることなくＸ線測定を行うことができる。
【０１４７】
また、本実施形態では、形状測定部１０１が保持部材４１に保持されるので、ターゲット２４（Ｘ線源２Ａ）と形状測定部１０１との位置が固定され、形状測定部１０１が被測定物Ｓおよびターゲット２４間の間隔（位置情報）を高精度で取得できる。よって、Ｘ線源２と被測定物Ｓとの間隔を厳密に制御することができ、Ｘ線源２Ａと被測定物Ｓとの接触を確実に回避しつつ、信頼性の高いＸ線測定を行うことができる。
【０１４８】
なお、上記実施形態においては、Ｘ線測定を行うに先立ち、フォーカス検出装置６０、１６０、若しくは形状測定部１０１を用いて、被測定物Ｓの全面について位置情報を取得する場合を例に挙げたが、これに限定されず、例えば、Ｘ線測定を被測定物Ｓの一部の領域のみに行う場合においては、フォーカス検出装置６０、１６０、若しくは形状測定部１０１による位置情報を前記一部の領域のみ選択的に行ってもよい。
【０１４９】
また、上記実施形態において、複数の被測定物Ｓに対してＸ線測定を行う場合、全ての被測定物Ｓの表面Ｓａについて形状測定を行った後、Ｘ線測定を行うようにしてもよい。また、複数の被測定物Ｓが同一の製品である場合において、一部の被測定物Ｓについて選択的に形状測定を行い、この測定で取得した一部の被測定物Ｓの形状情報に基づいて全ての被測定物ＳについてのＸ線測定を行うようにしてもよい。
【０１５０】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１５１】
本実施形態においては、上述したＸ線装置（１など）を備えた構造物製造システムについて説明する。
【０１５２】
図９は、本実施形態に係る構造物製造システム２００の一例を示すブロック構成図である。構造物製造システム２００は、上述の各実施形態で説明したＸ線測定装置１００と、設計装置１１０と、成形装置１２０と、制御システム１３０と、リペア装置１４０とを備える。本実施形態において、Ｘ線測定装置１００は、構造物の形状に関する座標を測定する形状測定装置として機能する。制御システム１３０は、座標記憶部１３１及び検査部１３２を有する。
【０１５３】
本実施形態においては、構造物製造システム２００は、自動車のドア部分、エンジン部品、ギア部品、及び回路基板を備える電子部品等の成形品を作成する。
【０１５４】
本実施形態においては、構造物製造システム２００において、構造物の形状に関する設計情報が作成される設計工程と、設計情報に基づいて構造物が作成される成形工程と、作成された構造物の形状がＸ線装置により計測される測定工程と、測定工程で取得された形状情報と設計情報とが比較される検査工程とが行われる。
【０１５５】
また、本実施形態においては、構造物製造システム２００において、検査工程の比較結果に基づいて、構造物の再加工が実施されるリペア工程が行われる。
【０１５６】
設計工程において、設計装置１１０は、構造物の形状に関する設計情報を作成する。設計装置１１０は、作成した設計情報を、成形装置１２０に送信する。設計情報は、成形装置１２０に入力される。また、設計装置１１０は、作成した設計情報を、制御システム１３０に送信する。設計情報は、制御システム１３０の座標記憶部１３１に記憶される。
【０１５７】
設計情報とは、構造物の各位置の座標を示す情報である。
【０１５８】
成形工程において、成形装置１２０は、構造物を作成する。成形装置１２０は、設計装置１１０からの設計情報に基づいて、構造物を作成する。成形工程において、鋳造、鍛造、及び切削の少なくとも一つが行われてもよい。
【０１５９】
測定工程において、Ｘ線測定装置１００は、作成された構造物の形状を測定する。Ｘ線測定装置１００は、測定した座標を示す情報を制御システム１３０へ送信する。
【０１６０】
検査工程において、検査部１３２は、測定工程で取得された形状情報と、設計工程で作成された設計情報とを比較する。制御システム１３０の座標記憶部１３１には、設計装置１１０から送信された設計情報が記憶されている。検査部１３２は、座標記憶部１３１から設計情報を読み出す。
【０１６１】
検査部１３２は、Ｘ線測定装置１００から送信された座標を示す情報から、作成された構造物を示す情報（形状情報）を作成する。検査部１３２は、Ｘ線測定装置１００から送信された座標を示す情報（形状情報）と、座標記憶部１３１から読み出した設計情報とを比較する。検査部１３２は、比較結果に基づいて、構造物が設計情報通りに成形されたか否かを判定する。
換言すれば、検査部１３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する。
【０１６２】
検査部１３２は、構造物が設計情報通りに成形されていない場合、修復可能であるか否か判定する。修復できる場合、検査部１３２は、比較結果に基づいて、不良部位と修復量とを算出する。検査部１３２は、不良部位を示す情報と修復量を示す情報とをリペア装置１４０に送信する。
【０１６３】
リペア工程において、リペア装置１４０は、制御システム１３０から受信した不良部位を示す情報と修復量を示す情報とに基づいて、構造物の不良部位を加工する。リペア工程において、構造物の再加工が実施される。リペア工程において、成形工程が再実行される。
【０１６４】
図１０は、構造物製造システム２００における処理の流れを示したフローチャートである。
【０１６５】
設計装置１１０は、構造物の形状に関する設計情報を作製する（ステップＳ１０１）。
【０１６６】
次に、成形装置１２０は、設計情報に基づいて構造物を作成する（ステップＳ１０２）。
【０１６７】
次に、Ｘ線測定装置１００は、構造物の形状に関する座標を計測する（ステップＳ１０３）。
【０１６８】
次に，制御システム１３０の検査部１３２は、Ｘ線測定装置１００によって作成された構造物の形状情報と、設計情報とを比較することにより、構造物が設計情報通りに作成された否かを検査する（ステップＳ１０４）。
【０１６９】
次に、制御システム１３０の検査部１３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【０１７０】
作成された構造物が良品である場合（ステップＳ１０５においてＹＥＳと判断された場合）、構造物製造システム２００は、その処理を終了する。
【０１７１】
作成された構造物が良品でない場合（ステップＳ１０５においてＮＯと判断された場合）、制御システム１３０の検査部１３２は、作成された構造物が修復できるか否か判定する（ステップＳ１０６）。
【０１７２】
作成された構造物が修復できる場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳと判断された場合）、リペア装置１４０は、構造物の再加工を実施し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０３の処理に戻る。
【０１７３】
作成された構造物が修復できない場合（ステップＳ１０６においてＮＯと判断された場合）、構造物製造システム２００は、その処理を終了する。
【０１７４】
以上で、本フローチャートの処理を終了する。
【０１７５】
以上説明したように、Ｘ線測定装置１００が構造物の座標を正確に測定できるため、構造物製造システム２００は、作成された構造物が良品であるか否か判定することができる。また、構造物製造システム２００は、構造物が良品でない場合、構造物の再加工を実施し、修復することができる。
【０１７６】
また、構造物製造システム２００は、Ｘ線測定装置１００を用いて、構造物の欠陥の検出のみならず、構造物の内部の情報を非破壊で取得する非破壊検査を行うことができる。また、構造物製造システム２００は、Ｘ線測定装置１００を用いて、構造物の外形の寸法を計測することができる。また、構造物製造システム２００は、Ｘ線測定装置１００を用いて、リバースエンジニアリングを行うことができる。
【０１７７】
なお、上述の各実施形態においては、Ｘ線装置がＸ線源を有することとしたが、Ｘ線源がＸ線装置に対する外部装置でもよい。換言すれば、Ｘ線源がＸ線装置の少なくとも一部を構成しなくてもよい。
【０１７８】
また、上述の各実施形態は、例えば米国特許出願公開第２００５／０２５４６２１号、米国特許第７２３３６４４号等に開示されているような、複数のＸ線源を備えたＸ線装置にも適用できる。
【０１７９】
また、上述の各実施形態は、例えば米国特許出願公開第２００７／６８５９８５号、米国特許出願公開第２００１／８０２４６８号等に開示されているような、被検物を回転させる回転軸に沿って、被検物を順次移動させるヘリカル方式のＸ線装置にも適用できる。
【０１８０】
また、上述の各実施形態は、米国特許出願公開第２０１０／０２２０８３４号に開示されているような、被検物中を進む際にＸ線に生じるわずかな偏向を評価する位相コントラスト方式のＸ線装置にも適用できる。
【０１８１】
また、上述の各実施形態は、例えば米国特許出願公開第２００９／０００３５１４号、米国特許出願公開第２００７／０２３０６５７号等に開示されているような、ベルトコンベアーで手荷物を移動し、Ｘ線により手荷物の含有物を明らかにするようなＸ線装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１８２】
２、２Ａ…Ｘ線源、４…検出器、１０…駆動システム（移動機構）、１０ａ…ステージ制御部（移動機構制御部）、１２…テーブル、２３…フィラメント（電子線生成部）、２４…ターゲット、３０…信号処理部（算出部）、３１…記憶部、４１…保持部材（ターゲット保持機構）、６０、１６０…フォーカス検出装置（測定対象形状測定部）、６９…シリンドリカルレンズ（結像光学系）、Ｓａ…表面、１００、１００Ａ、１００Ｂ…Ｘ線測定装置、１６４…コレクタレンズ（集光光学系）、１６８…対物レンズ（投光部）、１７０…検出部（スポット位置検出部）、ＣＯＮＴ…制御装置、Ｓ…測定物（測定対象）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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