(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、サンプルを任意の姿勢で固定する保持手段と、サンプルを透過したＸ線を検出するＸ線カメラを備えたＸ線透視装置において、
上記Ｘ線源の光軸に対して所定の角度をなす位置にＸ線カメラが配置されているとともに、そのＸ線カメラの中心とＸ線源を結ぶ線に交差し、かつ、上記Ｘ線光軸に対して既知の距離だけ離れて当該Ｘ線光軸と平行な回転軸を中心として、上記保持手段に固定されたサンプルを少なくとも略１８０°にわたって回転させる回転機構と、上記Ｘ線源と上記Ｘ線カメラの受像面との距離を検出する検出手段と、上記回転機構による回転角度が互いに略１８０°相違した状態での上記Ｘ線カメラによるサンプルのＸ線透過情報と、上記検出手段による検出結果、および上記Ｘ線光軸と回転軸との距離を用いて、サンプル内の形状既知の２つの部位間の距離を幾何学演算により算出する演算手段を備えていることを特徴とするＸ線透視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線透視装置に関し、更に詳しくは、簡単な構成のもとに、透視対象物であるサンプル内のボンディングワイヤ等、形状既知の部位間の距離を知ることのできるＸ線透視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばモールドされた半導体装置等においては、そのボンディングワイヤは樹脂でモールドした後には外部から視認できなくなり、その状態、つまり例えばショートしているか否か、あるいはワイヤ間どうしが危険な間隔にまで接近しているか否か等を非破壊のもとに知るには、従来、Ｘ線透視装置が一般的に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような半導体装置のボンディングワイヤ等の２つの部位ないしは部材間の距離をＸ線透視装置を用いて計測する場合、その２つの部位ないしは部材を結ぶ線が、Ｘ線源とＸ線カメラとを結ぶ線に対して垂直な面にある場合にはその距離の計測が可能であるが、それ以外の状態においては距離の計測はできない。例えば図２にイメージ図を示すように、各ボンディングワイヤＷ・・・・と基板ＳＢとのなす距離が一様でない場合、基板ＳＢに対して垂直方向から透視した場合には、各ボンディングワイヤＷ・・・・間の実際の距離Ｌ１〜Ｌ３はその透視画像から計測することはできない。
【０００４】
換言すれば、図３（Ａ）に示すように、例えば筒状のサンプルＳ内に２本のワイヤＷ１，Ｗ２が存在する場合を想定したとき、同図（Ｂ）に示すように２本のワイヤＷ１，Ｗ２がＸ線源３１とＸ線カメラを３２とを結ぶ線Ｃに対して垂直な面内に位置している状態において、Ｘ線源３１とＸ線カメラ３２との間の距離ＳＯＤが既知であればＸ線カメラ３２によるＸ線透視画像からワイヤＷ１，Ｗ２間の距離Ｌを算出することができるが、図３（Ｃ）に示すような状態ではＸ線カメラ３２によるＸ線透視画像からワイヤＷ１，Ｗ２間の距離Ｌは算出することはできない。
【０００５】
このような場合、Ｘ線ＣＴ装置を用いて、サンプルＳの断層像を形成することにより、Ｘ線源３１とＸ線カメラ３２とを結ぶ線Ｃに対して任意の角度の面上にワイヤＷ１，Ｗ２があっても、これらの間の距離を常に正確に計測することができる。
【０００６】
しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置によりサンプルＳの断層像を形成するためには、サンプルＳを３６０°にわたって回転させながら刻々のＸ線透視像を取り込まねばならず、そのために、サンプルＳの大きさによっては得られる画像の倍率の制限を受け、距離の分解能が低下するという問題があり、しかも、装置コストが高くなるとともに、サンプルＳを３６０°にわたって回転させながら刻々のＸ線透視像を取り込むが故に計測時間を短くすることが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、サンプルを３６０°にわたって回転させることなく、従って倍率を低下させることなく、また、Ｘ線ＣＴ装置に比してより簡単な構成のもとに、かつ、短時間のうちにサンプル内の形状既知の部位ないしは部材間の距離を正確に計測することのできるＸ線透視装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のＸ線透視装置は、Ｘ線源と、サンプルを任意の姿勢で固定する保持手段と、サンプルを透過したＸ線を検出するＸ線カメラを備えたＸ線透視装置において、上記Ｘ線源の光軸に対して所定の角度をなす位置にＸ線カメラが配置されているとともに、そのＸ線カメラの中心とＸ線源を結ぶ線に交差し、かつ、上記Ｘ線光軸に対して既知の距離だけ離れて当該Ｘ線光軸と平行な回転軸を中心として、上記保持手段に固定されたサンプルを少なくとも略１８０°にわたって回転させる回転機構と、上記Ｘ線源と上記Ｘ線カメラの受像面との距離を検出する検出手段と、上記回転機構による回転角度が互いに略１８０°相違した状態での上記Ｘ線カメラによるサンプルのＸ線透過情報と、上記検出手段による検出結果、および上記Ｘ線光軸と回転軸との距離を用いて、サンプル内の形状既知の２つの部位間の距離を幾何学演算により算出する演算手段を備えていることによって特徴付けられる。
【０００９】
本発明は、サンプルの断層像を用いることなく、透視の角度を略１８０°変えた少なくとも２つの透視像から、サンプル内の２つの部位（部材）間の距離を幾何学的に計算することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１０】
以下にその計算方法の原理について説明する。
今、説明の簡素化のために、図４に示すように直方体の内部に既知の形状の部材、例えば球Ｂが存在するサンプルＳを仮定する。このサンプルＳを、図５に示すような装置の回転テーブル５３上に載せる。この装置は、Ｘ線源５１（Ｘ線焦点、以下同）から出力されるＸ線の中心軸（光軸）Ａに対してψの角度を以てＸ線カメラ５２が配置され、そのＸ線カメラ５２とＸ線源５１とを結ぶ線Ｃ上に、Ｘ線の光軸Ａと平行な回転軸Ｒを有する回転テーブル５３が配置されているものとする。回転テーブル５３の回転軸ＲとＸ線源５１との距離Ｐと、上記した視野方向の角度ψは既知とする。
【００１１】
回転テーブル５３上に載せられたサンプルＳ内の球Ｂが、図５にＢ0 で示される位置にある状態でＸ線透視像を得たとする。このとき、図５において、Ｂ0 の位置は、Ｘ線源５１を座標の原点にとり、Ｘ線の光軸Ａを角度０として極座標で表すと
｛ｒsin(ψ−θ）, ｒcos(ψ−θ）｝
となる。一方、Ｘ線カメラ５２上での像位置は、Ｘ線源５１とＸ線カメラ５２との距離をＱ（既知）とすると、
ｘ0 ＝Ｑ  anθ  ・・・・（１）
で表される。このｘ0 は、Ｘ線カメラ５２の出力に基づく画像から知ることができる。
【００１２】
次に、回転テーブル５３を１８０°回転させたときの球Ｂの像位置は、図５においてＢ180 に移動し、その座標は
［ｒsin(ψ−θ）＋２｛Ｐ−ｒsin(ψ−θ）｝，ｒcos(ψ−θ］であるから、
｛２Ｐ−ｒsin(ψ−θ），ｒcos(ψ−θ）｝
となる。また、その状態でのＸ線カメラ５２上での像位置は、
ｘ180 ＝Ｑ tanθ′
＝Ｑ tan［ψ− tan-1｛（２Ｐ−ｒsin(ψ−θ））／ｒcos(ψ−θ）｝］                                                              ・・・・（２）
で表すことができる。
【００１３】
従って、（１）式および（２）式に、ｘ0 およびｘ180 を与えるとともに、Ｑ，Ｐ，ψを代入して、これらの（１），（２）式を用いることにより、ｒおよびθを求めることができる。
【００１４】
次に、図６に示すように、内部に２本のワイヤＷ１，Ｗ２が走っているサンプルＳについて考える。このサンプルＳを図５の装置の回転テーブル５３上に載せたとき、Ｘ線カメラ５２によるＸ線透視画像は図７に示す通りとなる。この透視画像では、ワイヤＷ１，Ｗ２の紙面に直交する方向への各位置が不明であるため、この透視画像からワイヤＷ１，Ｗ２間の距離は算出できないことは前記した通りであるが、ワイヤＷ１，Ｗ２の長手方向任意の位置、例えば線Ｙとの交差位置における距離を計測する場合、その各交点の座標は、図８に示すように、前記した図５と同等の座標系を考えると、
｛ｒ1 sin(ψ−θ1), ｒ1 cos(ψ−θ1)｝
｛ｒ2 sin(ψ−θ2), ｒ2 cos(ψ−θ2)｝
となり、ψが公知であるため、ψ−θ1 ＝φ1 ，ψ−θ2 ＝φ2 とおくと、
（ｒ1 sin φ1 ，ｒ1 cos φ1 ）
（ｒ2 sin φ2 ，ｒ2 cos φ2 ）
となる。
【００１５】
従ってこれらの点間の距離Ｄは、
Ｄ＝｛（ｒ2 sin φ2 −ｒ1 sin φ1 ）2 
＋（ｒ2 cos φ2 −ｒ1 cos φ1 ）2 ｝1/2   ・・・・（３）
により算出することができる。
【００１６】
一方、ワイヤＷ１，Ｗ２の上記の座標におけるｒ1 、φ1 、ｒ2 およびφ2 は、先の球を用いた例と同様にして、透視画像上における位置（先の例におけるｘ0 ，ｘ180 に相当する位置情報）を、回転テーブル５３によりサンプルＳを１８０°回転させる前後において求めるとともに、既知の値Ｑ，Ｐ，ψを用いることにより算出することができる。従って、その算出結果を（３）式に代入することにより、ワイヤＷ１，Ｗ２間の線Ｙとの交差位置における距離を算出することができる。
【００１７】
ここで、本発明において回転テーブル５３（回転機構）によるサンプルの回転角度を略１８０°としているのは、幾何学的には上記した通り１８０°回転させることによって正確な演算ができるのであるが、この回転角度が１８０°に対して多少の過不足があっても、その過不足は上記の幾何学的演算による２つの部位間の距離の算出結果に対して大きな誤差を与えないためであり、従って、本発明においては、要求される距離の精度にもよるが、回転テーブル５３（回転機構）の回転角度は１８０°に対して多少の過不足があってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、装置の機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１９】
Ｘ線源１は鉛直上方にその中心軸（光軸）Ａが向くように配置されており、その上方に、光軸Ａに対して角度ψを以てイメージインテンシファイヤとＣＣＤとからなるＸ線カメラ２が配置されている。また、これらのＸ線源１とＸ線カメラ２との間には、これらを結ぶ線Ｃに回転軸Ｒが交差するように回転テーブル３が配置されている。Ｘ線源１の光軸Ａと回転テーブル３の回転軸Ｒは互いに平行である。この回転テーブル３は、モータ３ａの駆動によりベルト伝導機構３ｂを介して回転が与えられ、回転軸Ｒを中心として少なくとも略１８０°にわたって回転できるようになっている。
【００２０】
回転テーブル３の回転軸ＲとＸ線の光軸Ａとのなす距離Ｐと、上記した角度ψは既知であり、また、Ｘ線カメラ２は図示しない移動機構によりＸ線源１に対して接近／離隔させることができるが、このＸ線カメラ２の受像面とＸ線源１とのなす距離Ｑはその移動機構に付属のエンコーダ等の出力により常に知ることができるようになっている。
【００２１】
回転テーブル３の上には、サンプルＳを任意の角度で保持することのできるマニュプレータ４が設けられており、サンプルＳはこのマニュプレータ４によって保持された状態で、回転テーブル３上にセットされる。
【００２２】
Ｘ線カメラ２のＣＣＤからの画素出力はキャプチャーボード５を介してコンピュータ６に取り込まれる。コンピュータ６では、そのＸ線カメラ２からの出力を画像処理して表示器７にサンプルＳのＸ線透視画像を表示する。また、このコンピュータ６は、このコンピュータ６は、指令を与えることによって回転テーブル３を駆動制御して１８０°にわたって回転させ、その回転前後のサンプルＳのＸ線透視像を取り込む。そして、このコンピュータ６においては、回転前後のサンプルＳのＸ線透視像から、サンプルＳ内の指定された２つの部位間の距離を算出する。
【００２３】
すなわち、サンプルＳが前記した図６に示すようにモールド内に２本のボンディングワイヤＷ１，Ｗ２が存在するものであり、そのワイヤＷ１，Ｗ２間の距離を図７に示した線Ｙとの交点において計測するものとしたとき、コンピュータ６に付属のマウス６ａ並びにキーボード６ｂ等を用いてその旨を入力して起動指令を与えることにより、回転前の透視画像から線Ｙと各ワイヤＷ１，Ｗ２との交点の画像上での位置情報を得た後、１８０°回転させた後の透視画像から同じ各交点の画像上での位置情報を得る。そして、これらの１８０°回転前後の各交点の位置情報と前記したＰ，Ｑ，ψとから図８におけるθ1 ，ｒ1 ，θ2 ，ｒ2 を算出し、これらを（３）式に代入することによって、ワイヤＷ１，Ｗ２の指定された位置における距離を算出することができる。
【００２４】
なお、以上の実施の形態ではサンプルＳ内のワイヤＷ１，Ｗ２間の距離を計測した例を示したが、本発明はサンプル内のワイヤ以外の任意の部材ないしは部位間の距離を、その形状が既知であるならば上記した例と同様の手順により計測し得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モールドされた半導体装置のボンディングワイヤ間の距離等、物品内部にあって外部から視認できない部位間の距離を、物品を略１８０°回転させるだけで計測することができ、３６０°回転させることによって任意位置における断層像を形成するＸ線ＣＴ装置を用いる場合に比して、装置構成が簡単で、計測に要する時間が短く、しかもサンプルの大きさによってはより高い倍率のもとに２つの部位間の距離を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】透視画像から距離を計測できないボンディングワイヤの例を示すイメージ図である。
【図３】内部に２本のワイヤが存在するサンプルにおいて、そのワイヤ間の距離を透視画像から計測できる場合とできない場合の説明図で、（Ａ）はサンプルの斜視図、（Ｂ）は透視画像から距離を計測できる場合、（Ｃ）は同じく計測できない場合を示す概念図である。
【図４】本発明の原理説明に用いるサンプルＳの外観図である。
【図５】図４のサンプルＳを用いた本発明の原理説明図である。
【図６】本発明の原理説明に用いるサンプルＳの外観図である。
【図７】図６のサンプルＳのＸ線透視画像の例の説明図である。
【図８】図６のサンプルＳを用いた本発明の原理説明図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線カメラ
３  回転テーブル
４  マニュプレータ
５  キャプチャーボード
６  コンピュータ
７  表示器
Ｓ  サンプル
Ｗ１，Ｗ２  ワイヤ
【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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