-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenanalysevorrichtung und ein Röntgenanalyseverfahren zum Analysieren eines Fluoreszenz-Röntgenstrahls, der von einer Probenoberfläche erzeugt wird.
-
2. Beschreibung der verwandten Technik
-
Eine Fluoreszenz-Röntgenanalyse wird ausgeführt, indem eine Probe mit einem von einer Röntgenquelle emittierten Röntgenstrahl bestrahlt wird, ein Fluoreszenz-Röntgenstrahl, bei dem es sich um einen von der Probe emittierten charakteristischen Röntgenstrahl handelt, mit einem Röntgendetektor erfasst, dann das Spektrum aus der daraus erfassten Energie ermittelt und dann eine qualitative oder quantitative Analyse der Probe ausgeführt wird. Die Fluoreszenz-Röntgenanalyse gestattet eine zerstörungsfreie und rasche Analyse der Probe und wird deshalb in weitem Umfang bei Fertigungsprozessen oder in der Qualitätskontrolle eingesetzt. Seit einigen Jahren ermöglicht sie die Röntgendetektion mit einem hohen Maß an Genauigkeit und mit hoher Empfindlichkeit, wodurch die Messung winziger Mengen möglich ist. Insbesondere wird durch die weite Verbreitung der Fluoreszenz-Röntgenanalyse ein Analyseverfahren erwartet, mit dem Schadstoffe in Materialien oder zusammengesetzten elektronischen Bauteilen erfasst werden.
-
Im verwandten Stand der Technik, z. B. in der
JP-A-2007-292476 , wird eine zusammengesetzte Vorrichtung bereit gestellt, die mit einem Revolver ausgerüstet ist, der das Umschalten zwischen einer Objektivlinse eines optischen Mikroskops und einem Röntgenstrahlgenerator einer Röntgenanalysevorrichtung auf derselben optischen Achse erlaubt. Bei dieser zusammengesetzten Vorrichtung braucht die Probe nicht aus einer Analyseposition bewegt zu werden, in der die Probe durch das optische Mikroskop erfasst wird, und eine Ausrichtung einer zu analysierenden Position in Zusammenhang mit dieser Bewegung für eine anschließende Röntgenanalyse vorgenommen zu werden, und die Röntgenanalyse kann durch Bestrahlen der Probe in derselben Position mit einem primären Röntgenstrahl von einem Röntgengenerator erfolgen. Mit dieser zusammengesetzten Vorrichtung wird die Probe beobachtet, während die Vergrößerung einer Objektivlinse mittels eines Revolvers geändert wird, und die Ausrichtung in z-Richtung (Höhenrichtung) wird im Voraus eingestellt, so dass die Brennpunktposition der Objektivlinse und die Brennpunktposition des primären Röntgenstrahls aufeinander ausgerichtet werden.
-
Die Technologie der verwandten Technik ist immer noch mit den folgenden Problemen behaftet. Beim Messen der Probe ist es erforderlich, die Brennpunktposition der Objektivlinse und die Brennpunktposition des primären Röntgenstrahls, so dass sie aufeinander in z-Richtung ausgerichtet sind, im Voraus einzustellen. Da bei der in der
JP-A-2007-292476 beschriebenen Technologie eine unabhängige Probentischsteuerung vorgesehen ist, muss ein Bediener die Ausrichtung manuell vornehmen. Da sich außerdem der Revolver zum Umschalten der Objektivlinse dreht, ist die Arbeitseffizienz nicht gut. Beim Messen einer Probe mit ausgeprägter Konkavität und Konvexität besteht die Gefahr einer Kollision der Probe mit der Objektivlinse.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Röntgenanalysevorrichtung und ein Röntgenanalyseverfahren bereitzustellen, die eine zuverlässige Messung der Probe bei einer hohen Arbeitseffizienz gestatten.
-
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems sieht die Erfindung die nachstehend beschriebene Konfiguration und das Verfahren vor. Mit anderen Worten, eine Röntgenanalysevorrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Strahlungsquelle, die zur Bestrahlung eines Bestrahlungspunktes auf einer Probe mit Strahlung konfiguriert ist, einen Röntgenstrahldetektor, der zum Erfassen eines charakteristischen Röntgenstrahls und eines Streu-Röntgenstrahls konfiguriert ist, die von der Probe emittiert werden, und ein Signal ausgibt, das Energieinformationen über den charakteristischen Röntgenstrahl und den Streu-Röntgenstrahl enthält, einen Analysator, der zum Analysieren des Signals konfiguriert ist, einen Probentisch, der zum Auflegen der Probe darauf konfiguriert ist, einen Schiebemechanismus, der die Probe auf dem Probentisch und die Strahlungsquelle sowie den Röntgenstrahldetektor relativ zueinander verschieben kann, einen Höhenmessmechanismus, der die Höhe des Bestrahlungspunktes auf der Probe messen kann, und eine Steuerung, die zum Steuern des Schiebemechanismus auf Basis der gemessenen Höhe des Bestrahlungspunktes auf der Probe und zum Einstellen des Abstands der Probe bezüglich der Strahlungsquelle und des Röntgenstrahldetektors konfiguriert ist. Demgemäß kann die Höhe der Probe genau erfasst und der Abstand der Probe auf dem Probentisch bezüglich der Strahlungsquelle und des Röntgenstrahldetektors eingestellt werden.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung gemäß der Erfindung enthält einen Laserversatzsensor.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung gemäß der Erfindung enthält den Laserversatzsensor, der mit einem triangulationsbasierten System arbeitet.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse der von der Strahlungsquelle abgestrahlten Strahlung koaxial mit der optischen Achse des Laserversatzsensors verläuft, und die Probe mit der Strahlung und einem vom Laserversatzsensor emittierten Laserstrahl bestrahlt wird. Selbst wenn die Probe konkave und konvexe Ausbildungen hat, kann der Laserstrahl demzufolge an die mit Strahlung zu bestrahlende Position geliefert werden, so dass die Höhe der mit Strahlung zu bestrahlenden Position genau gemessen werden kann.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung enthält ein Probenbeobachtungssystem, das zum Beobachten der Probe konfiguriert ist, und einen Antriebsmechanismus zum Ändern des Brennpunktes, der zum Ändern des Brennpunktes des Probenbeobachtungssystems konfiguriert ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennpunktposition des Probenbeobachtungssystems durch Steuern des Antriebsmechanismus zum Ändern des Brennpunktes auf Basis der Höhe des Bestrahlungspunktes auf der vom Höhenmessmechanismus gemessenen Probe eingestellt werden kann. Demzufolge kann der Messpunkt beobachtet werden.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse der von der Strahlungsquelle abgestrahlten Strahlung, die optische Achse des Probenbeobachtungssystems mit dem Antriebsmechanismus zum Ändern des Brennpunktes und die optische Achse eines Laserversatzsensors koaxial zueinander verlaufen, und die Probe mit der Strahlung und einem vom Laserversatzsensor emittierten Laserstrahl bestrahlt wird.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung gemäß der Erfindung enthält einen Spiegel, der so konfiguriert ist, dass er die optische Achse des Laserversatzsensors koaxial auf die optische Achse der Strahlung ausrichtet, und einen Strahlteiler, der so konfiguriert ist, dass er die optische Achse der Strahlung, die optische Achse des Laserversatzsensors und die optische Achse des Probenbeobachtungssystems koaxial zueinander ausrichtet. Die drei optischen Achsen sind demnach koaxial ausgerichtet, so dass eine kompakte Vorrichtung erhalten wird, mit der sich Einbauraum einsparen lässt.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenmessmechanismus die Höhe des Bestrahlungspunktes auf der Probe in einem Zustand messen kann, in dem sich die Probe auf dem Probentisch befindet.
-
Ein Röntgenanalyseverfahren gemäß der Erfindung enthält einen Schritt zur Messung der Höhe eines Bestrahlungspunktes auf einer Probe durch einen Höhenmessmechanismus; und einen Schritt zur Positionierung des Bestrahlungspunktes durch eine relative Verschiebung der Probe auf einem Probentisch und der Strahlungsquelle sowie des Röntgenstrahldetektors relativ zueinander durch einen Schiebemechanismus und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Positionierung des Bestrahlungspunktes die Steuerung des Schiebemechanismus auf Basis der gemessenen Höhe des Bestrahlungspunktes auf der Probe und die Einstellung des Abstands der Probe bezüglich der Strahlungsquelle und des Röntgenstrahldetektors durch eine Steuerung enthält.
-
Das Röntgenanalyseverfahren gemäß der Erfindung enthält einen Schritt der Scharfeinstellung eines Probenbeobachtungssystems auf den Bestrahlungspunkt durch einen Antriebsmechanismus zum Ändern des Brennpunktes und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Scharfeinstellung auf den Bestrahlungspunkt die Steuerung des Antriebsmechanismus zum Ändern des Brennpunktes auf Basis der gemessenen Höhe des Bestrahlungspunktes auf Probe und die Einstellung des Brennpunktes des Probenbeobachtungssystems auf die Probe durch die Steuerung enthält.
-
Das Röntgenanalyseverfahren gemäß der Erfindung enthält einen Schritt der Messung der Höhe des Bestrahlungspunktes auf der Probe durch den Höhenmessmechanismus; und einen Schritt der Ausführung der Messung und Analyse durch Liefern einer Strahlung zur Höhe des Bestrahlungspunktes auf der Probe und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Ausführung der Messung und Analyse Korrekturparameter enthält, die bei der Berechnung entsprechend der Differenz zwischen einer Standardposition der Abstrahlung der Strahlung und der Position in Höhenrichtung des Bestrahlungspunktes verwendet werden, wenn die Berechnung für eine quantitative Analyse aus den vom Analysator erhaltenen Daten ausgeführt wird. Dementsprechend wird eine genaue quantitative Analyse erzielt.
-
Gemäß der Erfindung werden die folgenden Vorteile erzielt. Durch die genaue Erfassung der Höhe der Probe durch den Höhenmessmechanismus und die Einstellung des Abstands der Probe zur Strahlungsquelle und zum Röntgenstrahldetektor durch die Steuerung wird eine zuverlässige Probenmessung mit hoher Arbeitseffizienz erzielt.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein Diagramm eines Beispiels für den allgemeinen Aufbau einer Röntgenanalysevorrichtung in einer Ausführungsform der Röntgenanalysevorrichtung und eines Röntgenanalyseverfahrens;
-
2 ist eine beschreibende Zeichnung eines Beispiels zur Verdeutlichung der allgemeinen Bewegung eines Schiebemechanismus zur relativen Verschiebung einer Probe, einer Strahlungsquelle und eines Röntgenstrahldetektors;
-
3 ist eine beschreibende Zeichnung eines Beispiels zur Verdeutlichung der allgemeinen Bewegung eines Antriebsmechanismus zum Ändern des Brennpunktes; und
-
4 ist eine beschreibende Zeichnung eines Beispiels zur Verdeutlichung eines Höhenmessverfahrens zum Messen der Probe mit einem triangulationsbasierten Laserversatzsensor.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Anhand der 1 bis 4 wird nunmehr eine Ausführungsform einer Röntgenanalysevorrichtung und eines Röntgenanalyseverfahrens gemäß der Erfindung beschrieben. In den jeweiligen Zeichnungen, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, ist der Verkleinerungsmaßstab wie erforderlich geändert, um die jeweiligen Elemente in erkennbarer Größe darzustellen.
-
Die Röntgenanalysevorrichtung dieser Ausführungsform ist z. B. eine energiedispersive Fluoreszenz-Röntgenanalysevorrichtung und enthält wie in 1 dargestellt einen Probentisch 1, der mit einer darauf angeordneten Probe S beweglich konfiguriert ist, eine Röntgenröhre (Strahlungsquelle) 2, die zum Bestrahlen eines gegebenen Bestrahlungspunktes P1 auf der Probe S mit einem primären Röntgenstrahl (radialer Strahl) X1 konfiguriert ist, einen Röntgenstrahldetektor 3, der zum Erfassen eines charakteristischen Röntgenstrahls und eines Streu-Röntgenstrahls die von der Probe S emittiert werden, und zur Ausgabe eines Signals mit Energieinformationen über den charakteristischen Röntgenstrahl und den Streu-Röntgenstrahl konfiguriert ist, einen mit dem Röntgenstrahldetektor 3 verbundenen Analysator 4, der zum Analysieren des oben beschriebenen Signals konfiguriert ist, und ein Beobachtungssystem 5 mit einem optischen Mikroskop oder dgl., das zum Erfassen eines Bildes der von einer Beleuchtungseinheit (nicht dargestellt) beleuchteten Probe S als Bilddaten konfiguriert ist, einen Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes, der zum Bewegen des Beobachtungssystems 5 in Richtung seiner optischen Achse zum Ändern der Brennpunktposition konfiguriert ist, einen Messkopf-Schiebemechanismus 8, der eine Messkopfeinheit 11, die die Röntgenröhre 2 und den Röntgenstrahldetektor 3 enthält, sowie die Probe S auf dem Probetisch 1 relativ zueinander verschieben kann, einen Laserversatzsensor 7, der die Höhe der Probe im gegebenen Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S messen kann, und eine Steuerung 9, die mit dem Analysator 4 verbunden und zur Ausführung eines Analyseprozesses zur Bestimmung der Intensität des Röntgenstrahls entsprechend einem bestimmten Element sowie zur Steuerung der jeweiligen Mechanismen konfiguriert ist.
-
Die Röntgenröhre 2 ist zum Emittieren eines Röntgenstrahls durch ein Fenster aus Berylliumfolie oder dgl. als der primäre Röntgenstrahl X1 konfiguriert, der durch die Kollision von Thermoelektronen aus einem Filament (Anode) in der Röhre erzeugt und durch eine zwischen dem Filament (Anode) und einem Ziel (Katode) angelegte Spannung beschleunigt wird, wobei W (Wolfram), Mo (Molybdän), Cr (Chrom) und dgl. das Ziel sind.
-
Der Röntgenstrahldetektor 3 enthält ein Halbleiter-Detektorelement (z. B. Si (Silizium) als Stiftdiode) (nicht dargestellt), das an einem Röntgenstrahl-Eintrittsfenster installiert ist und das bei Eintritt eines Röntgenphotons einen dem Röntgenphoton entsprechenden Stromimpuls erzeugt. Der momentane Stromwert des Stromimpulses ist proportional zur Energie des eingetretenen charakteristischen Röntgenstrahls. Der Röntgenstrahldetektor 3 ist zum Wandeln des vom Halbleiter-Detektorelement erzeugten Stromimpulses in einen Spannungsimpuls, Verstärken desselben und Ausgeben desselben als ein Signal eingerichtet.
-
Der Analysator 4 ist ein Impulshöhenanalysator (Mehrkanal-Analysator), der zum Erfassen der Impulshöhe des Spannungsimpulses vom oben beschriebenen Signal und zum Erzeugen eines Energiespektrums konfiguriert ist.
-
Das Beobachtungssystem 5 enthält ein optisches Mikroskop und eine Beobachtungskamera oder dgl., die in der Lage sind, ein vergrößertes Bild oder dgl. der Probe S über einen Spiegel 5a und einen Strahlteiler 5b visuell zu erkennen und abzubilden.
-
Das Beobachtungssystem 5 kann die Brennpunktposition mittels des Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes kontinuierlich ändern, um das Beobachtungssystem 5 entlang seiner optischen Achse zu bewegen und die Brennpunktposition zu ändern.
-
Der oben beschriebene Probentisch 1 ist ein XY-Tisch, der sich im Zustand mit darauf befindlicher Probe S horizontal in vier Richtungen bewegen kann.
-
Der Messkopf-Schiebemechanismus 8 kann die Messkopfeinheit 11 mit der Röntgenröhre 2, dem Röntgenstrahldetektor 3, dem Analysator 4, dem Beobachtungssystem 5, dem Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes und dem Laserversatzsensor 7 als integrale Baugruppe entlang der Wegrichtung des primären Röntgenstrahls X1 verschieben. Der Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes, der Probentisch 1 und der Messkopf-Schiebemechanismus 8 verwenden einen Aktor wie eine Kugelspindel, einen angeschlossenen oder eingebauten Riemen und werden von einem Schrittmotor oder dgl. angetrieben.
-
Der Laserversatzsensor 7 ermöglicht die Messung der Höhe der Probe im gegebenen Bestrahlungspunkt P1 auf der auf dem Probentisch 1 angeordneten zu messenden Probe S. Ein primärer Laserstrahl L1, der von einer Laserstrahlenquelle (nicht dargestellt) des Laserversatzsensors 7 in der Nähe der Röntgenröhre (Strahlungsquelle) 2 emittiert wird, wird über einen Spiegel 5c zum Bestrahlungspunkt geliefert. Dabei sind die optische Achse des primären Laserstrahls L1 und die optische Achse des primären Röntgenstrahls X1 koaxial eingestellt. Die optische Achse des primären Laserstrahls L1 ist außerdem koaxial mit der optischen Achse des Beobachtungssystems 5. Der primäre Laserstrahl L1 wird über den Strahlteiler 5b zum gegebenen Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S geliefert. Ein sekundärer Laserstrahl L2, der von dem mit dem primären Laserstrahl L1 bestrahlten Bestrahlungspunkt P1 erzeugt wird, wird zu einem Lichtempfangselement des CCD-Typs (nicht dargestellt) im Laserversatzsensor 7 (nicht dargestellt) zurückgeschickt, erfasst Abstands-(Höhen-)Informationen durch Erfassen des Abtastzustands des zurückgeschickten sekundären Laserstrahls L2 elementweise, und sein Ausgang wird in die Steuerung 9 eingespeist. Der Strahlteiler 5b und der Spiegel 5c sind vom beweglichen Typ und können deshalb während der Analyse aus dem Weg des primären Röntgenstrahls X1 zurückgezogen werden.
-
Die Steuerung 9 ist ein Computer mit einer CPU oder dgl., der als Steuergerät zum Steuern des Analyseprozesses und der jeweiligen Mechanismen fungiert. Sie enthält einen Steuerungskörper 9a, der zum Bestimmen der Intensität des Röntgenstrahls entsprechend einem spezifischen Element aus einem vom Analysator 4 eingegebenen Energiespektrum, eine Anzeigeeinheit 9b, die zum Anzeigen des Analyseergebnisses auf Basis der bestimmten Intensität konfiguriert ist, und eine Bedienungseinheit 9c, die die Eingabe entsprechender Befehle oder Analysebedingungen wie die Position des Bestrahlungspunktes P1 gestattet. Der Steuerungskörper 9a hat außerdem die Aufgabe, mit dem Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes und dem Messkopf-Schiebemechanismus 8 zu kommunizieren und diese zu steuern.
-
Der Steuerungskörper 9a ist zum Steuern des Messkopf-Schiebemechanismus 8 auf Basis der gemessenen Höhe im gegebenen Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S und zum Einstellen des Abstands von der Probe S zur Röntgenröhre 2 und dem Röntgenstrahldetektor 3 wie in 2 dargestellt eingerichtet.
-
Außerdem ist der Steuerungskörper 9a zum Steuern des Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes auf Basis der gemessenen Höhe der Probe im gegebenen Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S und zum Einstellen der Brennpunktposition des Beobachtungssystems 5 wie in 3 dargestellt eingerichtet.
-
Die Steuerung des Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes und des Messkopf-Schiebemechanismus 8 kann durch den Steuerungskörper 9a gleichzeitig oder unabhängig erfolgen.
-
Das Beobachtungssystem 5 ist so konfiguriert, dass es den Brennpunkt kontinuierlich bezüglich des Bildes der Probe S, die von der Beleuchtungseinheit (nicht dargestellt) beleuchtet wird, mittels des Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes zum Bewegen der Brennpunktposition des optischen Mikroskops oder der Beobachtungskamera oder dgl. des Beobachtungssystems 5 in Richtung seiner optischen Achse ändern kann. Eine Standardposition der Strahlung P2 ist in der Steuerung 9 als die Ursprungsposition (nicht dargestellt) des Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes im Voraus gespeichert worden. Die Standardposition der Strahlung P2 ist dabei eine Position, in der sich die Bestrahlungsachse des primären Röntgenstrahls X1 von der Röntgenröhre 2 und die Richtung des Röntgenstrahldetektors 3 (die die beste Empfindlichkeit erzielt) schneiden. Durch Berechnen der Anzahl Eingangsimpulse des Schrittmotors oder dgl. zum Ansteuern des Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes aus der Ursprungsposition (nicht dargestellt) und der Anzahl Ausgangsimpulse von einem Codierer kann der Abstand zwischen dem Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S und der Röntgenröhre 2 erhalten werden. Auf diese Weise fungiert das Beobachtungssystem 5 auch als Abstandsmesseinrichtung.
-
Die Steuerung 9 ist dazu eingerichtet, die Differenz zwischen der Position der Probe in Höhenrichtung, die aus dem vom Beobachtungssystem 5 als der Abstandsmesseinrichtung erhaltenen Abstand berechnet wurde, und der Standardposition der Strahlung P2 zu ermitteln, und zum Korrigieren von Parametern wie der Röntgenstrahlungsabstand der dgl., die von der Steuerung 9 zum Berechnen gemäß der Differenz verwendet werden.
-
Bei dieser Ausführungsform erhält das Beobachtungssystem 5 den Abstand zwischen dem Bestrahlungspunkt P1 und der Röntgenröhre 2 indirekt, indem der Brennpunkt geändert und eingestellt wird. Stattdessen kann jedoch der Abstand zwischen dem Bestrahlungspunkt P1 und dem Röntgenstrahldetektor 3 bestimmt werden.
-
Der Probentisch 1, die Röntgenröhre 2, der Röntgenstrahldetektor 3, das Beobachtungssystem 5 und der Laserversatzsensor 7 oder dgl. sind in einer Probenkammer 10 untergebracht, die drucklos gemacht werden kann, und das Innere der Probenkammer 10 ist so konfiguriert, dass es während der Messung drucklos gemacht wird, damit der Röntgenstrahl nicht in der umgebenden atmosphärischen Luft absorbiert wird.
-
Nunmehr wird anhand der 1 bis 4 ein Röntgenanalyseverfahren beschrieben, bei dem die Röntgenanalysevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird.
-
Zuerst wird die Probe auf den Probentisch 1 gelegt. Dann wird die Höhe T der Probe S mit dem Laserversatzsensor 7 gemessen, der so angeordnet ist, dass der primäre Laserstrahl L1 koaxial mit der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 und der optischen Achse des Beobachtungssystems 5 in der Probenkammer 10 ausgerichtet ist, wie in 1 dargestellt ist. Mit anderen Worten, da der von einer Laserstrahlquelle (nicht dargestellt) des Laserversatzsensors 7 emittierte primäre Laserstrahl L1, die in der Nähe der Röntgenröhre (Strahlungsquelle) 2 angeordnet ist, koaxial mit der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 verläuft, wird er über den auf der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 angeordneten Spiegel 5c an den gegebenen Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S geliefert. Der primäre Laserstrahl L1 ist ebenfalls koaxial mit der optischen Achse des Beobachtungssystems 5 und wird über den Strahlteiler 5b zum gleichzeitigen Bestrahlen der Probe S mit einem Laserstrahl an den Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S geliefert. Der sekundäre Laserstrahl L2, der durch die Bestrahlung der Probe S mit dem primären Laserstrahl L1 erzeugt wird, wird zu dem Lichtempfangselement des CCD-Typs (nicht dargestellt) im Laserversatzsensor 7 (nicht dargestellt) zurückgeschickt, so dass Abstand-(Höhen-)Informationen durch Erfassen des Abtastzustands des zurückgeschickten sekundären Laserstrahls L2 elementweise erfasst werden. Die Anordnung ist jedoch so konfiguriert, dass der sekundäre Laserstrahl L2 den Strahlteiler 5b nicht passiert, um die Intensität des Laserstrahls nicht zu dämpfen, nachdem dieser von der Probe S zurückgeschickt wurde, wie in 4 dargestellt ist.
-
Außerdem gibt der Laserversatzsensor 7 die gemessene Höhe T der Probe S an die Steuerung 9 aus, und die Steuerung 9 speichert die gemessene Höhe T der Probe S.
-
Anschließend wird das Innere der Probenkammer 10 in einen vorgegebenen drucklosen Zustand gebracht, und die Steuerung 9 aktiviert den Probentisch 1, um die Probe S zu bewegen, so dass sie unmittelbar unter der Röntgenröhre 2 zur Ausführung der Fluoreszenz-Röntgenanalyse zu liegen kommt. Außerdem wird die Messkopfeinheit 11 vom Messkopf-Schiebemechanismus 8 bewegt, um den Abstand der Strahlung des primären Röntgenstrahls X1 einzustellen, wodurch der Bestrahlungspunkt P1 auf die Strahlungsposition des von der Röntgenröhre 2 emittierten primären Röntgenstrahls X1 eingestellt wird.
-
Bei der Einstellung des Bestrahlungspunktes P1 steuert die Steuerung 9 jedoch den Messkopf-Schiebemechanismus 8 auf Basis der gemessenen Höhe T der Probe S und stellt den Abstand zwischen der Probe S, der Röntgenröhre 2 und dem Röntgenstrahldetektor 3 ein. Mit anderen Worten, wenn die Höhe T der Probe S kleiner ist als die Höhe der Standardposition der Strahlung P2 des primären Röntgenstrahls X1, bewegt die Steuerung 9 die Messkopfeinheit 11 z. B. um einen Betrag entsprechend dem Abstand eines Differentials D mittels des Messkopf-Schiebemechanismus 8, so dass sie auf den Bestrahlungspunkt P1 ausgerichtet wird, wie in 2 dargestellt ist.
-
Wie aus 3 ersichtlich wird außerdem das Beobachtungssystem 5 um den Betrag entsprechend dem Abstand des Differentials D mittels des Antriebsmechanismus 6 zum Ändern des Brennpunktes bewegt, wodurch auch die Brennpunktposition des Beobachtungssystems 5 eingestellt wird.
-
Auf diese Weise werden durch Bestrahlen der Probe S mit dem primären Röntgenstrahl X1 von der Röntgenröhre 2 in dem Zustand, in dem die Position der Probe S bezüglich der Röntgenröhre 2 und des Röntgenstrahldetektors 3 sowie die Brennpunktposition des Beobachtungssystems 5 eingestellt sind, der dadurch erzeugte charakteristische Röntgenstrahl und der Streu-Röntgenstrahl vom Röntgenstrahldetektor 3 erfasst.
-
Nachdem der Röntgenstrahldetektor 3 den Röntgenstrahl erfasst hat, sendet er ein Signal an den Analysator 4 und der Analysator 4 leitet ein Energiespektrum aus dem Signal ab und gibt dieses an die Steuerung 9 aus.
-
Die Steuerung 9 bestimmt die Intensität des Röntgenstrahls entsprechend dem spezifischen Element aus dem vom Analysator 4 gesendeten Energiespektrum und zeigt das Analyseergebnis auf der Anzeigeeinheit 9b an.
-
In diesem Fall ist es nicht unbedingt erforderlich, die Probe S mit dem primären Röntgenstrahl X1 in der Standardposition der Strahlung P2 zu bestrahlen. Wenn beispielsweise das Analyseergebnis auf eine einfachere Weise erzielt werden soll, ist auch eine Analyse im gegebenen Bestrahlungspunkt P1 möglich. In diesem Fall führt die Steuerung 9 eine Berechnung aus, während sie die von der Steuerung 9 bei der Berechnung der quantitativen Analyse aus den Daten des Impulshöhewertes des vom Analysator 4 erhaltenen Energiespektrums gemäß dem Differential D zwischen der Standardposition der Strahlung P2 und der Position in Höhenrichtung des Bestrahlungspunktes P1 des primären Röntgenstrahls X1 zu verwendenden Parameter korrigiert. In diesem Zusammenhang erfolgt auch die Einstellung der Brennpunktposition des Beobachtungssystems 5 gemäß dem Differential D.
-
In diesem Fall enthalten die zu korrigierenden Parameter (im Folgenden auch als Korrekturparameter bezeichnet) den Abstand des Bestrahlungspunktes P1 von der Röntgenröhre 2 den Abstand des Röntgenstrahldetektors 3 vom Bestrahlungspunkt P1 und einen zwischen einer Linie zwischen der Röntgenröhre 2 und dem Bestrahlungspunkt P1 und einer Linie zwischen dem Bestrahlungspunkt P1 und dem Röntgenstrahldetektor 3 eingeschlossenen Winkel.
-
Wenn zwischen der Standardposition der Strahlung P2 und der Position in Höhenrichtung des Bestrahlungspunktes P1 eine Differenz besteht, variiert der Abstand von der Röntgenröhre 2 zum Bestrahlungspunkt P1, der Abstand vom Bestrahlungspunkt P1 zum Röntgenstrahldetektor 3, die Ausrichtung des Röntgenstrahldetektors 3 und der Bestrahlungspunkt P1. Dementsprechend variiert die Energiedichte oder der Bestrahlungsbereich des zur Probe S gelieferten primären Röntgenstrahls X1. Dementsprechend kann die Intensität oder dgl. des Fluoreszenz-Röntgenstrahls und des Streu-Röntgenstrahls, die von der Probe S emittiert werden, sowie die Intensität des Fluoreszenz-Röntgenstrahls oder des Streu-Röntgenstrahls, die vom Röntgenstrahldetektor 3 erfasst werden, variieren. Deshalb wird durch die Berechnung mit den hinzugefügten Korrekturparametern eine genaue quantitative Analyse erzielt.
-
Da bei dieser Ausführungsform die optische Achse des Beobachtungssystems 5 und die optische Achse der Röntgenröhre 2 bezüglich der Differenz von der Position in Höhenrichtung durch Verwenden des Spiegels 5a und des Strahlteilers 5b koaxial sind, ändert sich der zwischen der Ausrichtung der Röntgenröhre 2 und dem Bestrahlungspunkt P1 gebildete Winkel nicht. Bei der Konfiguration, bei der diese Elemente nicht vorgesehen sind, ist jedoch die optische Achse des Beobachtungssystems 5 von der optischen Achse der Röntgenröhre 2 verschieden, so dass ein Korrekturparameter für den zwischen einer Linie zwischen der Röntgenröhre 2 und dem Bestrahlungspunkt P1 und einer Linie zwischen dem Bestrahlungspunkt P1 und dem Röntgenstrahldetektor 3 gebildeten Winkel angewendet wird.
-
Da bei der Röntgenanalysevorrichtung und dem Röntgenanalyseverfahren dieser Ausführungsform die Probe mit dem Röntgenstrahl in einem Zustand bestrahlt wird, in dem die drei optischen Achsen koaxial verlaufen und die Steuerung 9 den Messkopf-Schiebemechanismus 8 auf Basis der gemessenen Höhe T der Probe S steuert, um den Abstand bezüglich der Röntgenröhre 2 und des Röntgenstrahldetektors 3 einzustellen und gleichzeitig die Brennpunktposition auch für das Beobachtungssystem 5 einstellt, wird auf diese Weise die Positionierung des Bestrahlungspunktes P1 der Probe S erzielt, ohne dass die manuelle Brennpunkteinstellung durch einen Bediener erforderlich ist.
-
Auch bei der Ausführung der Berechnung für die quantitative Analyse durch die Steuerung 9 gemäß der Differenz zwischen der Standardposition der Strahlung P2 des primären Röntgenstrahls X1 und der Position in Höhenrichtung des Bestrahlungspunktes P1 wird ein genaues Analyseergebnis ohne nachteiligen Einfluss des sich ändernden Abstands durch Korrigieren der für die Berechnung zu verwendenden Parameter gemäß der Differenz zwischen der Standardposition der Strahlung P2 und der Höhenposition des Bestrahlungspunktes P1 erhalten. Mit anderen Worten, bei der Analyse kann ein genaues Analyseergebnis bei Höhe der Probe S im gegebenen Bestrahlungspunkt P1 erhalten werden.
-
Der triangulationsbasierte Laserversatzsensor 7 bestrahlt die Probe S mit dem primären Laserstrahl L1 und empfängt den von ihr zurückgeschickten sekundären Laserstrahl L2. Die Höhe der Probe S wird durch Erfassen des Abtastzustands des vom Lichtempfangselement des CCD-Typs (nicht dargestellt) zurückgeschickten sekundären Laserstrahls L2 im triangulationsbasierten Laserversatzsensor 7 (nicht dargestellt) elementweise erhalten. Dementsprechend kann die Höhe T der Probe S kontaktlos genau gemessen werden.
-
Der triangulationsbasierte Laserversatzsensor 7 kann ferner die Höhe T der Probe S in einem Zustand messen, in dem sich die Probe S auf dem Probentisch 1 befindet. Deshalb kann die Probe S auf dem Probentisch 1 direkt unmittelbar vor der Analyse gemessen werden. Demzufolge kann der Abstand der Probe S bezüglich der Röntgenröhre 2 und des Röntgenstrahldetektors 3 zum Zeitpunkt der Analyse im Vergleich zu dem Fall, in dem die Höhe T der Probe S gemessen wird, bevor der Probentisch 1 installiert wird, noch genauer gemessen werden.
-
Die Steuerung 9 kann außerdem die Höhe des Bestrahlungspunktes P1 speichern. Durch Bewegen des Probentisches 1, während die Probe S mit dem primären Laserstrahl L1 bestrahlt wird, wird deshalb das Höhenprofil der Probe innerhalb eines zweidimensionalen Messbereichs erhalten, indem die zweidimensionalen Höhendaten der Probe S erfasst werden.
-
Der technische Bereich der Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Gültigkeitsbereich der Erfindung abzuweichen.
-
Obowohl der triangulationsbasierte Laserversatzsensor als ein Höhenmessmechanismus für die Probe S bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, kann als anderes Beispiel ein linearer regressionsbasierter Laserversatzsensor verwendet werden.
-
Da in diesem Fall der sekundäre Laserstrahl koaxial mit dem primären Laserstrahl zurückgeschickt wird, kann die Oberfläche des Spiegels verkleinert und ein Einstellmechanismus vereinfacht werden.
-
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind der Strahlteiler 5b und der Spiegel 5c so konfiguriert, dass sie in den und aus dem Weg des primären Röntgenstrahls X1 während der Analyse bewegt und zurückgezogen werden können, so dass der primäre Röntgenstrahl ohne gedämpfte Intensität zur Probe gelangen kann. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, wenn eine Echtzeitbeobachtung des Zustands der Probe während der Bestrahlung mit dem primären Röntgenstrahl gewünscht wird. In diesem Fall kann bei Verwenden des Strahlteilers 5b und des Spiegels 5c mit einer Dicke, die eine Dämpfung des primären Röntgenstrahls minimiert, der primäre Röntgenstrahl diese Elemente passieren, so dass die Echtzeitbeobachtung des Zustands der Probe während der Bestrahlung mit dem primären Röntgenstrahl möglich ist.
-
Das Lasersystem, das eine kontaktlose Messung gestattet, ist als der Höhenmessmechanismus wie oben beschrieben bevorzugt. Es kann jedoch ein Kontaktsensor verwendet werden, sofern die Probe dadurch nicht beeinflusst wird.
-
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird im Innern der Probenkammer eine Unterdruckatmosphäre zur Durchführung der Analyse hergestellt. Die Analyse kann jedoch auch in einer Atmosphäre, in der kein Unterdruck (drucklos) herrscht, durchgeführt werden.
-
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die energiedispersive Fluoreszenz-Röntgenanalysevorrichtung beschrieben worden. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere Analysesysteme, z. B. auf eine wellenlängendispersive Fluoreszenz-Röntgenanalysevorrichtung oder eine SEM-EDS-(Abtastelektronenmikroskop – energiedispersive Röntgenanalyse) Vorrichtung angewendet werden, bei der ein Elektronenstrahl als abzustrahlende Strahlung dient, und mit der ein sekundäres elektronisches Bild erfasst werden kann.
-
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Halbleiterdetektor als der Röntgenstrahldetektor eingesetzt. Die Erfindung kann jedoch auch auf einen Fluoreszenz-Röntgendickemesser angewendet werden, der stattdessen ein Proportionalzählrohr verwendet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2007-292476 A [0003, 0004]
