DE3212845A1

DE3212845A1 - Roentgenfluoreszenz-messeinrichtung

Info

Publication number: DE3212845A1
Application number: DE19823212845
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ishijima; Toshiyuki Tokyo Koga
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1981-04-07
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1982-10-21
Also published as: US4442535A; NL8201472A; CA1195438A; FR2503351A1; NL187871B; GB2098320B; FR2503351B1; GB2098320A; DE3212845C2; JPS57162509U; JPS6315767Y2; NL187871C

Description

DIPL-PHYS. F. ENDLICH^:-^: * ^:.-^: "Whino·"· ^v -345 PATENTANWALT ' 2. April 1982 Ε/ΑΧ

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TELEGRAMMADRESSE: „.«„„, .„„ ..„„„...-.. CABLEADDRESS: PATENDLICHMONCHEN DIPL.-PHYS. F. ENDLICH, POSTFACH, D-8034 GERMERINQ TELEX: 521730 pate D

Meine Akte: D-4987

Anmelderin: Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, 31-1, 6-chome·, Kameido, Koto-ku, Tokio,Japan

Röntgenfluoreszenz-Meßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Röntgenfluoreszenz-Meßeinrichtung zur Bestimmung der Schichtstärke einer Oberflächenbeschichtung einer Probe.

Bei Meßeinrichtungen dieser- Art ist als Röntgenstrahlungsquelle im allgemeinen eine Röntgenröhre 1 (Fig. 1) vorgesehen, die zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels X dient, ein Verschluß zur Steuerung des Durchtritts der Röntgenstrahlung, ein Kollimator 3 zur Fokussierung des Röntgenstrahlenbündels X, sowie ein Röntgentisch 4 und eine Nachweiseinrichtung 5 zum Nachweis der von einer Probe emittierten Röntgenfluoreszenzstrahlung R. Die Nachweiseinrichtung 5 ist im allgemeinen ein Proportionalzähler, der zur Messung der Schichtstärke einer Oberflächenschicht der auf dem Probentisch 4 angeordneten Probe S dient. Das Ausgangssignal der Nachweiseinrichtung 5 wird einer nicht dargestellten elektrischen Schaltung zugeführt, deren Ausgangssignal einer Anzeigeeinrichtung zugeführt wird, die eine Anzeige des berechneten Meßergebnisses ermöglicht.

Da jedoch die Größe der Proben S unterschiedlich ist, ist auch der Abstand der Oberflächen der betreffenden Proben von der Röntgenröhre unterschiedlich. Deshalb ändert sich die Intensität der auf die Nachweiseinrichtung 5 auffallenden Röntgenfluoreszenzstrahlung umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Entfernung zwischen der Nachweiseinrichtung 5 und der Probe S, da der Abstand zwischen der Nachweiseinrichtung 5 und der Probe S ebenfalls entsprechend dem Abstand von der Röntgenröhre unter-

schiedlich ist. Ferner ist auch der Einfallwinkel θ der Röntgenfluoreszenzstrahlung R unterschiedlich. Wenn die Nachweiseinrichtung 5 eine Eintrittsöffnung 5a der in Fig. 1 dargestellten Art aufweist, ergibt sich entsprechend den beiden Darstellungen in Fig. 2 eine unterschiedliche Nachweisempfindlichkeit entsprechend der unterschiedlichen Höhenlage von zwei Proben S1 und S2. Wie aus Fig. 2a ersichtlich ist, ist die Nachweisempfindlichkeit größer, wenn die Probe in einem größeren Abstand angeordnet ist, da dann der Einfallwinkel Θ1 und der Bereich Z<1 größer ist, in dem die Röntgenfluoreszenzstrahlung R1 von der Probe S1 einfällt. Wenn eine Probe S2 entsprechend Fig. 2b relativ höher angeordnet wird, ergibt sich ein kleinerer Einfallwinkel Θ2 und ein kleinerer Bereich Z2, so daß die Nachweisempfindlichkeit entsprechend geringer ist.

Da der Nachweisbereich der durch die Eintrittsöffnung der Nachweiseinrichtung 5 einfallenden Strahlung sich mit dem Einfallwinkel θ ändert und die Empfindlichkeit angenähert proportional dem Einfallwinkel θ und die Empfindlichkeit angenähert proportional der Größe des Einfallbereichs ist, ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte Beziehung zwischen der Intensität der einfallenden Strahlung in Abhängigkeit von dem vertikalen Abstand der Probe S von der Nachweiseinrichtung 5. Wenn die Probe höher angeordnet wird, wenn also der Abstand zwischen der Probe S und der Nachweiseinrichtung 5 kleiner ist, wird die Nachweisempfindlichkeit verringert, da die Intensität mit einer quadratischen Beziehung zunimmt und der Einfallwinkel θ kleiner wird. Wenn dagegen die Probe weiter unten angeordnet wird, wird die Änderung der nachgewiesenen Intensität durch die Änderung der Relativlage der Nachweiseinrichtung 5 aufgehoben, so daß sich eine Charakteristik mit einem Scheitelwert X ergibt.

Wenn die Probe S in einer Lage entsprechend dem Scheitelwert X der Intensitätskurve der nachgewiesenen Röntgenfluoreszenzstrahlung angeordnet wird, ist deshalb die Änderung der nachgewiesenen Intensität bei kleinen Änderungen des Abstands in vertikaler Richtung minimal. Da jedoch übliche Meßeinrichtungen dieser Art keine Justiereinrichtung enthalten, kann jedoch die Änderung der nachgewiesenen Röntgenfluoreszenzstrahlung nicht

- 4 minimal gehalten werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Abhängigkeit der nachgewiesenen Intensität der Rontgenfluoreszenzstrahlung bei unterschiedlichen Höhenlagen der Probe möglichst gering ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Durch die Erfindung wurde deshalb eine Röntgenfluoreszenz-Meßeinrichtung zur Bestimmung der Beschichtungsstärke einer Probe geschaffen, bei der durch Drehung der Nachweiseinrichtung die Orientierung der Eintrittsöffnung zu der Probe änderbar ist, so daß eine derartige Einstellung durchführbar ist, daß die Lage der Probe mit dem relativen Intensitätsmaximum der nachgewiesenen Fluoreszenzstrahlung zusammenfällt und der Bereich der Änderung der nachgewiesenen Intensität in Abhängigkeit von vertikalen Lageunterschieden der Probe minimal gehalten werden kann.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Röntgenfluoreszenz-Meßeinrichtung,

Fig. 2 die Anordnung von zwei Proben in unterschiedlichen Höhenlagen relativ zu der Nachweiseinrichtung in Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Intensität der nachgewiesenen Rontgenfluoreszenzstrahlung in Abhängigkeit von dem Abstand der Probe von der Nachweiseinrichtung,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Nachweiseinrichtung für eine Röntgenfluoreszenz-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Abhängigkeit der nachgewiesenen Intensität von der Drehung der Nachweiseinrichtung.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine zylindrische Nachweiseinrichtung 5 vorgesehen, die entlang einem Umfangsteil eine Eintrittsöffnung 5a für die nachzuweisende Rontgenfluoreszenzstrahlung aufweist. Am einen Ende der Nach-

weiseinrichtung 5 ist mit einer einstückigen Ausbildung ein Vorverstärker 6 angeordnet. Wenn diese einstückige Einheit mit der Nachweiseinrichtung 5 und dem Vorverstärker 6 an dem Gestell einer nicht dargestellten Röntgenfluoreszenz-Meßeinrichtung angeordnet wird, kann das Gehäuse des Vorverstärkers 6 als Hebel zum Drehen der Nachweiseinrichtung 5 verwandt werden, um die Richtung der Eintrittsöffnung 5 relativ zu der Probe einzujustieren.

Wenn das Gehäuse des Vorverstärkers 6 in Richtung des Pfeils A und damit die Nachweiseinrichtung 5 in Richtung des Pfeils B gedreht wird, wird die Eintrittsöffnung 5a aus der Lage 5a in · die Lage 5a¹ in Fig. 5 bewegt. Durch die Bewegung der Eintrittsöffnung 5a wird durch einen vertikalen Lageunterschied der Probe S das Ausmaß der Änderung in dem Bereich der Nachweiseinrichtung 5, in den Röntgenstrahlung eintritt, von Za zu Za¹ geändert. Wenn die Probe S in vertikaler Richtung zwischen den Lagen S1 und S2 bewegt wird, falls die Eintrittsöffnung 5a in die Lage 5a¹ gedreht ist, ist der Betrag der Änderung des Bereichs für den Empfang der Röntgenstrahlung vergrößert, da der Änderungsbereich Za¹ größer als Za ist. Dabei wird der Öffnungsteil 5b in die Lage 5b¹ bewegt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist jedoch die Differenz des Ausmaßes der Änderung, die durch die vertikale Höhendifferenz der Probe verursacht wird, sehr klein und deshalb vernachlässigbar.

Wenn also die Nachweiseinrichtung 5 in Richtung des Pfeils B in Fig. 4 gedreht wird, wird das Ausmaß der Änderung des Bereichs der Nachweiseinrichtung 5, in den die Röntgenstrahlung eintritt, durch die vertikale Bewegung der Probe von Za zu Za¹ geändert, so daß das Ausmaß der Aufhebung (proportional zu der Größe von Za und Za¹) der Erhöhung der Intensität der Röntgenstrahlung durch Änderung der Lage der Probe von S1 zu S2 groß wird. Als Folge davon wird die Kurve der Intensität in Abhängigkeit von dem Abstand zu der in Fig. 3 in gestrichelten Linien dargestellten Kurve verschoben, so daß das relative Maximum von X zu X , geändert wird, also zu dem unteren Teil der Probe S (großer Abstand).

— 6 ~"

Wenn die Nachweiseinrichtung 5 in einer dem Pfeil B in Fig. entgegengesetzten Richtung gedreht wird, bewegt sich dagegen das relative Maximum nach links in Fig. 3.

Wenn also die an dem Gestell der nicht dargestellten Meßeinrichtung angeordnete Nachweiseinrichtung 5 geeignet gedreht wird, um Daten in Abhängigkeit von der Änderung der Höhe der Probe S zu erhalten, kann eine derartige Einjustierung erfolgen, daß die Intensität der nachgewiesenen Röntgenstrahlung einen maximalen Wert bei der eingestellten Höhenlage der Probe S hat.

Da bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen der Nachweiseinrichtung und der Probe (die Lage der Probe) derart eingestellt werden kann, daß die Intensität der nachgewiesenen Fluoreszenz-Röntgenstrahlung einen Maximalwert hat, kann eine Abweichung des Probentischs der Meßeinrichtung, also die Lage der Probe von der zugeordneten Konstruktionsgröße oder dem Nennwert kompensiert werden. Deshalb kann mit einer derartigen Meßeinrichtung das Ausmaß der Änderung der Intensität der nachgewiesenen Röntgenstrahlung minimal gehalten werden.

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Claims

Röntgenfluoreszenz-Meßeinrichtung zur Bestimmung der Schichtstärke einer Probe, mit einer Röntgenstrahlungsquelle zur Bestrahlung der Probe mit Röntgenstrahlung und mit einer Nachweiseinrichtung mit einer Eintrittsöffnung für die von der Probe emittierte Fluoreszenzröntgenstrahlung, dadurch gekenn zei chnet, daß die Nachweiseinrichtung durch eine drehbare Anordnung derart einjustierbar ist, daß die Lage der Probe mit einer Stelle zusammenfällt, in der das Ausmaß der Änderung der nachgewiesenen Intensität der Fluoreszenzröntgenstrahlung minimal ist.