JP2010071969A - X線分析装置及びx線分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 試料S上の照射ポイントに1次X線X1を照射するX線管球2と、試料Sから放出される特性X線及び散乱X線を検出し該特性X線及び散乱X線のエネルギー情報を含む信号を出力するX線検出器3と、信号を分析する分析器4と、試料Sを載置する試料ステージ1と、該試料ステージ1上の試料SとX線管球2及びX線検出器3とを相対的に移動可能な移動機構6と、試料Sの最大高さを測定可能な高さ測定機構7と、測定した試料Sの最大高さに基づいて移動機構6を制御して試料SとX線管球2及びX線検出器3との距離を調整する制御部8と、を備えている。
【選択図】 図1
Description
すなわち、蛍光X線分析を行う際、良好な感度で分析するために、できるだけ試料にX線源及びX線検出器を近づける必要があるが、図4に示すように、実装基板等のように凹凸のある試料Sの場合や画像処理装置等の観察系や目視で視認し難い細いピン状や細線状の凸部(ワイヤーボンディングによる金属細線等)等がある試料の場合、X線の照射距離合わせの際に、試料ステージ1上の試料SにX線管球2やX線検出器3を近づけすぎて誤ってX線管球2やX線検出器3と試料Sとが衝突してしまうおそれがあった。
また、本発明のX線分析方法は、前記制御部が、前記照射ポイントの高さが前記試料の最大高さより低いとき、前記移動機構で前記試料の最大高さより上方に前記放射線源及び前記X線検出器を配し、前記照射ポイントを位置決めするステップ後に、距離測定手段が前記照射ポイントと前記放射線源及び前記X線検出器との距離を計測するステップを有し、前記制御部が、前記分析器で求めたデータから定量分析するための計算をする際に、放射線の標準照射位置と前記照射ポイントの高さ位置との差に応じて前記計算で使用するパラメータを補正することを特徴とする。
すなわち、本発明に係るX線分析装置及びX線分析方法によれば、制御部が、測定した試料の最大高さに基づいて移動機構を制御して試料と放射線源及びX線検出器との距離を調整するので、移動機構による移動範囲を制限して、試料と装置との衝突を回避することができる。したがって、試料の高さ情報取得によって、試料の凹凸状態に応じた分析性能の最適化を図ることができる。
これにより、作業者が衝突を憂慮することなく安全に測定することが可能となる。
上記観察系5は、複数設置されたミラー5aを介して試料Sの拡大画像等を視認及び撮像可能な光学顕微鏡及び観察用カメラ等で構成されている。なお、少なくとも一部のミラー5aは、可動式であって、分析時には1次X線X1の進路上から退避可能になっている。また、観察系5は、フォーカス調整機構を有している。
また、上記移動機構6は、試料ステージ1に接続又は内蔵されて試料ステージ1を上下左右に移動させるステッピングモータ等で構成されている。
さらに、制御部8は、図2に示すように、照射ポイントP1の高さが試料Sの最大高さより低いとき、移動機構6で試料Sの最大高さより上方にX線管球2及びX線検出器3を配するように制御を行う。
また、制御部8は、距離測定手段である観察系5で求めた距離から算出される高さ位置と、X線管球1からの1次X線X1の照射軸とX線検出器3の(最良感度の)向きが交差する点におけるX線管球1との距離である標準照射位置との差を求め、その差に応じて制御部8で定量計算に使用するX線照射距離等のパラメータを補正するように設定されている。
尚、本実施形態では、観察系5はフォーカスを調整することにより、間接的に照射ポイントP1とX線管球1との距離を求めたが、照射ポイントP1とX線検出器3との距離を求めてもよい。
さらに、高さ測定機構7は、測定した試料Sの最大高さTを制御部8へ出力して、制御部8がこれを記憶する。なお、受光部の出力変化の記憶と、最も低下した出力値から試料Sの最大高さTを算出する演算処理と、を高さ測定機構7ではなく、制御部8側で行っても構わない。
X線を検出したX線検出器3は、その信号を分析器4に送り、分析器4はその信号からエネルギースペクトルを取り出し、制御部8へ出力する。
この際、図2に示すように、試料Sを載置した試料ステージ1の高さ方向の可動範囲を制限しているために、試料Sの凹凸形状に応じて1次X線X1の照射最適位置(1次X線X1の標準照射位置P2)と実際の照射ポイントP1の高さ位置とがずれて分析値に影響を与えてしまう。このため、本実施形態では、制御部8が、1次X線X1の標準照射位置P2と照射ポイントP1の高さ位置との差に応じて分析器4で求められたエネルギースペクトルの波高値のデータから、制御部8で定量分析するために計算に用いるパラメータを補正して計算する。
これは、標準照射位置P2と照射ポイントP1の高さ位置との差が生じると、X線管球1から照射ポイントP1の距離、照射ポイントP1からX線検出器3の距離、X線検出器3の向きと照射ポイントP1などが変化することにより、試料S上に照射される1次X線X1のエネルギー密度や照射領域が変化し、試料Sから放出される蛍光X線や散乱X線の強度等が変化したり、X線検出器3で検出される蛍光X線や散乱X線の強度が変化したりするので、補正パラメータを加えて計算することで定量分析を正確に行うことが可能になる。
また、高さ測定機構7が、試料Sにレーザ光Lを照射すると共に試料Sとレーザ光Lとの位置関係を相対的に変化させ、該レーザ光Lが試料Sに反射された際の反射光量で試料Sの最大高さTを求めるので、非接触で試料Sの最大高さTを正確に測定することが可能になる。
この分析を行う場合、高さ測定機構7は、図5に示すように、試料ステージ1上にノート型パーソナルコンピュータPCを設置した状態で、筐体Kの最大高さTを測定して、この値を試料Sの最大高さとし、制御部8が、測定した筐体Kの最大高さTに基づいて移動機構6を制御して試料SとX線管球2及びX線検出器3との距離を調整する。
なお、検出する対象元素をX線のエネルギーの高いものに変更することで、内部の基板形状等を分析画像として得ることも可能である。
また、上述したように高さ測定機構を試料室内に設けて試料ステージ上に設置された状態の試料について最大高さを測定することが好ましいが、試料を搬送するロードロック室内等に高さ測定機構を設置して搬送途中等で試料の最大高さを測定しても構わない。
また、上記実施形態は、エネルギー分散型の蛍光X線分析装置であるが、本発明を、他の分析方式、例えば波長分散型の蛍光X線分析装置や、照射する放射線として電子線を使用し、二次電子像も得ることができるSEM−EDS(走査型電子顕微鏡・エネルギー分散型X線分析)装置に適用しても構わない。
Claims (8)
- 試料上の照射ポイントに放射線を照射する放射線源と、
前記試料から放出される特性X線及び散乱X線を検出し該特性X線及び散乱X線のエネルギー情報を含む信号を出力するX線検出器と、
前記信号を分析する分析器と、
前記試料を載置する試料ステージと、
該試料ステージ上の前記試料と前記放射線源及び前記X線検出器とを相対的に移動可能な移動機構と、
前記試料の最大高さを測定可能な高さ測定機構と、
測定した前記試料の最大高さに基づいて前記移動機構を制御して前記試料と前記放射線源及び前記X線検出器との距離を調整する制御部と、を備えていることを特徴とするX線分析装置。 - 請求項1に記載のX線分析装置において、
前記照射ポイントと前記放射線源及び前記X線検出器との距離を計測する距離測定手段を備え、
前記制御部が、前記照射ポイントの高さが前記試料の最大高さより低いとき、前記移動機構で前記試料の最大高さより上方に前記放射線源及び前記X線検出器を配し、前記分析器で分析したデータから定量分析するための計算をする際に、放射線の標準照射位置と前記距離測定手段で測定した照射ポイントの高さ位置との差に応じて前記計算で使用するパラメータを補正することを特徴とするX線分析装置。 - 請求項1又は2に記載のX線分析装置において、
前記高さ測定機構が、前記試料にレーザ光を照射すると共に前記試料と前記レーザ光との位置関係を相対的に変化させて、該レーザ光が前記試料に遮光された際の遮光量若しくは遮光位置又は反射された際の反射光量で前記試料の最大高さを求める機能を備えていることを特徴とするX線分析装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のX線分析装置において、
前記高さ測定機構が、前記試料ステージ上に載置された状態で前記試料の最大高さを測定可能に設置されていることを特徴とするX線分析装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のX線分析装置において、
前記試料が、前記放射線が透過可能な材質で形成された筐体に内蔵されているものであり、
前記高さ測定機構が、前記筐体の最大高さを前記試料の最大高さとして測定することを特徴とするX線分析装置。 - 放射線源から試料上の照射ポイントに放射線を照射し、X線検出器により前記試料から放出される特性X線及び散乱X線を検出し該特性X線及び散乱X線のエネルギー情報を含む信号を出力すると共に、分析器により前記信号を分析するX線検出方法であって、
高さ測定機構が、前記試料の最大高さを測定するステップと、
移動機構が、試料ステージ上の前記試料と前記放射線源及び前記X線検出器とを相対的に移動させて前記照射ポイントを位置決めするステップと、を有し、
前記照射ポイントを位置決めするステップにおいて、制御部が、測定した前記試料の最大高さに基づいて前記移動機構を制御して前記試料と前記放射線源及び前記X線検出器との距離を調整することを特徴とするX線分析方法。 - 請求項6に記載のX線分析方法において、
前記制御部が、前記照射ポイントの高さが前記試料の最大高さより低いとき、前記移動機構で前記試料の最大高さより上方に前記放射線源及び前記X線検出器を配し、
前記照射ポイントを位置決めするステップ後に、距離測定手段が前記照射ポイントと前記放射線源及び前記X線検出器との距離を計測するステップを有し、
前記制御部が、前記分析器で求めたデータから定量分析するための計算をする際に、放射線の標準照射位置と前記照射ポイントの高さ位置との差に応じて前記計算で使用するパラメータを補正することを特徴とするX線分析方法。 - 請求項6又は7に記載のX線分析方法において、
前記試料が、前記放射線が透過可能な材質で形成された筐体に内蔵されているものであり、
前記最大高さを測定するステップにおいて、前記筐体の最大高さを前記試料の最大高さとして測定することを特徴とするX線分析方法。
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