JP2637031B2 - 蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents
蛍光ｘ線分析装置Info
- Publication number
- JP2637031B2 JP2637031B2 JP5010254A JP1025493A JP2637031B2 JP 2637031 B2 JP2637031 B2 JP 2637031B2 JP 5010254 A JP5010254 A JP 5010254A JP 1025493 A JP1025493 A JP 1025493A JP 2637031 B2 JP2637031 B2 JP 2637031B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ray
- rays
- characteristic
- test object
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハなどの被
検物に励起Ｘ線を照射して、被検物から発生する蛍光Ｘ
線をエネルギー分散方式（ＥＤＸ，Energy Dispersive
X-rayspectrometer）で分析するための蛍光Ｘ線分析装
置に関する。
検物に励起Ｘ線を照射して、被検物から発生する蛍光Ｘ
線をエネルギー分散方式（ＥＤＸ，Energy Dispersive
X-rayspectrometer）で分析するための蛍光Ｘ線分析装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、たとえば光学的に平滑な平面を有
する半導体ウエハなどの被検物に、低い入射角度でＸ線
を照射することによって、被検物の表面近傍に存在する
元素からの蛍光Ｘ線を検出する全反射蛍光Ｘ線分析装置
（Total Reflection X−rayFluorescence）が知られて
おり、励起Ｘ線を被検物表面上で全反射させることによ
って、被検物の表面近傍のみの情報を高Ｓ／Ｎ比で得る
ことができる。
する半導体ウエハなどの被検物に、低い入射角度でＸ線
を照射することによって、被検物の表面近傍に存在する
元素からの蛍光Ｘ線を検出する全反射蛍光Ｘ線分析装置
（Total Reflection X−rayFluorescence）が知られて
おり、励起Ｘ線を被検物表面上で全反射させることによ
って、被検物の表面近傍のみの情報を高Ｓ／Ｎ比で得る
ことができる。
【０００３】さらに、Ｘ線発生源の対陰極から発生する
特性Ｘ線を、分光結晶とスリットなどから成る分光手段
によって単一の特性Ｘ線を分離してから、被検物に照射
するモノクロ全反射蛍光Ｘ線分析装置（特願平１−２７
２１２４号）が提案されており、励起Ｘ線の単色化によ
ってバックグランドノイズが低減されて、微量元素の検
出限界が向上するため、特に、ＩＣ用の半導体ウエハ上
の微量金属汚染検出の分野で急速に普及している。
特性Ｘ線を、分光結晶とスリットなどから成る分光手段
によって単一の特性Ｘ線を分離してから、被検物に照射
するモノクロ全反射蛍光Ｘ線分析装置（特願平１−２７
２１２４号）が提案されており、励起Ｘ線の単色化によ
ってバックグランドノイズが低減されて、微量元素の検
出限界が向上するため、特に、ＩＣ用の半導体ウエハ上
の微量金属汚染検出の分野で急速に普及している。
【０００４】半導体ウエハ上の汚染物質のうち、特に、
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎなどの遷移金属が重要な分析対
象であり、これらの元素に対する検出感度を最大に設定
するために、従来はＷ（タングステン）から成る対陰極
を備えたＸ線発生源を用いており、Ｗの特性Ｘ線のう
ち、Ｌβ１線（９．６７１ｋｅＶ）が励起Ｘ線として使
用されている。その理由として、（ａ）寿命やＸ線放射
特性などの見地から、対陰極用の材料としてＷが一般に
広く用いられており、しかも大電力を印加することが可
能である、（ｂ）Ｗ−Ｌβ１線は、ＺｎのＫ吸収端
（９．６６０ｋｅＶ）より高く、しかもＷと同様に高寿
命な対陰極材料、たとえばＭｏ，Ａｇ，Ｒｈの主要な特
性Ｘ線のうち最も低いエネルギーを有するため、分析対
象元素を励起する励起効率が優れている、等が挙げられ
る。
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎなどの遷移金属が重要な分析対
象であり、これらの元素に対する検出感度を最大に設定
するために、従来はＷ（タングステン）から成る対陰極
を備えたＸ線発生源を用いており、Ｗの特性Ｘ線のう
ち、Ｌβ１線（９．６７１ｋｅＶ）が励起Ｘ線として使
用されている。その理由として、（ａ）寿命やＸ線放射
特性などの見地から、対陰極用の材料としてＷが一般に
広く用いられており、しかも大電力を印加することが可
能である、（ｂ）Ｗ−Ｌβ１線は、ＺｎのＫ吸収端
（９．６６０ｋｅＶ）より高く、しかもＷと同様に高寿
命な対陰極材料、たとえばＭｏ，Ａｇ，Ｒｈの主要な特
性Ｘ線のうち最も低いエネルギーを有するため、分析対
象元素を励起する励起効率が優れている、等が挙げられ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
集積回路の高密度化に伴い、半導体ウエハの表面汚染の
管理が重要視される傾向にあるため、微量元素の検出限
界をより向上させた分析手法が要求されており、従来の
Ｗを用いたＸ線発生源では、（ａ）ＷのＬβ１線が被検
物に入射すると、被検物の汚染物質から発生する蛍光Ｘ
線と同時に励起Ｘ線の弾性散乱および非弾性散乱が検出
され、この強い散乱に起因して励起Ｘ線スペクトルの幅
が広がるため、Ｚｎの蛍光Ｘ線とスペクトルが重なっ
て、Ｚｎの検出限界値がたとえばＣｕや、Ｎｉの検出限
界値より劣化している、（ｂ）ＷのＬα線（８．３９６
ｋｅＶ）が分光結晶の表面で僅かながらも弾性散乱し、
さらに被検物の表面で弾性散乱を生じて、Ｘ線検出器に
到達する。この２度の弾性散乱によるＬα線の強度は、
通常極めて微弱であるが、被検物の表面の配向など限ら
れた測定条件の下で回折現象を起こしてＸ線検出器に到
達する場合があり、このときＣｕやＺｎの検出限界値を
劣化させている、などの課題がある。
集積回路の高密度化に伴い、半導体ウエハの表面汚染の
管理が重要視される傾向にあるため、微量元素の検出限
界をより向上させた分析手法が要求されており、従来の
Ｗを用いたＸ線発生源では、（ａ）ＷのＬβ１線が被検
物に入射すると、被検物の汚染物質から発生する蛍光Ｘ
線と同時に励起Ｘ線の弾性散乱および非弾性散乱が検出
され、この強い散乱に起因して励起Ｘ線スペクトルの幅
が広がるため、Ｚｎの蛍光Ｘ線とスペクトルが重なっ
て、Ｚｎの検出限界値がたとえばＣｕや、Ｎｉの検出限
界値より劣化している、（ｂ）ＷのＬα線（８．３９６
ｋｅＶ）が分光結晶の表面で僅かながらも弾性散乱し、
さらに被検物の表面で弾性散乱を生じて、Ｘ線検出器に
到達する。この２度の弾性散乱によるＬα線の強度は、
通常極めて微弱であるが、被検物の表面の配向など限ら
れた測定条件の下で回折現象を起こしてＸ線検出器に到
達する場合があり、このときＣｕやＺｎの検出限界値を
劣化させている、などの課題がある。
【０００６】本発明の目的は、タングステンから成る対
陰極を備えたＸ線発生源では検出が困難であった微量元
素について、その検出限界を向上させることができる蛍
光Ｘ線分析装置を提供することである。
陰極を備えたＸ線発生源では検出が困難であった微量元
素について、その検出限界を向上させることができる蛍
光Ｘ線分析装置を提供することである。
【０００７】
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｇｅの特性Ｘ
線を発生するためのＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段
が発生する特性Ｘ線のうち、Ｇｅ−Ｋα線を分離するた
めのＸ線回折手段と、前記Ｘ線回折手段で分離されたＧ
ｅ−Ｋα線を被検物に照射して、前記被検物に付着した
Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｕおよびＺｎの各元素のうち少なくとも
１つの元素から発生する蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線
検出手段とを備えることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置
である。また本発明は、被検物表面で全反射するように
Ｘ線を照射し、被検物から全反射方向以外の方向に発生
する蛍光Ｘ線を検出することを特徴とする。
線を発生するためのＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段
が発生する特性Ｘ線のうち、Ｇｅ−Ｋα線を分離するた
めのＸ線回折手段と、前記Ｘ線回折手段で分離されたＧ
ｅ−Ｋα線を被検物に照射して、前記被検物に付着した
Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｕおよびＺｎの各元素のうち少なくとも
１つの元素から発生する蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線
検出手段とを備えることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置
である。また本発明は、被検物表面で全反射するように
Ｘ線を照射し、被検物から全反射方向以外の方向に発生
する蛍光Ｘ線を検出することを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明に従えば、Ｘ線発生手段がＧｅの特性Ｘ
線を発生するとともに、この特性Ｘ線のうちＧｅ−Ｋα
線（９．８７４ｋｅＶ）を蛍光Ｘ線分析の励起Ｘ線とし
て用いることによって、Ｗ（タングステン）の特性Ｘ線
では検出が困難であった微量元素を検出することが可能
になる。さらに、Ｗの特性Ｘ線Ｌα１線，Ｌα２線，Ｌ
β１線，Ｌβ２線のうち、分析対象元素に適合するＬβ
１線のＸ線光子数は全体の約２５％であるのに対して、
Ｇｅの特性Ｘ線Ｋα１線，Ｋα２線，Ｋβ１線のうちＫ
α１線のＸ線光子数は全体の約５８％で、Ｋα２線のそ
れが全体の約２９％であり、このＫα１線およびＫα２
線のエネルギー差は２６ｅＶしかなく、両者とも励起Ｘ
線として用いられるため、Ｗの特性Ｘ線を用いる従来と
比べて３倍以上の励起Ｘ線強度が得られる。
線を発生するとともに、この特性Ｘ線のうちＧｅ−Ｋα
線（９．８７４ｋｅＶ）を蛍光Ｘ線分析の励起Ｘ線とし
て用いることによって、Ｗ（タングステン）の特性Ｘ線
では検出が困難であった微量元素を検出することが可能
になる。さらに、Ｗの特性Ｘ線Ｌα１線，Ｌα２線，Ｌ
β１線，Ｌβ２線のうち、分析対象元素に適合するＬβ
１線のＸ線光子数は全体の約２５％であるのに対して、
Ｇｅの特性Ｘ線Ｋα１線，Ｋα２線，Ｋβ１線のうちＫ
α１線のＸ線光子数は全体の約５８％で、Ｋα２線のそ
れが全体の約２９％であり、このＫα１線およびＫα２
線のエネルギー差は２６ｅＶしかなく、両者とも励起Ｘ
線として用いられるため、Ｗの特性Ｘ線を用いる従来と
比べて３倍以上の励起Ｘ線強度が得られる。
【００１０】また、Ｘ線発生手段から発生する特性Ｘ線
のうちＧｅ−Ｋα線を分離するためのＸ線回折手段を備
えることによって、バックグランドノイズの原因となる
散乱線が極めて少なく、かつＸ線強度が強いＧｅ−Ｋα
線が得られ、さらにこれを被検物に照射して被検物から
発生する蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出手段を備え
ることによって、Ｗの特性Ｘ線では困難であった微量元
素を分析することが可能になる。特に被検物に付着した
微量元素のうち、Ｇｅ−Ｋα線より低い吸収端を有する
元素であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎに対する検出限界を
格段に向上させることができる。さらに、被検物表面で
全反射するようにＸ線を照射し、被検物から全反射方向
以外の方向に発生する蛍光Ｘ線を検出することによっ
て、被検物の表面近傍だけを分析することが可能にな
り、特に表面の汚染元素特定が容易になる。
のうちＧｅ−Ｋα線を分離するためのＸ線回折手段を備
えることによって、バックグランドノイズの原因となる
散乱線が極めて少なく、かつＸ線強度が強いＧｅ−Ｋα
線が得られ、さらにこれを被検物に照射して被検物から
発生する蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出手段を備え
ることによって、Ｗの特性Ｘ線では困難であった微量元
素を分析することが可能になる。特に被検物に付着した
微量元素のうち、Ｇｅ−Ｋα線より低い吸収端を有する
元素であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎに対する検出限界を
格段に向上させることができる。さらに、被検物表面で
全反射するようにＸ線を照射し、被検物から全反射方向
以外の方向に発生する蛍光Ｘ線を検出することによっ
て、被検物の表面近傍だけを分析することが可能にな
り、特に表面の汚染元素特定が容易になる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である蛍光Ｘ線分
析装置１の構成を示すブロック図である。この蛍光Ｘ線
分析装置１は、金属製基体の表面にＧｅから成るＸ線発
生層が形成された回転対陰極１１および電子線を発生す
るフィラメント１２などから成るＸ線発生器１０と、Ｘ
線発生器１０から発生するＧｅの特性Ｘ線３から単一の
特性Ｘ線４を分離するための分光結晶１３およびコリメ
ータ１４，１５と、特性Ｘ線４が半導体ウエハなどの被
検物２に入射し、その表面で全反射してスリット１６を
通過したＸ線の強度を計測するためのシンチレーション
カウンタなどのＸ線カウンタ１７と、被検物２から発生
した蛍光Ｘ線５を検出するためのリチウムドリフト型Ｓ
ｉ検出器などのＸ線検出器２０と、Ｘ線検出器２０から
出力される電荷パルスの時間積分値を波高に持つ階段状
の電圧パルスに変換する前置増幅器２１と、前置増幅器
２１から出力される電圧パルスの立上がり幅に比例した
波高を有するパルスに波形整形するための比例増幅器２
３と、比例増幅器２３から出力される各波高値の計数率
を測定する波高分析器２３と、波高分析器２３で測定さ
れたデータを処理して磁気ディスクに格納したり、画面
表示や印刷を行うデータ処理器２４と、被検物２の三次
元位置および配向を決める移動テーブルを駆動するため
のテーブル駆動部２５と、データ処理部２４からの指令
に基づいてテーブル駆動部２５を制御する制御部２６な
どから構成されている。
析装置１の構成を示すブロック図である。この蛍光Ｘ線
分析装置１は、金属製基体の表面にＧｅから成るＸ線発
生層が形成された回転対陰極１１および電子線を発生す
るフィラメント１２などから成るＸ線発生器１０と、Ｘ
線発生器１０から発生するＧｅの特性Ｘ線３から単一の
特性Ｘ線４を分離するための分光結晶１３およびコリメ
ータ１４，１５と、特性Ｘ線４が半導体ウエハなどの被
検物２に入射し、その表面で全反射してスリット１６を
通過したＸ線の強度を計測するためのシンチレーション
カウンタなどのＸ線カウンタ１７と、被検物２から発生
した蛍光Ｘ線５を検出するためのリチウムドリフト型Ｓ
ｉ検出器などのＸ線検出器２０と、Ｘ線検出器２０から
出力される電荷パルスの時間積分値を波高に持つ階段状
の電圧パルスに変換する前置増幅器２１と、前置増幅器
２１から出力される電圧パルスの立上がり幅に比例した
波高を有するパルスに波形整形するための比例増幅器２
３と、比例増幅器２３から出力される各波高値の計数率
を測定する波高分析器２３と、波高分析器２３で測定さ
れたデータを処理して磁気ディスクに格納したり、画面
表示や印刷を行うデータ処理器２４と、被検物２の三次
元位置および配向を決める移動テーブルを駆動するため
のテーブル駆動部２５と、データ処理部２４からの指令
に基づいてテーブル駆動部２５を制御する制御部２６な
どから構成されている。
【００１２】分光結晶１３としては、ＬｉＦ，黄玉石，
Ｓｉ，ＮａＣｌ，方解石，Ｇｅ，α−石英，黒鉛，Ｉｎ
Ｓｂ，ペンタエリトリトールや基板にＳｉ層とＷ層が交
互に複数堆積したＳｉＷ人工累積膜などが用いられ、Ｘ
線の入射方向と特定の結晶面の配向を選択することによ
って、特定の波長を持つＸ線だけを一定方向に回折また
は反射させる働きを有する。さらに、Ｘ線検出器２０お
よび前置増幅器２１は、暗電流や熱雑音の影響を回避す
るため、液体窒素などの冷却手段によって室温より極め
て低い温度に保たれている。また、空気によるＸ線散乱
の影響によって、散乱Ｘ線によるバックグランドの増大
や、空気中のアルゴンの特性Ｘ線の発生を防止するた
め、励起Ｘ線または蛍光Ｘ線が通過する空間は、０．１
Ｔｏｒｒ以下の真空に保たれることが好ましい。
Ｓｉ，ＮａＣｌ，方解石，Ｇｅ，α−石英，黒鉛，Ｉｎ
Ｓｂ，ペンタエリトリトールや基板にＳｉ層とＷ層が交
互に複数堆積したＳｉＷ人工累積膜などが用いられ、Ｘ
線の入射方向と特定の結晶面の配向を選択することによ
って、特定の波長を持つＸ線だけを一定方向に回折また
は反射させる働きを有する。さらに、Ｘ線検出器２０お
よび前置増幅器２１は、暗電流や熱雑音の影響を回避す
るため、液体窒素などの冷却手段によって室温より極め
て低い温度に保たれている。また、空気によるＸ線散乱
の影響によって、散乱Ｘ線によるバックグランドの増大
や、空気中のアルゴンの特性Ｘ線の発生を防止するた
め、励起Ｘ線または蛍光Ｘ線が通過する空間は、０．１
Ｔｏｒｒ以下の真空に保たれることが好ましい。
【００１３】次に、この蛍光Ｘ線分析装置１の動作につ
いて説明する。Ｘ線発生器１０において、フィラメント
１２から発生した電子線が回転対陰極１１に入射する
と、Ｇｅの特性Ｘ線Ｋα線（９．８７４ｋｅＶ）、Ｋβ
線（１０．９７８ｋｅＶ）およびＬα線（１．１８８ｋ
ｅＶ）ならびに白色Ｘ線が発生する。このような特性Ｘ
線３が、たとえばＬｉＦから成る分光結晶１３に角度θ
で入射すると、結晶面（２００）でたとえばＧｅ−Ｋα
線だけが角度θで反射して分離される。こうして、励起
Ｘ線が単色化されることによって、バックグランドを構
成する散乱線強度の低減化を図ることができる。分離さ
れた、たとえばＧｅ−Ｋα線などの特性Ｘ線４は、コリ
メータ１４，１５を通過して、被検物２に極めて低い角
度、たとえば０．１度以下の角度で入射する。こうし
て、被検物２の表面近傍に存在する元素、特に表面汚染
元素のうち、たとえばＧｅ−Ｋα線より低い吸収端を有
する元素、たとえばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎが励起され
て、各元素に特有の蛍光Ｘ線５が発生する。
いて説明する。Ｘ線発生器１０において、フィラメント
１２から発生した電子線が回転対陰極１１に入射する
と、Ｇｅの特性Ｘ線Ｋα線（９．８７４ｋｅＶ）、Ｋβ
線（１０．９７８ｋｅＶ）およびＬα線（１．１８８ｋ
ｅＶ）ならびに白色Ｘ線が発生する。このような特性Ｘ
線３が、たとえばＬｉＦから成る分光結晶１３に角度θ
で入射すると、結晶面（２００）でたとえばＧｅ−Ｋα
線だけが角度θで反射して分離される。こうして、励起
Ｘ線が単色化されることによって、バックグランドを構
成する散乱線強度の低減化を図ることができる。分離さ
れた、たとえばＧｅ−Ｋα線などの特性Ｘ線４は、コリ
メータ１４，１５を通過して、被検物２に極めて低い角
度、たとえば０．１度以下の角度で入射する。こうし
て、被検物２の表面近傍に存在する元素、特に表面汚染
元素のうち、たとえばＧｅ−Ｋα線より低い吸収端を有
する元素、たとえばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎが励起され
て、各元素に特有の蛍光Ｘ線５が発生する。
【００１４】被検物２から発生した蛍光Ｘ線５は、Ｘ線
検出器２０で検出されて、Ｘ線光子のエネルギーに応じ
た電子・正孔対に変換されるため、その出力信号の強さ
は、検出したＸ線光子のエネルギーに比例する。したが
って、Ｘ線検出器２０の出力信号の強さを測定すること
によって、蛍光Ｘ線５のエネルギースペクトルを得るこ
とが可能となる。
検出器２０で検出されて、Ｘ線光子のエネルギーに応じ
た電子・正孔対に変換されるため、その出力信号の強さ
は、検出したＸ線光子のエネルギーに比例する。したが
って、Ｘ線検出器２０の出力信号の強さを測定すること
によって、蛍光Ｘ線５のエネルギースペクトルを得るこ
とが可能となる。
【００１５】次の前置増幅器２１は、入出力間に静電容
量による負帰還回路を備え、入力電荷パルスの時間積分
値を波高に持つ階段状の電圧パルスに変換する。次の比
例増幅器２２は、雑音除去のためのたとえばガウシアン
型のフィルタと、短時間に２つ以上のＸ線光子が入射す
るパイルアップを除去するパイルアップリジェクタなど
を備え、前置増幅器２１の電圧パルスの立上がり幅に比
例した波高を有するパルス信号に変換する。次の波高分
析器２３は、たとえばウイルキンソン型Ａ／Ｄ変換器を
備え、入力パルスの波高値に比例した数のクロックパル
スに変換し、クロックパルスの数に対応した特定のチャ
ネル毎に計数を行ってメモリに格納する。そして、メモ
リに蓄えられたデータが、データ処理器２４によって横
軸にチャネル（エネルギー）、縦軸に計数値を示すエネ
ルギースペクトルに変換される。こうして、得られたエ
ネルギースペクトルを分析することによって、被検物２
の特定領域に関する元素組成が判明するとともに、テー
ブル駆動部２５によって被検物２を走査することによっ
て被検物２の汚染マップを作成することができる。
量による負帰還回路を備え、入力電荷パルスの時間積分
値を波高に持つ階段状の電圧パルスに変換する。次の比
例増幅器２２は、雑音除去のためのたとえばガウシアン
型のフィルタと、短時間に２つ以上のＸ線光子が入射す
るパイルアップを除去するパイルアップリジェクタなど
を備え、前置増幅器２１の電圧パルスの立上がり幅に比
例した波高を有するパルス信号に変換する。次の波高分
析器２３は、たとえばウイルキンソン型Ａ／Ｄ変換器を
備え、入力パルスの波高値に比例した数のクロックパル
スに変換し、クロックパルスの数に対応した特定のチャ
ネル毎に計数を行ってメモリに格納する。そして、メモ
リに蓄えられたデータが、データ処理器２４によって横
軸にチャネル（エネルギー）、縦軸に計数値を示すエネ
ルギースペクトルに変換される。こうして、得られたエ
ネルギースペクトルを分析することによって、被検物２
の特定領域に関する元素組成が判明するとともに、テー
ブル駆動部２５によって被検物２を走査することによっ
て被検物２の汚染マップを作成することができる。
【００１６】図２は、Ｘ線発生器１０の構成の一例を示
す部分断面図である。回転対陰極１１は、中空の円筒面
を有するＭｏや銅合金などから成る基体３０と、その円
筒面の上に形成されたＧｅから成るＸ線発生層３１とで
構成されており、回転部材３２と螺合することによって
交換可能なように取付けられる。なお、基体３０と、Ｘ
線発生層３１との間に、両者の付着力向上のために、Ｎ
ｉなどから成る中間層が形成されても構わない。回転部
材３２は、円筒状の筐体３３に対して軸受３４，３６で
支持されており、その間に磁性流体などから成るシール
部３５が設けられ、回転対陰極１１側の空間の気密性を
維持している。回転対陰極１１および回転部材３２の内
部には、回転対陰極１１の内面と僅かな隙間を形成する
ように導水部材３７が設けられており、電子線の衝突に
よって加熱される回転対陰極１１を冷却するための水が
流れている。
す部分断面図である。回転対陰極１１は、中空の円筒面
を有するＭｏや銅合金などから成る基体３０と、その円
筒面の上に形成されたＧｅから成るＸ線発生層３１とで
構成されており、回転部材３２と螺合することによって
交換可能なように取付けられる。なお、基体３０と、Ｘ
線発生層３１との間に、両者の付着力向上のために、Ｎ
ｉなどから成る中間層が形成されても構わない。回転部
材３２は、円筒状の筐体３３に対して軸受３４，３６で
支持されており、その間に磁性流体などから成るシール
部３５が設けられ、回転対陰極１１側の空間の気密性を
維持している。回転対陰極１１および回転部材３２の内
部には、回転対陰極１１の内面と僅かな隙間を形成する
ように導水部材３７が設けられており、電子線の衝突に
よって加熱される回転対陰極１１を冷却するための水が
流れている。
【００１７】このような回転対陰極１１を備えるＸ線発
生器１０において、フィラメント１２に電流が流れると
熱電子が多量に発生して、フィラメント１２に対して回
転対陰極１１が正となる電圧を印加することによって、
フィラメント１２で発生した電子が電子線となって回転
対陰極１１の円筒面に入射する。この円筒面には、Ｇｅ
から成るＸ線発生層３１が形成されており、電子線によ
って励起されたＸ線発生層３１は、全方位にＧｅの特性
Ｘ線を放出する。したがって、電子線が入射する領域か
ら、円筒面の略接線方向に放たれるＸ線を用いることに
よって、スリット状の励起Ｘ線を得ることができる。
生器１０において、フィラメント１２に電流が流れると
熱電子が多量に発生して、フィラメント１２に対して回
転対陰極１１が正となる電圧を印加することによって、
フィラメント１２で発生した電子が電子線となって回転
対陰極１１の円筒面に入射する。この円筒面には、Ｇｅ
から成るＸ線発生層３１が形成されており、電子線によ
って励起されたＸ線発生層３１は、全方位にＧｅの特性
Ｘ線を放出する。したがって、電子線が入射する領域か
ら、円筒面の略接線方向に放たれるＸ線を用いることに
よって、スリット状の励起Ｘ線を得ることができる。
【００１８】図３は、Ｘ線発生器１０ａの他の構成例を
示す部分断面図である。このＸ線発生器１０ａは、対陰
極が固定された封入型のものであり、図２の回転対陰極
型のものと比べてＸ線強度は小さくなるが、装置全体の
小形化や寿命等の点で有利なため、分析内容によっては
図１の蛍光Ｘ線分析装置のＸ線発生器１０と置換え可能
なものである。
示す部分断面図である。このＸ線発生器１０ａは、対陰
極が固定された封入型のものであり、図２の回転対陰極
型のものと比べてＸ線強度は小さくなるが、装置全体の
小形化や寿命等の点で有利なため、分析内容によっては
図１の蛍光Ｘ線分析装置のＸ線発生器１０と置換え可能
なものである。
【００１９】Ｘ線発生器１０ａは、板状でＭｏや銅合金
などから成る基体３０およびその表面に形成されたＧｅ
から成るＸ線発生層３１から成る固定対陰極１１ａと、
電子線を発生するフィラメント１２と、発生したＸ線を
外部へ取出すためのＢｅなどの低原子量材料から成る窓
４１と、基体３０の裏面から冷却するための水を案内す
る導水部材４２と、これらを保持しつつ内部を真空に保
つ筺体４０などから構成されている。このような固定対
陰極１１ａを備えるＸ線発生器１０ａにおいて、フィラ
メント１２に電流が流れることによって発生した熱電子
が、フィラメント１２に対して正の電圧が印加された固
定対陰極１１ａへ入射すると、Ｘ線発生層３１からＧｅ
の特性Ｘ線が発生する。したがって、電子線が入射する
領域はフィラメント１２の形状とほぼ相似になるため、
フィラメント１２の長手方向に対して垂直な方向にＸ線
を取出すことによって、スリット状の励起Ｘ線を得るこ
とができる。なお、ＧｅのＸ線発生層を有する固定対陰
極１１ａは励起効率が優れているため、同一電力が印加
されたＷ回転対陰極型と比べてより多くのＸ線光子を得
ることができる。
などから成る基体３０およびその表面に形成されたＧｅ
から成るＸ線発生層３１から成る固定対陰極１１ａと、
電子線を発生するフィラメント１２と、発生したＸ線を
外部へ取出すためのＢｅなどの低原子量材料から成る窓
４１と、基体３０の裏面から冷却するための水を案内す
る導水部材４２と、これらを保持しつつ内部を真空に保
つ筺体４０などから構成されている。このような固定対
陰極１１ａを備えるＸ線発生器１０ａにおいて、フィラ
メント１２に電流が流れることによって発生した熱電子
が、フィラメント１２に対して正の電圧が印加された固
定対陰極１１ａへ入射すると、Ｘ線発生層３１からＧｅ
の特性Ｘ線が発生する。したがって、電子線が入射する
領域はフィラメント１２の形状とほぼ相似になるため、
フィラメント１２の長手方向に対して垂直な方向にＸ線
を取出すことによって、スリット状の励起Ｘ線を得るこ
とができる。なお、ＧｅのＸ線発生層を有する固定対陰
極１１ａは励起効率が優れているため、同一電力が印加
されたＷ回転対陰極型と比べてより多くのＸ線光子を得
ることができる。
【００２０】図２および図３に示した対陰極を製造する
方法には、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティン
グなどの物理的蒸着法（ＰＶＤ）を用いることができ
る。図４は、本発明に係るＸ線発生器１０の対陰極１１
を製造するためのイオンプレーティング装置の一例を示
す概略断面図である。このイオンプレーティング装置
は、成膜材料５０が保持される電極ポート５１と、環状
の高周波電極５２と、電気絶縁性のマスク５３と、成膜
対象であるたとえば回転対陰極１１を回転可能なように
支持する支持軸５４と、支持軸５４を回転駆動するモー
タ５５と、これらを収納して内部を真空に保つ真空容器
５６などで構成されており、さらに電極ポート５１をジ
ュール加熱するための交流電源５７と、電極ポート５１
と高周波電極５２との間で高周波電界を発生するための
高周波電極５８と、電極ポート５１と回転対陰極１１と
の間で直流電界を発生させるための直流電源５９が接続
されている。
方法には、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティン
グなどの物理的蒸着法（ＰＶＤ）を用いることができ
る。図４は、本発明に係るＸ線発生器１０の対陰極１１
を製造するためのイオンプレーティング装置の一例を示
す概略断面図である。このイオンプレーティング装置
は、成膜材料５０が保持される電極ポート５１と、環状
の高周波電極５２と、電気絶縁性のマスク５３と、成膜
対象であるたとえば回転対陰極１１を回転可能なように
支持する支持軸５４と、支持軸５４を回転駆動するモー
タ５５と、これらを収納して内部を真空に保つ真空容器
５６などで構成されており、さらに電極ポート５１をジ
ュール加熱するための交流電源５７と、電極ポート５１
と高周波電極５２との間で高周波電界を発生するための
高周波電極５８と、電極ポート５１と回転対陰極１１と
の間で直流電界を発生させるための直流電源５９が接続
されている。
【００２１】次に、回転対陰極１１にＧｅから成るＸ線
発生層を形成する手順について説明する。先ず、真空容
器５６の内部を真空に排気して、交流電源５７により電
極ポート５１に電流を流し、予備加熱を施すことによっ
て、吸蔵ガスを排出した後、１０-4Ｔｏｒｒ程度のＡｒ
ガスを導入する。次に、電極ポート５１をさらに電流加
熱して、Ｇｅの成膜材料５０を溶融蒸発させるととも
に、電極ポート５１と高周波電極５２との間に高周波電
界を発生させると、Ａｒガスのグロー放電が生じて、Ａ
ｒガスがイオン化し、Ａｒイオンと成膜材料５０の蒸発
原子との衝突によって蒸発原子たとえばＧｅがイオン化
する。そこで、電極ポート５１と回転対陰極１１との間
の直流電界によって、Ｇｅイオンが回転対陰極１１に向
かって加速され、高速で回転対陰極１１の表面に打込ま
れる。こうして、回転対陰極１１を所定速度で回転させ
ながら成膜を行うことによって、その表面にＧｅまたは
Ｓｉから成るＸ線発生層が均一に、かつ強い付着力で形
成される。
発生層を形成する手順について説明する。先ず、真空容
器５６の内部を真空に排気して、交流電源５７により電
極ポート５１に電流を流し、予備加熱を施すことによっ
て、吸蔵ガスを排出した後、１０-4Ｔｏｒｒ程度のＡｒ
ガスを導入する。次に、電極ポート５１をさらに電流加
熱して、Ｇｅの成膜材料５０を溶融蒸発させるととも
に、電極ポート５１と高周波電極５２との間に高周波電
界を発生させると、Ａｒガスのグロー放電が生じて、Ａ
ｒガスがイオン化し、Ａｒイオンと成膜材料５０の蒸発
原子との衝突によって蒸発原子たとえばＧｅがイオン化
する。そこで、電極ポート５１と回転対陰極１１との間
の直流電界によって、Ｇｅイオンが回転対陰極１１に向
かって加速され、高速で回転対陰極１１の表面に打込ま
れる。こうして、回転対陰極１１を所定速度で回転させ
ながら成膜を行うことによって、その表面にＧｅまたは
Ｓｉから成るＸ線発生層が均一に、かつ強い付着力で形
成される。
【００２２】次に、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置１を
用いて、微量元素の検出を行った測定例を説明する。図
５は、Ｇｅの特性Ｘ線Ｋα（９．８７４ｋｅＶ）を励起
Ｘ線として、ＮｉおよびＺｎを検出したＸ線スペクトル
である。一方、図６は、Ｗの特性Ｘ線Ｌβ１線（９．６
７１ｋｅＶ）を励起Ｘ線として、ＮｉおよびＺｎを検出
したＸ線スペクトルである。先ず、図６を見ると、励起
Ｘ線のＷ−Ｌβ１線の強度が他の蛍光Ｘ線より格段に強
く、その裾が約８ｋｅＶ付近まで延びており、破線で示
すバックグランドを形成している。さらに、Ｗの他の特
性Ｘ線Ｌα線が約８．４ｋｅＶ付近でノイズ線として現
れている。また、分析対象となるＮｉの特性Ｘ線Ｎｉ−
Ｋα線およびＺｎの特性Ｘ線Ｚｎ−Ｋα線が観測されて
いるが、特にＺｎ−Ｋα線がバックグランドおよびノイ
ズ線の影響を受けており、Ｚｎの検出限界が低いことが
理解される。
用いて、微量元素の検出を行った測定例を説明する。図
５は、Ｇｅの特性Ｘ線Ｋα（９．８７４ｋｅＶ）を励起
Ｘ線として、ＮｉおよびＺｎを検出したＸ線スペクトル
である。一方、図６は、Ｗの特性Ｘ線Ｌβ１線（９．６
７１ｋｅＶ）を励起Ｘ線として、ＮｉおよびＺｎを検出
したＸ線スペクトルである。先ず、図６を見ると、励起
Ｘ線のＷ−Ｌβ１線の強度が他の蛍光Ｘ線より格段に強
く、その裾が約８ｋｅＶ付近まで延びており、破線で示
すバックグランドを形成している。さらに、Ｗの他の特
性Ｘ線Ｌα線が約８．４ｋｅＶ付近でノイズ線として現
れている。また、分析対象となるＮｉの特性Ｘ線Ｎｉ−
Ｋα線およびＺｎの特性Ｘ線Ｚｎ−Ｋα線が観測されて
いるが、特にＺｎ−Ｋα線がバックグランドおよびノイ
ズ線の影響を受けており、Ｚｎの検出限界が低いことが
理解される。
【００２３】一方、図５を見ると、励起Ｘ線のＧｅ−Ｋ
α線の強度が他の蛍光Ｘ線より格段に強いが、その裾が
約８．２ｋｅＶ付近で留まっており、破線で示すバック
グランドを形成している。なお、励起Ｘ線のノイズ線は
全く現れていない。また、分析対象となるＮｉ−Ｋα線
およびＺｎ−Ｋα線が観測されており、特にＺｎ−Ｋα
線でのバックグランドが低減しており、図６と比べてＺ
ｎの検出限界が向上していることが理解される。
α線の強度が他の蛍光Ｘ線より格段に強いが、その裾が
約８．２ｋｅＶ付近で留まっており、破線で示すバック
グランドを形成している。なお、励起Ｘ線のノイズ線は
全く現れていない。また、分析対象となるＮｉ−Ｋα線
およびＺｎ−Ｋα線が観測されており、特にＺｎ−Ｋα
線でのバックグランドが低減しており、図６と比べてＺ
ｎの検出限界が向上していることが理解される。
【００２４】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、従
来のタングステン対陰極のものと比べて、Ｇｅ−Ｋα線
はＸ線へのエネルギー変換効率が高いため、高強度の励
起Ｘ線を得ることができる。そのため、測定時間の短縮
化や信号Ｓ／Ｎ比の向上が可能になる。また、Ｘ線回折
手段によって散乱線を除去しているため、バックグラン
ドやノイズ線の少ない励起Ｘ線が得られる。その際、Ｇ
ｅ−Ｋα線のスペクトルは、これより低い吸収端を有す
るＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎの各種元素に対して妨害とな
るノイズ線を伴わないため、これらの元素の検出限界を
格段に向上させることができる。
来のタングステン対陰極のものと比べて、Ｇｅ−Ｋα線
はＸ線へのエネルギー変換効率が高いため、高強度の励
起Ｘ線を得ることができる。そのため、測定時間の短縮
化や信号Ｓ／Ｎ比の向上が可能になる。また、Ｘ線回折
手段によって散乱線を除去しているため、バックグラン
ドやノイズ線の少ない励起Ｘ線が得られる。その際、Ｇ
ｅ−Ｋα線のスペクトルは、これより低い吸収端を有す
るＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎの各種元素に対して妨害とな
るノイズ線を伴わないため、これらの元素の検出限界を
格段に向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例である蛍光Ｘ線分析装置１の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線発生器１０の構成の一例を示す部分断面図
である。
である。
【図３】Ｘ線発生器１０ａの他の構成例を示す部分断面
図である。
図である。
【図４】Ｘ線発生器１０の対陰極１１を製造するための
イオンプレーティング装置の一例を示す概略断面図であ
る。
イオンプレーティング装置の一例を示す概略断面図であ
る。
【図５】Ｇｅの特性Ｘ線Ｋα線を励起Ｘ線として、Ｎｉ
およびＺｎを検出したＸ線スペクトルである。
およびＺｎを検出したＸ線スペクトルである。
【図６】Ｗの特性Ｘ線Ｌβ１線を励起Ｘ線として、Ｎｉ
およびＺｎを検出したＸ線スペクトルである。
およびＺｎを検出したＸ線スペクトルである。
１ 蛍光Ｘ線分析装置 ２ 被検物 ３，４ 特性Ｘ線 ５ 蛍光Ｘ線 １０，１０ａ Ｘ線発生器 １１ 回転対陰極 １１ａ 固定対陰極 １２ フィラメント １３ 分光結晶 １４，１５ コリメータ １６ スリット １７ Ｘ線カウンタ ２０ Ｘ線検出器 ２１ 前置増幅器 ２２ 比例増幅器 ２３ 波高分析器 ２４ データ処理器 ２５ テーブル駆動部 ２６ 制御部 ３０ 基体 ３１ Ｘ線発生層 ３２ 回転部材 ３３，４０ 筺体 ３４，３６ 軸受 ３５ シール部 ３７，４２ 導水部材 ４１ 窓 ５０ 成膜材料 ５１ 電極ポート ５２ 高周波電極 ５３ マスク ５４ 支持軸 ５５ モータ ５６ 真空容器 ５７ 交流電源 ５８ 高周波電源 ５９ 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−202760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−48593（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−16088（ＪＰ，Ａ) 特公 昭40−20904（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｇｅの特性Ｘ線を発生するためのＸ線発
生手段と、 前記Ｘ線発生手段が発生する特性Ｘ線のうち、Ｇｅ−Ｋ
α線を分離するためのＸ線回折手段と、 前記Ｘ線回折手段で分離されたＧｅ−Ｋα線を被検物に
照射して、前記被検物に付着したＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕおよ
びＺｎの各元素のうち少なくとも１つの元素から発生す
る蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出手段とを備えるこ
とを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。 - 【請求項２】 被検物表面で全反射するようにＸ線を照
射し、被検物から全反射方向以外の方向に発生する蛍光
Ｘ線を検出することを特徴とする請求項１記載の蛍光Ｘ
線分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010254A JP2637031B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 蛍光ｘ線分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010254A JP2637031B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 蛍光ｘ線分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06223750A JPH06223750A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2637031B2 true JP2637031B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=11745189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5010254A Expired - Fee Related JP2637031B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 蛍光ｘ線分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637031B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4537149B2 (ja) * | 2004-08-11 | 2010-09-01 | 株式会社リガク | 蛍光ｘ線分析方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029897B2 (ja) * | 1977-09-26 | 1985-07-13 | 理学電機株式会社 | 螢光ｘ線分析機のｘ線遮蔽装置 |
| JPH03202760A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 全反射螢光ｘ線分折装置 |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP5010254A patent/JP2637031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06223750A (ja) | 1994-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gelius et al. | A high resolution ESCA instrument with X-ray monochromator for gases and solids | |
| US5778039A (en) | Method and apparatus for the detection of light elements on the surface of a semiconductor substrate using x-ray fluorescence (XRF) | |
| US7627088B2 (en) | X-ray tube and X-ray analysis apparatus | |
| US3919548A (en) | X-Ray energy spectrometer system | |
| TW201209847A (en) | Thick targets for transmission x-ray tubes | |
| Pianetta et al. | Total reflection x‐ray fluorescence spectroscopy using synchrotron radiation for wafer surface trace impurity analysis | |
| Reuter | Electron probe microanalysis | |
| Iida et al. | Energy dispersive X-ray fluorescence analysis with synchrotron radiation | |
| Streli et al. | Total reflection X-ray fluorescence analysis of light elements with synchrotron radiation and special X-ray tubes | |
| Wobrauschek et al. | Instrumental developments in total reflection x‐ray fluorescence analysis for K‐lines from oxygen to the rare earth elements | |
| AU2012203317A1 (en) | X-Ray tube and x-ray fluorescence analyser utilizing selective excitation radiation | |
| JP2637031B2 (ja) | 蛍光ｘ線分析装置 | |
| Ellis | Energy-dispersive X-ray fluorescence analysis using X-ray tube excitation | |
| Procop et al. | X-ray fluorescence as an additional analytical method for a scanning electron microscope | |
| Goldstein et al. | X-ray spectral measurement: WDS and EDS | |
| JP2012150026A (ja) | Ｘ線吸収端法による元素別定量分析方法及び元素別定量分析装置 | |
| Görgl et al. | Measurement of the spectral distribution of a diffraction x‐ray tube with a solid‐state detector | |
| JP3323042B2 (ja) | 三次元元素濃度分布測定方法及び装置 | |
| Potts et al. | Electron probe microanalysis | |
| WO2011136840A1 (en) | Transmission x-ray tube with flat output response | |
| JP2001235437A (ja) | 全反射蛍光ｘ線分析装置 | |
| JPH08220027A (ja) | 蛍光ｘ線分析装置 | |
| Heinrich et al. | Electron probe X-ray microanalysis | |
| Brennan et al. | Wide band-pass approaches to total-reflection X-ray fluorescence using synchrotron radiation | |
| JP2000111503A (ja) | Ｘ線分析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S303 | Written request for registration of pledge or change of pledge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316303 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425 Year of fee payment: 11 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S803 | Written request for registration of cancellation of provisional registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316803 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425 Year of fee payment: 11 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425 Year of fee payment: 11 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425 Year of fee payment: 11 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 12 |
|
| S803 | Written request for registration of cancellation of provisional registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316803 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 12 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |