JP3584262B2

JP3584262B2 - 蛍光ｘ線分析用試料前処理システムおよびそれを備えた蛍光ｘ線分析システム

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Publication number: JP3584262B2
Application number: JP2001282907A
Authority: JP
Inventors: 昭弘池下; 基行山上
Original assignee: 理学電機工業株式会社
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: US6735276B2; JP2003090809A; US20030053589A1; DE10242896B4; DE10242896A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板表面などに存在する被測定物を溶解後乾燥させて基板表面に保持する試料前処理装置と、基板の搬送を行う搬送装置と、試料前処理装置および搬送装置を制御する制御装置とを備えた蛍光Ｘ線分析用試料前処理システムならびにそれを備えた蛍光Ｘ線分析システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
そのような蛍光Ｘ線分析システムにおいて、特にシステム全体の操作を容易にしたものがある（特願２００１−２７０６０４参照）。この蛍光Ｘ線分析システムでは、試料前処理装置を構成する気相分解装置および試料回収装置が、それぞれ自動開閉シャッターを有し、制御装置により、搬送装置で基板を搬出入する際に適切に開閉される。ここで、試料前処理装置内ではフッ化水素などの反応性ガスが用いられるが、通常の動作においては、装置内に高濃度の反応性ガスが存在する状態では自動開閉シャッターは開かれることはなく、また、仮に開かれたとしても、装置内は外部よりも圧力が低くなるように設定されているので、装置内の反応性ガスが外部の他の装置に影響するほど流出することはまず考えられない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、何らかの誤動作などにより、ある程度の濃度の反応性ガスが装置内に存在する状態で、しかも、装置内の圧力が外部の圧力に比べて十分には低くない場合に、自動開閉シャッターが開くと、装置内から外部へ反応性ガスが流出して、その結果、外部にある搬送装置や蛍光Ｘ線分析装置を腐食させ、寿命を縮めるおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、基板表面などに存在する被測定物を溶解後乾燥させて基板表面に保持する試料前処理装置と、基板の搬送を行う搬送装置と、試料前処理装置および搬送装置を制御する制御装置とを備えた蛍光Ｘ線分析用試料前処理システムならびにそれを備えた蛍光Ｘ線分析システムにおいて、試料前処理装置の外部にある搬送装置などの腐食防止および長寿命化を十分に図れるものを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願第１の発明である蛍光Ｘ線分析用試料前処理システムは、以下の気相分解装置、試料回収装置、搬送装置および制御装置を備える。なお、気相分解装置および試料回収装置が試料前処理装置を構成する。
【０００６】
気相分解装置は、基板表面に存在する被測定物または基板表面に形成された膜の表面もしくは膜中に存在する被測定物を分解室内で反応性ガスにより溶解後乾燥させて基板表面に保持する。試料回収装置は、回収室内で、表面に被測定物が存在する基板に溶液を滴下して保持具で保持しながら基板表面で移動させ、被測定物を回収後乾燥させて基板表面に保持する。搬送装置は、前記分解室から回収室への基板の搬送を行う。制御装置は、前記気相分解装置、試料回収装置および搬送装置を制御する。そして、この試料前処理システムは、前記気相分解装置および試料回収装置に設けられた自動開閉シャッターと、前記気相分解装置および試料回収装置により構成される試料前処理装置内外の差圧を検知する差圧検知手段と、前記試料前処理装置内の前記反応性ガスの濃度を検知する濃度検知手段とを有する。さらに、前記制御装置が、前記差圧検知手段で検知した差圧および前記濃度検知手段で検知した濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、前記自動開閉シャッターを開く。
【０００７】
本願第１の発明によれば、制御装置が、試料前処理装置内外の差圧および試料前処理装置内の反応性ガスの濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッターを開くので、試料前処理装置内から外部へ反応性ガスが流出することがなく、外部にある搬送装置などの腐食防止および長寿命化を十分に図れる。
【０００８】
本願第２の発明は、前記本願第１の発明である蛍光Ｘ線分析用試料前処理システムと、前記気相分解装置または試料回収装置により基板表面に保持された被測定物に１次Ｘ線を照射して発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析装置とを備えた蛍光Ｘ線分析システムであって、前記搬送装置が、前記分解室から蛍光Ｘ線分析装置への基板の搬送および前記回収室から蛍光Ｘ線分析装置への基板の搬送をも行い、前記制御装置が、前記蛍光Ｘ線分析装置をも制御する。本願第２の発明によっても、前記本願第１の発明と同様の作用効果がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である蛍光Ｘ線分析システムについて、構成から説明する。図１（ａ），（ｂ）の一部を破断した平面図、正面図に示すように、この蛍光Ｘ線分析システムは、まず、気相分解装置２０および試料回収装置３０を有する試料前処理装置１０と、試料台４１に載置された基板１上の被測定物２にＸ線源４２から１次Ｘ線４３を照射して発生する蛍光Ｘ線４４の強度を検出手段４５で測定する蛍光Ｘ線分析装置４０と、前記試料前処理装置１０から蛍光Ｘ線分析装置４０へ基板１を搬送する搬送装置５０とを備える。
【００１０】
この実施形態では、試料に対し１次Ｘ線を微小な入射角で照射する全反射蛍光Ｘ線分析装置４０を採用し、Ｘ線源４２は、Ｘ線管、単色化のための分光素子などを有し、検出手段４５には、ＳＳＤなどを用いる。蛍光Ｘ線分析装置４０は、ロボットハンドなどの搬送手段４６を有しており、導入室のカセット４７と試料台４１との間で、基板１を搬送する。
【００１１】
前記搬送装置５０は、レールの上で本体が前後に移動自在なロボットハンドであり、そのハンド部５０ａに基板１を載置して、基板１を、蛍光Ｘ線分析システムのカセット台５に載置されたカセット３（所定の投入位置）から試料前処理装置１０の分解室２１または回収室３１へ、分解室２１から回収室３１へ、分解室２１または回収室３１から蛍光Ｘ線分析装置４０の導入室のカセット４７へ、導入室のカセット４７からもとのカセット台５に載置されたカセット３へ、搬送する。カセット台５には、複数のカセット３を載置できる。
【００１２】
蛍光Ｘ線分析システムは、半導体製造装置などが置かれるクリーンルーム６とそこで製造された半導体基板１を分析する分析室７とを隔てる壁８を突き抜けるように設置され、カセット台５のみがクリーンルーム内にある。カセット台５に載置されたカセット３と搬送装置５０との間には図示しないシャッターが設けられている。
【００１３】
蛍光Ｘ線分析システムは、前記試料前処理装置１０、蛍光Ｘ線分析装置４０、搬送装置５０、カセット台５に載置されたカセット３と搬送装置５０との間のシャッターなどを共通の環境（ソフトウエア）で制御するコンピュータなどの制御装置６０を、例えば蛍光Ｘ線分析装置４０内に配置して備える。各装置は、共通の基台上で、全体として一つの筐体に一体的に設けられている。
【００１４】
試料前処理装置１０のうち、気相分解装置２０は、基板表面に存在する被測定物または基板表面に形成された膜の表面もしくは膜中に存在する被測定物を分解室２１内で反応性ガスにより溶解後乾燥させて基板表面に保持する。試料回収装置３０は、分解室２１の上に配置された回収室３１内で、表面に被測定物が存在する基板に溶液を滴下して保持具で保持しながら基板表面で移動させ、被測定物を回収後乾燥させて基板表面に保持する。
【００１５】
ここで、気相分解装置２０の構成について詳細に説明する。図２（ａ），（ｂ）の平面図、正面図に示すように、この気相分解装置２０の分解室２１は、例えばＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン、登録商標テフロン）製の箱であり、搬送装置のハンド部５０ａに対向する側に、開閉自在の内側シャッター２１ａを有している。すなわち、分解室２１は、右端が斜め下向きに開口しており、その開口を下方から塞ぐのが、前後方向に細長い矩形の板状の内側シャッター２１ａである。
【００１６】
この内側シャッター２１ａは、開閉機構７０により開閉自在であり、開閉機構７０は、以下の支持部７０ａ、回動板７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ、空気圧シリンダ７０ｆ、取付部７０ｇなどからなるリンク機構である。支持部７０ａは、内側シャッター２１ａの下面中央部に取り付けられた四角柱状の部材である。回動板７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅは、右端部において、支持部７０ａの上部および下部を、ピンなどを介して回動自在に前後から挟持する２組の板状の部材である。回動板７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅの左端部は、分解室２１の下方で固定された取付部７０ｇの上部および下部を、ピンなどを介して回動自在に前後から挟持する。空気圧シリンダ７０ｆは、左右方向において支持部７０ａと取付部７０ｇとの間にあって、本体下部が、下側回動板７０ｄ，７０ｅの中央部により、ピンなどを介して回動自在に前後から挟持され、伸縮する軸の先端部が、ピンなどを介して取付部７０ｇに回動自在に取り付けられる。すなわち、空気圧シリンダ７０ｆの軸が延出すると、図３の正面図に示したように、内側シャッター２１ａは下方に下がって開く。
【００１７】
このように構成すると、分解室２１を形成する箱体と内側シャッター２１ａとが機械的に連結されていないので、箱体のみを気相分解装置２０から取り外して、装置２０の外で洗浄などのメンテナンスを行うのが容易である。
【００１８】
さらに、図２に示すように、閉じた内側シャッター２１ａから、上方の回収室３１からの空気が流れ落ちる空間を隔てて、気相分解装置２０の外壁に、図示しない開閉機構により開閉自在の外側シャッター２７が設けられている。分解室２１内には、配管２２ａから反応性ガスとしてフッ化水素が導入され、例えばシリコンウエハである基板１表面に形成された酸化膜を溶解するとともに、膜の表面または膜中に存在する汚染物質などの被測定物を溶解し、配管２２ｂから排出される。基板１表面に膜が形成されていない場合には、基板１表面に存在する被測定物が溶解される。
【００１９】
気相分解装置２０は、分解室２１内に洗浄液として超純水を流して洗浄する分解室洗浄手段２３、すなわち、洗浄液導入配管２３ａおよび排出配管２３ｂを有している。また、分解室２１内に不活性ガスとして清浄な窒素を流して、フッ化水素を追い出すとともに、基板１に生じた液滴を乾燥させる液滴乾燥手段２４、すなわち、窒素導入配管２４ａおよび排出配管２４ｂを有している。なお、液滴乾燥手段では、不活性ガスを流す代わりに、または不活性ガスを流すことに加えて、分解室内を減圧（真空排気）して、基板に生じた液滴を乾燥させてもよい。この場合、真空排気と不活性ガスの導入を繰り返し行ってもよい。
【００２０】
さらに、気相分解装置２０は、基板１が分解室２１内の所定の位置に載置されるように、内周に下向き狭小のテーパ２５ａが付いた基板台２５を有している。すなわち、基板台２５は、搬送装置のハンド部５０ａに干渉しないように一部を切り欠いた輪状で、内周に下向き円錐側面の一部をなすテーパ面２５ａが形成され、仕切り板２６を介して分解室２１内に固定されている。
【００２１】
次に、試料回収装置３０の構成について詳細に説明する。図４（ａ），（ｂ）の平面図、正面図に示すように、この試料回収装置３０の回収室３１は、上部にファン１１およびフィルター１２が設けられた例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）製の箱であり、分解室２１の上に配置され、搬送装置のハンド部５０ａに対向する側に、図示しない開閉機構により開閉自在のシャッター３１ａを有している。そのシャッター３１ａ近傍（図４（ａ）中１点鎖線で囲む範囲）において回収室３１の底板には多数のパンチング孔３１ｂがあけられており、ファン１１およびフィルター１２を介して回収室３１に流入した清浄な空気が、分解室２１の内側シャッター２１ａの外側（右側）へ流れ落ちるようになっている（図３のように分解室２１の内側シャッター２１ａが開いている場合には、その内側（左側）にも流れ落ちる）。試料回収装置３０は、以下の回収液移動手段３２、回収液乾燥手段３３、保持具洗浄手段３４および回転台３５を有している。
【００２２】
回収液移動手段３２は、その先端部下側にある保持具３２ａを、回転台３５に載置された基板１の上方において基板１の外側と中心間で円弧状に移動させるアームであり、保持具３２ａを上下方向にも移動させることができる。保持具３２ａは例えばＰＴＦＥ製のノズルであり、分解室２１のさらに下方のタンクから、溶液（フッ化水素酸）４が供給される。回転台３５は、載置された基板１を水平面内で回転させる。すなわち、試料回収装置３０は、保持具３２ａから基板１の外周近傍に滴下した例えば１００μリットルの溶液４を、基板１を回転させながら、保持具３２ａと基板１で挟むようにして保持しつつ基板１上で中心まで移動させて、基板１表面に存在する被測定物を回収する。
【００２３】
回収液乾燥手段３３は、その先端部に下向きに設けられたランプ３３ａを、基板１の上方において基板１の外側と中心間で円弧状に移動させるアームである。すなわち、試料回収装置３０は、基板１の中心上方にランプ３３ａを移動させ、被測定物を回収した溶液４を加熱して被測定物を乾燥させる。この乾燥時にも、回転台３５で基板１を水平面内で回転させる。
【００２４】
保持具洗浄手段３４は、図５（ａ）に示すように、底付き円筒状の内槽３４ａとその外側の輪状の外槽３４ｂとを有する容器において、内槽３４ａ上方に洗浄液として超純水を供給してオーバーフローさせる配管３４ｃを設け、外槽３４ｂ下部にオーバーフローした洗浄液を排出する配管３４ｄを設けたものである。図４において、試料回収装置３０は、回収液移動手段３２により、保持具３２ａを基板１の外周からさらに外側にある保持具洗浄手段３４の内槽３４ａ上方にまで移動させ、図５（ａ）のように上下に移動させる。すなわち、保持具３２ａの少なくとも下端部を洗浄液に浸漬させて洗浄する。供給側の配管３４ｃは、洗浄後の内槽３４ａ内の洗浄液に含まれる汚染物を流入させないために、図示のように内槽３４ａ内の洗浄液と非接触にすることが好ましい。なお、洗浄は、洗浄液を保持具３２ａに吹き付けて行ってもよい。この場合には、図５（ｂ）のように、供給側の配管３４ｃを開口が上向きになるように設け、下方から保持具３２ａに洗浄液を吹き付ける。
【００２５】
さて、前述したように、気相分解装置２０および試料回収装置３０は、試料前処理装置１０を構成し、図２の自動開閉シャッター２１ａ，２７，３１ａを有するが、さらに、装置１０（２０，３０）内外の差圧を検知する差圧検知手段１３（図４（ｂ）または図２（ｂ））と、装置１０内の前記反応性ガスの濃度を検知する濃度検知手段１４（図２（ｂ））とを有する。差圧検知手段１３は、例えば試料回収装置３０（回収室３１）の右側の壁の下部を貫通するように取り付けられた圧力センサーであり、濃度検知手段１４は、例えば気相分解装置２０の右側の壁の下部（分解室２１よりも下）を貫通するように取り付けられたフッ化水素の濃度センサーである。
【００２６】
前述したように、気相分解装置２０と試料回収装置３０とは、パンチング孔３１ｂ（図４（ａ））により連通しているので、両装置２０，３０内は同圧であり、差圧検知手段１３は、両装置２０，３０に対し１つ設ければ足りる。また、これも前述したように、前記パンチング孔３１ｂ（図４（ａ））を通して、試料回収装置３０内（回収室３１）から気相分解装置２０内（分解室２１の右方）へ空気が流れるので、濃度検知手段１４を気相分解装置２０に取り付ければ、試料回収装置３０内の反応性ガスも検出することができる。
【００２７】
そして、前記制御装置６０（図１）が、差圧検知手段１３で検知した差圧および濃度検知手段１４で検知した濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッター２１ａ，２７，３１ａを開く。なお、以上に説明した蛍光Ｘ線分析システムから、蛍光Ｘ線分析装置４０と、搬送装置５０および制御装置６０における蛍光Ｘ線分析装置４０に関わる機能とを取り除いたものが、蛍光Ｘ線分析用試料前処理システムを構成する。
【００２８】
次に、この蛍光Ｘ線分析システムが備える図１の前記制御装置６０に、操作者の選択に応じて、以下のＶＰＤモード、ＶＰＴモードおよびＴＸＲＦモードのいずれかを実行させるためのプログラムについて詳細に説明する。前記ＶＰＤモードにおいては、まず、搬送装置５０に、基板１を所定の投入位置から分解室２１へ搬送させる。次に、気相分解装置２０に、反応性ガスを分解室２１内に導入させ、所定時間後に分解室から追い出させる。次に、搬送装置５０に、基板１を回収室３１へ搬送させる。次に、図４の試料回収装置３０に、溶液４を基板１に滴下させる。次に、試料回収装置３０に、滴下した溶液４を保持具３２ａで保持しながら基板１表面で移動させて被測定物を回収させる。次に、試料回収装置３０に、被測定物を乾燥させる。次に、図１の搬送装置５０に、基板１を蛍光Ｘ線分析装置４０へ搬送させる。次に、蛍光Ｘ線分析装置４０に、１次Ｘ線４３を被測定物２に照射させて発生する蛍光Ｘ線４４の強度を測定させる。次に、搬送装置５０に、基板１を前記投入位置へ搬送させる。
【００２９】
前記ＶＰＴモードにおいては、まず、搬送装置５０に、基板１を所定の投入位置から分解室２１へ搬送させる。次に、気相分解装置２０に、反応性ガスを分解室２１内に導入させ、所定時間後に分解室から追い出させる。次に、搬送装置５０に、基板１を蛍光Ｘ線分析装置４０へ搬送させる。次に、蛍光Ｘ線分析装置４０に、１次Ｘ線４３を被測定物２に照射させて発生する蛍光Ｘ線４４の強度を測定させる。次に、搬送装置５０に、基板１を前記投入位置へ搬送させる。前記ＴＸＲＦモードにおいては、まず、搬送装置５０に、基板１を所定の投入位置から蛍光Ｘ線分析装置４０へ搬送させる。次に、蛍光Ｘ線分析装置４０に、１次Ｘ線４３を被測定物２に照射させて発生する蛍光Ｘ線４４の強度を測定させる。次に、搬送装置５０に、基板１を前記投入位置へ搬送させる。
【００３０】
次に、この蛍光Ｘ線分析システムの動作について説明する。図１のクリーンルーム６内において、カセット台５に基板１、例えば汚染物質を分析すべきシリコンウエハを収納したカセット３が載置され、そのカセット３内（所定の投入位置）の基板１を所定の条件で前処理、分析すべき旨が図示しない入力手段から制御装置６０に入力されると、蛍光Ｘ線分析システムの各装置が以下のように動作するよう制御される。ここで、前処理および分析の条件は、基板１ごとに、制御装置６０の表示手段（図示せず）を見ながら、入力手段（図示せず）により設定可能であり、試料前処理装置１０、蛍光Ｘ線分析装置４０、搬送装置５０の各装置が共通の環境で制御されるので、蛍光Ｘ線分析システム全体の操作が容易である。
【００３１】
さて、この蛍光Ｘ線分析システムでは、前処理および分析の条件として、大別してＶＰＤモード、ＶＰＴモード、ＴＸＲＦモードの３種類のモードがあり、最初に、ＶＰＤ（ＶａｐｏｒＰｈａｓｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）モードでの蛍光Ｘ線分析システムの動作を説明する。
【００３２】
まず、搬送装置５０が、基板１を分解室２１へ搬送し、図２の基板台２５に載置する。搬送の際、気相分解装置２０の自動開閉シャッター２１ａ，２７が開く。より具体的には、制御装置６０（図１）が、まず、差圧検知手段１３で検知した差圧が所定の範囲内にあること、例えば気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力よりも小さいことを確認し、自動開閉シャッター２１ａを開く。気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力以上である場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター２１ａは開かれない。これは、万一、分解室２１内にかなりの濃度でフッ化水素が残っており、かつ装置２０の内圧が装置２０外の圧力以上である場合に自動開閉シャッター２１ａを開くと、差圧の関係から前述した試料前処理装置１０（２０，３０）外から回収室３１を経由した空気の流れが適切に形成されていないため、分解室２１から出たフッ化水素が滞留し、さらに、自動開閉シャッター２７が閉じていてもその気密性が不十分であると、そこから試料前処理装置１０外へ流出するおそれがあるので、これを防止するためである。
【００３３】
次に、再度気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力よりも小さいことを確認し、かつ濃度検知手段１４で検知したフッ化水素濃度が所定の範囲内にあること、例えば所定値以下であることを確認し、自動開閉シャッター２７を開く。気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力以上である場合、または、フッ化水素濃度が所定値よりも大きい場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター２７は開かれない。
【００３４】
このように、制御装置６０（図１）が、試料前処理装置１０（２０，３０）内外の差圧および試料前処理装置１０内の反応性ガスの濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッター２１ａ，２７を開くので、試料前処理装置１０内から外部へ反応性ガスが流出することがなく、外部にある搬送装置５０などの腐食防止および長寿命化を十分に図れる。
【００３５】
また、基板台２５には、内周に下向き狭小のテーパ２５ａが付いているので、基板１がハンド部５０ａ上で所定の位置から多少ずれていても、基板１を基板台２５に載置するだけで、自重で滑ってはまり込むようにして適切に位置決めされるので、続く回収、分析が正確に行われる。基板１の搬送後、気相分解装置２０の自動開閉シャッター２１ａ，２７が閉じる。
【００３６】
次に、自動開閉シャッター２１ａ，２７が閉じて密閉された分解室２１内にフッ化水素が配管２２ａから導入され、基板１表面に形成された酸化膜を溶解するとともに、膜の表面または膜中に存在する汚染物質などの被測定物を溶解し、配管２２ｂから排出される。基板１表面に膜が形成されていない場合には、基板１表面に存在する被測定物が溶解される。フッ化水素導入の際、排出側の配管２２ｂのバルブが導入側の配管２２ａのバルブよりも先に開くことが好ましいが、逆でも同時でもよい。このフッ化水素による気相分解は、設定により例えば１０分間行われる。
【００３７】
所定時間の気相分解が終了すると、液滴乾燥手段２４により分解室２１内が排気されながら窒素が流され、フッ化水素が追い出されるとともに、基板１に生じた液滴が乾燥される。これにより、以降の搬送において、液滴に搬送装置のハンド部５０ａが接触して腐食されることがなく、ハンド部５０ａ上で基板１が滑って搬送が不正確になることもない。フッ化水素が、搬送装置５０側や蛍光Ｘ線分析装置４０（図１）側に流入して、腐食などの原因となることもない。また、定期的に、分解室洗浄手段２３により分解室２１内に超純水が流されて洗浄される。このように、分解室２１内の洗浄も自動化されるので、蛍光Ｘ線分析システムの操作がいっそう容易になる。
【００３８】
次に、搬送装置５０が、基板１を図４の回収室３１へ搬送し、基板１の中心が回転台３５の回転中心に合致するように載置する。搬送の際、気相分解装置２０および試料回収装置３０の自動開閉シャッター２１ａ，２７，３１ａが開く。より具体的には、制御装置６０（図１）が、まず、基板１を分解室２１へ搬送する際と同様に、気相分解装置２０（図２）の内圧が装置２０外の圧力よりも小さいことを確認し、自動開閉シャッター２１ａを開く。気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力以上である場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター２１ａは開かれない。次に、再度差圧検知手段１３で検知した差圧から気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力よりも小さいことを確認し、かつ濃度検知手段１４（図２）で検知したフッ化水素濃度が所定値以下であることを確認し、自動開閉シャッター２７，３１ａを開く。気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力以上である場合、または、フッ化水素濃度が所定値よりも大きい場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター２７，３１ａは開かれない。基板１の搬送後、自動開閉シャッター２１ａ，２７，３１ａが閉じる。
【００３９】
このように、分解室２１から回収室３１への基板１の搬送も搬送装置５０で行うので、人手による汚染が回避されて正しい分析ができる。また、制御装置６０（図１）が、試料前処理装置１０（２０，３０）内外の差圧および試料前処理装置１０内の反応性ガスの濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッター２１ａ，２７，３１ａを開くので、試料前処理装置１０内から外部へ反応性ガスが流出することがなく、外部にある搬送装置５０などの腐食防止および長寿命化を十分に図れる。
【００４０】
続いて、試料回収装置３０が、保持具３２ａから基板１の外周近傍に滴下した溶液４を、基板１を回転させながら、保持具３２ａで保持しつつ基板１上で中心まで移動させて、基板１表面に存在する被測定物（気相分解装置２０により基板１表面に保持された被測定物）を回収する。回収工程における溶液４の滴下位置や保持具３２ａの移動経路は、これに限定されず、種々考えられる。回収後、保持具３２ａを上昇させ保持具洗浄手段３４の内槽３４ａ上方にまで移動させて上下させ、洗浄液に浸漬させて洗浄する。このように、保持具３２ａの洗浄も自動化されるので、蛍光Ｘ線分析システムの操作がいっそう容易になる。
【００４１】
次に、試料回収装置３０は、基板１の中心上方にランプ３３ａを移動させ、被測定物を回収した溶液４を加熱して被測定物を乾燥させる。この乾燥時にも、回転台３５で基板１を水平面内で回転させる。これにより、被測定物が、基板１上で偏って乾燥して拡がりすぎることがないので、いっそう正しい分析ができる。また、回収室３１が分解室２１の上に配置され、ファン１１およびフィルター１２を介して回収室３１に流入した清浄な空気が、パンチング孔３１ｂを通って分解室２１の内側シャッター２１ａの外側へ流れ落ちるようになっているので、蛍光Ｘ線分析システム全体の設置面積が十分に小さくなるとともに、回収室３１が清浄に保たれる。なお、保持具３２ａが被測定物を回収した溶液４の上方から退避した後であれば、保持具３２ａの洗浄と被測定物の乾燥は、どちらを先に行ってもよく、並行して行ってもよい。
【００４２】
次に、図１において、搬送装置５０が、被測定物２を回収した基板１を蛍光Ｘ線分析装置４０の導入室のカセット４７へ搬送する。搬送の際、図４の試料回収装置３０の自動開閉シャッター３１ａが開く。より具体的には、制御装置６０（図１）が、差圧検知手段１３で検知した差圧から試料回収装置３０の内圧が装置３０外の圧力よりも小さいことを確認し、かつ濃度検知手段１４（図２）で検知したフッ化水素濃度が所定値以下であることを確認し、自動開閉シャッター３１ａを開く。試料回収装置３０の内圧が装置３０外の圧力以上である場合、または、フッ化水素濃度が所定値よりも大きい場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター３１ａは開かれない。基板１の搬送後、自動開閉シャッター３１ａが閉じる。
【００４３】
このように、制御装置６０（図１）が、試料前処理装置１０（２０，３０）内外の差圧および試料前処理装置１０内の反応性ガスの濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッター３１ａを開くので、試料前処理装置１０内から外部へ反応性ガスが流出することがなく、外部にある搬送装置５０などの腐食防止および長寿命化を十分に図れる。
【００４４】
次に、図１の蛍光Ｘ線分析装置４０は、搬送手段４６で基板１を試料台４１へ搬送して載置し、全反射蛍光Ｘ線分析を行う。分析後、基板１は搬送手段４６により導入室のカセット４７へ搬送され、さらに、搬送装置５０によりカセット台５に載置されたもとのカセット３へ搬送される。なお、最初の基板１の分析中に、次の基板の回収、その次の基板の分解を同時に行えば、全体の前処理および分析作業をいっそう迅速に行える。
【００４５】
さて、以上がＶＰＤ（ＶａｐｏｒＰｈａｓｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）モードでの蛍光Ｘ線分析システムの動作説明であるが、次に、ＶＰＴ（ＶａｐｏｒＰｈａｓｅＴｒｅａｔｍｅｎｔ）モードでの動作を説明する。ＶＰＴモードでは、試料回収装置３０による被測定物の回収を行わないので、被測定物が濃縮されず、分析における感度はＶＰＤモードほど大きく向上しないが、基板１における被測定物の分布を知ることができる。また、ＶＰＴモードにおいても、被測定物が、気相分解装置２０でフッ化水素に溶解後乾燥されることより微小な粒状になり、全反射蛍光Ｘ線分析において感度が向上する。
【００４６】
ＶＰＴモードでの動作は、図２で気相分解装置２０において液滴乾燥手段２４により分解室２１内が排気されながら窒素が流され、フッ化水素が追い出されるとともに、基板１に生じた液滴が乾燥される段階まで、ＶＰＤモードと同じである。ＶＰＴモードでは、この次に、搬送装置５０が、被測定物２を保持した基板１を蛍光Ｘ線分析装置４０の導入室のカセット４７（図１）へ搬送する。搬送の際、気相分解装置２０の自動開閉シャッター２１ａ，２７が開く。
【００４７】
より具体的には、制御装置６０（図１）が、まず、ＶＰＤモードで基板１を回収室３１へ搬送する際と同様に、気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力よりも小さいことを確認し、自動開閉シャッター２１ａを開く。気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力以上である場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター２１ａは開かれない。次に、再度気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力よりも小さいことを確認し、かつ濃度検知手段１４で検知したフッ化水素濃度が所定値以下であることを確認し、自動開閉シャッター２７を開く。気相分解装置２０の内圧が装置２０外の圧力以上である場合、または、フッ化水素濃度が所定値よりも大きい場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター２７は開かれない。基板１の搬送後、気相分解装置２０の自動開閉シャッター２１ａ，２７が閉じる。
【００４８】
このように、制御装置６０（図１）が、試料前処理装置１０（２０，３０）内外の差圧および試料前処理装置１０内の反応性ガスの濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッター２１ａ，２７を開くので、試料前処理装置１０内から外部へ反応性ガスが流出することがなく、外部にある搬送装置５０などの腐食防止および長寿命化を十分に図れる。この後、図１の蛍光Ｘ線分析装置４０による分析、搬送装置５０によるもとのカセット３への搬送が、ＶＰＤモードと同様になされる。
【００４９】
さらに、ＴＸＲＦモードでは、気相分解装置２０による気相分解も行わず、すなわち、試料前処理装置１０による前処理を全く行わない。前処理が不要な基板（試料）１に対応したもので、このモードでは、搬送装置５０が、カセット台５に載置されたカセット３から蛍光Ｘ線分析装置４０の導入室のカセット４７へ、基板１を搬送する。この後、蛍光Ｘ線分析装置４０による分析、搬送装置５０によるもとのカセット３への基板１の搬送が、ＶＰＤモードと同様になされる。すなわち、蛍光Ｘ線分析システムは、通常の全反射蛍光Ｘ線分析装置として機能する。
【００５０】
この他に、基板１に酸化膜が形成されておらず、膜を溶解する必要がないような場合には、試料前処理において、試料回収装置３０による被測定物の回収のみを行うＤＡＤＤ（ＤｉｒｅｃｔａｃｉｄＤｒｏｐｌｅｔＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）モードも設定可能である。このモードでは、搬送装置５０が、カセット台５に載置されたカセット３から試料回収装置３０の回収室３１へ、基板１を搬送する。搬送の際、図４の試料回収装置３０の自動開閉シャッター３１ａが開く。より具体的には、制御装置６０（図１）が、差圧検知手段１３で検知した差圧から試料回収装置３０の内圧が装置３０外の圧力よりも小さいことを確認し、かつ濃度検知手段１４（図２）で検知したフッ化水素濃度が所定値以下であることを確認し、自動開閉シャッター３１ａを開く。試料回収装置３０の内圧が装置３０外の圧力以上である場合、または、フッ化水素濃度が所定値よりも大きい場合には、エラー表示がなされ、自動開閉シャッター３１ａは開かれない。基板１の搬送後、自動開閉シャッター３１ａが閉じる。
【００５１】
この場合にも、制御装置６０（図１）が、試料前処理装置１０（２０，３０）内外の差圧および試料前処理装置１０内の反応性ガスの濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッター３１ａを開くので、試料前処理装置１０内から外部へ反応性ガスが流出することがなく、外部にある搬送装置５０などの腐食防止および長寿命化を十分に図れる。この後、試料回収装置３０による被測定物の回収、保持具３２ａの洗浄、被測定物の乾燥、搬送装置５０による蛍光Ｘ線分析装置４０の導入室のカセット４７への基板１の搬送、蛍光Ｘ線分析装置４０による分析、搬送装置５０によるもとのカセット３への基板１の搬送が、ＶＰＤモードと同様になされる。
【００５２】
以上に説明した蛍光Ｘ線分析システム、蛍光Ｘ線分析用前処理システムにおいては、分解室２１の上に回収室３１が配置されるように、気相分解装置２０の上に試料回収装置３０を備えたが、本発明の蛍光Ｘ線分析システム、蛍光Ｘ線分析用前処理システムにおいては、このような位置関係に限定されず、上下逆でもよく、また、水平方向に並べて備えてもよい。ただし、どのような位置関係にあっても、両装置２０，３０間に連通や空気の流れがない場合には、差圧検知手段１３や濃度検知手段１４は、両装置２０，３０にそれぞれ設ける必要がある。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の蛍光Ｘ線分析用前処理システム、蛍光Ｘ線分析システムによれば、制御装置が、試料前処理装置内外の差圧および試料前処理装置内の反応性ガスの濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、自動開閉シャッターを開くので、試料前処理装置内から外部へ反応性ガスが流出することがなく、外部にある搬送装置などの腐食防止および長寿命化を十分に図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態である蛍光Ｘ線分析システムの平面図、（ｂ）は、同システムの正面図である。
【図２】（ａ）は、同システムの気相分解装置の平面図、（ｂ）は、同装置の正面図である。
【図３】同装置の別の状態を示す正面図である。
【図４】（ａ）は、同システムの試料回収装置の平面図、（ｂ）は、同装置の正面図である。
【図５】（ａ）は、同システムの試料回収装置の保持具洗浄手段であって保持具を洗浄液に浸漬させるものの正面図、（ｂ）は、同手段であって保持具に洗浄液を吹き付けるものの正面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…被測定物、４…溶液、１０…試料前処理装置（気相分解装置および試料回収装置）、１３…差圧検知手段、１４…濃度検知手段、２０…気相分解装置、２１…分解室、２１ａ，２７，３１ａ…自動開閉シャッター、３０…試料回収装置、３１…回収室、３２ａ…保持具、４０…蛍光Ｘ線分析装置、４３…１次Ｘ線、４４…蛍光Ｘ線、５０…搬送装置、６０…制御装置。

Claims

基板表面に存在する被測定物または基板表面に形成された膜の表面もしくは膜中に存在する被測定物を分解室内で反応性ガスにより溶解後乾燥させて基板表面に保持する気相分解装置と、
回収室内で、表面に被測定物が存在する基板に溶液を滴下して保持具で保持しながら基板表面で移動させ、被測定物を回収後乾燥させて基板表面に保持する試料回収装置と、
前記分解室から回収室への基板の搬送を行う搬送装置と、
前記気相分解装置、試料回収装置および搬送装置を制御する制御装置とを備えた蛍光Ｘ線分析用試料前処理システムであって、
前記気相分解装置および試料回収装置に設けられた自動開閉シャッターと、前記気相分解装置および試料回収装置により構成される試料前処理装置内外の差圧を検知する差圧検知手段と、前記試料前処理装置内の前記反応性ガスの濃度を検知する濃度検知手段とを有し、
前記制御装置が、前記差圧検知手段で検知した差圧および前記濃度検知手段で検知した濃度がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認して、前記自動開閉シャッターを開く蛍光Ｘ線分析用試料前処理システム。
請求項１の蛍光Ｘ線分析用試料前処理システムと、
前記気相分解装置または試料回収装置により基板表面に保持された被測定物に１次Ｘ線を照射して発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析装置とを備えた蛍光Ｘ線分析システムであって、
前記搬送装置が、前記分解室から蛍光Ｘ線分析装置への基板の搬送および前記回収室から蛍光Ｘ線分析装置への基板の搬送をも行い、
前記制御装置が、前記蛍光Ｘ線分析装置をも制御する蛍光Ｘ線分析システム。