JP4056329B2 - Ｘ線分析装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照射体へのＸ線の照射によって生じる２次Ｘ線を検出し、試料の組成が類似する部分の分布を分析するＸ線分析装置および被照射体の組成が類似する部分の分布をコンピュータに分析させるコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料の組成を分析する装置として、試料にＸ線を照射して組成を分析する装置がある。Ｘ線を試料に照射した際に生じる蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線を検出器で検出し、検出した蛍光Ｘ線のスペクトル線の波長から試料中の元素を分析し、各スペクトル線の強度から各元素の濃度（含有率）を分析する。分析した組成（元素及び含有率）に基づいて、例えば、試料のＸ線走査領域を、組成が類似する部分（相）に分ける相分離を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば図５（ａ）に示す多層配線基板の走査領域について相分離を行った相分離図の例を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）の例では、配線パターン形成部分と配線パターンが形成されていない部分とは、組成が異なるために、異なる相に分離されている。また、蛍光Ｘ線には多層配線基板の２層目まで透過したものも含まれているため、多層配線基板の１層目（表面）に加えて、２層目の配線パターン形成部分も相分離図に現れている。２層目の配線パターン形成部分は、該配線パターン形成部分上層（１層目）の組成も若干含まれるなど、検出される組成が１層目の配線パターン形成部分と若干異なるため、１層目の配線パターンとは別の相に分離される。相分離により、走査領域内の各相の分布を把握することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２４８８４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、蛍光Ｘ線を用いて相分離を行えるのは試料表面付近のみであり、試料内部の相分離は行えない。図５（ａ）に示した多層基板では、図５（ｂ）に図示したように、例えば表面（１層目）及び２層目などの試料表面付近の相分離しか行えない。
【０００６】
試料表面の相分離は、試料表面の形状、色又は反射率などに基づいて行える場合も多い。例えば図５（ｂ）に示した相分離図においては、多層配線基板の１層目の相分布は、図５（ａ）に示す多層配線基板表面の配線パターン形状と同様であり、相分離を行わずとも、多層配線基板表面からある程度の相分布を把握することが可能である。しかし、多層配線基板の２層目の相分布は、図５（ａ）に示す多層配線基板表面から確認できず、相分布を把握するためには、相分離を行う必要がある。試料表面よりも試料内部の方が相分離を行う必要性は高いが、上述したように、蛍光Ｘ線を用いた相分離においては、表面付近しか相分離を行うことができず、試料内部の相分離は行えない。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線に加え、透過Ｘ線に基づいて、組成が類似する部分（相）の分布を分析することにより、被照射体内部も含めた相分離を行うことができるＸ線分析装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、分析した相の分布図を作成及び表示することができるＸ線分析装置を提供することを他の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、被照射体画像を撮像することにより、被照射体表面の形状、色又は反射率などに基づいて被照射体表面の相を分離することができるＸ線分析装置を提供することを他の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るＸ線分析装置は、被照射体が載置される被照射体ステージと、被照射体ステージに向けて１次Ｘ線を照射するＸ線照射手段と、被照射体のＸ線照射位置が変化するように、被照射体ステージを移動する移動手段と、被照射体へのＸ線照射によって生じる２次Ｘ線を検出する２次Ｘ線検出手段と、被照射体を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出手段と、検出した２次Ｘ線の検出データに基づく被照射体のＸ線照射位置に含まれる元素の含有率に応じた第１パラメータと、検出した透過Ｘ線の検出データに基づく被照射体のＸ線照射位置のＸ線の透過率に応じた第２パラメータとに基づいて、被照射体内部を含めた被照射体のＸ線照射領域内の組成が類似する部分を分析する分析手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係るＸ線分析装置は、第１発明において、２次Ｘ線の強度データに基づいて分析されたＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図と、透過Ｘ線の強度データに基づいて分析されたＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図とを同時に重ねて表示するＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図を作成する作成手段と、作成した分布図を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係るＸ線分析装置は、第１又は第２発明において、被照射体を撮像する撮像手段を備え、前記分析手段は、撮像した被照射体画像に基づいて、被照射体画像内の画素情報が類似する部分を分析するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、被照射体に１次Ｘ線を照射した際に検出される検出データを分析させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、被照射体へのＸ線照射によって生じる２次Ｘ線の検出データに基づいて、被照射体のＸ線照射位置に含まれる元素の含有率に応じた第１パラメータを算出させる手順と、コンピュータに、被照射体を透過した透過Ｘ線の検出データに基づいて、被照射体のＸ線照射位置のＸ線の透過率に応じた第２パラメータを算出させる手順と、コンピュータに、第１パラメータ及び第２パラメータに基づいて、被照射体内部を含めた被照射体のＸ線照射領域内の組成が類似する部分を分析させる手順とを含むことを特徴とする。
【００１４】
第１又は第４発明においては、被照射体ステージに載置された被照射体に、Ｘ線照射手段から１次Ｘ線を照射する。被照射体のＸ線照射位置は、移動手段によって被照射体ステージを移動させることで変化する。被照射体へのＸ線照射によって生じる蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線は、２次Ｘ線検出手段で検出し、被照射体を透過した透過Ｘ線は、透過Ｘ線検出手段で検出する。検出した２次Ｘ線及び透過Ｘ線に基づいて、分析手段により、Ｘ線照射領域内の組成が類似する部分（相）の分布を分析する。
【００１５】
例えば、Ｘ線照射領域内の２次Ｘ線の検出データに基づいて、元素の含有率に応じた第１パラメータを求めると共に、透過Ｘ線の検出データに基づいて、Ｘ線の透過率に応じた第２パラメータを求め、第１パラメータ及び第２パラメータに基づいて、Ｘ線照射領域内の相の分布を分析する。第１パラメータは、スペクトル線の検出強度を用いたり、元素の含有率を用いることが可能である。第２パラメータは、透過したＸ線の検出強度を用いたり、Ｘ線の透過率を用いることが可能である。第１パラメータ及び第２パラメータに、スペクトル線の検出強度及び透過したＸ線の検出強度を用いる場合は、両者を例えば０〜２００の数値範囲に正規化して、相の分析を行う。
【００１６】
第２発明においては、作成手段で、Ｘ線照射領域内の組成が類似する部分（相）の分布図を作成し、表示手段に、作成した分布図を表示する。例えば、各相を異なる色で表した分布図を作成及び表示する。分布図には、透過Ｘ線に基づく、２次Ｘ線では検出できない被照射体内部の相も含まれる。
【００１７】
第３発明においては、撮像手段で被照射体を撮像する。分析手段により、被照射体画像の画素情報に基づいて、組成が類似する部分（相）を分析する。例えば、被照射体画像から、被照射体表面の形状、色又は反射率などの情報を取得し、相分析に使用する。例えば、緑色の基板に金色（黄色）の配線パターンが形成されている場合、基板表面の撮像画像内の色の違いに基づいて、基板表面の配線パターン形状を取得することができる。配線パターン形成部分（金色）と配線パターンが形成されていない部分（緑）とは組成が異なっており、撮像画像に基づいて相分離を行うことが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。本説明においては、Ｘ線分析装置として、Ｘ線を試料（被照射体）に照射した際に生じる蛍光Ｘ線（２次Ｘ線）を検出し、試料の組成などを分析するＸ線分析装置を例にして説明する。
【００１９】
図１に本発明に係るＸ線分析装置の例を示す。Ｘ線分析装置は、試料２０が載置される試料ステージ２４と、Ｘ線を発生させるＸ線発生器１２と、Ｘ線発生器１２で発生されたＸ線を、試料ステージ２４近傍の開口部２８に導くＸ線導管１４と、開口部２８に入射した蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出器（２次Ｘ線検出手段）１６と、試料２０を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）１８と、試料２０を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器（透過Ｘ線検出手段）２２とを備える。
【００２０】
Ｘ線発生器１２及びＸ線導管１４は、試料２０にＸ線を照射する手段として動作する。開口部２８は、Ｘ線透過体２６で塞がれた閉空間であり、Ｘ線導管１４，蛍光Ｘ線検出器１６及びＣＣＤ１８の各先端部が配置されている。また、開口部２８内は真空である。試料ステージ２４を挟んで開口部２８と対向する位置に透過Ｘ線検出器２２が配置されている。試料ステージ２４はＸ線の透過率が高い材質のものを用いる。
【００２１】
試料ステージ２４は、モータ３４により、試料ステージ２４表面と平行な直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向）に移動すると共に、モータ３６により、Ｘ線透過体２６方向に移動する。モータ３４，３６は、ステージコントローラ３８によって制御される。また、Ｘ線発生器１２で発生するＸ線の出力強度などは、Ｘ線コントローラ３２によって制御される。Ｘ線コントローラ３２及びステージコントローラ３８は、データ処理部４０から送られる制御信号に基づいて作動する。データ処理部４０は、コンピュータ４２に接続されている。
【００２２】
データ処理部４０は、コンピュータ４２又は図示しない制御パネルなどからＸ線発生器１２の制御パラメータを受付けた場合、受付けた制御パラメータに応じた制御信号を作成し、Ｘ線コントローラ３２に送る。Ｘ線コントローラ３２は、受取った制御信号に基づいてＸ線発生器１２の出力強度などを制御する。
【００２３】
また、データ処理部４０は、コンピュータ４２又は図示しない制御パネルなどから試料ステージ２４の制御パラメータを受付けた場合、制御パラメータに応じた制御信号を作成し、ステージコントローラ３８に送る。ステージコントローラ３８は、受取った制御信号に基づいてモータ３４，３６を制御して、試料ステージ２４を移動させる。例えばモータ（移動手段）３４を制御して、試料２０がＸ線でｘ方向及びｙ方向に走査されるように試料ステージ２４を移動させる。
【００２４】
また、データ処理部４０は、パルスプロセッサ及びＭＣＡ（Multi Channel Analyzer）を有し、蛍光Ｘ線検出器１６及び透過Ｘ線検出器２２から、蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の検出信号を受付け、受付けた蛍光Ｘ線のスペクトル線の強度データ、および受付けた透過Ｘ線の強度データなどを含む検出データを作成し、コンピュータ４２に送る。
【００２５】
コンピュータ４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ハードディスクドライブ（以下、ハードディスクと略す）と、フレキシブルディスクドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブ等の外部記憶装置と、図示していないマウス及びキーボード等の入力装置とを備える。また、コンピュータ４２には、ディスプレイ装置４４が接続されている。
【００２６】
コンピュータ４２のＣＰＵは、入力手段から受付けたプログラムもしくはデータ、またはハードディスクもしくは外部記憶手段から読み出したプログラムもしくはデータ等をＲＡＭに記憶し、ＲＡＭに記憶したプログラムの実行又はデータの演算等の各種処理を行い、各種処理結果又は各種処理に用いる一時的なデータをＲＡＭに記憶する。例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体５０に記録されたコンピュータプログラム又はデータを外部記憶装置で読み出してハードディスク又はＲＡＭに記憶してＣＰＵに実行させる。ＲＡＭに記憶した演算結果等のデータは、ＣＰＵにより、ハードディスクに記憶されたり、ディスプレイ装置４４に出力される。
【００２７】
コンピュータ４２は、データ処理部４０から送られた検出データをハードディスクなどに記憶し、記憶した検出データに基づいた分析処理又は表示処理などをＣＰＵで実行する。例えば、図５（ａ）に示す走査領域内のｘ方向の２５６点、ｙ方向の２５６点の各走査位置において、所定元素の分布図などをＣＰＵで作成し、ディスプレイ装置４４に表示する。前記分布図は、各走査位置の所定元素の濃度（含有率）の大小を輝度値の大小で表すことが可能である。
【００２８】
コンピュータ４２は、データ処理部４０から送られる蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の検出データに基づいて、試料２０の組成（元素及び元素の含有率）が類似する部分（相）を分析する手段、および、走査領域内の相の分布図（相分離図）を作成する手段として動作する。コンピュータ４２は、ＣＰＵにより、走査領域内を相に分離する相分離処理を実行する。コンピュータ（ＣＰＵ）４２は、ハードディスクなどに記憶されている蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の強度データを、指定された範囲内に収まるように夫々正規化し、正規化した値に基づいて、走査領域内での相分離処理を実行する。例えば、強度データは、走査領域内のマッピング画像又は透過画像における各画素の輝度値又は白黒階調値（０〜２５５）に正規化される。
【００２９】
以下、図２（ａ）に示す走査領域を例にして、蛍光Ｘ線に基づいた相分離について説明する。図２（ａ）に示す走査領域において、領域Ａ１には第１元素が含まれ、領域Ａ２及びＡ４には第２元素が含まれ、領域Ａ５及びＡ７には第１元素及び第２元素が含まれ、領域Ａ３及びＡ６には第１元素及び第２元素の何れも含まれていないものとする。
【００３０】
コンピュータ４２には、各走査位置に含まれている元素及びスペクトル線の強度データが記憶されており、コンピュータ（ＣＰＵ）４２は、記憶されている各強度データを例えば０〜２５５の輝度値に正規化し、正規化された強度データ（輝度値）をＲＡＭなどに記憶する。コンピュータ４２は、前記輝度値を用いて、例えば図２（ｂ）に示すように、第１元素及び第２元素の相関図を作成する。図２（ｂ）の例では、各走査位置の第１元素及び第２元素の輝度値を夫々横軸及び縦軸にプロットしている。図２（ｂ）の例では、プロットされた各点は、４つのグループＧ１〜Ｇ４に分かれている。
【００３１】
グループＧ１は、ほぼ第２元素だけを含んでいると見なせ、領域Ａ２及びＡ４に対応する。同様に、グループＧ２は領域Ａ３及びＡ６に対応し、グループＧ３は領域Ａ５及びＡ７に対応し、グループＧ４は領域Ａ１に対応する。コンピュータ４２は、グループ分けを行った後、各走査位置が属するグループ（相）を記憶する。コンピュータ４２は、記憶した各走査位置のグループ（相）に基づいて、例えば図３に示すように、走査領域内の相分離図を作成してＲＡＭに記憶し、ディスプレイ装置４４に表示する。
【００３２】
グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の夫々に、例えば赤色、白色、緑色及び黄色を割当て、領域Ａ１を黄色、領域Ａ２及びＡ４を赤色、領域Ａ５及びＡ７を緑色、領域Ａ３及びＡ６を白色で表示することが可能である。また、図２（ｂ）の例においては、元素が２種類であるため２次元的に相（グループ）を分析しているが、元素がｎ種類（ｎ≧３）の場合はｎ次元的に相（グループ）を分析する。また、図２（ｂ）では説明のために相関図を用いたが、実際はＣＰＵ内部で演算処理される。
【００３３】
本発明においては、蛍光Ｘ線のスペクトル線の強度データに加えて、透過Ｘ線の強度データを用いて相分離処理を行う。透過Ｘ線の強度データは、ＣＰＵにより、例えば透過画像を表示する際の白黒階調値（例えば０〜２５５）に正規化される。図５（ａ）に示した多層配線基板の透過画像の概略の例を図４（ａ）に示す。図４（ａ）の画像には、３層目以下の配線パターンも現れている。
【００３４】
透過Ｘ線から得られた強度データは、蛍光Ｘ線から得られた強度データと同様に例えば０〜２５５の値に正規化されており、相分離処理時に、蛍光Ｘ線から得られた強度データと同様に扱う。組成が異なる部分は透過率が異なるため、透過Ｘ線から得られた強度データの差異に基づいて相を分離する。例えば、配線パターン形成部分と配線パターンが形成されていない部分とでは透過率が異なり、透過Ｘ線から得られた強度データの差異に基づいて、配線パターンが形成されている部分と形成されていない部分との相分離を行う。
【００３５】
蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線から得られた強度データに基づいて作成される相分離図の例を図４（ｂ）に示す。相分離図には、１層目及び２層目の配線パターン部分の相のように、蛍光Ｘ線から得られた強度データと透過Ｘ線から得られた強度データとに基づいて分離された相と、３層目以下の配線パターン部分のように、透過Ｘ線から得られた強度データに基づいて分離された相が表示される。透過Ｘ線を用いることにより、従来（図５（ｂ））は現れていない３層目以下の相も表示される。
【００３６】
上述した実施の形態においては、蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線に基づいて、相分離を行ったが、さらに、ＣＣＤ１８による試料２０の撮像画像に基づいて相分離を行うことも可能である。撮像画像に含まれる試料２０表面の形状、色又は反射率などの情報に基づいて相分離を行う。例えば、各走査位置の色が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３成分で表されており、各成分の値が０〜２５５の場合、各成分の値（以下、Ｒ強度データ、Ｇ強度データ、Ｂ強度データという）を、蛍光Ｘ線から得られる強度データと同様に扱う。走査位置の色が、例えばＲ＝１５、Ｇ＝２３０、Ｂ＝１０の場合、前記走査位置のＲ強度データは１５、Ｇ強度データは２３０、Ｂ強度データは１０となる。
【００３７】
例えば、図５（ａ）に示す多層配線基板表面の配線パターン部分の色が黄色（例えばＲ＝２２０、Ｇ＝２３０、Ｂ＝１５）、基板部分の色が緑（例えばＲ＝１５、Ｇ＝２３５、Ｂ＝１０）の場合、Ｒ強度データの差異によって黄色部分（配線パターン部分）と緑色部分（基板部分）とは異なる相に分離される。試料表面の相分離に試料の撮像画像を使用することにより、試料表面の相分析時間を短縮することが可能になる。
【００３８】
また、ＣＣＤ１８により撮像した像の他に、レーザー顕微鏡像、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）のマッピング像、またはＲａｍａｎのマッピング像などの種々の像を相分離に使用することも可能である。
【００３９】
上述した実施の形態においては、蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の強度データを０〜２５５などの範囲に正規化したが、例えば強度データの代わりに、透過Ｘ線及び蛍光Ｘ線の検出データに基づく透過率（０〜１００％）及び元素の含有率（０〜１００％）を用いることも可能である。また、上記実施の形態においては、Ｘ線照射手段として、Ｘ線導管を用いた例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、Ｘ線照射手段としてコリメータを用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
第１及び第４発明によれば、蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線に加え、透過Ｘ線に基づいて、分析手段で組成が類似する部分（相）の分布を分析することにより、２次Ｘ線により得られる試料表面付近の相に加え、透過Ｘ線により得られる試料内部の相も含めた相分離を行うことができる。
【００４１】
第２発明によれば、作成手段でＸ線照射領域内の相の分布図を作成し、表示装置に表示することができる。相の分布を視覚的に把握することができる。
【００４２】
第３発明によれば、撮像手段で撮像した被照射体画像を相の分析に使用することにより、試料表面の形状、色又は反射率などの情報に基づいて、分析手段で試料表面の相を分析することができる。被照射体画像を用いることにより、相分布の分析時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線分析装置の例を示す図である。
【図２】（ａ）は走査領域の例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）における第１元素及び第２元素の相関を示す図である。
【図３】図２（ａ）における相分離図の例を示す図である。
【図４】（ａ）は透過画像の例を示す図であり、（ｂ）は相分離図の例を示す図である。
【図５】（ａ）は走査領域の例を示す図であり、（ｂ）は従来の相分離図の例を示す図である。
【符号の説明】
１２ Ｘ線発生器（Ｘ線照射手段）
１４ Ｘ線導管（Ｘ線照射手段）
１６ 蛍光Ｘ線検出器（２次Ｘ線検出手段）
１８ ＣＣＤ（撮像手段）
２０ 試料（被照射体）
２２ 透過Ｘ線検出器（透過Ｘ線検出手段）
２４ 試料ステージ（被照射体ステージ）
３４ モータ（移動手段）
４２ コンピュータ（分析手段、作成手段）
４４ ディスプレイ装置（表示手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照射体へのＸ線の照射によって生じる２次Ｘ線を検出し、試料の組成が類似する部分の分布を分析するＸ線分析装置および被照射体の組成が類似する部分の分布をコンピュータに分析させるコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料の組成を分析する装置として、試料にＸ線を照射して組成を分析する装置がある。Ｘ線を試料に照射した際に生じる蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線を検出器で検出し、検出した蛍光Ｘ線のスペクトル線の波長から試料中の元素を分析し、各スペクトル線の強度から各元素の濃度（含有率）を分析する。分析した組成（元素及び含有率）に基づいて、例えば、試料のＸ線走査領域を、組成が類似する部分（相）に分ける相分離を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば図５（ａ）に示す多層配線基板の走査領域について相分離を行った相分離図の例を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）の例では、配線パターン形成部分と配線パターンが形成されていない部分とは、組成が異なるために、異なる相に分離されている。また、蛍光Ｘ線には多層配線基板の２層目まで透過したものも含まれているため、多層配線基板の１層目（表面）に加えて、２層目の配線パターン形成部分も相分離図に現れている。２層目の配線パターン形成部分は、該配線パターン形成部分上層（１層目）の組成も若干含まれるなど、検出される組成が１層目の配線パターン形成部分と若干異なるため、１層目の配線パターンとは別の相に分離される。相分離により、走査領域内の各相の分布を把握することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２４８８４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、蛍光Ｘ線を用いて相分離を行えるのは試料表面付近のみであり、試料内部の相分離は行えない。図５（ａ）に示した多層基板では、図５（ｂ）に図示したように、例えば表面（１層目）及び２層目などの試料表面付近の相分離しか行えない。
【０００６】
試料表面の相分離は、試料表面の形状、色又は反射率などに基づいて行える場合も多い。例えば図５（ｂ）に示した相分離図においては、多層配線基板の１層目の相分布は、図５（ａ）に示す多層配線基板表面の配線パターン形状と同様であり、相分離を行わずとも、多層配線基板表面からある程度の相分布を把握することが可能である。しかし、多層配線基板の２層目の相分布は、図５（ａ）に示す多層配線基板表面から確認できず、相分布を把握するためには、相分離を行う必要がある。試料表面よりも試料内部の方が相分離を行う必要性は高いが、上述したように、蛍光Ｘ線を用いた相分離においては、表面付近しか相分離を行うことができず、試料内部の相分離は行えない。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線に加え、透過Ｘ線に基づいて、組成が類似する部分（相）の分布を分析することにより、被照射体内部も含めた相分離を行うことができるＸ線分析装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、分析した相の分布図を作成及び表示することができるＸ線分析装置を提供することを他の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、被照射体画像を撮像することにより、被照射体表面の形状、色又は反射率などに基づいて被照射体表面の相を分離することができるＸ線分析装置を提供することを他の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るＸ線分析装置は、被照射体が載置される被照射体ステージと、被照射体ステージに向けて１次Ｘ線を照射するＸ線照射手段と、被照射体のＸ線照射位置が変化するように、被照射体ステージを移動する移動手段と、被照射体へのＸ線照射によって生じる２次Ｘ線を検出する２次Ｘ線検出手段と、被照射体を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出手段と、検出した２次Ｘ線の検出データに基づく被照射体のＸ線照射位置に含まれる元素の含有率に応じた第１パラメータと、検出した透過Ｘ線の検出データに基づく被照射体のＸ線照射位置のＸ線の透過率に応じた第２パラメータとに基づいて、被照射体内部を含めた被照射体のＸ線照射領域内の組成が類似する部分を分析する分析手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係るＸ線分析装置は、第１発明において、２次Ｘ線の強度データに基づいて分析されたＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図と、透過Ｘ線の強度データに基づいて分析されたＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図とを同時に重ねて表示するＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図を作成する作成手段と、作成した分布図を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係るＸ線分析装置は、第１又は第２発明において、被照射体を撮像する撮像手段を備え、前記分析手段は、撮像した被照射体画像に基づいて、被照射体画像内の画素情報が類似する部分を分析するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、被照射体に１次Ｘ線を照射した際に検出される検出データを分析させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、被照射体へのＸ線照射によって生じる２次Ｘ線の検出データに基づいて、被照射体のＸ線照射位置に含まれる元素の含有率に応じた第１パラメータを算出させる手順と、コンピュータに、被照射体を透過した透過Ｘ線の検出データに基づいて、被照射体のＸ線照射位置のＸ線の透過率に応じた第２パラメータを算出させる手順と、コンピュータに、第１パラメータ及び第２パラメータに基づいて、被照射体内部を含めた被照射体のＸ線照射領域内の組成が類似する部分を分析させる手順とを含むことを特徴とする。
【００１４】
第１又は第４発明においては、被照射体ステージに載置された被照射体に、Ｘ線照射手段から１次Ｘ線を照射する。被照射体のＸ線照射位置は、移動手段によって被照射体ステージを移動させることで変化する。被照射体へのＸ線照射によって生じる蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線は、２次Ｘ線検出手段で検出し、被照射体を透過した透過Ｘ線は、透過Ｘ線検出手段で検出する。検出した２次Ｘ線及び透過Ｘ線に基づいて、分析手段により、Ｘ線照射領域内の組成が類似する部分（相）の分布を分析する。
【００１５】
例えば、Ｘ線照射領域内の２次Ｘ線の検出データに基づいて、元素の含有率に応じた第１パラメータを求めると共に、透過Ｘ線の検出データに基づいて、Ｘ線の透過率に応じた第２パラメータを求め、第１パラメータ及び第２パラメータに基づいて、Ｘ線照射領域内の相の分布を分析する。第１パラメータは、スペクトル線の検出強度を用いたり、元素の含有率を用いることが可能である。第２パラメータは、透過したＸ線の検出強度を用いたり、Ｘ線の透過率を用いることが可能である。第１パラメータ及び第２パラメータに、スペクトル線の検出強度及び透過したＸ線の検出強度を用いる場合は、両者を例えば０〜２００の数値範囲に正規化して、相の分析を行う。
【００１６】
第２発明においては、作成手段で、Ｘ線照射領域内の組成が類似する部分（相）の分布図を作成し、表示手段に、作成した分布図を表示する。例えば、各相を異なる色で表した分布図を作成及び表示する。分布図には、透過Ｘ線に基づく、２次Ｘ線では検出できない被照射体内部の相も含まれる。
【００１７】
第３発明においては、撮像手段で被照射体を撮像する。分析手段により、被照射体画像の画素情報に基づいて、組成が類似する部分（相）を分析する。例えば、被照射体画像から、被照射体表面の形状、色又は反射率などの情報を取得し、相分析に使用する。例えば、緑色の基板に金色（黄色）の配線パターンが形成されている場合、基板表面の撮像画像内の色の違いに基づいて、基板表面の配線パターン形状を取得することができる。配線パターン形成部分（金色）と配線パターンが形成されていない部分（緑）とは組成が異なっており、撮像画像に基づいて相分離を行うことが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。本説明においては、Ｘ線分析装置として、Ｘ線を試料（被照射体）に照射した際に生じる蛍光Ｘ線（２次Ｘ線）を検出し、試料の組成などを分析するＸ線分析装置を例にして説明する。
【００１９】
図１に本発明に係るＸ線分析装置の例を示す。Ｘ線分析装置は、試料２０が載置される試料ステージ２４と、Ｘ線を発生させるＸ線発生器１２と、Ｘ線発生器１２で発生されたＸ線を、試料ステージ２４近傍の開口部２８に導くＸ線導管１４と、開口部２８に入射した蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出器（２次Ｘ線検出手段）１６と、試料２０を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）１８と、試料２０を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器（透過Ｘ線検出手段）２２とを備える。
【００２０】
Ｘ線発生器１２及びＸ線導管１４は、試料２０にＸ線を照射する手段として動作する。開口部２８は、Ｘ線透過体２６で塞がれた閉空間であり、Ｘ線導管１４，蛍光Ｘ線検出器１６及びＣＣＤ１８の各先端部が配置されている。また、開口部２８内は真空である。試料ステージ２４を挟んで開口部２８と対向する位置に透過Ｘ線検出器２２が配置されている。試料ステージ２４はＸ線の透過率が高い材質のものを用いる。
【００２１】
試料ステージ２４は、モータ３４により、試料ステージ２４表面と平行な直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向）に移動すると共に、モータ３６により、Ｘ線透過体２６方向に移動する。モータ３４，３６は、ステージコントローラ３８によって制御される。また、Ｘ線発生器１２で発生するＸ線の出力強度などは、Ｘ線コントローラ３２によって制御される。Ｘ線コントローラ３２及びステージコントローラ３８は、データ処理部４０から送られる制御信号に基づいて作動する。データ処理部４０は、コンピュータ４２に接続されている。
【００２２】
データ処理部４０は、コンピュータ４２又は図示しない制御パネルなどからＸ線発生器１２の制御パラメータを受付けた場合、受付けた制御パラメータに応じた制御信号を作成し、Ｘ線コントローラ３２に送る。Ｘ線コントローラ３２は、受取った制御信号に基づいてＸ線発生器１２の出力強度などを制御する。
【００２３】
また、データ処理部４０は、コンピュータ４２又は図示しない制御パネルなどから試料ステージ２４の制御パラメータを受付けた場合、制御パラメータに応じた制御信号を作成し、ステージコントローラ３８に送る。ステージコントローラ３８は、受取った制御信号に基づいてモータ３４，３６を制御して、試料ステージ２４を移動させる。例えばモータ（移動手段）３４を制御して、試料２０がＸ線でｘ方向及びｙ方向に走査されるように試料ステージ２４を移動させる。
【００２４】
また、データ処理部４０は、パルスプロセッサ及びＭＣＡ（Multi Channel Analyzer）を有し、蛍光Ｘ線検出器１６及び透過Ｘ線検出器２２から、蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の検出信号を受付け、受付けた蛍光Ｘ線のスペクトル線の強度データ、および受付けた透過Ｘ線の強度データなどを含む検出データを作成し、コンピュータ４２に送る。
【００２５】
コンピュータ４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ハードディスクドライブ（以下、ハードディスクと略す）と、フレキシブルディスクドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブ等の外部記憶装置と、図示していないマウス及びキーボード等の入力装置とを備える。また、コンピュータ４２には、ディスプレイ装置４４が接続されている。
【００２６】
コンピュータ４２のＣＰＵは、入力手段から受付けたプログラムもしくはデータ、またはハードディスクもしくは外部記憶手段から読み出したプログラムもしくはデータ等をＲＡＭに記憶し、ＲＡＭに記憶したプログラムの実行又はデータの演算等の各種処理を行い、各種処理結果又は各種処理に用いる一時的なデータをＲＡＭに記憶する。例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体５０に記録されたコンピュータプログラム又はデータを外部記憶装置で読み出してハードディスク又はＲＡＭに記憶してＣＰＵに実行させる。ＲＡＭに記憶した演算結果等のデータは、ＣＰＵにより、ハードディスクに記憶されたり、ディスプレイ装置４４に出力される。
【００２７】
コンピュータ４２は、データ処理部４０から送られた検出データをハードディスクなどに記憶し、記憶した検出データに基づいた分析処理又は表示処理などをＣＰＵで実行する。例えば、図５（ａ）に示す走査領域内のｘ方向の２５６点、ｙ方向の２５６点の各走査位置において、所定元素の分布図などをＣＰＵで作成し、ディスプレイ装置４４に表示する。前記分布図は、各走査位置の所定元素の濃度（含有率）の大小を輝度値の大小で表すことが可能である。
【００２８】
コンピュータ４２は、データ処理部４０から送られる蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の検出データに基づいて、試料２０の組成（元素及び元素の含有率）が類似する部分（相）を分析する手段、および、走査領域内の相の分布図（相分離図）を作成する手段として動作する。コンピュータ４２は、ＣＰＵにより、走査領域内を相に分離する相分離処理を実行する。コンピュータ（ＣＰＵ）４２は、ハードディスクなどに記憶されている蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の強度データを、指定された範囲内に収まるように夫々正規化し、正規化した値に基づいて、走査領域内での相分離処理を実行する。例えば、強度データは、走査領域内のマッピング画像又は透過画像における各画素の輝度値又は白黒階調値（０〜２５５）に正規化される。
【００２９】
以下、図２（ａ）に示す走査領域を例にして、蛍光Ｘ線に基づいた相分離について説明する。図２（ａ）に示す走査領域において、領域Ａ１には第１元素が含まれ、領域Ａ２及びＡ４には第２元素が含まれ、領域Ａ５及びＡ７には第１元素及び第２元素が含まれ、領域Ａ３及びＡ６には第１元素及び第２元素の何れも含まれていないものとする。
【００３０】
コンピュータ４２には、各走査位置に含まれている元素及びスペクトル線の強度データが記憶されており、コンピュータ（ＣＰＵ）４２は、記憶されている各強度データを例えば０〜２５５の輝度値に正規化し、正規化された強度データ（輝度値）をＲＡＭなどに記憶する。コンピュータ４２は、前記輝度値を用いて、例えば図２（ｂ）に示すように、第１元素及び第２元素の相関図を作成する。図２（ｂ）の例では、各走査位置の第１元素及び第２元素の輝度値を夫々横軸及び縦軸にプロットしている。図２（ｂ）の例では、プロットされた各点は、４つのグループＧ１〜Ｇ４に分かれている。
【００３１】
グループＧ１は、ほぼ第２元素だけを含んでいると見なせ、領域Ａ２及びＡ４に対応する。同様に、グループＧ２は領域Ａ３及びＡ６に対応し、グループＧ３は領域Ａ５及びＡ７に対応し、グループＧ４は領域Ａ１に対応する。コンピュータ４２は、グループ分けを行った後、各走査位置が属するグループ（相）を記憶する。コンピュータ４２は、記憶した各走査位置のグループ（相）に基づいて、例えば図３に示すように、走査領域内の相分離図を作成してＲＡＭに記憶し、ディスプレイ装置４４に表示する。
【００３２】
グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の夫々に、例えば赤色、白色、緑色及び黄色を割当て、領域Ａ１を黄色、領域Ａ２及びＡ４を赤色、領域Ａ５及びＡ７を緑色、領域Ａ３及びＡ６を白色で表示することが可能である。また、図２（ｂ）の例においては、元素が２種類であるため２次元的に相（グループ）を分析しているが、元素がｎ種類（ｎ≧３）の場合はｎ次元的に相（グループ）を分析する。また、図２（ｂ）では説明のために相関図を用いたが、実際はＣＰＵ内部で演算処理される。
【００３３】
本発明においては、蛍光Ｘ線のスペクトル線の強度データに加えて、透過Ｘ線の強度データを用いて相分離処理を行う。透過Ｘ線の強度データは、ＣＰＵにより、例えば透過画像を表示する際の白黒階調値（例えば０〜２５５）に正規化される。図５（ａ）に示した多層配線基板の透過画像の概略の例を図４（ａ）に示す。図４（ａ）の画像には、３層目以下の配線パターンも現れている。
【００３４】
透過Ｘ線から得られた強度データは、蛍光Ｘ線から得られた強度データと同様に例えば０〜２５５の値に正規化されており、相分離処理時に、蛍光Ｘ線から得られた強度データと同様に扱う。組成が異なる部分は透過率が異なるため、透過Ｘ線から得られた強度データの差異に基づいて相を分離する。例えば、配線パターン形成部分と配線パターンが形成されていない部分とでは透過率が異なり、透過Ｘ線から得られた強度データの差異に基づいて、配線パターンが形成されている部分と形成されていない部分との相分離を行う。
【００３５】
蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線から得られた強度データに基づいて作成される相分離図の例を図４（ｂ）に示す。相分離図には、１層目及び２層目の配線パターン部分の相のように、蛍光Ｘ線から得られた強度データと透過Ｘ線から得られた強度データとに基づいて分離された相と、３層目以下の配線パターン部分のように、透過Ｘ線から得られた強度データに基づいて分離された相が表示される。透過Ｘ線を用いることにより、従来（図５（ｂ））は現れていない３層目以下の相も表示される。
【００３６】
上述した実施の形態においては、蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線に基づいて、相分離を行ったが、さらに、ＣＣＤ１８による試料２０の撮像画像に基づいて相分離を行うことも可能である。撮像画像に含まれる試料２０表面の形状、色又は反射率などの情報に基づいて相分離を行う。例えば、各走査位置の色が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３成分で表されており、各成分の値が０〜２５５の場合、各成分の値（以下、Ｒ強度データ、Ｇ強度データ、Ｂ強度データという）を、蛍光Ｘ線から得られる強度データと同様に扱う。走査位置の色が、例えばＲ＝１５、Ｇ＝２３０、Ｂ＝１０の場合、前記走査位置のＲ強度データは１５、Ｇ強度データは２３０、Ｂ強度データは１０となる。
【００３７】
例えば、図５（ａ）に示す多層配線基板表面の配線パターン部分の色が黄色（例えばＲ＝２２０、Ｇ＝２３０、Ｂ＝１５）、基板部分の色が緑（例えばＲ＝１５、Ｇ＝２３５、Ｂ＝１０）の場合、Ｒ強度データの差異によって黄色部分（配線パターン部分）と緑色部分（基板部分）とは異なる相に分離される。試料表面の相分離に試料の撮像画像を使用することにより、試料表面の相分析時間を短縮することが可能になる。
【００３８】
また、ＣＣＤ１８により撮像した像の他に、レーザー顕微鏡像、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）のマッピング像、またはＲａｍａｎのマッピング像などの種々の像を相分離に使用することも可能である。
【００３９】
上述した実施の形態においては、蛍光Ｘ線及び透過Ｘ線の強度データを０〜２５５などの範囲に正規化したが、例えば強度データの代わりに、透過Ｘ線及び蛍光Ｘ線の検出データに基づく透過率（０〜１００％）及び元素の含有率（０〜１００％）を用いることも可能である。また、上記実施の形態においては、Ｘ線照射手段として、Ｘ線導管を用いた例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、Ｘ線照射手段としてコリメータを用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
第１及び第４発明によれば、蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線に加え、透過Ｘ線に基づいて、分析手段で組成が類似する部分（相）の分布を分析することにより、２次Ｘ線により得られる試料表面付近の相に加え、透過Ｘ線により得られる試料内部の相も含めた相分離を行うことができる。
【００４１】
第２発明によれば、作成手段でＸ線照射領域内の相の分布図を作成し、表示装置に表示することができる。相の分布を視覚的に把握することができる。
【００４２】
第３発明によれば、撮像手段で撮像した被照射体画像を相の分析に使用することにより、試料表面の形状、色又は反射率などの情報に基づいて、分析手段で試料表面の相を分析することができる。被照射体画像を用いることにより、相分布の分析時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線分析装置の例を示す図である。
【図２】（ａ）は走査領域の例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）における第１元素及び第２元素の相関を示す図である。
【図３】図２（ａ）における相分離図の例を示す図である。
【図４】（ａ）は透過画像の例を示す図であり、（ｂ）は相分離図の例を示す図である。
【図５】（ａ）は走査領域の例を示す図であり、（ｂ）は従来の相分離図の例を示す図である。
【符号の説明】
１２ Ｘ線発生器（Ｘ線照射手段）
１４ Ｘ線導管（Ｘ線照射手段）
１６ 蛍光Ｘ線検出器（２次Ｘ線検出手段）
１８ ＣＣＤ（撮像手段）
２０ 試料（被照射体）
２２ 透過Ｘ線検出器（透過Ｘ線検出手段）
２４ 試料ステージ（被照射体ステージ）
３４ モータ（移動手段）
４２ コンピュータ（分析手段、作成手段）
４４ ディスプレイ装置（表示手段）
Claims (4)
- 被照射体が載置される被照射体ステージと、
被照射体ステージに向けて１次Ｘ線を照射するＸ線照射手段と、
被照射体のＸ線照射位置が変化するように、被照射体ステージを移動する移動手段と、
被照射体へのＸ線照射によって生じる２次Ｘ線を検出する２次Ｘ線検出手段と、
被照射体を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出手段と、
検出した２次Ｘ線の検出データに基づく被照射体のＸ線照射位置に含まれる元素の含有率に応じた第１パラメータと、検出した透過Ｘ線の検出データに基づく被照射体のＸ線照射位置のＸ線の透過率に応じた第２パラメータとに基づいて、被照射体内部を含めた被照射体のＸ線照射領域内の組成が類似する部分を分析する分析手段と
を備えることを特徴とするＸ線分析装置。 - ２次Ｘ線の強度データに基づいて分析されたＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図と、透過Ｘ線の強度データに基づいて分析されたＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図とを同時に重ねて表示するＸ線照射領域内の組成が類似する部分の分布図を作成する作成手段と、
作成した分布図を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線分析装置。 - 被照射体を撮像する撮像手段を備え、
前記分析手段は、撮像した被照射体画像に基づいて、被照射体画像内の画素情報が類似する部分を分析するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線分析装置。 - コンピュータに、被照射体に１次Ｘ線を照射した際に検出される検出データを分析させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、被照射体へのＸ線照射によって生じる２次Ｘ線の検出データに基づいて、被照射体のＸ線照射位置に含まれる元素の含有率に応じた第１パラメータを算出させる手順と、
コンピュータに、被照射体を透過した透過Ｘ線の検出データに基づいて、被照射体のＸ線照射位置のＸ線の透過率に応じた第２パラメータを算出させる手順と、
コンピュータに、第１パラメータ及び第２パラメータに基づいて、被照射体内部を含めた被照射体のＸ線照射領域内の組成が類似する部分を分析させる手順と
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
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