JP7054717B2 - 分析方法および蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

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Description

本発明は、分析方法および蛍光Ｘ線分析装置に関する。
蛍光Ｘ線分析装置では、試料にＸ線管からの一次Ｘ線を照射することによって試料から放射された二次Ｘ線を検出器で検出して、定性分析および定量分析等を行うことができる。また、蛍光Ｘ線分析装置では、試料の膜厚を測定することができる（例えば特許文献１参照）。蛍光Ｘ線分析装置では、例えば、薄膜ＦＰ（Fundamental Parameter）法や標準試料を用いた検量線法を用いて、膜厚を測定することができる。
特開２０００－１３１２４８号公報
しかしながら、従来の蛍光Ｘ線分析装置では、例えば、膜厚測定対象がめっき層である場合、スペクトルに現れるピークが、めっき層に含まれる元素のピークなのか、母材に含まれる元素のピークなのか判断できない。このように、従来の蛍光Ｘ線分析装置では、試料が層構造を有する場合、膜の積層順や、各膜の構成元素など、試料の深さ方向における元素の情報が得られなかった。
本発明に係る分析方法の一態様は、
一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から放射される二次Ｘ線を検出してＸ線スペクトルを取得する蛍光Ｘ線分析装置における分析方法であって、
前記二次Ｘ線の取り出し角を第１取り出し角として、第１Ｘ線スペクトルを取得する工程と、
前記二次Ｘ線の取り出し角を前記第１取り出し角とは異なる第２取り出し角として、第２Ｘ線スペクトルを取得する工程と、
前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、前記試料の深さ方向における分析対象元素の情報を求める工程と、
を含み、
前記試料は、第１～第Ｎ層（Ｎ≧２）を有し、
前記分析対象元素の情報を求める工程では、
前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表す関数ＦＳを求め、
前記第１～第Ｎ層の各層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭを作成し、
前記関数ＦＳと前記モデル関数ＦＭとを比較して、前記第１～第Ｎ層における前記分析対象元素の含有量の比を求める。
このような分析方法では、二次Ｘ線の取り出し角の変化量に対するＸ線強度の変化量の比が大きいほど、元素が深い位置に存在していることを利用して、第１Ｘ線スペクトルおよび第２Ｘ線スペクトルに基づいて、試料の深さ方向における元素の情報を求めることができる。したがって、このような分析方法では、蛍光Ｘ線分析装置において、試料の深さ方向における元素の情報を得ることができる。
本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の一態様は、
一次Ｘ線を発生させるＸ線管と、
試料に前記一次Ｘ線が照射されることによって前記試料から放射される二次Ｘ線を検出する検出器と、
前記二次Ｘ線の取り出し角を可変にする機構と、
記憶部と、
前記検出器で前記二次Ｘ線を検出して取得されたＸ線スペクトルを、前記Ｘ線スペクトルを取得したときの前記二次Ｘ線の取り出し角を特定するための情報に関連付けて前記記憶部に記憶する記憶制御部と、
前記Ｘ線スペクトルに基づいて、前記試料の深さ方向における分析対象元素の情報を求める解析部を含み、
前記解析部は、
前記記憶部から前記二次Ｘ線の取り出し角を第１取り出し角として取得された第１Ｘ線スペクトルを読み出す処理と、
前記記憶部から前記二次Ｘ線の取り出し角を前記第１取り出し角とは異なる第２取り出し角として取得された第２Ｘ線スペクトルを読み出す処理と、
前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、前記試料の深さ方向における分析対象元素の情報を求める処理と、
を行い、
前記試料は、第１～第Ｎ層（Ｎ≧２）を有し、
前記分析対象元素の情報を求める処理では、
前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表す関数ＦＳを求め、
前記第１～第Ｎ層の各層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭを作成し、
前記関数ＦＳと前記モデル関数ＦＭとを比較して、前記第１～第Ｎ層における前記分析対象元素の含有量の比を求める。
このような蛍光Ｘ線分析装置では、二次Ｘ線の取り出し角を可変にする機構を含むため、二次Ｘ線の取り出し角の変化量に対するＸ線強度の変化量の比が大きいほど、元素が深い位置に存在していることを利用して、試料の深さ方向における元素の情報を得ることができる。
第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す図。 第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置における分析方法の一例を示すフローチャート。 第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置において試料を測定している様子を示す図。 傾斜角とＸ線強度の関係を説明するための図。 層構造が既知の試料において、傾斜角を変化させたときの分析対象元素のＸ線強度の変化を示すグラフ。 第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置における分析方法の一例を示すフローチャート。 層構造が既知の試料において、傾斜角を変化させたときの分析対象元素のＸ線強度の変化を示すグラフ。 第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置における分析方法の一例を示すフローチャート。 層構造が既知の試料において、傾斜角を変化させたときの分析対象元素のＸ線強度の変化を示すグラフ。 第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置において試料を測定している様子を示す図。 第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の動作の一例を示すフローチャート。 参考例に係る蛍光Ｘ線分析装置で得られたＸ線スペクトルの一例を示す図。 参考例に係る蛍光Ｘ線分析装置で得られたＸ線スペクトルの一例を示す図。 第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す図。 検出器傾斜機構の動作を説明するための図。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 第１実施形態
１．１． 蛍光Ｘ線分析装置
まず、第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置１００の構成を示す図である。
蛍光Ｘ線分析装置１００は、蛍光Ｘ線分析法による分析を行うための装置である。蛍光Ｘ線分析法とは、試料Ｓに一次Ｘ線を照射し、一次Ｘ線の照射により試料Ｓから放射される二次Ｘ線を検出することで、試料Ｓの分析を行う手法である。
蛍光Ｘ線分析装置１００は、図１に示すように、分析装置本体１０と、操作部３０と、表示部３２と、記憶部３４と、処理部４０と、を含む。
分析装置本体１０は、Ｘ線管２と、フィルター３と、一次Ｘ線コリメーター４と、試料支持板５と、二次Ｘ線コリメーター６と、検出器７と、試料傾斜機構８と、を含む。
Ｘ線管２は、一次Ｘ線を発生させる。Ｘ線管２では、試料Ｓの材質や分析対象元素に応じて、管電圧および管電流が設定される。管電圧は、Ｘ線管２に印加される電圧である。管電流は、Ｘ線管２に流す電流である。
フィルター３は、Ｘ線管２で発生したＸ線を通す。フィルター３を通してＸ線を試料Ｓに照射することで、フィルター３に連続Ｘ線や特性Ｘ線の一部を吸収させることができ、それらの成分を除去することができる。これにより、例えば、Ｐ／Ｂ比（peak-to-background ratio）を向上できる。蛍光Ｘ線分析装置１００は、複数のフィルター３を備えており、複数のフィルター３は互いに低減できるエネルギー帯域が異なっている。測定対象元素に応じて複数のフィルター３から測定に用いられるフィルター３が選択される。
一次Ｘ線コリメーター４は、試料Ｓに照射されるＸ線の照射領域を制限する。一次Ｘ線コリメーター４によって、照射領域の大きさを選択することができる。
試料支持板５は、試料Ｓを支持している。試料支持板５には、開口が形成されており、当該開口を介して、一次Ｘ線が試料Ｓに照射される。試料Ｓは、分析装置本体１０の試料室に収容される。蛍光Ｘ線分析装置１００は、図示はしないが、試料室を真空排気するための真空排気装置を備えている。
二次Ｘ線コリメーター６は、試料Ｓから放射された二次Ｘ線の取得領域を制限する。二次Ｘ線コリメーター６を用いることで、目的の二次Ｘ線を効率よく検出することができる。ここで、二次Ｘ線とは、試料Ｓに一次Ｘ線を照射した際に、試料Ｓから放射されるＸ線をいう。二次Ｘ線は、蛍光Ｘ線、および散乱Ｘ線を含む。散乱Ｘ線は、試料に一次Ｘ線を照射した際に、原子や電子の散乱により放射されるＸ線である。蛍光Ｘ線は、試料に一次Ｘ線を照射した際に、原子の内殻電子が励起され、それによって生じた空孔に外殻電子が移るときに放出されるＸ線である。
検出器７は、試料Ｓから放射された二次Ｘ線を検出する。検出器７は、例えば、半導体検出器である。検出器７は、例えば、エネルギー分散型のＸ線検出器である。なお、検出器７は、波長分散型のＸ線検出器であってもよい。
試料傾斜機構８は、試料支持板５を傾斜させる。試料傾斜機構８で試料支持板５を傾斜させることによって、試料Ｓが傾斜する。試料傾斜機構８は、任意の傾斜角で試料Ｓを傾斜させることができる。試料傾斜機構８は、例えば、モーターを動作させて試料支持板５を傾斜させてもよいし、圧電素子を動作させて試料支持板５を傾斜させてもよい。
試料Ｓの傾斜角を変化させることによって、試料Ｓから放出される二次Ｘ線の取り出し角を変化させることができる。取り出し角は、検出器７でＸ線を取り出す角度をいう。すなわち、取り出し角は、検出器７で検出されるＸ線が、試料Ｓの表面から射出されるときの試料Ｓの表面に対する角度である。
分析装置本体１０では、試料Ｓの測定が行われる。具体的には、Ｘ線管２から発生した一次Ｘ線は、フィルター３および一次Ｘ線コリメーター４を通過し試料Ｓに照射される。一次Ｘ線の照射により試料Ｓから放射された二次Ｘ線は、二次Ｘ線コリメーター６を通過して検出器７で検出される。このとき、二次Ｘ線は、試料Ｓの傾斜角に応じた取り出し角で検出器７に検出される。検出器７の出力（出力信号）は、信号処理回路（図示せず）で増幅やデジタル化などの処理が行われ、処理部４０に取り込まれてＸ線スペクトルが生成
される。
操作部３０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部４０に出力する。操作部３０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどのハードウェアにより実現することができる。
表示部３２は、処理部４０によって生成された画像を表示する。表示部３２の機能は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、操作部３０としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。
記憶部３４は、処理部４０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部３４は、処理部４０のワーク領域としても機能する。記憶部３４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。
処理部４０（コンピュータ）の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing
Unit）、ＤＳＰ（digital signal processor）等）などのハードウェアで、プログラムを実行することにより実現できる。処理部４０は、取り出し角制御部４２と、測定制御部４３と、スペクトル生成部４４と、記憶制御部４６と、解析部４８と、を含む。
取り出し角制御部４２は、試料傾斜機構８を制御する。取り出し角制御部４２は、試料傾斜機構８を動作させることによって、試料支持板５を傾斜させ、二次Ｘ線の取り出し角を制御する。
測定制御部４３は、試料Ｓの測定を行うための処理を行う。測定制御部４３は、分析装置本体１０に、試料Ｓの測定を行わせる。
スペクトル生成部４４は、試料Ｓの測定を行うことによって検出器７から出力された出力信号に基づいて、Ｘ線スペクトルを生成する。すなわち、スペクトル生成部４４は、検出器７における二次Ｘ線の検出結果に基づいて、Ｘ線スペクトルを生成する。
記憶制御部４６は、スペクトル生成部４４で生成されたＸ線スペクトルを、Ｘ線スペクトルを取得したときの二次Ｘ線の取り出し角を特定するための情報に関連付けて記憶部３４に記憶する。
解析部４８は、Ｘ線スペクトルに基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める。試料Ｓの深さ方向における元素の情報は、例えば、試料Ｓが層構造を有する場合、膜の順序や、膜に含まれる元素、膜の組成などである。
１．２． 分析方法
蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法は、二次Ｘ線の取り出し角を第１取り出し角として、第１Ｘ線スペクトルを取得する工程と、二次Ｘ線の取り出し角を第１取り出し角とは異なる第２取り出し角として、第２Ｘ線スペクトルを取得する工程と、第１Ｘ線スペクトルおよび第２Ｘ線スペクトルに基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める工程と、を含む。
以下、蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法について、詳細に説明する。
１．２．１． 第１実施例
図２は、蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法の一例を示すフローチャートである
。
まず、蛍光Ｘ線分析装置１００において試料Ｓを測定して、互いに異なる傾斜角で得られた複数のＸ線スペクトルを取得する（Ｓ１００）。
図３は、蛍光Ｘ線分析装置１００において試料Ｓを測定している様子を示す図である。試料Ｓは、試料Ｓの表面側から順に、第１層１０１と、第２層１０２と、を有している。第１層１０１は、例えば、めっき層であり、第２層１０２は、例えば、母材である。
第１層１０１は、元素Ａを含み、第２層１０２は、元素Ｂを含む。第１実施例では、元素Ｃが、第１層１０１に含まれているのか、それとも、第２層１０２に含まれているのかを調べる。
まず、図３に示すように、試料Ｓを水平（第１傾斜角φ１＝０°）にして測定を行い、第１Ｘ線スペクトルを取得する。このときの二次Ｘ線の取り出し角θを第１取り出し角θ１とする。
次に、試料傾斜機構８を用いて試料Ｓを傾斜させて傾斜角φを第２傾斜角φ２として測定を行い、第２Ｘ線スペクトルを取得する。このときの二次Ｘ線の取り出し角θを第２取り出し角θ２とする。なお、θ２＜θ１である。
同様に、図示はしないが、試料傾斜機構８を用いて試料Ｓをさらに傾斜させて第３傾斜角φ３とし、第３Ｘ線スペクトルを取得する。このときの二次Ｘ線の取り出し角θを第３取り出し角θ３とする。なお、θ３＜θ２である。
試料Ｓの傾斜角φの変更と、スペクトルの取得と、を繰り返すことによって、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルを取得する。
次に、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルから、元素ＣのＸ線強度の変化を求め（Ｓ１０２）、Ｘ線強度の変化をモデルと比較して、元素Ｃが、第１層１０１に含まれているのか、それとも、第２層１０２に含まれているのかを調べる（Ｓ１０４）。
図４は、傾斜角φとＸ線強度との関係を説明するための図である。
図４に示すように、第２層１０２に元素Ｃが含まれている場合、傾斜角φを大きくして、取り出し角θを小さくすると、元素Ｃの蛍光Ｘ線が第１層１０１を通る距離が長くなる。そのため、第２層１０２に元素Ｃが含まれている場合、傾斜角φが大きくなるほど、すなわち、取り出し角θが小さくなるほど、Ｘ線強度が小さくなる。これに対して、第１層１０１に元素Ｃが含まれている場合、傾斜角φを大きくしても、元素Ｃの蛍光Ｘ線が第１層１０１を通る距離の変化量は、第２層１０２に元素Ｃが含まれている場合と比べて、小さい。
したがって、第２層１０２に元素Ｃが含まれている場合には、第１層１０１に元素Ｃが含まれている場合と比べて、傾斜角φ（取り出し角θ）の変化量Δφに対するＸ線強度Ｉの変化量ΔＩの比ΔＩ／Δφが大きくなる。そのため、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルから比ΔＩ／Δφを求めて、元素Ｃが、第１層１０１に含まれているのか、それとも、第２層１０２に含まれているのかを知ることができる。
このように、傾斜角φの変化量Δφに対するＸ線強度Ｉの変化量ΔＩの比ΔＩ／Δφが
大きいほど、元素が深い位置に存在していることを利用して、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を取得できる。
図５は、層構造が既知の試料において、傾斜角φを変化させたときの元素ＣのＸ線強度の変化を示すグラフである。なお、図５に示すグラフの横軸は、傾斜角φであり、縦軸は、Ｘ線強度Ｉである。Ｘ線強度Ｉは、傾斜角φ＝０°のときのＸ線強度を１として規格化している。
図５には、層構造が既知の試料で得られたＸ線強度の変化を表す関数のモデルとして、関数Ｆ１、および関数Ｆ２を示している。関数Ｆ１は、第１層１０１に元素Ｃが含まれている場合の元素ＣのＸ線強度の変化を表している。関数Ｆ２は、第２層１０２に元素Ｃが含まれている場合の元素ＣのＸ線強度の変化を表している。
関数Ｆ１および関数Ｆ２は、薄膜ＦＰ（Fundamental Parameter）法により得られる。薄膜ＦＰ法は、試料を構成している元素の種類と組成に基づいて、蛍光Ｘ線の強度を理論的に計算する手法である。
なお、関数Ｆ１および関数Ｆ２は、標準試料を測定することにより得られた検量線であってもよい。例えば、関数Ｆ１は、傾斜角φ＝０°、傾斜角φ＝５°、傾斜角φ＝１０°、傾斜角φ＝１５°、傾斜角φ＝２０°、傾斜角φ＝２５°において第１層１０１に元素Ｃが含まれている標準試料のＸ線スペクトルを取得し、取得したＸ線スペクトルにおける元素ＣのＸ線強度をプロットして得てもよい。関数Ｆ２についても同様に、第２層１０２に元素Ｃが含まれている標準試料を用いて得ることができる。
図５に示すように、関数Ｆ２の傾きは、関数Ｆ１の傾きに比べて大きい。ここで、傾きは、傾斜角φの変化量Δφに対するＸ線強度Ｉの変化量ΔＩの比ΔＩ／Δφに対応する。すなわち、傾きは、二次Ｘ線の取り出し角θの変化量Δθに対するＸ線強度Ｉの変化量ΔＩの比ΔＩ／Δθに対応する。
したがって、分析対象元素のＸ線強度Ｉの変化量を表す関数の傾きに基づいて、元素Ｃが第１層１０１に含まれているか、それとも第２層１０２に含まれているのかがわかる。
具体的には、互いに傾斜角φの異なる複数のＸ線スペクトルにおける元素ＣのＸ線強度を、図５に示すグラフにプロットして、関数ＦＳを得る。関数ＦＳは、傾斜角φ（取り出し角θ）を変化させたときの分析対象元素のＸ線強度の変化を表す関数である。
関数ＦＳの傾きが、関数Ｆ１の傾きに近い場合には、元素Ｃが第１層１０１に含まれているといえる。関数ＦＳの傾きが、関数Ｆ２に近い場合には、元素Ｃが第２層１０２に含まれているといえる。
なお、上記では、試料ＳのＸ線スペクトルを、３つ以上取得して関数ＦＳを得たが、少なくとも２つのＸ線スペクトルを取得すれば関数ＦＳを導くことができる。
１．２．２． 第２実施例
第２実施例では、試料Ｓは、第１実施例と同様に、第１層１０１と、第２層１０２と、を有している。また、第１層１０１は、元素Ａおよび元素Ｃを含み、第２層１０２は、元素Ｂおよび元素Ｃを含んでいる。第２実施例では、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比を求める。
図６は、蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法の一例を示すフローチャートである
。
まず、試料Ｓの傾斜角φの変更と、スペクトルの取得と、を繰り返すことによって、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルを取得する（Ｓ２００）。本工程は、図２に示す工程Ｓ１００と同様に行われる。
次に、第１層１０１に含まれる各元素および第２層１０２に含まれる各元素の推定濃度を求める（Ｓ２０２）。
例えば、測定された任意のＸ線スペクトルから、各元素のＫレシオを求め、当該Ｋレシオから各元素の推定濃度を求める。なお、Ｋレシオは、相対強度であり、純元素のＸ線強度を１としたときのＸ線強度である。
例えば、試料Ｓを水平にして試料Ｓを測定して得られたＸ線スペクトルから、試料Ｓを構成する各元素のＫレシオを求める。ここでは、元素ＡのＫレシオが０．５、元素ＢのＫレシオが０．４、元素ＣのＫレシオが０．１とする。
このとき、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比が１：１であると仮定する。この場合、第１層１０１では、元素ＡのＫレシオが０．５、元素ＣのＫレシオが０．１／２＝０．０５となる。また、第２層１０２では、元素ＢのＫレシオが０．４、元素ＣのＫレシオが０．１／２＝０．０５となる。
したがって、第１層１０１において、元素Ａの推定濃度を９１％、元素Ｃの推定濃度を９％とし、第２層１０２において、元素Ｂの推定濃度を８９％、第２層１０２の元素Ｃの推定濃度を１１％とする。
次に、工程Ｓ２０２で求めた推定濃度に基づいてモデルを作成し（Ｓ２０４）、当該モデルと関数ＦＳを比較して、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比を求める（Ｓ２０６）。
図７は、層構造が既知の試料において、傾斜角φを変化させたときの元素ＣのＸ線強度の変化を示すグラフである。
図７には、関数Ｆ１と関数Ｆ２を示している。図７には、さらに、モデルとして、関数ＦＭを示している。関数ＦＭは、工程Ｓ２０２で求めた推定濃度に基づいて理論計算により作成された、分析対象元素のＸ線強度Ｉの変化を表す関数である。
関数ＦＭは、各層に含まれる元素の濃度がわかれば、薄膜ＦＰ法により作成することができる。すなわち、関数ＦＭは、第１層１０１に含まれる元素Ａの濃度と元素Ｃの濃度、および第２層１０２に含まれる元素Ｂの濃度と元素Ｃの濃度がわかれば、作成することができる。本工程Ｓ２０４では、工程Ｓ２０２で求めた第１層１０１に含まれる元素Ａの推定濃度と元素Ｃの推定濃度、および第２層１０２に含まれる元素Ｂの推定濃度と元素Ｃの推定濃度に基づいて、関数ＦＭを作成する。
図７に示すように、関数ＦＭの傾きは、関数Ｆ１の傾きと関数Ｆ２の傾きとの間の値となる。すなわち、第１層１０１と第２層１０２の両方に元素Ｃが含まれている場合のＸ線強度Ｉの変化量は、第１層１０１に元素Ｃが含まれている場合のＸ線強度Ｉの変化量と、第２層１０２に元素Ｃが含まれている場合のＸ線強度Ｉの変化量と、の間の値となる。
ここで、傾斜角φにおけるＸ線強度は次式で表される。
Ｉφ＝ａ・Ｉ１φ＋ｂ・I２φ ・・・（１）
ただし、Ｉφは、傾斜角φにおける分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ１φは、傾斜角φにおける第１層１０１に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ２φは、傾斜角φにおける第２層１０２に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。ａは、分析対象元素のＸ線強度のうち、第１層１０１に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合であり、ｂは、分析対象元素のＸ線強度のうち、第２層１０２に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。なお、ａ＋ｂ＝１である。
工程Ｓ２０６における解析は、元素ＣのＸ線強度Ｉの変化を表す関数ＦＳと、関数ＦＭを比較することで行う。関数ＦＳと関数ＦＭを比較して、上記式（１）の割合ａおよび割合ｂを求める。
なお、上記式（１）は、傾斜角φごとに成り立つため、傾斜角φごとに上記式（１）から割合ａおよび割合ｂを求め、最小二乗法を用いて、確からしい割合ａおよび割合ｂを求める。
これにより、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比を求めることができる。
ここで、推定濃度が、本来の試料Ｓの各層に含まれる元素の濃度と大きく異なる場合、薄膜ＦＰ法では、関数ＦＭを正確に作成することができない。そのため、工程Ｓ２０６で求めた解析結果から得られた元素の濃度と、推定濃度と、を比較する（Ｓ２０８）。
本工程では、例えば、解析結果から得られた元素の濃度と、推定濃度と、を比較して、解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度のずれがあらかじめ設定された値よりも大きいか否かを判定する。
例えば、解析結果から得られた第１層１０１の元素Ｃの濃度と、第１層１０１の元素Ｃの推定濃度を比較し、これらの差があらかじめ設定された値よりも大きいか否かを判定する。
解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度のずれが、あらかじめ設定された値より大きい場合（Ｓ２１０のＮｏ）、解析結果から得られた元素の濃度を推定濃度とし（Ｓ２１２）、工程Ｓ２０４に戻って、当該推定濃度に基づいてモデル（関数ＦＭ）を作成する。そして、新たに作成された関数ＦＭと関数ＦＳを比較して、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比を求める（Ｓ２０６）。
このように、解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度のずれが、設定された値よりも小さくなるまで、工程Ｓ２０４、工程Ｓ２０６、工程Ｓ２０８、工程Ｓ２１０、工程Ｓ２１２を繰り返す。
解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度のずれが、あらかじめ設定された値以下となった場合（Ｓ２１０のＹｅｓ）、この解析結果は確からしいと判断できる。
以上の工程により、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比を求めることができる。
なお、上記では、工程Ｓ２０２において、測定された任意のＸ線スペクトルから、各元素のＫレシオを求め、当該Ｋレシオから各層に含まれる元素の推定濃度を求める場合につ
いて説明したがこれに限定されない。推定濃度は、任意の値に設定可能である。例えば、推定濃度と、本来の元素の濃度とのずれが大きい場合でも、工程Ｓ２０４、工程Ｓ２０６、工程Ｓ２０８、工程Ｓ２１０、工程Ｓ２１２を繰り返すことによって、確からしい解析結果が得られる。
１．２．３． 第３実施例
第３実施例では、試料Ｓは、第１実施例と同様に、第１層１０１と、第２層１０２と、を有している。第３実施例では、各層に含まれる元素の割合を求める。すなわち、元素Ａ、元素Ｂ、および元素Ｃが、どの層に、どの割合で含まれているのかを求める。
図８は、蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法の一例を示すフローチャートである。
まず、試料Ｓの傾斜角φの変更と、スペクトルの取得と、を繰り返すことによって、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルを取得する（Ｓ３００）。本工程は、図２に示す工程Ｓ１００と同様に行われる。
次に、第１層１０１に含まれる各元素の推定濃度、および第２層１０２に含まれる各元素の推定濃度を求める（Ｓ３０２）。
本工程Ｓ３０２では、上述した図６に示す工程Ｓ２０２と同様の手法で、各元素の推定濃度を求める。
ここでは、元素ＡのＫレシオが０．５、元素ＢのＫレシオが０．４、元素ＣのＫレシオが０．１とする。
このとき、第１層１０１に含まれる元素Ａの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ａの含有量の比が１：１であると仮定する。また、第１層１０１に含まれる元素Ｂの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｂの含有量の比が１：１であると仮定する。また、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比が１：１であると仮定する。
この場合、第１層１０１では、元素ＡのＫレシオが０．２５、元素ＢのＫレシオが０．２、元素ＣのＫレシオが０．０５となる。そのため、第１層１０１では、元素Ａの推定濃度を５０％、元素Ｂの推定濃度を４０％、元素Ｃの推定濃度を１０％とする。
また、第２層１０２では、元素ＡのＫレシオが０．２５、元素ＢのＫレシオが０．２、元素ＣのＫレシオが０．０５となる。そのため、第２層１０２では、元素Ａの推定濃度を５０％、元素Ｂの推定濃度を４０％、元素Ｃの推定濃度を１０％とする。
次に、工程Ｓ３０２で求めた推定濃度に基づいて元素ごとにモデルを作成し（Ｓ３０４）、元素ごとに作成したモデルと、元素ごとに作成した関数ＦＳを比較して、各層に含まれる元素の割合を求める（Ｓ３０６）。
図９は、層構造が既知の試料において、傾斜角φを変化させたときの、元素ＡのＸ線強度の変化を示すグラフ、元素ＢのＸ線強度の変化を示すグラフ、および元素ＣのＸ線強度の変化を示すグラフである。
本工程では、まず、元素Ａについて、上述した第２実施例の手法で、第１層１０１に含まれる元素Ａの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ａの含有量の比を求める。具体的に
は、工程Ｓ３０２で求めた推定濃度に基づいて元素ＡのＸ線強度の変化を示す関数ＦＭ（Ａ）を作成する。また、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルから、元素ＡのＸ線強度Ｉの変化を表す関数ＦＳ（Ａ）を求める。そして、関数ＦＳ（Ａ）と関数ＦＭ（Ａ）を比較する。これにより、第１層１０１に含まれる元素Ａの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ａの含有量の比を求めることができる。
同様に、第１層１０１に含まれる元素Ｂの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｂの含有量の比を求める。具体的には、工程Ｓ３０２で求めた推定濃度に基づいて元素ＢのＸ線強度の変化を示す関数ＦＭ（Ｂ）を作成する。また、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルから、元素ＢのＸ線強度Ｉの変化を表す関数ＦＳ（Ｂ）を求める。そして、関数ＦＳ（Ｂ）と関数ＦＭ（Ｂ）を比較する。これにより、第１層１０１に含まれる元素Ｂの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｂの含有量の比を求めることができる。
同様に、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比を求める。具体的には、工程Ｓ３０２で求めた推定濃度に基づいて元素ＣのＸ線強度の変化を示す関数ＦＭ（Ｃ）を作成する。また、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルから、元素ＣのＸ線強度Ｉの変化を表す関数ＦＳ（Ｃ）を求める。そして、関数ＦＳ（Ｃ）と関数ＦＭ（Ｃ）を比較する。これにより、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量の比を求めることができる。
次に、解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度を比較する（Ｓ３０８）。解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度のずれがあらかじめ設定された値より大きい場合（Ｓ
３１０のＮｏ）、解析結果から得られた元素の濃度を推定濃度とし（Ｓ３１２）、工程Ｓ３０４に戻って、当該推定濃度に基づいて元素ごとにモデル（関数ＦＭ（Ａ）、関数ＦＭ（Ｂ）、関数ＦＭ（Ｃ））を作成する。そして、新たに作成された関数ＦＭ（Ａ）と関数ＦＳ（Ａ）、関数ＦＭ（Ｂ）と関数ＦＳ（Ｂ）、関数ＦＭ（Ｃ）と関数ＦＳ（Ｃ）をそれぞれ比較して、各層に含まれる元素の割合を求める。
このように、解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度のずれが、設定された値よりも小さくなるまで、工程Ｓ３０４、工程Ｓ３０６、工程Ｓ３０８、工程Ｓ３１０、工程Ｓ３１２を繰り返す。
解析結果から得られた元素の濃度と推定濃度のずれが、あらかじめ設定された値以下となった場合（Ｓ３１０のＹｅｓ）、この解析結果は確からしいと判断できる。
以上の工程により、各層に含まれる元素の割合を求めることができる。
なお、上記では、試料Ｓを構成する元素が、元素Ａ、元素Ｂ、および元素Ｃの３つである場合について説明したが、試料Ｓを構成する元素が３つより多い場合でも、同様に、解析を行うことができる。
１．２．４． 第４実施例
図１０は、蛍光Ｘ線分析装置１００において試料Ｓを測定している様子を示す図である。
第４実施例では、図１０に示すように、試料Ｓは、第１層１０１と、第２層１０２と、第３層１０３と、を有している。第４実施例では、各層に含まれる元素の割合を求める。
第４実施例における分析方法は、上述した図８に示す第３実施例における分析方法と同様の工程で行われる。そのため、図８を参照しながら、第３実施例と異なる点について説
明し、同様の点については説明を省略する。
工程Ｓ３０２では、第１層１０１に含まれる各元素の推定濃度、第２層１０２に含まれる各元素の推定濃度、および第３層１０３に含まれる各元素の推定濃度を求める。
層の数が増えた場合でも、上述した図８に示す工程Ｓ３０２で説明した２層の場合と同様の手法で、各元素の推定濃度を求めることができる。
例えば、元素ＡのＫレシオが０．３、元素ＢのＫレシオが０．３、元素ＣのＫレシオが０．３、元素ＤのＫレシオが０．１とする。
このとき、第１層１０１に含まれる元素Ａの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ａの含有量と第３層１０３に含まれる元素Ａの含有量の比が１：１：１であると仮定する。また、第１層１０１に含まれる元素Ｂの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｂの含有量と第３層１０３に含まれる元素Ｂの含有量の比が１：１：１であると仮定する。また、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量と第３層１０３に含まれる元素Ｃの含有量の比が１：１：１であると仮定する。
この場合、第１層１０１では、元素ＡのＫレシオが０．１、元素ＢのＫレシオが０．１、元素ＣのＫレシオが０．１、元素ＤのＫレシオが０．０３３（＝０．１／３）となる。そのため、第１層１０１では、元素Ａの推定濃度を３０％、元素Ｂの推定濃度を３０％、元素Ｃの推定濃度を３０％、元素Ｄの推定濃度を１０％とする。
第２層１０２および第３層１０３についても、第１層１０１と同様に、各元素の推定濃度を求めることができる。例えば、第２層１０２および第３層１０３についても、第１層１０１と同様に推定濃度を求めて、元素Ａの推定濃度を３０％、元素Ｂの推定濃度を３０％、元素Ｃの推定濃度を３０％、元素Ｄの推定濃度を１０％とする。
工程Ｓ３０４では、工程Ｓ３０２で求めた推定濃度に基づいて元素ごとにモデルを作成し、工程Ｓ３０６では、元素ごとに作成したモデルと、元素ごとに作成した関数ＦＳを比較して、各層に含まれる元素の割合を求める。
工程Ｓ３０４では、まず、工程Ｓ３０２で求めた推定濃度に基づいて元素ＡのＸ線強度の変化を示す関数ＦＭ（Ａ）を作成する。また、工程Ｓ３０６では、互いに異なる傾斜角φで得られた複数のＸ線スペクトルから、元素ＡのＸ線強度Ｉの変化を表す関数ＦＳ（Ａ）を求め、関数ＦＳ（Ａ）と関数ＦＭ（Ａ）を比較する。
工程Ｓ３０６における解析では、次式（２）を用いる。
Ｉφ＝ａ・Ｉ１φ＋ｂ・I２φ＋ｃ・I３φ・・・・（２）
ただし、Ｉφは、傾斜角φにおける分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ１φは、傾斜角φにおける第１層１０１に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ２φは、傾斜角φにおける第２層１０２に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。ａは、分析対象元素のＸ線強度のうち、第１層１０１に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。ｂは、分析対象元素のＸ線強度のうち、第２層１０２に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。ｃは、分析対象元素のＸ線強度のうち、第３層１０３に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。なお、ａ＋ｂ＋ｃ＝１である。
工程Ｓ３０６における解析は、元素ＡのＸ線強度Ｉの変化を表す関数ＦＳ（Ａ）と、関数ＦＭ（Ａ）を比較することで行う。関数ＦＳ（Ａ）と関数ＦＭ（Ａ）を比較して、上記
式（２）の割合ａ、割合ｂ、および割合ｃを求める。これにより、第１層１０１に含まれる元素Ａの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ａの含有量と第３層１０３に含まれる元素Ａの含有量の比を求めることができる。
元素Ｂについても、元素Ａの例と同様に、第１層１０１に含まれる元素Ｂの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｂの含有量と第３層１０３に含まれる元素Ｂの含有量の比を求める。また、元素Ｃについても、元素Ａの例と同様に、第１層１０１に含まれる元素Ｃの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｃの含有量と第３層１０３に含まれる元素Ｃの含有量の比を求める。また、元素Ｄについても、元素Ａの例と同様に、第１層１０１に含まれる元素Ｄの含有量と第２層１０２に含まれる元素Ｄの含有量と第３層１０３に含まれる元素Ｄの含有量の比を求める。
このように、層の数が増えた場合でも、上述した図８に示す工程Ｓ３０４および工程Ｓ３０６で説明した２層の場合と同様の手法で、各層に含まれる元素の割合を求めることができる。
その他の工程は、上述した図８に示す第３実施例と同様である。
なお、上記では、試料Ｓを構成する元素が、元素Ａ、元素Ｂ、元素Ｃ、および元素Ｄの４つである場合について説明したが、試料Ｓを構成する元素が４つより多い場合でも、同様に、解析を行うことができる。また、上記では、層の数が３である場合について説明したが、層の数が３よりも多い場合でも、同様に、解析を行うことができる。
１．３． 蛍光Ｘ線分析装置の動作
図１１は、蛍光Ｘ線分析装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、ユーザーが操作部３０を介して、測定条件および解析条件を入力すると、処理部４０は、当該測定条件を受け付けて（Ｓ１）、試料Ｓの分析を開始する。
測定条件は、Ｘ線スペクトルの数ｎ、傾斜角φを変更するときの角度ステップ、管電圧、管電流などの条件である。解析条件は、薄膜ＦＰ法でモデルを作成する際の前提条件である。解析条件は、例えば、層数や、膜の積層順、各膜の構成元素などの条件である。なお、解析条件は、第１～第４実施例で示したように、解析の目的によって異なる。
まず、取り出し角制御部４２が、試料傾斜機構８を動作させて、試料Ｓを水平（第１傾斜角φ１＝０°）にする（Ｓ２）。これにより、取り出し角θが第１取り出し角θ１となる。
測定制御部４３は、分析装置本体１０に試料Ｓの測定を行わせる（Ｓ３）。この結果、スペクトル生成部４４において、第１Ｘ線スペクトルが生成される。
記憶制御部４６は、スペクトル生成部４４で生成された第１Ｘ線スペクトルを、第１Ｘ線スペクトルを取得したときの取り出し角θを特定するための情報に関連付けて記憶部３４に記憶する（Ｓ４）。これにより、記憶部３４には、第１傾斜角φ１と、第１傾斜角φ１で得られた第１Ｘ線スペクトルが関連付けられて記憶される。
なお、取り出し角θを特定するための情報として、傾斜角φが記憶される場合について説明したが、取り出し角θを特定するための情報は、取り出し角θを特定できる情報であれば特に限定されない。例えば、取り出し角θを特定するための情報は、取り出し角θそのものであってもよい。すなわち、記憶部３４には、第１取り出し角θ１と、第１Ｘ線ス
ペクトルが関連付けられて記憶されてもよい。
次に、取り出し角制御部４２は、試料傾斜機構８を動作させて、試料Ｓの傾斜角を、測定条件で指定された角度ステップだけ変更する（Ｓ２）。これにより、試料Ｓの傾斜角φが、第１傾斜角φ１から第２傾斜角φ２に変更され、取り出し角θが第１取り出し角θ１から第２取り出し角θ２に変更される。
この状態で、測定制御部４３は、分析装置本体１０に、試料Ｓの測定を行わせる（Ｓ３）。この結果、スペクトル生成部４４において、第２Ｘ線スペクトルが生成される。
記憶制御部４６は、スペクトル生成部４４で生成された第２Ｘ線スペクトルを、第２傾斜角φ２に関連付けて記憶部３４に記憶する（Ｓ４）。
次に、処理部４０は、繰り返し回数をｍとして、ｍ＝ｎを満たすか否かを判定する。ｍ＝ｎを満たしていない場合（Ｓ５のＮｏ）には、ｍ＝ｍ＋１として、傾斜角φの変更（Ｓ２）、Ｘ線スペクトルの測定（Ｓ３）、およびＸ線スペクトルの記録（Ｓ４）を行う。
一方、ｍ＝ｎを満たした場合には、（Ｓ５のＹｅｓ）、解析部４８は、第１～第ｎＸ線スペクトルおよび第１～第ｎ傾斜角に基づいて、解析を行う（Ｓ６）。
このように、傾斜角φの変更（Ｓ２）、Ｘ線スペクトルの測定（Ｓ３）、およびＸ線スペクトルの記録（Ｓ４）が、第ｎスペクトルが得られるまで繰り返される。これにより、記憶部３４には、第１～第ｎＸ線スペクトルが、第１～第ｎ傾斜角に関連付けられて記憶される。
解析部４８では、上述した第１～第４実施例で説明した解析手法を用いて、解析が行われる。どの解析を行うかの選択は、例えば、解析条件に基づいて決定される。
例えば、解析部４８は、記憶部３４から、第１～第ｎＸ線スペクトルおよび第１～第ｎ傾斜角の情報を読み出して、第１～第ｎＸ線スペクトルおよび第１～第ｎ傾斜角の情報を取得する。解析部４８は、第１～第ｎＸ線スペクトルおよび第１～第ｎ傾斜角に基づいて、分析対象元素のＸ線強度の変化を表す関数ＦＳを求める。解析部４８は、関数ＦＳの傾き、すなわち、傾斜角φ（取り出し角θ）の変化量に対する分析対象元素のＸ線強度Ｉの変化量の比に基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める。
例えば、解析部４８は、薄膜ＦＰ法でモデル（関数）を作成し、当該モデルと関数ＦＳと、を比較して、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める。
薄膜ＦＰ法でモデルを作成する際の条件として、例えば、ユーザーが入力した解析条件を適用することができる。例えば、第２実施例の解析を行う場合には、第１層１０１が元素Ａおよび元素Ｃを含み、第２層１０２が元素Ａおよび元素Ｃを含んでいることが前提となる。そのため、ユーザーはこの情報を解析条件として入力する。解析部４８は、この条件を考慮して、薄膜ＦＰ法により関数ＦＭを作成する。これにより、第２実施例の解析を行うことができる。
また、例えば、第３実施例の解析および第４実施例の解析を行う場合には、解析部４８は、任意のＸ線スペクトルに基づいて推定濃度を求めて、薄膜ＦＰ法を作成する際に用いる。
解析部４８は、解析結果を表示部３２に表示させる。そして、処理部４０は処理を終了
する。
１．４． 作用効果
蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法は、二次Ｘ線の取り出し角θを第１取り出し角θ１として、第１Ｘ線スペクトルを取得する工程と、二次Ｘ線の取り出し角θを第１取り出し角とは異なる第２取り出し角θ２として、第２Ｘ線スペクトルを取得する工程と、第１Ｘ線スペクトルおよび第２Ｘ線スペクトルに基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める工程と、を含む。
蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法では、取り出し角θの変化量Δθに対するＸ線強度Ｉの変化量ΔＩの比ΔＩ／Δθが大きいほど、元素が深い位置に存在していることを利用して、第１Ｘ線スペクトルおよび第２Ｘ線スペクトルに基づいて、試料の深さ方向における元素の情報を求めることができる。したがって、このような分析方法では、蛍光Ｘ線分析装置１００において、試料の深さ方向における元素の情報を得ることができる。
蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法では、試料Ｓを傾斜させることによって、二次Ｘ線の取り出し角θを、第１取り出し角θ１から第２取り出し角θ２に変更する工程を含む。そのため、容易に、取り出し角θを変更できる。
蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法では、二次Ｘ線の取り出し角θを、第３取り出し角θ３として、第３Ｘ線スペクトルを取得する工程を含み、試料の深さ方向における元素の情報を求める工程では、第１Ｘ線スペクトル、第２Ｘ線スペクトル、および第３Ｘ線スペクトルに基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める。そのため、蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法では、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を得ることができる。
蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法では、取り出し角θの変化量Δθに対するＸ線強度Ｉの変化量ΔＩの比ΔＩ／Δθに基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める。そのため、例えば、薄膜ＦＰ法で作成されたモデルや標準試料を測定して得られた検量線と比較することで、容易に、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を得ることができる。
蛍光Ｘ線分析装置１００は、試料Ｓの傾斜角φを制御する試料傾斜機構８を含む。試料Ｓの傾斜角φは、取り出し角θに１対１に対応する。したがって、蛍光Ｘ線分析装置１００は、取り出し角θを可変にする機構を含む。そのため、蛍光Ｘ線分析装置１００では、比ΔＩ／Δθが大きいほど、元素が深い位置に存在していることを利用して、試料の深さ方向における元素の情報を求めることができる。
蛍光Ｘ線分析装置１００では、記憶部３４と、検出器７で二次Ｘ線を検出して取得されたＸ線スペクトルを、Ｘ線スペクトルを取得したときの二次Ｘ線の取り出し角θを特定するための情報に関連付けて記憶部３４に記憶する記憶制御部４６と、を含む。そのため、蛍光Ｘ線分析装置１００では、容易に、Ｘ線スペクトルと、Ｘ線スペクトルを取得したときの取り出し角θを特定するための情報とが関連付けられたデータを得ることができる。そのため、蛍光Ｘ線分析装置１００では、容易に、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を得ることができる。
蛍光Ｘ線分析装置１００では、Ｘ線スペクトルに基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める解析部４８を含み、解析部４８は、記憶部３４から二次Ｘ線の取り出し角を第１取り出し角θ１として取得された第１Ｘ線スペクトルを読み出す処理と、記憶部３４から二次Ｘ線の取り出し角を第２取り出し角θ２として取得された第２Ｘ線スペク
トルを読み出す処理と、第１Ｘ線スペクトルおよび第２Ｘ線スペクトルに基づいて、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求める処理と、を行う。このように、蛍光Ｘ線分析装置１００では、解析部４８が、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を求めるため、容易に、試料Ｓの深さ方向における元素の情報を得ることができる。
図１２は、取り出し角θを可変にする機構を有しない参考例に係る蛍光Ｘ線分析装置で得られたＸ線スペクトルの一例を示す図である。図１２では、第１層１０１にはニッケルが含まれ、第２層１０２には鉄が含まれている。
図１２に示すように、参考例に係る蛍光Ｘ線分析装置で得られたＸ線スペクトルでは、鉄のピークとニッケルのピークが確認できるが、鉄およびニッケルがどちらの層に含まれてるいるのかは判断できない。
これに対して、蛍光Ｘ線分析装置１００では、上述したように、互いに取り出し角θの異なる複数のＸ線スペクトルに基づいて解析を行うことによって、鉄およびニッケルがどちらの層に含まれてるいるのかを判断できる。
図１３は、取り出し角θを可変にする機構を有しない参考例に係る蛍光Ｘ線分析装置で得られたＸ線スペクトルの一例を示す図である。図１３では、第１層１０１にはニッケルが含まれ、第２層１０２にはクロム、鉄、およびニッケルが含まれている。
図１３に示すように、参考例に係る蛍光Ｘ線分析装置で得られたＸ線スペクトルでは、第１層１０１のニッケルと第２層１０２のニッケルのピークが重なるため、第１層１０１に含まれるニッケルの含有量、および第２層１０２に含まれるニッケルの含有量を知ることができない。
これに対して、蛍光Ｘ線分析装置１００では、上述したように、互いに取り出し角θの異なる複数のＸ線スペクトルに基づいて解析を行うことによって、第１層１０１に含まれるニッケルの含有量と第２層１０２に含まれるニッケルの含有量の比を知ることができる。
例えば、参考例に係る蛍光Ｘ線分析装置では、膜厚測定を行う場合、ユーザーが各膜の構成元素などを入力しなければならなかった。これに対して、蛍光Ｘ線分析装置１００では、上記のように、各膜の構成元素の情報を得ることができるため、ユーザーが各膜の構成元素の情報を入力しなくても、膜厚測定を行うことができる。
２． 第２実施形態
２．１． 蛍光Ｘ線分析装置
次に、第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置について、図面を参照しながら説明する。図１４は、第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置２００において、第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上述した蛍光Ｘ線分析装置１００は、図１に示すように、取り出し角θを可変にする機構として、試料傾斜機構８を備えていた。
これに対して、蛍光Ｘ線分析装置２００では、図１４に示すように、取り出し角θを可変にする機構として、検出器傾斜機構９を備えている。
図１５は、検出器傾斜機構９の動作を説明するための図である。
検出器傾斜機構９は、検出器７を傾斜させる。検出器傾斜機構９は、任意の傾斜角ψに検出器７を傾斜させることができる。検出器７を傾斜させることで、試料Ｓから放射される二次Ｘ線の取り出し角θを変更できる。図１５に示す例では、検出器傾斜機構９は、検出器７の傾斜角ψを、第１傾斜角ψ１から第２傾斜角ψ２に変更することによって、二次Ｘ線の取り出し角θを、第１取り出し角θ１から第２取り出し角θ２に変更している。
検出器傾斜機構９は、例えば、モーターを動作させて検出器７を傾斜させてもよいし、圧電素子を動作させて検出器７を傾斜させてもよい。
２．２． 分析方法
上述した蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法では、試料傾斜機構８で試料Ｓを傾斜させることで、取り出し角θを変更していた。これに対して、蛍光Ｘ線分析装置２００における分析方法は、検出器傾斜機構９で検出器７を傾斜させることで、取り出し角θを変更する。この点を除いて、蛍光Ｘ線分析装置２００における分析方法は、蛍光Ｘ線分析装置１００における分析方法と同様であり、その説明を省略する。
２．３． 蛍光Ｘ線分析装置の動作
蛍光Ｘ線分析装置２００では、取り出し角制御部４２は、検出器傾斜機構９に検出器７を傾斜させて、取り出し角θを変更する。また、記憶制御部４６は、取り出し角θを特定するための情報として、検出器７の傾斜角ψを記憶部３４に記憶する。蛍光Ｘ線分析装置２００の動作は、これらの点を除いて、上述した蛍光Ｘ線分析装置１００の動作と同様でありその説明を省略する。
２．４． 作用効果
蛍光Ｘ線分析装置２００では、蛍光Ｘ線分析装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…Ｘ線管、３…フィルター、４…一次Ｘ線コリメーター、５…試料支持板、６…二次Ｘ線コリメーター、７…検出器、８…試料傾斜機構、９…検出器傾斜機構、１０…分析装置本体、３０…操作部、３２…表示部、３４…記憶部、４０…処理部、４２…取り出し角制御部、４３…測定制御部、４４…スペクトル生成部、４６…記憶制御部、４８…解析部、１００…蛍光Ｘ線分析装置、１０１…第１層、１０２…第２層、１０３…第３層、２００…蛍光Ｘ線分析装置

Claims (16)

  1. 一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から放射される二次Ｘ線を検出してＸ線スペクトルを取得する蛍光Ｘ線分析装置における分析方法であって、
    前記二次Ｘ線の取り出し角を第１取り出し角として、第１Ｘ線スペクトルを取得する工程と、
    前記二次Ｘ線の取り出し角を前記第１取り出し角とは異なる第２取り出し角として、第２Ｘ線スペクトルを取得する工程と、
    前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、前記試料の深さ方向における分析対象元素の情報を求める工程と、
    を含み、
    前記試料は、第１～第Ｎ層（Ｎ≧２）を有し、
    前記分析対象元素の情報を求める工程では、
    前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表す関数ＦＳを求め、
    前記第１～第Ｎ層の各層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭを作成し、
    前記関数ＦＳと前記モデル関数ＦＭとを比較して、前記第１～第Ｎ層における前記分析対象元素の含有量の比を求める、分析方法。
  2. 請求項１において、
    前記試料を傾斜させることによって、前記二次Ｘ線の取り出し角を、前記第１取り出し角から前記第２取り出し角に変更する工程を含む、分析方法。
  3. 請求項１において、
    前記二次Ｘ線を検出する検出器を傾斜させることによって、前記二次Ｘ線の取り出し角を、前記第１取り出し角から前記第２取り出し角に変更する工程を含む、分析方法。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記二次Ｘ線の取り出し角を、前記第１取り出し角および前記第２取り出し角とは異な
    る第３取り出し角として、第３Ｘ線スペクトルを取得する工程を含み、
    前記分析対象元素の情報を求める工程では、前記第１Ｘ線スペクトル、前記第２Ｘ線スペクトル、および前記第３Ｘ線スペクトルに基づいて、前記試料の深さ方向における前記分析対象元素の情報を求める、分析方法。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記分析対象元素の情報を求める工程では、前記二次Ｘ線の取り出し角の変化量に対するＸ線強度の変化量の比に基づいて、前記試料の深さ方向における前記分析対象元素の情報を求める、分析方法。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
    前記試料は、第１層と、第２層と、を有し、
    前記分析対象元素の情報を求める工程では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ａ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度および前記第２層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ａ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ａ）と前記モデル関数ＦＭ（Ａ）とを比較して、次式（１）の割合ａおよび割合ｂを求めて、前記第１層に含まれる元素Ａの含有量と前記第２層に含まれる元素Ａの含有量の比を求める、分析方法。
    Ｉ φ ＝ａ・Ｉ １φ ＋ｂ・I ２φ ・・・（１）
    ただし、Ｉ φ は、傾斜角φにおける分析対象元素のＸ線強度であり、Ｉ １φ は、傾斜角φにおける前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度であり、Ｉ ２φ は、傾斜角φにおける前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度であり、ａは分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合であり、ｂは分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。
  7. 請求項６において、
    前記分析対象元素の情報を求める工程では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素Ａとは異なる元素ＢのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＢのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ｂ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度および前記第２層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ｂ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ｂ）と前記モデル関数ＦＭ（Ｂ）とを比較して、前記式（１）の割合ａおよび割合ｂを求めて、前記第１層に含まれる元素Ｂの含有量と前記第２層に含まれる元素Ｂの含有量の比を求める、分析方法。
  8. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
    前記試料は、第１層と、第２層と、第３層と、を有し、
    前記分析対象元素の情報を求める工程では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ａ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度、前記第２層を構成する各元素の推定濃度、および前記第３層を構成する各元素の推定濃度に基づいて取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ａ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ａ）と前記モデル関数ＦＭ（Ａ）とを比較して、次式（２）の割合ａ、割合ｂ、および割合ｃを求めて、前記第１層に含まれる元素Ａの含有量と前記第２層に含まれる元素Ａの含有量と前記第３層に含まれる元素Ａの含有量の比を求める、分析方法。
    Ｉ φ ＝ａ・Ｉ １φ ＋ｂ・I ２φ ＋ｃ・I ３φ ・・・・（２）
    ただし、Ｉ φ は、傾斜角φにおける分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ １φ は、傾斜角φにおける前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ ２φ は、傾斜角φにおける前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ ３φ は、傾斜角φにおける前記第３層に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。ａは、分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。ｂは、分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。ｃは、分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第３層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。
  9. 請求項８において、
    前記分析対象元素の情報を求める工程では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素Ａとは異なる元素ＢのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＢのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ｂ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度、前記第２層を構成する各元素の推定濃度、および前記第３層を構成する各元素の推定濃度に基づいて取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ｂ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ｂ）と前記モデル関数ＦＭ（Ｂ）とを比較して、前記式（２）の割合ａ、割合ｂ、および割合ｃを求めて、前記第１層に含まれる元素Ｂの含有量と前記第２層に含まれる元素Ｂの含有量と前記第３層に含まれる元素Ｂの含有量の比を求める、分析方法。
  10. 一次Ｘ線を発生させるＸ線管と、
    試料に前記一次Ｘ線が照射されることによって前記試料から放射される二次Ｘ線を検出する検出器と、
    前記二次Ｘ線の取り出し角を可変にする機構と、
    記憶部と、
    前記検出器で前記二次Ｘ線を検出して取得されたＸ線スペクトルを、前記Ｘ線スペクトルを取得したときの前記二次Ｘ線の取り出し角を特定するための情報に関連付けて前記記憶部に記憶する記憶制御部と、
    前記Ｘ線スペクトルに基づいて、前記試料の深さ方向における分析対象元素の情報を求める解析部を含み、
    前記解析部は、
    前記記憶部から前記二次Ｘ線の取り出し角を第１取り出し角として取得された第１Ｘ線スペクトルを読み出す処理と、
    前記記憶部から前記二次Ｘ線の取り出し角を前記第１取り出し角とは異なる第２取り出し角として取得された第２Ｘ線スペクトルを読み出す処理と、
    前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、前記試料の深さ方向における分析対象元素の情報を求める処理と、
    を行い、
    前記試料は、第１～第Ｎ層（Ｎ≧２）を有し、
    前記分析対象元素の情報を求める処理では、
    前記第１Ｘ線スペクトルおよび前記第２Ｘ線スペクトルに基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表す関数ＦＳを求め、
    前記第１～第Ｎ層の各層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの前記分析対象元素のＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭを作成し、
    前記関数ＦＳと前記モデル関数ＦＭとを比較して、前記第１～第Ｎ層における前記分析対象元素の含有量の比を求める、蛍光Ｘ線分析装置。
  11. 請求項１０において、
    前記機構は、前記試料を傾斜させる傾斜機構である、蛍光Ｘ線分析装置。
  12. 請求項１０において、
    前記機構は、前記検出器を傾斜させる傾斜機構である、蛍光Ｘ線分析装置。
  13. 請求項１０ないし１２のいずれか１項において、
    前記試料は、第１層と、第２層と、を有し、
    前記分析対象元素の情報を求める処理では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ａ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度および前記第２層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ａ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ａ）と前記モデル関数ＦＭ（Ａ）とを比較して、次式（１）の割合ａおよび割合ｂを求めて、前記第１層に含まれる元素Ａの含有量と前記第２層に含まれる元素Ａの含有量の比を求める、蛍光Ｘ線分析装置。
    Ｉ φ ＝ａ・Ｉ １φ ＋ｂ・I ２φ ・・・（１）
    ただし、Ｉ φ は、傾斜角φにおける分析対象元素のＸ線強度であり、Ｉ １φ は、傾斜角φにおける前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度であり、Ｉ ２φ は、傾斜角φにおける前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度であり、ａは分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合であり、ｂは分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。
  14. 請求項１３において、
    前記分析対象元素の情報を求める処理では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素Ａとは異なる元素ＢのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＢのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ｂ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度および前記第２層を構成する各元素の推定濃度に基づいて、取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ｂ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ｂ）と前記モデル関数ＦＭ（Ｂ）とを比較して、前記式（１）の割合ａおよび割合ｂを求めて、前記第１層に含まれる元素Ｂの含有量と前記第２層に含まれる元素Ｂの含有量の比を求める、蛍光Ｘ線分析装置。
  15. 請求項１０ないし１２のいずれか１項において、
    前記試料は、第１層と、第２層と、第３層と、を有し、
    前記分析対象元素の情報を求める処理では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＡのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ａ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度、前記第２層を構成する各元素の推定濃度、および前記第３層を構成する各元素の推定濃度に基づいて取り出し角を変化させたときの元素ＡのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ａ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ａ）と前記モデル関数ＦＭ（Ａ）とを比較して、次式（２）の割合ａ、
    割合ｂ、および割合ｃを求めて、前記第１層に含まれる元素Ａの含有量と前記第２層に含まれる元素Ａの含有量と前記第３層に含まれる元素Ａの含有量の比を求める、蛍光Ｘ線分析装置。
    Ｉ φ ＝ａ・Ｉ １φ ＋ｂ・I ２φ ＋ｃ・I ３φ ・・・・（２）
    ただし、Ｉ φ は、傾斜角φにおける分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ １φ は、傾斜角φにおける前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ ２φ は、傾斜角φにおける前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。Ｉ ３φ は、傾斜角φにおける前記第３層に含まれる分析対象元素のＸ線強度である。ａは、分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第１層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。ｂは、分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第２層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。ｃは、分析対象元素のＸ線強度のうち、前記第３層に含まれる分析対象元素のＸ線強度の割合である。
  16. 請求項１５において、
    前記分析対象元素の情報を求める処理では、
    前記第１Ｘ線スペクトルにおける元素Ａとは異なる元素ＢのＸ線強度および前記第２Ｘ線スペクトルにおける元素ＢのＸ線強度から、取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表す関数ＦＳ（Ｂ）を求め、
    前記第１層を構成する各元素の推定濃度、前記第２層を構成する各元素の推定濃度、および前記第３層を構成する各元素の推定濃度に基づいて取り出し角を変化させたときの元素ＢのＸ線強度の変化を表すモデル関数ＦＭ（Ｂ）を作成し、
    前記関数ＦＳ（Ｂ）と前記モデル関数ＦＭ（Ｂ）とを比較して、式（２）の割合ａ、割合ｂ、および割合ｃを求めて、前記第１層に含まれる元素Ｂの含有量と前記第２層に含まれる元素Ｂの含有量と前記第３層に含まれる元素Ｂの含有量の比を求める、蛍光Ｘ線分析装置。
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