TWI837133B - 螢光ｘ射線分析裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之螢光X射線分析裝置以對試樣S照射X射線之方式來構成X射線照射單元20，其中，該X射線係具有顯示較選定為測定對象元素之Ag之能量吸收限大且亦作為相較於該Ag能量吸收限之值較大之相鄰元素之Sn之能量吸收限以下之值之能量的X射線、及較選定為測定對象元素之Sn之能量吸收限大之值之能量的X射線。
Description
本發明係關於藉由對自試樣所含之複數種元素中預先選定為測定對象之元素(測定對象元素)所發射之螢光X射線進行檢測，而對該測定對象元素進行分析之螢光X射線分析裝置。
近年來，伴隨著半導體裝置之高積體化，將複數片半導體基板(半導體晶圓)沿著高度方向積層之三維安裝技術之開發持續地發展。於該半導體裝置之三維安裝中，在形成於半導體基板之最上層之電極上設置有稱為焊錫凸塊之突起物，並經由該焊錫凸塊電性地連接各半導體基板之電極(例如參照專利文獻1)。
於半導體裝置之製程中，過去以來將被成膜於半導體基板上之薄膜作為測定對象，在製程內進行之就地分析的需求很高。本案申請人為了回應該需求，而提出使用X射線之薄膜檢查裝置。
然而，於上述之進行三維安裝之半導體裝置之製程中，不僅半導體基板上之薄膜測定，並產生欲將焊錫凸塊亦追加為測定對象的新需求。
焊錫凸塊例如由具有Sn(0.97)、Ag(0.03)之組成之無鉛焊錫所形成。於藉由螢光X射線分析來測定構成該等焊錫凸塊之 Sn(錫)與Ag(銀)之情形時，由於來自含量較少之Ag之螢光X射線的發射量較少，因此無法高精度地進行特別針對Ag之螢光X射線分析。
又，於對試樣照射X射線之情形時，存在有除了螢光X射線之外，繞射X射線亦從試樣反射而來，並同時朝向X射線檢測器入射之情形。於該情形時，存在有入射至X射線檢測器之繞射X射線會在螢光X射線分析中成為雜訊，而使測定精度限低之可能性。
因此，於專利文獻2與專利文獻3之習知技術中揭示有以使試樣旋轉而使繞射X射線不會入射至X射線檢測器之方式來進行調整的技術。
[專利文獻1]日本專利特開2006-140364號公報
[專利文獻2]日本專利特開平5-126768號公報
[專利文獻3]日本專利第4884553號公報
本發明係鑒於上述之問題所完成者，其目的在於提供即便對於因試樣中之含量較少而難以利用習知技術進行高精度之測定的元素，亦可高精度地進行測定之螢光X射線分析裝置。
此外，本發明之目的在於提供以專利文獻1或2所揭示之習知技術為基礎，而以更高精度且可謀求測定時間之縮短之高產出量的螢光X射線分析裝置。
為了達成上述目的，本發明係一種螢光X射線分析裝置，其具備有：對包含複數種元素之試樣照射X射線之X射線照射單元、及對自該試樣所放出之螢光X射線進行檢測之X射線檢測單元；其特徵在於，
X射線照射單元係如下之構成：著眼於試樣所含之複數種元素中選定為測定對象之測定對象元素、及能量吸收限之值較該元素大之相鄰元素，而對試樣照射具有顯示較測定對象元素之能量吸收限大且相鄰元素之能量吸收限以下之值之能量的X射線。
如此，若對試樣照射具有顯示較測定對象元素之能量吸收限大且相鄰元素之能量吸收限以下之值之能量的X射線，X射線對於測定對象元素之激發效率便會提高，多數的螢光X射線便會從測定對象元素被放出。
因此，即便對於因試樣中之含量較少而難以利用習知技術進行高精度之測定元素，亦可高精度地進行測定。
再者，亦存在有於自試樣所含之複數種元素選定為測定對象之複數種測定對象元素中能量吸收限之值較大之相鄰元素不存在之情形。於該情形時，X射線照射單元只要設為對試樣照射能量之值較測定對象元素之能量吸收限大之值之能量之X射線的構成即可。
藉由對試樣照射如此之X射線，X射線對於測定對象元素之激發效率會提高，多數的螢光X射線會從測定對象元素被放出。
例如，為了將包含Ag與Sn之元素之焊錫作為試樣，而分別將該等Ag及Sn之各元素選定為測定對象元素並加以測定，只要將X射線照射單元如以下般構成即可。
亦即，X射線照射單元構成為：對試樣照射具有顯示較選定為測定對象元素之Ag之能量吸收限大且亦作為相較於該Ag而能量吸收限之值較大之相鄰元素之Sn之能量吸收限以下之值之能量的X射線、及具有顯示較選定為測定對象元素之Sn之能量吸收限大之值之能量的X射線。
藉此，即便將如焊錫凸塊般Ag之含量較少之物質作為試樣，Ag之X射線之激發效率亦會提高，多數螢光X射線會從Ag被放出。因此，即便對於例如焊錫凸塊所含之Ag之元素，亦可高精度地進行測定。
上述之X射線照射單元可藉由如下之構成來實現，該構成例如包含有：X射線源，其發射連續X射線；及多波長鏡，其供自X射線源所發射之連續X射線入射，而取出能量的大小不同之複數種X射線。
此處，多波長鏡設為包含將複數種薄膜加以積層而成之多層膜的構成。而且，多層膜構成為藉由調整薄膜之膜厚、膜質及積層數而僅使具有所期望之能量之X射線繞射。此外，多波長鏡設為藉由沿著深度方向將薄膜之膜厚、膜質及該薄膜之積層數不同之複數種多層膜加以積層，而使能量之大小不同之複數種X射線繞射的構成。
藉由該多波長鏡，可從自X射線源所發射之連續X射線，取出具有顯示較測定對象元素之能量吸收限大且相鄰元素之能量吸收限以下之值之能量的X射線來對試樣進行照射。
又，於本發明中，X射線檢測單元較佳係設為包含有數個X射線檢測器之構成。
而且，對於來自X射線照射單元之X射線所照射之試樣之X射線照射部位，以可接收自該試樣所放出之螢光X射線之姿勢將數個X射線檢測器配置於該X射線照射部位的周圍。該等各X射線檢測器設為可獨立地移動自如。
此外，設為具備有控制部之構成，而該控制部使數個X射線檢測器中檢測到自試樣所繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器，朝向不會入射有該繞射X射線之位置移動。
藉由如此構成X射線檢測單元，可避免自試樣繞射而來之繞射X射線作為雜訊而入射至X射線檢測器從而謀求S/N(信號雜訊比；signal noise ratio)之提高。況且，使自試樣所放出之螢光X射線入射至配置於試樣之周圍之數個X射線檢測器，可提高螢光X射線之檢測強度。
又，包含數個X射線檢測器之X射線檢測單元，亦可如以下所構成。
亦即，對於來自X射線照射單元之X射線所照射之試樣之X射線照射部位，以可接收自該試樣所放出之螢光X射線之姿勢將數個X射線檢測器配置於該X射線照射部位的周圍。於試樣與各X射線檢測器之間，開閉自如地分別設置遮蔽X射線之X射線遮蔽門。
而且，設為具備有控制部之構成，而該控制部相對於數個X射線檢測器中檢測到自試樣所繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器，將X射線遮蔽門加以閉塞。
又，包含數個X射線檢測器之X射線檢測單元，亦可如以下所構成。
亦即，對於來自X射線照射單元之X射線所照射之試樣之X射線照射部位，以可接收自該試樣所放出之螢光X射線之姿勢將數個X射線檢測器配置於該X射線照射部位的周圍。此外，設為具備有分析部之構成，而該分析部將來自數個X射線檢測器中檢測到自試樣所繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器之檢測信號加以排除，並根據來自其餘之X射線檢測器之檢測信號來進行螢光X射線分析。
即便如上所述構成X射線檢測單元，亦可避免因繞射X射線所導致之S/N之降低，而實現高精度之螢光X射線分析。況且，使自試樣所放出之螢光X射線入射至配置於試樣之周圍之數個X射線檢測器，可提高螢光X射線之檢測強度。
如以上所說明，根據本發明，若對試樣照射具有顯示較測定對象元素之能量吸收限大且相鄰元素之能量吸收限以下之值之能量的X射線，X射線對於測定對象元素之激發效率便會提高，多數的螢光X射線便會從測定對象元素被放出。因此，即便對於因試樣中之含量較少而難以利用習知技術進行高精度之測定的元素，亦可高精度地進行測定。
又，藉由以包含數個X射線檢測器之X射線檢測單元如上述般構成本發明，可去除自試樣繞射而來之繞射X射線之影響並謀求S/N之提高。況且，使自試樣所放出之螢光X射線入射至配置於試樣之周圍之數個X射線檢測器，可提高螢光X射線之檢測強度。其結果，可實現高精度且可謀求測定時間之縮短之高產出 量的螢光X射線分析。
10‧‧‧試樣台
11‧‧‧試樣定位機構
20‧‧‧X射線照射單元
21‧‧‧多波長鏡
21a‧‧‧多波長鏡之表面
22‧‧‧多層膜
30‧‧‧X射線檢測單元
31‧‧‧X射線檢測器
32‧‧‧X射線檢測器驅動機構
33‧‧‧框體
33a‧‧‧真空室
34‧‧‧移動台
35‧‧‧冷卻構件
36‧‧‧X射線遮蔽門
40‧‧‧中央處理裝置
41‧‧‧定位控制器
42‧‧‧X射線照射控制器
43‧‧‧驅動控制器
44‧‧‧驅動控制器
50‧‧‧光學顯微鏡
51‧‧‧聚焦控制器
S‧‧‧試樣
圖1A係示意性地表示本發明第1實施形態之螢光X射線分析裝置之主要部分的局部剖面前視圖。圖1B係其仰視圖。
圖2係表示本發明第1實施形態之螢光X射線分析裝置之控制/分析處理系統的方塊圖。
圖3係示意性地表示X射線照射單元所包含之多波長鏡之構成的剖面圖。
圖4係表示被三維安裝之半導體基板之焊錫凸塊所含有之Ag與Sn之X射線吸收限的圖表。
圖5係示意性地表示用以使X射線收斂而照射於測定對象之微小部之多波長鏡之構成例的立體圖。
圖6係表示由本發明第1實施形態之螢光X射線分析裝置所進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
圖7A係示意性地表示本發明第2實施形態之螢光X射線分析裝置之主要部分的局部剖面前視圖。圖7B係其仰視圖。
圖8係表示本發明第2實施形態之螢光X射線分析裝置之控制/分析處理系統的方塊圖。
圖9係表示由本發明第2實施形態之螢光X射線分析裝置所進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
圖10係表示本發明第3實施形態之螢光X射線分析裝置之控制/分析處理系統的方塊圖。
圖11係表示由本發明第3實施形態之螢光X射線分析裝置所 進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
圖12A係示意性地表示本發明第4實施形態之螢光X射線分析裝置之主要部分的局部剖面前視圖。圖12B係其仰視圖。
圖13係表示本發明第4實施形態之螢光X射線分析裝置之控制/分析處理系統的方塊圖。
圖14係表示由本發明第4實施形態之螢光X射線分析裝置所進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
以下，參照圖式，對該發明之實施形態詳細地進行說明。
於以下之實施形態中，雖然對適用於被設置在被三維安裝之半導體基板(半導體晶圓)之焊錫凸塊之檢查之螢光X射線分析裝置的構成進行說明，但本發明之用途當然並不限定於此。
首先，參照圖1A至圖5，對本發明第1實施形態之螢光X射線分析裝置進行說明。
如圖1A、圖1B及圖2所示，本實施形態之螢光X射線分析裝置具備有試樣台10、試樣定位機構11、X射線照射單元20、及X射線檢測單元30之各構成元件。
於試樣台10之表面配置有試樣(半導體基板)S。
試樣定位機構11係如下之構成：驅動試樣台10，將被配置於試樣台10之試樣S之被測定部位(即X射線照射部位)，定位於自X射線照射單元20所照射之X射線之收斂點。
X射線照射單元20具備有照射能量之大小不同之複數種X射線之功能，其構造的細節，將於後述之。
X射線檢測單元30具備有數個X射線檢測器31。各X射線檢測器31成為如下之構成：對於試樣S之被測定部位被配置於其周圍，將自試樣S所放出之螢光X射線加以接收並進行檢測。
又，X射線檢測單元30具備有分別驅動各X射線檢測器31之X射線檢測器驅動機構32。各X射線檢測器31成為分別由X射線檢測器驅動機構32所單獨地驅動，而可改變配置位置之構成。
如圖1A、圖1B所示，於本實施形態中，設為將X射線照射單元20、X射線檢測器31、及X射線檢測器驅動機構(未圖示)組入框體33之一體構造。X射線照射單元20搭載於框體33之中央部，並以包圍其周圍之方式數個(圖1中為8個)X射線檢測器31搭載於框體33。於框體33在內部形成有真空室33a，並於該真空室33a內配置有數個X射線檢測器31。真空室33a內藉由未圖示之真空泵所真空抽吸而成為真空狀態。
X射線檢測器驅動機構32例如可利用由小型馬達所驅動之移動台34來構成。具體而言，於框體33之真空室33a內移動自如地設置數個移動台34，並分別將X射線檢測器31搭載於該等移動台34。又，X射線檢測單元30亦可設為將珀爾帖冷卻器等之冷卻構件35配置於X射線檢測器31之底面，而對X射線檢測器31進行冷卻之構成。
如圖2所示，本實施形態之螢光X射線分析裝置具備有由電腦所構成之中央處理裝置40。中央處理裝置40依據預先所內建之控制程式，對各控制器發送指令信號，來控制各構成元件 之動作。此外，中央處理裝置40依據預先所內建之分析程式，來處理來自X射線檢測器31之X射線之檢測信號，而執行試樣S之螢光X射線分析。
亦即，中央處理裝置40對定位控制器41輸出指令信號，依據該指令信號，定位控制器41驅動試樣定位機構11，而將試樣S之被測定部位定位於自X射線照射單元20所照射之X射線之收斂點。
再者，於本實施形態中，成為如下之構成：於未圖示之分離之位置設置有光學顯微鏡50之觀察位置，於該觀察位置利用光學顯微鏡50預先辨識試樣S之被測定部位，並藉由試樣定位機構11將該辨識到之被測定部位從光學顯微鏡50之觀察位置移動至X射線之收斂點。
又，中央處理裝置40對X射線照射控制器42輸出指令信號，依據該指令信號，X射線照射單元20照射X射線。X射線照射單元20例如具備有使X射線收斂於100微米以下(較佳為50微米以下)之微小部的功能，而該X射線之收斂點已預先進行定位。試樣S之被測定部位被定位於該X射線之收斂點。
數個X射線檢測器驅動機構32各自由驅動控制器43所驅動控制。中央處理裝置40對各驅動控制器43輸出指令信號，根據該指令信號，驅動控制器43驅動X射線檢測器驅動機構32，而使X射線檢測器31移動。
具備有該功能之中央處理裝置40構成「控制部」，該控制部使數個X射線檢測器31中檢測到自試樣S繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器31，朝向不會入射有該繞射X射線之位置移動。
此處，更詳細地對X射線照射單元20之構成進行說明。
X射線照射單元20為包含有發射連續X射線之X射線源、及多波長鏡21之構成。多波長鏡21具有供自X射線源所發射之連續X射線入射，而取出能量之大小不同之複數種X射線的功能。
圖3係示意性地表示多波長鏡21之構成的剖面圖。再者，表示切斷面之影線(斜線)已省略。
多波長鏡21將複數種多層膜22加以積層而形成。多層膜22為積層有複數種薄膜之構成。各多層膜22以藉由沿著深度方向調整薄膜之膜厚、膜質及薄膜之積層數，而使能量之大小不同之複數種X射線可繞射之方式所製作。
藉由該多波長鏡21，將具有所期望之大小之能量的複數種X射線a、b、c、d從自X射線源所發射之連續X射線中取出。
於本實施形態中，將多波長鏡21著眼於試樣S所包含之複數種元素中選定為測定對象之測定對象元素、及能量吸收限之值較該元素大之相鄰元素，而製作多層膜22。亦即，多波長鏡21以取出具有顯示較測定對象元素之能量吸收限大且相鄰元素之能量吸收限以下之值之能量的X射線之方式，來調整多層膜22。
又，亦存在有自試樣S所含之複數種元素選定為測定對象之複數種測定對象元素中，能量吸收限之值較大之相鄰元素不存在之情形。此時，以取出較測定對象元素之能量吸收限大之值之能量的X射線之方式來調整多層膜22。
此處，對將被形成於半導體基板之焊錫凸塊設為測定對象，並將焊錫凸塊所含之Sn與Ag選定為測定對象元素，而實施 螢光X射線分析之情形時之多波長鏡21之具體例進行說明。
如上所述，焊錫凸塊例如由具有Sn(0.97)、Ag(0.03)之組成之無鉛焊錫所形成。由於構成該等焊錫凸塊之元素中，尤其Ag含量較少，因此於螢光X射線分析時，較佳為以增加來自該Ag之螢光X射線之發射量的方式來調整照射於焊錫凸塊之X射線之能量特性。
因此，多波長鏡21以具有顯示較選定為測定對象元素之Ag之能量吸收限且亦作為相較於該Ag能量吸收限之值較大之相鄰元素之Sn之能量吸收限以下之值之能量的X射線繞射而被取出的方式，來調整一片多層膜22。
藉由如此調整一片多層膜22，則即便形成焊錫凸塊之元素中含量較少之Ag，X射線之激發效率亦會提高，多數的螢光X射線會自Ag被放出。
又，多波長鏡21以較選定為測定對象元素之Sn之能量吸收限大之值之能量的X射線繞射而被取出之方式，來調整另一片多層膜22。
圖4係表示焊錫凸塊所含有之Ag與Sn之X射線吸收限的圖表。
由該圖可知，構成焊錫凸塊(無鉛焊錫)之Sn(0.97)及Ag(0.03)之X射線(K)之吸收限，Sn為29.2keV，而Ag為25.5keV。
因此，多波長鏡21以值較Ag之能量吸收限之25.5keV更大且亦作為相較於該Ag能量吸收限之值之相鄰元素之Sn之能量吸收限29.2keV以下之能量(該圖中以E所表示之範圍內的能量)之值的X射線繞射而被取出的方式來調整一片多層膜22。
又，多波長鏡21以較Sn之能量吸收限之29.2keV更大之值之能量的X射線繞射而被取出之方式，來調整另一片多層膜22。
此處，所取出之X射線之能量，較佳為儘量接近測定對象元素之能量吸收限之值之能量。藉由照射能量的大小為選擇對象元素之能量吸收限附近之X射線，該測定對象元素之激發效率會進一步提高，而使更多數的螢光X射線被放出。
藉由如此調整多層膜22而製作多波長鏡21，X射線對焊錫凸塊所包含之Sn與Ag之激發效率會提高，而使多數的螢光X射線自該等測定對象元素被放出。因此，可對該等測定對象元素實施高精度之螢光X射線分析。
再者，於本實施形態中，除了上述之2種多層膜22以外為了將被形成於半導體基板之薄膜作為測定對象而實施螢光X射線分析，亦積層形成有以來自該薄膜之激發效率良好之8~10keV之能量的X射線繞射而被取出之方式，來調整之其他多層膜22。
又，於本實施形態中，需要將X射線收斂而照射於測定對象為直徑20~200μm左右之焊錫凸塊之微小部。因此，例如如圖5所示般，藉由準備使X射線之反射面(表面)21a彎曲為凹面之2片多波長鏡21、21，並以該等各多波長鏡21、21之表面21a相互地正交之方式加以配置，來實現X射線朝向微小部之收斂。亦即，可藉由一片多波長鏡21使X射線於寬度方向上收斂，並藉由另一片多波長鏡21使X射線於長度方向上收斂。
再者，於圖5中，雖以被稱為柯克派屈克-貝茨 (Kirkpatrick-Baez；KB)之串聯方式來配置多波長鏡21、21，但亦可以彼此各一個邊接觸之並列(Side-by-side)方式來配置。
其次，對將具有焊錫凸塊之半導體基板作為試樣S，並藉由上述之構成之螢光X射線分析裝置實施螢光X射線分析時之動作進行說明。
圖6係表示由本實施形態之螢光X射線分析裝置所進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
關於中央處理裝置40若操作員從鍵盤等之操作部輸入所指定之相對於入射X射線之半導體基板之面方位與配置方向(步驟S1)，中央處理裝置40便對定位控制器41輸出指令信號，定位控制器41便驅動試樣定位機構11，從而將配置於試樣台10之半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)定位於自X射線照射單元20所照射之X射線之收斂點(步驟S2)。
此時，半導體基板以形成該基板之結晶之面方位(結晶方位)成為以定向平面等為基準而預先設定之方向的方式配置於試樣台10。中央處理裝置40於試樣台10上，以結晶之面方位被配置於預先設定之方向之半導體基板對準操作員所指定之面方位及其配置方向之狀態，將半導體基板之被測定部位定位於照射X射線之收斂點。
如此將結晶之面方位對準所指定之方向而被定位之半導體基板，可得知繞射X射線相對於X射線之照射方向會出現在哪一方向、或其大致的方向。因此，使配置於繞射X射線會出現之方向之X射線檢測器31朝向該繞射X射線不會入射之位置移動(步驟S3)。藉此，可預先減少自半導體基板所出現之繞射X射線朝 向X射線檢測器31之入射。
具體而言，中央處理裝置40對使該X射線檢測器31移動之X射線檢測器驅動機構32之驅動控制器43輸出指令信號。依據該指令信號，該驅動控制器43，驅動X射線檢測器驅動機構32，而使該X射線檢測器31朝向繞射X射線不會入射之位置移動。
此處，中央處理裝置40對由各X射線檢測器31所輸入之X射線之檢測信號(X射線之頻譜)進行比較，來檢查輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31的有無(步驟S4)。
而且，於認定輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31存在之情形時，以如下之方式進行調整：中央處理裝置40回到步驟S3，對使該X射線檢測器31移動之X射線檢測器驅動機構32之驅動控制器43輸出指令信號，而使該X射線檢測器31之位置移動，從而使繞射X射線不會入射。
於步驟S4中，於未確認到輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31存在時，對被設置於半導體基板之被測定部位之焊錫凸塊照射X射線，而實施螢光X射線分析(步驟S5)。
亦即，中央處理裝置40對X射線照射控制器42輸出指令信號，依據該指令信號，X射線照射單元20對半導體基板之被測定部位照射X射線。而且，各X射線檢測器31對自半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)所發射之螢光X射線進行檢測，中央處理裝置40輸入該檢測信號，而使螢光X射線分析被執行。
其後，輸出螢光X射線分析之分析結果(步驟S6)，測定動作結 束。
如此，由於可在形成避免自半導體基板(試樣)S繞射而來之繞射X射線作為雜訊而入射至X射線檢測器31之狀況下實施螢光X射線分析，因此可使S/N提高而得到高精度之分析結果。
其次，參照圖7A至圖9，對本發明第2實施形態之螢光X射線分析裝置進行說明。
再者，存在有會對與先前所說明之第1實施形態之螢光X射線分析裝置相同之構成元件或相當之構成局部元件標示相同符號，並省略該構成元件詳細的說明之情形。
本實施形態之螢光X射線分析裝置設為如下之構成(參照圖7A、圖7B)：於圖1A、圖1B所示之第1實施形態之裝置構造中，取代使各X射線檢測器31移動之X射線檢測器驅動機構32，而於各X射線檢測器31之前方開閉自如地設置用以遮蔽X射線之X射線遮蔽門36。X射線遮蔽門36例如較佳為由鉛或鎢等難以使X射線透過之材料來製作。可藉由將該X射線遮蔽門36加以閉塞，而遮斷將會入射至各X射線檢測器31之X射線。
X射線遮蔽門36例如可設為利用小型馬達等之驅動機構來進行開閉之構成。
如圖8所示，數個X射線遮蔽門36之驅動機構，分別藉由驅動控制器44所驅動控制。中央處理裝置40對各驅動控制器44輸出指令信號，依據該指令信號，驅動控制器44驅動X射線遮蔽門36之驅動機構，而使X射線遮蔽門36開閉。
具備有該功能之中央處理裝置40構成「控制部」，而該控制部相對於數個X射線檢測器31中檢測到自試樣繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器31，將X射線遮蔽門36加以閉塞。
圖9係表示由本實施形態之螢光X射線分析裝置所進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
中央處理裝置40在操作員從鍵盤等之操作部輸入所指定之相對於入射X射線之半導體基板之面方位與配置方向(步驟S11)，中央處理裝置40便對定位控制器41輸出指令信號，而定位控制器41驅動試樣定位機構11，從而將配置於試樣台10之半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)定位於自X射線照射單元20所照射之X射線之收斂點(步驟S12)。
此時，半導體基板以形成該基板之結晶之面方位(結晶方位)成為以定向平面等為基準所預先設定之方向的方式，配置於試樣台10。中央處理裝置40於試樣台10上，以使結晶之面方位被配置於所預先設定之方向之半導體基板對準操作員所指定之面方位與其配置方向之狀態，將半導體基板之被測定部位定位於照射X射線之收斂點。
如此將結晶之面方位對準所指定之方向而被定位之半導體基板，可得知繞射X射線相對於X射線之照射方向出現在哪一方向、或其大致的方向。因此，相對於配置在繞射X射線出現之方向之X射線檢測器31，將X射線遮蔽門36加以閉塞(步驟S13)。藉此，可預先減少從半導體基板所出現之繞射X射線朝向X射線檢測器31之入射。
具體而言，中央處理裝置40對使該X射線遮蔽門36閉塞之驅 動機構之驅動控制器44輸出指令信號。依據該指令信號，該驅動控制器44驅動驅動機構，而將該X射線遮蔽門36加以閉塞。
此處，中央處理裝置40對由各X射線檢測器31所輸入之X射線之檢測信號(X射線之頻譜)進行比較，檢查在輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31之有無(步驟S14)。
而且，於認定輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31存在之情形時，以如下之方式進行調整：中央處理裝置40回到步驟S13，對將相對於該X射線檢測器31之X射線遮蔽門36加以閉塞之驅動機構之驅動控制器44輸出指令信號，而使該X射線遮蔽門36閉塞，從而使繞射X射線不會入射至該X射線檢測器31。
於步驟S14中，於未確認到輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31存在時，對被設置於半導體基板之被測定部位之焊錫凸塊照射X射線，而實施螢光X射線分析(步驟S15)。其後，輸出螢光X射線分析之分析結果(步驟S16)，測定動作結束。
如此，由於可在形成避免自半導體基板(試樣)S繞射而來之繞射X射線作為雜訊而入射至X射線檢測器31之狀況下實施螢光X射線分析，因此可使S/N提高而得到高精度之分析結果。
其次，參照圖10及圖11，對本發明第3實施形態之螢光X射線分析裝置進行說明。
再者，存在有會對與先前所說明之第1及第2實施形態之螢光X射線分析裝置相同之構成元件或相當之構成部元件標示相同符號，並省略該構成元件詳細的說明之情形。
本實施形態之螢光X射線分析裝置設為如下之構成(參照圖10)：於圖1所示之第1實施形態之裝置構造中，將使各X射線檢測器31移動之X射線檢測器驅動機構32與驅動控制器43加以去除。
中央處理裝置40對由各X射線檢測器31所輸入之X射線之檢測信號(X射線之頻譜)進行比較，來檢查輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31的有無。而且，中央處理裝置40將來自數個X射線檢測器31中檢測到繞射X射線之X射線檢測器31之檢測信號加以排除。
亦即，於本實施形態中，中央處理裝置40構成「分析部」，該分析部將來自檢測到繞射X射線之X射線檢測器31之檢測信號加以排除，並根據自其餘之X射線檢測器31所輸入之檢測信號來進行螢光X射線分析。
圖11係表示由本實施形態之螢光X射線分析裝置所進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
中央處理裝置40若操作員從鍵盤等之操作部輸入所指定之相對於入射X射線之半導體基板之面方位與配置方向(步驟S21)，中央處理裝置40便對定位控制器41輸出指令信號，定位控制器41便驅動試樣定位機構11，從而將配置於試樣台10之半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)定位於自X射線照射單元20所照射之X射線之收斂點(步驟S22)。
接著，中央處理裝置40對X射線照射控制器42輸出指令信號，依據該指令信號，X射線照射單元20對半導體基板之被測定部位照射X射線，並且輸入來自各X射線檢測器31之檢測信號。而且，對所輸入之X射線之檢測信號(X射線之頻譜)進行比較，而將來自因繞射X射線之入射而顯示異常值之X射線檢測器31之檢測信號加以排除(步驟S23)。
中央處理裝置40於輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31之存在藉由該排除處理而不再被確認到後(步驟S24)，實施螢光X射線分析(步驟S25)。
亦即，中央處理裝置40對X射線照射控制器42輸出指令信號，依據該指令信號，X射線照射單元20對半導體基板之被測定部位照射X射線。而且，各X射線檢測器31對自半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)所發射之螢光X射線進行檢測，中央處理裝置40輸入該檢測信號，而執行螢光X射線分析。
其後，輸出螢光X射線分析之分析結果(步驟S26)，測定動作結束。
如此，由於可於形成避免自半導體基板(試樣)S繞射而來之繞射X射線作為雜訊而入射至X射線檢測器31之狀況下實施螢光X射線分析，因此可提高S/N而得到高精度之分析結果。
其次，參照圖12A至圖14，對本發明第4實施形態之螢光X射線分析裝置進行說明。
再者，存在有會對與先前所說明之第1至第3實施形態之螢光 X射線分析裝置相同之構成元件或相當之構成局部元件標示相同符號，並省略該構成元件詳細的說明。
本實施形態之螢光X射線分析裝置如圖12A、圖12B所示，為如下之構成：於框體33之中央部搭載光學顯微鏡50，並於框體33中光學顯微鏡50之側向位置搭載X射線照射單元20。數個X射線檢測器31(圖12B中為7個)以包圍光學顯微鏡50之方式配置於其周圍而搭載於框體33。
X射線照射單元20將照射X射線之收斂點定位於光學顯微鏡50之下方位置、即光學顯微鏡50可觀察之位置。
如圖13所示，中央處理裝置40對聚焦控制器51輸出指令信號，依據該指令信號，聚焦控制器51使光學顯微鏡50之焦點對準設置在下方之照射X射線之收斂點。而且，根據自光學顯微鏡50所傳送而來之影像信號來對照射X射線之收斂點進行影像辨識，而即時地觀察該收斂點。
實際上，如後述般，使焦點對準粗略地被定位於照射X射線之收斂點之試樣(半導體基板)S的被測定部位(焊錫凸塊)，而觀察該被測定部位。
中央處理裝置40一邊藉由光學顯微鏡50來觀察照射X射線之收斂點，一邊對定位控制器41輸出指令信號，而驅動試樣定位機構11，從而將試樣S之被測定部位高精度地定位於照射X射線之收斂點。
圖14係表示由本實施形態之螢光X射線分析裝置所進行之螢光X射線分析之實施動作的流程圖。
中央處理裝置40若操作員從鍵盤等之操作部輸入所 指定之相對於入射X射線之半導體基板之面方位與配置方向(步驟S31)，中央處理裝置40對定位控制器41輸出指令信號，定位控制器41驅動試樣定位機構11，而將配置於試樣台10之半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)粗略地定位於自X射線照射單元20所照射之X射線之收斂點(步驟S32)。
接著，中央處理裝置40對聚焦控制器51輸出指令信號，使光學顯微鏡50之焦點對準半導體基板之被測定部位，並且中央處理部輸入來自光學顯微鏡50之影像信號，而觀察該被測定部位(步驟S33)。
而且，中央處理部一邊根據來自光學顯微鏡50之影像信號來觀察被測定部位，一邊對定位控制器41輸出指令信號。定位控制器41藉由該指令信號而驅動試樣定位機構11，從而將配置於試樣台10之半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)高精度地定位於自X射線照射單元20所照射之X射線之收斂點(步驟S34)。
接著，中央處理裝置40對X射線照射控制器42輸出指令信號，依據該指令信號，X射線照射單元20對半導體基板之被測定部位照射X射線，並且輸入來自各X射線檢測器31之檢測信號。而且，對所輸入之X射線之檢測信號(X射線之頻譜)進行比較，而將來自因繞射X射線之入射而顯示異常值之X射線檢測器31之檢測信號加以排除(步驟S35)。
中央處理裝置40於輸出因繞射X射線之入射而顯示異常值之檢測信號之X射線檢測器31之存在藉由該排除處理而不再被確認到後(步驟S36)，實施螢光X射線分析(步驟S37)。
亦即，中央處理裝置40對X射線照射控制器42輸出指令信 號，依據該指令信號，X射線照射單元20對半導體基板之被測定部位照射X射線。而且，各X射線檢測器31對自半導體基板之被測定部位(焊錫凸塊)所發射之螢光X射線進行檢測，中央處理裝置40輸入該檢測信號，而執行螢光X射線分析。
其後，輸出螢光X射線分析之分析結果(步驟S38)，測定動作結束。
如此，由於可於形成避免自半導體基板(試樣)S繞射而來之繞射X射線作為雜訊而入射至X射線檢測器31之狀況下實施螢光X射線分析，因此可提高S/N而得到高精度之分析結果。
況且，根據本實施形態之構成，可一邊利用光學顯微鏡50即時地觀察半導體基板之被測定部位，一邊高精度地將半導體基板之被測定部位定位於照射X射線之收斂點。
再者，本發明並非被限定於上述之實施形態者，當然可進行各種變化實施與應用實施。
例如，X射線照射單元20亦可構成為：可利用多波長鏡以外之光學機器，將能量之大小不同的複數種X射線朝向試樣照射。
Claims (3)
- 一種螢光X射線分析裝置，其具備有：對包含複數種元素之試樣照射X射線之X射線照射單元、及對自該試樣所放出之螢光X射線進行檢測之X射線檢測單元；其特徵在於，上述X射線檢測單元包含有數個X射線檢測器，對於來自上述X射線照射單元之X射線所照射之上述試樣之X射線照射部位，以可接收自該試樣所放出之螢光X射線之姿勢將上述數個X射線檢測器配置於該X射線照射部位的周圍，並且該等各X射線檢測器設為可獨立地移動自如，且進一步具備有控制部，而該控制部使上述數個X射線檢測器中檢測到自上述試樣所繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器，朝向不會入射有該繞射X射線之位置移動。
- 一種螢光X射線分析裝置，其具備有：對包含複數種元素之試樣照射X射線之X射線照射單元、及對自該試樣所放出之螢光X射線進行檢測之X射線檢測單元；其特徵在於，上述X射線檢測單元包含有數個X射線檢測器，對於來自上述X射線照射單元之X射線所照射之上述試樣之X射線照射部位，以可接收自該試樣所放出之螢光X射線之姿勢將上述數個X射線檢測器配置於該X射線照射部位的周圍，並且於上述試樣與上述各X射線檢測器之間，開閉自如地分別設置遮蔽X射線之X射線遮蔽門，且進一步具備有控制部，而該控制部對於上述數個X射線檢測器中檢測到自上述試樣所繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器，將上述X射線遮蔽門加以閉塞。
- 一種螢光X射線分析裝置，其具備有：對包含複數種元素之試樣照射X射線之X射線照射單元、及對自該試樣所放出之螢光X射線進行檢測之X射線檢測單元；其特徵在於，上述X射線檢測單元包含有數個X射線檢測器，對於來自上述X射線照射單元之X射線所照射之上述試樣之X射線照射部位，以可接收自該試樣所放出之螢光X射線之姿勢將上述數個X射線檢測器配置於該X射線照射部位的周圍，且具備有分析部，而該分析部將來自上述數個X射線檢測器中檢測到自上述試樣所繞射而來之繞射X射線之X射線檢測器的檢測信號加以排除，並根據來自其餘之X射線檢測器之檢測信號來進行螢光X射線分析。
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