(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、Ｘ線管の負荷が変わっても蛍光Ｘ線の強度にほとんど影響しない全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供する。【解決手段】  筒状の筐体11内に、その筐体11の軸方向を長手方向L とする棒状のターゲット10と、そのターゲットの長手方向L に配置されたフィラメント13とを有し、陰極である前記フィラメント13から放射した熱電子14を陽極である前記ターゲット10の端面に衝突させて、そのターゲット10から発生して前記筐体11の側壁に向かうＸ線を窓12を介して出射する点光源のＸ線管1 を備え、そのＸ線管1 からのＸ線2 を分光素子4 で単色化して帯状の１次Ｘ線3 として試料表面5aに微小な入射角度αで入射させ、発生する蛍光Ｘ線6 の強度を検出手段7 で測定する。ここで、前記ターゲットの長手方向L が試料表面5aと平行になるように前記Ｘ線管1 が配置されている。【選択図】  図２
2006194632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の筐体内に、その筐体の軸方向を長手方向とする棒状のターゲットと、そのターゲットの長手方向に配置されたフィラメントとを有し、陰極である前記フィラメントから放射した熱電子を陽極である前記ターゲットの端面に衝突させて、そのターゲットから発生して前記筐体の側壁に向かうＸ線を窓を介して出射する点光源のＸ線管を備え、
そのＸ線管からのＸ線を分光素子で単色化して帯状の１次Ｘ線として試料表面に微小な入射角度で入射させ、発生する蛍光Ｘ線の強度を検出手段で測定する全反射蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記ターゲットの長手方向が試料表面と平行になるように前記Ｘ線管が配置されている全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記Ｘ線管が複数であって、
それらのＸ線管のターゲットの長手方向に直交する方向を移動方向として、前記Ｘ線管を移動させる移動機構を備え、
その移動機構が、前記複数のＸ線管から選択された１つのＸ線管をそのＸ線管からのＸ線が前記分光素子へ入射するように配置する選択機能と、その選択機能により配置されたＸ線管の前記移動方向における位置の微調整を行う微調整機能とを有する全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全反射蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように、Ｘ線管からのＸ線を分光素子で単色化して１次Ｘ線として試料表面に微小な入射角度で入射させ、発生する蛍光Ｘ線の強度を検出手段で測定する全反射蛍光Ｘ線分析装置がある。ここで、Ｘ線管については、筒状のＸ線管を、試料表面にほぼ直交するように立てて配置している。そのように構成するのは、線光源と試料表面とを平行にしてＸ線管からできるだけ強度の大きい１次Ｘ線を試料に照射するためと、分析装置内でのＸ線管の配置のしやすさによる。
【０００３】
この構成でＸ線管の負荷を変えると、Ｘ線管の筒状の筐体内で、その筐体の軸方向を長手方向とする棒状のターゲット（特許文献３、４参照）が伸び縮みして、焦点の位置、すなわちＸ線の発生点の試料表面に対する高さが変わる。その結果、１次Ｘ線の試料表面への入射角度も変化するが、入射角度が微小で全反射の臨界角近傍である全反射蛍光Ｘ線分析では、その変化がわずかであっても、発生する蛍光Ｘ線の強度に大きく影響する。そこで、Ｘ線管を水冷して温度を一定に保つことにより、熱膨張に起因するターゲットの伸縮を抑制して光学系を安定させている。
【特許文献１】特開２００２−３５７５７２号公報
【特許文献２】特開平８−１３６４７９号公報
【特許文献３】特開２００２−３５０３７３号公報（図１）
【特許文献４】特開昭５９−２２１９４８号公報（ＦＩＧ．１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、Ｘ線管を水冷するための配管などで装置の構成が複雑になり、冷却水の供給源が必要なことから装置の設置場所も制限される。
【０００５】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、Ｘ線管の負荷が変わっても蛍光Ｘ線の強度にほとんど影響しない全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置は、まず、筒状の筐体内に、その筐体の軸方向を長手方向とする棒状のターゲットと、そのターゲットの長手方向に配置されたフィラメントとを有し、陰極である前記フィラメントから放射した熱電子を陽極である前記ターゲットの端面に衝突させて、そのターゲットから発生して前記筐体の側壁に向かうＸ線を窓を介して出射する点光源のＸ線管を備えている。そして、そのＸ線管からのＸ線を分光素子で単色化して帯状の１次Ｘ線として試料表面に微小な入射角度で入射させ、発生する蛍光Ｘ線の強度を検出手段で測定する。さらに、前記ターゲットの長手方向が試料表面と平行になるように前記Ｘ線管が配置されている。
【０００７】
本発明によれば、ターゲットの長手方向が試料表面と平行になるようにＸ線管が配置されているので、Ｘ線管の負荷が変わってターゲットが伸縮しても、試料表面に対して帯状の１次Ｘ線がその幅方向に移動するのみで、入射角度は変化しない。したがって、蛍光Ｘ線の強度にほとんど影響せず、Ｘ線管の水冷も不要で装置の構成も簡単になる。
【０００８】
本発明においては、前記Ｘ線管を複数とし、それらのＸ線管のターゲットの長手方向に直交する方向を移動方向として、前記Ｘ線管を移動させる移動機構を備えてもよく、その移動機構が、前記複数のＸ線管から選択された１つのＸ線管をそのＸ線管からのＸ線が前記分光素子へ入射するように配置する選択機能と、その選択機能により配置されたＸ線管の前記移動方向における位置の微調整を行う微調整機能とを有することが好ましい。
【０００９】
全反射蛍光Ｘ線分析装置では、１次Ｘ線の波長を変えるために、ターゲット材の相異なる複数のＸ線管を備えて選択する場合があるが、前述したように、従来は複数のＸ線管を試料表面にほぼ直交するように立てて並列させるため、選択されたＸ線管をＸ線光路に配置するために移動させる方向と、配置後に試料表面に対する高さを微調整するために移動させる方向とが直交する。したがって、それぞれの移動のために別個に移動機構が必要で、装置の構成が複雑になっている。これに対し、本発明の前記好ましい構成によれば、選択されたＸ線管をＸ線光路に配置するために移動させる方向と、配置後に試料表面に対する高さを微調整するために移動させる方向とが、どちらもターゲットの長手方向に直交する方向であって同じであるので、両方の移動のために単一の移動機構があれば足り、装置の構成が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置について、図にしたがって説明する。この装置は、図２の平面図に示すように、まず、円筒状の筐体１１内に、その筐体１１の軸方向を長手方向Ｌとする棒状のターゲット１０Ａと、そのターゲット１０Ａの長手方向Ｌに配置されたフィラメント１３とを有し、陰極であるフィラメント１３から放射した熱電子１４を陽極であるターゲット１０Ａの端面に衝突させて、そのターゲット１０Ａから発生して筐体１１の側壁に向かうＸ線２Ａを窓１２および点状の孔を有する絞り１５を介して出射する点光源のＸ線管１Ａを備えている。ターゲット１０Ａは、ターゲット支持棒１０Ａｂとそのフィラメント１３側の端部に取り付けられて前記熱電子１４が衝突するターゲット材１０Ａａからなり、ターゲット１０Ａの長手方向Ｌが試料表面５ａと平行になるように、Ｘ線管１Ａが配置されている。
【００１１】
そして、正面図である図１に示すように、Ｘ線管１ＡからのＸ線２Ａを分光素子４で単色化して帯状の１次Ｘ線３Ａとして試料表面５ａに微小な入射角度αで入射させ、発生する蛍光Ｘ線６の強度をＳＳＤなどの検出手段７で測定する。点光源としてのＸ線管１ＡからのＸ線２Ａは、円錐状に広がりながら進むが、分光素子４の下面（入射面）とその直下に設けられたナイフエッジ１６の上端との間に形成された線状のスリット（紙面垂直方向に延びる）を通過して分光素子４で回折されることにより、単色化されるとともに帯状の１次Ｘ線（紙面垂直方向に幅をもつ）３Ａとなる。試料５は、例えばシリコンウエハであり、試料台９に載置される。
【００１２】
さらに、この実施形態の装置では、１次Ｘ線３の波長を変えるために、ターゲット材の相異なる２本のＸ線管１Ａ，１Ｂを備えて選択する。つまり、上述したＸ線管１Ａと同様の構造であるが、Ｘ線管１Ａのターゲット材１０Ａａとは材質の異なるターゲット材１０Ｂａ（図２）を有する、もう１本のＸ線管１Ｂを備えている。そして、それらのＸ線管１Ａ，１Ｂのターゲット１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌ（図２）に直交する方向を移動方向Ｍとして、Ｘ線管１Ａ，１Ｂを移動させる移動機構８を備えている。
【００１３】
移動手段８は、ターゲット１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌ（図２）すなわちＸ線管１Ａ，１Ｂの筐体１１，１１の軸方向が試料表面５ａと平行になるように、寝かせたＸ線管１Ａ，１Ｂが上下に並べて取り付けられた取り付け板８ｃと、その取り付け板８ｃを前記移動方向Ｍに移動させるパルスモータ８ａおよびボールねじ機構（ラックアンドピニオン機構等でもよい）８ｂとを有する。この移動機構８は、以下の選択機能と微調整機能とを有しており、コンピュータ等の制御部１７で制御されることにより、各機能を発揮する。
【００１４】
選択機能を発揮する場合には、２本のＸ線管１Ａ，１Ｂから操作者などにより選択された例えばＸ線管１Ａを、そのＸ線管１ＡからのＸ線２Ａが分光素子４へ入射するように配置する。図１はそのような状態を示しているが、図１の状態でＸ線管１Ｂが選択されたときには、取り付け板８ｃを移動方向Ｍに沿って上方へ大きく移動させ、Ｘ線管１ＢからのＸ線２Ｂが分光素子４へ入射するように配置する。微調整機能を発揮する場合には、取り付け板８ｃを移動方向Ｍに沿ってわずかずつ移動させ、選択機能により配置された例えばＸ線管１Ａの移動方向Ｍにおける位置の微調整、すなわち試料表面５ａに対する高さの微調整を行う。なお、上述したのと同様の配列で、３本以上のＸ線管を備えてもよい。また、Ｘ線管１Ａ，１Ｂの選択、微調整に際し、必要に応じて、分光素子４の交換や傾斜角度の調整も、制御部１７や図示しない交換機構、回転機構などにより行われる。
【００１５】
本実施形態の装置によれば、図２に示したように、ターゲット１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌが試料表面５ａと平行になるようにＸ線管１Ａ，１Ｂが配置されているので、選択して使用している例えばＸ線管１Ａの負荷が変わってターゲット１０Ａが伸縮しても、試料表面５ａに対して帯状の１次Ｘ線３Ａがその幅方向に移動するのみで、図１の入射角度αは変化しない。したがって、蛍光Ｘ線６の強度にほとんど影響せず、Ｘ線管１Ａ，１Ｂの水冷も不要で装置の構成も簡単になる。
【００１６】
また、本実施形態の装置では、１次Ｘ線３の波長を変えるために、ターゲット材の相異なる２本のＸ線管１Ａ，１Ｂを備えて選択するが、選択されたＸ線管をＸ線光路２，３に配置するために移動させる方向と、配置後に試料表面５ａに対する高さを微調整するために移動させる方向とが、どちらもターゲットの長手方向Ｌ（図２）に直交する方向Ｍであって同じであるので、従来のように複数のＸ線管を試料表面にほぼ直交するように立てて並列させる場合と異なり、両方の移動のために単一の移動機構８があれば足り、装置の構成が簡単になる。
【００１７】
なお、Ｘ線管が線光源である場合には、その線光源と、分光素子の入射面におけるＸ線が入射すべき線状の部分と、試料表面とがすべて平行になるように、いわゆるあおり調整を厳密に行わねばならないが、それには熟練を要する。これに対し、本実施形態の装置では、Ｘ線管１Ａ，１Ｂが点光源であるため、Ｘ線管１Ａ，１Ｂについてはあおり調整、つまり図２での左右方向を回転軸とする傾き調整を厳密に行う必要がなく、試料表面５ａと分光素子４との関係についてのみあおり調整を厳密に行えばよい。また、Ｘ線管１Ａ，１Ｂが点光源であると、線光源の場合と比べて１次Ｘ線３Ａ，３Ｂの強度が低下するため、微量分析などには向かないものの、Ｘ線管１Ａ，１Ｂの水冷が不要で装置の構成が簡単になり、設置場所の自由度も増すので、本実施形態の装置の利用価値は大いにある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置を示す正面図である。
【図２】同装置の平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１Ａ，１Ｂ  Ｘ線管
２Ａ，２Ｂ  Ｘ線管からのＸ線
３Ａ，３Ｂ  １次Ｘ線
４  分光素子
５ａ  試料表面
６  蛍光Ｘ線
７  検出手段
８  移動機構
１０Ａ，１０Ｂ  ターゲット
１１  筐体
１２  窓
１３  フィラメント
１４  熱電子
Ｌ  ターゲットの長手方向
Ｍ  Ｘ線管の移動方向
α  １次Ｘ線の入射角度
【図１】
2006194632.tif 000003
【図２】
2006194632.tif 000004