(57)【要約】【課題】形状の異なる様々な試料を蛍光Ｘ線分析するために用いられる下面照射蛍光Ｘ線分析用の試料保持具ならびにそれを備えた下面照射型蛍光Ｘ線分析装置を提供することにより、異形試料の分析作業の効率化と費用の削減を図ることを目的とする。【解決手段】試料の下面に１次Ｘ線を照射して蛍光Ｘ線分析するために用いられる下面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具であって、枠体２と、枠体２に回転自在に支持された支持部３１を一端に有し、試料の下面Ｓａと当接する試料当接部４１および試料の側面を把持する把持部５１を他端に有し、支持部３１から把持部４１に延びるアーム部６１を有する４個の保持アーム１１〜１４とを備え、各試料当接部の試料の下面Ｓａとの当接面が同一平面上に位置するように保持アーム１１〜１４が枠体２に支持部３１〜３４で支持され、試料当接部４１〜４４および把持部５１〜５４によって枠体２の内周よりも内側で試料Ｓを保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の下面に１次Ｘ線を照射して蛍光Ｘ線分析するために用いられる下面照射蛍光Ｘ線分析用試料保持具であって、
枠体と、
前記枠体に回転自在に支持された支持部を一端に有し、試料の下面と当接する試料当接部および試料の側面を把持する把持部を他端に有し、前記支持部から前記把持部に延びるアーム部を有する３個以上の保持アームとを備え、
前記各試料当接部の試料の下面との当接面が同一平面上に位置するように前記各保持アームが前記枠体に前記支持部で支持され、
前記試料当接部および把持部によって前記枠体の内周よりも内側で試料を保持する下面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具。
【請求項２】
請求項１において、
前記枠体が前記把持部を収納するための収納部を有する下面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記試料当接部および把持部と前記アーム部が別体である下面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の下面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具を有する下面照射型蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析試料の含有成分を蛍光Ｘ線分析するために用いられる蛍光Ｘ線分析用試料保持具およびそれを備えた蛍光Ｘ線分析装置に関する。詳しくは、異形試料を分析するための下面照射蛍光Ｘ線分析用試料保持具およびそれを備えた下面照射型蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析の試料には、例えば、３００ｍｍウエハー、１インチウエハー、ＤＶＤ、ＣＤなどの円形、ＬＣＤ、ガラス板などの矩形、これらの破片、金属棒や金属筒などの円筒形などがあり、形状が異なるだけではなく、大きさも異なっている。従来、このような試料を蛍光Ｘ線分析するために、測定可能な形状に試料を加工したり、その試料の形状に合わせて、その都度試料ホルダが作製されたりしていた。そのため形状の異なる試料ごとに試料ホルダを準備しなければならず、分析に手間と費用がかかっていた。その手間と費用を削減するために、形状の異なる板状試料、例えば半導体ウエハーの破片などを１つの試料ホルダで保持する蛍光Ｘ線分析用試料ホルダがある（特許文献１参照）。
【０００３】
図１０に示すように、この蛍光Ｘ線分析試料ホルダ２１１では、所定の直径を有する円板状の台座２０２と、その台座２０２上に装着される支持リング２０５と、その支持リング２０５に台座２０２の表面に沿った方向に回動自在に支持されて、異形試料を保持するレバー２０６、３本とを備えており、異形試料２０８を台座２０２に載置し、異形試料２０８の上面からＸ線を照射して試料２０８から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する上面照射型蛍光Ｘ線分析装置に用いられている。
【特許文献１】特開２０００−９６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この試料ホルダ２１１では試料２０８の下面に台座２０２が配置されているため、下面照射型蛍光Ｘ線分析装置に用いることができない。
【０００５】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、形状の異なる様々な試料の含有成分を蛍光Ｘ線分析するために用いられる下面照射蛍光Ｘ線分析用の試料保持具ならびにそれを有する下面照射型蛍光Ｘ線分析装置を提供することにより、異形試料の分析作業の効率化と費用の削減を図るとともに、試料毎の測定面の高さ位置を測定面全面にわたって同一にして良好な精度で分析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、本発明の第１構成にかかる下面照射蛍光Ｘ線分析用試料保持具は、試料の下面に１次Ｘ線を照射して蛍光Ｘ線分析するために用いられる下面照射蛍光Ｘ線分析用試料保持具であって、枠体と、前記枠体に回転自在に支持された支持部を一端に有し、試料の下面と当接する試料当接部および試料の側面を把持する把持部を他端に有し、前記支持部から前記把持部に延びるアーム部を有する３個以上の保持アームとを備え、前記各試料当接部の試料の下面との当接面が同一平面上に位置するように前記各保持アームが前記枠体に前記支持部で支持され、前記試料当接部および把持部によって前記枠体の内周よりも内側で試料を保持する。
【０００７】
本発明の第１構成によれば、従来のように形状の異なる試料ごとに試料保持具を準備する必要がなく、１つの異形試料保持具に形状の異なる様々な試料を同一操作で保持することができ、下面照射蛍光Ｘ線分析において、異形試料の分析作業の効率化と費用の削減を図ることができる。また、試料毎の測定面の高さ位置を測定面全面にわたって同一にすることにより良好な精度で分析することができる。
【０００８】
本発明の第１構成においては、前記枠体が前記把持部を収納するための収納部を有することが好ましい。収納部に把持部が収納された状態で把持部、支持部およびアーム部が枠体の内周の外側に収まり、試料当接部のみが枠体の内周の内側に配置されることにより試料を枠体の内周に近接する位置まで保持することができ、枠体の内側領域を有効に利用することができる。これにより、より大きな試料に対応することができる。また、前記試料当接部および把持部と前記アーム部が別体であることがより好ましい。これにより、前記各試料当接部の試料の下面との当接面を同じ高さに揃えることが容易になり、試料の下面との当接面を同一平面上に位置するように、前記各保持アームを前記枠体に前記支持部で容易に支持することができ、良好な精度で分析することができる。
【０００９】
本発明の第２構成にかかる下面照射型蛍光Ｘ線分析装置は、前記第１構成の下面照射蛍光Ｘ線分析用試料保持具を有する。
【００１０】
本発明の第２構成によれば、前記第１構成の下面照射蛍光Ｘ線分析用試料保持具を有しているので、第１構成と同様の作用効果が得られる。また、形状の異なる様々な試料を１つの異形試料保持具で保持できるので、所望の測定位置の指定や測定位置の設定が同一操作で行うことができ、分析操作を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第１実施形態である下面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具について説明する。この異形試料保持具は、試料の下面に１次Ｘ線を照射して試料中の含有成分を蛍光Ｘ線分析するために用いられるものであって、図１に示すように、例えば、輪状の枠体２と、その枠体２に設けられた雌ねじ（図示なし）に螺合された雄ねじ３１ａで回転自在に支持された支持部３１を一端に有し、試料の下面と当接する当接面４１ａを有する試料当接部４１および試料の側面を把持する把持部５１を他端に有し、支持部３１から把持部５１に延びるアーム部６１を有する、４個の保持アーム１１、１２、１３、１４とを備え、各試料当接部４１、４２、４３、４４の試料の下面との試料当接面４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａが同一平面上に位置するように、各保持アーム１１、１２、１３、１４が枠体２に支持部３１、３２、３３、３４で支持され、試料当接部４１、４２、４３、４４および把持部５１，５２，５３，５４で枠体２の内周よりも内側で試料を保持する。
【００１２】
枠体２は厚さ１０ｍｍ、外径４００ｍｍ、内径３００ｍｍの輪状のアルミ合金からなり、把持部５１、５２、５３、５４を収納するための４８ｍｍ×８ｍｍの凹部である収納部８１、８２、８３、８４を内周に沿って均等に４箇所有し、支持部の雌ねじと保持アーム１１を固定するための雌ねじが、それぞれ４箇所設けられている。試料保持具の下面照射型蛍光Ｘ線分析装置への着脱を容易にするために、枠体２の外周側面の下部はテーパ状になっている。また、下面照射型蛍光Ｘ線分析装置の試料保持具載置台の所定の位置に装着するための嵌めこみピン２５が枠体２の外周上部に均等に３箇所（他の２箇所については図示なし）設けられている。
【００１３】
保持アーム１１は、枠体２に回転自在に支持された支持部３１を一端に有し、試料の下面と当接する試料当接部４１および試料の側面を把持する把持部５１を他端に有し、支持部３１から把持部５１に延びるアーム部６１を有し、さらに、枠体２に強固に固定するための固定部７１を有している。支持部３１は枠体２に設けられた雌ねじに螺合する雄ねじ３１ａと雄ねじ孔（図示なし）とを有している。固定部７１は、枠体２に設けられた雌ねじに螺合する雄ねじ７１ａと長孔７１ｂとを有している。保持アーム１２、１３、１４も保持アーム１１と同様に固定部７２、７３、７４を有している。
【００１４】
把持部５１は、横４０×縦８×高さ１４ｍｍのブロック状のアルミ合金からなり、４０×８ｍｍの上面がアーム部６１にねじにより固定されている。試料当接部４１は、厚さ１ｍｍ、頂辺４０ｍｍ、底辺４５ｍｍ、頂辺と底辺に垂直な側辺および頂辺と底辺に垂直でない側辺で、高さが１５ｍｍの台形のステンレス板からなり、頂辺と底辺に垂直でない側辺がアーム部６１の先端になるように把持部５１の下面にねじで固定されている。図２に示すように把持部５１と試料当接部４１の間には、試料当接部の試料当接面のレベルを揃えるために１０μｍのシム９１が挿入されている。このシム９１の挿入の枚数により試料当接面４１ａの高さレベルがレーザ変位計などの変位計や高さ計を用いて調整されている。この調整により、各試料当接面４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａの高さレベルが同一高さに揃えられる。アーム部６１は厚さ１０ｍｍ、２００ｍｍ×５０〜２５ｍｍのアーム状のアルミ合金からなる。他の３個の保持アーム１２、１３、１４についても保持アーム１１と同一に形成されている。下面照射型蛍光Ｘ線分析装置に異形試料保持具を装着するための取手２１、２２が枠体２の上面に設けられている。
【００１５】
図３に示すように、把持部５１の側面が下方になるほど試料より遠ざかる方向に、例えば１０度傾斜を設けてもよい。把持部５１が試料を把持するために試料の側面に力を加えると、この傾斜面により試料は下方に押し下げられ、試料の下面は試料当接面４１ａに密着する。これにより試料下面の全面を、より精度よく同じ高さに保持することができる。さらに、把持部５１を水平方向の弾性をもつ材料を用いてもよい。あるいは、把持部５１の中央部に垂直方向の割れ目を設け、その中に板ばねを入れ、水平方向の弾性を有する構造にしてもよい。これにより試料Ｓと異形試料保持具１の熱膨張の違いによる試料の破損や保持のゆるみを防ぐことができる。
【００１６】
枠体は輪状の形状に限らず、矩形や楕円形の枠体であってもよい。保持アームは３個以上であればよく、様々な形状の試料の安定な保持と操作の容易性の観点から４個が最も好ましい。試料当接部、把持部およびアーム部は一体に形成されていてもよい。異形試料保持具の各部の寸法は本実施形態の寸法に限らず、分析する試料の大きさや形状に応じて試料を水平に保持できる強度を有する適切な寸法にすればよい。材料もアルミ合金、ステンレスに限らず、黄銅などの他の材料を用いることができる。
【００１７】
図４にしたがって、例えば試料であるガラス基板Ｓを保持する手順について説明する。収納部８１、８２、８３、８４に把持部５１、５２、５３、５４が収納されている状態の保持アーム１１、１２、１３、１４を実線で示し、ガラス基板Ｓを保持している状態の保持アーム１１、１２、１３、１４を２点鎖線で示している。ガラス基板Ｓの分析面Ｓａでない上面を空気吸着器などで吸着し、分析面Ｓａを下にして、異形試料保持具１の中心付近にガラス基板Ｓが位置するように保持アーム１１、１２、１３、１４を実線で示されている位置から２点鎖線で示されている位置方向に移動させ、ガラス基板Ｓの側面に近づけ、試料当接面４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａにガラス基板の分析面Ｓａを載置し、把持部５１、５２、５３、５４でガラス基板Ｓの側面を把持し、支持部の雄ねじ３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａを締め付け、次に固定部の雄ねじ７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａを締め付けて保持アーム１１、１２、１３、１４を枠体２に固定する。支持部および固定部の雄ねじは締め付けカラー（図示なし）と共締めしてもよい。
【００１８】
第１実施形態によれば、従来のように形状の異なる試料ごとに試料保持具を準備する必要がなく、１つの異形試料保持具１に形状の異なる様々な試料Ｓを同一操作で保持することができ、下面照射蛍光Ｘ線分析において、異形試料の分析作業の効率化と費用の削減を図ることができる。また、試料当接面４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａが同一高さレベルに揃えられているので、試料毎の測定面の高さが試料の下面Ｓａの全面にわたって同一であり良好な精度で分析することができる。
【００１９】
枠体２は把持部５１を収納するための収納部８１を有しており、収納部８１に把持部５１が収納された状態で把持部５１、支持部３１およびアーム部６１が枠体の内周の外側に収まり、試料当接部４１のみが枠体の内周の内側に配置されることにより試料Ｓを枠体２の内周に近接する位置まで保持することができ、枠体２の内側領域を有効に利用することができる。これにより、より大きな試料に対応することができる。また、試料当接部４１および把持部５１とアーム部６１が別体であるので、各試料当接部４１の試料の下面Ｓａとの当接面４１ａを同じ高さに揃えることが容易になり、試料の下面Ｓａとの当接面４１ａを同一平面上に位置するように、各保持アーム１１を枠体２に支持部３１で容易に支持することができ、より良好な精度で分析することができる。
【００２０】
本発明の第２実施形態の下面照射型蛍光Ｘ線分析装置について図にしたがって説明する。図９に示すように下面照射型蛍光Ｘ線分析装置１００は第１実施形態の下面照射型蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具１を有する装置である。図５に示すように、この装置は、まず、試料Ｓを保持する異形試料保持具１が載置される試料保持具載置台１０３と、試料Ｓに１次Ｘ線を照射するＸ線管等のＸ線源１０５と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線を分光する分光素子１０８と、その蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器１０７とを備えている。分光素子１０８および検出器１０７は、いわゆるゴニオメータにより連動され、所定の波長範囲において測定を行う。そして、試料Ｓを保持した異形試料保持具１を回転および直線移動させる移動手段であるｒ−θステージ１１０を備えている。
【００２１】
さらに、この装置は、試料保持具載置台１０３に異形試料保持具１に保持された試料の下面Ｓａを下向から撮像して画像を生成する撮像手段であるデジタルカメラ１１２および撮像した画像を表示する表示手段１１３を備えている。図８に示すように、表示手段１１３の画面には、撮像可能範囲１１４であるφ４００ｍｍ円と撮像領域１１５であるφ２０ｍｍ円内に撮像されている画像が表示される。撮像可能範囲１１４内であれば、撮像領域１１５の位置は制御手段１２０の指定手段である、例えばマウス１２１により任意に設定することができる。本装置は、例えばデジタルカメラ１１２によって撮像された画像の記憶、ｒ−θステージ１１０の移動制御、測定条件の入力、測定すべき所望の部位の設定などの制御を行う制御手段１２０を有している。
【００２２】
次に、この装置の動作について図にしたがって説明する。まず、図５に示すように、試料Ｓを保持した異形試料保持具１のピン（図１参照）と試料載置台３のピン溝（図示なし）とが、嵌め合うように異形試料保持具１を試料載置台１０３に載置する。そして、制御手段１２０に試料Ｓの画像を撮像すべき旨が入力されると、制御手段１２０はｒ−θステージ１１０を直線移動させ、図５に示すセット位置から図６に示すデジタルカメラ１１２の上方の所定の位置に試料Ｓを停止させ、デジタルカメラ１１２に試料の下面Ｓａを撮像させて表示手段１１３の画面に、図８に示す画像を表示させる。所望の撮像領域をマウス１２１で指定すると、ｒ−θステージ１１０がｒ−θ移動により、試料Ｓを指定された位置に移動させて表示手段１１３の画面に所望の撮像領域１１５を表示させる。
【００２３】
そして、制御手段１２０に所望の撮像領域１１５の画像を記憶すべき旨が入力されると、制御手段１２０は、デジタルカメラ１１２に所望の撮像領域１１５を撮像して画像を生成させ、その画像を記憶する。さらに、測定条件を指定、入力する際に制御手段１２０に、これより測定すべき所望の部位の設定を行う旨が入力されると、制御手段１２０は、記憶した所望の撮像領域１１５の画像を、表示手段１１３に表示させる。操作者は、表示された表示手段１１３の画面を見ながら画面に写った試料の下面Ｓａの画像の所望の測定部位１１６をマウス１２１で指定して、測定部位１１６として指定、入力することができる。デジタルカメラ１１２で撮像した画像を制御手段１２０により、例えば４倍に拡大することができ、拡大した画像に１ｍｍ間隔のマス目を表示手段の画面に表示させ、試料Ｓの実寸を把握し易くするとともに、測定部位１１６の指定を容易に行えるようにしている。
【００２４】
測定条件の指定、入力が終わると、図７に示すように制御手段１２０は、測定部位１１６の画面上の位置から、ｒ−θステージ１１０による異形試料保持具１に保持された試料Ｓの適切な回転角および直線移動量を算出し、指定された測定部位１１６に最も強く１次Ｘ線１０４が照射され、そこから発生する蛍光Ｘ線１０６が、検出器１０７に入射するように、ｒ−θステージ１１０を制御して測定部位１１６の設定を行い、測定を行う。
【００２５】
下面照射型蛍光Ｘ線分析装置はエネルギー分散型でも波長分散型のどちらの装置であってもよい。
【００２６】
本発明の第２実施形態よれば、第１実施形態の下面照射蛍光Ｘ線分析用試料保持具１を有しているので、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、形状の異なる様々な試料を１つの異形試料保持具１で保持できるので、所望の測定部位１１６の指定や設定が同一操作で行うことができ、分析操作を容易に行うことができる。また、試料保持具載置台１０３に載置された試料Ｓを直接撮像した画像を見ながら任意の部位を指定できるので、異形試料Ｓにおける測定すべき任意の部位を迅速かつ正確に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態である下面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具の斜視図である。
【図２】同異形試料保持具の把持部および試料当接部の断面図である。
【図３】同異形試料保持具の保持作用の説明図である。
【図４】異形試料を保持している同異形試料保持具の上面図である。
【図５】本発明の第２実施形態である下面照射型蛍光Ｘ線分析装置の概略構成の第１動作図である。
【図６】同装置の概略構成の第２動作図である。
【図７】同装置の概略構成の第３動作図である。
【図８】同装置の表示手段による表示画面図である。
【図９】同装置の外観図である。
【図１０】従来の上面照射蛍光Ｘ線分析用の異形試料保持具の斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ：異形試料保持具
２  ：枠体
１１、１２、１３、１４：保持アーム
３１、３２、３３、３４：支持部
４１、４２、４３、４４：試料当接部
５１、５２、５３、５４：把持部
６１、６２、６３、６４：アーム部
８１、８２、８３、８４：収納部
１００：下面照射型蛍光Ｘ線分析装置
１０４：一次Ｘ線
Ｓ：試料
Ｓａ：試料の下面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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