(57)【要約】【課題】各種液体中の金属元素濃度、薄膜の組成若しくは膜厚等を、インラインプロセスにてモニタするために、被照射物の表面位置の変動に合わせた照射Ｘ線（１次Ｘ線）の焦点位置の変動を可能とする蛍光Ｘ線分析装置を実現する。【解決手段】１次Ｘ線を放出するＸ線発生源と、内面が１次Ｘ線の光軸中心を中心とした１つの円を構成するよう円環状に配置された、１次Ｘ線を単色化して被照射体表面に集光させる複数の分光素子と、複数の分光素子の位置を調整するための分光素子位置調整手段と、単色化された１次Ｘ線の照射により被照射体表面から放出される２次Ｘ線を検出する２次Ｘ線検出器と、２次Ｘ線検出器の位置を調整するための２次Ｘ線検出器位置調整手段と、被照射体表面位置を検出する被照射体表面位置検出手段と、被照射体表面位置検出手段にて検出された被照射体表面位置の情報に基づき、単色化された１次Ｘ線が被照射体表面上に集光するように、分光素子位置調整手段により複数の分光素子の位置を調整する制御手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置。【選択図】      図１
2004184314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次Ｘ線を放出するＸ線発生源と、
内面が前記１次Ｘ線の光軸中心を中心とした１つの円を構成するよう円環状に配置された、前記１次Ｘ線を単色化して被照射体表面に集光させる複数の分光素子と、
この複数の分光素子の位置を調整するための分光素子位置調整手段と、
単色化された前記１次Ｘ線の照射により前記被照射体表面から放出される２次Ｘ線を検出する２次Ｘ線検出器と、
この２次Ｘ線検出器の位置を調整するための２次Ｘ線検出器位置調整手段と、
前記被照射体表面位置を検出する被照射体表面位置検出手段と、
この被照射体表面位置検出手段にて検出された前記被照射体表面位置の情報に基づき、前記単色化された１次Ｘ線が前記被照射体表面上に集光するように、前記分光素子位置調整手段により前記複数の分光素子の位置を調整する制御手段とを備えてなる蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記被照射体表面位置の情報に基づき、前記２次Ｘ線の検出量が増加するように、前記２次Ｘ線検出器位置調整手段により前記２次Ｘ線検出器の位置を調整してなる請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
前記被照射体表面位置検出手段が、光学顕微鏡、レーザ測長機または音波測長機のいずれかまたはその組み合わせを利用してなる請求項１または２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
前記２次Ｘ線検出器が、シリコンドリフト型半導体検出器もしくは複数のＰＩＮ型半導体検出器である請求項１から３のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蛍光Ｘ線分析装置に関し、ことに、製造プロセス中にて液中の元素濃度、薄膜の組成及び膜厚をモニタリングするための蛍光Ｘ線分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光Ｘ線分析装置は、電子デバイスの製造プロセス等において、各種材料の組成や膜厚を測定するために用いられるが、通常は分析チャンバーを備えているため、装置が大掛かりになり、これまでは抜き取りサンプルの評価に用いられるだけであった。しかしながら、近年、半導体の製造において、歩留りおよび製造品質の向上の観点から、各種材料の組成や膜厚を製造プロセス中にて分析する必要性が高まり、これら組成や膜厚のインラインモニタリングが可能な分析装置が求められることとなってきた。
最近、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置も開発・市販されてはいるが、照射Ｘ線の焦点位置は一点（装置表面）に固定されていた。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３３４２１号公報（第３−４頁、第１図、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実際の製造プロセス中においては、被照射物を常に一定の場所に設置することはほとんど不可能であり、また、被照射物の表面高さが変動することが多いため、照射Ｘ線の焦点位置が蛍光Ｘ線分析装置の表面に固定されていると、蛍光Ｘ線分析装置全体を移動させる手段が必要となる。しかしながら、従来の可搬型の蛍光Ｘ線分析装置は簡易分析を目的とするものであるため、かかる移動手段は有しておらず、また、変動する被照射物の表面位置を検出する手段も有していなかった。さらに、従来の可搬型の蛍光Ｘ線分析装置は、試料表面が平滑であることが基本的に必要で、かつ、装置の小型化に伴い照射Ｘ線量が制限されていることから２次Ｘ線の検出器を被照射物のごく近傍に配置する必要があり、移動手段を設けたとしてもインラインモニタリングに適用することは困難であった。
【０００５】
この発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、各種液体中の金属元素濃度、薄膜の組成若しくは膜厚等を、インラインプロセスにてモニタするために、被照射物の表面位置の変動に合わせた照射Ｘ線（１次Ｘ線）の焦点位置の変動を可能とするものである。このことにより、蛍光Ｘ線分析に必要な、被照射物表面における１次Ｘ線の照射強度（単位面積当たりの強度）が安定的に確保され、被照射物表面の組成若しくは膜厚等のインラインプロセスモニタに必要な２次Ｘ線の強度が安定的に確保されることになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、１次Ｘ線を放出するＸ線発生源と、内面が１次Ｘ線の光軸中心を中心とした１つの円を構成するよう円環状に配置された、１次Ｘ線を単色化して被照射体表面に集光させる複数の分光素子と、複数の分光素子の位置を調整するための分光素子位置調整手段と、単色化された１次Ｘ線の照射により被照射体表面から放出される２次Ｘ線を検出する２次Ｘ線検出器と、２次Ｘ線検出器の位置を調整するための２次Ｘ線検出器位置調整手段と、被照射体表面位置を検出する被照射体表面位置検出手段と、被照射体表面位置検出手段にて検出された被照射体表面位置の情報に基づき、単色化された１次Ｘ線が被照射体表面上に集光するように、分光素子位置調整手段により複数の分光素子の位置を調整する制御手段とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置の断面構成説明図である。また、図２は、図１の蛍光Ｘ線分析装置を上面から見た場合の構成説明図である。以下、図に基づき、動作につき説明する。
Ｘ線管（Ｘ線発生源）１から放射された１次Ｘ線１１は、分光素子２ａから２ｆにより分光され、一次Ｘ線１１は単色化される（図１にては２ａと２ｄのみが図示されている）。ここで、１次Ｘ線１１を単色化するのは、蛍光Ｘ線分析装置の分析感度を向上させるためである。すなわち、通常、Ｘ線管１から放射される１次Ｘ線１１は、ある程度の波長幅を有している。しかしながら、１次Ｘ線１１に波長幅が存在すると、後述する２次Ｘ線の発生および検出において、ノイズ源となるため、分析感度が低下する。そのため、２次Ｘ線を発生させるために試料（被照射体）４の表面に照射される１次Ｘ線１１は、できる限り単色化する（単波長化する）ことが望ましい。
【０００８】
分光素子２ａから２ｆにより１次Ｘ線１１が単色化されるのは以下のような原理に基づく。すなわち、分光素子の結晶の面間隔をｄ、１次Ｘ線の入射角をθ、反射次数をｎ、１次Ｘ線の波長をλとした時、これらが、次式（１）にて示されるＢｒａｇｇの式の関係を満たす場合に、１次Ｘ線が反射される。逆に、この関係を満たさない１次Ｘ線は反射されず、その結果、分光素子に対し、特定の角度（θ）にて入射した特定波長（λ）の１次Ｘ線のみが反射され、単色化されることになる。
２ｄ・ｓｉｎθ＝ｎ・λ    −−−（１）
【０００９】
単色化された１次Ｘ線１１は、試料４の表面に照射される。ここで、分光素子２ａから２ｆは、図２に示されたように、内面が、１次Ｘ線１１の光軸中心（所定の放射角度で放出される１次Ｘ線１１の中心軸）１８を中心とする円周位置（図中、点線で示す）に配置され、単色化された１次Ｘ線１１が試料４の表面にて焦点を結ぶ（ここではＸ線の集光を意味する）ように構成されている。
【００１０】
単色化された１次Ｘ線１１が試料４の表面にて焦点を結ぶように構成されるのは、試料４の表面から放出される２次Ｘ線の量は、１次Ｘ線１１の試料４の表面における単位面積当たりの照射強度に比例するからである。すなわち、１次Ｘ線１１は、各分光素子２ａから２ｆにより式（１）に従い反射され、試料４の表面に照射されるが、試料４の表面における１次Ｘ線１１の照射位置がばらばらでは、１次Ｘ線１１の試料４の表面における単位面積当たりの照射強度が向上しない。しかしながら、分光素子２ａから２ｆが１次Ｘ線１１の光軸中心（所定の放射角度で放出される１次Ｘ線の中心軸）１８を中心とする円周位置に配置されることにより、各分光素子２ａから２ｆにより反射される１次Ｘ線１１は試料４の表面の１点（試料４の表面における１次Ｘ線１１の光軸中心）に集光されることになり、１次Ｘ線１１の試料４の表面における単位面積当たりの照射強度が向上する。そのため、試料４の表面から放出される２次Ｘ線の量が増加し、ひいては、分析精度も向上することになる。なお、分光素子としては、従来と同じく、ＬｉＦや超格子結晶を用いることができる。
また、分光素子２ａから２ｆが平板状である場合には、理論的には各分光素子２ａから２ｆの各１点のみが式（１）の関係を満たすことになるため、各々の分光素子の向きは特に問題とはならないが、設計や調整の容易さを考慮して、各分光素子は、通常は、上記した１次Ｘ線の光軸中心と並行になるように配置される。
【００１１】
単色化した１次Ｘ線１１が試料４の表面に照射されると、試料４の表面を構成する元素に対応した２次Ｘ線１２が、試料４の表面から放出される。試料４の表面から放出された２次Ｘ線１２は２次Ｘ線検出器５にて検出される。この２次Ｘ線１２は様々な波長のＸ線を含むものであるが、その波長成分若しくはエネルギー成分を分析することにより、試料４の表面組成を知ることができる。本発明においては、２次Ｘ線検出器５としては、従来の可搬型蛍光Ｘ線分析装置同様、エネルギー分散型の検出器としてシリコンドリフト型半導体検出器を用いている。
【００１２】
エネルギー分散型の検出器は、２次Ｘ線のエネルギー成分を分析し、以下の式（２）に基づき、分析されたエネルギー成分を波長成分に変換するものである。
Ｅ＝ｈ／λ                  −−−（２）
ここで、ＥはＸ線のエネルギー、ｈはプランクの定数、λはＸ線の波長である。なお、本発明において、２次Ｘ線の検出器としてエネルギー分散型の検出器を用いるのは、一般に、エネルギー分散型検出器は、波長成分を分析する波長分散型検出器に比して感度は低いものの、構成が簡易で場所を取らないため装置のコンパクトが図れ、また、波長分散型検出器のように、分光素子の傾きを変化させながら２次Ｘ線の成分を分析する必要もないので、高速検出が可能となる利点を有し、インラインにおけるプロセスモニタリングに適しているためである。さらに、シリコンドリフト型の半導体検出器は、従来のＳｉ（Ｌｉ）検出器のように液体窒素を用いた冷却等の必要がなく、蛍光Ｘ線分析において真空チャンバーを不要とするために不可欠な構成要素となっている。
なお、シリコンドリフト型の半導体検出器については、Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＆  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａ，  ３７７  （１９９６）に詳細な記述がある。
【００１３】
ところで、従来の据え置き型の蛍光Ｘ線分析装置の場合には、試料４の表面は通常は所定位置に固定されるため、Ｘ線管１および分光素子２ａから２ｆは個々の試料に対応して特に位置を調整する必要はない。しかしながら、インラインモニタリングの場合、試料４は、例えば、図示されたベルト１３のような送り機構上に置かれており、高さ調整の機構を有していない場合が多く、試料４自体の厚みの変動やベルト１３の高さ変動等に起因して試料の高さが変動すると、それがそのまま分析位置の変動に繋がることになる。
【００１４】
蛍光Ｘ線分析装置をインラインモニタリングに用いる場合には、試料成分等の簡易モニタリングを目的とする場合が多く、従来の据え置き型の蛍光Ｘ線分析装置のような高い精度の位置制御は必要とされないが、通常は、試料４の表面が、１次Ｘ線の焦点位置から±０．５ｍｍ程度の高さの範囲に置かれることが必要とされる。従って、試料高さが、試料自体の高さばらつき及び送り機構の高さばらつきにより、±０．５ｍｍ以上の変動を生じるような場合には、Ｘ線管１、分光素子２ａから２ｆの位置（高さ）を調整する必要が生じる。
この、試料表面の高さの調整は、試料４の表面、Ｘ線管１、分光素子２ａから２ｆ間に、上述した式（１）の関係が成り立つようにするためのものであり、その調整方法としては、大きくは、１次Ｘ線の分光素子２ａから２ｆへの入射角を固定すべく、Ｘ線管１、分光素子２ａから２ｆの両者の位置を調整する場合と、１次Ｘ線の分光素子２ａから２ｆへの入射角の変更を前提とし、Ｘ線管１は固定し、分光素子２ａから２ｆの位置のみを調整する場合とに分けられる。
【００１５】
本発明においては、表面位置が変動する試料４に対し、図１および図２に示したようにＸ線管１は固定し、分光素子２ａから２ｆに、各々、３軸方向に移動が可能な移動機構、例えば、３軸移動型のステージにて構成された移動装置（分光素子位置調整手段）３ａから３ｆを設け、上記した式（１）の関係を保つことができる構成としている。また、各移動装置３ａから３ｆは、接続線１４ａから１４ｆにより制御器１５に接続されている。さらに、制御器１５には光源とＣＣＤカメラと検出器にて構成されたカメラ部７ａ及びモニター部７ｂにて構成される被照射体表面位置検出手段が接続されており、カメラ部７ａの検出器にて測定された試料４の表面位置のデータが接続線１４ｈを介して制御器１５に送られる。
カメラ部７ａには図示しない光源が設けられており、この光源から試料モニター用の光２１を出射し、この光２１はレンズ８、反射ミラー１０にて試料表面４上に集光するよう、予めセットされている。また、試料４の表面状態は、カメラ部７ａのＣＣＤカメラにて撮像され、モニター７ｂに映し出される。なお、試料４の表面位置が上記した式（１）を満たすようにＸ線管１、分光素子２ａから２ｆとの関係が調整された状態にて、レンズ８の位置を調整し、カメラ部７ａと試料４の表面との位置が予め調整される。
【００１６】
このような配置関係に調整されているため、モニター７ｂにて試料表面の像をモニターすることにより試料４の表面位置の変動を知ることができる。作業者はモニター７ｂを見ながら、制御端末１６を操作してステージ９を走査させ、カメラ部７ａとレンズ８の位置を調整し、試料表面の像が明確となる位置を求め、当初位置からの試料４の位置の変動量を計算し、制御器１５に測定値を送信する。
そして制御器１５は、計算されたデータを各移動装置３ａから３ｆに送信し、Ｘ線管１と試料４との間に式（１）の関係が成立するように、分光素子２ａから２ｆの位置を調整する。なお、インラインモニタリングにおいて測定対象となるものは、液体や薄膜など様々であるため、表面位置が変動する試料をモニタする場合には、通常は作業者がマニュアルにて操作する場合が多いが、試料４の表面が平坦である場合には、いわゆるナイフエッジ法を用い、試料端部における像のコントラストを２値化することにより試料４の表面位置を自動にて検出することも可能である。
【００１７】
また、試料４の表面位置もしくは角度が変化すると、試料４の表面から放出される２次Ｘ線１２の放出位置もしくは放出方向が変化するため、２次Ｘ線検出器５の位置を調整する必要がある。そのため、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置においては、２次Ｘ線検出器５には位置調整のためのステージ（２次Ｘ線検出器位置調整手段）６が設けられ、制御器１５および制御端末１６にて構成される制御手段からの指令により試料４の表面位置の変動に合わせて位置設定されるとともに、設定された位置の近傍にて表面角度の変化を考慮した位置調整が行われる。
具体的には、所定の範囲（例えば、±５ｃｍの領域）につき直交するＸ方向、Ｙ方向にステージ６をスキャンさせながら、２次Ｘ線１２の検出量が最大となる位置に２次Ｘ線検出器５がセットされる。ここで、ステージ６はＸ方向、Ｙ方向にスキャン可能であればよく、必ずしも３軸型ステージは必要ではない。
【００１８】
なお、上記実施の形態においては、２次Ｘ線検出器５としてシリコンドリフト型半導体検出器を用いたが、２次Ｘ線検出器５としては、ＰＩＮ型半導体検出器を複数個用いることもできる。ＰＩＮ型半導体検出器は、シリコンドリフト型のように冷却を行う必要が無く、更に様々な大きさや形状のものがあり、検出器の配置の自由度が拡大するが、エネルギー分解能を有していない。従って、ＰＩＮ型半導体検出器を用いてＸ線エネルギーを分光するには、何らかの工夫が必要となる。そのため、複数個の検出器の少なくとも一部においては、検出窓を覆うように金属箔が配置され、上記金属箔を介して蛍光Ｘ線を検出するように構成される。例えば、検出したい対象元素が銅（Ｃｕ）の場合には、厚み１５μｍのコバルト（Ｃｏ）箔を配置すると、箔はＣｕの蛍光Ｘ線を約９０％吸収するため、箔を設置しない検出器とのＸ線検出値の差分からＣｕの蛍光Ｘ線強度を推定することができる。また、ｎ種類以上の元素濃度を測定する必要がある場合には、（ｎ＋１）個以上の検出器と適切な金属箔を配置することにより、各元素の蛍光Ｘ線強度を推定することができる。
【００１９】
また、上述した蛍光Ｘ線分析装置を、例えばめっき膜形成装置の、めっき形成槽やめっき液流路など、めっき液を見通すことができる位置に設置すれば、めっき液中の金属元素濃度を、めっき液の採取などの作業を行うことなく、自動的に監視することが可能になる。めっき装置内で使用される液は、通常は、循環による波立ちや自然蒸発などで液面は変化するが、上述の蛍光Ｘ線分析装置を用いることにより、常に液面に一次Ｘ線の焦点を一致させることが可能になり、濃度監視を高精度で行うことができる。また、その監視値が所定値を下回ったときに、所定成分を自動的に補充する装置を加えることにより、常に一定の条件でのめっき作業が可能になり、めっき膜の品質が安定向上する。
【００２０】
また、上述の蛍光Ｘ線分析装置を、蒸着装置やスパッタ装置などの薄膜形成装置の薄膜形成チャンバー、或いは試料搬送系の、それぞれ試料表面を見通すことができる位置に設置すれば、試料表面に形成される薄膜の蛍光Ｘ線強度をモニタすることで、装置内で形成された薄膜の膜厚をモニタすることができる。このような製造装置においては、通常は試料が設置される位置は決まっているため、絶えず一次Ｘ線の焦点位置を変化させる操作は不要であるが、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置を用いれば、既存の薄膜形成装置に合わせて焦点位置を決めることが可能なため、設置の自由度が増大する。
【００２１】
以上、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置によれば、被照射物の表面位置の変動を検知し、変動した被照射物の表面位置に対応して分光素子の位置を調整できるため、被照射物の表面位置が変動しても、分析に必要な強度を有する１次Ｘ線を、被照射物の表面位置に正確に照射することができ、インラインプロセスにおける、表面位置の変動する各種液体の成分や薄膜の組成若しくは膜厚等のモニタリングが可能となる。
【００２２】
実施の形態２
図３は本発明にかかるＸ線蛍光分析装置の断面構成説明図である。本実施の形態においては、実施の形態１にて示した装置におけるＣＣＤカメラを利用した試料表面位置の検出装置に代え、レーザ光照射部１９とレーザ光検出部２０を設けることにより、Ｘ線管１と試料４の表面間の距離をレーザ光２２により測長することにより試料表面位置の検出を行い、分光素子２ａ〜２ｆの位置を調整するものである。レーザ光照射部１９とレーザ光検出部２０は、各々接続線１４ｈおよび１４ｈ’により制御部１５と接続されており、測長されたＸ線管１と試料４の表面間の距離が制御部１５に伝達される。かかる構成とすることにより、試料表面の視覚的なモニターはできなくなるが、市販のレーザ測長機を用いることができ、特に、試料表面が平坦で、水平方向の角度が一定である半導体ウェハーのようなサンプルの場合には好適に用いることができる。
【００２３】
なお、ここでは、レーザ光照射部１９とレーザ光検出部２０を設けることにより、Ｘ線管１と試料４の表面間の距離を測長する構成としたが、Ｘ線管１と試料４の表面間の距離の測長はかかる方法に限られることはなく、例えば、超音波照射部と超音波検出部とを組合せた音波測長機により測長することができる。
また、上記実施の形態１および２においては、Ｘ線管１と試料４の表面間の距離の測長を、光源とＣＣＤカメラと検出器にて構成されたカメラ部７ａ及びモニター部７ｂにて構成される、いわゆる光学顕微鏡の構成を用いた被照射体表面位置検出手段もしくはレーザ測長機または音波測長機のいずれか１つの方法を用いて行う場合につき説明したが、かかる被照射体表面位置検出手段もしくは測長機は組み合わせて用いることができ、その場合にはさらに精度の高い測長が可能となる。
【００２４】
以上、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置によれば、表面位置が変動する試料に対し、測長機によりＸ線源と試料表面間の距離を検出し、変動する試料表面位置に１次Ｘ線が集光されるように分光素子の位置を調整することにより、各種液体中の金属元素濃度、薄膜の組成若しくは膜厚等を、インラインプロセスにてモニタ可能な蛍光Ｘ線分析装置が実現される。
【００２５】
実施の形態３
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明にかかるＸ線蛍光分析装置の構成説明図である。
本実施の形態においては、実施の形態１にて示した装置における並行平板型の分光素子に代え、分光素子を湾曲させて用いる場合を示している。すなわち、図４（ａ）に示されたように、各分光素子２ａ〜２ｆは複数のアクチュエータにて構成される分光素子湾曲形状調整手段２３ａ〜２３ｆを介して分光素子移動装置３ａ〜３ｆに接続され、位置の変更に合わせ、所定の湾曲形状となるように調整可能に構成されている。図４（ａ）においては、代表的に分光素子２ａ、アクチュエータ２３ａ、分光素子移動装置３ａのみを示している。また、各アクチュエータ２３ａ〜２３ｆは、制御器５と図示しない接続線にて接続され、各分光素子２ａ〜２ｆが移動すると、各分光素子２ａ〜２ｆの表面が以下のような湾曲形状を有するように調整される。
【００２６】
各分光素子２ａ〜２ｆの形状を湾曲形状とするのは、次のような理由による。
すなわち、上記実施の形態１にて示したように、分光素子が平行平板状であると、式（１）の関係を満たすのは、原理的には各分光素子中の１点のみとなる。従って、通常は、１次Ｘ線の単色化を行うことにより、１次Ｘ線の試料４への照射強度は極端に低下する。しかしながら、この平行平板状の分光素子を１次Ｘ線の光軸を中心とする円状に曲げると、円周方向については、上記式（１）の関係を満たす位置は、点から線に変わる。すなわち、１次Ｘ線の光軸を中心とする円周全体に式（１）を満たす部分が生じる。
この分光素子を湾曲にすることの意味については、上述した特許文献１に詳細な開示がある。
【００２７】
図４（ｂ）は、分光素子２ａを１次Ｘ線の光軸と垂直な方向から見た図で、分光素子２ａが位置調整される時の、湾曲状態の変化を示している。分光素子２ａが図中、内側の位置に設定される時は、素子は円Ａに沿った形状に調整され、分光素子２ａが図中、外側の位置に設定される時は、円Ｂに沿った形状に調整される。このような湾曲形状に調整することにより、分光素子２ａは円周方向全体に亙って、式（１）の関係を満たす部分が存在することになる。
【００２８】
また、１次Ｘ線の照射方向（図中、縦方向）については、特許文献１に開示されたような円弧やログスパイラル曲線の形状に調整することで、１次Ｘ線の照射方向全域において、上記式（１）を満たすことができる。図４（ｃ）は、分光素子２ａを１次Ｘ線の光軸と平行な方向から見た断面図で、分光素子２ａは円弧やログスパイラル曲線の断面形状を有している。このような形状に湾曲させることにより、１次Ｘ線１０ａ、１０ｂ、１０ｃの全てが、試料４の表面上の１点、すなわち、試料４の表面上の１次Ｘ線１０の光軸中心１０’に集光することになる。従って、平行平板状の分光素子を、円周方向においては１次Ｘ線の光軸を中心とする円形に曲げ、１次Ｘ線の光軸と該平行な方向全域においては円弧やログスパイラル曲線の形状に曲げることで、分光素子の全面に亙って、１次Ｘ線を単色化しつつ、単色化した１次Ｘ線を試料４の表面上の１点、すなわち、試料４の表面上の１次Ｘ線の光軸中心１０’に集光させることができ、１次Ｘ線の単位面積当たりの強度を大幅に向上させることができることになる。
【００２９】
以上、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置によれば、試料表面位置の変動に合わせて位置調整される分光素子の表面形状を、Ｘ線管と試料表面との間にＢｒａｇｇの式の関係が満たされるような湾曲形状としたため、実施の形態１にて示した効果に加え、試料表面に照射される単色化された１次Ｘ線の量が大幅に増加することから、試料表面から放出される２次Ｘ線の量も大幅に増加し、検出精度がさらに向上する。
【００３０】
【発明の効果】
以上、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置によれば、１次Ｘ線を放出するＸ線発生源と、内面が１次Ｘ線の光軸中心を中心とした１つの円を構成するよう円環状に配置された、１次Ｘ線を単色化して被照射体表面に集光させる複数の分光素子と、複数の分光素子の位置を調整するための分光素子位置調整手段と、単色化された１次Ｘ線の照射により被照射体表面から放出される２次Ｘ線を検出する２次Ｘ線検出器と、２次Ｘ線検出器の位置を調整するための２次Ｘ線検出器位置調整手段と、被照射体表面位置を検出する被照射体表面位置検出手段と、被照射体表面位置検出手段にて検出された被照射体表面位置の情報に基づき、単色化された１次Ｘ線が被照射体表面上に集光するように、分光素子位置調整手段により複数の分光素子の位置を調整する制御手段とを備えているため、被照射物の表面位置が変動しても、分析に必要な強度を有する１次Ｘ線を、被照射物の表面位置に正確に照射することができ、インラインプロセスにおける、表面位置の変動する各種液体の成分や薄膜の組成若しくは膜厚等のモニタリングを可能にする蛍光Ｘ線分析装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置の断面構成説明図である。
【図２】本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置の上面構成説明図である。
【図３】本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置の断面構成説明図である。
【図４】本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置の構成説明図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線管、２ａ〜２ｆ  分光素子、３ａ〜３ｆ  分光素子移動装置、
４  試料、５  ２次Ｘ線検出器、６  ステージ、７  カメラ部、８  レンズ、
９  ステージ、１０  反射ミラー、１１  １次Ｘ線、１２  ２次Ｘ線、
１３  ベルト、１４ａ〜１４ｈ’  接続線、１５  制御器、１６  操作端末、
１７  試料搬送装置、１８  １次Ｘ線の光軸中心、１９  レーザ光照射部、
２０  レーザ光検出部、２１  試料モニター用の光、２２  レーザ光、
２３ａ〜２３ｆ  分光素子湾曲形状調整手段。
【図１】
2004184314.tif 000003
【図２】
2004184314.tif 000004
【図３】
2004184314.tif 000005
【図４】
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