(57)【要約】【課題】簡単な構成で、試料における任意の部位について分析できる蛍光Ｘ線分析装置を提供する。【解決手段】撮像位置Ｃにある試料１の表面１ａおよび基準識別部２の画像を、初期化したように画像処理手段１５で画像処理して、表示する。その画像に基づいて試料１の測定すべき部位が指定される。測定位置Ｍに搬送された試料１の前記指定された部位に１次Ｘ線２４を照射して発生する蛍光Ｘ線２５の強度を測定する。【選択図】　図１
2004045067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像位置にある試料の表面の画像に基づいて試料の測定すべき部位が指定され、測定位置に搬送された試料の前記指定された部位に１次Ｘ線を照射して、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、
試料を収納した試料ホルダまたは試料に前記指定の基準となる基準識別部が設けられ、
前記撮像位置にある試料の表面および基準識別部を撮像して画像を生成する撮像手段と、
その撮像手段により生成された試料表面および基準識別部の画像が、表示される画面中で所定の位置および方向になるように調整する画像処理手段と、
その画像処理手段により調整された試料表面および基準識別部の画像を表示する表示手段と、
その表示手段により表示された試料表面および基準識別部の画像に基づいた試料の測定すべき部位が指定される指定手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
試料の方向が前記撮像位置と測定位置で一定の関係にあるように試料を撮像位置から測定位置に搬送する搬送手段と、
前記画像処理手段で得られた基準識別部の位置情報に基づく検出範囲で、前記測定位置に搬送された試料について前記基準識別部の位置を検出する位置検出手段とを備えた蛍光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】
本発明は、試料における任意の部位について分析できる蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開２００２−３９９７２に示されるように、試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射し、任意の位置の試料表面およびその深さ方向における近傍（以下、試料の部位という）から発生する蛍光Ｘ線の強度を検出手段で測定して、強度分布測定（マッピング測定）を行う蛍光Ｘ線分析装置がある。
【０００３】
このような装置においては、試料を収納した試料ホルダに基準識別部（基準マーク）として側面の溝などが設けられており、撮像位置において、基準識別部を基準に試料の位置が初期化され（試料が所定の回転位置にされ）、試料の表面および基準識別部の画像が参照されて、測定すべき部位が指定される。そして、試料は測定のために測定位置に搬送され、部位が指定されたときと同様に初期化され（同じ回転位置にされ）、指定された部位が測定されるように、Ｘ線源および検出手段に対して試料がｒθステージなどにより移動される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、撮像位置にある試料について、基準識別部の位置を検出して試料の位置を初期化するために、レーザー変位計などの検出器およびθステージなどの移動機構を用いるので、装置の構成が複雑になり、コストも増大する。
【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、試料における任意の部位について分析できる蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、まず、撮像位置にある試料の表面の画像に基づいて試料の測定すべき部位が指定され、測定位置に搬送された試料の前記指定された部位に１次Ｘ線を照射して、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、試料を収納した試料ホルダまたは試料に前記指定の基準となる基準識別部が設けられている。そして、以下の撮像手段、画像処理手段、表示手段および指定手段を備えている。撮像手段は、前記撮像位置にある試料の表面および基準識別部を撮像して画像を生成する。画像処理手段は、撮像手段により生成された試料表面および基準識別部の画像が、表示される画面中で所定の位置および方向になるように調整する。表示手段は、画像処理手段により調整された試料表面および基準識別部の画像を表示する。指定手段は、表示手段により表示された試料表面および基準識別部の画像に基づいた試料の測定すべき部位が指定される。
【０００７】
本発明の装置によれば、撮像位置にある試料の表面および基準識別部の画像が、初期化されたように画像処理されて表示され、操作者は、その画像に基づいて試料の測定すべき部位を指定できる。つまり、撮像位置において、試料の位置を実際に初期化するためのレーザー変位計などの検出器やθステージなどの移動機構が不要であり、装置の構成が複雑にならず、コストも増大しない。したがって、簡単な構成で、試料における任意の部位について分析できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、第１実施形態の装置を図面にしたがって説明する。まず、この装置の構成について説明する。図１に示すように、この装置は、撮像位置Ｃにある試料１の表面１ａの画像に基づいて試料１の測定すべき部位が指定され、測定位置Ｍに搬送された試料１の前記指定された部位にＸ線源４から１次Ｘ線２４を照射して、発生する蛍光Ｘ線２５の強度を検出手段５で測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、試料１を収納した試料ホルダ３に前記指定の基準となる基準識別部２が設けられている。Ｘ線源４は、Ｘ線管４ａ、そのＸ線管４ａから発生するＸ線を絞る１次Ｘ線スリット４ｂを含み、検出手段５は、Ｘ線検出器５ａ、そのＸ線検出器５ａへ入射する蛍光Ｘ線２５を絞る視野制限スリット５ｂのほか、図示しないソーラースリットや分光素子を含む。スリット４ｂ，５ｂは、いずれか一方のみ備えてもよい。
【０００９】
試料ホルダ３は、板状試料１の表面１ａ（バルク試料の平坦な表面でもよい）の周辺部を覆う輪状のマスク３ａ、そのマスク３ａが開口部に取り付けられる底付き円筒状のホルダ本体３ｂ、試料１の裏面に当接する支持板３ｃ、その支持板３ｃを介して試料表面１ａの周辺部をマスク３ａの裏に押し当てるスプリング３ｄを含む。また、前記基準識別部２は、例えばマスク３ａの表面で黒く塗られた直径２ｍｍ程度の円形の部分である。なお、試料ホルダ３には、従来技術で基準識別部（基準マーク）として利用されたホルダ本体３ｂ側面の上下方向に延びる溝３ｅも設けられており、基準識別部２と側面の溝３ｅは、上方から見て、試料ホルダ３の中心軸回りで同じ回転位置にある。
【００１０】
そして、この装置は、以下の撮像手段８、画像処理手段１５、表示手段９、指定手段１３、搬送手段７および位置検出手段１４を備えている。撮像手段８は、例えばＣＣＤカメラであって、撮像位置Ｃにある試料１の表面１ａおよび基準識別部２を撮像して画像を生成する。画像処理手段１５は、撮像手段８により生成された試料表面１ａおよび基準識別部２の画像が、表示される画面９ａ中で所定の位置および方向になるように調整する。表示手段９は、例えばＣＲＴであって、画像処理手段１５により調整された試料表面１ａおよび基準識別部２の画像を画面９ａに表示する。指定手段１３は、表示手段９により表示された試料表面１ａおよび基準識別部２の画像に基づいて操作者が試料１の測定すべき部位を指定するために用いられる。
【００１１】
搬送手段７は、試料ホルダ３を支持して回転する円板状のターレットやロボットハンドであって、試料１の方向が撮像位置Ｃと測定位置Ｍで一定の関係にあるように試料１を撮像位置Ｃから測定位置Ｍに搬送する。位置検出手段１４は、画像処理手段１５で得られた基準識別部２の位置情報に基づく検出範囲で、測定位置Ｍに搬送された試料１について基準識別部２の位置を検出する。画像処理手段１５、指定手段１３および位置検出手段１４は、この装置の制御手段１０に含まれるプログラムなどである。この装置の他の構成については、次述の動作の説明とともに説明する。
【００１２】
次に、この装置の動作について説明する。図１に示すように、まず、撮像位置Ｃにおいて試料１を収納した試料ホルダ３が撮像台１６に載置され、撮像手段８により試料表面１ａ（マスク３ａに覆われていない部分）および基準識別部２が撮像される。
【００１３】
ここで、従来は、所定の座標で試料１の測定すべき部位を指定するために、撮像されて表示手段９に表示される画像において、試料表面１ａの中心が画面９ａの中心にあり、側面の溝３ｅ（画面９ａには現れない）が０時の方向（画面９ａでの上方向）にあるように、試料ホルダ３が位置調整された。例えば、図２のように表示されたとすると（ただし、従来技術では、基準識別部２は設けられていないので表示されない）、まず、試料表面１ａの中心が画面９ａの中心にくるように、すなわち図３のような状態になるように、操作者の手動により試料ホルダ３が撮像台であるθステージ上で位置調整される。次に、θステージで試料ホルダ３を回転させて、例えばレーザー変位計で側面の溝３ｅの回転方向の位置を検出し、０時の方向にくるように、θステージを停止させる。つまり、撮像位置Ｃにおける、側面の溝３ｅを基準とする試料１の位置の初期化を行うために、側面の溝３ｅを検出するレーザー変位計などの検出器やθステージなどの移動機構が必要であった。
【００１４】
これに対し、この実施形態の装置では、図１の画像処理手段１５により、まず、撮像手段８で生成された試料表面１ａおよび基準識別部２の画像、例えば図２において、試料表面１ａの外周および基準識別部２が認識され、試料表面１ａの中心の位置およびそれに対する基準識別部２の方向（回転位置）が算出される。この基準識別部２の方向（回転位置）は、基準識別部２の位置情報として位置検出手段１４に送られる。そして、撮像手段８で生成された試料表面１ａおよび基準識別部２の画像が、図２のような状態から、表示される画面９ａ中で所定の位置および方向になるように調整される。つまり、撮像されて表示手段９に表示される画像において、試料表面１ａの中心が画面９ａの中心にあり、基準識別部２が０時の方向（画面９ａでの上方向）にあるように、すなわち図４のように画像処理される。
【００１５】
この初期化されたように処理された画像に基づいて、次述するように、操作者は、試料１の測定すべき部位を指定できる。つまり、撮像位置Ｃにおいて、試料１の位置を実際に（物理的に）初期化するためのレーザー変位計などの検出器やθステージなどの移動機構が不要であり、装置の構成が複雑にならず、コストも増大しない。したがって、簡単な構成で、試料１における任意の部位について分析できる。
【００１６】
なお、図示の容易のため、図１で撮像位置Ｃにある試料ホルダ３の断面図においては、基準識別部２および側面の溝３ｅを、上方から見た場合の９時の方向（図１での左方向）に表している。また、本発明または従来技術において、例えば撮像台１６（従来技術ではθステージ）の上面に試料ホルダ３の底部が嵌入する凹部が設けられ、試料ホルダ３が撮像台１６の凹部に嵌入するように載置されると、そのままで試料表面１ａの中心が画面９ａの中心に合致するような場合には、両者を合致させる画像処理または位置調整は、不要である。
【００１７】
画像処理手段１５で調整された試料表面１ａおよび基準識別部２の画像が図４のように表示手段９の画面９ａに表示されると、操作者により、その表示された画像に基づいて、試料１の測定すべき部位が指定される。この指定は、図１において、この装置の制御手段１０に含まれる指定手段１３を用いて、例えばマウス１３ａで画面上９ａのポインタ１３ｂを所望の部位まで移動させ、そこでクリックすることにより行われる。指定された部位のデータは、画像処理手段１５で調整された状態での試料表面１ａの中心（画面９ａの中心でもある）を原点とする座標値（ｒθ座標値やＸＹ座標値）として指定手段１３に記憶される。
【００１８】
部位の指定後、試料ホルダ３は、測定のために測定位置Ｍに搬送手段７により搬送され、移動手段（ｒθステージ）６上に載置される。この際、試料１の方向が撮像位置Ｃと測定位置Ｍで一定の関係にあるように搬送される。例えば、搬送手段７が、試料ホルダ３を支持して１８０度回転する円板状のターレットである場合には、測定位置Ｍでの試料１の方向は、撮像位置Ｃでの方向から１８０度回転した方向になる。ここでは、簡単のために、搬送手段７をロボットハンドとし、撮像位置Ｃでの試料１の方向が、測定位置Ｍへ搬送されたときに維持されるものとする。また、例えばθステージ６ａの上面に試料ホルダ３の底部が嵌入する凹部を設けておくことにより、試料ホルダ３がθステージ６ａに載置される際、つまり移動手段６の初期状態において、移動手段６の回転軸と試料ホルダ３の中心軸つまり試料表面１ａ（マスク３ａに覆われていない部分）の中心とが合致するように載置されるものとする。
【００１９】
さて、制御手段１０で移動手段６を制御し、指定された部位が測定されるように、Ｘ線源４および検出手段５に対して試料１を移動させるためには、指定したときの座標と測定するときの座標とが同じでなければならない。つまり、測定のための移動の前に、部位が指定されたときと同様に（画像処理手段１５による調整後の画像（図４）と同様に）、試料１の位置が初期化されなければならないが、この装置では、以下のように行われる。
【００２０】
前述したように、移動手段６の初期状態において、移動手段６の回転軸と試料表面１ａの中心とは合致している。したがって、部位が指定されたときと同様に試料１の位置を初期化するには、試料１の回転位置を、基準識別部２が上方から見て０時の方向（図１での紙面奥方向）にくるように調整すればよい。そのためには、試料ホルダ３がθステージ６ａに載置された直後における基準識別部２または側面の溝３ｅの回転方向の位置を知る必要がある。なお、図示の容易のため、図１で測定位置Ｍにある試料ホルダ３の断面図においては、基準識別部２および側面の溝３ｅを、上方から見た場合の９時の方向（図１での左方向）に表している。
【００２１】
そこで、位置検出手段１４により、θステージ６ａで試料ホルダ３を回転させて、レーザー変位計１７で側面の溝３ｅの回転方向の位置を検出する。この際、従来は、試料ホルダ３を１回転させていたが、この実施形態の装置では、画像処理手段１５から送られた基準識別部２の位置情報、つまり図２における試料表面１ａの中心に対する基準識別部２の方向（回転位置）に基づく範囲で、試料ホルダ３を回転させて、側面の溝３ｅの回転方向の位置を検出する。具体的には、図１のように、レーザー変位計１７が、上方から見て９時の方向（図１での左方向）から側面の溝３ｅを検出するのであれば、側面の溝３ｅがレーザー変位計１７のちょうど右に来る回転角度（図２のθ２　）を含む所定の限られた範囲（例えばθ２　±５度）で、試料ホルダ３を回転させれば検出できる。したがって、試料ホルダ３を１回転させる必要がなく、従来よりも短時間で側面の溝３ｅの位置を検出できる。この効果は、レーザー変位計を用いず、試料ホルダまたは試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定して基準識別部の位置を検出する場合（本願出願人による別出願の特願２００２−１９９５２７参照）に、特に大きい。
【００２２】
側面の溝３ｅの回転方向の位置が検出されれば、側面の溝３ｅおよび基準識別部２が０時の方向にくるように、θステージ６ａで試料ホルダ３を回転させる。これで、部位が指定されたときと同様に（画像処理手段１５による調整後の画像（図４）と同様に）、試料１の位置が初期化される（同じ回転位置にされる）。続いて、初期化された状態から、Ｘ線源４および検出手段５に対して試料１が移動手段６により適切に移動され、指定された部位が測定される。移動、測定は、制御手段１０により自動的に行われる。
【００２３】
次に、本発明の第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置について説明する。第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置では、図５に示すように、分析対象の試料が、円板状のウエハ１１Ａ、例えばシリコンウエハであり、試料ホルダは用いられず、ウエハ１１Ａが、撮像台１６や移動手段６上に直接載置される。また、撮像位置Ｃから測定位置Ｍへは、ウエハ搬送用のロボットハンドである搬送手段７により搬送される。ウエハ１１Ａには、結晶方位を示すための切欠き部、いわゆるオリフラ１２Ａが形成されており、これを基準識別部として利用する。オリフラ１２Ａのかわりに、図６に示すようなノッチ１２Ｂを基準識別部として利用してもよい。なお、本発明においては、基準識別部が直接設けられた試料は、シリコンウエハなどの円板状のウエハに限定されず、寸法形状が統一されている試料であって、その形状の一部が基準識別部として利用できるものであればよい。
【００２４】
この実施形態の装置では、図１の画像処理手段１５により、撮像手段８で生成された試料表面１１Ａａ，１１Ｂａおよび基準識別部１２Ａ，１２Ｂの画像、例えば図５、６でいうと、試料表面１１Ａａ，１１Ｂａの縁の円周部分および基準識別部１２Ａ，１２Ｂを構成する縁１２Ａａ，１２Ｂａが認識され、試料表面１ａの中心の位置およびそれに対する基準識別部１２Ａ，１２Ｂの方向（回転位置）が算出される。また、図１の測定位置Ｍにおいて、第１実施形態における側面の溝３ｅに代えて、基準識別部つまりオリフラ１２Ａまたはノッチ１２Ｂ（図５、６）を検出すべく、レーザー変位計１７は、側方からではなく、上方または下方から試料表面１１Ａａ，１１Ｂａの周辺部を臨んでいる。他の構成は、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置と同様であるので説明を省略する。第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置によれば、第１実施形態の蛍光Ｘ線分析装置と同様の効果がある。
【００２５】
なお、以上においては、試料に上方から１次Ｘ線を照射する上面照射型の蛍光Ｘ線分析装置を例にとったが、本発明は、試料に下方から１次Ｘ線を照射する下面照射型の蛍光Ｘ線分析装置にも適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の蛍光Ｘ線分析装置によれば、撮像位置にある試料の表面および基準識別部の画像が、初期化されたように画像処理されて表示され、操作者は、その画像に基づいて試料の測定すべき部位を指定できる。つまり、撮像位置において、試料の位置を実際に初期化するためのレーザー変位計などの検出器やθステージなどの移動機構が不要であり、装置の構成が複雑にならず、コストも増大しない。したがって、簡単な構成で、試料における任意の部位について分析できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【図２】同装置の撮像手段により生成された試料表面および基準識別部の画像を示す図である。
【図３】同装置の画像処理手段により調整中の試料表面および基準識別部の画像を示す図である。
【図４】同装置の画像処理手段により調整された試料表面および基準識別部の画像を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置が分析対象とする試料を示す平面図である。
【図６】同装置が分析対象とする別の試料を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１１Ａ，１１Ｂ…試料、１ａ，１１Ａａ，１１Ｂａ…試料の表面、２，１２Ａ，１２Ｂ…基準識別部、３…試料ホルダ、７…搬送手段、８…撮像手段、９…表示手段、１３…指定手段、１４…位置検出手段、１５…画像処理手段、２４…１次Ｘ線、２５…蛍光Ｘ線、Ｃ…撮像位置、Ｍ…測定位置。
【図１】
2004045067.tif 000003
【図２】
2004045067.tif 000004
【図３】
2004045067.tif 000005
【図４】
2004045067.tif 000006
【図５】
2004045067.tif 000007
【図６】
2004045067.tif 000008