(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】蛍光Ｘ線分析装置
(51)【国際特許分類】
G01N 23/223 20060101AFI20231201BHJP
【ＦＩ】
G01N23/223
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020528702
(86)(22)【出願日】2019-05-10
(86)【国際出願番号】 JP2019018757
(87)【国際公開番号】W WO2020008727
(87)【国際公開日】2020-01-09
【審査請求日】2022-03-28
(31)【優先権主張番号】P 2018127494
(32)【優先日】2018-07-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000250339
【氏名又は名称】株式会社リガク
(74)【代理人】
【識別番号】100101867
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 寿武
(72)【発明者】
【氏名】尾形 潔
(72)【発明者】
【氏名】吉原 正
(72)【発明者】
【氏名】加藤 秀一
(72)【発明者】
【氏名】表 和彦
(72)【発明者】
【氏名】本野 寛
(72)【発明者】
【氏名】松嶋 直樹
【審査官】小野 健二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－１０７００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２２２１９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８１３０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２０６０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－０５２７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１２８２６３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２３／００－２３／２２７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の元素を含む試料に対してＸ線を照射するＸ線照射ユニットと、当該試料から放出された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出ユニットとを備えた蛍光Ｘ線分析装置において、前記Ｘ線検出ユニットは、複数のＸ線検出器を含み、
前記Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される前記試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、前記複数のＸ線検出器を配置するとともに、それら各Ｘ線検出器は個別に移動自在としてあり、
さらに、前記複数のＸ線検出器のうち、前記試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器を、当該回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる制御部を備えたことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項2】
複数の元素を含む試料に対してＸ線を照射するＸ線照射ユニットと、当該試料から放出された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出ユニットとを備えた蛍光Ｘ線分析装置において、前記Ｘ線検出ユニットは、複数のＸ線検出器を含み、
前記Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される前記試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、前記複数のＸ線検出器を配置するとともに、
前記試料と前記各Ｘ線検出器との間に、Ｘ線を遮蔽するＸ線遮蔽扉をそれぞれ開閉自在に設け、
さらに、前記複数のＸ線検出器のうち、前記試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器に対し、前記Ｘ線遮蔽扉を閉塞する制御部を備えたことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項3】
複数の元素を含む試料に対してＸ線を照射するＸ線照射ユニットと、当該試料から放出された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出ユニットとを備えた蛍光Ｘ線分析装置において、前記Ｘ線検出ユニットは、複数のＸ線検出器を含み、
前記Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される前記試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、前記複数のＸ線検出器を配置してあり、
且つ、前記複数のＸ線検出器のうち、前記試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器からの検出信号を除外し、それ以外のＸ線検出器からの検出信号に基づいて蛍光Ｘ線分析を行う分析部を備えたことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、試料に含まれる複数の元素のうち、あらかじめ測定対象に選定した元素（測定対象元素）から放出される蛍光Ｘ線を検出することにより、当該測定対象元素を分析する蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体デバイスの高集積化に伴い、複数枚の半導体基板（半導体ウエハ）を高さ方向に積層する三次元実装技術の開発が進められている。かかる半導体デバイスの三次元実装においては、半導体基板の最上層に形成した電極上に半田バンプと称する突起物が設けられ、この半田バンプを介して各半導体基板の電極を電気的に接続している（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
半導体デバイスの製造工程においては、従来から半導体基板上に成膜された薄膜を測定対象として、製造工程内でのその場分析のニーズが高い。本出願人は、このニーズに応えるべく、Ｘ線を用いた薄膜検査装置を提案してきた。
ところが、上述した三次元実装される半導体デバイスの製造工程においては、半導体基板上の薄膜測定のみならず、半田バンプを測定対象に加えたいという新たなニーズが生まれている。
ところが、上述した三次元実装される半導体デバイスの製造工程においては、半導体基板上の薄膜測定のみならず、半田バンプを測定対象に加えたいという新たなニーズが生まれている。
【0004】
半田バンプは、例えば、Ｓｎ（０．９７）、Ａｇ（０．０３）の組成をもつ無鉛半田により形成される。これら半田バンプを構成するＳｎ（錫）やＡｇ（銀）を蛍光Ｘ線分析により測定する場合、含有量の少ないＡｇからの蛍光Ｘ線の放出量が少ないため、特にＡｇについての蛍光Ｘ線分析を高精度に行うことができなかった。
【0005】
また、試料にＸ線を照射した場合、試料からは蛍光Ｘ線に加え、回折Ｘ線が反射してきてＸ線検出器へ同時に入射することがある。この場合、Ｘ線検出器に入射した回折Ｘ線は、蛍光Ｘ線分析においてはノイズとなり、測定精度を低下させるおそれがある。
【0006】
そこで、特許文献２や特許文献３の従来技術には、試料を回転させてＸ線検出器に回折Ｘ線が入射しないように調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００６－１４０３６４号公報
【文献】特開平５－１２６７６８号公報
【文献】特許第４８８４５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、試料中の含有量が少ないことが原因で従来の技術では高精度な測定が困難な元素についても、高精度に測定することができる蛍光Ｘ線分析装置の提供を目的とする。
【0009】
さらに本発明は、特許文献１又は２に開示された従来技術を踏まえ、さらに高精度で、しかも測定時間の短縮を図り得る高スループットな蛍光Ｘ線分析装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の元素を含む試料に対してＸ線を照射するＸ線照射ユニットと、当該試料から放出された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出ユニットとを備えた蛍光Ｘ線分析装置において、
Ｘ線照射ユニットは、試料に含まれる複数の元素のうち測定対象に選定した測定対象元素と、当該元素よりもエネルギ吸収端の値が大きい隣接元素とに着目し、測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きく、且つ隣接元素のエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線を、試料に照射する構成であることを特徴とする。
Ｘ線照射ユニットは、試料に含まれる複数の元素のうち測定対象に選定した測定対象元素と、当該元素よりもエネルギ吸収端の値が大きい隣接元素とに着目し、測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きく、且つ隣接元素のエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線を、試料に照射する構成であることを特徴とする。
【0011】
このように測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きく、且つ隣接元素のエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線を試料に照射すると、測定対象元素に対するＸ線の励起効率が上がり、測定対象元素から多くの蛍光Ｘ線が放出される。
そのため、試料中の含有量が少ないことが原因で従来の技術では高精度な測定が困難な元素についても、高精度に測定することが可能となる。
そのため、試料中の含有量が少ないことが原因で従来の技術では高精度な測定が困難な元素についても、高精度に測定することが可能となる。
【0012】
なお、試料に含まれる複数の元素から測定対象に選定した複数の測定対象元素のうち、エネルギ吸収端の値が大きい隣接元素が存在しないときもある。その場合、Ｘ線照射ユニットは、測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きい値のエネルギのＸ線を、試料に照射する構成とすればよい。
このようなＸ線を試料に照射することで、測定対象元素に対するＸ線の励起効率が上がり、測定対象元素から多くの蛍光Ｘ線が放出される。
このようなＸ線を試料に照射することで、測定対象元素に対するＸ線の励起効率が上がり、測定対象元素から多くの蛍光Ｘ線が放出される。
【0013】
例えば、ＡｇとＳｎの元素を含む半田を試料とし、これらＡｇ及びＳｎの各元素をそれぞれ測定対象元素に選定して測定するには、Ｘ線照射ユニットを次のように構成すればよい。
すなわち、Ｘ線照射ユニットは、測定対象元素に選定したＡｇのエネルギ吸収端よりも値が大きく、且つ当該Ａｇよりもエネルギ吸収端の値が大きい隣接元素でもあるＳｎのエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線と、測定対象元素に選定したＳｎのエネルギ吸収端よりも大きい値のエネルギのＸ線とを、試料に照射するように構成する。
すなわち、Ｘ線照射ユニットは、測定対象元素に選定したＡｇのエネルギ吸収端よりも値が大きく、且つ当該Ａｇよりもエネルギ吸収端の値が大きい隣接元素でもあるＳｎのエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線と、測定対象元素に選定したＳｎのエネルギ吸収端よりも大きい値のエネルギのＸ線とを、試料に照射するように構成する。
【0014】
これにより、半田バンプのように、Ａｇの含有量が少ない物質を試料としても、ＡｇでのＸ線の励起効率が上がり、Ａｇから多くの蛍光Ｘ線が放出される。そのため、例えば、半田バンプに含有されたＡｇの元素についても、高精度に測定することが可能となる。
【0015】
上述したＸ線照射ユニットは、例えば、連続Ｘ線を放出するＸ線源と、Ｘ線源から放出された連続Ｘ線を入射して、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を取り出す多波長ミラーと、を含む構成によって実現することができる。
【0016】
ここで、多波長ミラーは、複数種類の薄膜を積層してなる多層膜を含んだ構成とする。そして、多層膜は、薄膜の膜厚、膜質及び積層数を調整することで所望のエネルギを有するＸ線のみを回折するように構成する。さらに、多波長ミラーは、深さ方向に薄膜の膜厚、膜質及び当該薄膜の積層数が異なる複数種類の多層膜を積層することで、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を回折する構成とする。
【0017】
かかる多波長ミラーにより、Ｘ線源から放出される連続Ｘ線から、測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きく、且つ隣接元素のエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線を取り出して試料に照射することが可能となる。
【0018】
また、本発明において、Ｘ線検出ユニットは、複数のＸ線検出器を含む構成とすることが好ましい。
そして、Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、複数のＸ線検出器を配置する。それら各Ｘ線検出器は個別に移動自在とする。
さらに、複数のＸ線検出器のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器を、当該回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる制御部を備えた構成とする。
そして、Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、複数のＸ線検出器を配置する。それら各Ｘ線検出器は個別に移動自在とする。
さらに、複数のＸ線検出器のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器を、当該回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる制御部を備えた構成とする。
【0019】
Ｘ線検出ユニットをこのように構成することで、試料から回折してきた回折Ｘ線がノイズとしてＸ線検出器に入射することを回避してＳ／Ｎの向上を図ることができる。しかも、試料から放出される蛍光Ｘ線を試料の周囲に配置した複数のＸ線検出器に入射させて、蛍光Ｘ線の検出強度を上げることができる。
【0020】
また、複数のＸ線検出器を含むＸ線検出ユニットは、次のように構成することもできる。
すなわち、Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、複数のＸ線検出器を配置する。試料と各Ｘ線検出器との間には、Ｘ線を遮蔽するＸ線遮蔽扉をそれぞれ開閉自在に設ける。
そして、複数のＸ線検出器のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器に対し、Ｘ線遮蔽扉を閉塞する制御部を備えた構成とする。
すなわち、Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、複数のＸ線検出器を配置する。試料と各Ｘ線検出器との間には、Ｘ線を遮蔽するＸ線遮蔽扉をそれぞれ開閉自在に設ける。
そして、複数のＸ線検出器のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器に対し、Ｘ線遮蔽扉を閉塞する制御部を備えた構成とする。
【0021】
また、複数のＸ線検出器を含むＸ線検出ユニットは、次のように構成することもできる。
すなわち、Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、複数のＸ線検出器を配置する。さらに、複数のＸ線検出器のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器からの検出信号を除外し、それ以外のＸ線検出器からの検出信号に基づいて蛍光Ｘ線分析を行う分析部を備えた構成とする。
すなわち、Ｘ線照射ユニットからのＸ線が照射される試料のＸ線照射部位に対し、その周囲に、当該試料から放出される蛍光Ｘ線を取り込む姿勢で、複数のＸ線検出器を配置する。さらに、複数のＸ線検出器のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器からの検出信号を除外し、それ以外のＸ線検出器からの検出信号に基づいて蛍光Ｘ線分析を行う分析部を備えた構成とする。
【0022】
Ｘ線検出ユニットを上述したように構成しても、回折Ｘ線によるＳ／Ｎの低下を回避して、高精度な蛍光Ｘ線分析を実現することができる。しかも、試料から放出される蛍光Ｘ線を試料の周囲に配置した複数のＸ線検出器に入射させて、蛍光Ｘ線の検出強度を上げることができる。
【0023】
以上説明したように、本発明によれば、測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きく、且つ隣接元素のエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線を試料に照射すると、測定対象元素に対するＸ線の励起効率が上がり、測定対象元素から多くの蛍光Ｘ線が放出される。そのため、試料中の含有量が少ないことが原因で従来の技術では高精度な測定が困難な元素についても、高精度に測定することが可能となる。
【0024】
また、複数のＸ線検出器を含むＸ線検出ユニットで上述したように本発明を構成することで、試料から回折してきた回折Ｘ線の影響を除去してＳ／Ｎの向上を図ることができる。しかも、試料から放出される蛍光Ｘ線を試料の周囲に配置した複数のＸ線検出器に入射させて、蛍光Ｘ線の検出強度を上げることができる。その結果、高精度で、かつ測定時間の短縮を図り得る高スループットな蛍光Ｘ線分析を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【符号の説明】
【0026】
１０：試料台、
１１：試料位置決め機構、２０：Ｘ線照射ユニット、２１：多波長ミラー、２２：多層膜、３０：Ｘ線検出ユニット、３１：Ｘ線検出器、３２：Ｘ線検出器駆動機構、３３：枠体、３３ａ：真空室、３４：移動テーブル、３５：冷却部材、３６：Ｘ線遮蔽扉、４０：中央処理装置、４１：位置決めコントローラ、４２：Ｘ線照射コントローラ、４３,４４：駆動コントローラ、５０：光学顕微鏡、５１：フォーカスコントローラ
１１：試料位置決め機構、２０：Ｘ線照射ユニット、２１：多波長ミラー、２２：多層膜、３０：Ｘ線検出ユニット、３１：Ｘ線検出器、３２：Ｘ線検出器駆動機構、３３：枠体、３３ａ：真空室、３４：移動テーブル、３５：冷却部材、３６：Ｘ線遮蔽扉、４０：中央処理装置、４１：位置決めコントローラ、４２：Ｘ線照射コントローラ、４３,４４：駆動コントローラ、５０：光学顕微鏡、５１：フォーカスコントローラ
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
以下の実施形態では、三次元実装される半導体基板（半導体ウエハ）に設けられた半田バンプの検査に好適な蛍光Ｘ線分析装置の構成を説明するが、本発明の用途はこれに限定されないことは勿論である。
以下の実施形態では、三次元実装される半導体基板（半導体ウエハ）に設けられた半田バンプの検査に好適な蛍光Ｘ線分析装置の構成を説明するが、本発明の用途はこれに限定されないことは勿論である。
【0028】
〔第１実施形態〕
まず、図１Ａ～図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
図１Ａ，図１Ｂ及び図２に示すように、本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、試料台１０、試料位置決め機構１１、Ｘ線照射ユニット２０、Ｘ線検出ユニット３０の各構成要素を備えている。
試料台１０の表面には、試料（半導体基板）Ｓが配置される。
試料位置決め機構１１は、試料台１０を駆動して、試料台１０に配置された試料Ｓにおける被測定箇所（すなわち、Ｘ線照射部位）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に位置決めする構成である。
まず、図１Ａ～図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
図１Ａ，図１Ｂ及び図２に示すように、本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、試料台１０、試料位置決め機構１１、Ｘ線照射ユニット２０、Ｘ線検出ユニット３０の各構成要素を備えている。
試料台１０の表面には、試料（半導体基板）Ｓが配置される。
試料位置決め機構１１は、試料台１０を駆動して、試料台１０に配置された試料Ｓにおける被測定箇所（すなわち、Ｘ線照射部位）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に位置決めする構成である。
【0029】
Ｘ線照射ユニット２０は、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を照射する機能を備えており、その構造の詳細は後述する。
Ｘ線検出ユニット３０は、複数のＸ線検出器３１を備えている。各Ｘ線検出器３１は、試料Ｓの被測定箇所に対して、その周囲に配置され、試料Ｓから放射された蛍光Ｘ線を取り込んで検出する構成となっている。
また、Ｘ線検出ユニット３０は、各Ｘ線検出器３１をそれぞれ駆動するＸ線検出器駆動機構３２を備えている。各Ｘ線検出器３１は、それぞれＸ線検出器駆動機構３２によって個別に駆動され、配置位置を変更できる構成となっている。
Ｘ線検出ユニット３０は、複数のＸ線検出器３１を備えている。各Ｘ線検出器３１は、試料Ｓの被測定箇所に対して、その周囲に配置され、試料Ｓから放射された蛍光Ｘ線を取り込んで検出する構成となっている。
また、Ｘ線検出ユニット３０は、各Ｘ線検出器３１をそれぞれ駆動するＸ線検出器駆動機構３２を備えている。各Ｘ線検出器３１は、それぞれＸ線検出器駆動機構３２によって個別に駆動され、配置位置を変更できる構成となっている。
【0030】
図１Ａ，図１Ｂに示すように、本実施形態では、枠体３３にＸ線照射ユニット２０、Ｘ線検出器３１、Ｘ線検出器駆動機構（図示せず）を組み込んだ一体構造としてある。Ｘ線照射ユニット２０は、枠体３３の中央部に搭載してあり、その周囲を取り囲むように複数（図１では８個）のＸ線検出器３１が枠体３３に搭載してある。枠体３３には内部に真空室３３ａが形成され、この真空室３３ａ内に複数のＸ線検出器３１が配置してある。真空室３３ａ内は、図示しない真空ポンプにより真空吸引されて真空状態となる。
【0031】
Ｘ線検出器駆動機構３２は、例えば、小形モータにより駆動される移動テーブル３４によって構成することができる。具体的には、枠体３３の真空室３３ａ内に複数の移動テーブル３４を移動自在に設置し、それらの移動テーブル３４にそれぞれＸ線検出器３１を搭載する。また、Ｘ線検出ユニット３０は、Ｘ線検出器３１の底面にペルチェクーラー等の冷却部材３５を配置し、Ｘ線検出器３１を冷却する構成としてもよい。
【0032】
図２に示すように、本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、コンピュータにより構成された中央処理装置４０を備えている。中央処理装置４０は、あらかじめ組み込まれた制御プログラムに従って、各種コントローラに指令信号を送り、各構成要素の動作を制御する。さらに、中央処理装置４０は、あらかじめ組み込まれた分析プログラムに従って、Ｘ線検出器３１からのＸ線の検出信号を処理して、試料Ｓの蛍光Ｘ線分析を実行する。
【0033】
すなわち、中央処理装置４０は、位置決めコントローラ４１に指令信号を出力し、この指令信号に従って、位置決めコントローラ４１が試料位置決め機構１１を駆動して、試料Ｓの被測定箇所を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に位置決めする。
なお、本実施形態では、図示しない離間した位置に光学顕微鏡５０による観察位置が設けてあり、その観察位置で光学顕微鏡５０によりあらかじめ試料Ｓの被測定箇所を認識し、その認識した被測定箇所を、試料位置決め機構１１により光学顕微鏡５０の観察位置からＸ線の収束点まで移動する構成となっている。
なお、本実施形態では、図示しない離間した位置に光学顕微鏡５０による観察位置が設けてあり、その観察位置で光学顕微鏡５０によりあらかじめ試料Ｓの被測定箇所を認識し、その認識した被測定箇所を、試料位置決め機構１１により光学顕微鏡５０の観察位置からＸ線の収束点まで移動する構成となっている。
【0034】
また、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０がＸ線を照射する。Ｘ線照射ユニット２０は、例えば、１００マイクロメータ以下（望ましくは５０マイクロメータ以下）の微小部にＸ線を収束させる機能を備えており、そのＸ線の収束点はあらかじめ位置決めしてある。このＸ線の収束点に、試料Ｓの被測定箇所が位置決めされる。
【0035】
複数のＸ線検出器駆動機構３２は、各々駆動コントローラ４３によって駆動制御されている。中央処理装置４０は、各駆動コントローラ４３に指令信号を出力し、この指令信号に従って、駆動コントローラ４３がＸ線検出器駆動機構３２を駆動して、Ｘ線検出器３１を移動させる。
かかる機能を備えた中央処理装置４０は、複数のＸ線検出器３１のうち、試料Ｓから回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１を、当該回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる「制御部」を構成する。
かかる機能を備えた中央処理装置４０は、複数のＸ線検出器３１のうち、試料Ｓから回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１を、当該回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる「制御部」を構成する。
【0036】
ここで、Ｘ線照射ユニット２０の構成を更に詳細に説明する。
Ｘ線照射ユニット２０は、連続Ｘ線を放出するＸ線源と、多波長ミラー２１とを含む構成となっている。多波長ミラー２１は、Ｘ線源から放出された連続Ｘ線を入射して、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を取り出す機能を有している。
Ｘ線照射ユニット２０は、連続Ｘ線を放出するＸ線源と、多波長ミラー２１とを含む構成となっている。多波長ミラー２１は、Ｘ線源から放出された連続Ｘ線を入射して、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を取り出す機能を有している。
【0037】
図３は多波長ミラー２１の構成を模式的に示す断面図である。なお、切断面を示すハッチング（斜線）は省略してある。
多波長ミラー２１は、複数種類の多層膜２２を積層して形成してある。多層膜２２は、複数種類の薄膜を積層した構成となっている。各多層膜２２は、深さ方向に薄膜の膜厚、膜質及び薄膜の積層数を調整することで、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を回折できるように製作される。
かかる多波長ミラー２１によって、Ｘ線源から放出される連続Ｘ線から所望の大きさのエネルギを有する複数種類のＸ線ａ，ｂ，ｃ，ｄを取り出すことが可能となる。
多波長ミラー２１は、複数種類の多層膜２２を積層して形成してある。多層膜２２は、複数種類の薄膜を積層した構成となっている。各多層膜２２は、深さ方向に薄膜の膜厚、膜質及び薄膜の積層数を調整することで、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を回折できるように製作される。
かかる多波長ミラー２１によって、Ｘ線源から放出される連続Ｘ線から所望の大きさのエネルギを有する複数種類のＸ線ａ，ｂ，ｃ，ｄを取り出すことが可能となる。
【0038】
本実施形態では、多波長ミラー２１を、試料Ｓに含まれる複数の元素のうち測定対象に選定した測定対象元素と、当該元素よりもエネルギ吸収端の値が大きい隣接元素とに着目して多層膜２２を製作している。すなわち、多波長ミラー２１は、測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きく、且つ隣接元素のエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線を取り出すように多層膜２２が調整してある。
【0039】
また、試料Ｓに含まれる複数の元素から測定対象に選定した複数の測定対象元素のうち、エネルギ吸収端の値が大きい隣接元素が存在しないときもある。そのときは、測定対象元素のエネルギ吸収端よりも大きい値のエネルギのＸ線を取り出すように、多層膜２２を調整する。
【0040】
ここで、半導体基板に形成された半田バンプを測定対象とし、半田バンプに含まれるＳｎとＡｇを測定対象元素に選定して、蛍光Ｘ線分析を実施する場合おける多波長ミラー２１の具体例について説明する。
既述したように、半田バンプは、例えば、Ｓｎ（０．９７）、Ａｇ（０．０３）の組成をもつ無鉛半田により形成される。これら半田バンプを構成する元素のうち、特にＡｇは含有量が少ないため、蛍光Ｘ線分析に際しては、このＡｇからの蛍光Ｘ線の放出量を多くするように、半田バンプに照射するＸ線のエネルギ特性を調整することが好ましい。
既述したように、半田バンプは、例えば、Ｓｎ（０．９７）、Ａｇ（０．０３）の組成をもつ無鉛半田により形成される。これら半田バンプを構成する元素のうち、特にＡｇは含有量が少ないため、蛍光Ｘ線分析に際しては、このＡｇからの蛍光Ｘ線の放出量を多くするように、半田バンプに照射するＸ線のエネルギ特性を調整することが好ましい。
【0041】
そこで、多波長ミラー２１は、測定対象元素に選定したＡｇのエネルギ吸収端よりも値が大きく、且つ当該Ａｇよりもエネルギ吸収端の値が大きい隣接元素でもあるＳｎのエネルギ吸収端以下の値を示すエネルギをもつＸ線が、回折して取り出されるように、多層膜２２の一つを調整する。
このように多層膜２２の一つを調整することで、半田バンプを形成する元素のうち、含有量の少ないＡｇについてもＸ線の励起効率が上がり、Ａｇから多くの蛍光Ｘ線が放出される。
このように多層膜２２の一つを調整することで、半田バンプを形成する元素のうち、含有量の少ないＡｇについてもＸ線の励起効率が上がり、Ａｇから多くの蛍光Ｘ線が放出される。
【0042】
また、多波長ミラー２１は、測定対象元素に選定したＳｎのエネルギ吸収端よりも大きい値のエネルギのＸ線が、回折して取り出されるように、別の多層膜２２の一つを調整する。
【0043】
図４は、半田バンプに含有されたＡｇとＳｎのＸ線吸収端を示すグラフである。
同図から、半田バンプ（無鉛半田）を構成するＳｎ（０．９７）及びＡｇ（０．０３）のＸ線（Ｋ）の吸収端は、Ｓｎが２９．２ｋｅＶであり、Ａｇが２５．５ｋｅＶであることがわかる。
同図から、半田バンプ（無鉛半田）を構成するＳｎ（０．９７）及びＡｇ（０．０３）のＸ線（Ｋ）の吸収端は、Ｓｎが２９．２ｋｅＶであり、Ａｇが２５．５ｋｅＶであることがわかる。
【0044】
そこで、多波長ミラー２１は、Ａｇのエネルギ吸収端である２５．５ｋｅＶよりも値が大きく、且つ当該Ａｇよりもエネルギ吸収端の値が大きい隣接元素でもあるＳｎのエネルギ吸収端２９．２ｋｅＶ以下のエネルギ（同図にＥで示す範囲内のエネルギ）のＸ線が、回折して取り出されるように、多層膜２２の一つを調整する。
【0045】
また、多波長ミラー２１は、Ｓｎのエネルギ吸収端である２９．２ｋｅＶよりも大きい値のエネルギのＸ線が、回折して取り出されるように、別の多層膜２２の一つを調整する。
【0046】
ここで、取り出すＸ線のエネルギは、測定対象元素のエネルギ吸収端になるべく近い値のエネルギであることが好ましい。エネルギの大きさが選択対象元素のエネルギ吸収端近傍であるＸ線を照射することで、当該測定対象元素の励起効率がいっそう高くなり、さらに多くの蛍光Ｘ線が放出される。
【0047】
このように多層膜２２を調整して多波長ミラー２１を製作することで、半田バンプに含まれるＳｎとＡｇに対するＸ線の励起効率が上がり、これらの測定対象元素から多くの蛍光Ｘ線が放出される。したがって、これらの測定対象元素に対し、高精度な蛍光Ｘ線分析を実施することが可能となる。
【0048】
なお、本実施形態では、上述した２種類の多層膜２２に加え、半導体基板に形成された薄膜を測定対象として蛍光Ｘ線分析を実施するために、当該薄膜からの励起効率が良好な８～１０ｋｅＶのエネルギのＸ線が回折して取り出されるように調整した別の多層膜２２も積層形成してある。
【0049】
また、本実施形態においては、測定対象が直径２０～２００μｍ程度の半田バンプという微小部にＸ線を収束して照射する必要がある。そこで、例えば、図５に示すように、Ｘ線の反射面（表面）２１ａを凹面に湾曲させた２枚の多波長ミラー２１，２１を用意し、それら各多波長ミラー２１，２１の表面２１ａが互いに直交するように配置することで、微小部へのＸ線の収束を実現している。すなわち、一方の多波長ミラー２１でＸ線を幅方向に収束させ、他方の多波長ミラー２１でＸ線を長さ方向に収束させることができる。
なお、図５では、多波長ミラー２１，２１を、Kirkpatrick-Baez(KB)と呼ばれる直列方式で配置したが、互いに１辺が接するSide-by-side方式で配置することもできる。
なお、図５では、多波長ミラー２１，２１を、Kirkpatrick-Baez(KB)と呼ばれる直列方式で配置したが、互いに１辺が接するSide-by-side方式で配置することもできる。
【0050】
次に、半田バンプを有する半導体基板を試料Ｓとして、上述した構成の蛍光Ｘ線分析装置により蛍光Ｘ線分析を実施する際の動作を説明する。
図６は本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置による蛍光Ｘ線分析の実施動作を示すフローチャートである。
図６は本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置による蛍光Ｘ線分析の実施動作を示すフローチャートである。
【0051】
中央処理装置４０は、キーボード等の操作部からオペレータが指定した、入射Ｘ線に対する半導体基板の面方位と配置方向を入力すると（ステップＳ１）、中央処理装置４０が位置決めコントローラ４１に指令信号を出力し、位置決めコントローラ４１が試料位置決め機構１１を駆動して、試料台１０に配置した半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に位置決めする（ステップＳ２）。
【0052】
このとき、半導体基板は、同基板を形成する結晶の面方位（結晶方位）が、オリフラ等を基準にしてあらかじめ設定した方向となるよう試料台１０に配置してある。中央処理装置４０は、試料台１０の上で、結晶の面方位があらかじめ設定した方向に配置された半導体基板を、オペレータに指定された面方位とその配置方向に合わせた状態で、半導体基板の被測定箇所を照射Ｘ線の収束点に位置決めする。
【0053】
このように結晶の面方位を指定された方向に合わせて位置決めされた半導体基板は、Ｘ線の照射方向に対してどの方向に回折Ｘ線が現れるか、そのおおよその方向が解る。そこで、回折Ｘ線が現れる方向に配置してあるＸ線検出器３１を、その回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる（ステップＳ３）。これにより、半導体基板から現れた回折Ｘ線の、Ｘ線検出器３１への入射をあらかじめ低減することができる。
具体的には、中央処理装置４０は、当該Ｘ線検出器３１を移動させるＸ線検出器駆動機構３２の駆動コントローラ４３に指令信号を出力する。この指令信号に従って、その駆動コントローラ４３がＸ線検出器駆動機構３２を駆動して、当該Ｘ線検出器３１を回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる。
具体的には、中央処理装置４０は、当該Ｘ線検出器３１を移動させるＸ線検出器駆動機構３２の駆動コントローラ４３に指令信号を出力する。この指令信号に従って、その駆動コントローラ４３がＸ線検出器駆動機構３２を駆動して、当該Ｘ線検出器３１を回折Ｘ線が入射しない位置へ移動させる。
【0054】
ここで、中央処理装置４０は、各Ｘ線検出器３１から入力したＸ線の検出信号（Ｘ線のスペクトル）を比較して、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力しているＸ線検出器３１の有無をチェックする（ステップＳ４）。
【0055】
そして、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力するＸ線検出器３１の存在を認めた場合には、中央処理装置４０がステップＳ３に戻り、当該Ｘ線検出器３１を移動させるＸ線検出器駆動機構３２の駆動コントローラ４３に指令信号を出力し、当該Ｘ線検出器３１の位置を移動させて、回折Ｘ線が入射しないように調整する。
【0056】
ステップＳ４において、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力するＸ線検出器３１の存在が確認されなかったときは、半導体基板の被測定箇所に設けられた半田バンプに対してＸ線を照射し、蛍光Ｘ線分析を実施する（ステップＳ５）。
すなわち、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射する。そして、各Ｘ線検出器３１が半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）から放出された蛍光Ｘ線を検出し、その検出信号を中央処理装置４０が入力して、蛍光Ｘ線分析が実行される。
その後、蛍光Ｘ線分析の分析結果を出力して（ステップＳ６）、測定動作が終了する。
すなわち、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射する。そして、各Ｘ線検出器３１が半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）から放出された蛍光Ｘ線を検出し、その検出信号を中央処理装置４０が入力して、蛍光Ｘ線分析が実行される。
その後、蛍光Ｘ線分析の分析結果を出力して（ステップＳ６）、測定動作が終了する。
【0057】
このように、半導体基板（試料）Ｓから回折してきた回折Ｘ線がノイズとしてＸ線検出器３１に入射することを回避する状況を形成した上で、蛍光Ｘ線分析を実施することができるので、Ｓ／Ｎが向上し高精度な分析結果を得ることができる。
【0058】
〔第２実施形態〕
次に、図７Ａ～図９を参照して、本発明の第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
なお、先に説明した第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置と同一の構成要素又は相当する構成部分要素には、同一符号を付して、その構成要素の詳細な説明を省略することがある。
次に、図７Ａ～図９を参照して、本発明の第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
なお、先に説明した第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置と同一の構成要素又は相当する構成部分要素には、同一符号を付して、その構成要素の詳細な説明を省略することがある。
【0059】
本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、図１Ａ，図１Ｂに示した第１実施形態に係る装置構造において、各Ｘ線検出器３１を移動させるＸ線検出器駆動機構３２に代えて、各Ｘ線検出器３１の前方にＸ線を遮蔽するためのＸ線遮蔽扉３６を開閉自在に設けた構成としてある（図７Ａ，図７Ｂ参照）。Ｘ線遮蔽扉３６は、例えば、鉛やタングステンなどＸ線を透過させにくい材料で製作することが好ましい。このＸ線遮蔽扉３６を閉塞することによって、各Ｘ線検出器３１に入射しようとするＸ線を遮断することができる。
Ｘ線遮蔽扉３６は、例えば、小形モータ等の駆動機構をもって開閉する構成とすることができる。
Ｘ線遮蔽扉３６は、例えば、小形モータ等の駆動機構をもって開閉する構成とすることができる。
【0060】
図８示すように、複数のＸ線遮蔽扉３６の駆動機構は、各々駆動コントローラ４４によって駆動制御されている。中央処理装置４０は、各駆動コントローラ４４に指令信号を出力し、この指令信号に従って、駆動コントローラ４４がＸ線遮蔽扉３６の駆動機構を駆動して、Ｘ線遮蔽扉３６を開閉させる。
かかる機能を備えた中央処理装置４０は、複数のＸ線検出器３１のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１に対し、Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞する「制御部」を構成する。
かかる機能を備えた中央処理装置４０は、複数のＸ線検出器３１のうち、試料から回折してきた回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１に対し、Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞する「制御部」を構成する。
【0061】
図９は本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置による蛍光Ｘ線分析の実施動作を示すフローチャートである。
中央処理装置４０は、キーボード等の操作部からオペレータが指定した、入射Ｘ線に対する半導体基板の面方位と配置方向を入力すると（ステップＳ１１）、中央処理装置４０が位置決めコントローラ４１に指令信号を出力し、位置決めコントローラ４１が試料位置決め機構１１を駆動して、試料台１０に配置した半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に位置決めする（ステップＳ１２）。
中央処理装置４０は、キーボード等の操作部からオペレータが指定した、入射Ｘ線に対する半導体基板の面方位と配置方向を入力すると（ステップＳ１１）、中央処理装置４０が位置決めコントローラ４１に指令信号を出力し、位置決めコントローラ４１が試料位置決め機構１１を駆動して、試料台１０に配置した半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に位置決めする（ステップＳ１２）。
【0062】
このとき、半導体基板は、同基板を形成する結晶の面方位（結晶方位）が、オリフラ等を基準にしてあらかじめ設定した方向となるよう試料台１０に配置してある。中央処理装置４０は、試料台１０の上で、結晶の面方位があらかじめ設定した方向に配置された半導体基板を、オペレータに指定された面方位とその配置方向に合わせた状態で、半導体基板の被測定箇所を照射Ｘ線の収束点に位置決めする。
【0063】
このように結晶の面方位を指定された方向に合わせて位置決めされた半導体基板は、Ｘ線の照射方向に対してどの方向に回折Ｘ線が現れるか、そのおおよその方向が解る。そこで、回折Ｘ線が現れる方向に配置してあるＸ線検出器３１に対し、Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞する（ステップＳ１３）。これにより、半導体基板から現れた回折Ｘ線の、Ｘ線検出器３１への入射をあらかじめ低減することができる。
具体的には、中央処理装置４０は、当該Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞させる駆動機構の駆動コントローラ４４に指令信号を出力する。この指令信号に従って、その駆動コントローラ４４が駆動機構を駆動して、当該Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞する。
具体的には、中央処理装置４０は、当該Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞させる駆動機構の駆動コントローラ４４に指令信号を出力する。この指令信号に従って、その駆動コントローラ４４が駆動機構を駆動して、当該Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞する。
【0064】
ここで、中央処理装置４０は、各Ｘ線検出器３１から入力したＸ線の検出信号（Ｘ線のスペクトル）を比較して、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力しているＸ線検出器３１の有無をチェックする（ステップＳ１４）。
【0065】
そして、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力するＸ線検出器３１の存在を認めた場合には、中央処理装置４０がステップＳ１３に戻り、当該Ｘ線検出器３１に対するＸ線遮蔽扉３６を閉塞する駆動機構の駆動コントローラ４４に指令信号を出力し、当該Ｘ線遮蔽扉３６を閉塞させて、当該Ｘ線検出器３１に回折Ｘ線が入射しないように調整する。
【0066】
ステップＳ１４において、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力するＸ線検出器３１の存在が確認されなかったときは、半導体基板の被測定箇所に設けられた半田バンプに対してＸ線を照射し、蛍光Ｘ線分析を実施する（ステップＳ１５）。その後、蛍光Ｘ線分析の分析結果を出力して（ステップＳ１６）、測定動作が終了する。
【0067】
このように、半導体基板（試料）Ｓから回折してきた回折Ｘ線がノイズとしてＸ線検出器３１に入射することを回避する状況を形成した上で、蛍光Ｘ線分析を実施することができるので、Ｓ／Ｎが向上し高精度な分析結果を得ることができる。
【0068】
〔第３実施形態〕
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の第３実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
なお、先に説明した第１及び第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置と同一の構成要素又は相当する構成部分要素には、同一符号を付して、その構成要素の詳細な説明を省略することがある。
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の第３実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
なお、先に説明した第１及び第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置と同一の構成要素又は相当する構成部分要素には、同一符号を付して、その構成要素の詳細な説明を省略することがある。
【0069】
本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、図１に示した第１実施形態に係る装置構造において、各Ｘ線検出器３１を移動させるＸ線検出器駆動機構３２と駆動コントローラ４３を取り除いた構成としてある（図１０参照）。
中央処理装置４０は、各Ｘ線検出器３１から入力したＸ線の検出信号（Ｘ線のスペクトル）を比較して、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力しているＸ線検出器３１の有無をチェックする。そして、中央処理装置４０は、複数のＸ線検出器３１のうち、回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１からの検出信号を除外する。
すなわち、本実施形態では、中央処理装置４０が、回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１からの検出信号を除外し、それ以外のＸ線検出器３１から入力した検出信号に基づいて蛍光Ｘ線分析を行う「分析部」を構成する。
中央処理装置４０は、各Ｘ線検出器３１から入力したＸ線の検出信号（Ｘ線のスペクトル）を比較して、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力しているＸ線検出器３１の有無をチェックする。そして、中央処理装置４０は、複数のＸ線検出器３１のうち、回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１からの検出信号を除外する。
すなわち、本実施形態では、中央処理装置４０が、回折Ｘ線を検出したＸ線検出器３１からの検出信号を除外し、それ以外のＸ線検出器３１から入力した検出信号に基づいて蛍光Ｘ線分析を行う「分析部」を構成する。
【0070】
図１１は本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置による蛍光Ｘ線分析の実施動作を示すフローチャートである。
【0071】
中央処理装置４０は、キーボード等の操作部からオペレータが指定した、入射Ｘ線に対する半導体基板の面方位と配置方向を入力すると（ステップＳ２１）、中央処理装置４０が位置決めコントローラ４１に指令信号を出力し、位置決めコントローラ４１が試料位置決め機構１１を駆動して、試料台１０に配置した半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に位置決めする（ステップＳ２２）。
【0072】
続いて、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射するとともに、各Ｘ線検出器３１からの検出信号を入力する。そして、入力したＸ線の検出信号（Ｘ線のスペクトル）を比較して、回折Ｘ線の入射により異常値を示すＸ線検出器３１からの検出信号を除外する（ステップＳ２３）。
【0073】
中央処理装置４０は、かかる除外処理によって、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力するＸ線検出器３１の存在が確認されなくなった後（ステップＳ２４）、蛍光Ｘ線分析を実施する（ステップＳ２５）。
すなわち、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射する。そして、各Ｘ線検出器３１が半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）から放出された蛍光Ｘ線を検出し、その検出信号を中央処理装置４０が入力して、蛍光Ｘ線分析が実行される。
その後、蛍光Ｘ線分析の分析結果を出力して（ステップＳ２６）、測定動作が終了する。
すなわち、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射する。そして、各Ｘ線検出器３１が半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）から放出された蛍光Ｘ線を検出し、その検出信号を中央処理装置４０が入力して、蛍光Ｘ線分析が実行される。
その後、蛍光Ｘ線分析の分析結果を出力して（ステップＳ２６）、測定動作が終了する。
【0074】
このように、半導体基板（試料）Ｓから回折してきた回折Ｘ線がノイズとしてＸ線検出器３１に入射することを回避する状況を形成した上で、蛍光Ｘ線分析を実施することができるので、Ｓ／Ｎが向上し高精度な分析結果を得ることができる。
【0075】
〔第４実施形態〕
次に、図１２Ａ～図１４を参照して、本発明の第４実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
なお、先に説明した第１乃至第３実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置と同一の構成要素又は相当する構成部分要素には、同一符号を付して、その構成要素の詳細な説明を省略することがある。
次に、図１２Ａ～図１４を参照して、本発明の第４実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を説明する。
なお、先に説明した第１乃至第３実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置と同一の構成要素又は相当する構成部分要素には、同一符号を付して、その構成要素の詳細な説明を省略することがある。
【0076】
本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、図１２Ａ，図１２Ｂに示すように、枠体３３の中央部に光学顕微鏡５０を搭載するとともに、枠体３３における光学顕微鏡５０の側方位置に、Ｘ線照射ユニット２０を搭載した構成となっている。複数のＸ線検出器３１（図１２Ｂでは７個）は、光学顕微鏡５０を囲むようにその周囲に配置して枠体３３に搭載してある。
Ｘ線照射ユニット２０は、光学顕微鏡５０の下方位置、すなわち光学顕微鏡５０が観察できる位置に、照射Ｘ線の収束点を位置決めしてある。
Ｘ線照射ユニット２０は、光学顕微鏡５０の下方位置、すなわち光学顕微鏡５０が観察できる位置に、照射Ｘ線の収束点を位置決めしてある。
【0077】
図１３に示すように、中央処理装置４０は、フォーカスコントローラ５１に指令信号を出力し、この指令信号に従って、フォーカスコントローラ５１が光学顕微鏡５０の焦点を下方に設けた照射Ｘ線の収束点に合わせる。そして、光学顕微鏡５０から送られてくる画像信号から照射Ｘ線の収束点を画像認識し、その収束点をリアルタイムに観察する。
実際には、後述するように、照射Ｘ線の収束点に粗く位置決めされた試料（半導体基板）Ｓの被測定箇所（半田バンプ）に焦点を合わせ、この被測定箇所を観察している。
実際には、後述するように、照射Ｘ線の収束点に粗く位置決めされた試料（半導体基板）Ｓの被測定箇所（半田バンプ）に焦点を合わせ、この被測定箇所を観察している。
【0078】
中央処理装置４０は、光学顕微鏡５０により照射Ｘ線の収束点を観察しながら、位置決めコントローラ４１に指令信号を出力し、試料位置決め機構１１を駆動して、試料Ｓの被測定箇所を照射Ｘ線の収束点へ高精度に位置決めする。
【0079】
図１４は本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置による蛍光Ｘ線分析の実施動作を示すフローチャートである。
【0080】
中央処理装置４０は、キーボード等の操作部からオペレータが指定した、入射Ｘ線に対する半導体基板の面方位と配置方向を入力すると（ステップＳ３１）、中央処理装置４０が位置決めコントローラ４１に指令信号を出力し、位置決めコントローラ４１が試料位置決め機構１１を駆動して、試料台１０に配置した半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に粗く位置決めする（ステップＳ３２）。
【0081】
続いて、中央処理装置４０がフォーカスコントローラ５１に指令信号を出力し、光学顕微鏡５０の焦点を半導体基板の被測定箇所に合わせるとともに、光学顕微鏡５０からの画像信号を中央処理部が入力して、当該被測定箇所を観察する（ステップＳ３３）。
【0082】
そして、中央処理部は、光学顕微鏡５０からの画像信号に基づき被測定箇所を観察しながら、位置決めコントローラ４１に指令信号を出力する。この指令信号により位置決めコントローラ４１が試料位置決め機構１１を駆動して、試料台１０に配置した半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）を、Ｘ線照射ユニット２０から照射されるＸ線の収束点に高精度に位置決めする（ステップＳ３４）。
【0083】
続いて、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射するとともに、各Ｘ線検出器３１からの検出信号を入力する。そして、入力したＸ線の検出信号（Ｘ線のスペクトル）を比較して、回折Ｘ線の入射により異常値を示すＸ線検出器３１からの検出信号を除外する（ステップＳ３５）。
【0084】
中央処理装置４０は、かかる除外処理によって、回折Ｘ線の入射により異常値を示す検出信号を出力するＸ線検出器３１の存在が確認されなくなった後（ステップＳ３６）、蛍光Ｘ線分析を実施する（ステップＳ３７）。
すなわち、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射する。そして、各Ｘ線検出器３１が半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）から放出された蛍光Ｘ線を検出し、その検出信号を中央処理装置４０が入力して、蛍光Ｘ線分析が実行される。
その後、蛍光Ｘ線分析の分析結果を出力して（ステップＳ３８）、測定動作が終了する。
すなわち、中央処理装置４０は、Ｘ線照射コントローラ４２に指令信号を出力し、この指令信号に従って、Ｘ線照射ユニット２０が半導体基板の被測定箇所にＸ線を照射する。そして、各Ｘ線検出器３１が半導体基板の被測定箇所（半田バンプ）から放出された蛍光Ｘ線を検出し、その検出信号を中央処理装置４０が入力して、蛍光Ｘ線分析が実行される。
その後、蛍光Ｘ線分析の分析結果を出力して（ステップＳ３８）、測定動作が終了する。
【0085】
このように、半導体基板（試料）Ｓから回折してきた回折Ｘ線がノイズとしてＸ線検出器３１に入射することを回避する状況を形成した上で、蛍光Ｘ線分析を実施することができるので、Ｓ／Ｎが向上し高精度な分析結果を得ることができる。
しかも本実施形態の構成によれば、光学顕微鏡５０を利用してリアルタイムに半導体基板の被測定箇所を観察しながら、照射Ｘ線の収束点に対して高精度に半導体基板の被測定箇所を位置決めすることができる。
しかも本実施形態の構成によれば、光学顕微鏡５０を利用してリアルタイムに半導体基板の被測定箇所を観察しながら、照射Ｘ線の収束点に対して高精度に半導体基板の被測定箇所を位置決めすることができる。
【0086】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施や応用実施が可能であることは勿論である。
例えば、Ｘ線照射ユニット２０は、多波長ミラー以外の光学機器を利用して、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を試料へ照射できるように構成してもよい。
例えば、Ｘ線照射ユニット２０は、多波長ミラー以外の光学機器を利用して、エネルギの大きさが異なる複数種類のＸ線を試料へ照射できるように構成してもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】