專利名稱：熒光x射線分析儀、熒光x射線分析方法及分析程序的制作方法
技術領域：
本發明有關于一種一種熒光X射線分析儀、熒光X射線分析方法及熒光X射線分析程序，用來分析包括多層形式的不同材料的樣品中的材料。
背景技術：
在基礎分析領域，根據被分析的對象和需要的精確度來建議不同的分析儀。在這些分析儀中，已知一種通用熒光X射線分析儀(例如參見專利文獻1日本專利申請公開No.63-177047)，其作為一種能夠在短時間內容易地分析材料表面的分析儀。
該通用分析儀具有如下特征(1)以X射線照射需要分析的材料，然后根據從材料上產生的熒光X射線的強度來進行定量分析和定性分析。
(2)能夠在一次單獨的分析操作中測量直徑大約為1至10毫米的區域，但被測量的區域限于表面區域。
(3)在分析由多層形式的多種材料構成的部件的表面的情況下受基層材料影響。
(4)能夠在大氣中測量，具有良好的可操作性，并且便宜。
如上所述，該通用熒光X射線分析儀的能力限于分析表面區域；而俄歇電子能譜法(AES)、化學分析電子光譜法(ESCA)、以及FIB(聚焦離子束系統)是已知的使用離子濺射在樣品的深度方向上處理樣品從而能夠分析內部區域的分析法或分析儀(例如參見專利文獻2日本專利申請公開No.2003-75374)。
近來，一種排除產品中所含的例如鉛或鎘等有毒元素的方法作為綠色行動而變得活躍起來，并且對于材料或部件，分析這些有毒元素變得必不可少。特別是，需要開發一種簡單且有效的分析儀，用于在部件生產商處進行發送檢查或在最終產品生產商處進行接收檢查。
然而，盡管傳統的熒光X射線分析儀能夠對多種材料構成的部件進行表面材料分析，它們卻難于進行內部材料分析。
為了克服這個問題，可以采用一種預先進行處理例如切削樣品使樣品中的各個區域被暴露向外的方法，然后使用熒光X射線分析儀分別分析各個區域，如圖11中的(a)所示。然而，由于必須準備多個樣品，因此需要時間及熟練的處理技術。
為了分析內部材料，可以采用使用離子濺射來在樣品的深度方向分析樣品的上述分析儀，如圖11中的(b)所示。然而，使用離子濺射的分析儀非常昂貴并需要先進的技術。而且，使用離子濺射的處理在處理時需要大量的時間，而且由于使用的材料之間的不同的蝕刻率，不能得到均勻的表面。
發明內容
本發明的目的是提供一種熒光X射線分析儀、熒光X射線分析方法、以及熒光X射線分析程序，其能夠簡便、低成本地沿著樣品的深度方向對多層形式的材料構成的樣品進行分析而無需熟練的技術及額外的時間。
為了解決上述問題，根據本發明的第一方案，提供了一種熒光X射線分析儀，用于在包括多層形式的不同材料的樣品中分析材料，包括處理部分，對樣品進行處理；分析部分，通過用X射線照射樣品來檢測熒光X射線從而分析材料；控制器，根據分析部分得到的分析結果來估算對樣品的處理量，然后使處理部分能夠根據所估算的處理量對樣品進行處理。
進一步地，在根據本發明的熒光X射線分析儀中，該控制器檢測至少從在樣品深度方向堆疊的兩層中得到的熒光X射線，并根據檢測到的熒光X射線的強度來估算處理量。
根據本發明的熒光X射線分析儀進一步包括攝取樣品圖像的成像部分，其中，控制器根據成像部分攝取的圖像來確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
進而，控制器對待由處理部分處理的樣品在處理之前和之后獲得的樣品圖像進行比較，然后根據比較結果確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
進而，控制器獲得關于樣品的結構信息，將該結構信息與成像部分攝取的圖像進行比較，然后根據比較結果確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
處理部分包括以可以移動的方式承載樣品的承載部分，并且控制器使該承載部分在處理部分進行處理時移動樣品。
根據本發明的第二方案，提供了一種熒光X射線分析方法，用于在包括多層形式的不同材料的樣品中分析材料，包括分析步驟，通過用X射線照射樣品來檢測熒光X射線從而對材料進行分析；處理量估算步驟，根據從分析步驟得到的分析結果來估算對樣品的處理量；以及處理步驟，根據從處理量估算步驟中估算的處理量對樣品進行處理。
在該熒光X射線分析方法中，估算步驟根據至少從在樣品的深度方向堆疊的兩層中獲得的熒光X射線的強度來估算處理量。
該熒光X射線分析方法進一步包括成像步驟，攝取樣品的圖像；以及確定步驟，根據成像步驟攝取的圖像確定對樣品的處理量及在樣品中的處理位置。
該確定步驟對待在處理步驟中處理的樣品在被處理之前和之后所攝取的樣品圖像進行比較，然后根據比較結果來確定對樣品的處理量及在樣品中的處理位置。
進一步地，該確定步驟獲得關于樣品的結構信息，將該結構信息與成像步驟中攝取的圖像進行比較，然后根據比較結果來確定對樣品的處理量及在樣品中的處理位置。
根據本發明的第三方案，提供了一種熒光X射線分析程序，用于使計算機執行在包括多層形式的不同材料的樣品分析材料的熒光X射線分析方法，該程序能夠使計算機執行分析步驟，通過用X射線照射樣品來檢測熒光X射線從而分析材料；處理量估算步驟，根據從分析步驟得到的分析結果來估算對樣品的處理量；以及處理步驟，根據在處理量估算步驟中估算的處理量對樣品進行處理。
進一步地，在本發明中，估算步驟根據至少從在樣品的深度方向堆疊的兩層中獲得的熒光X射線的強度來估算處理量。
該熒光X射線分析程序進一步能夠使計算機執行成像步驟，攝取樣品的圖像；以及確定步驟，根據成像步驟攝取的圖像確定對樣品的處理量和在樣品中的處理位置。
該確定步驟對待在處理步驟中處理的樣品在進行處理之前和之后所得到的樣品圖像進行比較，然后根據比較結果來確定對樣品的處理量和在樣品中的處理位置。
進一步地，該確定步驟獲得關于樣品的結構信息，將該結構信息與成像步驟中攝取的圖像進行比較，然后根據比較結果來確定對樣品的處理量和在樣品中的處理位置。
如上所述，本發明能夠在根據熒光X射線分析結果進行自動處理的同時進行材料分析。因此，本發明能夠無需熟練的技術及額外的時間、低成本、簡便地沿著樣品的深度方向對由材料以多層形式構成的樣品進行分析。
圖1是顯示本發明實施例的完整架構的方塊圖；圖2是顯示控制器的全部操作的流程圖；圖3是顯示本發明實施例中有關對處理量或處理位置的確定操作的流程圖；圖4A至圖4M是解釋使用圖像的確定過程的概念圖；圖5是多層化的樣品的側視圖；圖6A至圖6C是顯示根據分析結果對處理量的估算操作的第一示意圖；圖7A至圖7C是顯示根據分析結果對處理量的估算操作的第二示意圖；圖8A至圖8C是顯示根據分析結果對處理量的估算操作的第三示意圖；圖9是顯示傳統的處理操作的說明圖；圖10是顯示根據本發明實施例的處理操作的說明圖；圖11是顯示傳統技術的示意圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖對本發明實施例進行描述。
圖1是顯示本發明實施例的熒光X射線分析儀的完整架構的方塊圖。
該熒光X射線分析儀包括樣品供給和承載部分2，承載一個部件，該部件為樣品1，并且能夠使樣品1在三維方向(X，Y，Z)移動；熒光X射線檢測部分3，用X射線照射樣品供給和承載部分2承載著的樣品(部件)來檢測熒光X射線；成像部分4，攝取樣品供給和承載部分2承載著的樣品表面的圖像；清洗部分5，清洗樣品供給和承載部分2承載著的樣品1；處理部分6，處理樣品供給和承載部分2承載著的樣品1；以及控制器7，其與上述部分2至6連接以控制它們并進行數據分析。
控制器7由根據預定程序(熒光X射線分析程序)運行的個人電腦7a構成。控制器7進行熒光X射線的數據分析，從而與熒光X射線檢測部分3一起用來作為熒光X射線分析部分。進一步地，控制器7與成像部分4共同構成圖像識別部分。上述每個結構都是眾多示例中的一個，并且每個功能部分能夠用單獨的個人電腦設定。控制器7能夠獲得CAD數據，并基于該CAD數據、來自熒光X射線分析部分的分析結果、以及來自圖像識別部分的圖像識別結果，來控制處理部分6及樣品供給和承載部分2的驅動。
處理部分6處理樣品的表面，以使樣品表面的深度方向的材料暴露出來。處理部分6包括，例如，激光處理部分6a、切削處理部分6b、以及分離處理部分6b。
以下將描述與本發明實施例的操作相對應的控制器的操作。
圖2是顯示控制器的全部操作的流程圖。控制器在分析開始時進行初始設置(步驟S1)。在這里，放好樣品，確定分析區域、處理菜單以及分析菜單。
完成初始設置后，確定下一步是否進行分析或者處理(步驟S2)。此確定基于初始設置中設定的菜單來完成。例如，當確定從樣品表面開始分析時，則直接進行分析(步驟S3)。完成該分析后，則確定用于對分析下一個材料層的處理量或者處理位置(步驟S4)。后面將參考附圖3描述此確定的細節。完成關于處理量或者處理位置的確定后，確定分析過程是否結束(步驟S5)。當確定分析過程沒有結束時，根據該確定結果來進行處理或定位(步驟S6)。
參考圖3至圖8，將描述對處理量或者處理位置的確定操作(步驟S4)。圖3是顯示對處理量或處理位置的確定操作的流程圖。圖4A至圖4M是顯示對以多層形式的不同的三種材料構成的樣品的確定操作的概念的示意圖；圖4A至圖4C是從對應于每層的CAD數據得到的已知的平面圖形；圖4D是對應于顯示已知的截面結構的截面圖形的CAD數據；圖4E至圖4G是每層的成像圖形；圖4H至圖4J是通過處理得到的樣品的截面圖；圖4K至圖4M是分別顯示所得到的光譜的圖，作為分析結果的示例。圖5是顯示由L0至LN多層構成的樣品的截面的示意圖。
在對處理量或處理位置的確定操作中，首先確定是否進行基于圖像的確定或者基于分析結果的確定。此確定基于初始設置中設定的菜單來完成。
(基于圖像的確定)在對處理位置的確定操作中，例如，控制器7基于CAD數據獲得已知圖形(圖4A至4D)，并在該圖形和圖像圖形之間進行匹配，以控制樣品的位置或者X射線照射位置，從而調整分析位置。例如，當要分析成像圖形圖4E至圖4G中的P點和Q點的位置時，在成像圖形圖4E至圖4G與已知圖形圖4A至4C之間分別進行匹配，從而排列出參考點(例如點O)，于是能夠通過該用作參考的參考點來確定P點。而且，當要分析P點和Q點的位置時，能夠根據這些已知圖形大致確定各個處理區域和處理量(圖4A至圖4D)。
圖5中顯示的多層樣品用來描述對處理量的確定操作。假設在獲得L1的圖形后通過處理能夠獲得L3的圖形。在這種情況下，通過與已知圖形比較，能夠確定本次的處理量為Δ1。這說明，當對LN-1層的材料進行分析時，只需要對樣品在深度方向進行處理量為Δ2的處理。這樣就能夠提高處理效率。
所以，通過在分析菜單中設定樣品結構及其分析位置，控制器7根據該分析菜單重復確定從而自動進行多次分析和處理。
(基于分析結果的確定)熒光X射線具有預定透射率(transmittance)，從而能夠對存在于樣品深度方向的材料進行分析。這樣就能夠估算在深度方向上的處理量。
參考圖6A至圖8C，將描述根據分析結果的確定操作的示例。假設這些附圖中的樣品的表面層是由材料X構成的，其下層是由材料Y構成的，并在完成對材料X的分析后對材料Y進行分析。當表面材料X是如圖6A所示的厚層時，可以得到如圖6B所示的熒光X射線光譜作為分析結果。這里，e、g、h和i被設定為預定特定值，并且要估算用于分析材料Y的后續的處理量。當圖6C所示的邏輯滿足時，估算后續的處理量為o。也就是說，當材料X的成分的被分析的強度峰值Px0高于特定值g，且材料Y的成分的被分析的強度峰值Py0低于特定值h時，則確定材料X仍然厚得能夠確定了處理量o。
如圖7A所示，當表面材料通過處理而開始變薄時，則得到如圖7B所示的分析的趨勢。在這種情況下，當如圖7C所示的邏輯滿足時，估算后續的處理量為q。也就是說，當材料X的成分的被分析的強度峰值Px1低于特定值g，且材料Y的成分的被分析的強度峰值Py1高于特定值h時，則確定材料X變薄而確定了處理量q。
接著，當得到如圖8A所示的狀態時，則得到如圖8B所示的熒光X射線光譜從而滿足如圖8C所示的邏輯。當圖8B和圖8C所示的邏輯都滿足時，可以估算出處理量r。根據處理量r的值，能夠結束分析材料Y的處理并結束分析操作。也就是說，當材料X的成分的被分析的強度峰值Pxn低于特定值i，且材料Y的成分的被分析的強度峰值Pyn高于特定值h時，則確定材料X的厚度基本為0值，從而確定轉到對材料Y的處理量被設定為r的處理步驟，或者結束處理。
特別指出，上述特定值g、h和i是根據待測量的組成元素以及這些組成元素的熒光X射線的理論強度(根據X射線透射率的理論值)預先設定的。在每個邏輯中，g高于i，并且g和h的設定值是獨立的值。在一些情況下，g的值可以變得高于h的值。
如上所述，在多層的情況下(本例中為兩層)，根據從每個材料層得到的熒光X射線光譜之間的比，以及在強度與各個特定值之間的比較，能夠確定提前設定的預定處理量并且估算后續的處理量。特別指出，本例中使用了具有兩層的樣品。然而，即使在使用具有三層或更多層的樣品的情況下，通過建立邏輯并應用它們，也能夠更精細地估算處理量。而且，作為估算處理量的另一種方法，通過比較處理之前和之后的分析結果，然后將該比較結果與預定標準進行比較，就能夠估算后續的處理量。
在基于圖像的確定的情況中，根據待分析的樣品將上述確定操作設定在分析菜單中，且控制器7根據該分析菜單重復進行這種確定從而自動進行多次分析和處理。
(組合)能夠組合上述基于圖像和分析結果的估算。例如，當分析圖5所示的LN層時，基于使用圖像的圖形匹配一直處理到LN-1層，然后，基于圖6A至圖6B所示的分析結果對處理量進行精細的估算。
在上述方式中，控制器7確定是否根據圖像(步驟S11中的“是”)或者根據分析結果(步驟11中的“否”)(步驟15中的“是”)來估算處理量。當根據圖像進行確定(估算)時，控制器7使成像部分進行圖形成像(步驟S12)并且在該圖形和已知圖形(CAD數據或已經獲得的成像圖形)之間進行匹配(步驟S13)，以估算處理量或處理位置(步驟S14)。
當根據分析結果進行確定時(步驟15中的“是”)，控制器7確定是否滿足預定邏輯，以估算后續的處理量(步驟S16)。
在步驟S14或步驟S16后，控制器7結束處理。另一方面，當結束分析時，控制器7通過分析中的確定結果進行到步驟S17，并給出結束指令到步驟S5(步驟S17)。
參考圖9和圖10，將描述通過本發明實施例中的上述對處理量的估算所得到的效果。
圖9顯示傳統的技術，在這種技術中不能進行估算。因此，在分析具有未知結構的部件的情況下，或者在進行處理量的反饋的同時進行處理時，需要將大量的處理量設定于某一個精細的水平。因此，需要進行處理的次數變多，延長了分析時間，也導致了大量的勞動。
相反地，在本發明的實施例中，如圖10所示，處理量能夠被估算出來，以至于處理能夠大致在初始階段進行，以減少進行處理的次數，使分析能夠快速和高效。
特別指出，圖10中所示的g、h和i對應于圖6A至圖8C中所示的相應的標記。
如上所述，與傳統的單獨進行處理和分析的情況相比，根據本發明，能夠成功地進行樣品供給、處理以及分析，從而實現顯著的時間縮減。而且，上述處理通過一個控制程序進行，該控制程序能夠根據預定標準確定任何已知部件的結構信息、從圖像識別設備得到的實際的圖像圖形、從分析儀得到的定量分析結果、從分析儀得到的定性分析量，并且能夠指定、處理及自動或任意地分析待分析的對象，從而在消除對先進的處理技術的需求的同時實現顯著地縮減時間。
特別是，能夠根據X射線透射率(其是從X射線照射強度和面積、樣品材料的構成、以及樣品薄膜的厚度、以及實際測量出的X射線強度估算出來)來估算后續的處理量，從而提高分析操作的效率。
當圖2和圖3所示的上述步驟作為熒光X射線分析程序存儲于計算機可讀存儲介質時，能夠使熒光X射線分析儀進行自動分析。此處所述的計算機可讀存儲介質包括便攜的存儲介質例如CD-ROM、軟盤、DVD盤、磁光盤、或者IC卡；一個保存計算機程序的數據庫；有關于此的另一臺計算機和數據庫；以及在網線上的傳輸介質。
權利要求
1.一種熒光X射線分析儀，用于在包括多層形式的不同材料的樣品中分析材料，包括處理部分，用于處理樣品；分析部分，用于通過X射線照射樣品來檢測熒光X射線，從而對材料進行分析；控制器，根據從分析部分得到的分析結果估算對樣品的處理量，然后使處理部分根據所估算的處理量對樣品進行處理。
2.如權利要求1所述的熒光X射線分析儀，其中控制器檢測至少從在樣品深度方向堆疊的兩層中得到的熒光X射線，然后根據檢測到的熒光X射線的強度來估算處理量。
3.如權利要求1所述的熒光X射線分析儀，進一步包括成像部分，攝取樣品的圖像，其中控制器根據成像部分攝取的圖像確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
4.如權利要求1所述的熒光X射線分析儀，其中，控制器將待由處理部分處理的樣品在處理之前和之后所得到的樣品圖像進行比較，然后根據比較結果確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
5.如權利要求3所述的熒光X射線分析儀，其中控制器獲得關于樣品的結構信息，將該結構信息與由成像部分攝取的圖像進行比較，然后根據比較結果確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
6.如權利要求1所述的熒光X射線分析儀，其中處理部分包括以可以移動的方式承載樣品的承載部分，并且控制器使承載部分在處理部分進行處理時移動樣品。
7.一種熒光X射線分析方法，用于在包括多層形式的不同材料的樣品中分析材料，包括分析步驟，用于通過X射線照射樣品來檢測熒光X射線，從而分析材料；處理量估算步驟，根據從分析步驟中得到的分析結果來估算對樣品的處理量；以及處理步驟，根據從處理量估算步驟中估算的處理量來對樣品進行處理。
8.如權利要求7所述的熒光X射線分析方法，其中估算步驟根據至少從在樣品深度方向堆疊的兩層中得到的熒光X射線的強度來估算處理量。
9.如權利要求7所述的熒光X射線分析方法，進一步包括成像步驟，攝取樣品的圖像；以及確定步驟，根據從成像步驟中攝取的圖像來確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
10.如權利要求9所述的熒光X射線分析方法，其中確定步驟將待在處理步驟中處理的樣品在處理之前和之后得到的樣品圖像進行比較，然后根據比較結果確定對樣品的處理量和在樣品中的處理位置。
11.如權利要求9所述的熒光X射線分析方法，其中確定步驟獲得關于樣品的結構信息，將該結構信息與在成像步驟中攝取的圖像進行比較，然后根據比較結果確定對樣品的處理量和在樣品中的處理位置。
12.一種熒光X射線分析程序，用于使計算機執行在包括多層形式的不同材料的樣品中分析材料的熒光X射線分析方法，該程序使計算機執行分析步驟，用于通過X射線照射樣品來檢測熒光X射線，從而分析材料；處理量估算步驟，根據在分析步驟中得到的分析結果來估算對樣品的處理量；以及處理步驟，根據從在處理量估算步驟中估算的處理量對樣品進行處理。
13.如權利要求12所述的熒光X射線分析程序，其中估算步驟根據至少從在樣品深度方向堆疊的兩層中得到的熒光X射線的強度來估算處理量。
14.如權利要求12所述的熒光X射線分析程序，進一步使計算機執行成像步驟，攝取樣品的圖像；以及確定步驟，根據在成像步驟中攝取的圖像來確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
15.如權利要求14所述的熒光X射線分析程序，其中確定步驟將待在處理步驟中處理的樣品在處理之前和之后得到的樣品圖像進行比較，然后根據比較結果來確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
16.如權利要求14所述的熒光X射線分析程序，其中確定步驟獲得關于樣品的結構信息，將該結構信息與在成像步驟中攝取的圖像進行比較，然后根據比較結果來確定對樣品的處理量或在樣品中的處理位置。
全文摘要
本發明提供一種熒光X射線分析儀、熒光X射線分析方法及熒光X射線分析程序，能夠低成本地對包括多層形式的材料的樣品在該樣品的深度方向進行分析，而不需要熟練的技術及過多時間。根據本發明的熒光X射線分析方法，用于在包括以多層形式的不同材料的樣品中進行材料分析，通過用X射線照射樣品來檢測熒光X射線從而分析材料；根據分析結果估算對樣品的處理量；然后根據在處理量估算步驟中所估算的處理量來對樣品進行處理。
文檔編號G01N23/04GK1837796SQ20051008975
公開日2006年9月27日 申請日期2005年8月8日 優先權日2005年3月22日
發明者臼井康博 申請人:富士通株式會社
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
