專利名稱：X線分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于突光X線分析等的映射(mapping)分析的X線分析裝置及映射分析方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于熒光X線分析，是將從X線源射出的X線照射到試料上，用X線檢測器檢測從試料產(chǎn)生的熒光X線，用信號處理部對X線信號進(jìn)行計數(shù)，根據(jù)由此得到的光譜，進(jìn)行試料的定性分析和定量分析。該熒光X線分析具有非破壞且能夠迅速地進(jìn)行分析的特征，近年來，通過裝置的高靈敏度化，還能夠測定微量元素。因此，被用作檢測包含在材料或復(fù)合電子部件等中的有害物質(zhì)的手段(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。 另外，關(guān)于X線映射，公知有如下所述的X線映射裝置，該X線映射裝置具有向試料照射X線的X線管；檢測從試料產(chǎn)生的熒光X線的X線檢測器；根據(jù)X線檢測器的輸出而判別X線的能量和其強(qiáng)度的脈沖處理器；對來自該脈沖處理器的信號進(jìn)行處理的計算機(jī)；拍攝與獲取了 X線強(qiáng)度的位置一致的光學(xué)觀察像的攝像單元；用于驅(qū)動X線試料臺的臺控制器；以及ニ維地顯示X線強(qiáng)度分布的圖像處理裝置，其中，該X線映射裝置在對試料臺進(jìn)行掃描的同時對試料的ニ維元素分布進(jìn)行分析(例如，參照專利文獻(xiàn)3、4、5)。另外，公開了在上述裝置結(jié)構(gòu)中具有傳感器的X線映射裝置，該傳感器用于判定有無測定位置處的試料(參照專利文獻(xiàn)4)。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開2006-119108號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2007-163183號公報專利文獻(xiàn)3日本特開平04-175647號公報專利文獻(xiàn)4日本特開平11-264805號公報專利文獻(xiàn)5日本特開2009-300232號公報雖然為了檢測包含在電子復(fù)合部件中的有害物質(zhì)而利用X線映射分析，但是在大范圍的分析中需要非常長的測定時間。在專利文獻(xiàn)4中，雖然判斷有無測定位置處的試料而實現(xiàn)了測定時間的縮短，但是在對配置有多個電子部件的基板等的分析中，有時僅根據(jù)試料的有無，無法判斷是否需要進(jìn)行測定。例如，存在這樣的問題即使在基板上存在不需要測定的部件也會實施測定，將存在高度較低的部件的區(qū)域錯誤判定為沒有試料的區(qū)域而無法進(jìn)行測定，沒有充分縮短測定時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供X線分析裝置及X線映射分析方法，通過用所需最小限度的動作僅對測定者需要的試料上的區(qū)域進(jìn)行測定，能夠縮短映射分析所需的測定時間。
為了解決上述問題，本發(fā)明的X線分析裝置具有載置試料的試料臺；能夠移動該試料臺的移動機(jī)構(gòu)；放射線源，其向試料上的任意照射點照射I次放射線；x線檢測部，其在檢測從試料釋放的特性X線及散射X線的同吋，輸出包含該特性X線及散射X線的能量信息的信號；分析部，其與X線檢測部連接，對信號進(jìn)行分析；圖像獲取部，其獲取試料的圖像數(shù)據(jù)；分析處理部，其與分析部連接，判別與特定元素對應(yīng)的X線強(qiáng)度；χ線映射處理部，其根據(jù)該分析處理部的判別結(jié)果確定與X線強(qiáng)度對應(yīng)的基于顏色和/或亮度的強(qiáng)度對比度，執(zhí)行X線映射，對該映射像與所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重疊處理，確定與照射點相應(yīng)的位置；顯示部，其根據(jù)該X線映射的結(jié)果進(jìn)行圖像顯示；以及區(qū)域指定単元，其在該顯示的圖像上指定測定實施區(qū)域，獲取測定區(qū)域信息，試料移動機(jī)構(gòu)在所述指定的區(qū)域以外的區(qū)域中，以比測定時的速度高的速度移動。
另外，在本發(fā)明的X線分析裝置中，圖像獲取部預(yù)先獲取光學(xué)顯微鏡的光學(xué)觀察像或電子顯微鏡的電子線觀察像作為試料的圖像數(shù)據(jù)，能夠存儲該圖像數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明的X線分析裝置的特征在干，以使對映射區(qū)域內(nèi)的整個指定的測定區(qū)域進(jìn)行測定的時間最短的方式來構(gòu)成測定順序。另外，本發(fā)明的X線分析裝置的特征在于，具有保存與測定區(qū)域信息有關(guān)的信息的単元，對于其它的試料能夠再次利用上述信息。另外，在本發(fā)明中，將保存上述映射區(qū)域信息時的光學(xué)觀察像用干與在再次利用該信息時獲取的其它試料有關(guān)的光學(xué)觀察像，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校正、位置校正及比例校正，從而能夠正確地識別測定區(qū)域。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，起到如下的效果。S卩，根據(jù)本發(fā)明的X線分析裝置及映射分析方法，預(yù)先在映射區(qū)域內(nèi)指定不需要測定的區(qū)域，將其它區(qū)域從測定中去除，因此能夠可靠地減少不需要的測定所花的時間，能夠以最小限的測定時間高效地執(zhí)行測定。通常，在含有量少的元素的檢測中，將多個幀的映射測定結(jié)果相加而使信號放大來進(jìn)行分析，因此在物理上需要數(shù)倍的掃描，額外地需要與其相當(dāng)?shù)牧康臅r間。該情況下，通過應(yīng)用本發(fā)明，能夠有效地縮短不需要測定的區(qū)域中的測定時間及掃描時間，因此可起到特別良好的效果。


圖I (a)是本發(fā)明的試料的全部映射區(qū)域的概要圖，(b)是本發(fā)明的試料的需要測定部件區(qū)域的概要圖，(C)是本發(fā)明的指定試料測定區(qū)域時的概要圖，(d)是本發(fā)明的試料的測定區(qū)域數(shù)據(jù)的概要圖。圖2是本發(fā)明的X線分析裝置的概略整體結(jié)構(gòu)圖。圖3(a)是示出本發(fā)明的測定區(qū)域的第一測定路徑的圖，(b)是示出本發(fā)明的測定區(qū)域的第二測定路徑的圖。標(biāo)號說明I放射線源(X線管球);2放射線(I次X線)；3特性X線及散射X線；4X線檢測器；5分析器；6分析處理部；7光學(xué)顯微鏡；8試料；9試料臺(移動機(jī)構(gòu))；10X線映射處理部；10a顯示器；20全部映射區(qū)域；21基板上的電子部件；22需要映射測定的部件；23指定的測定區(qū)域。
具體實施例方式以下，參照圖I至圖3，說明本發(fā)明的X線分析裝置的一個實施方式。另外，在以下說明中使用的各圖中，為了使各部件成為可識別的尺寸，根據(jù)需要適當(dāng)?shù)刈兏吮壤?。本實施方式的X線分析裝置例如是能量分散型的熒光X線分析裝置，如圖2所示，具有能夠在載置試料8的同時進(jìn)行移動的試料臺(移動機(jī)構(gòu))9 ;向試料8上的任意照射點照射I次X線(放射線)2的作為放射線源的X線管球I ;X線檢測器4，其檢測從試料8放出的特性X線及散射X線3，輸出包含該特性X線及散射X線的能量信息的信號；光學(xué)顯微鏡7，其獲取通過未圖示的照明単元照明的試料8的照明圖像作為圖像數(shù)據(jù)；分析器5，其與X線檢測器4連接，是上述信號的分析部；分析處理部6，其與該分析器5連接，判別與特定元素對應(yīng)的X線強(qiáng)度；X線映射處理部10，其根據(jù)該結(jié)果，按照X線強(qiáng)度確定基于顏色
和/或亮度的強(qiáng)度對比度，執(zhí)行X線映射，對該映射像與上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重疊處理，確定與上述照射點相應(yīng)的位置；顯示器10a，其作為根據(jù)該X線映射的結(jié)果進(jìn)行圖像顯示的顯示部，顯示圖像。上述分析處理部6由CPU等構(gòu)成，是作為分析處理裝置發(fā)揮作用的計算機(jī)，根據(jù)從分析器5獲取的能量光譜，判別與特定元素對應(yīng)的X線強(qiáng)度。X線映射處理部10具有根據(jù)該X線強(qiáng)度的判別結(jié)果執(zhí)行X線映射并執(zhí)行其圖像存儲或者基于該圖像數(shù)據(jù)的計算等的功能，將ニ維圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器10a。關(guān)于此，也可以利用計算機(jī)。另外，X線映射處理部10與各上述結(jié)構(gòu)連接，具有控制這些結(jié)構(gòu)的功能，并且具有根據(jù)該控制將各種信息顯示在顯示器IOa上的輸出單元。另外，在圖2中，分析處理部6與X線映射處理部10獨(dú)立地構(gòu)成，但是也可以使用共同的計算機(jī)等構(gòu)成為一體。而且，X線映射處理部10能夠設(shè)定為，使X線強(qiáng)度的圖像與從光學(xué)顯微鏡7獲取的試料8的光學(xué)顯微鏡像重疊地顯示。由此，能夠明確識別應(yīng)測定的區(qū)域。另外，上述試料臺9是能夠在固定著試料8的狀態(tài)下通過步進(jìn)電機(jī)(省略圖示)等進(jìn)行上下左右的水平移動及調(diào)整高度的XYZ臺。通過X線映射處理部10對上述試料臺9進(jìn)行控制，以使照射點在預(yù)先設(shè)定的映射區(qū)域內(nèi)相對于試料8移動。接著，參照圖I及圖2對使用本實施方式的X線分析裝置而得到的映射像的獲取方法進(jìn)行說明。另外，作為試料8，使用通過焊接材料安裝了電阻等各種電子部件的電子電路基板，通過X線映射來確認(rèn)焊接材料等中含有的鉛(Pb)的含有濃度分布。雖然在本實施方式中舉出鉛(Pb)，但是也可以執(zhí)行其它元素的測定或多個元素的映射測定。首先，如圖2所示，在試料臺9上設(shè)置試料8，并且將進(jìn)行X線映射的映射區(qū)域輸入到X線映射處理部10，進(jìn)行設(shè)定。接著，驅(qū)動試料臺9，使試料8移動到光學(xué)顯微鏡7的正下方，利用光學(xué)顯微鏡7拍攝試料8的映射區(qū)域，將其光學(xué)顯微鏡像作為圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到X線映射處理部10并進(jìn)行存儲。另外，在上述步驟中，雖然在預(yù)先設(shè)定映射區(qū)域之后，通過光學(xué)顯微鏡7進(jìn)行拍攝，但是也可以用光學(xué)顯微鏡7拍攝試料8上的想要分析的區(qū)域周邊，根據(jù)其光學(xué)顯微鏡像設(shè)定映射區(qū)域。
接著，進(jìn)行測定實施區(qū)域的指定。從圖I (a)所示的由光學(xué)顯微鏡拍攝的全部映射區(qū)域20中，通過輸入?yún)g元輸入圖1(b)所示的需要進(jìn)行測定的部件區(qū)域22、或作為其反轉(zhuǎn)區(qū)域而不實施測定的區(qū)域。關(guān)于“不實施測定的區(qū)域”的指定，例如在如下的情況下有效在位于試料上的電子部件中，預(yù)先通過與映射分析不同的檢查方法判明了不含有有害物質(zhì)的部件、或者已知由于其特性不可避免地含有有害物質(zhì)的部件等。這樣，生成圖1(d)所示的測定區(qū)域數(shù)據(jù)，保存到圖2所示的X線映射處理部10中。由此，僅在實際測定的區(qū)域中進(jìn)行X線分析即可，因此在除其以外的部分中完全不實施X線分析，所以能夠省去非測定區(qū)域中的測定時間，縮短了合計的關(guān)于全部測定的時間。進(jìn)而，在該非測定區(qū)域中，使臺的移動速度比測定區(qū)域中的速度快，從而能夠進(jìn)行更迅速的測定。接著，在X線映射處理部10中，根據(jù)上述輸入的測定區(qū)域數(shù)據(jù)，計算并確定測定順序，以使測定完所有測定區(qū)域所需的時間最短。例如，在使用了圖1(d)的測定區(qū)域數(shù)據(jù)時，可考慮采用圖3(a)所示的第一測定路徑。但是，在考慮到與試料臺9的驅(qū)動相關(guān)的加減速時間、映射測定速度、不實施測定的自由行走距離等關(guān)系時，也有可能選擇圖3(b)所示的第二測定路徑。因此，此處的判斷是，進(jìn)行關(guān)于哪個路徑的測定時間更短的仿真，選擇最短 時間的路徑。接著，為了進(jìn)行熒光X線分析，X線映射處理部10驅(qū)動試料臺9而移動試料8，將映射區(qū)域內(nèi)的最初的照射點設(shè)置在從X線管球I射出的I次X線2的照射位置。在該狀態(tài)下，從X線管球I向試料8照射I次X線2，從而用X線檢測器4檢測所產(chǎn)生的特性X線及散射X線3。檢測到X線的X線檢測器4將其信號發(fā)送到分析器5，分析器5從該信號中取出能量光譜，輸出到分析處理部6而判別與作為特定元素的鉛對應(yīng)的X線強(qiáng)度。其判別結(jié)果被輸出到X線映射處理部10。在X線映射處理部10中，根據(jù)鉛的X線數(shù)據(jù)，與照射點的坐標(biāo)信息一起作為映射測定結(jié)果來進(jìn)行存儲。而且，使照射點根據(jù)測定區(qū)域數(shù)據(jù)依次移動，以矩陣狀即ニ維地進(jìn)行掃描，從而在全部映射區(qū)域中的整個所指定的測定區(qū)域范圍內(nèi)，在多個照射點處重復(fù)上述檢測，存儲各照射點的映射測定結(jié)果。全部映射區(qū)域中的不實施映射測定的區(qū)域作為不獲得X線信號的區(qū)域，只要將該區(qū)域從顏色或亮度的計算中去除即可。由此，能夠以正確的對比度來顯示映射像。接著，使用圖I來說明圖1(d)所示的測定區(qū)域數(shù)據(jù)即實施映射測定的區(qū)域，或者其反轉(zhuǎn)區(qū)域即不實施的區(qū)域的輸入方法。在參照對試料8進(jìn)行拍攝而得到的光學(xué)顯微鏡像即圖1(a)的同時，輸入需要進(jìn)行映射測定的部件22的位置。使用計算機(jī)的鼠標(biāo)等輸入?yún)g元進(jìn)行輸入，如圖1(c)所示，在光學(xué)顯微鏡像上重疊地描繪并指定被矩形或橢圓形等圍住的區(qū)域。其結(jié)果成為圖1(d)所示的測定區(qū)域數(shù)據(jù)。該測定區(qū)域數(shù)據(jù)例如能夠作為位圖形式的圖像文件來保存，以便能夠在同種基板的映射測定中再次利用。在圖I的例子中，由于在全部映射區(qū)域中的測定區(qū)域數(shù)據(jù)(d)的空白単元(cell)上不進(jìn)行測定動作，因此能夠大幅縮短測定時間。并且，在該非測定區(qū)域中，使臺的移動速度比測定區(qū)域的速度快，從而能夠進(jìn)行更迅速的測定。另外，在圖I中，如(C)及(d)所示，例示了將全映射測定區(qū)域分割為8X8來進(jìn)行測定的情況，實際的測定是以單元(cell)為單位來進(jìn)行的。其分割數(shù)可以根據(jù)部件的形狀等任意設(shè)定，能夠根據(jù)測定時的情況而選擇粗略/精確的數(shù)據(jù)。測定區(qū)域數(shù)據(jù)能夠在進(jìn)行下一次之后的映射測定時從外部讀入，在對試料8進(jìn)行拍攝而得到的光學(xué)顯微鏡像上重疊顯示。此時，由于試料的設(shè)置方法或形狀的偏差等，有時會產(chǎn)生位置偏差。此時，能夠進(jìn)行測定區(qū)域的位置校正、旋轉(zhuǎn)校正、比例校正來指定正確的測定位置。校正是指定多個作為測定基準(zhǔn)的點來進(jìn)行的。另外，也可以使用模式匹配(pattern matching)等圖像處理而自動地進(jìn)行。另外，也可以使用測定試料的CAD等圖紙數(shù)據(jù)來進(jìn)行測定區(qū)域的輸入。從所輸入的CAD等圖紙數(shù)據(jù)讀入配置在基板上的部件的位置信息，X線映射處理部10能夠識別測定區(qū)域，執(zhí)行映射測定。此時，也能夠進(jìn)行測定試料的位置偏差的校正。另外，還能夠使用模式匹配等圖像處理來進(jìn)行測定區(qū)域數(shù)據(jù)的輸入。此時，將可能預(yù)先配置在測定試料上的部件的光學(xué)像和表示是否進(jìn)行測定的信息作為測定區(qū)域數(shù)據(jù)來 進(jìn)行登記。根據(jù)該部件的信息，利用全部映射區(qū)域的光學(xué)顯微鏡像進(jìn)行圖像處理，X線映射處理部10自動識別測定區(qū)域而能夠執(zhí)行映射測定。另外，作為測定區(qū)域數(shù)據(jù)，也可以利用測定試料自身的X線映射像。此時，將在短時間內(nèi)對全部映射區(qū)域粗略地進(jìn)行映射測定后的結(jié)果作為輸入信息來識別測定區(qū)域。根據(jù)該信息，對于檢測到所關(guān)注的元素的區(qū)域周邊等，詳細(xì)地判斷是否需要進(jìn)行映射測定，而執(zhí)行映射測定。能夠?qū)元素或多個元素指定是否需要進(jìn)行測定的判定條件。另外，也可以利用執(zhí)行對多個元素施加一定系數(shù)后的邏輯和、邏輯積等運(yùn)算處理的結(jié)果來指定。例如，能夠進(jìn)行這樣的指定將Pb單獨(dú)時的檢測區(qū)域作為測定區(qū)域，將以某個X線強(qiáng)度比而得到Pb和Sn的區(qū)域作為不進(jìn)行測定的區(qū)域。另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于上述實施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，實施各種變更。例如，上述實施方式中是能量分散型的熒光X線分析裝置，但是本發(fā)明也可以在其它的分析方式例如波長分散型的熒光X線分析裝置、或者使用電子線作為所照射的放射線且能夠獲得二次電子像的SEM-EDS (掃描型電子顯微鏡/能量分散型X線分析)裝置中應(yīng)用。另外，在上述實施方式中，是使用光學(xué)顯微鏡像作為試料的觀察方法，但是本發(fā)明也可以利用其它的觀察方式例如透射X線像、SEM(掃描型電子顯微鏡)像。
權(quán)利要求
1.ー種X線分析裝置，其特征在于，該X線分析裝置具有 載置試料的試料臺； 能夠移動該試料臺的移動機(jī)構(gòu)； 放射線源，其向所述試料上的任意照射點照射I次放射線； X線檢測部，其在檢測從所述試料釋放的特性X線及散射X線的同時，輸出包含該特性X線及散射X線的能量信息的信號； 分析部，其與所述X線檢測部連接，對所述信號進(jìn)行分析； 圖像獲取部，其獲取所述試料的圖像數(shù)據(jù)； 分析處理部，其與所述分析部連接，判別與特定元素對應(yīng)的X線強(qiáng)度； X線映射處理部，其根據(jù)該分析處理部的判別結(jié)果確定與所述X線強(qiáng)度對應(yīng)的基于顏色和/或亮度的強(qiáng)度對比度，執(zhí)行X線映射，對該映射像與所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重疊處理，確定與所述照射點相應(yīng)的位置； 顯示部，其根據(jù)該X線映射的結(jié)果進(jìn)行圖像顯示；以及 區(qū)域指定単元，其在該顯示的圖像上指定測定實施區(qū)域，獲取測定區(qū)域信息， 所述試料移動機(jī)構(gòu)在所述指定的區(qū)域以外的區(qū)域中，以比所述指定的區(qū)域高的速度移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X線分析裝置，其特征在干， 所述區(qū)域指定単元能夠進(jìn)行利用預(yù)先存儲在所述X線映射處理部中的所述試料的圖紙數(shù)據(jù)的區(qū)域指定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X線分析裝置，其特征在干， 所述圖像獲取部預(yù)先獲取光學(xué)觀察像或電子線觀察像作為所述試料的圖像數(shù)據(jù)，能夠 存儲并利用該圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X線分析裝置，其特征在干， 所述X線映射處理部具有存儲與已處理過的試料有關(guān)的所述測定區(qū)域信息的數(shù)據(jù)保存部，能夠在進(jìn)行其它試料的分析時再次利用該測定區(qū)域信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X線分析裝置，其特征在干， 所述X線映射處理部對于在其它試料的分析時新獲取的圖像數(shù)據(jù)，使用所述測定區(qū)域信息，通過旋轉(zhuǎn)校正、位置校正及比例校正，正確地識別測定實施區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X線分析裝置，其特征在干， 所述區(qū)域指定単元對測定區(qū)域的指定是將全部映射區(qū)域分割為任意的単元數(shù)，以該單元為單位進(jìn)行區(qū)域指定。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X線分析裝置，其特征在干， 所述測定區(qū)域信息是測定試料自身的粗略測定的X線映射像。
全文摘要
本發(fā)明提供X線分析裝置，其通過用所需最小限度的動作僅對測定者需要的試料上的區(qū)域進(jìn)行測定，能夠縮短映射分析所需的測定時間。對映射像與試料的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重疊處理，確定與照射點相應(yīng)的位置，根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行圖像顯示，在該顯示的圖像中指定測定實施區(qū)域，使試料移動機(jī)構(gòu)在所指定的區(qū)域以外的區(qū)域中高速移動。
文檔編號G01N23/223GK102680505SQ20121006101
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者坂井范昭 申請人:精工電子納米科技有限公司