CN119452227A 厚度测量方法、x射线分析装置、信息处理装置以及计算机程序 （株式会社堀场制作所）

2024.12.26PCT/JP2023/0237722023.06.27WO2024/005006JA2024.01.04本发明提供能够测量在现有技术中难以测量的多层试样的各层的厚度的厚度测量方法、X在厚度测量方法中，向包含多个层的试样照射X述试样产生的荧光X射线，检测透过所述试样后表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比与检测到的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比的关系2制作表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比与检测到的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比的关系的计算同时满足所述第一关系式以及所述第二关制作与特定的第一能量相关的所述第一关系式、计算同时满足与所述第一能量相关的所述第一关从表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系式、表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线的强度与检测到的所述荧光X射线的强度的关系的第三关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述透过X射线的强度与检测到的从与特定的第一能量相关的所述第一关系式、与特定的第二能量相关的所述在没有所述试样的状态下，以比向所述试样照射时低的输出所述第一关系式是表示检测到的所述透过X射线的强度和检测到的所述X射线的强度之比与各层的厚度及密度以及各层中的X射线的质量吸收系数的关系使用与所述荧光X射线的光谱中包含的所述荧光X射线的峰的位置不对应的能量下的3使用与所述荧光X射线的光谱中包含的所述荧光X射线的峰的位置对应的能量下的理使用与所述荧光X射线的光谱中包含的所述荧光X射线的峰的位置对应的能量下的理所述荧光X射线的峰是由多个所述层中的X射线最先透过的层中包含的元素引起的荧所述分析部制作表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系检测到的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比的关系计算同时满足所述第一关系式以及所述第二关所述分析部从表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系强度的关系的第三关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述透过X射线的强度取得部，取得通过向包括多个层的试样以使X射线透过多个所述层线而从所述试样产生的荧光X射线的检测结果以及透过所述试样后的透过X射线的检测结关系式制作部，制作表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一4取得部，取得通过向包括多个层的试样以使X射线透过多个所述层关系式制作部，从表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关的强度的关系的第三关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述透过X射线的强制作第一关系式和第二关系式，所述第一关系式基于通过向包括多个层的试样以使X示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系，所述第二关系式基于从所述试样论上的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比与检测到的所述荧光X射线和所述透过计算同时满足所述第一关系式以及所述第二关从第一关系式、第二关系式和第四关系式中制作多个关系式，所述第过向包括多个层的试样以使X射线透过多个所述层的方式照射所述X射线而透过所述试样述第二关系式基于从所述试样产生的荧光X射线的检测结果，表示与各层的厚度相应的理示与各层的厚度相应的理论上的所述透过X射线的强度与检测到的所述透过X射线的强度5[0006]本发明的一个方式的厚度测量方法的特征在于，向包括多个层的试样以使X射线满足所述第一关系式以及所述第二关系式的各层比与检测到的荧光X射线和透过X射线的强度之比的关系的第二关系式。与仅利用荧光X射6[0010]本发明的一个方式的厚度测量方法的特征在于，向包括多个层的试样以使X射线的强度的关系的第三关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述透过X射线的强[0012]在本发明的一个方式的厚度测量方法中，所述试样包括三个以上的特定数的层，从与特定的第一能量相关的所述第一关系式、与特定的第二能量相关的所述第三关系式、向所述试样照射时低的输出产生并检测应向所述试样照射的X射线，所述第一关系式是表示检测到的所述透过X射线的强度和检测到的所述X射线的强度之比与各层的厚度及密度[0016]本发明的一个方式的厚度测量方法的特征在于，使用与所述荧光X射线的光谱中包含的所述荧光X射线的峰的位置不对应的能量下的所述透过X射线的强度以及所述能量7[0017]在本发明的一个方式中，使用与荧光X射线的光谱中包含的峰的位置不对应的能测的透过X射线的强度中包含荧光X射线的强度的情况下，透过X射线的强度与各层的厚度[0018]本发明的一个方式的厚度测量方法的特征在于，使用与所述荧光X射线的光谱中包含的所述荧光X射线的峰的位置对应的能量下的理论上的所述荧光X射线和所述透过X射[0019]在本发明的一个方式中，使用与荧光X射线的光谱中包含的峰的位置对应的能量[0020]本发明的一个方式的厚度测量方法的特征在于，使用与所述荧光X射线的光谱中包含的所述荧光X射线的峰的位置对应的能量下的理论上的所述荧光X射线以及检测到的[0021]在本发明的一个方式中，使用与荧光X射线的光谱中包含的峰的位置对应的能量个所述层中的X射线最先透过的层中包含的元素引起的荧光分析部制作表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比与检测到分析部从表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系式、表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线的强度与检测到的所述荧光X射线的强度的关系的第三关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述透过X射线的强度与检测到8X射线的强度与检测到的荧光X射线或透过X射线的强度的关系的多个关系式。通过利用荧个层的试样以使X射线透过多个所述层的方式照射所述X射线而从所述试样产生的荧光X射到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比与检测到的所述荧光X射线和所个层的试样以使X射线透过多个所述层的方式照射所述X射线而从所述试样产生的荧光X射到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系式、表示与各层的厚度相应的及表示与各层的厚度相应的理论上的所述透过X射线的强度与检测到的所述透过X射线的一关系式和第二关系式，所述第一关系式基于通过向包括多个层的试样以使X射线透过多射线的检测结果以及所述透过X射线的检测结果，表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比与检测到的所述荧光X射线和所述透过X射线的强个层的试样以使X射线透过多个所述层的方式照射所述X射线而透过所述试样后的透过X射基于从所述试样产生的荧光X射线的检测结果，表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧9线或透过X射线的强度与检测到的荧光X射线或透过X射线的强度的关系的多个关系式。通图5是表示X射线分析装置执行的用于测量试样的各层的厚度的处理的步骤的例[0035]荧光X射线检测器22以及透过X射线检测器23是具有使用半导体构成的放射线检[0041]分析部1接收第一信号处理部24输出的表示信号值与计数值的关系的数据。分析部1基于来自第一信号处理部24的数据，生成荧光X射线检测器22检测到的荧光X射线的光分析部1根据来自第二信号处理部25的数据，生成透过X射线检测器23检测到的透过X射线[0043]对荧光X射线检测器22以及透过X射线检测器23输出的信号按信号值进行计数的射线的光谱的生成可以由第一信号处理部24进行，透过X射线的光谱的生成可以由第二信[0044]图2是表示分析部1的内部的构成例的框图。分析部1使用个人计算机等计算机构[0045]运算部11使读取部13读取记录于记录介质10的计算机程序141，将读取到的计算[0046]在分析部1连接有显示部27、第一信号处理部24、第二信号处理部25以及控制部t2线的第一层31产生荧光X射线。荧光X射线检测器22检测的荧光X射线主要是从第一层31产的强度用每单位时间的计数值表示。将得到光谱的透过X射线的能量的不同的两个设为E1以及E2。第一能量E1设为是与从试样3产生的荧光X射线的光谱中包含的峰的位置不对应的能量。第二能量E2设为是与从第一层31产生的荧光X射线的光谱中包含的峰的位置对应的射并由透过X射线检测器23检测的X射线的强度。将向试样3照射X射线并由透过X射线检测T下的强度IT(E1)与第一层31的厚度t1以及第二层32的厚度t2的关系的第一关系式。另外，据第一层31的厚度t1以及第二层32的厚度t2计算的理论上的荧光X射线的能量E2下的强度[0055]基于元素吸收的X射线被各电子壳层吸收的比例、电子向各电子壳层跃迁并通过该跃迁而放出荧光X射线的比例、以及放出的荧光X射线中的特定的线种的荧光X射线的比到荧光X射线检测器22的距离，计算所产生的荧光X射线向荧光X射线检测器22入射的立体器22入射的荧光X射线的射出角度，计算在距试样3的表面的任意深度产生的荧光X射线到值，计算从距试样3的表面的任意深度的微小部分产生并到达试样3的表面的荧光X射线的是t1以及t2的函数。[0057]能量E2是与荧光X射线的峰对应的能量，因此在能量E2下的透过X射度的微小部分产生并在试样3的背面出来的荧光X射是t1以及t2的函数。[0059]计算理论上的荧光X射线以及透过X射线的强度所需的信息预先存储于存储部14，通过该跃迁而放出荧光X射线的比例、以及放出的荧光X射线中的特定的线种的荧光X射线[0060]理论上的荧光X射线以及透过X射线的强度的具体的计算方法只要大致遵循以上过X射线检测器23的灵敏度、或共存元素的影响对理论上的荧光X射线以及透过X射线的强[0062](3)式是表示与第一层31的厚度t1以及第二层32的厚度t2相应的线和透过X射线的强度之比和检测到的荧光X射线和透过X射线的强度之比的关系的第二关厚度t1以及第二层32的厚度t2作为变量。通过以同时满足(2)式以及(3)式的方式决定t1以透过X射线的强度IT(E2)，设为从能量E2下的由透过X射线检测器23检测到的能量E2下的透[0064]图5是表示X射线分析装置100执行的用于测量试样3的各层的厚度的处理步骤的检测X射线。透过X射线检测器23向第二信号处理部25输出与检测到的X射线的能量相应的的电流。试样3以X射线按照第一层31、第二层32的顺序透过的方式保持于X射线分析装置[0067]荧光X射线检测器22向第一信号处理部24输出与荧光X射线的能量相应的强度的得荧光X射线以及透过X射线的检测结果(S6)。分析部1生成荧光X射线以及透过X射线的光[0068]分析部1确定各层中包含的元素(S7)。第一层31以及第二层32中包含的元素预先的光谱中包含的峰的位置不对应的能量E1，确定与荧光X射线的光谱中包含的峰的位置对元素相关联地将E1以及E2的值存储于存储部14，运算部11通过读出与确定出的元素相关联μ122μ12222μ1222(E2μ122221以及ρ2的值确定为所11可以从将物质的组成与X射线的质量吸收系数相关联地存储的数据库读出与第一层31以[0072]分析部1制作表示透过X射线或荧光X射线的强度与各层的厚度的关系的多个关系式(S10)。在S10中，运算部11制作表示透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系数率测量到的X射线的强度作为向试样3照射的X射线的强度。向试样3照射的X射线的强度X射线的强度之比与检测到的荧光X射线和透过X射线的强度之比的关系的第二关系式。具第一层31的厚度t1以及第二层32的厚度t2相应的理论上的荧光X射线和透过X射线的强度之[0074]分析部1通过最优化计算决定同时满足制作出的(2)式以及(3)式的各层的厚度，为特定的初始值，将t1的值代入(2)式运算部11结束计算，将该时刻的t1以及t2的值作为第一层31的厚度t1以及第二层32的厚度t2运算部11通过使显示部27显示计算出的第一层31的厚度t1以及第二层32的厚度t2的值，输出第一层31的厚度t1以及第二层32的厚度t2。运算部11将第一层31的厚度t1以及第二层32过X射线。分析部1以同时满足表示检测到的透过X射线的强度与各层的厚度的关系的(2)[0078]在本实施方式中，使用与荧光X射线的光谱中包含的峰的位置不对应的能量E1下射线的强度与第一层31以及第二层32的厚度的关系的关系式。在检测的透过X射线的强度[0079]能量E1只要与荧光X射线的峰的位置不对应即可，因此能够选择尽可能地使检测为E1[0080]在本实施方式中，使用与荧光X射线的光谱中包含的峰的位置对应的能量E2下的到的荧光X射线和透过X射线的强度之比的关系的关系式。通过利用与荧光X射线的峰的位分析装置100也可以是测量包括层叠的三层以上的层的试样3中包含的各层的厚度的方式。ρ1IF检测到的强度的第二关系式。如果将与从第二层32产生的荧光X射线的峰的位置对应的能 的关系式，从而即使在试样3包括三个以上的特定数的层的情况下，也能够测量各层的厚1不使用表示理论上的荧光X射线和透过X射线的强度之比与检测到的荧光X射线和透过X射的厚度相应的理论上的透过X射线的强度与检测到的透过X射线的强度的关系的第四关系层的厚度，以同时满足表示检测到的透过X射线或荧光X射线的强度与试样3的各层的厚度[0094]即使在实施方式2中，X射线分析装置100也可以是测量包括层叠的三层以上