JP2001124711A - 蛍光x線分析方法及び試料構造の評価方法 - Google Patents
蛍光x線分析方法及び試料構造の評価方法Info
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- JP2001124711A JP2001124711A JP30493599A JP30493599A JP2001124711A JP 2001124711 A JP2001124711 A JP 2001124711A JP 30493599 A JP30493599 A JP 30493599A JP 30493599 A JP30493599 A JP 30493599A JP 2001124711 A JP2001124711 A JP 2001124711A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 蛍光X線分析方法及び試料構造の評価方法に
関し、微量元素の評価を高分解能、高感度で行い、ま
た、薄膜構造とともに構成元素も同時に精度良く評価す
る。 【解決手段】 分光していない白色X線或いは分光した
単色X線のいずれかからなる一次X線1をX線ミラー2
によって平行化或いは集光したのち、試料3の表面に全
反射臨界角近傍の入射角で入射させ、試料3からの蛍光
X線4を波長分散方式で測定する。
関し、微量元素の評価を高分解能、高感度で行い、ま
た、薄膜構造とともに構成元素も同時に精度良く評価す
る。 【解決手段】 分光していない白色X線或いは分光した
単色X線のいずれかからなる一次X線1をX線ミラー2
によって平行化或いは集光したのち、試料3の表面に全
反射臨界角近傍の入射角で入射させ、試料3からの蛍光
X線4を波長分散方式で測定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は蛍光X線分析方法及
び試料構造の評価方法に関するものであり、特に、試料
に含まれる微量元素の評価を高分解能、高感度で行うた
めに波長分散型全反射蛍光X線分析方法を採用した蛍光
X線分析方法及び試料構造の評価方法に関するものであ
る。
び試料構造の評価方法に関するものであり、特に、試料
に含まれる微量元素の評価を高分解能、高感度で行うた
めに波長分散型全反射蛍光X線分析方法を採用した蛍光
X線分析方法及び試料構造の評価方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、蛍光X線分析は、半導体材料
中の不純物評価をはじめ、蛍光強度を用いた薄膜の膜厚
測定などに広く利用されているが、近年の半導体デバイ
ス等の極薄化、微細化などにより、不純物の定量精度や
検出下限の向上が求められている。
中の不純物評価をはじめ、蛍光強度を用いた薄膜の膜厚
測定などに広く利用されているが、近年の半導体デバイ
ス等の極薄化、微細化などにより、不純物の定量精度や
検出下限の向上が求められている。
【0003】この様な半導体材料中の不純物評価等の微
量元素の定量には検出効率の高い固体素子検出器(SS
D:Solid State Detector)を用
いたエネルギー分散型・全反射蛍光X線分析法が広く用
いられており、一方、元素濃度の高い試料の評価にはエ
ネルギー分解能の高い波長分散型・蛍光X線分析法が用
いられている。
量元素の定量には検出効率の高い固体素子検出器(SS
D:Solid State Detector)を用
いたエネルギー分散型・全反射蛍光X線分析法が広く用
いられており、一方、元素濃度の高い試料の評価にはエ
ネルギー分解能の高い波長分散型・蛍光X線分析法が用
いられている。
【0004】一方、蛍光X線分析法以外のX線を用いた
試料評価方法としては、X線入射角を変化させて反射X
線強度を測定するX線反射率法が知られており、得られ
たX線反射率を、試料の構造モデル(膜厚、密度、表面
界面凹凸)と比較することから試料構造を評価してい
る。
試料評価方法としては、X線入射角を変化させて反射X
線強度を測定するX線反射率法が知られており、得られ
たX線反射率を、試料の構造モデル(膜厚、密度、表面
界面凹凸)と比較することから試料構造を評価してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、エネルギー分
散型・全反射蛍光X線分析法においては、臨界角すれす
れに入射させた励起X線による蛍光X線を蛍光X線発生
場所の直ぐ近傍に設けたSSDによって検出しているの
で検出効率、即ち、感度が高いものの、エネルギー分解
能が悪いという問題があり、蛍光ピークの重なりや励起
X線に含まれる不純線により元素の定量が難しいことが
多かった。
散型・全反射蛍光X線分析法においては、臨界角すれす
れに入射させた励起X線による蛍光X線を蛍光X線発生
場所の直ぐ近傍に設けたSSDによって検出しているの
で検出効率、即ち、感度が高いものの、エネルギー分解
能が悪いという問題があり、蛍光ピークの重なりや励起
X線に含まれる不純線により元素の定量が難しいことが
多かった。
【0006】図8参照 図8はエネルギー分散型蛍光X線分析装置と波長分散型
蛍光X線分析装置のエネルギー分解能の比較図であり、
試料として金属マンガンを用いた場合のピークを表して
おり、図から明らかなようにエネルギー分散型の各ピー
クの拡がりが波長分散型の各ピークの拡がりより大きい
こと、即ち、エネルギー分解能が低いことが理解でき
る。例えば、波長分散型の場合のエネルギー分解能ΔE
は〜50eVであるが、エネルギー分散型の場合には、
ΔE≒200〜300eVとなる。
蛍光X線分析装置のエネルギー分解能の比較図であり、
試料として金属マンガンを用いた場合のピークを表して
おり、図から明らかなようにエネルギー分散型の各ピー
クの拡がりが波長分散型の各ピークの拡がりより大きい
こと、即ち、エネルギー分解能が低いことが理解でき
る。例えば、波長分散型の場合のエネルギー分解能ΔE
は〜50eVであるが、エネルギー分散型の場合には、
ΔE≒200〜300eVとなる。
【0007】また、SSDによるエネルギー分散測定の
場合、検出器の最大カウント数が数千cps(カウント
/秒)であるため、励起X線強度を上げても検出器が飽
和してしまうので、検出感度の向上には限界がある。
場合、検出器の最大カウント数が数千cps(カウント
/秒)であるため、励起X線強度を上げても検出器が飽
和してしまうので、検出感度の向上には限界がある。
【0008】図9参照 図9は、表面汚染元素からの蛍光X線強度のX線入射角
依存性の説明図であり、図に示すように半導体ウェハの
表面汚染分析の場合には、元素汚染からの蛍光強度は半
導体ウェハの全反射臨界角付近に最大強度を持つことが
知られている。これは、半導体ウェハの表面で入射X線
と反射X線とが干渉して電場強度が最大になるため励起
強度も最大になり、それによって蛍光強度も最大になる
ためである。
依存性の説明図であり、図に示すように半導体ウェハの
表面汚染分析の場合には、元素汚染からの蛍光強度は半
導体ウェハの全反射臨界角付近に最大強度を持つことが
知られている。これは、半導体ウェハの表面で入射X線
と反射X線とが干渉して電場強度が最大になるため励起
強度も最大になり、それによって蛍光強度も最大になる
ためである。
【0009】したがって、半導体ウェハの表面汚染分析
を感度良く行う場合には、X線入射角を半導体ウェハの
全反射臨界角付近にすることが望ましいが、図に示すよ
うに半導体ウェハからの蛍光強度は入射角の増大ととも
に急激に増大するので、検出器であるSSDに両方の蛍
光X線が入射して計数され、半導体ウェハの蛍光強度が
強くなると散乱などによるバックグラウンドノイズが高
くなり検出下限が低下することになる。
を感度良く行う場合には、X線入射角を半導体ウェハの
全反射臨界角付近にすることが望ましいが、図に示すよ
うに半導体ウェハからの蛍光強度は入射角の増大ととも
に急激に増大するので、検出器であるSSDに両方の蛍
光X線が入射して計数され、半導体ウェハの蛍光強度が
強くなると散乱などによるバックグラウンドノイズが高
くなり検出下限が低下することになる。
【0010】したがって、測定配置は、A点のように全
反射臨界角より小さい入射角を選ぶ必要がある。例え
ば、シリコンウェハをCuKα線(λ=1.54Å)で
測定する場合、全反射臨界角が0.22°であるのに対
し、入射角を0.1°程度にする必要があり、汚染元素
からの蛍光強度が最大になる全反射臨界角近傍のB点に
おける測定ができないという問題がある。
反射臨界角より小さい入射角を選ぶ必要がある。例え
ば、シリコンウェハをCuKα線(λ=1.54Å)で
測定する場合、全反射臨界角が0.22°であるのに対
し、入射角を0.1°程度にする必要があり、汚染元素
からの蛍光強度が最大になる全反射臨界角近傍のB点に
おける測定ができないという問題がある。
【0011】一方、波長分散型・蛍光X線分析法の場合
には、例えば、40°程度の入射角で入射させた励起X
線による蛍光を分光結晶により回折させることによって
蛍光エネルギー分光を行っているため、検出効率が低く
なり、微量元素の定量が困難であるという問題がある。
には、例えば、40°程度の入射角で入射させた励起X
線による蛍光を分光結晶により回折させることによって
蛍光エネルギー分光を行っているため、検出効率が低く
なり、微量元素の定量が困難であるという問題がある。
【0012】さらに、X線反射率法による評価方法の場
合には、その密度から薄膜構造の評価を行っているの
で、構成元素の違いを直接的に評価することができない
という問題がある。
合には、その密度から薄膜構造の評価を行っているの
で、構成元素の違いを直接的に評価することができない
という問題がある。
【0013】したがって、本発明は、微量元素の評価を
高分解能、高感度で行い、また、薄膜構造とともに構成
元素も同時に精度良く評価することを目的とする。
高分解能、高感度で行い、また、薄膜構造とともに構成
元素も同時に精度良く評価することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】ここで、図1を参照して
本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図1は、本発明の実施に用いる測定装置の原理的
構成図であり、符号6はシンチレーション検出器(S
C)や比例計数管(PC)等の検出器である。 図1参照 (1)本発明は、蛍光X線分析方法において、分光して
いない白色X線或いは分光した単色X線のいずれかから
なる一次X線1をX線ミラー2によって平行化或いは集
光したのち、試料3の表面に全反射臨界角近傍の入射角
で入射させ、試料3からの蛍光X線4を波長分散方式で
測定することを特徴とする。
本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図1は、本発明の実施に用いる測定装置の原理的
構成図であり、符号6はシンチレーション検出器(S
C)や比例計数管(PC)等の検出器である。 図1参照 (1)本発明は、蛍光X線分析方法において、分光して
いない白色X線或いは分光した単色X線のいずれかから
なる一次X線1をX線ミラー2によって平行化或いは集
光したのち、試料3の表面に全反射臨界角近傍の入射角
で入射させ、試料3からの蛍光X線4を波長分散方式で
測定することを特徴とする。
【0015】この様に、試料3の表面の微量元素の測定
に好適な全反射蛍光X線4分析法とエネルギー分解能の
高い波長分散方式を組み合わせるとともに、波長分散方
式の検出効率の低さを、入射X線をX線ミラー2を用い
て高密度化することによって、高分解能で高感度の測定
が可能になる。
に好適な全反射蛍光X線4分析法とエネルギー分解能の
高い波長分散方式を組み合わせるとともに、波長分散方
式の検出効率の低さを、入射X線をX線ミラー2を用い
て高密度化することによって、高分解能で高感度の測定
が可能になる。
【0016】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、X線ミラー2が、X線全反射ミラー或いは多層膜ミ
ラーのいずれかからなることを特徴とする。
て、X線ミラー2が、X線全反射ミラー或いは多層膜ミ
ラーのいずれかからなることを特徴とする。
【0017】この様なX線の平行化或いは集光に用いる
X線ミラー2としては、X線全反射ミラー、例えば、シ
リコン結晶上にRh或いはPt等の重元素を成膜したミ
ラー、或いは、多層膜ミラー、例えば、C等の軽元素と
Mo等の重元素とを交互に堆積させたミラーのいずれか
が好適である。
X線ミラー2としては、X線全反射ミラー、例えば、シ
リコン結晶上にRh或いはPt等の重元素を成膜したミ
ラー、或いは、多層膜ミラー、例えば、C等の軽元素と
Mo等の重元素とを交互に堆積させたミラーのいずれか
が好適である。
【0018】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、波長分散方式による測定が、分光結晶
5の角度を走査する角度走査方式或いは特定波長のみを
計測する波長固定方式のいずれかであることを特徴とす
る。
(2)において、波長分散方式による測定が、分光結晶
5の角度を走査する角度走査方式或いは特定波長のみを
計測する波長固定方式のいずれかであることを特徴とす
る。
【0019】この様な波長分散方式による測定方式とし
ては、分光結晶5の角度を走査する角度走査方式、即
ち、θ−2θ法、或いは、特定波長のみを計測する波長
固定方式のいずれかが好適である。
ては、分光結晶5の角度を走査する角度走査方式、即
ち、θ−2θ法、或いは、特定波長のみを計測する波長
固定方式のいずれかが好適である。
【0020】(4)また、本発明は、試料構造の評価方
法において、分光していない白色X線或いは分光した単
色X線のいずれかからなる一次X線1をX線ミラー2に
よって平行化或いは集光したのち、試料3の表面に全反
射臨界角近傍の入射角で入射させ、試料3からの蛍光X
線4の入射角依存性を波長分散方式で測定するととも
に、試料3からの反射X線を同時に測定し、蛍光X線4
の入射角依存性とX線反射率とを複合的に解析すること
を特徴とする。
法において、分光していない白色X線或いは分光した単
色X線のいずれかからなる一次X線1をX線ミラー2に
よって平行化或いは集光したのち、試料3の表面に全反
射臨界角近傍の入射角で入射させ、試料3からの蛍光X
線4の入射角依存性を波長分散方式で測定するととも
に、試料3からの反射X線を同時に測定し、蛍光X線4
の入射角依存性とX線反射率とを複合的に解析すること
を特徴とする。
【0021】この様に、蛍光X線4の入射角依存性を波
長分散方式で測定するとともに、試料3からの反射X線
を同時に測定し、蛍光X線4の入射角依存性とX線反射
率とを複合的に解析することによって、構造解析に元素
情報が直接反映されるので、構造評価の精度を高めるこ
とができる。
長分散方式で測定するとともに、試料3からの反射X線
を同時に測定し、蛍光X線4の入射角依存性とX線反射
率とを複合的に解析することによって、構造解析に元素
情報が直接反映されるので、構造評価の精度を高めるこ
とができる。
【0022】
【発明の実施の形態】ここで、図2を参照して本発明の
第1の実施の形態の蛍光X線分析方法を説明する。 図2参照 図2は、本発明の第1の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、管球、ロータ
ー、放射光等のX線源11、X線源11からの一次X線
12を平行化或いは集光するX線ミラー13、集光した
一次X線12中の散乱成分を除去するスリット14、測
定対象の試料15、試料15からの蛍光X線16の内の
所定の放射角を有する蛍光X線16のみを分光結晶18
に導く散乱ソーラースリット17、分光結晶18からの
回折X線の内、所定の方向に回折されたX線のみを検出
器20に導く受光ソーラースリット19によって構成す
る。
第1の実施の形態の蛍光X線分析方法を説明する。 図2参照 図2は、本発明の第1の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、管球、ロータ
ー、放射光等のX線源11、X線源11からの一次X線
12を平行化或いは集光するX線ミラー13、集光した
一次X線12中の散乱成分を除去するスリット14、測
定対象の試料15、試料15からの蛍光X線16の内の
所定の放射角を有する蛍光X線16のみを分光結晶18
に導く散乱ソーラースリット17、分光結晶18からの
回折X線の内、所定の方向に回折されたX線のみを検出
器20に導く受光ソーラースリット19によって構成す
る。
【0023】この場合、X線ミラー13は波長分散型蛍
光X線分析法における検出効率の低さを入射X線のエネ
ルギー密度を高めることによって補うものであり、表面
形状が楕円、放物面、或いは、トロイダル型のX線全反
射ミラー或いは多層膜ミラーからなり、一次X線12を
集光して試料15の照射位置における縦方向の幅、即
ち、高さを0.1mmにして0.1mm×10mm程度
のビームサイズに整形するものであり、これ以上のサイ
ズは必要がない。
光X線分析法における検出効率の低さを入射X線のエネ
ルギー密度を高めることによって補うものであり、表面
形状が楕円、放物面、或いは、トロイダル型のX線全反
射ミラー或いは多層膜ミラーからなり、一次X線12を
集光して試料15の照射位置における縦方向の幅、即
ち、高さを0.1mmにして0.1mm×10mm程度
のビームサイズに整形するものであり、これ以上のサイ
ズは必要がない。
【0024】この内、X線全反射ミラーは、例えば、シ
リコン単結晶上にRh(ロジウム)やPt(白金)等の
重金属元素を成膜したものであり、また、多層膜ミラー
はC(カーボン)等の軽元素とMo(モリブデン)等の
重元素を交互に堆積させ、その界面で反射させるもので
ある。
リコン単結晶上にRh(ロジウム)やPt(白金)等の
重金属元素を成膜したものであり、また、多層膜ミラー
はC(カーボン)等の軽元素とMo(モリブデン)等の
重元素を交互に堆積させ、その界面で反射させるもので
ある。
【0025】また、分光結晶18は、LiF,Ge,I
nSb,C,EDDT(エチレンジアミン酒石酸),P
ET(ペンタエリトリトール),ADP(リン酸二水素
アンモニウム),TAP(フタル酸水素タリウム)、或
いは、人工多層膜等からなる。また、検出器20は、シ
ンチレーション検出器(SC)或いは比例計数管(P
C)からなる。
nSb,C,EDDT(エチレンジアミン酒石酸),P
ET(ペンタエリトリトール),ADP(リン酸二水素
アンモニウム),TAP(フタル酸水素タリウム)、或
いは、人工多層膜等からなる。また、検出器20は、シ
ンチレーション検出器(SC)或いは比例計数管(P
C)からなる。
【0026】次に、測定方法を説明すると、試料の表面
の汚染物質の評価に最適な全反射蛍光X線分析法を採用
し、集光した一次X線12を入射角αを、例えば、0.
05°〜0.3°程度にした全反射臨界角近傍の角度に
して入射し、蛍光X線16を発生させる。この場合、入
射角αが小さいと測定対象からの蛍光X線は弱いが、試
料15を構成する基板の構成元素からの蛍光X線も弱く
なり、一方、入射角αを大きくすると測定対象からの蛍
光X線は強くなるが、基板の構成元素からの蛍光X線も
強くなるのでノイズが大きくなる。
の汚染物質の評価に最適な全反射蛍光X線分析法を採用
し、集光した一次X線12を入射角αを、例えば、0.
05°〜0.3°程度にした全反射臨界角近傍の角度に
して入射し、蛍光X線16を発生させる。この場合、入
射角αが小さいと測定対象からの蛍光X線は弱いが、試
料15を構成する基板の構成元素からの蛍光X線も弱く
なり、一方、入射角αを大きくすると測定対象からの蛍
光X線は強くなるが、基板の構成元素からの蛍光X線も
強くなるのでノイズが大きくなる。
【0027】また、蛍光X線16の測定の際には、従来
の波長分散型蛍光X線分光方法と同様に、分光結晶18
と検出器20とをθ/2θの関係で走査することによっ
て、特定の角度θに対応する特定の元素からの蛍光X線
16を測定する。
の波長分散型蛍光X線分光方法と同様に、分光結晶18
と検出器20とをθ/2θの関係で走査することによっ
て、特定の角度θに対応する特定の元素からの蛍光X線
16を測定する。
【0028】この様に、本発明の第1の実施の形態にお
いては、試料表面の微量元素の測定に好適な全反射蛍光
X線分析法とエネルギー分解能の高い波長分散方式を組
み合わせるとともに、波長分散方式の検出効率の低さ
を、X線ミラー13を用いて高密度化した入射X線を用
いることによって、高分解能で高感度の測定が可能にな
る。
いては、試料表面の微量元素の測定に好適な全反射蛍光
X線分析法とエネルギー分解能の高い波長分散方式を組
み合わせるとともに、波長分散方式の検出効率の低さ
を、X線ミラー13を用いて高密度化した入射X線を用
いることによって、高分解能で高感度の測定が可能にな
る。
【0029】次いで、図3を参照して本発明の第2の実
施の形態を説明する。 図3参照 図3は、本発明の第2の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、X線源11、
X線源11からの一次X線12を平行化或いは集光する
X線ミラー13、集光した一次X線12中の散乱成分を
除去するスリット14、測定対象の試料15、試料15
からの蛍光X線16の内の所定の放射角を有する蛍光X
線16のみを波長固定型分光器22に導くスリット2
1、波長固定型分光器22からの回折X線の内、所定の
方向に回折されたX線のみを検出器20に導くスリット
23によって構成する。
施の形態を説明する。 図3参照 図3は、本発明の第2の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、X線源11、
X線源11からの一次X線12を平行化或いは集光する
X線ミラー13、集光した一次X線12中の散乱成分を
除去するスリット14、測定対象の試料15、試料15
からの蛍光X線16の内の所定の放射角を有する蛍光X
線16のみを波長固定型分光器22に導くスリット2
1、波長固定型分光器22からの回折X線の内、所定の
方向に回折されたX線のみを検出器20に導くスリット
23によって構成する。
【0030】この場合、X線源11、X線ミラー13、
検出器20としては、上記の第1の実施の形態と同じも
のを用い、一方、波長固定型分光器22として単結晶の
表面を球面状にしたものを用い、入射した蛍光X線16
の内の特定の波長の蛍光X線のみをスリット23及び検
出器20を配置した位置へ回折・集光するものである。
検出器20としては、上記の第1の実施の形態と同じも
のを用い、一方、波長固定型分光器22として単結晶の
表面を球面状にしたものを用い、入射した蛍光X線16
の内の特定の波長の蛍光X線のみをスリット23及び検
出器20を配置した位置へ回折・集光するものである。
【0031】この本発明の第1の実施の形態において
は、波長を固定して測定しているのでθ/2θのような
走査が不要になり、それによって、測定が容易になると
ともに、かなりの拡がり角の範囲内に放出された蛍光X
線を検出するので検出効率は、上記の第1の実施の形態
より高くなる。
は、波長を固定して測定しているのでθ/2θのような
走査が不要になり、それによって、測定が容易になると
ともに、かなりの拡がり角の範囲内に放出された蛍光X
線を検出するので検出効率は、上記の第1の実施の形態
より高くなる。
【0032】しかし、この第2の実施の形態において
は、測定元素が固定されているので、多元素測定の際に
は、測定対象に応じて格子定数の異なる単結晶からなる
波長固定型分光器22を用意する必要がある。なお、一
度に多元素を測定する場合には、波長固定型分光器22
を多段に配置すれば良い。また、その他の作用効果は、
上記の第1の実施の形態と同様である。
は、測定元素が固定されているので、多元素測定の際に
は、測定対象に応じて格子定数の異なる単結晶からなる
波長固定型分光器22を用意する必要がある。なお、一
度に多元素を測定する場合には、波長固定型分光器22
を多段に配置すれば良い。また、その他の作用効果は、
上記の第1の実施の形態と同様である。
【0033】次いで、図4を参照して本発明の第3の実
施の形態を説明する。 図4(a)参照 図4(a)は、本発明の第4の実施の形態に用いる波長
分散型蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、試料1
5にX線を照射する前段の構成のみを図示している。こ
の第4の実施の形態は、入射X線を単色化するものであ
り、上記の第1の実施の形態或いは第2の実施の形態に
おけるスリット14と試料15との間に、チャネルカッ
トアナライザー24及びスリット25を設けたものであ
る。
施の形態を説明する。 図4(a)参照 図4(a)は、本発明の第4の実施の形態に用いる波長
分散型蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、試料1
5にX線を照射する前段の構成のみを図示している。こ
の第4の実施の形態は、入射X線を単色化するものであ
り、上記の第1の実施の形態或いは第2の実施の形態に
おけるスリット14と試料15との間に、チャネルカッ
トアナライザー24及びスリット25を設けたものであ
る。
【0034】この場合のチャネルカットアナライザー2
4は、例えば、(400)面を主面とするGe単結晶を
用い、白色の一次X線の内の特定の波長のX線をチャネ
ルカットアナライザー24で多重回折してスリット25
に導き、特定の波長のX線のみを単色X線26として取
り出し、この様に単色化した単色X線26を試料15に
入射角αで入射させるものである。
4は、例えば、(400)面を主面とするGe単結晶を
用い、白色の一次X線の内の特定の波長のX線をチャネ
ルカットアナライザー24で多重回折してスリット25
に導き、特定の波長のX線のみを単色X線26として取
り出し、この様に単色化した単色X線26を試料15に
入射角αで入射させるものである。
【0035】図4(b)参照 図4(b)は、入射X線として白色X線を用いた場合
と、単色X線を用いた場合のバックグラウンドノイズ
(BG)を比較したものであり、500cpsであった
バックグラウンドノイズが、単色X線を用いることによ
って0.5cpsに激減する。この様に単色X線を用い
ることによって、バックグラウンドノイズを大幅に低減
することが可能になる。
と、単色X線を用いた場合のバックグラウンドノイズ
(BG)を比較したものであり、500cpsであった
バックグラウンドノイズが、単色X線を用いることによ
って0.5cpsに激減する。この様に単色X線を用い
ることによって、バックグラウンドノイズを大幅に低減
することが可能になる。
【0036】次に、図5及び図6を参照して本発明の第
4の実施の形態の蛍光X線分析方法を説明する。 図5参照 図5は、本発明の第4の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、上記の第1の
実施の形態の波長分散型蛍光X線分析装置に反射X線2
7を測定する検出器28を設けたものであり、その他の
装置構成は上記の第1の実施の形態の波長分散型蛍光X
線分析装置と実質的に同じである。なお、この場合の検
出器28としては、検出器20と同様にシンチレーショ
ン検出器(SC)或いは比例計数管(PC)を用いる。
4の実施の形態の蛍光X線分析方法を説明する。 図5参照 図5は、本発明の第4の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、上記の第1の
実施の形態の波長分散型蛍光X線分析装置に反射X線2
7を測定する検出器28を設けたものであり、その他の
装置構成は上記の第1の実施の形態の波長分散型蛍光X
線分析装置と実質的に同じである。なお、この場合の検
出器28としては、検出器20と同様にシンチレーショ
ン検出器(SC)或いは比例計数管(PC)を用いる。
【0037】次に、測定方法を説明すると、集光した一
次X線12の入射角αを、例えば、0°〜4°程度の範
囲で走査しながら上記の第1の実施の形態と同様な蛍光
X線16の測定を行って蛍光X線16の強度の入射角依
存性を測定する。それと同時に、従来のX線反射率法と
同様に、検出器28によって反射X線27の強度、即
ち、X線反射率の入射角依存性を測定する。
次X線12の入射角αを、例えば、0°〜4°程度の範
囲で走査しながら上記の第1の実施の形態と同様な蛍光
X線16の測定を行って蛍光X線16の強度の入射角依
存性を測定する。それと同時に、従来のX線反射率法と
同様に、検出器28によって反射X線27の強度、即
ち、X線反射率の入射角依存性を測定する。
【0038】ここで、図6を参照して、本発明の第4の
実施の形態の原理を説明する。 図6(a)参照 例えば、基板上に多層構造膜を設けた試料15の試料構
造を評価する場合の概念的説明図であり、集光した一次
X線12を入射角αで試料15に入射した場合、入射角
αに応じた強度で各層の界面で反射が起こり、反射X線
27が発生する。
実施の形態の原理を説明する。 図6(a)参照 例えば、基板上に多層構造膜を設けた試料15の試料構
造を評価する場合の概念的説明図であり、集光した一次
X線12を入射角αで試料15に入射した場合、入射角
αに応じた強度で各層の界面で反射が起こり、反射X線
27が発生する。
【0039】一方、各層に入射した一次X線12は、各
層を構成する構成元素に応じたエネルギーの蛍光X線1
6を放出するので、この蛍光X線16の入射角依存性を
測定し、この測定結果とX線反射率データとを複合的に
解析することによって、各層の構成元素を直接反映させ
た構造評価が可能になる。
層を構成する構成元素に応じたエネルギーの蛍光X線1
6を放出するので、この蛍光X線16の入射角依存性を
測定し、この測定結果とX線反射率データとを複合的に
解析することによって、各層の構成元素を直接反映させ
た構造評価が可能になる。
【0040】図6(b)参照 図6(b)は、X線反射率と蛍光X線の入射角依存性を
模式的に示した図であり、蛍光X線の入射角とともに変
化するので、この変化を層構造の解析に反映させること
によって、より精度の高い構造評価が可能になる。例え
ば、スピンバルブ素子のピンド層とフリー層の様に同じ
組成のパーマロイが異なった位置に多層化して存在した
場合、従来のX線反射率法の場合には、密度のみから構
造評価を行っているので、ピンド層とフリー層の個々層
厚の評価は困難であったが、この第4の実施の形態の場
合には、蛍光X線の入射角依存性も同時に測定している
ので、ピンド層とフリー層の個々層厚を評価することが
可能になる。
模式的に示した図であり、蛍光X線の入射角とともに変
化するので、この変化を層構造の解析に反映させること
によって、より精度の高い構造評価が可能になる。例え
ば、スピンバルブ素子のピンド層とフリー層の様に同じ
組成のパーマロイが異なった位置に多層化して存在した
場合、従来のX線反射率法の場合には、密度のみから構
造評価を行っているので、ピンド層とフリー層の個々層
厚の評価は困難であったが、この第4の実施の形態の場
合には、蛍光X線の入射角依存性も同時に測定している
ので、ピンド層とフリー層の個々層厚を評価することが
可能になる。
【0041】次に、図7を参照して本発明の第5の実施
の形態の蛍光X線分析方法を説明する。 図7参照 図7は、本発明の第5の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、上記の第2の
実施の形態の波長分散型蛍光X線分析装置に反射X線2
7を測定する検出器28を設けたものであり、その他の
装置構成は上記の第2の実施の形態の波長分散型蛍光X
線分析装置と実質的に同じである。なお、この場合の検
出器28としても、検出器20と同様にシンチレーショ
ン検出器(SC)或いは比例計数管(PC)を用いる。
の形態の蛍光X線分析方法を説明する。 図7参照 図7は、本発明の第5の実施の形態に用いる波長分散型
蛍光X線分析装置の概念的構成図であり、上記の第2の
実施の形態の波長分散型蛍光X線分析装置に反射X線2
7を測定する検出器28を設けたものであり、その他の
装置構成は上記の第2の実施の形態の波長分散型蛍光X
線分析装置と実質的に同じである。なお、この場合の検
出器28としても、検出器20と同様にシンチレーショ
ン検出器(SC)或いは比例計数管(PC)を用いる。
【0042】次に、測定方法を説明すると、上記の第4
の実施の形態と全く同様に、集光した一次X線12の入
射角αを、例えば、0°〜4°程度の範囲で走査しなが
ら上記の第1の実施の形態と同様な蛍光X線16の測定
を行って蛍光X線16の強度の入射角依存性を測定す
る。それと同時に、従来のX線反射率法と同様に、検出
器28によって反射X線27の強度の入射角依存性を測
定するものであり、その作用効果は上記の第4の実施の
形態と同様である。
の実施の形態と全く同様に、集光した一次X線12の入
射角αを、例えば、0°〜4°程度の範囲で走査しなが
ら上記の第1の実施の形態と同様な蛍光X線16の測定
を行って蛍光X線16の強度の入射角依存性を測定す
る。それと同時に、従来のX線反射率法と同様に、検出
器28によって反射X線27の強度の入射角依存性を測
定するものであり、その作用効果は上記の第4の実施の
形態と同様である。
【0043】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に
限られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、本発明の各実施の形態において例示したX線源、X
線ミラー、分光結晶、検出器、チャネルカットアナライ
ザー等は好適な例であるが、必ずしも例示した構成に限
られるものではなく、同様な作用を有するものであれば
置き換え可能である。
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に
限られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、本発明の各実施の形態において例示したX線源、X
線ミラー、分光結晶、検出器、チャネルカットアナライ
ザー等は好適な例であるが、必ずしも例示した構成に限
られるものではなく、同様な作用を有するものであれば
置き換え可能である。
【0044】また、上記の第4及び第5の実施の形態に
おいては、入射X線として白色X線を用いて説明してい
るが、上記の第3の実施の形態に示したチャネルカット
アナライザーとスリットとからなる光学系をスリット1
4と試料15との間に配置して所定の単色X線を取り出
して測定を行っても良いものである。
おいては、入射X線として白色X線を用いて説明してい
るが、上記の第3の実施の形態に示したチャネルカット
アナライザーとスリットとからなる光学系をスリット1
4と試料15との間に配置して所定の単色X線を取り出
して測定を行っても良いものである。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、試料表面の汚染評価に
最適な全反射蛍光X線分析法を用いる際に、エネルギー
分解能が高く且つ検出出力が飽和しない波長分散検出シ
ステムを採用し、且つ、検出効率の悪さをX線ミラーを
用いた一次X線の平行化或いは集光化によって補ってい
るので、高分解能で且つ高感度の測定が可能になる。
最適な全反射蛍光X線分析法を用いる際に、エネルギー
分解能が高く且つ検出出力が飽和しない波長分散検出シ
ステムを採用し、且つ、検出効率の悪さをX線ミラーを
用いた一次X線の平行化或いは集光化によって補ってい
るので、高分解能で且つ高感度の測定が可能になる。
【0046】また、本発明によれば、蛍光X線の入射角
依存性とX線反射率とを同時に測定し、その結果を複合
的に解析しているので、元素情報を直接反映した試料構
造の評価が可能になり、より精度の高い構造評価が可能
になる。
依存性とX線反射率とを同時に測定し、その結果を複合
的に解析しているので、元素情報を直接反映した試料構
造の評価が可能になり、より精度の高い構造評価が可能
になる。
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の説明図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の説明図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態の説明図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態の説明図である。
【図6】本発明の第4の実施の形態の原理の説明図であ
る。
る。
【図7】本発明の第5の実施の形態の説明図である。
【図8】エネルギー分散型蛍光X線分析装置と波長分散
型蛍光X線分析装置のエネルギー分解能の比較図であ
る。
型蛍光X線分析装置のエネルギー分解能の比較図であ
る。
【図9】表面汚染元素からの蛍光X線強度のX線入射角
依存性の説明図である。
依存性の説明図である。
1 一次X線 2 X線ミラー 3 試料 4 蛍光X線 5 分光結晶 6 検出器 11 X線源 12 一次X線 13 X線ミラー 14 スリット 15 試料 16 蛍光X線 17 散乱ソーラースリット 18 分光結晶 19 受光ソーラースリット 20 検出器 21 スリット 22 波長固定型分光器 23 スリット 24 チャネルカットアナライザー 25 スリット 26 単色X線 27 反射X線 28 検出器
Claims (4)
- 【請求項1】 分光していない白色X線或いは分光した
単色X線のいずれかからなる一次X線をX線ミラーによ
って平行化或いは集光したのち、試料の表面に全反射臨
界角近傍の入射角で入射させ、前記試料からの蛍光X線
を波長分散方式で測定することを特徴とする蛍光X線分
析方法。 - 【請求項2】 上記X線ミラーが、X線全反射ミラー或
いは多層膜ミラーのいずれかからなることを特徴とする
請求項1記載の蛍光X線分析方法。 - 【請求項3】 上記波長分散方式による測定が、分光結
晶の角度を走査する角度走査方式或いは特定波長のみを
計測する波長固定方式のいずれかであることを特徴とす
る請求項1または2に記載の蛍光X線分析方法。 - 【請求項4】 分光していない白色X線或いは分光した
単色X線のいずれかからなる一次X線をX線ミラーによ
って平行化或いは集光したのち、試料の表面に全反射臨
界角近傍の入射角で入射させ、前記試料からの蛍光X線
の入射角依存性を波長分散方式で測定するとともに、前
記試料からの反射X線を同時に測定し、前記蛍光X線の
入射角依存性とX線反射率とを複合的に解析することを
特徴とする試料構造の評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30493599A JP2001124711A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 蛍光x線分析方法及び試料構造の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30493599A JP2001124711A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 蛍光x線分析方法及び試料構造の評価方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001124711A true JP2001124711A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=17939096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30493599A Pending JP2001124711A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 蛍光x線分析方法及び試料構造の評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001124711A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003033760A1 (fr) * | 2001-10-17 | 2003-04-24 | Acbtec Co., Ltd. | Procede et dispositif de fabrication d'un film mince multicouche |
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-
1999
- 1999-10-27 JP JP30493599A patent/JP2001124711A/ja active Pending
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