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JPH05249055A - 全反射螢光x線分析装置 - Google Patents

全反射螢光x線分析装置

Info

Publication number
JPH05249055A
JPH05249055A JP8170192A JP8170192A JPH05249055A JP H05249055 A JPH05249055 A JP H05249055A JP 8170192 A JP8170192 A JP 8170192A JP 8170192 A JP8170192 A JP 8170192A JP H05249055 A JPH05249055 A JP H05249055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
sample
rays
incident
primary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8170192A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakuni Numano
正訓 沼野
Norihiko Tsuchiya
憲彦 土屋
Yoshiaki Matsushita
嘉明 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8170192A priority Critical patent/JPH05249055A/ja
Publication of JPH05249055A publication Critical patent/JPH05249055A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】試料表面に入射するX線を全反射させ、このと
き発生する蛍光X線を検出分光し、試料表面の元素組成
を分析する従来の全反射蛍光X線分析装置では、入射X
線が試料面となす角が例えば0.1度以下と極めて低角
である。このため試料表面のX線照射部内のX線強度分
布が不均一となり、正しい分析結果が得られない。この
課題を解決することを目的とする。 【構成】本発明は、X線照射部中心Qを通る垂線ZZ′
に関し対称な同一入射面内の位置に配設され、互いに等
しいX線強度のX線源対と、このX線源対を対称位置関
係を保ったまま入射面内を移動させ固定するX線源対の
位置制御手段とを設けることにより、照射部内のX線強
度分布を均一にした装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蛍光X線分析装置に関
するもので、特に半導体基板等の試料表面の元素組成分
析に使用される全反射蛍光X線分析装置に係るものであ
る。
【0002】
【従来の技術】全反射法による蛍光X線分析法は、試料
表面の不純物分析等に利用されている。図5は、従来の
上記全反射蛍光X線分析装置の構成の概要を示す図であ
る。
【0003】同図において、X線源1からの一次X線2
を、全反射臨界角(全反射するときの入射X線が試料面
となす角)以下で、板状の試料3に入射させ、このとき
に試料より発生する二次(蛍光)X線4を、試料上方に
設置されたX線検出器5により検出し、分光することに
より試料表面層に含まれる元素組成を分析している。な
お、符号6は試料台、7は計数管、8は鉛板等から成る
スリットである。
【0004】この全反射による方法では、試料表面の極
めて浅い部分にのみ一次X線は入射し、全反射するの
で、試料内部からの雑音が少ない等により、高S/Nが
得られるため、試料表面の不純物分析等に使用されてい
る。
【0005】上記従来技術を用いて、試料表面の不純物
分析を行なう場合、次のような問題があった。即ち、同
一入射角の一次X線で同一領域を測定するとき、該領域
の不純物分布濃度が不均一の場合には、一次X線の入射
方向によって測定された濃度値が異なるということ、例
えば図5に示すように一次X線を左側から右方向に入射
する場合と、X線源を右側に移し、一次X線を同一入射
角で右側から左方向に入射する場合とで、測定結果が異
なるという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術では、不純物濃度分布に不均一がある試料の濃度測定
は、一次X線の入射方向によって濃度値が異なるという
問題があった。
【0007】図5に示すように、一次X線は、ある程度
の幅をもっている。このため測定の時、一次X線が入射
する領域で、X線源側と計数管側とで、X線源からの距
離が異なる(即ち前者の距離はd1 、後者の距離は
2 )。この距離の相違は、臨界角以下の低角度入射で
は無視できない大きさであり、また一般にX線強度は距
離の2乗に反比例するので、試料表面に入射する一次X
線の強度は、X線源側と計数管側とで異なってしまう。
このため、試料表面から発生する二次(蛍光)X線の強
度に差が生じる。
【0008】そこで、測定領域(照射部)内で、不純物
濃度の分布が不均一の試料を、従来技術で測定した場
合、前記のX線強度の差によって、測定によって得られ
た不純物濃度の値は、実際の濃度の値と異なってしま
う。
【0009】本発明は、上記知見に基づいて行なわれた
もので、その目的は、試料表面上のX線照射部全域に、
一様な強度の一次X線を入射させ、これにより一次X線
により励起される蛍光X線の強度に均一性を持たせ、例
えば不純物の濃度分布が不均一な試料であっても、その
分布を正確に測定することを可能にする全反射蛍光X線
分析装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、試料表面に入
射するX線を全反射させ、この時励起される蛍光(二
次)X線を検出、分光し、試料表面の元素組成を分析す
る全反射蛍光X線分析装置において、(イ)試料表面の
X線照射部中心を通る該試料表面にたてた垂線に関して
互いに対称な同一入射面内の位置にそれぞれ配設され,
かつ互いに等しいX線強度のX線源対と、(ロ)このX
線源対を,前記対称位置関係を維持した状態で前記入射
面内をそれぞれ移動し、所望位置に固定するX線源対の
位置制御手段とを、具備することを特徴とする全反射蛍
光X線分析装置である。
【0011】
【作用】上記構成の本発明の全反射蛍光X線分析装置に
おいては、図1に例示するように、試料表面と入射X線
束の軸との交点であるX線照射部中心Q点から、第1X
線源11A及び第2X線源11Bまでの距離及び入射角
は互いに等しくかつ入射方向は互いに反対方向である。
X線照射部(測定領域)の各点におけるX線強度は、第
1X線源11A及び第2X線源11Bによるそれぞれの
X線強度の和になる。したがって照射部中心Qより第1
X線源11Aに近い側(左側)の領域のX線強度は、第
1X線源11Aから受ける平均よりも強いX線照射と、
第2X線源11Bから受ける平均よりも弱いX線照射と
の和となり、また中心Qより第2X線源11Bに近い領
域においても同様であり、これにより照射部全域におけ
るX線強度は、大幅に平均化され、実用上は、X線照射
部全域に一様な強度の一次X線を入射させたと考えるこ
とができる。即ち上記対称のX線源対を一対または複数
対設けることにより、試料表面の照射部全域のX線強度
を均一にすることができる。
【0012】上記X線源の位置制御手段は、容易にかつ
精度良くX線源対の前記対称位置決めを行なうために必
要であり、また所望により、比較的容易にX線源の対の
数を増加することもできる。これにより本発明の効果を
高め、かつ確実にすることが可能である。
【0013】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して以下
説明する。
【0014】図1は、本発明の全反射蛍光X線分析装置
の構成例を示す図である。試料台16上に、板状試料
(シリコンウェーハ)13を載置する。試料13の表面
のX線照射部中心をQ点とする。第1X線源11A及び
第2X線源11Bは、Q点で試料表面にたてた垂線Z
Z′に関し、互いに対称であり、かつ同一入射面(紙面
と同じ)内に設けられ、そのX線強度は互いに等しく、
X線源対11を構成する。X線源11A及び11Bは、
それぞれQ点を中心とする円弧型のガイドレール21A
及び21Bに固定されている。このガイドレール21A
及び21Bは、パルスモータを主体とする駆動部20a
及びこれを制御する制御装置19により駆動され、入射
面内を、Q点を中心とし互いに反対方向に回動する。な
おこの場合、X線源対11A及び11Bは、常にZZ´
直線に関し対称であり、それぞれの入射X線束の軸はQ
点を通る。本実施例では、X線源対の位置制御手段は、
ガイドレール21A,21B,パルスモータを主体とす
る駆動部20a及びこれを制御する制御装置19等によ
り構成される。
【0015】試料台16は、パルスモータを主体とする
駆動部20bにより、水平面との傾斜角度の調整ができ
る。また符号15は固体検出器(SSD)であり、一次
X線12を照射することにより、試料表面から放出され
た蛍光X線14を検出、分光し、その強さを測定する。
符号18は鉛スリットである。
【0016】次に試料に対するX線の入射角の制御方法
の手順について述べる。まず2本のガイドレール21
A及び21Bを駆動部20aにより動作させ、2つのX
線源からの一次X線が重なる位置(0°)まで移動させ
る。次に一方のX線源、例えばX線源11AよりX線
を試料13に入射させ、試料台16を動かし、計数管1
7によりX線の強度を検出し、試料台を一次X線と平行
位置に動かす。X線源11A、11B及び試料表面が
一列に並んだ状態、(0°の位置)より、2本のガイド
レール21A及び21Bを駆動部20aにより、同じ量
だけ動かすことにより、X線源11A及び11Bからの
一次X線の入射角を同じにする。また計数管17は、測
定の際は、X線の経路外に置かれる。
【0017】このようにして位置決めされたX線源対を
有する装置においては、試料表面のX線照射部の入射X
線は、第1X線源11A及び第2X線源11Bからの入
射X線の和となり、前述のようにX線照射部内のX線強
度分布の不均一は大幅に改善され、実用上は一様な強度
分布と考えることができる。
【0018】次に図1に示す装置を使用し、分析をした
測定例について説明する。試料には、適当に汚染させ、
かつ不均一性を持たせたSiウェーハを用いた。X線
源、試料、固体検出器等は10-5torr程度の大気圧
中に置かれている。一次X線の入射角は、全反射臨界角
以下の0.05度で入射させた。また2つのX線源の線
質は、いずれもWLβ1 を用いた。図2は、この実施例
により測定した場合の分光スペクトルである。同図の横
軸は、分光された蛍光X線の波長を光子エネルギーで表
わしたもの、縦軸はX線照射部全域から放出される蛍光
X線の分光波長ごとのX線強度(カウント数)を表わ
す。図中のCr、Fe、Ni、Cuの文字を付した矢線
は、それぞれの原子の特性X線波長に対応する光子エネ
ルギーを示す。
【0019】比較のため、図5に示す従来の装置を使用
し、一方からのみX線を入射して測定を行なった。この
場合、試料、X線源及びその強度、入射角、測定領域は
上記実施例と同一である。
【0020】図3は、上記従来技術により、X線を左か
ら入射させた場合の分光スペクトルを示し、図4は、従
来技術によりX線を右から入射させた場合の分光スペク
トルを示す。
【0021】図3及び図4では、同一試料の同一領域を
測定したにもかかわらず、分光スペクトルに違いが生じ
ている。これは測定領域内の入射X線強度分布と不純物
の濃度分布にそれぞれ不均一性があるためで、例えば図
3では、Cr、Fe、Ni、Cuが図4より強い。これ
は、図3の測定のときのX線源に近い方(即ち左側)の
領域中のCr、Fe、Ni、Cuの不純物濃度が高いた
めである。つまり一次X線が強く入射する側の領域即ち
X線源に近い方の側の領域では、不純物からの蛍光X線
の励起強度が強く、一方X線が弱く入射する側の領域の
励起強度との間に差が生じてしまう。
【0022】図2に示す本発明の実施例により測定した
場合、測定領域内に一次X線が一様な強度で入射するた
め、測定領域内の不純物濃度の不均一に影響されず、不
純物濃度に不均一性が存在する試料の平均の濃度を正確
に測定することができる。
【0023】今回の例では、実施例、従来例とも、測定
時間は同じてあるが、実施例では一次X線の入射X線量
は従来例の2倍であるので、従来例と同一のS/N(信
号対雑音比)を得るための測定時間は1/2程度です
む。
【0024】上記実施例ではX線源を2個使用し、1対
のX線源対としたが、これに限定されない。他の実施例
として、等しいX線源を4個使用し、試料の照射部を中
心に十字型に配置し、4本のガイドレールを駆動部、制
御部により同時に制御し、上記実施例と同様な方法で測
定を行なったが、入射X線量が従来例の4倍になるた
め、従来例と同様なS/Nを得るための測定時間は、従
来例の1/4ですみ、2対のX線源を用いることにより
測定時間の大幅な短縮になる。
【0025】上記実施例において、X線源の位置制御手
段は、円弧状のガイドレール等を使用したものである
が、これに限定されない。位置制御手段は、互いに等し
いX線源が、入射X線束の軸が常に所定の照射部中心Q
を通り、前記ZZ′軸に関し対称となる軌道を移動でき
る手段であればよい。例えばX線源対が前記ZZ′軸に
対称な鉛直軌道を、入射X線束の軸がQ点を常に通るよ
うにして、昇降できる移動機構としても差支えない。
【0026】上記実施例においては、複数個のX線源を
同時に使用するため入射するX線強度が強くなり、高S
/Nが短時間で得られるようになった。これを半導体ウ
ェーハに適用すると、現在半導体ウェーハで問題となっ
ている表面上の微量不純物量の測定を精度よく行なうこ
とができ、ウェーハの清浄化に大きく貢献した。
【0027】
【発明の効果】これまで述べたように、本発明により、
試料表面上のX線照射部全域に、一様な強度の一次X線
を入射させ、これにより一次X線により励起される蛍光
X線の強度に均一性を持たせ、例えば不純物の濃度分布
が不均一な試料であっても、その分布を正確に測定する
ことを可能にする全反射蛍光X線分析装置を提供するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全反射蛍光X線分析装置の実施例の構
成図である。
【図2】図1に示す装置を使用したときの分光スペクト
ルである。
【図3】図5に示す従来の装置を使用し、X線を左から
入射させたときの分光スペクトルである。
【図4】図5に示す従来の装置を使用し、X線を右から
入射させたときの分光スペクトルである。
【図5】全反射蛍光X線分析装置の従来例の構成図であ
る。
【符号の説明】
11A X線源対を構成する第1X線源 11B X線源対を構成する第2X線源 12 一次X線 13 試料 14 蛍光X線 15 固体X線検出器 19 制御装置 21A ガイドレール 21B ガイドレール 20a 駆動部 Q X線照射部中心 ZZ′ X線照射部中心を通る試料表面にたてた垂線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料表面に入射するX線を全反射させ、こ
    の時発生する蛍光X線を検出、分光し、試料表面の元素
    組成を分析する全反射蛍光X線分析装置において、 (イ)試料表面のX線照射部中心を通る該試料表面にた
    てた垂線に関して互いに対称な同一入射面内の位置にそ
    れぞれ配設され,かつ互いに等しいX線強度のX線源対
    と、(ロ)このX線源対を,前記対称位置関係を維持し
    た状態で前記入射面内をそれぞれ移動し、所望位置に固
    定するX線源対の位置制御手段とを、具備することを特
    徴とする全反射蛍光X線分析装置。
JP8170192A 1992-03-03 1992-03-03 全反射螢光x線分析装置 Pending JPH05249055A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8170192A JPH05249055A (ja) 1992-03-03 1992-03-03 全反射螢光x線分析装置

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JP8170192A JPH05249055A (ja) 1992-03-03 1992-03-03 全反射螢光x線分析装置

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JPH05249055A true JPH05249055A (ja) 1993-09-28

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JP8170192A Pending JPH05249055A (ja) 1992-03-03 1992-03-03 全反射螢光x線分析装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009097906A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Rigaku Corp 全反射蛍光x線分析装置およびその装置に用いるプログラム
JP2009222463A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Rigaku Corp 全反射蛍光x線分析装置
JP2022505390A (ja) * 2018-10-18 2022-01-14 セキュリティ マターズ リミテッド 物質中の異物の検出及び特定のためのシステム及び方法

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