JP2002005858A - 全反射蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板状の試料の任意の測定部位を測定する全反
射蛍光Ｘ線分析装置において、試料の縁近傍にある任意
の測定部位についても正確に測定できる装置を提供す
る。 【解決手段】 板状の試料1 の表面に対し微小な入射角
で１次Ｘ線2 を照射するＸ線源3 と、試料1 における１
次Ｘ線2 の照射位置の直上で試料1 から発生する蛍光Ｘ
線4 の強度を測定するエネルギー分散型の検出器5 と、
試料1 の任意の測定部位が前記検出器5 の直下に位置す
るように試料1 を移動させるための移動手段6 とを備え
た全反射蛍光Ｘ線分析装置において、試料1 の縁近傍に
ある任意の測定部位について、試料1 の上方の領域10か
ら１次Ｘ線2 が照射されて前記領域10外へ全反射するよ
うに位置させて測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等の板状の
試料の任意の測定部位を測定する全反射蛍光Ｘ線分析装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば図２に示すように、試
料１の表面に対し微小な入射角でＸ線源３から１次Ｘ線
２を照射して、発生する蛍光Ｘ線４の強度を、試料１に
おける１次Ｘ線２の照射位置の直上にあるＳＳＤ等のエ
ネルギー分散型の検出器５で測定する全反射蛍光Ｘ線分
析装置があり、Ｓi ウエハ等の板状の試料１の任意の測
定部位を検出器５の直下に位置させて測定できるよう
に、試料１を載置して移動させるためのＸＹθステージ
等の移動手段６を備えている。

【０００３】Ｘ線源３は、Ｘ線管と１次Ｘ線２の単色化
のためのモノクロメータを含み、例えばＷ−Ｌβ線であ
る１次Ｘ線２を、試料１の表面に対し例えば０．０５度
程度の微小な入射角で入射させ（図示と理解の容易のた
め、図面においては誇張して表す）、全反射したＸ線７
を検出器５に入射させないように図面右方向に逃がしつ
つ、例えば円板状のＳi ウエハ１に付着した汚染物質か
ら発生する微弱な蛍光Ｘ線４を検出器５に入射させて分
析する。

【０００４】ここで、装置の感度向上のため、すなわ
ち、１次Ｘ線２をできるだけ減衰させずに試料１に照射
するため、さらにいえば、試料１の測定部位をできるだ
けＸ線源３に近づけて測定するため、以下のように、試
料１の測定部位を、Ｘ線源３からみて試料１の中心かそ
れよりも近くになるよう移動手段６で位置させて測定す
る。例えば、試料１の中心部を測定したい場合には、試
料１を、ＸＹθステージ６のＹステージ６ｃでその移動
スパンの左端（図２中二点鎖線で示す位置）まで移動さ
せる。ＸＹθステージ６のＸステージ６ｂによる紙面垂
直方向への試料１の移動は適宜行う。これにより、所望
の測定部位である試料１の中心部を、検出器５の直下で
１次Ｘ線２が照射される位置にもってくることができ
る。

【０００５】また、試料１の図における左端部を測定し
たい場合には、試料１を、ＸＹθステージ６のＹステー
ジ６ｃでその移動スパンの右端（図２中実線で示す位
置）まで移動させる。Ｘステージ６ｂによる紙面垂直方
向への移動は適宜行う。これにより、所望の測定部位で
ある試料１の左端部を、検出器５の直下で１次Ｘ線２が
照射される位置にもってくることができる。所望の測定
部位が、試料１の中心部と左端部の間にある場合には、
試料１を、Ｘステージ６ｂでその移動スパンの間で適宜
左右方向に移動させる。Ｘステージ６ｂによる紙面垂直
方向への移動は適宜行う。これにより、試料１の中心部
と左端部の間にある所望の測定部位を、検出器５の直下
で１次Ｘ線２が照射される位置にもってくることができ
る。

【０００６】試料１をＸＹθステージ６のθステージ６
ｄに載置した状態で、所望の測定部位が、試料１の中心
よりも右にある場合には、θステージ６ｄで試料１を水
平面内で適宜例えば１８０度回転させ、試料１の中心よ
りも左に位置するよう移動させてから、上述の左端部の
場合または中心部と左端部の間にある場合と同様に位置
合わせすれば、所望の測定部位を、検出器５の直下で１
次Ｘ線２が照射される位置にもってくることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線源３および検出器
５とＸＹθステージ６が上述のような配置関係にある装
置を用いて、試料１の縁近傍にある所望の測定部位、例
えば前記試料１の左端部を、検出器５の直下で１次Ｘ線
２が照射される位置にくるように位置合わせすると（図
２に実線で示す状態）、試料１の上方の領域１０外から
１次Ｘ線２が照射されて前記領域１０へ全反射するよう
に位置させて測定することになる。その結果、図３の拡
大図に示すように、１次Ｘ線２の一部が板状の試料１の
鉛直な端面に照射され、四方に向けて強い散乱線９が発
生する。この散乱線９の一部は、図２の検出器５に入射
し、測定すべき蛍光Ｘ線４に対して大きなバックグラウ
ンドとなり、実質的に測定が不可能になる。例えば縁か
ら６ｍｍ未満の部位は、実質的に測定ができず、これで
は、ウエハ１枚あたりの取得チップ数を増やすため、で
きるだけ縁近傍まで測定したいという要求に応ずること
ができない。

【０００８】本発明は前記従来の問題に鑑みてなされた
もので、ウエハ等の板状の試料の任意の測定部位を測定
する全反射蛍光Ｘ線分析装置において、試料の縁近傍に
ある任意の測定部位についても正確に測定できる装置に
関する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の装置は、板状の試料の表面に対し微小な
入射角で１次Ｘ線を照射するＸ線源と、試料における１
次Ｘ線の照射位置の直上で試料から発生する蛍光Ｘ線の
強度を測定するエネルギー分散型の検出器と、試料の任
意の測定部位が前記検出器の直下に位置するように試料
を移動させるための移動手段とを備えた全反射蛍光Ｘ線
分析装置において、試料の縁近傍にある任意の測定部位
について、試料の上方の領域から１次Ｘ線が照射されて
前記領域外へ全反射するように位置させて測定すること
を特徴とする。

【００１０】請求項１の装置によれば、試料の縁近傍に
ある任意の測定部位について、試料の上方の領域から１
次Ｘ線が照射されて前記領域外へ全反射するように移動
手段で位置させて測定するので、１次Ｘ線が板状の試料
の鉛直な端面に照射されることがなく、強い散乱線が発
生して検出器に入射しバックグラウンドとなることもな
い。したがって、試料の縁近傍の任意の測定部位につい
ても正確に測定できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
全反射蛍光Ｘ線分析装置を図面にしたがって説明する。
まず、この装置の構成について説明する。図１に示すよ
うに、この装置は、いわゆる全反射蛍光Ｘ線分析装置で
あって、ウエハ、液晶用ガラス、ハードディスク、ウエ
ハ結晶成長炉用石英ガラス等の板状の試料１の表面に対
し微小な入射角で１次Ｘ線２を照射するＸ線源３と、試
料１における１次Ｘ線２の照射位置の直上で試料１から
発生する蛍光Ｘ線４の強度を測定するＳＳＤ等のエネル
ギー分散型の検出器５と、試料１の任意の測定部位が検
出器５の直下に位置するように試料１を載置して移動さ
せるための例えばＸＹθステージである移動手段６とを
備えている。

【００１２】Ｘ線源３は、簡略化して図示したが、実際
にはＸ線管と１次Ｘ線２の単色化のためのモノクロメー
タを含み、１次Ｘ線２を試料１の表面に対し全反射が起
こる臨界角以下の微小な入射角例えば０．０５度程度で
入射させ（図示と理解の容易のため、図面においては誇
張して表す）、全反射したＸ線７を検出器５に入射させ
ないように図面右方向に逃がしつつ、試料１から発生す
る蛍光Ｘ線４を検出器５に入射させてその強度を測定す
る。測定は、真空引きされる試料室８内で行われる。

【００１３】ＸＹθステージ６は、試料室８の底部に固
定され紙面垂直方向（Ｘ方向）に延びる基台６ａと、基
台６ａの上で基台６ａに対しＸ方向に移動自在なＸステ
ージ６ｂと、Ｘステージ６ｂの上でＸステージ６ｂに対
し左右方向（Ｙ方向）に移動自在なＹステージ６ｃと、
Ｙステージ６ｃの上でＹステージ６ｃに対し鉛直な回転
軸回りに回転自在なθステージ６ｄとを有している。試
料１は、θステージ６ｄの上に載置される。なお、各ス
テージ６ｂ，６ｃ，６ｄの直進移動、回転のための駆動
源は、図示しないモータ等である。また、基台６ａと試
料室８の底部との間に、高さ調整器や入射角調整器を備
えてもよい。この装置は、試料１の縁近傍にある任意の
測定部位について、試料１の上方の領域１０から１次Ｘ
線２が照射されて前記領域１０外へ全反射するように位
置させて測定する。

【００１４】次に、この装置の動作について説明する。
例えば、円板状の試料１の中心部を測定したい場合に
は、試料１を、ＸＹθステージ６のＹステージ６ｃでそ
の移動スパンの右端（図１中二点鎖線で示す位置）まで
移動させる。ＸＹθステージ６のＸステージ６ｂによる
紙面垂直方向への試料１の移動は適宜行う。これによ
り、所望の測定部位である試料１の中心部を、検出器５
の直下で１次Ｘ線２が照射される位置にもってくること
ができる。

【００１５】また、試料１の図における右端部を測定し
たい場合には、試料１を、ＸＹθステージ６のＹステー
ジ６ｃでその移動スパンの左端（図１中実線で示す位
置）まで移動させる。Ｘステージ６ｂによる紙面垂直方
向への移動は適宜行う。これにより、所望の測定部位で
ある試料１の右端部を、検出器５の直下で１次Ｘ線２が
照射される位置にもってくることができる。所望の測定
部位が、試料１の中心部と右端部の間にある場合には、
試料１を、Ｘステージ６ｂでその移動スパンの間で適宜
左右方向に移動させる。Ｘステージ６ｂによる紙面垂直
方向への移動は適宜行う。これにより、試料１の中心部
と右端部の間にある所望の測定部位を、検出器５の直下
で１次Ｘ線２が照射される位置にもってくることができ
る。

【００１６】試料１をθステージ６ｄに載置した状態
で、所望の測定部位が、試料１の中心よりも左にある場
合には、θステージ６ｄで試料１を水平面内で適宜例え
ば１８０度回転させ、試料１の中心よりも右に位置する
よう移動させてから、上述の右端部の場合または中心部
と右端部の間にある場合と同様に位置合わせすれば、所
望の測定部位を、検出器５の直下で１次Ｘ線２が照射さ
れる位置にもってくることができる。

【００１７】Ｘ線源３および検出器５とＸＹθステージ
６が上述のような配置関係にあるこの装置を用いれば、
試料１の縁近傍にある任意の測定部位、例えば前記試料
１の右端部を、検出器５の直下で１次Ｘ線２が照射され
る位置にくるように位置合わせすると（図１に実線で示
す状態）、試料１の上方の領域１０から１次Ｘ線２が照
射されて前記領域１０外へ全反射するように位置させて
測定することになる。その結果、１次Ｘ線２が板状の試
料１の鉛直な端面に照射されることがなく、強い散乱線
９（図３）が発生して検出器５に入射しバックグラウン
ドとなることもない。したがって、試料１の縁近傍の任
意の測定部位についても正確に測定できる。なお、前記
従来の装置（図２）に比べれば、試料１の測定部位はＸ
線源３から遠い位置で測定されることになるが、Ｘ線源
３におけるＸ線管の出力向上等により、装置全体として
の感度低下は回避できる。

【００１８】１次Ｘ線２をＷ−Ｌβ線、試料１を円板状
のＳi ウエハとし、この実施形態の装置においては試料
１の右の縁から左へ１２ｍｍまで、図２の従来の装置に
おいては試料１の左の縁から右へ１２ｍｍまで、蛍光Ｘ
線４であるＳi −Ｋα線と散乱線９（図３）であるＷ−
Ｌβ線の強度を測定した結果を図４に示す。従来の装置
によれば、縁から６ｍｍ未満の部位は、Ｗ−Ｌβ散乱線
によるバックグラウンドの増大のため、実質的にＳi −
Ｋα線の測定ができないが、この実施形態の装置によれ
ば、縁から２ｍｍの部位でも、より中心側の部位と同様
の正確さでＳi−Ｋα線の測定ができ、縁から２ｍｍ未
満の部位においても、１次Ｘ線照射面積の減少によるＸ
線強度の低下はあるが、Ｗ−Ｌβ散乱線によるバックグ
ラウンドの増大は見られない。

【００１９】なお、従来の装置（図２）、本実施形態の
装置ともに、移動手段６をＸＹθステージ６として説明
したが、図における左右方向（Ｙ方向）をｒ方向とする
ｒθステージとしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の全反射蛍
光Ｘ線分析装置によれば、試料の縁近傍にある任意の測
定部位について、試料の上方の領域から１次Ｘ線が照射
されて前記領域外へ全反射するように移動手段で位置さ
せて測定するので、１次Ｘ線が板状の試料の鉛直な端面
に照射されることがなく、強い散乱線が発生して検出器
に入射しバックグラウンドとなることもない。したがっ
て、試料の縁近傍の任意の測定部位についても正確に測
定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析
装置を示す正面図である。

【図２】従来の全反射蛍光Ｘ線分析装置の一例を示す正
面図である。

【図３】同装置における散乱線発生部分の拡大図であ
る。

【図４】本実施形態の装置と従来の装置による試料の縁
近傍の測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１…試料、２…１次Ｘ線、３…Ｘ線源、４…蛍光Ｘ線、
５…エネルギー分散型の検出器、６…移動手段、１０…
試料の上方の領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の試料の表面に対し微小な入射角で
   １次Ｘ線を照射するＸ線源と、 試料における１次Ｘ線の照射位置の直上で試料から発生
   する蛍光Ｘ線の強度を測定するエネルギー分散型の検出
   器と、 試料の任意の測定部位が前記検出器の直下に位置するよ
   うに試料を移動させるための移動手段とを備えた全反射
   蛍光Ｘ線分析装置において、 試料の縁近傍にある任意の測定部位について、試料の上
   方の領域から１次Ｘ線が照射されて前記領域外へ全反射
   するように位置させて測定することを特徴とする全反射
   蛍光Ｘ線分析装置。