JP2001235437A - 全反射蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents
全反射蛍光ｘ線分析装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽元素分析に好適な２次ターゲット法を用い
て、Ｘ線の利用効率および測定限界を大幅に向上できる
全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供する。 【解決手段】 全反射蛍光Ｘ線分析装置は、第１励起Ｘ
線ＸＡを発生するエンドウインドウ型のＸ線管１と、第
１励起Ｘ線ＸＡによって励起されて第２励起Ｘ線ＸＢを
発生し第２励起Ｘ線ＸＢを全反射入射角度で試料ＳＰに
照射するための断面三角形状の２次ターゲット２と、第
２励起Ｘ線ＸＢの照射範囲を規定するの絞り３と、試料
ＳＰから発生する蛍光Ｘ線ＸＣを検出するＸ線検出器４
と、Ｘ線検出器４からの検出信号をエネルギー分散方式
等によって解析するデータ解析部５と、解析結果を表示
するディスプレイ部６などで構成される。
て、Ｘ線の利用効率および測定限界を大幅に向上できる
全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供する。 【解決手段】 全反射蛍光Ｘ線分析装置は、第１励起Ｘ
線ＸＡを発生するエンドウインドウ型のＸ線管１と、第
１励起Ｘ線ＸＡによって励起されて第２励起Ｘ線ＸＢを
発生し第２励起Ｘ線ＸＢを全反射入射角度で試料ＳＰに
照射するための断面三角形状の２次ターゲット２と、第
２励起Ｘ線ＸＢの照射範囲を規定するの絞り３と、試料
ＳＰから発生する蛍光Ｘ線ＸＣを検出するＸ線検出器４
と、Ｘ線検出器４からの検出信号をエネルギー分散方式
等によって解析するデータ解析部５と、解析結果を表示
するディスプレイ部６などで構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ等
の試料に励起Ｘ線を照射して、試料表面に付着した物質
が発生する蛍光Ｘ線を検出することによって、付着物質
の定性分析や定量分析を行うための全反射蛍光Ｘ線分析
装置に関する。
の試料に励起Ｘ線を照射して、試料表面に付着した物質
が発生する蛍光Ｘ線を検出することによって、付着物質
の定性分析や定量分析を行うための全反射蛍光Ｘ線分析
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学的に平滑な平面を有するシリコンウ
エハに、低い入射角度でＸ線を照射することによって、
ウエハ表面に付着した物質からの蛍光Ｘ線を検出して、
エネルギー分散方式等で分析する全反射蛍光Ｘ線分析装
置（Total Reflection X−rayFluorescence）が知られ
ており、励起Ｘ線を被検物表面上で全反射させることに
よって、被検物の表面近傍のみの情報を高Ｓ／Ｎ比で得
ることができる。
エハに、低い入射角度でＸ線を照射することによって、
ウエハ表面に付着した物質からの蛍光Ｘ線を検出して、
エネルギー分散方式等で分析する全反射蛍光Ｘ線分析装
置（Total Reflection X−rayFluorescence）が知られ
ており、励起Ｘ線を被検物表面上で全反射させることに
よって、被検物の表面近傍のみの情報を高Ｓ／Ｎ比で得
ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の全反射蛍光Ｘ線
分析装置では、比較的強い蛍光Ｘ線を放つ遷移金属の分
析が主流であったが、最近では原子番号の比較的小さい
軽元素、特にＡｌ、Ｎａ等も分析対象とする要求が高ま
っている。これは、1)集積回路の製造装置の構成部材と
してＡｌが多用されていること、2)集積回路の配線材料
としてＡｌが多用されていること、3)ＡｌやＮａを分析
するために他の破壊分析に頼っていること、などにの理
由による。
分析装置では、比較的強い蛍光Ｘ線を放つ遷移金属の分
析が主流であったが、最近では原子番号の比較的小さい
軽元素、特にＡｌ、Ｎａ等も分析対象とする要求が高ま
っている。これは、1)集積回路の製造装置の構成部材と
してＡｌが多用されていること、2)集積回路の配線材料
としてＡｌが多用されていること、3)ＡｌやＮａを分析
するために他の破壊分析に頼っていること、などにの理
由による。
【０００４】しかしながら、現在の全反射蛍光Ｘ線分析
装置で軽元素分析を行なう場合、1)遷移金属分析とは異
なる励起Ｘ線源が必要となり、さらに励起エネルギーの
最適化が未検討であること、2)軽元素はもともと蛍光Ｘ
線の励起効率が低いこと、3)シリコンウエハから発生す
る高強度のＳｉ特性Ｘ線ピークの裾にＡｌ等の軽元素特
性Ｘ線ピークが隠れてしまう傾向があること、等の課題
がある。
装置で軽元素分析を行なう場合、1)遷移金属分析とは異
なる励起Ｘ線源が必要となり、さらに励起エネルギーの
最適化が未検討であること、2)軽元素はもともと蛍光Ｘ
線の励起効率が低いこと、3)シリコンウエハから発生す
る高強度のＳｉ特性Ｘ線ピークの裾にＡｌ等の軽元素特
性Ｘ線ピークが隠れてしまう傾向があること、等の課題
がある。
【０００５】たとえば特願平７−１４４０５４号では、
Ｘ線管からの１次Ｘ線をモノクロメータを用いて単色化
する際、Ａｌ−Ｋ吸収端より大きくてＳｉ−Ｋ吸収端よ
り小さい励起Ｘ線エネルギー、たとえばＷ（タングステ
ン）−Ｍ線やＳｉ−Ｋ線などを選択して、励起効率を向
上させる手法が開示されている。しかしながら、Ｘ線管
が発生するＸ線のうち低エネルギーの特性Ｘ線の量は元
来それほど多くなく、さらにモノクロメータでＸ線回折
を行なうにはライン状のＸ線ビームが必要であり、その
ため側面からＸ線を出射するサイドウインドウ型のＸ線
管の使用が不可欠となる。サイドウインドウ型は、Ｘ線
管のＢｅ（ベリリウム）窓が厚いため、低エネルギーＸ
線の窓吸収量が大きくなるという問題がある。
Ｘ線管からの１次Ｘ線をモノクロメータを用いて単色化
する際、Ａｌ−Ｋ吸収端より大きくてＳｉ−Ｋ吸収端よ
り小さい励起Ｘ線エネルギー、たとえばＷ（タングステ
ン）−Ｍ線やＳｉ−Ｋ線などを選択して、励起効率を向
上させる手法が開示されている。しかしながら、Ｘ線管
が発生するＸ線のうち低エネルギーの特性Ｘ線の量は元
来それほど多くなく、さらにモノクロメータでＸ線回折
を行なうにはライン状のＸ線ビームが必要であり、その
ため側面からＸ線を出射するサイドウインドウ型のＸ線
管の使用が不可欠となる。サイドウインドウ型は、Ｘ線
管のＢｅ（ベリリウム）窓が厚いため、低エネルギーＸ
線の窓吸収量が大きくなるという問題がある。
【０００６】また、実願昭６３−１１６９１６号では、
２次ターゲットを用いてＸ線を単色化する手法が開示さ
れている。この方法では、Ｘ線管から発生した高エネル
ギーＸ線をより低いエネルギーの蛍光Ｘ線に変換してい
るため、Ｘ線管の窓の影響を受けにくい。しかしなが
ら、２次ターゲットからあらゆる方向に蛍光Ｘ線が放射
するため、試料に全反射入射角度で入射するＸ線はごく
一部に限られ、Ｘ線の利用効率が極めて低いという問題
があり、実用化にはほど遠い。
２次ターゲットを用いてＸ線を単色化する手法が開示さ
れている。この方法では、Ｘ線管から発生した高エネル
ギーＸ線をより低いエネルギーの蛍光Ｘ線に変換してい
るため、Ｘ線管の窓の影響を受けにくい。しかしなが
ら、２次ターゲットからあらゆる方向に蛍光Ｘ線が放射
するため、試料に全反射入射角度で入射するＸ線はごく
一部に限られ、Ｘ線の利用効率が極めて低いという問題
があり、実用化にはほど遠い。
【０００７】本発明の目的は、軽元素分析に好適な２次
ターゲット法を用いて、Ｘ線の利用効率および測定限界
を大幅に向上できる全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供する
ことである。
ターゲット法を用いて、Ｘ線の利用効率および測定限界
を大幅に向上できる全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線出射方向
が試料測定面の法線方向に略平行となるように設けら
れ、第１励起Ｘ線を発生するためのＸ線管と、Ｘ線管の
Ｘ線出射面と試料測定面との間に設けられ、第１励起Ｘ
線によって励起されて第２励起Ｘ線を発生し、第２励起
Ｘ線を全反射入射角度で試料に照射するための２次ター
ゲットと、第２励起Ｘ線によって励起された試料領域か
ら発生する蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器とを備
えることを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置である。
が試料測定面の法線方向に略平行となるように設けら
れ、第１励起Ｘ線を発生するためのＸ線管と、Ｘ線管の
Ｘ線出射面と試料測定面との間に設けられ、第１励起Ｘ
線によって励起されて第２励起Ｘ線を発生し、第２励起
Ｘ線を全反射入射角度で試料に照射するための２次ター
ゲットと、第２励起Ｘ線によって励起された試料領域か
ら発生する蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器とを備
えることを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置である。
【０００９】本発明に従えば、Ｘ線出射方向が試料測定
面の法線方向に略平行となるようにＸ線管を配置するこ
とによって、Ｘ線管のＸ線出射面と試料測定面との間に
配置した２次ターゲットに入射するＸ線量が増加するた
め、Ｘ線利用効率を大幅に向上できる。
面の法線方向に略平行となるようにＸ線管を配置するこ
とによって、Ｘ線管のＸ線出射面と試料測定面との間に
配置した２次ターゲットに入射するＸ線量が増加するた
め、Ｘ線利用効率を大幅に向上できる。
【００１０】また、２次ターゲットを用いてＸ線管から
発生した高エネルギーの第１励起Ｘ線をより低いエネル
ギーの第２励起Ｘ線に変換しているため、軽元素分析に
必要な低エネルギーＸ線を効率的に試料に照射できる。
発生した高エネルギーの第１励起Ｘ線をより低いエネル
ギーの第２励起Ｘ線に変換しているため、軽元素分析に
必要な低エネルギーＸ線を効率的に試料に照射できる。
【００１１】また本発明は、前記Ｘ線管は、エンドウイ
ンドウ型であることを特徴とする。
ンドウ型であることを特徴とする。
【００１２】本発明に従えば、エンドウインドウ型のＸ
線管を採用することによって、Ｘ線管のＸ線発生源（陽
極ターゲット）を２次ターゲットにできる限り接近させ
ることが可能となるため、Ｘ線利用効率をより向上でき
る。
線管を採用することによって、Ｘ線管のＸ線発生源（陽
極ターゲット）を２次ターゲットにできる限り接近させ
ることが可能となるため、Ｘ線利用効率をより向上でき
る。
【００１３】たとえば図１に示すように、エンドウイン
ドウ型のＸ線管１を試料測定面に接近して配置し、Ｘ線
管１の端面１ａと試料測定面との間に２次ターゲット２
を設けることによって、第１励起Ｘ線ＸＡから第２励起
Ｘ線ＸＢへの変換効率および第２励起Ｘ線ＸＢの照射効
率を高くできる。
ドウ型のＸ線管１を試料測定面に接近して配置し、Ｘ線
管１の端面１ａと試料測定面との間に２次ターゲット２
を設けることによって、第１励起Ｘ線ＸＡから第２励起
Ｘ線ＸＢへの変換効率および第２励起Ｘ線ＸＢの照射効
率を高くできる。
【００１４】これに対して側面からＸ線を出射するサイ
ドウインドウ型のＸ線管を用いた場合は、たとえば図５
に示すように、Ｘ線管１１のターゲット１１ｂを試料Ｓ
Ｐに接近させることが困難になる。また大面積の２次タ
ーゲット１２を３０度〜９０度に傾斜させて配置すれ
ば、Ｘ線利用効率を高くできるが、試料ＳＰへの入射角
を全反射角度に設定できなくなる。
ドウインドウ型のＸ線管を用いた場合は、たとえば図５
に示すように、Ｘ線管１１のターゲット１１ｂを試料Ｓ
Ｐに接近させることが困難になる。また大面積の２次タ
ーゲット１２を３０度〜９０度に傾斜させて配置すれ
ば、Ｘ線利用効率を高くできるが、試料ＳＰへの入射角
を全反射角度に設定できなくなる。
【００１５】一方、別の配置例として、たとえば図６に
示すように、サイドウインドウ型のＸ線管１１を用いて
２次ターゲット１２を試料ＳＰの外側に配置した場合で
も、全反射角度で入射可能なＸ線の割合は極めて少な
い。
示すように、サイドウインドウ型のＸ線管１１を用いて
２次ターゲット１２を試料ＳＰの外側に配置した場合で
も、全反射角度で入射可能なＸ線の割合は極めて少な
い。
【００１６】また本発明は、２次ターゲットのＸ線入射
面と試料測定面との成す角度θａが１度〜５度の範囲で
あることを特徴とする。
面と試料測定面との成す角度θａが１度〜５度の範囲で
あることを特徴とする。
【００１７】本発明に従えば、２次ターゲットのＸ線入
射面の傾斜角度を試料測定面に対して１度〜５度の範囲
に設定することによって、全反射角度で入射する第２励
起Ｘ線の量を格段に増加させることができる。２次ター
ゲットとして、ターゲット材質自体が断面三角形状であ
るものや板状のターゲットを傾斜ホルダに固定したも
の、等が利用可能であり、こうした２次ターゲットを使
用することによって、第２励起Ｘ線の全反射入射を容易
に設定できる。
射面の傾斜角度を試料測定面に対して１度〜５度の範囲
に設定することによって、全反射角度で入射する第２励
起Ｘ線の量を格段に増加させることができる。２次ター
ゲットとして、ターゲット材質自体が断面三角形状であ
るものや板状のターゲットを傾斜ホルダに固定したも
の、等が利用可能であり、こうした２次ターゲットを使
用することによって、第２励起Ｘ線の全反射入射を容易
に設定できる。
【００１８】たとえば図７に示すように、エンドウイン
ドウ型のＸ線管２１を試料測定面に接近して配置し、Ｘ
線入射面の傾斜角度が大きい２次ターゲット２２を配置
した場合、第２励起Ｘ線のうち全反射で入射する量が少
なくなり、Ｘ線利用効率が大きく低下してしまうことに
なる。
ドウ型のＸ線管２１を試料測定面に接近して配置し、Ｘ
線入射面の傾斜角度が大きい２次ターゲット２２を配置
した場合、第２励起Ｘ線のうち全反射で入射する量が少
なくなり、Ｘ線利用効率が大きく低下してしまうことに
なる。
【００１９】また本発明は、２次ターゲットの試料領域
側に設けられ、第２励起Ｘ線の照射範囲を規定するため
のＸ線絞りを備えることを特徴とする。
側に設けられ、第２励起Ｘ線の照射範囲を規定するため
のＸ線絞りを備えることを特徴とする。
【００２０】本発明に従えば、２次ターゲットの試料領
域側にＸ線絞りを設けることによって、全反射入射に必
要なＸ線を効率的に選別できる。また、２次ターゲット
自体が試料側に回り込むＸ線を遮蔽するＸ線絞りの役割
を果たすため、Ｘ線絞りの形状は試料側以外の３方向を
規制する形状、たとえばコ字状のもので済むため、小型
化が図られる。
域側にＸ線絞りを設けることによって、全反射入射に必
要なＸ線を効率的に選別できる。また、２次ターゲット
自体が試料側に回り込むＸ線を遮蔽するＸ線絞りの役割
を果たすため、Ｘ線絞りの形状は試料側以外の３方向を
規制する形状、たとえばコ字状のもので済むため、小型
化が図られる。
【００２１】また本発明は、試料がシリコン基板であ
り、２次ターゲットがシリコン単結晶で形成され、第２
励起Ｘ線がＳｉ−Ｋ線であり、Ｘ線検出器はＡｌ蛍光Ｘ
線を検出することを特徴とする。
り、２次ターゲットがシリコン単結晶で形成され、第２
励起Ｘ線がＳｉ−Ｋ線であり、Ｘ線検出器はＡｌ蛍光Ｘ
線を検出することを特徴とする。
【００２２】本発明に従えば、２次ターゲットとしてシ
リコン単結晶を用いることによって、Ｓｉ−Ｋ吸収端よ
り高いエネルギー線が発生しないため、軽元素の特性Ｘ
線のピーク分離が容易になり、特にシリコン基板上のＡ
ｌ分析に好適な構成となる。また、シリコン単結晶は半
導体製造分野の発展に伴って極めて高純度のものが低価
格で入手できるため、不純物に起因するノイズＸ線の影
響を解消できる。また、２次ターゲットは試料に接近し
て配置するため、２次ターゲットの組成成分による試料
汚染が懸念されるが、両者の組成ともシリコンであるた
め分析上問題となる汚染が生じにくい。
リコン単結晶を用いることによって、Ｓｉ−Ｋ吸収端よ
り高いエネルギー線が発生しないため、軽元素の特性Ｘ
線のピーク分離が容易になり、特にシリコン基板上のＡ
ｌ分析に好適な構成となる。また、シリコン単結晶は半
導体製造分野の発展に伴って極めて高純度のものが低価
格で入手できるため、不純物に起因するノイズＸ線の影
響を解消できる。また、２次ターゲットは試料に接近し
て配置するため、２次ターゲットの組成成分による試料
汚染が懸念されるが、両者の組成ともシリコンであるた
め分析上問題となる汚染が生じにくい。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態を示
す構成図であり、図２はその部分拡大図である。全反射
蛍光Ｘ線分析装置は、第１励起Ｘ線ＸＡを発生するＸ線
管１と、第１励起Ｘ線ＸＡによって励起されて第２励起
Ｘ線ＸＢを発生する２次ターゲット２と、第２励起Ｘ線
ＸＢの照射範囲を規定するの絞り３と、試料から発生す
る蛍光Ｘ線ＸＣを検出するＸ線検出器４と、Ｘ線検出器
４からの検出信号をエネルギー分散方式等によって解析
するデータ解析部５と、解析結果を表示するディスプレ
イ部６などで構成される。
す構成図であり、図２はその部分拡大図である。全反射
蛍光Ｘ線分析装置は、第１励起Ｘ線ＸＡを発生するＸ線
管１と、第１励起Ｘ線ＸＡによって励起されて第２励起
Ｘ線ＸＢを発生する２次ターゲット２と、第２励起Ｘ線
ＸＢの照射範囲を規定するの絞り３と、試料から発生す
る蛍光Ｘ線ＸＣを検出するＸ線検出器４と、Ｘ線検出器
４からの検出信号をエネルギー分散方式等によって解析
するデータ解析部５と、解析結果を表示するディスプレ
イ部６などで構成される。
【００２４】試料ＳＰは、集積回路等に使用される半導
体基板などであり、ここでは８インチウエハ等のシリコ
ン基板の例を説明する。試料ＳＰは、水平方向および鉛
直方向の位置決めを行なうＸＹＺテーブルで支持され、
第２励起Ｘ線ＸＢの照射領域はＣＰＵ制御によって精度
良く設定される。
体基板などであり、ここでは８インチウエハ等のシリコ
ン基板の例を説明する。試料ＳＰは、水平方向および鉛
直方向の位置決めを行なうＸＹＺテーブルで支持され、
第２励起Ｘ線ＸＢの照射領域はＣＰＵ制御によって精度
良く設定される。
【００２５】Ｘ線管１は、端面１ａの内側に接近した配
置されたターゲット１ｂと、ターゲット１ｂに向けて熱
電子を発生するフィラメント１ｃと、端面１ａに設けら
れ、ターゲット１ｂから発生したＸ線を低損失で通過さ
せるＸ線窓（たとえばＢｅ製窓）などで構成され、端面
１ａからＸ線を発生する構造であることからエンドウイ
ンドウ型と称される。
置されたターゲット１ｂと、ターゲット１ｂに向けて熱
電子を発生するフィラメント１ｃと、端面１ａに設けら
れ、ターゲット１ｂから発生したＸ線を低損失で通過さ
せるＸ線窓（たとえばＢｅ製窓）などで構成され、端面
１ａからＸ線を発生する構造であることからエンドウイ
ンドウ型と称される。
【００２６】ターゲット１ｂの材質は、Ｓｉ−Ｋ線の励
起効率の点で、たとえばＲｈ、Ａｇ、Ｃｒ等が好まし
い。
起効率の点で、たとえばＲｈ、Ａｇ、Ｃｒ等が好まし
い。
【００２７】第１励起Ｘ線ＸＡの出射方向は、端面１ａ
が試料ＳＰにできる限り接近するように、試料ＳＰの表
面の法線方向に対して略平行となるように配置される。
が試料ＳＰにできる限り接近するように、試料ＳＰの表
面の法線方向に対して略平行となるように配置される。
【００２８】なお、Ｘ線管１のターゲット１ｂと２次タ
ーゲット２をできる限り接近させるには、Ｘ線管１の端
面１ａと２次ターゲット２のＸ線入射面２ａとが平行で
あることが好ましいが、実際の装置上ではＸ線検出器４
の冷却手段（不図示）等の周辺機器との干渉を回避する
ためにＸ線管１の管軸１ｄをある程度（θｄ＝２０度
位）傾斜させることもある。
ーゲット２をできる限り接近させるには、Ｘ線管１の端
面１ａと２次ターゲット２のＸ線入射面２ａとが平行で
あることが好ましいが、実際の装置上ではＸ線検出器４
の冷却手段（不図示）等の周辺機器との干渉を回避する
ためにＸ線管１の管軸１ｄをある程度（θｄ＝２０度
位）傾斜させることもある。
【００２９】２次ターゲット２は、Ｘ線管１の端面１ａ
と試料ＳＰとの間の狭い隙間に挿入可能なように、薄い
断面三角形状を成し、たとえば長さ３０ｍｍで最大厚１
ｍｍ程度のくさび状板として形成される。２次ターゲッ
ト２の組成は、試料ＳＰの構成元素および分析対象元素
に応じて適宜選択でき、シリコン基板に付着したＡｌ等
の軽元素を対象とする場合には、Ｓｉ−Ｋ吸収端より低
いエネルギー線を発生可能なＳｉ、Ｒｂ、Ｔａ等が好適
である。
と試料ＳＰとの間の狭い隙間に挿入可能なように、薄い
断面三角形状を成し、たとえば長さ３０ｍｍで最大厚１
ｍｍ程度のくさび状板として形成される。２次ターゲッ
ト２の組成は、試料ＳＰの構成元素および分析対象元素
に応じて適宜選択でき、シリコン基板に付着したＡｌ等
の軽元素を対象とする場合には、Ｓｉ−Ｋ吸収端より低
いエネルギー線を発生可能なＳｉ、Ｒｂ、Ｔａ等が好適
である。
【００３０】２次ターゲット２のＸ線入射面２ａの傾斜
角度θａは、第１励起Ｘ線ＸＡの出射角度および試料Ｓ
Ｐに対する第２励起Ｘ線ＸＢの入射角度に応じて適宜設
定でき、試料測定面に対して１度〜５度の範囲が好まし
く、たとえば約２度程度になる。傾斜角度θａを低い角
度に設定することによって、全反射角度で入射する第２
励起Ｘ線ＸＢの量を格段に増加させることができる。
角度θａは、第１励起Ｘ線ＸＡの出射角度および試料Ｓ
Ｐに対する第２励起Ｘ線ＸＢの入射角度に応じて適宜設
定でき、試料測定面に対して１度〜５度の範囲が好まし
く、たとえば約２度程度になる。傾斜角度θａを低い角
度に設定することによって、全反射角度で入射する第２
励起Ｘ線ＸＢの量を格段に増加させることができる。
【００３１】なお、２次ターゲット２は試料ＳＰに接近
して配置するため、２次ターゲット２の組成を試料ＳＰ
と一致させることによって、分析上問題となる汚染が生
じにくい。
して配置するため、２次ターゲット２の組成を試料ＳＰ
と一致させることによって、分析上問題となる汚染が生
じにくい。
【００３２】絞り３は、Ｘ線を吸収できるＰｂ（鉛）な
どの材料で形成され、２次ターゲット２の試料領域側に
位置する薄肉部付近に設けられる。この付近は、Ｘ線管
１を試料ＳＰに接近させている関係でスペースに余裕が
無い。そのため、試料側に回り込むＸ線を遮蔽する役割
を２次ターゲット２で代用して、絞り３は残りの３方向
の回り込みを規制する形状、たとえばコ字状として省ス
ペース化を図っている。
どの材料で形成され、２次ターゲット２の試料領域側に
位置する薄肉部付近に設けられる。この付近は、Ｘ線管
１を試料ＳＰに接近させている関係でスペースに余裕が
無い。そのため、試料側に回り込むＸ線を遮蔽する役割
を２次ターゲット２で代用して、絞り３は残りの３方向
の回り込みを規制する形状、たとえばコ字状として省ス
ペース化を図っている。
【００３３】２次ターゲット２からの第２励起Ｘ線ＸＢ
は、絞り３によって整形され、試料ＳＰの表面に対して
全反射入射角度で入射する。たとえば第２励起Ｘ線ＸＢ
がＳｉ−Ｋ線である場合、入射角度が全反射臨界角度θ
ｃ１．０３度以下であれば全反射条件を満たす。
は、絞り３によって整形され、試料ＳＰの表面に対して
全反射入射角度で入射する。たとえば第２励起Ｘ線ＸＢ
がＳｉ−Ｋ線である場合、入射角度が全反射臨界角度θ
ｃ１．０３度以下であれば全反射条件を満たす。
【００３４】第２励起Ｘ線ＸＢが照射された試料領域か
らは、試料ＳＰの表面に存在する元素の蛍光Ｘ線ＸＣが
発生する。なお、２次ターゲット２の使用によって、シ
リコン基板自体は励起されず、基板由来のＳｉ特性Ｘ線
は発生しない。
らは、試料ＳＰの表面に存在する元素の蛍光Ｘ線ＸＣが
発生する。なお、２次ターゲット２の使用によって、シ
リコン基板自体は励起されず、基板由来のＳｉ特性Ｘ線
は発生しない。
【００３５】Ｘ線検出器４は、液体窒素等によって冷却
された半導体検出素子およびプリアンプなどを備え、検
出窓に入射した蛍光Ｘ線ＸＣのエネルギーに応じた波高
値を持つパルス信号を出力する。
された半導体検出素子およびプリアンプなどを備え、検
出窓に入射した蛍光Ｘ線ＸＣのエネルギーに応じた波高
値を持つパルス信号を出力する。
【００３６】データ解析部５は、信号の波高値に基づい
て蛍光Ｘ線ＸＣのエネルギースペクトルを生成し、スペ
クトルのピーク位置およびピーク高さなどを解析するこ
とによって、試料ＳＰの表面に存在する元素の定量分析
を行なう。
て蛍光Ｘ線ＸＣのエネルギースペクトルを生成し、スペ
クトルのピーク位置およびピーク高さなどを解析するこ
とによって、試料ＳＰの表面に存在する元素の定量分析
を行なう。
【００３７】次に各部品の具体的な配置例を説明する。
図２に示すように、第１励起Ｘ線ＸＡが効率良く変換さ
れる２次ターゲット２の有効入射領域ｒ２は試料ＳＰ上
で約２０ｍｍの直径を有する。有効入射領域ｒ２におけ
る２次ターゲット２のＸ線入射面２ａのエッジ高さｈ
１、ｈ２はそれぞれ約０．３ｍｍ、約１．０ｍｍであ
る。第２励起Ｘ線ＸＢが入射する試料ＳＰの有効入射領
域ｒ１は約１０ｍｍの幅を有する。有効入射領域ｒ１か
ら有効入射領域ｒ２までの距離Ｌ２は約８０ｍｍに設定
される。
図２に示すように、第１励起Ｘ線ＸＡが効率良く変換さ
れる２次ターゲット２の有効入射領域ｒ２は試料ＳＰ上
で約２０ｍｍの直径を有する。有効入射領域ｒ２におけ
る２次ターゲット２のＸ線入射面２ａのエッジ高さｈ
１、ｈ２はそれぞれ約０．３ｍｍ、約１．０ｍｍであ
る。第２励起Ｘ線ＸＢが入射する試料ＳＰの有効入射領
域ｒ１は約１０ｍｍの幅を有する。有効入射領域ｒ１か
ら有効入射領域ｒ２までの距離Ｌ２は約８０ｍｍに設定
される。
【００３８】有効入射領域ｒ１に入射する第２励起Ｘ線
ＸＢの立体角が大きいほどＸ線利用効率が高くなるた
め、２次ターゲット２およびＸ線管１は有効入射領域ｒ
１に接近させる方が好ましく、さらにエッジ高さｈ１は
できる限り小さい方が好ましい。また、エッジ高さｈ２
で発生した第２励起Ｘ線ＸＢが最大の入射角θmax とな
るため、最大入射角θmax ＝Arctan（ｈ２／Ｌ２）は全
反射臨界角度θｃを超えないように設定することが好ま
しい。
ＸＢの立体角が大きいほどＸ線利用効率が高くなるた
め、２次ターゲット２およびＸ線管１は有効入射領域ｒ
１に接近させる方が好ましく、さらにエッジ高さｈ１は
できる限り小さい方が好ましい。また、エッジ高さｈ２
で発生した第２励起Ｘ線ＸＢが最大の入射角θmax とな
るため、最大入射角θmax ＝Arctan（ｈ２／Ｌ２）は全
反射臨界角度θｃを超えないように設定することが好ま
しい。
【００３９】２次ターゲット２のＸ線入射面２ａの傾斜
角度θａは、２次ターゲット２の変換効率を確保するた
めに、次の手順で決定できる。まず、最大入射角θmax
を全反射臨界角度θｃを超えないように、たとえばθｃ
の８０％程度に設定し、次にＸ線管１のターゲット１ｂ
の寸法等に基づいてＸ線管１が臨む有効入射領域ｒ２を
決定し、次に機構設計上の制約に基づいてエッジ高さｈ
１を決定し、次に試料ＳＰの有効入射領域ｒ１の右端か
ら２次ターゲット２の有効入射領域ｒ２の右端までの距
離Ｌ２を決定する。すると、傾斜角度θａ＝Arctan
（（ｈ２−ｈ１）／ｒ２）として決定できる。
角度θａは、２次ターゲット２の変換効率を確保するた
めに、次の手順で決定できる。まず、最大入射角θmax
を全反射臨界角度θｃを超えないように、たとえばθｃ
の８０％程度に設定し、次にＸ線管１のターゲット１ｂ
の寸法等に基づいてＸ線管１が臨む有効入射領域ｒ２を
決定し、次に機構設計上の制約に基づいてエッジ高さｈ
１を決定し、次に試料ＳＰの有効入射領域ｒ１の右端か
ら２次ターゲット２の有効入射領域ｒ２の右端までの距
離Ｌ２を決定する。すると、傾斜角度θａ＝Arctan
（（ｈ２−ｈ１）／ｒ２）として決定できる。
【００４０】図３は２次ターゲット２の他の例を示す構
成図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面
図、図３（ａ）は正面図である。２次ターゲット２はＳ
ｉ、Ｒｂ、Ｔａ等から成る薄板状であり、一対のホルダ
２ｂが２次ターゲット２の両端部を支持して、ホルダ２
ｂの間にＸ線管１が配置される。ホルダ２ｂは台形状を
成し、２次ターゲット２の支持角度を設定している。
成図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面
図、図３（ａ）は正面図である。２次ターゲット２はＳ
ｉ、Ｒｂ、Ｔａ等から成る薄板状であり、一対のホルダ
２ｂが２次ターゲット２の両端部を支持して、ホルダ２
ｂの間にＸ線管１が配置される。ホルダ２ｂは台形状を
成し、２次ターゲット２の支持角度を設定している。
【００４１】図４は、２次ターゲット２のさらに他の例
を示す構成図である。２次ターゲット２はＳｉ、Ｒｂ、
Ｔａ等から成る薄板状であり、薄い断面三角形状のホル
ダ２ｂが２次ターゲット２を支持している。ホルダ２ｂ
の傾斜面を所望の角度に加工することによって、２次タ
ーゲット２の支持角度を精度よく設定できる。
を示す構成図である。２次ターゲット２はＳｉ、Ｒｂ、
Ｔａ等から成る薄板状であり、薄い断面三角形状のホル
ダ２ｂが２次ターゲット２を支持している。ホルダ２ｂ
の傾斜面を所望の角度に加工することによって、２次タ
ーゲット２の支持角度を精度よく設定できる。
【００４２】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、Ｘ
線出射方向が試料測定面の法線方向に略平行となるよう
にＸ線管を配置することによって、Ｘ線管のＸ線出射面
と試料測定面との間に配置した２次ターゲットに入射す
るＸ線量が増加するため、Ｘ線利用効率を大幅に向上で
きる。
線出射方向が試料測定面の法線方向に略平行となるよう
にＸ線管を配置することによって、Ｘ線管のＸ線出射面
と試料測定面との間に配置した２次ターゲットに入射す
るＸ線量が増加するため、Ｘ線利用効率を大幅に向上で
きる。
【００４３】また、２次ターゲットを用いてＸ線管から
発生した高エネルギーの第１励起Ｘ線をより低いエネル
ギーの第２励起Ｘ線に変換しているため、軽元素分析に
必要な低エネルギーＸ線を効率的に試料に照射できる。
発生した高エネルギーの第１励起Ｘ線をより低いエネル
ギーの第２励起Ｘ線に変換しているため、軽元素分析に
必要な低エネルギーＸ線を効率的に試料に照射できる。
【００４４】また、２次ターゲットのＸ線入射面と試料
測定面との成す角度は１度〜５度の範囲が好ましく、こ
れによって全反射角度で入射する第２励起Ｘ線の量を格
段に増加させることができる
測定面との成す角度は１度〜５度の範囲が好ましく、こ
れによって全反射角度で入射する第２励起Ｘ線の量を格
段に増加させることができる
【図１】本発明の実施の一形態を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の一形態の部分拡大図である。
【図３】２次ターゲット２の他の例を示す構成図であ
る。
る。
【図４】２次ターゲット２のさらに他の例を示す構成図
である。
である。
【図５】サイドウインドウ型のＸ線管を用いた比較例１
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図６】サイドウインドウ型のＸ線管を用いた比較例２
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図７】エンドウインドウ型のＸ線管を用いた比較例３
を示す構成図である。
を示す構成図である。
１ Ｘ線管 ２ ２次ターゲット ３ 絞り ４ Ｘ線検出器 ５ データ解析部 ６ ディスプレイ部
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｘ線出射方向が試料測定面の法線方向に
略平行となるように設けられ、第１励起Ｘ線を発生する
ためのＸ線管と、 Ｘ線管のＸ線出射面と試料測定面との間に設けられ、第
１励起Ｘ線によって励起されて第２励起Ｘ線を発生し、
第２励起Ｘ線を全反射入射角度で試料に照射するための
２次ターゲットと、 第２励起Ｘ線によって励起された試料領域から発生する
蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器とを備えることを
特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。 - 【請求項２】 前記Ｘ線管は、エンドウインドウ型であ
ることを特徴とする請求項１記載の全反射蛍光Ｘ線分析
装置。 - 【請求項３】 ２次ターゲットのＸ線入射面と試料測定
面との成す角度θａが１度〜５度の範囲であることを特
徴とする請求項１または２記載の全反射蛍光Ｘ線分析装
置。 - 【請求項４】 ２次ターゲットの試料領域側に設けら
れ、第２励起Ｘ線の照射範囲を規定するためのＸ線絞り
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の全反射蛍光Ｘ線分析装置。 - 【請求項５】 試料がシリコン基板であり、２次ターゲ
ットがシリコン単結晶で形成され、第２励起Ｘ線がＳｉ
−Ｋ線であり、Ｘ線検出器はＡｌ蛍光Ｘ線を検出するこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の全反射
蛍光Ｘ線分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043275A JP2001235437A (ja) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 全反射蛍光ｘ線分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043275A JP2001235437A (ja) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 全反射蛍光ｘ線分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001235437A true JP2001235437A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=18566215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043275A Pending JP2001235437A (ja) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 全反射蛍光ｘ線分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001235437A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261712A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Kimoto Denshi Kogyo Kk | 浮遊粒子状物質の測定装置 |
| KR100941370B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2010-02-10 | 한국원자력연구원 | 극저온 반도체 ｘ선 검출기를 장착한 ｘ선 형광 분석 장치 |
| JPWO2021112079A1 (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | ||
| CN113950621A (zh) * | 2020-05-08 | 2022-01-18 | Isp株式会社 | X射线荧光分析仪 |
| JP2022536875A (ja) * | 2019-09-03 | 2022-08-19 | シグレイ、インコーポレイテッド | コンピュータ断層撮影蛍光ｘ線撮像のためのシステムおよび方法 |
| US11686692B2 (en) | 2020-12-07 | 2023-06-27 | Sigray, Inc. | High throughput 3D x-ray imaging system using a transmission x-ray source |
| US11885755B2 (en) | 2022-05-02 | 2024-01-30 | Sigray, Inc. | X-ray sequential array wavelength dispersive spectrometer |
| US11992350B2 (en) | 2022-03-15 | 2024-05-28 | Sigray, Inc. | System and method for compact laminography utilizing microfocus transmission x-ray source and variable magnification x-ray detector |
-
2000
- 2000-02-21 JP JP2000043275A patent/JP2001235437A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261712A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Kimoto Denshi Kogyo Kk | 浮遊粒子状物質の測定装置 |
| KR100941370B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2010-02-10 | 한국원자력연구원 | 극저온 반도체 ｘ선 검출기를 장착한 ｘ선 형광 분석 장치 |
| JP2022536875A (ja) * | 2019-09-03 | 2022-08-19 | シグレイ、インコーポレイテッド | コンピュータ断層撮影蛍光ｘ線撮像のためのシステムおよび方法 |
| JP7182749B2 (ja) | 2019-09-03 | 2022-12-02 | シグレイ、インコーポレイテッド | コンピュータ断層撮影蛍光ｘ線撮像のためのシステムおよび方法 |
| JPWO2021112079A1 (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | ||
| JP7377890B2 (ja) | 2019-12-02 | 2023-11-10 | 株式会社 堀場アドバンスドテクノ | 蛍光ｘ線分析装置 |
| CN113950621A (zh) * | 2020-05-08 | 2022-01-18 | Isp株式会社 | X射线荧光分析仪 |
| US11686692B2 (en) | 2020-12-07 | 2023-06-27 | Sigray, Inc. | High throughput 3D x-ray imaging system using a transmission x-ray source |
| US11992350B2 (en) | 2022-03-15 | 2024-05-28 | Sigray, Inc. | System and method for compact laminography utilizing microfocus transmission x-ray source and variable magnification x-ray detector |
| US11885755B2 (en) | 2022-05-02 | 2024-01-30 | Sigray, Inc. | X-ray sequential array wavelength dispersive spectrometer |
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