JP3078168B2 - Electromagnetic wave detection device and substrate processing device - Google Patents

Electromagnetic wave detection device and substrate processing device

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JP3078168B2
JP3078168B2 JP06029476A JP2947694A JP3078168B2 JP 3078168 B2 JP3078168 B2 JP 3078168B2 JP 06029476 A JP06029476 A JP 06029476A JP 2947694 A JP2947694 A JP 2947694A JP 3078168 B2 JP3078168 B2 JP 3078168B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、X線や電子ビーム・
イオンビーム等の励起源により元素を励起し、励起され
た元素から放出される電磁波、特に特性X線(以下、特
性X線には蛍光X線を含む)を検出する電磁波検出装置
及びこの電磁波検出装置を用いて基板加工中の組成の変
化を検出可能にする基板加工装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
An electromagnetic wave detection device that excites an element by an excitation source such as an ion beam and detects an electromagnetic wave emitted from the excited element, in particular, a characteristic X-ray (hereinafter, characteristic X-ray includes a fluorescent X-ray) and this electromagnetic wave detection The present invention relates to a substrate processing apparatus capable of detecting a change in composition during substrate processing using the apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子デバイスや半導体等の高集積
化・微細化に伴い、極微量の不純物がデバイス特性を左
右するようになってきている。そのため、極微量の不純
物汚染を調べることが重要となりつつある。このような
極微量の不純物汚染を測定する方法として、X線や電子
ビーム・イオンビーム等の励起源により不純物元素を励
起し、励起された元素から放出される電磁波、特に特性
X線を検出することにより不純物元素を測定する方法が
ある。この測定方法は、試料を破壊することなく不純物
元素を測定できることから、近年よく用いられるように
なっている。
2. Description of the Related Art In recent years, along with the high integration and miniaturization of electronic devices and semiconductors, a trace amount of impurities has influenced device characteristics. For this reason, it is becoming important to examine a very small amount of impurity contamination. As a method for measuring such a minute amount of impurity contamination, an impurity element is excited by an excitation source such as an X-ray or an electron beam / ion beam, and electromagnetic waves emitted from the excited element, particularly characteristic X-rays, are detected. Thus, there is a method of measuring an impurity element. This measuring method has recently been often used because an impurity element can be measured without breaking a sample.

【0003】図21は試料を破壊することなく不純物元
素を測定する従来の電磁波検出装置としてのX線検出装
置を示すもので、例えば「シンクロトロン放射光技術」
(富増多喜夫編著、工業調査会、1990年、p.49
7)に示されたものと同様なものである。図21におい
て、1Aは例えば硅素Si基板上に鉄Feまたは銅Cu
等重金属の不純物が混入されている試料、2は試料1A
の元素を励起するためのシンクロトロン放射光等の励起
源、3は励起源2からのX線5を分光するための分光
器、4a、4bは分光器3の入出射角を決定するための
スリット、6は励起源2からのX線5により励起される
試料1A中の元素が発生する特性X線7を検出するため
の半導体X線検出器、8は波高分析器と記憶・表示装置
を含み上記半導体X線検出器6からの検出信号を処理す
る信号処理回路、9は試料容器である。
FIG. 21 shows an X-ray detector as a conventional electromagnetic wave detector for measuring an impurity element without destroying a sample. For example, "Synchrotron radiation technology"
(Edited by T. Fumasu, Industrial Research Committee, 1990, p. 49
It is similar to that shown in 7). In FIG. 21, 1A is, for example, iron Fe or copper Cu on a silicon Si substrate.
A sample containing impurities of an equal heavy metal, 2 was a sample 1A
An excitation source such as a synchrotron radiation for exciting the elements 3 is a spectroscope for dispersing the X-rays 5 from the excitation source 2, and 4 a and 4 b are for determining an incident / emission angle of the spectroscope 3. A slit 6 is a semiconductor X-ray detector for detecting characteristic X-rays 7 generated by elements in the sample 1A excited by the X-rays 5 from the excitation source 2, and 8 is a pulse height analyzer and a storage / display device. A signal processing circuit for processing a detection signal from the semiconductor X-ray detector 6 includes a sample container 9.

【0004】次に上記構成に係る動作について説明す
る。シンクロトロン放射光等の励起源2から照射される
X線5は、スリット4a、4bにより決定された入出射
角で分光器3により分光され、試料1Aに照射される。
これにより、試料1Aの元素は励起され、励起された元
素が放出する特性X線7を半導体X線検出器6で検出す
る。半導体X線検出器6で検出された特性X線7は信号
処理回路8で処理され、スペクトルとして記憶・表示さ
れる。
Next, the operation of the above configuration will be described. The X-rays 5 emitted from the excitation source 2 such as synchrotron radiation are split by the spectroscope 3 at the incidence / emission angle determined by the slits 4a and 4b, and are applied to the sample 1A.
As a result, the elements of the sample 1A are excited, and the characteristic X-rays 7 emitted by the excited elements are detected by the semiconductor X-ray detector 6. The characteristic X-rays 7 detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by the signal processing circuit 8 and stored and displayed as a spectrum.

【0005】ここで、上記半導体X線検出器6として
は、全体のX線スペクトルが同時に観測できるエネルギ
ー分散型検出器が用いられており、この半導体X線検出
器6のX線検出原理及び上記信号処理回路8に含まれる
図示しない波高分析器における信号処理を図22(a)
ないし(c)を用いて説明する。図22(a)におい
て、6Aは上記半導体X線検出器6に試料1Aから放出
される特性X線7が入射することにより生成される該特
性X線7のエネルギー値に応じた数の電子・正孔対、8
Aと8Bは上記信号処理回路8のバイアス電圧と電流パ
ルスである。
Here, as the semiconductor X-ray detector 6, an energy dispersive detector capable of simultaneously observing the entire X-ray spectrum is used. FIG. 22A shows a signal processing in a wave height analyzer (not shown) included in the signal processing circuit 8.
This will be described with reference to FIGS. In FIG. 22A, reference numeral 6A denotes a number of electrons / electrons corresponding to the energy value of the characteristic X-ray 7 generated when the characteristic X-ray 7 emitted from the sample 1A is incident on the semiconductor X-ray detector 6. Hole pairs, 8
A and 8B are a bias voltage and a current pulse of the signal processing circuit 8, respectively.

【0006】すなわち、上記半導体X線検出器6に特性
X線7が入射すると、それぞれの特性X線7のエネルギ
ー値に比例した数の電子・正孔対6Aが生成され、電流
パルス8Bとして出力し、信号処理回路8は、この電流
パルス8Bを内蔵する増幅器を通して電流パルスの量に
比例した電圧パルスに変換した後、内蔵する波高分析器
によりそれぞれのパルス波高値に相当するチャネルに蓄
積してエネルギースペクトルを得るようになっている。
図22(b)はある試料から放出された特性X線、例え
ば3種類の異なったエネルギー値の特性X線7を半導体
X線検出器6で検出したときに得られる電流パルスを示
す模式図であり、また、図22(c)は図22(b)の
電流パルスを波高分析した結果を示す図で、電流パルス
P1、P2、P3がそれぞれのエネルギーに対応したパ
ルス数として表示される。
That is, when characteristic X-rays 7 are incident on the semiconductor X-ray detector 6, a number of electron-hole pairs 6A in proportion to the energy value of each characteristic X-ray 7 are generated and output as a current pulse 8B. Then, the signal processing circuit 8 converts the current pulse 8B into a voltage pulse proportional to the amount of the current pulse through a built-in amplifier, and then accumulates it in a channel corresponding to each pulse crest value by a built-in crest analyzer. An energy spectrum is obtained.
FIG. 22B is a schematic diagram showing a current pulse obtained when the semiconductor X-ray detector 6 detects characteristic X-rays emitted from a sample, for example, three types of characteristic X-rays 7 having different energy values. FIG. 22 (c) is a diagram showing a result of wave height analysis of the current pulse of FIG. 22 (b), and current pulses P1, P2, and P3 are displayed as pulse numbers corresponding to respective energies.

【0007】また、従来、上述したような電子デバイス
や半導体等の高集積化、微細化に伴い、薄膜の膜質が電
子デバイスの性能を左右するようになってきている。例
えば、二酸化硅素SiO2 膜における硅素Siと酸素O
との比が1:2からずれると、膜中にSiO2 以外の物
質が混入したことになり、誘電率が変化し所望の高周波
特性が得られないことがある。さらに、化合物の薄膜を
形成する場合に、所望の組成を得ることは、スパッタ率
の違いや付着係数の違い等により困難なことが多く、従
来、薄膜形成装置で薄膜を形成した後に組成分析装置で
評価していたが、その場合には、薄膜形成中の条件の変
動による組成の変化を薄膜形成中に補正することは困難
であった。そこで、薄膜形成中の組成の変化を逐次測定
する試みがなされている。
[0007] Conventionally, with the above-mentioned high integration and miniaturization of electronic devices and semiconductors as described above, the quality of thin films has influenced the performance of electronic devices. For example, silicon Si and oxygen O in a silicon dioxide SiO 2 film
When the ratio deviates from 1: 2, a substance other than SiO 2 is mixed into the film, and the dielectric constant changes, so that a desired high-frequency characteristic may not be obtained. Further, when forming a thin film of a compound, it is often difficult to obtain a desired composition due to a difference in a sputtering rate or a difference in an adhesion coefficient. However, in that case, it was difficult to correct a change in composition due to a change in conditions during the formation of the thin film during the formation of the thin film. Thus, attempts have been made to sequentially measure the change in composition during the formation of a thin film.

【0008】図23(a)と(b)は、例えば「RHE
ED励起X線全反射角分光(TRAXS)法による表面
の研究」(井野他、応用物理、第56巻、第7号、19
87、p.843〜850)に示されたもので、半導体
X線検出器6が付加された従来の薄膜形成装置を示す構
成図と、上記半導体X線検出器6内の拡大構成図であ
る。図23(a)において、1Bは硅素Si基板上にガ
リウムGaやひ素Asを蒸着してひ化ガリウムGaAs
薄膜が形成される試料、10は薄膜形成装置の真空槽、
11は上記真空槽10内の排気を行う排気機構、12は
後述する基板等母材上に薄膜を形成するための製造機
構、13は真空槽10内部の真空状態を保ちつつ特性X
線を透過するX線透過窓、14は後述する半導体X線検
出器6の検出素子6aを冷却するための液体窒素デュア
である。
FIGS. 23A and 23B show, for example, “RHE
Study of Surface by ED Excited X-ray Total Reflection Angle Spectroscopy (TRAXS) Method ”(Ino et al., Applied Physics, Vol. 56, No. 7, 19)
87, p. 843 to 850), which are a configuration diagram showing a conventional thin film forming apparatus to which a semiconductor X-ray detector 6 is added, and an enlarged configuration diagram inside the semiconductor X-ray detector 6. In FIG. 23A, reference numeral 1B denotes gallium arsenide GaAs obtained by depositing gallium Ga or arsenic As on a silicon Si substrate.
A sample on which a thin film is formed, 10 is a vacuum chamber of a thin film forming apparatus,
Reference numeral 11 denotes an exhaust mechanism for exhausting the inside of the vacuum chamber 10, reference numeral 12 denotes a manufacturing mechanism for forming a thin film on a base material such as a substrate described later, and reference numeral 13 denotes a characteristic X while maintaining a vacuum state inside the vacuum chamber 10.
An X-ray transmission window 14 for transmitting rays is a liquid nitrogen dual for cooling a detection element 6a of the semiconductor X-ray detector 6, which will be described later.

【0009】また、ここで用いられる半導体X線検出器
6の構造としては、図23(b)に示すように、例えば
硅素Si基板上にガリウムGaやひ素Asを蒸着してひ
化ガリウムGaAs薄膜が形成される試料1Bから励起
源2によって励起された特性X線を検出するための検出
素子6a、この検出素子6aを真空に保つための真空容
器6b、内部の真空状態を保ちつつ特性X線を透過する
X線透過窓6c、上記検出素子6aからの検出信号を増
幅する増幅器6d、上記増幅器6dにより増幅された検
出信号を真空外に導出すると共に上記検出素子6aを冷
却するために熱を外部へ導出するロッド6eを有する。
Further, as a structure of the semiconductor X-ray detector 6 used here, as shown in FIG. 23B, for example, gallium Ga or arsenic As is deposited on a silicon Si substrate to form a gallium arsenide GaAs thin film. A detection element 6a for detecting characteristic X-rays excited by the excitation source 2 from the sample 1B on which the X-rays are formed, a vacuum vessel 6b for maintaining the detection element 6a in a vacuum, and a characteristic X-ray while maintaining the inside vacuum state , An amplifier 6d for amplifying the detection signal from the detection element 6a, and a detection signal amplified by the amplifier 6d. The detection signal amplified by the amplifier 6d is led out of the vacuum and heat is applied to cool the detection element 6a. It has a rod 6e leading out.

【0010】次に、上記構成に係る薄膜形成装置の動作
について説明する。製造機構12において、図示しない
蒸発用るつぼに例えばガリウムGaやひ素Asを入れて
真空中で加熱することにより、試料1Bの硅素Si基板
上に上記ガリウムGaやひ素Asを蒸着してひ化ガリウ
ムGaAs薄膜を形成する。このようにして形成される
試料1Bの薄膜形成中に、励起源2で上記薄膜を形成す
るガリウムGaやひ素Asの特性X線を励起し、それを
X線透過窓13で一旦大気中に取り出し、半導体X線検
出器6前面のX線透過窓6cを通して該検出器6で検出
することにより、薄膜形成中の組成の変化を逐次測定す
るようになされている。
Next, the operation of the thin film forming apparatus according to the above configuration will be described. In the manufacturing mechanism 12, for example, gallium Ga or arsenic As is put in an evaporating crucible (not shown) and heated in a vacuum, thereby depositing the gallium Ga or arsenic As on the silicon Si substrate of the sample 1B to form gallium arsenide GaAs. Form a thin film. During the formation of the thin film of the sample 1B formed in this manner, the characteristic X-rays of gallium Ga and arsenic As forming the thin film are excited by the excitation source 2 and are once taken out to the atmosphere through the X-ray transmission window 13. The change in the composition during the formation of the thin film is sequentially measured by detecting with the detector 6 through the X-ray transmission window 6c on the front surface of the semiconductor X-ray detector 6.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した図21に示す
従来のX線検出装置は上記のように構成されているの
で、鉄Feまたは銅Cu等重金属の不純物元素からの特
性X線の強度と硅素Si基板等母体からの特性X線の強
度の比が大きい。そのため、このような測定法において
は、例えば図22(b)、(c)において、基板からの
特性X線のエネルギーが電流パルスP3で示され、不純
物元素の特性X線のエネルギーが電流パルスP1、P2
で示される場合、基板からの特性X線の強度が非常に強
いので、図24に示すように、電流パルスP3が時間間
隔を短くして列をなすようにしてパルス量が増し、これ
により、電流パルスP3と電流パルスP1、P2とが重
なる確率が高くなり、正しい分析が困難となる。また、
電流パルスを波高分析するためには、電流量を時間積分
しなければならなくパルスを変換するための時間が必要
なため、パルス列が密になると全てのパルスを数えるこ
とが困難になる。それ故、微弱な不純物元素からの特性
X線を感度よく測定することは困難であるという問題点
があった。
Since the conventional X-ray detector shown in FIG. 21 described above is constructed as described above, the intensity of characteristic X-rays from an impurity element of a heavy metal such as iron Fe or copper Cu is reduced. The ratio of the intensity of characteristic X-rays from a matrix such as a silicon Si substrate is large. Therefore, in such a measurement method, for example, in FIGS. 22B and 22C, the energy of the characteristic X-ray from the substrate is indicated by the current pulse P3, and the energy of the characteristic X-ray of the impurity element is indicated by the current pulse P1. , P2
In the case of, the intensity of characteristic X-rays from the substrate is very strong, and therefore, as shown in FIG. 24, the current pulse P3 has a shorter time interval so as to form a row, thereby increasing the pulse amount. The probability that the current pulse P3 and the current pulses P1 and P2 overlap with each other increases, and correct analysis becomes difficult. Also,
In order to perform a peak analysis of a current pulse, the amount of current must be time-integrated and a time for converting the pulse is required. Therefore, when the pulse train is dense, it becomes difficult to count all the pulses. Therefore, there is a problem that it is difficult to measure characteristic X-rays from weak impurity elements with high sensitivity.

【0012】また、図23に示すX線を測定できる機能
を有する従来の薄膜形成装置は、上記のように構成され
ているので、以下のような課題があった。 1)従来、X線透過窓6c及び13にはベリリウムBe
箔が使われており、通常の真空状態が保たれる厚さで
は、X線エネルギーが1keV以下の軟X線は吸収され
てしまうため、酸化物や炭化物といった軽元素を含む物
質の特性X線を測定することが困難であった。 2)たとえ、上記軟X線を透過する有機物質(例えばパ
リレン)を上記X線透過窓6c及び13として用いたと
しても、薄膜形成中の基板等からの輻射熱により、該X
線透過窓6c及び13が軟化したり溶けたりすることが
ある。 3)また、軽元素が測定できるように工夫しても、特に
酸素や窒素や炭素のような軽元素の場合、原子番号が小
さくなるほど特性X線の発生効率は極端に低くなるの
で、このような軽元素を含むような化合物においては、
たとえ組成比が1:1であろうとも、該特性X線の光子
をパルス計測する際、該パルス計測の計数率が非常に小
さくなるので、ある精度で測定するためには測定時間を
長くする必要があった。 4)それ故、上記軽元素を含む物質を測定する際には、
測定時間がかかり、薄膜形成速度に追従することが困難
であり、薄膜形成プロセス過程における試料の組成を逐
一測定することは困難であった。
The conventional thin film forming apparatus having the function of measuring X-rays shown in FIG. 23 has the following problems because it is configured as described above. 1) Conventionally, beryllium Be is used for the X-ray transmission windows 6c and 13.
When a foil is used and the thickness is such that a normal vacuum state is maintained, soft X-rays with an X-ray energy of 1 keV or less are absorbed, so the characteristic X-rays of substances containing light elements such as oxides and carbides Was difficult to measure. 2) Even if an organic substance (for example, parylene) that transmits soft X-rays is used as the X-ray transmission windows 6c and 13, the X-rays are radiated from a substrate or the like during thin film formation.
The radiation transmitting windows 6c and 13 may be softened or melted. 3) Even if the light element is devised so that it can be measured, especially in the case of a light element such as oxygen, nitrogen or carbon, as the atomic number becomes smaller, the generation efficiency of the characteristic X-ray becomes extremely low. In a compound containing a light element,
Even if the composition ratio is 1: 1, when measuring the pulse of the photon of the characteristic X-ray, the counting rate of the pulse measurement becomes very small. Needed. 4) Therefore, when measuring the substance containing the light element,
It takes a long time to measure, it is difficult to follow the thin film forming speed, and it is difficult to measure the composition of the sample one by one during the thin film forming process.

【0013】この発明は上記のような従来例に係る問題
点を解決するためになされたものであり、強度比が大き
い複数の電磁波を測定する際に微弱な電磁波をも検出で
きる電磁波検出装置を得ることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an electromagnetic wave detecting device capable of detecting a weak electromagnetic wave when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio. The purpose is to get.

【0014】また、基板加工プロセス中に、強度比の大
きく異なる電磁波を用いて組成を測定する際にプロセス
中における試料やターゲットの組成を測定できる機能を
有する基板加工装置を得ることを目的としている。
Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus having a function of measuring the composition of a sample or a target during the substrate processing process when measuring the composition using electromagnetic waves having greatly different intensity ratios. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る電磁波検出装置は、試料中の元素が発生する複数の波
長の電磁波を検出する検出器を有する電磁波検出装置に
おいて、上記試料と上記検出器との間に設置されて上記
試料から発生する複数の波長の電磁波の内少なくとも1
つ以上の波長を選択的に反射または透過する光学素子
と、上記試料と上記検出器との間で、かつ上記試料から
発生する電磁波の内上記検出器に直接入る電磁波の強度
のみを調整し、上記光学素子に入る電磁波の強度は調整
しない位置に設置されて電磁波の強度を調整する強度調
整機構とを備え、上記光学素子により反射または透過さ
れた電磁波と上記強度調整機構により強度が調整された
電磁波を上記検出器で検出することを特徴とするもので
ある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic wave detecting apparatus having a detector for detecting electromagnetic waves of a plurality of wavelengths generated by elements in a sample. At least one of a plurality of electromagnetic waves having a plurality of wavelengths generated from the sample and installed between the detector and the detector;
An optical element that selectively reflects or transmits one or more wavelengths, between the sample and the detector, and from the sample.
The intensity of the electromagnetic wave that directly enters the detector among the generated electromagnetic waves
Only the intensity of the electromagnetic wave entering the optical element is adjusted
An intensity adjustment mechanism installed at a position not to adjust the intensity of the electromagnetic wave, wherein the detector detects the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the electromagnetic wave whose intensity is adjusted by the intensity adjustment mechanism. It is a feature.

【0016】また、請求項2に係る電磁波検出装置は、
上記電磁波の波長が、X線領域であることを特徴とする
ものである。
Further, the electromagnetic wave detecting device according to claim 2 is
The wavelength of the electromagnetic wave is in an X-ray region.

【0017】また、請求項3に係る電磁波検出装置は、
上記検出器が、エネルギー分散型検出器であることを特
徴とするものである。
Further, the electromagnetic wave detecting device according to claim 3 is:
The detector is an energy dispersive detector.

【0018】また、請求項4に係る電磁波検出装置は、
上記検出器に入る光や熱を遮蔽すると共に1keV以下
の軟X線を含むX線を透過する耐熱性のある遮蔽体を備
えたことを特徴とするものである。
Further, the electromagnetic wave detection device according to claim 4 is
A heat-resistant shield that shields light and heat entering the detector and transmits X-rays including soft X-rays of 1 keV or less is provided.

【0019】また、請求項5に係る電磁波検出装置は、
上記強度調整機構が、開口率を変化させることにより電
磁波の強度を調整するスリットであることを特徴とする
ものである。
Further, the electromagnetic wave detecting device according to claim 5 is
The intensity adjusting mechanism changes the aperture ratio to change the power.
The slit is a slit for adjusting the intensity of the magnetic wave .

【0020】また、請求項6に係る電磁波検出装置は、
上記光学素子が、全反射現象を利用する光学素子である
ことを特徴とするものである。
The electromagnetic wave detecting device according to claim 6 is
The optical element is an optical element utilizing a total reflection phenomenon.

【0021】また、請求項7に係る電磁波検出装置は、
上記光学素子が、回折現象を利用する光学素子であるこ
とを特徴とするものである。
Further, the electromagnetic wave detecting device according to claim 7 is
The optical element is an optical element utilizing a diffraction phenomenon.

【0022】また、請求項8に係る基板加工装置は、基
板を加工する加工機構と、上記加工中の基板に含まれる
複数の元素を励起する励起源と、上記励起源により励起
された元素が放出する複数の波長の電磁波を検出する検
出器と、上記加工中の基板と上記検出器との間に設置さ
れて上記複数の波長の電磁波の内少なくとも1つ以上の
波長を選択的に反射または透過する光学素子と、上記加
工中の基板と上記検出器の間で、かつ上記基板から発生
する電磁波の内上記検出器に直接入る電磁波の強度のみ
を調整し、上記光学素子に入る電磁波の強度は調整しな
い位置に設置されて電磁波の強度を調整する強度調整機
構とを備え、上記加工機構による基板の加工中に、上記
光学素子により反射または透過された電磁波と上記強度
調整機構により強度が調整された電磁波を上記検出器で
検出することを特徴とするものである。
Further, a substrate processing apparatus according to claim 8 is a processing mechanism for processing a substrate, an excitation source for exciting a plurality of elements contained in the substrate being processed, and an element excited by the excitation source. A detector that detects electromagnetic waves of a plurality of wavelengths to be emitted, and is provided between the substrate under processing and the detector to selectively reflect or reflect at least one wavelength of the electromagnetic waves of the plurality of wavelengths. Generated between the transmitting optics, the substrate being processed and the detector , and from the substrate
Only the intensity of the electromagnetic wave that enters the detector directly
And the intensity of electromagnetic waves entering the optical element should not be adjusted.
And an intensity adjusting mechanism for adjusting the intensity of the electromagnetic wave installed at a position where the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the intensity are adjusted by the intensity adjusting mechanism during the processing of the substrate by the processing mechanism. An electromagnetic wave is detected by the detector.

【0023】また、請求項9に係る基板加工装置は、基
板にスパッタリング現象を用いて薄膜を形成するための
薄膜形成機構と、スパッタリングされるターゲット材中
の元素を励起する励起源と、この励起源により励起され
た元素が放出する電磁波を検出する検出器と、上記ター
ゲット材と上記検出器との間に設置されて上記電磁波を
透過または反射する光学素子と、上記ターゲット材と上
記検出器の間で、かつ上記ターゲット材から発生する電
磁波の内上記検出器に直接入る電磁波の強度のみを調整
し、上記光学素子に入る電磁波の強度は調整しない位置
に設置されて電磁波の強度を調整する強度調整機構とを
備えたことを特徴とするものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus comprising: a thin film forming mechanism for forming a thin film on a substrate by using a sputtering phenomenon; an excitation source for exciting an element in a target material to be sputtered; A detector that detects an electromagnetic wave emitted by the element excited by the source, an optical element that is installed between the target material and the detector, and transmits or reflects the electromagnetic wave, and the target material and the detector. Between the target material and
Adjusts only the intensity of electromagnetic waves that directly enter the above detector among magnetic waves
An intensity adjusting mechanism is provided at a position where the intensity of the electromagnetic wave entering the optical element is not adjusted and adjusts the intensity of the electromagnetic wave.

【0024】[0024]

【0025】また、請求項10に係る基板加工装置は、
請求項8または9において、上記電磁波の波長が、X線
領域であることを特徴とするものである。
Further, the substrate processing apparatus according to claim 10 is
According to claim 8 or 9 , the wavelength of the electromagnetic wave is in an X-ray region.

【0026】また、請求項11に係る基板加工装置は、
請求項8ないし10のいずれかにおいて、上記検出器
が、エネルギー分散型検出器であることを特徴とするも
のである。
The substrate processing apparatus according to claim 11 is
In any one of claims 8 to 10, the detector is an energy dispersive detector.

【0027】また、請求項12に係る基板加工装置は、
請求項8ないし11のいずれかにおいて、上記検出器に
入る光や熱を遮蔽すると共に1keV以下の軟X線を含
むX線を透過する耐熱性のある遮蔽体を備えたことを特
徴とするものである。
Further, the substrate processing apparatus according to claim 12 is
In any of claims 8 to 11, which is characterized in that it comprises a shield having heat resistance which transmits X-rays, including the following soft X-ray 1keV with shielding the light and heat entering the detector It is.

【0028】また、請求項13に係る基板加工装置は、
請求項8ないし12のいずれかにおいて、上記強度調整
機構が、開口率を変化させることにより電磁波の強度を
調整するスリットであることを特徴とするものである。
Further, the substrate processing apparatus according to claim 13 is
In any one of claims 8 to 12 , wherein the intensity adjusting mechanism changes the aperture ratio to reduce the intensity of the electromagnetic wave.
The slit is an adjusting slit.

【0029】また、請求項14に係る基板加工装置は、
請求項8ないし13のいずれかにおいて、上記光学素子
が、全反射現象を利用する光学素子であることを特徴と
するものである。
Further, the substrate processing apparatus according to claim 14 is
In any one of the eighth to thirteenth aspects, the optical element is an optical element utilizing a total reflection phenomenon.

【0030】また、請求項15に係る基板加工装置は、
請求項8ないし13のいずれかにおいて、上記光学素子
が、回折現象を利用する光学素子であることを特徴とす
るものである。
The substrate processing apparatus according to claim 15 is
In any one of the eighth to thirteenth aspects, the optical element is an optical element utilizing a diffraction phenomenon.

【0031】[0031]

【作用】この発明の請求項1に係る電磁波検出装置にお
いては、光学素子により、試料中の元素が発生する複数
の波長の電磁波の内少なくとも1つ以上の波長を選択的
に反射または透過すると共に、強度調整機構により、
記検出器に直接入り、上記光学素子には入らない電磁波
の強度を調整することによって、上記光学素子により反
射または透過された電磁波と上記強度調整機構により強
度が調整された電磁波が検出器で検出されて、強度比が
大きい複数の電磁波を測定する際に微弱な電磁波をも検
出可能にする。
In the electromagnetic wave detecting device according to the first aspect of the present invention, the optical element selectively reflects or transmits at least one or more of the electromagnetic waves of a plurality of wavelengths generated by the elements in the sample. , by the intensity adjustment mechanism, above
By adjusting the intensity of the electromagnetic wave that directly enters the detector and does not enter the optical element, the detector detects the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the electromagnetic wave whose intensity is adjusted by the intensity adjustment mechanism. Then, when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio, even a weak electromagnetic wave can be detected.

【0032】また、請求項2に係る電磁波検出装置にお
いては、強度比が大きい複数の電磁波を測定する際に上
記電磁波の波長をX線領域とすることにより、X線のエ
ネルギー値に基づき元素の種類の識別を容易にする。
Further, in the electromagnetic wave detecting device according to the second aspect, when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio, the wavelength of the electromagnetic waves is set in the X-ray region, whereby the element of the element is determined based on the energy value of the X-rays. Facilitate type identification.

【0033】また、請求項3に係る電磁波検出装置にお
いては、上記検出器を、エネルギー分散型検出器とする
ことによって、強度比の大きい複数の電磁波を検出する
場合に強度の大きい電磁波により計数率が律速されるこ
となく微弱な電磁波をも同時に検出することを可能にす
る。
Further, in the electromagnetic wave detecting device according to the third aspect, the detector is an energy dispersive detector, so that when detecting a plurality of electromagnetic waves having a high intensity ratio, the counting rate is increased by the electromagnetic waves having a high intensity. Makes it possible to detect weak electromagnetic waves at the same time without being limited.

【0034】また、請求項4に係る電磁波検出装置にお
いては、上記検出器に入る光や熱を遮蔽すると共に1k
eV以下の軟X線を含むX線を透過する耐熱性のある遮
蔽体を備えたことにより、光や熱が検出器に与える悪影
響を防ぎ、1keV以下の軟X線を含むX線を放出する
軽元素をも検出可能にする。
Further, in the electromagnetic wave detecting device according to the fourth aspect, light and heat entering the detector are shielded and 1 k
By providing a heat-resistant shield that transmits X-rays including soft X-rays of eV or less, the adverse effect of light or heat on the detector is prevented, and X-rays including soft X-rays of 1 keV or less are emitted. Light elements can also be detected.

【0035】また、請求項5に係る電磁波検出装置にお
いては、上記強度調整機構を、開口率を変化させること
により電磁波の強度を調整するスリットで構成すること
によって、スリットの開口率を変化させて簡便な強度調
整を可能にする。
Further, in the electromagnetic wave detecting device according to the fifth aspect, the intensity adjusting mechanism may change an aperture ratio.
By using the slit for adjusting the intensity of the electromagnetic wave, the aperture ratio of the slit can be changed to enable simple intensity adjustment.

【0036】また、請求項6に係る電磁波検出装置にお
いては、上記光学素子として全反射現象を利用した光学
素子を用いることにより、所定の入反射角度で電磁波を
入反射させることで、複数の電磁波の内、所定のエネル
ギーよりも低いエネルギーの電磁波を放出する複数の元
素から放出される電磁波を同時に反射させることがで
き、その反射された電磁波を放出する元素を同時に測定
可能にする。
Further, in the electromagnetic wave detecting device according to the sixth aspect, by using an optical element utilizing a total reflection phenomenon as the optical element, the electromagnetic wave can be reflected and reflected at a predetermined incident / reflection angle, thereby forming a plurality of electromagnetic waves. Among them, it is possible to simultaneously reflect electromagnetic waves emitted from a plurality of elements that emit electromagnetic waves having an energy lower than a predetermined energy, and to simultaneously measure the elements that emit the reflected electromagnetic waves.

【0037】また、請求項7に係る電磁波検出装置にお
いては、上記光学素子として回折現象を利用した光学素
子を用いることにより、所定の入反射角度で電磁波を入
反射させることで、強度の弱い電磁波と強度の強い電磁
波のエネルギーの高低を問わずに特定の元素の電磁波を
選択的に取り出すことが可能で、全反射現象を利用した
光学素子を用いた場合と異なり、強度の強い電磁波より
もエネルギーの高い電磁波を放出する元素が不純物とし
て存在し量が微量なため強度が弱い場合においても、エ
ネルギーの高い電磁波を放出する元素の電磁波のみを選
択的に取り出すことを可能にする。
Further, in the electromagnetic wave detecting device according to the seventh aspect, by using an optical element utilizing a diffraction phenomenon as the optical element, the electromagnetic wave can be reflected and reflected at a predetermined incident and reflected angle, so that the electromagnetic wave having low intensity can be obtained. It is possible to selectively extract electromagnetic waves of specific elements regardless of the strength of the electromagnetic waves with high intensity, and unlike the case of using an optical element utilizing the total reflection phenomenon, the energy is higher than that of electromagnetic waves with strong intensity This makes it possible to selectively extract only the electromagnetic waves of elements emitting high-energy electromagnetic waves, even when the strength of the elements emitting high-energy electromagnetic waves is low due to the presence and small amount of elements that emit high-energy electromagnetic waves.

【0038】また、請求項8に係る基板加工装置におい
ては、加工機構による基板の加工中に、光学素子により
反射または透過された電磁波と強度調整機構により
記検出器に直接入り、上記光学素子に入らない電磁波の
強度が調整された電磁波を検出器で検出することによ
り、基板の加工中に、強度比が大きい複数の電磁波を測
定する際に微弱な電磁波をも検出可能にして、組成の変
化を測定可能にする。
Further, in the substrate processing apparatus according to the eighth aspect, during processing of the substrate by the processing mechanism, the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the electromagnetic wave reflected by the optical element are controlled by the intensity adjusting mechanism .
A plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio are measured during processing of the substrate by detecting , with the detector, the electromagnetic waves that directly enter the detector and the electromagnetic waves that do not enter the optical element and the intensity of which is adjusted. In this case, even a weak electromagnetic wave can be detected, and a change in composition can be measured.

【0039】また、請求項9に係る基板加工装置におい
ては、薄膜形成機構により、基板にスパッタリング現象
を用いて薄膜を形成する際、スパッタリングされるター
ゲット材中の元素を励起源によって励起し、検出器によ
って励起された元素が放出する電磁波を検出することに
より、ターゲット材の組成の変化を検出可能にし、光学
素子により、ターゲット材中の元素が発生する電磁波の
内少なくとも1つ以上の波長を選択的に反射すると共
に、強度調整機構により、上記検出器に直接入り、上記
光学素子に入らない電磁波の強度を調整することによっ
て、上記光学素子により反射または透過された電磁波と
上記強度調整機構により強度が調整された電磁波が検出
器で検出されて、ターゲット材中の元素が発生する強度
比が大きい複数の電磁波を測定する際に微弱な電磁波を
も検出可能にする。
In the substrate processing apparatus according to the ninth aspect, when the thin film is formed on the substrate by using the sputtering phenomenon, the element in the target material to be sputtered is excited by the excitation source to detect the thin film. Detects changes in the composition of the target material by detecting the electromagnetic waves emitted by the elements excited by the detector, and selects at least one or more wavelengths of the electromagnetic waves generated by the elements in the target material using an optical element. And directly enters the detector by the intensity adjustment mechanism.
By adjusting the intensity of the electromagnetic wave that does not enter the optical element, the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the electromagnetic wave whose intensity has been adjusted by the intensity adjustment mechanism are detected by a detector, and the element in the target material is detected. When measuring a plurality of electromagnetic waves which generate a large intensity ratio, even a weak electromagnetic wave can be detected.

【0040】[0040]

【0041】また、請求項10に係る基板加工装置にお
いては、請求項8または9において、基板加工中に、強
度比の大きい複数の電磁波を測定する際に、上記電磁波
の波長をX線領域とすることにより、X線のエネルギー
値に基づき試料となる基板またはターゲット材の元素の
種類の識別を容易にする。
Further, in the substrate processing apparatus according to claim 10, in claim 8 or 9, in the substrate processing, when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio, the wavelength of the electromagnetic wave and the X-ray region By doing so, it is easy to identify the type of element of the substrate or the target material to be a sample based on the energy value of the X-ray.

【0042】また、請求項11に係る基板加工装置にお
いては、請求項8ないし10のいずれかにおいて、上記
検出器を、エネルギー分散型検出器とすることによっ
て、強度比の大きい複数の電磁波を検出する場合に強度
の大きい電磁波により計数率が律速されることなく微弱
な電磁波をも同時に検出することを可能にする。
According to a eleventh aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to any one of the eighth to tenth aspects, the detector is an energy dispersive detector to detect a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio. In this case, a weak electromagnetic wave can be detected at the same time without the counting rate being limited by the strong electromagnetic wave.

【0043】また、請求項12に係る基板加工装置にお
いては、請求項8ないし11のいずれかにおいて、上記
検出器に入る光や熱を遮蔽すると共に1keV以下の軟
X線を含むX線を透過する耐熱性のある遮蔽体を備えた
ことにより、光や熱が検出器に与える悪影響を防ぎ、1
keV以下の軟X線を含むX線を放出する軽元素も検出
可能にする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to any one of the eighth to eleventh aspects, light or heat entering the detector is shielded and X-rays including soft X-rays of 1 keV or less are transmitted. By providing a heat-resistant shield that prevents light and heat from affecting the detector,
Light elements that emit X-rays including soft X-rays below keV can also be detected.

【0044】また、請求項13に係る基板加工装置にお
いては、請求項8ないし12のいずれかにおいて、上記
強度調節機構を、スリットで構成することによって、ス
リットの開口率を変化させて簡便な強度調整を可能にす
る。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to any one of the eighth to twelfth aspects, the strength adjusting mechanism is constituted by a slit, so that the aperture ratio of the slit is changed to achieve a simple strength. Allow adjustment.

【0045】また、請求項14に係る基板加工装置にお
いては、請求項8ないし13のいずれかにおいて、上記
光学素子として全反射現象を利用した光学素子を用いる
ことにより、所定の入反射角度で電磁波を入反射させる
ことで、複数の電磁波の内、所定のエネルギーよりも低
いエネルギーの電磁波を放出する複数の元素から放出さ
れる電磁波を同時に反射させることができ、その反射さ
れた電磁波を放出する元素を同時に測定可能にする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus according to any one of the eighth to thirteenth aspects, wherein an optical element utilizing a total reflection phenomenon is used as the optical element, so that the By reflecting the electromagnetic waves emitted from a plurality of elements that emit electromagnetic waves having an energy lower than a predetermined energy among a plurality of electromagnetic waves, the element that emits the reflected electromagnetic waves can be simultaneously reflected. Can be measured simultaneously.

【0046】また、請求項15に係る基板加工装置にお
いては、請求項8ないし13のいずれかにおいて、上記
光学素子として回折現象を利用した光学素子を用いるこ
とにより、所定の入反射角度で電磁波を入反射させ、ま
たは所定の焦点位置に試料と検出器をおき試料から放出
される測定対象の元素の電磁波を検出器に集光させるこ
とで、強度の弱い電磁波と強度の強い電磁波のエネルギ
ーの高低を問わずに特定の元素の電磁波を選択的に取り
出すことが可能で、全反射現象を利用した光学素子を用
いた場合と異なり、強度の強い電磁波よりもエネルギー
の高い電磁波を放出する元素が不純物として存在し量が
微量なため強度が弱い場合においても、エネルギーの高
い電磁波を放出する元素の電磁波のみを選択的に取り出
すことを可能にする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to any one of the eighth to thirteenth aspects, by using an optical element utilizing a diffraction phenomenon as the optical element, electromagnetic waves can be emitted at a predetermined incident / reflection angle. Increasing or lowering the energy of the weak electromagnetic wave and the strong electromagnetic wave by causing the sample and detector to enter and reflect, or by placing the sample and the detector at a predetermined focal position and concentrating the electromagnetic waves of the element to be measured emitted from the sample on the detector. It is possible to selectively extract the electromagnetic waves of a specific element regardless of the element, and unlike the case of using an optical element utilizing the total reflection phenomenon, the element that emits electromagnetic waves with higher energy than electromagnetic waves with strong intensity is an impurity It is possible to selectively extract only the electromagnetic waves of the elements that emit high-energy electromagnetic waves, even when the strength is weak due to the presence of a small amount. .

【0047】[0047]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、図示実施例に基づいて説明する。図1
は実施例1に係る電磁波検出装置としてのX線検出装置
の主要部を示す構成図で、図21に示す従来例における
試料容器9内の構成を示す。図1において、1Cは例え
ば酸化マグネシウム基板などの酸素等軽元素を含む化合
物試料、5、6、8、9は従来のX線検出装置の構成と
同様であり、5は図示しない励起源からのX線、6はこ
のX線5により励起される試料1C中の元素が発生する
特性X線を検出するための半導体X線検出器で、全体の
X線スペクトルが同時に観測できるエネルギー分散型検
出器で成る。7a、7bは特性X線、8は波高分析器と
記憶・表示装置を含み上記半導体X線検出器6からの検
出信号を処理する信号処理回路、9は試料容器である。
Embodiment 1 FIG. Hereinafter, a description will be given based on the illustrated embodiment. FIG.
21 is a configuration diagram showing a main part of an X-ray detection device as an electromagnetic wave detection device according to the first embodiment, and shows a configuration inside a sample container 9 in the conventional example shown in FIG. In FIG. 1, 1C is a compound sample containing a light element such as oxygen, for example, a magnesium oxide substrate, and 5, 6, 8, and 9 are the same as those of a conventional X-ray detector. X-rays and 6 are semiconductor X-ray detectors for detecting characteristic X-rays generated by elements in the sample 1C excited by the X-rays 5, and are energy dispersive detectors capable of simultaneously observing the entire X-ray spectrum. Consists of 7a and 7b are characteristic X-rays, 8 is a signal processing circuit including a pulse height analyzer and a storage / display device for processing a detection signal from the semiconductor X-ray detector 6, and 9 is a sample container.

【0048】また、31は全反射現象を利用した光学素
子としての全反射ミラー、32は強度調整機構であるス
リット、33は光や熱を遮蔽し1keV以下の軟X線を
含むX線を透過する耐熱性のある遮蔽体である。なお、
この実施例1に係るX線検出装置には、図示しないが、
図21に示す従来例と同様に、試料1Cの元素を励起す
るためのシンクロトロン放射光等の励起源2、励起源2
からのX線5を分光するための分光器3、分光器3の入
出射角を決定するためのスリット4a、4bを備えてい
る。
Reference numeral 31 denotes a total reflection mirror as an optical element utilizing a total reflection phenomenon; 32, a slit as an intensity adjusting mechanism; 33, which shields light and heat and transmits X-rays including soft X-rays of 1 keV or less. It is a heat-resistant shield that does. In addition,
Although not shown in the X-ray detection apparatus according to the first embodiment,
As in the conventional example shown in FIG. 21, an excitation source 2 such as a synchrotron radiation for exciting the elements of the sample 1C, an excitation source 2
A spectroscope 3 for separating the X-rays 5 from the light source, and slits 4a and 4b for determining the incident and exit angles of the spectroscope 3.

【0049】ここで、上記全反射ミラー31は、図2
(a)に示すように、同一の入反射角での反射率を向上
させるために、例えばミラー材としてSiO2 のガラス
基板31aの表面に密度の高い金Auまたは白金Ptな
どの金属薄膜31bを100nm程度蒸着したもので成
り、屈折率の大きい媒質から小さい媒質に電磁波が入射
するとき、入射角(ここでは、ミラー面からの角度:視
射角とする)がある角度以下になると、全反射が起こり
反射率が急激に大きくなるという全反射現象を利用した
光学素子で、X線領域では、真空中の屈折率がミラーの
材質の屈折率より大きく、そのため、真空中のX線がミ
ラーに入射するとき、臨界角以下では全反射が起こり、
反射率が大きくなる。
Here, the total reflection mirror 31 corresponds to FIG.
As shown in (a), in order to improve the reflectance at the same incident reflection angle, for example, a metal thin film 31b such as gold Au or platinum Pt having a high density is formed on the surface of a glass substrate 31a of SiO 2 as a mirror material. When electromagnetic waves are incident from a medium having a large refractive index to a medium having a small refractive index, when the incident angle (here, the angle from the mirror surface: the glancing angle) is smaller than a certain angle, total reflection is performed. This is an optical element that utilizes the total reflection phenomenon that causes the reflectance to suddenly increase. In the X-ray region, the refractive index in vacuum is larger than the refractive index of the material of the mirror. When entering, total reflection occurs below the critical angle,
The reflectance increases.

【0050】そして、視射角と反射率及びエネルギーの
関係は、図2(b)から理解されるように、例えば酸素
の特性X線の臨界角と炭素の特性X線の臨界角との間に
視射角を設定し入反射を行うと、炭素の特性X線は大き
な反射率を有するが、酸素の特性X線の反射率は小さ
く、炭素の特性X線のみを選択的に取り出すことが可能
になる。従って、上記のように入反射角を設定した場
合、炭素の特性X線のみならず、炭素の特性X線のエネ
ルギーよりも低いエネルギーの特性X線の反射率も高
く、炭素のみならず炭素の特性X線のエネルギーよりも
低いエネルギーの特性X線を放出する元素も同時に測定
することができる。
As can be understood from FIG. 2B, the relationship between the glancing angle and the reflectance and energy is, for example, between the critical angle of the characteristic X-ray of oxygen and the critical angle of the characteristic X-ray of carbon. When the glancing angle is set and the incoming reflection is performed, the characteristic X-ray of carbon has a large reflectance, but the reflectance of characteristic X-ray of oxygen is small, and only the characteristic X-ray of carbon can be selectively extracted. Will be possible. Accordingly, when the incident / reflection angle is set as described above, not only the characteristic X-rays of carbon but also the reflectivity of characteristic X-rays having an energy lower than that of the characteristic X-rays of carbon are high, and not only carbon but also carbon. Elements that emit characteristic X-rays with lower energy than characteristic X-rays can be measured at the same time.

【0051】また、強度調整機構であるスリット32
は、例えば図3に示すように、それぞれ同一の開口部を
持つ板32aと32bを備え、2枚の開口部を持つ板3
2a、32bをずらすことで開口率を変化させることに
より、特性X線7aの強度を調整するようになされてい
る。
A slit 32 serving as a strength adjusting mechanism is provided.
Is provided with plates 32a and 32b each having the same opening, as shown in FIG. 3, for example.
By changing the aperture ratio by shifting 2a and 32b, the intensity of characteristic X-ray 7a is adjusted.

【0052】さらに、遮蔽体33は、例えば図4に示す
ように、例えば特開平3−276089号公報と同様
に、珪素Si基板33cに支持膜33bをCVD法など
により密着性よく形成し、上記支持膜33b上に金属薄
膜33aを蒸着して形成し、金属薄膜10aを光や熱を
遮る最低限の厚さにして軟X線を透過できるようにす
る。そして、上記支持膜33bには、軟X線をよく透過
し、構造的強度が強いものが望まれ、また、輻射熱を受
けるため耐熱性も求められる。また、金属薄膜33aに
熱を逃すために熱伝導率の良いものが求められ、材料と
しては、X線エネルギー1keV以下のX線が透過する
ので、低原子番号の材料が望まれ、安定性も考慮して、
金属薄膜33aはアルミニウムAlまたはベリリウムB
eが適しており、また、支持膜33bには、窒化ホウ素
BN以外に窒化シリコンや炭素や炭化シリコン等を用い
ても良い。
Further, as shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 4, a support film 33b is formed on a silicon Si substrate 33c with good adhesion by a CVD method or the like. The metal thin film 33a is formed by vapor deposition on the support film 33b, and the metal thin film 10a is made to have a minimum thickness that blocks light and heat so that soft X-rays can be transmitted. The support film 33b is desired to transmit soft X-rays well and to have high structural strength, and is also required to have heat resistance since it receives radiant heat. Further, a material having good thermal conductivity is required to release heat to the metal thin film 33a, and as a material, an X-ray having an X-ray energy of 1 keV or less is transmitted. In consideration of,
The metal thin film 33a is made of aluminum Al or beryllium B
e is suitable, and silicon nitride, carbon, silicon carbide, or the like may be used for the support film 33b in addition to boron nitride BN.

【0053】次に上記構成に係る動作について説明す
る。シンクロトロン放射光等の励起源2(図示せず)か
ら照射されるX線5は、スリット4a、4b(図示せ
ず)により決定される入出射角で分光器3(図示せず)
により分光され、試料1Cに照射される。これにより、
試料1Cの元素は励起され、励起された元素が放出する
特性X線7aは強度調整機構であるスリット32を通過
し、半導体X線検出器6で検出される。また、同様に、
励起された元素が放出する特性X線7bは全反射ミラー
31に反射された後、半導体X線検出器6で検出され
る。半導体X線検出器6で検出されたこれら特性X線7
aと7bは信号処理回路8で処理され、スペクトルとし
て記憶・表示される。
Next, the operation according to the above configuration will be described. X-rays 5 emitted from an excitation source 2 (not shown), such as synchrotron radiation light, are incident on and emitted from the spectroscope 3 (not shown) at angles of incidence determined by the slits 4a and 4b (not shown).
To irradiate the sample 1C. This allows
The elements of the sample 1C are excited, and the characteristic X-rays 7a emitted by the excited elements pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and are detected by the semiconductor X-ray detector 6. Similarly,
The characteristic X-rays 7 b emitted by the excited element are reflected by the total reflection mirror 31 and then detected by the semiconductor X-ray detector 6. These characteristic X-rays 7 detected by the semiconductor X-ray detector 6
a and 7b are processed by the signal processing circuit 8 and stored and displayed as a spectrum.

【0054】ここで、例えば、酸化マグネシウムMgO
基板の酸素の欠損量を測定する場合、文献1(「X線の
回折」、三宅静雄、朝倉書店)と文献2(M.J.Janiak,
T,Arai:Abstr.1979,Pittsburgh Conf.Anal.Chem.Appl.
Spectros.,p701)等から周知のように、上記全反射ミラ
ー31は、ある入出射角度においてエネルギーの高いX
線ほど反射率が低いことから、当該全反射ミラー31に
ある入出射角度でX線を入出射させることで、例えば二
つのエネルギー値をもったX線のうち、ほとんど低エネ
ルギーのX線のみを反射させることができる。すなわ
ち、上記入出射角を、分析したい試料1Cの強度の弱い
元素のX線の臨界角以下で、かつ強度の強い元素のX線
の臨界角以上の角度に設定することにより、低エネルギ
ーの特性X線を放出する元素を効率良く測定することが
できる。
Here, for example, magnesium oxide MgO
When measuring the oxygen deficiency of the substrate, reference 1 (“X-ray diffraction”, Shizuo Miyake, Asakura Shoten) and reference 2 (MJJaniak,
T, Arai: Abstr. 1979, Pittsburgh Conf. Anal. Chem. Appl.
Spectros., P701), the total reflection mirror 31 has a high energy X at a certain incidence / emission angle.
Since the reflectivity of the X-rays is lower for the X-rays, the X-rays are incident and emitted at the incident / exit angle at the total reflection mirror 31 so that, for example, of the X-rays having two energy values, only the X-rays of almost low energy are emitted. Can be reflected. That is, by setting the incident angle to be equal to or smaller than the critical angle of the X-ray of the weak element of the sample 1C to be analyzed and equal to or larger than the critical angle of the X-ray of the strong element, the characteristic of low energy is obtained. X-ray emitting elements can be measured efficiently.

【0055】酸化マグネシウムMgOのようにほぼ1対
の割合でマグネシウムMgと酸素Oが含まれている試
料1Cを測定する場合に、マグネシウムMgの特性X線
と酸素Oの特性X線の発生効率が大きく異なる。一般的
には、エネルギーの高い特性X線を放出する元素、例え
ば重金属の方が特性X線の発生効率が高いため、マグネ
シウムMgの特性X線と酸素Oの特性X線は強度比が大
きい。
Almost one pair like magnesium oxide MgO
When measuring the sample 1C containing magnesium Mg and oxygen O at a ratio of 1 , the generation efficiencies of characteristic X-rays of magnesium Mg and characteristic X-rays of oxygen O are significantly different. In general, an element that emits high-energy characteristic X-rays, for example, a heavy metal has higher generation efficiency of characteristic X-rays, so that the characteristic ratio of the characteristic X-rays of magnesium Mg and the characteristic X-rays of oxygen O is large.

【0056】従って、発生効率の小さい軽元素からの特
性X線を選択的に反射し、強度の強い重金属からの特性
X線を反射しないようにできることから、試料1Cから
放出された特性X線の内、強度の強いマグネシウムMg
からの特性X線は全反射ミラー31で減衰させることが
可能で、全反射ミラー31で反射された特性X線7bは
酸素Oから放出される低エネルギーの特性X線が大部分
となる。そして、全反射ミラー31で反射された後の酸
素Oの特性X線7bの強度と、スリット32を用いて強
度が調整されたマグネシウムMgからの特性X線7aの
強度をほぼ等しくすることで、同一の半導体X線検出器
6で同時に検出することができるようにしている。
Therefore, characteristic X-rays from light elements having a low generation efficiency can be selectively reflected, and characteristic X-rays from heavy metals having high intensity can be prevented from being reflected. Inside, strong magnesium Mg
Can be attenuated by the total reflection mirror 31, and most of the characteristic X-rays 7b reflected by the total reflection mirror 31 are low energy characteristic X-rays emitted from oxygen O. Then, by making the intensity of the characteristic X-ray 7b of oxygen O after being reflected by the total reflection mirror 31 substantially equal to the intensity of the characteristic X-ray 7a from magnesium Mg whose intensity is adjusted using the slit 32, The same semiconductor X-ray detector 6 can detect at the same time.

【0057】すなわち、図3に示す強度調整機構である
スリット32の2枚の開口部を持つ板32a、32bを
ずらすことで開口率を変化させることが可能であり、2
枚の開口部を持つ板32a、32bをずらして開口率を
変化させることにより、マグネシウムMgからの特性X
線7aの強度を、全反射ミラー31で反射された後の酸
素Oの特性X線7bの強度と略等しくして、同一の半導
体X線検出器6で検出し、効率よく両元素を同時に測定
することができるようにしている。
That is, it is possible to change the aperture ratio by shifting the plates 32a and 32b having two openings of the slit 32, which is the strength adjusting mechanism shown in FIG.
By changing the aperture ratio by shifting the plates 32a and 32b having a plurality of openings, the characteristic X
The intensity of the line 7a is made substantially equal to the intensity of the characteristic X-ray 7b of oxygen O after being reflected by the total reflection mirror 31, detected by the same semiconductor X-ray detector 6, and both elements are efficiently measured simultaneously. To be able to.

【0058】また、酸化マグネシウムMgOの基板にX
線や電子線などを照射した場合に、可視領域の光を放出
する場合がある。半導体X線検出器6は、この可視光に
対しても感度を有している。そこで、遮蔽体33によ
り、可視光を遮りX線のみを半導体X線検出器6によっ
て検出するようにしており、可視光による半導体X線検
出器6に与える影響を防ぐことができるようにしてい
る。
In addition, X was added to the substrate of magnesium oxide MgO.
When light or an electron beam is irradiated, light in the visible region may be emitted. The semiconductor X-ray detector 6 has sensitivity to this visible light. Therefore, the visible light is blocked by the shield 33 and only the X-ray is detected by the semiconductor X-ray detector 6, so that the influence of the visible light on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented. .

【0059】なお、実施例1においては、上述したよう
に、酸素Oからの特性X線のみでなく、マグネシウムM
gからの特性X線も同時に測定できるので、入射X線の
変動をマグネシウムMgからの特性X線を使って正規化
することが可能となる。また、全反射ミラー31を曲面
ミラーもしくは複数のミラーで構成することにより、集
光作用をもたせ軽元素に対する感度を上げることが可能
となる。さらに、強度調整機構であるスリット32を構
成する開口部を持つ板の形状は実施例1に限定されるも
のではない。
In the first embodiment, as described above, not only characteristic X-rays from oxygen O but also magnesium M
Since characteristic X-rays from g can also be measured at the same time, fluctuations in incident X-rays can be normalized using characteristic X-rays from magnesium Mg. In addition, by configuring the total reflection mirror 31 with a curved mirror or a plurality of mirrors, it is possible to provide a light condensing function and increase the sensitivity to light elements. Further, the shape of the plate having the opening that forms the slit 32 that is the strength adjusting mechanism is not limited to the first embodiment.

【0060】また、上記実施例1において、上記全反射
ミラー31は、回折を用いた光学素子のように特定のエ
ネルギーのX線を選択的に取り出すのではなく、臨界角
によって規定されてある所定のエネルギー以下の全ての
X線を選択的に取り出せるため、上記酸化マグネシウム
MgOを測定する際に、酸素Oより低いエネルギーの特
性X線も測定できるので、酸素Oより低いエネルギー特
性X線を放出する炭素などの不純物も同時に測定可能と
なる。
In the first embodiment, the total reflection mirror 31 does not selectively extract X-rays having a specific energy as in the case of an optical element using diffraction. Since all X-rays having an energy of less than or equal to are selectively extracted, when measuring the magnesium oxide MgO, characteristic X-rays having an energy lower than that of oxygen O can also be measured. Impurities such as carbon can be measured at the same time.

【0061】従って、上記実施例1によれば、光学素子
として全反射ミラー31を用い、選択的に反射された強
度の弱い軽元素からの特性X線に対し、強度の強い重金
属からの特性X線の強度を強度調整機構であるスリット
32にて調整するようにして、適切な強度比に設定する
ことができ、試料1Cから励起された元素が放出する特
性X線のうち、強度調整機構としてのスリット32によ
り、エネルギーの高い特性X線7aの強度を、全反射ミ
ラー31で反射されたエネルギーの低い特性X線7bの
強度と等しくすることにより、同一の半導体X線検出器
6で効率良く両元素をほぼ等しく同時に検出することが
できる。また、遮蔽体33により、可視光を遮りX線の
みを半導体X線検出器6によって検出するようにするこ
とにより、可視光による半導体X線検出器6に与える影
響を防ぐことができる。
Therefore, according to the first embodiment, the total reflection mirror 31 is used as an optical element, and the characteristic X-rays from a light element having a low intensity and the characteristics X from a heavy metal having a high intensity are selectively reflected. The intensity of the line is adjusted by the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, so that an appropriate intensity ratio can be set. Of the characteristic X-rays emitted from the element excited from the sample 1C, By making the intensity of the characteristic X-ray 7a having a high energy equal to the intensity of the characteristic X-ray 7b having a low energy reflected by the total reflection mirror 31, by the slit 32, the same semiconductor X-ray detector 6 can efficiently perform the same operation. Both elements can be detected almost equally and simultaneously. In addition, by blocking visible light with the shield 33 and detecting only the X-rays by the semiconductor X-ray detector 6, the influence of the visible light on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented.

【0062】実施例2.次に、図5は実施例2に係るX
線検出装置の主要部を示す構成図である。図5におい
て、図1に示す実施例1と同一部分は同一符号を付して
その説明は省略する。新たな符号として、1Dは珪素S
i基板上にホウ素Bがドーピングされた試料、34は実
施例1の全反射現象を用いた光学素子である全反射ミラ
ー31に代えて設けられた回折現象を利用した光学素子
である多層膜ミラー、35a、35bは多層膜ミラー3
4への入出射角を規定するスリットである。その他は、
実施例1と同様である。
Embodiment 2 FIG. Next, FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a main part of the line detection device. 5, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As a new code, 1D is silicon S
A sample in which boron B is doped on an i-substrate, a multilayer mirror 34 is an optical element using a diffraction phenomenon provided in place of the total reflection mirror 31 which is an optical element using the total reflection phenomenon of the first embodiment , 35a, 35b are multilayer mirrors 3
4 is a slit for defining the angle of incidence and emission to the light source 4. Others
This is similar to the first embodiment.

【0063】ここで、回折現象を利用した光学素子であ
る多層膜ミラー34は、図6に示すように、X線領域に
おいては、例えば珪素Si基板34a上に屈折率の異な
る重金属としてのモリブテンMo薄膜34bと軽金属と
しての珪素Si薄膜34cとを交互に数100層程度重
ねたものが用いられる。このように、屈折率の異なる2
層の膜をある周期にわたって積層すると、光の回折現象
によりブラック条件を満足するところで高い反射率が得
られる。例えば、測定対象の元素が放出する特性X線の
波長におけるブラック条件を満足する角度で特性X線を
入反射させると、測定対象の元素が放出する特性X線は
高い反射率が得られ、それ以外の元素の特性X線の反射
率は低くなり減衰させることができる。
As shown in FIG. 6, the multilayer mirror 34, which is an optical element utilizing the diffraction phenomenon, is composed of, for example, molybdenum Mo as a heavy metal having a different refractive index on a silicon Si substrate 34a in the X-ray region. A thin film 34b and a silicon Si thin film 34c serving as a light metal are alternately stacked in several hundred layers. As described above, two different refractive indexes are used.
When the layer films are stacked over a certain period, a high reflectance is obtained where the black condition is satisfied by the light diffraction phenomenon. For example, when characteristic X-rays are reflected and reflected at an angle that satisfies the black condition at the wavelength of the characteristic X-rays emitted from the element to be measured, the characteristic X-rays emitted from the element to be measured have a high reflectivity. The reflectivity of characteristic X-rays of the other elements becomes lower and can be attenuated.

【0064】従って、強度の弱い特性X線と強度の強い
特性X線のエネルギーの高低は問わずに、ある特定の元
素の特性X線を選択的に取り出すことが可能である。つ
まり、実施例1の全反射現象を利用した全反射ミラー3
1を使用した場合と異なり、強度の強い特性X線よりも
エネルギーの高い特性X線を放出する元素が不純物とし
て存在し量が微量なため強度が弱い場合においても、エ
ネルギーの高い特性X線を放出する元素の特性X線のみ
を選択的に取り出すことが可能となる。
Therefore, it is possible to selectively extract characteristic X-rays of a specific element irrespective of the level of energy of characteristic X-rays having low intensity and characteristic X-rays having high intensity. That is, the total reflection mirror 3 utilizing the total reflection phenomenon of the first embodiment
Unlike the case where 1 is used, even when the intensity is low because the element which emits the characteristic X-ray having higher energy than the characteristic X-ray having high intensity exists as an impurity and has a small amount, the characteristic X-ray having high energy can be obtained. Only the characteristic X-rays of the element to be emitted can be selectively extracted.

【0065】上記のように構成されたX線検出装置にお
いては、実施例1と同様にして動作する。すなわち、シ
ンクロトロン放射光等の励起源2(図示せず)からのX
線5は試料1Dに照射される。これにより、試料1Dの
元素は励起され、励起された元素が放出する特性X線
(蛍光X線)7aは強度調整機構であるスリット32を
通過し、半導体X線検出器6で検出される。また、同様
に、励起された元素が放出する特性X線(蛍光X線)7
bはスリット35a、35bで規定された入出射角で多
層膜ミラー34に反射された後、半導体X線検出器6で
検出される。半導体X線検出器6で検出されたこれら特
性X線7aと7bは信号処理回路8で処理され、スペク
トルとして記憶・表示される。
The X-ray detector configured as described above operates in the same manner as in the first embodiment. That is, X from the excitation source 2 (not shown) such as synchrotron radiation
The line 5 is irradiated on the sample 1D. As a result, the elements of the sample 1D are excited, and the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7a emitted by the excited elements pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and are detected by the semiconductor X-ray detector 6. Similarly, characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7 emitted by the excited elements
b is reflected by the multilayer mirror 34 at the incidence / emission angle defined by the slits 35a and 35b, and then detected by the semiconductor X-ray detector 6. These characteristic X-rays 7a and 7b detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by the signal processing circuit 8, and stored and displayed as a spectrum.

【0066】ここで、珪素Si基板上のドーピングされ
たホウ素Bを測定する場合、多層膜ミラー34は、上述
したように、測定対象の元素が放出する特性X線の波長
におけるブラック条件を満足する角度で特性X線を入反
射させることで、試料1Dから放出された特性X線の
内、強度の強い珪素Siからの特性X線を減衰させると
共にホウ素Bからの特性X線7bを反射させることが可
能で、多層膜ミラー34で反射された特性X線はホウ素
Bの特性X線が大部分となる。そして、多層膜ミラー3
4で反射された後のホウ素Bの特性X線7bの強度と、
珪素Siからの特性X線7aの強度をスリット32を用
いて強度を調整してほぼ等しくすることで、同一の半導
体X線検出器6で効率よく両元素を同時に測定すること
ができる。
Here, when measuring the boron B doped on the silicon Si substrate, the multilayer mirror 34 satisfies the black condition at the wavelength of the characteristic X-ray emitted by the element to be measured, as described above. By reflecting and reflecting the characteristic X-rays at an angle, of the characteristic X-rays emitted from the sample 1D, the characteristic X-rays from the strong silicon Si are attenuated and the characteristic X-rays 7b from the boron B are reflected. The characteristic X-rays reflected by the multilayer mirror 34 are mostly boron B characteristic X-rays. And the multilayer mirror 3
4, the intensity of the characteristic X-ray 7b of boron B after being reflected by
By adjusting the intensity of the characteristic X-rays 7a from silicon Si to be substantially equal by adjusting the intensity using the slit 32, the same semiconductor X-ray detector 6 can efficiently measure both elements simultaneously.

【0067】なお、実施例2においては、上述したよう
に、ホウ素Bの特性X線のみでなく、珪素Siからの特
性X線も同時に測定できるので、入射X線の変動を珪素
Siからの特性X線を使って正規化することが可能とな
る。
In the second embodiment, as described above, not only the characteristic X-ray of boron B but also the characteristic X-ray from silicon Si can be measured at the same time. Normalization can be performed using X-rays.

【0068】従って、上記実施例2によれば、回折現象
を利用した光学素子として多層膜ミラー34を用い、選
択的に反射された強度の弱い不純物元素からの特性X線
に対し、強度の強い重金属からの特性X線の強度を強度
調整機構であるスリット32にて調整するようにして、
適切な強度比に設定することができ、試料1Dから励起
された元素が放出する特性X線のうち、強度調整機構と
してのスリット32により、強度の強い高い特性X線7
aの強度を、多層膜ミラー34で反射された強度の小さ
い特性X線7bの強度と等しくするようにすることによ
り、同一の半導体X線検出器6で効率良く両元素を同時
に検出することができる。
Therefore, according to the second embodiment, the multilayer mirror 34 is used as the optical element utilizing the diffraction phenomenon, and the intensity is high with respect to the characteristic X-ray from the selectively reflected impurity element having a low intensity. By adjusting the intensity of the characteristic X-ray from the heavy metal with the slit 32 which is an intensity adjusting mechanism,
An appropriate intensity ratio can be set, and among the characteristic X-rays emitted from the element excited from the sample 1D, the characteristic X-rays 7 having high intensity are formed by the slit 32 as an intensity adjusting mechanism.
By setting the intensity of a to be equal to the intensity of the characteristic X-ray 7b of low intensity reflected by the multilayer mirror 34, the same semiconductor X-ray detector 6 can efficiently detect both elements simultaneously. it can.

【0069】実施例3.次に、図7は実施例3に係るX
線検出装置の主要部を示す構成図である。図7におい
て、図1に示す実施例1と同一部分は同一符号を付して
その説明は省略する。新たな符号として、1Eは酸化亜
鉛ZnOの蛍光物質中に炭素Cの不純物が含まれている
試料、36は実施例1の全反射現象を利用した光学素子
である全反射ミラー31に代えて設けられた回折現象を
利用した透過型結像素子としてのフレネルゾーンプレー
トのような透過型回折格子、6fは半導体X線検出器6
の前面に設けられた開閉機構である。その他は、実施例
1と同様である。
Embodiment 3 FIG. Next, FIG. 7 shows X according to the third embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a main part of the line detection device. 7, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As a new reference numeral, 1E is a sample in which a phosphor of zinc oxide ZnO contains an impurity of carbon C, and 36 is provided in place of the total reflection mirror 31 which is an optical element utilizing the total reflection phenomenon of the first embodiment. A transmission type diffraction grating such as a Fresnel zone plate as a transmission type imaging element utilizing the obtained diffraction phenomenon, and 6f is a semiconductor X-ray detector 6
Is an opening / closing mechanism provided on the front surface of the camera. Others are the same as the first embodiment.

【0070】ここで、上記透過型回折格子36は、図8
に示すように、回折現象を利用した透過型結像素子の一
種で、半径Rmが整数mの平方根に比例する同心円によ
って作られるリングを1つ置き不透明な部分36aに
し、透明なリング部分36bからの光が同位相で集まる
ようにしたもので、焦点面において特定の波長の光が集
光されるようになされ、X線領域においては、不透明な
部分36aに金などが用いられる。
Here, the transmission type diffraction grating 36 shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a ring formed by concentric circles whose radius Rm is proportional to the square root of an integer m is formed as an opaque portion 36a, and a transparent ring portion 36b is formed. Are collected in the same phase, and light of a specific wavelength is focused on the focal plane. In the X-ray region, gold or the like is used for the opaque portion 36a.

【0071】そして、測定対象の元素が放出する特性X
線の波長λにおける正負の焦点位置f=Rm2 /mλに
試料1Eと半導体X線検出器6をおき、試料1Eから放
出される測定対象の元素の特性X線を半導体X線検出器
6に集光させるようにして、この集光作用により、測定
対象の元素が放出する特性X線の強度がそれ以外の元素
の特性X線より相対的に大きくなり、ある特定の元素の
特性X線を選択的に取り出すことが可能になる。
The characteristic X emitted by the element to be measured is
The sample 1E and the semiconductor X-ray detector 6 are placed at the positive / negative focal position f = Rm 2 / mλ at the wavelength λ of the ray, and the characteristic X-rays of the element to be measured emitted from the sample 1E are transmitted to the semiconductor X-ray detector 6. By condensing the light, the intensity of the characteristic X-ray emitted from the element to be measured becomes relatively higher than the characteristic X-ray of the other element, and the characteristic X-ray of a specific element is emitted. It becomes possible to take out selectively.

【0072】従って、強度の弱い特性X線と強度の強い
特性X線のエネルギーの高低は問わずに、ある特定の元
素の特性X線を選択的に取り出すことが可能である。つ
まり、実施例1の全反射現象を利用した全反射ミラー3
1を使用した場合と異なり、強度の強い特性X線よりも
エネルギーの高い特性X線を放出する元素が不純物とし
て存在し量が微量なため強度が弱い場合においても、エ
ネルギーの高い特性X線を放出する元素の特性X線のみ
を選択的に取り出すことが可能となる。
Accordingly, it is possible to selectively extract characteristic X-rays of a specific element regardless of the level of energy of the characteristic X-rays having a low intensity and the characteristic X-rays having a high intensity. That is, the total reflection mirror 3 utilizing the total reflection phenomenon of the first embodiment
Unlike the case where 1 is used, even when the intensity is low because the element which emits the characteristic X-ray having higher energy than the characteristic X-ray having high intensity exists as an impurity and has a small amount, the characteristic X-ray having high energy can be obtained. Only the characteristic X-rays of the element to be emitted can be selectively extracted.

【0073】上記のように構成されたX線検出装置にお
いては、試料容器9は排気機構(図示せず)により容器
内が真空引きされる。真空になった状態で、開閉機構6
fを開け、半導体X線検出器6前面を開放する。そし
て、実施例1と同様にして、シンクロトロン放射光等の
励起源2(図示せず)からのX線5は試料1Eに照射さ
れる。これにより、試料1Eの元素は励起され、励起さ
れた元素が放出する特性X線(蛍光X線)7aは強度調
整機構であるスリット32を通過し、遮蔽体33を経て
半導体X線検出器6で検出される。また、同様に、励起
された元素が放出する特性X線(蛍光X線)7bは透過
型回折格子36で回折された後、遮蔽体33を経て半導
体X線検出器6で検出される。半導体X線検出器6で検
出されたこれら特性X線7aと7bは信号処理回路8で
処理され、スペクトルとして記憶・表示される。
In the X-ray detecting apparatus configured as described above, the inside of the sample container 9 is evacuated by an exhaust mechanism (not shown). In a vacuum state, the opening and closing mechanism 6
f is opened, and the front surface of the semiconductor X-ray detector 6 is opened. Then, similarly to the first embodiment, the sample 1E is irradiated with the X-rays 5 from the excitation source 2 (not shown) such as synchrotron radiation. As a result, the elements of the sample 1E are excited, and the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7a emitted from the excited elements pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, pass through the shield 33, and pass through the semiconductor X-ray detector 6a. Is detected by Similarly, the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7 b emitted by the excited element are diffracted by the transmission diffraction grating 36 and then detected by the semiconductor X-ray detector 6 through the shield 33. These characteristic X-rays 7a and 7b detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by the signal processing circuit 8, and stored and displayed as a spectrum.

【0074】そして、この実施例3では、例えば蛍光物
質中に含まれる不純物濃度を測定する場合を取り上げる
ものであり、X線や電子線を試料1Eに照射すると、蛍
光物質としての酸化亜鉛ZnOは、特性X線(蛍光X
線)を放出すると同時に強い可視光も放出し、半導体X
線検出器6は、この可視光に対しても感度を有してい
る。そこで、実施例1と同様にして、遮蔽体33によ
り、可視光を遮りX線のみを半導体X線検出器6によっ
て検出するようにしており、可視光による半導体X線検
出器6に与える影響を防ぐことができるようにしてい
る。
In the third embodiment, for example, the case of measuring the concentration of impurities contained in a fluorescent substance is taken. When the sample 1E is irradiated with an X-ray or an electron beam, zinc oxide ZnO as a fluorescent substance becomes , Characteristic X-ray (fluorescent X
Line), and at the same time emits strong visible light.
The line detector 6 has sensitivity also to this visible light. Therefore, in the same manner as in the first embodiment, the visible light is blocked by the shield 33 and only the X-rays are detected by the semiconductor X-ray detector 6, and the influence of the visible light on the semiconductor X-ray detector 6 is reduced. So that it can be prevented.

【0075】そして、上述したフレネルゾーンプレート
のような透過型回折格子36は、測定対象の元素が放出
する特性X線の波長λにおける正負の焦点位置f=Rm
2 /mλに試料1Eと半導体X線検出器6をおき、試料
1Eから放出される測定対象の元素の特性X線を半導体
X線検出器6に集光させることで、特定のエネルギーの
X線を回折させることができ、試料1Eから放出された
特性X線(蛍光X線)の内、炭素Cの特性X線(蛍光X
線)のみを透過型回折格子36で回折させ、この透過型
回折格子36で回折された炭素Cの特性X線(蛍光X
線)の強度と強度調整機構であるスリット32を通過し
た亜鉛Znの強度とがほぼ等しくなるように強度調整機
構であるスリット32を設定することで、効率良く不純
物元素を同時に測定することができる。
The transmission type diffraction grating 36 such as the Fresnel zone plate described above has a positive / negative focal point position f = Rm at the wavelength λ of the characteristic X-ray emitted by the element to be measured.
The sample 1E and the semiconductor X-ray detector 6 are placed at 2 / mλ, and the characteristic X-rays of the element to be measured emitted from the sample 1E are focused on the semiconductor X-ray detector 6, so that the X-rays of a specific energy are obtained. Can be diffracted, and among the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) emitted from the sample 1E, the characteristic X-rays of carbon C (fluorescent X-rays)
) Is diffracted by the transmission diffraction grating 36, and characteristic X-rays (fluorescent X
By setting the slit 32 as the intensity adjusting mechanism so that the intensity of the line (2) and the intensity of zinc Zn passing through the slit 32 as the intensity adjusting mechanism are substantially equal, the impurity element can be efficiently measured simultaneously. .

【0076】なお、実施例3においては、上述したよう
に、炭素の特性X線(蛍光X線)のみでなく、亜鉛Zn
や酸素Oの特性X線(蛍光X線)も同時に測定できるの
で、入射X線の変動を亜鉛Znや酸素Oの特性X線(蛍
光X線)の強度を使って正規化することが可能となる。
In the third embodiment, as described above, not only characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of carbon but also zinc Zn
And characteristic oxygen X-rays (fluorescent X-rays) can also be measured at the same time, making it possible to normalize the fluctuations in the incident X-rays using the intensity of zinc Zn and the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of oxygen O. Become.

【0077】従って、上記実施例3によれば、回折現象
を利用した光学素子として透過型回折格子36を用い、
炭素Cの特性X線(蛍光X線)を回折させ、その炭素C
の特性X線(蛍光X線)の強度と強度調整機構であるス
リット32を通過した亜鉛Znの強度とがほぼ等しくな
るように強度調整機構であるスリット32を設定するこ
とで、効率良く不純物元素を、同一の半導体X線検出器
6で検出することができる。また、遮蔽体33により、
可視光を遮りX線のみを半導体X線検出器6によって検
出するようにすることにより、可視光による半導体X線
検出器6に与える影響を防ぐことができる。
Therefore, according to the third embodiment, the transmission type diffraction grating 36 is used as an optical element utilizing the diffraction phenomenon.
Diffraction of characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of carbon C
By setting the slit 32 as the intensity adjusting mechanism so that the intensity of the characteristic X-ray (fluorescent X-ray) and the intensity of zinc Zn passing through the slit 32 as the intensity adjusting mechanism are substantially equal, the impurity element can be efficiently formed. Can be detected by the same semiconductor X-ray detector 6. In addition, by the shield 33,
By blocking visible light and detecting only X-rays by the semiconductor X-ray detector 6, the influence of the visible light on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented.

【0078】実施例4.次に、図9は実施例4に係る元
素分析装置を示す構成図である。図9において、1Fは
後述する放電管内でそれぞれの元素特有の電磁波である
光を放っているプラズマ状態の試料、32は図1に示す
実施例1と同様な強度調整機構としてのスリット、37
は放電管、38a、38bは放電管37へ分析する試料
を導入及び導出する導入導出口、39は導入された試料
をプラズマ状態にするための電源、40a、40b、4
0cはプラズマ状態の試料1Fから放出された光、41
a、41b、42a、42bはスリット、43、44は
回折現象を用いた光学素子としての回折格子で、これら
回折格子43、44への入出射角が上記スリット41
a、41b、42a、42bにより決定される。また、
60は試料1F中の元素が発生する複数の波長の光を検
出する検出器で、実施例1ないし3の半導体X線検出器
6とは異なるエネルギー分散型検出器で、超伝導体にお
けるトンネル接合を用いた検出器である。
Embodiment 4 FIG. Next, FIG. 9 is a configuration diagram illustrating an element analyzer according to the fourth embodiment. In FIG. 9, 1F is a sample in a plasma state that emits light that is an electromagnetic wave specific to each element in a discharge tube described later, 32 is a slit as an intensity adjustment mechanism similar to that of the first embodiment shown in FIG.
Is a discharge tube, 38a and 38b are introduction / derivation ports for introducing / deriving a sample to be analyzed into / from the discharge tube 37, 39 is a power supply for bringing the introduced sample into a plasma state, 40a / 40b / 4
0c is light emitted from the sample 1F in a plasma state, 41
Reference numerals a, 41b, 42a, and 42b denote slits, and reference numerals 43 and 44 denote diffraction gratings as optical elements using a diffraction phenomenon.
a, 41b, 42a, 42b. Also,
Reference numeral 60 denotes a detector for detecting light of a plurality of wavelengths generated by the elements in the sample 1F, which is an energy dispersive detector different from the semiconductor X-ray detectors 6 of the first to third embodiments. This is a detector using.

【0079】ここで、上記回折格子43、44は、例え
ば図10に示すように、基板43表面上に多数の溝43
bをある周期で刻み込んでなり、単色光の波長をλ、溝
43bの中心の間隔をd、整数nとしたとき、例えば、
測定対象の元素が放出する波長λの電磁波を下式に示す
入射角i及び回折角θで入反射させると、 d(sini−sinθ)=nλ 測定対象の元素が放出する電磁波は高い反射率が得ら
れ、それ以外の元素の電磁波の反射率は低くなり減衰さ
せることができる。従って、ある特定の元素の電磁波を
選択的に取り出すことが可能となり、測定対象の元素の
電磁波のみを選択的に取り出すことができる。
Here, the diffraction gratings 43 and 44 are provided with a large number of grooves 43 on the surface of the substrate 43 as shown in FIG.
b is engraved at a certain cycle, when the wavelength of the monochromatic light is λ, the interval between the centers of the grooves 43b is d, and the integer is n, for example,
When an electromagnetic wave having a wavelength λ emitted from the element to be measured is incident and reflected at an incident angle i and a diffraction angle θ shown in the following formula, d (sini−sin θ) = nλ The electromagnetic wave emitted from the element to be measured has a high reflectance. As a result, the reflectivity of the electromagnetic waves of the other elements becomes lower and can be attenuated. Therefore, it is possible to selectively extract electromagnetic waves of a specific element, and it is possible to selectively extract only electromagnetic waves of an element to be measured.

【0080】また、上記超伝導体におけるトンネル接合
を用いた検出器60は、図11に示すように、スズSn
薄膜でなる超伝導体60aと60cの間に酸化スズSn
O薄膜で成る絶縁体60bが介在された構造のトンネル
接合でなり、超伝導体のエネルギーギャップの大きさが
meV程度であり、半導体のエネルギーギャップより3
桁近く小さい。このため、実施例1ないし3で用いた半
導体X線検出器6では、半導体のエネルギーギャップが
数eVであるため、X線領域の電磁波に対してはエネル
ギーの分解が可能であるが、それよりもエネルギーの小
さい電磁波に対してはエネルギーの分解が不可能である
が、超伝導体におけるトンネル接合を用いた検出器60
の場合、X線領域の電磁波よりもエネルギーの小さい電
磁波のエネルギーの分解が可能となり、紫外から可視光
の領域においても、エネルギー分解が可能になる。
Further, as shown in FIG. 11, the detector 60 using the tunnel junction in the superconductor is made of tin Sn.
Tin oxide Sn between the thin film superconductors 60a and 60c
The tunnel junction has a structure in which an insulator 60b made of an O thin film is interposed, and the energy gap of the superconductor is about meV, which is three times larger than the energy gap of the semiconductor.
Nearly small. For this reason, in the semiconductor X-ray detector 6 used in the first to third embodiments, since the semiconductor has an energy gap of several eV, the energy can be resolved for electromagnetic waves in the X-ray region. Although energy cannot be resolved for electromagnetic waves having low energy, the detector 60 using a tunnel junction in a superconductor does not.
In the case of (1), the energy of the electromagnetic wave having smaller energy than the electromagnetic wave in the X-ray region can be decomposed, and the energy can be decomposed even in a region from ultraviolet to visible light.

【0081】このような超伝導体におけるトンネル接合
を用いた検出器60に、図11に示すように、光が入射
すると、それぞれの光のエネルギーに比例した数の電子
・正孔対が生成され、電流パルスとして出力される。こ
の電流パルスは、従来例及び実施例1ないし3と同様に
して、信号処理回路8に入力され、内蔵する増幅器を通
して電流パルスの量に比例した電圧パルスに変換した
後、内蔵する波高分析器によりそれぞれのパルス波高値
に相当するチャネルに蓄積されエネルギースペクトルを
得るようになされている。
As shown in FIG. 11, when light enters the detector 60 using a tunnel junction of such a superconductor, a number of electron-hole pairs proportional to the energy of each light is generated. Are output as current pulses. This current pulse is input to the signal processing circuit 8 and converted into a voltage pulse proportional to the amount of the current pulse through a built-in amplifier in the same manner as in the conventional example and the first to third embodiments. The energy spectrum is accumulated in a channel corresponding to each pulse peak value to obtain an energy spectrum.

【0082】上記のように構成された元素分析装置にお
いては、プラズマ状態の試料1Fから放出された光40
aは、強度調整機構であるスリット32を通過し、検出
器60に入射される。また、同様に、放出された光40
bは、スリット41a、41bで規定された入出射角で
回折格子43に反射された後、検出器60に入射され
る。さらに、同様に、放出された光40cは、スリット
42a、42bで規定された入出射角で回折格子44に
反射された後、検出器60に入射される。検出器60に
入射されたこられ光40a、40b、40cは、上述し
たようにして信号処理回路8で処理され、スペクトルと
して記憶・表示される。
In the elemental analyzer configured as described above, the light 40 emitted from the sample 1F in the plasma state
“a” passes through the slit 32 which is an intensity adjusting mechanism, and is incident on the detector 60. Similarly, the emitted light 40
b is reflected by the diffraction grating 43 at an incident / emission angle defined by the slits 41a and 41b, and then enters the detector 60. Further, similarly, the emitted light 40c is reflected by the diffraction grating 44 at the incidence / emission angle defined by the slits 42a and 42b, and then enters the detector 60. The light 40a, 40b, 40c incident on the detector 60 is processed by the signal processing circuit 8 as described above, and is stored and displayed as a spectrum.

【0083】ここで、例えば、噴霧状にされた極微量の
不純物を含む試料を測定する場合、回折格子43、44
は、上述したように、所定の入射角i及び回折角θで入
反射させることにより、ある特定の元素の電磁波を選択
的に取り出すことが可能となり、測定対象の元素の電磁
波のみを選択的に取り出すことができるから、強度の弱
い不純物元素からの光を選択的に反射し、強度の強い光
を反射しないようにすることができ、プラズマ状態の試
料1Fから放出された光の内、強度の強い物質からの光
は、回折格子43、44で減衰させることが可能で、回
折格子43、44で反射された光は、極微量の不純物か
ら放出される光が大部分となる。また、回折格子を複数
にすることで感度を上げると共に、複数の極微量の不純
物から放出される光を反射させることができる。そし
て、回折格子43、44で反射された後の極微量の不純
物から放出される光40b、40cの強度と、強度の強
い物質から放出される光40aの強度をスリット32を
用いて調整してほぼ等しくすることで、効率よく複数の
元素を測定することができる。
Here, for example, when measuring a sample containing a trace amount of impurities in the form of a spray, the diffraction gratings 43 and 44 are used.
As described above, it is possible to selectively extract an electromagnetic wave of a specific element by entering and reflecting at a predetermined incident angle i and a diffraction angle θ, and selectively only an electromagnetic wave of an element to be measured. Since light can be taken out, light from the impurity element having a low intensity can be selectively reflected, and light having a high intensity can be prevented from being reflected. Of the light emitted from the sample 1F in the plasma state, Light from a strong substance can be attenuated by the diffraction gratings 43 and 44, and most of the light reflected by the diffraction gratings 43 and 44 is emitted from a trace amount of impurities. Further, by using a plurality of diffraction gratings, sensitivity can be increased, and light emitted from a plurality of trace impurities can be reflected. Then, the intensity of the light 40b and 40c emitted from the trace amount of impurities reflected by the diffraction gratings 43 and 44 and the intensity of the light 40a emitted from the strong substance are adjusted using the slit 32. By making them substantially equal, a plurality of elements can be measured efficiently.

【0084】なお、上記実施例4においては、上述した
ように、極微量の不純物から放出される光のみでなく、
強度の強い物質から放出される光も同時に測定できるの
で、プラズマ状態の試料1Fから放出された光の変動を
強度の強い物質から放出される光を使って正規化するこ
とが可能となる。
In the fourth embodiment, as described above, not only light emitted from a trace amount of impurities, but also
Since the light emitted from the strong substance can be measured at the same time, the fluctuation of the light emitted from the sample 1F in the plasma state can be normalized using the light emitted from the strong substance.

【0085】従って、上記実施例4によれば、回折現象
を利用した光学素子として回折格子43、44を用い、
選択的に反射された強度の弱い不純物元素からの光に対
し、強度の強い光の強度を強度調整機構であるスリット
32にて調整するようにして、適切な強度比に設定する
ことができ、試料1Fから励起された元素が放出する光
のうち、強度調整機構としてのスリット32により、エ
ネルギーの高い光40aの強度を、回折格子43、44
で選択的に反射されたエネルギーの低い光40b、40
cの強度と等しくすることにより、同一の検出器60で
効率良く両元素を検出することができる。
Therefore, according to the fourth embodiment, the diffraction gratings 43 and 44 are used as optical elements utilizing the diffraction phenomenon.
With respect to the light from the impurity element having low intensity selectively reflected, the intensity of the high intensity light is adjusted by the slit 32 which is an intensity adjustment mechanism, so that an appropriate intensity ratio can be set. Of the light emitted by the element excited from the sample 1F, the intensity of the high-energy light 40a is reduced by the slits 32 as an intensity adjusting mechanism.
Low energy light 40b, 40 selectively reflected at
By making the intensity equal to the intensity of c, both elements can be efficiently detected by the same detector 60.

【0086】実施例5.次に、図12は実施例5に係る
X線検出装置の主要部を示す構成図で、試料容器9内の
構成を示す。図12において、図1に示す実施例1と同
一符号は同一部分を示し、その説明は省略する。新たな
符号として、1Gは珪素Si基板上の弗素Fが混入され
ている試料、45は試料1Gから放出された特性X線の
内、特定のエネルギーをもった特性X線のみを反射させ
る回折現象を利用した光学素子としての有機物結晶(ま
たは無機物結晶)、46a、46bは有機物結晶45へ
の入出射角を規定するソーラスリットである。その他
は、図1に示す実施例1と同様である。
Embodiment 5 FIG. Next, FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a main part of the X-ray detection device according to the fifth embodiment, and illustrates a configuration inside the sample container 9. 12, the same reference numerals as those in the first embodiment shown in FIG. 1 denote the same parts, and a description thereof will be omitted. As a new code, 1G is a sample in which fluorine F is mixed on a silicon Si substrate, and 45 is a diffraction phenomenon that reflects only characteristic X-rays having specific energy among characteristic X-rays emitted from the sample 1G. Organic crystal (or inorganic crystal) as an optical element utilizing the above, and 46a and 46b are solar slits for defining the incident angle to the organic crystal 45. Others are the same as the first embodiment shown in FIG.

【0087】ここで、上記有機物結晶45は、例えば図
13の結晶断面模式図に示すように、結晶の原子の格子
面が間隔d毎離隔された周期構造をもつため、光の回折
現象によりブラック条件を満足するところで強い反射率
が得られる。従って、測定対象の元素が放出する特性X
線の波長におけるブラック条件を満足する角度で特性X
線を入反射させると、測定対象の元素が放出する特性X
線は高い反射率が得られ、それ以外の元素の特性X線の
反射率は低くなり減衰させることができる。
The organic crystal 45 has a periodic structure in which the lattice planes of the crystal atoms are separated by a distance d as shown in, for example, a schematic sectional view of FIG. A strong reflectance is obtained where the conditions are satisfied. Therefore, the characteristic X emitted by the element to be measured is
Characteristic X at an angle that satisfies the black condition at the line wavelength
When a line is reflected and reflected, the characteristic X emitted by the element to be measured
The line has a high reflectance, and the reflectance of characteristic X-rays of other elements is low and can be attenuated.

【0088】このため、強度の弱い特性X線と強度の強
い特性X線のエネルギーの高低は問わずに、ある特定の
元素の特性X線を選択的に取り出すことが可能になる。
つまり、実施例1の全反射現象を利用した全反射ミラー
31を使用した場合と異なり、強度の強い特性X線より
もエネルギーの高い特性X線を放出する元素が不純物と
して存在し量が微量なため強度が弱い場合においても、
エネルギーの高い特性X線を放出する元素の特性X線の
みを選択的に取り出すことが可能となる。
For this reason, it is possible to selectively extract characteristic X-rays of a specific element regardless of the energy level of the characteristic X-rays having a low intensity and the characteristic X-rays having a high intensity.
That is, unlike the case of using the total reflection mirror 31 utilizing the total reflection phenomenon of the first embodiment, the element which emits the characteristic X-ray having higher energy than the characteristic X-ray having higher intensity exists as an impurity and the amount is small. Therefore, even when the strength is weak,
It is possible to selectively extract only characteristic X-rays of an element emitting high-energy characteristic X-rays.

【0089】上記のように構成されたX線検出装置にお
いては、シンクロトロン放射光等の励起源2(図示せ
ず)から出たX線が試料1Gに照射される。これによ
り、試料1Gの元素は励起され、励起された元素が放出
する特性X線7aは強度調整機構であるスリット32を
通過し、半導体X線検出器6で検出される。また、同様
に、励起された元素が放出する特性X線7bはソーラス
リット46a、46bで規定された入出射角で有機物結
晶45に反射された後、半導体X線検出器6で検出され
る。半導体X線検出器6で検出されたこれら特性X線は
信号処理回路8で処理され、スペクトルとして記憶・表
示される。
In the X-ray detector configured as described above, the sample 1G is irradiated with X-rays such as synchrotron radiation emitted from an excitation source 2 (not shown). As a result, the elements of the sample 1G are excited, and the characteristic X-rays 7a emitted by the excited elements pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and are detected by the semiconductor X-ray detector 6. Similarly, the characteristic X-rays 7b emitted by the excited element are reflected by the organic crystal 45 at an incident / emission angle defined by the solar slits 46a and 46b, and then detected by the semiconductor X-ray detector 6. These characteristic X-rays detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by the signal processing circuit 8 and stored and displayed as a spectrum.

【0090】例えば、珪素Si基板上の弗素Fを測定す
る場合、有機物結晶45(または無機物結晶)は、上述
したように、ブラック条件を満たす角度で特性X線を入
反射させると、強度の弱い不純物元素からの特性X線を
選択的に反射し、強度の強い特性X線を反射しないよう
にできることから、試料1Gから放出された特性X線の
内、強度の強い珪素Siからの特性X線は有機物結晶4
5で減衰させることが可能で、有機物結晶45で反射さ
れた特性X線は弗素Fの特性X線が大部分となる。そし
て、有機物結晶45で反射された後の弗素Fの特性X線
強度と珪素Siからの特性X線強度をスリット32を用
いてほぼ等しくすることで、効率よく両元素を測定する
ことができる。
For example, when measuring fluorine F on a silicon Si substrate, as described above, the organic crystal 45 (or the inorganic crystal) has low intensity when the characteristic X-ray is incident and reflected at an angle satisfying the black condition. Since characteristic X-rays from the impurity element can be selectively reflected and characteristic X-rays with high intensity can be prevented from being reflected, characteristic X-rays from silicon Si with high intensity among characteristic X-rays emitted from sample 1G Is organic crystal 4
5, the characteristic X-rays reflected by the organic crystal 45 are mostly fluorine X characteristic X-rays. By making the characteristic X-ray intensity of fluorine F after being reflected by the organic crystal 45 and the characteristic X-ray intensity of silicon Si substantially equal using the slit 32, both elements can be measured efficiently.

【0091】なお、上記実施例5においては、上述した
ように、強度の弱い不純物元素である弗素Fの特性X線
のみでなく、強度の強い珪素Siからの特性X線も同時
に測定できるので、入射X線の変動を珪素Siからの特
性X線を使って正規化することが可能となる。
In Example 5, as described above, not only characteristic X-rays of fluorine F, which is an impurity element having low intensity, but also characteristic X-rays from silicon Si having high intensity can be simultaneously measured. The fluctuation of the incident X-ray can be normalized using the characteristic X-ray from silicon Si.

【0092】従って、上記実施例5によれば、回折現象
を利用した光学素子として有機物結晶45(または無機
物結晶)を用い、測定対象の元素が放出する特性X線の
波長におけるブラック条件を満足する角度で特性X線を
入反射させることで、測定対象の元素を選択的に反射さ
せることができ、選択的に反射された強度の弱い不純物
元素からの特性X線に対し、強度の強い重金属からの特
性X線の強度を強度調整機構であるスリット32にて調
整するようにして、適切な強度比に設定することがで
き、試料1Gから励起された元素が放出する光のうち、
強度調整機構としてのスリット32により、エネルギー
の高い特性X線7aの強度を、有機物結晶45で選択的
に反射されたエネルギーの低い特性X線7bの強度と等
しくすることにより、同一の半導体X線検出器6で効率
良く両元素を検出することができる。
Therefore, according to the fifth embodiment, the organic material 45 (or the inorganic crystal) is used as the optical element utilizing the diffraction phenomenon, and the black condition at the wavelength of the characteristic X-ray emitted from the element to be measured is satisfied. By reflecting the characteristic X-rays at an angle, the element to be measured can be selectively reflected, and the characteristic X-rays from the selectively reflected low-impurity impurity elements can be selectively reflected from the heavy metal having a high intensity. By adjusting the intensity of the characteristic X-rays in the slit 32 as an intensity adjusting mechanism, an appropriate intensity ratio can be set, and among the light emitted by the excited elements from the sample 1G,
The slit 32 as an intensity adjusting mechanism makes the intensity of the characteristic X-ray 7a having a high energy equal to the intensity of the characteristic X-ray 7b having a low energy selectively reflected by the organic crystal 45, thereby providing the same semiconductor X-ray. The detector 6 can efficiently detect both elements.

【0093】実施例6.次に、図14は実施例6に係る
薄膜形成装置を示す構成図である。図14において、図
23に示す従来例と同一部分は同一符号を付し、1Hは
珪素Si基板上に自然酸化膜や炭素等の極微量の軽元素
不純物が混入された試料、2は試料1Hの元素を励起す
るための電子線源等の励起源、6は半導体X線検出器、
10は薄膜形成装置の真空槽、11は上記真空槽10内
の排気を行う排気機構、12は試料1H上に薄膜を形成
するための製造機構、14は半導体X線検出器6の検出
素子を冷却するための液体窒素デュアである。また、3
1と32は図1に示す実施例1と同様な光学素子として
の例えばソーダ石灰ガラスなどの全反射ミラーと強度調
整機構であるスリットであり、7a、7bは特性X線で
ある。
Embodiment 6 FIG. Next, FIG. 14 is a configuration diagram illustrating a thin film forming apparatus according to a sixth embodiment. 14, the same parts as those of the conventional example shown in FIG. 23 are denoted by the same reference numerals, 1H is a sample in which a trace amount of light element impurities such as a natural oxide film or carbon is mixed on a silicon Si substrate, and 2 is a sample 1H. An excitation source such as an electron beam source for exciting the elements of the formula, 6 is a semiconductor X-ray detector,
10 is a vacuum chamber of the thin film forming apparatus, 11 is an exhaust mechanism for exhausting the vacuum chamber 10, 12 is a manufacturing mechanism for forming a thin film on the sample 1H, and 14 is a detecting element of the semiconductor X-ray detector 6. Liquid nitrogen dual for cooling. Also, 3
Reference numerals 1 and 32 denote a total reflection mirror made of, for example, soda-lime glass as an optical element similar to that of the first embodiment shown in FIG. 1 and a slit as an intensity adjusting mechanism, and reference numerals 7a and 7b denote characteristic X-rays.

【0094】また、ここで用いられる半導体X線検出器
6としては、従来例と同様に、図14(b)に示すよう
に、試料1Hから励起源2によって励起された特性X線
を検出するための検出素子6a、この検出素子6aを真
空に保つための真空容器6b、特性X線を透過するX線
透過窓6c、上記検出素子6aからの検出信号を増幅す
る増幅器6d、上記増幅器6dにより増幅された検出信
号を真空外に導出すると共に上記検出素子6aを冷却す
るために熱を外部へ導出するロッド6eを有すると共
に、新たに、検出器前面で真空容器6bの一部を開閉す
る開閉機構6fを有する。
The semiconductor X-ray detector 6 used here detects characteristic X-rays excited by the excitation source 2 from the sample 1H as shown in FIG. Element 6a, a vacuum vessel 6b for keeping the element 6a in a vacuum, an X-ray transmission window 6c for transmitting characteristic X-rays, an amplifier 6d for amplifying a detection signal from the element 6a, and the amplifier 6d. It has a rod 6e for guiding the amplified detection signal out of the vacuum and drawing heat to the outside to cool the detection element 6a, and newly opens and closes a part of the vacuum vessel 6b on the front of the detector. It has a mechanism 6f.

【0095】上記のように構成された薄膜形成装置にお
いては、まず、半導体X線検出器6は開閉機構6fを閉
じた状態で真空に保たれていて、排気機構11で真空槽
10を真空引きし、真空になった状態で上記開閉機構6
fを開け、半導体X線検出器6の前面を開放する。その
状態で、励起源2から出た電子線が試料1Hに照射され
る。これにより、試料1Hの元素は励起され、励起され
た元素が放出する特性X線7aは強度調整機構であるス
リット32を通過し、半導体X線検出器6で検出され
る。また、同様に、励起された元素が放出する特性X線
7bは全反射ミラー31に反射された後、半導体X線検
出器6で検出される。半導体X線検出器6で検出された
これら特性X線は信号処理回路(図示せず)で処理さ
れ、スペクトルとして記憶・表示される。
In the thin film forming apparatus configured as described above, first, the semiconductor X-ray detector 6 is kept in a vacuum with the opening and closing mechanism 6f closed, and the evacuation mechanism 11 evacuates the vacuum chamber 10. Then, in a state where a vacuum is created, the opening / closing mechanism 6
f is opened, and the front surface of the semiconductor X-ray detector 6 is opened. In this state, the sample 1H is irradiated with an electron beam emitted from the excitation source 2. As a result, the elements of the sample 1H are excited, and the characteristic X-rays 7a emitted by the excited elements pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and are detected by the semiconductor X-ray detector 6. Similarly, the characteristic X-rays 7 b emitted by the excited element are reflected by the total reflection mirror 31 and thereafter detected by the semiconductor X-ray detector 6. These characteristic X-rays detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by a signal processing circuit (not shown), and stored and displayed as a spectrum.

【0096】また、メインテナンス等で真空槽10を大
気に曝すときには、開閉機構6fを閉じて半導体X線検
出器6の真空を保ち、半導体X線検出器6を保護する。
これは、半導体X線検出器6の雑音を減らすために半導
体X線検出器6を冷却する場合に必要な手続きであり、
冷却の必要のない検出器の場合、開閉機構6fのない検
出器を用いても同様の効果を得ることができる。
When the vacuum chamber 10 is exposed to the atmosphere for maintenance or the like, the opening and closing mechanism 6f is closed to maintain the vacuum of the semiconductor X-ray detector 6, thereby protecting the semiconductor X-ray detector 6.
This is a necessary procedure for cooling the semiconductor X-ray detector 6 in order to reduce the noise of the semiconductor X-ray detector 6,
In the case of a detector that does not require cooling, a similar effect can be obtained even if a detector without the opening / closing mechanism 6f is used.

【0097】上記構成にかかる薄膜形成装置内で、例え
ば珪素Si基板上の自然酸化膜や炭素等の極微量の軽元
素不純物を測定する場合、試料1Hから放出された特性
X線の内、強度の強い珪素Siからの特性X線は全反射
ミラー31で減衰させることが可能で、全反射ミラー3
1で反射された特性X線は酸素や炭素等の低エネルギー
の特性X線が大部分となる。そして、全反射ミラー31
で反射された後の酸素や炭素等の特性X線強度と珪素S
iからの特性X線強度をスリット32を用いてほぼ等し
くすることで、効率よく両元素を測定することが可能と
なる。
When a very small amount of light element impurities such as a natural oxide film on a silicon Si substrate or carbon is measured in the thin film forming apparatus having the above structure, the intensity of the characteristic X-rays emitted from the sample 1H is measured. Characteristic X-rays from silicon Si having high intensity can be attenuated by the total reflection mirror 31 and the total reflection mirror 3
Most of the characteristic X-rays reflected at 1 are low-energy characteristic X-rays such as oxygen and carbon. And the total reflection mirror 31
X-ray intensity such as oxygen and carbon after being reflected by
By making the characteristic X-ray intensity from i almost equal using the slit 32, it becomes possible to measure both elements efficiently.

【0098】なお、実施例6においては、上述したよう
に、酸素や炭素等の特性X線のみでなく、珪素Siから
の特性X線も同時に測定できるので、入射X線の変動を
珪素Siからの特性X線を使って正規化することが可能
となる。
In the sixth embodiment, as described above, not only characteristic X-rays such as oxygen and carbon but also characteristic X-rays from silicon Si can be measured at the same time. It is possible to normalize using the characteristic X-ray.

【0099】従って、上記実施例6によれば、薄膜形成
中に、励起源2からの電子線を試料1Hに照射して励起
された試料1Hの元素から特性X線を放出させ、全反射
ミラー31で反射された特性X線7bとスリット32に
より強度が調整された特性X線7aとを同一の半導体X
線検出器6で検出するようにしたので、強度比が大きい
複数の元素の特性X線を測定する際に微弱な特性X線を
も検出可能にして、薄膜形成中に組成の変化を逐一測定
することができる。
Therefore, according to the sixth embodiment, during the formation of the thin film, the sample 1H is irradiated with the electron beam from the excitation source 2 to emit the characteristic X-rays from the excited elements of the sample 1H. The characteristic X-rays 7b reflected by 31 and the characteristic X-rays 7a of which the intensity is adjusted by the slit 32 are the same semiconductor X
Since it is detected by the line detector 6, when measuring characteristic X-rays of a plurality of elements having a large intensity ratio, it is possible to detect even weak characteristic X-rays, and the composition change is measured one by one during thin film formation. can do.

【0100】実施例7.次に、図15は実施例7に係る
薄膜形成装置を示す構成図である。図15において、図
6に示す実施例5と同一部分は同一符号を付し、その説
明は省略する。また、33は図1に示す実施例1と同様
な遮蔽体、34、35a及び35bは図5に示す実施例
2と同様な多層膜ミラーとこの多層膜ミラーへの入出射
角を規定するスリットであり、さらに、新たな符号とし
て、1Iはこの薄膜形成装置により二酸化珪素SiO2
薄膜が形成される試料、47はバルブである。
Embodiment 7 FIG. Next, FIG. 15 is a configuration diagram illustrating a thin film forming apparatus according to a seventh embodiment. 15, the same parts as those of the fifth embodiment shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Reference numeral 33 denotes a shield similar to that of the first embodiment shown in FIG. 1, and reference numerals 34, 35a, and 35b denote a multilayer mirror similar to that of the second embodiment shown in FIG. Further, as a new code, 1I is silicon dioxide SiO 2 by this thin film forming apparatus.
A sample on which a thin film is formed, 47 is a bulb.

【0101】上記のように構成された薄膜形成装置にお
いて、まず、半導体X線検出器6は、検出器の前面で真
空容器6bの一部を開閉する開閉機構6fを閉じた状態
で真空に保たれていて、排気機構11で真空槽10を真
空引きし、真空になった状態で開閉機構6fを開け、検
出器の前面を開放する。このとき、バルブ47は開放さ
れている。製造機構12で薄膜形成中に、真空槽10内
に発生する蒸気やガスを導入するプロセスでは該蒸気や
該ガスが検出器に影響を与えるので、それを防ぐために
バルブ47を閉める。
In the thin film forming apparatus configured as described above, first, the semiconductor X-ray detector 6 is maintained in a vacuum with the opening / closing mechanism 6f for opening and closing a part of the vacuum vessel 6b in front of the detector being closed. The vacuum chamber 10 is evacuated by the evacuation mechanism 11, and the opening / closing mechanism 6f is opened in a vacuum state to open the front surface of the detector. At this time, the valve 47 is open. In the process of introducing steam or gas generated in the vacuum chamber 10 during the formation of a thin film by the manufacturing mechanism 12, the steam or gas affects the detector, and the valve 47 is closed to prevent the influence.

【0102】その状態で、励起源2から出た電子線が試
料1Iに照射される。これにより、試料1Iの元素は励
起され、励起された元素が放出する特性X線7aは遮蔽
体33を通過し、さらに、強度調整機構であるスリット
32を通過し、半導体X線検出器6で検出される。ま
た、同様に、励起された元素が放出する特性X線7bは
遮蔽体33を通過し、スリット35a、35bで規定さ
れた入出射角で多層膜ミラー34に反射された後、半導
体X線検出器6で検出される。半導体X線検出器6で検
出されたこれら特性X線は信号処理回路(図示せず)で
処理され、スペクトルとして記憶・表示される。
In this state, the sample 1I is irradiated with the electron beam emitted from the excitation source 2. As a result, the elements of the sample 1I are excited, and the characteristic X-rays 7a emitted from the excited elements pass through the shield 33, further pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and the semiconductor X-ray detector 6 Is detected. Similarly, the characteristic X-rays 7b emitted from the excited element pass through the shield 33 and are reflected by the multilayer mirror 34 at the incidence / emission angle defined by the slits 35a and 35b. Is detected by the detector 6. These characteristic X-rays detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by a signal processing circuit (not shown), and stored and displayed as a spectrum.

【0103】メインテナンス等で真空槽10を大気に曝
すときには、開閉機構6fを閉じて半導体X線検出器6
の真空を保ち検出器を保護する。また、遮蔽体33にか
かる差圧をなくすためにバルブ47を開放にしてから真
空槽10を大気に曝す。
When the vacuum chamber 10 is exposed to the atmosphere for maintenance or the like, the opening / closing mechanism 6f is closed and the semiconductor X-ray detector 6 is closed.
Keep the vacuum and protect the detector. Further, in order to eliminate the pressure difference applied to the shield 33, the valve 47 is opened, and then the vacuum chamber 10 is exposed to the atmosphere.

【0104】そして、例えば、薄膜形成装置で二酸化珪
素SiO2 薄膜を形成する場合、測定対象の元素が放出
する特性X線の波長における所定の入反射角度で多層膜
ミラー34に入反射させることで、試料1Iから放出さ
れた特性X線の内、強度の強い珪素Siからの特性X線
を多層膜ミラー34で減衰させると共に、低エネルギー
の酸素Oの特性X線を反射させることが可能で、多層膜
ミラー34で反射された特性X線7bは低エネルギーの
酸素Oの特性X線が大部分となる。そして、多層膜ミラ
ー34で反射された後の酸素Oの特性X線7bの強度と
珪素Siからの特性X線の強度7aをスリット32を用
いてほぼ等しくすることで、珪素Siからの特性X線に
より計数率が律速されることがないようにする。
For example, when a silicon dioxide SiO 2 thin film is formed by a thin film forming apparatus, the element to be measured is reflected and reflected by the multilayer mirror 34 at a predetermined incident and reflection angle at the wavelength of the characteristic X-ray emitted by the element to be measured. Of the characteristic X-rays emitted from the sample 1I, the characteristic X-rays from the strong silicon Si can be attenuated by the multilayer mirror 34, and the characteristic X-rays of low energy oxygen O can be reflected. Most of the characteristic X-rays 7b reflected by the multilayer mirror 34 are low-energy oxygen O characteristic X-rays. Then, the intensity of the characteristic X-ray 7b of oxygen O after being reflected by the multilayer mirror 34 and the intensity 7a of the characteristic X-ray from silicon Si are made substantially equal using the slit 32, so that the characteristic X from silicon Si is obtained. The line does not limit the counting rate.

【0105】この際、遮蔽体33により製造機構12か
ら発生される光や熱を遮蔽することで、半導体X線該検
出器6に与える影響を防ぐことができ、また、該遮蔽体
33は耐熱性があるので、薄膜形成中の基板加熱などに
よる輻射熱により変形したり溶けたりすることがないた
め、薄膜形成プロセス中、上記特性X線を逐一測定する
ことができる。このように、酸素Oのような特性X線の
発生効率の低い軽元素を含む薄膜を形成する際にも、試
料1Iの組成の測定を薄膜形成速度に追従することがで
きると共に、薄膜形成プロセス中に発生する光や熱が半
導体X線検出器6に与える影響を防ぐことができるの
で、試料の組成を形成プロセス中に逐一測定することが
可能となる。
At this time, by shielding the light and heat generated from the manufacturing mechanism 12 by the shield 33, the influence on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented. Since it is not deformed or melted by radiant heat due to substrate heating during the formation of the thin film, the characteristic X-ray can be measured one by one during the thin film formation process. As described above, even when a thin film containing a light element having a low efficiency of generating characteristic X-rays such as oxygen O is formed, the measurement of the composition of the sample 1I can follow the thin film forming speed and the thin film forming process can be performed. Since the influence of light or heat generated therein on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented, the composition of the sample can be measured one by one during the formation process.

【0106】従って、上記実施例7によれば、薄膜形成
中に、励起源2からの電子線を試料1Iに照射して励起
された試料1Iの元素から特性X線を放出させ、多層膜
ミラー34で反射された特性X線7bとスリット32に
より強度が調整された特性X線7aとを同一の半導体X
線検出器6で検出するようにしたので、強度比が大きい
複数の元素の特性X線を測定する際に微弱な特性X線を
も検出可能にして、薄膜形成中に組成の変化を逐一測定
することができると共に、その際、遮蔽体33により薄
膜を形成するための製造機構12から発生される光や熱
を遮蔽することで、半導体X線該検出器6に与える影響
を防ぐことができ、特性X線の発生効率の低い軽元素を
含む薄膜を形成する際にも、試料の組成の測定を薄膜形
成速度に追従させることができる。
Therefore, according to the seventh embodiment, the characteristic X-ray is emitted from the excited element of the sample 1I by irradiating the sample 1I with the electron beam from the excitation source 2 during the formation of the thin film. The characteristic X-rays 7b reflected by 34 and the characteristic X-rays 7a of which the intensity is adjusted by the slits 32 are the same semiconductor X
Since it is detected by the line detector 6, when measuring characteristic X-rays of a plurality of elements having a large intensity ratio, it is possible to detect even weak characteristic X-rays, and the composition change is measured one by one during thin film formation. At this time, by shielding light and heat generated from the manufacturing mechanism 12 for forming the thin film by the shield 33, the influence on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented. Also, when forming a thin film containing a light element having low characteristic X-ray generation efficiency, the measurement of the composition of the sample can be made to follow the thin film forming speed.

【0107】実施例8.次に、図16は実施例8に係る
薄膜形成装置を示す構成図である。図16において、図
14及び図15に示す実施例6及び7と同一部分は同一
符号を付し、その説明は省略する。また、45と46a
及び46bは図12に示す実施例5と同様な有機物結晶
とこの有機物結晶への入出射角を規定するソーラスリッ
トであり、さらに、新たな符号として、1Jはこの薄膜
形成装置で窒化チタンTiN薄膜が形成される試料、4
8はゲートバルブ、49は排気機構、50は真空箱を示
し、真空槽10の焼き出しを行う場合に、上記ゲートバ
ルブ48により焼き出し不可能な部分を脱着可能とした
場合を示しており、装着路には該真空槽10の排気機構
11とは独立した排気機構49で脱着部分の真空箱50
を真空に引き、その後、上記ゲートバルブ48を開放す
るようになっている。
Embodiment 8 FIG. Next, FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a thin film forming apparatus according to an eighth embodiment. In FIG. 16, the same parts as those in the sixth and seventh embodiments shown in FIGS. 14 and 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Also, 45 and 46a
Numerals 46b denote an organic crystal similar to that of the fifth embodiment shown in FIG. 12 and solar slits for defining the angle of incidence and exit to the organic crystal. Further, 1J denotes a titanium nitride TiN thin film by this thin film forming apparatus. Sample on which is formed, 4
Reference numeral 8 denotes a gate valve, 49 denotes an exhaust mechanism, 50 denotes a vacuum box, and when baking out of the vacuum chamber 10, shows a case in which a part that cannot be burned out can be detached by the gate valve 48. An evacuation mechanism 49 independent of the evacuation mechanism 11 of the vacuum chamber 10 has a vacuum box 50 at
Is evacuated, and then the gate valve 48 is opened.

【0108】上記のように構成された薄膜形成装置にお
いては、励起源2から出た電子線が試料1Jに照射され
る。これにより、試料1Jの元素は励起され、励起され
た元素が放出する特性X線7aは強度調整機構であるス
リット32を通過し、さらに、遮蔽体33を通過し、半
導体X線検出器6で検出される。また、同様に、励起さ
れた元素が放出する特性X線7bはソーラスリット46
a、46bで規定された入出射角で有機物結晶45に反
射された後、遮蔽体33を通過し、半導体X線検出器6
で検出される。半導体X線検出器6で検出されたこれら
特性X線は信号処理回路(図示せず)で処理され、スペ
クトルとして記憶・表示される。
In the thin film forming apparatus configured as described above, the sample 1J is irradiated with an electron beam emitted from the excitation source 2. As a result, the elements of the sample 1J are excited, and the characteristic X-rays 7a emitted by the excited elements pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, further pass through the shield 33, and are emitted from the semiconductor X-ray detector 6. Is detected. Similarly, the characteristic X-rays 7b emitted by the excited element are reflected by the solar slit 46.
After being reflected by the organic crystal 45 at the incidence / emission angle defined by a and 46b, the light passes through the shield 33 and passes through the semiconductor X-ray detector 6
Is detected by These characteristic X-rays detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by a signal processing circuit (not shown), and stored and displayed as a spectrum.

【0109】例えば、薄膜形成装置で窒化チタンTiN
薄膜を形成する場合、試料1Jから放出された特性X線
の内、有機物結晶45で測定対象の元素が放出する特性
X線を高い反射率で反射させると共に、それ以外の元素
の特性X線の反射率を低くして減衰させるべく、上記有
機物結晶への入反射角度を設定することで、強度の強い
チタンTiからのK線の特性X線を有機物結晶45によ
って減衰させると共に、窒素Nの低エネルギーの特性X
線を反射させることが可能で、有機物結晶45で反射さ
れた特性X線7bは窒素Nの低エネルギーの特性X線が
大部分となる。そして、有機物結晶45で反射された後
の窒素Nの特性X線7bの強度とチタンTiからのK線
の特性X線7aの強度とをスリット32を用いてほぼ等
しくすることで、チタンTiからの特性X線により計数
率が律速されることがなく、微弱な元素の特性X線をも
同時に検出でき、両元素を測定することができる。
For example, in a thin film forming apparatus, titanium nitride TiN
When a thin film is formed, of the characteristic X-rays emitted from the sample 1J, the characteristic X-rays emitted from the element to be measured by the organic crystal 45 are reflected at a high reflectance, and the characteristic X-rays of the other elements are reflected. By setting the angle of incidence and reflection to the organic crystal in order to lower the reflectance and attenuate the characteristic X-rays of the K-rays from the strong titanium Ti, the organic crystal 45 attenuates the characteristic X-rays and reduces the nitrogen N. Energy characteristic X
The characteristic X-rays 7b reflected by the organic crystal 45 can reflect most of the characteristic X-rays with low energy of nitrogen N. Then, the intensity of the characteristic X-rays 7b of nitrogen N after being reflected by the organic crystal 45 and the intensity of the characteristic X-rays 7a of K-rays from titanium Ti are made substantially equal using the slits 32, so that titanium Ti The counting rate is not limited by the characteristic X-rays, the characteristic X-rays of weak elements can be detected at the same time, and both elements can be measured.

【0110】この際、遮蔽体33により薄膜を形成する
ための製造機構12から発生される光や熱を遮蔽するこ
とで、該半導体X線検出器6に与える影響を防ぐことが
でき、また、該遮蔽体33は耐熱性があるので、薄膜形
成中の基板加熱などによる輻射熱により変形したり溶け
たりすることがないため、薄膜形成プロセス中、熱によ
る影響を受けることなく、上記特性X線を逐一測定する
ことができる。また、ソーラスリット46a、46bで
規定された入出射角で有機物結晶45に反射させている
ので、窒素NのK線とチタンTiのL線を分離すること
が可能である。
At this time, by shielding light and heat generated from the manufacturing mechanism 12 for forming a thin film by the shield 33, the influence on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented. Since the shield 33 has heat resistance, it is not deformed or melted by radiant heat due to substrate heating or the like during the formation of the thin film. It can be measured one by one. Further, since the light is reflected by the organic crystal 45 at the incident and exit angles defined by the solar slits 46a and 46b, the K line of nitrogen N and the L line of titanium Ti can be separated.

【0111】従って、上記実施例8によれば、有機物結
晶45で反射された窒素Nの特性X線7bの強度とチタ
ンTiからのK線の特性X線7aの強度とをスリット3
2を用いてほぼ等しくすることで、チタンTiからの特
性X線により計数率が律速されることがなく両元素を同
一の半導体X線検出器6で検出することにより、強度比
が大きい複数の元素の特性X線を測定する際に微弱な特
性X線をも検出可能にして、薄膜形成中に組成の変化を
逐一測定することができると共に、その際、遮蔽体33
により製造機構12から発生される光や熱を遮蔽するこ
とで、半導体X線該検出器6に与える影響を防ぐことが
でき、特性X線の発生効率の低い軽元素を含む薄膜を形
成する際にも、試料の組成の測定が薄膜形成速度に追従
することができる。また、ソーラスリット46a、46
bで規定された入出射角で有機物結晶45に反射させて
いるので、窒素NのK線とチタンTiのL線を分離する
ことができる。
Therefore, according to the eighth embodiment, the intensity of the characteristic X-ray 7b of nitrogen N reflected by the organic crystal 45 and the intensity of the characteristic X-ray 7a of K-ray from titanium Ti are determined by the slit 3.
2, the two elements are detected by the same semiconductor X-ray detector 6 without the count rate being limited by the characteristic X-rays from titanium Ti. When measuring characteristic X-rays of elements, it is possible to detect even weak characteristic X-rays, and it is possible to measure changes in composition one by one during thin film formation.
By shielding light and heat generated from the manufacturing mechanism 12, it is possible to prevent the influence on the semiconductor X-ray detector 6, and to form a thin film containing a light element having low characteristic X-ray generation efficiency. In addition, the measurement of the composition of the sample can follow the film formation speed. Also, the solar slits 46a, 46
Since the light is reflected by the organic crystal 45 at the incident / emission angle defined by b, the K line of nitrogen N and the L line of titanium Ti can be separated.

【0112】実施例9.次に、図17は実施例9に係る
スパッタリング現象を用いて薄膜を形成する薄膜形成装
置を示す構成図である。図17において、前述した各実
施例と同一部分は同一符号を付し、その説明は省略す
る。また、新たな符号として、1Kは基板上に窒化チタ
ンTiN薄膜が形成される試料、51はガス導入機構、
52はプラズマを発生させるための電源、53はターゲ
ット材、54、55はゲートバルブ、56は図12に示
す実施例5の有機物結晶45と同様な回折現象を用いた
光学素子としての複数の無機物結晶である。
Embodiment 9 FIG. Next, FIG. 17 is a configuration diagram showing a thin film forming apparatus for forming a thin film using a sputtering phenomenon according to the ninth embodiment. In FIG. 17, the same portions as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Further, as a new code, 1K is a sample on which a titanium nitride TiN thin film is formed on a substrate, 51 is a gas introduction mechanism,
52 is a power source for generating plasma, 53 is a target material, 54 and 55 are gate valves, 56 is a plurality of inorganic substances as optical elements using the same diffraction phenomenon as the organic crystal 45 of Example 5 shown in FIG. It is a crystal.

【0113】上記のように構成された薄膜形成装置にお
いては、まず、ガス導入機構51によりアルゴン等のガ
スを導入し、電源52によりアルゴンガスのプラズマを
発生させる。プラズマ中のアルゴンイオンがターゲット
材53をスパッタリングすることにより、試料1Kの基
板上に薄膜が形成される。スパッタリング中はゲートバ
ルブ54、55を閉じておき、薄膜形成後、ゲートバル
ブ54、55を開放し、励起源2から出た電子線をター
ゲット材53に照射する。これにより、ターゲット材5
3の元素は励起され、励起された元素が放出する特性X
線7aは強度調整機構であるスリット32を通過し、半
導体X線検出器6で検出される。また、同様に、励起さ
れた元素が放出する特性X線7bは、複数の無機物結晶
56で反射・集光された後、半導体X線検出器6で検出
される。半導体X線検出器6で検出されたこれら特性X
線は信号処理回路(図示せず)で処理され、スペクトル
として記憶・表示される。
In the thin film forming apparatus configured as described above, first, a gas such as argon is introduced by the gas introduction mechanism 51, and a plasma of argon gas is generated by the power supply 52. By sputtering argon ions in the plasma on the target material 53, a thin film is formed on the substrate of the sample 1K. During sputtering, the gate valves 54 and 55 are closed, and after the thin film is formed, the gate valves 54 and 55 are opened and the target 53 is irradiated with an electron beam emitted from the excitation source 2. Thereby, the target material 5
The element X3 is excited and the characteristic X emitted by the excited element is
The line 7a passes through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and is detected by the semiconductor X-ray detector 6. Similarly, the characteristic X-rays 7b emitted from the excited element are reflected and collected by the plurality of inorganic crystals 56, and then detected by the semiconductor X-ray detector 6. These characteristics X detected by the semiconductor X-ray detector 6
The lines are processed by a signal processing circuit (not shown) and stored and displayed as a spectrum.

【0114】例えば、この薄膜形成装置で窒化チタンT
iN薄膜を形成する場合、ターゲット材53の炭素Cや
酸素Oの不純物がスパッタ率を変化させたり、薄膜中に
不純物として入り込んだりする。そこで、ターゲット材
53の不純物汚染をときどき調べる必要がある。ターゲ
ット材53から放出された特性X線の内、測定対象の元
素が放出する特性X線の波長におけるブラック条件を満
足する角度で複数の無機物結晶56に特性X線を入反射
させることで、この複数の無機物結晶56で酸素Cや炭
素Oの特性X線をそれぞれ反射させ、強度の強いチタン
TiからのK線や窒素Nの特性X線を減衰させることが
できる。そして、複数の無機物結晶56で反射された後
の炭素Cや酸素Oの特性X線強度とチタンTiからのK
線の特性X線強度をスリット32を用いてほぼ等しくす
ることで、効率よく不純物元素を同時に測定することが
可能となる。
For example, in this thin film forming apparatus, titanium nitride T
When an iN thin film is formed, impurities of carbon C and oxygen O of the target material 53 change the sputtering rate or enter the thin film as impurities. Therefore, it is necessary to examine the target material 53 for impurity contamination from time to time. Of the characteristic X-rays emitted from the target material 53, the characteristic X-rays are incident and reflected on the plurality of inorganic crystals 56 at an angle that satisfies the black condition at the wavelength of the characteristic X-ray emitted by the element to be measured. The characteristic X-rays of oxygen C and carbon O are respectively reflected by the plurality of inorganic crystals 56, and the K-rays and the characteristic X-rays of nitrogen N from titanium Ti having high intensity can be attenuated. The characteristic X-ray intensity of carbon C and oxygen O after being reflected by the plurality of inorganic crystals 56 and the K
By making the characteristic X-ray intensities of the lines substantially equal using the slit 32, it becomes possible to efficiently measure impurity elements simultaneously.

【0115】また、酸素Oや炭素Cの特性X線のみでな
く、チタンTiからの特性X線も同時に測定できるの
で、入射電子線の変動をチタンTiからの特性X線を使
って正規化することが可能となる。また、複数の無機物
結晶56で酸素Oや炭素Cの特性X線を反射させ集光す
ることにより、不純物元素に対して感度を上げることが
可能となる。
Further, not only the characteristic X-rays of oxygen O and carbon C but also the characteristic X-rays from titanium Ti can be measured at the same time, so that the fluctuation of the incident electron beam is normalized using the characteristic X-rays from titanium Ti. It becomes possible. Further, by reflecting and condensing the characteristic X-rays of oxygen O and carbon C with the plurality of inorganic crystals 56, it becomes possible to increase the sensitivity to impurity elements.

【0116】従って、上記実施例9によれば、スパッタ
リング現象を用いて薄膜を形成する際に、励起源2によ
り励起されたターゲット材53中の元素が放出する特性
X線を検出するようにしたので、基板上に形成される薄
膜の組成物によっては直接電子線やX線を照射した場合
ダメージを受けることがあるが、このような場合に、薄
膜にダメージを与えることなく、薄膜形成中の組成の変
化を逐一測定することができ、ターゲット材53の組成
の変化により試料1Kに形成された薄膜の組成が変化す
ることを防ぐことできる。
Therefore, according to the ninth embodiment, when a thin film is formed by using the sputtering phenomenon, the characteristic X-ray emitted from the element in the target material 53 excited by the excitation source 2 is detected. Therefore, depending on the composition of the thin film formed on the substrate, direct irradiation with an electron beam or X-ray may cause damage, but in such a case, the thin film is not damaged without being damaged. The change in the composition can be measured one by one, and the composition of the thin film formed on the sample 1K can be prevented from changing due to the change in the composition of the target material 53.

【0117】実施例10.次に、図18は実施例10に
よるスパッタリング現象を用いて薄膜を形成する薄膜形
成装置を示す構成図である。図18において、前述した
各実施例と同一符号は同一部分を示し、その説明は省略
する。新たな符号として、1Lはこの薄膜形成装置で高
温超電導物質であるイットリウムバリウム銅酸化物(Y
Ba2 Cu38-x )薄膜が形成される試料、57は排
気機構、58はガス導入機構である。
Embodiment 10 FIG. Next, FIG. 18 is a configuration diagram showing a thin film forming apparatus for forming a thin film by using the sputtering phenomenon according to the tenth embodiment. In FIG. 18, the same reference numerals as those in the above-described embodiments denote the same parts, and a description thereof will be omitted. As a new code, 1L is a thin film forming apparatus using a high temperature superconducting substance, yttrium barium copper oxide (Y
Ba 2 Cu 3 O 8-x ) A sample on which a thin film is formed, 57 is an exhaust mechanism, and 58 is a gas introduction mechanism.

【0118】上記のように構成された薄膜形成装置にお
いては、まず、ガス導入機構51によりアルゴン等のガ
スを導入し、電源52によりアルゴンガスのプラズマを
発生させる。プラズマ中のアルゴンイオンがターゲット
材53をスパッタリングすることにより、試料1Lの基
板上に薄膜が形成される。薄膜形成中に励起源2から出
た電子線をターゲット材53に照射する。これにより、
ターゲット材53の元素は励起され、励起された元素が
放出する特性X線7aは強度調整機構であるスリット3
2を通過し、半導体X線検出器6で検出される。また、
同様に、励起された元素が放出する特性X線7bは、全
反射ミラー31で反射された後、半導体X線検出器6で
検出される。半導体X線検出器6で検出されたこれら特
性X線は信号処理回路(図示せず)で処理され、スペク
トルとして記憶・表示される。
In the thin film forming apparatus configured as described above, first, a gas such as argon is introduced by the gas introduction mechanism 51, and a plasma of argon gas is generated by the power supply 52. The argon ions in the plasma sputter the target material 53, whereby a thin film is formed on the substrate of the sample 1L. The target material 53 is irradiated with an electron beam emitted from the excitation source 2 during the formation of the thin film. This allows
The elements of the target material 53 are excited, and the characteristic X-rays 7a emitted from the excited elements are emitted from the slit 3 as an intensity adjusting mechanism.
2 and is detected by the semiconductor X-ray detector 6. Also,
Similarly, the characteristic X-rays 7 b emitted by the excited element are reflected by the total reflection mirror 31 and then detected by the semiconductor X-ray detector 6. These characteristic X-rays detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by a signal processing circuit (not shown), and stored and displayed as a spectrum.

【0119】例えば、この薄膜形成装置で高温超電導物
質であるイットリウムバリウム銅酸化物(YBa2 Cu
38-x )薄膜を形成する場合、ターゲット材53の組
成のずれが形成される薄膜の組成のずれに影響を与える
ためにターゲット材53の組成をモニタする必要があ
る。測定対象の元素が放出する特性X線を選択的に反射
させるべく所定の入反射角度で全反射ミラー31に入反
射させることで、ターゲット材53から放出された特性
X線の内、全反射ミラー31で酸素Oの特性X線を反射
させ、強度の強いイットリウムYやバリウムBaや銅C
uからの特性X線を減衰させることができる。そして、
全反射ミラー31で反射された後の酸素Oの特性X線7
bの強度とイットリウムYやバリウムBaや銅Cuから
の特性X線7aの強度をスリット32を用いてほぼ等し
くすることで、効率よくターゲット材53の組成を測定
することが可能となる。
For example, with this thin film forming apparatus, yttrium barium copper oxide (YBa 2 Cu
In the case of forming a 3 O 8-x ) thin film, it is necessary to monitor the composition of the target material 53 because the composition deviation of the target material 53 affects the composition deviation of the formed thin film. The characteristic X-rays emitted from the target material 53 are reflected and reflected by the total reflection mirror 31 at a predetermined incident / reflection angle so as to selectively reflect the characteristic X-rays emitted by the element to be measured. 31 reflects the characteristic X-rays of oxygen O and has a high intensity of yttrium Y, barium Ba or copper C.
Characteristic X-rays from u can be attenuated. And
Characteristic X-rays 7 of oxygen O after being reflected by total reflection mirror 31
By making the intensity of b and the intensity of characteristic X-rays 7a from yttrium Y, barium Ba, or copper Cu substantially equal using the slit 32, the composition of the target material 53 can be measured efficiently.

【0120】また、排気機構57で励起源2を差動排気
することにより、薄膜形成中のアルゴンガス等が導入さ
れた状態でも測定可能にすることができる。また、ガス
導入機構58を用いて遮蔽体33に差圧がかからないよ
うにガスを流し、スパッタされた粒子が遮蔽体33に付
着することを防止できる。そして、遮蔽体33によりプ
ラズマから発生される光や熱を遮蔽することで、半導体
X線検出器6に与える影響を防ぐことができ、また、該
遮蔽体33は耐熱性があるので輻射熱等により変形した
り溶けたりすることがないため、薄膜形成プロセス中、
上記特性X線を逐一測定することができる。
Further, the pumping source 2 is differentially evacuated by the evacuating mechanism 57 so that measurement can be performed even when argon gas or the like during the formation of the thin film is introduced. Further, by using the gas introducing mechanism 58 to flow a gas so that a differential pressure is not applied to the shield 33, it is possible to prevent sputtered particles from adhering to the shield 33. Then, by shielding light and heat generated from the plasma by the shield 33, the influence on the semiconductor X-ray detector 6 can be prevented. Further, since the shield 33 has heat resistance, it is not affected by radiant heat or the like. Since it does not deform or melt,
The characteristic X-rays can be measured one by one.

【0121】従って、上記実施例10によれば、スパッ
タリング現象を用いて薄膜を形成する際に、励起源2に
より励起されたターゲット材53中の元素が放出する特
性X線を検出するようにしたので、基板上に形成される
薄膜の組成物によっては直接電子線やX線を照射した場
合ダメージを受けることがあるが、このような場合に、
薄膜にダメージを与えることなく、薄膜形成中の組成の
変化を逐一測定することができ、ターゲット材53の組
成の変化により試料1Lに形成された薄膜の組成が変化
することを防ぐことできると共に、排気機構57で励起
源2を差動排気することにより薄膜形成中のアルゴンガ
ス等が導入された状態でも測定可能にし、また、ガス導
入機構58を用いて遮蔽体33に差圧がかからないよう
にガスを流し、スパッタされた粒子が遮蔽体33に付着
することを防止でき、遮蔽体33によりプラズマから発
生される光や熱を遮蔽することで、半導体X線検出器6
に与える影響を防ぐことができる。
Therefore, according to the tenth embodiment, when a thin film is formed by using the sputtering phenomenon, the characteristic X-ray emitted from the element in the target material 53 excited by the excitation source 2 is detected. Therefore, depending on the composition of the thin film formed on the substrate, direct irradiation with an electron beam or X-ray may cause damage, but in such a case,
A change in composition during thin film formation can be measured one by one without damaging the thin film, and a change in composition of the thin film formed on the sample 1L due to a change in composition of the target material 53 can be prevented. The pumping mechanism 2 is differentially evacuated by the exhaust mechanism 57 so that measurement can be performed even when argon gas or the like during the formation of the thin film is introduced, and the gas introducing mechanism 58 is used to prevent a differential pressure from being applied to the shield 33. By flowing a gas, it is possible to prevent the sputtered particles from adhering to the shield 33, and to shield the semiconductor X-ray detector 6 by shielding light and heat generated from the plasma by the shield 33.
Can be prevented.

【0122】実施例11.次に、図19は実施例11に
係るドライクリーニングを行うエッチング装置を示す構
成図である。図19において、前述した各実施例と同一
部分は同一符号を付し、その説明は省略する。新たな符
号として、1Mは珪素Si基板上の自然酸化膜による酸
素や炭素等の軽元素の不純物が混入された試料、59は
プラズマを発生させるための電極である。
Embodiment 11 FIG. Next, FIG. 19 is a configuration diagram illustrating an etching apparatus that performs dry cleaning according to the eleventh embodiment. In FIG. 19, the same portions as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As a new code, 1M is a sample mixed with impurities of light elements such as oxygen and carbon by a natural oxide film on a silicon Si substrate, and 59 is an electrode for generating plasma.

【0123】上記のように構成されたエッチング装置に
おいては、電子線源やX線源等の励起源2からでた電子
線やX線が試料1Mに照射される。これにより、試料1
Mの元素は励起され、励起された元素が放出する特性X
線7aは強度調整機構であるスリット32を通過し、半
導体X線検出器6で検出される。また、同様に、励起さ
れた元素が放出する特性X線7bは全反射ミラー31で
反射された後、半導体X線検出器6で検出される。半導
体X線検出器6で検出された特性X線は信号処理回路8
で処理されスペクトルとして記憶・表示される。
In the etching apparatus configured as described above, the sample 1M is irradiated with an electron beam or X-ray from an excitation source 2 such as an electron beam source or X-ray source. Thereby, the sample 1
The element of M is excited and the characteristic X emitted by the excited element is released.
The line 7a passes through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and is detected by the semiconductor X-ray detector 6. Similarly, the characteristic X-rays 7b emitted from the excited element are reflected by the total reflection mirror 31, and then detected by the semiconductor X-ray detector 6. The characteristic X-rays detected by the semiconductor X-ray detector 6 are applied to a signal processing circuit 8.
And stored and displayed as a spectrum.

【0124】試料1Mの珪素Si基板上の自然酸化膜に
よる酸素や炭素等の軽元素の不純物をエッチング除去す
る場合、ガス導入機構51によりエッチングガスを導入
し、プラズマを発生するための電源52により試料1M
と電極59間にプラズマを発生させて、上記不純物をエ
ッチング除去する。その後、ゲートバルブ54、55を
開け、励起源2により、試料1M中の元素を励起する。
測定対象の元素が放出する特性X線を選択的に反射させ
るべく所定の入反射角度で全反射ミラー31に入反射さ
せることで、試料1Mから放出された特性X線のうち、
強度の強い珪素Siからの特性X線は全反射ミラー31
で減衰させることができ、全反射ミラー31で反射され
た特性X線は酸素や炭素などの低エネルギーの特性X線
が大部分となる。
In the case of removing the impurities of light elements such as oxygen and carbon by the natural oxide film on the silicon Si substrate of the sample 1M by etching, the etching gas is introduced by the gas introduction mechanism 51 and the power supply 52 for generating plasma is used. Sample 1M
A plasma is generated between the electrode and the electrode 59 to remove the impurity by etching. Thereafter, the gate valves 54 and 55 are opened, and the elements in the sample 1M are excited by the excitation source 2.
The characteristic X-rays emitted from the sample 1M are reflected by the total reflection mirror 31 at a predetermined incident / reflection angle in order to selectively reflect the characteristic X-rays emitted from the element to be measured.
The characteristic X-rays from the strong silicon Si are reflected by the total reflection mirror 31.
The characteristic X-rays reflected by the total reflection mirror 31 are mostly low-energy characteristic X-rays such as oxygen and carbon.

【0125】そして、珪素Siからの特性X線強度をス
リット32を用いて、信号処理回路8が正常に動作する
強度にすることで、エッチング後、除去できなかった極
々微量の酸素や炭素の不純物元素を効率良く測定するこ
とができる。しかも、試料1Mを真空層10内でエッチ
ング処理して大気に曝すことがないので、基板表面が酸
化されることがなく、エッチングで除去された量を正確
に測定することができる。
The characteristic X-ray intensity from the silicon Si is adjusted to the intensity at which the signal processing circuit 8 operates normally using the slit 32, so that an extremely small amount of oxygen or carbon impurities which cannot be removed after etching. Elements can be measured efficiently. Moreover, since the sample 1M is not subjected to the etching treatment in the vacuum layer 10 and exposed to the atmosphere, the substrate surface is not oxidized, and the amount removed by the etching can be measured accurately.

【0126】従って、上記実施例11によれば、試料1
Mの珪素Si基板上の自然酸化膜による酸素や炭素等の
軽元素の不純物をエッチング除去する場合に、上記不純
物のエッチング除去後、励起源2により、上記試料1M
中の元素を励起し、試料1Mから放出された特性X線の
うち、全反射ミラー31で反射された酸素や炭素などの
不純物の特性X線強度と珪素Siからの特性X線強度を
スリット32を用いてほぼ等しくして信号処理回路8が
正常に動作する強度にすることで、エッチング後、除去
できなかった極々微量の酸素や炭素の不純物元素を効率
良く測定することができ、しかも、試料1Mを大気に曝
すことがないので、基板表面が酸化されることがなく、
エッチングで除去された量を正確に測定することができ
る。
Therefore, according to the eleventh embodiment, the sample 1
In the case where impurities of light elements such as oxygen and carbon are removed by etching with a natural oxide film on the silicon substrate of M, the sample 1M is excited by the excitation source 2 after the removal of the impurities.
The characteristic X-ray intensity of impurities such as oxygen and carbon reflected by the total reflection mirror 31 and the characteristic X-ray intensity of silicon Si among the characteristic X-rays emitted from the sample By making the signal processing circuit 8 operate at a level that allows the signal processing circuit 8 to operate normally, extremely small amounts of oxygen and carbon impurity elements that cannot be removed after etching can be efficiently measured. Since 1M is not exposed to the atmosphere, the substrate surface is not oxidized,
The amount removed by etching can be accurately measured.

【0127】実施例12.次に、図20は実施例12に
係るイオン注入装置を示す構成図である。図20におい
て、前述した各実施例と同一部分は同一符号を付し、そ
の説明は省略する。新たな符号として、1Nは珪素Si
基板上にリンPが注入される試料、60は注入するイオ
ンを発生させ加速・質量分離等を行いイオンビーム61
を試料1Nに照射するための加速器、62は試料基板の
回転機構、63は回折現象を利用した光学素子としての
単結晶を用いた回折格子である。
Embodiment 12 FIG. Next, FIG. 20 is a configuration diagram illustrating the ion implantation apparatus according to the twelfth embodiment. 20, the same parts as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As a new code, 1N is silicon Si
A sample into which phosphorus P is to be implanted on the substrate, 60 is an ion beam which generates ions to be implanted, performs acceleration / mass separation, etc.
Is an accelerator for irradiating the sample 1N, 62 is a rotation mechanism of the sample substrate, and 63 is a diffraction grating using a single crystal as an optical element utilizing a diffraction phenomenon.

【0128】上記のように構成されたイオン注入装置に
おいては、加速器60により発生されたイオンビーム6
1が試料1Nに照射される。このイオンビーム61が加
速エネルギーをもつため試料1L中の元素は励起され、
励起された元素が放出する特性X線(蛍光X線)7aは
強度調整機構であるスリット32を通過し、半導体X線
検出器6で検出される。また、同様に、励起された元素
が放出する特性X線(蛍光X線)7bは回折格子63で
回折された後、半導体X線検出器6で検出される。半導
体X線検出器6で検出された特性X線(蛍光X線)は信
号処理回路8で処理されスペクトルとして記憶・表示さ
れる。
In the ion implantation apparatus configured as described above, the ion beam 6 generated by the accelerator 60 is used.
1 irradiates the sample 1N. Since the ion beam 61 has acceleration energy, the elements in the sample 1L are excited,
The characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7a emitted by the excited elements pass through the slit 32, which is an intensity adjusting mechanism, and are detected by the semiconductor X-ray detector 6. Similarly, the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7 b emitted by the excited element are diffracted by the diffraction grating 63 and then detected by the semiconductor X-ray detector 6. The characteristic X-rays (fluorescent X-rays) detected by the semiconductor X-ray detector 6 are processed by the signal processing circuit 8 and stored and displayed as a spectrum.

【0129】例えば珪素Si基板にリンPを注入する場
合を取り上げる。リンPが加速器60により生成されリ
ンPのイオンビーム61が珪素Si基板に照射される。
リンイオンは珪素Si基板内で減速され所定の深さ付近
に注入される。このとき、リンイオンには数十から数百
eVのエネルギーが与えられているため珪素Siの元素
は励起する。また、先に注入したリンP元素も同様に励
起するため、イオンビーム61が照射されると、珪素S
iやリンPが特性X線(蛍光X線)を放出する。珪素S
i基板の原子数に比べれば、リンP元素の原子は非常に
小さいので、リンPの特性X線(蛍光X線)は非常に弱
い。そこで、回折格子63とソーラスリット46a、4
6bを介してリンPの特性X線(蛍光X線)7bのみを
反射するようにして半導体X線検出器6に導く。強度の
強い珪素Siからの特性X線(蛍光X線)7aはスリッ
ト32を用いてリンPの特性X線(蛍光X線)7bと同
程度の強度にし、半導体X線検出器6に導く。これによ
り、珪素Siの特性X線(蛍光X線)も同時に測定する
ことができ、入射X線の変動を珪素Siの特性X線(蛍
光X線)の強度を使って正規化することができる。
For example, a case where phosphorus P is implanted into a silicon Si substrate will be described. Phosphorus P is generated by the accelerator 60, and an ion beam 61 of phosphorus P is irradiated on the silicon Si substrate.
Phosphorus ions are decelerated in the silicon Si substrate and injected near a predetermined depth. At this time, since the energy of several tens to several hundreds eV is given to the phosphorus ions, the element of silicon Si is excited. Also, the previously implanted phosphorus P element is similarly excited, so that when irradiated with the ion beam 61, the silicon S
i and phosphorus P emit characteristic X-rays (fluorescent X-rays). Silicon S
Compared to the number of atoms in the i-substrate, the atoms of the phosphorus P element are very small, so that the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of phosphorus P are very weak. Therefore, the diffraction grating 63 and the solar slits 46a, 4
Only the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7b of phosphorus P are reflected through the semiconductor X-ray detector 6 through the semiconductor X-ray detector 6. The characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7a from the silicon Si having a high intensity are made to have the same intensity as the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) 7b of phosphorus P using the slit 32, and are guided to the semiconductor X-ray detector 6. Thus, characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of silicon Si can be measured at the same time, and fluctuations of incident X-rays can be normalized using the intensity of characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of silicon Si. .

【0130】従って、上記実施例12によれば、珪素S
i基板上にリンP元素をイオン注入する場合に、イオン
ビーム61の照射によって試料1L中の元素を励起し、
試料1Nから放出された特性X線(蛍光X線)のうち、
回折格子63とソーラスリット46a及び46bを介し
たリンPの特性X線(蛍光X線)とスリット32を介し
た珪素Siからの特性X線(蛍光X線)を、上記スリッ
ト32を用いて同程度の強度にして半導体X線検出器6
に導くようにしたので、イオン注入時に、リンPと珪素
Siの特性X線(蛍光X線)を同時に測定することがで
きる。
Therefore, according to the twelfth embodiment, the silicon S
When the phosphorus P element is ion-implanted on the i-substrate, the element in the sample 1L is excited by the irradiation of the ion beam 61,
Of the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) emitted from the sample 1N,
The characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of phosphorus P via the diffraction grating 63 and the solar slits 46a and 46b and the characteristic X-rays (fluorescent X-rays) from silicon Si via the slits 32 are made the same using the slits 32. Semiconductor X-ray detector 6
, Characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of phosphorus P and silicon Si can be simultaneously measured at the time of ion implantation.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、試料中の元素が発生する複数の波長の電磁波を検
出する検出器を有する電磁波検出装置において、上記試
料と上記検出器との間に設置されて上記試料から発生す
る複数の波長の電磁波の内少なくとも1つ以上の波長を
選択的に反射または透過する光学素子と、上記試料と上
記検出器との間で、かつ上記試料から発生する電磁波の
内上記検出器に直接入る電磁波の強度のみを調整し、上
記光学素子に入る電磁波の強度は調整しない位置に設置
されて電磁波の強度を調整する強度調整機構とを備え、
上記光学素子により反射または透過された電磁波と上記
強度調整機構により強度が調整された電磁波を上記検出
器で検出することにより、強度比が大きい複数の電磁波
を測定する際に微弱な電磁波をも検出することができる
という効果を奏する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic wave detecting apparatus having a detector for detecting electromagnetic waves of a plurality of wavelengths generated by elements in a sample. An optical element installed between the optical element for selectively reflecting or transmitting at least one or more wavelengths of electromagnetic waves of a plurality of wavelengths generated from the sample, between the sample and the detector , and Of electromagnetic waves generated from the sample
Adjust only the intensity of the electromagnetic wave that directly enters the detector
The intensity of the electromagnetic wave entering the optical element includes an intensity adjustment mechanism that is installed at a position where the intensity is not adjusted and adjusts the intensity of the electromagnetic wave,
By detecting the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the electromagnetic wave whose intensity has been adjusted by the intensity adjustment mechanism with the detector, even a weak electromagnetic wave can be detected when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio. It has the effect that it can be done.

【0132】また、請求項2に係る電磁波検出装置によ
れば、強度比が大きい複数の電磁波を測定する際に上記
電磁波の波長をX線領域とすることにより、X線のエネ
ルギー値に基づき元素の種類の識別を容易にすることが
できるという効果を奏する。
According to the electromagnetic wave detecting device of the second aspect, when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio, the wavelength of the electromagnetic waves is set in the X-ray range, so that the element based on the energy value of the X-rays can be measured. This has the effect that the type can be easily identified.

【0133】また、請求項3に係る電磁波検出装置によ
れば、上記検出器を、エネルギー分散型検出器とするこ
とによって、強度比の大きい複数の電磁波を検出する場
合に強度の大きい電磁波により計数率が律速されること
なく微弱な電磁波をも同時に検出することができるとい
う効果を奏する。
According to the electromagnetic wave detecting device of the third aspect, the detector is an energy dispersive detector, so that when detecting a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio, the electromagnetic wave is counted by the electromagnetic waves having a large intensity. There is an effect that a weak electromagnetic wave can be detected at the same time without the rate being controlled.

【0134】また、請求項4に係る電磁波検出装置によ
れば、上記検出器に入る光や熱を遮蔽すると共に1ke
V以下の軟X線を含むX線を透過する耐熱性のある遮蔽
体を備えたことにより、光や熱が検出器に与える悪影響
を防ぎ、1keV以下の軟X線を含むX線を放出する軽
元素も検出可能にすることができるという効果を奏す
る。
Further, according to the electromagnetic wave detecting device of the fourth aspect, light and heat entering the detector are shielded and 1 ke
Providing a heat-resistant shield that transmits X-rays including soft X-rays of V or less prevents adverse effects of light or heat on the detector, and emits X-rays including soft X-rays of 1 keV or less. There is an effect that light elements can be detected.

【0135】また、請求項5に係る電磁波検出装置によ
れば、上記強度調整機構を、開口率を変化させることに
より電磁波の強度を調整するスリットで構成することに
よって、スリットの開口率を変化させて簡便な強度調整
を可能にすることができるという効果を奏する。
Further, according to the electromagnetic wave detection device of the fifth aspect, the intensity adjusting mechanism can change the aperture ratio.
By using a slit for adjusting the intensity of the electromagnetic wave, it is possible to change the aperture ratio of the slit to enable simple intensity adjustment.

【0136】また、請求項6に係る電磁波検出装置によ
れば、光学素子として全反射現象を利用した光学素子を
用いることにより、所定の入反射角度で電磁波を入反射
させることで、複数の電磁波の内、所定のエネルギーよ
りも低いエネルギーの電磁波を放出する複数の元素から
放出される電磁波を同時に反射させることができ、その
反射された電磁波を放出する元素を同時に測定すること
ができるという効果を奏する。
According to the electromagnetic wave detecting device of the sixth aspect, by using an optical element utilizing a total reflection phenomenon as an optical element, the electromagnetic wave is reflected and reflected at a predetermined incident and reflected angle, so that a plurality of electromagnetic waves are reflected. Among them, the effect of being able to simultaneously reflect the electromagnetic waves emitted from a plurality of elements that emit electromagnetic waves having an energy lower than a predetermined energy, and to simultaneously measure the elements emitting the reflected electromagnetic waves. Play.

【0137】また、請求項7に係る電磁波検出装置によ
れば、光学素子として回折現象を利用した光学素子を用
いることにより、所定の入反射角度で電磁波を入反射さ
せ、または所定の焦点位置に試料と検出器をおき試料か
ら放出される測定対象の元素の電磁波を検出器に集光さ
せることで、強度の弱い電磁波と強度の強い電磁波のエ
ネルギーの高低を問わずに特定の元素の電磁波を選択的
に取り出すことが可能で、全反射現象を利用した光学素
子を用いた場合と異なり、強度の強い電磁波よりもエネ
ルギーの高い電磁波を放出する元素が不純物として存在
し量が微量なため強度が弱い場合においても、エネルギ
ーの高い電磁波を放出する元素の電磁波のみを選択的に
取り出すことができるという効果を奏する。
According to the electromagnetic wave detecting device of the seventh aspect, by using an optical element utilizing a diffraction phenomenon as the optical element, the electromagnetic wave can be incident and reflected at a predetermined incident / reflection angle or can be set at a predetermined focal position. By placing the sample and the detector and focusing the electromagnetic waves of the element to be measured emitted from the sample on the detector, the electromagnetic waves of a specific element can be emitted regardless of the energy level of the weak electromagnetic waves and the strong electromagnetic waves. Unlike the case where an optical element utilizing the total internal reflection phenomenon is used, an element that emits electromagnetic waves having higher energy than strong electromagnetic waves is present as an impurity and its amount is very small. Even in a weak case, there is an effect that it is possible to selectively extract only an electromagnetic wave of an element that emits a high-energy electromagnetic wave.

【0138】また、請求項8に係る基板加工装置によれ
ば、加工機構による基板の加工中に、光学素子により反
射または透過された電磁波と強度調整機構により上記基
板から発生する電磁波の内上記検出器に直接入り、上記
光学素子に入らない電磁波の強度が調整された電磁波
を検出器で検出することにより、基板の加工中に、強度
比が大きい複数の電磁波を測定する際に微弱な電磁波を
も検出可能にして、組成の変化を測定可能にすることが
できるという効果を奏する。
[0138] According to the substrate processing apparatus of the eighth aspect, during processing of the substrate by the processing mechanism, the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the above-described base by the intensity adjustment mechanism.
Of the electromagnetic waves generated from the plate, directly enter the detector,
By detecting the intensity of the electromagnetic waves that do not enter the optical element and the adjusted electromagnetic waves with a detector, during processing of the substrate, even when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio, even weak electromagnetic waves can be detected. There is an effect that the change in composition can be measured by making it detectable.

【0139】また、請求項9に係る基板加工装置によれ
ば、薄膜形成機構により、基板にスパッタリング現象を
用いて薄膜を形成する際、スパッタリングされるターゲ
ット材中の元素を励起源によって励起し、検出器によっ
て励起された元素が放出する電磁波を検出することによ
り、ターゲット材の組成の変化を検出可能にし、光学素
子により、ターゲット材中の元素が発生する電磁波の内
少なくとも1つ以上の波長を選択的に反射すると共に、
強度調整機構により、上記検出器に直接入り、上記光学
素子に入らない電磁波の強度を調整することによって、
上記光学素子により反射または透過された電磁波と上記
強度調整機構により強度が調整された電磁波が検出器で
検出されて、ターゲット材中の元素が発生する強度比が
大きい複数の電磁波を測定する際に微弱な電磁波をも検
出可能にすることができるという効果を奏する。
Further, according to the substrate processing apparatus of the ninth aspect, when the thin film is formed on the substrate by the sputtering phenomenon by the thin film forming mechanism, the elements in the target material to be sputtered are excited by the excitation source, By detecting the electromagnetic wave emitted by the element excited by the detector, it is possible to detect a change in the composition of the target material, and the optical element is used to adjust at least one wavelength of the electromagnetic wave generated by the element in the target material. While selectively reflecting,
The intensity adjustment mechanism directly enters the detector,
By adjusting the intensity of electromagnetic waves that do not enter the element ,
The electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the electromagnetic wave whose intensity has been adjusted by the intensity adjustment mechanism are detected by a detector, and when measuring a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio at which an element in the target material is generated. There is an effect that even weak electromagnetic waves can be detected.

【0140】[0140]

【0141】また、請求項10に係る基板加工装置によ
れば、請求項8または9において、基板加工中に、強度
比が大きい複数の電磁波を測定する際に、上記電磁波の
波長をX線領域とすることにより、X線のエネルギー値
に基づき試料となる基板またはターゲット材の元素の種
類の識別を容易にすることができるという効果を奏す
る。
[0141] Further, according to the substrate processing apparatus according to claim 10, in claim 8 or 9, in the substrate processing, when measuring a plurality of electromagnetic waves is large intensity ratio, X-rays region the wavelength of the electromagnetic wave By doing so, there is an effect that the type of the element of the substrate or the target material as the sample can be easily identified based on the energy value of the X-ray.

【0142】また、請求項11に係る基板加工装置によ
れば、請求項8ないし10のいずれかにおいて、上記検
出器を、エネルギー分散型検出器とすることによって、
強度比の大きい複数の電磁波を検出する場合に強度の大
きい電磁波により計数率が律速されることなく微弱な電
磁波をも同時に検出することを可能にすることができる
という効果を奏する。
According to the substrate processing apparatus of the eleventh aspect , in any one of the eighth to tenth aspects, the detector is an energy dispersive detector.
When detecting a plurality of electromagnetic waves having a large intensity ratio, there is an effect that it is possible to simultaneously detect weak electromagnetic waves without controlling the counting rate by the electromagnetic waves having a large intensity.

【0143】また、請求項12に係る基板加工装置によ
れば、請求項8ないし11のいずれかにおいて、上記検
出器に入る光や熱を遮蔽すると共に1keV以下の軟X
線を含むX線を透過する耐熱性のある遮蔽体を備えたこ
とにより、光や熱が検出器に与える悪影響を防ぎ、1k
eV以下の軟X線を含むX線を放出する軽元素も検出可
能にすることができるという効果を奏する。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the substrate processing apparatus according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein light and heat entering the detector are shielded and the soft X of 1 keV or less.
By providing a heat-resistant shield that transmits X-rays including X-rays, it is possible to prevent light and heat from adversely affecting the detector.
This has the effect that light elements that emit X-rays including soft X-rays of eV or less can also be detected.

【0144】また、請求項13に係る基板加工装置によ
れば、請求項8ないし12のいずれかにおいて、上記強
度調節機構を、スリットで構成することによって、スリ
ットの開口率を変化させて簡便な強度調整を可能にする
ことができるという効果を奏する。
According to the substrate processing apparatus of the thirteenth aspect , in any one of the eighth to twelfth aspects, the strength adjusting mechanism is constituted by a slit, so that the aperture ratio of the slit can be changed, thereby simplifying the operation. There is an effect that the strength can be adjusted.

【0145】また、請求項14に係る基板加工装置によ
れば、請求項8ないし13のいずれかにおいて、光学素
子として全反射現象を利用した光学素子を用いることに
より、所定の入反射角度で電磁波を入反射させること
で、複数の電磁波の内、所定のエネルギーよりも低いエ
ネルギーの電磁波を放出する複数の元素から放出される
電磁波を同時に反射させることができ、その反射された
電磁波を放出する元素を同時に測定することができると
いう効果を奏する。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to any one of the eighth to thirteenth aspects, by using an optical element utilizing a total reflection phenomenon as an optical element, an electromagnetic wave can be formed at a predetermined incident / reflection angle. By reflecting the electromagnetic waves emitted from a plurality of elements that emit electromagnetic waves having an energy lower than a predetermined energy among a plurality of electromagnetic waves, the element that emits the reflected electromagnetic waves can be simultaneously reflected. Can be measured at the same time.

【0146】また、請求項15に係る基板加工装置によ
れば、請求項8ないし13のいずれかにおいて、光学素
子として回折現象を利用した光学素子を用いることによ
り、所定の入反射角度で電磁波を入反射させ、または所
定の焦点位置に試料と検出器をおき試料から放出される
測定対象の元素の電磁波を検出器に集光させることで、
強度の弱い電磁波と強度の強い電磁波のエネルギーの高
低を問わずに特定の元素の電磁波を選択的に取り出すこ
とが可能で、全反射現象を利用した光学素子を用いた場
合と異なり、強度の強い電磁波よりもエネルギーの高い
電磁波を放出する元素が不純物として存在し量が微量な
ため強度が弱い場合においても、エネルギーの高い電磁
波を放出する元素の電磁波のみを選択的に取り出すこと
ができるという効果を奏する。
According to the substrate processing apparatus of the fifteenth aspect , in any one of the eighth to thirteenth aspects, by using an optical element utilizing a diffraction phenomenon as the optical element, electromagnetic waves can be transmitted at a predetermined incident / reflection angle. By entering and reflecting, or by placing the sample and the detector at a predetermined focus position and focusing the electromagnetic waves of the element to be measured emitted from the sample on the detector,
It is possible to selectively extract electromagnetic waves of specific elements regardless of the level of energy of low intensity electromagnetic waves and high intensity electromagnetic waves, and unlike the case of using an optical element utilizing the total reflection phenomenon, high intensity Even when the element that emits electromagnetic waves with higher energy than the electromagnetic waves is present as an impurity and its intensity is low due to its small amount, it is possible to selectively extract only the electromagnetic waves of the elements that emit electromagnetic waves with high energy. Play.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例1に係るX線検出装置の主要
部分を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a main part of an X-ray detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の光学素子としての全反射ミラーの一例を
示す構造模式図と特性曲線図である。
FIG. 2 is a schematic structural diagram and a characteristic curve diagram showing an example of a total reflection mirror as the optical element of FIG.

【図3】図1の強度調整機構であるスリットの一例を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a slit that is the strength adjusting mechanism of FIG. 1;

【図4】図1の遮蔽体の一例を示す構造図である。FIG. 4 is a structural diagram showing an example of a shield of FIG. 1;

【図5】この発明の実施例2に係るX線検出装置の主要
部分を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a main part of an X-ray detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5の光学素子としての多層膜ミラーの一例を
示す構造模式図である。
FIG. 6 is a schematic structural view showing an example of a multilayer mirror as the optical element of FIG.

【図7】この発明の実施例3に係るX線検出装置の主要
部分を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a main part of an X-ray detection device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】図7の光学素子としての透過型回折格子の一例
を示す構造模式図である。
8 is a schematic structural view showing an example of a transmission type diffraction grating as the optical element of FIG.

【図9】この発明の実施例4に係る元素分析装置を示す
構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing an element analyzer according to Embodiment 4 of the present invention.

【図10】図9の光学素子としての回折格子の一例を示
す構造模式図である。
10 is a schematic structural view showing an example of a diffraction grating as the optical element in FIG.

【図11】図9の超伝導体における接合を用いた検出器
の一例を示す構造模式図である。
11 is a schematic structural view showing an example of a detector using a junction in the superconductor of FIG. 9;

【図12】この発明の実施例5に係るX線検出装置の主
要部分を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a main part of an X-ray detection device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】図12の光学素子としての有機物結晶の一例
を示す構造模式図である。
FIG. 13 is a schematic structural view showing an example of an organic crystal as the optical element of FIG.

【図14】この発明の実施例6に係る薄膜形成装置と半
導体X線検出器を示す構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram showing a thin film forming apparatus and a semiconductor X-ray detector according to Embodiment 6 of the present invention.

【図15】この発明の実施例7に係る薄膜形成装置を示
す構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram illustrating a thin film forming apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図16】この発明の実施例8に係る薄膜形成装置を示
す構成図である。
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a thin film forming apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【図17】この発明の実施例9に係るスパッタリング現
象を用いて薄膜を形成する薄膜形成装置を示す構成図で
ある。
FIG. 17 is a configuration diagram showing a thin film forming apparatus for forming a thin film using a sputtering phenomenon according to a ninth embodiment of the present invention.

【図18】この発明の実施例10に係るスパッタリング
現象を用いて薄膜を形成する薄膜形成装置を示す構成図
である。
FIG. 18 is a configuration diagram showing a thin film forming apparatus for forming a thin film using a sputtering phenomenon according to Embodiment 10 of the present invention.

【図19】この発明の実施例11に係るドライクリーニ
ングを行うエッチング装置を示す構成図である。
FIG. 19 is a configuration diagram showing an etching apparatus for performing dry cleaning according to Embodiment 11 of the present invention.

【図20】この発明の実施例12に係るイオン注入装置
を示す構成図である。
FIG. 20 is a configuration diagram showing an ion implantation apparatus according to Embodiment 12 of the present invention.

【図21】従来のX線検出装置を示す構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram showing a conventional X-ray detection device.

【図22】図21の半導体X線検出器と信号処理回路内
の波高分析器におけるX線検出原理を示す説明図と電流
パルス及びその波高分析結果を示す説明図である。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing the principle of X-ray detection in the semiconductor X-ray detector of FIG. 21 and a peak analyzer in the signal processing circuit, and is an explanatory diagram showing current pulses and the results of peak analysis thereof.

【図23】従来の薄膜形成装置と半導体X線検出器を示
す構成図である。
FIG. 23 is a configuration diagram showing a conventional thin film forming apparatus and a semiconductor X-ray detector.

【図24】従来のX線検出装置において特性X線のエネ
ルギーの強度が強いときに検出器より出力された電流パ
ルスP3列の一例を示す模式図である。
FIG. 24 is a schematic diagram showing an example of a current pulse P3 train output from a detector when the intensity of characteristic X-ray energy is high in a conventional X-ray detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1C 試料 1D 試料 1E 試料 1F 試料 1G 試料 1H 試料 1I 試料 1J 試料 1K 試料 1L 試料 1M 試料 1N 試料 2 励起源 5 X線 6 半導体X線検出器 7a 特性X線 7b 特性X線 8 信号処理回路 12 製造機構 31 全反射ミラー 32 スリット 33 遮蔽体 34 多層膜ミラー 35a スリット 35b スリット 36 透過型回折格子 43 回折格子 44 回折格子 45 有機物結晶 53 ターゲット材 56 複数の無機物結晶 60 超伝導体におけるトンネル接合を用いた検出器 63 回折格子 1C sample 1D sample 1E sample 1F sample 1G sample 1H sample 1I sample 1J sample 1K sample 1L sample 1M sample 1N sample 2 Excitation source 5 X-ray 6 Semiconductor X-ray detector 7a Characteristic X-ray 7b Characteristic X-ray 8 Signal processing circuit Mechanism 31 Total reflection mirror 32 Slit 33 Shield 34 Multilayer mirror 35a Slit 35b Slit 36 Transmission diffraction grating 43 Diffraction grating 44 Diffraction grating 45 Organic crystal 53 Target material 56 Plural inorganic crystals 60 Tunnel junction in superconductor Detector 63 Diffraction grating

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−270953(JP,A) 特開 平3−276089(JP,A) 実開 昭62−149157(JP,U) 特公 昭45−5360(JP,B1) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-270953 (JP, A) JP-A-3-276089 (JP, A) JP-A-62-149157 (JP, U) JP-B-45 5360 (JP, B1)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 試料中の元素が発生する複数の波長の電
磁波を検出する検出器を有する電磁波検出装置におい
て、上記試料と上記検出器との間に設置されて上記試料
から発生する複数の波長の電磁波の内少なくとも1つ以
上の波長を選択的に反射または透過する光学素子と、上
記試料と上記検出器との間で、かつ上記試料から発生す
る電磁波の内上記検出器に直接入る電磁波の強度のみを
調整し、上記光学素子に入る電磁波の強度は調整しない
位置に設置されて電磁波の強度を調整する強度調整機構
とを備え、上記光学素子により反射または透過された電
磁波と上記強度調整機構により強度が調整された電磁波
を上記検出器で検出することを特徴とする電磁波検出装
置。
1. An electromagnetic wave detection device having a detector for detecting electromagnetic waves of a plurality of wavelengths generated by an element in a sample, wherein the plurality of wavelengths are provided between the sample and the detector and are generated from the sample. An optical element that selectively reflects or transmits at least one wavelength of at least one of the electromagnetic waves between the sample and the detector and from the sample.
Of the electromagnetic waves directly entering the detector
Adjust, do not adjust the intensity of electromagnetic waves entering the optical element
An intensity adjusting mechanism installed at a position to adjust the intensity of the electromagnetic wave, wherein the electromagnetic wave reflected or transmitted by the optical element and the electromagnetic wave whose intensity is adjusted by the intensity adjusting mechanism are detected by the detector. Electromagnetic wave detection device.
【請求項2】 上記電磁波の波長は、X線領域であるこ
とを特徴とする請求項1記載の電磁波検出装置。
2. The electromagnetic wave detection device according to claim 1, wherein the wavelength of the electromagnetic wave is in an X-ray region.
【請求項3】 上記検出器は、エネルギー分散型検出器
であることを特徴とする請求項1または2記載の電磁波
検出装置。
3. The electromagnetic wave detection device according to claim 1, wherein the detector is an energy dispersive detector.
【請求項4】 上記検出器に入る光や熱を遮蔽すると共
に1keV以下の軟X線を含むX線を透過する耐熱性の
ある遮蔽体を備えたことを特徴とする請求項1ないし3
のいずれかに記載の電磁波検出装置。
4. A heat-resistant shield that shields light and heat entering the detector and transmits X-rays including soft X-rays of 1 keV or less.
The electromagnetic wave detection device according to any one of the above.
【請求項5】 上記強度調整機構は、開口率を変化させ
ることにより電磁波の強度を調整するスリットであるこ
とを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電
磁波検出装置。
5. The strength adjusting mechanism changes an aperture ratio.
5. The electromagnetic wave detecting device according to claim 1, wherein the slit is a slit for adjusting the intensity of the electromagnetic wave.
【請求項6】 上記光学素子は、全反射現象を利用する
光学素子であることを特徴とする請求項1ないし5のい
ずれかに記載の電磁波検出装置。
6. The electromagnetic wave detecting device according to claim 1, wherein said optical element is an optical element utilizing a total reflection phenomenon.
【請求項7】 上記光学素子は、回折現象を利用する光
学素子であることを特徴とする請求項1ないし5のいず
れかに記載の電磁波検出装置。
7. The electromagnetic wave detecting device according to claim 1, wherein the optical element is an optical element utilizing a diffraction phenomenon.
【請求項8】 基板を加工する加工機構と、上記加工中
の基板に含まれる複数の元素を励起する励起源と、上記
励起源により励起された元素が放出する複数の波長の電
磁波を検出する検出器と、上記加工中の基板と上記検出
器との間に設置されて上記複数の波長の電磁波の内少な
くとも1つ以上の波長を選択的に反射または透過する光
学素子と、上記加工中の基板と上記検出器の間で、かつ
上記基板から発生する電磁波の内上記検出器に直接入る
電磁波の強度のみを調整し、上記光学素子に入る電磁波
の強度は調整しない位置に設置されて電磁波の強度を調
整する強度調整機構とを備え、上記加工機構による基板
の加工中に、上記光学素子により反射または透過された
電磁波と上記強度調整機構により強度が調整された電磁
波を上記検出器で検出することを特徴とする基板加工装
置。
8. A processing mechanism for processing a substrate, an excitation source for exciting a plurality of elements contained in the substrate being processed, and detecting electromagnetic waves of a plurality of wavelengths emitted by the elements excited by the excitation source. A detector, an optical element disposed between the substrate being processed and the detector, for selectively reflecting or transmitting at least one or more wavelengths of the electromagnetic waves having the plurality of wavelengths, Between the substrate and the detector , and
Of the electromagnetic waves generated from the substrate, directly enter the detector
Adjusting only the intensity of electromagnetic waves, electromagnetic waves entering the optical element
An intensity adjustment mechanism that is installed at a position where the intensity of the electromagnetic wave is not adjusted and adjusts the intensity of the electromagnetic wave while the substrate is being processed by the processing mechanism. A substrate processing apparatus, wherein the detector detects the adjusted electromagnetic wave.
【請求項9】 基板にスパッタリング現象を用いて薄膜
を形成するための薄膜形成機構と、スパッタリングされ
るターゲット材中の元素を励起する励起源と、この励起
源により励起された元素が放出する電磁波を検出する検
出器と、上記ターゲット材と上記検出器との間に設置さ
れて上記電磁波を透過または反射する光学素子と、上記
ターゲット材と上記検出器の間で、かつ上記ターゲット
材から発生する電磁波の内上記検出器に直接入る電磁波
の強度のみを調整し、上記光学素子に入る電磁波の強度
は調整しない位置に設置されて電磁波の強度を調整する
強度調整機構とを備えたことを特徴とする基板加工装
置。
9. A thin film forming mechanism for forming a thin film on a substrate by using a sputtering phenomenon, an excitation source for exciting an element in a target material to be sputtered, and an electromagnetic wave emitted by the element excited by the excitation source Detector, an optical element installed between the target material and the detector for transmitting or reflecting the electromagnetic wave , and between the target material and the detector , and the target
Electromagnetic waves directly entering the above detector among electromagnetic waves generated from materials
Only the intensity of the electromagnetic wave entering the optical element
A substrate processing apparatus comprising: an intensity adjustment mechanism that is installed at a position where adjustment is not performed and adjusts the intensity of electromagnetic waves.
【請求項10】 上記電磁波の波長は、X線領域である
ことを特徴とする請求項8または9に記載の基板加工装
置。
Wavelength of claim 10 wherein said electromagnetic radiation, a substrate processing apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the X-ray region.
【請求項11】 上記検出器は、エネルギー分散型検出
器であることを特徴とする請求項8ないし10のいずれ
かに記載の基板加工装置。
11. The detector substrate processing apparatus according to any one of claims 8 to 10, characterized in that an energy dispersive detector.
【請求項12】 上記検出器に入る光や熱を遮蔽すると
共に1keV以下の軟X線を含むX線を透過する耐熱性
のある遮蔽体を備えたことを特徴とする請求項8ないし
11のいずれかに記載の基板加工装置。
12. A heat-resistant shield that shields light and heat entering the detector and transmits X-rays including soft X-rays of 1 keV or less.
12. The substrate processing apparatus according to any one of items 11 .
【請求項13】 上記強度調整機構は、開口率を変化さ
せることにより電磁波の強度を調整するスリットである
ことを特徴とする請求項8ないし12のいずれかに記載
の基板加工装置。
13. The strength adjusting mechanism changes an aperture ratio.
The substrate processing apparatus according to any one of claims 8 to 12 , wherein the slit is a slit for adjusting the intensity of the electromagnetic wave by causing the slit to adjust .
【請求項14】 上記光学素子は、全反射現象を利用す
る光学素子であることを特徴とする請求項8ないし13
のいずれかに記載の基板加工装置。
14. The optical element, to claims 8, characterized in that an optical element that utilizes total reflection phenomenon 13
The substrate processing apparatus according to any one of the above.
【請求項15】 上記光学素子は、回折現象を利用する
光学素子であることを特徴とする請求項8ないし13
いずれかに記載の基板加工装置。
15. The optical device includes a substrate processing apparatus according to any one of claims 8 to 13, characterized in that an optical element utilizing a diffraction phenomenon.
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