JP3217871B2 - Ｘ線分析装置および全反射蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents
Ｘ線分析装置および全反射蛍光ｘ線分析装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、試料の元素分析を行
うＸ線分析装置や、試料表面に一次Ｘ線を微小な入射角
度で照射して、試料の表面層からの蛍光Ｘ線を分析する
全反射蛍光Ｘ線分析装置に関するものである。
うＸ線分析装置や、試料表面に一次Ｘ線を微小な入射角
度で照射して、試料の表面層からの蛍光Ｘ線を分析する
全反射蛍光Ｘ線分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、全反射蛍光Ｘ線分析装置は、
試料表面層に付着した不純物を検出する装置として用い
られている（たとえば、特開昭63-78056号公報参照）。
この種の装置の一例を図６に示す。
試料表面層に付着した不純物を検出する装置として用い
られている（たとえば、特開昭63-78056号公報参照）。
この種の装置の一例を図６に示す。
【０００３】図６において、Ｘ線管球５のＸ線源（光
源）Ｐから出たＸ線Ｂ１は、スリット５ａを介して、湾
曲型の分光結晶（分光素子）１Ａで回折され、回折Ｘ線
（一次Ｘ線）Ｂ２が試料２の表面２ａに微小な入射角度
α (たとえば、0.05°〜0.20°程度) で照射される。試
料２に入射した回折Ｘ線Ｂ２は、その一部が全反射され
て反射Ｘ線Ｂ４となり、他の一部が一次Ｘ線として試料
２を励起して、試料２を構成する元素固有の蛍光Ｘ線Ｂ
５を発生させる。蛍光Ｘ線Ｂ５は、試料表面２ａに対向
して配置したＸ線検出器３に入射する。この入射した蛍
光Ｘ線Ｂ５は、Ｘ線検出器３において、そのＸ線強度が
検出された後、Ｘ線検出器３からの検出信号ａに基づ
き、多重波高分析器４によって目的とするＸ線スペクト
ルが得られる。
源）Ｐから出たＸ線Ｂ１は、スリット５ａを介して、湾
曲型の分光結晶（分光素子）１Ａで回折され、回折Ｘ線
（一次Ｘ線）Ｂ２が試料２の表面２ａに微小な入射角度
α (たとえば、0.05°〜0.20°程度) で照射される。試
料２に入射した回折Ｘ線Ｂ２は、その一部が全反射され
て反射Ｘ線Ｂ４となり、他の一部が一次Ｘ線として試料
２を励起して、試料２を構成する元素固有の蛍光Ｘ線Ｂ
５を発生させる。蛍光Ｘ線Ｂ５は、試料表面２ａに対向
して配置したＸ線検出器３に入射する。この入射した蛍
光Ｘ線Ｂ５は、Ｘ線検出器３において、そのＸ線強度が
検出された後、Ｘ線検出器３からの検出信号ａに基づ
き、多重波高分析器４によって目的とするＸ線スペクト
ルが得られる。
【０００４】この種の全反射蛍光Ｘ線分析装置は、回折
Ｘ線( 一次Ｘ線) Ｂ２の入射角度αが微小であることか
ら、反射Ｘ線Ｂ４および散乱Ｘ線がＸ線検出器３に入射
しにくく、Ｘ線検出器３により検出される蛍光Ｘ線Ｂ５
の出力レベルに比べてノイズが小さいという利点があ
る。つまり、大きなS/N 比が得られ、そのため、分析精
度が良く、たとえば、微量の不純物でも検出できるとい
う利点がある。このようなことから、この分析方法は、
シリコンウェハの表面汚染の分析方法として有効であ
り、広く採用されている。
Ｘ線( 一次Ｘ線) Ｂ２の入射角度αが微小であることか
ら、反射Ｘ線Ｂ４および散乱Ｘ線がＸ線検出器３に入射
しにくく、Ｘ線検出器３により検出される蛍光Ｘ線Ｂ５
の出力レベルに比べてノイズが小さいという利点があ
る。つまり、大きなS/N 比が得られ、そのため、分析精
度が良く、たとえば、微量の不純物でも検出できるとい
う利点がある。このようなことから、この分析方法は、
シリコンウェハの表面汚染の分析方法として有効であ
り、広く採用されている。
【０００５】また、この従来技術では、分光結晶１Ａを
用いて一次Ｘ線Ｂ１を単色化しており、更に、湾曲型の
分光結晶１Ａを用いていることから、回折Ｘ線Ｂ２が試
料表面２ａに集光されて、励起Ｘ線の強度が大きくな
り、そのため、分析精度がより一層向上するという利点
もある。
用いて一次Ｘ線Ｂ１を単色化しており、更に、湾曲型の
分光結晶１Ａを用いていることから、回折Ｘ線Ｂ２が試
料表面２ａに集光されて、励起Ｘ線の強度が大きくな
り、そのため、分析精度がより一層向上するという利点
もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｘ線Ｂ１を
単色化すると、回折Ｘ線Ｂ２の強度が低下することか
ら、Ｘ線源Ｐから出射する立体角（発散角）Ωｏを大き
くして、試料２に入射する回折Ｘ線Ｂ２の強度を大きく
したい。しかし、回折Ｘ線Ｂ２は、異なる入射角度αで
集光していることから、入射する回折Ｘ線Ｂ２の光路の
傾が若干異なるので、立体角Ωｏを大きくするに従い入
射角度αの変化Δαも大きくなる。ここで、上記入射角
度αは前述のように0.05°〜0.20°程度の小さな角度の
範囲に設定する必要があり、そのため、立体角Ωｏを大
きくすることはできず、したがって、回折Ｘ線Ｂ２の強
度を十分大きくすることができない。
単色化すると、回折Ｘ線Ｂ２の強度が低下することか
ら、Ｘ線源Ｐから出射する立体角（発散角）Ωｏを大き
くして、試料２に入射する回折Ｘ線Ｂ２の強度を大きく
したい。しかし、回折Ｘ線Ｂ２は、異なる入射角度αで
集光していることから、入射する回折Ｘ線Ｂ２の光路の
傾が若干異なるので、立体角Ωｏを大きくするに従い入
射角度αの変化Δαも大きくなる。ここで、上記入射角
度αは前述のように0.05°〜0.20°程度の小さな角度の
範囲に設定する必要があり、そのため、立体角Ωｏを大
きくすることはできず、したがって、回折Ｘ線Ｂ２の強
度を十分大きくすることができない。
【０００７】そこで、分光素子として、分光結晶ではな
く、人工多層膜格子を用いることが考えられる。人工多
層膜格子は、その反射面に多層膜を形成したもので、分
光結晶よりも格子面間隔の周期ｄが大きいことから、回
折されるＸ線Ｂ２の反射率が大きいので、人工多層膜格
子を用いることより回折Ｘ線Ｂ２の強度が大きくなる。
く、人工多層膜格子を用いることが考えられる。人工多
層膜格子は、その反射面に多層膜を形成したもので、分
光結晶よりも格子面間隔の周期ｄが大きいことから、回
折されるＸ線Ｂ２の反射率が大きいので、人工多層膜格
子を用いることより回折Ｘ線Ｂ２の強度が大きくなる。
【０００８】ところで、Ｘ線の回折条件は、周知のよう
に下記のブラッグの式で与えられる。 ２ｄ・ｓｉｎθ＝ｎλ θ：入射角、回折角 λ：Ｘ線の波長 ｎ：反射の次数 ここで、人工多層膜格子は、前述のように格子面間隔の
周期ｄが大きいので、上記ブラッグの式から分るように
入射角θが小さくなる。そのため、人工多層膜格子の表
面で、波長の長いＸ線Ｂ１が全反射され、この全反射さ
れた連続Ｘ線が回折Ｘ線Ｂ２と共に試料２に入射する。
この波長の長い連続Ｘ線は、以下に説明するように、分
析元素の固有Ｘ線（蛍光Ｘ線）バックグラウンドとなっ
て、分解能(S/N比）を低下させ、したがって、極く微量
の不純物については正確に分析できないという欠点が生
じる。
に下記のブラッグの式で与えられる。 ２ｄ・ｓｉｎθ＝ｎλ θ：入射角、回折角 λ：Ｘ線の波長 ｎ：反射の次数 ここで、人工多層膜格子は、前述のように格子面間隔の
周期ｄが大きいので、上記ブラッグの式から分るように
入射角θが小さくなる。そのため、人工多層膜格子の表
面で、波長の長いＸ線Ｂ１が全反射され、この全反射さ
れた連続Ｘ線が回折Ｘ線Ｂ２と共に試料２に入射する。
この波長の長い連続Ｘ線は、以下に説明するように、分
析元素の固有Ｘ線（蛍光Ｘ線）バックグラウンドとなっ
て、分解能(S/N比）を低下させ、したがって、極く微量
の不純物については正確に分析できないという欠点が生
じる。
【０００９】図７は、回折Ｘ線Ｂ２をＷ−Ｌβ1 線、分
析元素の固有Ｘ線（蛍光Ｘ線）をＴｉ−Ｋα線、Ｆｅ−
Ｋα線、Ｎｉ−Ｋα線とした場合において、検出される
Ｘ線の波長とＸ線強度との関係を示す。この図から分か
るように、回折Ｘ線Ｂ２よりも分析元素の固有Ｘ線Ｂ５
1 の方が波長が長く、そのため、回折Ｘ線Ｂ２と共に試
料２に入射した波長の長い連続Ｘ線Ｂ５2 が固有Ｘ線Ｂ
５1 と重なって、バックグラウンドとなる。その結果、
分析精度の低下を招く。
析元素の固有Ｘ線（蛍光Ｘ線）をＴｉ−Ｋα線、Ｆｅ−
Ｋα線、Ｎｉ−Ｋα線とした場合において、検出される
Ｘ線の波長とＸ線強度との関係を示す。この図から分か
るように、回折Ｘ線Ｂ２よりも分析元素の固有Ｘ線Ｂ５
1 の方が波長が長く、そのため、回折Ｘ線Ｂ２と共に試
料２に入射した波長の長い連続Ｘ線Ｂ５2 が固有Ｘ線Ｂ
５1 と重なって、バックグラウンドとなる。その結果、
分析精度の低下を招く。
【００１０】かかる問題は、全反射蛍光Ｘ線分析に限ら
ず、他のＸ線分析装置などにおいても生じる。
ず、他のＸ線分析装置などにおいても生じる。
【００１１】この発明は、上記従来の問題に鑑みてなさ
れたもので、全反射蛍光Ｘ線分析装置などのＸ線分析装
置において、波長の長いＸ線を除去することにより、バ
ックグラウンドを減少させて分析精度を向上させること
を目的とする。
れたもので、全反射蛍光Ｘ線分析装置などのＸ線分析装
置において、波長の長いＸ線を除去することにより、バ
ックグラウンドを減少させて分析精度を向上させること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のＸ線分析装置および全反射蛍光Ｘ線分析
装置は、分光素子としての人工多層膜格子を備えている
とともに、Ｘ線の一部を全反射させて波長の長いＸ線の
成分を減少させるとともに、波長の短いＸ線を透過させ
るＸ線用ハーフミラーをＸ線の光路に挿入している。
に、この発明のＸ線分析装置および全反射蛍光Ｘ線分析
装置は、分光素子としての人工多層膜格子を備えている
とともに、Ｘ線の一部を全反射させて波長の長いＸ線の
成分を減少させるとともに、波長の短いＸ線を透過させ
るＸ線用ハーフミラーをＸ線の光路に挿入している。
【００１３】
【作用】この発明によれば、Ｘ線用ハーフミラーがＸ線
の一部を全反射させて、波長の長いＸ線の成分を減少さ
せるので、人工多層膜格子により全反射される波長の長
いＸ線を除去し得るので、バックグラウンド成分が減少
する。一方、波長の短いＸ線は、Ｘ線用ハーフミラーを
透過するので、人工多層膜格子により回折されるＸ線の
強度は殆ど低下しない。
の一部を全反射させて、波長の長いＸ線の成分を減少さ
せるので、人工多層膜格子により全反射される波長の長
いＸ線を除去し得るので、バックグラウンド成分が減少
する。一方、波長の短いＸ線は、Ｘ線用ハーフミラーを
透過するので、人工多層膜格子により回折されるＸ線の
強度は殆ど低下しない。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面にしたがって
説明する。図１〜図４に示す第１実施例は、全反射蛍光
Ｘ線分析装置に適用したものである。図１において、照
射装置には、Ｘ線源５と人工多層膜格子１との間のＸ線
Ｂ１の光路に、Ｘ線用ハーフミラー２０が挿入されてい
る。このＸ線用ハーフミラー２０は、Ｘ線源ＰからのＸ
線Ｂ１の一部Ｂ１１を、一点鎖線で示すように全反射さ
せて、波長が長いＸ線Ｂ１１の成分を減少させるととも
に、波長の短いＸ線を透過させる。このＸ線用ハーフミ
ラー２０は、たとえばポリプロピレン（密度：約１ｇ／
ｃｍ3 ）や、ポリエステル（密度：約１．３ｇ／ｃ
ｍ3 ）のような密度（比重）の小さい樹脂膜の反射面２
０ａに、アルミのような軽金属からなるコーティング
（厚さ：２００Å）を設けてなる。
説明する。図１〜図４に示す第１実施例は、全反射蛍光
Ｘ線分析装置に適用したものである。図１において、照
射装置には、Ｘ線源５と人工多層膜格子１との間のＸ線
Ｂ１の光路に、Ｘ線用ハーフミラー２０が挿入されてい
る。このＸ線用ハーフミラー２０は、Ｘ線源ＰからのＸ
線Ｂ１の一部Ｂ１１を、一点鎖線で示すように全反射さ
せて、波長が長いＸ線Ｂ１１の成分を減少させるととも
に、波長の短いＸ線を透過させる。このＸ線用ハーフミ
ラー２０は、たとえばポリプロピレン（密度：約１ｇ／
ｃｍ3 ）や、ポリエステル（密度：約１．３ｇ／ｃ
ｍ3 ）のような密度（比重）の小さい樹脂膜の反射面２
０ａに、アルミのような軽金属からなるコーティング
（厚さ：２００Å）を設けてなる。
【００１５】この実施例では、後述するように発散角Ω
ｏが１°程度に設定されており、図２のＸ線用ハーフミ
ラー２０に入射するＸ線Ｂ１の入射角βを一定にするた
めに、Ｘ線用ハーフミラー２０がログスパイラル状（対
数螺旋状）に曲げられている。なお、Ｘ線用ハーフミラ
ー２０への入射角βは、Ｔｉ，ＦｅおよびＮｉを分析元
素とする場合、たとえば０．２２°程度に設定される。
ログスパイラル状のＸ線用ハーフミラー２０は、下記の
（１），（２）式により、Ｘ線用ハーフミラー２０の反
射面２０ａの形状が決定される。
ｏが１°程度に設定されており、図２のＸ線用ハーフミ
ラー２０に入射するＸ線Ｂ１の入射角βを一定にするた
めに、Ｘ線用ハーフミラー２０がログスパイラル状（対
数螺旋状）に曲げられている。なお、Ｘ線用ハーフミラ
ー２０への入射角βは、Ｔｉ，ＦｅおよびＮｉを分析元
素とする場合、たとえば０．２２°程度に設定される。
ログスパイラル状のＸ線用ハーフミラー２０は、下記の
（１），（２）式により、Ｘ線用ハーフミラー２０の反
射面２０ａの形状が決定される。
【００１６】
【数１】
【００１７】図１の上記人工多層膜格子１は、Ｘ線源Ｐ
から入射角θで入射したＸ線Ｂ１をその反射面１ａにお
いて、回折角θで回折して単色化する。この人工多層膜
格子１における格子面間隔の周期ｄは、反射面１ａの表
面に沿って連続的に大きくなるように設定されている。
上記周期ｄは、Ｘ線源Ｐとの関係では、Ｘ線源Ｐから矢
印１０のように遠ざかるに従い大きく設定されている。
たとえば、人工多層膜格子１の矢印１０方向の長さを４
０ｍｍとすると、左端１Ｌではｄ＝５０Å、右端１Ｒで
はｄ＝７２Å程度に設定されている。
から入射角θで入射したＸ線Ｂ１をその反射面１ａにお
いて、回折角θで回折して単色化する。この人工多層膜
格子１における格子面間隔の周期ｄは、反射面１ａの表
面に沿って連続的に大きくなるように設定されている。
上記周期ｄは、Ｘ線源Ｐとの関係では、Ｘ線源Ｐから矢
印１０のように遠ざかるに従い大きく設定されている。
たとえば、人工多層膜格子１の矢印１０方向の長さを４
０ｍｍとすると、左端１Ｌではｄ＝５０Å、右端１Ｒで
はｄ＝７２Å程度に設定されている。
【００１８】人工多層膜格子１は、反射面１ａが緩やか
な凹面で形成されている。この反射面１ａで回折された
回折Ｘ線Ｂ２は、微小な入射角度α（たとえば0.05°〜
0.20°）で試料（たとえば、シリコンウエハ）２上の集
光点Ｑに入射する。入射した回折Ｘ線（励起Ｘ線）Ｂ２
は、その一部が全反射されて反射Ｘ線Ｂ４となり、他の
一部が試料２を励起して、試料２を構成する元素固有の
蛍光Ｘ線Ｂ５を発生させる。蛍光Ｘ線Ｂ５は、試料表面
２ａに対向して配置したＸ線検出器３に入射する。この
入射した蛍光Ｘ線Ｂ５は、Ｘ線検出器３において、その
Ｘ線強度が検出された後、Ｘ線検出器３からの検出信号
ａに基づき、多重波高分析器４によって目的とするＸ線
スペクトルが得られる。
な凹面で形成されている。この反射面１ａで回折された
回折Ｘ線Ｂ２は、微小な入射角度α（たとえば0.05°〜
0.20°）で試料（たとえば、シリコンウエハ）２上の集
光点Ｑに入射する。入射した回折Ｘ線（励起Ｘ線）Ｂ２
は、その一部が全反射されて反射Ｘ線Ｂ４となり、他の
一部が試料２を励起して、試料２を構成する元素固有の
蛍光Ｘ線Ｂ５を発生させる。蛍光Ｘ線Ｂ５は、試料表面
２ａに対向して配置したＸ線検出器３に入射する。この
入射した蛍光Ｘ線Ｂ５は、Ｘ線検出器３において、その
Ｘ線強度が検出された後、Ｘ線検出器３からの検出信号
ａに基づき、多重波高分析器４によって目的とするＸ線
スペクトルが得られる。
【００１９】上記構成においては、Ｘ線用ハーフミラー
２０がＸ線源ＰからのＸ線Ｂ１のうち波長の長いＸ線Ｂ
１１を一点鎖線のように全反射させて、波長の長いＸ線
Ｂ１１の成分が減少ないし除去されたＸ線Ｂ１が人工多
層膜格子１に入射する。そのため、波長の長いＸ線を全
反射するおそれのある人工多層膜格子１を用いていて
も、励起Ｘ線（回折Ｘ線）Ｂ２には、波長の長い成分が
殆んど含まれていない。したがって、Ｘ線検出器３に
も、図７の連続Ｘ線Ｂ５2 が殆ど入射しないので、分析
精度が著しく向上する。
２０がＸ線源ＰからのＸ線Ｂ１のうち波長の長いＸ線Ｂ
１１を一点鎖線のように全反射させて、波長の長いＸ線
Ｂ１１の成分が減少ないし除去されたＸ線Ｂ１が人工多
層膜格子１に入射する。そのため、波長の長いＸ線を全
反射するおそれのある人工多層膜格子１を用いていて
も、励起Ｘ線（回折Ｘ線）Ｂ２には、波長の長い成分が
殆んど含まれていない。したがって、Ｘ線検出器３に
も、図７の連続Ｘ線Ｂ５2 が殆ど入射しないので、分析
精度が著しく向上する。
【００２０】ところで、全反射蛍光Ｘ線分析装置は、前
述のように、図１の入射角αが極めて微小な角度に設定
されることから、収束角Ωも許容される入射角α（0.05
°〜0.2 °) の範囲よりも小さく設定する必要がある。
ここで、従来の図６の湾曲結晶１Ａでは、収束角Ωと発
散角Ωｏが等しくなるので発散角Ωｏも小さく（たとえ
ば、０．１°）する必要があり、そのため、試料２に入
射する励起Ｘ線（回折Ｘ線）Ｂ２の強度が弱くなる。こ
れに対し、この実施例は、図１の人工多層膜格子１にお
ける格子面間隔の周期ｄを反射面１ａの表面に沿ってＸ
線源Ｐから遠ざかるに従い連続的に大きく設定したの
で、以下に述べるように、収束角Ωよりも発散角Ωｏが
大きくなり、したがって、励起Ｘ線（回折Ｘ線）Ｂ２の
強度を大きくしうる。
述のように、図１の入射角αが極めて微小な角度に設定
されることから、収束角Ωも許容される入射角α（0.05
°〜0.2 °) の範囲よりも小さく設定する必要がある。
ここで、従来の図６の湾曲結晶１Ａでは、収束角Ωと発
散角Ωｏが等しくなるので発散角Ωｏも小さく（たとえ
ば、０．１°）する必要があり、そのため、試料２に入
射する励起Ｘ線（回折Ｘ線）Ｂ２の強度が弱くなる。こ
れに対し、この実施例は、図１の人工多層膜格子１にお
ける格子面間隔の周期ｄを反射面１ａの表面に沿ってＸ
線源Ｐから遠ざかるに従い連続的に大きく設定したの
で、以下に述べるように、収束角Ωよりも発散角Ωｏが
大きくなり、したがって、励起Ｘ線（回折Ｘ線）Ｂ２の
強度を大きくしうる。
【００２１】Ｘ線の回折条件は、前述のブラッグの式で
与えられる。入射Ｘ線Ｂ１と回折Ｘ線Ｂ２のなす角（以
下、「反射角」という。）をΨN とすれば、ブラッグの
式は、下記の（３）式で表される。 ２ｄ・ｓｉｎ｛（π−ΨN ）／２｝＝ｎλ…（３） 更に、この（３）式は下記の（４）式に変換できる。 ２ｄ・ｃｏｓ（ΨN ／２）＝ｎλ…（４）
与えられる。入射Ｘ線Ｂ１と回折Ｘ線Ｂ２のなす角（以
下、「反射角」という。）をΨN とすれば、ブラッグの
式は、下記の（３）式で表される。 ２ｄ・ｓｉｎ｛（π−ΨN ）／２｝＝ｎλ…（３） 更に、この（３）式は下記の（４）式に変換できる。 ２ｄ・ｃｏｓ（ΨN ／２）＝ｎλ…（４）
【００２２】この（４）式より、周期ｄが大きくなる
と、つまり、人工多層膜格子１においてＸ線源Ｐから遠
い反射点では、反射角ΨN が大きくなり、Ψ1 ＜Ψ2 と
なる。今、ΔＰＬＯとΔＱＲＯに注目すると、角ＬＯＰ
＝角ＲＯＱであり、Ψ1 ＜Ψ2であるから、収束角Ωは
発散角Ωｏよりも小さくなる。したがって、大きな発散
角Ωｏ（たとえば１°）で人工多層膜格子１に向って出
射されるＸ線Ｂ１を、小さな収束角Ω（たとえば０．１
°）で試料２に入射させることができるから、回折Ｘ線
Ｂ２の強度の低下を抑制して、従来よりも強度を大きく
することができる。その結果、分析精度が向上する。
と、つまり、人工多層膜格子１においてＸ線源Ｐから遠
い反射点では、反射角ΨN が大きくなり、Ψ1 ＜Ψ2 と
なる。今、ΔＰＬＯとΔＱＲＯに注目すると、角ＬＯＰ
＝角ＲＯＱであり、Ψ1 ＜Ψ2であるから、収束角Ωは
発散角Ωｏよりも小さくなる。したがって、大きな発散
角Ωｏ（たとえば１°）で人工多層膜格子１に向って出
射されるＸ線Ｂ１を、小さな収束角Ω（たとえば０．１
°）で試料２に入射させることができるから、回折Ｘ線
Ｂ２の強度の低下を抑制して、従来よりも強度を大きく
することができる。その結果、分析精度が向上する。
【００２３】つぎに、人工多層膜格子１の格子面間隔の
周期ｄの決定方法について説明する。まず、全反射の現
象を呈する範囲に基づいて、入射角α、収束角Ωを決定
するとともに、用いる単色光（回折Ｘ線）Ｂ２の波長λ
を決定する。ついで、人工多層膜格子１の両端の反射角
Ψ1 およびΨ2 を定め、両端のＬ点およびＲ点における
周期ｄ1 およびｄ2 を定める。Ｌ点およびＲ点の間につ
いては、ブラッグの式における入射角θの値が一般に小
さいことから、近似的にリニアに変化させれば、十分な
精度で、回折Ｘ線Ｂ２が集光点Ｑに収束する。
周期ｄの決定方法について説明する。まず、全反射の現
象を呈する範囲に基づいて、入射角α、収束角Ωを決定
するとともに、用いる単色光（回折Ｘ線）Ｂ２の波長λ
を決定する。ついで、人工多層膜格子１の両端の反射角
Ψ1 およびΨ2 を定め、両端のＬ点およびＲ点における
周期ｄ1 およびｄ2 を定める。Ｌ点およびＲ点の間につ
いては、ブラッグの式における入射角θの値が一般に小
さいことから、近似的にリニアに変化させれば、十分な
精度で、回折Ｘ線Ｂ２が集光点Ｑに収束する。
【００２４】つぎに、上述の人工多層膜格子１の製造方
法の一例を図３を用いて説明する。まず、たとえばシリ
コンウエハのような平坦な面を有する基板１ｂを用意
し、その右端１Ｒの真下あたりに、タングステンからな
る蒸着用基材６ｗおよびシリコンからなる蒸着用基材６
siを設置する。つづいて、図３（ａ）のように、タング
ステンの蒸着用基材６ｗを真空中で蒸発させ、基材１ｂ
の表面にタングステン薄膜１ｗを形成させる。ついで、
図３（ｂ）のように、シリコンの蒸着用基材６siを真空
中で蒸発させ、タングステン膜１ｗの上にシリコン薄膜
１siを真空蒸着させる。このタングステンとシリコンの
蒸着を交互に繰り返すことにより、図３（ｃ）の人工多
層膜格子１が得られる。
法の一例を図３を用いて説明する。まず、たとえばシリ
コンウエハのような平坦な面を有する基板１ｂを用意
し、その右端１Ｒの真下あたりに、タングステンからな
る蒸着用基材６ｗおよびシリコンからなる蒸着用基材６
siを設置する。つづいて、図３（ａ）のように、タング
ステンの蒸着用基材６ｗを真空中で蒸発させ、基材１ｂ
の表面にタングステン薄膜１ｗを形成させる。ついで、
図３（ｂ）のように、シリコンの蒸着用基材６siを真空
中で蒸発させ、タングステン膜１ｗの上にシリコン薄膜
１siを真空蒸着させる。このタングステンとシリコンの
蒸着を交互に繰り返すことにより、図３（ｃ）の人工多
層膜格子１が得られる。
【００２５】ここで、図３（ａ），（ｂ）の蒸着用基材
６ｗ，６siは、共に、右端１Ｒの真下に設置してあるか
ら、各薄膜１ｗ，１siは、右端１Ｒにおいて厚くなり、
左端１Ｌにおいて薄くなる。したがって、図３（ｃ）の
ように、右側に行くに従い、格子面間隔の周期ｄが反射
面１ａの表面に沿って連続的に大きくなる。なお、反射
面１ａは、若干凸面状になるが、必要に応じて、人工多
層膜格子１を曲げることで、平坦な面または凹面にす
る。
６ｗ，６siは、共に、右端１Ｒの真下に設置してあるか
ら、各薄膜１ｗ，１siは、右端１Ｒにおいて厚くなり、
左端１Ｌにおいて薄くなる。したがって、図３（ｃ）の
ように、右側に行くに従い、格子面間隔の周期ｄが反射
面１ａの表面に沿って連続的に大きくなる。なお、反射
面１ａは、若干凸面状になるが、必要に応じて、人工多
層膜格子１を曲げることで、平坦な面または凹面にす
る。
【００２６】つぎに、人工多層膜格子１の製造方法の他
の例について図４を用いて説明する。この例は、ケミカ
ルベイパーディポジョンと呼ばれる方法を用いており、
その要点のみを説明する。図４において、シリコンウエ
ハからなる基板１ｂの下面に微小なスリット７ａを有す
るマスク７を水平方向に移動自在に設置する。マスク７
の下方にはガリウムＧａの化合物と、ひ素Ａｓの化合物
の混合気をガス室８内に密閉する。マスク７を左側へ徐
々に移動させるとともに、ガス室８から排気を行いつ
つ、インジウムＩｎの化合物をガス室８に供給する。こ
れにより、直径が互いに異なる原子から薄膜が形成され
るとともに、基板１ｂに付着するIn-Ga-As化合物のガリ
ウムとインジウムの割合が右端１Ｒから左端１Ｌに行く
に従い徐々に変化した状態 (InxGa1-XAs) となり、たと
えば、右端１Ｒの格子面間隔の周期ｄが左端１Ｌの周期
ｄよりも大きくなる。
の例について図４を用いて説明する。この例は、ケミカ
ルベイパーディポジョンと呼ばれる方法を用いており、
その要点のみを説明する。図４において、シリコンウエ
ハからなる基板１ｂの下面に微小なスリット７ａを有す
るマスク７を水平方向に移動自在に設置する。マスク７
の下方にはガリウムＧａの化合物と、ひ素Ａｓの化合物
の混合気をガス室８内に密閉する。マスク７を左側へ徐
々に移動させるとともに、ガス室８から排気を行いつ
つ、インジウムＩｎの化合物をガス室８に供給する。こ
れにより、直径が互いに異なる原子から薄膜が形成され
るとともに、基板１ｂに付着するIn-Ga-As化合物のガリ
ウムとインジウムの割合が右端１Ｒから左端１Ｌに行く
に従い徐々に変化した状態 (InxGa1-XAs) となり、たと
えば、右端１Ｒの格子面間隔の周期ｄが左端１Ｌの周期
ｄよりも大きくなる。
【００２７】ところで、上記実施例では、図１のＸ線用
ハーフミラー２０をＸ線源Ｐと人工多層膜格子１の間の
Ｘ線の光路に挿入した。しかし、この発明では、図５の
第２実施例のように、Ｘ線用ハーフミラー２０をたとえ
ば人工多層膜格子１と試料２の間の回折Ｘ線Ｂ２の光路
に挿入して、回折Ｘ線Ｂ２のうちの波長の長いＸ線Ｂ２
１の成分を全反射させて減少させてもよい。なお、この
第２実施例では、回折Ｘ線Ｂ２の収束角Ωが極めて小さ
いので、Ｘ線用ハーフミラー２０をログスパイラル状に
湾曲させる必要はなく、したがって、Ｘ線用ハーフミラ
ー２０の反射面２０ａは平面状に形成されている。
ハーフミラー２０をＸ線源Ｐと人工多層膜格子１の間の
Ｘ線の光路に挿入した。しかし、この発明では、図５の
第２実施例のように、Ｘ線用ハーフミラー２０をたとえ
ば人工多層膜格子１と試料２の間の回折Ｘ線Ｂ２の光路
に挿入して、回折Ｘ線Ｂ２のうちの波長の長いＸ線Ｂ２
１の成分を全反射させて減少させてもよい。なお、この
第２実施例では、回折Ｘ線Ｂ２の収束角Ωが極めて小さ
いので、Ｘ線用ハーフミラー２０をログスパイラル状に
湾曲させる必要はなく、したがって、Ｘ線用ハーフミラ
ー２０の反射面２０ａは平面状に形成されている。
【００２８】また、上記各実施例では、図３（ｃ）人工
多層膜格子１の格子面間隔の周期ｄを変化させたが、こ
の発明では周期ｄを変化させる必要はなく、一定でもよ
い。この場合、図１の発散角Ωｏが０．１°程度の小さ
な角度になるので、Ｘ線用ハーフミラー２０の反射面２
０ａは平坦であってもよい。
多層膜格子１の格子面間隔の周期ｄを変化させたが、こ
の発明では周期ｄを変化させる必要はなく、一定でもよ
い。この場合、図１の発散角Ωｏが０．１°程度の小さ
な角度になるので、Ｘ線用ハーフミラー２０の反射面２
０ａは平坦であってもよい。
【００２９】さらに、上記各実施例では、Ｘ線用ハーフ
ミラー２０の反射面２０ａに、金属でコーティングを施
したが、この発明に用いるＸ線用ハーフミラー２０に
は、必ずしも上記コーティングを必要としない。
ミラー２０の反射面２０ａに、金属でコーティングを施
したが、この発明に用いるＸ線用ハーフミラー２０に
は、必ずしも上記コーティングを必要としない。
【００３０】また、上記各実施例では、全反射蛍光Ｘ線
分析装置について説明したが、この発明は、Ｘ線を人工
多層膜格子１により回折させる光学系を有しているＸ線
分析装置について適用でき、この発明の範囲に含まれ
る。
分析装置について説明したが、この発明は、Ｘ線を人工
多層膜格子１により回折させる光学系を有しているＸ線
分析装置について適用でき、この発明の範囲に含まれ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、Ｘ線を人工多層膜格子により回折させる光学系
を有するＸ線分析装置において、Ｘ線の一部を全反射さ
せて波長の長いＸ線の成分を減少させるとともに、波長
の短いＸ線を透過させるＸ線用ハーフミラーをＸ線の光
路に設けているので、回折Ｘ線の反射率が高いが長波長
Ｘ線を全反射するという人工多層膜格子の欠点を補うこ
とができるから、バックグラウンド成分を減少させて、
分析精度を向上させることができる。
よれば、Ｘ線を人工多層膜格子により回折させる光学系
を有するＸ線分析装置において、Ｘ線の一部を全反射さ
せて波長の長いＸ線の成分を減少させるとともに、波長
の短いＸ線を透過させるＸ線用ハーフミラーをＸ線の光
路に設けているので、回折Ｘ線の反射率が高いが長波長
Ｘ線を全反射するという人工多層膜格子の欠点を補うこ
とができるから、バックグラウンド成分を減少させて、
分析精度を向上させることができる。
【００３２】特に、請求項２の発明によれば、微量元素
の分析に用いられる全反射蛍光Ｘ線分析において、分解
能(S/N比）を高めることができるから、濃度が極く微量
の元素の分析も可能になる。
の分析に用いられる全反射蛍光Ｘ線分析において、分解
能(S/N比）を高めることができるから、濃度が極く微量
の元素の分析も可能になる。
【００３３】さらに、請求項３の発明によれば、人工多
層膜格子における格子面間隔の周期を変化させること
で、回折Ｘ線の強度を大きくすることができるので、分
析精度がより一層向上する。
層膜格子における格子面間隔の周期を変化させること
で、回折Ｘ線の強度を大きくすることができるので、分
析精度がより一層向上する。
【図１】この発明の第１実施例を示す全反射蛍光Ｘ線分
析装置の概略構成図である。
析装置の概略構成図である。
【図２】Ｘ線用ハーフミラーの形状を示す側面図であ
る。
る。
【図３】人工多層膜格子の製造方法の一例を示す工程図
である。
である。
【図４】同他の例を示す正面図である。
【図５】第２実施例を示す全反射蛍光Ｘ線分析装置の概
略構成図である。
略構成図である。
【図６】従来の全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略構成図で
ある。
ある。
【図７】人工多層膜格子を用いて全反射蛍光Ｘ線分析を
行った場合に得られるスペクトルを示す特性図である。
行った場合に得られるスペクトルを示す特性図である。
１…人工多層膜格子、１ａ…反射面、２…試料、２ａ…
試料表面、３…Ｘ線検出器、２０…Ｘ線用ハーフミラ
ー、Ｂ１…Ｘ線、Ｂ１１，Ｂ２１…波長の長いＸ線、Ｂ
２…回折Ｘ線、Ｂ２１…波長の長いＸ線、Ｂ５…蛍光Ｘ
線、ｄ…周期、Ｐ…Ｘ線源、α…入射角度。
試料表面、３…Ｘ線検出器、２０…Ｘ線用ハーフミラ
ー、Ｂ１…Ｘ線、Ｂ１１，Ｂ２１…波長の長いＸ線、Ｂ
２…回折Ｘ線、Ｂ２１…波長の長いＸ線、Ｂ５…蛍光Ｘ
線、ｄ…周期、Ｐ…Ｘ線源、α…入射角度。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−209156（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115199（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82398（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−9000（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 23/00 - 23/227 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｘ線を人工多層膜格子により回折させる
光学系を有するＸ線分析装置において、Ｘ線の一部を全
反射させて波長の長いＸ線の成分を減少させるととも
に、波長の短いＸ線を透過させるＸ線用ハーフミラーを
Ｘ線の光路に設けたことを特徴とするＸ線分析装置。 - 【請求項２】 Ｘ線を分光素子で回折させ一次Ｘ線とし
て試料表面に向って照射するとともに上記一次Ｘ線を微
小な入射角度で試料表面に照射する照射装置と、上記試
料表面に対向し上記一次Ｘ線を受けた試料からの蛍光Ｘ
線を検出するＸ線検出器とを備え、このＸ線検出器での
検出結果に基づいて上記蛍光Ｘ線を分析する全反射蛍光
Ｘ線分析装置において、 上記分光素子が人工多層膜格子からなり、 Ｘ線の一部を全反射させて波長の長いＸ線の成分を減少
させるとともに、波長の短いＸ線を透過させるＸ線用ハ
ーフミラーをＸ線の光路に設けたことを特徴とする全反
射蛍光Ｘ線分析装置。 - 【請求項３】 Ｘ線源からのＸ線を分光素子で回折させ
一次Ｘ線として試料表面に向って集光させるとともに上
記一次Ｘ線を微小な入射角度で試料表面に照射する照射
装置と、上記試料表面に対向し上記一次Ｘ線を受けた試
料からの蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器とを備え、この
Ｘ線検出器での検出結果に基づいて上記蛍光Ｘ線を分析
する全反射蛍光Ｘ線分析装置において、 上記分光素子が人工多層膜格子からなり、 この人工多層膜格子における格子面間隔の周期が、人工
多層膜格子の反射面の表面に沿って上記Ｘ線源から遠ざ
かるに従い連続的に大きく設定されており、 Ｘ線の一部を全反射させて波長の長いＸ線の成分を減少
させるとともに、波長の短いＸ線を透過させるＸ線用ハ
ーフミラーがＸ線の光路に設けられていることを特徴と
する全反射蛍光Ｘ線分析装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28096492A JP3217871B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | Ｘ線分析装置および全反射蛍光ｘ線分析装置 |
| GB9307344A GB2266040B (en) | 1992-04-09 | 1993-04-07 | X-ray analysis apparatus |
| US08/044,508 US5406609A (en) | 1992-04-09 | 1993-04-09 | X-ray analysis apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28096492A JP3217871B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | Ｘ線分析装置および全反射蛍光ｘ線分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06109671A JPH06109671A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3217871B2 true JP3217871B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=17632346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28096492A Expired - Fee Related JP3217871B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-09-24 | Ｘ線分析装置および全反射蛍光ｘ線分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217871B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4521573B2 (ja) * | 2007-01-10 | 2010-08-11 | 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 | 中性子線の反射率曲線測定方法及び測定装置 |
| CA2843311C (en) | 2011-07-29 | 2016-06-07 | The Johns Hopkins University | Differential phase contrast x-ray imaging system and components |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP28096492A patent/JP3217871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06109671A (ja) | 1994-04-22 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |