JP4665222B2 - ３次元構造分析方法、及び３次元構造分析装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線をプローブとして、例えばビルドアップ基板のような多層構造体の３次元構造を非破壊的に分析する手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、試料の内部構造を非破壊的に分析する手段として走査型Ｘ線顕微鏡が用いられている。図６は、従来の走査型Ｘ線顕微鏡の構成を示す模式図であるが、従来の走査型Ｘ線顕微鏡１は、Ｘ線を発生させるＸ線管２と、Ｘ線管２から発せられたＸ線２Ａを試料Ｓ上に導いて照射するＸ線ガイドチューブ３と、試料Ｓを載置して２次元方向に走査可能な試料ステージ４と、試料を透過したＸ線２Ｂを検出する透過Ｘ線検出器５と、試料Ｓから発せられる蛍光Ｘ線２Ｃを検出する蛍光Ｘ線検出器６と、試料ステージ４の走査制御及び透過Ｘ線検出器５或いは蛍光Ｘ線検出器６の検出値に基づく画像処理を行うコンピュータ７とを備えてなる。
【０００３】
前記従来の走査型Ｘ線顕微鏡１によれば、試料Ｓの測定領域をコンピュータ７に入力し、該入力情報に基づいて試料ステージ４の走査が制御されて、試料Ｓの測定領域にＸ線２がスキャンされ、測定領域の各スキャン座標における透過Ｘ線検出器５或いは蛍光Ｘ線検出器６の検出値に基づいて測定領域の２次元画像が作成されてディスプレイ等（図示せず）に表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の走査型Ｘ線顕微鏡１では、試料Ｓの２次元構造は分析できるが３次元構造を分析することは難しい。例えば、プラスチック等の絶縁層を介在させて銅層からなる回路が積層されたビルドアップ基板の場合であれば、透過Ｘ線検出値又は蛍光Ｘ線検出値は銅層の厚さに比例するので、銅層１層当りの厚みが既知であれば銅層の数を算出することができるが、多層構造の中のどの層位置に銅層が存在するのかを特定することは困難である。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、多層構造体の３次元構造分析において、Ｘ線をプローブとして多層構造体の３次元情報を高精度、簡便且つ迅速に得ることができる手段を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に係る多層構造体の３次元構造分析方法は、多層構造体の表面にＸ線を照射して、透過Ｘ線及び蛍光Ｘ線を検出し、該検出値に基づいて多層構造体の３次元構造を分析する方法であって、入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成するステップと、多層構造体の表面にＸ線を２軸方向にスキャンさせながら照射するステップと、各スキャン座標において透過Ｘ線を検出するステップと、各スキャン座標において多層構造体の反射側に発生する反射蛍光Ｘ線を検出するステップと、各スキャン座標において多層構造体の透過側に発生する透過蛍光Ｘ線を検出するステップと、前記理論値テーブルと、透過Ｘ線検出値、反射蛍光Ｘ線検出値、及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置を解析するステップと、各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置をマッピングして、多層構造体の３次元構造を示す画像を作成するステップとを含むものである。
【０００７】
また、本発明（請求項２）は、請求項１に記載の３次元構造分析方法において、各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３に係る多層構造体の３次元構造分析装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から発生したＸ線を多層構造体上に集光して照射するＸ線集光素子と、多層構造体の表面に対してＸ線を２軸方向にスキャンさせるスキャン機構と、多層構造体を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器と、多層構造体の反射側に発生した反射蛍光Ｘ線を検出する反射側蛍光Ｘ線検出器と、多層構造体の透過側に発生した透過蛍光Ｘ線を検出する透過側蛍光Ｘ線検出器と、入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成し、該理論値テーブルと、透過Ｘ線検出値、反射蛍光Ｘ線検出値、及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置を解析して多層構造体の３次元構造を画像化する制御演算部とを具備してなるものである。
【０００９】
また、本発明（請求項４）は、請求項３に記載の３次元構造分析装置において、前記制御演算部による各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものである。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る多層構造解析プログラムは、多層構造体の表面にＸ線をスキャンさせながら照射することにより得られた透過Ｘ線検出値及び蛍光Ｘ線検出値に基づいて多層構造体の３次元構造を解析するためのプログラムであって、入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成する手順と、前記理論値テーブルと、各スキャン座標において検出された透過Ｘ線検出値、多層構造体の反射側で検出された反射蛍光Ｘ線検出値、及び多層構造体の透過側で検出された透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置を解析する手順と、各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置をマッピングして、多層構造体の３次元構造を示す画像を作成する手順とをコンピュータに実行させるものである。
【００１１】
また、本発明（請求項６）は、請求項５に記載の多層構造解析プログラムにおいて、各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る多層構造体の３次元構造分析装置について、図面を用いて具体的に説明する。
図１に示すように、本３次元構造分析装置１００は、Ｘ線源１０１と、Ｘ線源１０１から発生したＸ線１０を試料Ｓ上に集光するＸ線集光素子１０２と、Ｘ線スキャン機構１０３と、試料となる多層構造体を載置するための試料ステージ１０４と、透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器１０５と、反射側に発生する蛍光Ｘ線を検出する反射側蛍光Ｘ線検出器１０６と、透過側に発生する蛍光Ｘ線を検出する透過側蛍光Ｘ線検出器１０７と、Ｘ線スキャン機構１０３を制御するとともに、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７の検出値に基づいて多層構造体の３次元情報を求め、画像処理を行う制御演算部１０８とを具備してなるものである。
【００１３】
Ｘ線源１０１は、図２に示すように、フィラメント１１から出射した電子流がロジウム（Ｒｈ）のターゲット１２に衝突してＸ線を発生させるＸ線管１３を備え、該Ｘ線管１３には図示しない高電圧電源から電気が供給される構造となっている。Ｘ線管１３内で発生したＸ線１０はベリリウム窓１４を透過してＸ線集光素子１０２の入射口に入射する。なお、ターゲット１２としてはロジウムに代えて、その他の周知のターゲット元素を用いることができる。
【００１４】
Ｘ線集光素子１０２は、入射口から入射したＸ線１０を所定の大きさに絞りこみ、輝度の高い細束ビームとするものであり、例えば図３に示すように、先端側に向かって縮径された概略円錐状のケーシング２０に、中空のガラス細管からなるＸ線ガイドチューブ２１が複数本内挿された所謂ポリキャピラリを用いることができる。Ｘ線ガイドチューブ２１も先端側に向かって縮径されており、図に示すように、Ｘ線ガイドチューブ２１に入射されたＸ線１０は、Ｘ線ガイドチューブ２１の内壁で全反射しながら所定の大きさに絞られて出射する。これにより、Ｘ線源１０１から放射状に発生したＸ線１０の一部が入射口２１ａへ入射し、複数のＸ線ガイドチューブ２１内で全反射を繰り返しながら所定の大きさに絞られて出射口２１ｂから細束ビームとなって、例えばスポット径が約３０μｍのスポットで試料Ｓに照射される。なお、Ｘ線集光素子１０２をポリキャピラリに代えて、Ｘ線源１０１からのＸ線を輝度の高い細束ビームに集光するその他の集光素子、例えばモノキャピラリからなるものとすることもできる。
【００１５】
Ｘ線スキャン機構１０３は、前記Ｘ線源１０１とＸ線集光素子１０２とを図１における図面表裏方向に走査し、各走査毎に試料ステージ１０４を図面左右方向のいずれかに１段スライド移動して、試料Ｓの表面にＸ線１０をスキャンさせるものであり、例えば、モータとボールネジとを具備してなる周知のスライド機構である。なお、Ｘ線のスキャン方法はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線源１０１及びＸ線集光素子１０２を固定して試料ステージ１０４を２軸方向に動作させる等、その他のスキャン方法を採用することができる。
【００１６】
透過Ｘ線検出器１０５は、試料ステージ１０４の下方に配設されて、試料Ｓを透過した透過Ｘ線１１を検出するものであり、一方、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６は、試料ステージ１０４の上方の２箇所に配設されて、試料Ｓから反射側に発生する反射蛍光Ｘ線１２ｒを検出し、透過側蛍光Ｘ線検出器１０７は、試料ステージ１０４の下方の２箇所に配設されて、試料Ｓから透過側に発生する透過蛍光Ｘ線１２ｔを検出するものである。これら透過Ｘ線検出器及び蛍光Ｘ線検出器には、例えば比例計数管やシンチレータ等、周知のＸ線検出手段を用いることができる。
【００１７】
制御演算部１０８は、ＣＰＵ８０と、メモリ８１と、ディスプレイ等の表示部８２と、キーボード又はマウス等の入力手段８３とを具備してなるものであり、例えば、更にＲＯＭやハードディスク等を有するコンピュータに多層構造解析プログラムがインストールされたものである。該制御演算部１０８は、適当なインターフェースを介して、Ｘ線スキャン機構１０３、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７と接続されて、Ｘ線スキャン機構１０３と双方向通信でき、且つ、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７から出力される検出値を受信できるものとなっている。なお、制御演算部１０８をコンピュータに代えて、各機能毎の専用ハードウェア等で実現することもできることは勿論である。
【００１８】
次に、本発明に係る多層構造体の３次元構造分析方法の原理について、図４に示すビルドアップ基板の断面構造を一例に説明する。
図４は、プラスチック層を夫々介在させて６層の銅（Ｃｕ）層が積層されたビルドアップ基板の一部の断面構造を示したものであり、該断面において、銅層は第２層め、第３層め、及び第５層めに存在する。ここに、図に示すように、ビルドアップ基板の垂直方向からＸ線集光素子１０２により集光されたＸ線１０が照射されると、該Ｘ線１０は該ビルドアップ基板を透過して透過Ｘ線１１が透過側に発生するとともに、各銅層において反射側及び透過側へ反射蛍光Ｘ線１２ｒ又は透過蛍光Ｘ線１２ｔが発生する。該透過Ｘ線１１は透過Ｘ線検出器１０５により、反射蛍光Ｘ線１２ｒは反射側蛍光Ｘ線検出器１０６により、透過蛍光Ｘ線１２ｔは透過側蛍光Ｘ線検出器１０７により夫々検出される。
【００１９】
一方、試料となるビルドアップ基板の情報から、各層に銅層が存在する場合の理論値を予め求めておく。即ち、透過Ｘ線１１については、銅層の数が０から６までの透過Ｘ線理論値Iｔを求め、蛍光Ｘ線１２ｒ、１２ｔについては、銅層の数が１で第１層から第６層夫々に銅層が存在する６つの場合と、銅層の数が２で第１層と第２層、第１層と第３層、第１層と第４層、・・・のように各々１５の各層の組合せと、銅層の数が３で同様に各々２０の各層の組合せと、銅層の数が４で同様に各々１５の各層の組合せと、及び銅層の数が５について６つの場合と、の計６２種類の層位置について反射蛍光Ｘ線理論値Iｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Iｆｔを夫々求める。なお、銅層の数が０又は６の場合は銅層の位置を特定するまでもないので、その場合の反射蛍光Ｘ線理論値Iｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Iｆｔは算出しなくてもよい。
【００２０】
以下、図４に示したビルドアップ基板のように、銅層が６層中３層であって第２層め、第３層め、及び第５層めに位置する場合を例に、前記理論値の算出について詳細に説明する。
【００２１】
銅層が３層である場合の透過Ｘ線理論値Iｔは、入射Ｘ線強度、銅層の厚さ並びにロジウムＫα線に対する線吸収係数、及びプラスチック層の厚さ並びにロジウムＫα線に対する線吸収係数から次の式により求められる。
【数１】
【００２２】
一方、第２層め、第３層め、及び第５層めの各銅層から反射側に発生する反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過側に発生する透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔは、銅層の厚さ、ロジウムＫα線に対する線吸収係数、並びに銅Ｋα線に対する線吸収係数、プラスチック層の厚さ、ロジウムＫα線に対する線吸収係数、並びに銅Ｋα線に対する線吸収係数、銅の蛍光Ｘ線発生効率、及び蛍光Ｘ線の取出し角から次の式により求められる。
【数２】
【００２３】
このようにして、銅層が６層中３層であって第２層め、第３層め、及び第５層めに位置する場合の透過Ｘ線理論値Ｉｔ、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔが求められる。
更に、前記式（１）、式（２）、及び式（３）と同様にして、各層に銅層が存在するすべての場合について予め透過Ｘ線理論値Iｔ、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔを求め、銅層の層数と透過Ｘ線理論値Ｉｔ、層位置と反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔとを対応させた理論値テーブルを作成する。
【００２４】
得られた前記理論値テーブルに基づいて、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７により夫々検出された透過Ｘ線１１、反射蛍光Ｘ線１２ｒ、及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの各検出値と最もよく合致する各理論値を判別して、銅層の層数及び層位置を解析する。
【００２５】
ここで、蛍光Ｘ線１２ｒ又は蛍光Ｘ線１２ｔの各検出値のいずれか一方のみを用いて銅層の層位置を解析した場合、例えば、反射蛍光Ｘ線１２ｒの検出値のみから層位置を解析するとすれば、入射Ｘ線の強度や検出器の感度等により、例えば、第３層めと第４層めに銅層がある場合の反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒと、第３層めと第５層めに銅層がある場合の反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒとの差が非常に小さくなることもある。更に、検出値にはある程度の検出誤差が生ずることを考慮すると、各反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒの差が小さくなれば反射蛍光Ｘ線１２ｒの検出値と合致する反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒを判別することが困難となる。本発明では、かかる判別不能を回避すべく、反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過Ｘ線１２ｔの双方を検出し、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔと比較して銅層の位置を解析するようにしているので、検出誤差等を考慮しても精度よく層位置を求めることができる。
【００２６】
なお、反射蛍光Ｘ線１２ｒと透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値は、双方の差や比を求めて解析してもよく、また、いずれか一方の蛍光Ｘ線のみでは各理論値の差が判別可能な値より小さくなる場合にのみ、双方の蛍光Ｘ線の理論値及び検出値を用いるような判別方法を採ることもできる。
【００２７】
また、積層数が多い多層構造体の場合には理論値テーブルのデータ量が大きく、各検出値との比較、判別が煩雑となり得るので、まず、透過Ｘ線理論値Ｉｔと透過Ｘ線１１の検出値とから被検出層の層数を決定し、決定された層数において各層位置の反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔと、反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値とから被検出層の層位置を決定すれば、被検出層の層位置の決定速度が向上される。例えば、図４に示すビルドアップ基板であれば、まず、透過Ｘ線１１の検出値から銅層の数が３であることが決定され、層数が３である場合の層位置の２０の組合せについてのみ反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値を比較して、第２層め、第３層め、及び第５層めに銅層があることが決定される。
【００２８】
以下、前記３次元構造分析装置１００の動作について、図５を参照しながら説明する。
まず前処理として、試料ステージ１０４に、例えばビルドアップ基板等の多層構造体を固定してプレスキャンを行うことにより、表示部８２に多層構造体表面の概略画像が表示され、該概略画像の所望範囲を入力手段８３で指定することにより、多層構造体の測定領域が制御演算部１０８に入力される（Ｓ１）。
【００２９】
次に、多層構造体の情報、例えば前述したような、プラスチック層を介在させて銅層を積層したビルドアップ基板であれば、銅層の数、銅層及びプラスチック層の厚さ等を入力する（Ｓ２）。入射Ｘ線の強度は、例えば検出器を設けて入射Ｘ線強度を検出し、該検出値を制御演算部１０８に出力して利用することができ、また、蛍光Ｘ線の取出し角等は装置固有の値であるので、分析毎に入力せずに、例えば制御演算部１０８に固有データとして格納して利用することもできる。また、被検出層等の各線吸収係数や蛍光Ｘ線発生効率も分析毎に入力せずに、例えば分析対象とされるであろう元素等を予め想定して選択データとして制御演算部１０８に格納しておき、分析時に入力手段８３で被検出層の元素名等を入力することにより選択データから各線吸収係数等を抽出して利用することもできる。
前記多層構造体情報に基づいて、制御演算部１０８は、各透過Ｘ線理論値Ｉｔ、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔを夫々算出して、理論値テーブルを作成しメモリ８１に格納する（Ｓ３）。
【００３０】
次に、制御演算部１０８は、スキャン機構１０３を動作させて、Ｘ線源１０１から発生されたＸ線１０を試料Ｓの測定領域にスキャンさせながら照射し、これにより発生した透過Ｘ線１１、反射蛍光Ｘ線１２ｒ、及び透過蛍光Ｘ線１２ｔを、各々透過Ｘ線検出器１０５、反射側Ｘ線検出器１０６、又は透過側Ｘ線検出器１０７で夫々検出する（Ｓ４）。
【００３１】
得られた検出値は制御演算部１０８に出力され、制御演算部１０８は、該検出値と前記理論値テーブルとを比較して、各スキャン座標について銅層の層数及び層位置を決定して３次元情報として記憶する。詳細には、透過Ｘ線１１の検出値から理論値テーブルに基づいて銅層の層数を決定する（Ｓ５）。層数が０又は６であれば一義的に層位置を決定し、そのスキャン座標における３次元情報として記憶する（Ｓ６）。層数が２から５のいずれかであれば、反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値を理論値テーブルのうち該層数に対応する各反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び各透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔと比較して層位置を決定し（Ｓ７）、そのスキャン座標における３次元情報として記憶する（Ｓ６）。測定領域全域についてスキャンが終了し、各スキャン座標の３次元情報が得られれば、制御演算部１０８は、該３次元情報をマッピングして各銅層の２次元画像を作成し、表示部８２に表示する（Ｓ８）。これにより、ビルドアップ基板等の多層構造体の各層毎の構造解析を行うことができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、銅からなる被検出層が６層積層されたビルドアップ基板を例に説明したが、積層数や被検出層の元素等が異なる多層構造体についても本発明に係る３次元構造分析方法及び３次元構造分析装置が利用できることは勿論である。
また、本実施の形態では、得られた３次元情報から多層構造体の各層毎の２次元画像を作成するものとしているが、これに代えて又は更に、多層構造体の断面画像や立体画像をも作成できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多層構造体の情報に基づいて予め透過Ｘ線理論値、反射蛍光Ｘ線理論値、及び透過蛍光Ｘ線理論値を算出し、該多層構造体にＸ線をスキャンしながら照射することにより得られた透過Ｘ線、反射蛍光Ｘ線、及び透過蛍光Ｘ線各々の検出値と、前記各理論値とを比較して前記多層構造体における被検出層の数及び位置を判別して３次元情報を得るようにしたので、多層構造体の３次元構造を分析して該３次元構造を示す画像を高精度且つ簡便に得ることができる。
【００３４】
また、本発明によれば、各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析を、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するようにしたので、各反射蛍光Ｘ線理論値及び各透過蛍光Ｘ線理論値と、各反射蛍光Ｘ線検出値及び各透過蛍光Ｘ線検出値とを比較する処理ステップ数が少なくなり、多層構造体の層位置の決定速度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る多層構造体の３次元構造分析装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】Ｘ線源１０１の構成を示す模式図である。
【図３】Ｘ線集光素子１０２の構成を示す模式図である。
【図４】多層構造体の３次元構造分析原理を説明するための模式図である。
【図５】３次元構造分析装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来の走査型Ｘ線顕微鏡１の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１００ ３次元構造分析装置
１０１ Ｘ線源
１０２ Ｘ線集光素子
１０３ スキャン機構
１０４ 試料ステージ
１０５ 透過Ｘ線検出器
１０６ 反射側蛍光Ｘ線検出器
１０７ 透過側蛍光Ｘ線検出器
１０８ 制御演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線をプローブとして、例えばビルドアップ基板のような多層構造体の３次元構造を非破壊的に分析する手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、試料の内部構造を非破壊的に分析する手段として走査型Ｘ線顕微鏡が用いられている。図６は、従来の走査型Ｘ線顕微鏡の構成を示す模式図であるが、従来の走査型Ｘ線顕微鏡１は、Ｘ線を発生させるＸ線管２と、Ｘ線管２から発せられたＸ線２Ａを試料Ｓ上に導いて照射するＸ線ガイドチューブ３と、試料Ｓを載置して２次元方向に走査可能な試料ステージ４と、試料を透過したＸ線２Ｂを検出する透過Ｘ線検出器５と、試料Ｓから発せられる蛍光Ｘ線２Ｃを検出する蛍光Ｘ線検出器６と、試料ステージ４の走査制御及び透過Ｘ線検出器５或いは蛍光Ｘ線検出器６の検出値に基づく画像処理を行うコンピュータ７とを備えてなる。
【０００３】
前記従来の走査型Ｘ線顕微鏡１によれば、試料Ｓの測定領域をコンピュータ７に入力し、該入力情報に基づいて試料ステージ４の走査が制御されて、試料Ｓの測定領域にＸ線２がスキャンされ、測定領域の各スキャン座標における透過Ｘ線検出器５或いは蛍光Ｘ線検出器６の検出値に基づいて測定領域の２次元画像が作成されてディスプレイ等（図示せず）に表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の走査型Ｘ線顕微鏡１では、試料Ｓの２次元構造は分析できるが３次元構造を分析することは難しい。例えば、プラスチック等の絶縁層を介在させて銅層からなる回路が積層されたビルドアップ基板の場合であれば、透過Ｘ線検出値又は蛍光Ｘ線検出値は銅層の厚さに比例するので、銅層１層当りの厚みが既知であれば銅層の数を算出することができるが、多層構造の中のどの層位置に銅層が存在するのかを特定することは困難である。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、多層構造体の３次元構造分析において、Ｘ線をプローブとして多層構造体の３次元情報を高精度、簡便且つ迅速に得ることができる手段を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に係る多層構造体の３次元構造分析方法は、多層構造体の表面にＸ線を照射して、透過Ｘ線及び蛍光Ｘ線を検出し、該検出値に基づいて多層構造体の３次元構造を分析する方法であって、入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成するステップと、多層構造体の表面にＸ線を２軸方向にスキャンさせながら照射するステップと、各スキャン座標において透過Ｘ線を検出するステップと、各スキャン座標において多層構造体の反射側に発生する反射蛍光Ｘ線を検出するステップと、各スキャン座標において多層構造体の透過側に発生する透過蛍光Ｘ線を検出するステップと、前記理論値テーブルと、透過Ｘ線検出値、反射蛍光Ｘ線検出値、及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置を解析するステップと、各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置をマッピングして、多層構造体の３次元構造を示す画像を作成するステップとを含むものである。
【０００７】
また、本発明（請求項２）は、請求項１に記載の３次元構造分析方法において、各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３に係る多層構造体の３次元構造分析装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から発生したＸ線を多層構造体上に集光して照射するＸ線集光素子と、多層構造体の表面に対してＸ線を２軸方向にスキャンさせるスキャン機構と、多層構造体を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器と、多層構造体の反射側に発生した反射蛍光Ｘ線を検出する反射側蛍光Ｘ線検出器と、多層構造体の透過側に発生した透過蛍光Ｘ線を検出する透過側蛍光Ｘ線検出器と、入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成し、該理論値テーブルと、透過Ｘ線検出値、反射蛍光Ｘ線検出値、及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置を解析して多層構造体の３次元構造を画像化する制御演算部とを具備してなるものである。
【０００９】
また、本発明（請求項４）は、請求項３に記載の３次元構造分析装置において、前記制御演算部による各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものである。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る多層構造解析プログラムは、多層構造体の表面にＸ線をスキャンさせながら照射することにより得られた透過Ｘ線検出値及び蛍光Ｘ線検出値に基づいて多層構造体の３次元構造を解析するためのプログラムであって、入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成する手順と、前記理論値テーブルと、各スキャン座標において検出された透過Ｘ線検出値、多層構造体の反射側で検出された反射蛍光Ｘ線検出値、及び多層構造体の透過側で検出された透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置を解析する手順と、各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置をマッピングして、多層構造体の３次元構造を示す画像を作成する手順とをコンピュータに実行させるものである。
【００１１】
また、本発明（請求項６）は、請求項５に記載の多層構造解析プログラムにおいて、各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る多層構造体の３次元構造分析装置について、図面を用いて具体的に説明する。
図１に示すように、本３次元構造分析装置１００は、Ｘ線源１０１と、Ｘ線源１０１から発生したＸ線１０を試料Ｓ上に集光するＸ線集光素子１０２と、Ｘ線スキャン機構１０３と、試料となる多層構造体を載置するための試料ステージ１０４と、透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器１０５と、反射側に発生する蛍光Ｘ線を検出する反射側蛍光Ｘ線検出器１０６と、透過側に発生する蛍光Ｘ線を検出する透過側蛍光Ｘ線検出器１０７と、Ｘ線スキャン機構１０３を制御するとともに、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７の検出値に基づいて多層構造体の３次元情報を求め、画像処理を行う制御演算部１０８とを具備してなるものである。
【００１３】
Ｘ線源１０１は、図２に示すように、フィラメント１１から出射した電子流がロジウム（Ｒｈ）のターゲット１２に衝突してＸ線を発生させるＸ線管１３を備え、該Ｘ線管１３には図示しない高電圧電源から電気が供給される構造となっている。Ｘ線管１３内で発生したＸ線１０はベリリウム窓１４を透過してＸ線集光素子１０２の入射口に入射する。なお、ターゲット１２としてはロジウムに代えて、その他の周知のターゲット元素を用いることができる。
【００１４】
Ｘ線集光素子１０２は、入射口から入射したＸ線１０を所定の大きさに絞りこみ、輝度の高い細束ビームとするものであり、例えば図３に示すように、先端側に向かって縮径された概略円錐状のケーシング２０に、中空のガラス細管からなるＸ線ガイドチューブ２１が複数本内挿された所謂ポリキャピラリを用いることができる。Ｘ線ガイドチューブ２１も先端側に向かって縮径されており、図に示すように、Ｘ線ガイドチューブ２１に入射されたＸ線１０は、Ｘ線ガイドチューブ２１の内壁で全反射しながら所定の大きさに絞られて出射する。これにより、Ｘ線源１０１から放射状に発生したＸ線１０の一部が入射口２１ａへ入射し、複数のＸ線ガイドチューブ２１内で全反射を繰り返しながら所定の大きさに絞られて出射口２１ｂから細束ビームとなって、例えばスポット径が約３０μｍのスポットで試料Ｓに照射される。なお、Ｘ線集光素子１０２をポリキャピラリに代えて、Ｘ線源１０１からのＸ線を輝度の高い細束ビームに集光するその他の集光素子、例えばモノキャピラリからなるものとすることもできる。
【００１５】
Ｘ線スキャン機構１０３は、前記Ｘ線源１０１とＸ線集光素子１０２とを図１における図面表裏方向に走査し、各走査毎に試料ステージ１０４を図面左右方向のいずれかに１段スライド移動して、試料Ｓの表面にＸ線１０をスキャンさせるものであり、例えば、モータとボールネジとを具備してなる周知のスライド機構である。なお、Ｘ線のスキャン方法はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線源１０１及びＸ線集光素子１０２を固定して試料ステージ１０４を２軸方向に動作させる等、その他のスキャン方法を採用することができる。
【００１６】
透過Ｘ線検出器１０５は、試料ステージ１０４の下方に配設されて、試料Ｓを透過した透過Ｘ線１１を検出するものであり、一方、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６は、試料ステージ１０４の上方の２箇所に配設されて、試料Ｓから反射側に発生する反射蛍光Ｘ線１２ｒを検出し、透過側蛍光Ｘ線検出器１０７は、試料ステージ１０４の下方の２箇所に配設されて、試料Ｓから透過側に発生する透過蛍光Ｘ線１２ｔを検出するものである。これら透過Ｘ線検出器及び蛍光Ｘ線検出器には、例えば比例計数管やシンチレータ等、周知のＸ線検出手段を用いることができる。
【００１７】
制御演算部１０８は、ＣＰＵ８０と、メモリ８１と、ディスプレイ等の表示部８２と、キーボード又はマウス等の入力手段８３とを具備してなるものであり、例えば、更にＲＯＭやハードディスク等を有するコンピュータに多層構造解析プログラムがインストールされたものである。該制御演算部１０８は、適当なインターフェースを介して、Ｘ線スキャン機構１０３、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７と接続されて、Ｘ線スキャン機構１０３と双方向通信でき、且つ、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７から出力される検出値を受信できるものとなっている。なお、制御演算部１０８をコンピュータに代えて、各機能毎の専用ハードウェア等で実現することもできることは勿論である。
【００１８】
次に、本発明に係る多層構造体の３次元構造分析方法の原理について、図４に示すビルドアップ基板の断面構造を一例に説明する。
図４は、プラスチック層を夫々介在させて６層の銅（Ｃｕ）層が積層されたビルドアップ基板の一部の断面構造を示したものであり、該断面において、銅層は第２層め、第３層め、及び第５層めに存在する。ここに、図に示すように、ビルドアップ基板の垂直方向からＸ線集光素子１０２により集光されたＸ線１０が照射されると、該Ｘ線１０は該ビルドアップ基板を透過して透過Ｘ線１１が透過側に発生するとともに、各銅層において反射側及び透過側へ反射蛍光Ｘ線１２ｒ又は透過蛍光Ｘ線１２ｔが発生する。該透過Ｘ線１１は透過Ｘ線検出器１０５により、反射蛍光Ｘ線１２ｒは反射側蛍光Ｘ線検出器１０６により、透過蛍光Ｘ線１２ｔは透過側蛍光Ｘ線検出器１０７により夫々検出される。
【００１９】
一方、試料となるビルドアップ基板の情報から、各層に銅層が存在する場合の理論値を予め求めておく。即ち、透過Ｘ線１１については、銅層の数が０から６までの透過Ｘ線理論値Iｔを求め、蛍光Ｘ線１２ｒ、１２ｔについては、銅層の数が１で第１層から第６層夫々に銅層が存在する６つの場合と、銅層の数が２で第１層と第２層、第１層と第３層、第１層と第４層、・・・のように各々１５の各層の組合せと、銅層の数が３で同様に各々２０の各層の組合せと、銅層の数が４で同様に各々１５の各層の組合せと、及び銅層の数が５について６つの場合と、の計６２種類の層位置について反射蛍光Ｘ線理論値Iｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Iｆｔを夫々求める。なお、銅層の数が０又は６の場合は銅層の位置を特定するまでもないので、その場合の反射蛍光Ｘ線理論値Iｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Iｆｔは算出しなくてもよい。
【００２０】
以下、図４に示したビルドアップ基板のように、銅層が６層中３層であって第２層め、第３層め、及び第５層めに位置する場合を例に、前記理論値の算出について詳細に説明する。
【００２１】
銅層が３層である場合の透過Ｘ線理論値Iｔは、入射Ｘ線強度、銅層の厚さ並びにロジウムＫα線に対する線吸収係数、及びプラスチック層の厚さ並びにロジウムＫα線に対する線吸収係数から次の式により求められる。
【数１】
一方、第２層め、第３層め、及び第５層めの各銅層から反射側に発生する反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過側に発生する透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔは、銅層の厚さ、ロジウムＫα線に対する線吸収係数、並びに銅Ｋα線に対する線吸収係数、プラスチック層の厚さ、ロジウムＫα線に対する線吸収係数、並びに銅Ｋα線に対する線吸収係数、銅の蛍光Ｘ線発生効率、及び蛍光Ｘ線の取出し角から次の式により求められる。
【数２】
このようにして、銅層が６層中３層であって第２層め、第３層め、及び第５層めに位置する場合の透過Ｘ線理論値Ｉｔ、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔが求められる。
更に、前記式（１）、式（２）、及び式（３）と同様にして、各層に銅層が存在するすべての場合について予め透過Ｘ線理論値Iｔ、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔを求め、銅層の層数と透過Ｘ線理論値Ｉｔ、層位置と反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔとを対応させた理論値テーブルを作成する。
【００２４】
得られた前記理論値テーブルに基づいて、透過Ｘ線検出器１０５、反射側蛍光Ｘ線検出器１０６、及び透過側蛍光Ｘ線検出器１０７により夫々検出された透過Ｘ線１１、反射蛍光Ｘ線１２ｒ、及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの各検出値と最もよく合致する各理論値を判別して、銅層の層数及び層位置を解析する。
【００２５】
ここで、蛍光Ｘ線１２ｒ又は蛍光Ｘ線１２ｔの各検出値のいずれか一方のみを用いて銅層の層位置を解析した場合、例えば、反射蛍光Ｘ線１２ｒの検出値のみから層位置を解析するとすれば、入射Ｘ線の強度や検出器の感度等により、例えば、第３層めと第４層めに銅層がある場合の反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒと、第３層めと第５層めに銅層がある場合の反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒとの差が非常に小さくなることもある。更に、検出値にはある程度の検出誤差が生ずることを考慮すると、各反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒの差が小さくなれば反射蛍光Ｘ線１２ｒの検出値と合致する反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒを判別することが困難となる。本発明では、かかる判別不能を回避すべく、反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過Ｘ線１２ｔの双方を検出し、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔと比較して銅層の位置を解析するようにしているので、検出誤差等を考慮しても精度よく層位置を求めることができる。
【００２６】
なお、反射蛍光Ｘ線１２ｒと透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値は、双方の差や比を求めて解析してもよく、また、いずれか一方の蛍光Ｘ線のみでは各理論値の差が判別可能な値より小さくなる場合にのみ、双方の蛍光Ｘ線の理論値及び検出値を用いるような判別方法を採ることもできる。
【００２７】
また、積層数が多い多層構造体の場合には理論値テーブルのデータ量が大きく、各検出値との比較、判別が煩雑となり得るので、まず、透過Ｘ線理論値Ｉｔと透過Ｘ線１１の検出値とから被検出層の層数を決定し、決定された層数において各層位置の反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔと、反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値とから被検出層の層位置を決定すれば、被検出層の層位置の決定速度が向上される。例えば、図４に示すビルドアップ基板であれば、まず、透過Ｘ線１１の検出値から銅層の数が３であることが決定され、層数が３である場合の層位置の２０の組合せについてのみ反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値を比較して、第２層め、第３層め、及び第５層めに銅層があることが決定される。
【００２８】
以下、前記３次元構造分析装置１００の動作について、図５を参照しながら説明する。
まず前処理として、試料ステージ１０４に、例えばビルドアップ基板等の多層構造体を固定してプレスキャンを行うことにより、表示部８２に多層構造体表面の概略画像が表示され、該概略画像の所望範囲を入力手段８３で指定することにより、多層構造体の測定領域が制御演算部１０８に入力される（Ｓ１）。
【００２９】
次に、多層構造体の情報、例えば前述したような、プラスチック層を介在させて銅層を積層したビルドアップ基板であれば、銅層の数、銅層及びプラスチック層の厚さ等を入力する（Ｓ２）。入射Ｘ線の強度は、例えば検出器を設けて入射Ｘ線強度を検出し、該検出値を制御演算部１０８に出力して利用することができ、また、蛍光Ｘ線の取出し角等は装置固有の値であるので、分析毎に入力せずに、例えば制御演算部１０８に固有データとして格納して利用することもできる。また、被検出層等の各線吸収係数や蛍光Ｘ線発生効率も分析毎に入力せずに、例えば分析対象とされるであろう元素等を予め想定して選択データとして制御演算部１０８に格納しておき、分析時に入力手段８３で被検出層の元素名等を入力することにより選択データから各線吸収係数等を抽出して利用することもできる。
前記多層構造体情報に基づいて、制御演算部１０８は、各透過Ｘ線理論値Ｉｔ、反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ、及び透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔを夫々算出して、理論値テーブルを作成しメモリ８１に格納する（Ｓ３）。
【００３０】
次に、制御演算部１０８は、スキャン機構１０３を動作させて、Ｘ線源１０１から発生されたＸ線１０を試料Ｓの測定領域にスキャンさせながら照射し、これにより発生した透過Ｘ線１１、反射蛍光Ｘ線１２ｒ、及び透過蛍光Ｘ線１２ｔを、各々透過Ｘ線検出器１０５、反射側Ｘ線検出器１０６、又は透過側Ｘ線検出器１０７で夫々検出する（Ｓ４）。
【００３１】
得られた検出値は制御演算部１０８に出力され、制御演算部１０８は、該検出値と前記理論値テーブルとを比較して、各スキャン座標について銅層の層数及び層位置を決定して３次元情報として記憶する。詳細には、透過Ｘ線１１の検出値から理論値テーブルに基づいて銅層の層数を決定する（Ｓ５）。層数が０又は６であれば一義的に層位置を決定し、そのスキャン座標における３次元情報として記憶する（Ｓ６）。層数が２から５のいずれかであれば、反射蛍光Ｘ線１２ｒ及び透過蛍光Ｘ線１２ｔの検出値を理論値テーブルのうち該層数に対応する各反射蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｒ及び各透過蛍光Ｘ線理論値Ｉｆｔと比較して層位置を決定し（Ｓ７）、そのスキャン座標における３次元情報として記憶する（Ｓ６）。測定領域全域についてスキャンが終了し、各スキャン座標の３次元情報が得られれば、制御演算部１０８は、該３次元情報をマッピングして各銅層の２次元画像を作成し、表示部８２に表示する（Ｓ８）。これにより、ビルドアップ基板等の多層構造体の各層毎の構造解析を行うことができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、銅からなる被検出層が６層積層されたビルドアップ基板を例に説明したが、積層数や被検出層の元素等が異なる多層構造体についても本発明に係る３次元構造分析方法及び３次元構造分析装置が利用できることは勿論である。
また、本実施の形態では、得られた３次元情報から多層構造体の各層毎の２次元画像を作成するものとしているが、これに代えて又は更に、多層構造体の断面画像や立体画像をも作成できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多層構造体の情報に基づいて予め透過Ｘ線理論値、反射蛍光Ｘ線理論値、及び透過蛍光Ｘ線理論値を算出し、該多層構造体にＸ線をスキャンしながら照射することにより得られた透過Ｘ線、反射蛍光Ｘ線、及び透過蛍光Ｘ線各々の検出値と、前記各理論値とを比較して前記多層構造体における被検出層の数及び位置を判別して３次元情報を得るようにしたので、多層構造体の３次元構造を分析して該３次元構造を示す画像を高精度且つ簡便に得ることができる。
【００３４】
また、本発明によれば、各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析を、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するようにしたので、各反射蛍光Ｘ線理論値及び各透過蛍光Ｘ線理論値と、各反射蛍光Ｘ線検出値及び各透過蛍光Ｘ線検出値とを比較する処理ステップ数が少なくなり、多層構造体の層位置の決定速度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る多層構造体の３次元構造分析装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】Ｘ線源１０１の構成を示す模式図である。
【図３】Ｘ線集光素子１０２の構成を示す模式図である。
【図４】多層構造体の３次元構造分析原理を説明するための模式図である。
【図５】３次元構造分析装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来の走査型Ｘ線顕微鏡１の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１００ ３次元構造分析装置
１０１ Ｘ線源
１０２ Ｘ線集光素子
１０３ スキャン機構
１０４ 試料ステージ
１０５ 透過Ｘ線検出器
１０６ 反射側蛍光Ｘ線検出器
１０７ 透過側蛍光Ｘ線検出器
１０８ 制御演算部
Claims (6)
- 多層構造体の表面にＸ線を照射して、透過Ｘ線及び蛍光Ｘ線を検出し、該検出値に基づいて多層構造体の３次元構造を分析する方法であって、
入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成するステップと、
多層構造体の表面にＸ線を２軸方向にスキャンさせながら照射するステップと、
各スキャン座標において透過Ｘ線を検出するステップと、
各スキャン座標において多層構造体の反射側に発生する反射蛍光Ｘ線を検出するステップと、
各スキャン座標において多層構造体の透過側に発生する透過蛍光Ｘ線を検出するステップと、
前記理論値テーブルと、透過Ｘ線検出値、反射蛍光Ｘ線検出値、及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置を解析するステップと、
各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置をマッピングして、多層構造体の３次元構造を示す画像を作成するステップとを含むことを特徴とする３次元構造分析方法。 - 各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の３次元構造分析方法。
- Ｘ線源と、
Ｘ線源から発生したＸ線を多層構造体上に集光して照射するＸ線集光素子と、
多層構造体の表面に対してＸ線を２軸方向にスキャンさせるスキャン機構と、
多層構造体を透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器と、
多層構造体の反射側に発生した反射蛍光Ｘ線を検出する反射側蛍光Ｘ線検出器と、
多層構造体の透過側に発生した透過蛍光Ｘ線を検出する透過側蛍光Ｘ線検出器と、
入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成し、該理論値テーブルと、透過Ｘ線検出値、反射蛍光Ｘ線検出値、及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置を解析して多層構造体の３次元構造を画像化する制御演算部とを具備してなるものであることを特徴とする３次元構造分析装置。 - 前記制御演算部による各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものであることを特徴とする請求項３に記載の３次元構造分析装置。
- 多層構造体の表面にＸ線をスキャンさせながら照射することにより得られた透過Ｘ線検出値及び蛍光Ｘ線検出値に基づいて多層構造体の３次元構造を解析するためのプログラムであって、
入力情報に基づいて多層構造体の被検出層の層数に対する透過Ｘ線理論値、及び被検出層の層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を算出して、各層数に対する透過Ｘ線理論値、及び各層位置に対する反射蛍光Ｘ線理論値並びに透過蛍光Ｘ線理論値を表した理論値テーブルを作成する手順と、
前記理論値テーブルと、各スキャン座標において検出された透過Ｘ線検出値、多層構造体の反射側で検出された反射蛍光Ｘ線検出値、及び多層構造体の透過側で検出された透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置を解析して３次元情報を作成する手順と、
前記３次元情報に基づいて各スキャン座標毎に多層構造体の被検出層の層位置をマッピングして、多層構造体の３次元構造を示す画像を作成する手順とをコンピュータに実行させるものであること特徴とする多層構造解析プログラム。 - 各スキャン座標毎の多層構造体の被検出層の層位置の解析は、透過Ｘ線理論値と透過Ｘ線検出値とに基づいて被検出層の層数を決定した後、反射蛍光Ｘ線理論値及び透過蛍光Ｘ線理論値と、反射蛍光Ｘ線検出値及び透過蛍光Ｘ線検出値とに基づいて、被検出層の層位置を決定するものであることを特徴とする請求項５に記載の多層構造解析プログラム。
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