JPH0545311A - X線照射装置 - Google Patents

X線照射装置

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JPH0545311A
JPH0545311A JP3232277A JP23227791A JPH0545311A JP H0545311 A JPH0545311 A JP H0545311A JP 3232277 A JP3232277 A JP 3232277A JP 23227791 A JP23227791 A JP 23227791A JP H0545311 A JPH0545311 A JP H0545311A
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雅一 中村
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁体試料表面の帯電を防止することを可能
にしたX線照射装置を提供することを目的としている。 【構成】 内部を減圧可能な容器と、容器内に配設され
る保持部上の被照射物に向けてX線を照射するための照
射手段とX線を照射することにより放出する光電子を検
出器を用いて測定する手段を備えて成るX線照射装置に
おいて、前記容器内に導入されるガス体に紫外光を投光
するための投光手段を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はX線照射装置に係わり、
特に元素分析、原子の化学結合状態や超高密度集積化プ
ロセスに適合したX線照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線を試料表面に照射し、これにより試
料の分析を行ったり、あるいは半導体の製造プロセスに
応用する技術が現在広く用いられている。例えば、X線
を照射する装置としては、X線光電子分光器(XPS)
やオ−ジェ電子分光器、X線回析装置、全反射蛍光X線
装置(TRXRF)が知られている。
【0003】X線光電子分光器やオ−ジェ電子分光器
は、試料の元素分析、原子の化学結合状態を詳細に観察
する分析器であり、X線回析装置は試料より生じるX線
回析を利用して結晶構造を測定する装置である。また全
反射蛍光X線装置は試料表面にX線を照射しその結果放
出する蛍光X線により元素の定量および定性が行える装
置である。
【0004】ところが、X線を試料表面に照射するた
め、試料の帯電が起こり、これによってX線や光電子が
影響を受けるという問題が生じている。この結果XPS
は絶縁物の精密測定ができない。
【0005】以下図3を用いて、この帯電の問題につい
て詳しく説明する。図3は従来のXPSを表す模式図で
ある。図において、301はX線銃であり、ここで発生
した一定エネルギーを有するX線は302となり、試料
303に照射される。
【0006】このX線302の照射により、試料表面3
04からは、光電子305が放出される。これを検出器
306で検出し、試料原子の化学結合状態を詳細に観察
する。
【0007】例えば、試料303がSiウェハであり、
その表面が例えば1000 のSiO2である場合には、
X線照射によりSiO2表面は正の電荷307がたまる。
SiO2は絶縁膜であるためこの正の電荷は、伝導によっ
て失われることなく、試料表面に新たな電気力線を生じ
ることになる。
【0008】この電気力線(電界)の影響によりX線3
02あるいは、光電子305がその軌道が曲げられるな
どの影響を受ける。具体的には SiO2表面上に電荷
が存在すると酸化膜の表麗ポテンシャルが変化する。こ
れによりSi基板に対するSiO2層のXPSピーク位
置がシフトし、電荷による電界によってSiO2スペク
トルの幅が広くなるなどの影響を受ける。
【0009】従来これを解決する手段として、例えば数
eVの電子を試料表面に照射し電気的に中和する手法が
とられていたが、この方法では表面が完全に中和された
かどうか判断がつかない。また、絶縁物試料表面に金
(Au)等の金属を薄く蒸着し試料と同じく帯電させ金
の内殻準位との差から結合エネルギーを求める手法が取
られていたが、蒸着の手間や蒸着による試料の組成変化
は避けられず、精度の高い観察は困難であった。また半
導体プロセス中のウェハの観察には、金は不純物である
ため使用することができなかった。この問題はますます
微細化の進展する超LSIで重大な問題である。この防
止に金蒸着を用いる方法は、重大なウェハの金属汚染に
なるため、採用は不可能である。
【0010】このような帯電の問題は、X線を使う装置
としては、例えば、X線光電子分光器(XPS)やオ−
ジェ電子分光器、X線回析装置、全反射蛍光X線装置
(TRXRF)等がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みなされたものであり、絶縁体試料表面の帯電を防止す
ることを可能にしたX線照射装置を提供することを目的
としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、内部を
減圧可能な容器と、容器内に配設される保持部上の被照
射物に向けてX線を照射するための照射手段とX線を照
射することにより放出する光電子を検出器を用いて測定
する手段を備えて成るX線照射装置において、前記容器
内に導入されるガス体に紫外光を投光するための投光手
段を設けたことを特徴とするX線照射装置に存在する。
【0013】
【作用】本発明は、X線照射装置において、その装置に
導入されるガス体に紫外光を投光するための投光手段を
設けたことを特徴とする。その結果、絶縁体試料や超高
密度集積化プロセス中において試料の帯電を防止するこ
とが可能となり、元素分析、原子の化学結合状態分析が
精密に行うことができ、超高密度、超高速度LSIの実
現が可能になる。
【0014】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1を用いて説明す
る。本装置は、減圧下で例えば1000l/secの排
気能力を持った真空排気系により真空排気され減圧状態
になっている容器101の中において、X線銃102か
ら掃引されたX線を試料103の表面、例えばSiを酸
化してつくったSiO2表面などに照射し、その試料表面
から出てくる光電子を検出器104により観察すること
で、その試料の元素分析、原子の化学結合状態を知るこ
とができる装置である。本装置の作原理については、従
来例で述べたものと同じであるので詳しい説明はここで
は省略する。本発明装置の特徴は、重水素ランプ105
を用いて、紫外光をN2ガスに照射し、そのN2ガスを試
料表面に吹き付ける手段を有していることである。紫外
光は、照射部106において合成石英窓107を通して
常圧で例えば1分当たり1ccの流量で流れるN2ガス
に照射されており、紫外光を照射されたN2ガスは内壁
に例えば約100Åの酸化不動態膜が付いたガス配管1
08を通り減圧下におかれた試料表面に吹き付けられ
る。この紫外光の照射によりN2ガスの一部はN2 +と電
子に電離される。
【0015】このように、例えばSiO2などの非導電性
試料を観察するときに紫外線を照射したN2ガスをその
試料に吹き付けることにより、X線照射により帯電して
いる試料表面を、紫外線照射により生成されたN2 +が効
果的に消去し、従来から問題となっていたX線光電子分
光器の測定精度の信頼性を著しく向上することが可能と
なった。
【0016】紫外線照射によるN2ガスの電離を効率的
に行うために、紫外光照射部106におけるN2ガスの
圧力は1気圧程度に設定している。紫外線照射部に設け
られた合成石英窓107は例えば波長360nm以下の
紫外光をよく透過させるように作られており、この材質
は紫外光をよく透過させるようなものであれば他のもの
でもかまわない。また電離したN2 +やe-を電離した状
態で試料103に吹き付けるために、紫外光照射部10
6と試料103をつなぐ配管108は、少なくともその
内面が絶縁体である必要があり、今回、ステンレススチ
ールの酸化不動態膜が内壁に付いた配管を用いたが、他
にフッ化不動態膜やテフロンなどの絶縁物を用いてもよ
い。
【0017】また、紫外光を照射するガスとしてN2
用いているが、このかわりにArガスやN2とArの混
合ガスを使用してもよい。あるいは、XeやKr等の不
活性ガスを用いても同様の効果が得られることがわかっ
ている。
【0018】1気圧で1cc/minのN2を1000
l/secの排気能力を持った排気系で排気しているた
め装置101内の圧力は1.3×10-5Torrとなる
が、このような圧力では十分に試料表面の観察は可能で
ある。またそのN2ガスの流量は真空排気系の排気能力
と、使用することのできる装置101内の圧力とのかね
あいで決まり、これらの条件の許す範囲において任意に
設定することができる。 図2は、図1で述べた装置の
他の例を示している。自由に配管203の方向を変える
ことのできる例えば接続部204によって、試料201
に吹き付けられるN2のガス噴出口202の位置を自由
に動かすことができる仕組みになっており、これによっ
て装置205への試料搬入、搬出時にはその妨げになら
ないような位置にN2ガスの噴出口202をおいてお
き、その後の試料表面観察時に試料直近に噴出口202
をもってくることが可能となり、少ないガスで効率的に
試料の帯電を防ぐことができる。その他の構成は、図1
で説明したものと同じであるため説明は省略する。
【0019】尚、実施例としてはXPSとあったが、オ
−ジェ電子分光器、X線回析装置、全反射蛍光X線装置
に対して可能であり、試料表面観察時に少ないガスで効
率的に試料の帯電を防ぐことが可能である。
【0020】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、そ
の結果、表面分析や超高密度集積化プロセス中において
試料の帯電を防止することが可能となり、元素分析、原
子の化学結合状態分析が精密に行うことができ、超高密
度、超高速度LSIの実現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すXPSの概略図。
【図2】本発明の第2の実施例を示すXPSの概略図。
【図3】従来のXPSを示す概略図。
【符号の説明】
101 容器、 102 X線銃、 103 試料、 104 光電子検出器、 105 重水素ランプ、 106 紫外光照射部、 107 石英窓、 108 ガス配管、 201 試料、 202 ガス噴出口、 203 配管、 204 接続部、 205 装置容器、 301 X線銃、 302 X線、 303 試料、 304 試料表面、 305 光電子、 306 光電子検出器、 307 電荷(正)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部を減圧可能な容器と、容器内に配設
    される保持部上の被照射物に向けてX線を照射するため
    の照射手段とX線を照射することにより放出する光電子
    を検出器を用いて測定する手段を備えて成るX線照射装
    置において、前記容器内に導入されるガス体に紫外光を
    投光するための投光手段を設けたことを特徴とするX線
    照射装置。
  2. 【請求項2】 前記投光手段は、前記容器と前記ガス体
    の供給手段との間に設けられ、少なくとも内部表面が絶
    縁物で構成された配管部材に導入されるガス体を照射す
    ることを特徴とする請求項1に記載のX線照射装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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