WO2002101368A1 - Element de spectroscopie a film multicouche pour analyse par fluorescence x du bore - Google Patents

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    • G01N2223/076—X-ray fluorescence

Definitions

  • the present invention is configured by laminating a large number of layer pairs including a reflective layer and a spacer layer on a substrate.
  • the present invention relates to a multilayer spectroscopic element used for X-ray fluorescence analysis of boron.
  • the reflection intensity of ⁇ - ⁇ ⁇ -rays is not enough to perform X-ray fluorescence analysis of boron with high accuracy in a short time.
  • the reflection intensity of the B- ⁇ ray of the La ZB multilayer spectroscopic element can be increased as compared with the case of Mo / B 4 C. It was not easy to actually produce such a multilayer spectroscopic element by finding conditions for sufficiently increasing the reflection intensity of _K ⁇ -rays and at the same time reducing the effects of disturbing lines and background. .
  • the present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and has a sufficient X-ray reflection intensity and a sufficient X-ray fluorescence analysis of boron while sufficiently reducing the influence of disturbing lines and background. It is an object of the present invention to provide a multilayer spectroscopic element capable of performing a high-precision in a short time.
  • the present invention provides a fluorescent X-ray analysis of boron '' ( ⁇ ) contained in a sample, which is constituted by laminating a large number of layer pairs comprising a reflective layer and a spacer layer on a substrate.
  • a multilayer film spectral element that is used two or lanthanum (La) to said reflective layer, lanthanum alloy or lanthanum oxide as a main component a (La 2 0 3), the boron in the spacer layer
  • the period length is 7 to 14 nm and the film thickness ratio of the reflective layer to the spacer layer is 23 to 3/2, and the reflection intensity of the B- ⁇ ; It has a total laminated film thickness of 98% or more.
  • the influence of the tertiary reflection of the O—K line serving as the disturbing line and the Si—L line serving as the background is sufficiently improved.
  • B- reflection intensity of K lines can be increased to about 2. 2-3. 8-fold, as compared with traditional La / B 4 C multilayer film spectroscopy device, B- kappa alpha rays Can increase the reflection intensity by about 1.3 times, so that X-ray fluorescence analysis of boron can be performed in a short time and with high accuracy.
  • the total laminated film thickness is preferably 280 to 320 nm, and the film thickness ratio of the reflective layer to the spacer layer is more preferably closer to 1 and preferably 4 ⁇ 5 to 5 ⁇ 4.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a multilayer spectroscopic element for boron X-ray fluorescence analysis according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows the layer logarithmic dependence of the reflection intensity of ⁇ - ⁇ ⁇ -rays on the spectroscopic element.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing the incident angle dependence of the total reflection intensity of the Si—L line in the present invention and the conventional spectral element.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the influence of the third-order reflection of the 0- ⁇ line on the appearance angle of the B-— ⁇ line in the present invention and the conventional spectral element.
  • this spectroscopic element uses lanthanum (La) for the reflection layer 31 and boron (B) for the spacer layer 32, and uses the reflection layer 31 and the spacer layer 32 to form
  • a multi-layer spectroscopic element used for X-ray fluorescence analysis of boron (B) contained in a sample is formed by laminating a large number of layer pairs on a silicon wafer substrate 7 by ion beam sputtering. It is.
  • secondary X-rays B2 such as fluorescent X-rays generated from the sample are incident at a predetermined incident angle (diffraction angle) ⁇ , and reflect the B- ⁇ -ray B3, which is the fluorescent X-ray of boron at the same angle ⁇ . (Diffraction, spectroscopy).
  • the choice of the materials for the reflective layer 31 and the spacer layer 32 is based on theoretical calculations that the B—K is higher than the conventional MoZB 4 C and La / B 4 C multilayer spectroscopy elements. ⁇ It is presumed that the reflection intensity of ⁇ ray B 3 can be increased, but for the same reason, the reflection layer 31 is made of an alloy of lanthanum and molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), etc. it may be used or lanthanum oxide (La 2 0 3),. Examples in which the material of the reflective layer 31 is changed will be described later.
  • the ion beam sputtering method was used for the following reasons. As described above, according to theoretical calculations, the use of lanthanum for the reflective layer and boron for the spacer layer of the multilayer spectroscopic element makes it possible to reflect B— ⁇ rays more than Mo / B 4 C. Although boron is known to be able to increase strength, boron is a semiconductor that can be regarded as substantially an insulator. Boron carbide (B 4 C), which has been conventionally used for a spacer layer, has good conductivity. Unlike a body, it is not easy to form a film by a normal evaporation method. Moreover, it has been very difficult to obtain an ultrathin film having sufficiently small roughness.
  • the ion beam sputter deposition method was used for the multilayer spectroscopic element.
  • the present invention is not limited to the ion beam sputtering film forming method, and other film forming methods such as a high frequency magnetron sputtering method and a laser beam evaporation method can be used.
  • the thickness ratio of the reflective layer 31 to the spacer layer 32 is set to 1 for the following reason.
  • Table 1 five to prepare a multilayer spectral element of L a ZB, B- measures the reflection intensity of the kappa alpha rays, multilayer partial optical element of a conventional Mo ZB 4 C calculates a reflection intensity ratio (relative reflection intensity) and, for comparison, to prepare a 1 kinds multilayer film spectral element of the conventional L a / B 4 C, the reflection intensity of B- kappa alpha rays measured and calculated reflection intensity ratio of the multilayer film spectral element of a conventional Mo / B 4 C (relative reflection intensity).
  • the period length d is the thickness of one layer pair and 8 nm, when the layer logarithmic 3 0 or more (the top in Table 1
  • the three The film thickness ratio between the reflective layer 31 and the spacer layer 32 is larger when the relative reflection intensity is 1: 1 than in the conventional case of 1: 2. it is obvious.
  • the ratio is 1: 2
  • the relative reflection intensity decreases because the thin lanthanum reflection layer becomes a compound with the spacer layer due to high reactivity, and the optical contrast between the two layers deteriorates. It is thought that it depends.
  • it is not preferable to make the reflective layer thicker because the absorption becomes large and the relative reflection intensity becomes small.
  • the thickness ratio of the reflective layer 31 to the spacer layer 32 is set to 1 from the viewpoint of increasing the reflection intensity of the B- ⁇ ray. Note that, unlike the conventional case, in the present invention, the film thickness ratio does not have to be strict, but this will be described later.
  • the change in relative reflection intensity between 15 and 40 with a period length of 8 nm and a film thickness ratio of 1: 1 is plotted as shown in Fig. 2. It turns out that it is almost saturated at 35. In other words, the reflection intensity of the B- ⁇ ray is 98% of the saturation value when the layer log is 35 and the layer log is 40.
  • the saturation of this reflection intensity depends only on the total stack thickness t (Fig. 1), which is the logarithm of the period length d X layers.The total stack thickness that reaches saturation even when the period length d changes is always the same value.
  • the total laminated film thickness t () is such that the reflection intensity of the ⁇ - ⁇ ray is 98% or more of the saturation value (naturally 100% or less). 280 nm or more). More specifically, it is sufficient if the number of layer pairs is 35 to 40 at a period length of 8 nm, that is, the total laminated film thickness t is preferably 280 to 320 nm.
  • the problem is that Si—L lines generated from the wafer are totally reflected on the surface of the spectroscopic element and become the background of B—K lines. There is.
  • the theoretical simulator one sucrose Figure 3 shows the results. According to this, first, at all realistic angles of incidence, the La / B multilayer film spectrometer has a higher Si—L line than the Mo / B 4 C and La / B 4 C multilayer spectrometers. It is clear that the reflectivity is low.
  • the period length of the multilayer film spectroscopy device Mo ZB 4 C is about 8 nm, in this case, B- incident angle of the peak of the K shed line is approximately 25 degrees, Si -L in that the angle Using the line reflectivity as a guideline, the incident angle at which the reflectivity of the Si-L line is about the same as this guideline in a La ZB multilayer spectroscopic device is about 14 degrees.
  • the period length d is appropriately from 7 to 14 nm.
  • the problem is that the tertiary line of the O—K line, which is the fluorescent X-ray of oxygen, is reflected by the spectroscopic element and appears as an interference line near the B— line to be analyzed. is there.
  • the thickness ratio between the reflective layer and the spacer layer was strictly set to 1: 2 in order to reduce the third-order reflection of the X-ray.
  • the film thickness ratio of the reflective layer 31 to the spacer layer 32 is increased. 1: 1 is appropriate, but then the question arises that the effect of the third-order reflection of the O-K line may be greater than before.
  • Multilayer films spectroscopy device La / B by multilayer spectroscopy device and the present invention of a conventional Mo / B 4 C a typical silica glass is an oxygen-containing substance (Si 0 2) subjected to experiments as the sample, the The results are shown in FIG. According to this, it is clear that the La—ZB multilayer spectroscopy device of the present invention originally has a very low reflectivity of the O—K line, and therefore the effect of the third-order reflection is negligible. .
  • the reflective layer 3 1 and the scan is to reduce the third order reflection Me O-K line
  • the film thickness ratio between the reflective layer 31 and the spacer layer 32 may be set to 1: 1 from the viewpoint of increasing the reflection intensity of the B—K line, and in this case, the film thickness ratio is It is not as strict as when reducing the third-order reflection of the O—K line. That is, in the present invention, the thickness ratio of the reflective layer 31 to the spacer layer 32 is not strictly 1, but may be 2Z3 to 3N2, and more preferably, 4/5 to 5Z4. Should be fine.
  • the period length d is 7 to 14 nm
  • the thickness ratio of the reflective layer 31 to the spacer layer 32 is 2/3 to 3/2, preferably 4 5 to 5/4.
  • the reflection intensity of the saturation value It is assumed that the total laminated film thickness t is 98% or more, and preferably, the total laminated film thickness t is 280 to 320 nm. According to Table 1 and FIG.
  • the film thickness ratio is 1, and the total laminated film thickness is 280 to 320 nm (corresponding to 35 to 40 layer logs), - reflection intensity ⁇ line, is approximately 2.2 times the multilayer film spectral element of the conventional M 0 / B 4 C, period length 1 3 nm, 1 to thickness ratio, the total multilayer film thickness 3 1
  • the reflection intensity of the BK line is approximately 3.8 times as large as that of the related art.
  • the material of the reflective layer 31 was changed to a lanthanum-molybdenum atomic ratio of 9: 1.
  • a spectroscopic element with a period length of 8 nm, a film thickness ratio of 1: 1 and a total laminated film thickness of 320 nm (40 log layers) was fabricated in the same manner as described above.
  • the reflection intensity of the B- ⁇ ray is further increased by about 10% as compared with the La ZB multilayer spectroscopic element having the same period length and the like. did.
  • a reflective layer 3 1 of the material was changed to lanthanum oxide (La 2 0 3), cycle length 8 nm, the thickness ratio 1: 1, the spectral element of the total multilayer film thickness 3 20 nm (layer log 40) It was produced in the same manner as described above. According to the La 2 O 3 ZB multilayer film spectroscopic element, the reflection intensity of the B- ⁇ : line was almost the same as that of the La / B multilayer film spectroscopic element having the same period length and the like. .
  • the effects of the third-order reflection of the 0_ ⁇ line, which is a disturbing line, and the influence of the Si-L line, which is a back ground, are also reduced almost as much as the La ZB multilayer spectroscopic element.
  • the La 2 O 3 / B and La / B multilayer spectroscopy elements of these embodiments and the conventional La ZB 4 C multilayer spectroscopy element were combined in a high-humidity atmosphere with a humidity of almost 100%.
  • La ZB in a multilayer film spectroscopy device La Roh B 4 C, partial detachment occurs along with the surface after about 1 day whitening, but obvious alteration was observed, La 2 0 3 ZB multilayered spectroscopy did not show any deterioration even after about one month, indicating high moisture resistance. This is thought to be because lanthanum has a very high reactivity, but the use of lanthanum oxide makes it very stable even when exposed to oxidizing action in high humidity. .
  • O—K serving as an obstruction line is compared with the conventional multilayer spectroscopic element of Mo / B 4 C. While sufficiently reducing the effects of the third-order reflection of the line and the Si-L line as the background, the reflection intensity of the B-K line can be increased to about 2.2 to 3.8 times.
  • the reflection intensity of B—K rays can be increased by about 1.3 times, so that X-ray fluorescence analysis of boron can be performed in a short time and with high accuracy.

Description

明細書 ホゥ素蛍光 X線分析用多層膜分光素子 技術分野
本発明は、 反射層とスぺーサ層からなる層対を基板上に多数積層して構成され
、 ホウ素の蛍光 X線分析に使用される多層膜分光素子に関する。 背景技術
従来、 ホウ素 （B) の蛍光 X線分析において、 B— 線 （波長： 6. 76 η m) 用の分光素子としては、 反射層にモリプデン （Mo ) を、 スぺーサ層に炭化 ホウ素 （B4 C) を使用した多層膜分光素子が用いられている。 しかし、 ホウ素 の蛍光 X線分析を短時間に高精度で行うには、 Mo /B4 Cの多層膜分光素子で は、 B— Κα線の反射強度が不十分であり、 妨害線となる◦一 Κ線の 3次反射や 、 バックグラウンドとなる Si — L線も十分に低減できない。 これに対し、 多層 膜分光素子の反射層にランタン （La ) を、 スぺーサ層に炭化ホウ素を使用すれ ば、 Mo /B4 (この場合よりも、 B— Κα線の反射強度を増大できることが、 国 際公開公報 WO 00/7564.6 A 2に記難されている。 また、 理論計算に より、 多層膜分光素子の反射層にランタンを、 スぺーサ層にホウ素を使用すれば 、 Mo /B4 Cの場合よりも、 B— Κα線の反射強度を増大させ得ることが知ら れている。 発明の開示
しかし、 La ZB4 Cの多層膜分光素子によっても、 ホウ素の蛍光 X線分析を 短時間に高精度で行うには、 Β— Κ α線の反射強度は今一つ十分でない。 また、 La ZBの多層膜分光素子については、 理論計算によれば、 Mo /B4 Cの場合 よりも、 B— Κα線の反射強度を増大させ得ることが知られているにすぎず、 Β _K α線の反射強度を十分に増大させ、 同時に妨害線やバックグラウンドの影響 を低減するための諸条件を見いだして、 そのような多層膜分光素子を実際に作製 することは、 容易ではなかった。
本発明は、 こ'のような従来の問題に鑑みてなされたもので、 妨害線やバックグ ラウンドの影響を十分に低減しつつ、 Β— 線の反射強度が十分で、 ホウ素の 蛍光 X線分析を短時間に高精度で行うことができる多層膜分光素子を提供するこ とを目的とする。
前記目的を達成するために、 本発明は、 反射層とスぺーサ層からなる層対を基 板上に多数積層して構成され、 試料に含まれるホウ素''（Β) の蛍光 X線分析に使 用される多層膜分光素子であって、 前記反射層にランタン （La ) 、 ランタンを 主成分とした合金またはランタン酸化物 （La203 ) を、 前記スぺーサ層にホウ 素を使用して、 周期長を 7〜 1 4 nm、 前記反射層のスぺーサ層に対する膜厚比 を 2 3〜3/2としたもので、 B— Κ α;線の反射強度が飽和値の 9 8%以上と なる総積層膜厚を有する。
かかる構成によれば、 従来の Mo /B4 Cの多層膜分光素子と比較して、 妨害 線となる O— K線の 3次反射ゃバックグラウンドとなる S i — L線の影響を十分 に低減しつつ、 B— K 線の反射強度を約 2. 2-3. 8倍にまで増大でき、 従 来の La /B4 Cの多層膜分光素子と比較しても、 B— Κ α線の反射強度を約 1 . 3倍に増大できるので、 ホウ素の蛍光 X線分析を短時間に高精度で行うことが できる。 ここで、 前記総積層膜厚を 2 8 0〜3 20 nmとすることが好ましく、 前記反射層のスぺーサ層に対する膜厚比を、 より 1に近く、 4Ζ5〜5Ζ4とす ることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態のホウ素蛍光 X線分析用多層膜分光素子を示す図で める。
図 2は、 同分光素子における Β— Κ α線の反射強度の層対数依存性を示す特性 図である。
図 3は、 本発明および従来の分光素子における Si — L線の全反射強度の入射 角依存性を示す特性図である。
図 4は、 本発明および従来の分光素子における B— Κ α線の出現角度における 0— Κ線の 3次反射の影響を示す特性図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施形態のホウ素蛍光 X線分析用多層膜分光素子について説明 する。 図 1に示すように、 この分光素子は、 反射層 3 1にランタン （La ) を、 スぺーサ層 3 2にホウ素 (B) を使用し、 反射層 3 1とスぺーサ層 3 2からなる 層対を、 シリコンウェハである基板 7上に、 イオンビームスパッタ成膜法により 多数積層して構成され、 試料に含まれるホウ素 （B) の蛍光 X線分析に使用され る多層膜分光素子 3である。 すなわち、 試料から発生した蛍光 X線などの 2次 X 線 B 2が所定の入射角 （回折角） Θで入射され、 同角度 Θでホウ素の蛍光 X線で ある B— Κα線 B 3を反射 （回折、 分光） する。
反射層 3 1およびスぺーサ層 3 2の材料をそのように選択したのは、 理論計算 に基づけば、 従来の Mo ZB4 Cや La /B4 Cの多層膜分光素子よりも B— K · α線 B 3の反射強度を増大できると推測されるからであるが、 同様の理由で、 反 射層 3 1には、 主成分ランタンとモリブデン （Mo ) 、 ルテニウム （Ru ) など との合金、 またはランタン酸化物 （La203 ) を使用してもよい。 これらの反射 層 3 1の材料を変更した例については、 後述する。
また、 イオンビームスパッタ成膜法を用いたのは、 以下のような理由による。 前述したように、 理論計算によれば、 多層膜分光素子の反射層にランタンを、 ス ぺーサ層にホウ素を使用することにより、 Mo /B4 Cの場合よりも、 B— Κα 線の反射強度を増大させ得ることが知られているものの、 ホウ素は、 実質的に絶 縁体とみなせる半導体であって、 従来スぺーサ層に使用されてきた炭化ホウ素 （ B4 C) が良好な導電体であるのと異なり、 通常の蒸着法による成膜が容易でな く、 さらに、 ラフネスが十分小さい極薄膜を得るのが非常に困難とされてきた。 そこで、 絶縁体であっても比較的簡便な成膜が可能であるイオンビームスパッタ 成膜法を用いたところ、 ホウ素の平坦な極薄腠を形成しやすいことを見いだした ので、 本実施形態の多層膜分光素子については、 イオンビームスパッタ成膜法を 用いることとした。 ただし、 本発明では、 イオンビームスパッタ成膜法に限定さ れず、 高周波マグネトロンスパッタ法、 レーザービーム蒸着法などの他の成膜法 を用いることもできる。
本実施形態では、 反射層 3 1のスぺーサ層 3 2に対する膜厚比.は、 以下の理由 により、 1とした。 まず、 表 1に示すように、 5種類の L a Z Bの多層膜分光素 子を作製して、 B— Κ α線の反射強度を測定し、 従来の Mo Z B 4 Cの多層膜分 光素子との反射強度比 （相対反射強度） を算出するとともに、 比較のため、 従来 の L a / B 4 Cの多層膜分光素子についても 1種類を作製して、 B— Κ α線 の反射強度を測定し、 従来の Mo / B 4 Cの多層膜分光素子との反射強度比 (相対反射強度） を算出した。
Figure imgf000006_0001
これによると、 従来の Mo Z B 4 Cの多層膜分光素子と同様に、 1層対の厚さ である周期長 dを 8 n mとし、 層対数を 3 0以上とした場合 （表 1中の上の 3つ を比較） 、 反射層 3 1とスぺーサ層 3 2との膜厚比は、 従来と同様の 1 ： 2とす るよりも、 1 ： 1とする方が、 相対反射強度が大きいことが明らかである。 1 ： 2とすると相対反射強度が小さくなるのは、 薄くなつたランタンの反射層が、 高 い反応性によってスぺーサ層との化合物になってしまい、 両層間の光学的コント ラス トが劣化することによると考えられる。 一方、 反射層の方を厚くすると、 吸 収が大きくなつて、 相対反射強度が小さくなるので好ましくない。 したがって、 本実施形態では、 まず、 B— Κ α線の反射強度増大の観点から、 反射層 31のス ぺーサ層 3 2に対する膜厚比は、 1とする。 なお、 従来と異なり、 本発明におい てはこの膜厚比は厳密でなくてよいが、 これについては後述する。
次に、 表 1に基づいて、 周期長 8 nm、 膜厚比 1 ： 1で、 層対数 1 5〜40に おける相対反射強度の変化を図 2に示すようにグラフにしてみると、 層対数 35 でほぼ飽和することが分かる。 すなわち、 B— Κα線の反射強度は、 層対数 35 で、 層対数 40での飽和値の 98%となる。 この反射強度の飽和は、 周期長 d X 層対数である総積層膜厚 t (図 1) のみによっており、 周期長 dが変わっても飽 和に至る総積層膜厚は常に同一の値となるので、 B— Κα線の反射強度増大の観 点から、 本発明においては、 Β— Κα線の反射強度が飽和値の 98%以上 （当然 に 1 00%以下） となる総積層膜厚 t (280 nm以上に相当） を有するものと する。 より具体的には、 周期長 8 nmにおいて層対数は 35〜40あれば'十分で あり、 すなわち、 総積層膜厚 tは 280~320 nmとすることが好ましい。 さて、 例えぱシリコンウェハ上に形成した薄膜中の微量ホウ素分析などにおい て、 ウェハから発生した Si — L線が、 分光素子表面で全反射され、 B— Kひ線 のバックグラウンドとなるという問題がある。 そこで、 Si — L線に対する全反 射強度の入射角依存性に関して、 従来の Mo ZB4 La ZB4 Cの多層膜分 光素子と本発明による La ZBの多層膜分光素子について、 理論シミュレ一ショ ンを行い、 その結果を図 3に示した。 これによると、 まず、 La /Bの多層膜分 光素子は、 現実的なすべての入射角において、 Mo /B4 C、 La /B4 Cの多 層膜分光素子よりも Si — L線の反射率が低いことが明らかである。 また、 通常、 Mo ZB4 Cの多層膜分光素子の周期長は約 8 nmであり、 この 場合、 B— Kひ線のピークの入射角は約 25度となるが、 その角度における Si —L線の反射率を目安とすると、 La ZBの多層膜分光素子において Si —L線 の反射率がこの目安と同程度になる入射角は約 14度である。 この角度に B— K α線のピークをもつ多層膜分光素子の周期長は、 約 14 nmであるから、 Si — L線の反射率を従来の Mo ZB4 Cの多層膜分光素子と同程度まで許容し得ると 考えれば、 本発明の La /Bの多層膜分光素子の周期長 dは最大で 14 nmとな る。 なお、 バックグラウンドとなる S i — L線の反射率が従来の Mo /B4 Cの 多層膜分光素子と同程度になっても、 前述したように分析すべき B— Κα線の反 射強度が増大するので、 ΡΖΒ比 （ピークノバックグラウンド比） は従来よりも 向上し、 Si — L線の影響は低減する。
' —方、'総積層膜厚 tが一定ならば、 周期長 dが小さいほど、 層界面でのラフネ スに起因する反射強度の低下が著しくなるが、 図 2で示したような、 従来の Mo /B4 Cの多層膜分光素子と比較して 2. 2倍程度に向上した B— Κα線の反射 強度が得られる周期長 dの下限を調査したところ、 7 nmであることが判明した 。 したがって、 バックグラウンドとなる S i — L線の影響低減および B— K 線 の反射強度増大の観点から、 本発明において、 周期長 dは、 7〜14 nmが適切 である。
さて、 酸素を含む試料中のホウ素分析において、 酸素の蛍光 X線である O— K 線の 3次線が分光素子で反射され、 分析すべき B— 線の近傍に妨害線として 現れるという問題がある。 従来の Mo ZB4 Cの多層膜分光素子では、 この Ο— Κ線の 3次反射を低減させるため、 反射層とスぺーサ層との膜厚比を厳密に 1 ： 2に設定していた。 これに対し、 本発明の La ΖΒの多層膜分光素子においては 、 前述したように、 B—K 線の反射強度増大の観点から、 反射層 3 1とスぺー サ層 3 2との膜厚比は 1 ： 1とするのが適切であるが、 そうすると、 O— K線の 3次反射の影響が従来よりも増大するのではないかという疑問が生じる。
そこで、 B— Κ α線の出現角度における O— K線の 3次反射の影響に関して、 従来の Mo /B4 Cの多層膜分光素子と本発明による La /Bの多層膜分光素子 について、 典型的な酸素含有物質である石英ガラス （Si 02 ) を試料として実 験を行い、 その結果を図 4に示した。 これによると、 本発明の La ZBの多層膜 分光素子では、 O— K線の反射能が元来非常に低く、 したがって、 その 3次反射 の影響も無視し得る程度であることが明らかである。
すなわち、 本発明の La /Bの多層膜分光素子においては、 従来の Mo ZB4 Cの多層膜分光素子と異なり、 O— K線め 3次反射を低減させるためには反射層 3 1とスぺ一サ層 3 2との膜厚比を設定する必要がない。 前述したように、 B— Kひ線の反射強度増大の観点から、 反射層 31とスぺーサ層 32との膜厚比を 1 ： 1とすればよく、 この場合には、 膜厚比は、 O— K線の 3次反射を低減させる 場合ほど厳密でなくてよい。 すなわち、 本発明においては、 反射層 3 1のスぺー サ層 3 2に対する膜厚比は、 厳密に 1でなくとも、 2Z3〜 3ノ2であればよく 、 より好ましくは、 4/5〜 5Z4であればよい。
以上から、 数値限定についてまとめると、 本発明においては、 周期長 dを 7〜 14 nm、 反射層 31のスぺーサ層 3 2に対する膜厚比を 2 / 3〜 3 / 2、 好ま しくは 4ダ5〜 5/4とする。 そして、 周期長 dおよび膜厚比が決められた状態 で、 総積層膜厚 tを増大させると B— Κ α線の反射強度が増大してやがて飽和す るが、 その反射強度が飽和値の 98%以上となる総積層膜厚 tを有するものとし 、 好ましくは総積層膜厚 tを 280〜3 20 nmとする。 表 1、 図 2によれば、 例えば、 周期長を 8 nm、 膜厚比を 1、 総積層膜厚を 280〜320 nm (層対 数 3 5〜40に相当） とした実施形態では、 B— Κα線の反射強度が、 従来の M 0 /B4 Cの多層膜分光素子の約 2. 2倍になり、 周期長を 1 3 nm、 膜厚比を 1、 総積層膜厚を 3 1 2 nm (層対数 24に相当） とした実施形態では、 B— K ひ線の反射強度が従来の約 3. 8倍になる。 これらの実施形態では、 前述したよ うに、 同時に、 妨害線となる O— K線の 3次反射やバックグラウンドとなる Si 一 L線の影響が十分に低減される。
次に、 反射層 3 1の材料をランタンとモリブデンの原子数比が 9 ： 1であるラ ンタン合金に変更し、 周期長 8 nm、 膜厚比 1 ： 1、 総積層膜厚 320 nm (層 対数 40) の分光素子を、 前述したのと同様に作製した。 この （La， Mo ) / Bの多層膜分光素子によると、 周期長などの数値が同一の前記 La ZBの多層膜 分光素子と比較して、 B— Κα線の反射強度がさらに 1割程度増大した。 これは 、 一般に鈍金属の薄膜が多結晶膜を形成しやすく、 また、 化合物になりやすいの に対し、 合金を用いたことでそのような傾向が抑制され、 より平坦でラフネスの 小さい界面が得られたことによると考えられる。 なお、 妨害線となる Ο— Κ線の 3次反射やバックグラウンドとなる Si — L線の影響は、 La /Bの多層膜分光 素子とほぼ同等に低減される。
また、 反射層 3 1の材料をランタン酸化物 （La203 ) に変更し、 周期長 8 n m、 膜厚比 1 ： 1、 総積層膜厚 3 20 nm (層対数 40) の分光素子を、 前述し たのと同様に作製した。 この La203 ZBの多層膜分光素子によると、 周期長な どの数値が同一の前記 La /Bの多層膜分光素子と比較して、 B— Κο:線の反射 強度がほぼ同一となった。 なお、 妨害線となる 0_Κ線の 3次反射やバックダラ ゥンドとなる Si — L線の影響も、 La ZBの多層膜分光素子とほぼ同等に低減 される。 さらに、 これら実施形態の La203 /B、 La /Bの多層膜分光素子と 、 従来の La ZB4 Cの多層膜分光素子とを、 湿度がほぼ 100 %の高湿度雰囲 気中で耐久性試験を行ったところ、 La ZB、 La ノ B4 Cの多層膜分光素子で は、 約 1 日後に表面が白色化するとともに部分的な剥離が生じ、 明らかな変質が 認められたが、 La203 ZBの多層膜分光素子では、 約 1か月後においても特に 変質は認められず、 高い耐湿性を有していることが判明した。 これは、 ランタン が非常に高い反応性を有しているのに対し、 ランタン酸化物を用いたことで、 高 湿度中での酸化作用にさらされても非常に安定であることによると考えられる。 以上詳細に説明したように、 本発明のホゥ素蛍光 X線分析用多層膜分光素子に よれば、 従来の Mo /B4 Cの多層膜分光素子と比較して、 妨害線となる O— K 線の 3次反射やバックグラウンドとなる Si — L線の影響を十分に低減しつつ、 B— Kひ線の反射強度を約 2. 2〜3. 8倍にまで増大でき、 従来の La ZB4 Cの多層膜分光素子と比較しても、 B— K 線の反射強度を¾ 1 . 3倍に増大で きるので、 ホウ素の蛍光 X線分析を短時間に高精度で行うことができる。

Claims

請求の範囲
1. 反射層とスぺーサ層からなる層対を基板上に多数積層して構成され、 試料 に含まれるホウ素 （B) の蛍光 X線分析に使用される多層膜分光素子であって、 前記反射層にランタン （La ) 、 ランタンを主成分とした合金またはランタン 酸化物 （La203 ) を、 前記スぺーサ層にホウ素を使用して、 周期長を 7〜 1 4 m, 前記反射層のスぺーサ層に対する膜厚比を 2/3〜 3/2とし、
B— K 線の反射強度が飽和値の 9 8 %以上となる総積層膜厚を有するホウ素 蛍光 X線分析用多層膜分光素子。
2. 請求項 1において、
前記総積層膜厚を 2 8 0〜 3 2 0 nmとしたホウ素蛍光 X線分析用多層膜分光 素子。
3. 請求項 1において、
前記反射層のスぺーサ層に対する膜厚比を 4Ζ5〜 5/4としたホウ素蛍光 X 線分析用多層膜分光素子。
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