WO2017154505A1 - 多元素同時型蛍光ｘ線分析装置および多元素同時蛍光ｘ線分析方法 - Google Patents

多元素同時型蛍光ｘ線分析装置および多元素同時蛍光ｘ線分析方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a multi-element simultaneous X-ray fluorescence analyzer and a multi-element simultaneous X-ray fluorescence analysis method for correcting the background of a sample which is a semiconductor wafer.
  • an X-ray source for irradiating a sample with primary X-rays is provided, and a spectroscopic element and a detection device are provided.
  • a multi-element simultaneous X-ray fluorescence analyzer equipped with a fixed goniometer for each wavelength to be measured, which has a detector and measures the intensity of fluorescent X-rays generated from a sample.
  • a scanning X-ray fluorescence spectrometer that links a spectroscopic element and a detector with a goniometer
  • the background intensity is measured before and after the wavelength of the fluorescent X-ray to be measured, and the background intensity at the wavelength of the fluorescent X-ray is estimated.
  • the correction can be made by subtracting from the measured intensity of fluorescent X-rays.
  • a multi-element simultaneous X-ray fluorescence spectrometer as described in Patent Document 1, if a fixed goniometer is added to measure the background intensity, the configuration of the apparatus becomes complicated and the cost increases. Therefore, in a multi-element simultaneous X-ray fluorescence analyzer, it is desired to correct the background without adding a background fixed goniometer.
  • the thickness of the semiconductor wafer decreases and the thickness of the thin film formed on the semiconductor wafer also decreases (for example, several nm).
  • the intensity of the X-ray fluorescence generated from the ultra-thin film is weak. It is necessary to measure by integrating. When measurement is performed by integrating for a long time, the measured intensity of the background also increases, and high-precision analysis cannot be performed unless this increased background is corrected.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and even if a notch is formed on the sample stage, the background is accurately corrected without adding a background fixed goniometer, and a semiconductor wafer is obtained. It is an object of the present invention to provide a multi-element simultaneous fluorescent X-ray analysis apparatus and a multi-element simultaneous fluorescent X-ray analysis method that can be analyzed with high accuracy.
  • a multi-element simultaneous X-ray fluorescence spectrometer of the present invention performs a sample stage on which a sample which is a semiconductor wafer is placed, and places and removes the sample on the sample stage. It has a transfer arm, a stage for moving the sample stage, and an X-ray source for irradiating the sample with primary X-rays, and has a spectroscopic element and a detector to measure the intensity of fluorescent X-rays generated from the sample.
  • a fixed goniometer for each wavelength to be measured, and controls the transfer arm, the stage, the X-ray source, and the fixed goniometer to measure the intensity of fluorescent X-rays at a plurality of measurement points on the sample surface;
  • a multi-element simultaneous X-ray fluorescence analyzer equipped with a control means for obtaining the distribution of the measured intensity in the sample table, wherein the sample stage is formed with a notch for allowing the transfer arm to pass in the vertical direction
  • the control means has a background correction means, and the background correction means determines the measurement intensity at the measurement point for each measurement point on the blank wafer.
  • the intensity obtained by subtracting the measurement intensity of the reference measurement point on the notch is stored in advance as the background intensity of the measurement point, and for each measurement point in the sample to be analyzed, the measurement point is determined from the measurement intensity of the measurement point. Is corrected by subtracting the background intensity.
  • the intensity obtained by subtracting the measurement intensity of the reference measurement point on the notch from the measurement intensity of the measurement point As the background intensity of the measurement point, each measurement point in the sample to be analyzed is corrected by subtracting the background intensity of the measurement point from the measurement intensity of the measurement point, so that a notch is formed in the sample stage.
  • the semiconductor wafer can be analyzed with high accuracy by accurately correcting the background without adding a fixed goniometer for the background.
  • the fluorescent X-ray analysis method of the present invention includes a sample stage on which a sample that is a semiconductor wafer is placed, a transfer arm that places and removes the sample on the sample stage, a stage that moves the sample stage, An X-ray source for irradiating the sample with primary X-rays, and a fixed goniometer that has a spectroscopic element and a detector to measure the intensity of fluorescent X-rays generated from the sample for each wavelength to be measured, Control means is provided for controlling the transport arm, the stage, the X-ray source, and the fixed goniometer to measure the intensity of fluorescent X-rays at a plurality of measurement points on the sample surface and obtaining the distribution of the measured intensity in the sample.
  • a multi-element simultaneous X-ray fluorescence analysis apparatus in which a notch for allowing the transfer arm to pass in the vertical direction is formed on the sample stage. Then, for each measurement point on the blank wafer, the intensity obtained by subtracting the measurement intensity of the reference measurement point on the notch from the measurement intensity of the measurement point is obtained as the background intensity of the measurement point. For each measurement point, correction is performed by subtracting the background intensity at the measurement point from the measurement intensity at the measurement point.
  • the intensity obtained by subtracting the measurement intensity at the reference measurement point on the notch from the measurement intensity at the measurement point The background intensity is corrected by subtracting the background intensity at the measurement point from the measurement intensity at the measurement point for each measurement point in the sample to be analyzed. Even if the notch is formed, the semiconductor wafer can be analyzed with high accuracy by accurately correcting the background without adding a fixed background goniometer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a multi-element simultaneous fluorescent X-ray analyzer according to a first embodiment of the present invention. It is a top view which shows the sample stand with which the apparatus is equipped. It is a figure which shows the measurement point in a sample. It is a conceptual diagram which shows generation
  • this multi-element simultaneous fluorescent X-ray analyzer is equipped with a sample stage 2 on which a sample 1 which is a semiconductor wafer is placed, and placing and removing the sample 1 on the sample stage 2.
  • 2 includes a transfer arm 22 (FIG. 2) to be performed, a stage 11 for moving the sample stage 2, and an X-ray source 8 for irradiating the sample 1 with the primary X-ray 7, and a spectroscopic element 25 and a detector 26.
  • the fixed goniometer 10 for measuring the intensity of the fluorescent X-ray 9 generated from the sample 1 is provided for each wavelength to be measured, and the transport arm 22, the stage 11, the X-ray source 8 and the fixed goniometer 10 are controlled to control the surface of the sample.
  • a multi-element simultaneous X-ray fluorescence analyzer comprising a control means 20 for measuring the intensity of fluorescent X-rays 9 at a plurality of measurement points Pn (FIG. 3) and obtaining the distribution of measured intensity in the sample 1, comprising a sample stage 2
  • the transfer arm 22 is vertical. Notches 2e to pass in countercurrent (Figure 2) is formed.
  • the control unit 20 has a background correction unit 21, and the background correction unit 21 is not connected to anything on the blank wafer 1 b.
  • the intensity obtained by subtracting the measurement intensity of the reference measurement point P0 on the notch 2e from the measurement intensity of the measurement point Pn is stored in advance as the background intensity of the measurement point Pn, and the analysis target sample 1a
  • correction is performed by subtracting the background intensity of the measurement point Pn from the measurement intensity of the measurement point Pn.
  • the measurement point Pn includes the reference measurement point P0.
  • the sample stage 2 is made of, for example, ceramic, a disk-shaped sample 1 having a predetermined diameter, for example, a semiconductor having a diameter of 300 mm in which a CoFeB alloy film having a thickness of 2 nm is formed on a silicon wafer surface.
  • the wafer 1 is placed in a disc shape, and includes convex portions 3A and 3B on a part of the upper surface 2a of the sample stage 2, and the upper surfaces 3Aa and 3Ba of the convex portions 3A and 3B are on the same surface, A part of the non-analytic surface (lower surface) of the sample 1 is placed in contact with the upper surfaces 3Aa and 3Ba of the convex portions 3A and 3B.
  • the sample table 2 is formed with a substantially rectangular cutout portion 2e through which the transfer arm 22 passes in the vertical direction. The notch 2e is formed beyond the center point 2c of the disk-shaped sample base 2.
  • the stage 11 includes an XY table 27 that moves the sample stage 2 along a horizontal plane, and a height adjuster 28 that changes the height of the XY table 27.
  • the XY table 27 and the height adjuster 28 are control means. 20. Although only one fixed goniometer 10 is shown in FIG. 1, a fixed goniometer 10 is provided for each wavelength to be measured.
  • the operation of the multi-element simultaneous X-ray fluorescence spectrometer of the first embodiment will be described.
  • the measurement points P0 to P8 (FIG. 3) including the reference measurement point P0 are set for the sample 1 in the control means 20, the transfer arm 22, the stage 11, the X-ray source 8 and the fixed goniometer 10 are controlled by the control means 20.
  • the blank wafer 1b is placed on the sample stage 2 by the transfer arm 22, the sample stage 2 is moved by the stage 11, and the measurement points P0 to P8 are sequentially measured.
  • the background correction means 21 stores in advance the intensity obtained by subtracting the measurement intensity at the reference measurement point P0 from the measurement intensity at each measurement point P0 to P8 as the background intensity at each measurement point P0 to P8. That is, the background intensity at the reference measurement point P0 is stored in the background correction unit 21 as 0 cps.
  • the reference measurement point P0 is on the notch 2e in the sample 1 and corresponds to, for example, the center point 2c of the sample stage 2.
  • the background correction means 21 stores the background intensity at each of the measurement points P0 to P8, after the blank wafer 1b is removed from the sample stage 2 by the transfer arm 22, the sample 1a to be analyzed is transferred to the sample stage 2 by the transfer arm 22. It is mounted and sequentially measured for each measurement point P0 to P8 in the same manner as the blank wafer 1b, and the background correction means 21 measures each measurement point P0 to P8 for each measurement point P0 to P8 in the analysis target sample 1a. Correction is performed by subtracting the stored background intensity of each of the measurement points P0 to P8 from the intensity.
  • the reference measurement point on the notch 2e from the measurement intensity of each measurement point P0 to P8.
  • the measurement points P0 to P8 are measured from the measurement intensity of each measurement point P0 to P8. Since the background intensity of P8 is subtracted and corrected, even if the notch 2e is formed in the sample stage 2, the background is accurately corrected without increasing the background fixed goniometer, and the semiconductor wafer is raised. Analyzes with accuracy.
  • the control unit 20 does not have the background correction unit 21, but other configurations are the multi-element simultaneous X-ray fluorescence analyzer of the first embodiment. Is the same.
  • the measurement points P0 to P8 (FIG. 3) are set for the sample 1 in the control means 20 of the multi-element simultaneous X-ray fluorescence spectrometer, the transfer arm 22, the stage 11, the X-ray source 8 and the fixed goniometer 10 are controlled. Under the control of the means 20, as shown in FIG.
  • the blank wafer 1 b is placed on the sample stage 2 by the transfer arm 22, and the sample stage 2 is moved by the stage 11, and the measurement points P 0 to P 8 are sequentially measured. The Then, for each measurement point P0 to P8, the intensity obtained by subtracting the measurement intensity at the reference measurement point P0 from the measurement intensity at each measurement point P0 to P8 is obtained as the background intensity at each measurement point P0 to P8. That is, the background intensity at the reference measurement point P0 is 0 cps.
  • each measurement point P0 to P8 is measured in the same manner as the blank wafer 1b. Are measured sequentially. Then, for each measurement point P0 to P8 in the sample 1a to be analyzed, the background intensity of each measurement point P0 to P8 obtained for the blank wafer 1b is subtracted from the measurement intensity of each measurement point P0 to P8.
  • the reference measurement point P0 on the notch 2e from the measurement intensity of each measurement point P0 to P8.
  • the intensity obtained by subtracting the measurement intensity of each of the measurement points P0 to P8 is used as the background intensity of each measurement point P0 to P8, and the measurement points P0 to P8 are measured from the measurement intensities of the measurement points P0 to P8. Therefore, even if the notch 2e is formed in the sample stage 2 of the multi-element simultaneous X-ray fluorescence spectrometer, the background intensity can be reduced without adding a background fixed goniometer.
  • the semiconductor wafer can be analyzed with high accuracy by correcting the above.
  • the background intensity at the measurement point P1 of the sample 1 on the non-notch is larger.
  • the primary X-ray 7 that has passed through the sample 1 on the non-notched portion is irradiated to the sample stage 2, and scattered rays 12 are generated from the sample stage 2. Is considered to pass through the sample 1 and be detected by the detector to become the background.
  • the primary X-ray 7 irradiated to the measurement point P5 of the sample 1 on the notch and passing through the sample 1 passes through the notch 2e, and is scattered or absorbed by the structure of the apparatus, and back. It is considered not to be detected as ground.
  • the sample stage 2 includes the convex portions 3A and 3B on the upper surface 2a, and the upper surfaces 3Aa and 3Ba of the convex portions 3A and 3B are in contact with the lower surface of the sample 1.
  • the convex portions 3A and 3B have a width of 1 mm and a height of 500 ⁇ m.
  • a space surrounded by the lower surface of the sample 1, the side surfaces of the projections 3A and 3B, and the upper surface 2a of the sample table 2 is formed, but this space is considered to have no significant effect on the measured value.
  • the portion of the sample stage 2 below this space is also included in the non-notched portion described above.
  • the measured sample 1 is a semiconductor wafer 1 having a diameter of 300 mm and a thickness of 775 ⁇ m in which a CoFeB alloy film having a thickness of 2 nm (design value) is formed on the surface of the silicon wafer.
  • the sample 1 was placed on the sample stage 2 so that the detector 26 was not affected by the diffraction lines generated from the sample 1.
  • the primary X-ray 7 is irradiated from the X-ray source 8 as a beam having a diameter of 40 mm to the measurement point P5 (FIG. 3) on the notch 2e and the measurement point P8 (FIG. 3) on the non-notch.
  • the intensity of Co-K ⁇ rays, Fe-K ⁇ rays and B-K ⁇ rays, which are fluorescent X-rays generated from the sample 1 was measured.
  • Measurement points P5 and P8 were corrected by subtracting the respective background intensities of Co-K ⁇ and Fe-K ⁇ rays stored in advance from the measured intensities of Co-K ⁇ and Fe-K ⁇ rays. .
  • the continuous X-ray having the same wavelength as that of the B-K ⁇ line out of the primary X-rays 7 has a long wavelength and hardly transmits through the semiconductor wafer 1. There wasn't.
  • the measurement point P8 on the notch 2e is 1.996 nm, and the measurement point P8 is on the non-notch.
  • the measurement points P0 to P8 are set for the sample 1.
  • the measurement point Pn may be stored.

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Abstract

本発明の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置は、試料（１）が載置される試料台（２）と、試料（１）の搬送アーム（２２）と、試料台（２）を移動させるステージ（１１）と、１次Ｘ線（７）を照射するＸ線源（８）とを備え、試料台（２）に、搬送アーム（２２）が鉛直方向に通過するための切り欠き部（２ｅ）が形成されており、バックグラウンド補正手段（２１）が、ブランクウエハ（１ｂ）における各測定点（Ｐｎ）について、測定点（Ｐｎ）の測定強度から切り欠き部（２ｅ）上にある基準測定点（Ｐ０）の測定強度を差し引いた強度を、測定点（Ｐｎ）のバックグラウンド強度としてあらかじめ記憶し、分析対象試料（１ａ）における各測定点（Ｐｎ）について、測定点（Ｐｎ）の測定強度から測定点（Ｐｎ）のバックグラウンド強度を差し引いて補正する。

Description

多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置および多元素同時蛍光Ｘ線分析方法 関連出願
　本出願は、２０１６年３月８日出願の特願２０１６－０４４１７９の優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　本発明は、半導体ウエハである試料のバックグラウンドを補正する、多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置および多元素同時蛍光Ｘ線分析方法に関する。
　従来、分析目的に応じて種々の蛍光Ｘ線分析装置があり、例えば、特許文献１に記載されているように、試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源を備えるとともに、分光素子および検出器を有して試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する固定ゴニオメータを測定すべき波長ごとに備えた多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置がある。また、試料である半導体ウエハを搬送するロボットハンド（搬送アーム）が上下に移動できるように、略矩形の切り欠き部が形成された試料台を備えた蛍光Ｘ線分析装置がある（特許文献２）。
　分光素子と検出器をゴニオメータで連動させる走査型蛍光Ｘ線分析装置では、測定すべき蛍光Ｘ線の波長の前後でバックグラウンド強度を測定し、蛍光Ｘ線の波長におけるバックグラウンド強度を推定して、蛍光Ｘ線の測定強度から差し引いて補正をすることができる。しかし、特許文献１に記載されているような多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置において、バックグラウンド強度を測定するために固定ゴニオメータを増設すると、装置の構成が複雑になり、コストアップになる。そのため、多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置において、バックグラウンド用固定ゴニオメータを増設せずにバックグラウンドを補正することが望まれている。
　また、近年、半導体ウエハの大型化にともない、半導体ウエハの厚さが薄くなるとともに、半導体ウエハに形成される薄膜の膜厚も薄くなっている（例えば、数ｎｍ）。このような極薄膜が形成される半導体ウエハを蛍光Ｘ線分析装置で測定すると、極薄膜から発生する蛍光Ｘ線強度が弱く、充分な測定強度を得るためには、蛍光Ｘ線強度を長時間積分して測定する必要がある。長時間積分して測定すると、バックグラウンドの測定強度も大きくなり、この大きくなったバックグラウンドを補正しないと高精度の分析をすることができない。
　このようなバックグラウンド補正に関し、切り欠き部が形成された試料台を備えた多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置を用いて、極薄膜が形成された半導体ウエハを測定すると、試料台において、切り欠き部上にある試料の測定点のバックグラウンド強度に比べて切り欠き部以外の上にある試料の測定点のバックグラウンド強度が大きく、このように測定点の位置によって強度が異なるバックグラウンドを正確に補正しないと、高精度の分析ができないことに気付いた。
特開２００７－１５５６５１号公報 特開２０００－７４８５９号公報
　本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、試料台に切り欠き部が形成されていても、バックグラウンド用固定ゴニオメータを増設せずに、バックグラウンドを正確に補正して半導体ウエハを高精度に分析できる、多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置および多元素同時蛍光Ｘ線分析方法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、本発明の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置は、半導体ウエハである試料が載置される試料台と、その試料台に対して試料の載置および撤去を行う搬送アームと、前記試料台を移動させるステージと、試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源とを備えるとともに、分光素子および検出器を有して試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する固定ゴニオメータを測定すべき波長ごとに備え、前記搬送アーム、前記ステージ、前記Ｘ線源および前記固定ゴニオメータを制御して、試料表面の複数の測定点について蛍光Ｘ線の強度を測定し、試料における測定強度の分布を求める制御手段を備える多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置であって、前記試料台に、前記搬送アームが鉛直方向に通過するための切り欠き部が形成されている。
　さらに、本発明の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置は、前記制御手段がバックグラウンド補正手段を有し、そのバックグラウンド補正手段が、ブランクウエハにおける各測定点について、当該測定点の測定強度から前記切り欠き部上にある基準測定点の測定強度を差し引いた強度を、当該測定点のバックグラウンド強度としてあらかじめ記憶し、分析対象試料における各測定点について、当該測定点の測定強度から当該測定点の前記バックグラウンド強度を差し引いて補正する。
　本発明の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置によれば、ブランクウエハにおける各測定点について、当該測定点の測定強度から前記切り欠き部上にある基準測定点の測定強度を差し引いた強度を、当該測定点のバックグラウンド強度として、分析対象試料における各測定点について、当該測定点の測定強度から当該測定点の前記バックグラウンド強度を差し引いて補正するので、試料台に切り欠き部が形成されていても、バックグラウンド用固定ゴニオメータを増設せずに、バックグラウンドを正確に補正して半導体ウエハを高精度に分析できる。
　本発明の蛍光Ｘ線分析方法は、半導体ウエハである試料が載置される試料台と、その試料台に対して試料の載置および撤去を行う搬送アームと、前記試料台を移動させるステージと、試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源とを備えるとともに、分光素子および検出器を有して試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する固定ゴニオメータを測定すべき波長ごとに備え、前記搬送アーム、前記ステージ、前記Ｘ線源および前記固定ゴニオメータを制御して、試料表面の複数の測定点について蛍光Ｘ線の強度を測定し、試料における測定強度の分布を求める制御手段を備えており、前記試料台に、前記搬送アームが鉛直方向に通過するための切り欠き部が形成されている多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置を用いる。そして、ブランクウエハにおける各測定点について、当該測定点の測定強度から前記切り欠き部上にある基準測定点の測定強度を差し引いた強度を、当該測定点のバックグラウンド強度として求め、分析対象試料における各測定点について、当該測定点の測定強度から当該測定点の前記バックグラウンド強度を差し引いて補正する。
　本発明の蛍光Ｘ線分析方法によれば、ブランクウエハにおける各測定点について、当該測定点の測定強度から前記切り欠き部上にある基準測定点の測定強度を差し引いた強度を、当該測定点のバックグラウンド強度として、分析対象試料における各測定点について、当該測定点の測定強度から当該測定点の前記バックグラウンド強度を差し引いて補正するので、用いる多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置の試料台に切り欠き部が形成されていても、バックグラウンド用固定ゴニオメータを増設せずに、バックグラウンドを正確に補正して半導体ウエハを高精度に分析できる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
本発明の第１実施形態の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。 同装置が備える試料台を示す平面図である。 試料における測定点を示す図である。 試料台の非切り欠き部における散乱線の発生を示す概念図である。
　以下、本発明の第１実施形態の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置について、図にしたがって説明する。図１に示すように、この多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置は、半導体ウエハである試料１が載置される試料台２と、その試料台２に対して試料１の載置および撤去を行う搬送アーム２２（図２）と、試料台２を移動させるステージ１１と、試料１に１次Ｘ線７を照射するＸ線源８とを備えるとともに、分光素子２５および検出器２６を有して試料１から発生する蛍光Ｘ線９の強度を測定する固定ゴニオメータ１０を測定すべき波長ごとに備え、搬送アーム２２、ステージ１１、Ｘ線源８および固定ゴニオメータ１０を制御して、試料表面の複数の測定点Ｐｎ（図３）について蛍光Ｘ線９の強度を測定し、試料１における測定強度の分布を求める制御手段２０を備える多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置であって、試料台２に、搬送アーム２２が鉛直方向に通過するための切り欠き部２ｅ（図２）が形成されている。
　さらに、第１実施形態の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置は、制御手段２０がバックグラウンド補正手段２１を有し、そのバックグラウンド補正手段２１が、何も付着させていないブランクウエハ１ｂにおける各測定点Ｐｎについて、当該測定点Ｐｎの測定強度から切り欠き部２ｅ上にある基準測定点Ｐ０の測定強度を差し引いた強度を、当該測定点Ｐｎのバックグラウンド強度としてあらかじめ記憶し、分析対象試料１ａにおける各測定点Ｐｎについて、当該測定点Ｐｎの測定強度から当該測定点Ｐｎの前記バックグラウンド強度を差し引いて補正する。測定点Ｐｎには基準測定点Ｐ０も含まれる。
　図２に示すように、試料台２は、例えばセラミックからなり、所定の直径を有する円板状の試料１、例えば、シリコンウエハ表面に厚さ２ｎｍのＣｏＦｅＢ合金膜が形成された直径３００ｍｍの半導体ウエハ１が載置される円板状であって、試料台２の上面２ａの一部に凸部３Ａ、３Ｂを備え、その凸部３Ａ、３Ｂの上面３Ａａ、３Ｂａが同一表面上にあり、その凸部３Ａ、３Ｂの上面３Ａａ、３Ｂａに試料１の非分析面（下面）の一部が接触して載置される。試料台２には、搬送アーム２２が鉛直方向に通過するための略矩形の切り欠き部２ｅが形成されている。この切り欠き部２ｅは円板状の試料台２の中心点２ｃを超えて形成されている。
　ステージ１１は試料台２を水平面に沿って移動させるＸＹテーブル２７と、そのＸＹテーブル２７の高さを変化させる高さ調整器２８とからなり、ＸＹテーブル２７と高さ調整器２８とが制御手段２０によって制御される。図１には、１つの固定ゴニオメータ１０しか示されていないが、測定すべき波長ごとに固定ゴニオメータ１０が備えられている。
　次に、第１実施形態の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置の動作について説明する。制御手段２０において、試料１について基準測定点Ｐ０を含む測定点Ｐ０～Ｐ８（図３）が設定されると、搬送アーム２２、ステージ１１、Ｘ線源８および固定ゴニオメータ１０が制御手段２０に制御されて、図１に示すように、ブランクウエハ１ｂが試料台２に搬送アーム２２によって載置され、ステージ１１によって試料台２が移動されて各測定点Ｐ０～Ｐ８について順次測定され、各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から基準測定点Ｐ０の測定強度を差し引いた強度を、各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度としてあらかじめバックグラウンド補正手段２１が記憶する。つまり、基準測定点Ｐ０におけるバックグラウンド強度は０ｃｐｓとしてバックグラウンド補正手段２１に記憶される。基準測定点Ｐ０は、試料１において切り欠き部２ｅ上であって、例えば、試料台２の中心点２ｃに対応する。
　バックグラウンド補正手段２１が各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度を記憶すると、ブランクウエハ１ｂが試料台２から搬送アーム２２によって撤去された後、分析対象試料１ａが試料台２に搬送アーム２２によって載置されて、ブランクウエハ１ｂと同様に各測定点Ｐ０～Ｐ８について順次測定され、バックグラウンド補正手段２１が、分析対象試料１ａにおける各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から、記憶した各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度を差し引いて補正する。
　第１実施形態の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置によれば、ブランクウエハ１ｂにおける各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から切り欠き部２ｅ上にある基準測定点Ｐ０の測定強度を差し引いた強度を、各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度として、分析対象試料１ａにおける各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度を差し引いて補正するので、試料台２に切り欠き部２ｅが形成されていても、バックグラウンド用固定ゴニオメータを増設せずに、バックグラウンドを正確に補正して半導体ウエハを高精度に分析できる。
　次に、本発明の第２実施形態の多元素同時蛍光Ｘ線分析方法について説明する。この分析方法で用いる多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置は、制御手段２０がバックグラウンド補正手段２１を有していないが、その他の構成は第１実施形態の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置と同じである。多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置の制御手段２０において、試料１について、各測定点Ｐ０～Ｐ８（図３）を設定すると、搬送アーム２２、ステージ１１、Ｘ線源８および固定ゴニオメータ１０が制御手段２０に制御されて、図１に示すように、ブランクウエハ１ｂが試料台２に搬送アーム２２によって載置され、ステージ１１によって試料台２が移動されて各測定点Ｐ０～Ｐ８について順次測定される。そして、各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から基準測定点Ｐ０の測定強度を差し引いた強度を、各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度として求める。すなわち、基準測定点Ｐ０におけるバックグラウンド強度は０ｃｐｓとなる。
　次に、ブランクウエハ１ｂが試料台２から搬送アーム２２によって撤去された後、分析対象試料１ａが試料台２に搬送アーム２２によって載置されて、ブランクウエハ１ｂと同様に各測定点Ｐ０～Ｐ８について順次測定される。そして、分析対象試料１ａにおける各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から、ブランクウエハ１ｂについて求めた各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度を差し引いて補正する。
　第２実施形態の多元素同時蛍光Ｘ線分析方法によれば、ブランクウエハ１ｂにおける各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から切り欠き部２ｅ上にある基準測定点Ｐ０の測定強度を差し引いた強度を、各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度として、分析対象試料１ａにおける各測定点Ｐ０～Ｐ８について、各測定点Ｐ０～Ｐ８の測定強度から各測定点Ｐ０～Ｐ８のバックグラウンド強度を差し引いて補正するので、用いる多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置の試料台２に切り欠き部２ｅが形成されていても、バックグラウンド用固定ゴニオメータを増設せずに、バックグラウンドを正確に補正して半導体ウエハを高精度に分析できる。
　切り欠き部２ｅ上にある試料１の測定点Ｐ５でのバックグラウンド強度に比べて、非切り欠き部（切り欠き部でない部分）上にある試料１の測定点Ｐ１でのバックグラウンド強度が大きくなるのは、図４に示すように、非切り欠き部上にある試料１を通り抜けた１次Ｘ線７が試料台２に照射され、試料台２から散乱線１２が発生し、その散乱線１２が試料１を通り抜け、検出器によって検出されてバックグラウンドとなるからと考えられる。他方、切り欠き部上にある試料１の測定点Ｐ５に照射され、試料１を通り抜けた１次Ｘ線７は、切り欠き部２ｅを通過して装置の構造物で散乱または吸収されて、バックグラウンドとして検出されないと考えられる。上述したように、試料台２は上面２ａに凸部３Ａ、３Ｂを備え、この凸部３Ａ、３Ｂの上面３Ａａ、３Ｂａは試料１の下面と接触する。凸部３Ａ、３Ｂは、幅１ｍｍ、高さ５００μｍである。試料１の下面、凸部３Ａ、３Ｂの側面および試料台２の上面２ａによって囲まれた空間が形成されるが、この空間は測定値に有意差をもたらすほどの影響を与えないと考えられるので、この空間の下の試料台２の部分も前述した非切り欠き部に含まれる。
　本発明を適用した測定例について以下に説明する。測定した試料１は、シリコンウエハ表面に厚さ２ｎｍ（設計値）のＣｏＦｅＢ合金膜が形成された、直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍの半導体ウエハ１である。検出器２６が試料１から発生する回折線の影響を受けない向きに、試料１を試料台２上に載置した。切り欠き部２ｅ上にある測定点Ｐ５（図３）と非切り欠き部上にある測定点Ｐ８（図３）について、Ｘ線源８から直径４０ｍｍのビームとして１次Ｘ線７を照射して、真空雰囲気において、試料１から発生する蛍光Ｘ線である、Ｃｏ－Ｋα線、Ｆｅ－Ｋα線およびＢ－Ｋα線の強度を測定した。
　測定点Ｐ５と測定点Ｐ８について、Ｃｏ－Ｋα線とＦｅ－Ｋα線のそれぞれの測定強度から、あらかじめ記憶させた、Ｃｏ－Ｋα線とＦｅ－Ｋα線のそれぞれのバックグラウンド強度を差し引いて補正した。測定線であるＢ－Ｋα線については、１次Ｘ線７のうちＢ－Ｋα線と同じ波長の連続Ｘ線は、波長が長いため半導体ウエハ１をほとんど透過しないことから、バックグラウンド補正を行わなかった。これらの測定強度から散乱線ＦＰ法を用いて試料１の合金膜の膜厚を算出した結果、切り欠き部２ｅ上にある測定点Ｐ５では１．９９６ｎｍ、非切り欠き部上にある測定点Ｐ８では１．９９３ｎｍであった。バックグラウンド補正を行わないで、同様に膜厚を算出してみると、切り欠き部２ｅ上にある測定点Ｐ５では、バックグラウンド補正を行った場合と有意差は見られなかったが、非切り欠き部上にある測定点Ｐ８では膜厚２．０１６ｎｍとなり、０．０２３ｎｍ厚く算出された。これにより、本願発明によるバックグラウンド補正を行わないと、約１％の誤差を含むことが分かった。
　第１実施形態の多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置および第２実施形態の多元素同時蛍光Ｘ線分析方法では、試料１について各測定点Ｐ０～Ｐ８を設定したが、あらかじめ制御手段２０に各測定点Ｐｎが記憶されていてもよい。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。
１　試料
１ａ　分析対象試料
１ｂ　ブランクウエハ
２　試料台
２ｅ　切り欠き部
７　１次Ｘ線
８　Ｘ線源
９　蛍光Ｘ線
１０　固定ゴニオメータ
１１　ステージ
２０　制御手段
２１　バックグラウンド補正手段
２２　搬送アーム
２５　分光素子
２６　検出器
Ｐ０　基準測定点
Ｐｎ　測定点

Claims (2)

  1. 　半導体ウエハである試料が載置される試料台と、
    　その試料台に対して試料の載置および撤去を行う搬送アームと、
    　前記試料台を移動させるステージと、
    　試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源とを備えるとともに、
    　分光素子および検出器を有して試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する固定ゴニオメータを測定すべき波長ごとに備え、
    　前記搬送アーム、前記ステージ、前記Ｘ線源および前記固定ゴニオメータを制御して、試料表面の複数の測定点について蛍光Ｘ線の強度を測定し、試料における測定強度の分布を求める制御手段を備える多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置であって、
    　前記試料台に、前記搬送アームが鉛直方向に通過するための切り欠き部が形成されており、
    　前記制御手段がバックグラウンド補正手段を有し、
    　そのバックグラウンド補正手段が、
    　ブランクウエハにおける各測定点について、当該測定点の測定強度から前記切り欠き部上にある基準測定点の測定強度を差し引いた強度を、当該測定点のバックグラウンド強度としてあらかじめ記憶し、
    　分析対象試料における各測定点について、当該測定点の測定強度から当該測定点の前記バックグラウンド強度を差し引いて補正する多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置。
  2. 　半導体ウエハである試料が載置される試料台と、
    　その試料台に対して試料の載置および撤去を行う搬送アームと、
    　前記試料台を移動させるステージと、
    　試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源とを備えるとともに、
    　分光素子および検出器を有して試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する固定ゴニオメータを測定すべき波長ごとに備え、
    　前記搬送アーム、前記ステージ、前記Ｘ線源および前記固定ゴニオメータを制御して、試料表面の複数の測定点について蛍光Ｘ線の強度を測定し、試料における測定強度の分布を求める制御手段を備えており、前記試料台に、前記搬送アームが鉛直方向に通過するための切り欠き部が形成されている多元素同時型蛍光Ｘ線分析装置を用いて、
    　ブランクウエハにおける各測定点について、当該測定点の測定強度から前記切り欠き部上にある基準測定点の測定強度を差し引いた強度を、当該測定点のバックグラウンド強度として求め、
    　分析対象試料における各測定点について、当該測定点の測定強度から当該測定点の前記バックグラウンド強度を差し引いて補正する蛍光Ｘ線分析方法。
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