(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
該Ｘ線源から発生したＸ線を単色化して試料に入射させるＸ線モノクロメータと、
該Ｘ線モノクロメータと前記Ｘ線源間に配置された、試料へのＸ線の入射角を調整するためのＸ線入射角調整部材を備えた光電子分光装置であって、
前記Ｘ線入射角調整部材は、前記Ｘ線モノクロメータの前面に近接して移動可能に配置され、前記Ｘ線源からのＸ線の一部を遮蔽して、Ｘ線が前記Ｘ線モノクロメータへ入射する領域を調整するシャッターであることを特徴とする光電子分光装置。
【請求項２】
前記シャッターが前記モノクロメータの前記試料における入射角が略全反射臨界角より大きいＸ線を試料へ向けて放射する領域へのＸ線の入射を妨げることを特徴とする請求項１に記載した光電子分光装置。
【請求項３】
Ｘ線源と、
該Ｘ線源から発生したＸ線を単色化して試料に入射させるＸ線モノクロメータと、
該Ｘ線モノクロメータと前記Ｘ線源間に配置された、試料へのＸ線の入射角を調整するためのＸ線入射角調整部材を備えた光電子分光装置であって、
前記Ｘ線入射角調整部材は、前記Ｘ線源の前面に配置され、前記Ｘ線源から発生したＸ線が前記Ｘ線モノクロメータの一部に入射するよう遮蔽して、その反射するＸ線の前記試料への入射角が全反射臨界角程度のＸ線を試料へ向けて放射する前記モノクロメータの領域以外へのＸ線の入射を妨げる、それぞれ移動可能な二つの部材からなるスリットであることを特徴とする光電子分光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電子分光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電子分光装置は、試料にＸ線を照射し、そのＸ線の照射により試料から発生した光電子を検出し、検出した光電子から試料の組成および状態を分析する装置である。
【０００３】
この光電子分光装置の中には、Ｘ線モノクロメータを備え、単色化したＸ線を試料に照射するものがあるが、このＸ線モノクロメータを備えた光電子分光装置においては、Ｘ線モノクロメータを備えない装置に比べてピークバックグランド比（Ｐ／Ｂ比）の良いスペクトルが得られる。その理由は、Ｘ線モノクロメータにより、制動放射による連続Ｘ線が除去され、非弾性散乱電子によるバックグランド信号が著しく減少するためである。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様なＸ線モノクロメータを備えた装置においても、たとえば半導体ウェファー上の微量な元素の検出は、上述した非弾性散乱電子によるバックグランド信号によって困難となる。
【０００４】
このバックグランド信号は、Ｘ線の照射により試料内部で発生した光電子やオージェ電子などの二次電子が、試料表面に達する間に非弾性散乱によって運動エネルギーを失い、連続的なエネルギー分布を持つことに起因しているが、このバックグランド成分の信号強度が大きいと、微量元素の光電子信号はバックグランド信号の統計変動によるＳ／Ｎ比によって支配され、微量元素の光電子ピークを検出することは困難になる。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて成されたもので、その目的は、バックグランド信号を低減できる光電子分光装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明の光電子分光装置は、Ｘ線源と、該Ｘ線源から発生したＸ線を単色化するＸ線モノクロメータと、該Ｘ線モノクロメータと前記Ｘ線源間に配置された、試料へのＸ線の入射角を調整するためのＸ線入射角調整部材を備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
さて、上述したように、微量元素の光電子ピークを検出するには、バックグランド信号の低減が有効な手段となる。このバックグランド信号の低減は、光電子の励起源に使用する励起Ｘ線の試料に対する侵入深さを小さくし、発生した光電子が試料中で走行する距離、すなわち光電子発生点から試料表面までの距離を短くして、非弾性散乱を抑えることで実現できる。
【０００９】
また、Ｘ線の侵入深さは、Ｘ線の入射角θ0（θ0：Ｘ線入射束の試料面に対する角）を、励起Ｘ線の波長と試料物質で決まるＸ線の全反射臨界角θc程度に設定すると、図１に示すように、数ｎｍから１０ｎｍ程度の小さいものとなる。この励起Ｘ線の波長は、Ｘ線源のターゲットと前記Ｘ線モノクロメータにより決定され、一方、試料物質は半導体ウェファーのように予めわかっているので、全反射臨界角θcは容易に求まり、Ｘ線の入射角θ0をこの求めた全反射臨界角θc程度に設定すれば、Ｘ線の侵入深さが小さくなってバックグランド信号を低減することができる。
【００１０】
以下、図面を用いて、Ｘ線の入射角を調整できる機構を備えた本発明の光電子分光装置について説明する。
【００１１】
図２は、本発明の光電子分光装置の一例を示した図である。
【００１２】
図２において、１は観測チャンバである。２は、観測チャンバ１内に配置されたＸ線源であり、Ｘ線源２は、フィラメント３、フォーカス調整電極４、ターゲット５を備えている。ターゲット５はＡｌで構成されており、単色化した励起Ｘ線を使用する光電子分光装置では、一般的にＡｌがターゲットに使用される。
【００１３】
６は、二重集束型に湾曲したＸ線モノクロメータ分光結晶であり、Ｘ線モノクロメータ分光結晶６は、前記Ｘ線源２に対向するように観測チャンバ内に配置されている。このＸ線モノクロメータ分光結晶６は、結晶［α−ＳｉＯ２］で形成されており、被測定試料である半導体ウェファー７は、Ｘ線モノクロメータ分光結晶６で分光されたＡｌｋα線の照射を受ける。
【００１４】
さて、前記Ｘ線モノクロメータ分光結晶６は、Ｘ線の照射強度を高めるために、大型結晶または小型結晶の集合体で出来ており、その集光面積は大きい。このような集光面積の大きい分光結晶を使用すると、試料表面上に照射されるＸ線の入射角は大きくなり、一般的な測定では照射Ｘ線強度を高める上で大きな役割を果たすが、全反射条件でＸ線を試料表面に入射させることは困難である。
そこで、図２の装置においては、試料へのＸ線の入射角を前記全反射臨界角θcに調整するための全反射条件設定シャッター８が、前記Ｘ線モノクロメータ分光結晶６の前面に配置されている。この全反射条件設定シャッター８は、前記Ｘ線源２からのＸ線を遮蔽し、また、シャッター移動機構９の駆動により上下方向（図中矢印方向）に移動するので、オペレータは、前記被測定試料７へのＸ線の入射角が、前記Ａｌｋα線の波長（０．８３３ｎｍ）と試料物質シリコンで決まる全反射臨界角θc程度になるように前記シャッター移動機構９を制御する。
【００１５】
このような制御により、試料へのＸ線の入射角は全反射臨界角程度になり、励起Ｘ線の試料に対する侵入深さは非常に小さいものとなる。その結果、光電子が試料中で走行する距離は短くなって、非弾性散乱電子によるバックグランド信号量は従来よりかなり少なくなり、前記半導体ウェファー上の微量元素の光電子ピークの検出が可能となる。
【００１６】
また、図２の装置においては、電子分光器の構成要素である光電子捕集レンズ１０が、試料表面に対して法線方向に配置されているので、試料表面の法線方向に走行した、走行距離の最も短い光電子を取り出せることができる。このように、光電子捕集レンズを試料表面に対して法線方向に配置することも、非弾性散乱電子によるバックグランド信号を低減させるのに重要である。
【００１７】
なお、１１は、電子分光器の構成要素である静電半球型アナライザである。
【００１８】
以上、本発明の光電子分光装置を図２を用いて説明したが、本発明は図２の装置に限定されるものではなく、その他多くの変形が考えられる。
【００１９】
たとえば、図３に示すように、上下方向（図中矢印方向）に移動可能なスリットＳ１と、同様に上下方向に移動可能なスリットＳ２から成る全反射条件設定スリット１２をＸ線源２の前面に配置し、Ｘ線の入射角が、前記Ａｌｋα線の波長と試料物質シリコンで決まる全反射臨界角θc程度になるように全反射条件設定スリット１２を調整するようにしても良い。なお、図３の構成において、図２と同じ構成には同じ番号が付けられている。
【００２０】
また、放物面を有する傾斜積層型人工多層膜によるＸ線コリメータにより、ある方向性を持つ単色Ｘ線を得、そのＸ線の入射角が全反射臨界角程度になるように試料の傾斜角を調整するようにしても良い。このようにすれば、上述した全反射条件設定シャッターや全反射条件設定スリットは不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ｓｉ基板上にＡｌｋα線を入射角度を変化させて照射したときの、Ｘ線の侵入深さを示した図である。
【図２】  本発明の光電子分光装置の一例を示した図であり、全反射条件を規定するシャッターを分光結晶前面に配置した例を示した図である。
【図３】  本発明の光電子分光装置の一例を示した図であり、全反射条件を規定するスリットをＸ線源前面に配置した例を示した図である。
【符号の説明】
１…観測チャンバ、２…Ｘ線源、３…フィラメント、４…フォーカス調整電極、５…ターゲット、６…Ｘ線モノクロメータ分光結晶、７…被測定試料、８…全反射条件設定シャッター、９…シャッター移動機構、１０…光電子捕集レンズ、１１…静電半球型アナライザ、１２…全反射条件設定スリット
【図１】
0003664877.tif 000002
【図２】
0003664877.tif 000003
【図３】
0003664877.tif 000004