(57)【要約】【課題】  マッピング測定を行う全反射蛍光Ｘ線分析装置において、十分正確な測定強度の分布を短時間で求められるものを提供する。【解決手段】  以下のように動作する制御手段２４Ａを備える。基準試料９について、測定点３２ごとに適切なステージ角度を補正ステージ角度φｍとして記憶しておき、分析対象試料１については、各測定点３２で、その測定点３２に対応させて記憶した補正ステージ角度φｍに調整し、その状態での基準Ｘ線５ａの強度を基準点３１での基準強度と比較して、補正ステージ角度φｍに調整することが適切でないと判断される場合にのみ、改めて適切なステージ角度に調整して、蛍光Ｘ線５ｂの強度を測定し、測定強度の分布を求める。【選択図】  図１
2006214868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、各測定点に対応するステージ位置で前記基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶し、
分析対象試料について、前記基準強度を測定し、
前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、前記基準Ｘ線の強度を測定し、
その基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致している場合には、前記補正ステージ角度で測定した蛍光Ｘ線の強度を測定強度として採用し、合致していない場合には、合致するようにステージ角度を調整して測定した蛍光Ｘ線の強度を測定強度として採用し、
測定強度の分布を求めるとともに、最新の調整前後のステージ角度に基づいて前記補正ステージ角度を更新する制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、各測定点に対応するステージ位置で前記基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶し、
分析対象試料について、前記基準強度を測定し、
前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、蛍光Ｘ線および前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線の測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、各測定点に対応するステージ位置で前記基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶し、
分析対象試料について、前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
基準試料について、各測定点に対応するステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶し、
分析対象試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、
前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、前記基準Ｘ線の強度を測定し、
その基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致している場合には、前記補正ステージ角度で測定した蛍光Ｘ線の強度を測定強度として採用し、合致していない場合には、合致するようにステージ角度を調整して測定した蛍光Ｘ線の強度を測定強度として採用し、
測定強度の分布を求めるとともに、最新の調整前後のステージ角度に基づいて前記補正ステージ角度を更新する制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
基準試料について、各測定点に対応するステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶し、
分析対象試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、
前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、蛍光Ｘ線および前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線の測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
基準試料について、各測定点に対応するステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶し、
分析対象試料について、前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、
前記分析対象試料の測定点として前記基準試料の測定点とは対応するステージ位置が合致しない基準外測定点が指定された場合に、前記制御手段が、前記基準外測定点の補正ステージ角度として、前記基準外測定点の近傍で前記基準試料の測定点と対応するステージ位置が合致する測定点の前記補正ステージ角度に基づいて補間したステージ角度を用いる全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項８】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
分析対象試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、その調整したステージ角度を維持して、各測定点に対応するステージ位置で蛍光Ｘ線および前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線の測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項９】
試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、
分析対象試料について、前記基準試料で調整されたステージ角度を維持して、各測定点に対応するステージ位置で蛍光Ｘ線および前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線の測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める制御手段を備えたことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるマッピング測定を行う全反射蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシリコンウエハ表面の汚染状況を調べるために、マッピング測定を行う全反射蛍光Ｘ線分析装置があり、図２に示すように、試料台２に載置された試料１の移動および傾き調整が可能なステージ１８（上部のＸＹステージ１２よりも下の部分を破断して省略している）を備え、試料表面１ａの複数の測定点に例えば０．０５度程度の微小な入射角度θ（図示と理解の容易のため、図２では誇大に表す）で１次Ｘ線３を入射させて、全反射したＸ線４が検出器６に入射しないように図面右方向へ逃がしつつ、試料１から発生する蛍光Ｘ線５ｂなどの２次Ｘ線５の強度を検出器６で測定し、測定強度の分布ひいては測定強度に基づく付着量などの分析値の分布を自動的に求める。
【０００３】
入射角度θは、０度よりも大きく全反射の臨界角よりも小さい範囲内で、分析においてＳ／Ｎ比が良好となるような適切な角度である必要がある。この適切な角度の値はあらかじめ求めておくことができ、試料１ごとにステージ１８の角度を調整して入射角度θを適切な角度に設定するための公知の方法としては、例えば特許文献１に従来の技術として記載されている半割り法、光学変位センサ法、蛍光Ｘ線強度モニタ法などがある。ここで、正確な分析のためには、試料１をＸＹステージ１２などで移動させて測定点を変えても１次Ｘ線３の入射角度θは不変であるべきだが、実際には、移動時のＸＹステージ１２の機械的な精度や試料１自体のたわみなどの影響があるため、最初に調整した試料１の傾きつまりステージ１８の角度を維持したままでは、測定点ごとに１次Ｘ線３の入射角度θが変化するおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に実施形態として記載されている装置では、試料表面の中心部分を基準として、光学変位センサ法をそのまままたは改善して用いて１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整するとともに、試料表面から均一に発生して基準となる蛍光Ｘ線（例えばシリコンウエハ表面から発生するＳi −Ｋα線）の測定強度を基準強度として記憶しておき、各測定点で前記基準となる蛍光Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整している。
【特許文献１】特許第２９７８４６０号公報（段落０００３〜０００７、００２６〜００３２、００３４〜００３６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年、大径のウエハなどについて詳細なマッピング測定のために測定点を多数指定することが望まれるのに対し、この従来の装置では、すべての測定点で、基準となる蛍光Ｘ線の強度を測定し、それが前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整するので、測定強度の分布を求めるのに長時間を要する。例えば、２９０の測定点が指定された直径３００ｍｍのウエハでは、１枚の測定に約２時間〜２時間４０分を要する。かといって、各測定点でステージ角度を調整せずに維持したままでは、測定時間は短縮できるものの、前述したように、測定点ごとに１次Ｘ線の入射角度が変化するおそれがあり、十分正確な分析ができない。
【０００６】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、マッピング測定を行う全反射蛍光Ｘ線分析装置において、十分正確な測定強度の分布を短時間で求められるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の第１構成は、試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、以下の制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記制御手段は、まず、基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置（試料表面で基準となる基準点に対応する。以下同様）で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、各測定点に対応するステージ位置で前記基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶する。
【０００９】
次に、分析対象試料について、前記基準強度を測定する。そして、前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致している場合には、前記補正ステージ角度で測定した蛍光Ｘ線の強度を測定強度として採用し、合致していない場合には、合致するようにステージ角度を調整して測定した蛍光Ｘ線の強度を測定強度として採用し、測定強度の分布を求めるとともに、最新の調整前後のステージ角度に基づいて前記補正ステージ角度を更新する。
【００１０】
本願発明者は、寸法形状などが近似する一群の試料を同一の装置でマッピング測定する場合には、基準となるステージ位置での適切なステージ角度に対する、各測定点に対応するステージ位置での適切なステージ角度のずれも近似することを見出し、本発明をなした。
【００１１】
つまり、第１構成の装置では、基準試料について、測定点ごとに適切なステージ角度を補正ステージ角度として記憶しておき、分析対象試料については、すべての測定点で新たに適切なステージ角度を求めて調整するのではなく、まずその測定点に対応させて記憶した補正ステージ角度に調整し、その状態での基準Ｘ線の強度を基準点での基準強度と比較して、補正ステージ角度に調整することが適切でないと判断される場合にのみ、改めて適切なステージ角度に調整するので、測定点全体については適切なステージ角度に短時間で調整できる。したがって、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００１２】
しかも、最新の調整前後のステージ角度に基づいて前記補正ステージ角度を更新するので、基準試料および分析対象試料のたわみ具合にばらつきがあるような場合、最初の数個の分析対象試料については、ステージ角度を調整し直す測定点がかなり発生するため、その分測定時間が長くなるが、補正ステージ角度が前記ばらつきを平均化した値に更新され、その後の分析対象試料については、各測定点において、補正ステージ角度が適切なステージ角度により近くなり、ステージ角度を調整し直す頻度も減少する。したがって、多数の分析対象試料全体については、より正確な測定強度の分布をより短時間で求めることができる。
【００１３】
本発明の第２構成は、試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、以下の制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記制御手段は、まず、基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、各測定点に対応するステージ位置で前記基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶する。
【００１５】
次に、分析対象試料について、前記基準強度を測定する。そして、前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、蛍光Ｘ線および前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線の測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める。
【００１６】
前記第１構成の装置では、各測定点で補正ステージ角度に調整することが適切か否か判断して、適切でないと判断される場合に改めてステージ角度を調整する。これに対し、第２構成の装置では、１次Ｘ線の入射角度が適切な角度の近傍であれば、試料表面の同じ点から発生する２次Ｘ線の強度はいずれの波長についても入射角度とほぼ比例関係にあることに基づいて、各測定点で補正ステージ角度に調整したままで、基準Ｘ線の測定強度について基準点と対比することにより、蛍光Ｘ線の測定強度を１次Ｘ線の入射角度が適切である場合の強度に補正する。
【００１７】
つまり、各測定点において補正ステージ角度からさらにステージ角度を調整することを行わず、その分測定時間が第１構成の装置よりもさらに短くなるとともに、蛍光Ｘ線の測定強度を演算で補正することで、適切なステージ角度に調整するのと近似した効果が得られる。したがって、第２構成の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００１８】
本発明の第３構成は、試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、以下の制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
前記制御手段は、まず、基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定し、各測定点に対応するステージ位置で前記基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶する。
【００２０】
次に、分析対象試料について、前記各測定点に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度に調整して、蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める。
【００２１】
第３構成の装置では、各測定点で補正ステージ角度に調整したままで、蛍光Ｘ線の測定強度を補正することもしない。つまり、分析対象試料ごとに基準強度を測定しないので、その分測定時間が第２構成の装置よりもさらに短くなるとともに、蛍光Ｘ線の測定強度の正確さは、補正を行う第２構成の装置と比べて大きな差異はない。したがって、第３構成の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００２２】
第１〜３構成の装置では、基準試料について、基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整した状態で基準Ｘ線の強度を基準強度として測定しておき、各測定点に対応するステージ位置では、基準Ｘ線の測定強度が前記基準強度と合致するようにステージ角度を調整することにより１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにし、そのステージ角度を補正ステージ角度として記憶している。しかし、本発明では、制御手段が基準試料の各測定点に対応するステージ位置で補正ステージ角度を記憶するにあたり、そのような動作に限定されない。
【００２３】
そこで、第１〜３構成の装置において、制御手段が基準試料の各測定点に対応するステージ位置で補正ステージ角度を記憶する際の動作を、「基準試料について、各測定点に対応するステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶し、」に拡張して置き換えたものを、本発明の第４〜６構成の装置とする。つまり、第４〜６構成の装置では、制御手段が基準試料の各測定点に対応するステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整する動作は特に限定されず、前述した公知の半割り法、光学変位センサ法、蛍光Ｘ線強度モニタ法なども適用できる。第４〜６構成の装置によれば、それぞれ第１〜３構成の装置と同様の効果が得られる。
【００２４】
第１〜第６構成の装置においては、前記分析対象試料の測定点として前記基準試料の測定点とは対応するステージ位置が合致しない基準外測定点が指定された場合に、前記制御手段が、前記基準外測定点の補正ステージ角度として、前記基準外測定点の近傍で前記基準試料の測定点と対応するステージ位置が合致する測定点の前記補正ステージ角度に基づいて補間したステージ角度を用いることが好ましい。
【００２５】
この好ましい構成によれば、分析対象試料で指定される測定点のうち、適切に分布させた一部についてのみ、基準試料を用いて補正ステージ角度を求めて記憶しておけばよいので、簡便に、分析対象試料のすべての測定点について補正ステージ角度を求めて記憶するのと近似した効果が得られる。
【００２６】
本発明の第７構成は、試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、以下の制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
前記制御手段は、分析対象試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定する。そして、その調整したステージ角度を維持して、各測定点に対応するステージ位置で蛍光Ｘ線および前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線の測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める。
【００２８】
第７構成の装置は、第２構成または第５構成の装置を簡略化したもので、補正ステージ角度を用いず、それに代えて、各分析対象試料の基準点で基準強度を測定したときの適切なステージ角度を各測定点で用いる。つまり、そのステージ角度を維持したままで、各測定点において補正ステージ角度に調整することも行わず、その分測定時間が第２構成、第５構成の装置よりもさらに短くなるとともに、各測定点において、蛍光Ｘ線の測定強度を補正する程度はやや大きくなるものの、やはり、適切なステージ角度に調整するのと近似した効果が得られる。したがって、第７構成の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００２９】
本発明の第８構成は、試料の移動および傾き調整が可能なステージを備え、試料表面の複数の測定点に微小な入射角度で１次Ｘ線を入射させて、発生する蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定強度の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置において、以下の制御手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
前記制御手段は、まず、基準試料について、試料表面から均一に発生する基準Ｘ線の強度を基準となるステージ位置で１次Ｘ線の入射角度が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定する。
【００３１】
次に、分析対象試料について、前記基準試料で調整されたステージ角度を維持して、各測定点に対応するステージ位置で蛍光Ｘ線および前記基準Ｘ線の強度を測定し、その基準Ｘ線の測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線の測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める。
【００３２】
第８構成の装置は、第７構成の装置をさらに簡略化したもので、分析対象試料ごとに基準点でステージ角度を適切に調整して基準強度を測定することを行わず、それに代えて、基準試料の基準点で適切に調整したステージ角度と測定した基準強度を用いる。つまり、基準試料の基準点で調整したステージ角度を維持したままで、各分析対象試料の基準点でステージ角度を調整することも行わず、その分測定時間が第７構成の装置よりもさらに短くなるとともに、各測定点において、蛍光Ｘ線の測定強度を補正する程度はやや大きくなるものの、やはり、適切なステージ角度に調整するのと近似した効果が得られる。したがって、第８構成の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の第１実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置について、図にしたがって説明する。この装置は、図１に示すように、試料台２に載置された試料１，９の移動および傾き調整が可能なステージ１８を備え、Ｘ線管などのＸ線源１７から試料表面１ａ，９ａの複数の測定点３２（図３）に例えば０．０５度程度の微小な入射角度θ（図２）で１次Ｘ線３を入射させて、試料１から発生する蛍光Ｘ線５ｂなどの２次Ｘ線５の強度をＳＳＤなどの検出器６で測定し、測定強度の分布ひいては測定強度に基づく付着量などの分析値の分布を求める全反射蛍光Ｘ線分析装置である。
【００３４】
試料１，９には、通常複数の分析対象試料１と、分析対象試料１の各測定点でのステージ角度の調整や蛍光Ｘ線の測定強度の補正の基準とするための単一の基準試料９とがあり、この実施形態においては、分析対象試料１と基準試料９は、同種で寸法形状が合致する。例えば、図３に示すように、基準試料９がシリコンウエハであれば、それを利用して分析する分析対象試料１は、膜（酸化膜や付着させた膜）の有無、膜があるならばその成分と厚さにおいて同じシリコンウエハであり（同種）、直径と厚さ、オリフラ１ｂ，９ｂやノッチの有無などにおいても同じである（寸法形状の合致）。ただし、基準試料９に対し、分析対象試料１が別種である場合や、同じ形状で寸法が小さい場合などにも、本発明を適用して、同種で寸法形状が合致する場合に近似した効果を得ることができる。また、分析対象試料１および基準試料９として、液晶パネルのような矩形のものも考えられる。
【００３５】
後述するように、ステージ１８におけるＸＹステージ１２（図１）により、試料表面１ａ，９ａの任意の位置（測定点３２）に１次Ｘ線３を照射させるよう試料１，９を移動させることができるが、その移動に関して基準（原点）となるステージの位置があり、そのステージ位置は、試料表面１ａ，９ａでの基準となる基準点３１に対応する。
【００３６】
基準点３１は単一であり、測定点３２は通常複数であるが、分析対象試料１は、基準点３１の位置および測定点３２の位置も基準試料９と同じで、試料１，９がウエハの場合、通常、基準点３１の位置は、オリフラ１ｂ，９ｂやノッチを無視すれば円形とみなせる試料表面１ａ，９ａの中心になるように、試料１，９が試料台２を介してステージ１８（図１）に載置され、基準点３１を原点として、測定点３２が、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に等間隔に設定される（基準点３１近傍の１つの測定点３２Ａにのみ符号を記している）。ここでは、オリフラ１ｂ，９ｂに直交する方向をＹ方向としている。なお、通常、基準点３１も測定点３２に含まれるが、実施形態によっては、分析対象試料１において基準点３１が不要な場合や測定点３２が基準試料９と全く合致しなくてよい場合もある。また、基準試料９は分析対象試料１としても扱うことが可能であるが、実施形態によっては、基準試料９が不要な場合もある。
【００３７】
図１に示すように、ステージ１８は、以下のＸＹステージ１２、高さ調整手段１３およびスイベルステージ１４で構成される。まず、試料台２が、その下のＸＹステージ（平行移動手段）１２の上部１２ａに固定されている。ＸＹステージ上部１２ａは、中部１２ｂに対して紙面垂直方向Ｙに移動自在に設置され、ＸＹステージ中部１２ｂは、その下のＸＹステージ下部１２ｃに対し、この図１の状態では紙面左右方向Ｘに移動自在に設置されている。ＸＹステージ下部１２ｃは、その下の高さ調整手段１３の上部１３ａに固定されている。すなわち、ＸＹステージ１２の調整により、試料表面１ａ，９ａの任意の位置に１次Ｘ線３を照射させるよう試料台２を移動させることができる。
【００３８】
高さ調整手段１３の上部１３ａは、下部１３ｂに対してこの図１の状態では軸Ｚ方向に移動自在に設置され、下部１３ｂは、その下のスイベルステージなどの入射角度調整手段１４の上部１４ａに固定されている。すなわち、高さ調整手段１３により、試料表面１ａの１次Ｘ線３に対する高さの調整ができる。
【００３９】
スイベルステージの上部１４ａは、下部１４ｂに対して試料表面１ａ，９ａの測定部分を中心とする円弧に沿って移動自在に設置され、下部１４ｂは、その下の床などに固定されている。すなわち、スイベルステージ１４により、ステージ１８の傾きの角度すなわちステージ角度を調整して、試料表面１ａ，９ａへの１次Ｘ線３の入射角度θ（図２）を変化させることができる。
【００４０】
なお、入射角度調整手段は、スイベルステージ１４に限らず、試料台２の１次Ｘ線３に対する傾斜角度を変化させる機構であればよく、試料台２を載せた長い板の端をジャッキで押し上げるような構造であってもよい。ステージ角度の調整にいわゆる光学変位センサ法を適用する場合には、検出器６の右方に変位センサを備え、スイベルステージ１４と床などとの間に、検出器６と変位センサの下方で試料台２およびステージ１８を移動させるための水平移動手段が介在する。
【００４１】
第１実施形態の装置は、プログラムによって以下の制御手段２４Ａとして機能するコンピュータを備えたことを特徴とする。制御手段２４Ａは、まず、例えばシリコンウエハである基準試料９について、試料表面９ａから均一に発生する基準Ｘ線５ａであるＳi −Ｋα線の強度を基準となるステージ位置（試料表面９ａの基準点３１（図３）に対応する）で１次Ｘ線３の入射角度θ（図２）が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定する。そして、各測定点３２Ａ，…（図３）に対応するステージ位置で前記基準Ｘ線５ａの測定強度が前記基準強度と合致するように、具体的には前記基準強度と比較して所定の範囲内に収まるように、ステージ角度を調整して補正ステージ角度として記憶する。
【００４２】
補正ステージ角度φｍは、例えばスイベルステージ１４の上部１４ａを傾斜させるためのφ軸を、例えば上部１４ａが水平の状態からモータで回転させる角度であるが、前述したように、ＸＹステージ１２の機械的な精度や試料１自体のたわみなどの影響があるため、所望の一定角度である入射角度θとは、ずれている。そこで、各測定点の補正ステージ角度φｍそのものを記憶してもよいが、ここでは、各測定点で入射角度θと比較してのずれ分を、次式（１）のように補正テーブル値φｔａｂｌｅとして、テーブルの形で記憶する。
【００４３】
φｍ＝θ−φｔａｂｌｅ    …（１）
【００４４】
なお、基準点３１（図３）で１次Ｘ線３の入射角度θ（図２）が適切になるようにステージ角度を調整するには、前述した公知の光学変位センサ法などを適用できるが、前記特許文献１の段落００１３に記載のように、光学変位センサ法を改善した方法を適用するのが好ましい。つまり、変位センサの下方と検出器６の下方とにおける試料台２の中心部分（試料１，９の基準点３１に相当する）の傾斜の変化量をあらかじめ求めておき、その変化量を打ち消す分も含めて傾斜させて、ステージ角度を調整するのが好ましい。また、試料表面９ａから均一に発生する基準Ｘ線５ａとしては、基板に均一に分布する元素からの蛍光Ｘ線に限らず、膜に均一に分布する元素からの蛍光Ｘ線や、試料表面から均一に発生する散乱線を用いることもできる。
【００４５】
さらに、制御手段２４が基準試料９の各測定点３２Ａ，…（図３）で１次Ｘ線３の入射角度θ（図２）が適切になるようにステージ角度を調整する動作は、特に限定されない。例えば、基準試料９のすべての測定点３２Ａ，…（図３）に、前述した公知の半割り法、光学変位センサ法、蛍光Ｘ線強度モニタ法などを適用してもよい。この点を含め、制御手段２４が基準試料９について各測定点３２Ａ，…（図３）の補正ステージ角度を記憶するまでの動作は、後述する第２、第３実施形態の装置でも同様である。
【００４６】
制御手段２４Ａは、次に、分析対象試料１について、前記基準強度を測定する。つまり、分析対象試料１についても基準試料９と同様に、前記基準Ｘ線５ａであるＳi −Ｋα線の強度を基準となるステージ位置（試料表面１ａの基準点３１（図３）に対応する）で１次Ｘ線３の入射角度θ（図２）が適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定する。
【００４７】
そして、各測定点３２Ａ，…（図３）に対応するステージ位置で前記テーブルに基づいて補正ステージ角度φｍに調整して、前記基準Ｘ線５ａの強度を測定し、その基準Ｘ線５ａの測定強度が前記基準強度と合致している場合には、前記補正ステージ角度φｍで測定した蛍光Ｘ線５ｂの強度を測定強度として採用し、合致していない場合には、合致するようにステージ角度を調整して測定した蛍光Ｘ線５ｂの強度を測定強度として採用する。
【００４８】
具体的には、以下のような手順による。まず、各測定点３２Ａ，…（図３）で前記テーブルを読み込んで補正テーブル値φｔａｂｌｅから補正ステージ角度φｍを算出してその角度φｍに調整し、ＳＳＤである検出器６で、基準Ｘ線５ａの強度および分析対象の単数または複数の蛍光Ｘ線５ｂの強度を同時に測定する。そして、その基準Ｘ線５ａの測定強度が前記基準強度と比較して所定の範囲内である場合には、前記補正ステージ角度φｍで測定した蛍光Ｘ線５ｂの強度をその蛍光Ｘ線５ｂの測定強度として採用し、所定の範囲外である場合には、所定の範囲内に収まるまで、ステージ角度を微調整して基準Ｘ線５ａの強度および蛍光Ｘ線５ｂの強度を測定することを繰り返す。微調整を繰り返す前のもとの補正ステージ角度をφｍ（ＯＬＤ）とし、所定の範囲内に収まったときのステージ角度をφｍ（ＮＥＷ）とする。
【００４９】
最後に、制御手段２４Ａは、このようにして得られた蛍光Ｘ線５ｂの測定強度の試料表面１ａにおける分布、ひいては測定強度に基づく付着量などの分析値の試料表面１ａにおける分布を求めるとともに、最新の調整前後のステージ角度φｍ（ＯＬＤ），φｍ（ＮＥＷ）に基づいて前記補正ステージ角度φｍを更新する。
【００５０】
具体的には補正テーブル値φｔａｂｌｅのテーブルを更新するのであるが、この更新は、分析対象試料１ごとに、基準Ｘ線５ａの測定強度が前記基準強度と比較して所定の範囲外であった測定点３２が１つでもあれば行う。更新に用いる補正値Δφは、次式（２）で表される。
【００５１】
Δφ＝φｍ（ＮＥＷ）−φｍ（ＯＬＤ）    …（２）
【００５２】
この補正値Δφ、更新前（テーブルの更新回数Ｎ）の補正テーブル値φｔａｂｌｅ（Ｎ）を用いて、更新後（テーブルの更新回数Ｎ＋１）の補正テーブル値φｔａｂｌｅ（Ｎ＋１）は、次式（３）で表される。更新前の補正テーブル値φｔａｂｌｅ（Ｎ）には、それまでの更新回数Ｎ分の重み付けがされる。
【００５３】
φｔａｂｌｅ（Ｎ＋１）＝（Δφ＋φｔａｂｌｅ（Ｎ）×Ｎ）÷（Ｎ＋１）    …（３）
【００５４】
つまり、制御手段２４Ａが記憶するテーブルは、テーブルの更新回数と更新後の各測定点の補正テーブル値で構成される。
【００５５】
さて、前述したように、寸法形状などが近似する一群の試料を同一の装置でマッピング測定する場合には、基準となるステージ位置での適切なステージ角度に対する、各測定点に対応するステージ位置での適切なステージ角度のずれも近似することを見出している。
【００５６】
これに基づいて、第１実施形態の装置では、基準試料９について、測定点３２ごとに適切なステージ角度を補正ステージ角度φｍとして記憶しておき、分析対象試料１については、すべての測定点３２で新たに適切なステージ角度を求めて調整するのではなく、まずその測定点３２に対応させて記憶した補正ステージ角度φｍに調整し、その状態での基準Ｘ線５ａの強度を基準点３１での基準強度と比較して、補正ステージ角度φｍに調整することが適切でないと判断される場合にのみ、改めて適切なステージ角度に調整するので、測定点３２全体については適切なステージ角度に短時間で調整できる。したがって、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００５７】
しかも、最新の調整前後のステージ角度φｍ（ＯＬＤ），φｍ（ＮＥＷ）に基づいて前記補正ステージ角度φｍを更新するので、基準試料９および分析対象試料１のたわみ具合にばらつきがあるような場合、最初の数個の分析対象試料１については、ステージ角度を調整し直す測定点３２がかなり発生するため、その分測定時間が長くなるが、補正ステージ角度φｍが前記ばらつきを平均化した値に更新され、その後の分析対象試料１については、各測定点３２において、補正ステージ角度φｍが適切なステージ角度により近くなり、ステージ角度を調整し直す頻度も減少する。したがって、多数の分析対象試料１全体については、より正確な測定強度の分布をより短時間で求めることができる。
【００５８】
次に、本発明の第２実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。この装置は、制御手段２４Ｂの動作の一部のみが以下のように前記第１実施形態の装置と異なるが、その他の点については同様であるので説明を省略する。
【００５９】
第２実施形態の装置の制御手段２４Ｂは、前記第１実施形態の装置の制御手段２４Ａと同様に、基準試料９を用いて補正ステージ角度φｍを求めて記憶しておき、分析対象試料１について基準強度を測定する。そして、各測定点３２に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度φｍに調整して、蛍光Ｘ線５ｂおよび基準Ｘ線５ａの強度を測定し、その基準Ｘ線５ａの測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線５ｂの測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める。
【００６０】
前記第１実施形態の装置では、各測定点３２で補正ステージ角度φｍに調整することが適切か否か判断して、適切でないと判断される場合に改めてステージ角度を調整する。これに対し、第２実施形態の装置では、１次Ｘ線３の入射角度θが適切な角度の近傍であれば、試料表面１ａ，９ａの同じ点から発生する２次Ｘ線５の強度はいずれの波長についても入射角度θとほぼ比例関係にあることに基づいて、各測定点３２で補正ステージ角度φｍに調整したままで、基準Ｘ線５ａの測定強度について基準点３１と対比することにより、蛍光Ｘ線５ｂの測定強度を１次Ｘ線３の入射角度θが適切である場合の強度に補正する。
【００６１】
つまり、各測定点３２において補正ステージ角度φｍからさらにステージ角度を調整することを行わず、その分測定時間が第１実施形態の装置よりもさらに短くなるとともに、蛍光Ｘ線５ｂの測定強度を演算で補正することで、適切なステージ角度に調整するのと近似した効果が得られる。したがって、第２実施形態の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００６２】
次に、本発明の第３実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。この装置は、制御手段２４Ｃの動作の一部のみが以下のように前記第２実施形態の装置と異なるが、その他の点については同様であるので説明を省略する。
【００６３】
第３実施形態の装置の制御手段２４Ｃは、前記第２実施形態の装置の制御手段２４Ｂと同様に、基準試料９を用いて補正ステージ角度φｍを求めて記憶しておく。次に、分析対象試料１について、各測定点３２に対応するステージ位置で前記補正ステージ角度φｍに調整して、蛍光Ｘ線５ｂの強度を測定し、測定強度の分布を求める。
【００６４】
第３実施形態の装置では、各測定点３２で補正ステージ角度φｍに調整したままで、蛍光Ｘ線５ｂの測定強度を補正することもしない。つまり、分析対象試料１ごとに基準強度を測定しないので、その分測定時間が第２実施形態の装置よりもさらに短くなるとともに、蛍光Ｘ線５ｂの測定強度の正確さは、補正を行う第２実施形態の装置と比べて大きな差異はない。したがって、第３実施形態の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００６５】
第１〜第３実施形態の装置においては、図４に示す分析対象試料１の測定点３２，３３（それぞれ、基準点３１近傍の１つの測定点３２Ａ，３３Ａにのみ符号を記している）として、図３に示した基準試料９の測定点３２とは位置（対応するステージ位置）が合致しない基準外測定点３３が指定された場合に、制御手段２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが、基準外測定点３３の補正ステージ角度として、その基準外測定点３３の近傍で基準試料９の測定点３２と位置（対応するステージ位置）が合致する測定点３２の補正ステージ角度φｍに基づいて補間したステージ角度φｍを用いることが好ましい。
【００６６】
例えば、基準点３１が測定点３２に含まれる場合、図４の基準外測定点３３Ａの近傍には、基準試料９の測定点３２と位置（対応するステージ位置）が合致する測定点３２として、測定点３１と測定点３２Ａがあり、両測定点３１，３２Ａのちょうど中間に基準外測定点３３Ａが位置するから、基準外測定点３３Ａの補正ステージ角度φｍ（３３Ａ）として、測定点３１の補正ステージ角度φｍ（３１）と測定点３２Ａの補正ステージ角度φｍ（３２Ａ）の平均（φｍ（３１）＋φｍ（３２Ａ））／２を用いることができる。
【００６７】
この好ましい構成によれば、分析対象試料１で指定される測定点３２，３３のうち、適切に分布させた一部３２についてのみ、基準試料９を用いて補正ステージ角度φｍを求めて記憶しておけばよいので、簡便に、分析対象試料１のすべての測定点３２，３３について補正ステージ角度φｍを求めて記憶するのと近似した効果が得られる。
【００６８】
次に、本発明の第４実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。この装置は、制御手段２４Ｄの動作が以下のように前記第２実施形態の装置と異なるが、その他の点については同様であるので説明を省略する。
【００６９】
第４実施形態の装置の制御手段２４Ｄは、分析対象試料１について、試料表面１ａから均一に発生する基準Ｘ線５ａの強度を基準となるステージ位置（試料表面１ａの基準点３１に対応する）で１次Ｘ線３の入射角度θが適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定する。そして、その調整したステージ角度を維持して、各測定点３２に対応するステージ位置で蛍光Ｘ線５ｂおよび基準Ｘ線５ａの強度を測定し、その基準Ｘ線５ａの測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線５ｂの測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める。
【００７０】
第４実施形態の装置は、第２実施形態の装置を簡略化したもので、補正ステージ角度を用いず、それに代えて、各分析対象試料１の基準点３１で基準強度を測定したときの適切なステージ角度を各測定点３２で用いる。つまり、そのステージ角度を維持したままで、各測定点３２において補正ステージ角度に調整することも行わず、その分測定時間が第２実施形態の装置よりもさらに短くなるとともに、各測定点３２において、蛍光Ｘ線５ａの測定強度を補正する程度はやや大きくなるものの、やはり、適切なステージ角度に調整するのと近似した効果が得られる。したがって、第４実施形態の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【００７１】
次に、本発明の第５実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。この装置は、制御手段２４Ｅの動作が以下のように前記第４実施形態の装置と異なるが、その他の点については同様であるので説明を省略する。
【００７２】
第５実施形態の装置の制御手段２４Ｅは、まず、基準試料９について、試料表面９ａから均一に発生する基準Ｘ線５ａの強度を基準となるステージ位置（試料表面９ａの基準点３１に対応する）で１次Ｘ線３の入射角度θが適切になるようにステージ角度を調整して基準強度として測定する。次に、分析対象試料１について、基準試料９で調整されたステージ角度を維持して、各測定点３２に対応するステージ位置で蛍光Ｘ線５ｂおよび基準Ｘ線５ａの強度を測定し、その基準Ｘ線５ａの測定強度の前記基準強度に対する比で除することにより蛍光Ｘ線５ｂの測定強度を補正して、補正後の測定強度の分布を求める。
【００７３】
第５実施形態の装置は、第４実施形態の装置をさらに簡略化したもので、分析対象試料１ごとに基準点３１でステージ角度を適切に調整して基準強度を測定することを行わず、それに代えて、基準試料９の基準点３１で適切に調整したステージ角度と測定した基準強度を用いる。つまり、基準試料９の基準点３１で調整したステージ角度を維持したままで、各分析対象試料１の基準点３１でステージ角度を調整することも行わず、その分測定時間が第４実施形態の装置よりもさらに短くなるとともに、各測定点３２において、蛍光Ｘ線５ｂの測定強度を補正する程度はやや大きくなるものの、やはり、適切なステージ角度に調整するのと近似した効果が得られる。したがって、第５実施形態の装置によっても、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１〜第５実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【図２】全反射蛍光Ｘ線分析の原理を説明する図である。
【図３】基準試料および分析対象試料の一例を示す図である。
【図４】分析対象試料の別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  分析対象試料
１ａ  分析対象試料の表面
３  １次Ｘ線
５ａ  基準Ｘ線
５ｂ  蛍光Ｘ線
９  基準試料
９ａ  基準試料の表面
１８  ステージ
２４  制御手段
３１  基準点
３２  測定点
３３  基準外測定点
θ  試料への１次Ｘ線の入射角度
φｍ  補正ステージ角度
【図１】
2006214868.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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