(57)【要約】【課題】  Ｘ線測定装置の管理方法に関し、測定系の変動やサンプルの変化を早期に且つ的確に発見する。【解決手段】  Ｘ線源４からの直接Ｘ線５を検出する点検用検出器１と、Ｘ線源４から試料を介した測定対象Ｘ線６を検出する測定用検出器２との２つのＸ線強度検出器のそれぞれの特性を測定し、測定結果に基づき測定用検出器２の安定性を確認する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源からの直接Ｘ線を検出する点検用検出器と、前記Ｘ線源から試料を介した測定対象Ｘ線を検出する測定用検出器との２つのＸ線強度検出器のそれぞれの特性を測定し、測定結果に基づき測定用検出器の安定性を確認することを特徴とするＸ線測定装置の管理方法。
【請求項２】
上記点検用検出器で測定したＸ線強度と上記測定用検出器で検出した調整用試料を介したＸ線強度の比を求め、前記比の変動から装置変動を見い出すことを特徴とする請求項１記載のＸ線測定装置の管理方法。
【請求項３】
上記点検用検出器と上記測定用検出器とが互いに異なった仕様のＸ線強度検出器であり、前記点検用検出器で測定したＸ線強度と前記測定用検出器で検出した調整用試料を介したＸ線強度の比が一定になるように強度補正を行い、前記比が一定になるように補正した比の変動から装置変動を見い出すことを特徴とする請求項１記載のＸ線測定装置の管理方法。
【請求項４】
上記各Ｘ線強度を上記Ｘ線源の出力を変動させて予め測定して、上記Ｘ線強度の比が一定になるように補正することを特徴とする請求項３記載のＸ線測定装置の管理方法。
【請求項５】
上記点検用検出器が、上記測定用検出器を搭載したＸ線測定装置に備えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線測定装置の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線測定装置の管理方法に関するものであり、特に、Ｘ線検出器を２つ備えたＸ線測定装置おける装置変動を的確に見極めるための構成に特徴のあるＸ線測定装置の管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より各種の試料の結晶配向性、膜厚検出、或いは、組成分析のために各種のＸ線測定装置が用いられているが、例えば、強誘電体半導体装置の特性は強誘電体として用いるＰＺＴ等の結晶性に強く依存するため、ＰＺＴ等の結晶配向性を測定する必要がある。
【０００３】
このような、結晶の配向性を評価するためにはＸ線回折法を用いているが、Ｘ線回折装置は測定時やセッティング時の機械的振動・衝撃により光軸がずれたりして装置変動が発生する場合があり、安定した測定を行うためには、装置変動が発生しているか否かを測定前に確認する必要がある。
【０００４】
このようなＸ線回折装置の点検は一般的に同一のウェーハをサンプルとして用いて定期的に異常が無いかどうかを確認する。
しかし、Ｘ線回折装置の場合、Ｘ線管球が時間とともに劣化してＸ線強度が低下し続けるので、単一の検出器だけであると、Ｘ線回折強度が下がった場合、Ｘ線管球が劣化しているのか、検出器の傾き等の他の原因で強度が低下しているのかが判断できない。
【０００５】
また、同一のウェーハをサンプルとして用いていても、定期的点検作業において、Ｘ線がウェーハ面に照射されるため、ウェーハ面の結晶状態が経時的に変化するため、点検作業においてＸ線回折強度が下がった場合、Ｘ線管球が劣化しているのか、ウェーハが変化しているのかが判断できない。
【０００６】
そこで、この様な問題を回避するために、Ｘ線管球自体の劣化を確認するためにもう一つの検出器を設け、ダイレクトにＸ線強度の低下具合を確認する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）ので、この様子を図１０及び図１１を参照して説明する。
【０００７】
図１０参照  
図１０は、第１の検出器で得られるＸ線の回折強度と第２の検出器で得られるダイレクト強度の説明図であり、第１の検出器で得られるＸ線の回折強度と第２の検出器で得られるダイレクト強度を比較したときに、測定系及びサンプルに変化が無ければ経時的に同じ下降傾向を示す。
【０００８】
図１１参照  
図１１は、第１の検出器と第２の検出器のＸ線強度比の説明図であり、第１の検出器と第２の検出器のＸ線強度比で確認すると、測定系及びサンプルの異常が無ければ強度の低下具合が同じで、グラフは図１１に示すように時間が経過しても一定となるはずであるため、第２の検出器が傾く等の測定系に何らかの変動があれば、グラフが上昇または下降するため異常を早期に発見することができる。
【０００９】
このように、Ｘ線回折測定器の管理においては、定期的にサンプルを測定することで、測定器が変動しているか否かを認識している。
【特許文献１】特表２００２−５２９６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、二つの検出器の型格が異なる場合は感度が異なり、両方の検出器で得られるＸ線強度の低下具合が違ってくるため、測定した強度比がずれたからといって一概に測定器の変動とは言えないという問題がある。
【００１１】
また、同じ型格の検出器である場合にも、検出器の個体差及び劣化具合が異なるためズレが生じてしまう可能性は高く、強度比が変動しても測定系が変動しているのか、単にＸ線管球の劣化なのかが判断できないという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明は、測定系の変動やサンプルの変化を早期に且つ的確に発見することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、Ｘ線測定装置の管理方法において、Ｘ線源４からの直接Ｘ線５を検出する点検用検出器１と、Ｘ線源４から試料を介した測定対象Ｘ線６を検出する測定用検出器２との２つのＸ線強度検出器のそれぞれの特性を測定し、測定結果に基づき測定用検出器２の安定性を確認することを特徴とする。
【００１４】
このように、実際の測定に使用する測定用検出器２とは別に、Ｘ線源４からの直接Ｘ線５を検出する点検用検出器１を用い、両者の特性を測定し、測定結果を用いることによって、測定用検出器２の特性の安定性を確認することができるとともに、測定結果の変動によって、Ｘ線源４を含めた測定系変動やサンプル３の変化を早期に且つ的確に発見することができる。
【００１５】
この場合、点検用検出器１で測定したＸ線強度と測定用検出器２で検出した調整用試料を介したＸ線強度の比を求めることによって、その比の変動から装置変動を見い出すことができる。
【００１６】
また、点検用検出器１と測定用検出器２とが互いに異なった仕様のＸ線強度検出器である場合には、点検用検出器１で測定したＸ線強度と測定用検出器２で検出した調整用試料を介したＸ線強度の比が一定になるように強度補正を行えば良く、それによって、一定になるように補正したＸ線強度の比の変動から装置変動を見い出すことができる。
【００１７】
この場合、各Ｘ線強度をＸ線源４の出力を例えば、Ｘ線のパワーをＭａｘからＭｉｎに変化させ、パワーの変化毎のＸ線強度を測定し、Ｘ線強度の比が一定になるように補正すれば良い。
【００１８】
なお、点検用検出器１は、測定用検出器２を搭載したＸ線測定装置に備えられていることが望ましく、それによって、点検作業に伴って測定用検出器２の設定を変動する必要がないので、点検作業を効率的に行うことが可能になるとともに、その後の実際の測定作業をスムーズに行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、装置の点検作業に際して二つの検出器を用いているので、それぞれの検出器でＸ線強度を測定することで測定用検出器の状態が把握でき、サンプルの変動なのか測定系の異常なのかを的確に判断することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、Ｘ線源からの直接Ｘ線を検出する点検用検出器と、Ｘ線源から試料を介した測定対象Ｘ線を検出する測定用検出器との２つのＸ線強度検出器のそれぞれの特性を測定し、特に、点検用検出器と測定用検出器とが互いに異なった仕様のＸ線強度検出器である場合には、Ｘ線源の出力を例えば、Ｘ線のパワーをＭａｘからＭｉｎに変化させ、パワーの変化毎のＸ線強度を測定し、点検用検出器で測定したＸ線強度と測定用検出器で検出したＸ線強度の比が一定になるように強度補正を行い、比が一定になるように補正した結果を利用して点検作業を行い、測定用検出器の状態を把握し、サンプルの変動や測定系の異常の発生を的確に把握するものである。
【実施例１】
【００２１】
ここで、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１のＸ線回折装置の点検方法を説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１に用いるＸ線回折装置の概念的構成図であり、Ｘ線管球１１、測定用試料を載置するステージ１２、試料からの回折Ｘ線を検出するための測定用検出器１３、Ｘ線管球１１からの直接Ｘ線１４を検出する点検用検出器１５、及び、点検時に用いるサンプルウェーハ１６から構成される。
なお、この装置の基本的構成自体は従来のＸ線回折装置と同じであるが、測定用検出器１３と点検用検出器１５の型格が同じであり、したがって、感度等のＸ線検出特性は基本的に同じである。
【００２２】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１に用いるＸ線回折装置に備えられたＸ線管球１１のＸ線強度の経時特性図であり、この場合も従来と全く同様に、Ｘ線管球１１が時間とともに劣化してくるので、Ｘ線強度が低下し続ける。
【００２３】
従来のＸ線回折装置の点検においては、上述のように、同一のサンプルウェーハ１６を用いて定期的にサンプルウェーハ１６からの回折Ｘ線１７を検出して異常が無いかどうかを確認している。
【００２４】
しかし、測定用検出器１３により検出したＸ線回折強度が以前の測定結果よりも低下した場合、Ｘ線管球１１の劣化による強度低下であるのか、Ｘ線管球１１及び測定用検出器１３を含めた測定系における機械的設定のズレ等の他の原因で強度が低下しているのか、或いは、サンプルウェーハ１６の表面状態が度重なる点検時におけるＸ線照射により変化しているためであるのかが判断できない。
【００２５】
そこで、これを回避するために、本発明の実施例１においては、Ｘ線回折装置に備えられている点検用検出器１１により、Ｘ線管球１１からの直接Ｘ線１４を測定してＸ線管球１１自体の劣化を確認する。
【００２６】
次いで、測定用検出器１３によりサンプルウェーハ１６からの回折Ｘ線１７を検出し、直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度との強度比が、以前に測定した強度比と同じであれば、測定系及びサンプルウェーハ１６に変化がないと判断する。
【００２７】
図４参照  
即ち、図３に示したように、Ｘ線管球１１が劣化して経時的にＸ線強度が低下した場合、測定系及びサンプルウェーハ１６に変化がない場合、図４に示すように回折Ｘ線強度は直接Ｘ線強度と同じ下降傾向を示す。
【００２８】
図５参照  
そこで、直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度との強度比をとると、測定系及びサンプルウェーハ１６に変化がない場合には、図５に示すように経時的に一定になる。
したがって、定期的な点検において強度比が従来と同じ場合には、そのまま実際の測定を行う。
【００２９】
図６参照  
このような状態から、図６に示すようにグラフが上昇または下降した場合には、測定系或いはサンプルウェーハ１６の少なくとも一方に変化が生じたことになるので、サンプルウェーハ１６の交換や測定系の調整を行って正常状態に復帰させてから、実際の測定を開始する。
【００３０】
このように、本発明の実施例１においては、Ｘ線回折装置に、点検用と測定用との２つの検出器を備え、直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度との強度比により測定系の安定を確認するとともに、測定系及びサンプルウェーハの変化を点検しているので、常に正常な状態でＸ線回折測定を行うことができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施例２のＸ線回折装置の点検方法を説明するが、この実施例２においては、点検用検出器と測定用検出器の型格が互いに異なる場合のを前提としている。
【００３２】
この場合、点検用検出器と測定用検出器の型格の違いにより各Ｘ線パワーに対する感度特性が異なるため、Ｘ線管球の劣化に伴ってＸ線パワーが低下した場合、点検用検出器と測定用検出器とで検出したＸ線強度の低下率が異なることになる。
したがって、そのまま実際の測定を行った場合には、測定用検出器による回折Ｘ線強度が以前の測定と同じ状態における測定値を反映していないことになる。
【００３３】
そこで、定期的に行う点検作業に先立って、Ｘ線管球１１を交換した最初の段階で、まず、Ｘ線管球１１に印加するパワーを例えば、ＭａｘからＭｉｎに変化させ、パワーの変化毎の直接Ｘ線強度を点検用検出器１５で検出する。
次いで、Ｘ線管球１１に印加するパワーを全く同様にＭａｘからＭｉｎに変化させ、パワーの変化毎の回折Ｘ線線強度を測定用検出器１３で検出する。
【００３４】
図７参照  
図７は、点検用検出器と測定用検出器の感度特性の説明図であり、上述のように、点検用検出器と測定用検出器の型格の違いにより各Ｘ線パワーに対する感度特性が異なるため、グラフにおける勾配が互いに異なることになる。
【００３５】
図８参照  
この直接Ｘ線強度を回折Ｘ線強度との強度比を取ると、図８に示すように一定ではなくなるので、この強度比が一定になるように補正値を求め、その求めた補正値を用いてＸ線回折装置の点検を行う。
【００３６】
図９参照  
次いで、定期点検においては、上述の補正値を用いて補正した直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度との強度比が図９に示すように一定にならない場合には、計測系或いはサンプルウェーハに何らかの異常があると判断することができる。
【００３７】
このように、本発明の実施例２においては、装置設定初期にＸ線管球に印加するパワーを変化させ、パワーの変化毎の直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度を測定しているので、点検用検出器と測定用検出器の型格が異なっている場合にも、的確に計測系或いはサンプルウェーハの異常を発見することができる。
【００３８】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例１のように点検用検出器と測定用検出器の型格が同じ場合にも、個体差や劣化具合でも生じるケースがあるので、上記の実施例２と同様の構成を採用しても良いものである。
【００３９】
即ち、点検用検出器と測定用検出器の型格が同じ場合にも、予めＸ線管球に印加するパワーを変化させ、パワーの変化毎の直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度を測定して強度比が一定になるように、補正値を決定すれば良い。
【００４０】
また、上記の各実施例においては、点検用検出器と測定用検出器の２つのＸ線検出器が備わっていることを前提としているが、測定用検出器のみが備わっているＸ線回折装置にも適用されるものである。
【００４１】
その場合には、ゴニオメータに設置している測定用検出器を移動させてサンプルに対する入射角が０°になるように設置して、直接Ｘ線を測定するようにすれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の活用例としては、Ｘ線回折装置の管理方法が典型的なものであるが、Ｘ線回折装置に限られるものではなく、反射Ｘ線測定装置或いは蛍光Ｘ線測定装置等の他のＸ線測定装置にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１に用いるＸ線回折装置の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１に用いるＸ線回折装置に備えられたＸ線管球のＸ線強度の経時特性図である。
【図４】回折Ｘ線強度の経時変化の説明図である。
【図５】直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度との強度比の経時変化の説明図である。
【図６】異常が発生した場合の直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度との強度比の経時変化の説明図である。
【図７】本発明の実施例２における点検用検出器と測定用検出器の感度特性の説明図である。
【図８】本発明の実施例２における直接Ｘ線強度を回折Ｘ線強度との強度比の説明図である。
【図９】本発明の実施例２における異常が発生した場合の直接Ｘ線強度と回折Ｘ線強度との強度比の経時変化の説明図である。
【図１０】第１の検出器で得られるＸ線の回折強度と第２の検出器で得られるダイレクト強度の経時変化の説明図である。
【図１１】第１の検出器と第２の検出器のＸ線強度比の経時変化の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  点検用検出器
２  測定用検出器
３  サンプル
４  Ｘ線源
５  直接Ｘ線
６  測定対象Ｘ線
１１  Ｘ線管球
１２  ステージ
１３  測定用検出器
１４  直接Ｘ線
１５  点検用検出器
１６  サンプルウェーハ
１７  回折Ｘ線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008076201.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008076201.tif 000011
【図１０】
2008076201.tif 000012
【図１１】
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