(57)【要約】【課題】　分析元素のスペクトルに他の元素のスペクトルが重なって測定を妨害する場合に、迅速、正確に重なり補正ができる蛍光Ｘ線分析装置を提供する。【解決手段】　前記他の元素の妨害スペクトルの強度と、前記他の元素のスペクトルで前記妨害スペクトルとは異なる補正用スペクトルの強度との相関関係を、記憶手段16が記憶する。補正用スペクトルの測定強度と前記相関関係に基づいて妨害スペクトルの強度を算出し、分析元素スペクトルを含む未補正スペクトルの測定強度から、前記算出した妨害スペクトルの強度を差し引いて、重なり補正手段17が分析元素スペクトルの強度を求める。未補正スペクトル測定時と、補正用スペクトル測定時で、選択手段15が相異なる１次Ｘ線源2A,2B,2Cを選択する。【選択図】　図１
2004138604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　単色化した１次Ｘ線を試料に照射する１次Ｘ線源と、
　試料から発生した蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器とを備え、
　前記１次Ｘ線源が複数で、各１次Ｘ線源が照射する１次Ｘ線の波長が相異なり、
　前記検出器で強度を測定しようとする蛍光Ｘ線の波長に応じて、前記複数の１次Ｘ線源から使用する１次Ｘ線源を選択する選択手段を備える蛍光Ｘ線分析装置であって、
　分析対象元素を代表する分析元素スペクトルに重なる他の元素の妨害スペクトルについて、その妨害スペクトルの強度と、前記他の元素のスペクトルであって前記妨害スペクトルとは異なる補正用スペクトルの強度との相関関係を記憶する記憶手段と、
　前記検出器で測定した補正用スペクトルの強度と前記記憶手段に記憶した相関関係とに基づいて妨害スペクトルの強度を算出し、前記検出器で前記分析元素スペクトルを含んで測定した未補正スペクトルの強度から、前記算出した妨害スペクトルの強度を差し引くことにより、前記分析元素スペクトルの強度を求める重なり補正手段とを備え、
　前記分析元素スペクトルを含む未補正スペクトルの強度を測定する際と、前記補正用スペクトルの強度を測定する際とにおいて、前記選択手段が相異なる１次Ｘ線源を選択するように、前記補正用スペクトルを設定された蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
　請求項１において、
　前記分析元素スペクトルとそれに対応する補正用スペクトルの組み合わせとして、Ｎａ−Ｋα線とＺｎ−Ｋα線、Ｎａ−Ｋα線とＧａ−Ｋα線、Ｍｇ−Ｋα線とＡｓ−Ｋα線、Ａｌ−Ｋα線とＢｒ−Ｋα線、Ｐ−Ｋα線とＺｒ−Ｋα線、Ｓ−Ｋα線とＭｏ−Ｋα線、および、Ｃｌ−Ｋα線とＲｕ−Ｋα線、のうちの少なくとも１組を含む蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、分析元素のスペクトルに他の元素のスペクトルが重なって測定を妨害する場合に、いわゆる重なり補正を行う蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　蛍光Ｘ線分析において、例えば、アルミニウムの含有率や付着量を求めるには、試料から発生するＡｌ−Ｋα線（分析元素スペクトル）の強度を測定するが、その試料に臭素が含まれる場合には、Ｂｒ−Ｌα線（妨害スペクトル）も発生してＡｌ−Ｋα線にスペクトルの一部が重なるので、そのままではＡｌ−Ｋα線のみの強度は測定できず、Ｂｒ−Ｌα線の強度も含まれてしまう。したがって、Ｂｒ−Ｌα線の強度を差し引く補正、つまり重なり補正が必要となるが、Ｂｒ−Ｌα線はＡｌ−Ｋα線と重なっているので、当然のことながらＢｒ−Ｌα線の強度を直接測定することはできない。
【０００３】
　そこで、試料が異なってもＢｒ−Ｌα線の強度とＢｒ−Ｋα線の強度との間に一定の関係があることを利用している。つまり、その相関関係を標準試料を用いてあらかじめ求めておき、分析対象試料について、波長においてＡｌ−Ｋα線から離れていて重ならないＢｒ−Ｋα線（補正用スペクトル）の強度を測定し、その強度を前記相関関係に当てはめてＢｒ−Ｌα線の強度を推定算出する。そして、算出したＢｒ−Ｌα線の強度を、測定したままで未補正のＡｌ−Ｋα線（妨害スペクトルが重なっている未補正スペクトル）の強度から差し引くことにより、Ａｌ−Ｋα線の強度を補正して求めている。
【０００４】
　その際、従来は、分析元素スペクトルであるＡｌ−Ｋα線を励起するのに用いた１次Ｘ線源を、そのまま補正用スペクトルであるＢｒ−Ｋα線を励起するのにも用いていた。つまり、照射する１次Ｘ線の波長が相異なる複数の１次Ｘ線源を備えた蛍光Ｘ線分析装置として、特願２００１−１６４２６１や下記特許文献１に記載のものがあるが、これらは、分析元素スペクトルに応じて適切な１次Ｘ線源を選択するものであって、重なり補正を考慮して、分析元素スペクトルの励起と、対応する補正用スペクトルの励起とにおいて、異なる１次Ｘ線源を用いるものではない。
【特許文献１】特許第２６９９１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　しかし、補正用スペクトルであるＢｒ−Ｋα線は、分析元素スペクトルであるＡｌ−Ｋα線と波長において隔たりがあるので、Ａｌ−Ｋα線について最適でバックグラウンドを低減させつつ効率よく励起できる１次Ｘ線源は、Ｂｒ−Ｋα線の励起には最適でない。したがって、Ｂｒ−Ｋα線を、十分にバックグラウンドを低減させつつ効率よく励起できないので、測定に長時間を要しかつ不正確になりやすく、その結果、Ａｌ−Ｋα線の強度の補正も、長時間を要しかつ不正確になりやすい。
【０００６】
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、分析元素のスペクトルに他の元素のスペクトルが重なって測定を妨害する場合に、迅速、正確に重なり補正ができる蛍光Ｘ線分析装置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、本発明の装置は、まず、単色化した１次Ｘ線を試料に照射する１次Ｘ線源と、試料から発生した蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器とを備え、前記１次Ｘ線源が複数で、各１次Ｘ線源が照射する１次Ｘ線の波長が相異なり、前記検出器で強度を測定しようとする蛍光Ｘ線の波長に応じて、前記複数の１次Ｘ線源から使用する１次Ｘ線源を選択する選択手段を備える蛍光Ｘ線分析装置である。
【０００８】
　そして、分析対象元素を代表する分析元素スペクトルに重なる他の元素の妨害スペクトルについて、その妨害スペクトルの強度と、前記他の元素のスペクトルであって前記妨害スペクトルとは異なる補正用スペクトルの強度との相関関係を記憶する記憶手段と、前記検出器で測定した補正用スペクトルの強度と前記記憶手段に記憶した相関関係とに基づいて妨害スペクトルの強度を算出し、前記検出器で前記分析元素スペクトルを含んで測定した未補正スペクトルの強度から、前記算出した妨害スペクトルの強度を差し引くことにより、前記分析元素スペクトルの強度を求める重なり補正手段とを備え、前記分析元素スペクトルを含む未補正スペクトルの強度を測定する際と、前記補正用スペクトルの強度を測定する際とにおいて、前記選択手段が相異なる１次Ｘ線源を選択するように、前記補正用スペクトルを設定されている。
【０００９】
　本発明の装置は、単色化した１次Ｘ線を試料に照射する１次Ｘ線源を複数備え、その中から、検出器で強度を測定しようとする蛍光Ｘ線の波長に応じてその蛍光Ｘ線を励起するのに最適な１次Ｘ線源を選択手段で選択して使用するので、分析元素スペクトルに重ならないように波長を隔てて設定される補正用スペクトルについて、分析元素スペクトルを励起する際に使用する１次Ｘ線源とは異なる、補正用スペクトルを励起するのに最適な１次Ｘ線源が使用される。したがって、補正用スペクトルを、十分にバックグラウンドを低減させつつ効率よく励起できるので、測定が短時間で済みかつ正確で、その結果、迅速、正確に重なり補正ができる。
【００１０】
　本発明における分析元素スペクトルとそれに対応する補正用スペクトルの組み合わせとしては、Ｎａ−Ｋα線とＺｎ−Ｋα線、Ｎａ−Ｋα線とＧａ−Ｋα線、Ｍｇ−Ｋα線とＡｓ−Ｋα線、Ａｌ−Ｋα線とＢｒ−Ｋα線、Ｐ−Ｋα線とＺｒ−Ｋα線、Ｓ−Ｋα線とＭｏ−Ｋα線、Ｃｌ−Ｋα線とＲｕ−Ｋα線などがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
　以下、本発明の一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を図面にしたがって説明する。まず、この装置の構成について説明する。この装置は、図１に示すように、単色化した１次Ｘ線１を試料に照射する１次Ｘ線源２と、試料１０から発生した蛍光Ｘ線１３の強度を測定する検出器１４とを備え、前記１次Ｘ線源２が複数、ここでは３つで、各１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃが照射する１次Ｘ線１Ａ，１Ｂ，１Ｃの波長が相異なり、前記検出器１４で強度を測定しようとする蛍光Ｘ線１３の波長に応じて、複数の１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃから使用する１次Ｘ線源を選択する選択手段１５を備える蛍光Ｘ線分析装置である。
【００１２】
　例えば、分析対象元素が珪素以下の軽元素である場合には、Ｗ−Ｍα線１Ａを照射する第１の１次Ｘ線源２Ａが、分析対象元素がリン以上亜鉛以下の中元素である場合には、Ｗ−Ｌβ線１Ｂを照射する第２の１次Ｘ線源２Ｂが、分析対象元素がガリウム以上の重元素である場合には、連続Ｘ線中のエネルギーが２２ｋｅＶのＸ線１Ｃを照射する第３の１次Ｘ線源２Ｃが、選択手段１５により選択される。なお、第３の１次Ｘ線源２Ｃが照射するＸ線１Ｃのエネルギーは、２２ｋｅＶに限らず、１８ｋｅＶから２４ｋｅＶまでの値であればよい。また、Ｚｎ−Ｋα線を測定する際には、Ｗ−Ｌβ線１Ｂを照射する第２の１次Ｘ線源２Ｂに代えて、エネルギーが２２ｋｅＶのＸ線１Ｃを照射する第３の１次Ｘ線源２Ｃを選択してもよい。
【００１３】
　より具体的には、３つの１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃとは、タングステンをターゲットとする単一のＸ線管３と、３つの分光素子５Ａ，５Ｂ，５Ｃのいずれかとの、３通りの組み合わせである。Ｘ線管３は、蛍光Ｘ線分析装置の筐体に対して固定されている。３つの分光素子５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、II方向の矢視図である図２に示すように、正三角柱の支持体６の側面にそれぞれ張り付けられて分光素子ブロック７を形成し、支持体６の上面および底面の重心をモータ８の回転軸８ａが貫いており、図１のモータ８の回転により分光面（表面）が紙面に垂直となる位置にきた分光素子５にＸ線管３からのＸ線４が入射される。
【００１４】
　各１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃが照射する１次Ｘ線１Ａ，１Ｂ，１Ｃの波長が相異なるように、ここでは、第１、第２、第３の１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃが、それぞれ、Ｗ−Ｍα線１Ａ（実線で示す）、Ｗ−Ｌβ線１Ｂ（一点鎖線で示す）、連続Ｘ線中のエネルギーが２２ｋｅＶのＸ線１Ｃ（二点鎖線で示す）を照射するように、各分光素子５Ａ（実線で示す），５Ｂ（一点鎖線で示す），５Ｃ（二点鎖線で示す）のいわゆるｄ値と、各分光素子５Ａ，５Ｂ，５ＣへのＸ線４の入射角θA ，θB ，θC とが設定されている。そして、どの１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃが選択されても、それぞれが照射する１次Ｘ線、つまり、Ｗ−Ｍα線１Ａ、Ｗ−Ｌβ線１Ｂ、２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが、試料１０の同じ部位に入射するように、選択手段１５が、分光素子交換器９を介して、モータ８および分光素子ブロック７の水平に対する角度（紙面に沿う回転角度）と、鉛直方向（紙面での上下方向）における高さとを調整する。
【００１５】
　一方、本実施形態の装置は、試料台１１に載置された半導体ウエハ等の試料１０に、例えば０．０５度程度の微小な入射角α（図１では誇大に示す）で入射させ、検出器１４にＳＳＤを用いる全反射蛍光Ｘ線分析装置であり、１次Ｘ線１Ａ，１Ｂ，１Ｃを変更しても試料１０への入射角αおよび入射部位を維持するように、選択手段１５が、試料台調整器１２を介して、試料１０を載置した試料台１１の水平に対する角度（紙面に沿う回転角度）と、鉛直方向（紙面での上下方向）における高さとを調整する。Ｗ−Ｍα線１Ａが照射されるときの試料１０を実線で示し、Ｗ−Ｌβ線１Ｂが照射されるときの試料１０を一点鎖線で示し、、２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが照射されるときの試料１０を二点鎖線で示す。
【００１６】
　また、この装置は、以下の記憶手段１６と重なり補正手段１７とを備えている。記憶手段１６は、分析対象元素を代表する分析元素スペクトルに重なる他の元素の妨害スペクトルについて、その妨害スペクトルの強度と、前記他の元素のスペクトルであって前記妨害スペクトルとは異なる補正用スペクトルの強度との相関関係を記憶する。例えば、アルミニウムが汚染物として付着したシリコンウエハが試料１０であって、分析元素スペクトルＡｌ−Ｋα線に妨害スペクトルＢｒ−Ｌα線が重なり、補正用スペクトルとしてＢｒ−Ｋα線を用いる場合には、標準試料として、臭素のみを付着させたシリコンウエハで付着量が相異なるものを数枚用意し、１次Ｘ線として、Ｂｒ−Ｋα線を励起するのに適切な２２ｋｅＶのＸ線１Ｃを照射して、Ｂｒ−Ｌα線の測定強度とＢｒ−Ｋα線の測定強度との相関関係を記憶させておく。
【００１７】
　重なり補正手段１７は、前記検出器（ＳＳＤ）１４で測定した補正用スペクトルの強度と記憶手段１６に記憶した相関関係とに基づいて妨害スペクトルの強度を算出し、検出器１４で前記分析元素スペクトルを含んで測定した未補正スペクトルの強度から、前記算出した妨害スペクトルの強度を差し引くことにより、分析元素スペクトルの強度を求める。この記憶手段１６、重なり補正手段１７は、前記選択手段１５とともに、この装置の制御手段１８に含まれる。
【００１８】
　さらに、この装置では、分析元素スペクトルを含む未補正スペクトルの強度を測定する際と、補正用スペクトルの強度を測定する際とにおいて、選択手段１５が相異なる１次Ｘ線源２を選択するように、補正用スペクトルを設定されている。例えば、分析元素スペクトルとそれに対応する補正用スペクトルの組み合わせとして、Ａｌ−Ｋα線とＢｒ−Ｋα線、Ｎａ−Ｋα線とＺｎ−Ｋα線、および、Ｍｇ−Ｋα線とＡｓ−Ｋα線を含んでいる。
【００１９】
　次に、本実施形態の装置の動作について説明する。アルミニウムが汚染物として付着したシリコンウエハを試料１０として、アルミニウムの付着量を分析する場合を例にとると、まず、操作者が、試料１０を試料台１１に載置し、分析しようとする所望の部位とアルミニウムの付着量を分析する旨を図示しないキーボード等の入力手段から、制御手段１８に入力する。すると、選択手段１５により第１の１次Ｘ線源２Ａが選択され、分光素子５Ａ、Ｘ線源３からのＸ線４の分光素子５Ａへの入射角θA 、分光素子５Ａの高さ、１次Ｘ線１Ａの試料１０への入射角α、および、試料１０の高さが適切に設定され、１次Ｘ線としてＷ−Ｍα線１Ａが、試料１０の前記所望の部位に照射される。そして、試料１０から発生する分析元素スペクトルＡｌ−Ｋα線を含む未補正スペクトル１３の強度が検出器１４で測定される。
【００２０】
　次に、選択手段１５により第３の１次Ｘ線源２Ｃが選択され、分光素子５Ｃ、Ｘ線源３からのＸ線４の分光素子５Ａへの入射角θC 、分光素子５Ｃの高さ、１次Ｘ線１Ｃの試料１０への入射角α、および、試料１０の高さが適切に設定され、１次Ｘ線として２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが、試料１０の前記所望の部位に照射される。そして、試料１０から発生する補正用スペクトルＢｒ−Ｋα線１３の強度が検出器１４で測定される。
【００２１】
　そして、重なり補正手段１７が、補正用スペクトルＢｒ−Ｋα線の測定強度と記憶手段１６に記憶した相関関係とに基づいて妨害スペクトルＢｒ−Ｌα線の強度を算出し、前記未補正スペクトルの測定強度から、算出した妨害スペクトルＢｒ−Ｌα線の強度を差し引くことにより、分析元素スペクトルＡｌ−Ｋα線の強度を求める。
【００２２】
　このように、本実施形態の装置は、単色化した１次Ｘ線１Ａ，１Ｂ，１Ｃを試料に照射する１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃを３つ備え、その中から、検出器１４で強度を測定しようとする蛍光Ｘ線１３の波長に応じてその蛍光Ｘ線１３を励起するのに最適な１次Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃを選択手段１５で選択して使用するので、分析元素スペクトル（例えばＡｌ−Ｋα線）に重ならないように波長を隔てて設定される補正用スペクトル（例えばＢｒ−Ｋα線）について、分析元素スペクトルを励起する際に使用する１次Ｘ線源（例えば１Ａ）とは異なる、補正用スペクトルを励起するのに最適な１次Ｘ線源（例えば１Ｃ）が使用される。したがって、補正用スペクトルを、十分にバックグラウンドを低減させつつ効率よく励起できるので、測定が短時間で済みかつ正確で、その結果、迅速、正確に重なり補正ができる。
【００２３】
　分析元素スペクトルとそれに対応する補正用スペクトルの組み合わせは、Ａｌ−Ｋα線とＢｒ−Ｋα線に限らず、分析元素スペクトルＮａ−Ｋα線に妨害スペクトルＺｎ−Ｌα線が重なり、補正用スペクトルとしてＺｎ−Ｋα線を用いる場合には、１次Ｘ線としてＷ−Ｍα線１Ａが試料１０に照射され、分析元素スペクトルＮａ−Ｋα線を含む未補正スペクトル１３の強度が測定された後、１次Ｘ線としてＷ−Ｌβ線１Ｂ（または２２ｋｅＶのＸ線１Ｃ）が試料１０に照射され、補正用スペクトルＺｎ−Ｋα線１３の強度が測定される。
【００２４】
　また、分析元素スペクトルＭｇ−Ｋα線に妨害スペクトルＡｓ−Ｌα線が重なり、補正用スペクトルとしてＡｓ−Ｋα線を用いる場合には、１次Ｘ線としてＷ−Ｍα線１Ａが試料１０に照射され、分析元素スペクトルＭｇ−Ｋα線を含む未補正スペクトル１３の強度が測定された後、１次Ｘ線として２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが試料１０に照射され、補正用スペクトルＡｓ−Ｋα線１３の強度が測定される。
【００２５】
　さらにまた、分析元素スペクトルＮａ−Ｋα線に妨害スペクトルＧａ−Ｌα線が重なり、補正用スペクトルとしてＧａ−Ｋα線を用いる場合には、１次Ｘ線としてＷ−Ｍα線１Ａが試料１０に照射され、分析元素スペクトルＮａ−Ｋα線を含む未補正スペクトル１３の強度が測定された後、１次Ｘ線として２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが試料１０に照射され、補正用スペクトルＧａ−Ｋα線１３の強度が測定される。
【００２６】
　さらにまた、分析元素スペクトルＰ−Ｋα線に妨害スペクトルＺｒ−Ｌα線が重なり、補正用スペクトルとしてＺｒ−Ｋα線を用いる場合には、１次Ｘ線としてＷ−Ｌβ線１Ｂが試料１０に照射され、分析元素スペクトルＰ−Ｋα線を含む未補正スペクトル１３の強度が測定された後、１次Ｘ線として２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが試料１０に照射され、補正用スペクトルＺｒ−Ｋα線１３の強度が測定される。
【００２７】
　さらにまた、分析元素スペクトルＳ−Ｋα線に妨害スペクトルＭｏ−Ｌα線が重なり、補正用スペクトルとしてＭｏ−Ｋα線を用いる場合には、１次Ｘ線としてＷ−Ｌβ線１Ｂが試料１０に照射され、分析元素スペクトルＳ−Ｋα線を含む未補正スペクトル１３の強度が測定された後、１次Ｘ線として２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが試料１０に照射され、補正用スペクトルＭｏ−Ｋα線１３の強度が測定される。
【００２８】
　さらにまた、分析元素スペクトルＣｌ−Ｋα線に妨害スペクトルＲｕ−Ｌα線が重なり、補正用スペクトルとしてＲｕ−Ｋα線を用いる場合には、１次Ｘ線としてＷ−Ｌβ線１Ｂが試料１０に照射され、分析元素スペクトルＣｌ−Ｋα線を含む未補正スペクトル１３の強度が測定された後、１次Ｘ線として２２ｋｅＶのＸ線１Ｃが試料１０に照射され、補正用スペクトルＲｕ−Ｋα線１３の強度が測定される。このように、分析元素スペクトルとそれに対応する補正用スペクトルの組み合わせは、種々考えられる。
【００２９】
　なお、本実施形態の装置では、１次Ｘ線源を３つとしたが、本発明では、２つでも、４つ以上でもよい。また、本発明は、全反射蛍光Ｘ線分析装置のようなエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置に限らず、波長分散型の蛍光Ｘ線分析装置にも適用できる。波長分散型の装置は、検出側に分光素子を用いるので、エネルギー分散型の装置よりもエネルギー分解能が高く、重なり補正の必要性は低くなるが、本発明を適用すれば、エネルギー分散型の装置の場合と同様の効果が得られる。
【００３０】
　以上詳細に説明したように、本発明の蛍光Ｘ線分析装置によれば、分析元素のスペクトルに他の元素のスペクトルが重なって測定を妨害する場合に、迅速、正確に重なり補正ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【図２】図１における同装置の分光素子ブロックのII方向矢視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　１次Ｘ線
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ　１次Ｘ線源
１０　試料
１３　蛍光Ｘ線
１４　検出器
１５　選択手段
１６　記憶手段
１７　重なり補正手段
【図１】
2004138604.tif 000003
【図２】
2004138604.tif 000004