JPH0197843A - 全反射蛍光x線構造解析装置 - Google Patents
全反射蛍光x線構造解析装置Info
- Publication number
- JPH0197843A JPH0197843A JP62253816A JP25381687A JPH0197843A JP H0197843 A JPH0197843 A JP H0197843A JP 62253816 A JP62253816 A JP 62253816A JP 25381687 A JP25381687 A JP 25381687A JP H0197843 A JPH0197843 A JP H0197843A
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- JP
- Japan
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- ray
- sample
- incident
- vacuum
- vacuum container
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野〕
本発明は、例えば半導体素子など電子装置を構成する薄
膜を積層して形成される積層膜について積層状態のまま
各薄膜と各界面の原子配列を解析する評価装置に好適な
全反射蛍光X線構造解析装置に関する。
膜を積層して形成される積層膜について積層状態のまま
各薄膜と各界面の原子配列を解析する評価装置に好適な
全反射蛍光X線構造解析装置に関する。
従来の装置はフォトン・ファクトリ−・アクティビティ
・レポート1982/83年、V−28頁(Photo
n Factory Activity Report
1982/83゜V −28)に記載のあるような、
被測定試料に入射X線全てを吸収させ蛍光X線を発生さ
せるが、大気中で試料表面上の全反射を生じさせ、試料
から発生する蛍光X線と全反射X線強度を測定する装置
となっていた。
・レポート1982/83年、V−28頁(Photo
n Factory Activity Report
1982/83゜V −28)に記載のあるような、
被測定試料に入射X線全てを吸収させ蛍光X線を発生さ
せるが、大気中で試料表面上の全反射を生じさせ、試料
から発生する蛍光X線と全反射X線強度を測定する装置
となっていた。
上記従来技術は大気中で計測を行う装置であったため空
気によるX線の吸収や散乱の影響を受は入射X線光子エ
ネルギーを低く設定し、例えば硅素の蛍光X線や二次電
子を測定することによる硅不可能であるとともに、半導
体装置に用いられている多層の膜を表面から深さ方向に
数nmずつ削除して薄膜の深さ方向の原子配列構造の変
化や、膜界面付近の構造変化に関するデータの取得に対
する配慮がなされておらず、多層の薄膜の全体の評価が
充分に行なえないという問題点があった。
気によるX線の吸収や散乱の影響を受は入射X線光子エ
ネルギーを低く設定し、例えば硅素の蛍光X線や二次電
子を測定することによる硅不可能であるとともに、半導
体装置に用いられている多層の膜を表面から深さ方向に
数nmずつ削除して薄膜の深さ方向の原子配列構造の変
化や、膜界面付近の構造変化に関するデータの取得に対
する配慮がなされておらず、多層の薄膜の全体の評価が
充分に行なえないという問題点があった。
本発明の目的は入射X線光子エネルギーを低く設定して
も、例えば硅素化合物薄膜の原子配列構造をも解析可能
とし、且つ多層の薄膜の深さ方向の三次元的原子配列構
造の変化をも解析可能な全反射蛍光X線構造解析装置を
提供することにある。
も、例えば硅素化合物薄膜の原子配列構造をも解析可能
とし、且つ多層の薄膜の深さ方向の三次元的原子配列構
造の変化をも解析可能な全反射蛍光X線構造解析装置を
提供することにある。
、 〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、入射X線強度、蛍光X線強度、二次電子強
度、全反射X線強度を測定する各々の検出器及び所望に
より試料表面の削除(エツチング)を可能とするイオン
銃を真空容器内に設置し、入射X線が試料表面で全反射
するよう入射X線ビームの軸に対する試料表面の傾き角
を微調整し、且つ入射X線ビームの軸に対する試料表面
の位置を微調整可能な直線移動と入射X線の偏光方向に
合わせて試料を回転できる機構を備□え真空度を低下さ
せないような真空容器外からの回転駆動導入機構を用い
て制御することにより達成される。更に詳しく以下に本
発明装置の特徴点を述べる。
度、全反射X線強度を測定する各々の検出器及び所望に
より試料表面の削除(エツチング)を可能とするイオン
銃を真空容器内に設置し、入射X線が試料表面で全反射
するよう入射X線ビームの軸に対する試料表面の傾き角
を微調整し、且つ入射X線ビームの軸に対する試料表面
の位置を微調整可能な直線移動と入射X線の偏光方向に
合わせて試料を回転できる機構を備□え真空度を低下さ
せないような真空容器外からの回転駆動導入機構を用い
て制御することにより達成される。更に詳しく以下に本
発明装置の特徴点を述べる。
(1)入射X線の強度検出手段と蛍光X線検出手段と二
次電子検出手段と測定試料の載置された試料台とを内蔵
した真空容器に、X線入射手段と真空排気手段とを設け
ると共に前記試料台が少なくとも前記X線入射手段によ
り入射するX線ビームを全反射させることができるよう
に任意の角度□で前記X線ビーム軸に対し傾斜する手段
と前記入射X線ビーム軸方向に移動する手段と前記X線
ビーム軸中心に回転移動できる手段と上、下へ移動でき
る昇降手段とを有し、これら一連の試料台を傾斜、移動
させる操作を前記真空容器内の真空度を維持しつつ、前
記真空容器外から操作できる機構を備えたこと。
次電子検出手段と測定試料の載置された試料台とを内蔵
した真空容器に、X線入射手段と真空排気手段とを設け
ると共に前記試料台が少なくとも前記X線入射手段によ
り入射するX線ビームを全反射させることができるよう
に任意の角度□で前記X線ビーム軸に対し傾斜する手段
と前記入射X線ビーム軸方向に移動する手段と前記X線
ビーム軸中心に回転移動できる手段と上、下へ移動でき
る昇降手段とを有し、これら一連の試料台を傾斜、移動
させる操作を前記真空容器内の真空度を維持しつつ、前
記真空容器外から操作できる機構を備えたこと。
(2)前記真空容器の中に更に集束イオンビーム照射手
段を設け、前記試料表面をエツチングし得るようになし
たこと。
段を設け、前記試料表面をエツチングし得るようになし
たこと。
さらにまた、本発明装装置の測定原理についで、以下図
面を引用して詳述する。 ′第1図は試料表面
でのX線ビームの全反射の様子を示した模式図である。
面を引用して詳述する。 ′第1図は試料表面
でのX線ビームの全反射の様子を示した模式図である。
同図において、□入射X線ビーム軸iは試料1の表面S
で反射角θで全反□射される。入射X線は表面から深さ
dまで侵入し、この範囲内で全反射が生じ、Xiとほぼ
同等なX線強度をもつ全反射ビームXrが出射される。
で反射角θで全反□射される。入射X線は表面から深さ
dまで侵入し、この範囲内で全反射が生じ、Xiとほぼ
同等なX線強度をもつ全反射ビームXrが出射される。
このとき、入射X線ビームの侵入深さdが試料となる薄
膜層2(第−層)の厚さdaより小さければ。
膜層2(第−層)の厚さdaより小さければ。
Xrは表面第一層のみによる。なお、21は第二層目の
薄膜を示す。
薄膜を示す。
第2図にSiO□を試料として、入射X @ X iの
光子エネルギーEと試料・入射X線ビーム間の全反射角
θとX線の侵入深さdとの関係を示す、侵入深さdは試
料の密度ρ、X線吸収係数等の関数であり、試料を構成
する元素により、特定のEで急激な変化を示す。
光子エネルギーEと試料・入射X線ビーム間の全反射角
θとX線の侵入深さdとの関係を示す、侵入深さdは試
料の密度ρ、X線吸収係数等の関数であり、試料を構成
する元素により、特定のEで急激な変化を示す。
試料がX線を全反射できる最大のエネルギーは全反射臨
界エネルギーEcと呼ばれ、(1)式で示され、Ecよ
り小さなX線エネルギーに対して全反射を生ずる。
界エネルギーEcと呼ばれ、(1)式で示され、Ecよ
り小さなX線エネルギーに対して全反射を生ずる。
Ec=1140fT7θ ・・・・・・(1)SiO
□を試料として、構造解析に必要なEXAFS領域を測
定するためにはθを0.5°とする必要があることが第
2図より判る。このときのX線の侵入深さは、d=6〜
10nmである。
□を試料として、構造解析に必要なEXAFS領域を測
定するためにはθを0.5°とする必要があることが第
2図より判る。このときのX線の侵入深さは、d=6〜
10nmである。
半導体用の膜として積層される薄膜は厚さが、20〜1
100n程度であり、d410nmであれば、積層状態
の最上層の原子配列構造のみを得ることが可能である。
100n程度であり、d410nmであれば、積層状態
の最上層の原子配列構造のみを得ることが可能である。
本発明では、入射X線ビームに対する試料の全反射条件
の設定を高真空に排気された容器の中に設置された試料
ステージで行ない、試料ステージの制御を真空度に悪影
響を与えない真空容器外からの回転導入を介して行なう
。また、X線強度を測定するための検出器も高真空に排
気された真空容器内に設定しており、空気によるX線の
吸収や散乱が皆無である。
の設定を高真空に排気された容器の中に設置された試料
ステージで行ない、試料ステージの制御を真空度に悪影
響を与えない真空容器外からの回転導入を介して行なう
。また、X線強度を測定するための検出器も高真空に排
気された真空容器内に設定しており、空気によるX線の
吸収や散乱が皆無である。
それによって、硅素の蛍光Xiのような低エネルギーの
xB強度や試料表面から放出される二次電子の強度が、
全反射条件の下で精度高く測定可能であり、試料表面の
原子配列構造の解析ができる。また、イオン銃を用いて
集束イオンビームを試料表面に照射すれば、照射条件(
イオンビームの電流及び照射時間)により、任意の幅と
深さの加工(エツチング)ができ、これにより得られた
新たな試料表面についての原子配列構造の情報を得るこ
とができる。
xB強度や試料表面から放出される二次電子の強度が、
全反射条件の下で精度高く測定可能であり、試料表面の
原子配列構造の解析ができる。また、イオン銃を用いて
集束イオンビームを試料表面に照射すれば、照射条件(
イオンビームの電流及び照射時間)により、任意の幅と
深さの加工(エツチング)ができ、これにより得られた
新たな試料表面についての原子配列構造の情報を得るこ
とができる。
次に本発明の実施例を図面に従って説明する。
第3図に本発明装置の実施例を示す。同図は本発明実施
例装置の要部を示したもので、この中に、試料台38の
上に載置された試料31があり、これが下記に述べる種
々の機構により、入射X線ビームX1の軸を中心とした
回転移動及び試料台の高さの昇降移動ができるようにな
っていると共に上記入射X線Xiに対して試料を全反射
可能な角度に傾斜できるようになっている。しかも、こ
れらの操作はいずれも高真空状態を維持したまま、真空
容器30の外部から行なえる。それでは、真空容器
30内に設けられた上記試料台38の動作機構と構成
を主体に以下具体的に説明する。
例装置の要部を示したもので、この中に、試料台38の
上に載置された試料31があり、これが下記に述べる種
々の機構により、入射X線ビームX1の軸を中心とした
回転移動及び試料台の高さの昇降移動ができるようにな
っていると共に上記入射X線Xiに対して試料を全反射
可能な角度に傾斜できるようになっている。しかも、こ
れらの操作はいずれも高真空状態を維持したまま、真空
容器30の外部から行なえる。それでは、真空容器
30内に設けられた上記試料台38の動作機構と構成
を主体に以下具体的に説明する。
図において、ウオーム・ギヤ33と34は試料31の回
転用ウオーム・ギヤで、試料台38に載置された試料3
1を入射X線Xiの軸を中心に回転させることのできる
機構となっている。ウオーム・ギヤ33と34の回転の
差はベベル・ギヤ35.36の噛み合わせを通してネジ
37(全反射角設定用ネジ)を回転させ、その結果とし
て試料台38は支点32を中心に上下に移動可能となり
入J)t X IIA X iに対して微小角度でX線
の全反射が得られる角度に設定可能な機構となっている
。なお、バネ43は試料台38をベース44から安定に
押付けておくためのものである。
転用ウオーム・ギヤで、試料台38に載置された試料3
1を入射X線Xiの軸を中心に回転させることのできる
機構となっている。ウオーム・ギヤ33と34の回転の
差はベベル・ギヤ35.36の噛み合わせを通してネジ
37(全反射角設定用ネジ)を回転させ、その結果とし
て試料台38は支点32を中心に上下に移動可能となり
入J)t X IIA X iに対して微小角度でX線
の全反射が得られる角度に設定可能な機構となっている
。なお、バネ43は試料台38をベース44から安定に
押付けておくためのものである。
平ギヤ39,40はそれぞれ、ウオーム・ギア33.3
4に対して回転を伝達する。平ギヤ41は試料ステージ
全体を上下させる機能をもつ、平ギア39.40゜41
はいずれも超高真空用回転導入機構42により駆動され
る。図中、平ギヤ39.40に対応する超高真空用回転
導入機構は省略している。全反射条件の達成の成否は窓
45に塗布された蛍光体の発光により確認することがで
きる。
4に対して回転を伝達する。平ギヤ41は試料ステージ
全体を上下させる機能をもつ、平ギア39.40゜41
はいずれも超高真空用回転導入機構42により駆動され
る。図中、平ギヤ39.40に対応する超高真空用回転
導入機構は省略している。全反射条件の達成の成否は窓
45に塗布された蛍光体の発光により確認することがで
きる。
次に第4図を用いて、本実施例装置の真空系及び試料表
面の集束イオンビームによるエツチング時の動作につい
て具体的に説明する。
面の集束イオンビームによるエツチング時の動作につい
て具体的に説明する。
第4図は、入射X線Xiの入射方向側から見た本実施例
装置を示している。本実施例装置では、シンクロトロン
放射光のような偏光X線源を用いることを前提として、
蛍光X線検出器46a、46bを互いに直交する位置関
係に設置している。このとき、試料は回転機構により3
1a、31bの位置にそれぞれ設定される。試料表面を
エツチングする場合はイオン銃47に対し、試料は31
cの位置に設定される。真空容器30には真空排気装置
48が取付けてあり、内部を高真空に保っている。真空
容器30にはゲートバルブ49を介して、予備排気室5
0が取り付けられており、真空排気装置151により、
真空容器30の真空度を低下させることなく、試料交換
レバー56の操作で試料交換が可能である。
装置を示している。本実施例装置では、シンクロトロン
放射光のような偏光X線源を用いることを前提として、
蛍光X線検出器46a、46bを互いに直交する位置関
係に設置している。このとき、試料は回転機構により3
1a、31bの位置にそれぞれ設定される。試料表面を
エツチングする場合はイオン銃47に対し、試料は31
cの位置に設定される。真空容器30には真空排気装置
48が取付けてあり、内部を高真空に保っている。真空
容器30にはゲートバルブ49を介して、予備排気室5
0が取り付けられており、真空排気装置151により、
真空容器30の真空度を低下させることなく、試料交換
レバー56の操作で試料交換が可能である。
次に第5図を用いて本実施例装置の全体について説明す
る。
る。
図に於て、真空容器30は載置台58の上に載置される
。真空容器30のX線源側には入射X @ X iの強
度測定用検出器53、試料へ入射するX線の形状を整え
るための四極スリット55及びX線源と接続するための
インターフェース57が接続される。真空容器30には
、反射X線強度検出器54が蛍光体を塗布した窓45と
交換して取付けられ、二次電子検出器52a、52bが
取付けられている。載置台58は上下微動が可能な装置
架台59に、傾斜調整用リンク60を通して結合され、
入射X線Xiの軸と装置全体の光軸が一致するように調
整設定される。
。真空容器30のX線源側には入射X @ X iの強
度測定用検出器53、試料へ入射するX線の形状を整え
るための四極スリット55及びX線源と接続するための
インターフェース57が接続される。真空容器30には
、反射X線強度検出器54が蛍光体を塗布した窓45と
交換して取付けられ、二次電子検出器52a、52bが
取付けられている。載置台58は上下微動が可能な装置
架台59に、傾斜調整用リンク60を通して結合され、
入射X線Xiの軸と装置全体の光軸が一致するように調
整設定される。
上記のように、本発明によれば、高真空の容器内にX線
検出器及び二次電子検出器を設置するとともに、試料表
面での全反射条件に設定可能な試料ステージを設置した
ため、蛍光X線強度の小さい硅素化合物においても厚さ
10nm程度の原子配列構造の情報を収得できるという
効果がある。
検出器及び二次電子検出器を設置するとともに、試料表
面での全反射条件に設定可能な試料ステージを設置した
ため、蛍光X線強度の小さい硅素化合物においても厚さ
10nm程度の原子配列構造の情報を収得できるという
効果がある。
第1図及び第2図は1本発明の原理説明のための試料表
面でのX線全反射の模式図及びX線エネルギーとX線侵
入深さとの関係を示した曲線図。 第3図は本発明装置の主として真空容器内及び外部周辺
の要部を示した一部断面の正面図、第4図は、入射X
@ X iの入射方向から見た本発明装置の要部説明図
、第5図は1本発明装置の全体構成を示す正面図である
。 図において、 1.31・・・試料 2・・・表面薄III層 30・・・真空容器 31a、31b、31cm試料設定位置32・・・支点 33、34・・・ウオーム・ギヤ 35、36・・・ベベルギヤ 37・・・全反射設定用ネジ 38・・・試料台 39、40.41・・・平ギヤ 42・・・回転導入機構 43・・・バネ 44・・・ベース − 45・・・窓 46a、 46b、・・・蛍光X線検出器47・・・イ
オン銃 48、51・・・真空排気装置 50・・・予備排気室 52a、 52b・・・二次電子検出器53・・・入射
X線強度測定用検出器 54・・・反射X線強度検出器 55・・・四極スリット 56・・・試料交換レバー 57・・・インターフェース 58・・・載置台 59・・・装置架台 60・・・傾斜調整リンク 代理人弁理士 中 村 純之助 04に及射n喜エネルギー X線光子エネルギー <hev)(E)執゛判表面で/
)X疎優入際さ 第4図
面でのX線全反射の模式図及びX線エネルギーとX線侵
入深さとの関係を示した曲線図。 第3図は本発明装置の主として真空容器内及び外部周辺
の要部を示した一部断面の正面図、第4図は、入射X
@ X iの入射方向から見た本発明装置の要部説明図
、第5図は1本発明装置の全体構成を示す正面図である
。 図において、 1.31・・・試料 2・・・表面薄III層 30・・・真空容器 31a、31b、31cm試料設定位置32・・・支点 33、34・・・ウオーム・ギヤ 35、36・・・ベベルギヤ 37・・・全反射設定用ネジ 38・・・試料台 39、40.41・・・平ギヤ 42・・・回転導入機構 43・・・バネ 44・・・ベース − 45・・・窓 46a、 46b、・・・蛍光X線検出器47・・・イ
オン銃 48、51・・・真空排気装置 50・・・予備排気室 52a、 52b・・・二次電子検出器53・・・入射
X線強度測定用検出器 54・・・反射X線強度検出器 55・・・四極スリット 56・・・試料交換レバー 57・・・インターフェース 58・・・載置台 59・・・装置架台 60・・・傾斜調整リンク 代理人弁理士 中 村 純之助 04に及射n喜エネルギー X線光子エネルギー <hev)(E)執゛判表面で/
)X疎優入際さ 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入射X線の強度検出手段と蛍光X線検出手段と二次
電子検出手段と測定試料の載置された試料台とを内蔵し
た真空容器に、X線入射手段と真空排気手段とを設ける
と共に前記試料台が少なくとも前記X線入射手段により
入射するX線ビームを全反射させることができるように
任意の角度で前記X線ビーム軸に対し傾斜する手段と前
記入射X線ビーム軸方向に移動する手段と前記X線ビー
ム軸中心に回転移動できる手段と上、下へ移動できる昇
降手段とを有し、これら一連の試料台を傾斜、移動させ
る操作を前記真空容器内の真空度を維持しつつ、前記真
空容器外から操作できる機構を備えたことを特徴とする
全反射蛍光X線構造解析装置。 2、前記真空容器の中に更に集束イオンビーム照射手段
を設け、前記試料表面をエッチングし得るようになした
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の全反射蛍
光X線構造解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253816A JPH0197843A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 全反射蛍光x線構造解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253816A JPH0197843A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 全反射蛍光x線構造解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0197843A true JPH0197843A (ja) | 1989-04-17 |
Family
ID=17256534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62253816A Pending JPH0197843A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 全反射蛍光x線構造解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0197843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03202760A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 全反射螢光x線分折装置 |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP62253816A patent/JPH0197843A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03202760A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 全反射螢光x線分折装置 |
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