全反射蛍光Ｘ線分析装置
【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、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる装置を提供する。
【解決手段】以下のように動作する制御手段２４を備える。試料台２よりも大径の円板状の試料１について、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐台の上面と側面等で近似することにより、縦断面における試料表面１ａの傾きを半径方向の距離の関数として求め、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料１の半径と平面視した１次Ｘ線３とのなすずれ角度δを算出し、前記ステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度δに基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点で１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度φを調整する。
【解決手段】以下のように動作する制御手段２４を備える。試料台２よりも大径の円板状の試料１について、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐台の上面と側面等で近似することにより、縦断面における試料表面１ａの傾きを半径方向の距離の関数として求め、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料１の半径と平面視した１次Ｘ線３とのなすずれ角度δを算出し、前記ステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度δに基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点で１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度φを調整する。
【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α（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α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α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α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α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。
【０００５】
また、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めるべく、例えば特許文献２に第１構成として記載されている装置では、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している。
【０００６】
そして、さらに短時間で測定強度の分布を求めるべく、特許文献２に第３構成として記載されている装置では、分析対象試料について、各測定点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、その測定強度を補正することもせずに、測定強度の分布を求める。つまり、分析対象試料ごとに基準強度を測定しないので、その分測定時間が短くなるが、マッピング測定の正確さは、今一つ十分とはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２９７８４６０号公報（段落０００３〜０００７、００２６〜００３２、００３４〜００３６）
【特許文献２】特許第４０９５９９１号公報（段落０００７〜００１２、００１８〜００２１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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で、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる装置が要求される。
【０００９】
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、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、円板状の試料台と、その試料台に載置された試料の移動、回転および傾き調整が可能なステージとを備え、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線分析装置であって、単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つように前記ステージを調整する制御手段を備えている。
【００１１】
この制御手段は、前記試料台よりも大径の円板状の試料について、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面を円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面の傾きを半径方向の距離の関数として求める。そして、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料の半径と平面視した１次Ｘ線とのなすずれ角度を算出し、さらに、各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点に対応するステージ座標で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。
【００１２】
本願発明者は、試料台よりも大径の円板状の試料について、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面を円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、試料台に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面の傾きが半径方向の距離の関数として表せることを見出すとともに、そのような関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さを損なわないために、単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つようにステージが調整される装置では、半径方向の距離が同じであっても測定点によって１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きが異なることに由来して測定点ごとにステージ角度の調整が必要であることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１３】
つまり、本発明の装置では、まず、試料台よりも大径の円板状の試料のたわみについては、試料表面の傾きを上述のような半径方向の距離の関数として求めるので、測定点ごとの基準Ｘ線の強度測定などが不要である。そして、単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つようにステージが調整されるのであるが、各測定点に対応するステージ座標および前記関数に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きを算出し、その傾きを用いて各測定点において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ので、前記関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さが損なわれない。したがって、大径のウエハなどについて測定点が多数指定されても、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一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】試料の一例を示す図である。
【図４】試料台に静電チャックを使用せずに載置された大径のシリコンウエハについて、たわみによる試料表面の傾きと半径方向の距離との関係を示す図である。
【図５】試料台に静電チャックを使用して載置された大径のシリコンウエハについて、たわみによる試料表面の傾きと半径方向の距離との関係を示す図である。
【図６】各測定点を通る試料の半径と平面視した１次Ｘ線とのなすずれ角度を示す図である。
【図７】試料台に静電チャックを使用せずに載置された大径のシリコンウエハについて、たわみに関して何ら補正せずに測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【図８】図７と同様のシリコンウエハについて、図４で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【図９】試料台に静電チャックを使用して載置された大径のシリコンウエハについて、たわみに関して何ら補正せずに測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【図１０】図９と同様のシリコンウエハについて、図５で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一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、円板状の試料台２と、その試料台２に載置された試料１の移動、回転および傾き調整が可能なステージ１８とを備え、Ｘ線管などのＸ線源１７から試料表面１ａ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α（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。試料１は、例えばシリコンウエハなどの半導体ウエハであり、図３に示すように、オリフラ１ｂやノッチを有してもよく、表面１ａに複数の測定すべき位置、すなわち測定点３２がある。
【００１６】
図１に示すように、ステージ１８は、以下のθステージ１１、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θステージ（回転移動手段）１１の上面に固定されている。θステージ１１は円柱状でその中心軸回りに、その下のＸＹステージ（平行移動手段）１２の上部１２ａに対し、回転自在に設置されている。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、θステージ１１およびＸＹステージ１２の調整により、試料表面１ａの任意の測定点（任意の位置）に、任意の方向から（単結晶である試料の結晶格子に対して任意の方位から）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。
【００１７】
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。
【００１８】
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への１次Ｘ線３の入射角度α（図２）を変化させることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
この実施形態の装置は、プログラムによって以下の制御手段２４として機能するコンピュータを備えており、この制御手段２４は、まず、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８のθステージ１１およびＸＹステージ１２を調整する。このように調整するのは、例えば、直線移動および回転移動のみが可能なｒθステージの調整で試料表面１ａの任意の複数の測定点に１次Ｘ線３を照射させると、シリコンウエハのように単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つことができず、測定点ごとに散乱Ｘ線の強度つまりバックグラウンドの強度が変化し、正確なマッピング測定を行うことができないからである。
【００２１】
また、近年の半導体ウエハの大径化によって試料台２に載置すると周辺部がはみ出して自重でたわむような試料１に対処するため、この制御手段２４は、例えば図示しない入力手段から試料１が試料台２よりも大径の円板状である旨が入力されると、その試料１について、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面１ａの傾きを半径方向の距離の関数として求める。
【００２２】
ここで、このように試料表面１ａの傾きが半径方向の距離の関数として求められる理由について説明する。試料台２は、試料１を静電力で吸着する静電チャックを有することが多いが、例えば静電チャックを使用せずに、直径７８ｍｍの試料台２に、試料１として直径３００ｍｍのシリコンウエハを同心に載置する。そして、ＸＹステージ１２により試料表面１ａの中心の測定点Ｐ点を検出器６の真下に位置させ、試料表面１ａに１次Ｘ線３を入射させて、発生する蛍光Ｘ線５であるＳｉ−Ｋα線の強度を測定しながら高さ調整手段１３により試料１を上下させ、測定強度が最大になるように、つまりＰ点が１次Ｘ線３と同じ高さになるように調整するとともに、前述の公知の方法により、入射角度αを適切な角度に設定する。
【００２３】
次に、ＸＹステージ１２により試料１をＸ線源１７側に少しずつ移動させ、つまり測定点を少しずつ半径方向外側に変えて、Ｐ点と同様に各測定点が１次Ｘ線３と同じ高さになるように調整する。試料１にたわみがなければ、調整された各測定点の高さは変わらないはずだが、実際には変わり、逆にいえば、この高さの変化からたわみによる試料表面１ａの傾きを知ることができる。
【００２４】
このような一連の測定点の高さ測定を、同一の試料１についてθステージ１１による試料１の回転位置を変えて複数回行い、その結果を図４中の黒の矩形のドットに示した。縦軸Ｚは、Ｐ点を０とする測定点の高さ（μｍ）、横軸Ｒは、中心（Ｐ点）から測定点までの距離、つまり測定点の半径方向の距離（ｍｍ）である。これにより、中心から４０ｍｍ（Ｑ1 点）あたりまでは、試料表面１ａの傾きは直線的に−０．０１２deg で近似でき、Ｑ1 点あたりから半径方向外側は、試料表面１ａの傾きを直線的に−０．０４７deg で近似できることが見出された。つまり、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似できることが見出された。
【００２５】
したがって、分析対象試料ごとに、Ｐ点、Ｑ1 点と外周近傍のＲ1 点（例えば中心から１４６ｍｍ）の３点のみについて上述のように高さを求めることにより、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面１ａの傾きｋ（deg ）を半径方向の距離ｒ（ｍｍ）の関数として、例えば以下のように、求めることができる。
【００２６】
０≦ｒ＜４０では、ｋ＝−０．０１２
４０≦ｒ≦１５０では、ｋ＝−０．０４７
【００２７】
また、静電チャックを使用して、図４と同様の高さ測定を行った結果を図５中の黒の矩形のドットに示す。この場合には、中心から４５ｍｍ（Ｑ2 点）あたりまでは、試料表面１ａの傾きは直線的に０deg で近似でき、Ｑ2 点あたりから半径方向外側は、試料表面１ａの傾きを直線的に−０．０３１deg で近似できることが見出された。つまり、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐台の上面と側面で近似できることが見出された。したがって、この場合にも、分析対象試料ごとに、Ｐ点、Ｑ2 点と外周近傍のＲ2 点（例えば中心から１４２ｍｍ）の３点のみについて上述のように高さを求めることにより、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面１ａの傾きｋ（deg ）を半径方向の距離ｒ（ｍｍ）の関数として、例えば以下のように、求めることができる。
【００２８】
０≦ｒ＜４５では、ｋ＝０
４５≦ｒ≦１５０では、ｋ＝−０．０３１
【００２９】
前記Ｑ1 点、Ｑ2 点が、いずれも試料台２の縁つまり中心から３９ｍｍ近傍であることを考慮すると、静電チャックの使用の有無に関わらず、高さを求める３点は、中心（Ｐ点）、試料台２の縁上の点（中心から３９ｍｍ）、外周近傍のＲ1 点（例えば中心から１４６ｍｍ）に統一してもよい。また、以上のように求めた関数は、正確さはやや損なわれることになるが、寸法、形状および材質が共通する試料に適用することもできる。
【００３０】
そして、制御手段２４は、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料１の半径と平面視した１次Ｘ線３とのなすずれ角度を算出し、さらに、各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点に対応するステージ座標で１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度を調整する。このように調整するのは、以下に説明するように、前記のように求めた関数を利用するにあたり、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整される装置では、半径方向の距離ｒが同じであっても測定点によって１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きが異なることに由来する。
【００３１】
例えば、本実施形態における直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用せずに試料１として載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハにおいて、図６に示すように、測定点Ａ点とＢ点は、半径方向の距離は同じであり、前記関数により得られる半径方向についての試料表面１ａの傾きも同じである。しかし、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整される装置では、図６のように試料１の方を固定して平面視すれば、Ａ点に入射する１次Ｘ線３ＡはＡ点を通る半径と重なるが、Ｂ点に入射する１次Ｘ線３ＢはＢ点を通る半径とδのずれ角度をなす。
【００３２】
したがって、Ａ点のようにたまたまずれ角度δが０となるような測定点では、前記関数により得られる半径方向についての試料表面１ａの傾きがそのまま１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きとなるが、一般には、Ｂ点のように、前記関数により得られる半径方向についての試料表面１ａの傾きは、１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きとは異なり、そのまま１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きとして用いると、マッピング測定の正確さが損なわれる。つまり、前記関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さを損なわないために、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージが調整される装置では、半径方向の距離ｒが同じであっても測定点によって１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きが異なることに由来して測定点ごとにステージ角度の調整が必要であることを見出した。
【００３３】
そこで、制御手段２４は、まず、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、つまり各測定点を検出器６の真下に位置させて所望の一定方向から１次Ｘ線３を入射させるためのＸＹステージ１２の移動方向および移動量ならびにθステージ１１の回転方向および回転量に基づいて、各測定点を通る試料１の半径と平面視した１次Ｘ線３とのなすずれ角度δを算出する。さらに、各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度δに基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出する。より具体的には、各測定点に対応するステージ座標および前記関数から半径方向についての試料表面１ａの傾きｋを算出し、それにcosδを乗ずることにより１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きｋcosδを算出する。
【００３４】
そして、その１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きｋcosδをステージ角度の補正値として用いて、各測定点に対応するステージ座標で、つまり各測定点に対して、１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度を調整する。例えば、１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きが０である測定点において１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるステージ角度をφ0 とすると、各測定点のステージ角度φは、φ＝φ0 −ｋcosδに調整され、ｋcosδの絶対値｜ｋcosδ｜分だけより大きく傾けられる。
【００３５】
図６では、直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用せずに載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハ１について、ステージ角度を一定に保ったままで、つまり試料１のたわみに関して何ら補正せずに測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を等高線で示しており、色の薄い部分が強度の大きい部分である。本実施形態の装置では、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整されるが、同時に散乱Ｘ線を減少させるべく１次Ｘ線３が試料１の縁（側面）に照射されないようにステージ１８が調整される。具体的には、シリコンウエハ１の結晶格子が鉛直軸回りに４回対称であることを利用して、試料表面１ａの中心以外の測定点については、Ｘ線源１７からみて中心よりも奥側に位置させて１次Ｘ線３が照射される。図６の等高線が十字形の特徴的なパターンになるのは、このためである。
【００３６】
図６と同様の条件で、つまり、直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用せずに載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハ１について、ステージ角度を一定に保ったままで試料１のたわみに関して何ら補正せずに、測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図７に示す。これに対し、同様のシリコンウエハ１について、本実施形態の制御手段２４により図４で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図８に示す。理想的には大きい強度が均一に分布して得られるべきところ、図７の場合の平均強度５１８ｃｐｓ、ＣＶ５３％に比べ、図８の場合は、平均強度１６４４ｃｐｓ、ＣＶ２８％と十分に向上している。
【００３７】
また、直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用して載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハ１について、ステージ角度を一定に保ったままで試料１のたわみに関して何ら補正せずに、測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図９に示す。これに対し、同様のシリコンウエハ１について、本実施形態の制御手段２４により図５で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図１０に示す。やはり、理想的には大きい強度が均一に分布して得られるべきところ、図９の場合の平均強度９３８ｃｐｓ、ＣＶ４０％に比べ、図１０の場合は、平均強度１９９１ｃｐｓ、ＣＶ２３％と十分に向上している。なお、図７〜図１０では、図６とは逆に色の濃い部分が強度の大きい部分であり、また、グラフ表示上の都合により３９度回転させて図示している。
【００３８】
以上のように本発明の装置では、まず、試料台２よりも大径の円板状の試料１のたわみについては、試料ごとに試料表面１ａの所定の３点のみについて高さを求めることにより試料表面１ａの傾きを半径方向の距離ｒの関数として求めるので、測定点ごとの基準Ｘ線の強度測定などが不要である。そして、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整されるのであるが、各測定点に対応するステージ座標および前記関数に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出し、その傾きを用いて各測定点において１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度を調整するので、前記関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さが損なわれない。したがって、大径のウエハなどについて測定点が多数指定されても、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 試料
１ａ 試料表面
２ 試料台
３ １次Ｘ線
５ 蛍光Ｘ線
１８ ステージ
２４ 制御手段
３２ 測定点
ｒ 半径方向の距離
α 試料への１次Ｘ線の入射角度
δ ずれ角度
φ ステージ角度
【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α（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α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α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α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α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。
【０００５】
また、十分正確な測定強度の分布を短時間で求めるべく、例えば特許文献２に第１構成として記載されている装置では、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している。
【０００６】
そして、さらに短時間で測定強度の分布を求めるべく、特許文献２に第３構成として記載されている装置では、分析対象試料について、各測定点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、その測定強度を補正することもせずに、測定強度の分布を求める。つまり、分析対象試料ごとに基準強度を測定しないので、その分測定時間が短くなるが、マッピング測定の正確さは、今一つ十分とはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２９７８４６０号公報（段落０００３〜０００７、００２６〜００３２、００３４〜００３６）
【特許文献２】特許第４０９５９９１号公報（段落０００７〜００１２、００１８〜００２１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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で、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる装置が要求される。
【０００９】
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、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、円板状の試料台と、その試料台に載置された試料の移動、回転および傾き調整が可能なステージとを備え、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線分析装置であって、単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つように前記ステージを調整する制御手段を備えている。
【００１１】
この制御手段は、前記試料台よりも大径の円板状の試料について、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面を円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面の傾きを半径方向の距離の関数として求める。そして、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料の半径と平面視した１次Ｘ線とのなすずれ角度を算出し、さらに、各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点に対応するステージ座標で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。
【００１２】
本願発明者は、試料台よりも大径の円板状の試料について、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面を円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、試料台に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面の傾きが半径方向の距離の関数として表せることを見出すとともに、そのような関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さを損なわないために、単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つようにステージが調整される装置では、半径方向の距離が同じであっても測定点によって１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きが異なることに由来して測定点ごとにステージ角度の調整が必要であることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１３】
つまり、本発明の装置では、まず、試料台よりも大径の円板状の試料のたわみについては、試料表面の傾きを上述のような半径方向の距離の関数として求めるので、測定点ごとの基準Ｘ線の強度測定などが不要である。そして、単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つようにステージが調整されるのであるが、各測定点に対応するステージ座標および前記関数に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きを算出し、その傾きを用いて各測定点において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ので、前記関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さが損なわれない。したがって、大径のウエハなどについて測定点が多数指定されても、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一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】試料の一例を示す図である。
【図４】試料台に静電チャックを使用せずに載置された大径のシリコンウエハについて、たわみによる試料表面の傾きと半径方向の距離との関係を示す図である。
【図５】試料台に静電チャックを使用して載置された大径のシリコンウエハについて、たわみによる試料表面の傾きと半径方向の距離との関係を示す図である。
【図６】各測定点を通る試料の半径と平面視した１次Ｘ線とのなすずれ角度を示す図である。
【図７】試料台に静電チャックを使用せずに載置された大径のシリコンウエハについて、たわみに関して何ら補正せずに測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【図８】図７と同様のシリコンウエハについて、図４で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【図９】試料台に静電チャックを使用して載置された大径のシリコンウエハについて、たわみに関して何ら補正せずに測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【図１０】図９と同様のシリコンウエハについて、図５で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線の強度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一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、円板状の試料台２と、その試料台２に載置された試料１の移動、回転および傾き調整が可能なステージ１８とを備え、Ｘ線管などのＸ線源１７から試料表面１ａ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α（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。試料１は、例えばシリコンウエハなどの半導体ウエハであり、図３に示すように、オリフラ１ｂやノッチを有してもよく、表面１ａに複数の測定すべき位置、すなわち測定点３２がある。
【００１６】
図１に示すように、ステージ１８は、以下のθステージ１１、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θステージ（回転移動手段）１１の上面に固定されている。θステージ１１は円柱状でその中心軸回りに、その下のＸＹステージ（平行移動手段）１２の上部１２ａに対し、回転自在に設置されている。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、θステージ１１およびＸＹステージ１２の調整により、試料表面１ａの任意の測定点（任意の位置）に、任意の方向から（単結晶である試料の結晶格子に対して任意の方位から）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。
【００１７】
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。
【００１８】
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への１次Ｘ線３の入射角度α（図２）を変化させることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
この実施形態の装置は、プログラムによって以下の制御手段２４として機能するコンピュータを備えており、この制御手段２４は、まず、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８のθステージ１１およびＸＹステージ１２を調整する。このように調整するのは、例えば、直線移動および回転移動のみが可能なｒθステージの調整で試料表面１ａの任意の複数の測定点に１次Ｘ線３を照射させると、シリコンウエハのように単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つことができず、測定点ごとに散乱Ｘ線の強度つまりバックグラウンドの強度が変化し、正確なマッピング測定を行うことができないからである。
【００２１】
また、近年の半導体ウエハの大径化によって試料台２に載置すると周辺部がはみ出して自重でたわむような試料１に対処するため、この制御手段２４は、例えば図示しない入力手段から試料１が試料台２よりも大径の円板状である旨が入力されると、その試料１について、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面１ａの傾きを半径方向の距離の関数として求める。
【００２２】
ここで、このように試料表面１ａの傾きが半径方向の距離の関数として求められる理由について説明する。試料台２は、試料１を静電力で吸着する静電チャックを有することが多いが、例えば静電チャックを使用せずに、直径７８ｍｍの試料台２に、試料１として直径３００ｍｍのシリコンウエハを同心に載置する。そして、ＸＹステージ１２により試料表面１ａの中心の測定点Ｐ点を検出器６の真下に位置させ、試料表面１ａに１次Ｘ線３を入射させて、発生する蛍光Ｘ線５であるＳｉ−Ｋα線の強度を測定しながら高さ調整手段１３により試料１を上下させ、測定強度が最大になるように、つまりＰ点が１次Ｘ線３と同じ高さになるように調整するとともに、前述の公知の方法により、入射角度αを適切な角度に設定する。
【００２３】
次に、ＸＹステージ１２により試料１をＸ線源１７側に少しずつ移動させ、つまり測定点を少しずつ半径方向外側に変えて、Ｐ点と同様に各測定点が１次Ｘ線３と同じ高さになるように調整する。試料１にたわみがなければ、調整された各測定点の高さは変わらないはずだが、実際には変わり、逆にいえば、この高さの変化からたわみによる試料表面１ａの傾きを知ることができる。
【００２４】
このような一連の測定点の高さ測定を、同一の試料１についてθステージ１１による試料１の回転位置を変えて複数回行い、その結果を図４中の黒の矩形のドットに示した。縦軸Ｚは、Ｐ点を０とする測定点の高さ（μｍ）、横軸Ｒは、中心（Ｐ点）から測定点までの距離、つまり測定点の半径方向の距離（ｍｍ）である。これにより、中心から４０ｍｍ（Ｑ1 点）あたりまでは、試料表面１ａの傾きは直線的に−０．０１２deg で近似でき、Ｑ1 点あたりから半径方向外側は、試料表面１ａの傾きを直線的に−０．０４７deg で近似できることが見出された。つまり、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似できることが見出された。
【００２５】
したがって、分析対象試料ごとに、Ｐ点、Ｑ1 点と外周近傍のＲ1 点（例えば中心から１４６ｍｍ）の３点のみについて上述のように高さを求めることにより、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面１ａの傾きｋ（deg ）を半径方向の距離ｒ（ｍｍ）の関数として、例えば以下のように、求めることができる。
【００２６】
０≦ｒ＜４０では、ｋ＝−０．０１２
４０≦ｒ≦１５０では、ｋ＝−０．０４７
【００２７】
また、静電チャックを使用して、図４と同様の高さ測定を行った結果を図５中の黒の矩形のドットに示す。この場合には、中心から４５ｍｍ（Ｑ2 点）あたりまでは、試料表面１ａの傾きは直線的に０deg で近似でき、Ｑ2 点あたりから半径方向外側は、試料表面１ａの傾きを直線的に−０．０３１deg で近似できることが見出された。つまり、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面１ａを円錐台の上面と側面で近似できることが見出された。したがって、この場合にも、分析対象試料ごとに、Ｐ点、Ｑ2 点と外周近傍のＲ2 点（例えば中心から１４２ｍｍ）の３点のみについて上述のように高さを求めることにより、試料台２に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面１ａの傾きｋ（deg ）を半径方向の距離ｒ（ｍｍ）の関数として、例えば以下のように、求めることができる。
【００２８】
０≦ｒ＜４５では、ｋ＝０
４５≦ｒ≦１５０では、ｋ＝−０．０３１
【００２９】
前記Ｑ1 点、Ｑ2 点が、いずれも試料台２の縁つまり中心から３９ｍｍ近傍であることを考慮すると、静電チャックの使用の有無に関わらず、高さを求める３点は、中心（Ｐ点）、試料台２の縁上の点（中心から３９ｍｍ）、外周近傍のＲ1 点（例えば中心から１４６ｍｍ）に統一してもよい。また、以上のように求めた関数は、正確さはやや損なわれることになるが、寸法、形状および材質が共通する試料に適用することもできる。
【００３０】
そして、制御手段２４は、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料１の半径と平面視した１次Ｘ線３とのなすずれ角度を算出し、さらに、各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点に対応するステージ座標で１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度を調整する。このように調整するのは、以下に説明するように、前記のように求めた関数を利用するにあたり、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整される装置では、半径方向の距離ｒが同じであっても測定点によって１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きが異なることに由来する。
【００３１】
例えば、本実施形態における直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用せずに試料１として載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハにおいて、図６に示すように、測定点Ａ点とＢ点は、半径方向の距離は同じであり、前記関数により得られる半径方向についての試料表面１ａの傾きも同じである。しかし、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整される装置では、図６のように試料１の方を固定して平面視すれば、Ａ点に入射する１次Ｘ線３ＡはＡ点を通る半径と重なるが、Ｂ点に入射する１次Ｘ線３ＢはＢ点を通る半径とδのずれ角度をなす。
【００３２】
したがって、Ａ点のようにたまたまずれ角度δが０となるような測定点では、前記関数により得られる半径方向についての試料表面１ａの傾きがそのまま１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きとなるが、一般には、Ｂ点のように、前記関数により得られる半径方向についての試料表面１ａの傾きは、１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きとは異なり、そのまま１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きとして用いると、マッピング測定の正確さが損なわれる。つまり、前記関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さを損なわないために、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージが調整される装置では、半径方向の距離ｒが同じであっても測定点によって１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きが異なることに由来して測定点ごとにステージ角度の調整が必要であることを見出した。
【００３３】
そこで、制御手段２４は、まず、各測定点に対応するステージ座標に基づいて、つまり各測定点を検出器６の真下に位置させて所望の一定方向から１次Ｘ線３を入射させるためのＸＹステージ１２の移動方向および移動量ならびにθステージ１１の回転方向および回転量に基づいて、各測定点を通る試料１の半径と平面視した１次Ｘ線３とのなすずれ角度δを算出する。さらに、各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度δに基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出する。より具体的には、各測定点に対応するステージ座標および前記関数から半径方向についての試料表面１ａの傾きｋを算出し、それにcosδを乗ずることにより１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きｋcosδを算出する。
【００３４】
そして、その１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きｋcosδをステージ角度の補正値として用いて、各測定点に対応するステージ座標で、つまり各測定点に対して、１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度を調整する。例えば、１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きが０である測定点において１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるステージ角度をφ0 とすると、各測定点のステージ角度φは、φ＝φ0 −ｋcosδに調整され、ｋcosδの絶対値｜ｋcosδ｜分だけより大きく傾けられる。
【００３５】
図６では、直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用せずに載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハ１について、ステージ角度を一定に保ったままで、つまり試料１のたわみに関して何ら補正せずに測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を等高線で示しており、色の薄い部分が強度の大きい部分である。本実施形態の装置では、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整されるが、同時に散乱Ｘ線を減少させるべく１次Ｘ線３が試料１の縁（側面）に照射されないようにステージ１８が調整される。具体的には、シリコンウエハ１の結晶格子が鉛直軸回りに４回対称であることを利用して、試料表面１ａの中心以外の測定点については、Ｘ線源１７からみて中心よりも奥側に位置させて１次Ｘ線３が照射される。図６の等高線が十字形の特徴的なパターンになるのは、このためである。
【００３６】
図６と同様の条件で、つまり、直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用せずに載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハ１について、ステージ角度を一定に保ったままで試料１のたわみに関して何ら補正せずに、測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図７に示す。これに対し、同様のシリコンウエハ１について、本実施形態の制御手段２４により図４で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図８に示す。理想的には大きい強度が均一に分布して得られるべきところ、図７の場合の平均強度５１８ｃｐｓ、ＣＶ５３％に比べ、図８の場合は、平均強度１６４４ｃｐｓ、ＣＶ２８％と十分に向上している。
【００３７】
また、直径７８ｍｍの試料台２に静電チャックを使用して載置された直径３００ｍｍのシリコンウエハ１について、ステージ角度を一定に保ったままで試料１のたわみに関して何ら補正せずに、測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図９に示す。これに対し、同様のシリコンウエハ１について、本実施形態の制御手段２４により図５で説明した関数を利用してステージ角度を調整することにより、たわみに関して補正して測定したＳｉ−Ｋα線５の強度分布を、図１０に示す。やはり、理想的には大きい強度が均一に分布して得られるべきところ、図９の場合の平均強度９３８ｃｐｓ、ＣＶ４０％に比べ、図１０の場合は、平均強度１９９１ｃｐｓ、ＣＶ２３％と十分に向上している。なお、図７〜図１０では、図６とは逆に色の濃い部分が強度の大きい部分であり、また、グラフ表示上の都合により３９度回転させて図示している。
【００３８】
以上のように本発明の装置では、まず、試料台２よりも大径の円板状の試料１のたわみについては、試料ごとに試料表面１ａの所定の３点のみについて高さを求めることにより試料表面１ａの傾きを半径方向の距離ｒの関数として求めるので、測定点ごとの基準Ｘ線の強度測定などが不要である。そして、単結晶である試料１の結晶格子に対して１次Ｘ線３の入射方位を一定に保つようにステージ１８が調整されるのであるが、各測定点に対応するステージ座標および前記関数に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面１ａの傾きを算出し、その傾きを用いて各測定点において１次Ｘ線３の入射角度αが適切になるようにステージ角度を調整するので、前記関数を利用するにあたりマッピング測定の正確さが損なわれない。したがって、大径のウエハなどについて測定点が多数指定されても、正確さを損なうことなくより短時間に測定強度の分布を求められる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 試料
１ａ 試料表面
２ 試料台
３ １次Ｘ線
５ 蛍光Ｘ線
１８ ステージ
２４ 制御手段
３２ 測定点
ｒ 半径方向の距離
α 試料への１次Ｘ線の入射角度
δ ずれ角度
φ ステージ角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の試料台と、その試料台に載置された試料の移動、回転および傾き調整が可能なステージとを備え、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線分析装置であって、
単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つように前記ステージを調整する制御手段を備え、
その制御手段が、
前記試料台よりも大径の円板状の試料について、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面を円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面の傾きを半径方向の距離の関数として求め、
各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料の半径と平面視した１次Ｘ線とのなすずれ角度を算出し、
各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点に対応するステージ座標で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全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１】
円板状の試料台と、その試料台に載置された試料の移動、回転および傾き調整が可能なステージとを備え、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線分析装置であって、
単結晶である試料の結晶格子に対して１次Ｘ線の入射方位を一定に保つように前記ステージを調整する制御手段を備え、
その制御手段が、
前記試料台よりも大径の円板状の試料について、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での試料表面を円錐台の上面と側面または円錐の側面とそれに連なる円錐台の側面で近似することにより、前記試料台に同心に載置されてたわんだ状態での縦断面における試料表面の傾きを半径方向の距離の関数として求め、
各測定点に対応するステージ座標に基づいて、各測定点を通る試料の半径と平面視した１次Ｘ線とのなすずれ角度を算出し、
各測定点に対応するステージ座標および前記関数ならびに前記ずれ角度に基づいて、各測定点における１次Ｘ線方向についての試料表面の傾きを算出してステージ角度の補正値とし、その補正値を用いて各測定点に対応するステージ座標で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全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２５６２５９（Ｐ２０１０−２５６２５９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８６２６（Ｐ２００９−１０８６２６）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
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