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JP3286010B2 - X-ray fluorescence analyzer and X-ray irradiation angle setting method - Google Patents
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JP3286010B2 - X-ray fluorescence analyzer and X-ray irradiation angle setting method - Google Patents

X-ray fluorescence analyzer and X-ray irradiation angle setting method

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JP3286010B2
JP3286010B2 JP09334693A JP9334693A JP3286010B2 JP 3286010 B2 JP3286010 B2 JP 3286010B2 JP 09334693 A JP09334693 A JP 09334693A JP 9334693 A JP9334693 A JP 9334693A JP 3286010 B2 JP3286010 B2 JP 3286010B2
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ray
test object
ray beam
angle
inspection surface
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慎一 寺田
一夫 西萩
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株式会社テクノス研究所
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば半導体ウエハ
などの被検物に励起X線を照射して、被検物から発生す
る蛍光X線を、エネルギー分散方式(EDX,Energy D
ispersiveX−ray spectrometer)などで分析するための
蛍光X線分析装置、および被検物に対するX線の照射角
を設定するX設定照射角設定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of irradiating a test object such as a semiconductor wafer with excitation X-rays, and converting the fluorescent X-rays generated from the test object into an energy dispersion system (EDX, Energy D).
The present invention relates to an X-ray fluorescence analyzer for analyzing with an ispersive X-ray spectrometer) and an X-setting irradiation angle setting method for setting an X-ray irradiation angle for a test object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、たとえば光学的に平滑な平面を有
する半導体ウエハなどの被検物に、低い入射角度でX線
を照射することによって、被検物の表面に付着した試料
からの蛍光X線を検出する全反射蛍光X線分析装置(To
tal Reflection X−rayFluorescence)が知られてお
り、励起X線を被検物表面上で全反射させることによっ
て、被検物の表面近傍のみの情報を高S/N比で得るこ
とができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, by irradiating an X-ray to a test object such as a semiconductor wafer having an optically smooth flat surface at a low incident angle, fluorescence X from a sample attached to the surface of the test object is detected. Total reflection X-ray fluorescence spectrometer (To
tal Reflection X-ray Fluorescence) is known, and information only in the vicinity of the surface of the test object can be obtained at a high S / N ratio by totally reflecting the excited X-rays on the surface of the test object.

【0003】さらに、X線発生源の対陰極から発生する
特性X線を、分光結晶とスリットなどから成る分光手段
によって単一の特性X線を分離してから、被検物に照射
するモノクロ全反射蛍光X線分析装置(特願平1−27
2124号)が提案されており、励起X線の単色化によ
ってバックグランドノイズが低減されて微量元素の検出
限界が向上するため、特にIC用の半導体ウエハ上の微
量金属汚染検出の分野で急速に普及している。
Further, the characteristic X-rays generated from the opposite cathode of the X-ray generation source are separated into single characteristic X-rays by a spectral means comprising a dispersive crystal and a slit or the like, and then the monochromatic light is irradiated onto a test object. Reflection X-ray fluorescence analyzer (Japanese Patent Application No. 1-27)
No. 2124), the background noise is reduced by monochromatic excitation X-rays, and the detection limit of trace elements is improved. Widespread.

【0004】図4は、従来の蛍光X線分析装置の一例を
示す概略構成図である。この蛍光X線分析装置は、X線
ビームB1を発生するためのX線管61と、X線ビーム
B1の中から単一の特性X線から成るX線ビームB2を
分離するための分光結晶62と、他の特性X線を遮るた
めのコリメータ63と、半導体ウエハなどの被検物60
を支持するための移動テーブル64と、移動テーブル6
4の3次元位置およびX線ビームB2に対する角度を設
定するためのテーブル制御部65と、被検物60から発
生する蛍光X線B3を検出するための検出器66と、検
出器66から出力される電気信号を所定レベルまで増幅
するための前置増幅器67などで構成されており、さら
に検出器66の両側に被検物60の両端部までの距離を
測定するための2つの距離センサ68,69が設けられ
る。X線ビームB2は、被検物60の表面に対して全反
射する角度、たとえば0.06度程度の角度で入射する
ことによって、被検物60の表面近傍に反する情報、た
とえば微量付着物の成分情報を得ることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a conventional X-ray fluorescence analyzer. The X-ray fluorescence analyzer includes an X-ray tube 61 for generating an X-ray beam B1 and a spectral crystal 62 for separating an X-ray beam B2 composed of a single characteristic X-ray from the X-ray beam B1. A collimator 63 for blocking other characteristic X-rays, and a test object 60 such as a semiconductor wafer.
Table 64 for supporting the moving table 6 and the moving table 6
4, a table controller 65 for setting the three-dimensional position and the angle with respect to the X-ray beam B2, a detector 66 for detecting the fluorescent X-ray B3 generated from the test object 60, and a signal output from the detector 66. And a distance sensor 68 for measuring the distance to both ends of the test object 60 on both sides of the detector 66. 69 are provided. The X-ray beam B2 is incident on the surface of the test object 60 at an angle at which the X-ray beam is totally reflected, for example, at an angle of about 0.06 degrees. Component information can be obtained.

【0005】各距離センサ68,69は、被検物60に
向けてレーザ光をそれぞれ出射して、被検物60で反射
される位置の変化を検出するものであり、検出された各
レーザ光の反射位置の間を直線で内挿することによっ
て、検出器66の直下付近の被検物60の垂直位置およ
び傾きを推定することが可能となっている。
Each of the distance sensors 68 and 69 emits a laser beam toward the test object 60, and detects a change in the position reflected by the test object 60. By interpolating between the reflection positions by a straight line, it is possible to estimate the vertical position and inclination of the test object 60 immediately below the detector 66.

【0006】図5は、従来の蛍光X線分析装置の他の例
を示す構成図である。この蛍光X線分析装置は、X線ビ
ームB1を発生するためのX線管71と、X線ビームB
1の中から単一の特性X線から成るX線ビームB2を分
離するための分光結晶72と、他の特性X線を遮るため
のコリメータ73aと、半導体ウエハなどの被検物70
を支持するための移動テーブル74と、X線ビームB2
以外の散乱X線を遮るためのコリメータ73bと、X線
ビームB2のX線強度を計測するためのX線カウンタ8
1と、移動テーブル74の3次元位置およびX線ビーム
B2に対する角度を設定するためのテーブル制御部75
と、被検物70から発生する蛍光X線B3を検出するた
めの検出器76と、検出器76から出力される電荷パル
スの時間積分値を波高に持つ階段状の電圧パルスに変換
する前置増幅器77と、前置増幅器77から出力される
電圧パルスの立上がり幅に比例した波高を有するパルス
に波形整形するための比例増幅器78と、比例増幅器7
8から出力される各波高値の計数率を測定する波高分析
器79と、波高分析器79やX線カウンタ81で測定さ
れたデータを処理したり、テーブル制御部75へ指令を
出すためのデータ処理器80などで構成されている。X
線ビームB2は、図4と同様に、被検物70の表面に対
して全反射する角度、たとえば0.06度程度の角度で
入射することによって、被検物70の表面近傍に関する
情報、たとえば微量付着物の成分情報を得ることができ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing another example of a conventional X-ray fluorescence analyzer. The X-ray fluorescence analyzer includes an X-ray tube 71 for generating an X-ray beam B1, and an X-ray beam B
1, a separating crystal 72 for separating an X-ray beam B2 composed of a single characteristic X-ray, a collimator 73a for blocking other characteristic X-rays, and a test object 70 such as a semiconductor wafer.
Table 74 for supporting the X-ray beam B2
A collimator 73b for blocking scattered X-rays other than the above, and an X-ray counter 8 for measuring the X-ray intensity of the X-ray beam B2
1 and a table control unit 75 for setting a three-dimensional position of the moving table 74 and an angle with respect to the X-ray beam B2.
A detector 76 for detecting the fluorescent X-rays B3 generated from the test object 70; and a pre-converter for converting the time integrated value of the charge pulse output from the detector 76 into a step-like voltage pulse having a wave height. An amplifier 77; a proportional amplifier 78 for shaping the waveform into a pulse having a wave height proportional to the rising width of the voltage pulse output from the preamplifier 77;
A peak height analyzer 79 for measuring the count rate of each peak value output from the controller 8, and data for processing data measured by the peak height analyzer 79 and the X-ray counter 81 and issuing a command to the table controller 75. It is composed of a processor 80 and the like. X
The line beam B2 is incident on the surface of the test object 70 at an angle of total reflection, for example, at an angle of about 0.06 degrees, as in FIG. It is possible to obtain the component information of the minute amount of deposit.

【0007】図5の蛍光X線分析装置において、被検物
70に対するエネルギー線の照射角設定方法が、特願平
2−400231号等で提案されている。
[0007] In the X-ray fluorescence spectrometer shown in FIG. 5, a method for setting the irradiation angle of the energy beam to the test object 70 is proposed in Japanese Patent Application No. 2-400231.

【0008】図6は、この照射角設定方法を示す工程図
である。先ず図6(a)において、X線管71またはX
線管71と分光結晶72などから成るX線源82から出
射されたX線ビームB2が、X線カウンタ81に直接入
射することによって、X線ビームB2のX線強度を計測
して、この初期強度値をデータ処理器80内のメモリ等
に記憶する。このとき、被検物70はX線ビームB2を
遮らない位置に設定され、さらにX線源82に向けて僅
かに傾けておく。
FIG. 6 is a process chart showing this irradiation angle setting method. First, in FIG. 6A, the X-ray tube 71 or X
An X-ray beam B2 emitted from an X-ray source 82 composed of a ray tube 71 and a spectral crystal 72 directly enters an X-ray counter 81 to measure the X-ray intensity of the X-ray beam B2. The intensity value is stored in a memory or the like in the data processor 80. At this time, the test object 70 is set at a position that does not block the X-ray beam B2, and is slightly tilted toward the X-ray source 82.

【0009】次に図6(b)において、データ処理器8
0からの指令に基づきテーブル制御部75が移動テーブ
ル74を駆動して、被検物70を徐々に上昇させなが
ら、X線カウンタ81によってX線強度を計測する。被
検物70がX線ビームB2を少しずつ遮って、X線カウ
ンタ81が出力するX線強度が基準値、たとえば初期強
度値の半分に達した時点で、被検物70の上昇を停止す
る。
Next, in FIG. 6B, the data processor 8
The table controller 75 drives the moving table 74 based on the command from 0, and measures the X-ray intensity by the X-ray counter 81 while gradually raising the test object 70. When the test object 70 interrupts the X-ray beam B2 little by little and the X-ray intensity output from the X-ray counter 81 reaches a reference value, for example, half of the initial intensity value, the rise of the test object 70 is stopped. .

【0010】次に図6(c)において、今度はデータ処
理器80からの指令に基づき、被検物70の傾きを水平
に近づく方向に徐々に角変位させながら、X線強度を計
測して、X線カウンタ81が出力する強度値が極大に達
した時点で、被検物70の角変位を停止する。このとき
のX線強度の極大値が基準値より大きければ、被検物7
0はX線ビームB2に対して平行でないと判断し、次の
図6(d)において、図6(b)と同様に、被検物70
を徐々に上昇させてX線強度が基準値になるように、被
検物70の垂直位置を制御する。
Next, in FIG. 6 (c), based on a command from the data processor 80, the X-ray intensity is measured while gradually tilting the inclination of the test object 70 in a direction approaching horizontal. When the intensity value output from the X-ray counter 81 reaches a maximum, the angular displacement of the test object 70 is stopped. If the maximum value of the X-ray intensity at this time is larger than the reference value, the test object 7
0 is determined not to be parallel to the X-ray beam B2, and in the next FIG. 6 (d), as in FIG.
Is gradually increased to control the vertical position of the test object 70 so that the X-ray intensity becomes a reference value.

【0011】次に図6(e)において、図6(c)と同
様に、被検物70を徐々に角変位させて、X線強度が極
大値になるように制御する。
Next, in FIG. 6 (e), similarly to FIG. 6 (c), the test object 70 is gradually angularly displaced so that the X-ray intensity is controlled to a maximum value.

【0012】こうして、被検物70の上昇および角変位
を繰返して、上昇操作による基準値と角変位操作による
極大値とが等しくなった時点で、X線ビームB2の進行
方向と被検物70の検査面とが平行に設定される。その
後、X線ビームB2に対する入射角度が所定の全反射角
度になるように、テーブル制御部75が移動テーブル7
4を駆動して、被検物70に対するX線ビームの照射角
度の設定を完了する。
In this way, the rising and angular displacement of the test object 70 are repeated, and when the reference value by the raising operation and the maximum value by the angular displacement operation become equal, the traveling direction of the X-ray beam B2 and the test object 70 Is set in parallel with the inspection surface of. Thereafter, the table controller 75 sets the moving table 7 so that the incident angle with respect to the X-ray beam B2 becomes a predetermined total reflection angle.
4 to complete the setting of the irradiation angle of the X-ray beam on the test object 70.

【0013】このように、励起X線ビームそのものを調
整に用いるため、正確な位置および角度調整が可能にな
るため、仮にX線ビーム軸が経時的に変動しても、調整
によってその変動誤差を吸収することができる。また、
被検物70の周縁部が自重によって湾曲して下がったと
しても、蛍光X線を発生する中心付近は正しく調整され
る。さらに、被検物としてパターン形成済みの半導体ウ
エハを計測する場合、半導体ウエハの最上面に対して所
望の入射角度を設定することが可能になる。
As described above, since the excitation X-ray beam itself is used for adjustment, accurate position and angle adjustment can be performed. Therefore, even if the X-ray beam axis fluctuates with time, the fluctuation error is reduced by the adjustment. Can be absorbed. Also,
Even if the periphery of the test object 70 is curved and lowered by its own weight, the vicinity of the center where the fluorescent X-rays are generated is properly adjusted. Furthermore, when measuring a semiconductor wafer on which a pattern has been formed as a test object, it is possible to set a desired incident angle with respect to the uppermost surface of the semiconductor wafer.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】図4に示した蛍光X線
分析装置では、X線ビームB2の入射位置および方向と
は独立した光学器を用いているため、距離センサ68,
69による位置および角度調整が完全であっても、X線
ビームB2と被検物60との相対位置は必ずしも正確に
設定されるとは限らない。特に、X線管61や分光結晶
62の交換や補修作業によって、X線ビームB2の主軸
が変化した場合には、X線ビームB2と距離センサ6
8,69との相対位置を再調整する必要がある。また、
この相対位置は装置内の温度変化によって大きく変動す
る恐れがある。
The X-ray fluorescence analyzer shown in FIG. 4 uses an optical device independent of the incident position and direction of the X-ray beam B2.
Even if the position and angle adjustment by 69 is perfect, the relative position between the X-ray beam B2 and the test object 60 is not always set accurately. In particular, when the main axis of the X-ray beam B2 changes due to replacement or repair work of the X-ray tube 61 or the spectral crystal 62, the X-ray beam B2 and the distance sensor 6 are changed.
It is necessary to readjust the relative position with respect to 8,69. Also,
This relative position may fluctuate greatly due to a temperature change in the apparatus.

【0015】また、感度上昇のため蛍光X線をできるだ
け多く検出するには、検出器66を被検物60に極めて
接近して配置する必要があるため、距離センサ68,6
9の測定領域と、蛍光X線発生領域とを一致させて配置
することが困難である。したがって、距離センサ68,
69は被検物60のX線発生領域とは異なる別の領域の
位置を計測して、これらの計測値を用いて蛍光X線発生
領域の位置および傾きを内挿して求める。そのため、被
検物60の表面が湾曲すると、正確な位置および傾きが
得られないという課題がある。
In order to detect as many fluorescent X-rays as possible to increase the sensitivity, it is necessary to dispose the detector 66 very close to the test object 60.
It is difficult to arrange the measurement area No. 9 and the fluorescent X-ray generation area so as to coincide with each other. Therefore, the distance sensor 68,
69 measures the position of another area of the test object 60 different from the X-ray generation area, and interpolates and calculates the position and inclination of the fluorescent X-ray generation area using these measured values. Therefore, when the surface of the test object 60 is curved, there is a problem that an accurate position and inclination cannot be obtained.

【0016】さらに、距離センサ68,69から出た光
は、被検物60の表面に対して略垂直に入射するため、
被検物の材質により光の吸収や透過または表面状態によ
る光の散乱などの影響を受けると、反射光の強度が不足
して、距離センサ68,69が誤動作する恐れがある。
特に、被検物60としてパターン形成済みの半導体ウエ
ハを計測する場合に、光の散乱や回折が生じて計測不良
になるという課題がある。
Further, since the light emitted from the distance sensors 68 and 69 is incident on the surface of the test object 60 almost perpendicularly,
If the material of the test object is affected by light absorption or transmission or light scattering due to the surface state, the intensity of the reflected light is insufficient, and the distance sensors 68 and 69 may malfunction.
In particular, when measuring a semiconductor wafer on which a pattern has been formed as the test object 60, there is a problem in that scattering or diffraction of light occurs, resulting in measurement failure.

【0017】一方、図5に示した蛍光X線分析装置で
は、移動テーブル74の高さ調整と角度調整を交互に行
いながらX線カウンタ81を用いてX線強度を計測して
いるため、計測に時間がかかるという課題がある。
On the other hand, in the fluorescent X-ray analyzer shown in FIG. 5, the X-ray intensity is measured using the X-ray counter 81 while the height adjustment and the angle adjustment of the moving table 74 are performed alternately. It takes time.

【0018】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、被検物の位置および角度調整を迅速、かつ高精度
に行うことができる蛍光X線分析装置およびX線照射角
設定方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a fluorescent X-ray analyzer and an X-ray irradiation angle setting method which can quickly and accurately adjust the position and angle of a test object in order to solve the above-mentioned problems. It is to be.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は、被検物の検査
面に対して所定角度でX線ビームを照射するためのX線
ビーム照射手段と、前記検査面に付着した試料から発生
する蛍光X線を検出するための蛍光X線検出手段と、前
記検査面近傍を通過するX線ビームの強度を検出するた
めのX線ビーム検出手段と、前記被検物を支持し、かつ
当該検査面の3次元位置および前記X線ビームに対する
角度を制御する被検物支持手段とを備える蛍光X線分析
装置において、前記X線ビームが照射される前記検査面
の検査領域付近に光ビームを照射するための光ビーム照
射手段と、前記検査面から反射した光ビームの位置を検
出するための光ビーム位置検出手段とを備えることを特
徴とする蛍光X線分析装置である。
According to the present invention, there is provided an X-ray beam irradiating means for irradiating an X-ray beam at a predetermined angle to an inspection surface of an object to be inspected, and an X-ray beam generated from a sample attached to the inspection surface. X-ray fluorescence detection means for detecting X-ray fluorescence, X-ray beam detection means for detecting the intensity of an X-ray beam passing near the inspection surface, supporting the object, and performing the inspection An X-ray fluorescence spectrometer comprising: a subject support means for controlling a three-dimensional position of a surface and an angle with respect to the X-ray beam; irradiating a light beam near an inspection area of the inspection surface to which the X-ray beam is applied And a light beam position detecting means for detecting a position of the light beam reflected from the inspection surface.

【0020】また本発明は、被検物の検査面に対するX
線ビームの照射角を設定するX線照射角設定方法におい
て、前記被検物を前記X線ビームの進行方向に対して略
垂直方向に移動させながら、前記被検物が遮る前記X線
ビームの強度変化を検出して、前記被検物の高さを設定
する工程と、前記被検物の検査面に、前記X線ビーム進
行方向と所定角度を成す光ビームを照射して、当該検査
面で反射される光ビームの位置を検出することによっ
て、前記被検物の角度を設定する工程とを含むことを特
徴とするX線照射角設定方法である。
Further, according to the present invention, X
In the X-ray irradiation angle setting method of setting the irradiation angle of a X-ray beam, the X-ray beam is blocked by the X-ray beam while moving the X-ray beam in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the X-ray beam. Detecting a change in intensity and setting the height of the test object; and irradiating the inspection surface of the test object with a light beam that forms a predetermined angle with the X-ray beam traveling direction. And setting the angle of the test object by detecting the position of the light beam reflected by the X-ray irradiation angle setting method.

【0021】[0021]

【作用】本発明に従えば、被検物の表面近傍を通過する
X線ビームの強度を検出するためのX線ビーム検出手段
を用いて被検物の高さ検出を行うとともに、検査面の検
査領域付近に光ビームを照射して、当該検査面から反射
した光ビームの位置を検出するための光ビーム位置検出
手段を用いて被検物の角度検出を行うことができる。し
たがって、光ビーム位置の検出時間が短いため、被検物
の角度調整が迅速化される。また、蛍光X線を発生する
検査領域と、調整用の光ビームが照射される領域とを一
致させることができるため、当該検査領域の高さおよび
角度を高精度で検出することができる。
According to the present invention, the height of the test object is detected by using the X-ray beam detecting means for detecting the intensity of the X-ray beam passing near the surface of the test object, and the height of the test surface is measured. The angle of the test object can be detected by irradiating a light beam near the inspection area and using a light beam position detecting means for detecting the position of the light beam reflected from the inspection surface. Therefore, since the detection time of the light beam position is short, the angle adjustment of the test object is speeded up. In addition, since the inspection region that generates the fluorescent X-rays and the region irradiated with the adjustment light beam can be matched, the height and angle of the inspection region can be detected with high accuracy.

【0022】また本発明に従えば、被検物をX線ビーム
の進行方向に対して略垂直方向に移動させながら、被検
物が遮るX線ビームの強度変化を検出して、被検物の高
さを設定する工程と、被検物の検査面に対して光ビーム
を照射して、当該検査面で反射される光ビーム位置を検
出する工程とを含むことによって、光ビーム位置の検出
時間が短いため、被検物の角度調整が迅速になるととも
に、蛍光X線を発生する検査領域の高さおよび角度調整
を高精度で設定することができる。
Further, according to the present invention, a change in the intensity of the X-ray beam obstructed by the object is detected while moving the object in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the X-ray beam. Detecting the position of the light beam by irradiating the inspection surface of the test object with a light beam and detecting the position of the light beam reflected on the inspection surface. Since the time is short, the angle of the test object can be quickly adjusted, and the height and angle of the inspection region that generates the fluorescent X-ray can be set with high accuracy.

【0023】[0023]

【実施例】図1は、本発明の一実施例である蛍光X線分
析装置1aを示す構成図である。この蛍光X線分析装置
1aは、X線ビームB1を発生するためのX線管11
と、X線ビームB1の中から単一の特性X線から成るX
線ビームB2を分離するための分光結晶12と、他の特
性X線を遮るためのコリメータ13aと、半導体ウエハ
などの被検物10を支持するための移動テーブル14
と、X線ビームB2以外の散乱X線を遮るためのコリメ
ータ13bと、X線ビームB2のX線強度を検出するた
めの、シンチレーションカウンタなどのX線カウンタ2
1と、移動テーブル14の3次元位置およびX線ビーム
B2に対する角度を設定するためのテーブル制御部15
と、被検物10から発生する蛍光X線B3を検出するた
めのリチウムドリフト型Si検出器などの検出器16
と、検出器16から出力される電荷パルスの立上がり幅
に比例した波高を有するパルスに波形整形するための比
例増幅器18と、比例増幅器18から出力される各波高
値の計数率を測定する波高分析器19と、波高分析器1
9やX線カウンタ21で測定されたデータを処理した
り、テーブル制御部15へ指令を出すためのデータ処理
器20などで構成されており、さらに、X線ビームB2
が照射される被検物10の検査領域付近に光ビームL1
を照射するためのレーザ光源30と、被検物10の表面
で反射した光ビームL1の位置を検出するための、1次
元CCD(電荷結合素子)などの光センサアレイ31が
設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an X-ray fluorescence analyzer 1a according to one embodiment of the present invention. The X-ray fluorescence analyzer 1a includes an X-ray tube 11 for generating an X-ray beam B1.
And an X-ray comprising a single characteristic X-ray from the X-ray beam B1.
A spectral crystal 12 for separating the line beam B2, a collimator 13a for blocking other characteristic X-rays, and a moving table 14 for supporting the object 10 such as a semiconductor wafer.
A collimator 13b for blocking scattered X-rays other than the X-ray beam B2, and an X-ray counter 2 such as a scintillation counter for detecting the X-ray intensity of the X-ray beam B2.
1 and a table controller 15 for setting a three-dimensional position of the moving table 14 and an angle with respect to the X-ray beam B2.
And a detector 16 such as a lithium drift type Si detector for detecting fluorescent X-rays B3 generated from the test object 10.
A proportional amplifier 18 for shaping the waveform into a pulse having a wave height proportional to the rising width of the charge pulse output from the detector 16; and a wave height analysis for measuring the count rate of each wave height value output from the proportional amplifier 18. Device 19 and wave height analyzer 1
9 and a data processor 20 for processing data measured by the X-ray counter 21 and issuing a command to the table control unit 15, and the like.
Is irradiated near the inspection area of the test object 10 to be irradiated with the light beam L1.
And a light sensor array 31 such as a one-dimensional CCD (charge-coupled device) for detecting the position of the light beam L1 reflected on the surface of the test object 10.

【0024】X線ビームB2は、被検物10の表面に対
して全反射する角度、たとえば0.06度程度の角度で
入射することによって、被検物10の表面近傍に関する
情報、たとえば微量付着物の成分情報を得ることができ
る。
The X-ray beam B2 is incident on the surface of the test object 10 at an angle at which it is totally reflected, for example, at an angle of about 0.06 degrees, thereby providing information on the vicinity of the surface of the test object 10, for example, a trace amount. Information on the components of the kimono can be obtained.

【0025】図2は、本発明の一実施例であるX線照射
角設定方法を示す工程図である。先ず最初に、図6に示
した手順に従って、X線ビームB2だけを用いて被検物
10および移動テーブル14の3次元位置および角度を
調整して、図6(e)に示すように、X線ビームB2の
進行方向と被検物10の表面とが平行になる状態に設定
する。次に、この状態で、レーザ光源30から出射され
る光ビームL1を被検物10の表面に照射して、被検物
10の表面で反射された光ビームL1を光センサアレイ
31で受光して、受光した光強度分布の最大となる位置
の画素配列番号Nをデータ処理器30内のメモリに記憶
する。こうして、分析開始から第1番目の被検物10が
基準位置にある場合の光ビームL1の受光位置を予め定
めておき、第2番目以降の被検物10は以下の手順で調
整を行う。
FIG. 2 is a process chart showing an X-ray irradiation angle setting method according to one embodiment of the present invention. First, according to the procedure shown in FIG. 6, the three-dimensional positions and angles of the test object 10 and the moving table 14 are adjusted using only the X-ray beam B2, and as shown in FIG. The state where the traveling direction of the line beam B2 is parallel to the surface of the test object 10 is set. Next, in this state, the surface of the test object 10 is irradiated with the light beam L1 emitted from the laser light source 30, and the light beam L1 reflected on the surface of the test object 10 is received by the optical sensor array 31. Then, the pixel array number N at the position where the received light intensity distribution becomes maximum is stored in the memory in the data processor 30. In this way, the light receiving position of the light beam L1 when the first test object 10 is at the reference position from the start of the analysis is determined in advance, and the second and subsequent test objects 10 are adjusted in the following procedure.

【0026】先ず図2(a)において、新たな被検物1
0を移動テーブル14に載せる動作に併せて、X線管1
1またはX線管11と分光結晶12などから成るX線源
22から出射されたX線ビームB2が、X線カウンタ2
1に直接入射することによって、X線ビームB2のX線
強度を計測して、この初期強度値をデータ処理器20内
のメモリに記憶する。このとき、被検物10は、X線ビ
ームB2を遮らない位置に設定される。
First, in FIG. 2A, a new specimen 1
0 on the moving table 14, the X-ray tube 1
1 or an X-ray beam B2 emitted from an X-ray source 22 composed of an X-ray tube 11,
The X-ray intensity of the X-ray beam B <b> 2 is measured by direct incidence on the X-ray beam 1, and the initial intensity value is stored in a memory in the data processor 20. At this time, the test object 10 is set at a position that does not block the X-ray beam B2.

【0027】次に、図2(b)において、データ処理器
20からの指令に基づきテーブル制御部15が移動テー
ブル14を駆動して、被検物10を徐々に上昇させなが
ら、X線カウンタ21によってX線強度を計測する。被
検物10がX線ビームB2を少しずつ遮って、X線カウ
ンタ21が出力するX線強度が基準値、たとえば初期強
度値の半分に達した時点で、被検物10の上昇を停止す
る。
Next, in FIG. 2B, the table controller 15 drives the moving table 14 based on a command from the data processor 20 to gradually raise the test object 10 and To measure the X-ray intensity. When the test object 10 interrupts the X-ray beam B2 little by little and the X-ray intensity output from the X-ray counter 21 reaches a reference value, for example, half of the initial intensity value, the rise of the test object 10 is stopped. .

【0028】次に、図2(c)において、レーザ光源3
0から出射される光ビームL1を被検物10の表面に入
射させ、被検物10の表面で反射した光ビームL1を光
センサアレイ31で受光して、このときの受光した光強
度分布の最大となる位置の画素配列番号Mを計測する。
このとき、計測された画素配列番号Mが、基準として記
憶した画素配列番号Nと異なる場合、次の関係式(1)
を用いて、水平方向に対する被検物10の表面の角度誤
差Δθを算出する。
Next, referring to FIG.
The light beam L1 emitted from 0 is incident on the surface of the test object 10, the light beam L1 reflected on the surface of the test object 10 is received by the optical sensor array 31, and the light intensity distribution of the received light at this time is obtained. The pixel array number M at the maximum position is measured.
At this time, if the measured pixel array number M is different from the pixel array number N stored as a reference, the following relational expression (1) is used.
Is used to calculate the angle error Δθ of the surface of the test object 10 with respect to the horizontal direction.

【0029】 D × sinΔθ = P × (M−N) …(1) ここで、Dは被検物10での反射位置と光センサアレイ
31との距離であり、Pは光センサアレイ31の画素ピ
ッチである。したがって、被検物10を角度Δθだけ角
変位させることによって、光ビームL1の受光位置を速
やかに初期の基準位置に一致させることができる。
D × sinΔθ = P × (M−N) (1) where D is the distance between the reflection position on the test object 10 and the optical sensor array 31, and P is the pixel of the optical sensor array 31 Pitch. Accordingly, the light receiving position of the light beam L1 can be quickly matched with the initial reference position by angularly displacing the test object 10 by the angle Δθ.

【0030】このときのX線強度が基準値より大きけれ
ば、被検物10はX線ビームB2に対して平行でないと
判断し、次の図2(d)において、図2(b)と同様
に、被検物10を徐々に上昇させて、X線強度が再び基
準値になるように、被検物10の垂直位置を制御する。
If the X-ray intensity at this time is larger than the reference value, it is determined that the test object 10 is not parallel to the X-ray beam B2, and in FIG. Next, the test object 10 is gradually raised, and the vertical position of the test object 10 is controlled so that the X-ray intensity becomes the reference value again.

【0031】次に、図2(e)において、図2(c)と
同様に、被検物10で反射した光ビームL1の受光位置
と初期の基準位置との差を計測して、式(1)を用いて
被検物10の角度誤差Δθを算出する。
Next, in FIG. 2E, similarly to FIG. 2C, the difference between the light receiving position of the light beam L1 reflected by the test object 10 and the initial reference position is measured, and the following equation is obtained. The angle error Δθ of the test object 10 is calculated using 1).

【0032】こうして、被検物10の上昇および角変位
を繰返して、X線強度が基準値に設定され、かつ、光ビ
ームL1の受光位置が初期の基準位置に設定された時点
で、被検物10が平行位置、すなわちX線ビームB2の
進行方向と検査面とが平行に設定される。その後、X線
ビームB2に対する入射角度が所定の全反射角度になる
ように、テーブル制御部15が移動テーブル14を駆動
して、被検物10に対するX線ビームの照射角の設定を
迅速に完了することができる。
In this manner, when the test object 10 is repeatedly raised and angularly displaced, the X-ray intensity is set to the reference value and the light receiving position of the light beam L1 is set to the initial reference position. The object 10 is set in a parallel position, that is, the traveling direction of the X-ray beam B2 and the inspection surface are set in parallel. Thereafter, the table controller 15 drives the moving table 14 so that the incident angle with respect to the X-ray beam B2 becomes a predetermined total reflection angle, and the setting of the irradiation angle of the X-ray beam with respect to the test object 10 is quickly completed. can do.

【0033】このようにして角度調整の迅速化および高
精度化が可能になる。さらに、光ビームL1を被検物1
0の表面に対して低い角度で入射させることによって、
被検物表面で全反射が実現するため、たとえばガラス板
などの透明な被検物に対しても調整可能となる。また、
被検物10の表面が粗面であって光ビームL1を散乱す
るようなときは、図6で示した従来の方法に切換えるこ
とが可能になる。
In this way, the angle can be adjusted quickly and with high accuracy. Further, the light beam L1 is
By launching at a low angle to the zero surface,
Since total reflection is realized on the surface of the test object, adjustment is possible even for a transparent test object such as a glass plate. Also,
When the surface of the test object 10 is rough and scatters the light beam L1, it is possible to switch to the conventional method shown in FIG.

【0034】図3は、本発明の他の実施例である蛍光X
線分析装置1bを示す構成図である。本実施例におい
て、蛍光X線分析装置1bは図1に示したものと同様で
あるが、被検物10の角度を計測するためのレーザ光源
32および光センサアレイ33をもう1組追加している
点が相違する。このように、2本の光ビームL1,L2
を用いて被検物10の角度誤差を計測することによっ
て、測定範囲および測定精度をさらに向上させることが
可能となる。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
It is a block diagram which shows the line analyzer 1b. In the present embodiment, the X-ray fluorescence spectrometer 1b is the same as that shown in FIG. 1, except that another set of a laser light source 32 and an optical sensor array 33 for measuring the angle of the test object 10 is added. Are different. Thus, the two light beams L1 and L2
By measuring the angular error of the test object 10 by using, the measurement range and the measurement accuracy can be further improved.

【0035】なお、以上の各実施例において、被検物1
0で反射した光ビームL1,L2が直接光センサアレイ
31,33で受光される例を説明したが、光センサアレ
イ31,33の分解能が足らないときは、光センサアレ
イ31,33の前に凹レンズを配置して光ビームL1,
L2の角変位を拡大することによって、角度誤差Δθの
測定精度をより向上させることができる。また、光セン
サアレイ31,33として1次元CCDを用いる例を説
明したが、1次元PSD(光位置検出素子)を用いても
構わず、また2次元光センサアレイを用いても同様に計
測することが可能である。
In each of the above embodiments, the test object 1
Although an example has been described in which the light beams L1 and L2 reflected at 0 are directly received by the light sensor arrays 31 and 33, when the resolution of the light sensor arrays 31 and 33 is insufficient, the light beams L1 and L2 are provided before the light sensor arrays 31 and 33. A concave lens is arranged to light beam L1,
By expanding the angular displacement of L2, the measurement accuracy of the angle error Δθ can be further improved. Also, an example in which a one-dimensional CCD is used as the optical sensor arrays 31 and 33 has been described. However, a one-dimensional PSD (optical position detecting element) may be used, and measurement is similarly performed using a two-dimensional optical sensor array. It is possible.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、被
検物の角度調整作業が迅速化されるとともに、検査領域
の位置および角度を直接計測することがてきるため、高
精度の位置決めが可能となる。
As described in detail above, according to the present invention, the work of adjusting the angle of the test object is speeded up, and the position and angle of the inspection area can be directly measured. Becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である蛍光X線分析装置1a
を示す構成図である。
FIG. 1 is an X-ray fluorescence analyzer 1a according to an embodiment of the present invention.
FIG.

【図2】本発明の一実施例であるX線照射角設定方法を
示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing an X-ray irradiation angle setting method according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例である蛍光X線分析装置1
bを示す構成図である。
FIG. 3 is a fluorescent X-ray analyzer 1 according to another embodiment of the present invention.
It is a block diagram showing b.

【図4】従来の蛍光X線分析装置の一例を示す概略構成
図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional X-ray fluorescence analyzer.

【図5】従来の蛍光X線分析装置の他の例を示す構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of a conventional X-ray fluorescence analyzer.

【図6】図5の蛍光X線分析装置において使用されるX
線照射角設定方法を示す工程図である。
FIG. 6 shows X used in the X-ray fluorescence analyzer of FIG.
FIG. 4 is a process chart showing a line irradiation angle setting method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 蛍光X線分析装置 10 被検物 11 X線管 12 分光結晶 13a,13b コリメータ 14 移動テーブル 15 テーブル制御部 16 検出器 17 前置増幅器 18 比例増幅器 19 波高分析器 20 データ処理器 21 X線カウンタ 30,32 レーザ光源 31,33 光センサアレイ 1a, 1b X-ray fluorescence analyzer 10 Test object 11 X-ray tube 12 Dispersion crystal 13a, 13b Collimator 14 Moving table 15 Table controller 16 Detector 17 Preamplifier 18 Proportional amplifier 19 Wave height analyzer 20 Data processor 21 X Line counter 30, 32 Laser light source 31, 33 Optical sensor array

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−208900(JP,A) 特開 平3−148056(JP,A) 特開 平4−143643(JP,A) 実開 平5−2057(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/223 Continuation of front page (56) References JP-A-4-208900 (JP, A) JP-A-3-148056 (JP, A) JP-A-4-1433643 (JP, A) JP-A-5-2057 (JP) , U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 23/223

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検物の検査面に対して所定角度でX線
ビームを照射するためのX線ビーム照射手段と、 前記検査面に付着した試料から発生する蛍光X線を検出
するための蛍光X線検出手段と、 前記検査面近傍を通過するX線ビームの強度を検出する
ためのX線ビーム検出手段と、 前記被検物を支持し、かつ当該検査面の3次元位置およ
び前記X線ビームに対する角度を制御する被検物支持手
段とを備える蛍光X線分析装置において、 前記X線ビームが照射される前記検査面の検査領域付近
に光ビームを照射するための光ビーム照射手段と、 前記検査面から反射した光ビームの位置を検出するため
の光ビーム位置検出手段とを備えることを特徴とする蛍
光X線分析装置。
1. An X-ray beam irradiating means for irradiating an X-ray beam at a predetermined angle to an inspection surface of a test object, and an X-ray beam irradiating means for detecting fluorescent X-rays generated from a sample attached to the inspection surface. X-ray fluorescence detection means, X-ray beam detection means for detecting the intensity of an X-ray beam passing near the inspection surface, the three-dimensional position of the inspection surface, and the X-ray beam, An X-ray fluorescence analyzer comprising: an object support unit configured to control an angle with respect to a line beam; a light beam irradiation unit configured to irradiate a light beam near an inspection area of the inspection surface on which the X-ray beam is irradiated; An X-ray fluorescence analyzer, comprising: a light beam position detector for detecting a position of a light beam reflected from the inspection surface.
【請求項2】 被検物の検査面に対するX線ビームの照
射角を設定するX線照射角設定方法において、 前記被検物を前記X線ビームの進行方向に対して略垂直
方向に移動させながら、前記被検物が遮る前記X線ビー
ムの強度変化を検出して、前記被検物の高さを設定する
工程と、 前記被検物の検査面に、前記X線ビーム進行方向と所定
角度を成す光ビームを照射して、当該検査面で反射され
る光ビームの位置を検出することによって、前記被検物
の角度を設定する工程とを含むことを特徴とするX線照
射角設定方法。
2. An X-ray irradiation angle setting method for setting an irradiation angle of an X-ray beam on an inspection surface of a test object, wherein the test object is moved in a direction substantially perpendicular to a traveling direction of the X-ray beam. Detecting a change in the intensity of the X-ray beam blocked by the test object and setting the height of the test object; and setting the X-ray beam traveling direction and a predetermined direction on the inspection surface of the test object. Setting an angle of the test object by irradiating an angled light beam and detecting a position of the light beam reflected on the inspection surface. Method.
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