CN1628245A - X射线形貌测绘系统 - Google Patents

Abstract

一种X射线形貌测绘系统，该系统包括X射线发生器用来产生X射线射束，并照射在样本例如是硅晶片的有限的区域上。固态检测器被设置以截断在透射穿过样本或者从样本反射来的射束。该检测器具有与射束区域相匹配的像素阵列以产生所述有限区域的数字图像。在X射线发生器和样本之间的相对步进运动产生一系列被合并在一起的数字图像。在任选实施例中，置入一X射线光学元件以产生平行射束，以避免图像重叠，或者通过软件来消除图像重叠的影响。

Description

X射线形貌测绘系统

技术领域

本发明涉及一种在检测晶体结构，例如检测用于半导体生产的硅单晶晶片或芯棒(boule)的过程中所使用的X射线形貌测绘(topographic)系统。

背景技术

通过X射线装置来检测缺陷，例如在快速热退火过程中成核的滑移带，这一点是公知的。到目前为止，这种检测是通过采用兰氏照相机(Lang camera)在胶片上实施曝光来实现的。现有技术的工序面临着很多的不利因素，包括照相机系统的巨大尺寸，能够检测的晶片的尺寸方面的限制，以及较长的处理时间(典型的是对于8″或者200mm的晶片大约要一小时)。

本发明的目的之一是提供一种能用来检测较大样本的X射线形貌测绘系统，典型的是直径最大到300mm，并且可以快速执行检测，典型的是5-15分钟。

发明内容

相应地，本发明提供一种X射线形貌测绘系统，包括：

X射线发生器，用于产生被引导向样本位置的X射线的射束；及检测器，该检测器被定位以用于接收由在样本位置上的样本所偏转的X射线，该检测器包括电子X射线检测器，该检测器具有与射束区域相对应的象素阵列。

该X射线的射束可以具有高达20毫弧度的相对较大的散度。

在本发明的一种形式中，一X射线光学元件被放入X射线发生器和样本位置之间，并被设置以接收所述的射束，并将X射线作为基本上平行的射线束进行传输。

在一可替换的及更高分辨率的形式中，不使用X射线光学元件，并且通过软件来去除或者补偿图像的任何不能接受的重叠。

检测器可以被定位以接收被偏转的透射穿过样本的X射线。可替换的，检测器可以被定位以接收被偏转的从样本反射的X射线。

X射线发生器优选地适于产生100μm或更小的源点尺寸，并且优选地具有距离靶小于20mm的出射窗。

系统的分辨率最好是大约25μm或更高，并且检测器设置在距离样本位置5-10mm的位置上。

X射线的光学元件最好是包括多个X射线反射板的龙虾眼型(lobster eye)光学元件，这些反射板相互之间设置成微小的角度以使得输出射束为基本上平行。通常这些板的厚度大约为150μm并且被涂以金。

检测器适合为电荷耦合器件，最优选的是数字式CCD。

本发明还提供X射线形貌测绘设备，该设备包括上面所描述的X射线形貌测绘系统，并包括步进装置，该步进装置用来在系统和待检查的样本之间产生相对的步进运动，步进的大小是射束面积和频谱轮廓的函数，以及还包括图像处理装置，该图像处理装置用于在连续步进之间读出检测器件的象素数据。

本发明其他的特征及优点将通过下面的描述及所附的权利要求变得更明显。

附图说明

下面将参照附图，仅以示例的方式来描述本发明的实施例，其中：

图1所示为示例说明实现本发明的一个系统的示意性侧视图；

图2示例说明了图1中系统的操作；

图3更详细地显示了图1中的一个部件；

图4示例说明本发明的设备中可能遇到的几何放大效果；

图5所示为结合图1中系统的设备的示意图；

图6示例说明了该设备的可替换形式；

图7示例说明了不具有X射线光学元件的修改后的系统；

图8所示为由实现本发明的系统所得到的图像的例子；

图9所示为本发明的一形式中所使用的算法的流程图；

图10示例说明了合成图像中所使用的几何坐标；

图11所示为在合成图像中所使用的算法的流程图；及

图12和13所示为合成图像的实例。

晶片检查系统的实施例

图1至3中的实施例特别适合于直径达到300mm的硅晶片中的滑移带的检测。

参考图1，一硅晶片10通过形貌测绘系统而被检测，该形貌测绘系统包括X射线发生器12，X射线光学元件14，及总体上由16来表示的检测器。

X射线发生器12最适合采用来自Bowburn，Co.Durham的Bedeplc的Microsource^X射线发生器，这是国际专利申请WO 98/13853的主题。简单的说，Microsource^发生器包括具有外部聚焦线圈的抽空的X射线管，其被配置以在100μm或更小的靶上产生X射线的点，以及还包括X射线出射窗位于靶的5-10mm之内的结构。因为Microsource^发生器能使X射线光学元件被设置成靠近较小的靶点同时向该光学元件发出狭窄发散的射束，因此其特别适合用于本发明中。

X射线光学元件14可以是任何能接收来自发生器12的轻微散射的射线，并提供一定范围的平行的X射线作为输出的合适的元件。如在本实施例中所使用的优选的元件是“龙虾眼型”光学元件；这种类型的X射线光学元件在现有技术中已有所描述，但是仅仅涉及应用于X射线天文学中。

如图3所示，龙虾眼型的光学元件14包括一系列平板18，该平板18充当镜面反射器，并被安装以从点源每一反射器中点之间一半处的一点形成精确的径向发散。在优选实施例中，X射线是铜K辐射，平板18为被涂以金并且厚度大约为150μm并具有6×30mm的面积，另外还具有80％的平均反射率。一共使用14块平板，这也是通过上文所给厚度能容纳的实际最大值，其理论的增益大约为1+14×0.8＝12。

再看图1，来自龙虾眼型的光学元件14的输出是基本上为平行的射束20，该射束20入射到晶片10上。未经偏转的射束20a由射束挡板22阻挡。发生偏转的射束20b入射到电子检测元件24上，该电子检测元件24将在下文中予以描述。

更具体地说，射束20具有大约2mr的散度并分成多个大约30mm长的带。每一个带都是多色的并导致在图像上的kα1，kα2条纹(见图2)。因此来自一个带的图像将被重叠。

在通常的兰氏形貌测绘方法中，样品和照相板一起平移穿过射线束。缺陷被看见两次，一次是通过kα1射束，随后是在板平移过之后通过kα2射束。因为从样品至胶片之间的距离对较大的晶片来说至少是50mm，并且kα1和kα2之间的散度大约是2.5×10^-3，因此图像被重叠(50×2.5×10^-3＝0.125mm)，使用狭缝而不是仅仅只是块挡板来唯一地选择kα1射束。

在该装置中，当晶片10为静止的时候图像是不重叠的；kα2和kβ具有弱的强度，并且来自韧致辐射的其它成分在此处也没有任何图像倍增(multiplication)。这实际上是白光X射线物相照片减少频谱(spectrally-reduced)的段。

如果现在我们移动晶片10一步，我们将得到现在射束所照射的样品的部分的正确图像。由于胶片检测器该图像当然被叠加在第一张图像上。然而，通过使用电子检测元件24就可能以电子的方式存储来自连续的步的图像，以产生用于整个晶片10的图像。

只要整个的晶片10由所有的射束均匀地扫描过，射束中强度的分布形式就是无关紧要的。对光学元件14的基本要求是尽可能高密度地平行于初试引导射束进行反射/散射。发生器12提供“点”源(如下文所述)这一点是特别理想的。垂直于图2中所示的板的线源将在同一方向给出慧形相差，平行于图2中所示的板并且平行于晶片的线源将由kα1，kα2分量给出重叠图像。

转到分辨率和源尺寸的问题上来，通常对于分辨率，d，引用下列方程式：

d＝hb/a

这里的a和b在图2中定义，h是与图面垂直的源的尺寸。在图1所示的装置中，Microsource^X射线源确定a为不小于75mm，b为15mm是合适的。

X射线形貌测绘器通常要尽量达到分辨率为1μm的目标，这对理论研究是理想的，但是要包括非常长的(数天)曝光和处理时间。因为潜在的曝光时间随分辨率的平方而减少，因此通过降低目标分辨率可以得到巨大的增益。对用于半导体材料的检查和质量控制来说，就必须看到其单独的位错而不是它们相互作用的细节。我们对此已经得出结论25μm的分辨率是足够的，而高达100μm的分辨率也的确可能是有用的。

可替换地，在X射线源和样品两者之间可以使用大约205mm的较大距离，在这种情况下几何分辨率大约增加至1μm，并仅仅受到电子检测器的象素尺寸的限制。

实现25μm的分辨率意味着125μm的X射线的源点。对耦合连接光学元件的考虑可能限定点的尺寸为100μm，这在Microsource^发生器中可能以100W运行，并在检测器的屏幕上给出20μm的分辨率。

仍然存在来自不同的射束kα1，kα2和kβ的多重图像的风险，因为它们将以与样本略微不同的角度衍射。然而，如果检测器在晶片的10mm之内，则其模糊量仅仅在25μm，这是可以接受的，并且将有可能使样本和检测器两者之间的距离达到2-5mm。

对于样本和检测器两者之间更大的距离来说，系统的几何图形引起样本中的目标图像在检测器中被放大。参考图4，对于反射的几何图形来说(见图4a)，系统入射面上的几何放大率m1由下列表达式给出：

m1＝(a+b)/a

这里的a是源与样本之间的距离，b是样本与检测器之间的距离。放大率大于1，即，对所有的样本与检测器之间的距离来说，目标的图像都要大于目标本身。

对透射的几何图形来说(见图4b)，在入射面上的放大率为：

m1＝(a-b)/a

在这个几何图形中，只有当样本与检测器两者之间的距离大于源与样本两者之间的距离的两倍，即b＞2a时，放大率才大于1。当b＞a时，放大率的符号是负的，这只是意味着目标的图像为镜像。

对反射和透射几何图形两者来说，垂直于入射面的放大率m2为：

m2＝(a+b)/a

因此，通过相对于源至样本之间距离调整样本到检测器之间的距离，可以在上面所描述的由源的尺寸所施加的放大率限制之内改变系统的放大率。

对于上面所描述的实施例及基准测量，我们已经计算出使用铜靶上的100W检测8″(200mm)的硅晶片的曝光时间将在5-10分钟的范围内。相比而言，已知的系统使用源与晶片之间的距离为2.5m，在胶片上获得图像，15kW源功率，以及1小时的曝光时间。其还要求处理照相胶片。

现在考虑检测器16，对检测器的基本的要求是给出在象素阵列上接收到的X射线强度的电子信号输出。优选的检测器是举行结构的数字CCD检测器例如2000乘200像素。这样的检测器在从24μm至大约7.5μm的分辨率下是可用的。使用这样长宽比的检测器允许将检测器放置得与晶片非常靠近。不象这样复杂精密的替换是PhotonicScience Hires检测器，该检测器能被配置成在大约12×15mm上给出30μm的分辨率，或者在6×7.5mm上能给出15μm的分辨率。

晶片检查设备的实施例

现在转到图5上来，图中示意性描绘了一种结合前面所述的系统的用于检查晶片的设备。设备40包括由伺服马达(没有示出)以已知的方式沿正交的轴驱动的XY工作台42，Microsource^控制器44，联锁控制器46和伺服马达控制器48。设备40具有紧凑的外形尺寸，典型的是大约宽650mm，高750mm。

通过反射检查芯棒的实施例

迄今为止主要根据透射中的操作对本发明进行了描述。本发明可以同样地应用于反射模式，或者是利用晶片或者是如图6中所示的利用芯棒50。硅芯棒典型的直径是300mm，长大约1m。整个的芯棒或者选择出的部分芯棒仅能通过提供伺服马达驱动，以产生在芯棒50和检查系统10，12，14之间在旋转和轴向方面的步进式的相对移动而被检查。同样，要求是通过步进检测器穿过感兴趣的区域获得数字式的表示。应该理解的是图像数据在每一步被读出并用来形成被检查的整个区域的图像。典型地，每一个象素值将被存储在相应的存储位置中，直到整个的图像能在显示屏上显示或者打印。可能有必要的是，使用市面上的图像处理软件来规格化图像的强度，将来自分开的步骤的图像合并在一起。

不具有X光学元件的实施例

现在转向图7，将讨论本发明的修改形式。图7与图1是相似的，且相似的部分由相同的参考数字表示。然而在图7中，省略了例如龙虾眼型的光学元件14的X射线光学元件。其结果是X射线束20到达样本10要比前面的实施例中更为发散，并且由样本所偏转的辐射具有更宽的频谱范围。当使用光学元件时，散度实际上被限定在大约2mr。当不使用光学元件的时候，散度取决于X射线源的性质和工作的条件，但通常可以使用高达20mr的相对较大的散度。

在这样的装置的一个例子中，Microsource^发生器与铜阳极一起使用。X射线成像系统是具有每额定尺寸30×30μm上具有512×512象素的Photonic Science成像器。该成像系统连接至具有128兆字节RAM并使用PCVision帧接收器的700MHz的基于奔腾III的计算机上。

图8所示为由图7中的装置检测硅晶片的边缘区域所获得的一个图像。这里示出了从115粗略入射的来自硅(001)样本布拉格(Bragg)反射的两条衍射条纹。左边和右边的条纹分别是kα1和kα2的衍射条纹。由于样本的边缘是弯曲的因此条纹在底部是弯曲的。从kα1的条纹的顶端向下延伸大约2/3处存在作为亮白区域而可被看得见的缺陷。

在图1至图6的实施例中，由于光学元件的存在，kα1和kα2的衍射条纹充分地靠在一起，对于多数目的来说可以作为单一的图像来处理。在该实施例中，对一些不苛刻要求的应用这是有可能的，但若并非如此则可以通过软件来处理检测器所产生的图像。

对于任何已知的样本与检测器之间的距离来说，如同上文所描述的那样，存在着已知的放大率m。因此，不同的射束kα1、kα2和kβ在检测器上的分开与在样本上的分开是不同的。未经修正时，这将导致图像的频谱模糊。然而，在是平面样本的情况下，这种影响可以通过将在一个维度上(在入射面)的图像缩小一因子1/m而得以完全修正。

作为可以替换的情况，或者此处样品是弯曲或者扭曲时，kα1和kα2图像可以在软件中分开，并如同下文中所描述的被处理以保持分辨率和强度。

前面的描述是假设在样本的每一步上有一次单独的曝光。然而，目前可用的电子X射线检测器并不是足够敏感以允许这样的操作，这将导致不能接受的信噪比。使用例如是CCD的检测器并在60Hz下525线或者在50Hz下625线这样常规的光栅扫描下运行是方便的。在这种情况下，在同样的样本区域的大量帧必须被合成，对每一个象素取累积和。使用可用的技术，在步进到样本的下一个区域之前可能必须要合成10到2000个帧。

软件的例子

下面是软件的实例，通过该软件更宽格式的大量的帧可以被合成。

合成图像

这个例子中使用了如图9中所示的算法，并在下文对该算法作进一步的描述(粗体字的文字是指程序源代码所定义的变量)：

1、通过创建32位浮点图像(im_expose)和8位(字节)图像(im_temp)来初始化程序。假设连接到PCVision卡的0信道的X射线成像系统被选作视频源。

2、从X射线成像系统得到(快拍)单个的帧转换为字节图像，im_temp。

3、如果选择灰度曝光类型则继续到步骤4。如果选择二进制阈值的曝光类型，则转换当前帧im_temp为双极(bi-level)(二进制)图像。在im_temp中低于规定的阈值的象素值被设置为0(黑)，而高于该阈值的象素值则被设置为255(白)。

4、把当前帧im_temp增加到合成图像im_expose中。32位浮点图像被用于存储合成的图像，以避免溢出的问题。在一个象素一个象素的基础上将im_temp图像增加到im_expose图像中。得到的图像被乘以换算因子，在这种情况下换算因子被设置等于1.0。

5、重复步骤2-4直到由Frames变量指定的规定数量的帧被合成。

6、最后，把32位浮点图像im_expose转换为8位字节图像。为了在32位和8位图像格式之间进行转换，象素值被换算以映射为0到255的范围内的值。有三种方法可以来完成该换算：a)通过将im_expose除以所合成的帧的数量。b)基于最小和最大象素值来自动进行以及c)通过增加偏移并乘以一换算因子。在后一种情况下，仍在0到255范围之外的值被删去。小于0的象素值被设置为等于0，而那些大于255的值被设置为值255。

7、以规定的名称将最终的8位合成图像保存为磁盘文件。

8、在主程序窗口中显示该合成图像。

合并合成图像

根据前面部分中所描述的算法而得到的合成图像，包含分别来自样本上的位置(χ1，γ1)和(χ2，γ2)的kα1和kα2衍射条纹。拼接(Tile)命令合并在延伸区域上的分布。(“拼接”还称之为“缝合”(Stitch))

为了理解拼接算法，我们必须定义坐标空间，用来描述图像中象素的位置，以及图像中感兴趣的矩形区域(RROI)的位置和大小。定义将样本上的空间坐标(χ，γ)映射为图像或RROI中的象素坐标的转换也是很重要的。

参考图10，图像的原点具有坐标(0，0)，其指的是图像的左上角的象素。图像的水平边由X表示，图像的垂直边由Y表示。因此，主图像的右下角的象素具有坐标(X，Y)。

RROI的原点具有相对于其母图像的原点的坐标(x，y)。RROI的水平宽度由dx表示，RROI的垂直宽度由dy表示。因此，RROI的右下角的象素具有相对于其母图像的坐标(x+dx，y+dy)。

图10中所示为图像的坐标和RROI的坐标两者之间的关系。用于在图像中在全局坐标(x，y)和RROI的坐标(x，y)两者之间进行转换的公式如下：

x＝(x-x₀)/dx

y＝(y-y₀)/dy

其中(x₀，y₀)是用全局坐标表示的原点，dx和dy是X射线成像照相机分别在x方向(水平方向)和y方向(垂直方向)的象素的尺寸。这里我们假设x方向和y方向的指向与图像中的相同。用于图像和RROI的两者的象素坐标被设定为使得x轴坐标从左到右(水平方向)增加。y坐标从上至下(垂直方向)增加。

拼接命令所使用的算法在图11中示出，在下文中对该算法做进一步的描述(粗体文字是指程序源代码中所定义的变量)：

1、通过创建32位浮点图像(im_tile)及该图像中感兴趣的矩形区域(RROI)(rroi_tile)来初始化程序。假定连接到PCVision卡的0信道的X射线成像系统被选作视频源。

2、由用户选择的.ini文件，读出原点(OriginX，OriginY)和分别以全局坐标由ScaleX和ScaleY设定尺寸、表示的水平和垂直象素。

3、从.ini文件中分别读出位置(x，y)和由dx和dy表示的水平和垂直尺寸。这些值采用国际单位(典型为mm)。另外读出与该全局位置相关联的合成图像文件的名称。

4、创建一个临时的8位图像im_temp，并将在步骤3中得到的文件读入到该图像中。

5、在临时图像中创建RROI，rroi_temp。选择rroi_temp的起始位置和尺寸以包括衍射条纹中的一个或者两个。

6、在一个象素一个象素的基础上从im_temp中减去一常值，该常值是远离衍射条纹中任何一条的区域中平均象素值，即背景象素值。

7、依照等式1.1移动RROI rroi-tile。调整rrol.tile的尺寸使其与rroi-temp的尺寸相匹配。

9、将RROI，rroi_temp加到X射线物相照片RROI，rroi_tile上。32位浮点图像被用来存储物相照片以消除溢出的问题。在一个象素一个象素的基础上将图像rroi_temp加到图像rroi_tile上。得到的图像被乘以一换算因子，在这种情况下该换算因子被设置为等于1.0。

10、删除临时图像，im_temp和RROI，rroi_temp。

11、重复步骤3-9直到用户所选择的.ini文件中的所有合成图像都已经处理过。

12、把32位浮点图像im_tile转换为8位字节图像。为了在32位和8位图像之间进行转换，象素的值被换算为映射成数值范围0到255。这种换算可以通过三种方式完成：a)通过将im_expose除以所合成的帧的数量。b)基于最小和最大象素值自动地进行以及c)通过加上一个偏移并乘以一个换算因子。在后一种情况下，仍然超出0到255范围的像素值被删去。小于0的象素值被设置为等于0而大于255的象素值则被设置为值255。

13、用指定的名称将最终的8位合成图像存为磁盘文件。

14、删除图像im_tile及相关的RROI，rroi_tile。

15、最后，在主程序窗中显示合成图像。

曝光与拼接的实例

图12和图13所示为使用上文所描述的曝光(Expose)和拼接(Tile)命令生成的选定的反射X射线物相照片。所有的物相照片已被反转，以便易于与常规的X射线物相照片相比较。白色区域是衍射X射线较弱的区域，而黑色区域则是衍射X射线较强的区域。

图12和图13所示为使用kα1和kα2两个衍射条纹产生的反射X射线物相照片。合成图像以0.1mm的水平间隔被聚集，每个图像中合成了250个帧(这与每个图像大约12秒的获取时间相对应)。使用0.28mm的象素尺寸代替额定值0.30mm，因为这将产生最清晰的物相照片。

当获得了用于产生图12中所示的物相照片的合成图像时，样本被精确地排列使得衍射条纹是垂直的。这并不是图13中所示的合成图像的那种情况。在这种情况中，我们能直接看出衍射条纹从垂直方向倾斜了几度。这是由于相对于入射的x射线束，不正确地调整了样本的倾斜(χ轴)。对平整的样本来说，对准样本使得衍射条纹垂直是较容易的。然而肉眼可见地弯曲或变形的样本可能导致衍射条纹与垂直方向倾斜。如果确实是这种情况，则由于kα1和kα2辐射并不重叠，最终的物相照片将变得模糊或包含重影(ghost image)。图13中所示为这种影响的有些人为的实例。该物相照片由kα1和kα2的衍射条纹共同生成，χ轴被调整以使得这些条纹偏离垂直方向几度。

当然，为了从对准很差的或者肉眼可见弯曲的样本中去除物相照片的模糊，可以通过实施金属过滤器，仅使用kα1衍射条纹来生成物相照片，其中金属过滤器阻挡了强度较小的成分。例如，金属镍用来去除在X射线发生器中使用铜靶所产生的辐射中的kβ成分。该过滤器将安装在X射线发生器和龙虾眼型光学元件之间。然而，在这其中我们将忽略掉可用强度的1/3，即在kα2衍射条纹中的所获得的强度。此外，该过程并不能校正物相照片的几何扭曲(倾斜)，这在图13中也可以看得出。

kα1和kα2图像相加

为了使用所有可用强度来生成物相照片，而没有任何模糊或几何扭曲，我们建议对上述的基本的拼接算法作如下修改。

1、在定义每一个合成图像中的RROI以便仅包括kα1衍射条纹的情况下，使用基本的拼接算法生成物相图像。

2、重复步骤1，但是定义RROI以便仅包括kα2衍射条纹。

3、对步骤1和步骤2中生成的物相照片实行仿射(affine)转换，以将kα1和kα2图像映射在彼此的顶部。

4、将转换后的kα1和kα2的物相照片加在一起。

这里仿射转换是概括性的名称，用于尚未具体规定的平移、旋转和剪切图像处理操作。

为了确定并校正衍射条纹与垂直方向倾斜的角α，建议下列简单的方案。首先在合成图像顶端和末端的百分之几处定义两个RROI。随后将这些RROI投射到水平轴上，就是说象素值沿图像中的水平线相加。在图像顶端和图像末端的最大象素值(通过将投射与峰值函数相配合以获得子象素精度)的x位置可以适合于线性方程式(通过两点的直线)来确定α。对所有包含最终物相照片的合成图像重复这一过程。随后，在执行逐步的合成之前，通过另一个将α值校正为0的仿射转换将对图像进行剪切。

变型

可以对上文的实施例做出变型。

可以使用除龙虾眼型的光学元件以外的X射线光学元件，假设可以得到基本上平行的输出。例如可以使用抛物线形镜面或多层光学元件，特别是抛物线梯度变化多层元件，但是这些可能比龙虾眼型光学元件更昂贵。

在光学元件任一面上的孔径可以通过使用非梯度变化的多层板来延伸，或者通过使用诸如云母这样的晶体反射器进一步延伸。

就目前来说30mm的宽度被认为是实际中龙虾眼型的光学元件的限制。Microsource^发生器可以在50mm的距离上提供总共为40-45mm的孔径，所以如果可以制成更宽的光学元件，就可以使曝光成比例地减少。

与所描述的相比没那么复杂精密的光学元件也能给出有用的、尽管是略差的性能。即使仅仅是两块板的龙虾眼型的光学元件都能给出2.6x的增益，和对8″的板来说20-25分钟的处理时间。

优选使用Microsource^X射线发生器有两个原因。其一是，将光学元件放置在靠近X射线源的能力。另一个原因是，功率及源的尺寸可以被电子控制，以便根据测量的需要改变分辨率和通过量之间的权衡，而无需经过机械改变。后一个因素还使得以相对低的分辨率扫描样本以检测具有一些差异的区域，随后更详细地检查这些区域成为可能。

然而，本发明并没有限定为使用Microsource^发生器，其他的产生X射线的装置也是可以使用的。

尽管是参照检测硅中的滑移带描述了本发明，但是本发明对于其他材料，例如，在诸如CaF₂的EUV光学材料中，以及SiC和III-V晶体中的缺陷检测也是有用的。

在本发明的范围之内还可以对本发明做出其他的一些修改及改进。

Claims (17)

1.一种X射线形貌测绘系统，包括：

X射线发生器，用来产生被引导向一样本位置的X射线的射束；以及

检测器，该检测器被定位以接收由所述样本位置处的样本所偏转的X射线，该检测器包括具有对应于检测器处的射束区域的象素阵列的电子X射线检测器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述射束具有最高达20毫弧度的散度。

3.根据权利要求1或2所述的系统，包括置于所述X射线发生器和所述样本位置之间的X射线光学元件，该X射线光学元件被配置以接收所述射束以及以基本上平行的射束来发射X射线。

4.根据在先权利要求中任何一个所述的系统，其中所述检测器被定位以接收透射穿过所述样本的被偏转的X射线。

5.根据权利要求1至3任何一个所述的系统，其中所述检测器被定位以接收从所述样本反射的被偏转的X射线。

6.根据在先权利要求中任何一个所述的系统，其中检测器处的几何放大率可通过调整样本至检测器的距离与源至样本的距离之间的关系是进行调整。

7.根据在先权利要求中任何一个所述的系统，其中所述X射线发生器适于产生100μm或更小的源点尺寸，并具有距靶小于20mm的出射窗。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述系统的分辨率大约为15-100μm，优选的是大约为25μm，并且所述检测器被定位距离所述样本位置5-30mm，优选的是5-10mm。

9.根据权利要求3所述的系统，其中所述X射线光学元件是包括多个平行的X射线反射板的龙虾眼型光学元件。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述板的厚度大约为150μm并且所述板被涂以金。

11.根据在先权利要求中任何一个所述的系统，其中所述检测器为电荷耦合器件。

12.一种X射线形貌测绘设备，包括根据在先权利要求中任何一个所述的X射线形貌测绘系统，用于在系统和待检查样本之间产生相对的步进运动的步进装置，其中步的大小是射束面积的函数，以及图像处理装置，用于在连续的步之间读出所述检测器的象素数据。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述步进装置包括相对于所述X射线发生器和所述检测器可移动的XY工作台，以及被配置以在正交方向上使所述XY工作台步进的一对伺服马达。

14.根据权利要求12所述的设备，其中所述步进装置包括芯棒传送器件，该芯棒传送装置被配置以相对于所述X射线发生器和所述检测器旋转并轴向地平移一芯棒，以及被配置以使所述芯棒传送器件在旋转和平移方面步进的一对伺服马达。

15.根据权利要求12至14中任何一个所述的设备，其中所述图像处理装置包括用于存储从每一步输出的像素数据的装置，以及用于合并来自连续步的数据以形成合成图像的装置。

16.根据权利要求12至15中任何一个所述的设备，其中所述检测器在光栅扫描中运行，并且所述每一步的图像通过合成多个扫描帧而得到。

17.根据权利要求12至16中任何一个所述的设备，其中所述X射线的射束具有足够的散度以在所述检测器处产生图像的重叠，其中所述图像处理装置可操作用于消除所述图像重叠的影响。

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