-
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Messtechnik und bezieht sich speziell auf eine Positioniereinrichtung für eine Probe bzw. ein Substrat, einen Probenpositioniertisch, ein Verfahren zu deren Betrieb sowie eine Messeinrichtung.
-
Zur Vermessung und/oder Charakterisierung von Proben und Substraten, insbesondere von großflächigen Substraten wie Halbleiterwafern, jedoch auch anderen Festkörpern, ist eine Vielzahl von Messmethoden bekannt, wie beispielsweise die Bestrahlung mit einem Röntgenstrahl und die Vermessung der Reflexion, Beugung, Fluoreszenz, Photoemission etc. oder Streuung des Strahls an der Probe.
-
Auch andere Strahlung als Röntgenstrahlung, wie beispielsweise optisch sichtbares Licht, UV-Strahlung, Gammastrahlung oder Partikelstrahlen, sind je nach der verwendeten Messmethode bei der Bestrahlung der Probe verwendbar.
-
Zum Zwecke der Vermessung muss die Probe im Verhältnis zu einem einfallenden Strahl positioniert und ausgerichtet werden. Hierzu dient eine erfindungsgemäße Probenpositioniereinrichtung.
-
Wenn die Probe mittels der Probenpositioniereinrichtung im Verhältnis zum einfallenden Strahl wunschgemäß positioniert ist, können mit ebenfalls entsprechend zu positionierenden Detektoren die emittierten, reflektierten, fluoreszierten oder gebeugten Strahlen detektiert, registriert und/oder analysiert werden.
-
Um die gewünschten Informationen aus der Messung gewinnen zu können, ist es notwendig, dass die Probe insbesondere bezüglich des Winkels der Probenoberfläche zum einfallenden Strahl, jedoch oft auch bezüglich des bestrahlten Punktes an der Probe und bezüglich der Vorzugsorientierung der Probe (z. B. Kristallorientierung oder laterale Strukturen) zum einfallenden Strahl wunschgemäß eingestellt werden kann.
-
Zur entsprechenden Positionierung einer Probe sind aus dem Stand der Technik verschiedene Positioniereinrichtungen bekannt. Diese können verschiedene Dreheinrichtungen und Verschiebeeinrichtungen miteinander kombinieren, um sämtliche Freiheitsgrade der Probe einstellen zu können.
-
Typische Mehrachsen-Positioniersysteme sehen beispielsweise zwei senkrecht zueinander angeordnete Lineartische vor, durch die die Probe in senkrecht zueinander stehenden x- und y-Richtungen bewegt werden kann. Durch eine solche Vorrichtung, gegebenenfalls kombiniert mit einer Dreheinrichtung zur Einstellung der Neigung der Probenoberfläche kann der gesamte Oberflächenbereich der Probe in den Untersuchungsfokus einer Messapparatur gebracht werden. Die Kristall- bzw. Probenorientierung bleibt dabei unverändert, so dass diese bereits vor der Positionierung der Probe eingestellt werden muss.
-
Eine weitere Variante zur Probenpositionierung kombiniert einen einzigen Lineartisch mit einer Dreheinrichtung, so dass durch Einstellung entsprechender Polarkoordinaten, d. h. durch geeignete Kombination von Linear- und Drehbewegung, jeder Punkt der Probe in den Fokus der Untersuchungseinrichtung gebracht werden kann. Der Lineartisch kann durch diese Kombination von Bewegungen verkleinert werden und muss nicht über die gesamte Ausdehnung der Probe verfahrbar sein, sondern es genügt im Idealfall die halbe Probenlänge, da mittels der Dreheinrichtung die Probe um 180° gedreht werden kann.
-
Bei diesem Positioniersystem ist die Orientierung der Probe nicht unabhängig von der Position einstellbar und ändert sich mit Betätigung der Drehbewegung. Strenggenommen liegt die Vorzugsorientierung somit nur bei zwei Winkelpositionen der Dreheinrichtung vor, die sich um 180° unterscheiden.
-
Es ist außerdem eine Positioniereinrichtung für Proben bekannt, die ausschließlich eine Lagerung der Probe auf linear betätigbaren Aktoren vorsieht, die aber derart in verschiedenen Winkeln zur Probe angeordnet sind, dass eine kombinierte Bewegung der linearen Aktoren auch Drehbewegungen und Kippbewegungen der Probe realisieren lässt.
-
Aus dem Stand der Technik ist zudem mit der
US-Patentschrift 7 035 373 B2 eine Positioniereinrichtung bekannt, die eine Neigungseinrichtung mit einer Dreheinrichtung verbindet, die zwei Verschiebeeinrichtungen für lineare Bewegungen der Probe trägt. Die dort beschriebene Probenpositioniereinrichtung ist mit einer Untersuchungseinrichtung für Röntgenbeugung verbunden, die eine Strahlungsquelle mit einer Optik sowie ein Detektorsystem mit einer entsprechenden Dreheinrichtung für den Detektor aufweist.
-
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Probenpositioniereinrichtung, einen Probenpositioniertisch, eine Messeinrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, die mit möglichst wenigen Dreh- und Verschiebeeinrichtungen auf möglichst engem Raum eine zuverlässige, genaue und reproduzierbare Einstellung einer Probenposition und möglichst noch weiterer Parameter (z. B. Einfallswinkel, Vorzugsorientierung der Probe) ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch die Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 1, den Probenpositioniertisch nach Anspruch 9 oder 10, eine Messeinrichtung nach Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich jedoch in den abhängigen Ansprüchen.
-
Die erfindungsgemäße Probenpositioniereinrichtung sieht zu diesem Zweck einen Probenhalter vor, an dem eine vorzugsweise flache Probe befestigbar ist, wobei der Probenhalter mittels einer ersten Dreheinrichtung um eine erste Achse drehbar ist.
-
Gemäß der Erfindung ist zudem die erste Dreheinrichtung mittels einer ersten Verschiebeeinrichtung auf dem um eine zweite Achse drehbaren Teil einer zweiten Dreheinrichtung gelagert, wobei die zweite Achse zur ersten Achse im Wesentlichen kolinear ist und wobei die erste Verschiebeeinrichtung eine translatorische Bewegung der ersten Dreheinrichtung gegenüber der zweiten Dreheinrichtung derart ermöglicht, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Achse veränderbar ist.
-
Durch die Kombination zweier Drehbewegungen der in dem Probehalter gehaltenen Probe um zwei voneinander verschiedene Drehachsen der ersten und zweiten Dreheinrichtung sowie durch die Einstellbarkeit des Abstandes zwischen den beiden Drehachsen ist die Probe derart vielfältig bewegbar, dass einerseits jeder Punkt der Probe, insbesondere der Probenoberfläche, an einen vorgegebenen Punkt im Raum bringbar ist, der dem Untersuchungsbereich einer Untersuchungseinrichtung/Messeinrichtung entspricht. Andererseits und zudem ist durch die kombinierte Bewegung auch die Orientierung der Probe, d. h. die Vorzugsorientierung der Probe, in Bezug auf die vorgegebene Einfallrichtung eines Untersuchungsstrahls einstellbar.
-
Dabei kommt es primär nicht auf die Reihenfolge der Betätigung der ersten Dreheinrichtung, der zweiten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung an, jedoch sind die Möglichkeiten der Einstellung besonders einfach an folgendem Beispiel erklärbar: Befindet sich eine Probe in dem Probenhalter und liegt der zu untersuchende Punkt auf der Probenoberfläche fest, so ist insbesondere dann, wenn die zweite Achse der zweiten Dreheinrichtung durch den Untersuchungsbereich verläuft, eine Einstellung besonders einfach dadurch möglich, dass zunächst der zu untersuchende Probenpunkt durch eine translatorische Verschiebung mittels der ersten Verschiebeeinrichtung und eine Drehung mittels der ersten Dreheinrichtung in den Untersuchungsbereich gebracht wird und dass darauf die zweite Dreheinrichtung die Probe gemeinsam mit der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung dreht, bis die Struktur der Probe den gewünschten Winkel relativ zum einfallenden Strahl einnimmt.
-
Die entsprechende Einstellbarkeit ergibt sich jedoch auch dann, wenn die zweite Achse nicht durch den Untersuchungsbereich verläuft. Eine solche Ausgestaltung der Probenpositioniereinrichtung kann auch vorteilhaft sein.
-
Bei der genannten Gestaltung der Probenpositioniereinrichtung kann somit eine Probe ohne Rücksicht auf ihre Orientierung zunächst an dem Probenhalter befestigt werden, was beispielsweise durch Festklemmen, Kleben oder andere Fügemethoden geschehen kann. Als Probenhalter können auch elektrostatische Chucks, Vakuum-Chucks, Pin-Chucks und dergleichen eingesetzt werden. Danach wird die Probe wie oben beschrieben in die gewünschte Untersuchungsposition und Orientierung gebracht und daraufhin untersucht.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Verschiebeeinrichtung derart eingerichtet ist, dass die translatorische Bewegung der ersten Dreheinrichtung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse erfolgt. Insbesondere kann die erste Verschiebeeinrichtung derart gestaltet sein, dass die Bewegungsrichtung radial zur ersten Achse verläuft. Hierdurch lassen sich mit minimaler Betätigung der ersten Verschiebeeinrichtung und der ersten Dreheinrichtung sämtliche Punkte der Probe, insbesondere der Probenoberfläche, in den Untersuchungsbereich einer Untersuchungseinrichtung bringen.
-
Vorteilhaft kann zudem vorgesehen sein, dass die erste Verschiebeeinrichtung derart gestaltet ist, dass sie eine geradlinige Bewegung ermöglicht. Eine geradlinige Bewegung ist besonders einfach und genau führbar, beispielsweise mittels Eines sogenannten Lineartisches. Es können jedoch auch Bewegungen der ersten Verschiebeeinrichtung auf einer gekrümmten Bahn vorgesehen sein.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Dreheinrichtung mittelbar oder unmittelbar auf einer Neigeeinrichtung gelagert ist, die eine Neigung des Probenhalters um eine dritte Achse ermöglicht, welche zur zweiten Achse und/oder zur ersten Achse im Wesentlichen senkrecht ist. Durch die Betätigung einer Neigeeinrichtung kann die Probe derart gegenüber einem Untersuchungsstrahl geneigt werden, dass die Struktur, z. B. die Kristallorientierung oder eine laterale Strukturierung, der Probe einen gewünschten Einfallwinkel im Verhältnis zum einfallenden Strahl einnimmt. Ein gegebenenfalls zusätzlich vorhandener Detektor zum Nachweis der Strahlung, die mit der Probe gewechselwirkt hat, ist dann ebenfalls bei einer Betätigung der Neigeeinrichtung zu drehen. Wenn die dritte Achse der Neigeeinrichtung senkrecht zur zweiten Achse und insbesondere auch zur ersten Achse ist, wird durch eine Betätigung der Neigeeinrichtung bis auf den Einfallwinkel an der Probe weder die Position der Probe noch deren Orientierung geändert.
-
Ein vorgegebener Neigungsbereich der Neigeeinrichtung kann beispielsweise 15° oder 30° betragen.
-
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft vorsehen, dass die dritte Achse den Bereich kreuzt, in dem auf dem Probenhalter eine Probe, insbesondere die Probenoberfläche, angeordnet werden kann. In diesem Fall wird die Probe lediglich um den Untersuchungsbereich gedreht, so dass der untersuchte Bereich der Probe durch Einstellung der Neigung nicht geändert wird.
-
Sollte durch individuelle Gestaltung und Größe der Probe oder durch die Befestigung der Probe am Probenhalter der zu untersuchende Bereich der Probe nicht von der dritten Achse durchsetzt werden, so kann es vorteilhaft sein, dass eine zweite Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, die eine Verschiebung des Probenhalters entlang der ersten und/oder zweiten Achse ermöglicht. Diese zweite Verschiebeeinrichtung lässt dann eine Feinjustierung beispielsweise senkrecht zur Probenoberfläche, insbesondere entlang der ersten und/oder zweiten Achse, zu, wodurch der zu untersuchende Punkt der Probe beispielsweise auf die dritte Achse der Neigungseinrichtung gebracht werden kann.
-
Dabei kann grundsätzlich vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zweite Verschiebeeinrichtung zwischen der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung oder zwischen der ersten Verschiebeeinrichtung und der zweiten Dreheinrichtung oder zwischen der zweiten Dreheinrichtung und der Neigeeinrichtung angeordnet ist.
-
Die Verschiebungsrichtung der zweiten Verschiebeeinrichtung ist im Folgenden mit y bezeichnet, während die Verschiebungsrichtung der ersten Verschiebeeinrichtung mit z bezeichnet ist.
-
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zweite Verschiebeeinrichtung eine geradlinige Bewegung ermöglicht.
-
Die Erfindung bezieht sich außer auf eine Probenpositioniereinrichtung der oben beschriebenen Art auch auf einen Probenpositioniertisch mit wenigstens zwei in einer Linie nebeneinander angeordneten Probenpositioniereinrichtungen der oben beschriebenen Art, wobei eine dritte Verschiebeeinrichtung eine gemeinsame translatorische Bewegung aller Probenpositioniereinrichtungen ermöglicht, wodurch wenigstens eine Probenpositioniereinrichtung an die Stelle einer anderen Probenpositioniereinrichtung verschiebbar ist.
-
Durch einen derartigen Probenpositioniertisch ist es möglich, mehrere verschiedene Proben auf verschiedenen Probenpositioniereinrichtungen anzuordnen und diese durch eine Verschiebung der dritten Verschiebeeinrichtung nacheinander in den Untersuchungsbereich einer Untersuchungseinrichtung zu bringen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Probenpositioniertisch schwer zugänglich ist, beispielsweise wenn die Untersuchung im Vakuum stattfindet. Der Probenpositioniertisch kann in diesem Fall mit mehreren Proben bestückt werden, die nacheinander untersucht werden können, wobei jede einzelne Probe mittels der ihr zugeordneten Probenpositioniereinrichtung optimal in Bezug auf die Untersuchungseinrichtung positioniert werden kann.
-
Es können auf einem Probenpositioniertisch zwei, drei oder mehr Probenpositioniereinrichtungen angeordnet sein. Vorteilhaft sind diese linear hintereinander angeordnet, so dass sie durch eine lineare Bewegung des Probenpositioniertisches nacheinander in die Wunschposition bringbar sind. Es ist jedoch auch möglich, eine gekrümmte Verschiebungsbahn der dritten Verschiebeeinrichtung vorzusehen, so dass verschiedene Probenpositioniereinrichtungen nach Art eines Karussells beispielsweise auf einer Kreisbahn angeordnet sein können.
-
Die Erfindung bezieht sich zudem auf eine Messeinrichtung mit einer Probenpositioniereinrichtung gemäß der oben beschriebenen Art und/oder mit einem Probenpositioniertisch der beschriebenen Art, wobei die zweite Achse vorteilhaft durch den Untersuchungsbereich der Messeinrichtung verläuft.
-
Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb einer Probenpositioniereinrichtung der beschriebenen Art, wobei an dem Probenhalter eine Probe angebracht wird und durch die Betätigung der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung ein zu untersuchender Bereich der Probe derart positioniert wird, dass er von der zweiten Achse durchsetzt ist.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht zudem vor, dass nach der Betätigung der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung die zweite Dreheinrichtung zur Erreichung der gewünschten Orientierung der Probe betätigt wird.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt:
-
1 schematisch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Dreheinrichtung mit der ersten Verschiebeeinrichtung,
-
2 mögliche Verschiebungs- und Drehbewegungen der kombinierten ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung in einer Ansicht entlang der ersten und zweiten Drehachse,
-
3 die Bewegungsbahn eines Punktes auf einer Probe bei einer Verschiebung der Probe mittels der ersten Verschiebeeinrichtung und einer nachfolgenden Drehung der ersten Dreheinrichtung,
-
4 in einer perspektivischen Darstellung die Gesamtschau der beteiligten Dreheinrichtungen, Verschiebeeinrichtungen und der Neigeeinrichtung,
-
5 eine andere Zusammenstellung der Dreheinrichtungen, Verschiebeeinrichtungen und der Neigeeinrichtung,
-
6 eine weitere andere Zusammenstellung der Dreheinrichtungen, Verschiebeeinrichtungen und der Neigeeinrichtung analog den 4 und 5,
-
7 eine dreidimensionale schematische perspektivische Ansicht von Elementen der Probenpositioniereinrichtung,
-
8 eine dreidimensionale schematische perspektivische Darstellung einer ersten Dreheinrichtung zusammen mit einer zweiten Verschiebeeinrichtung,
-
9 das grundsätzliche Konzept der dritten Verschiebeeinrichtung, sofern mehrere Probenpositioniereinrichtungen in einer Messeinrichtung angeordnet werden und
-
10 eine weitere Anordnung von Probenpositioniereinrichtungen und Messeinrichtungen.
-
1 zeigt funktional das Zusammenwirken einer ersten Dreheinrichtung, einer Verschiebeeinrichtung und einer zweiten Dreheinrichtung. Die erste Dreheinrichtung kann beispielsweise einen scheibenförmigen Probenhalter aufweisen, der gegenüber einer Basisplatte drehbar nach Art eines Goniometers gelagert ist, so dass der Probenhalter sich gemäß der Verdrehrichtung 1 drehen lässt.
-
Die Basisplatte kann auf einem Lineartisch befestigt sein, dessen Bewegungsrichtung durch den zweiten Pfeil 2 dargestellt ist.
-
Der Lineartisch, der in 1 ebenso wie die erste Dreheinrichtung nicht konkret dargestellt ist, kann auf einem Drehteller angeordnet sein, der zur zweiten Dreheinrichtung gehört und gemäß dem dritten Pfeil 3 drehbar auf einer zweiten Basisplatte gelagert ist.
-
Somit schafft die erste Dreheinrichtung im Sinne des ersten Pfeils 1 um die erste Achse 1a eine Drehbarkeit. Die zweite Dreheinrichtung ist im Sinne des dritten Pfeils 3 um die zweite Achse 3a drehbar. Die erste Achse 1a und die zweite Achse 3a fallen üblicherweise nicht zusammen, sondern haben zueinander einen Abstand und können vorteilhaft kolinear zueinander ausgerichtet sein.
-
Mittels Verschiebung der ersten Dreheinrichtung durch die erste Verschiebeeinrichtung in Richtung des zweiten Pfeils 2 kann der Abstand zwischen den Achsen 1a, 3a eingestellt werden.
-
2 zeigt in einer Ansicht entlang den Achsen 1a, 3a, die als kolinear zueinander verlaufend angenommen werden, die möglichen Bewegungsrichtungen. Es ist ein zu untersuchender Punkt/Bereich 4 auf der Probe 5 angenommen. Die Probe 5 ist in ihrer Anfangsposition mittels durchgezogener Linien als rechteckiger, flacher Körper dargestellt. Die Probe ist um die erste Achse 1a drehbar, was durch die Pfeile 6 dargestellt ist.
-
Ziel einer kombinierten Bewegung mittels der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung ist es in dem gezeigten Beispiel, den zu untersuchenden Bereich 4 derart zu positionieren, dass die zweite Achse 3a durch ihn hindurch verläuft. Hierzu wird zunächst die Probe 5 in die gestrichelt dargestellte Position 5' im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der zu untersuchende Punkt 4', ebenfalls gestrichelt dargestellt, auf einer Kreisbahn ein Stück weit bewegt wird. Die mögliche Verschieberichtung der ersten Verschiebeeinrichtung ist durch den Pfeil 7 dargestellt. Von der in 2 dargestellten gestrichelten Position des zu untersuchenden Punktes/Bereiches 4' aus kann dieser durch die Verschiebeeinrichtung entlang dem Pfeil 7 bis zur zweiten Achse 3a bewegt werden.
-
Befindet sich der zu untersuchende Bereich auf der Achse 3a bzw. wird er von dieser durchsetzt, so kann durch die Betätigung der zweiten Dreheinrichtung in Richtung des Pfeils 8 die Probe 5 derart um einen Winkel zwischen 0° und 360° gedreht werden, dass der zu untersuchende Bereich 4, 4' jede beliebige Orientierung in Bezug auf einen Einfallsstrahl einer Messeinrichtung einnehmen kann.
-
3 zeigt das beschriebene Bewegungskonzept in einer anderen Darstellung. Es wird hier die Probe 5 mit dem zu untersuchenden Bereich 4 in einer Ausgangsposition dargestellt. Durch Betätigung der ersten Verschiebeeinrichtung kann der zu untersuchende Bereich 4 entlang der Linie 9 bis zur Position 4'' linear verschoben werden. Von der Position 4'' kann durch Drehung der Probe um eine erste Achse 1a der zu untersuchende Bereich 4'' auf einer Kreisbahn bewegt werden, bis er in der Position 4''' angelangt ist, die von der zweiten Achse 3a durchsetzt ist. Daraufhin kann die Probe, die in 3 nur in der Ausgangsposition dargestellt ist, um den dann festliegenden Ort des zu untersuchenden Bereichs 4''' im Sinne des Pfeils 10 gedreht werden, bis die Orientierung der Probe wunschgemäß ist.
-
Es sollte durch die obige Darstellung deutlich werden, dass die Kombination zweier Drehbewegungen und einer Linearverschiebung, wobei die Linearverschiebung zu einer Einstellung des Abstandes der beiden Achsen der beiden Drehbewegungen genutzt werden kann, die Bewegung eines Probenpunktes zu einem Zielort und die nachfolgende freie Einstellung der Orientierung der Probe bzw. des zu untersuchenden Probenbereiches erlaubt. Anstelle einer Linearbewegung wäre auch eine andere, translatorische Bewegung auf einer gekrümmten Bahn möglich.
-
4 zeigt funktional außer der durch die erste Dreheinrichtung möglichen Bewegung 1, der durch die erste Verschiebeeinrichtung möglichen Bewegung 2 und der durch die zweite Dreheinrichtung möglichen Bewegung 3 zusätzlich noch eine zweite Verschiebeeinrichtung, die eine Bewegung im Sinne des Pfeils 11 ermöglicht, sowie eine Neigeeinrichtung, die eine Drehung der übrigen Bewegungseinrichtungen um eine in der Darstellung der 4 horizontal liegende Achse ermöglicht. Die Achse, um die herum die Neigeeinrichtung eine Drehung ermöglicht, sollte vorzugsweise im Bereich der Probenoberfläche liegen, so dass die Probenoberfläche bei Einstellung der Neigung nicht verschoben wird. Die durch die Neigeeinrichtung erreichbare Bewegung ist mit dem Pfeil 12 gekennzeichnet. Außerdem ist ein Verschiebungspfeil 13 dargestellt, der die durch eine dritte Verschiebeeinrichtung ermöglichte Linearbewegung in X-Richtung anzeigt.
-
Gemäß 4 stützt sich die zweite Verschiebeeinrichtung, um eine Verschiebung in Richtung des Pfeils 11 zu erreichen, auf der ersten Verschiebeeinrichtung ab und verschiebt gegenüber dieser die erste Dreheinrichtung in y-Richtung gemäß dem beigefügten Koordinatensystem.
-
5 zeigt ebenfalls funktional eine erste und zweite Verschiebeeinrichtung sowie eine erste und zweite Dreheinrichtung und eine Neigeeinrichtung sowie eine dritte Verschiebeeinrichtung, wobei die zweite Verschiebeeinrichtung, die eine Verschiebung in y-Richtung erlaubt, gegenüber der Neigeeinrichtung abgestützt ist und die Verschiebung der ersten Dreheinrichtung, der zweiten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung gemeinsam in y-Richtung ermöglicht.
-
6 zeigt eine Abwandlung der Aufbauten gemäß 4 und 5, wobei wiederum eine erste und zweite Dreheinrichtung, eine erste, zweite und dritte Verschiebeeinrichtung und eine Neigeeinrichtung dargestellt ist und wobei die zweite Verschiebeeinrichtung die Verschiebung der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung gemeinsam in y-Richtung ermöglicht, indem sie sich gegenüber der zweiten Dreheinrichtung abstützt und auf dieser gelagert ist.
-
7 zeigt in konkreter, dreidimensionaler Darstellung eine Probe 5, die beispielsweise ein Halbleiterwafer sein kann und die auf einem als Probenhalter dienenden Zylinder 14, beispielsweise durch Kleben, Klemmen oder eine andere Fügetechnik, befestigt ist. Der Zylinder 14 ist drehbar auf der Basisplatte 15 gelagert, wobei die Drehbarkeit durch den Pfeil 1 angezeigt ist.
-
Der Zylinder 14 und die Basisplatte 15 bilden somit gemeinsam die erste Dreheinrichtung. Diese ist verschiebbar in Richtung des Pfeils 2 auf einem Lineartisch 16 gelagert und geführt. Der Lineartisch, gebildet beispielsweise mit einer Schiene 16, in der ein Führungsformkörper 17 verschiebbar geführt ist, ist seinerseits auf einer Drehplatte 18 befestigt, die ihrerseits wieder in Richtung des Pfeils 3 auf einer Basisplatte drehbar gelagert ist.
-
Die Gesamtheit der ersten Dreheinrichtung 14, 15 der ersten Verschiebeeinrichtung 16, 17 und der zweiten Dreheinrichtung 18 kann auf einem Schwenkblock 19 gelagert sein, der in einer Führungsbahn 20 zur Einstellung einer Neigung und zur Bildung einer Neigeeinrichtung geführt ist. Durch Verschieben des Schwenkblocks 19 ist eine Drehung der Positioniereinrichtung gemäß dem Pfeil 21 möglich.
-
8 zeigt eine zweite Verschiebeeinrichtung 14, 22, die mit einer ersten Dreheinrichtung gekoppelt ist. Der Zylinder 14, der drehbar auf der Basisplatte 15 gelagert ist, trägt einen auf ihm in y-Richtung verschiebbaren Hohlzylinder 22 nach Art einer Teleskopeinrichtung, so dass bei einer geführten Verschiebung des Hohlzylinders 22 gegenüber dem Zylinder 14 die zweite Verschiebeeinrichtung in Richtung des Pfeils 11 betätigbar ist, um eine Probe 5 in die richtige y-Position zu bringen.
-
Die Antriebe der Verschiebeeinrichtung und der Dreheinrichtungen können beispielsweise durch Elektromotoren, insbesondere durch Schrittmotoren, verwirklicht sein. Es können jedoch auch Piezoantriebe und andere bekannte Antriebsarten eingesetzt werden, die eine genaue und reproduzierbare Bewegung bzw. Drehung ermöglichen.
-
9 zeigt eine Gruppe von drei Positioniereinrichtungen 23, 24, 25, von denen jede eine Probe trägt, wobei die Positioniereinrichtungen auf einem gemeinsamen Träger 26 befestigt sind. Dieser ist in einer dritten Verschiebeeinrichtung derart geführt, dass er in Richtung des Pfeils 13 linear bewegbar ist.
-
In 9 ist zudem schematisch eine Strahlungsquelle 27 dargestellt, die beispielsweise Röntgenstrahlung emittiert, wobei der Strahl vorzugsweise in einer nicht näher dargestellten Kollimiereinrichtung wunschgemäß ausgerichtet und aufbereitet wird. Der Strahl ist derart gerichtet, dass durch geeignete Bewegung der dritten Verschiebeeinrichtung jede der von den Probenpositioniereinrichtungen 23, 24, 25 getragenen Proben in den Untersuchungsbereich der Messeinrichtung bringbar, d. h. mit dem Strahl 27a beaufschlagbar ist. Der entsprechend von den jeweiligen Proben reflektierte Strahl 27b ist dann mittels eines schematisch dargestellten Detektors 28 untersuchbar.
-
Nach Untersuchung einer Probe kann die dritte Verschiebeeinrichtung eine Verschiebung um eine definierte Strecke bewirken, die dem Abstand zwischen zwei Positioniereinrichtungen 23, 24, 25 entspricht, so dass die jeweils benachbarte Probe in den Untersuchungsbereich gebracht werden kann.
-
Die einzelnen Probenpositioniereinrichtungen 23, 24, 25 sind entsprechend den 1 bis 8 aufgebaut, so dass durch Verschiebung einer Positioniereinrichtung in den Strahl 27a der zu untersuchende Probenbereich in den Untersuchungsbereich des Strahls 27a gebracht und dort orientiert werden kann.
-
10 zeigt eine Gruppe von drei Messeinrichtungen 27 und 28, 29 und 30, 31 und 32. Eine Positioniereinrichtung 23 auf einem Träger 26 wird in einer nicht näher dargestellten (vierten) Verschiebeeinrichtung gemeinsam mit dem Träger 26 derart geführt, dass sie in Richtung des Pfeils 13 linear bewegbar ist.
-
In 10 sind schematisch drei Strahlungsquellen 27, 29, 31 dargestellt, die beispielsweise Röntgenstrahlung emittieren, wobei der emittierte Strahl vorzugsweise in einer nicht näher dargestellten Kollimiereinrichtung wunschgemäß ausgerichtet und aufbereitet wird. Der Strahl ist derart gerichtet, dass durch geeignete Bewegung der Verschiebeeinrichtung die von der Probenpositioniereinrichtung 23 getragene Probe in den Untersuchungsbereich der verschiedenen Messeinrichtungen bringbar, d. h. mit den Strahlen 27a, 29a oder 31a beaufschlagbar ist. Der entsprechend von der Probe reflektierte oder gebeugte Strahl 27b, 29b, 31b ist dann mittels eines der schematisch dargestellten Detektoren 28, 30 bzw. 32 untersuchbar.
-
Bei Untersuchung von an den Proben entstehender Fluoreszenzstrahlung kann sich der Detektor auch an einer anderen als der in 10 dargestellten Stelle im Raum befinden.
-
Nach Untersuchung einer Probe mit einer Messeinrichtung kann die Verschiebeeinrichtung eine Verschiebung um eine definierte Strecke bewirken, die dem Abstand zwischen zwei Messeinrichtungen 27 und 28, 29 und 30 sowie 31 und 32 entspricht, so dass die Probe in den Untersuchungsbereich der jeweiligen benachbarten Messeinrichtung gebracht werden kann.
-
Die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach 10 entspricht 9 und 10 und sind auch mit diesen kombinierbar.
-
Das dargestellte Positioniersystem erlaubt eine Einstellung der Höhe und Neigung einer Probe in 3 Achsen in Bezug auf einen charakterisierenden Strahl einer Messeinrichtung sowie eine Einstellung der Orientierung. Beispielsweise kann mithilfe der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung eine TXRF/TRFA(Total Reflexion X-ray Fluorescense)-Messung, eine GIXRF(Grazing Incidence X-ray Fluorescence)-Messung, eine XRF/RFA(X-ray-Fluorescence)-Messung, XRR(X-ray Reflectometry)-Messung, Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering(GISAXS)-Messung, Ellipsometrie, Scatterometrie, VUV-Reflektometrie oder XRD(X-ray-Diffraction)-Messung durchgeführt werden. Auch Emissionsmessungen wie z. B. Photoemission (XEF) sind möglich. Die Positioniereinrichtung ist dann jeweils mit einer entsprechenden Messeinrichtung zu kombinieren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
