JP2006138837A5

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Publication number: JP2006138837A5
Application number: JP2005274293A
Authority: JP
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2025-09-21

Claims

試料分析装置であって、
第１のＸ線収束ビームを試料表面に向け、第２のＸ線平行ビームを前記試料表面に向けるように構成された照射源と、
前記照射源を、前記Ｘ線が前記照射源から前記試料表面にかすめ角で向けられる第１の光源位置と、前記Ｘ線が前記照射源から前記試料表面に前記試料のブラッグ角近傍で向けられる第２の光源位置との間で移動させるように動作する動作アセンブリと、
前記第１および第２の光源位置のいずれかにあるときに、前記収束ビーム及び平行ビームのいずれかに反応して前記試料から散乱した前記Ｘ線を角度の関数として感知し、前記散乱したＸ線に反応して出力信号を生成するように構成された検出素子アセンブリと、
前記出力信号を受けてこれを処理し、試料の特性を判定するように結合された信号処理部とを備え、
前記照射源が、
前記Ｘ線を放射するように動作するＸ線管と、
前記Ｘ線を受けて前記収束ビームに集光するように構成された第１のミラーと、
前記Ｘ線を受けて前記平行ビームに集光するように構成された第２のミラーと、
を備える、
試料分析装置。
前記第１および第２のミラーが二重湾曲構造を有する、請求項１に記載の装置。
前記第１および第２のミラーは、前記Ｘ線を受けるとともに集光するように構成され、前記収束ビーム及び前記平行ビームの方位をずらすように配置される請求項１に記載の装置。
収束ビーム及び平行ビームのいずれか一方のみが前記試料に衝突するようにＸ線管から照射されたＸ線の一部を遮断するために可動であるビーム遮断部を備える請求項３に記載の装置。
前記動作アセンブリが、前記検出素子アセンブリが前記試料からかすめ角で散乱した前記Ｘ線を感知する第１の検出素子仰角と、前記検出素子アセンブリが前記表面からブラッグ角の近傍で散乱した前記Ｘ線を感知する第２の検出素子仰角との間で、前記検出素子アセンブリを移動するように動作する、請求項１に記載の装置。
前記動作アセンブリが、前記第１の検出素子仰角にある前記検出素子アセンブリを、前記検出素子アセンブリが前記Ｘ線の小角散乱を感知する第１の方位角と、前記検出素子アセンブリが前記試料表面の面内構造から回折された前記Ｘ線を感知する第２のより大きい方位角との間で移動させるように動作する、請求項５に記載の装置。
前記検出素子アセンブリが、前記試料表面に垂直な第１の軸に沿って前記散乱したＸ線を分解する第１の検出素子構成と、前記表面に平行な第２の軸に沿って前記散乱したＸ線を分解する第２の検出素子構成とを有する検出素子アレイを備える、請求項１に記載の装置。
前記信号処理部が、前記第１の検出素子構成にある前記検出素子アセンブリからの前記出力信号を処理して、前記表面からの反射率を前記表面に対する仰角の関数として判定し、前記第２の検出素子構成にある前記検出素子アセンブリからの前記出力信号を処理して、前記表面の散乱特性を前記表面平面の方位角の関数として判定するように構成された、請求項７に記載の装置。
前記信号処理部が、前記照射源が前記第１のビームを照射し、かつ前記第１の光源位置にあるときに、前記検出素子アセンブリからの前記出力信号を処理して、前記表面のＸ線反射率（ＸＲＲ）スペクトルを獲得し、前記照射源が前記第２のビームを照射し、かつ前記第１の光源位置にあるときに、前記検出素子アセンブリからの前記出力信号を処理して、前記表面のＸ線小角散乱（ＳＡＸＳ）スペクトルおよび小角Ｘ線回折（ＸＲＤ）スペクトルの少なくとも一つを獲得し、また前記照射源が前記第２の光源位置にあるときに、前記検出アセンブリからの前記出力信号を処理して、前記表面の高角度ＸＲＤスペクトルを獲得するように構成された、請求項１に記載の装置。
前記信号処理部が、前記照射源が前記第２の光源位置にあって前記第１のビームを照射しているときに高分解能ＸＲＤスペクトルを獲得し、前記照射源が前記第２の光源位置にあって前記第２のビームを照射しているときに低分解能ＸＲＤスペクトルを獲得するように構成された、請求項９に記載の装置。
動作センサが、前記高分解能ＸＲＤスペクトルを獲得するように、前記検出素子アセンブリを前記試料表面からの第１の距離に配置し、前記低分解能ＸＲＤスペクトルを獲得するように、前記検出素子アセンブリを、前記第１の距離よりも小さい前記表面からの第２の距離に配置するように構成された、請求項１０に記載の装置。
前記試料が少なくとも１つの表面層を備え、前記信号処理部が、前記ＸＲＲ、ＳＡＸＳおよびＸＲＤスペクトルの２つ以上を共に分析するように構成されて、前記少なくとも１つの表面層の特性を判定する、請求項９に記載の装置。
前記特性が、膜厚、密度、表面品質、空隙率、および結晶構造の少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の装置。
前記試料表面に平行に、かつ選択領域に隣接して配置されたナイフエッジを備え、前記表面と前記ナイフエッジとの間に空隙を画定して、前記空隙を通過しない前記ビームの一部を遮断する、請求項１に記載の装置。
対象となる角度範囲に散乱する前記Ｘ線を遮断することなく、前記空隙を通過してさらに前記ビーム軸に沿って伝播する前記Ｘ線を遮断するように構成されたビーム遮断部を備える、請求項１４に記載の装置。
前記ナイフエッジがＸ線吸収材料のシリンダを備える、請求項１４に記載の装置。
分析中に前記試料の配向を受けてこれを調整する搭載アセンブリを備え、前記照射源が、前記Ｘ線ビームを前記試料表面の選択領域に向けるように構成され、前記信号処理部が、前記表面の特徴的な傾き角を示す傾きマップを受けて、前記傾きマップを基に前記選択領域の傾き角を決定し、前記搭載アセンブリで前記試料の配向を調整させて前記決定された傾き角を補償するように構成された、請求項１に記載の装置。
Ｘ線源からの前記Ｘ線を前記収束ビームに集光する第１のミラーを配置し、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線を前記平行ビームに集光する第２のミラーを配置することにより、第１のＸ線収束ビームを試料表面に向け、第２のＸ線平行ビームを前記試料表面に向けるように照射源を操作し、
前記照射源を、前記Ｘ線が前記照射源から前記試料表面にかすめ角で向けられる第１の光源位置と、前記Ｘ線が前記照射源から前記試料表面に前記試料のブラッグ角近傍で向けられる第２の光源位置との間で移動させ、
前記照射源が、前記第１および第２の光源位置のいずれかにあるときに、前記収束ビーム及び平行ビームのいずれかに反応して前記試料から散乱した前記Ｘ線を角度の関数として感知して、前記試料の特性を判定する試料分析方法。
前記第１および第２のミラーが二重湾曲構造を有する、請求項１８に記載の方法。
前記第１および第２のミラーは、前記Ｘ線を受けるとともに集光するように構成され、前記収束ビーム及び前記平行ビームの方位角をずらすように配置される請求項１８に記載の方法。
前記照射源を操作することは、収束ビーム及び平行ビームのいずれか一方のみが前記試料に衝突するようにＸ線管から照射されたＸ線の一部を遮断するためにビーム遮断部を移動させることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
前記Ｘ線を感知することが、前記散乱したＸ線を検出素子を用いて捕捉し、前記検出素子を、前記照射源が前記第１の光源位置にあるときに、前記検出素子が前記試料からかすめ角で散乱した前記Ｘ線を感知する第１の検出素子仰角と、前記照射源が前記第２の光源位置にあるときに、前記検出素子が前記表面からブラッグ角の近傍で散乱した前記Ｘ線を感知する第２の検出素子仰角との間で、前記検出素子を移動させることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
前記検出素子を移動させることが、前記第１の検出素子仰角にある前記検出素子を、前記検出素子アセンブリが前記Ｘ線の小角散乱を感知する第１の方位角と、前記検出素子アセンブリが前記試料表面の面内構造から回折された前記Ｘ線を感知する第２のより大きい方位角との間で移動させることをさらに特徴とする、請求項２２に記載の方法。
前記Ｘ線を感知することが、前記試料表面に垂直な第１の軸に沿って前記散乱したＸ線を分解する第１の検出素子構成と、前記表面に平行な第２の軸に沿って前記散乱したＸ線を分解する第２の検出素子構成とに配置することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
前記Ｘ線を感知することが、前記第１の検出素子構成にある前記検出素子アレイの出力を処理して、前記表面からの反射率を前記表面に対する仰角の関数として判定し、前記第２の検出素子構成にある前記検出素子アレイの出力を処理して、前記表面の散乱特性を前記表面平面の方位角の関数として判定することを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
前記Ｘ線を感知することが、前記照射源が前記第１の光源位置にあって前記表面に前記第１のビームを向けているときに、前記表面のＸ線反射率（ＸＲＲ）スペクトルを獲得し、前記照射源が前記第１の光源位置にあって前記表面に前記第１のビームを向けているときに、前記表面のＸ線小角散乱（ＳＡＸＳ）スペクトルおよび小角Ｘ線回折（ＸＲＤ）スペクトルの少なくとも一つを獲得し、また前記照射源が前記第２の光源位置にあるときに、前記表面の高角度ＸＲＤスペクトルを獲得することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
前記ＸＲＤスペクトルを獲得することが、前記照射源が前記第２の光源位置にあって前記表面に前記第１のビームを向けているときに高分解能ＸＲＤスペクトルを獲得し、前記照射源が前記第２の光源位置にあって前記表面に前記第２のビームを向けているときに低分解能ＸＲＤスペクトルを獲得することを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
前記Ｘ線を感知することが、前記高分解能ＸＲＤスペクトルを獲得するために、前記試料表面からの第１の距離で前記散乱したＸ線を受けるように検出素子を配置し、前記低分解能ＸＲＤスペクトルを獲得するために、前記第１の距離よりも小さい前記表面からの第２の距離で前記散乱したＸ線を受けるように前記検出素子を配置することを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
前記試料が少なくとも１つの表面層を備え、前記少なくとも１つの表面層の特性を判定するために、前記ＸＲＲ、ＳＡＸＳおよびＸＲＤスペクトルの２つ以上を共に分析することを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
前記特性が、膜厚、密度、表面品質、空隙率、および結晶構造の少なくとも１つを含む、請求項２９に記載の方法。
前記試料表面に平行に、かつ選択領域に隣接してナイフエッジを配置し、前記表面と前記ナイフエッジとの間に空隙を画定して、前記空隙を通過しない前記ビームの一部を遮断することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
対象となる角度範囲に散乱する前記Ｘ線を遮断することなく、前記空隙を通過してさらに前記ビーム軸に沿って伝播する前記Ｘ線を遮断するビーム遮断部を配置することを特徴とする、請求項３１に記載の方法。
前記ナイフエッジがＸ線吸収材料のシリンダを備える、請求項３１に記載の方法。
前記照射源を操作することが、前記Ｘ線ビームを前記試料表面の選択領域に向けることを特徴とし、さらに、
前記表面の特徴的な傾き角を示す傾きマップを提供し、
前記傾きマップに基づいて前記選択領域の傾き角を決定し、
前記試料の配向を調整して前記決定された傾き角を補償することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。