JP2008046130A - X線ビームスポットサイズの制御 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料の分析装置20は、放射線ビーム27を、ビーム軸に沿って導き、試料の表面上の目標領域に当てるように構成されている放射線源26を含む。検出器アセンブリ30は、試料から散乱した放射線29を感知するように構成されている。ビーム制御アセンブリ36は、ビームブロッカー52を含み、ビームブロッカーは、試料の表面に隣接する下側部を有し、下側部に直交し、ビーム軸を含み、目標領域を通過するビーム面を画定する前部および後部スリットを含む。前部スリットは、放射線源と目標領域の間に位置し、後部スリットは、目標領域と検出器アセンブリの間に位置している。
【選択図】図1
Description
本発明は、一般的には、分析装置に関し、特別には、X線を使用する物質分析の装置と方法に関する。
X線反射率測定法(XRR)は、基板上に堆積した薄膜層の厚さ、密度、および表面品質を測定するための、良く知られている技術である。X線反射率計は、典型的には、試料を、試料物質の合計外部反射角の近傍において、すれすれの入射角、つまり、試料の表面に対して小さな角度でX線ビームを照射することで作動する。検出器アレイを備えるX線検出器は、反射されたX線を感知する。試料から反射されたX線の強度を、角度の関数として測定することにより、干渉縞のパターンが得られ、このパターンを分析することにより、縞パターンの原因となる膜層の特性を決定する。XRRの例としてのシステムおよび方法は、米国特許第5,619,548号、第5,923,720号、第6,512,814号、第6,639,968号、および第6,771,735号に記載されており、その開示は、本明細書に参考文献として組み込まれる。
Claims (47)
- 試料を分析する装置であって、
放射線ビームをビーム軸に沿って導き、前記試料の表面上の目標領域に当てるように構成された放射線源と、
前記試料から散乱された前記放射線を感知するように構成された検出器アセンブリと、
前記試料の前記表面に隣接する下側部を有し、前記下側部に直交し、前記ビーム軸を含み、前記目標領域を通過するビーム面を画定する前部および後部スリットを含むビームブロッカーを備える前記ビーム制御アセンブリと、を備え、前記前部スリットは、前記放射線源と前記目標領域の間に位置し、前記後部スリットは、前記目標領域と前記検出器アセンブリの間に位置する装置。 - 前記放射線源は、前記放射線が、前記試料の前記表面に対する仰角のある範囲に渡って、前記目標領域に収束すべく前記ビームを生成するように構成されており、前記検出器アセンブリは、前記散乱された放射線を、仰角の関数として分解するように構成されている請求項1に記載の装置。
- 前記放射線はX線を含み、前記検出器アセンブリは、前記目標領域における前記試料の前記表面上の薄膜の特性を示す、前記X線の反射スペクトルを検出するように構成されている請求項2に記載の装置。
- 前記ビームブロッカーは、前記前部および後部スリット間に幅を有し、前記下側部が所定の高さの隙間により、前記試料の前記表面から分離されるように位置決めされ、前記幅と高さは、前記放射線源から、前記試料の前記表面に対して所定の角度より大きい仰角で放射された前記放射線が、前記隙間を通過して、前記検出器アセンブリに当ることを阻止するように選択される請求項1に記載の装置。
- 前記幅と高さは、関係式αmin≒2h/Wを満たすように選択され、ここにおいてαminは、前記所定の角度、hは前記高さ、Wは前記幅である請求項4に記載の装置。
- 前記放射線源と前記試料の間に位置し、前記所定の角度未満で前記放射線源から放射された前記放射線を阻止するように位置決めされているシャッターを備える請求項4に記載の装置。
- 前記ビーム制御アセンブリは、前記ビーム面を横切る前記前部および後部スリットの間に位置決めされているビームリミッターを備え、前記ビームリミッターは、前記ビームブロッカーの前記下側部と前記試料の間で、目標領域内の前記試料の前記表面に隣接し、かつ平行に突出するナイフエッジを備え、前記ナイフエッジは、前記試料の前記表面と、前記ナイフエッジの間に隙間を画定し、前記隙間を通過しない前記ビームの部分を阻止する請求項1に記載の装置。
- 前記目標領域に隣接する、前記ナイフエッジの下側部は丸められている請求項7に記載の装置。
- 前記隙間は3μm以下である請求項7に記載の装置。
- 前記ビームリミッターは中心部を備え、前記中心部は前記ビーム面を区切り、前記ナイフエッジを備え、前記中心部の外側で前記試料の表面に隣接し、前記ナイフエッジから離れるように上方に傾斜している外部エッジを備える請求項7に記載の装置。
- 前記ビームブロッカーは、単一ブロックの物質を備え、前記単一ブロックは、そこを通過して形成された縦方向スリットを有し、前記縦方向スリットは、前記前部および後部スリットを備える請求項1に記載の装置。
- 前記ビームブロッカーは、それぞれが前記前部および後部スリットを含む分離された前部および後部ブロッカーユニットを備える請求項1に記載の装置。
- 前記前部および後部スリットの少なくとも1つは、前記ビーム面を横切る方向において、非均一な幅の外形を有する請求項1に記載の装置。
- 前記前部および後部スリットは、50μm以下である、前記ビーム軸を横切る方向の寸法を有する請求項1に記載の装置。
- 前記スリットの前記寸法は、10μm以下である請求項10に記載の装置。
- 試料を分析する方法であって、
放射線ビームをビーム軸に沿って導き、前記試料の表面上の目標領域に当ることと、
前記ビーム中にビームブロッカーを介在させ、前記ビームブロッカーは、前記ビーム軸を含み、前記目標領域を通過するビーム面を画定する前部および後部スリットを含み、前記ビームブロッカーの介在により、前記ビームブロッカーの下側部が前記試料の前記表面に隣接し、前記放射線ビームが、前記目標領域に当る前に前記前部スリットを通過し、前記ビーム面内の前記試料から散乱された前記放射線が、前記後部スリットを通過するようにすることと、
前記放射線が前記後部スリットを通過後に、前記試料から散乱された前記放射線を感知することと、を備える方法。 - 前記ビームは、前記放射線が、前記試料の前記表面に対する仰角のある範囲に渡って、前記目標領域上に収束するように導かれ、前記放射線を感知することは、前記散乱放射線を仰角の関数として分解することを備える請求項16に記載の方法。
- 前記放射線はX線を含み、前記散乱放射線を分解することは、前記目標領域における前記試料の前記表面上の薄膜の特性を示す、前記X線の反射スペクトルを検出することを備える請求項17に記載の方法。
- 前記ビームブロッカーは、前記前部および後部スリットの間に幅を有し、前記ビームブロッカーを介在させることは、前記ビームブロッカーを位置決めし、それにより、前記下側部が、所定の高さの隙間により、前記試料の前記表面から分離されるようにすることと、前記幅と高さを選択して、前記試料の前記表面に対して、ある所定の角度より大きい仰角で、前記放射線源から放射された前記放射線が、前記隙間を通過することを阻止するようにすることと、を備える請求項16に記載の方法。
- 前記幅と高さは、関係式αmin≒2h/Wであって、ここにおいてαminは前記所定の角度、hは前記高さ、およびWは前記幅である前記関係式を満たすように選択される請求項19に記載の方法。
- 前記ビームを導くことは、前記放射線源と前記試料の間でシャッターを位置決めし、それにより前記所定の角度未満で前記放射線源から放射された前記放射線を阻止することを備える請求項20に記載の方法。
- ナイフエッジを備えるビームリミッターを、前記ビーム面を横切る前記前部および後部スリットの間で位置決めし、それにより、前記ナイフエッジは、前記ビームブロッカーの前記下側部と前記試料の間で、目標領域内の前記試料の前記表面に隣接し、かつ平行に突出し、前記試料の前記表面と、前記ナイフエッジの間に隙間を画定し、前記隙間を通過しない前記ビームの部分を阻止することを備える請求項16に記載の方法。
- 前記目標領域に隣接する、前記ナイフエッジの下側部は丸められている請求項22に記載の方法。
- 前記隙間は3μm以下である請求項22に記載の方法。
- 前記前部および後部スリットは、50μm以下である、前記ビーム軸を横切る方向の寸法を有する請求項16に記載の方法。
- 前記スリットの前記寸法は、10μm以下である請求項25に記載の方法。
- 試料を分析する装置であって、
放射線ビームをビーム軸に沿って導き、前記試料の表面上の目標領域に当てるように構成された放射線源と、
前記試料から散乱された前記放射線を感知するように構成された検出器アセンブリと、
前記放射線源と前記試料の間に介在され、それにより、前記試料に当る前記ビームの寸法を、前記ビーム軸を横切る方向において、50μm以下に制限するビーム制御アセンブリと、を備える装置。 - 前記寸法は、10μm以下である請求項27に記載の装置。
- 試料を分析する方法であって、
放射線ビームをビーム軸に沿って導き、前記試料の表面上の目標領域に当ることと、
ビーム制御アセンブリを適用して、前記試料に当る前記ビームの寸法を、前記ビーム軸を横切る方向において、50μm以下に制限することと、
前記試料から散乱された前記放射線を感知することと、を備える方法。 - 前記寸法は、10μm以下である請求項29に記載の装置。
- 試料を分析する方法であって、
放射線ビームを、ビーム軸に沿って、連続する、複数の異なる仰角のそれぞれにおいて、前記試料の表面上の目標領域上に当てるように導くことと、
前記異なる角度のそれぞれに対して、前記ビーム軸を横切る方向における、前記ビームのそれぞれのオフセットを決定することと、
前記異なる仰角のそれぞれにおいて、前記目標領域上に当てるように前記放射線ビームを導く間、前記それぞれのオフセットを補償するために、前記ビームと前記試料の少なくとも1つに対して横方向の補正を加えることと、
前記ビームが、前記横方向の補正を受ける、前記異なる仰角のそれぞれにおいて前記目標領域を照射する間に、前記試料から散乱された前記放射線を感知することと、を備える方法。 - 前記ビームを導くことは、前記放射線を導いて、前記連続する、前記異なる仰角のそれぞれの近傍における角度範囲のそれぞれに渡って、前記目標領域上に収束させることを含み、前記放射線を感知することは、前記散乱放射線を、前記それぞれの範囲内の仰角の関数として分解することを備える請求項31に記載の方法。
- 前記放射線はX線を含み、前記散乱放射線を分解することは、前記目標領域における前記試料の前記表面上の薄膜の特性を示す、前記X線の反射スペクトルを検出することを備える請求項32に記載の方法。
- 前記ビームを導くことは、ビームリミッターを、前記放射線源と前記試料の間に位置決めすることと、前記ビームリミッターを調整して、連続する、前記異なる仰角のそれぞれにおいて前記放射線を通過させ、一方、別の仰角で前記放射線源から放射された前記放射線は阻止することと、を備える請求項31に記載の方法。
- 前記ビームリミッターを位置決めすることは、各所定の仰角に対して、
シャッターを位置決めして、前記所定仰角未満の仰角のいずれかで、前記放射線源から放射された前記放射線を阻止することと、
ビームクリッパーを位置決めして、前記所定仰角を超える仰角のいずれかで、前記放射線源から放射された前記放射線を阻止することと、を備える請求項34に記載の方法。 - 前記ビームは、前記目標領域内のそれぞれのスポット上に、前記異なる仰角で当り、前記横方向の補正を加えることは、それぞれのスポットの相互の重なりが最大になるように前記横方向の補正を選択することを備える請求項31に記載の方法。
- 前記スポットは、前記ビーム軸を横切る方向において、50μm以下の寸法を有する請求項36に記載の方法。
- 前記横方向の補正を加えることは、前記ビームと前記試料の前記少なくとも1つを、前記試料の前記表面に平行な方向にずらすことを備える請求項31に記載の方法。
- 試料を分析する装置であって、
放射線ビームを、仰角のある範囲に渡って、前記試料の表面上の目標領域に向けて導くように構成された放射線源と、
前記試料から散乱された前記放射線を感知するように構成された検出器アセンブリと、
前記ビームを制御して、前記放射線が、前記範囲内で、連続する複数の異なる仰角のそれぞれにおいて、ビーム軸に沿う前記目標領域上に当るように構成されたビームリミッターと、
前記ビームと前記試料の前記少なくとも1つを、前記ビーム軸を横切る方向にずらすように構成された可動アセンブリと、
前記異なる仰角のそれぞれにおける、前記ビーム軸を横切る方向の前記ビームのそれぞれのオフセットを記録し、前記可動アセンブリを、前記ビームが前記異なる仰角のそれぞれにおいて、前記目標領域を照射する間、前記それぞれのオフセットを補償するために、横方向の補正を前記ビームと前記試料の前記少なくとも1つに加えるように制御するために結合されたプロセッサと、を備える装置。 - 前記放射線源は、前記放射線を導いて、前記連続する、前記異なる仰角のそれぞれの近傍における角度範囲のそれぞれに渡って、前記目標領域上に収束させるように構成されており、前記検出器アセンブリは、前記散乱された放射線を、前記それぞれの範囲内の仰角の関数として分解する請求項39に記載の装置。
- 前記放射線はX線を含み、前記検出アセンブリは、前記目標領域における前記試料の前記表面上の薄膜の特性を示す、前記X線の反射スペクトルを検出するように構成されている請求項40に記載の装置。
- 前記ビームリミッターは、他の仰角において前記放射線源から放射された前記放射線を阻止する間、連続する前記異なる仰角の各々において、前記放射線を通過させるように調整可能である請求項39に記載の装置。
- 前記ビームリミッターは、
前記所定仰角未満の前記仰角のいずれかにおいて、前記放射線源から放射された前記放射線を阻止するように位置決め可能なシャッターと、
前記所定仰角を超える前記仰角のいずれかにおいて、前記放射源から放射された前記放射線を阻止するように位置決め可能なビームクリッパーと、を備える請求項42に記載の装置。 - 前記ビームは、前記目標領域内のそれぞれのスポット上に、前記異なる仰角で当り、前記プロセッサは、前記それぞれのスポットの相互の重なりを最大にするように、前記横方向の補正を加えるように構成されている請求項39に記載の装置。
- 前記スポットは、前記ビーム軸を横切る方向において、50μm以下の寸法を有する請求項44に記載の装置。
- 前記可動アセンブリは、前記ビームと前記試料の前記少なくとも1つを、前記試料の前記表面に平行な前記方向にずらすように構成されている請求項39に記載の装置。
- 試料を分析する方法であって、
放射線ビームを、ビーム軸に沿って、複数の異なる仰角のそれぞれで、前記試料の表面上の目標領域上に当てるように導くことと、
検出器アセンブリを使用して、前記ビームが前記異なる仰角のそれぞれにおいて、前記目標領域を照射している間に、前記試料から散乱された放射線を感知することと、
前記異なる角度のそれぞれに対して、前記ビーム軸を横切る方向における、前記ビームのそれぞれのオフセットを決定することと、
前記放射線ビームを、前記目標領域上に当るように導き、前記放射線を感知している間に、前記放射線を制御して、連続する、前記異なる仰角のそれぞれにおいて、前記目標領域上への前記ビームが入射することにより、前記放射線が前記検出器アセンブリにより感知されるようにし、一方、横方向の補正を、前記それぞれのオフセットを補償するために、前記ビームと前記試料の少なくとも1つに適用することと、を備える方法。
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