JP5148945B2 - X-ray beam spot size control - Google Patents

X-ray beam spot size control Download PDF

Info

Publication number
JP5148945B2
JP5148945B2 JP2007211929A JP2007211929A JP5148945B2 JP 5148945 B2 JP5148945 B2 JP 5148945B2 JP 2007211929 A JP2007211929 A JP 2007211929A JP 2007211929 A JP2007211929 A JP 2007211929A JP 5148945 B2 JP5148945 B2 JP 5148945B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
radiation
blocker
slit
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007211929A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008046130A (en
Inventor
マゾール イサック
バーマン ダビド
Original Assignee
ジョーダン バリー セミコンダクターズ リミティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/503,979 external-priority patent/US7406153B2/en
Application filed by ジョーダン バリー セミコンダクターズ リミティド filed Critical ジョーダン バリー セミコンダクターズ リミティド
Publication of JP2008046130A publication Critical patent/JP2008046130A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5148945B2 publication Critical patent/JP5148945B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20091Measuring the energy-dispersion spectrum [EDS] of diffracted radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/05Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection
    • G01N2223/052Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/10Different kinds of radiation or particles
    • G01N2223/101Different kinds of radiation or particles electromagnetic radiation
    • G01N2223/1016X-ray

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

発明の分野
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。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to analyzers, and more particularly to an apparatus and method for material analysis using X-rays.

発明の背景
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。
BACKGROUND OF THE INVENTION X-ray reflectometry (XRR) is a well-known technique for measuring the thickness, density, and surface quality of thin film layers deposited on a substrate. An X-ray reflectometer typically irradiates a sample with an X-ray beam at a grazing incidence angle, ie, a small angle with respect to the surface of the sample, in the vicinity of the total external reflection angle of the sample material. Operate. An x-ray detector comprising a detector array senses reflected x-rays. By measuring the intensity of the X-ray reflected from the sample as a function of angle, an interference fringe pattern is obtained, and by analyzing this pattern, the characteristics of the film layer that causes the fringe pattern are determined. Exemplary systems and methods for XRR are described in US Pat. Nos. 5,619,548, 5,923,720, 6,512,814, 6,639,968, and 6,771, 735, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

試料表面に入射するX線ビームのスポットサイズと角度的広がりは、XRR測定結果の空間的および角度的分解能に影響する。これらの要因を制御するため、例えば、米国特許第6,639,968号は、X線ビーム中に介在する動的ナイフエッジとシャッターを開示している。小さな入射角での測定に対しては、ナイフエッジは表面近くまで降下され、入射X線ビームを区切り、それにより、表面上のスポットの水平方向の寸法を短くする。(本特許出願および請求項において、表面上のビーム軸の投影に平行な表面に沿う方向におけるスポットの寸法は、慣習に従って、水平方向の寸法と称され、一方、ビーム軸に直交する方向における寸法は、横方向の寸法と称される)。動的シャッターが使用される大きな角度での測定に対しては、ナイフエッジは、経路から上昇され、X線ビームの全強度が使用されるようになる。別の例としては、米国特許第6,771,735号では、X線ビームのある部分を阻止するために2つの「ゲート」を使用する。   The spot size and angular spread of the X-ray beam incident on the sample surface affects the spatial and angular resolution of the XRR measurement result. To control these factors, for example, US Pat. No. 6,639,968 discloses a dynamic knife edge and shutter interposed in the x-ray beam. For measurements at small incident angles, the knife edge is lowered close to the surface, breaking the incident x-ray beam, thereby shortening the horizontal dimension of the spot on the surface. (In this patent application and claims, the spot dimension in a direction along the surface parallel to the projection of the beam axis on the surface is, by convention, referred to as the horizontal dimension, while the dimension in the direction perpendicular to the beam axis. Are referred to as lateral dimensions). For large angle measurements where a dynamic shutter is used, the knife edge is raised from the path and the full intensity of the x-ray beam is used. As another example, US Pat. No. 6,771,735 uses two “gates” to block certain portions of the x-ray beam.

その開示が、本明細者に参考文献として組み込まれる、米国特許第6,895,075号は、XRRを、小角X線散乱測定法(SAXS)と組み合わせたシステムを記載している。このシステムは、米国特許第6,639,968号の動的ナイフエッジおよびシャッターを使用して、水平方向におけるビームを横方向の寸法を制限するためのスリットと共に、垂直方向(試料の表面に直交)における入射ビームを制御する。最小スリット幅は、約100μmであると言われている。   US Pat. No. 6,895,075, whose disclosure is incorporated herein by reference, describes a system that combines XRR with small angle X-ray scatterometry (SAXS). This system uses the dynamic knife edge and shutter of US Pat. No. 6,639,968, with a slit to limit the horizontal dimension of the beam in the horizontal direction (perpendicular to the surface of the sample). ) Control the incident beam. The minimum slit width is said to be about 100 μm.

米国特許出願公開第2006/0062351号は、その開示は本明細者に参考文献として組み込まれるが、別の多機能X線分析システムを記載しており、このシステムは、XRRを、SAXSおよびX線回折(XRD)測定法と組み合わせている。本明細書の図5に示される1つの実施の形態においては、ナイフエッジは、金属ワイヤのような、円筒形の、X線吸収材質から作られている。この装置においては、試料を傷つける危険性なしで、ナイフの下側エッジを、表面上約3μmまで試料の表面に接近して設置することができると言われている。ワイヤは、表面と正確に整列させることができ、これにより、典型的には、0°から4°の関心対象の全角度範囲に渡り、その有効高さが均一である表面上に小さな隙間を設けることができる。この例に基づけば、本特許出願と請求項において、「ナイフエッジ」という用語は、ナイフエッジと表面の間にこの隙間を構築し、隙間の外側のX線を阻止するために試料の表面近くに設置される任意のタイプの直線状のエッジ(非常に鋭利であることは必ずしも必要でない)のことであることが理解されるであろう。   U.S. Patent Application Publication No. 2006/0062351, which disclosure is incorporated herein by reference, describes another multifunctional X-ray analysis system that uses XRR, SAXS and X-ray. Combined with diffraction (XRD) measurement. In one embodiment shown in FIG. 5 herein, the knife edge is made from a cylindrical, x-ray absorbing material, such as a metal wire. In this device, it is said that the lower edge of the knife can be placed close to the surface of the sample up to about 3 μm on the surface without the risk of damaging the sample. The wire can be precisely aligned with the surface, which typically creates a small gap on the surface whose effective height is uniform over the entire angular range of interest from 0 ° to 4 °. Can be provided. Based on this example, in this patent application and in the claims, the term “knife edge” is used to build this gap between the knife edge and the surface and close to the surface of the sample to prevent X-rays outside the gap. It will be understood that any type of straight edge (which is not necessarily required to be very sharp) is placed on the surface.

本発明の実施の形態により、試料の表面上の目標領域における放射線ビームの有効スポットサイズと角度的広がりを制御するための改善された装置と方法が提供される。ここで使用される用語「有効スポットサイズ」とは、試料表面上のスポットサイズのことであり、そこから散乱(反射、または他の方法で)された放射線が検出器により受信される。   Embodiments of the present invention provide an improved apparatus and method for controlling the effective spot size and angular spread of a radiation beam in a target area on the surface of a sample. As used herein, the term “effective spot size” refers to the spot size on the sample surface from which the radiation scattered (reflected or otherwise) is received by the detector.

ある実施の形態においては、ビーム制御アセンブリは、試料表面に非常に近接して設置できる下側部を有するビームブロッカーを備えている。ビームブロッカーは、前部および後部スリットを含み、これらのスリットは、典型的には、ビームブロッカーの下側部に直交している。ビームブロッカーは、スリットが目標領域の反対側に位置し、目標領域を含むビーム面を画定するように設置される。これらの実施の形態のいくつかにおいては、ビームリミッターがビーム面内に設置され、その面の一部を阻止するようになっている。ビームリミッターは、ビーム面を横切る方向で、典型的には、ビームブロッカーの下側部の下方に突出しているナイフエッジを有している。ビーム制御アセンブリは、上述した、XRR、XRD、およびSAXSのような、種々のX線検査技術において使用することができる。   In one embodiment, the beam control assembly includes a beam blocker having a lower side that can be placed very close to the sample surface. The beam blocker includes front and rear slits, which are typically orthogonal to the lower side of the beam blocker. The beam blocker is installed such that the slit is located on the opposite side of the target area and defines a beam surface including the target area. In some of these embodiments, a beam limiter is installed in the beam plane to block a portion of the plane. The beam limiter has a knife edge protruding in the direction across the beam surface, typically below the lower side of the beam blocker. The beam control assembly can be used in a variety of X-ray inspection techniques, such as XRR, XRD, and SAXS, described above.

典型的なXRRにおいては、例えば、アセンブリは、ビーム面が試料に入射するX線ビームと整列し、ナイフエッジが、目標領域に隣接し、試料の表面に、接触することなく平行に位置するように設置される。この構成においては、表面上に形成されたX線スポットの横方向の寸法と、ビームの横方向の角度的広がりは、スリットの幅により制限される。スポットの水平方向の寸法は、ナイフエッジにより制限される。(または、ビームブロッカーは、それ自身により、ナイフエッジなしで、および/または、水平方向のスポット寸法を制限する他の手段により、スポットの横方向の寸法を制限するために使用できる)。   In a typical XRR, for example, the assembly is such that the beam plane is aligned with the x-ray beam incident on the sample and the knife edge is positioned adjacent to the target area and parallel to the surface of the sample without contact. Installed. In this configuration, the lateral dimension of the X-ray spot formed on the surface and the angular spread of the beam in the lateral direction are limited by the width of the slit. The horizontal dimension of the spot is limited by the knife edge. (Or, the beam blocker can be used to limit the lateral dimension of the spot by itself, without a knife edge, and / or by other means of limiting the horizontal spot dimension).

スポットサイズはこのように、横方向において、数ミクロン以下の大きさで、非常に小さくすることができる。更に、ビームブロッカーは、十分広くすることができ、ビームブロッカーの下側部は、試料の表面に十分接近して設置でき、それにより、ある最小角を超える角度で、スリットの領域の外部の試料表面に入射するすべてのX線は、ビームブロッカーに当り、このようにして、XRR検出器に到達することを防止できる。(この最小角未満のX線は、「発明の背景」において記述したように、動的シャッターにより別の方法で阻止することもできる)。このように、ビーム制御アセンブリを使用すると、別の方法で達成できるよりも更に精細な空間的および角度的分解能での、試料表面のX線分析を容易にする。   The spot size can thus be very small with a size of several microns or less in the lateral direction. Furthermore, the beam blocker can be made sufficiently wide and the underside of the beam blocker can be placed close enough to the surface of the sample, so that the sample outside the area of the slit at an angle above a certain minimum angle. All X-rays incident on the surface hit the beam blocker and can thus be prevented from reaching the XRR detector. (X-rays below this minimum angle can also be blocked otherwise by dynamic shutters, as described in "Background of the invention"). Thus, the use of the beam control assembly facilitates X-ray analysis of the sample surface with finer spatial and angular resolution than can otherwise be achieved.

他の実施の形態においては、ビームの横方向の広がりは、上述したタイプのビームブロッカーを必ずしも使用しなくても制御される。これらの実施の形態は、本発明者の、X線のようなエネルギー性放射線を収束させるシステムは、仰角の関数として変化する、試料上の焦点スポットの、横方向のオフセットにより一般的に特徴付けられるという発見に基づいている。このオフセットにより、従来技術において既知であるXRRシステムと同様に、試料がある角度範囲に渡って照射されるときに、スポットサイズの事実上の増加がもたらされる。   In other embodiments, the lateral spread of the beam is controlled without necessarily using a beam blocker of the type described above. These embodiments are generally characterized by the lateral offset of the focal spot on the sample that our system for converging energetic radiation such as X-rays varies as a function of elevation. Is based on the discovery that This offset results in a substantial increase in spot size when the sample is illuminated over a range of angles, similar to the XRR system known in the prior art.

この問題を克服するために、本発明のある実施の形態においては、ビームは、連続する、多数の異なる仰角のそれぞれにおいて(または、これらの異なる仰角のそれぞれの近傍における、異なる部分的角度範囲において)、目標領域上に当るように制御される。ビームのそれぞれの、横方向のオフセットは、異なる角度それぞれに対して決定され、横方向の補正が、ビームまたは試料のいずれかに、またはその両者に加えられ、それぞれのオフセットを補償する。このように、異なる仰角において、試料上の照射されるスポット間の重なりを最大にすることにより、スポットの横方向の事実上の広がりが最小化される。   To overcome this problem, in some embodiments of the invention, the beam is continuous in each of a number of different elevation angles (or in different partial angular ranges in the vicinity of each of these different elevation angles). ) And controlled to hit the target area. The lateral offset of each of the beams is determined for each different angle, and a lateral correction is applied to either the beam, the sample, or both to compensate for the respective offset. Thus, by maximizing the overlap between irradiated spots on the sample at different elevation angles, the effective lateral spread of the spots is minimized.

従って、本発明の1つの実施の形態によれば、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、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、試料から散乱された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、ビーム制御アセンブリであって、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ビームブロッカーを備えるビーム制御アセンブリを備え、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する装置が提供される。   Thus, according to one embodiment of the present invention, an apparatus for analyzing a sample comprising a radiation source configured to direct a radiation beam along a beam axis and impinge on a target area on a surface of the sample; A detector assembly configured to sense radiation scattered from the sample, and a beam control assembly having a lower side adjacent to the surface of the sample, orthogonal to the lower side, and having a beam axis A beam control assembly including a beam blocker including a front and a rear slit defining a beam plane passing through the target area, the front slit being located between the radiation source and the target area, the rear slit being a target An apparatus is provided that is located between the region and the detector assembly.

開示された実施の形態において、放射線源は、放射線が、試料の表面に対する仰角のある範囲に渡って、目標領域に収束すべくビームを生成するように構成されており、検出器アセンブリは、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。典型的には、放射線はX線を含み、検出器アセンブリは、目標領域における試料の表面上の薄膜の特性を示す、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。   In the disclosed embodiment, the radiation source is configured to generate a beam for the radiation to converge to a target region over a range of elevations with respect to the surface of the sample, and the detector assembly is configured to scatter Configured to decompose the emitted radiation as a function of elevation angle. Typically, the radiation includes x-rays and the detector assembly is configured to detect an x-ray reflection spectrum that is characteristic of a thin film on the surface of the sample in the target area.

典型的には、ビームブロッカーは、前部および後部スリット間に幅を有し、下側部が所定の高さの隙間により、試料の表面から分離されるように位置決めされ、幅と高さは、放射線源から、試料の表面に対して所定の角度より大きい仰角で放射された放射線が、隙間を通過して、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。1つの実施の形態においては、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、所定の角度、hは高さ、Wは幅である。追加的に、あるいは、代替として、装置は、放射線源と試料の間に位置し、所定の角度未満で放射線源から放射された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。 Typically, the beam blocker has a width between the front and rear slits, and the lower side is positioned so that it is separated from the surface of the sample by a gap of a predetermined height, the width and height are The radiation emitted from the radiation source at an elevation angle greater than a predetermined angle with respect to the surface of the sample is selected to prevent it from passing through the gap and striking the detector assembly. In one embodiment, the width and height are selected to satisfy the relation α min ≈2 h / W, where α min is a predetermined angle, h is the height, and W is the width. Additionally or alternatively, the apparatus comprises a shutter positioned between the radiation source and the sample and positioned to block radiation emitted from the radiation source below a predetermined angle.

ある実施の形態においては、ビーム制御アセンブリは、ビーム面を横切る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、ビームリミッターは、ビームブロッカーの下側部と試料の間で、目標領域内の試料の表面に隣接し、かつ平行に突出するナイフエッジを備え、ナイフエッジは、試料の表面と、ナイフエッジの間に隙間を画定し、隙間を通過しないビームの部分を阻止する。1つの実施の形態においては、目標領域に隣接する、ナイフエッジの下側部は丸められており、隙間は3μm以下である。追加的に、あるいは代替として、ビームリミッターは中心部を備え、中心部はビーム面を区切り、ナイフエッジを備え、中心部の外側で試料の表面に隣接し、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。   In one embodiment, the beam control assembly includes a beam limiter positioned between the front and rear slits across the beam surface, the beam limiter between the underside of the beam blocker and the sample. A knife edge is provided adjacent to and parallel to the surface of the sample in the region, the knife edge defining a gap between the sample surface and the knife edge, and blocking the portion of the beam that does not pass through the gap. In one embodiment, the lower side of the knife edge adjacent to the target area is rounded and the gap is 3 μm or less. Additionally or alternatively, the beam limiter has a center, the center delimits the beam surface, has a knife edge, is adjacent to the surface of the sample outside the center and tilts upward away from the knife edge With external edges.

1つの実施の形態においては、ビームブロッカーは、単一ブロックの物質を備え、この単一ブロックの物質は、そこを通過して形成された縦方向スリットを有し、縦方向スリットは、前部および後部スリットを備える。別の実施の形態においては、ビームブロッカーは、それぞれが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。更に別の実施の形態においては、前部および後部スリットの少なくとも1つは、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。   In one embodiment, the beam blocker comprises a single block of material having a longitudinal slit formed therethrough, the longitudinal slit being at the front And a rear slit. In another embodiment, the beam blocker comprises separate front and rear blocker units, each including a front and rear slit. In yet another embodiment, at least one of the front and rear slits has a non-uniform width profile in a direction across the beam surface.

開示された実施の形態においては、前部および後部スリットは、50μm以下である、ビーム軸を横切る方向の寸法を有し、寸法は、10μm以下であってもよい。   In the disclosed embodiment, the front and rear slits have a dimension across the beam axis that is 50 μm or less, and the dimension may be 10 μm or less.

本発明の実施の形態によれば、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、試料の表面上の目標領域に当てることと、ビーム中にビームブロッカーを介在させ、ビームブロッカーは、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み、ビームブロッカーの介在により、ビームブロッカーの下側部が試料の表面に隣接し、放射線ビームが、目標領域に当る前に前部スリットを通過し、ビーム面内の試料から散乱された放射線が、後部スリットを通過するようにすることと、放射線が後部スリットを通過後に、試料から散乱された放射線を感知することを含む方法が提供される。   According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for analyzing a sample, in which a radiation beam is guided along a beam axis and applied to a target area on the surface of the sample, a beam blocker is interposed in the beam, The beam blocker includes a beam axis and includes front and rear slits that define a beam plane that passes through the target region, with the beam blocker interposed so that the underside of the beam blocker is adjacent to the surface of the sample and the radiation beam is The radiation scattered from the sample in the beam plane through the front slit before hitting the target area is allowed to pass through the rear slit, and the radiation is scattered from the sample after passing through the rear slit. A method is provided that includes sensing radiation.

本発明の実施の形態によれば、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、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、試料から散乱された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、放射線源と試料の間に介在され、それにより、試料に当るビームの寸法を、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を備える装置が更に提供される。   In accordance with an embodiment of the present invention, an apparatus for analyzing a sample comprising a radiation source configured to direct a radiation beam along a beam axis and impinge on a target area on a surface of the sample, and to scatter from the sample A detector assembly configured to sense the emitted radiation, and a beam interposed between the radiation source and the sample, thereby limiting the size of the beam impinging on the sample to 50 μm or less in a direction transverse to the beam axis Further provided is an apparatus comprising a control assembly.

ある実施の形態においては、寸法は、10μm以下である。   In some embodiments, the dimension is 10 μm or less.

本発明の実施の形態によれば、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、試料の表面上の目標領域に当てることと、ビーム制御アセンブリを適用して、試料に当るビームの寸法を、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、試料から散乱された放射線を感知することを含む方法が更に提供される。   In accordance with an embodiment of the present invention, a method for analyzing a sample comprising directing a radiation beam along a beam axis to impinge on a target area on a surface of the sample and applying a beam control assembly to Further provided is a method comprising limiting the size of the beam impinging to 50 μm or less in a direction transverse to the beam axis and sensing radiation scattered from the sample.

本発明の実施の形態によれば、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、試料の表面上の目標領域上に当てるように導くことと、異なる角度のそれぞれに対して、ビーム軸を横切る方向における、ビームのそれぞれのオフセットを決定することと、異なる仰角のそれぞれにおいて、目標領域上に当てるように放射線ビームを導く間、それぞれのオフセットを補償するために、ビームと試料の少なくとも1つに対して横方向の補正を加えることと、ビームが、横方向の補正を受ける、異なる仰角のそれぞれにおいて目標領域を照射する間に、試料から散乱された放射線を感知することを含む方法が更に提供される。   In accordance with an embodiment of the present invention, a method for analyzing a sample, wherein a radiation beam is directed onto a target area on the surface of the sample at each of a plurality of different elevation angles along the beam axis. And determining the respective offset of the beam in the direction across the beam axis for each of the different angles and directing the radiation beam to strike the target area at each of the different elevation angles Applying a lateral correction to at least one of the beam and sample to compensate for each offset, and the beam undergoes a lateral correction while irradiating the target area at each of the different elevation angles Further provided is a method comprising sensing radiation scattered from a sample.

開示された実施の形態においては、ビームを導くことは、放射線を導いて、連続する、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、目標領域上に収束させることを含み、放射線を感知することは、散乱放射線を、それぞれの範囲内の仰角の関数として分解することを含む。典型的には、放射線はX線を含み、散乱放射線を分解することは、目標領域における試料の表面上の薄膜の特性を示す、X線の反射スペクトルを検出することを含む。   In the disclosed embodiment, directing the beam includes directing the radiation and converging the radiation onto the target area over each of the successive angular ranges in the vicinity of each of the different elevation angles. Sensing includes resolving scattered radiation as a function of elevation within each range. Typically, the radiation includes x-rays, and decomposing the scattered radiation includes detecting an x-ray reflection spectrum that is characteristic of the thin film on the surface of the sample in the target area.

ある実施の形態においては、ビームを導くことは、ビームリミッターを、放射線源と試料の間に位置決めすることと、ビームリミッターを調整して、連続する、異なる仰角のそれぞれにおいて放射線を通過させ、一方、別の仰角で放射線源から放射された放射線は阻止することを含む。1つの実施の形態においては、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、所定仰角未満の仰角のいずれかで、放射線源から放射された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、所定仰角を超える仰角のいずれかで、放射線源から放射された放射線を阻止することを含む。   In some embodiments, directing the beam includes positioning the beam limiter between the radiation source and the sample and adjusting the beam limiter to pass the radiation at each successive different elevation angle, while , Including blocking radiation emitted from a radiation source at another elevation angle. In one embodiment, positioning the beam limiter positions the shutter for each predetermined elevation angle to block radiation emitted from the radiation source at any elevation angle less than the predetermined elevation angle. And positioning the beam clipper to block radiation emitted from the radiation source at any elevation angle greater than a predetermined elevation angle.

典型的には、ビームは、目標領域内のそれぞれのスポット上に、異なる仰角で当り、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横方向の補正を選択することを含む。開示された実施の形態においては、スポットは、ビーム軸を横切る方向において、50μm以下の寸法を有する。   Typically, the beam strikes each spot in the target area at a different elevation angle and applying lateral correction results in lateral correction so that the overlap between each spot is maximized. Including selecting. In the disclosed embodiment, the spot has a dimension of 50 μm or less in the direction across the beam axis.

典型的には、横方向の補正を加えることは、ビームと試料の少なくとも1つを、試料の表面に平行な方向にずらすことを含む。   Typically, applying lateral correction includes shifting at least one of the beam and the sample in a direction parallel to the surface of the sample.

本発明の実施の形態によれば、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、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、試料から散乱された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、ビームを制御して、放射線が、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、ビームと試料の少なくとも1つを、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、異なる仰角のそれぞれにおける、ビーム軸を横切る方向のビームのそれぞれのオフセットを記録し、可動アセンブリを、ビームが異なる仰角のそれぞれにおいて、目標領域を照射する間、それぞれのオフセットを補償するために、横方向の補正をビームと試料の少なくとも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を備える装置もまた提供される。   According to an embodiment of the present invention, an apparatus for analyzing a sample, comprising: a radiation source configured to direct a radiation beam over a range of elevation angles toward a target area on the surface of the sample; A detector assembly configured to sense radiation scattered from the sample and control the beam so that the radiation is within a range and at a plurality of consecutive different elevation angles on a target area along the beam axis A beam limiter configured to impinge, a movable assembly configured to displace at least one of the beam and the sample in a direction across the beam axis, and a beam in a direction across the beam axis at each of the different elevation angles. Record each offset and compensate for each offset while the movable assembly illuminates the target area at each of the different elevation angles of the beam. Therefore, the apparatus comprising a processor coupled to control to apply lateral correction to at least one beam and the sample are also provided.

本発明の実施の形態によれば、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において、試料の表面上の目標領域上に当てるように導くことと、異なる角度のそれぞれに対して、ビーム軸を横切る方向における、ビームのそれぞれのオフセットを決定することと、連続する、異なる仰角のそれぞれにおいて、試料から散乱された放射線を感知することと、異なる仰角のそれぞれにおいて放射線を感知する間、異なる仰角のそれぞれにおける、それぞれのオフセットを補償するために、ビームと試料の少なくとも1つに対して横方向の補正を加えることを含む方法が追加的に提供される。   According to an embodiment of the invention, a method for analyzing a sample, wherein a radiation beam is directed to strike a target area on the surface of the sample at each of a plurality of different elevation angles along the beam axis. Determining a respective offset of the beam in a direction transverse to the beam axis for each different angle, sensing radiation scattered from the sample at each successive different elevation angle; A method additionally comprising applying a lateral correction to at least one of the beam and the sample to compensate for a respective offset at each of the different elevation angles while sensing radiation at each of the different elevation angles. Provided.

本発明は、図と共に、下記の実施の形態の詳細な記述により更に完全に理解されるであろう。   The invention will be more fully understood from the following detailed description of the embodiments, taken together with the drawings.

図1は、本発明の実施の形態による、半導体ウェーハー22のような試料のX線反射率測定法(XRR)用システム20の模式図である。システム20は、例えば、半導体製造設備において、プロセスの欠陥を特定し、ウェーハー製造プロセスの異なる段階でのプロセスパラメータの推定に使用できる。試料22は、可動ステージ24のような搭載アセンブリに搭載され、試料の位置および向きの正確な調整が可能になる。X線源26は、試料22上の目標領域28を、X線の収束ビーム27で照射する。試料から散乱された発散ビーム29におけるX線は、典型的には、検出器アレイを備える検出器アセンブリ30により集光される。この構成において使用できるX線源と検出器アセンブリの詳細は、「発明の背景」で引用した文献に説明されている。   FIG. 1 is a schematic diagram of a system 20 for X-ray reflectometry (XRR) of a sample, such as a semiconductor wafer 22, according to an embodiment of the present invention. The system 20 can be used, for example, in semiconductor manufacturing facilities to identify process defects and estimate process parameters at different stages of the wafer manufacturing process. The sample 22 is mounted on a mounting assembly, such as a movable stage 24, allowing precise adjustment of the sample position and orientation. The X-ray source 26 irradiates a target region 28 on the sample 22 with an X-ray focused beam 27. X-rays in the diverging beam 29 scattered from the sample are typically collected by a detector assembly 30 comprising a detector array. Details of the X-ray source and detector assembly that can be used in this configuration are described in the references cited in the "Background of the Invention".

XRR測定においては、収束ビーム27は、より広い、または狭い範囲も可能であるが、典型的には、約0°から4.5°の入射角の範囲に渡って、すれすれの角度で領域28に当る。この構成においては、検出器アセンブリ30は、約0°と少なくとも2°、典型的には、最大3°の間の仰角(φ)の関数として、垂直方向における角度の範囲に渡って発散ビーム29を集光する。この範囲には、合計外部反射に対する試料の臨界角Φc未満およびそれを超える角度が含まれる。(明確に例示するために、図に示されている角度範囲は、X線源26および検出器アセンブリ30の、試料22の面からの仰角のように誇張されている。利便性と明確性のため、この図および後述の説明においては、試料面は、任意のX−Y面であり、ここでY軸は、試料表面上のX線ビームの軸の投影に平行である。Z軸は、垂直方向であり、試料面に直交している)。 For XRR measurements, the focused beam 27 can be a wider or narrower range, but typically the region 28 at a grazing angle over a range of incident angles from about 0 ° to 4.5 °. It hits. In this configuration, the detector assembly 30 has a diverging beam 29 over a range of angles in the vertical direction as a function of elevation angle (φ) between about 0 ° and at least 2 °, typically up to 3 °. Condensing. This range includes angles below and above the critical angle Φ c of the sample for total external reflection. (For clarity of illustration, the angular range shown in the figure is exaggerated, such as the elevation of the x-ray source 26 and detector assembly 30 from the surface of the sample 22. Convenience and clarity. Thus, in this figure and in the following description, the sample surface is an arbitrary XY plane, where the Y axis is parallel to the projection of the axis of the X-ray beam on the sample surface. Vertical direction and perpendicular to the sample surface).

動的ビーム制御アセンブリ36と、シャッターアセンブリ38は、X線の入射ビーム27の角度的広がりを、垂直(Z)および水平(X)方向において制限するために使用される。ビーム制御アセンブリは、後続の図を参照して詳細に説明されるナイフエッジユニット39を備えている。試料表面に対する、ナイフエッジユニットとシャッターの高さは、行われている測定のタイプと、関心対象の測定角度の範囲に従って調整可能である。   A dynamic beam control assembly 36 and a shutter assembly 38 are used to limit the angular spread of the incident beam 27 of x-rays in the vertical (Z) and horizontal (X) directions. The beam control assembly comprises a knife edge unit 39 which will be described in detail with reference to the subsequent figures. The height of the knife edge unit and shutter relative to the sample surface can be adjusted according to the type of measurement being performed and the range of measurement angles of interest.

信号プロセッサ40は、検出器アセンブリ30の出力を受信して分析し、試料22から散乱されたX線光子束の分布42を、所与のエネルギーにおける、またはあるエネルギー範囲に渡る角度の関数として決定する。典型的には、試料22は、1枚、または2枚以上の、薄膜のような、薄い表面層を領域28において有しており、角度の関数としての分布42は、外部層および層間の境界面による干渉効果に特徴的な構造を提示する。プロセッサ40は、角度分布の特徴を分析して、試料の1枚または2枚以上の表面層の特徴を決定し、また、システムコントローラとしても機能し、他のシステム構成要素の位置と構成を設定、および調整する。   The signal processor 40 receives and analyzes the output of the detector assembly 30 to determine the distribution 42 of x-ray photon flux scattered from the sample 22 as a function of angle at a given energy or over a range of energy. To do. Typically, the sample 22 has one or more thin surface layers, such as thin films, in the region 28, and the distribution 42 as a function of angle is determined by the boundary between the outer layers and the layers. A characteristic structure for the interference effect by the surface is presented. The processor 40 analyzes the characteristics of the angular distribution to determine the characteristics of one or more surface layers of the sample and also functions as a system controller to set the position and configuration of other system components. , And adjust.

パターン化された半導体ウェーハー上の薄膜層のテストのような、あるXRRの適用においては、目標領域28におけるX線ビームのスポットサイズを、少なくとも横方向(X)の寸法において、約1から10μm程度に、非常に小さくすることは望ましい。この大きさの焦点スポットであれば、可動ステージ24の適切な位置決めと共に、入射X線ビームの目標領域を、Y軸に沿って整列されたダイ間のスクライブ線のような、ウェーハーの均一領域に重ねることができる。この場合の「均一」とは、ウェーハーの表面層およびその下にある薄膜のそれぞれが、焦点スポットの領域全体に渡って均一であることを意味する。この条件下では、非均一性によるブレ効果が減少されるので、分布42の角度に関しての分解能は向上する。試料表面における空間的分解能もまた、当然、増加する。これらの改善は、下記に記載されるビーム制御アセンブリ36の新規設計により達成される。   In certain XRR applications, such as testing a thin film layer on a patterned semiconductor wafer, the spot size of the X-ray beam in the target region 28 is on the order of about 1 to 10 μm, at least in the lateral (X) dimension. It is desirable to make it very small. With a focal spot of this size, along with proper positioning of the movable stage 24, the target area of the incident X-ray beam is made into a uniform area of the wafer, such as a scribe line between dies aligned along the Y axis. Can be stacked. “Uniform” in this case means that the surface layer of the wafer and the underlying thin film are each uniform over the entire area of the focal spot. Under this condition, the blur effect due to non-uniformity is reduced, so the resolution with respect to the angle of the distribution 42 is improved. Of course, the spatial resolution at the sample surface also increases. These improvements are achieved by a new design of the beam control assembly 36 described below.

図2Aと2Bは、本発明の実施の形態による、ナイフエッジユニット39の詳細を示している。図2Aは、底面図(ウェーハー22の表面から見た図)であり、図2Bは、側面図である。ユニット39は、ビームリミッター54が収まっている、縦方向スリット53を有するビームブロッカー52を備えている。ビームリミッターはこのように、スリット53を、まとめて単にスリット53と称されているが、前部スリット53aと後部スリット53bに分割している。ビームブロッカーとビームリミッターは共に、金属または他のX線吸収材料から構成されている。例えば、ビームブロッカーとビームリミッターは、ニッケルを添付した、タングステン−炭素から構成できる。   2A and 2B show details of the knife edge unit 39 according to an embodiment of the present invention. 2A is a bottom view (viewed from the surface of the wafer 22), and FIG. 2B is a side view. The unit 39 includes a beam blocker 52 having a longitudinal slit 53 in which a beam limiter 54 is accommodated. In this way, the beam limiter is simply referred to as the slit 53, but is divided into a front slit 53a and a rear slit 53b. Both the beam blocker and the beam limiter are made of metal or other X-ray absorbing material. For example, the beam blocker and beam limiter can be composed of tungsten-carbon with nickel attached.

典型的には、ビームリミッターの位置(および、特に高さ)は、ビームブロッカーに対して調整可能である。または、ビームブロッカーとビームリミッターは、明確にするために、分離したユニットとして示され、記載されているが、両者は、単一の材料から統合して製作することもできる。更に、代替として、あるいは追加的に、ビームブロッカー52は、固体単一ブロック物質として図には示されているが、ここで記載され、請求項で引用される構造的および機能的特徴を達成するために、他の構成モードを使用することもできる。例としての代替の実施の形態は、図3A−3Cと、図4A−4Bを参照して、下記に記載される。   Typically, the position (and especially the height) of the beam limiter is adjustable with respect to the beam blocker. Alternatively, although the beam blocker and beam limiter are shown and described as separate units for clarity, they can also be fabricated integrally from a single material. Further alternatively or additionally, the beam blocker 52 is shown in the figure as a solid single block material, but is described herein and achieves the structural and functional features recited in the claims. Other configuration modes can be used for this purpose. An exemplary alternative embodiment is described below with reference to FIGS. 3A-3C and FIGS. 4A-4B.

ビームブロッカー52は、面を画定する下側部50を有しており、ウェーハー22の表面に近接し、表面上方、わずかな距離に位置している。下側部は、図では、平坦かつ単一で、ウェーハー表面に平行な表面を備えるように示されているが、これとは別に、凹部または他の表面の変形を有してもよい。ある実施の形態においては、ビームブロッカーの下側部は、「仮想表面」、つまり、ウェーハー表面に近接しているビームブロッカーの機能により画定される空間において面を画定できる。図3A−3C、図4Aと4Bの代替の実施の形態は、この種類の下側部を有している。   The beam blocker 52 has a lower side 50 that defines a surface, and is located close to the surface of the wafer 22 and a small distance above the surface. The lower side is shown in the figure as being flat and single, with a surface parallel to the wafer surface, but may alternatively have a recess or other surface deformation. In some embodiments, the underside of the beam blocker can define a surface in a “virtual surface”, ie, a space defined by the function of the beam blocker proximate to the wafer surface. The alternative embodiments of FIGS. 3A-3C, FIGS. 4A and 4B have a lower side of this type.

図2Bで、hで示されている、下側部50とウェーハー表面22の間の距離は、約10μmのレベルであってよいが、適用条件によっては、それより長い、または短い距離を使用することもできる。図2BでWと記されている、軸(Y)方向におけるビームブロッカー52の幅は、典型的には、hよりも遥かに大きい。スリット53はビーム面を画定し、ビーム面は、Y−Z面において入射X線ビームと整列し、このようにして、目標領域28を通過する。スリットは、典型的には、50μm程度の幅であるが、横方向(X)方向において、ビームの広がりを制限するために、所望する幅に狭めることもできる(これは技術的に可能である)。例えば、スリットの横方向の寸法は、それにより試料22上のX線スポットの、横方向の寸法を制限するために、10μm以下であってもよい。ビームブロッカー52は、前部スリット53aが放射線源26と目標領域28の間に位置するように位置決めされるが、後部スリット53bは、目標領域と検出器アレイ32の間に位置する。このように、光線56のような、スリット内のY−Z面におけるX線は、仰角の全範囲に渡ってスリット53aを通過し、ビームリミッター54の下のウェーハー22の表面で反射され、スリット53bから出射して、検出器アレイ32に当る。   In FIG. 2B, the distance between the lower side 50 and the wafer surface 22, indicated by h, may be at a level of about 10 μm, although longer or shorter distances are used depending on application conditions. You can also. The width of the beam blocker 52 in the axis (Y) direction, labeled W in FIG. 2B, is typically much larger than h. The slit 53 defines a beam plane that is aligned with the incident X-ray beam in the YZ plane and thus passes through the target region 28. The slit is typically about 50 μm wide, but can be narrowed to the desired width in the transverse (X) direction to limit the beam spread (this is technically possible). ). For example, the lateral dimension of the slit may be 10 μm or less to thereby limit the lateral dimension of the X-ray spot on the sample 22. The beam blocker 52 is positioned such that the front slit 53 a is located between the radiation source 26 and the target area 28, while the rear slit 53 b is located between the target area and the detector array 32. In this way, X-rays in the YZ plane in the slit, such as the light ray 56, pass through the slit 53a over the entire range of elevation angles, and are reflected by the surface of the wafer 22 below the beam limiter 54, and the slit. It exits from 53b and strikes the detector array 32.

スリット53の外側のX線は、ビームブロッカー52の前部により阻止されるか、または、ビームブロッカーの下側部と、ウェーハー表面の間の隙間を通過する。光線58のような、ある最小角αminよりも大きな仰角でウェーハー表面に当る後者の光線は、ウェーハーで反射して、ビームブロッカー52の下側部に当り、そこで吸収される。所与のWとhに対して、αmin≒2h/Wであることが分かる。αmin未満の角度で入射する光線は、シャッター38の適切な設定により阻止される。典型的なXRR構成においては、αminは、ウェーハー22の臨界角Φcよりわずかに小さな角度に設定でき、つまり、αmin=0.2°である。これらの条件においては、h=10μmでは、幅W≧5.73mmのビームブロッカーは、αminを超える光線を実質的にすべて阻止する。 X-rays outside the slit 53 are blocked by the front of the beam blocker 52 or pass through a gap between the lower side of the beam blocker and the wafer surface. The latter ray, such as ray 58, that strikes the wafer surface at an elevation angle greater than some minimum angle α min is reflected off the wafer and strikes the lower side of the beam blocker 52 and is absorbed there. It can be seen that for a given W and h, α min ≈2 h / W. Light rays that are incident at an angle less than α min are blocked by proper setting of the shutter 38. In a typical XRR configuration, α min can be set to an angle slightly smaller than the critical angle Φ c of the wafer 22, ie α min = 0.2 °. Under these conditions, at h = 10 μm, a beam blocker with a width W ≧ 5.73 mm will block substantially all rays that exceed α min .

または、αminは適用条件により、変更してもよい。例えば、ブロッカー52は、小角度での測定に影響を与えない、ウェーハー22上方、更に高い場所に設置してもよい。表面層からのXRR信号は、そのような小角度の場合はいずれも強度が強くなる傾向があるので、所望の測定領域外の領域(スクライブ線に沿って測定している場合の、スクライブ線から離れた領域など)からの信号に混入する背景雑音の影響は無視できる。スリット53は、背景雑音の影響がより問題である、より大きな角度において、依然としてビームを制限している。 Alternatively, α min may be changed according to application conditions. For example, the blocker 52 may be installed above the wafer 22 and at a higher position that does not affect the measurement at a small angle. Since the XRR signal from the surface layer tends to increase in intensity at such a small angle, the region outside the desired measurement region (from the scribe line when measured along the scribe line) The influence of background noise mixed in the signal from a remote area is negligible. The slit 53 still restricts the beam at larger angles where the effects of background noise are more problematic.

ビームリミッター54は、スリット53を横切る平面においてユニット39により保持され、少なくともスリットの下側部を阻止する。ビームリミッターは、ビームブロッカー52の下側部の下から一般的に突出しているナイフエッジ60を有している。または、ある適用においては、ビームリミッターを引っ込めて、ナイフエッジがビームブロッカーの下側部の上方になるようにしてもよい。ウェーハー22表面上のX線スポットの、水平方向(Y)の寸法を最小にするために、ナイフエッジ60を、例えば、表面から1から3μmの範囲で、ウェーハー表面に近接して設置することもできる。ウェーハーへの損傷の可能性を削減し、関心対象の角度範囲の全体に渡って均一であるウェーハー上のナイフエッジの有効高さを維持するために、上記の米国特許出願公開第2006/0062351号に記載されているように、エッジ60を丸めることもできる。例えば、エッジ60は、適切な径のタンタル線を備えてもよい。または、エッジ60は、他の任意の適切なプロセスにより製作してもよく、他の任意の材料(上述したタングステン/炭素/ニッケル材料のような)を備えてもよく、また、従来技術において知れている他の任意の適切な形状を有してもよい。   The beam limiter 54 is held by the unit 39 in a plane crossing the slit 53 and blocks at least the lower side of the slit. The beam limiter has a knife edge 60 that generally projects from below the lower side of the beam blocker 52. Alternatively, in some applications, the beam limiter may be retracted so that the knife edge is above the lower side of the beam blocker. In order to minimize the horizontal (Y) dimension of the X-ray spot on the wafer 22 surface, a knife edge 60 may be placed close to the wafer surface, for example in the range of 1 to 3 μm from the surface. it can. In order to reduce the possibility of damage to the wafer and to maintain an effective height of the knife edge on the wafer that is uniform throughout the angular range of interest, the above-mentioned US Patent Application Publication No. 2006/0062351 described above. The edge 60 can also be rounded as described in. For example, the edge 60 may comprise a tantalum wire of an appropriate diameter. Alternatively, edge 60 may be fabricated by any other suitable process, may comprise any other material (such as the tungsten / carbon / nickel material described above), and is known in the prior art. May have any other suitable shape.

ここで図3A−3Cを参照すると、本発明の別の実施の形態による、ビーム制御アセンブリ70が模式的に示されている。アセンブリ70は、図1のシステムにおけるビーム制御アセンブリ39の代わりに使用できる。図3Aは、アセンブリ70の底面図(ウェーハー22からZ軸に沿って上方を見た場合)であり、図3Bと3Cは、図3Aの線IIIB−IIIBとIIIC−IIICそれぞれに沿う断面図である。   3A-3C, a beam control assembly 70 is schematically shown according to another embodiment of the present invention. The assembly 70 can be used in place of the beam control assembly 39 in the system of FIG. 3A is a bottom view of the assembly 70 (when viewed from the wafer 22 along the Z-axis), and FIGS. 3B and 3C are cross-sectional views taken along lines IIIB-IIIB and IIIC-IIIC, respectively, of FIG. 3A. is there.

アセンブリ70の作動原理は、アセンブリ39と類似しており、種々の図において、類似の要素には、同じ番号を付けてある。しかし、アセンブリ70においては、前部および後部ブロッカーユニット72と74が、ビームブロッカー52と置き換えられている。ブロッカーユニットは、スリット53aと53bの役割を果たす、前部および後部スリット76と78をそれぞれ有している。典型的には、ブロッカーユニット72と74は整列され、一緒に取り付け台に保持され、取り付け台は、ユニットをウェーハー22に関して上下に移動する。この場合は、2つのブロッカーユニットの下側エッジが、ビームブロッカーの下側部を構成しており、ウェーハー上の高さhにおいて位置決めされる表面を画定している。または、この2つのブロッカーユニットは、個別に調整可能であってもよい。   The operating principle of assembly 70 is similar to assembly 39, and in the various figures, similar elements are numbered the same. However, in the assembly 70, the front and rear blocker units 72 and 74 are replaced with the beam blocker 52. The blocker unit has front and rear slits 76 and 78 that serve as slits 53a and 53b, respectively. Typically, blocker units 72 and 74 are aligned and held together on a mount, which moves the unit up and down with respect to wafer 22. In this case, the lower edges of the two blocker units constitute the lower part of the beam blocker and define a surface that is positioned at a height h above the wafer. Alternatively, the two blocker units may be individually adjustable.

ビームリミッター80は、スリット76と78の面を横切るブロッカーユニット72と74の間に位置決めされ、この面における放射線の少なくとも一部を阻止する。典型的には、ビームリミッターのエッジ60は、ブロッカーユニットの下側エッジにより画定された下側表面の下方の、ウェーハー22の表面に非常に近接して位置決めされる。または、ビームリミッター80は、より高い位置に引き上げてもよい。   Beam limiter 80 is positioned between blocker units 72 and 74 across the plane of slits 76 and 78 and blocks at least a portion of the radiation on this plane. Typically, the beam limiter edge 60 is positioned very close to the surface of the wafer 22 below the lower surface defined by the lower edge of the blocker unit. Alternatively, the beam limiter 80 may be raised to a higher position.

図3Cに示すように、ビームリミッター80は、スリット76と78よりかなり広くてもよい。この種の広いビームリミッターは、ビームブロッカーユニットの下方で散乱し、検出器アレイ32に当る迷走放射線量を削減するのに有効である。一方、広いビームリミッターは、特に、ウェーハー表面が完全には平坦でないことにより、ウェーハー表面に平行、かつ非常に近接してエッジ60を位置決めするときに困難をもたらす。そのような困難を改善するために、図に示すように、エッジ60を、ビームリミッター80の中心部分にのみ形成し、外部エッジ82をわずかに上方に傾斜させてもよい。視覚的に明確にするために、外部エッジ82は、図3Cにおいては、エッジ60に対して鋭角的に傾斜させているが、実際は、外部エッジは、0.1°から1°程度の、もっと小さな角度で上方に傾斜している。   As shown in FIG. 3C, the beam limiter 80 may be significantly wider than the slits 76 and 78. This type of wide beam limiter is effective in reducing the amount of stray radiation that scatters below the beam blocker unit and strikes the detector array 32. On the other hand, wide beam limiters present difficulties when positioning the edge 60 in parallel and very close to the wafer surface, especially because the wafer surface is not perfectly flat. In order to improve such difficulty, as shown in the figure, the edge 60 may be formed only in the central portion of the beam limiter 80, and the outer edge 82 may be inclined slightly upward. For visual clarity, the outer edge 82 is inclined acutely with respect to the edge 60 in FIG. 3C, but in practice the outer edge is on the order of 0.1 ° to 1 °, and more Inclined upward at a small angle.

図4Aと4Bは、本発明の更に別の実施の形態による、ビーム制御アセンブリ90を模式的に示している。アセンブリ90は、図1のシステムにおけるアセンブリ39の代わりに使用でき、類似の特徴的部分は、ここでも同じ番号を付けてある。図4Aは、アセンブリ90の底面図であり、図4Bは、側面図である。   4A and 4B schematically illustrate a beam control assembly 90 according to yet another embodiment of the present invention. The assembly 90 can be used in place of the assembly 39 in the system of FIG. 1, and similar features are again numbered the same. 4A is a bottom view of assembly 90 and FIG. 4B is a side view.

アセンブリ90は、そこを貫通しているスリット94を有するビームブロッカー92を備えている。ビームブロッカー39と同様に、スリット94は、ビームリミッター54により、前部および後部スリット94aと94bに分割されている。スリット94aと94bは、図4Aに示すようにX方向において均一でない幅の外形を有しており、ビームブロッカーの前部および後部表面において、相対的に広い外端部を有し、中央においては狭いウェスト部を有している。この例において、スリットの外形は三角形であるが、他の均一でない外形もまた同様に使用できる。収束ビーム27は、X方向に収束するので(図1におけるZ方向の収束と共に)、三角形のスリットは、目標領域28に入射し、検出器アレイ32上で反射するビームのパワー量を増大するためには有効である。   The assembly 90 includes a beam blocker 92 having a slit 94 extending therethrough. Similar to the beam blocker 39, the slit 94 is divided by the beam limiter 54 into front and rear slits 94a and 94b. The slits 94a and 94b have an outer shape with a non-uniform width in the X direction as shown in FIG. 4A, and have relatively wide outer ends on the front and rear surfaces of the beam blocker, Has a narrow waist. In this example, the outline of the slit is triangular, but other non-uniform outlines can be used as well. Since the convergent beam 27 converges in the X direction (with the convergence in the Z direction in FIG. 1), the triangular slit increases the power of the beam incident on the target region 28 and reflected on the detector array 32. Is effective.

図4Bに示すように、ビームブロッカー92の下側部は平坦ではなく、ウェーハー22の表面との位置合わせに都合がいいように凹んでいる。ウェーハー表面上の高さhにおける下側表面は、この場合は、前部および後部下側エッジ96と98により画定される。ビームブロッカー92の形状(上記に示した、他のビームブロッカーおよびビームリミッターの形状と同様)は、例としてのみ示しているだけであり、類似の効果を得るために使用できる他の形状は、この技術に精通した者には明白であり、本発明の範囲に含まれるものとする。   As shown in FIG. 4B, the lower side of the beam blocker 92 is not flat and is recessed for convenient alignment with the surface of the wafer 22. The lower surface at height h on the wafer surface is in this case defined by front and rear lower edges 96 and 98. The shape of the beam blocker 92 (similar to the shape of the other beam blockers and beam limiters shown above) is shown only as an example, and other shapes that can be used to achieve a similar effect are It will be apparent to those skilled in the art and are intended to be within the scope of the present invention.

図5は、本発明の実施の形態のよる、仰角の関数としての、ビームオフセットのプロット図である。このプロット図を描くために、放射線源26(図1)からのビームがテスト表面に照射され、検出器アセンブリ30により、反射ビームの強度が、仰角の関数として測定された。検出器アセンブリ32の各要素から出力される信号の強度は、入射ビームを横切るX方向において、垂直ナイフエッジ(図示せず)がゆっくりと動くときに、モニターされた。ある検出器要素からの信号が、その元々の強度の半分に落ちる場所のナイフエッジのX座標を、対応する仰角に対する入射ビームの中心とした。このように、プロセッサ40は、異なる仰角に対して、ビーム27により、目標領域28において形成されたスポットの中心の横方向(X方向)のオフセットを決定できる。   FIG. 5 is a plot of beam offset as a function of elevation angle according to an embodiment of the present invention. To draw this plot, the beam from the radiation source 26 (FIG. 1) was irradiated onto the test surface, and the detector assembly 30 measured the intensity of the reflected beam as a function of elevation. The intensity of the signal output from each element of detector assembly 32 was monitored as a vertical knife edge (not shown) moved slowly in the X direction across the incident beam. The X coordinate of the knife edge where the signal from one detector element falls to half its original intensity was taken as the center of the incident beam for the corresponding elevation angle. In this way, the processor 40 can determine the lateral (X direction) offset of the center of the spot formed in the target region 28 by the beam 27 for different elevation angles.

X線源26が光学的に完全であるとすると、ビームの中心は、仰角に無関係に同一のX座標を有することになる。しかし、ビームの中心は、仰角が0°から4°に増加するときに、合計で約25μmシフトすることが図5から分かる。このシフトは、目標領域28上へビーム27を集光するために使用されるX線機器における収差によることは明らかである。(しかし、下記に記述するシフトを補正する方法は、シフトの原因如何に拘わらず使用できる)。このシフトは、制御できなければ、目標領域28上のスポットをシフトの合計分だけ、事実上、広げてしまう。つまり、単一の仰角における焦点スポットの横方向のサイズが40から50μmの場合、0°と4°の間の角度範囲に渡る、実際のスポットサイズは、約65から75μmとなる。これにより、システム20の検出分解能は低下する。   If the x-ray source 26 is optically perfect, the center of the beam will have the same x coordinate regardless of elevation angle. However, it can be seen from FIG. 5 that the center of the beam is shifted approximately 25 μm in total when the elevation angle is increased from 0 ° to 4 °. Obviously, this shift is due to aberrations in the x-ray equipment used to focus the beam 27 onto the target area 28. (However, the shift correction method described below can be used regardless of the cause of the shift). If this shift cannot be controlled, the spot on the target area 28 is effectively widened by the total shift. That is, when the lateral size of the focal spot at a single elevation angle is 40 to 50 μm, the actual spot size over an angular range between 0 ° and 4 ° is about 65 to 75 μm. This reduces the detection resolution of the system 20.

図6A−6Cは、この問題を解決するために使用できる、本発明の実施の形態による、ビームリミッターと、可動制御アセンブリの要素の模式側面図である。この実施の形態におけるビームリミッターは、シャッター100とビームクリッパー102を備えており、それらは、上述したシャッターと、構成と動作が類似していてもよい。または、他のタイプのビーム制限装置を使用して、このビームリミッターの目的を達成しすることもでき、これは、この技術に精通した者には明白であろう。   6A-6C are schematic side views of the elements of the beam limiter and movable control assembly according to an embodiment of the present invention that can be used to solve this problem. The beam limiter in this embodiment includes a shutter 100 and a beam clipper 102, which may be similar in configuration and operation to the shutter described above. Alternatively, other types of beam limiting devices can be used to achieve the purpose of this beam limiter, which will be apparent to those skilled in the art.

図6A−6Cのそれぞれにおいて、シャッター100とクリッパー102は、ビーム27内の仰角の異なる範囲に渡る放射線を容認するように調整されており、一方では、範囲外の角度における放射線を阻止する。このように、例えば、図6Aは、0°から1°の範囲における放射線が、目標領域28に当ることが可能な調整構成を示しており、一方、図6Bと図6Cの調整構成は、それぞれ1°から2°、および2°から3°の範囲の放射線が当ることを可能にする。(視覚的に明確にするために、これらの図においては、角度は誇張されている)。または、ビームリミッターは、上記の範囲より大きい、または小さい範囲である、より少ない、またはより多くの異なる範囲に渡る放射線を容認するように調整可能である。   In each of FIGS. 6A-6C, the shutter 100 and clipper 102 are tuned to accept radiation over a different range of elevation angles within the beam 27 while blocking radiation at angles outside the range. Thus, for example, FIG. 6A shows an adjustment configuration that allows radiation in the range of 0 ° to 1 ° to strike the target region 28, while the adjustment configurations of FIGS. 6B and 6C are respectively Allows radiation in the range of 1 ° to 2 ° and 2 ° to 3 °. (The angles are exaggerated in these figures for visual clarity.) Alternatively, the beam limiter can be tuned to accept radiation over a different range that is greater than or less than the above range, less or more.

プロセッサ40(図1)は、ビームリミッターを、連続する、異なる仰角で進める。各範囲に対して、プロセッサは、対応するビーム軸の仰角に関連する、横方向ビームオフセットの値を決定する。これらのオフセット値は、典型的には、図5を参照して上述したような較正手順を使用して、前もって表にまとめられている。プロセッサは、例えば、各範囲の中心において測定されたオフセット値を使用することもでき、または各範囲に渡ってのオフセット値の平均値を使用することもできる。そして、並進ステージのような可動アセンブリを駆動して、横方向の補正を、ウェーハー22の位置に対して行い、それによりオフセットが正確に補償される。つまり、例えば、図5に示す較正データを参照すると、図6Aの0から1°の範囲のXRR測定に対しては、プロセッサは、ステージ24を駆動して、ゼロ基準位置に対して、X方向に−5μmシフトする。そして、図6Bの1から2°の範囲の測定に対しては、ゼロ基準位置に対して、ステージを+3μm駆動し、以降これを続ける。または、可動アセンブリは、ウェーハー22をシフトする代わりに、あるいはそれに追加して、オフセットを補償するためにX線源をシフトしてもよい。   The processor 40 (FIG. 1) advances the beam limiter at successive, different elevation angles. For each range, the processor determines a lateral beam offset value associated with the elevation angle of the corresponding beam axis. These offset values are typically tabulated in advance using a calibration procedure as described above with reference to FIG. The processor can use, for example, the offset value measured at the center of each range, or it can use the average of the offset values over each range. A movable assembly, such as a translation stage, is then driven to perform lateral correction on the position of the wafer 22 so that the offset is accurately compensated. That is, for example, referring to the calibration data shown in FIG. 5, for the XRR measurement in the range of 0 to 1 ° in FIG. 6A, the processor drives the stage 24 to Shift by -5 μm. Then, for the measurement in the range of 1 to 2 ° in FIG. 6B, the stage is driven +3 μm with respect to the zero reference position, and this is continued thereafter. Alternatively, the movable assembly may shift the x-ray source to compensate for the offset instead of or in addition to shifting the wafer 22.

この較正および補正手順の結果として、異なる仰角において、ビーム27より形成された目標領域28のスポットの相互の重なりが最大化される。従って、事実上の横方向のスポットサイズは、仰角に依存する収差なしに、X線機器の集光限度に近い値に制限される。   As a result of this calibration and correction procedure, the mutual overlap of the spots of the target area 28 formed by the beam 27 is maximized at different elevation angles. Therefore, the practical lateral spot size is limited to a value close to the focusing limit of the X-ray instrument without aberrations that depend on the elevation angle.

または、他の手段を使用して、反射放射線が感知される範囲に渡る、仰角の範囲を制限できる。例えば、1つの実施の形態(図示せず)において、ビームリミッターは、図に示すように、ビーム27ではなく、ビーム29を、角度の所望範囲に制限するように位置が決められる。更に別の例として、仰角の範囲は、横方向の補正を適切に調整しながら、検出器アレイ22の異なる要素、または要素のグループを連続して選択することにより制限することもできる。   Alternatively, other means can be used to limit the range of elevation angles over which the reflected radiation is perceived. For example, in one embodiment (not shown), the beam limiter is positioned to limit the beam 29, rather than the beam 27, to the desired range of angles, as shown. As yet another example, the range of elevation angles can be limited by successively selecting different elements, or groups of elements, of the detector array 22 while appropriately adjusting the lateral correction.

システム20の特徴を、XRRを具体的に参照して記載したが、本発明の原理、特別には、上記に示したビーム制御アセンブリの原理は、SAXSおよびXRDのような、X線分析の他の領域にも同様に適用できる。更に、これらの原理は、X線分野に制限されることなく、ある角度で試料に当る粒子ビーム照射と同様に、ガンマ放射線のような他の波長範囲における電磁放射線を使用する分析にも適用できる。従って、上述した実施の形態は、例として引用したものであり、本発明は、上記に特別に示し、記載したものに制限されないことは理解されよう。また、本発明の範囲は、この技術に精通した者には上記の説明を読むことにより発想可能であり、従来技術には開示されていない変形および修正と同様に、上記に記載した種々の特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせも含む。   While the features of the system 20 have been described with specific reference to XRR, the principles of the present invention, particularly the beam control assembly shown above, are not limited to X-ray analysis, such as SAXS and XRD. The same can be applied to these areas. Furthermore, these principles are not restricted to the X-ray field and can be applied to analyzes using electromagnetic radiation in other wavelength ranges such as gamma radiation as well as particle beam irradiation that strikes the sample at an angle. . Therefore, it will be understood that the embodiments described above are cited by way of example, and that the present invention is not limited to what has been particularly shown and described hereinabove. Further, the scope of the present invention can be conceived by those skilled in the art by reading the above description, and various features described above as well as variations and modifications not disclosed in the prior art. And partial combinations are also included.

図1は、本発明の実施の形態による、XRR用システムの模式側面図である。FIG. 1 is a schematic side view of an XRR system according to an embodiment of the present invention. 図2Aは、本発明の実施の形態による、ビーム制御アセンブリの、それぞれ模式底面図および側面図である。FIG. 2A is a schematic bottom view and a side view, respectively, of a beam control assembly according to an embodiment of the present invention. 図2Bは、本発明の実施の形態による、ビーム制御アセンブリの、それぞれ模式底面図および側面図である。FIG. 2B is a schematic bottom view and a side view, respectively, of a beam control assembly according to an embodiment of the present invention. 図3Aは、本発明の別の実施の形態による、ビーム制御アセンブリの模式底面図である。FIG. 3A is a schematic bottom view of a beam control assembly according to another embodiment of the present invention. 図3Bは、図3Aにおいて、それぞれ、線IIIB−IIIBとIIIC−IIICに沿う、図3Aのビーム制御アセンブリの模式断面図である。3B is a schematic cross-sectional view of the beam control assembly of FIG. 3A taken along lines IIIB-IIIB and IIIC-IIIC, respectively, in FIG. 3A. 図3Cは、図3Aにおいて、それぞれ、線IIIB−IIIBとIIIC−IIICに沿う、図3Aのビーム制御アセンブリの模式断面図である。3C is a schematic cross-sectional view of the beam control assembly of FIG. 3A taken along lines IIIB-IIIB and IIIC-IIIC, respectively, in FIG. 3A. 図4Aは、本発明の更に別の実施の形態による、ビーム制御アセンブリの、それぞれ、模式底面図および側面図である。FIG. 4A is a schematic bottom view and a side view, respectively, of a beam control assembly according to yet another embodiment of the present invention. 図4Bは、本発明の更に別の実施の形態による、ビーム制御アセンブリの、それぞれ、模式底面図および側面図である。FIG. 4B is a schematic bottom view and a side view, respectively, of a beam control assembly according to yet another embodiment of the present invention. 図5は、仰角の関数としての、横方向のビームオフセットの模式プロット図である。FIG. 5 is a schematic plot of the lateral beam offset as a function of elevation angle. 図6Aは、本発明の実施の形態による、3つの異なる角度設定における、ビームリミッターの模式側面図である。FIG. 6A is a schematic side view of a beam limiter at three different angle settings according to an embodiment of the present invention. 図6Bは、本発明の実施の形態による、3つの異なる角度設定における、ビームリミッターの模式側面図である。FIG. 6B is a schematic side view of a beam limiter at three different angle settings according to an embodiment of the present invention. 図6Cは、本発明の実施の形態による、3つの異なる角度設定における、ビームリミッターの模式側面図である。FIG. 6C is a schematic side view of a beam limiter at three different angle settings according to an embodiment of the present invention.

Claims (26)

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し、
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、
前記幅と高さは、関係式α min ≒2h/Wを満たすように選択され、ここにおいてα min は、前記所定の角度、hは前記高さ、Wは前記幅であることを特徴とする装置。
An apparatus for analyzing a sample,
A radiation source configured to direct a radiation beam along a beam axis and impinge on a target area on the surface of the sample;
A detector assembly configured to sense the radiation scattered from the sample;
A beam blocker having a lower portion adjacent to the surface of the sample, orthogonal to the lower portion, including the beam axis, and including a front and a rear slit defining a beam surface passing through the target region. A beam control assembly comprising: the front slit is located between the radiation source and the target area; and the rear slit is located between the target area and the detector assembly ;
The beam blocker has a width between the front and rear slits, and is positioned so that the lower side is separated from the surface of the sample by a gap having a predetermined height. Is selected to prevent the radiation emitted from the radiation source at an elevation angle greater than a predetermined angle relative to the surface of the sample from passing through the gap and impinging on the detector assembly. ,
The width and height are selected so as to satisfy the relation α min ≈2h / W, where α min is the predetermined angle, h is the height, and W is the width. apparatus.
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。   The radiation source is configured to generate the beam to converge the radiation to the target region over a range of elevations with respect to the surface of the sample, and the detector assembly includes the scattering assembly The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is configured to resolve the emitted radiation as a function of elevation angle. 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。   3. The radiation according to claim 2, wherein the radiation includes x-rays and the detector assembly is configured to detect a reflection spectrum of the x-ray that is characteristic of a thin film on the surface of the sample in the target region. The device described. 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に記載の装置。 The apparatus of claim 1 , comprising a shutter positioned between the radiation source and the sample and positioned to block the radiation emitted from the radiation source less than the predetermined angle. 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。   The beam control assembly includes a beam limiter positioned between the front and rear slits across the beam surface, the beam limiter between the lower side of the beam blocker and the sample. A knife edge adjacent to and parallel to the surface of the sample in a region, the knife edge defining a gap between the surface of the sample and the knife edge and not passing through the gap The apparatus of claim 1, wherein the apparatus blocks a portion of the beam. 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に記載の装置。 The apparatus of claim 5 , wherein a lower side of the knife edge adjacent to the target area is rounded. 前記隙間は3μm以下である請求項に記載の装置。 The apparatus according to claim 5 , wherein the gap is 3 μm or less. 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に記載の装置。 The beam limiter includes a central portion, the central portion delimits the beam surface, includes the knife edge, is adjacent to the surface of the sample outside the central portion, and is inclined upwardly away from the knife edge. 6. The apparatus of claim 5 , comprising an outer edge that is connected. 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。   The beam blocker comprises a single block of material, the single block having a longitudinal slit formed therethrough, the longitudinal slit comprising the front and rear slits. The apparatus according to 1. 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。   The apparatus of claim 1, wherein the beam blocker comprises separate front and rear blocker units, each including the front and rear slits. 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。   The apparatus of claim 1, wherein at least one of the front and rear slits has a non-uniform width profile in a direction across the beam surface. 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。   The apparatus of claim 1, wherein the front and rear slits have dimensions in a direction transverse to the beam axis that is 50 μm or less. 前記スリットの寸法は、10μm以下である請求項に記載の装置。 The apparatus according to claim 8 , wherein a dimension of the slit is 10 μm or less. 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、
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、
前記幅と高さは、関係式α min ≒2h/Wであって、ここにおいてα min 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ことを特徴とする方法。
A method for analyzing a sample comprising:
Directing a radiation beam along the beam axis and hitting a target area on the surface of the sample;
A beam blocker is interposed in the beam, the beam blocker including the beam axis, including a front slit and a rear slit defining a beam surface passing through the target region, and the beam blocker is interposed by the beam blocker interposed. The lower side of the sample is adjacent to the surface of the sample, the radiation beam passes through the front slit before hitting the target region, and the radiation scattered from the sample in the beam plane is Passing through the rear slit,
Sensing the radiation scattered from the sample after the radiation has passed through the rear slit , and
The beam blocker has a width between the front and rear slits, and the interposition of the beam blocker positions the beam blocker so that the lower portion has a predetermined height gap. The radiation is separated from the surface of the sample and the width and height are selected so that the radiation is at an elevation angle greater than a predetermined angle with respect to the surface of the sample. Preventing passage through the gap, and
The width and height are the relational expression α min ≈2h / W, where α min is selected to satisfy the relational expression where the predetermined angle, h is the height, and W is the width. A method characterized by being made .
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14に記載の方法。 The beam is directed so that the radiation converges on the target area over a range of elevation angles with respect to the surface of the sample, and sensing the radiation causes the scattered radiation as a function of elevation angle. The method of claim 14 , comprising decomposing. 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15に記載の方法。 16. The radiation of claim 15 , wherein the radiation includes x-rays, and decomposing the scattered radiation comprises detecting a reflection spectrum of the x-ray that is indicative of a thin film characteristic on the surface of the sample in the target region. The method described. 前記ビームを導くことは、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の前記放射線を阻止することを備える請求項14に記載の方法。 15. The method of claim 14 , wherein directing the beam comprises positioning a shutter between a radiation source and the sample, thereby blocking the radiation below the predetermined angle. 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14に記載の方法。 A beam limiter comprising a knife edge is positioned between the front and rear slits across the beam surface so that the knife edge is between the lower side of the beam blocker and the sample. Projecting adjacent and parallel to the surface of the sample within, defining a gap between the surface of the sample and the knife edge, and blocking a portion of the beam that does not pass through the gap. Item 15. The method according to Item 14 . 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18に記載の方法。 The method of claim 18 , wherein a lower side of the knife edge adjacent to the target area is rounded. 前記隙間は3μm以下である請求項18に記載の方法。 The method according to claim 18 , wherein the gap is 3 μm or less. 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14に記載の方法。 The method of claim 14 , wherein the front and rear slits have a dimension across the beam axis that is 50 μm or less. 前記スリットの前記寸法は、10μm以下である請求項21に記載の方法。 The method of claim 21 , wherein the dimension of the slit is 10 μm or less. 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以下に制限し、且つ前記試料の前記表面に隣接する下側部を有するビーム制御アセンブリと、を備え、
前記ビーム制御アセンブリは、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、前記寸法と高さは、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、
前記寸法と高さは、関係式α min ≒2h/Wを満たすように選択され、ここにおいてα min は、前記所定の角度、hは前記高さ、Wは前記寸法であることを特徴とする装置。
An apparatus for analyzing a sample,
A radiation source configured to direct a radiation beam along a beam axis and impinge on a target area on the surface of the sample;
A detector assembly configured to sense the radiation scattered from the sample;
A lower side interposed between the radiation source and the sample, thereby limiting the size of the beam impinging on the sample to 50 μm or less in a direction transverse to the beam axis and adjacent to the surface of the sample A beam control assembly having a portion ,
The beam control assembly is positioned such that the lower side is separated from the surface of the sample by a gap of a predetermined height, and the dimensions and height are from the radiation source and the surface of the sample. Is selected to prevent the radiation emitted at an elevation angle greater than a predetermined angle from passing through the gap and striking the detector assembly;
The dimension and height are selected so as to satisfy the relation α min ≈ 2 h / W, where α min is the predetermined angle, h is the height, and W is the dimension. apparatus.
前記寸法は、10μm以下である請求項23に記載の装置。 24. The apparatus of claim 23 , wherein the dimension is 10 [mu] m or less. 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、
前記ビーム制御アセンブリは、前記試料の前記表面に隣接する下側部を有し、前記ビーム制御アセンブリを適用することは、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、前記寸法と高さを選択して、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、
前記寸法と高さは、関係式α min ≒2h/Wであって、ここにおいてα min は前記所定の角度、hは前記高さ、およびWは前記寸法である前記関係式を満たすように選択されることを特徴とする方法。
A method for analyzing a sample comprising:
Directing a radiation beam along the beam axis and hitting a target area on the surface of the sample;
Applying a beam control assembly to limit the size of the beam impinging on the sample to 50 μm or less in a direction across the beam axis;
Sensing the radiation scattered from the sample , and
The beam control assembly has a lower side adjacent to the surface of the sample, and the beam control assembly is applied to the surface of the sample by a gap of a predetermined height. And selecting the dimensions and height to prevent the radiation from passing through the gap at an elevation angle greater than a predetermined angle with respect to the surface of the sample. To be able to
The dimensions and height are related to α min ≈ 2h / W, where α min is the predetermined angle, h is the height, and W is the size. A method characterized by being made .
前記寸法は、10μm以下である請求項25に記載の方法。 26. The method of claim 25 , wherein the dimension is 10 [mu] m or less.
JP2007211929A 2006-08-15 2007-08-15 X-ray beam spot size control Active JP5148945B2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/503,979 2006-08-15
US11/503,979 US7406153B2 (en) 2006-08-15 2006-08-15 Control of X-ray beam spot size
US11/822,231 2007-07-03
US11/822,231 US7453985B2 (en) 2006-08-15 2007-07-03 Control of X-ray beam spot size

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008046130A JP2008046130A (en) 2008-02-28
JP5148945B2 true JP5148945B2 (en) 2013-02-20

Family

ID=39179979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007211929A Active JP5148945B2 (en) 2006-08-15 2007-08-15 X-ray beam spot size control

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5148945B2 (en)
KR (1) KR20080015735A (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8903044B2 (en) * 2011-01-31 2014-12-02 Rigaku Corporation X-ray diffraction apparatus
US9368316B2 (en) * 2013-09-03 2016-06-14 Electronics And Telecommunications Research Institute X-ray tube having anode electrode
US10386313B2 (en) * 2016-09-29 2019-08-20 Bruker Jv Israel Ltd. Closed-loop control of X-ray knife edge
JP2019191167A (en) * 2018-04-23 2019-10-31 ブルカー ジェイヴィ イスラエル リミテッドBruker Jv Israel Ltd. X ray source optical system for small-angle x-ray scatterometry
KR102300008B1 (en) * 2019-12-20 2021-09-09 한국원자력연구원 Ultrafast electron diffraction apparatus
CN115023605A (en) * 2020-02-27 2022-09-06 深圳帧观德芯科技有限公司 Phase contrast imaging method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3519203B2 (en) * 1996-02-20 2004-04-12 理学電機株式会社 X-ray equipment
KR101231731B1 (en) * 2004-09-21 2013-02-08 조르단 밸리 세미컨덕터즈 리미티드 Multifunction x-ray analysis system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008046130A (en) 2008-02-28
KR20080015735A (en) 2008-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7453985B2 (en) Control of X-ray beam spot size
KR102517042B1 (en) X-ray source optics for small-angle x-ray scatterometry
JP4512382B2 (en) X-ray reflectivity measurement including small angle scattering measurement
US8731138B2 (en) High-resolution X-ray diffraction measurement with enhanced sensitivity
US7551719B2 (en) Multifunction X-ray analysis system
JP5148945B2 (en) X-ray beam spot size control
JP7308233B2 (en) Small-angle X-ray scattering meter
KR20070009479A (en) Enhancing resolution of x-ray measurements by sample motion
JP6230618B2 (en) Apparatus and method for surface mapping using in-plane oblique incidence diffraction
KR101231731B1 (en) Multifunction x-ray analysis system
JP2007285923A (en) Measurement of critical dimensions using x-ray diffraction in reflection mode
US7139365B1 (en) X-ray reflectivity system with variable spot
JP5695589B2 (en) X-ray intensity correction method and X-ray diffraction apparatus
JP2001141675A (en) Apparatus and method for measuring diffraction of obliquely emitted x-rays

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121030

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121129

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5148945

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151207

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250