JP5614837B2 - 試料搬送装置、トレー、及びｘ線測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、カセットの受け部と試料支持台の受け部との間で試料を搬送する試料搬送装置、その試料搬送装置に用いられるトレー、及びその試料搬送装置を用いて構成されるＸ線測定装置に関する。

従来、走査型電子顕微鏡や光学式異物検査装置等といった観察装置において、複数の試料、例えば複数のウエハをカセットの中に収納し、それらの試料を１つずつカセットと所定の観察位置（すなわち、測定位置）との間で試料搬送装置を用いて搬送するようにした装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、蛍光Ｘ線分析装置等といったＸ線測定装置において、試料であるウエハをカセットと試料台との間で試料搬送装置としてのロボットハンドによって搬送するようにした装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３２１８０１５号公報（第３頁、図１） 特開２００１−１１６７０７号公報（第４〜５頁、図１）

上記の従来装置においては、測定対象となり得る試料はカセットによって支持できる特定の形状及び大きさに限定されており、不特定な形状及び大きさの試料を測定対象とすることができなかった。

本発明は、従来装置における上記の問題点を解消するために成されたものであって、カセットで支持できないような小さな試料や、カセットで支持できないような不特定な形状及び大きさの試料を搬送できる試料搬送装置、トレー、及びＸ線測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る試料搬送装置は、カセットの受け部と試料支持台の受け部との間で規定試料を搬送する試料搬送装置であって、規定外試料を載せた状態で前記カセットの受け部に載せることができるトレーと、当該トレーを載せた状態で移動できるアームとを有しており、当該アームの移動により前記トレーを前記カセットの受け部と前記試料支持台の受け部との間で搬送する試料搬送装置において、前記試料支持台の受け部には第１の空気吸引孔が設けられ、前記トレーには貫通孔が設けられ、前記トレーの試料を受ける面には第２の開口が設けられ、前記トレーの試料を受ける面と反対側の面には第３の開口が設けられ、前記トレーの内部には前記第２の開口と前記第３の開口とを結ぶ気体通路が設けられ、前記アームには第４の空気吸引孔が設けられ、前記アームの第４の空気吸引孔が前記トレーの第３の開口と位置的に重なり合うように前記アームの移動を制御でき、且つ前記トレーの貫通孔が前記試料支持台の受け部の第１の空気吸引孔と位置的に重なり合うように前記アームの移動を制御できる制御手段を有することを特徴とする。

「規定試料」とは、アームによってカセットの受け部に載せること及びそこから取り出すことができ、アームによって搬送でき、且つアームによって試料支持台の受け部に載せること及びそこから取り出すことができる形状及び大きさの試料である。「規定外試料」とは、アームによってカセットの受け部に載せることができないか、アームによって搬送できないか、又はアームによって試料支持台の受け部に載せることができない、形状及び大きさの試料である。

本発明に係る試料搬送装置によれば、カセットの受け部に載せることができるトレーに試料を置くことにしたので、カセットの受け部で支持できないような小さな試料や、カセットの受け部で支持できないような不特定な形状及び大きさの試料を、トレーを介して搬送対象物とすることができる。

本発明に係る試料搬送装置において、前記トレーは、自身の中心軸周りの角度値の基準位置を示すマークを有することが望ましい。これにより、アームに対するトレーの角度位置について位置決めを行うことができる。
例えば、試料が方位規定用のオリエンテーション・フラット付の又はノッチ付の半導体ウエハである場合には、トレーをオリエンテーション・フラットやノッチに相当するマークを備えた半導体ウエハと同じ形状にすることができる。

前記トレーが角度基準位置を示すマークを備えている本発明に係る試料搬送装置において、前記トレーは、規定外試料のための位置決め手段を有することが望ましい。この構成により、試料が規定外試料であっても、アームに対する試料の角度位置についての位置決めを行うことができる。
位置決め手段としては、ザグリ加工によってトレーの試料受け面内に形成された凹部であっても良く、又は基準位置を示す出っ張りや突起であっても良い。

本発明に係る試料搬送装置において、前記トレーは前記規定試料と同じ形状とすることができる。この構成により、規定試料を収納するカセットを使って規定外試料を搬送することが可能となる。

本発明に係る試料搬送装置においては、前記試料支持台の受け部に第１の空気吸引孔を設け、前記トレーに貫通孔を設け、前記トレーの試料を受ける面に第２の開口を設け、前記トレーの試料を受ける面と反対側の面に第３の開口を設け、前記トレーの内部に前記第２の開口と前記第３の開口とを結ぶ気体通路が設けられ、前記アームに第４の空気吸引孔が設けられ、前記アームの第４の空気吸引孔が前記トレーの第３の開口と位置的に重なり合うように前記アームの移動を制御でき、且つ前記トレーの貫通孔が前記試料支持台の受け部の第１の空気吸引孔と位置的に重なり合うように前記アームの移動を制御できる制御手段を設けている。

この構成によれば、アームによって試料を搬送中、アームの第４の空気吸引孔、トレーの第３の開口、トレーの気体通路、そしてトレーの第２の開口から空気を吸引することにより、試料を位置ズレしないようにトレー（従って、アーム）にしっかりと保持できる。また、試料支持台上にトレーを介して置かれた試料に対して測定や観察を行うときに、試料支持台の受け部の第１の空気吸引孔及びトレーの貫通孔から空気を吸引することにより、試料を位置ズレしないようにトレーを介して試料支持台によってしっかりと保持できる。

本発明に係る試料搬送装置において、前記トレーは円板形状とすることができ、前記カセットの受け部は前記円板形状のトレーの周縁部分を支持する棚部材とすることができる。この構成は、半導体ウエハを試料とするときに非常に好適である。

本発明に係る試料搬送装置において、前記アームは前記試料を受けるための２つの分岐部を有しており、前記アームの第４の空気吸引孔は前記２つの分岐部のそれぞれに設けられており、前記トレーの第３の開口は前記アームの２つの第４の空気吸引穴の間隔と同じ間隔で設けられた２つの開口であることが望ましい。この構成により、試料をアームによって安定して吸引保持できる。

本発明に係る試料搬送装置において、前記２つの分岐部の間の空間は、前記試料支持台の受け部を挿入すなわち挟むことができる形状及び大きさであることが望ましい。これにより、アームを試料支持台上の試料を受ける部分である受け部の周囲に容易に挿入できるようになり、その結果、規定試料及びトレーを試料支持台の受け部へ引き渡すこと及びそこから取り出すことをアームによって容易にできる。

本発明に係る試料搬送装置において、前記貫通孔は前記トレーの中心部にあり、前記第２の開口は前記貫通孔の近傍に設けられていることが望ましい。これにより、貫通孔を用いた規定外試料のトレーへの吸引による固着と、第２の開口を用いた規定外試料のトレーへの吸引による固着との両方を正確に行うことが可能となる。

次に、本発明に係るトレーは、カセットの受け部に収納された規定試料を前記カセットとは別の位置に在る試料支持台の受け部へアームによって搬送する試料搬送装置に用いられるトレーであって、規定外試料を受ける面と、前記規定外試料を受ける面とその反対側の面とにわたって設けられた貫通孔と、前記規定外試料を受ける面において前記貫通孔の近傍に開口している第２の開口と、前記規定外試料を受ける面の反対側の面に開口している第３の開口と、前記第２の開口と前記第３の開口とを結ぶ気体通路とを有しており、前記カセットの受け部に載ることができることを特徴とする。

本発明に係るトレーによれば、貫通孔を通して空気の吸引を行うことにより、規定外試料を空気の吸引によってトレーにしっかりと保持できる。さらに、気体通路及び第３の開口を介して第２の開口から空気吸引することができ、第２の開口からの空気吸引により規定外試料を空気固着によってしっかりと保持できる。

次に、本発明に係るＸ線測定装置は、Ｘ線を出射するＸ線発生手段と、規定試料を支持する試料支持台と、Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、複数の規定試料を収納したカセットが置かれるカセット台と、前記カセットと前記試料支持台との間で前記規定試料を搬送する試料搬送装置とを有したＸ線測定装置において、前記試料搬送装置は上記構成の本発明に係る試料搬送装置であることを特徴とする。

本発明に係るＸ線測定装置によれば、小さな試料や不特定な形状の試料等といった規定外試料を試料搬送装置によって支障なく搬送できるので、規定外試料をＸ線測定装置の測定対象とすることができる。このようなＸ線測定装置としては、Ｘ線回折装置、Ｘ線散乱測定装置、蛍光Ｘ線装置等が考えられる。

本発明に係る試料搬送装置によれば、カセットの受け部に載せることができるトレーに試料を置くことにしたので、カセットの受け部で支持できないような小さな試料や、カセットの受け部で支持できないような不特定な形状及び大きさの試料を、カセットを介して搬送対象物とすることができる。

本発明に係るトレーによれば、貫通孔を通して空気吸引を行うことにより、規定外試料を空気吸引による固着によってしっかりと保持できる。さらに、気体通路及び第３の開口を介して第２の開口から空気吸引することができ、第２の開口からの空気吸引により規定外試料を空気吸引によって測定中も運搬中もしっかりと保持できる。

本発明に係るＸ線測定装置によれば、小さな試料や不特定な形状の試料等といった規定外試料を簡単な構成のトレーだけを用いて試料搬送装置によって支障なく搬送できるので、複雑な補助器具を用いることなく規定外試料をＸ線測定装置の測定対象とすることができる。

本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態の斜視図である。 図１のＸ線測定装置の主要部である試料室のカバーを開いた状態を示す斜視図である。 図１の矢印Ｂ−Ｂ線に従った平面断面図である。 図１のＸ線測定装置の他の主要部である試料支持台、規定試料であるウエハ、及び規定外試料のそれぞれの一例を示す斜視図である。 図１のＸ線測定装置のさらに他の主要部である試料搬送装置を示す斜視図である。 図１のＸ線測定装置において試料であるウエハを収容するために用いるカセットを示す斜視図である。 図２のＸ線測定装置の主要部を拡大して示す斜視図である。 図７の機構の主要部であるカセット台の平面図である。 図１のＸ線測定装置で用いる制御系の一例を示すブロック図である。 図９の制御系によって実行される制御の流れを示すフローチャートである。 図１０のフローチャートに引き続くフローチャートである。 図１１のフローチャートに引き続くフローチャートである。 図１２のフローチャートに引き続くフローチャートである。 規定外試料を搬送する際に使用するトレーの一例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＣ−Ｃ線に従った断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線に従った断面図である。 図１４のトレーの分解斜視図である。 図９の制御系に含まれるディスプレイの画面に表示される入力用画面を示す図である。 図１６の入力用画面の１つの使用例を示す図である。 図１６の入力用画面の他の使用例を示す図である。 図１６の入力用画面のさらに他の使用例を示す図である。 図１６の入力用画面のさらに他の使用例を示す図である。 カセット内のトレーをアームによって取出す際の状態を示す平面図である。 トレーを試料支持台へ引き渡す際の状態を示す平面図である。 トレーの他の実施形態を示す斜視図である。 トレーのさらに他の実施形態を示す斜視図である。 トレーのさらに他の実施形態を示す分解斜視図である。

以下、本発明に係るＸ線測定装置、試料搬送装置及びトレーを実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。

図１、図２及び図３は本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態を示している。本実施形態のＸ線測定装置は、半導体装置の基板であるウエハの特性、例えば膜厚、密度、結晶性、反り等を分析するために必要となるＸ線像を得るためのＸ線測定を行うものとする。測定対象である所定サイズのウエハが規定試料である。

ここに示すＸ線測定装置１は、Ｘ線の漏洩を防止する防Ｘ線カバー２と、防Ｘ線カバー２の外部に設けられた複数（本実施形態では２個）の試料室３ａ，３ｂとを有している。試料室３ａと試料室３ｂは互いに隣接している。防Ｘ線カバー２の内部には、Ｘ線測定系４と、試料搬送装置６と、試料位置調整装置７とが設けられている。

試料室３ａは、閉位置にある立方体形状又は直方体形状の箱体である試料カバー８ａによって区画されている空間領域である。試料室３ｂは、閉位置にある立方体形状又は直方体形状の箱体である試料カバー８ｂによって区画されている空間領域である。試料カバー８ａ，８ｂは、透明、半透明又は不透明で、一定の板厚のプラスチックによって形成されている。

試料カバー８ａ，８ｂは、それぞれ、下端のヒンジ部９ａ，９ｂを中心として正面から見て左右方向へ回転移動可能であり、図１に示す閉位置と図２に示す開位置との間で回転移動できる。符号１０は試料カバー８ａ，８ｂを回転移動させる際に作業者が把持する取っ手を示している。

Ｘ線測定系４は、試料を支持する試料支持台１２と、試料支持台１２に対する一方の側に配設されていてＸ線管１１を含んでいる入射光学系と、試料支持台１２に対する他方の側に配設されていてＸ線検出器１３を含んでいる受光光学系とを有している。入射光学系は、Ｘ線管１１以外の適宜のＸ線光学要素、例えば発散スリット、ソーラスリット、モノクロメータ等から選択される少なくとも１つの要素を必要に応じて含むことができる。

受光光学系は、Ｘ線検出器１３以外に、散乱スリット、受光スリット、ソーラスリット、モノクロメータ等から選択される少なくとも１つの要素を含むことができる。入射光学系、試料支持台１２及び受光光学系は図示しないゴニオメータ（測角器）に支持されている。ゴニオメータは、試料支持台１２に対する入射光学系の角度及び試料支持台１２に対する受光光学系の角度を測角する。

Ｘ線管１１はその内部に、例えば、通電によって熱電子を放出するフィラメントすなわち陰極（図示せず）と、陰極に対向して配置されたターゲットすなわち対陰極（図示せず）とを有している。通電により陰極から放出された電子束が対陰極の表面に衝突した領域からＸ線が放射される。この領域がＸ線焦点である。強度の強いＸ線が必要な場合はターゲットとしてロータターゲット（回転対陰極）が用いられる。

Ｘ線焦点は、通常、一方向に長い形状であり、Ｘ線焦点から放射されるＸ線をＸ線焦点の長手側から取り出したＸ線はその断面形状が長方形状であり、いわゆるラインフォーカスのＸ線ビームとなる。一方、Ｘ線焦点から放射されるＸ線をＸ線焦点の短手側から取り出したＸ線はその断面形状が円形又は矩形のドット状であり、いわゆるポイントフォーカスのＸ線ビームとなる。本実施形態では測定の種類に応じてラインフォーカス又はポイントフォーカスのＸ線ビームを選択して使用する。

符号Ｆはターゲット上のＸ線焦点を示しており、これがＸ線を発生するＸ線源として機能している。Ｘ線管１１のＸ線出射窓２７にはＸ線シャッタ２８が設けられている。Ｘ線シャッタ２８は通電によって開閉し、開状態でＸ線を通過させ、閉状態でＸ線の通過を遮断する。

Ｘ線検出器１３は、Ｘ線を検出してその強度に応じた信号を出力するＸ線光学要素である。本実施形態では、Ｘ線によって励起されるフォトンを直接に電気信号に変換して出力する構成のピクセルを複数個、２次元的にアレイ化して成るフォトンカウンティング型ピクセル２次元Ｘ線検出器（すなわち、パルス計数型ピクセルアレイ２次元検出器）を用いるものとする。もちろん、その他の２次元Ｘ線検出器、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）２次元Ｘ線検出器や、その他の１次元Ｘ線検出器や、その他の０次元Ｘ線検出器等を用いても良い。

試料支持台１２は、図４において、規定試料である薄い円形状のウエハ１４ａ及び１４ｂを位置移動しないように固定保持するものである。符号１６はウエハの内部の結晶方位に対して一定の位置関係を持つように形成された方位指標であるオリエンテーション・フラット、いわゆるオリフラである。オリフラに替えて切欠きであるノッチを形成することもある。本実施形態の試料支持台１２は、直径６インチのウエハ１４ａと直径４インチのウエハ１４ｂの２種類を個別的に支持できるようになっている。

試料支持台１２は、円板形状の基台１７と、基台１７の上面から突出している円板形状の突出部である受け部１８と、基台１７の外周側面から半径方向に突出している複数（本実施形態では４個のアーム１９とを有している。受け部１８の上面には、中心位置に第１の空気吸引孔としての１個の空気吸引孔２１が設けられ、円周方向に等角度間隔で複数（本実施形態では６個）の空気吸引孔２２が設けられている。

基台１７及び受け部１８の内部には空気取込み口２３に通じる空気通路（図示せず）が設けられており、上記の空気吸引孔２１及び２２はその空気通路につながっている。空気取込み口２３にホースを連結し、そのホースを通して吸引ポンプによって空気を吸引すれば、空気吸引孔２１及び２２から空気を吸引できる。この空気吸引により、受け部１８の上面においてウエハ１４ａ又は１４ｂを吸着して位置移動しないように固定保持できる。

大きい方の６インチウエハ１４ａは、その中心部が受け部１８によって吸着固定保持され、その外周縁部が４つのアーム１９の先端の突出部１９ａによって受けられる。小さい方の４インチウエハ１４ｂは、その中心部が受け部１８によって吸着されて固定保持され、その外周縁部が受け部１８の半径方向の外側へ所定幅だけリング状に張り出す。

試料支持台１２は、全体構成の平面図である図３において、２次元平行移動装置２６の上に設けられている。２次元平行移動装置２６は試料支持台１２を水平面内（図３の紙面と平行な面内）で平行移動させる。これにより、試料支持台１２上に固定されている試料、すなわちウエハの所望の領域をＸ線照射位置へ持ち運ぶことができる。試料支持台１２は、必要に応じて、面内回転機構及び／又は傾斜移動機構によって支持することもできる。

Ｘ線測定系４は、Ｘ線源Ｆから出射したＸ線を試料支持台１２上に置かれた試料、すなわちウエハ１４ａ又は１４ｂに照射する。そして、ウエハからＸ線が出た場合には、そのＸ線をＸ線検出器１３によって検出する。Ｘ線の角度と強度とによってＸ線像が求められ、このＸ線像を分析することにより、ウエハの特性、例えば膜厚、密度、結晶性、反り等が求められる。

試料位置調整装置７は、図３に示すように、回転子２９を有している。回転子２９は図３の紙面に対して直交する方向に延びている軸線Ｘ０を中心として任意の角度で回転移動できる。試料であるウエハ１４ａ又は１４ｂを回転子２９の上面に載せた状態でその回転子２９を回転させながら光学的にオリフラを検出することにより、ウエハ１４ａ又は１４ｂをそのオリフラが常に一定の方向を向くように、すなわちウエハ１４ａ又は１４ｂの方位が常に一定の方向を向くように調整できる。

試料搬送装置６は、図５に示すように、パルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータを動力源としている駆動部３１と、駆動部３１の出力軸３１ａに固定された第１回転アーム３２と、第１回転アーム３２内に設けられたパルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータ３３と、電動モータ３３の出力軸に固定された第２回転アーム３４と、第２回転アーム３４内に設けられたパルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータ３６と、電動モータ３６の出力軸に固定された試料保持用アーム３７と、を有している。

第１回転アーム３２は駆動部３１の出力軸３１ａを中心として任意の角度だけ回転できる。第２回転アーム３４は電動モータ３３の出力軸を中心として任意の角度だけ回転できる。試料保持用アーム３７は電動モータ３６の出力軸を中心として任意の角度だけ回転できる。出力軸３１ａは図５の上下方向へ昇降移動でき、これにより試料保持用アーム３７の上下位置を調節することができる。各アームの回転移動及び試料保持用アーム３７の昇降移動により、試料保持用アーム３７に載せた試料等を、互いに離れていて且つ高低差を持っている複数の場所の間で搬送できる。

試料保持用アーム３７の先端は２つの枝部分、すなわち分岐部３７ａに分けられた形状となっており、２つの枝部分３７ａに挟まれた空間部分は、図４の受け部１８を挿入すなわち挟むことができる形状及び大きさとなっている。従って、小さなウエハ１４ｂが受け部１８の上面に載せられている状態で、２つの枝部分３７ａが受け部１８を挟む位置まで試料保持用アーム３７を試料支持台１２の上方位置へ差し入れ、さらに試料保持用アーム３７を上方へ移動させることにより、受け部１８の外側へ張り出しているウエハ１４ｂの外周縁部を試料保持用アーム３７の２つの枝部分３７ａによって受け取ることができる。

大きなウエハ１４ａと同じ形状のトレー７２に支持された（すなわち、載せられた）試料１５は、その大きさが受け部１８の外径よりも小さくなっており、アーム３７の枝部分３７ａによって持ち上げることができない試料であるので、規定外試料である。

試料保持用アーム３７の枝部分３７ａの先端部には第４の空気吸引孔としての空気吸引孔３８が開けられている。また、試料保持用アーム３７の内部には空気吸引孔３８に通じる空気通路が設けられている。また、その空気通路は図示しないホースを通じて吸引ポンプにつながっている。吸引ポンプによって空気を吸引すれば、空気吸引孔３８から空気を吸引でき、枝部分３７ａ上に載せられたウエハ１４ａ又は１４ｂをこの空気吸引によって固定保持することができる。この固定保持により、試料保持用アーム３７を高速で平行移動させた場合でも、ウエハ１４ａ，１４ｂが試料保持用アーム３７上で滑り移動することを防止できる。

図３において、試料搬送装置６の第１回転アーム３２を昇降移動させ、さらに当該第１回転アーム３２、第２回転アーム３４及び試料保持用アーム３７を個別に必要な角度だけ回転させることにより、試料保持用アーム３７の先端部分３７ａを、試料室３ａ，３ｂ、試料支持台１２及び試料位置調整装置７の各要素の間で自由に平行移動させることができる。この試料保持用アーム３７の平行移動により、先端部分３７ａ上に載せたウエハ１４ａ，１４ｂを所望の場所へ搬送できる。なお、試料搬送装置６の具体的な構成は、これ以外の構成とすることもできる。

図２及び図３において、試料室３ａ，３ｂのそれぞれの内部に、カセット台４１ａ，４１ｂと、ロック装置４２ａ，４２ｂとが設けられている。カセット台４１ａ及び４１ｂの上に、それぞれ、６インチ用カセット４３ａ及び４インチ用カセット４３ｂが載せられている。もちろん、両方のカセット台４１ａ及び４１ｂに６インチ用カセット４３ａを載せても良いし、両方のカセット台４１ａ及び４１ｂに４インチ用カセット４３ｂを載せるようにしても良い。

図６（ａ）は６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂの背面図である。図６（ｂ）は６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂの前面図である。６インチ用カセット４３ａと４インチ用カセット４３ｂは互いに相似形であり、大きさが違うだけなので、図６（ａ）、（ｂ）では両者の大きさの違いを無視して形状だけを示している。

カセット４３ａ，４３ｂはプラスチックの射出成形によって形成されている。カセット４３ａ，４３ｂの内部には、試料である６インチウエハ１４ａ又は４インチウエハ１４ｂをその外周縁部分で支持するための受け部としての複数の棚用突起すなわち棚部材４４が形成されている。１つの棚部材４４によって１枚のウエハ１４ａ，１４ｂが支持され、例えば１つのカセットで２５枚のウエハを支持できるように設定されている。測定を行うにあたっては、カセット４３ａ，４３ｂの上から下へ向かって番号１〜２５がウエハ番号として個々のウエハに付与される。測定条件のデータは、測定者によって個々のウエハ番号ごとに設定される。

本実施形態では、図６のカセット４３ａ，４３ｂの棚部材４４に載せることができる形状及び大きさのウエハであって、図４の試料支持台１２の受け部１８によって支持できる形状及び大きさのウエハを規定試料ということにする。すなわち、６インチウエハ１４ａ及び４インチウエハ１４ｂはいずれも規定試料である。４インチから６インチの間のサイズのウエハがあるならば、それも対応したサイズのカセットに収納でき、しかも図４の試料支持台１２の受け部１８に載せることができるので、規定試料に該当する。

他方、図４において、受け部１８の外径と同じか、それよりも小さい径のウエハ又は他の物質は、試料保持用アーム３７の先端枝部分３７ａによって支持することができないので規定試料ではなく、規定外試料である。また、大きさ的には受け部１８よりも大きいが形状が円、矩形等といった定形でなく規則性の無い不定形な試料は、カセットの棚部材４４（図６参照）に載ることもできないし、試料保持用アーム３７の先端枝部分３７ａに載ることもできないので、規定外試料である。

規定試料は何等の支障なく、図３において、試料搬送装置６によってカセット４３ａ，４３ｂ、試料位置調整装置７、試料支持台１２の間で搬送できる。しかし、規定外試料は、それを収納できるカセットが無いか、試料搬送装置６によって搬送することができないか、あるいは、試料支持台１２の受け部に載せることができない。

図７は一方のカセット台４１ａを拡大して示している。他方のカセット台４１ｂの構成はこのカセット台４１ａの構成と同じである。カセット台４１ａには、位置決め用の複数の突起ブロック４６と、カセット４３ａ，４３ｂが置かれていることを検知するための複数のセンサ４７とが設けられている。センサ４７はバネ等といった弾性要素に付勢されて上方へ突出している接触子を備えている。この接触子がカセット４３ａ，４３ｂの底辺によって押し下げられたことをセンサ４７が検知することにより、カセット４３ａ，４３ｂの存在が検知される。

図８に示すように、６インチ用カセット４３ａ及び４インチ用カセット４３ｂは位置決め用の突起ブロック４６によって図示のようにカセット台４１ａ，４１ｂ上で位置決めされる。そして、カセット４３ａ，４３ｂがカセット台４１ａ，４１ｂ上に置かれると、それらのカセット４３ａ，４３ｂがセンサ４７によって検知される。

図２において、ロック装置４２ａ，４２ｂは後述するコンピュータからの指令に従って動作して、ロック状態又はアンロック状態のいずれかの状態をとることができる。試料カバー８ａ，８ｂが閉状態（図１参照）にあるときにロック装置４２ａ，４２ｂがロック状態にあると、閉状態の試料カバー８ａ，８ｂが開かないように固定、すなわちロックされる。他方、ロック装置４２ａ，４２ｂがアンロック状態にあると、作業者は試料カバー８ａ，８ｂを図２に示すように開くことができる。

Ｘ線測定系４によって１つのウエハに関して測定が行われているとき、そのウエハが収納されていたカセット４３ａ又は４３ｂは試料カバー８ａ又は８ｂによって覆われており、その試料カバー８ａ又は８ｂはロック装置４２ａ又は４２ｂによってロック状態に固定されて開くことができないようになっている。これにより、測定中のウエハが所属しているカセット内に収納されている複数のウエハのいずれかが交換されたり、ウエハに何等かの加工が加えられたり、いずれかのウエハが抜き取られたり、といった測定の信頼性を低下させる行為がウエハに加えられることを未然に防止できる。

なお、ロック装置４２ａ，４２ｂが設けられていなかったり、設けられていてもそれらが故障したりしている場合には、測定対象となっているカセット４３ａ，４３ｂを覆っている試料カバー８ａ，８ｂをロックできない。そのため、カセット４３ａ，４３ｂ内のウエハ１４ａ，１４ｂに、測定の信頼性を低下させる行為が加えられるおそれがある。

例えば、カセット４３ａ，４３ｂは前面からだけしかウエハを交換できないので、このカセット４３ａ，４３ｂを試料室３ａ，３ｂから取り出さない限り、ウエハ１４ａ，１４ｂをカセット４３ａ，４３ｂから抜き取ることができない。従って、ロック装置４２ａ，４２ｂが壊れて正常に動作しなくなったときには、ウエハの交換があったか否かを検知するために、カセットが取り出されたかどうかの検査が重要になる。

このことに関し、本実施形態では、センサ４７によってカセット４３ａ，４３ｂを検知しているので、ウエハに何等かの行為を加えるためにカセット４３ａ，４３ｂが持ち上げられたときには、そのことがセンサ４７によって検知される。この検知により測定の信頼性が低下していると判断することができ、場合によってはそのことをディスプレイ等に表示して注意を促すこともできる。

図２、図３及び図７において、試料室３ａ，３ｂに対応した防Ｘ線カバー２の壁部に開口５１が設けられている。そして、この開口５１を開閉するための試料室シャッタ５２が設けられている。この試料室シャッタ５２は昇降ロッド５３の上端に固定されている。昇降ロッド５３は、下部ボックス５４の内部に収納されている昇降駆動装置５６によって駆動されて、自身の軸線方向へ昇降移動する。この昇降移動に従って試料室シャッタ５２が昇降移動する。

試料室シャッタ５２が上方位置に置かれていると、防Ｘ線カバー２の開口５１が閉じられている。これにより、Ｘ線が外部へ漏えいすることが防止される。試料室シャッタ５２が図７の矢印Ａで示すように下方へ降下移動すると、開口５１が開き、防Ｘ線カバー２の内部の測定室と試料室３ａ，３ｂとが空間的につながる。この状態で、図３において、試料搬送装置６の試料保持用アーム３７の平行移動により、試料であるウエハ１４ａ，１４ｂをカセット４３ａ，４３ｂから抜き取って防Ｘ線カバー２の内部へ運んだり、あるいはＸ線測定系４の試料支持台１２からウエハを取り上げてカセット４３ａ，４３ｂへ戻すことができる。

図９は、本実施形態のＸ線測定装置で用いられている制御系の一例の主要部を示している。本実施形態では、制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）６１と、記憶手段としてのメモリ６２と、インターフェース６３，６４とを含んでいるコンピュータによって図２に示した各種の機器要素の動作が制御される。このコンピュータは、例えば図２に示すＸ線測定装置１の近傍に設置されたテーブルの上に設置され、測定者によって操作される。

メモリ６２は、半導体メモリによって構成された内部メモリや、ハードディスク等といった外部メモリ等によって構成されている。このメモリ６２には、Ｘ線測定を機能的に実現するための測定プログラム６６や、測定結果のデータを記憶するための記憶領域である測定結果ファイル６７や、測定のための条件を記憶するための記憶領域である測定条件ファイル６８や、測定を行っているウエハの番号を記憶しておくための記憶領域であるウエハＮｏ記憶領域６９等が設定されている。

ＣＰＵ６１の入力ポートには、キーボード、マウス等といった入力装置７１と、図７のカセット検知用のセンサ４７と、図２のＸ線検出器１３が接続されている。ＣＰＵ６１の出力ポートには、図３のＸ線測定系４を構成する各種のＸ線光学要素と、試料搬送装置６と、試料位置調整装置７と、図２の試料室シャッタ５２のための昇降駆動装置５６と、Ｘ線シャッタ２８と、カバーロック装置４２ａ，４２ｂと、画像表示装置であるディスプレイ４５が接続されている。

以下、図１０、図１１、図１２、図１３に示すフローチャートを用いて、本実施形態のＸ線測定装置の動作を説明する。本実施形態のＸ線測定装置１の制御系は、１つのカセットの中に収納された複数のウエハに対して自動的に連続してＸ線測定を行う制御モードである主測定モードと、主測定モードに従って測定を行っている途中に他のカセットに対する測定を割り込んで実行させる制御モードである割込み測定モードとの２つの制御モードを有している。

主測定モードは、左右いずれかの試料室３ａ又は３ｂに置かれたカセットに収納されている複数のウエハに対してＸ線測定を自動的に１つずつ連続して行う制御モードである。割込み測定モードは、一方の試料室３ａ又は３ｂに置かれたカセットに対して主測定モードが実行されている状態で、さらに他方の試料室３ｂ又は３ａに他のカセットを置くことにより、そのカセットに対して主測定モードに優先して行われる制御モードである。

本実施形態では、説明を簡単にするために、図２の左側のカセット台４１ａに載せられたカセットに収納された規定試料、例えば６インチウエハや４インチウエハに対して主測定を実行する。そして一方、右側のカセット台４１ｂに載せられたカセットに収納された規定外試料に対して割込み測定を実行するものとする。規定外試料は、例えば図４に示すように、試料保持用アーム３７の先端枝部分３７ａによって支持できないほどに小さい試料１５である。

本実施形態では、規定外試料の測定を可能とするために、図１４に示すトレー７２を使用する。トレー７２は、図４に示した規定試料である大きいウエハ１４ａと同じ形状及び大きさの器具である。トレー７２は、図１５に示すように、円形状の枠板７３の底部に円形状の型板７４を嵌めこむことによって形成されている。トレー７２の外周面の一部には、ウエハ１４ａのオリフラ１６に相当する平坦面７６が形成されている。枠板７３及び型板７４は、共に、セラミックスや、帯電処理のコーティングが施された金属等によって形成されている。

枠板７３の円形の中心部分に貫通開口７７ａが設けられている。そして、その近傍に第２の貫通開口７８が設けられている。型板７４の円形の中心部分に貫通開口７７ｂが設けられている。貫通開口７７ｂの近傍に断面凹形状である線分状の溝７９が形成されている。そして、溝７９の両端部に第３の貫通開口８０，８０が設けられている。型板７４を枠板７３の底部に嵌め込んで固着すると、図１４（ａ）に示すトレー７２が形成される。

図１４（ｂ）はトレー７２の円形の中心を通るＣ−Ｃ線に従った断面図である。図１４（ｃ）は図１５の型板７４の溝７９に沿ったＤ−Ｄ線に従った断面図である。Ｄ−Ｄ線は中心部のＣ−Ｃ断面線からずれている断面線である。図１４（ｂ）に示すように、トレー７２の中心部分には、枠板７３の貫通開口７７ａと型板７４の貫通開口７７ｂとが連続して貫通孔７７が形成されている。

図１４（ｃ）に示すように、貫通孔７７から少しずれた断面部分に、枠板７３の第２の貫通開口７８、型板７４の線分溝７９、及び第３の貫通開口８０が位置している。線分溝７９は、第３の貫通開口８０と第２の貫通開口７８とを結ぶ気体通路として機能する。

以下、主測定モード及び割込み測定モードの各測定モードを個別に説明する。なお、以降の説明では、簡単のため、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置かれたカセットをカセット１と呼び、右側の試料室３ｂに置かれたカセットをカセット２と呼ぶことにする。

（主測定モード）
まず、測定者は、図６において、測定を希望する規定試料である複数の６インチウエハ１４ａ又は４インチウエハ１４ｂを、それぞれ、６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂへ収納する。本実施形態では、最大で２５枚のウエハをカセットの内部に収納できる。

その後、測定者はウエハ１４ａ又は１４ｂを収納したカセット４３ａ又は４３ｂを、図２の試料室３ａ内のカセット台４１ａの上に置き、さらに試料カバー８ａを閉じる。こうして左側に置かれたカセット４３ａ，４３ｂがカセット１である。なお、本実施形態では左側の試料室３ａに置かれたカセット、すなわちカセット１に対してだけ主測定を行うものとするが、それに代えて、カセット２に対しても主測定を行うようにプログラムすることができることは、もちろんである。

図９の制御系が起動すると、ＣＰＵ６１は自動的に主測定モードを選択して実行する。ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ０１で装置全体の初期設定を行い、ステップＳ０２で入力画面を表示する。入力画面は、例えば図１６に示す画面である。

図８のセンサ４７によって試料室３ａ内に置かれたカセット１が検知されると、ステップＳ０３〜ステップＳ０６においてカセット１及びカセット２に関する画面表示が行われ、例えば図１６に矢印Ｑ１で示すように、カセット１が置かれていることが表示される。なお、試料室３ｂ内にカセット２が置かれている場合には、カセット２について「投入」の表示が行われる。測定者は、カセット１タブ８１をクリックしてカセット１に関するメニュー画面を表示することにより、試料室３ａに置かれたカセット１に関して種々の設定を行うことができる。なお、カセット２タブ８２は、後述する割込み測定モードに関する設定を行うためのタブである。

測定者は、カセット１のメニューにおいてＮｏ．１〜Ｎｏ．２５の試料番号ボタン８３の中から、カセット１に収納したウエハの試料番号と同じ番号をクリックした上で、それらのウエハごとに測定条件を入力する。なお、全選択ボタンをクリックして、一括して全試料に対して同じ条件設定をすることもできる。測定者は、測定条件の入力を終了した後、測定の開始を希望するときに、図１６の測定開始ボタン８４をクリックする。

上記の測定条件としては、例えば、試料に対するＸ線の入射角度や、試料に対するＸ線の入射位置や、スリット、モノクロメータ等といったＸ線光学要素を使用するか使用しないか、等がある。測定条件の入力方法としては、測定者が図９の入力装置７１を通して１つ１つの入力項目に関して入力を行う方法がある。また、図９の測定プログラム６６は使用頻度の高いいくつかの入力項目の組み合わせを予め決定してある測定条件モデルを有しており、測定者はそれらのモデルのうちから希望するものを選択するという方法で測定条件の入力を行うこともできる。

測定者によって測定条件の入力が行われると、ＣＰＵ６１は図１０のステップＳ０７でその入力を確認し、さらにステップＳ０８において、図９の測定条件ファイル６８に試料番号ごとに測定条件を記憶する。その後、ステップＳ０９で測定開始ボタン（図１６の符号８４）がクリックされたかどうかをチェックする。

測定開始が指示されていれば、ＣＰＵ６１はステップＳ１０で図１のカセット１側の試料カバー８ａをロック装置４２ａによってロックして開かないようにする。このロックにより、カセット１に対して測定がおこなわれている間、測定者又は第三者（測定者等という）はカセット１を外部へ取り出すことができず、従って、カセット１内のウエハを他のウエハと交換することができず、これにより、測定の信頼性を高く維持することができる。

ＣＰＵ６１は、次に、ステップＳ１１で、図１のＸ線シャッタ２８を閉じ、図２の試料室シャッタ５２を開く。さらに、ステップＳ１２において、カセット１内のウエハに対して所定の処理を行う。具体的には、図１の試料搬送装置６を用いてカセット１から番号の若いウエハ、例えばＮｏ．１のウエハを取り出し、そのウエハを試料位置調整装置７まで搬送し、図３の回転子２９の上に載せる。試料位置調整装置７は光学的手法によりウエハのオリフラを検知して、そのオリフラが常に一定の位置となるように、すなわちウエハの結晶方位が常に一定方向を向くように、ウエハの位置を回転子２９の回転によって調整する。

ウエハの方位調整が終了すると、試料搬送装置６はウエハを試料支持台１２まで搬送し、そのウエハを試料支持台１２の上に置く。試料支持台１２は空気吸引によりウエハをしっかりと保持する。ウエハは既に試料位置調整装置７によって方位調整が成されているので、試料支持台１２上に置かれたウエハのＸ線測定系のＸ線光軸に対する結晶方位は常に一定である。

その後、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１３において、試料室シャッタ５２を閉じ、Ｘ線シャッタ２８を開き、ステップＳ１４において、試料支持台１２上のウエハ、すなわちカセット１から取り出したウエハに対して、測定者によって指示された測定条件に従ってＸ線測定を実行する。この測定中、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１５において、図８のセンサ４７を用いてカセット１がカセット台４１ａ上に存在しているか否かを監視する。この監視は、カセット１がカセット台４１ａ上から取り外されたか否かを監視するものである。

本実施形態では、図１において、試料カバー８ａがロック装置４２ａによってロックされるので、カセット１が測定中にカセット台４１ａから取り外されるという事態は、基本的には起こり得ない。しかしながら、何等かの緊急事態により、カセット１が意に反してカセット台４１ａから取り外されるという事態が起こる可能性は否定できない。それ故、センサ４７を用いてカセット１の監視を行っているものである。

センサ４７がカセット１を検出しなかった場合には、その旨を図９のディスプレイ４５の画面上に表示する等して、カセット１が外部へ取り出されてカセット１内のウエハが交換されている可能性があることの注意を測定者に喚起する。

以上のようにして図１のＸ線測定系４によって測定が行われている間、測定結果のデータはステップＳ１６において、図９の測定結果ファイル６７に順次に記憶されてゆく。そして、試料支持台１２上の１つのウエハに対して所定のＸ線測定が終了すると、図１１のステップＳ１７においてそのことが確認され、ステップＳ１８で試料室シャッタ５２が開かれ、ステップＳ１９でそのウエハが試料搬送装置６によってカセット１へ戻される。

ステップＳ２０は、図１６においてカセット１タブ８１のメニュー内の中断ボタン８５がクリックされたか否かをチェックするステップである。この中断ボタン８５は、測定者が主測定に代えて割込み測定を行うことを希望するときにクリックされるボタンである。今説明している主測定だけを行う場合には、この中断ボタン８５はクリックされないので、ステップＳ２０では「ＮＯ」と判断され、フローは図１３のステップＳ４７→図１０のＳ１１へ進み、カセット１内の次の試料番号のウエハに対してＸ線測定が自動的に連続して行われる。

こうしてカセット１内の全てのウエハ、例えばＮｏ．２５までの全てのウエハに対してのＸ線測定が終了すると、図１３のステップＳ４７で「ＹＥＳ」と判断され、試料室シャッタ５２を開き（ステップＳ４８）、ウエハをカセット１へ戻し（ステップＳ４９）、その後、制御フローのエンドとなる。以上により、図１の左側の試料室３ａ内に置かれたカセット１内の複数のウエハに対して自動的で連続した測定、すなわち主測定が行われ、個々のウエハに関する測定結果、すなわちＸ線回折像のデータが図９の測定結果ファイル６７の中にウエハごとに蓄積される。

（割込み測定モード）
次に、割込み測定モードについて説明する。
この割込み測定モードは、ある測定者の指示に従って主測定モードに則って測定が行なわれているときに、同じ測定者又は別の測定者が主測定モードに従った測定を一次中断して、異なるカセットに対してＸ線測定を別個に行うものである。本実施形態では、４インチウエハや６インチウエハ等といった規定試料ではなく、より小さい物質や不定形の物質等といった規定外試料に対して右側の試料室３ｂを使って割込み測定を実行するものとする。

主測定モードと同じ測定者又は別の測定者が割込み測定モードを実行したいと希望する場合、測定者は、まず、図２１に示すように割込み測定をしたいと考えている規定外試料１５をトレー７２の中央部分に、具体的には貫通孔７７及び第２の貫通開口７８を塞ぐように設置する。規定外試料１５は図４の試料支持台１２の受け部１８の外径よりも小さい物質である。規定外試料１５が複数有る場合は、複数のトレー７２に規定外試料１５を１つずつ載せる。

測定者は、このようにして規定外試料１５を載せたトレー７２を、主測定モードに係るカセット（図１の左側の試料室３ａに置かれているカセット１）とは別のカセットに収納する。そして、そのカセットを図２の右側の試料室３ｂ内のカセット台４１ｂ上に置く。このように右側の試料室３ｂ内に置かれたカセットがカセット２である。本実施形態ではトレー７２の形状及び大きさは図４の６インチウエハ１４ａと同じとなっているので、割込み測定用のカセット２は主測定用のカセット１と同じ形状及び大きさのものである。

次に、測定者は、図１７の入力画面に対して、矢印Ｑ２のようにカセット１タブをクリックしてカセット１に対するメニューを開き、さらに矢印Ｑ３のように中断ボタンをクリックする。これは、カセット１に対するＸ線測定を一時的に中断することを指示する操作である。

次に、測定者は、図１８において、矢印Ｑ４のようにカセット２タブをクリックしてカセット２に対するメニューを開き、試料番号ボタン８３から個々の試料番号を指定しながら、各試料番号に対する測定条件を設定する。そして、割込み測定を行いたいタイミングが到来したときに矢印Ｑ５のように測定開始ボタンをクリックする。

測定者は、割込み測定モードを選択した場合、それまで行っていた主測定を止めてしまうか、あるいは、割込み測定を終了した後に主測定を再開するか、の２通りのいずれかを選択できる。主測定の再開を希望する場合には、図１９に矢印Ｑ６で示すようにカセット２に対して割込み測定を行っているときに、矢印Ｑ７に示すように、カセット１タブをクリックしてカセット１のメニューを表示させた上で、矢印Ｑ８に示すように、測定開始ボタンをクリックする。この操作により、カセット２に対して割込み測定が行われている間に、その割込み測定後に主測定を再開することの予約が行われる。

図９のＣＰＵ６１は、図１１のステップＳ２０において、図１７の中断ボタン（矢印Ｑ３）がクリックされたかどうかをチェックする。これは、測定者が割込み測定モードを選択したか否かをチェックすることである。測定者によって中断ボタンがクリックされていると、ステップＳ２０で「ＹＥＳ」と判定され、カセット１に対して行われていた主測定がステップＳ２１で中断される。そして、図１８に矢印Ｑ９で示すように、主測定（カセット１）が中断されたことが画面上に表示される。

そして、測定者が割込み測定のためにカセット２内のウエハに対して測定条件を入力した場合（図１８参照）には、ステップＳ２２で「ＹＥＳ」と判断され、そして入力された測定条件がステップＳ２３で図９の測定条件ファイル６８に記憶される。さらに、図１８においてカセット２のメニュー画面で測定開始ボタンが矢印Ｑ５のようにクリックされると、図１１のステップＳ２４で「ＹＥＳ」と判断される。

すると、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２５において、それまで主測定を行っていたカセット１に所属するウエハに続く次の試料番号をウエハＮｏ記憶領域６９に記憶する。次に、ＣＰＵ６１は、図１において、カセット２を覆っている試料カバー８ｂをロック装置４２ｂによってロックして開かないように保持する（ステップＳ２６）。これは、割込み測定が行われている間に、カセット２内のウエハに意に反して加工が加えられたり、損傷が加えられたり、他のウエハと交換されたりすることを防止するための措置である。

次に、ステップＳ２７において、割込み測定を希望しているカセット２内のトレー７２を試料支持台１２へ搬送する。具体的には、まず、図２１（ａ）に示すように、カセット２の中に収納されているトレー７２の下方に試料保持用アーム３７の先端枝部分３７ａを挿入する。この場合には、図２１（ｂ）に示すように、枝部分３７ａに設けた第４の空気吸引孔３８がトレー７２の下面（すなわち、試料を受ける面と反対側の面）の第３の貫通孔８０に位置的に一致するように挿入される。

この状態で、吸引ポンプを作動して試料保持用アーム３７の第４の空気吸引孔３８から空気を吸引する。すると、トレー７２内の溝７９（すなわち気体通路）を介して、トレー７２の上面（すなわち、試料を受ける面）の第２の貫通開口７８から吸気吸引が行われる。この空気吸引により、規定外試料１５が空気吸引されてトレー７２に固着する。

次に、図３において、右側の試料室３ｂに置かれたカセット２から図２１（ｂ）のトレー７２が試料保持用アーム３７によって引き抜かれ、必要に応じて試料位置調整装置７へ搬送されて平坦面７６を基準して位置調整が行われる。その後、試料保持用アーム３７は図２２（ａ）に示すように、規定外試料１５を支持しているトレー７２を試料支持台１２の受け部１８へ搬送する。最終的には、図２２（ｂ）に示すように、トレー７２の貫通孔７７が受け部１８の第１の空気吸引孔２１に位置的に一致する状態となるように、トレー７２が搬送される。

この状態で空気取込み口２３を介して空気が吸引され、受け部１８の周縁部分の空気吸引孔２２から空気が吸引されてトレー７２が受け部１８上に固着される。さらに、受け部１８の中心部の第１の空気吸引孔２１及びそれに連通するトレー７２の貫通孔７７から空気が引かれ、この空気吸引により規定外試料１５が吸引されてトレー７２に固着する。この後、試料保持用アーム３７が試料支持台１２から抜き出される。こうして、規定外試料１５が図３のＸ線測定系４内の所定の試料位置に配置される。

次に、ＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ２８で、図３の試料室シャッタ５２を閉じた後、トレー７２上の規定外試料１５に対してＸ線測定を行う（ステップＳ２９）。そして、測定結果を測定結果ファイル６７に規定外試料ごとに記憶する（ステップＳ３１）。そのＸ線測定の間、ステップＳ３０において、カセット２が抜き取られたか否かを念のためにチェックする。念のためというのは、カセット２を覆うカバー８ｂはロックされていて開かないようになっているので、基本的にはカセット２は測定者等によって持ち上げられない状態にあるからである。ステップＳ３１においてカセット２の取り上げをチェックすることにより、カセット２内のウエハが交換されたり、傷つけられたりすることにより、測定の信頼性が低下することを防止できる。

次に、ＣＰＵ６１は、カセット２に対して割込み測定を行っている間に測定者によってカセット１に対する測定再開の指示があったかどうか、すなわちカセット１についての続きの測定が予約されたかどうか（図１９参照）を、ステップＳ３２においてチェックする。測定再開の指示があった場合には、ステップＳ３３で再開フラグに「１」を立てる。

次に、１個の試料についてのＸ線測定が終わるたびに、カセット２内の試料が順々にＸ線測定に供される（ステップＳ３４で「ＹＥＳ」→ステップＳ３５→ステップＳ３６→ステップＳ３７で「Ｎｏ」→ステップＳ２７）。そして、カセット２内の全ての試料について割込み測定が完了すると（ステップＳ３７で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３８でカセット２を覆っている試料カバー８ｂ（図１参照）のロックを解除して、試料カバー８ｂを自由に開けることができる状態にする。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３９で再開フラグをチェックして「１」が立っていれば（ステップＳ３９で「ＹＥＳ」）、測定者によってカセット１に対する主測定を再開するものと判断して、ステップＳ２５で記憶された次に主測定すべきウエハ番号をメモリから読出し（ステップＳ４０）、さらに当該ウエハ番号に対応する測定条件をステップＳ４１においてメモリから読出して、カセット１に対する測定を再開する準備をする。

次に、ステップＳ４２において、再開に係る主測定の対象となるウエハをカセット１から取り出し、ステップＳ４３で試料室シャッタ５２を閉じ、さらにステップＳ４４において、そのウエハに対して測定条件の最初から測定を再開し、ステップＳ４６で測定結果をメモリに記憶する。なお、本実施形態では、１個のウエハの測定が終了した後に中断の有無のチェックをすることにしたが、ウエハの測定の途中で中断の有無をチェックすることも可能である。この場合は、カセット１に対する主測定の中断時、ウエハに対しては既にある程度の測定が行われていたので、ステップＳ４４において測定条件の最初から測定を再開すると、ある範囲で測定が重複することになるが、重複したデータはいずれかを削除したり、上書き保存する。

割込み測定が終了して、主測定が再開されたことは、図２０に矢印Ｑ１０及びＱ１１で示すように、ディスプレイの画面上に表示される。

割込み測定の終了後に再開されたカセット１に対する主測定の間、ステップＳ４５において、カセット１が抜き取られたか否かを念のためにチェックする。これにより、カセット１内のウエハが交換されたり、傷つけられたりすることにより、測定の信頼性が低下することを防止する。再開後の主測定は、カセット１内の全てのウエハについての測定が終わったときに終了する（ステップＳ４７で「ＹＥＳ」）。

以上のように、本実施形態のＸ線測定装置においては、カセット４３ａ，４３ｂを置くための場所が防Ｘ線カバーの外側に設けられているので、カセットを置く場所が防Ｘ線カバーの内部に設けられている場合に比べて、割込み測定を行おうとしているカセットを容易に所定の場所におくことができ、それ故、簡単な操作だけで割込み測定を行うことができる。

また、本実施形態では、図２において、カセット４３ａを覆う試料カバー８ａを設け、カセット４３ｂを覆う試料カバー８ｂを設けた。さらに、閉じられた状態のカセット４３ａ及び４３ｂを、それぞれ、ロック装置４２ａ及び４２ｂによってロック状態、すなわち開かない状態に保持することにした。これらのため、測定者や第三者が測定中にカセットを手で持つことを禁止できる。このことは、ウエハすなわち試料に対して主測定や割込み測定を行っているときに、測定者等がカセットを持ち出してその中にあるウエハを他のウエハと交換することを禁止にしているということである。このため、本実施形態によれば、主測定に対して割込み測定を行うに際して、主測定の信頼性及び割込み測定の信頼性の両方を確保できるということである。

また、本実施形態では、図４のトレー７２上に規定外試料１５を載せて測定に供するようにしたので、カセットに適合しない形状の試料１５をＸ線測定することが可能になった。

しかも、図２１の試料保持用アーム３７に空気吸引孔３８を設け、トレー７２に空気取込み用開口８０、気体通路７９及び吸引用開口７８を設け、アーム側孔３８とトレー側開口８０を位置的に一致させることにしたので、アーム３７によってトレー７２を搬送する間、トレー７２及びその上の試料１５を空気吸引によってアーム３７にしっかりと保持できる。

また、図２２のトレー７２に貫通孔７７を設け、試料支持台１２の受け部１８に第１の空気吸引孔２１を設け、受け部１８の周縁部に設けた空気吸引孔２２によってトレー７２を吸引して支持する際には、トレーの貫通孔７７と試料支持台１２の空気吸引孔２１とを位置的に一致させることにしたので、Ｘ線測定を行っている間、トレー７２及びその上の試料１５を空気吸引によって試料支持台１２にしっかりと保持できる。

（変形例）
図２４は、規定外試料１５（図４参照）を載せるための図１４に示したトレー７２を改変して形成されたトレー７２Ｃを示している。このトレー７２Ｃが図１４のトレー７２と異なる点は、枠板７３の試料を受ける面に試料の位置決め用の凹部８５を設けたことである。この凹部８５は、平面的に見て、貫通開口７７ａ及び第２の貫通開口７８を含む領域に設けられている。

この凹部８５の平面形状は、規定外試料１５と相似形であって、規定外試料１５よりもわずかに大きい形状となっている。また、凹部８５の深さは、規定外試料１５の厚さよりも浅くなっている。トレー７２Ｃにおいて凹部８５を設けたこと以外は図１４のトレー７２と同じであり、同じ要素については同じ符号を付して示すことにして、その説明を省略する。

このトレー７２Ｃを用いる場合、測定者は測定に先立って規定外試料１５を凹部８５の中に収容する。これにより、トレー７２Ｃをカセット４３ａ，４３ｂ（図６参照）に設置し、さらにそのカセット４３ａ，４３ｂを図２のカセット台４１ａ，４１ｂに設置するまでの間、規定外試料１５がトレー７２Ｃの上で大きく動いたり、トレー７２Ｃから落下したりしないように、凹部８５によって保持できる。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

例えば、上記実施形態では試料として、規定試料として６インチウエハ及び４インチウエハの２種類を考慮したが、規定試料のサイズはそれらに限られない。
また、試料はウエハに限られず、他の任意の物質を試料とすることができる。但しその場合には、試料を収納するカセットの構成を試料に合わせる必要がある。

上記実施形態では、２つの試料室を設けたが、試料室を３つ以上設けることも可能である。

上記実施形態では、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置かれたカセット４３ａ又は４３ｂをカセット１と称し、右側の試料室３ｂに置かれたカセット４３ａ又は４３ｂをカセット２と称し、カセット１に対して主測定を行い、カセット２に対して割込み測定を行った。しかしながら、カセット２に対して主測定を行い、カセット１に対して割込み測定を行うことも可能である。もちろん、割込み測定を行うことなく、主測定だけで測定が終了することもある。

上記実施形態では、カセット２に対する割込み測定モードの実行の後にカセット１に対する主測定モードを再開するとき、ウエハＮｏ記憶領域６９に記憶されている試料番号に基づいて主測定モードを当該試料に対して初めから演算することにした。しかしながらこれに代えて、割込み測定が指示されるまでに主測定によって求められた測定結果を記憶しておいて、割込み測定の終了後に主測定を再開する際には、中断する前に得られた測定結果以降の測定結果を中断後の主測定によって求めるようにしても良い。

上記実施形態では、図２の左側の試料室３ａに置かれたカセット１に対して主測定を行うようにプログラムする場合を例示した。しかしながら、これに代えて、例えば図２の左側の試料室３ａにカセット１が置かれておらず右側の試料室３ｂにカセット２が置かれているだけの場合は、カセット２に対して主測定を行うようにプログラムすることもできる。

上記の実施形態では、図２の左側の試料室３ａに置かれたカセット１に対して主測定を行い、右側の試料室３ｂに置かれたカセット２に対して割込み測定を行うという制御を行う場合を例示した。しかしながら、これに代えて、カセット１及びカセット２の両方に対して連続して主測定を行い、その途中のいずれかの時点でカセット１又はカセット２を別の割込み測定用のカセットに交換して割込み測定を行い、割込み測定の終了後には割込み測定用のカセットを主測定用のカセット１又はカセット２に再び交換し、主測定を継続して実行するようにプログラムすることもできる。

上記実施形態では、割込み測定を行う試料を規定外試料とし、この規定外試料をトレーに載せて測定を行うものとした。しかしながらこれに代えて、主測定を行う試料を規定外試料とし、これをトレーに載せて測定を行うこともできる。

上記実施形態では、図１４に示したように、トレー７２の中心部に貫通孔７７を設け、この貫通孔７７からの空気吸引により、トレー７２に載せられた試料を固着して保持するようにした。しかしながら、これに代えて、図２３に示すトレー７２Ａのように、図１４の貫通孔７７を設けることを止め、トレー７２Ａの試料を受ける面内に規定外試料よりもわずかに大きな凹部８５を、例えばザグリ加工によって設けることもできる。

この実施形態では、アーム３７によってトレー７２を搬送する場合には第２の開口７８からの空気吸引によって規定外試料の位置ズレや落下を確実に防止する。一方、規定外試料を試料支持台１２に載せてＸ線測定を行う際には、規定外試料を空気吸引により固着するのではなく、凹部８５を用いて位置ズレしないように位置決めする。なお、凹部８５は規定外試料の形状と相似形に形成することが望ましく、例えば規定外試料が規定寸法よりも小さいウエハである場合は、凹部８５はウエハ形状に形成される。

上記実施形態では、図４に示したように、規定外試料１５を載せるためのトレー７２を、規定試料であるオリフラ又はノッチ付の半導体ウエハ１４ａ，１４ｂと同じ形状とした。しかしながら、トレー７２の形状は、カセット４３ａ，４３ｂ（図６参照）に装着でき、試料支持台１２の受け部１８（図４参照）に載せることができ、しかもアーム３７で搬送可能な形状であれば、それ以外の任意の形状とすることができる。例えば、角型形状とすることができる。

上記実施形態では、図１４及び図１５に示したように、枠板７３と型板７４との２つの部品の組み合わせによって規定試料であるウエハと同じ形状のトレー７２を構成した。しかしながら、これに代えて、図２５に示すように、外形形状が規定試料であるウエハと同じ形状である型板７５と、小型の付加部材８６との２つの部品の組み合わせによってトレー７２Ｂを構成することもできる。

型板７５は試料を載せる側の面（図の上側の面）と反対側の面（図の下側の面）にザグリ加工によって形成された細長い長円形状の凹部８７を有している。中心部の貫通開口７７の近傍に別の貫通開口７８が設けられており、この貫通開口７８は細長い溝である上記の凹部８７につながっている。

付加部材８６は、型板７５に形成した溝状凹部８７の内部に嵌め込まれる形状を有している。付加部材８６は、細長い長円形状の凹部８８を有しており、この凹部８８が図１５の実施形態における気体通路用の溝７９として機能する。凹部８８の両端部には、第３の貫通開口８０が設けられている。付加部材８６を型板７５の溝状凹部８７へ嵌め込むことにより、図１４に示したトレー７２と外観的に同じ形状のトレー７２Ｂが作製される。

１．Ｘ線測定装置、 ２．防Ｘ線カバー、 ３ａ，３ｂ．試料室、 ４．Ｘ線測定系、 ６．試料搬送装置、 ７．試料位置調整装置、 ８ａ，８ｂ．試料カバー、 ９ａ，９ｂ．ヒンジ部、 １０．取っ手、 １１．Ｘ線管、 １２．試料支持台、 １３．Ｘ線検出器、 １４ａ．６インチウエハ（規定試料）、 １４ｂ．４インチウエハ（規定試料）、１５．規定外試料、 １６．オリフラ、 １７．基台、 １８．受け部、 １９．アーム、 １９ａ．突出部、 ２１．空気吸引孔（第１の空気吸引孔）、 ２２．空気吸引孔、２３．空気取込み口、 ２６．２次元平行移動装置、 ２７．Ｘ線出射窓、 ２８．Ｘ線シャッタ、 ２９．回転子、 ３１．駆動部、 ３１ａ．出力軸、 ３２．第１回転アーム、 ３３．電動モータ、 ３４．第２回転アーム、 ３６．電動モータ、 ３７．試料保持用アーム、 ３７ａ．枝部分（分岐部）、 ３８．空気吸引孔（第４の空気吸引孔）、 ４１ａ，４１ｂ．カセット台、 ４２ａ，４２ｂ．ロック装置、 ４３ａ．６インチ用カセット、 ４３ｂ．４インチ用カセット、 ４４．棚部材（受け部）、 ４６．突起ブロック、 ４７．カセット検知用センサ、 ５１．開口、 ５２．試料室シャッタ、 ５３．昇降ロッド、 ５４．下部ボックス、 ５６．昇降駆動装置、 ６１．ＣＰＵ（制御手段）、 ６２．メモリ（記憶手段）、 ６３，６４．インターフェース、 ７２．トレー、 ７３．枠板、 ７４．型板、 ７５．型板、 ７６．平坦面（基準マーク）、 ７７．貫通孔、 ７７ａ．貫通開口、 ７７ｂ．貫通開口、 ７８．第２の貫通開口、 ７８ａ．貫通開口、 ７８ｂ．貫通開口、 ７９．溝（気体通路）、 ８０．第３の貫通開口、 ８１．カセット１タブ、 ８２．カセット２タブ、 ８３．試料番号ボタン、 ８４．測定開始ボタン、 ８５．凹部、 ８６．付加部材、 ８７．凹部、 ８８．凹部、 Ｆ．Ｘ線焦点

Claims (10)

1. カセットの受け部と試料支持台の受け部との間で規定試料を搬送する試料搬送装置であって、
   規定外試料を載せた状態で前記カセットの受け部に載せることができるトレーと、
   当該トレーを載せた状態で移動できるアームと、
   を有しており、
   当該アームの移動により前記トレーを前記カセットの受け部と前記試料支持台の受け部との間で搬送する試料搬送装置において、
   前記試料支持台の受け部には第１の空気吸引孔が設けられ、
   前記トレーには貫通孔が設けられ、
   前記トレーの試料を受ける面には第２の開口が設けられ、
   前記トレーの試料を受ける面と反対側の面には第３の開口が設けられ、
   前記トレーの内部には前記第２の開口と前記第３の開口とを結ぶ気体通路が設けられ、
   前記アームには第４の空気吸引孔が設けられ、
   前記アームの第４の空気吸引孔が前記トレーの第３の開口と位置的に重なり合うように前記アームの移動を制御でき、且つ前記トレーの貫通孔が前記試料支持台の受け部の第１の空気吸引孔と位置的に重なり合うように前記アームの移動を制御できる制御手段を有する
   ことを特徴とする試料搬送装置。
2. 前記トレーは、自身の中心軸周りの角度値の基準位置を示すマークを有することを特徴とする請求項１記載の試料搬送装置。
3. 前記トレーは、規定外試料のための位置決め手段を有することを特徴とする請求項２記載の試料搬送装置。
4. 前記トレーは前記規定試料と同じ形状であることを特徴とする請求項１記載の試料搬送装置。
5. 前記トレーは円板形状であり、前記カセットの受け部は前記円板形状のトレーの周縁部分を支持する棚部材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の試料搬送装置。
6. 前記アームは前記試料を受けるための２つの分岐部を有しており、
   前記アームの第４の空気吸引孔は前記２つの分岐部のそれぞれに設けられており、
   前記トレーの第３の開口は前記アームの２つの第４の空気吸引孔の間隔と同じ間隔で設けられた２つの開口であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の試料搬送装置。
7. 前記２つの分岐部の間の空間は、前記試料支持台の受け部を挿入できる形状及び大きさであることを特徴とする請求項６記載の試料搬送装置。
8. 前記貫通孔は前記トレーの中心部にあり、
   前記第２の開口は前記貫通孔の近傍に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の試料搬送装置。
9. カセットの受け部に収納された規定試料を前記カセットとは別の位置に在る試料支持台の受け部へアームによって搬送する試料搬送装置に用いられるトレーであって、
   規定外試料を受ける面と、
   前記規定外試料を受ける面とその反対側の面とにわたって設けられた貫通孔と、
   前記規定外試料を受ける面において前記貫通孔の近傍に開口している第２の開口と、
   前記規定外試料を受ける面の反対側の面に開口している第３の開口と、
   前記第２の開口と前記第３の開口とを結ぶ気体通路と、
   を有しており、
   前記カセットの受け部に載ることができる
   ことを特徴とするトレー。
10. Ｘ線を出射するＸ線発生手段と、
    規定試料を支持する試料支持台と、
    Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
    複数の規定試料を収納したカセットが置かれるカセット台と、
    前記カセットと前記試料支持台との間で前記規定試料を搬送する試料搬送装置とを有したＸ線測定装置において、
    前記試料搬送装置は請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の試料搬送装置であることを特徴とするＸ線測定装置。

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