JP7398875B2 - Ｘ線分析装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、Ｘ線分析装置及びその使用方法に関する。より具体的には、本発明は、複数の用途で使用されるＸ線分析装置に関する。
Ｘ線分析は、材料サンプルの特性を明らかにするための方法である。一部のＸ線分析法は、例えばブラッグ・ブレンターノ（Bragg Brentano）法、斜入射Ｘ線回折法（Grazing Incidence X-ray Diffraction；ＧＩＸＲＤ）、及びＸ線マイクロ回折（X-ray micro-diffraction）法といった、Ｘ線回折法である。他のＸ線分析法は、小角Ｘ線散乱法（Small Angle X-ray Scattering；ＳＡＸＳ)、斜入射小角Ｘ線散乱法（Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering；ＧＩＳＡＸＳ)、及びＸ線反射率測定法（X-ray Reflectometry）を含む。
一般に、Ｘ線測定は、Ｘ線源からのＸ線を入射Ｘ線ビーム経路に沿ってサンプル上に導くことによって実行される。サンプルによってＸ線が散乱又は回折される。散乱又は回折されたＸ線の少なくとも一部をＸ線検出器が検出する。
入射ビーム側及び／又は回折／散乱ビーム側に、例えば発散スリット、散乱線除去スリット、及びコリメータなどのＸ線オプティクスが配設され得る。
また、Ｘ線測定は、サンプルのバッチに対して実行されることが多い。サンプルのバッチ内の異なるサンプルは、（材料、形状、及び／又は大きさに関して）異なる特性を有し得る。従って、サンプル間で、最適なＸ線分析装置設定が異なり得る。
複数の異なるＸ線分析法を用いて異なる測定を実行するようにＸ線分析装置を使用するには、ユーザがＸ線分析装置を設定し直さなければならない。これは専門知識を必要とする。さらに、Ｘ線機器を設定し直すことは、不便でもあるし、時間を消費するものでもある。
また、高品質な結果を得るために、Ｘ線分析装置によって散乱されるＸ線からの信号を最小化することが望ましい。
従って、高品質な測定結果を納めることができるＸ線装置を提供することが望まれる。特に、複数の異なる用途で高品質な測定結果を納めることができるＸ線装置を提供することが望まれる。
本発明は特許請求の範囲によって規定される。本発明の一態様によれば、Ｘ線分析装置が提供され、当該Ｘ線分析装置は、
Ｘ線を生成するＸ線源と、
サンプルを支持するように構成されたサンプルステージであり、Ｘ線源によって生成されたＸ線が、サンプルを照射する入射Ｘ線ビームを定めるように、Ｘ線源及びサンプルステージが配置され、入射Ｘ線ビームが、Ｘ線源から入射Ｘ線ビーム経路に沿ってサンプルに導かれる、サンプルステージと、
入射Ｘ線ビーム経路内でＸ線源とサンプルとの間に配置された第１のビームマスクコンポーネントであり、本体と、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限する第１の開口と、第２の開口と、を有する第１のビームマスクコンポーネントと、
を有し、
第１のビームマスクコンポーネントは、第１の設定及び第２の設定を有し、
第１の設定においては、第１の開口が、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限するように入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ第２の開口が、入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、
第２の設定においては、第２の開口が、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ本体及び第１の開口が、入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、且つ
当該Ｘ線分析装置は更に、
入射Ｘ線ビームによって交わられる平面内で前記第１のビームマスクコンポーネントを動かすことによって、第１のビームマスクコンポーネントの設定を第１の設定と第２の設定との間で変更するように、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成されたコントローラ、
を有する。
本発明者が気付いたことには、この構成を供することにより、入射Ｘ線ビーム経路内に配置された開口を異なる開口で置き換えることによって、ユーザ介入なしで、Ｘ線分析装置を簡便に再構成することが可能である。故に、当該装置は、異なるビームコリメーション又はビームサイズの要求を持つ複数のＸ線分析技術に使用されることができる。
第１の設定においては、第１の開口が、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限する。好ましくは、第２の設定では、第１の開口又は第２の開口のいずれも、入射Ｘ線ビームの大きさを制限しない。第２の開口は好ましくは、入射Ｘ線ビーム経路内に当該第２の開口が配置されたときにも、それが入射Ｘ線ビームの大きさを制限することがないのに十分な大きさである。
好ましくは、Ｘ線源は線焦点を持つ。第２の開口が入射Ｘ線ビーム経路内にあるとき、Ｘ線は第１のビームマスクコンポーネントによって遮られずに第２の開口を通過するので、線焦点の全長にわたってそこからのＸ線がサンプル上に入射する。好ましくは、第１の開口が入射Ｘ線ビーム経路内にあるとき、線焦点からのＸ線ビームの一部のみが第１のビームマスクコンポーネントを通過する。第１の開口は好ましくはスリットアパーチャである。
一部の実施形態において、入射Ｘ線ビームによって交わられる上記平面は、入射Ｘ線ビームに直交する平面である。
当該Ｘ線分析装置は更に、
第１のビームマスクコンポーネントとサンプルとの間に配置された第２のビームマスクコンポーネントであり、本体と、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限する第１の開口と、第２の開口と、を有する第２のビームマスクコンポーネント、
を有し、
第２のビームマスクコンポーネントは、第１の設定及び第２の設定を有し、
該第１の設定においては、該第１の開口が、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ該第２の開口が、入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、
該第２の設定においては、該第２の開口が、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ該本体及び該第１の開口が、入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、且つ
コントローラは、入射Ｘ線ビームによって交わられる平面内で第２のビームマスクコンポーネントを動かすことによって、第２のビームマスクコンポーネントの設定を第１の設定と第２の設定との間で変更するように、第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成される。
第２のビームマスクコンポーネントが第１の設定にあるとき、その第１の開口が、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限する。第１の設定において、第２の開口は、入射Ｘ線ビーム経路の外に位置付けられ、入射Ｘ線ビームの発散を制限しない。
好ましくは、第２のビームマスクコンポーネントが第２の設定にあるとき、その第１の開口又は第２の開口のいずれも、入射Ｘ線ビームの発散を制限しない。第２の開口は、入射Ｘ線ビーム経路内に当該第２の開口が配置されたときにも、それが入射Ｘ線ビームの発散を制限することがないのに十分な大きさである。
第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントは、サンプル上に入射するＸ線ビームの大きさ及び形状を少なくとも部分的に決定し得る。
第１の開口は、Ｘ線ビームの大きさを小さくするように構成される。
一部の実施形態において、入射Ｘ線ビームによって交わられる上記平面は、入射Ｘ線ビームに直交する平面である。
コントローラは、第１の測定モード、第２の測定モード、第３の測定モード、及び第４の測定モードのうちのいずれか２つの間で、第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントをそれぞれ動かすように、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ及び第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成されることができ、
第１の測定モードにおいて、第１のビームマスクコンポーネントは第１の設定にあり、第２のビームマスクコンポーネントは第１の設定にあり、
第２の測定モードにおいて、第１のビームマスクコンポーネントは第１の設定にあり、第２のビームマスクコンポーネントは第２の設定にあり、
第３の測定モードにおいて、第１のビームマスクコンポーネントは第２の設定にあり、第２のビームマスクコンポーネントは第２の設定にあり、
第４の測定モードにおいて、第１のビームマスクコンポーネントは第２の設定にあり、第２のビームマスクコンポーネントは第１の設定にある。
第１のビームマスクコンポーネントが第１の設定にあり、且つ第２のビームマスクコンポーネントが第１の設定にあるとき、第１のビームマスクコンポーネントの第１の開口及び第２のビームマスクコンポーネントの第１の開口が、入射Ｘ線ビームの発散を制限する。従って、第２のビームマスクコンポーネントからサンプルへのＸ線ビームは、小さくて、はっきりと画成されたものになることができる。当該Ｘ線分析装置は、故に、例えばマイクロ回折、小スポット応力解析、又は小スポットテクスチャ解析などの用途に使用されることができる。さらに、第１の測定モードは、サンプルをアライメントするために使用されることができる。
第１のビームマスクコンポーネントが第１の設定にあり、且つ第２のビームマスクコンポーネントが第２の設定にあるとき、第１のビームマスクコンポーネントが入射Ｘ線ビームの大きさを制限し、第２のビームマスクコンポーネントは制限しない。この測定モードにおいて、当該Ｘ線分析装置は、トポグラフィ測定に使用されることができる。
第１のビームマスクコンポーネントが第２の設定にあり、且つ第２のビームマスクコンポーネントが第２の設定にあるとき、当該Ｘ線分析装置は、薄膜相解析測定、粉末回折測定（ブラッグ・ブレンターノ法）、又は反射率測定に使用されることができる。好ましくは、Ｘ線源は線焦点を生成する。コントローラが第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントの位置を制御するので、コントローラは、異なる測定モードで測定を行うように当該Ｘ線分析装置を制御することができる。
一部の実施形態において、コントローラは、２つの異なる測定モードを用いてサンプルを測定するように当該装置を制御することができる。例えば、コントローラは、当該装置に、第１の測定モードにて一つ目の測定を実行させ、次いで、第３の測定モード又は第４の測定モードにて二つ目の測定を実行させ得る。斯くして、熟練ユーザによるＸ線分析装置の広範な再アライメントの必要なく、同一サンプルに２つの異なる種類のＸ線分析技術を使用することができる。
一部の実施形態において、コントローラは、サンプルのバッチ内の異なるサンプルを異なるモードで測定するように当該装置を制御することができる。例えば、バッチ内の一部のサンプルを、第１の測定モードにて第１組の測定を実行することによって測定することができる。第１組の測定が実行された後に、第３の測定モードを用いてバッチ内の他のサンプルを測定することによって、第２組の測定を実行することができる。この例では、第１組の測定後且つ第２組の測定前に、第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントの設定が変更される。
一部の実施形態において、当該Ｘ線分析装置はゴニオメータを有し、或る範囲の異なる入射角でサンプルを照射するために、Ｘ線源が、該ゴニオメータの軸の周りで回転可能であるように該ゴニオメータに搭載される。
一部の実施形態において、コントローラは、サンプルの寸法に関するパラメータを計算し、該計算されたパラメータに基づいて第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更するように構成される。
一部の実施形態において、このパラメータは、入射Ｘ線ビームの方向に対して垂直な方向にサンプルがどれだけ延在しているかという量である。
一部の実施形態において、このパラメータはサンプルの幅である。サンプルの幅とは、軸方向に延在したサンプルの寸法、すなわち、その周りで検出器が回転可能なゴニオメータの回転軸の方向に延在したサンプルの寸法である。
一部の実施形態において、このパラメータはサンプルの長さである。サンプルの長さとは、サンプルの幅及びサンプルの厚さに対して垂直な方向に延在したサンプルの寸法である。
斯くしてサンプルについて情報を得ることにより、サンプルを入射Ｘ線ビームに対していっそう正確にアライメントすることが可能である。より正確にサンプルをアライメントすることにより、入射Ｘ線ビームのうちサンプル上に入射する量を最大化するとともに、入射Ｘ線ビームのうちサンプルステージ上に入射する量を最小化することが可能である。斯くして、強度が最大化されるとともに、サンプルホルダからの寄生散乱が最小化される。従って、高品質な測定を行うことができる。
このパラメータの大きさを用いて、第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントのどの開口が、そのサンプルを測定するのに最適であるかを決定することも可能である。サンプルの大きさに基づいて第１及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定を選択することにより、サンプルステージからの寄生散乱を最小化することが可能である。開口が大き過ぎる場合、入射Ｘ線ビームがサンプル及びサンプルステージの双方を照射することになり、これが寄生散乱を生じさせる。開口が小さ過ぎる場合、入射Ｘ線ビームの強度が最適にならない。開口の大きさを最適化することにより、例えば強度を最大化するとともに寄生散乱を最小化することによって、測定品質を向上させることが可能である。
当該Ｘ線分析装置は更にＸ線検出器を有することができ、コントローラは、サンプルの第１の寸法を計算するパラメータ計算手順を、
サンプルを入射Ｘ線ビームに対して移動させるように当該Ｘ線分析装置を制御し、
Ｘ線の強度における第１の変化を検出することによって、サンプルの第１のエッジを検出し、
Ｘ線の強度における第２の変化を検出することによって、サンプルの第２のエッジを検出し、
第１のエッジと第２のエッジとの間の距離を計算することによって、サンプルの第１の寸法を計算する、
ことによって実行するように構成され得る。
サンプルは、入射Ｘ線ビームに対して、好ましくは第１の寸法に対して平行な方向に移動される。一部の実施形態において、第１のエッジ及び第２のエッジは、サンプルによって散乱されたＸ線（すなわち、サンプルからのＸ線）の強度を測定することによって検出される。他の実施形態において、第１のエッジ及び第２のエッジは、サンプルの影を用いて検出される。Ｘ線強度の変化が起こる位置を検出することにより、サンプルのエッジを位置特定することが可能である。サンプルの２つのエッジ間の距離を計算することにより、サンプルの幅又は長さを計算することが可能である。
サンプルのエッジは、Ｘ線ビームで照射されるサンプルの表面の外周上にある。第１のエッジは、第２のエッジに対して、サンプル表面の反対側にある。サンプルの第１の寸法は、第１のエッジと第２のエッジとの間の距離である。例えば、サンプル表面の外周が長方形である場合、第１の寸法は、長方形の対向する２つの辺の間の距離（すなわち、長方形の幅又は長さ）である。一部の実施形態において、コントローラは、サンプルの幅及び長さの双方を計算するように構成され得る。他の例で、表面の外周が例えば円又は長円といった楕円形である場合、コントローラは、例えば直径、長軸の長さ、又は短軸の長さなどの表面サイズに関するパラメータを決定するように構成され得る。
一部の実施形態において、コントローラは、サンプルを入射Ｘ線ビームに対して移動させるためにサンプルステージを動かすように構成される。
サンプルは、複数の側定位置へと、入射Ｘ線ビームに対して移動される。一部の側定位置で、入射Ｘ線ビームがサンプルの比較的大きい部分を照射する。サンプルによって散乱されたＸ線の強度を測定することによってエッジが検出される実施形態において、これらの測定位置では、検出されるＸ線の強度が比較的高い。他の側定位置では、入射Ｘ線ビームがサンプルの比較的小さい部分を照射する又はサンプルを照射しない。サンプルによって散乱されたＸ線の強度を測定することによってエッジが検出される実施形態において、これらの測定位置では、検出されるＸ線の強度が比較的低い。
一部の実施形態において、コントローラは、計算したサンプルの寸法に基づいて、第１のビームマスクコンポーネント及びオプションで第２のビームマスクコンポーネントの設定を制御することができる。
コントローラは、パラメータ計算手順を実行する前に、第１のビームマスクコンポーネントを第１の設定へと動かすように第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御し、且つパラメータ計算手順を実行する前に、第２のビームマスクコンポーネントを第１の設定へと動かすように第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成され得る。
パラメータ計算手順中に、第１のビームマスクコンポーネントの第１の開口及び第２のビームマスクコンポーネントの第１の開口の双方を用いて、入射Ｘ線ビームの発散を制限することにより、サンプル上に入射するＸ線ビームが小さくてはっきりを画成されたものとなり、それ故に、サンプルの大きさをいっそう正確に測定することが可能である。
コントローラは、
パラメータ計算手順を実行した後に、第１のビームマスクコンポーネントを第２の設定へと動かすように第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御し、且つ
好ましくは、パラメータ計算手順を実行した後に、第２のビームマスクコンポーネントを第２の設定へと動かすように第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御する
ように構成され得る。
斯くして、当該Ｘ線分析装置は自動的に、パラメータ測定手順を実行するように構成される。
当該Ｘ線分析装置は更に、サンプルを撮像するように構成されたカメラを有することができ、コントローラは、
サンプルの画像を撮影するようにカメラを制御し、且つ
サンプルの画像を分析して、サンプルの寸法を計算する
ように構成される。
コントローラは、カメラによって取得された画像からサンプルの幅又は長さを計算するように構成され得る。コントローラは、サンプルがＸ線ビームとアライメントされているかを決定するように構成され得る。コントローラは、サンプルの画像を分析して、サンプル表面の中心を特定し得る。最適なサンプルアライメントのためには、Ｘ線ビームの軸がサンプル表面の中心を通り抜ける（すなわち、Ｘ線装置が第１の測定モードにて配置されるときのＸ線ビームの軸がサンプル表面の中心を通り抜ける）ように、Ｘ線ビームに対してサンプルが位置付けられるべきである。
コントローラは、カメラによって取得された画像に基づいてサンプルの形状を決定するように構成され得る。
一部の実施形態において、コントローラは、カメラによって取得されたサンプルの画像のみを用いて、サンプルの寸法の大きさを計算するように構成される。
一部の実施形態において、コントローラは、パラメータ計算手順において計算された寸法と、カメラによって取得された画像とを用いて、サンプルの大きさを計算する。
当該Ｘ線分析装置は、サンプルからＸ線を受けるように構成されたＸ線検出器と、サンプルとＸ線検出器との間に配置された調節可能スリットとを有することができ、コントローラは、調節可能スリットの開口を制御するように構成される。
実施形態において、このＸ線検出器は、パラメータ計算手順を実行するのに使用されるのと同じＸ線検出器である。当該Ｘ線分析装置は好ましくは更に、Ｘ線検出器とサンプルとの間に配置された平行板コリメータを有する。
当該Ｘ線分析装置は更に、入射Ｘ線ビームの発散を制限するための調節可能な発散スリットを有することができ、調節可能な発散スリットは、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、コントローラは、調節可能な発散スリットの開口を制御するように構成される。
調節可能な発散スリットは、入射Ｘ線ビームの赤道（equatorial）発散を制限するように構成される。
コントローラは、サンプルの第２の寸法を計算する第２パラメータ計算手順を実行するように構成されることができ、該第２パラメータ計算手順は、
サンプルを第１の位置から第２の位置まで回転させるように当該Ｘ線分析装置を制御し、
第２の寸法に対して実質的に平行な方向にサンプルを入射Ｘ線ビームに対して移動させるように当該Ｘ線分析装置を制御し、
Ｘ線の強度における第１の変化を検出することによって、サンプルの第３のエッジを検出し、
Ｘ線の強度における第２の変化を検出することによって、サンプルの第４のエッジを検出し、
第３のエッジと第４のエッジとの間の距離を計算することによって、サンプルの第２の寸法を計算し、
サンプルを第２の位置から第１の位置まで回転させるように当該Ｘ線分析装置を制御する
ことを有する。
第１の寸法と第２の寸法とを含む平面内でサンプルが回転される。サンプルを回転させ、その後にパラメータ計算手順を実行することにより、サンプルの別の寸法を測定することが可能である。サンプルは、好ましくは８０°から１００°回転され、より好ましくは９０°回転される。サンプルは、第１の寸法と第２の寸法とによって規定される平面内で回転される。
サンプルのエッジは、Ｘ線ビームで照射されるサンプルの表面の外周上にある。第３のエッジは、第４のエッジに対して、サンプル表面の反対側にある。例えば、サンプルが長方形である場合、その長方形の４つの辺がサンプルの４つのエッジである。一部の実施形態において、サンプルのエッジはサンプルの角である。この場合、第２のエッジ及び第３のエッジは同じ角を指し得る。
コントローラは、コントローラによって計算されたサンプルの寸法に基づいて、調節可能スリットの開口を制御するように構成され得る。
第１のビームマスクコンポーネントは、第１のビームマスクコンポーネントを回転させることによって、第１の設定と第２の設定との間で動くことが可能であるとすることができ、且つ好ましくは、第２のビームマスクコンポーネントは、第２のビームマスクコンポーネントを回転させることによって、第１の設定と第２の設定との間で動くことが可能である。
好ましくは、第１のビームマスクコンポーネント及びオプションで第２のビームマスクコンポーネントは、入射Ｘ線ビームに対して実質的に垂直な平面内で回転可能であるように構成される。第１のビームマスクコンポーネントは、それを貫いて延在した、当該第１のビームマスクコンポーネントの主表面に対して垂直な軸、の周りで回転可能とし得る。第２のビームマスクコンポーネントは、それを貫いて延在した、当該第２のビームマスクコンポーネントの主表面に対して垂直な軸、の周りで回転可能とし得る。
第１のビームマスクコンポーネントは、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限するための少なくとも２つの開口を有することができ、且つオプションで、第２のビームマスクコンポーネントは、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限するための少なくとも２つの開口を有することができる。
コントローラは、サンプルの寸法に関するパラメータを計算し、該計算されたパラメータに基づいて第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更するように構成され得る。
第１のビームマスクコンポーネントは、第１の開口に加えて、入射Ｘ線ビームの発散を制限するための少なくとも１つの更なる開口を有する。第１のビームマスクコンポーネントは、故に、上記第１の開口、上記第２の開口、及び第３の開口という少なくとも３つの開口を有する。第３の開口は、入射Ｘ線ビームの発散を制限するのに適している。第３の開口は、スリット開口又は点焦点を作り出すアパーチャとし得る。第１のビームマスクコンポーネントは、入射Ｘ線ビームの発散を制限するように第３の開口が入射Ｘ線ビーム経路内に配置される第３の設定を有する。これら異なる開口は異なる幅及び／又は長さを持つ。
第２のビームマスクコンポーネントも、入射Ｘ線ビームの発散を制限するための少なくとも１つの更なる開口を有し得る。従って、一部の実施形態において、第２のビームマスクコンポーネントは、上記第１の開口、上記第２の開口、及び第３の開口という少なくとも３つの開口を有する。第３の開口は、入射Ｘ線ビームの発散を制限するのに適している。入射Ｘ線ビームの発散を制限するためのこの更なる開口は、スリット開口又は点焦点を作り出すアパーチャとし得る。第２のビームマスクコンポーネントは、入射Ｘ線ビームの発散を制限するように第３の開口が入射Ｘ線ビーム経路内に配置される第３の設定を有する。これら異なる開口は異なる幅及び／又は長さを持つ。
コントローラは、測定したサンプルの大きさ（すなわち、幅又は長さ）に基づいて、第１の開口又は第２の開口が特定のＸ線分析測定を実行するのに最適であるかを決定するように構成され得る。
このＸ線分析装置は、より多くの組み合わせで開口を入射Ｘ線ビーム経路内に配置することができるので、更に高い融通性を提供する。
第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントは、入射Ｘ線ビームに対して実質的に垂直な平面内で動くように構成され得る。
実質的に垂直とは、垂直の３０°以内、そして好ましくは、垂直の１０°以内を意味する。
本発明の一態様によれば、上述のＸ線分析装置を使用する方法が提供され、当該方法は、
サンプルを入射Ｘ線ビームに対して移動させ、
Ｘ線の強度における第１の変化を検出することによって、サンプルの第１のエッジを検出し、
Ｘ線の強度における第２の変化を検出することによって、サンプルの第２のエッジを検出し、
第１のエッジと第２のエッジとの間の距離を計算することによって、サンプルの寸法を計算する
ことによって、パラメータ計算手順を実行することを有する。
このパラメータは、例えばサンプル表面の幅若しくは長さ又はサンプル表面の直径といったサンプルの寸法である。サンプルのエッジの位置を計算することにより、Ｘ線分析装置で行われる測定の品質を最適化するように、都合よくサンプルをＸ線源とアライメントすることができる。
サンプルとＸ線源との相対位置の変化に従って検出器によって検出されるＸ線の強度の変化は、それまでサンプルを照射していた入射Ｘ線ビームの少なくとも一部がもはやサンプル上に入射していないこと、又はそれまでサンプルを照射していなかった入射Ｘ線ビームの一部が今はサンプル上に入射していることを指し示す。例えば、入射Ｘ線ビームが第１の位置ではサンプルを照射しないが第２の位置ではサンプルを完全に照射する場合、サンプルが第１の位置から第２の位置へと移動されるときに、検出されるＸ線の強度が上昇し得る。
一部の実施形態において、パラメータ計算手順を実行するために、入射Ｘ線ビームの発散を制限するための１つの開口が入射Ｘ線ビーム内に配置される。
当該方法は、パラメータ計算手順を実行した後に、第２のビームマスクコンポーネントを第２の設定に位置付けることを有し得る。
サンプルがアライメントされた後に、第１のビームマスクコンポーネントが第２の設定へと動かされて、第１のビームマスクコンポーネントが入射Ｘ線ビームの発散を制限しないようにされる。この設定で、例えば粉末回折測定、反射率測定、又は薄膜相解析測定などの、Ｘ線分析測定を実行することができる。
当該方法は更に、パラメータ計算手順を実行した後に、計算されたパラメータに基づいて第１のビームマスクコンポーネントの設定を選択して、第１のビームマスクコンポーネントを選択された設定に位置付け、且つ好ましくは、パラメータに基づいて第２のビームマスクコンポーネントの設定を選択して、第２のビームマスクコンポーネントを該選択された設定に位置付ける、ことを有し得る。
第１のビームマスクコンポーネントは、互いに異なるサイズを持つ複数の開口を有する。入射Ｘ線ビームに対して垂直な方向におけるサンプルの寸法を測定することにより、その大きさのサンプルに最適であるサイズを持つ開口を選択し、そのスリットを入射Ｘ線ビーム経路内に配置することが可能である。サンプルを照射するビームの幅をサンプルの幅に近い幅に制限する開口を選択することにより、強度を最大化しながら、サンプルステージからのバックグラウンド散乱を抑制及び／又は回避することが可能である。故に、このＸ線分析装置を用いることで、多様なサンプルサイズに対して高い品質の結果を得ることができる。
当該方法は更に、コントローラによって計算された第２の寸法に基づいて調節可能スリットの開口を調節するようにＸ線分析装置を制御することを有し得る。
第２のパラメータに基づいて調節可能スリットの開口を調節することにより、サンプルからのＸ線のみを選ぶことが可能である。
当該方法は更に、コントローラによって計算された第１の寸法及び／又は第２の寸法に基づいて調節可能な発散スリットの開口を調節するようにＸ線分析装置を制御することを有し得る。
第２のパラメータに基づいて調節可能な発散スリットの開口を調節することにより、サンプルの照射領域を制御することが可能である。コントローラは、上述の方法ステップのうちのいずれかをＸ線分析装置に実行させるように構成されることができる。
本発明の一態様によれば、コンピュータプログラムコードを有するコンピュータプログラムが提供され、該コンピュータプログラムコードは、当該コンピュータプログラムがＸ線分析装置のコントローラ上で走らされるときに、該コントローラに上述の方法のいずれか１つに従った方法の全てのステップを実行させるように構成される。当該コンピュータプログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体上で具現化され得る。
以下、添付の図面を参照して、例により、本発明の実施形態を説明する。
本発明の一実施形態に従ったＸ線分析装置を示している。 第１のコリメータ及び第２のコリメータが異なる設定にある図１のＸ線分析装置を示している。 第１のビームマスクコンポーネントを示している。 第２のビームマスクコンポーネントを示している。 一実施形態に従った、図１のＸ線分析装置を使用する方法を例示している。 図５ａの方法において入射Ｘ線ビームで照射されるサンプルを例示している。 一実施形態に従った、図１のＸ線分析装置を使用する方法を例示している。 Ｘ線分析装置の第１のコリメータ及び第２のコリメータを示している。
言及しておくべきことには、これらの図は、図式的なものであって縮尺通りには描かれていない。図における明瞭さ及び簡便さのために、これらの図の部分同士の相対的な寸法及び比率は、大きさ的に誇張されたり減らされたりしている。
図１を参照するに、Ｘ線分析装置２が、Ｘ線回折測定を行うように構成されている。Ｘ線分析装置２は、Ｘ線を生成するように構成されたＸ線源（Ｘ線管４）、及びサンプル６を支持するサンプルステージ８を含んでいる。Ｘ線管４及びサンプルステージ８は、Ｘ線管４によって生成されたＸ線が、サンプル６を照射する入射Ｘ線ビーム１２を画成するように構成されている。Ｘ線管４は線焦点を有する。その線焦点は紙面の中へと延在している。
Ｘ線管４は、サンプル６に向けて入射角θでＸ線を方向付けるように構成されている。サンプル６によって入射Ｘ線が回折される。入射Ｘ線に対して角度２θで回折されたサンプル６からのＸ線を受けるように、Ｘ線検出器１４が配置されている。Ｘ線検出器１４及びＸ線管４はゴニオメータ（図示せず）に搭載される。サンプルの表面に対する入射Ｘ線ビームの角度（θ）は、Ｘ線管４又はサンプル６の向きを変えることによって変化される。
Ｘ線検出器１４は、サンプル６からＸ線を受ける検出領域１５を有する。Ｘ線検出器１４は、検出領域１５のうちのどの部分が読み出されるか、又は検出領域がどのように読み出されるか、を選択することによって、２Ｄモード、１Ｄモード、又は０Ｄモードで動作されることができる。ブラッグ・ブレンターノ測定では、１Ｄモードを使用することができる。
サンプルステージ８とＸ線検出器１４との間に第１のコリメータ１８が配置されている。第１のコリメータは、少なくとも１つのコリメータを保持するための第１の支持コンポーネント１６に取り付けられている。第２のコリメータ２０（図２、図３参照）も、第１のコリメータ１８の隣に配置されて、第１の支持コンポーネント１６に取り付けられる。第１のコリメータ及び第２のコリメータは、Ｘ線ビームの軸発散を制限するＳｏｌｌｅｒスリットコリメータである。図１において、第１のコリメータは、当該第１のコリメータ１８が回折Ｘ線ビーム経路内に配置されるものである第１の設定で配置されている。第２のコリメータ２０は第２の設定で配置されている。すなわち、第２のコリメータは、回折Ｘ線ビーム経路の外に配置されている。第１のコリメータ及び第２のコリメータを移動させることにより、これらコリメータの各々の設定を変更することが可能である。例えば、第１のコリメータ１８（これは回折Ｘ線ビーム用に構成される）を第２のコリメータ２０で置き換えることが可能である。第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０は、第１の支持コンポーネント１６を介して互いに対して動かないようにしっかり固定される。第１の支持コンポーネント１６上で、第１のアクチュエータ構成２１が、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を一緒に移動させるように作用する。所与の設定においても、サンプルによって角度２θで回折されたＸ線を受けるように、回折Ｘ線ビーム経路内でサンプル６とＸ線検出器１４との間に、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０のうち多くて１つを配置することができる。
Ｘ線分析装置２は更に、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０の設定を制御するコントローラ１７を有している。コントローラ１７は、（第１のアクチュエータ構成２１とコントローラ１７との間の破線によって示されるように）第１のアクチュエータ構成２１と連通している。第１のアクチュエータ構成２１は、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を移動させることによって、各コリメータの設定を変更するように構成される。第１のアクチュエータ構成２１は、単一のアクチュエータを有する。第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０は互いに対して動かないようにしっかりと固定されているので、第１のアクチュエータ構成２１は双方のコリメータを同時に移動させることができる。
第１の設定においては、サンプル６によって回折されたＸ線を受けるように、第１のコリメータ１８が、サンプルステージ８とＸ線検出器１４との間に配置される。第１のコリメータ１８は、第１のコリメータ１８の発散角内のＸ線が第１のコリメータ１８を通り抜けてＸ線検出器１４によって検出されるように、Ｘ線検出器１４の検出領域１５とアライメントされる。第２のコリメータは第２の設定にあり、すなわち、第２のコリメータは、回折Ｘ線ビーム経路の外に配置されている。第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０は、サンプルからのＸ線ビームと交わる方向（例えば、軸方向）に、すなわち、紙面の中へと延在する軸２００に対して実質的に平行な方向に、横方向に移動するように配置される。Ｘ線検出器１４は、２θの異なる角度間で動くように、ゴニオメータの回転軸（これは軸２００に対して平行である）の周りで回転される。
第１のアクチュエータ構成２１は、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を、軸方向に、Ｘ線検出器１４に対して移動させるように構成される。この実施形態において、第１のアクチュエータ構成２１は、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を軸方向に沿って直線的に移動させるように構成されるウォーム（歯車）駆動を有したリニアアクチュエータ構成である。第１のコリメータ１８は、第１の角度範囲（例えば、０．０３ラジアン未満）内の角度発散を持つビームがそれを通り抜けることを可能にする。第２のコリメータ２０は、第１のコリメータ１８よりも大きい角度発散（例えば、０．０３ラジアンと０．１ラジアンとの間）を持ち、従って、より広いビーム広がりがそれを通り抜けることを可能にする。
本発明者が気付いたことには、制御信号に応答して各コリメータがその第１の設定と第２の設定との間で動かされることができるように、コントローラ１７が第１及び第２のコリメータの設定を変更することができる構成を提供することにより、簡便なやり方でＸ線分析装置を再構成することが可能である。これらのコリメータの設定を変更することにより、回折Ｘ線ビーム経路内に配置されている方のコリメータを他方のコリメータで置き換えることができる。
例えば、Ｘ線分析測定の開始にあたり、第１のコリメータ１８がその第１の設定にて配設され、第２のコリメータ２０がその第２の設定にて配設される。従って、第１のコリメータ１８が、サンプルによって角度２θで回折されたＸ線を受けるように配置される。第１のコリメータ１８をその第２の設定へと移動させ、且つ第２のコリメータをその第１の設定へと移動させることにより、第１のコリメータ１８を第２のコリメータ２０に交換することができる。第１のアクチュエータ構成２１は、コントローラ１７からの制御信号に応答して、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を移動させる。
第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０が軸方向に動くように配置される構成を供することにより、検出器１４の角度範囲２θを制限することなく、コリメータ設定を変更することが可能である。
サンプル６と検出器１４との間に、プログラム可能な散乱線除去スリット１１が配置されている。散乱線除去スリット１１は、サンプルステージからの寄生散乱の量を低減させるため、又はＸ線検出器１４に到達するその他のバックグラウンド散乱の量を低減させるために配置される。コントローラ１７は、散乱線除去スリット１１の開口の大きさを制御するように構成される。
Ｘ線分析装置２の入射ビーム側に目を向けるに、第１のビームマスクコンポーネント２２が、Ｘ線管４とサンプル６との間に配置されている。第２のビームマスクコンポーネント２５が、第１のビームマスクコンポーネント２２とサンプル６との間に配置されている。ビーム調整ユニット２３が、第１のビームマスクコンポーネント２２と第２のビームマスクコンポーネント２５との間に配置されている。ビーム調整ユニット２３は、グレーデッドマルチレイヤ（勾配多層構造）１０（例えば、平らなグレーデッドマルチレイヤ）及びＳｏｌｌｅｒスリットコリメータ（図示せず）を有する。この実施形態において、ビーム調整ユニット２３は、入射Ｘ線ビームの中へ及び外へと移動されることができるよう、Ｘ線管４に対して移動可能であるように構成されている。コントローラ１７は、ビーム調整ユニット２３の位置を制御するように構成される。他の実施形態では、ビーム調整ユニットは位置において固定される。例えば、それはＸ線管４に対して固定される。
ビーム調整ユニット２３とサンプル６との間で、入射ビーム内に、プログラム可能な発散スリット９が配置されている。コントローラ１７は、このプログラム可能発散スリットの開口の大きさを制御するように構成される。斯くして、行われる測定の種類に応じてスリットの大きさを変更することができる。
第１のビームマスクコンポーネント２２は、その中に複数の開口が形成された本体２２０を有している。第１のビームマスクコンポーネント２２は、当該第１のビームマスクコンポーネントの如何なる所与の設定においても第１のビームマスクコンポーネント２２の一部が入射Ｘ線ビーム経路内に配置されるように、Ｘ線管４に対して配置される。第１のビームマスクコンポーネントの本体２２０が入射Ｘ線ビーム経路内に配置される場合、それが、Ｘ線管４からのＸ線が第１のビームマスクコンポーネント２２を通り抜けることを阻止する。Ｘ線管４の焦点からサンプルに向かうビーム経路内に開口が配置される場合には、Ｘ線管４からのＸ線の少なくとも一部が、サンプル６に向かって第１のビームマスクコンポーネント２２を通り抜けることができる。第１の開口２２２（図３参照）が、第１のビームマスクコンポーネント２２の本体２２０に形成されている。第１の開口は、Ｘ線管からのＸ線の一部のみがサンプル６まで第１のビームマスクコンポーネント２２を通り抜けることを可能にするので、Ｘ線管からの入射Ｘ線ビームの大きさを制限する。第１のビームマスクコンポーネント２２は、入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限するための複数の開口を有している。これらの開口のうちの１つが入射Ｘ線ビーム経路内に配置されるように第１のビームマスクコンポーネントが設定されるとき、Ｘ線管４からのＸ線の一部のみが当該ビームマスクコンポーネントを通り抜けることができる。斯くして、その開口によって入射Ｘ線ビームのビーム断面及び／又は発散が制限される。第１のビームマスクコンポーネント２２が第１の設定にあるとき、当該ビームマスクコンポーネントの第１の開口２２２及び本体２２０の一部が、Ｘ線管からのＸ線ビーム内に配置される。従って、Ｘ線管４からのＸ線の一部のみが、第１のビームマスクコンポーネント２２を通り抜けてサンプル６上に入射する。
本体２２０には第２の開口２２４（図３参照）も形成されている。第１のビームマスクコンポーネント２２が第２の設定にあるとき、第２の開口２２４のみが入射Ｘ線ビーム経路内に配置される。この設定では、第１のビームマスクコンポーネント２２の本体２２０は入射Ｘ線ビーム経路の外に配置される。第２の開口２２４は、それが入射Ｘ線ビーム経路内に配置されるときに、それが入射Ｘ線ビームの大きさ又は発散を制限することがないような大きさにされる。代わりに、Ｘ線管４からのＸ線は、阻止されることなく、第１のビームマスクコンポーネント２２の第２の開口２２４を通り抜けることができる。
第１のビームマスクコンポーネント２２の設定を変更するために、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２２５が第１のビームマスクコンポーネント２２を動かすように構成される。第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２２５は、入射Ｘ線ビーム経路内に第１の開口２２２が配置されるのか又は第２の開口２２４が配置されるのかを制御するよう、第１のビームマスクコンポーネント２２を第１の設定と第２の設定との間で動かすことができる。
第２のビームマスクコンポーネント２５は本体２５０を有している。本体２５０内に少なくとも２つの開口（第１の開口２５２及び第２の開口２５４）が形成される。第２のビームマスクコンポーネント２５が第１の設定にあるとき、第１の開口２５２が入射Ｘ線ビーム経路内に配置される。この設定では、第１のビームマスクコンポーネント２２からのＸ線の一部を阻止するよう、本体２５０の一部も入射Ｘ線ビーム経路内に配置される。第２のビームマスクコンポーネント２５が第２の設定にあるとき、第２の開口２５４が入射Ｘ線ビーム経路内に配置される。この設定では、Ｘ線管４から第２のビームマスクコンポーネント２５に入射するＸ線の実質的に全てがサンプルに向かって第２のビームマスクコンポーネント２５を通り抜けることができるよう、本体２５０は入射Ｘ線ビームの外に配置される。
第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更するために、第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２５５が第２のビームマスクコンポーネント２５を動かすように構成される。
第１のビームマスクコンポーネントを、入射Ｘ線ビームの大きさを制限する設定で配設し、且つ第２のビームマスクコンポーネントを、入射Ｘ線ビームの大きさを制限する設定で配設することにより、入射Ｘ線ビームの発散を制御することができる。第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントを通り抜けることができるのは、２つの開口の大きさ及び相対位置によって定められる角度範囲内のＸ線のみであるので、２つの開口の組み合わせが入射Ｘ線ビームの発散を制限する。
第２のビームマスクコンポーネント２５がその第２の設定にあるとき、第２の開口２５４が入射Ｘ線ビーム内に配置され、第２のビームマスクコンポーネント２５の本体２５０は入射Ｘ線ビームの外に配置される。従って、第２の設定では、第２のビームマスクコンポーネント２５はＸ線源４からのＸ線を阻止しない。
第１及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更することによって入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制御することができる構成を設けることにより、Ｘ線分析装置２は、柔軟で簡便なやり方で使用されることができる。
特に、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５の双方を設けることにより、入射Ｘ線ビーム内に配置される開口の複数の組み合わせを提供することが可能である。斯くして、このＸ線分析装置を、例えばブラッグ・ブレンターノ測定法などの線焦点を必要とする分析技術と、例えばＸ線マイクロ回折法などの非常にコリメートされたビームを必要とする技術とに使用することができるので、さらに大きい融通性が提供される。
コントローラ１７は、第１のビームマスクコンポーネントに関する設定及び第２のビームマスクコンポーネントに関する設定を、実行されるべき測定の種類を指し示す信号に応答して自動的に選択するように構成されることができる。斯くして、Ｘ線分析装置２は、熟練ユーザによる介入の必要なしで特定のＸ線分析測定を実行するように構成されることができる。一部の実施形態において、最小限のユーザ介入で、又はユーザ介入なしで、単一のサンプルに対して複数の異なる分析技術を実行することができるよう、コントローラ１７は、或るＸ線分析測定が実行された後に第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更するように構成されることができる。例えば、コントローラ１７は、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５を第１組み合わせの設定にして、或るＸ線分析測定をサンプルに対して実行するよう、Ｘ線分析装置を制御するように構成される。そのＸ線分析測定が実行された後、コントローラは、そのサンプルに対する次のＸ線分析測定を実行する前に、第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更する。斯くして、ユーザからの最小限の入力で、異なる入射ビームタイプ（例えば、線コリメーション又は点コリメーション）を用いる２つの異なるＸ線分析技術を使用して、そのサンプルを測定することができる。同様に、コントローラ１７は、サンプルのバッチ内の異なるサンプルに対して異なる分析技術を実行することができるよう、或るＸ線分析測定が実行された後に、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５の設定を変更するように構成されることができる。
一部の実施形態において、コントローラ１７は、Ｘ線分析技術のリストを含んだデータベースを格納するメモリと連通している。分析技術ごとに、少なくとも１つの対応する測定モードが存在する。測定モードは、各分析技術についての第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの適切な設定を指し示す。例えば、使用され得る１つのＸ線分析技術は２Ｄマイクロ回折法である。関連付けられる測定モードは、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５の双方が第１の設定にあるものである第１の測定モードとし得る。
第２の測定モードでは、第１のビームマスクコンポーネントはその第１の設定にあり、第２のビームマスクコンポーネントはその第２の設定にある。
他の１つのＸ線分析技術は、ブラッグ・ブレンターノ粉末回折測定法である。この技術に対して関連付けられる測定モードは、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５の双方が第２の設定にあるものである第３の測定モードである。それに代えて、ブラッグ・ブレンターノ測定法は、第１のビームマスクコンポーネントがその第２の設定にあるとともに第２のビームマスクコンポーネントがその第１の設定にあるものである第４の測定モードで実行されてもよい。
一部の実施形態において、第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定は、単一サンプルの測定中に変更されることができる。
一部の実施形態において、サンプルのバッチに対してＸ線分析測定が実行される。この場合、Ｘ線分析装置２は、入射Ｘ線ビーム経路内に配置されるサンプルを自動的に変えるように構成されたサンプルホルダを有する。斯くして、Ｘ線分析装置は、バッチ内の異なるサンプルに対して異なるように構成されることができる。特に、第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更して、サンプルのバッチ内のＸ線分析測定にて分析される異なるサンプルに対して異なる測定モードを使用することができる。
図２は、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を図１のそれらとは異なる設定にしたＸ線分析装置を例示している。図２において、第１のコリメータ１８はその第２の設定（回折Ｘ線ビームの外）にあり、第２のコリメータ２０はその第１の設定（回折Ｘ線ビーム内）にある。第１のコリメータ１８の設定を第１の設定（図１に示す）から第２の設定（図２に示す）に変更するため、第１のアクチュエータ構成２１が、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０に対して、それらを、散乱／回折／反射Ｘ線ビームと交わる方向に（例えば、軸方向に）移動させるように作用する。一例において、第１のアクチュエータ構成２１は、軸方向に、すなわち、紙面の外へと延在する方向に、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を移動させる。
第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０はまた、双方のコリメータが第２の設定にあるように配置されることもできる。すなわち、第１のコリメータ１８又は第２のコリメータ２０のいずれもが回折Ｘ線ビーム内にないように配置される。この設定では、第１のコリメータ１８又は第２のコリメータ２０のいずれもＸ線ビームを遮ることなく、Ｘ線検出器１４が、検出器１４の検出領域１５に向かう方向にサンプル６によって回折されたＸ線ビームを受ける。従って、Ｘ線分析装置２は、Ｘ線ビーム経路内に第１のコリメータも第２のコリメータもなしでＸ線分析測定を実行することができるので、さらに大きい融通性を提供する。
また、第１のコリメータ１８及び第２のコリメータ２０を回折Ｘ線ビーム経路の外に配置することができるので、Ｘ線分析装置２は、コリメータを必要としないＸ線分析測定での使用のために構成されることができる。例えば、ＧＩＳＡＸＳ測定では、通常、サンプルによって散乱されたビームをコリメートする必要がない。従って、ＧＩＳＡＸＳ測定を実行するために、第１及び第２のコリメータを散乱Ｘ線ビーム経路の外に配置する（各コリメータをその第２の設定で配置する）ことができる。入射ビームは、適切なビームオプティクスを用いて、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５を用いて制限される。散乱ビームは、第１のコリメータ１８も第２のコリメータ２０も通り抜けずに、Ｘ線検出器１４によって受けられる。
図３は、本発明の一実施形態に従った第１のビームマスクコンポーネント２２を示している。本体２２０内に形成されたものである第１の開口２２２は、入射Ｘ線ビームの大きさを制限するための第１のアパーチャである。第２の開口２２４は、Ｘ線管４の線焦点からのＸ線が妨害されることなく通り抜けることを可能にする比較的大きい開口である。第１のビームマスクコンポーネントはまた第３の開口２２６を有しており、これは、入射Ｘ線ビームの大きさを制限するためのもう１つのアパーチャである。第３の開口は第１の開口よりも小さい。第１のビームマスクコンポーネントが第３の設定にて配置されるとき、入射Ｘ線ビームの大きさを制限するように、第３の開口２２６が入射Ｘ線ビーム経路内に配置される。
第１のビームマスクコンポーネント２２は、当該第１のビームマスクコンポーネントの主表面に対して垂直なその中心軸２２３の周りで回転可能であるように構成される。第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２２５（図１参照）が、第１のビームマスクコンポーネント２２をその中心軸２２３の周りで回転させるように構成される。第１のビームマスクコンポーネント２２は、Ｘ線管に対して以下のように配置され、すなわち、第１のビームマスクコンポーネント２２がその軸２２３の周りで回転されるときに、入射Ｘ線ビーム経路内に配置される第１のビームマスクコンポーネント２２の部分が変化するように配置される。すなわち、第１のビームマスクコンポーネント２２を回転させることにより、第１のビームマスクコンポーネント２２の設定が変化する。
一部の実施形態において、第１のビームマスクコンポーネント２２は更に、第１のビームマスクコンポーネント２２を通り抜けるＸ線の強度を低減させるためのアッテネータ部を有する。例えば、第１のビームマスクコンポーネント２２は、ＳＡＸＳ測定を実行するためにアッテネータ部が入射Ｘ線ビーム経路内に配置されるように構成されることができる。この設定は、Ｘ線反射率測定にも使用されることができる。ＳＡＸＳ測定では、非常に小さい角度でビーム内にアッテネータ部が配置されるように第１のビームマスクコンポーネントが設定される。非常に小さい角度で測定が実行された後、第１のビームマスクコンポーネントの設定が変更される。同じことが反射率測定に当てはまる。ＳＡＸＳ測定の場合、非常に小さい角度とは、例えば、０．０５°から０．５°の角度である。反射率測定の場合、非常に小さい角度とは、例えば、０．０５°と１．５°との間又は０．３°と１．５°との間の角度である。
図４は、本発明の一実施形態に従った第２のビームマスクコンポーネント２５を示している。第２のビームマスクコンポーネント２５は、第１のビームマスクコンポーネント２２と実質的に同じ構造を有している。本体２５０内に、第１の開口２５２、第２の開口２５４、及び第３の開口２５６が形成されている。第２のビームマスクコンポーネント２５も、その中心軸２５３の周りで回転可能である。従って、第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２５５は、第２のビームマスクコンポーネント２５の設定を変更するよう、第２のビームマスクコンポーネント２５を軸２５３の周りで回転させるように構成されることができる。
図５ａは、図１のＸ線分析装置を使用する方法３０を例示している。図５ｂは、サンプルを例示しており、入射Ｘ線ビームがサンプルを照射している。サンプルは、高さ（これはｚ方向に延在する）、長さ（これはｘ方向に延在する）、及び幅（これはｙ方向に延在する）を持つ。図５ａの方法では、コントローラ１７がサンプルの幅を計算する。サンプルの幅がサンプルの照射領域の幅と同じ方向に延在するように、サンプルがサンプルステージ上に配置される。一部の実施形態では、その周りで検出器が回転するように構成されるゴニオメータの軸の方向（軸方向）にサンプルの幅が延在するように、サンプルが配置される。
第１ステップ３２にて、コントローラにパラメータ測定手順を実行させるための信号をコントローラが受信する。コントローラによって測定されるパラメータは、サンプルの幅である。コントローラは、第２、第３、及び第４ステップを実行させるようにＸ線分析装置を制御することによって、パラメータ測定手順を実行する。コントローラは、その後、第５ステップを実行する。
第２ステップ３４にて、コントローラは、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ及び／又は第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータに信号を送り、第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントにそれぞれ、第１の設定にあるままであるか、又はその第１の設定に移るかの、いずれかを為させる。次いで、コントローラは、Ｘ線源に、サンプルを照射する入射Ｘ線ビームを生成させる。第１のビームマスクコンポーネントは第１の設定にあり、第１の開口が入射Ｘ線ビーム経路内に配置されているので、Ｘ線源からのＸ線の一部のみが、サンプルに向かって第１のビームマスクコンポーネントを通り抜ける。
第３ステップ３６にて、コントローラはサンプルステージに制御信号を送り、サンプルがＸ線ビームで照射されたまま、サンプルステージに、サンプルをｙ方向に移動させる。この例では、測定すべきパラメータ（サンプルの幅）が延在している方向がｙ方向であるので、コントローラは、ｙ方向にサンプルを移動させるようにサンプルステージを制御している。第３ステップにおいて、サンプルは、ビームスポットがサンプルの第１のエッジを通り過ぎるように移動される。
第４ステップ３８にて、ビームスポットがサンプルの第２のエッジを通り過ぎるようにサンプルが移動される。
第５ステップ４０にて、コントローラはサンプルの幅を計算する。サンプルの幅は、サンプルのエッジを検出することによって測定される。サンプルのエッジは、ｙ軸に沿って様々な位置へと、サンプルが入射Ｘ線ビームに対して移動されるときに、サンプルからのＸ線の強度を測定することによって検出される。ビームスポットが（幅方向の）サンプルのエッジを通り過ぎるとき、サンプルの照射幅が変化する。照射幅とは、入射Ｘ線ビームによって照射されるサンプルの幅である、ビームスポットがサンプルのエッジを通り過ぎるとき、サンプルを照射しているビームスポットの割合が変化するので、サンプルの照射幅が変化する。例えば、ビームスポットがサンプルのエッジを通り過ぎるとき、ビームスポット全体がサンプルを照射する位置から、ビームスポットの一部はサンプルを照射するがビームスポットの一部はもはやサンプル上に入射しない位置へと、ビームスポットが移る。従って、ビームスポットがエッジを通り過ぎるとき、検出されるサンプルからのＸ線の強度が低下する。
このことを、サンプルの幅（すなわち、ｙ軸に沿った寸法）を測定する方法を例示するものである図５ｂに示す。中央のビームスポットはその全てがサンプル上に入射しており、その結果、最大強度信号が得られる。中央のビームスポットの両側のビームスポットは、各々がサンプルのエッジをまたいでおり、部分的にのみサンプルを照射している。
Ｘ線強度が変化した位置同士の間の距離を決定することにより、サンプルの幅を計算することが可能である。一部の実施形態において、ビームスポットの幅はサンプルの幅よりもかなり小さい。
小さい幅を持つビームを使用することにより、ビームがサンプルのエッジを横断することによって生じるサンプルからのＸ線の強度の変化が、いっそう急になる（正規化強度が位置とともにいっそう素早く変化する）。従って、小さいビームを用いてサンプルの寸法を測定することは、より正確な測定を提供することができる。第１のビームマスクコンポーネントの設定を制御することにより、サンプル上に入射するビームが比較的小さいことを確保することが可能である。好ましくは、双方のマスクがビームの大きさを制限するように、第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントの双方がそれらの第１の設定にある。斯くして、サンプルの寸法を正確に測定することが可能である。その後、サンプルの寸法を測定するのに用いられたものとは異なるビームスポットを用いてＸ線分析測定が実行されることを可能にするよう、第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントの設定を変更することができる。斯くして、多数の異なる分析技術のうちのいずれかを用いて都合よくＸ線分析測定を実行することが可能である。例えば、第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントの各々をその第２の設定で配置することによって、ブラッグ・ブレンターノ測定を実行することができる。
サンプルのエッジの位置を求めることにより、入射Ｘ線ビームが幅方向でサンプルを二等分するように、入射Ｘ線ビームがサンプルとアライメントされるよう、サンプルの位置を制御することが可能である。一部の実施形態において、入射ビームの大きさは、サンプルの幅と一致するように制御される。
サンプルを回転させた後に上述の測定手順を繰り返すことにより、サンプルの長さも測定することができる。
サンプルの幅を測定するための他の一方法では、Ｘ線管４とＸ線検出器１４との間にサンプルが位置付けられ、そして、Ｘ線源から検出器へのＸ線の経路を遮るようにサンプルが配置される。
第１ステップにて、コントローラが、当該コントローラにパラメータ測定手順を実行させる信号を受信する。
第２ステップにて、コントローラは、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ及び／又は第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータに信号を送り、第１のビームマスクコンポーネント及び／又は第２のビームマスクコンポーネントにそれぞれ、第１の設定にあるままであるか、又はその第１の設定に移るかの、いずれかを為させる。次いで、コントローラは、Ｘ線源に、サンプルを照射する入射Ｘ線ビームを生成させる。第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントの少なくとも一方はその第１の設定にあるので、Ｘ線源からのＸ線の一部のみが、サンプルに向かって第１のビームマスクコンポーネントを通り抜ける。
第３ステップにて、コントローラは、サンプルがＸ線ビームで照射されたまま、測定している寸法（例えば、サンプルの幅）に対して平行な方向にサンプルを移動させるように、Ｘ線分析装置を制御する。第３ステップにおいて、サンプルは、ビームスポットがサンプルの第１のエッジを通り過ぎるように移動される。
第４ステップにて、ビームスポットがサンプルの第２のエッジを通り過ぎるようにサンプルが移動される。
第５ステップにて、コントローラはサンプルの幅を計算する。サンプルの幅は、サンプルのエッジを検出することによって測定される。サンプルのエッジは、ｙ軸に沿って様々な位置へと、サンプルが入射Ｘ線ビームに対して移動されるときに、サンプルからのＸ線の強度を測定することによって検出される。ビームスポットが（幅方向の）サンプルのエッジを通り過ぎるとき、サンプルの照射幅が変化する。照射幅とは、入射Ｘ線ビームによって照射されるサンプルの幅である、ビームスポットがサンプルのエッジを通り過ぎるとき、サンプルを照射しているビームスポットの割合が変化するので、サンプルの照射幅が変化する。例えば、ビームスポットがサンプルのエッジを通り過ぎるとき、ビームスポット全体がサンプルを照射する位置から、ビームスポットの一部はサンプルを照射するがビームスポットの一部はもはやサンプル上に入射しない位置へと、ビームスポットが移る。Ｘ線がＸ線検出器に到達することを邪魔するようにサンプルが配置されているので、Ｘ線ビームスポットがサンプルのエッジを通り過ぎて、サンプルの照射幅が減少するときに、検出されるサンプルからのＸ線の強度が上昇する。
Ｘ線強度が変化した位置同士の間の距離を決定することにより、サンプルの幅を計算することが可能である。一部の実施形態において、ビームスポットの幅はサンプルの幅よりもかなり小さい。
サンプルの幅及び長さを含む平面内でサンプルを回転させた後に上述の測定手順を繰り返すことにより、この方法を用いてサンプルの長さも測定することができる。
図６は、本発明の一実施形態に従った、Ｘ線分析測定を実行する方法５０を例示している。図６の方法において、コントローラは、後続のＸ線分析方法のために、ｘ方向又はｙ方向におけるサンプルの大きさを用いて、第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントに関する最適な設定を選択する。第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントが、入射Ｘ線ビームによって照射されるサンプルの幅を少なくとも部分的に決定するので、第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントの設定を変えることによって、入射Ｘ線ビームによって照射されるサンプルの幅を制御することが可能である。
第１のビームマスクコンポーネントの設定と第２のビームマスクコンポーネントの設定との組み合わせごとに、関連付けられるビームスポット幅が存在する。ビームスポット幅とは、サンプルを照射するビームスポットの幅である。ビームスポットは、サンプルよりも大きいこともあるし、サンプルよりも小さいこともある。ビームスポットの幅をサンプルの幅と比較することにより、その組み合わせの開口がサンプルの最適な照射幅を提供するかを決定することが可能である。サンプルの幅と最も近く一致するビームスポット幅を提供する開口（又は開口の組み合わせ）を選択することにより、寄生散乱を抑制して高品質な分析結果を得ることが可能である。
第１ステップ３０にて、コントローラが、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２２５に、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５を第１の設定に動かすための信号を送る。そして、図５ａに例示したパラメータ測定手順が実行される。パラメータ測定手順は、サンプルの幅、サンプルの長さ、又はサンプルの幅及び長さの双方を測定するために実行され得る。
第２ステップ５２にて、コントローラ１７が、測定されたパラメータを用いて、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５の設定を選択する。第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントに関する開口の各組み合わせが、それに対応した、サンプルの照射幅を有する。従って、一例において、コントローラ１７は、測定されたパラメータを、各組の設定に関するサンプルの照射幅と比較する。コントローラ１７は、第１のビームマスクコンポーネント２２及び第２のビームマスクコンポーネント２５の開口のどの組み合わせが、入射Ｘ線ビームに、測定されたサンプルの幅に対して大きさ的に最も似たサンプル６の幅を照射させることになるかを決定し得る。この場合、選択された開口は、サンプルだけでなくサンプルステージの一部も照射するビームサイズをもたらすことがある。一部の実施形態において、コントローラ１７は、開口のどの組み合わせが、サンプルの外側の領域を照射することなく、サンプルの最大照射幅をもたらすことになるかを決定してもよい。
第３ステップ５４にて、コントローラ１７が、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２２５に、第２ステップでコントローラ１７によって選択された設定へと第１のビームマスクコンポーネント２２を動かすための信号を送る。コントローラはまた、第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータ２５５に、第２ステップで第２のビームマスクコンポーネント２５について選択された設定へと第２のビームマスクコンポーネント２５を動かすための信号を送る。
第１のビームマスクコンポーネント２２及び／又は第２のビームマスクコンポーネント２５を用いて入射Ｘ線ビームの大きさを変えることにより、Ｘ線分析装置からの寄生散乱を最小化することが可能である。特に、サンプルステージからの寄生散乱を最小化することが可能である。コントローラ１７は、サンプル６の幅及び／又は長さに基づいて、第１のビームマスクコンポーネント２２及びオプションで第２のビームマスクコンポーネント２５の最適な設定を選択する。従って、サンプルステージによって散乱されるＸ線からの信号を最小化しながら、サンプルによって回折／散乱されるＸ線の強度を最大化することが可能である。斯くして、高品質な測定結果を得ることができる。
これは特に、サンプルのバッチ内の複数のサンプルを測定するのに有用である。バッチ内のサンプルは大きさ的に様々であり得る。結果として、バッチ内のサンプルの全てに単一のビームサイズを使用することは、最適な結果を提供しない。バッチ内の各サンプルについてサンプルの大きさを計算し、バッチ内の各サンプルについて第１及び／又は第２のビームマスクの最適な設定を選択することにより、バッチ内の各サンプルに対して実行される測定に関して、強度を最大化し且つ寄生散乱を最小化することが可能である。
表１は、本発明の実施形態に従った、Ｘ線分析装置の様々なコンポーネントについての幾つかの例示的設定を示している。“マスク設定”では、入射Ｘ線ビームの発散を制限する開口が入射Ｘ線ビーム経路内に配置されるように、該当するビームマスクコンポーネントが設定される。例えば、その第１／第２ビームマスクコンポーネントが第１の設定又は第３の設定にある。第２の設定では、その開口は入射Ｘ線ビームの発散を制限せず、故に、第２の設定は“マスク設定”ではない。
Figure 0007398875000001
Figure 0007398875000002
上述の方法のいずれにおいても、コントローラは、Ｘ線分析装置のコンポーネントについての情報に基づいて、測定された強度を正規化して、正規化強度を生成するように構成され得る。コントローラは、強度をそれに関して測定された入射角に従って正規化することによって正規化計算を実行し、又は、測定された強度を第１のビームマスクコンポーネント及びオプションで第２のビームマスクコンポーネントの設定に従って正規化するように正規化計算を実行する。特に、コントローラは、入射Ｘ線ビーム経路内に配置された（１つ以上の）開口の幅に従って、測定された強度を正規化するように構成される。
この正規化は、コントローラ１７によって実行され得る。代わりに、例えばプロセッサ（図示せず）などの異なるエンティティによって正規化が実行されてもよい。この場合、プロセッサは好ましくは、正規化すべき測定強度とともに、入射Ｘ線ビームの角度についての情報、及び／又は第１のビームマスクコンポーネント及びオプションで第２のビームマスクコンポーネントの設定についての情報を受信する。
当業者が理解することには、Ｘ線検出器は任意のタイプのＸ線検出器とし得る。例えば、Ｘ線検出器は、２Ｄモード、１Ｄモード、又は０Ｄモードで動作されることができる２Ｄ検出器である。ブラッグ・ブレンターノ測定法では、典型的に１Ｄモードが使用される。ＳＡＸＳ測定法及び反射率測定法では、Ｘ線検出器の数チャネルのみがアクティブにされる。
一部の実施形態において、Ｘ線分析装置はビーム調整ユニットを含まない。
一部の実施形態において、コントローラは、サンプルの長さを計算するように構成される。サンプルの長さを測定するために、図５ａ及び図５ｂに示されたのと同じ手順が実行されるが、サンプルステージはｘ方向に移動するように制御される。
一部の実施形態において、Ｘ線分析装置は第２のビームマスクコンポーネントを含まない。これらの実施形態では、コントローラは、第１のビームマスクコンポーネントの異なる設定についてサンプルの照射幅を決定することによって、第１のビームマスクコンポーネントの設定を選択するように構成される。
第１のビームマスクコンポーネント及び第２のビームマスクコンポーネントは丸くなくてもよく、代わりに、僅かに丸められてもよいし、長方形又はその他の形状であってもよい。
一部の実施形態において、第２のビームマスクコンポーネント２５は、第１のビームマスクコンポーネントと同じ開口セットを少なくとも有する。他の実施形態において、第２のビームマスクコンポーネントは、第１のビームマスクコンポーネントに対して追加の開口又は異なる開口セットを有する。

Claims (23)

  1. Ｘ線分析装置であって、
    Ｘ線を生成するＸ線源と、
    サンプルを支持するように構成されたサンプルステージであり、前記Ｘ線源によって生成されたＸ線が、前記サンプルを照射する入射Ｘ線ビームを定めるように、前記Ｘ線源及び当該サンプルステージが配置され、前記入射Ｘ線ビームが、前記Ｘ線源から入射Ｘ線ビーム経路に沿って前記サンプルに導かれる、サンプルステージと、
    前記入射Ｘ線ビーム経路内で前記Ｘ線源と前記サンプルとの間に配置された第１のビームマスクコンポーネントであり、本体と、前記入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限する第１の開口と、前記入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限しない第２の開口と、を有する第１のビームマスクコンポーネントと、
    を有し、
    前記第１のビームマスクコンポーネントは、第１の設定及び第２の設定を有し、
    前記第１の設定においては、前記第１の開口が、前記入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限するように前記入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ前記第２の開口が、前記入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、
    前記第２の設定においては、前記第２の開口が、前記入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ前記本体及び前記第１の開口が、前記入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、且つ
    当該Ｘ線分析装置は更に、
    前記入射Ｘ線ビームによって交わられる平面内で前記第１のビームマスクコンポーネントを動かすことによって、前記第１のビームマスクコンポーネントの設定を前記第１の設定と前記第２の設定との間で変更するように、第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成されたコントローラ、
    を有し、
    前記コントローラは、前記サンプルの寸法に関するパラメータを計算し、該計算されたパラメータに基づいて前記第１のビームマスクコンポーネントの前記設定を変更するように構成され、
    当該Ｘ線分析装置は更にＸ線検出器を有し、前記コントローラは、前記サンプルの第１の寸法を計算するパラメータ計算手順を、
    前記サンプルを前記入射Ｘ線ビームに対して移動させるように当該Ｘ線分析装置を制御し、
    Ｘ線の強度における第１の変化を検出することによって、前記サンプルの第１のエッジを検出し、
    Ｘ線の強度における第２の変化を検出することによって、前記サンプルの第２のエッジを検出し、
    前記第１のエッジと前記第２のエッジとの間の距離を計算することによって、前記サンプルの前記第１の寸法を計算する、
    ことによって実行するように構成される、
    Ｘ線分析装置。
  2. 当該Ｘ線分析装置は更に、
    前記第１のビームマスクコンポーネントと前記サンプルとの間に配置された第２のビームマスクコンポーネントであり、本体と、前記入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限する第１の開口と、第２の開口と、を有する第２のビームマスクコンポーネント、
    を有し、
    前記第２のビームマスクコンポーネントは、第１の設定及び第２の設定を有し、
    該第１の設定においては、該第１の開口が、前記入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ該第２の開口が、前記入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、
    該第２の設定においては、該第２の開口が、前記入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、且つ該本体及び該第１の開口が、前記入射Ｘ線ビーム経路の外に配置され、且つ
    前記コントローラは、前記入射Ｘ線ビームによって交わられる平面内で前記第２のビームマスクコンポーネントを動かすことによって、前記第２のビームマスクコンポーネントの設定を前記第１の設定と前記第２の設定との間で変更するように、第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成される、
    請求項１に記載のＸ線分析装置。
  3. 前記コントローラは、第１の測定モード、第２の測定モード、第３の測定モード、及び第４の測定モードのうちのいずれか２つの間で、前記第１のビームマスクコンポーネント及び前記第２のビームマスクコンポーネントをそれぞれ動かすように、前記第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータ及び前記第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成され、
    前記第１の測定モードにおいて、前記第１のビームマスクコンポーネントは前記第１の設定にあり、前記第２のビームマスクコンポーネントは前記第１の設定にあり、
    前記第２の測定モードにおいて、前記第１のビームマスクコンポーネントは前記第１の設定にあり、前記第２のビームマスクコンポーネントは前記第２の設定にあり、
    前記第３の測定モードにおいて、前記第１のビームマスクコンポーネントは前記第２の設定にあり、前記第２のビームマスクコンポーネントは前記第２の設定にあり、
    前記第４の測定モードにおいて、前記第１のビームマスクコンポーネントは前記第２の設定にあり、前記第２のビームマスクコンポーネントは前記第１の設定にある、
    請求項２に記載のＸ線分析装置。
  4. 前記コントローラは、前記サンプルの寸法に関するパラメータを計算し、該計算されたパラメータに基づいて前記第１のビームマスクコンポーネント及び／又は前記第２のビームマスクコンポーネントの前記設定を変更するように構成される、請求項２又は３に記載のＸ線分析装置。
  5. 前記コントローラは、前記パラメータ計算手順を実行する前に、前記第１のビームマスクコンポーネントを前記第１の設定へと動かすように前記第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御し、且つ前記パラメータ計算手順を実行する前に、前記第２のビームマスクコンポーネントを前記第１の設定へと動かすように前記第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御するように構成される、請求項４に記載のＸ線分析装置。
  6. 前記コントローラは、
    前記パラメータ計算手順を実行した後に、前記第１のビームマスクコンポーネントを前記第２の設定へと動かすように前記第１ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御する
    ように構成される、請求項５に記載のＸ線分析装置。
  7. 前記コントローラは、
    前記パラメータ計算手順を実行した後に、前記第２のビームマスクコンポーネントを前記第２の設定へと動かすように前記第２ビームマスクコンポーネントアクチュエータを制御する
    ように構成される、請求項５に記載のＸ線分析装置。
  8. 当該Ｘ線分析装置は更に、前記サンプルを撮像するように構成されたカメラを有し、前記コントローラは、
    前記サンプルの画像を撮影するように前記カメラを制御し、且つ
    前記サンプルの前記画像を分析して、前記サンプルの寸法を計算する
    ように構成される、請求項１乃至７のいずれかに記載のＸ線分析装置。
  9. 当該Ｘ線分析装置は、前記サンプルからＸ線を受けるように構成されたＸ線検出器と、前記サンプルと前記Ｘ線検出器との間に配置された調節可能スリットとを有し、前記コントローラは、前記調節可能スリットの開口を制御するように構成される、請求項１乃至８のいずれかに記載のＸ線分析装置。
  10. 当該Ｘ線分析装置は更に、前記入射Ｘ線ビームの発散を制限するための調節可能な発散スリットを有し、前記調節可能な発散スリットは、前記入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、前記コントローラは、前記調節可能な発散スリットの開口を制御するように構成される、請求項１乃至９のいずれかに記載のＸ線分析装置。
  11. 前記コントローラは、前記サンプルの第２の寸法を計算する第２パラメータ計算手順を実行するように構成され、該第２パラメータ計算手順は、
    前記サンプルを第１の位置から第２の位置まで回転させるように当該Ｘ線分析装置を制御し、
    前記第２の寸法に対して実質的に平行な方向に前記サンプルを前記入射Ｘ線ビームに対して移動させるように当該Ｘ線分析装置を制御し、
    Ｘ線の強度における第１の変化を検出することによって、前記サンプルの第３のエッジを検出し、
    Ｘ線の強度における第２の変化を検出することによって、前記サンプルの第４のエッジを検出し、
    前記第３のエッジと前記第４のエッジとの間の距離を計算することによって、前記サンプルの前記第２の寸法を計算し、
    前記サンプルを前記第２の位置から前記第１の位置まで回転させるように当該Ｘ線分析装置を制御する
    ことを有する、請求項１に記載のＸ線分析装置。
  12. 前記コントローラは、前記コントローラによって計算された前記サンプルの寸法に基づいて、前記調節可能スリットの開口を制御するように構成される、請求項９に記載のＸ線分析装置。
  13. 前記第１のビームマスクコンポーネントは、前記第１のビームマスクコンポーネントを回転させることによって、前記第１の設定と前記第２の設定との間で動くことが可能である、請求項２、３、４、５、６、又は７に記載のＸ線分析装置。
  14. 前記第２のビームマスクコンポーネントは、前記第２のビームマスクコンポーネントを回転させることによって、前記第１の設定と前記第２の設定との間で動くことが可能である、請求項１３に記載のＸ線分析装置。
  15. 前記第１のビームマスクコンポーネントは、前記入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限するための少なくとも２つの開口を有する、請求項２、３、４、５、６、又は７に記載のＸ線分析装置。
  16. 前記第１のビームマスクコンポーネント及び／又は前記第２のビームマスクコンポーネントは、前記入射Ｘ線ビームに対して実質的に垂直な平面内で動くように構成される、請求項２、３、４、５、６、又は７に記載のＸ線分析装置。
  17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載のＸ線分析装置を使用する方法であって、
    前記サンプルを前記入射Ｘ線ビームに対して移動させ、
    Ｘ線の強度における第１の変化を検出することによって、前記サンプルの第１のエッジを検出し、
    Ｘ線の強度における第２の変化を検出することによって、前記サンプルの第２のエッジを検出し、
    前記第１のエッジと前記第２のエッジとの間の距離を計算することによって、前記サンプルの寸法を計算する
    ことによって、パラメータ計算手順を実行することを有する方法。
  18. 前記パラメータ計算手順を実行した後に、前記第１のビームマスクコンポーネントを前記第２の設定に位置付ける、ことを更に有する請求項１７に記載の方法。
  19. 前記パラメータ計算手順を実行した後に、計算されたパラメータに基づいて第１のビームマスクコンポーネントの設定を選択して、前記第１のビームマスクコンポーネントを前記選択された設定に位置付ける、ことを更に有する請求項１７に記載の方法。
  20. 前記Ｘ線分析装置は、前記サンプルからＸ線を受けるように構成されたＸ線検出器と、前記サンプルと前記Ｘ線検出器との間に配置された調節可能スリットとを有し、当該方法は更に、前記コントローラによって計算された前記寸法に基づいて前記調節可能スリットの開口を調節するように前記Ｘ線分析装置を制御することを有する、請求項１７乃至１９のいずれかに記載の方法。
  21. 前記Ｘ線分析装置は、前記入射Ｘ線ビームの発散を制限するための調節可能な発散スリットを有し、当該方法は更に、前記コントローラによって計算された前記寸法に基づいて前記調節可能な発散スリットの開口を調節するように前記Ｘ線分析装置を制御する、ことを更に有する請求項１７乃至２０のいずれかに記載の方法。
  22. 前記第２のビームマスクコンポーネントは、前記入射Ｘ線ビームの大きさ及び／又は発散を制限するための少なくとも２つの開口を有する、請求項１５に記載のＸ線分析装置。
  23. 前記Ｘ線分析装置は、請求項２に記載のＸ線分析装置であり、当該方法は更に、前記パラメータに基づいて第２のビームマスクコンポーネントの設定を選択して、前記第２のビームマスクコンポーネントを該選択された設定に位置付けることを有する、請求項１８に記載の方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3719484T3 (pl) * 2019-04-04 2024-05-13 Malvern Panalytical B.V. Urządzenie i sposób kształtowania wiązki promieniowania rentgenowskiego

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998020329A1 (en) 1996-11-05 1998-05-14 Philips Electronics N.V. X-ray analysis apparatus provided with a double collimator mask
JP2000266701A (ja) 1999-03-18 2000-09-29 Seiko Instruments Inc 蛍光ｘ線分析装置
JP2003222698A (ja) 2002-01-31 2003-08-08 Seiko Instruments Inc Ｘ線分析装置
JP2006329944A (ja) 2005-05-30 2006-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蛍光ｘ線分析装置
JP2008526284A (ja) 2004-12-30 2008-07-24 ヘルムホルツ・ツェントルム・ミュンヒェン・ドイチェス・フォルシュンクスツェントルム・フューア・ゲズントハイト・ウント・ウムベルト（ゲーエムベーハー） エネルギー入力ビームをコリメートするための方法及び装置
JP2008203245A (ja) 2007-01-23 2008-09-04 Sii Nanotechnology Inc Ｘ線分析装置及びｘ線分析方法
JP2010025868A (ja) 2008-07-23 2010-02-04 Shimadzu Corp Ｘ線分析装置
JP2013221745A (ja) 2012-04-12 2013-10-28 Horiba Ltd Ｘ線検出装置
JP2015129666A (ja) 2014-01-07 2015-07-16 富士通株式会社 Ｘ線分析方法及びｘ線分析装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8201343A (nl) * 1982-03-31 1983-10-17 Philips Nv Roentgen analyse apparaat met instelbare strooistralenspleet.
JP2853261B2 (ja) * 1989-05-16 1999-02-03 三菱マテリアル株式会社 金属分析方法および分析装置
JPH02132352A (ja) * 1989-06-23 1990-05-21 Shimadzu Corp Ｘ線分析装置
JP2720131B2 (ja) * 1992-05-15 1998-02-25 株式会社日立製作所 Ｘ線反射プロファイル測定方法及び装置
JPH06138059A (ja) * 1992-10-26 1994-05-20 Toshiba Corp Ｘ線透視検査装置
JPH10186096A (ja) * 1996-12-26 1998-07-14 Hitachi Medical Corp Ｘ線可動絞り装置
JP3757199B2 (ja) * 2002-09-03 2006-03-22 株式会社リガク Ｘ線小角散乱光学系
DE102004052350B4 (de) * 2004-10-28 2008-01-10 Bruker Axs B.V. Röntgendiffraktometer mit Wechselapertur
US7443959B2 (en) * 2006-10-10 2008-10-28 Oxford Instruments Analytical Oy Selective irradiation of small target area in X-ray fluorescent spectroscopy
EP1947448B1 (en) * 2007-01-19 2013-07-03 Panalytical B.V. X-ray diffraction equipment for X-ray scattering
US7593510B2 (en) * 2007-10-23 2009-09-22 American Science And Engineering, Inc. X-ray imaging with continuously variable zoom and lateral relative displacement of the source
JP2013522622A (ja) * 2010-03-14 2013-06-13 ラピスカン システムズ、インコーポレイテッド ビーム形成装置
US9384938B2 (en) * 2010-09-28 2016-07-05 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements
FR2981450B1 (fr) * 2011-10-17 2014-06-06 Eads Europ Aeronautic Defence Systeme et procede de controle de la qualite d'un objet
JP6021319B2 (ja) * 2011-12-02 2016-11-09 東芝メディカルシステムズ株式会社 Ｘ線診断装置
EP2634566B1 (en) * 2012-02-28 2019-03-27 Malvern Panalytical B.V. Microdiffraction
JP6096418B2 (ja) * 2012-04-12 2017-03-15 株式会社堀場製作所 Ｘ線検出装置
US10151713B2 (en) * 2015-05-21 2018-12-11 Industrial Technology Research Institute X-ray reflectometry apparatus for samples with a miniscule measurement area and a thickness in nanometers and method thereof
US20180303440A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Digit Medical Corporation Automatically controlled x-ray irradiation field limiting device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998020329A1 (en) 1996-11-05 1998-05-14 Philips Electronics N.V. X-ray analysis apparatus provided with a double collimator mask
JP2000266701A (ja) 1999-03-18 2000-09-29 Seiko Instruments Inc 蛍光ｘ線分析装置
JP2003222698A (ja) 2002-01-31 2003-08-08 Seiko Instruments Inc Ｘ線分析装置
JP2008526284A (ja) 2004-12-30 2008-07-24 ヘルムホルツ・ツェントルム・ミュンヒェン・ドイチェス・フォルシュンクスツェントルム・フューア・ゲズントハイト・ウント・ウムベルト（ゲーエムベーハー） エネルギー入力ビームをコリメートするための方法及び装置
JP2006329944A (ja) 2005-05-30 2006-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蛍光ｘ線分析装置
JP2008203245A (ja) 2007-01-23 2008-09-04 Sii Nanotechnology Inc Ｘ線分析装置及びｘ線分析方法
JP2010025868A (ja) 2008-07-23 2010-02-04 Shimadzu Corp Ｘ線分析装置
JP2013221745A (ja) 2012-04-12 2013-10-28 Horiba Ltd Ｘ線検出装置
JP2015129666A (ja) 2014-01-07 2015-07-16 富士通株式会社 Ｘ線分析方法及びｘ線分析装置

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