KR20190087561A - X선 반사율 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 X선 반사율 측정 장치는, 시료 표면(8a)으로의 집광 X선 빔(6)의 조사 각도를 변화시키는 조사 각도 가변 수단(10)과, 고정된 위치 민감형 검출기(14)와, 조사 각도 가변 수단(10)에 의한 집광 X선 빔(6)의 조사 각도(θ)의 변화에 동기하여, 위치 민감형 검출기(14)에 있어서 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 내에 위치하는 검출 소자(11)에 대해서만, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)의 반사 각도마다, 대응하는 검출 소자(11)의 검출 강도를 적산하는 반사 강도 산출 수단(15)을 구비한다.

Description

X선 반사율 측정 장치
관련 출원
본 출원은, 2016년 11월 29일 출원의 일본 특허 출원 제2016-231401의 우선권을 주장하는 것이고, 그것들 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로 해서 인용한다.
본 발명은 X선 반사율 측정 장치에 관한 것이다.
종래, X선 반사율 측정에서는, 박막 등의 시료에 X선 빔을 조사하고, 반사 X선에 대하여 반사 각도와 X선 반사율의 관계인 반사율 곡선을 얻고, 그 반사율 곡선에 기초하여 시료의 막 두께, 표면 조도, 밀도 등을 분석하지만, 반사율 곡선을 얻는 데 있어서, 예를 들어 고니오미터를 사용하여, 평행 X선 빔의 X선원을 회전시키는 데 동기시켜 반사 X선의 검출 수단을 회전시키는 X선 반사율 측정 장치가 있다[특허문헌 1의 도 1의 (B) 등]. 이 장치에서는, X선원과 검출 수단을 동기시켜 필요한 반사 각도의 범위에서 회전시키므로, 구조가 복잡해짐과 함께 측정에 시간을 필요로 하고, 또한 침상 또는 띠상으로 좁힌 평행 X선 빔을 조사하므로, 시료에 따라서는 반사 X선의 강도가 충분하지 않아, 고정밀도의 분석을 하기 위해서는 측정에 시간을 더 필요로 한다.
이에 비해, 반사율 곡선을 얻는 데 있어서, 고정된 X선원으로부터 집광 X선 빔을 시료에 조사하고, 시료에서 반사되어 발산하는 반사 X선 빔에 대하여, 반사 X선 빔을 구성하는 상이한 반사 각도의 반사 X선의 각 강도를, 고정된 위치 민감형 검출기에 있어서 각 반사 각도에 대응하는 검출 소자로 검출하는 X선 반사율 측정 장치가 있다(특허문헌 2의 도 1 등). 이 장치에서는, X선원도 위치 민감형 검출기도 고정되어 있으므로, 구조가 간단함과 함께 측정이 단시간에 끝나고, 또한 집광 X선 빔을 조사하므로, 반사 X선의 강도가 부족한 경우도 적다.
일본 특허 공개 제2005-265742호 공보 일본 특허 공개 제2004-191376호 공보
그러나, 특허문헌 2에 기재된 장치에서는, 집광 X선 빔의 집광 각도, 즉 반사 X선 빔의 발산 각도의 범위(폭)에서밖에, 반사율 곡선이 얻어지지 않기 때문에, 시료에 따라서는 충분한 반사 각도 범위의 반사율 곡선이 얻어지지 않아, 고정밀도의 분석을 할 수 없는 경우가 있다. 한편, 반사 각도 범위를 확장하려고 집광 X선 빔의 집광 각도를 지나치게 크게 취하면, 산란 X선에 의한 백그라운드가 증가하여, 높은 다이내믹 레인지의 반사율 곡선이 얻어지지 않기 때문에, 마찬가지로 고정밀도의 분석을 할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 본 발명은 상기 종래의 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 비교적 간단한 구조이면서, 단시간에 충분한 반사 각도 범위에서 충분한 강도의 반사 X선을 얻음과 함께, 산란 X선에 의한 백그라운드를 충분히 저감시켜, 고정밀도의 분석을 할 수 있는 X선 반사율 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 X선 반사율 측정 장치는, X선을 방사하는 X선원, 상기 X선원으로부터의 X선을 집광하는 집광 소자, 및 상기 집광 소자에 의해 집광된 X선의 집광 각도 폭을 제한하여 집광 X선 빔을 형성하는 슬릿을 갖는 집광 X선 빔 형성 수단과, 시료가 적재되는 시료대를 갖고, 그 시료대를 높이 방향으로 이동시켜 시료 표면의 높이를 조절하는 시료 높이 조절 수단과, 시료 표면으로의 집광 X선 빔의 조사 각도를 변화시키는 조사 각도 가변 수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 X선 반사율 측정 장치는, 높이 방향으로 배치된 복수의 검출 소자를 갖고, 집광 X선 빔이 시료에서 반사된 반사 X선 빔에 대하여, 반사 X선 빔을 구성하는 상이한 반사 각도의 반사 X선의 각 강도를 대응하는 상기 검출 소자로 검출하는 위치 민감형 검출기와, 상기 조사 각도 가변 수단에 의한 집광 X선 빔의 조사 각도의 변화에 동기하여, 상기 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 내에 위치하는 상기 검출 소자에 대해서만, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도마다, 대응하는 상기 검출 소자의 검출 강도를 적산하는 반사 강도 산출 수단을 구비한다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 의하면, X선 빔의 조사 각도를 변화시키지만, 집광 각도 폭을 갖는 집광 X선 빔과 고정된 위치 민감형 검출기를 사용하여, 필요한 반사 각도의 범위에 대하여, 집광 각도 폭에서는 부족한 분만큼 집광 X선 빔의 조사 각도를 변화시키면 되므로, 비교적 간단한 구조이면서, 단시간에 충분한 반사 각도 범위에서 충분한 강도의 반사 X선이 얻어짐과 함께, 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 내에 위치하는 검출 소자에 대해서만, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도마다, 대응하는 검출 소자의 검출 강도를 적산하므로, 산란 X선에 의한 백그라운드를 충분히 저감시켜, 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 있어서는, 상기 조사 각도 가변 수단이, 시료 표면 상의 축을 중심으로 상기 집광 X선 빔 형성 수단을 회전시킴으로써, 시료 표면으로의 집광 X선 빔의 조사 각도를 변화시키는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 조사 각도 가변 수단에 의해 집광 X선 빔의 조사 각도가 변화될 때에, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도와, 그 반사 각도의 반사 X선의 강도를 검출하는 검출 소자의 대응 관계가 불변이다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 있어서는, 시료 표면에 있어서의 집광 X선 빔의 조사 위치로부터 상기 위치 민감형 검출기의 수광면까지의 수광 거리에 기초하여, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 상이한 반사 각도와, 각 반사 X선의 강도를 검출해야 할 상기 검출 소자의 높이 방향의 위치가 삼각 측거법에 의해 대응되어 있고, 상기 수광 거리를 교정하는 교정 수단을 구비하고, 상기 교정 수단이, 전반사 임계각이 기지인 임계각 기준 시료에 대하여, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도와 상기 반사 강도 산출 수단이 산출한 대응하는 상기 검출 소자의 적산 검출 강도의 관계에 기초하여, 전반사 임계각에 대응하는 검출 소자의 높이 방향의 위치를 구하고, 구한 높이 방향의 위치와 상기 기지인 전반사 임계각에 기초하여 삼각 측거법에 의해 교정 후의 상기 수광 거리를 산출하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 수광 거리가 적절하게 교정되어, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 있어서는, 상기 교정 수단이, 표면에 성막된 박막의 막 두께값이 기지인 막 두께값 기준 시료에 대하여, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도와 상기 반사 강도 산출 수단이 산출한 대응하는 상기 검출 소자의 적산 검출 강도의 관계에 기초하여, 막 두께값에 대응하는 검출 소자의 높이 방향의 진동 주기 길이를 구함과 함께, 상기 기지인 막 두께값에 기초하여 대응하는 반사 각도 방향의 진동 주기 각도를 구하고, 구한 높이 방향의 진동 주기 길이와 반사 각도 방향의 진동 주기 각도에 기초하여 삼각 측거법에 의해 교정 후의 상기 수광 거리를 산출하는 것도 바람직하다. 이 경우에도, 수광 거리가 적절하게 교정되어, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 있어서는, 집광 X선 빔을 형성하는 상기 슬릿이, 집광 각도 폭을 더 제한하여 대략 평행 X선 빔을 형성하는 가변 슬릿이고, 상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료 표면의 높이를 반할 높이로 설정하는 반할 높이 설정 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 반할 높이 설정 수단은, 반할법에 기초하여, 먼저, 상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료를 후퇴시킨 상태에서, 상기 가변 슬릿으로 형성된 대략 평행 X선 빔을 상기 위치 민감형 검출기를 향해 조사하고, 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출한 상기 검출 소자의 검출 강도를 반할 개시 강도로서 기억한다. 그리고, 상기 시료 높이 조절 수단 및 상기 조사 각도 가변 수단을 동작시키면서, 시료에서 반사된 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출하는 상기 검출 소자의 검출 강도를 감시하고, 감시하고 있는 검출 강도가 상기 반할 개시 강도의 1/2로 되고, 또한 상기 조사 각도 가변 수단에 의해 대략 평행 X선 빔의 조사 각도를 증감시키면 감시하고 있는 검출 강도가 감소하는 상태의 시료 표면의 높이를 반할 높이로서 설정한다.
이 경우에는, 본래 반할법의 적용이 곤란한 집광 광학계의 장치이면서, 대략 평행 X선 빔을 형성함으로써 반할법을 적용할 수 있으므로, 반할 높이를 적절하게 설정할 수 있다. 여기서, 시료 표면의 높이를 검출하는 위치 센서를 구비하고, 상기 반할 높이 설정 수단이, 소정의 시료에 대하여 설정한 반할 높이를 상기 위치 센서로 검출하여 기억하고, 임의의 시료에 대하여 상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료 표면의 높이를 기억한 반할 높이로 설정하면, 새로운 시료마다 반할법을 적용할 필요가 없어, 더욱 바람직하다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 있어서는, 각 검출 소자의 높이 방향의 위치에 대응되는 반사 각도를 보정하는 반사 각도 보정 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 반사 각도 보정 수단은, 먼저, 상기 조사 각도 가변 수단에 의한 조사 각도가 0도의 설정이고 또한 상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료를 후퇴시킨 상태에서, 상기 가변 슬릿으로 형성된 대략 평행 X선 빔을 상기 위치 민감형 검출기를 향해 조사한 경우에 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출한 상기 검출 소자의 높이 방향의 위치를 원점 높이 위치로서 기억하고 있다. 그리고, 상기 조사 각도 가변 수단에 의한 조사 각도가 전반사 임계각보다도 작은 설정 각도이고 또한 상기 반할 높이 설정 수단에 의한 반할 높이의 설정이고, 상기 가변 슬릿으로 형성되고 시료에서 반사된 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출한 상기 검출 소자의 높이 방향의 위치를 설정 각도 대응 높이 위치로서 기억한다.
또한, 상기 반사 각도 보정 수단은, 상기 반사 강도 산출 수단에 의한 반사 각도마다의 대응하는 상기 검출 소자의 검출 강도의 적산에 대하여, 상기 원점 높이 위치, 상기 수광 거리, 상기 설정 각도 및 상기 설정 각도 대응 높이 위치에 기초하여 삼각 측거법에 의해 보정 후의 반사 각도를 산출한다. 이 경우에는, 반할 높이 설정 수단에 의한 반할 높이의 설정 후에 시료 표면이 다소 기울어져 있어도, 신속하고 또한 적절하게 반사 각도를 보정할 수 있으므로, 신속하게, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다. 특히, 전술한 바람직한 구성에 의해, 반할 높이 설정 수단이, 소정의 시료에 대하여 설정한 반할 높이를 위치 센서로 검출하여 기억하고, 임의의 시료에 대하여 시료 표면의 높이를 기억한 반할 높이로 설정하는 경우에는, 새로운 시료마다 반할법을 적용하지 않고, 시료 표면의 기울기에 관하여 더 신속하고 또한 적절하게 반사 각도를 보정할 수 있으므로, 더 신속하고, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 있어서는, 상기 위치 민감형 검출기가, 수광면의 일부에 대하여 반사 X선 빔의 강도를 감쇠시키는 어테뉴에이터를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 전반사 영역의 반사 각도에 대응하는 검출 소자에 있어서 검출 강도의 포화를 방지할 수 있으므로, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다. 또한, 상기 집광 X선 빔 형성 수단이, 시료 표면에 있어서의 집광 X선 빔의 조사 위치에 근접하여 배치되는 나이프 에지 슬릿을 더 갖는 것도 바람직하다. 이 경우에는, 집광 X선 빔 형성 수단으로부터 나오고, 직접 또는 공기에 의해 산란되고 위치 민감형 검출기를 향하는 X선을 차폐하여 백그라운드를 저감하므로, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
본 발명의 X선 반사율 측정 장치에 있어서는, 상기 반사 강도 산출 수단이, 상기 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 내에 위치하는 상기 검출 소자에 대해서만, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도마다, 대응하는 상기 검출 소자의 검출 강도를 적산하는 데 있어서, 상기 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 외에 위치하는 상기 검출 소자의 검출 강도에 기초하여 백그라운드 강도를 구하고, 그 백그라운드 강도를 빼는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 검출은 되지만 적산하는 대상이 되지는 않는, 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 외에 위치하는 검출 소자의 검출 강도를 이용하여, 적산 대상의 검출 소자의 검출 강도에 대하여 백그라운드 강도를 구하여 빼므로, 백그라운드 강도를 구하기 위한 별도의 측정이 불필요해, 신속하게 백그라운드를 더 저감하고, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
청구범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 적어도 두 구성의 어떤 조합이든 본 발명에 포함된다. 특히, 청구범위의 각 청구항의 둘 이상의 어떤 조합이든 본 발명에 포함된다.
본 발명은 첨부의 도면을 참고로 한 이하의 적합한 실시 형태의 설명으로부터 더 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시 형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에 있어서의 동일한 부품 번호는 동일 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 X선 반사율 측정 장치의 개략도이다.
도 2는 동 장치에 의한 백그라운드 보정을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 X선 반사율 측정 장치에서 얻어진 반사율 곡선을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태인 X선 반사율 측정 장치에 대하여 도면에 따라 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 장치는, X선(2)을 방사하는 X선관인 X선원(1), X선원(1)으로부터의 X선(2)을 집광하는 분광 미러인 집광 소자(3) 및, 집광 소자(3)에 의해 집광된 X선(4)의 집광 각도 폭을 1도 정도로 제한하여 집광 X선 빔(6)을 형성하는 슬릿(5)을 갖는 집광 X선 빔 형성 수단(7)을 구비한다. 여기서, 슬릿(5)은 슬릿 폭이 30㎛ 정도로 됨으로써 집광 각도 폭을 더 제한하고, 집광 각도가 1mrad 이하, 바람직하게는 0.5mrad 이하인 대략 평행 X선 빔(17)을 형성하는 가변 슬릿(5)이다. 또한, 집광 X선 빔 형성 수단(7)은 시료 표면(8a)에 있어서의 집광 X선 빔(6)의 조사 위치(조사된 집광 X선 빔이 도 1의 지면에 수직인 선상으로 됨)에 근접하여 배치되는 나이프 에지 슬릿(22)을 더 갖는다. 나이프 에지 슬릿(22)에 의해, 집광 X선 빔 형성 수단(7)으로부터 나오고, 직접 또는 공기에 의해 산란되고 후술하는 위치 민감형 검출기(14)를 향하는 X선을 차폐하여 백그라운드를 저감하므로, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 장치는, 시료(8)가 적재되는 시료대(9a)를 갖고 그 시료대(9a)를 높이 방향으로 이동시켜 시료 표면(8a)의 높이를 조절하는 시료 높이 조절 수단(9)과, 시료 표면(8a)으로의 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ를 몇번 정도 변화시키는 조사 각도 가변 수단(10)을 구비한다. 여기서, 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ는, 예를 들어 집광 X선 빔(6)을 구성하고, 시료 표면(8a)으로 상이한 입사 각도로 입사하는 입사 X선 중, 중앙의 입사 X선(6c)의 입사 각도 θ로 나타낼 수 있다. 본 실시 형태의 장치에서는, 조사 각도 가변 수단(10)은 시료 표면(8a) 상의 축 O를 중심으로 집광 X선 빔 형성 수단(7)을 회전시킴으로써, 시료 표면(8a)으로의 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ를 변화시킨다.
또한, 본 실시 형태의 장치는, 높이 방향으로 배치된 복수의 검출 소자(11)를 갖고, 집광 X선 빔(6)이 시료(8)에서 반사된 반사 X선 빔(12)에 대하여, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 상이한 반사 각도의 반사 X선(13)의 각 강도를 대응하는 검출 소자(11)로 검출하는 위치 민감형 검출기(14)를 구비한다. 각 검출 소자(11)의 높이 방향의 폭은, 예를 들어 75㎛이다. 도 1에서는, 위치 민감형 검출기(14)의 일부를 파단하여 도시하고 있고, 예를 들어 상이한 반사 각도의 반사 X선(13A, 13B, 13C, 13D, 13E)에, 상이한 검출 소자(11A, 11B, 11C, 11D, 11E)가 각각 대응하고 있다. 또한, 도 1에 있어서는, 도시와 이해의 용이를 위해, 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ[반사 X선 빔(12)에 있어서의 중앙의 반사 각도이기도 함], 집광 X선 빔(6)의 집광 각도[반사 X선 빔(12)의 발산 각도이기도 함], 검출 소자(11)의 배열 피치 등은 모두 과대하게 도시하고 있다.
위치 민감형 검출기(10)는 높이 방향으로 직선상으로 배열된 복수의 검출 소자(11)를 갖는 일차원 검출기여도 되고, 높이 방향을 포함하여 도 1의 지면에 수직인 평면 내에 배열된 복수의 검출 소자를 갖는 이차원 검출기여도 되지만, 본 실시 형태의 장치에서는, 일차원 검출기를 사용하고 있다. 이 위치 민감형 검출기(14)는, 수광면(14a)의 일부에 대하여 반사 X선 빔(12)의 강도를 감쇠시키는 어테뉴에이터(21)를 갖는다. 이 어테뉴에이터(21)를 가짐으로써, 전반사 영역의 반사 각도에 대응하는 검출 소자(11)에 있어서 검출 강도의 포화를 방지할 수 있으므로, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 장치는, 조사 각도 가변 수단(10)에 의한 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ의 변화에 동기하여, 위치 민감형 검출기(14)에 있어서 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 내에 위치하는 검출 소자(11)(도 1에서는, 11A-11E)에 대해서만, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)(도 1에서는, 13A-13E)의 반사 각도마다, 대응하는 검출 소자(11)(도 1에서는, 11A-11E)의 검출 강도를 적산하는 반사 강도 산출 수단(15)을 구비한다. 반사 강도 산출 수단(15)은 후술하는 교정 수단(16A), 반할 높이 설정 수단(18), 반사 각도 보정 수단(20)과 함께, 이 X선 반사율 측정 장치를 제어하는, 예를 들어 컴퓨터인 제어 수단(23)에 포함된다.
여기서, 본 실시 형태의 장치가 구비하는 조사 각도 가변 수단(10)에 의하면, 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ가 변화될 때에, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)의 반사 각도와, 그 반사 각도의 반사 X선(13)의 강도를 검출하는 검출 소자(11)의 대응 관계는 불변이다. 예를 들어, 도 1의 반사 X선(13C)의 반사 각도에는 검출 소자(11C)가 대응하고, 이 대응 관계는 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ가 변화되어도 바뀌지 않는다.
단, 이 조사 각도 가변 수단(10) 대신에, 시료 표면(8a) 상의 축 O를 중심으로 시료대(9a)를 회전시킴으로써, 시료 표면(8a)으로의 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ를 변화시키는 조사 각도 가변 수단을 구비해도 된다. 이 경우에는, 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ가 α만큼 증가하면, 어느 반사 각도에 대응하는 검출 소자(11)는, α에 상당하는 높이분만큼 높은 위치의 검출 소자(11)로 바뀌므로, 반사 각도마다 검출 강도를 적산하기 위해서는, 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ의 변화에 동기하여, 각 반사 각도에 대응하는 검출 소자(11)를 추적하면서 검출 강도를 적산한다.
본 실시 형태의 장치에 의하면, 집광 X선 빔(6)의 조사 각도 θ를 변화시키지만, 집광 각도 폭을 갖는 집광 X선 빔(6)과 고정된 위치 민감형 검출기(14)를 사용하여, 필요한 반사 각도의 범위에 대하여, 집광 각도 폭에서는 부족한 분만큼 집광 X선 빔(6)의 조사 각도를 변화시키면 되므로, 비교적 간단한 구조이면서, 단시간에 충분한 반사 각도 범위에서 충분한 강도의 반사 X선(13)이 얻어진다. 그리고, 위치 민감형 검출기(14)에 있어서 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 내에 위치하는 검출 소자(11)에 대해서만, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)의 반사 각도마다, 대응하는 검출 소자(11)의 검출 강도를 적산하고, 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 외에 위치하는 검출 소자(11)의 검출 강도는 제외하므로, 산란 X선에 의한 백그라운드를 충분히 저감하여, 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 장치에 있어서는, 시료 표면(8a)에 있어서의 집광 X선 빔(6)의 조사 위치[전술한 시료 표면(8a) 상의 축과 동일한 O로 나타남)로부터 위치 민감형 검출기(14)의 수광면(14a)까지의 수광 거리 L에 기초하여, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)의 상이한 반사 각도와, 각 반사 X선(13)의 강도를 검출해야 할 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치가 삼각 측거법에 의해 대응되어 있고, 수광 거리 L을 교정하는 교정 수단(16A)을 구비한다. 이 교정 수단(16A)은 전반사 임계각 θC가 기지인 임계각 기준 시료(8A)에 대하여, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)의 반사 각도와 반사 강도 산출 수단(15)이 산출한 대응하는 검출 소자(11)의 적산 검출 강도의 관계에 기초하여, 전반사 임계각 θC에 대응하는 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치 xC를 구하고, 구한 높이 방향의 위치 xC와 기지인 전반사 임계각 θC에 기초하여 삼각 측거법에 의해 교정 후의 수광 거리 L을 산출한다.
구체적으로는, 반사 각도와 대응하는 검출 소자(11)의 적산 검출 강도와의 관계는, 소위 반사율 곡선에 상당하므로, 반사 각도의 증대에 비해 적산 검출 강도가 급격하게 감소한 변곡점의 반사 각도가 전반사 임계각 θC이고, 전반사 임계각 θC, 즉 변곡점의 반사 각도에 대응하는 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치 xC가 구해지고, 다음 식(1)로부터 교정 후의 수광 거리 L이 산출된다. 이와 같이, 교정 수단(16A)에 의해, 수광 거리 L이 적절하게 교정되어, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
Figure pct00001
상술한 교정 수단(16A) 대신에, 이하의 교정 수단(16B)을 구비해도 된다. 이 교정 수단(16B)은, 표면에 성막된 박막의 막 두께값이 기지인 막 두께값 기준 시료(8B)에 대하여, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)의 반사 각도와 반사 강도 산출 수단(15)이 산출한 대응하는 검출 소자(11)의 적산 검출 강도의 관계에 기초하여, 막 두께값에 대응하는 검출 소자(11)의 높이 방향의 진동 주기 길이 Δx를 구함과 함께, 기지인 막 두께값에 기초하여 대응하는 반사 각도 방향의 진동 주기 각도 Δθ를 구하고, 구한 높이 방향의 진동 주기 길이 Δx와 반사 각도 방향의 진동 주기 각도 Δθ에 기초하여 삼각 측거법에 의해 교정 후의 수광 거리 L을 산출한다.
구체적으로는, 전술한 바와 같이 반사 각도와 대응하는 검출 소자(11)의 적산 검출 강도와의 관계는, 소위 반사율 곡선에 상당하므로, 반사 각도의 증대에 비해 적산 검출 강도가 증감하는 진동 주기 각도가 막 두께값에 대응하는바, 그 진동 주기 각도에 대응하는 검출 소자(11)의 높이 방향의 진동 주기 길이 Δx가 구해지고, 한편, 기지인 막 두께값에 기초하여 이론적으로 산출된 반사율 곡선으로부터 막 두께값에 대응하는 반사 각도 방향의 진동 주기 각도 Δθ가 구해지고, 다음 식(2)로부터 교정 후의 수광 거리 L이 산출된다. 이와 같이, 교정 수단(16B)에 의해서도, 수광 거리 L이 적절하게 교정되어, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
Figure pct00002
또한, 본 실시 형태의 장치는, 시료 높이 조절 수단(9)에 의해 시료 표면(8a)의 높이를 반할 높이로 설정하는 반할 높이 설정 수단(18)을 구비한다. 반할 높이 설정 수단(18)은, 반할법에 기초하여, 먼저, 시료 높이 조절 수단(9)에 의해 시료(8)를 후퇴시킨 상태에서, 전술한 가변 슬릿(5)으로 형성된 대략 평행 X선 빔(17)을 위치 민감형 검출기(14)를 향해 조사하고, 대략 평행 X선 빔(17)의 강도를 검출한 검출 소자(11)의 검출 강도를 반할 개시 강도로서 기억한다. 그리고, 시료 높이 조절 수단(9) 및 조사 각도 가변 수단(10)을 동작시키면서, 시료(8)에서 반사된 대략 평행 X선 빔(17)의 강도를 검출하는 검출 소자(11)의 검출 강도를 감시하고, 감시하고 있는 검출 강도가 상기 반할 개시 강도의 1/2로 되고, 또한 조사 각도 가변 수단(10)에 의해 대략 평행 X선 빔(17)의 조사 각도 θ를 증감시키면 감시하고 있는 검출 강도가 감소하는 상태의 시료 표면(8a)의 높이를 반할 높이로서 설정한다.
이와 같이, 원래 반할법의 적용이 곤란한 집광 광학계의 장치이면서, 대략 평행 X선 빔(17)을 형성함으로써 반할법을 적용할 수 있으므로, 반할 높이를 적절하게 설정할 수 있다. 여기서, 본 실시 형태의 장치는, 시료 표면(8a)의 높이를 검출하는 위치 센서(19)를 구비하고, 반할 높이 설정 수단(18)이, 소정의 시료(8)에 대하여 설정한 반할 높이를 위치 센서(19)로 검출하여 기억하고, 임의의 시료(8)에 대하여 시료 높이 조절 수단(9)에 의해 시료 표면(8a)의 높이를 기억한 반할 높이로 설정하므로, 새로운 시료(8)마다 반할법을 적용할 필요가 없다.
또한, 본 실시 형태의 장치는, 각 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치에 대응되는 반사 각도를 보정하는 반사 각도 보정 수단(20)을 구비한다. 반사 각도 보정 수단(20)은, 먼저, 조사 각도 가변 수단(10)에 의한 조사 각도가 0도의 설정이고 또한 시료 높이 조절 수단(9)에 의해 시료(8)를 후퇴시킨 상태에서, 가변 슬릿(5)으로 형성된 대략 평행 X선 빔(17)을 위치 민감형 검출기(14)를 향해 조사한 경우에 대략 평행 X선 빔(17)의 강도를 검출한 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치를 원점 높이 위치 xO으로서 기억하고 있다. 그리고, 조사 각도 가변 수단(10)에 의한 조사 각도가, 검출 강도를 안정적으로 얻을 수 있는, 전반사 임계각보다도 작은 설정 각도 θS이고, 또한 반할 높이 설정 수단(18)에 의한 반할 높이의 설정이고, 가변 슬릿(5)으로 형성되어 시료(8)에서 반사된 대략 평행 X선 빔(17)의 강도를 검출한 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치를 설정 각도 대응 높이 위치 x로서 기억한다. 또한, 반사 강도 산출 수단(15)에 의한 반사 각도마다의 대응하는 검출 소자(11)의 검출 강도의 적산에 대하여, 원점 높이 위치 xO, 수광 거리 L, 설정 각도 θS 및 설정 각도 대응 높이 위치 x에 기초하여 삼각 측거법에 의해 보정 후의 반사 각도를 산출한다.
구체적으로는, 반할 높이 설정 수단(18)에 의한 반할 높이의 설정 후, 분석 대상의 시료(8)에 대하여 수평해야 할 시료 표면(8a)이, 예를 들어 조사 각도 θ가 작아지는 방향(도 1에 있어서의 시계 방향)으로 δ만큼 기울어져 있었다고 하면, 대략 평행 X선 빔(17)의 조사 각도가 전반사 임계각보다도 작은 설정 각도 θS에 있어서, 실제의 조사 각도 θ는 θS－δ이다. 대략 평행 X선 빔(17)의 조사 각도가 θS의 설정에 있어서, 시료 표면(8a)이 수평인 경우의 설정 각도 대응 높이 위치를 xS라고 하면, 설정 각도 대응 높이 위치가 x로 되는 시료 표면(8a)의 기울기 δ에 대하여, 다음 식(3)이 얻어지고, 원점 높이 위치 xO을 0이라고 하고, xS＝LtanθS를 대입하면 식(4)가 얻어진다.
Figure pct00003
Figure pct00004
설정 각도 θS와 실제의 조사 각도 θ의 관계는, 보정 전의 반사 각도와 보정 후의 반사 각도의 관계이기도 하므로, 시료 표면(8a)이 수평인 경우의 반사 각도로부터 식(4)로 표현되는 시료 표면(8a)의 기울기 δ를 뺌으로써, 보정 후의 반사 각도가 산출된다.
이와 같이, 반사 각도 보정 수단(20)에 의해, 반할 높이 설정 수단(18)에 의한 반할 높이의 설정 후에 시료 표면(8a)이 다소 기울어져 있어도, 신속하고 또한 적절하게 반사 각도를 보정할 수 있으므로, 신속하게, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다. 특히, 본 실시 형태의 장치에서는, 반할 높이 설정 수단(18)이, 소정의 시료(8)에 대하여 설정한 반할 높이를 위치 센서(19)로 검출하여 기억하고, 임의의 시료(8)에 대하여 시료 표면(8a)의 높이를 기억한 반할 높이로 설정할 수 있는 점에서, 새로운 시료(8)마다 반할법을 적용하지 않고, 시료 표면(8a)의 기울기 δ에 관하여 더 신속하고 또한 적절하게 반사 각도를 보정할 수 있으므로, 더 신속하고, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
또한, 집광 X선 빔(6)에 포함되고 시료 표면(8a)으로 입사하는 입사 X선의 입사 각도와 그 입사 X선이 반사된 반사 X선(13)의 반사 각도는 동일하고, 각 반사 각도에 대하여 기하학적인 관계로부터 검출 소자(11)가 대응되므로, 시료 표면(8a)의 기울기 δ에 관하여, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)의 반사 각도를 보정한다는 것은, 각 반사 각도에 대응하는 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치를 보정한다는 것이나, 조사 각도 θ를 보정한다는 것과 등가, 동의이다.
또한, 본 실시 형태의 장치에 있어서는, 반사 강도 산출 수단(15)이, 위치 민감형 검출기(14)에 있어서 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 내에 위치하는 검출 소자(11)(도 1에서는, 11A-11E)에 대해서만, 반사 X선 빔(12)을 구성하는 반사 X선(13)(도 1에서는, 13A-13E)의 반사 각도마다, 대응하는 검출 소자(11)(도 1에서는, 11A-11E)의 검출 강도를 적산하는 데 있어서, 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 외에 위치하는 검출 소자(11)의 검출 강도에 기초하여 백그라운드 강도를 구하고, 그 백그라운드 강도를 뺀다.
이 백그라운드 보정의 구체예에 대하여, 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 집광 X선 빔(6)의 어느 조사 각도에 있어서의 각 검출 소자(11)의 검출 강도를 연결하여 도시하고 있고, 횡축은 검출 소자(11)의 번호로 검출 소자(11)의 높이 방향의 위치에 대응하고 있고, 종축은 검출 강도이다. 횡축에 있어서 2개의 이점쇄선에 낀 영역 P(이하, 피크 영역이라고도 함)에 있는 검출 소자(11)가, 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 내에 위치하고 있다.
먼저, 이 피크 영역 P의 좌우 근방에, 횡축 방향에 있어서 소정 거리만큼 이격되어 소정 폭을 갖는, 백그라운드의 샘플링 영역 BG1, BG2(도 2에서는, 수평이 아니라, 우측 하향의 "["으로 나타내고 있음)를 설정한다. 그리고, 각 샘플링 영역 BG1, BG2에 있어서 검출 강도의 평균값을 산출하고, 산출한 검출 강도의 평균값을 각 샘플링 영역 BG1, BG2에 있어서의 횡축 방향의 중심의 검출 강도(이하, 대표 검출 강도라고도 함)라고 한다.
또한, 양 샘플링 영역 BG1, BG2의 대표 검출 강도를 나타내는 2점을 연결하는 1차 함수(직선이고, 도 2에서는 파선으로 나타내고 있음)를 구하고, 피크 영역 P 내에 있어서, 구한 직선 상의 강도를 각 검출 소자(11)의 백그라운드 강도로서, 각 검출 소자(11)의 검출 강도로부터 뺀다. 또한, 백그라운드 강도의 감산은, 개개의 검출 강도에 대하여 행해도 되고, 검출 강도와 마찬가지로 반사 X선(13)의 반사 각도마다 백그라운드 강도를 적산하고, 적산 후의 백그라운드 강도를 적산 후의 검출 강도로부터 뺌으로써 행해도 된다. 또한, 백그라운드의 샘플링 영역의 설정이나, 백그라운드 강도의 구하는 방법에 대해서는, 상기 예에 한정되지 않고, 다양하게 생각된다.
이 백그라운드 보정에 의하면, 검출은 되지만 적산하는 대상은 되지 않는, 반사 X선 빔(12)의 발산 각도 폭 외(도 2에서는, 피크 영역 P 외)에 위치하는 검출 소자(11)의 검출 강도를 이용하여, 적산 대상의(도 2에서는, 피크 영역 P 내의) 검출 소자(11)의 검출 강도에 대하여 백그라운드 강도를 구하여 빼므로, 백그라운드 강도를 구하기 위한 별도의 측정이 불필요해, 신속히 백그라운드를 더 저감하고, 더 고정밀도의 분석을 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 X선 반사율 측정 장치에서 얻어진 반사율 곡선을 도시하고 있고, 횡축은 반사 X선(13)의 반사 각도이다. 표시되어 있는 2개의 반사율 곡선 중, 하측이 상술한 백그라운드 보정을 행한 것, 상측이 행하지 않은 것이고, 어느 것에 있어서도, 충분히 넓은 반사 각도 범위에 있어서 충분히 높은 다이내믹 레인지에서 반사율이 얻어지고 있고, 특히 상술한 백그라운드 보정을 행하면 다이내믹 레인지가 2자릿수 정도 더 향상되는 것이 이해된다.
이상과 같이, 도면을 참조하면서 적합한 실시예를 설명했지만, 당업자라면 본건 명세서를 보고, 자명한 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 용이하게 상정할 것이다. 따라서, 그와 같은 변경 및 수정은 첨부의 청구범위로부터 정해지는 본 발명의 범위 내의 것이라고 해석된다.
1 : X선원
2 : X선원으로부터의 X선
3 : 집광 소자
4 : 집광 소자에 의해 집광된 X선
5 : 슬릿(가변 슬릿)
6 : 집광 X선 빔
7 : 집광 X선 빔 형성 수단
8 : 시료
8a : 시료 표면
8A : 임계각 기준 시료
8B : 막 두께값 기준 시료
9 : 시료 높이 조절 수단
9a : 시료대
10 : 조사 각도 가변 수단
11 : 검출 소자
12 : 반사 X선 빔
13 : 반사 X선
14 : 위치 민감형 검출기
14a : 위치 민감형 검출기의 수광면
15 : 반사 강도 산출 수단
16A, 16B : 교정 수단
17 : 대략 평행 X선 빔
18 : 반할 높이 설정 수단
19 : 위치 센서
20 : 반사 각도 보정 수단
21 : 어테뉴에이터
22 : 나이프 에지 슬릿
O : 시료 표면 상의 축(집광 X선 빔의 조사 위치)
x : 설정 각도 대응 높이 위치
xO : 원점 높이 위치
θ : 집광 X선 빔의 조사 각도
θS : 설정 각도

Claims (10)

  1. X선을 방사하는 X선원, 상기 X선원으로부터의 X선을 집광하는 집광 소자, 및 상기 집광 소자에 의해 집광된 X선의 집광 각도 폭을 제한하여 집광 X선 빔을 형성하는 슬릿을 갖는 집광 X선 빔 형성 수단과,
    시료가 적재되는 시료대를 갖고, 그 시료대를 높이 방향으로 이동시켜 시료 표면의 높이를 조절하는 시료 높이 조절 수단과,
    시료 표면으로의 집광 X선 빔의 조사 각도를 변화시키는 조사 각도 가변 수단과,
    높이 방향으로 배치된 복수의 검출 소자를 갖고, 집광 X선 빔이 시료에서 반사된 반사 X선 빔에 대하여, 반사 X선 빔을 구성하는 상이한 반사 각도의 반사 X선의 각 강도를 대응하는 상기 검출 소자로 검출하는 위치 민감형 검출기와,
    상기 조사 각도 가변 수단에 의한 집광 X선 빔의 조사 각도의 변화에 동기하여, 상기 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 내에 위치하는 상기 검출 소자에 대해서만, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도마다, 대응하는 상기 검출 소자의 검출 강도를 적산하는 반사 강도 산출 수단을 구비한, X선 반사율 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조사 각도 가변 수단이, 시료 표면 상의 축을 중심으로 상기 집광 X선 빔 형성 수단을 회전시킴으로써, 시료 표면으로의 집광 X선 빔의 조사 각도를 변화시키는, X선 반사율 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시료 표면에 있어서의 집광 X선 빔의 조사 위치로부터 상기 위치 민감형 검출기의 수광면까지의 수광 거리에 기초하여, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 상이한 반사 각도와, 각 반사 X선의 강도를 검출해야 할 상기 검출 소자의 높이 방향의 위치가 삼각 측거법에 의해 대응되어 있고,
    상기 수광 거리를 교정하는 교정 수단을 구비하고,
    상기 교정 수단이, 전반사 임계각이 기지인 임계각 기준 시료에 대하여, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도와 상기 반사 강도 산출 수단이 산출한 대응하는 상기 검출 소자의 적산 검출 강도의 관계에 기초하여, 전반사 임계각에 대응하는 검출 소자의 높이 방향의 위치를 구하고, 구한 높이 방향의 위치와 상기 기지인 전반사 임계각에 기초하여 삼각 측거법에 의해 교정 후의 상기 수광 거리를 산출하는, X선 반사율 측정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시료 표면에 있어서의 집광 X선 빔의 조사 위치로부터 상기 위치 민감형 검출기의 수광면까지의 수광 거리에 기초하여, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 상이한 반사 각도와, 각 반사 X선의 강도를 검출해야 할 상기 검출 소자의 높이 방향의 위치가 삼각 측거법에 의해 대응되어 있고,
    상기 수광 거리를 교정하는 교정 수단을 구비하고,
    상기 교정 수단이, 표면에 성막된 박막의 막 두께값이 기지인 막 두께값 기준 시료에 대하여, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도와 상기 반사 강도 산출 수단이 산출한 대응하는 상기 검출 소자의 적산 검출 강도의 관계에 기초하여, 막 두께값에 대응하는 검출 소자의 높이 방향의 진동 주기 길이를 구함과 함께, 상기 기지인 막 두께값에 기초하여 대응하는 반사 각도 방향의 진동 주기 각도를 구하고, 구한 높이 방향의 진동 주기 길이와 반사 각도 방향의 진동 주기 각도에 기초하여 삼각 측거법에 의해 교정 후의 상기 수광 거리를 산출하는, X선 반사율 측정 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 집광 X선 빔을 형성하는 전기 슬릿이, 집광 각도 폭을 더 제한하여 대략 평행 X선 빔을 형성하는 가변 슬릿이며,
    상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료 표면의 높이를 반할 높이로 설정하는 반할 높이 설정 수단을 구비하고,
    상기 반할 높이 설정 수단이, 반할법에 기초하여,
    상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료를 후퇴시킨 상태에서, 상기 가변 슬릿으로 형성된 대략 평행 X선 빔을 상기 위치 민감형 검출기를 향해 조사하고, 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출한 상기 검출 소자의 검출 강도를 반할 개시 강도로서 기억하고,
    상기 시료 높이 조절 수단 및 상기 조사 각도 가변 수단을 동작시키면서, 시료에서 반사된 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출하는 상기 검출 소자의 검출 강도를 감시하고, 감시하고 있는 검출 강도가 상기 반할 개시 강도의 1/2로 되고, 또한 상기 조사 각도 가변 수단에 의해 대략 평행 X선 빔의 조사 각도를 증감시키면 감시하고 있는 검출 강도가 감소하는 상태의 시료 표면의 높이를 반할 높이로서 설정하는, X선 반사율 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 시료 표면의 높이를 검출하는 위치 센서를 구비하고,
    상기 반할 높이 설정 수단이, 소정의 시료에 대하여 설정한 반할 높이를 상기 위치 센서로 검출하여 기억하고, 임의의 시료에 대하여 상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료 표면의 높이를 기억한 반할 높이로 설정하는, X선 반사율 측정 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 각 검출 소자의 높이 방향의 위치에 대응되는 반사 각도를 보정하는 반사 각도 보정 수단을 구비하고,
    상기 반사 각도 보정 수단이,
    상기 조사 각도 가변 수단에 의한 조사 각도가 0도의 설정이고 또한 상기 시료 높이 조절 수단에 의해 시료를 후퇴시킨 상태에서, 상기 가변 슬릿으로 형성된 대략 평행 X선 빔을 상기 위치 민감형 검출기를 향해 조사한 경우에 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출한 상기 검출 소자의 높이 방향의 위치를 원점 높이 위치로서 기억하고 있고,
    상기 조사 각도 가변 수단에 의한 조사 각도가 전반사 임계각보다도 작은 설정 각도이고 또한 상기 반할 높이 설정 수단에 의한 반할 높이의 설정이고, 상기 가변 슬릿으로 형성되어 시료에서 반사된 대략 평행 X선 빔의 강도를 검출한 상기 검출 소자의 높이 방향의 위치를 설정 각도 대응 높이 위치로서 기억하고,
    상기 반사 강도 산출 수단에 의한 반사 각도마다의 대응하는 상기 검출 소자의 검출 강도의 적산에 대하여, 상기 원점 높이 위치, 상기 수광 거리, 상기 설정 각도 및 상기 설정 각도 대응 높이 위치에 기초하여 삼각 측거법에 의해 보정 후의 반사 각도를 산출하는, X선 반사율 측정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 민감형 검출기가, 수광면의 일부에 대하여 반사 X선 빔의 강도를 감쇠시키는 어테뉴에이터를 갖는, X선 반사율 측정 장치.
  9. 제1항에 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집광 X선 빔 형성 수단이, 시료 표면에 있어서의 집광 X선 빔의 조사 위치에 근접하여 배치되는 나이프 에지 슬릿을 더 갖는, X선 반사율 측정 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 강도 산출 수단이, 상기 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 내에 위치하는 상기 검출 소자에 대해서만, 반사 X선 빔을 구성하는 반사 X선의 반사 각도마다, 대응하는 상기 검출 소자의 검출 강도를 적산하는데 있어서, 상기 위치 민감형 검출기에 있어서 반사 X선 빔의 발산 각도 폭 외에 위치하는 상기 검출 소자의 검출 강도에 기초하여 백그라운드 강도를 구하고, 그 백그라운드 강도를 빼는, X선 반사율 측정 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11579099B2 (en) 2019-10-14 2023-02-14 Industrial Technology Research Institute X-ray reflectometry apparatus and method thereof for measuring three dimensional nanostructures on flat substrate
CN111076900B (zh) * 2019-12-13 2021-10-22 北方夜视技术股份有限公司 测量平面龙虾眼光学器件聚焦性能的真空测试装置和方法
US11625844B2 (en) * 2020-05-11 2023-04-11 The Boeing Company Rapid effective case depth measurement of a metal component using physical surface conditioning

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10185846A (ja) * 1996-10-25 1998-07-14 Technos Kenkyusho:Kk Ｘ線分析装置およびｘ線照射角設定方法
JP2002365242A (ja) * 2001-06-06 2002-12-18 Ricoh Co Ltd 反射率測定装置およびその使用方法
JP2004191376A (ja) 2002-12-06 2004-07-08 Jordan Valley Applied Radiation Ltd Ｘ線反射計用のビームセンタリング方法及び角度較正方法
JP2005265742A (ja) 2004-03-22 2005-09-29 Rigaku Corp Ｘ線反射率の測定方法
JP2007024894A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Jordan Valley Semiconductors Ltd 試料の検査方法および装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001004909A (ja) * 1999-06-18 2001-01-12 Olympus Optical Co Ltd 自動焦点調節装置を有するカメラ
US6891627B1 (en) * 2000-09-20 2005-05-10 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension and overlay of a specimen
US7062013B2 (en) 2001-04-12 2006-06-13 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. X-ray reflectometry of thin film layers with enhanced accuracy
JP2003202306A (ja) * 2002-01-08 2003-07-18 Japan Science & Technology Corp 試料基板と反射板を用いてｘ線が多重全反射して収束する構成にした全反射蛍光ｘ線分析法および該分析装置
CN100485373C (zh) * 2004-07-14 2009-05-06 西南技术工程研究所 短波长x射线衍射测量装置和方法
JP2007212260A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Mitsubishi Electric Corp 反射率測定装置、反射率測定方法及び表示パネルの製造方法
US7920676B2 (en) * 2007-05-04 2011-04-05 Xradia, Inc. CD-GISAXS system and method
JP5470525B2 (ja) * 2009-04-28 2014-04-16 株式会社リガク 全反射蛍光ｘ線分析装置
US8111807B2 (en) * 2009-09-16 2012-02-07 Rigaku Corporation Crystallite size analysis method and apparatus using powder X-ray diffraction
US8243878B2 (en) * 2010-01-07 2012-08-14 Jordan Valley Semiconductors Ltd. High-resolution X-ray diffraction measurement with enhanced sensitivity
US8687766B2 (en) * 2010-07-13 2014-04-01 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Enhancing accuracy of fast high-resolution X-ray diffractometry
US9417195B2 (en) * 2010-07-30 2016-08-16 Rigaku Corporation Method and its apparatus for x-ray diffraction
US8437450B2 (en) * 2010-12-02 2013-05-07 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Fast measurement of X-ray diffraction from tilted layers
JP2013096750A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Hamamatsu Photonics Kk Ｘ線分光検出装置
CN102589452B (zh) * 2012-01-17 2014-09-24 华南师范大学 测量薄膜厚度和折射率的方法及装置
EP2778665B1 (en) * 2013-03-15 2019-05-08 Bruker AXS GmbH X-ray analyzing system for x-ray scattering analysis
CN205363813U (zh) * 2015-12-25 2016-07-06 天津滨海光热反射技术有限公司 反射率计快速测量辅助定位装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10185846A (ja) * 1996-10-25 1998-07-14 Technos Kenkyusho:Kk Ｘ線分析装置およびｘ線照射角設定方法
JP2002365242A (ja) * 2001-06-06 2002-12-18 Ricoh Co Ltd 反射率測定装置およびその使用方法
JP2004191376A (ja) 2002-12-06 2004-07-08 Jordan Valley Applied Radiation Ltd Ｘ線反射計用のビームセンタリング方法及び角度較正方法
JP2005265742A (ja) 2004-03-22 2005-09-29 Rigaku Corp Ｘ線反射率の測定方法
JP2007024894A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Jordan Valley Semiconductors Ltd 試料の検査方法および装置

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