WO2013107698A1 - Probenpositioniereinrichtung und verfahren zu ihrem betrieb - Google Patents

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WO2013107698A1
WO2013107698A1 PCT/EP2013/050510 EP2013050510W WO2013107698A1 WO 2013107698 A1 WO2013107698 A1 WO 2013107698A1 EP 2013050510 W EP2013050510 W EP 2013050510W WO 2013107698 A1 WO2013107698 A1 WO 2013107698A1
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WO
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sample
axis
displacement
sample positioning
positioning
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/050510
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Nutsch
Ina Holfelder
Rolf Fliegauf
Jan Weser
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig und Berlin
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Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig und Berlin filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G01N23/20025—Sample holders or supports therefor

Definitions

  • the invention is in the field of measurement technology and relates specifically to a positioning device for a sample or a substrate, a sample positioning table, a method for its operation and a measuring device.
  • a variety of measurement methods is known, such as irradiation with an X-ray and the measurement of reflection, diffraction, fluorescence, photoemission etc, or scattering of the beam on the sample.
  • x-ray radiation such as optically visible light, UV radiation, Gamma rays or particle beams can be used to irradiate the sample, depending on the method of measurement used.
  • the sample For the purpose of measurement, the sample must be positioned and aligned relative to an incident beam.
  • a sample positioning device is used.
  • the emitted, reflected, fluoresced or diffracted beams can likewise be detected, registered and / or analyzed with detectors also to be positioned accordingly.
  • the sample be particularly sensitive to the angle of the sample surface to the incident beam, but often also to the irradiated point on the sample and to the preferred orientation of the sample ⁇ e.g. Crystal orientation or lateral structures) to the incident beam can be adjusted as desired.
  • typical multi-axis positioning systems provide two linear tables, arranged perpendicular to one another, through which the sample is fed vertically. can be moved to each other in the x and y directions.
  • a rotating device for adjusting the inclination of the sample surface, the entire surface area of the sample can be placed in the examination focus of a measuring apparatus. The crystal or sample orientation remains unchanged, so that it must be set before the sample is positioned.
  • Another variant for sample positioning combines a single linear stage with a rotator so that by adjusting corresponding polar coordinates, i. by suitable combination of linear and rotary movement, each point of the sample can be brought into the focus of the examination device.
  • the linear stage can be downsized by this combination of movements and does not have to span the entire extent of the sample
  • the sample can be rotated by 180 °.
  • the orientation of the sample is not adjustable independently of the position and changes with the operation of the rotary motion.
  • the preferred orientation is thus only at two angular positions of the rotating device, which differ by 180 °.
  • a positioning device for samples which exclusively provides for a bearing of the sample on linearly actuatable actuators, but which are arranged at different angles to the sample such that a combined movement of the linear Actuators can also realize rotational movements and tilting movements of the sample.
  • US Pat. No. 7035373 B2 discloses a positioning device which connects a tilting device to a rotating device which carries two displacement devices for linear movements of the sample.
  • the sample positioning described there is provided with a diagnostic apparatus for X-ray diffraction ver ⁇ connected, which has a radiation source with an optical system so as ⁇ a detector system with a corresponding rotating means for the detector.
  • the present invention has the object, a sample positioning, a
  • Probenpositioniertisch a measuring device and a corresponding method to create, with as few turning and shifting devices in the smallest possible space a reliable, accurate and reproducible adjustment of a sample position and possibly even further parameters ⁇ z. Angle of incidence, preferential orientation of the sample).
  • Sample positioning device according to claim 1, the sample positioning table according to claim 9 or 10, a measuring device according to claim 13 and a method according to claim 14.
  • the sample positioning device provides a sample holder to which a preferably flat sample can be fastened, wherein the sample holder is rotatable about a first axis by means of a first rotating means.
  • the first rotary device is mounted by means of a first displacement device on the part of a second rotary device rotatable about a second axis, wherein the second axis is substantially collinear with the first axis and wherein the first displacement device opposes a translatory movement of the first rotary device allows the second rotating means such that the distance between the first and the second axis is variable.
  • the sample is so varied movable that on the one hand each point of the sample, in particular the sample surface , Can be brought to a predetermined point in space, which corresponds to the examination area of an examination device / measuring device.
  • the orientation of the sample i. the preferred orientation of the sample, adjustable with respect to the predetermined direction of incidence of an examination beam. It is not primarily on the order of
  • Actuation of the first rotating device, the second rotating device and the first displacement device are particularly easy explained by the following example: If there is a sample in the sample holder and is the point to be examined on the sample surface fixed, then, especially when the second axis of the second rotating device passes through the examination area, a setting is particularly simple in that first the sample point to be examined by a translational displacement by means of the first displacement device and a rotation by means of the first rotating device in Then, the second rotating means rotates the sample together with the first rotating means and the first shifting means until the structure of the sample takes the desired angle relative to the incident beam.
  • a sample can thus be fastened to the sample holder, regardless of its orientation, which can be done, for example, by clamping, gluing or other joining methods.
  • Electrostatic chucks, vacuum chucks, pin chucks and the like can also be used as sample holders. Thereafter, the sample is brought into the desired examination position and orientation as described above and examined thereon.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the first displacement device is set up such that the translational movement of the first rotating device is substantially perpendicular to the first axis.
  • the first Displacement device be designed such that the direction of movement extends radially to the first axis.
  • the first displacement device is designed in such a way that it allows a linear movement.
  • a straight-line movement is particularly simple and exactly feasible, for example by means of a so-called linear table.
  • it may also movements of the first displacement device on a curved
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the second rotating means is mounted directly or indirectly on a tilting device, which allows an inclination of the sample holder about a third axis, which to the second axis
  • the sample can be tilted relative to an examination beam such that the structure, e.g. the crystal orientation or a lateral structuring, the sample occupies a desired angle of incidence in relation to the incident beam.
  • Radiation that has interacted with the sample is then also to be rotated upon actuation of the tilting device. If the third axis of the tilting device is perpendicular to the second axis and in particular to the first axis, by an operation of the tilting device to the angle of incidence on the Sample neither changed the position of the sample nor its orientation ⁇ .
  • Sin predetermined inclination range of the tilting device may for example be 15 ° or 30 °.
  • the invention can also provide advantageous that the third axis intersects the area in which can be placed on the sample holder, a sample, particularly the sample ⁇ surface.
  • the sample is merely rotated around the examination area so that the examined area of the sample is not changed by adjusting the inclination.
  • the region of the sample to be examined is not penetrated by the third axis due to individual design and size of the sample or by attachment of the sample to the sample holder, it may be advantageous to provide a second displacement device which permits a displacement of the sample holder along the sample holder first and / or second axis allows.
  • This second displacement device then permits a fine adjustment, for example perpendicular to the sample surface, in particular along the first and / or second axis, whereby the point of the sample to be examined can be brought to the third axis of the tilting device, for example.
  • the second displacement device is arranged between the first rotation device and the first displacement device or between the first displacement device and the second rotation device or between the second rotation device and the tilting device.
  • the direction of displacement of the second displacement device is referred to hereinafter as y
  • currency ⁇ rend the displacement direction of the first displacement means is designated by z.
  • the second displacement means a rectilinear movement he ⁇ made possible.
  • the invention also relates, except to a sample positioning device of the type described above, to a sample positioning table having at least two juxtaposed in a line
  • the sample positioning table can be equipped with a plurality of samples, which can be examined one after the other, whereby each individual sample can be optimally positioned with respect to the examination device by means of the sample positioning device assigned to it.
  • Two, three or more sample positioning means may be arranged on a sample positioning table. These are advantageously arranged linearly one behind the other, so that they can be successively brought into the desired position by a linear movement of the sample positioning.
  • the invention also relates to a measuring device with a sample positioning device according to the type described above and / or with a sample positioning table of the type described, wherein the second axis advantageously extends through the examination area of the measuring device.
  • the invention relates to a method for operating a sample positioning of the type described, wherein a sample is attached to the sample holder and by the operation of the first rotating means and the first displacement means a region of the sample to be examined is positioned so that it from the second Axis is interspersed.
  • An advantageous embodiment of the method also provides that after the operation of the first rotating means and the first displacement means, the second rotating means is actuated to achieve the desired orientation of the sample.
  • the invention will be shown with reference to an exemplary embodiment in a drawing and subsequently described. 1 shows schematically the interaction of the first and second rotating means with the first displacement device
  • FIG. 2 shows possible displacement and rotation movements of the combined first rotating device and the first displacement device in a view along the first and second rotation axis, the movement path of a point on a sample during a displacement of the sample by means of the first displacement device and a subsequent rotation of the first rotation device
  • FIG. 3 shows a perspective view of the overall view of the rotating devices involved, displacement devices and the tilting device, another compilation of the rotating devices, displacement devices and the tilting device, a further different combination of rotating devices, displacement devices and the tilting device analogous to FIGS. 4 and 5.
  • Fig. 8 is a three-dimensional schematic representation of a first asset-side perspec ⁇ Drehein- direction together with a second encryption shifting means
  • Fig. 9 shows the basic concept of the third displacement device, if several Probenpositionier Anlagenen in one
  • Measuring device can be arranged and
  • Figure 1 shows functionally the interaction of a first rotating device, a displacement device and a second rotating device.
  • the first turning device may, for example, have a disc-shaped sample holder, which is mounted so as to be rotatable in the manner of a goniometer relative to a base plate, so that the sample holder can move in accordance with the
  • the base plate may be mounted on a linear stage whose direction of movement is represented by the second arrow 2.
  • Rotary device is not shown concretely, can be arranged on a turntable, which belongs to the second rotating device and is rotatably mounted according to the third arrow 3 on a second base plate.
  • the first rotary device in the sense of the first arrow 1 creates around the first axis la
  • the second rotating device is rotatable about the second axis 3a in the sense of the third arrow 3.
  • the first axis and the second axis la 3a not covered üb ⁇ SHORT- together, but to each other at a distance and can be advantageous co-linear zuei ⁇ Nander aligned.
  • the distance between the axes la, 3a can be adjusted.
  • Figure 2 shows in a view along the axes la, 3a, which are assumed to be co-linear with each other, the possible directions of movement.
  • a point / region 4 to be examined on sample 5 is assumed.
  • the sample 5 is shown in its Ansposition by means of solid lines as a rectangular, flat body.
  • the sample is rotatable about the first axis la, which is represented by the arrows 6.
  • the aim of a combined movement by means of the first rotary device and the first displacement device is in the example shown to position the region to be examined 4 such that the second axis 3a passes therethrough.
  • the sample 5 is first rotated in the position shown in dashed lines 5 'in a clockwise direction, so that the point to be examined 4', also shown in dashed lines, is moved a distance on a circular path.
  • the possible displacement direction of the first displacement device is shown by the arrow 7. From the dashed position shown in FIG. on the point / area 4 'to be examined, it can be moved by the displacement device along the arrow 7 as far as the second axis 3a.
  • the sample 5 can be rotated through an angle between 0 ° and 360 ° such that the Examining area 4, 4 'can take any orientation with respect to an incident beam of a measuring device.
  • FIG. 3 shows the described movement concept in another representation.
  • the sample 5 with the area to be examined 4 is shown in an initial position.
  • the region 4 to be examined can be linearly displaced along the line 9 to the position 4 ".
  • From the position 4 ' 1 can be moved by rotation of the sample about a first axis la of the area to be examined 4 "on a circular path until it has arrived in the position 4" 1 , which is penetrated by the second axis 3a.
  • the sample which is shown in Fig. 3 only in the starting position, around the then fixed location of the region to be examined 4 '''in the direction of the arrow 10 are rotated until the orientation of the sample is desired.
  • Figure 4 shows functionally in addition to the possible movement by the first rotation means 1, the movement possible by the first displacement means 2 and the movement possible by the second rotation means 3 additionally a second displacement means which allows movement in the direction of the arrow 11, and a tilting device which allows a rotation of the other movement means about an axis lying horizontally in the illustration of FIG.
  • the axis about which the tilting device allows rotation should preferably be in the region of the sample surface, so that the sample surface is not displaced when the inclination is adjusted.
  • the achievable by the tilting device movement is indicated by the arrow 12.
  • a shift arrow 13 is shown, which indicates the allowed by a third displacement linear motion in the X direction.
  • the second displacement device in order to achieve a displacement in the direction of the arrow 11, is supported on the first displacement device and displaces with respect to it the first rotation device in the y direction according to the attached FIG
  • Figure 5 also shows functionally a first and second displacement means and a first and second rotating means and a tilting device and a third displacement device, wherein the second displacement device, which allows a shift in ⁇ -direction, is supported relative to the tilting device and the displacement of the first rotating device, the second rotating device and the Ers ⁇ th displacement device together in the y-direction he ⁇ allows.
  • FIG. 6 shows a modification of the structures according to FIG. 4 and FIG. 5, again showing first and second rotating means, first, second and third shifting means and tilting means, and the second shifting means showing the displacement of the first rotating means and the first shifting means together in
  • Y direction allows, by being supported against the second rotating device and is mounted on this.
  • FIG. 7 shows, in a concrete, three-dimensional representation, a sample 5 which, for example, can be a semiconductor wafer and which is fastened on a cylinder 14 serving as sample holder, for example by gluing, clamping or another joining technique.
  • the cylinder 14 is rotatably mounted on the base plate 15, wherein the rotation is indicated by the arrow 1.
  • the cylinder 14 and the base plate 15 thus together form the first rotating device.
  • This is slidably mounted and guided in the direction of arrow 2 on a linear stage 16.
  • the linear table formed for example with a rail 16, in which a guide body 17 is slidably guided, in turn, mounted on a rotary plate 18, which in turn is rotatably mounted in the direction of arrow 3 on a base plate.
  • the entirety of the first rotating means 14, 15 of the first displacing means 16, 17 and the second rotating means 18 can be ge ⁇ superimposed on a pivot block 19, which is guided in a guide track 20 for a ⁇ position of a tilt and to form a tilt apparatus.
  • Pivoting blocks 19 a rotation of the positioning device according to the arrow 21 is possible.
  • FIG. 8 shows a second displacement device 14, 22, which is coupled to a first rotating device.
  • the drives of the displacement device and the rotary devices can be realized for example by electric motors, in particular by stepper motors. However, it is also possible to use piezo drives and other known types of drive which permit accurate and reproducible movement or rotation.
  • FIG. 9 shows a group of three positioning devices 23, 24, 25, each carrying a sample, the positioning devices being mounted on a common carrier 26. This is guided in a third displacement device such that it can be moved linearly in the direction of the arrow 13
  • a radiation source 27 is shown schematically, which emits X-ray radiation, for example, wherein the beam is preferably aligned and processed as desired in a collimating device not shown in detail.
  • the beam is directed in such a way that, by suitable movement of the third displacement device, each of the samples carried by the sample positioning devices 23, 24, 25 can be brought into the examination region of the measuring device, ie be acted upon by the beam 27a.
  • the beam 27b correspondingly reflected by the respective samples can then be examined by means of a detector 28 shown schematically.
  • the third displacement device can effect a displacement by a defined distance, which corresponds to the distance between two positioning devices 23, 24, 25, so that the respective adjacent sample can be brought into the examination region.
  • the individual Probenpositionier wornen 23, 24, 25 are constructed according to the figures 1 to 8, so that by shifting a
  • Positioning device in the beam 27a of the sample area to be examined can be brought into the examination region of the beam 27a and oriented there.
  • Figure 10 shows a group of three measuring devices 27 and 28, 29 and 30, 31 and 32.
  • Positioning device 23 on a carrier 26 is in a not shown (fourth) displacement device together with the carrier 26 such ge leads that it is linearly movable in the direction of arrow 13.
  • Fig. 10 three radiation sources 27, 29, 31 are schematically shown, for example, emit X-rays, wherein the emitted beam is preferably aligned and processed as desired in a collimating device, not shown.
  • the beam is directed such that, by suitable movement of the displacement device, the sample carried by the sample positioning device 23 can be brought into the examination region of the various measuring devices, i. H. can be acted upon by the beams 27a, 29a or 31a.
  • the corresponding reflected or diffracted by the sample beam 27b, 29b, 31b is then examined by means of one of the schematically illustrated detectors 28, 30 and 32, respectively.
  • the detector may also be located in a location other than that shown in FIG. 10 in space.
  • the displacement device can effect a displacement by a defined distance, which corresponds to the distance between two measuring devices 27 and 28, 29 and 30 and 31 and 32, so that the sample is brought into the examination region of the respective adjacent measuring device can.
  • the further embodiment of the device according to FIG. 10 corresponds to FIGS. 9 and 10 and can also be combined therewith.
  • the positioning shown allows a ⁇ A position of the height and tilt of a sample in 3 axes with respect to a beam characterizing a measuring device as well as an adjustment of the Orientie ⁇ tion.
  • a TXRF / TXRF total reflection X-ray Fluorescense
  • GIXRF Gram Incidence X-ray Fluorescence
  • XRF / XRF X-ray Fluorescence
  • XRR X-ray Reflectometry
  • GlSAXS Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering
  • Ellipsometry scatterometry
  • reflectometry especially VUV reflectometry
  • XRD ⁇ X-ray Diffraction emission measurements
  • emission measurements such as Photoemission ⁇ XEF ⁇ are possible.
  • Positioning device is then in each case to be combined with a corresponding measuring device.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Probenpositioniereinrichtung (23, 24, 25) mit einem Probenhalter (14, 22), an dem eine Probe (5) befestigbar ist, wobei der Probenhalter mittels einer ersten Dreheinrichtung (14, 15) um eine erste Achse (la) drehbar ist, wobei die erste Dreheinrichtung mittels einer ersten Verschiebeeinrichtung (16, 17) auf dem um eine zweite Achse (3a) drehbaren Teil (18) einer zweiten Dreheinrichtung gelagert ist, wobei die zweite Achse (3a) zur ersten Achse (la) im Wesentlichen kolinear ist und wobei die erste Verschiebeeinrichtung (16, 17) eine translatorische Bewegung der ersten Dreheinrichtung gegenüber der zweiten Dreheinrichtung derart ermöglicht, dass der Abstand zwischen der ersten Achse (la) und der zweiten Achse (3a) veränderbar ist. Durch die genannte Kombination zweier Dreheinrichtungen mit einer Verschiebeeinrichtung kann ein zu untersuchender Probenbereich in den Untersuchungsbereich einer Messeinrichtung gebracht und dort nachfolgend beliebig orientiert werden. Der genannte Aufbau ermöglicht eine Handhabung der Probe mit minimalen Mitteln auf engstem Raum.

Description

Probenpositioniereinrichtung und Verfahren zu ihrem
Betrieb
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Messtechnik und bezieht sich speziell auf eine Positioniereinrichtung für eine Probe bzw. ein Substrat, einen Probenpositioniertisch, ein Verfahren zu deren Betrieb sowie eine Messeinrichtung.
Zur Vermessung und/oder Charakterisierung von Proben und Substraten, insbesondere von großflächigen Substraten wie Halbleiterwafern, jedoch auch anderen Festkörpern, ist eine Vielzahl von Messmethoden bekannt, wie beispielsweise die Bestrahlung mit einem Röntgenstrahl und die Vermessung der Reflexion, Beugung, Fluoreszenz, Photoemission etc, oder Streuung des Strahls an der Probe.
Auch andere Strahlung als Röntgenstrahlung, wie beispielsweise optisch sichtbares Licht, UV-Strahlung, Gammastrahlung oder Partikelstrahlen, sind je nach der verwendeten Messmethode bei der Bestrahlung der Probe verwendbar. Zum Zwecke der Vermessung muss die Probe im Verhältnis zu einem einfallenden Strahl positioniert und ausgerichtet werden. Hierzu dient eine erfindungsgemäße Probenpositioniereinrichtung .
Wenn die Probe mittels der Probenpositionier- einrichtung im Verhältnis zum einfallenden Strahl wunschgemäß positioniert ist, können mit ebenfalls entsprechend zu positionierenden Detektoren die emittierten, reflektierten, fluoreszierten oder gebeugten Strahlen detektiert, registriert und/oder analysiert werden .
Um die gewünschten Informationen aus der Messung gewinnen zu können, ist es notwendig, dass die Probe insbesondere bezüglich des Winkels der Probenoberfläche zum einfallenden Strahl, jedoch oft auch bezüglich des bestrahlten Punktes an der Probe und bezüglich der Vorzugsorientierung der Probe {z.B. Kristallorientierung oder laterale Strukturen) zum einfallenden Strahl wunschgemäß eingestellt werden kann.
Zur entsprechenden Positionierung einer Probe sind aus dem Stand der Technik verschiedene Positioniereinrichtungen bekannt. Diese können verschiedene Dreheinrichtungen und Verschiebeeinrichtungen miteinander kombinieren, um sämtliche Freiheitsgrade der Probe einstellen zu können.
Typische Mehrachsen-Positioniersysteme sehen bei- spielsweise zwei senkrecht zueinander angeordnete Lineartische vor, durch die die Probe in senkrecht zu- einander stehenden x- und y-Richtungen bewegt werden kann. Durch eine solche Vorrichtung, gegebenenfalls kombiniert mit einer Dreheinrichtung zur Einstellung der Neigung der Probenoberfläche kann der gesamte Oberflächenbereich der Probe in den Untersuchungs- fokus einer Messapparatur gebracht werden. Die Kristall- bzw. Probenorientierung bleibt dabei unverändert, so dass diese bereits vor der Positionierung der Probe eingestellt werden muss.
Eine weitere Variante zur Probenpositionierung kombiniert einen einzigen Lineartisch mit einer Dreheinrichtung, so dass durch Einstellung entsprechender Polarkoordinaten, d.h. durch geeignete Kombination von Linear- und Drehbewegung, jeder Punkt der Probe in den Fokus der Untersuchungseinrichtung gebracht werden kann. Der Lineartisch kann durch diese Kombination von Bewegungen verkleinert werden und muss nicht über die gesamte Ausdehnung der Probe
verfahrbar sein, sondern es genügt im Idealfall die halbe Probenlänge, da mittels der Dreheinrichtung die Probe um 180° gedreht werden kann.
Bei diesem Positioniersystem ist die Orientierung der Probe nicht unabhängig von der Position einstellbar und ändert sich mit Betätigung der Drehbewegung.
Strenggenommen liegt die Vorzugsorientierung somit nur bei zwei Winkelpositionen der Dreheinrichtung vor, die sich um 180° unterscheiden.
Es ist außerdem eine Positioniereinrichtung für Proben bekannt, die ausschließlich eine Lagerung der Probe auf linear betätigbaren Aktoren vorsieht, die aber derart in verschiedenen Winkeln zur Probe angeordnet sind, dass eine kombinierte Bewegung der line- aren Aktoren auch Drehbewegungen und Kippbewegungen der Probe realisieren lässt.
Aus dem Stand der Technik ist zudem mit der US- Patentschrift 7035373 B2 eine Positioniereinrichtung bekannt, die eine Neigungseinrichtung mit einer Dreheinrichtung verbindet, die zwei Verschiebeeinrichtungen für lineare Bewegungen der Probe trägt. Die dort beschriebene Probenpositioniereinrichtung ist mit ei- ner Untersuchungseinrichtung für Röntgenbeugung ver¬ bunden, die eine Strahlungsquelle mit einer Optik so¬ wie ein Detektorsystem mit einer entsprechenden Dreheinrichtung für den Detektor aufweist.
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Probenpositioniereinrichtung, einen
Probenpositioniertisch, eine Messeinrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, die mit möglichst wenigen Dreh- und Verschiebeeinrichtungen auf möglichst engem Raum eine zuverlässige, genaue und reproduzierbare Einstellung einer Probenposition und möglichst noch weiterer Parameter {z.B. Einfallswinkel, Vorzugsorientierung der Probe) ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die
Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 1, den Probenpositioniertisch nach Anspruch 9 oder 10, eine Messeinrichtung nach Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich jedoch in den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Probenpositioniereinrichtung sieht zu diesem Zweck einen Probenhalter vor, an dem eine vorzugsweise flache Probe befestigbar ist, wobei der Probenhalter mittels einer ersten Dreheinrichtung um eine erste Achse drehbar ist.
Gemäß der Erfindung ist zudem die erste Dreheinrich- tung mittels einer ersten Verschiebeeinrichtung auf dem um eine zweite Achse drehbaren Teil einer zweiten Dreheinrichtung gelagert, wobei die zweite Achse zur ersten Achse im Wesentlichen kolinear ist und wobei die erste Verschiebeeinrichtung eine translatorische Bewegung der ersten Dreheinrichtung gegenüber der zweiten Dreheinrichtung derart ermöglicht, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Achse veränderbar ist.
Durch die Kombination zweier Drehbewegungen der in dem Probehalter gehaltenen Probe um zwei voneinander verschiedene Drehachsen der ersten und zweiten Dreheinrichtung sowie durch die Einstellbarkeit des Ab- standes zwischen den beiden Drehachsen ist die Probe derart vielfältig bewegbar, dass einerseits jeder Punkt der Probe, insbesondere der Probenoberfläche, an einen vorgegebenen Punkt im Raum bringbar ist, der dem Untersuchungsbereich einer Untersuchungseinrichtung/Messeinrichtung entspricht. Andererseits und zudem ist durch die kombinierte Bewegung auch die Orientierung der Probe, d.h. die Vorzugsorientierung der Probe, in Bezug auf die vorgegebene Einfallrichtung eines UntersuchungsStrahls einstellbar. Dabei kommt es primär nicht auf die Reihenfolge der
Betätigung der ersten Dreheinrichtung, der zweiten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung an, jedoch sind die Möglichkeiten der Einstellung besonders einfach an folgendem Beispiel erklärbar: Be- findet sich eine Probe in dem Probenhalter und liegt der zu untersuchende Punkt auf der Probenoberfläche fest, so ist insbesondere dann, wenn die zweite Achse der zweiten Dreheinrichtung durch den Untersuchungs- bereich verlauft, eine Einstellung besonders einfach dadurch möglich, dass zunächst der zu untersuchende Probenpunkt durch eine translatorische Verschiebung mittels der ersten Verschiebeeinrichtung und eine Drehung mittels der ersten Dreheinrichtung in den Untersuchungsbereich gebracht wird und dass darauf die zweite Dreheinrichtung die Probe gemeinsam mit der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung dreht, bis die Struktur der Probe den gewünschten Winkel relativ zum einfallenden Strahl einnimmt .
Die entsprechende Einstellbarkeit ergibt sich jedoch auch dann, wenn die zweite Achse nicht durch den Untersuchungsbereich verläuft. Eine solche Ausgestaltung der Probenpositioniereinrichtung kann auch vorteilhaft sein.
Bei der genannten Gestaltung der Probenpositioniereinrichtung kann somit eine Probe ohne Rücksicht auf ihre Orientierung zunächst an dem Probenhalter befestigt werden, was beispielsweise durch Festklemmen, Kleben oder andere Fügemethoden geschehen kann. Als Probenhalter können auch elektrostatische Chucks, Vakuum Chucks, Pin-Chucks und dergleichen eingesetzt werden. Danach wird die Probe wie oben beschrieben in die gewünschte Untersuchungsposition und Orientierung gebracht und darauf in untersucht .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Verschiebeeinrichtung derart eingerichtet ist, dass die translatorische Bewegung der ersten Dreheinrichtung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse erfolgt. Insbesondere kann die erste Verschiebeeinrichtung derart gestaltet sein, dass die Bewegungsrichtung radial zur ersten Achse verläuft. Hierdurch lassen sich mit minimaler Betätigung der ersten Verschiebeeinrichtung und der ersten Drehein- richtung sämtliche Punkte der Probe, insbesondere der
Probenoberfläche, in den Untersuchungsbereich einer Untersuchungseinrichtung bringen .
Vorteilhaft kann zudem vorgesehen sein, dass die ers- te Verschiebeeinrichtung derart gestaltet ist, dass sie eine geradlinige Bewegung ermöglicht. Eine geradlinige Bewegung ist besonders einfach und genau führbar, beispielsweise mittels eines sogenannten Lineartisches. Es können jedoch auch Bewegungen der ersten Verschiebeeinrichtung auf einer gekrümmten
Bahn vorgesehen sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Dreheinrichtung mittelbar oder unmittelbar auf einer Neigeeinrichtung gelagert ist, die eine Neigung des Probenhalters um eine dritte Achse ermöglicht, welche zur zweiten Achse
und/oder zur ersten Achse im Wesentlichen senkrecht ist. Durch die Betätigung einer Neigeeinrichtung kann die Probe derart gegenüber einem Untersuchungsstrahl geneigt werden, dass die Struktur, z.B. die Kristallorientierung oder eine laterale Strukturierung, der Probe einen gewünschten Einfallwinkel im Verhältnis zum einfallenden Strahl einnimmt. Ein gegebenenfalls zusätzlich vorhandener Detektor zum Nachweis der
Strahlung, die mit der Probe gewechselwirkt hat, ist dann ebenfalls bei einer Betätigung der Neigeeinrichtung zu drehen. Wenn die dritte Achse der Neigeeinrichtung senkrecht zur zweiten Achse und insbesondere auch zur ersten Achse ist, wird durch eine Betätigung der Neigeeinrichtung bis auf den Einfallwinkel an der Probe weder die Position der Probe noch deren Orien¬ tierung geändert .
Sin vorgegebener Neigungsbereich der Neigeeinrichtung kann beispielsweise 15° oder 30° betragen.
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft vorsehen, dass die dritte Achse den Bereich kreuzt, in dem auf dem Probenhalter eine Probe, insbesondere die Proben¬ oberfläche, angeordnet werden kann. In diesem Fall wird die Probe lediglich um den Untersuchungsbereich gedreht, so dass der untersuchte Bereich der Probe durch Einstellung der Neigung nicht geändert wird.
Sollte durch individuelle Gestaltung und Größe der Probe oder durch die Befestigung der Probe am Probenhalter der zu untersuchende Bereich der Probe nicht von der dritten Achse durchsetzt werden, so kann es vorteilhaft sein, dass eine zweite Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, die eine Verschiebung des Probenhalters entlang der ersten und/oder zweiten Achse ermöglicht. Diese zweite Verschiebeeinrichtung lässt dann eine Feinjustierung beispielsweise senkrecht zur Probenoberfläche, insbesondere entlang der ersten und/oder zweiten Achse, zu, wodurch der zu untersuchende Punkt der Probe beispielsweise auf die dritte Achse der Neigungseinrichtung gebracht werden kann.
Dabei kann grundsätzlich vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zweite Verschiebeeinrichtung zwischen der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung oder zwischen der ersten Verschiebeeinrichtung und der zweiten Dreheinrichtung oder zwischen der zweiten Dreheinrichtung und der Neigeeinrichtung angeordnet ist. Die Verschiebungsrichtung der zweiten Verschiebeeinrichtung ist im Folgenden mit y bezeichnet, wäh¬ rend die Verschiebungsrichtung der ersten Verschiebeeinrichtung mit z bezeichnet ist.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zweite Verschiebeeinrichtung eine geradlinige Bewegung er¬ möglicht .
Die Erfindung bezieht sich außer auf eine Proben- positioniereinrichtung der oben beschriebenen Art auch auf einen Probenpositioniertisch mit wenigstens zwei in einer Linie nebeneinander angeordneten
Probenpositioniereinrichtungen der oben beschriebenen Art, wobei eine dritte Verschiebeeinrichtung eine gemeinsame translatorische Bewegung aller Probenpositioniereinrichtungen ermöglicht, wodurch wenigstens eine Probenpositioniereinrichtung an die Stelle einer anderen Probenpositioniereinrichtung verschiebbar ist.
Durch einen derartigen Probenpositioniertisch ist es möglich, mehrere verschiedene Proben auf verschiedenen Probenpositioniereinrichtungen anzuordnen und diese durch eine Verschiebung der dritten Verschiebeeinrichtung nacheinander in den Untersuchungsbereich einer Untersuchungseinrichtung zu bringen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Probenpositioniertisch schwer zugänglich ist, beispielsweise wenn die Untersuchung im Vakuum stattfindet. Der Probenpositioniertisch kann in diesem Fall mit mehreren Proben bestückt werden, die nacheinander untersucht werden können, wobei jede einzelne Probe mittels der ihr zugeordneten Probenpositioniereinrichtung optimal in Bezug auf die Untersuchungs- einrichtung positioniert werden kann. Es können auf einem Probenpositioniertisch zwei, drei oder mehr Probenpositioniereinrichtungen angeordnet sein. Vorteilhaft sind diese linear hintereinander angeordnet, so dass sie durch eine lineare Bewegung des Probenpositioniertisches nacheinander in die Wunschposition bringbar sind. Es ist jedoch auch möglich, eine gekrümmte Verschiebungsbahn der dritten Verschiebeeinrichtung vorzusehen, so dass verschiede- ne Probenpositioniereinrichtungen nach Art eines Karussells beispielsweise auf einer Kreisbahn angeordnet sein können.
Die Erfindung bezieht sich zudem auf eine Messeinrichtung mit einer Probenpositioniereinrichtung gemäß der oben beschriebenen Art und/oder mit einem Probenpositioniertisch der beschriebenen Art, wobei die zweite Achse vorteilhaft durch den Untersuchungs bereich der Messeinrichtung verläuft.
Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb einer Probenpositioniereinrichtung der beschriebenen Art, wobei an dem Probenhalter eine Probe angebracht wird und durch die Betätigung der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung ein zu untersuchender Bereich der Probe derart positioniert wird, dass er von der zweiten Achse durchsetzt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht zudem vor, dass nach der Betätigung der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung die zweite Dreheinrichtung zur Erreichung der gewünschten Orientierung der Probe betätigt wird. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus¬ führungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 schematisch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Dreheinrichtung mit der ersten Verschiebeeinrichtung,
Fig. 2 mögliche Verschiebungs- und Drehbewegungen der kombinierten ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung in einer Ansicht entlang der ersten und zweiten Drehachse, die Bewegungsbahn eines Punktes auf einer Probe bei einer Verschiebung der Probe mittels der ersten Verschiebeeinrichtung und einer nachfolgenden Drehung der ersten Dreheinrichtung, in einer perspektivischen Darstellung die Gesamtschau der beteiligten Dreheinrichtungen, Verschiebeeinrichtungen und der Neigeeinrichtung, eine andere Zusammenstellung der Dreheinrichtungen, Verschiebeeinrichtungen und der Neigeeinrichtung, eine weitere andere Zusammenstellung der Dreheinrichtungen, Verschiebeeinrichtungen und der Neigeeinrichtung analog den Figuren 4 und 5,
Fig. 7 eine dreidimensionale schematische perspektivische Ansicht von Elementen der Proben- Positioniereinrichtung,
Fig. 8 eine dreidimensionale schematische perspek¬ tivische Darstellung einer ersten Drehein- richtung zusammen mit einer zweiten Ver- schiebeeinrichtung,
Fig. 9 das grundsätzliche Konzept der dritten Verschiebeeinrichtung, sofern mehrere Probenpositioniereinrichtungen in einer
Messeinrichtung angeordnet werden und
Fig. 10 eine weitere Anordnung von
Probenpositioniereinrichtungen und Messein- richtungen.
Figur 1 zeigt funktional das Zusammenwirken einer ersten Dreheinrichtung, einer Verschiebeeinrichtung und einer zweiten Dreheinrichtung. Die erste Dreh- einrichtung kann beispielsweise einen scheibenförmigen Probenhalter aufweisen, der gegenüber einer Basisplatte drehbar nach Art eines Goniometers gelagert ist, so dass der Probenhalter sich gemäß der
Verdrehrichtung 1 drehen lässt.
Die Basisplatte kann auf einem Lineartisch befestigt sein, dessen Bewegungsrichtung durch den zweiten Pfeil 2 dargestellt ist. Der Lineartisch, der in Fig. 1 ebenso wie die erste
Dreheinrichtung nicht konkret dargestellt ist, kann auf einem Drehteller angeordnet sein, der zur zweiten Dreheinrichtung gehört und gemäß dem dritten Pfeil 3 drehbar auf einer zweiten Basisplatte gelagert ist. Somit schafft die erste Dreheinrichtung im Sinne des ersten Pfeils 1 um die erste Achse la eine
Drehbarkeit. Die zweite Dreheinrichtung ist im Sinne des dritten Pfeils 3 um die zweite Achse 3a drehbar. Die erste Achse la und die zweite Achse 3a fallen üb¬ licherweise nicht zusammen, sondern haben zueinander einen Abstand und können vorteilhaft kolinear zuei¬ nander ausgerichtet sein.
Mittels Verschiebung der ersten Dreheinrichtung durch die erste Verschiebeeinrichtung in Richtung des zweiten Pfeils 2 kann der Abstand zwischen den Achsen la, 3a eingestellt werden.
Figur 2 zeigt in einer Ansicht entlang den Achsen la, 3a, die als kolinear zueinander verlaufend angenommen werden, die möglichen Bewegungsrichtungen. Es ist ein zu untersuchender Punkt/Bereich 4 auf der Probe 5 angenommen. Die Probe 5 ist in ihrer An angsposition mittels durchgezogener Linien als rechteckiger, flacher Körper dargestellt. Die Probe ist um die erste Achse la drehbar, was durch die Pfeile 6 dargestellt ist .
Ziel einer kombinierten Bewegung mittels der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung ist es in dem gezeigten Beispiel, den zu untersuchenden Bereich 4 derart zu positionieren, dass die zweite Achse 3a durch ihn hindurch verläuft. Hierzu wird zunächst die Probe 5 in die gestrichelt dargestellte Position 5' im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der zu untersuchende Punkt 4', ebenfalls gestrichelt dargestellt, auf einer Kreisbahn ein Stück weit bewegt wird. Die mögliche Verschieberichtung der ersten Verschiebeeinrichtung ist durch den Pfeil 7 dargestellt. Von der in Fig. 2 dargestellten gestrichelten Positi- on des zu untersuchenden Punktes/Bereiches 4' aus kann dieser durch die Verschiebeeinrichtung entlang dem Pfeil 7 bis zur zweiten Achse 3a bewegt werden.
Befindet sich der zu untersuchende Bereich auf der Achse 3a bzw. wird er von dieser durchsetzt, so kann durch die Betätigung der zweiten Dreheinrichtung in Richtung des Pfeils 8 die Probe 5 derart um einen Winkel zwischen 0° und 360° gedreht werden, dass der zu untersuchende Bereich 4, 4' jede beliebige Orientierung in Bezug auf einen Einfallsstrahl einer Messeinrichtung einnehmen kann.
Figur 3 zeigt das beschriebene Bewegungskonzept in einer anderen Darstellung. Es wird hier die Probe 5 mit dem zu untersuchenden Bereich 4 in einer Ausgangsposition dargestellt. Durch Betätigung der ersten Verschiebeeinrichtung kann der zu untersuchende Bereich 4 entlang der Linie 9 bis zur Position 4 ' ' linear verschoben werden. Von der Position 4' 1 kann durch Drehung der Probe um eine erste Achse la der zu untersuchende Bereich 4 ' ' auf einer Kreisbahn bewegt werden, bis er in der Position 4' ' 1 angelangt ist, die von der zweiten Achse 3a durchsetzt ist. Daraufhin kann die Probe, die in Fig. 3 nur in der Ausgangsposition dargestellt ist, um den dann festliegenden Ort des zu untersuchenden Bereichs 4' ' ' im Sinne des Pfeils 10 gedreht werden, bis die Orientierung der Probe wunschgemäß ist.
Es sollte durch die obige Darstellung deutlich werden, dass die Kombination zweier Drehbewegungen und einer Linearverschiebung, wobei die Linearverschiebung zu einer Einstellung des Abstandes der beiden Achsen der beiden Drehbewegungen genutzt werden kann, die Bewegung eines Probenpunktes zu einem Zielort und die nachfolgende freie Einstellung der Orientierung der Probe bzw. des zu untersuchenden Probenbereiches erlaubt. Anstelle einer Linearbewegung wäre auch eine andere, translatorische Bewegung auf einer gekrümmten Bahn möglich.
Figur 4 zeigt funktional außer der durch die erste Dreheinrichtung möglichen Bewegung 1, der durch die erste Verschiebeeinrichtung möglichen Bewegung 2 und der durch die zweite Dreheinrichtung möglichen Bewegung 3 zusätzlich noch eine zweite Verschiebeeinrichtung, die eine Bewegung im Sinne des Pfeils 11 ermöglicht, sowie eine Neigeeinrichtung, die eine Drehung der übrigen Bewegungseinrichtungen um eine in der Darstellung der Fig. 4 horizontal liegende Achse ermöglicht. Die Achse, um die herum die Neigeeinrichtung eine Drehung ermöglicht, sollte vorzugsweise im Bereich der Probenoberfläche liegen, so dass die Probenoberfläche bei Einstellung der Neigung nicht ver- schoben wird. Die durch die Neigeeinrichtung erreichbare Bewegung ist mit dem Pfeil 12 gekennzeichnet. Außerdem ist ein Verschiebungspfeil 13 dargestellt, der die durch eine dritte Verschiebeeinrichtung ermöglichte Linearbewegung in X-Richtung anzeigt.
Gemäß Fig. 4 stützt sich die zweite Verschiebeeinrichtung, um eine Verschiebung in Richtung des Pfeils 11 zu erreichen, auf der ersten Verschiebeeinrichtung ab und verschiebt gegenüber dieser die erste Dreheinrichtung in y-Richtung gemäß dem beigefügten
Koordinatensystem .
Figur 5 zeigt ebenfalls funktional eine erste und zweite Verschiebeeinrichtung sowie eine erste und zweite Dreheinrichtung und eine Neigeeinrichtung sowie eine dritte Verschiebeeinrichtung, wobei die zweite Verschiebeeinrichtung, die eine Verschiebung in γ-Richtung erlaubt, gegenüber der Neigeeinrichtung abgestützt ist und die Verschiebung der ersten Dreheinrichtung, der zweiten Dreheinrichtung und der ers¬ ten Verschiebeeinrichtung gemeinsam in y-Richtung er¬ möglicht .
Figur 6 zeigt eine Abwandlung der Aufbauten gemäß Fig. 4 und Fig. 5, wobei wiederum eine erste und zweite Dreheinrichtung, eine erste, zweite und dritte Verschiebeeinrichtung und eine Neigeeinrichtung dargestellt ist und wobei die zweite Verschiebeeinrichtung die Verschiebung der ersten Dreheinrichtung und der ersten Verschiebeeinrichtung gemeinsam in
y-Richtung ermöglicht, indem sie sich gegenüber der zweiten Dreheinrichtung abstützt und auf dieser gelagert ist.
Figur 7 zeigt in konkreter, dreidimensionaler Darstellung eine Probe 5, die beispielsweise ein Halb- leiterwafer sein kann und die auf einem als Probenhalter dienenden Zylinder 14, beispielsweise durch Kleben, Klemmen oder eine andere Fügetechnik, befestigt ist. Der Zylinder 14 ist drehbar auf der Basisplatte 15 gelagert, wobei die Drehbarkeit durch den Pfeil 1 angezeigt ist.
Der Zylinder 14 und die Basisplatte 15 bilden somit gemeinsam die erste Dreheinrichtung. Diese ist verschiebbar in Richtung des Pfeils 2 auf einem Lineartisch 16 gelagert und geführt. Der Lineartisch, gebildet beispielsweise mit einer Schiene 16, in der ein Führungsformkörper 17 verschiebbar geführt ist, ist seinerseits auf einer Drehplatte 18 befestigt, die ihrerseits wieder in Richtung des Pfeils 3 auf einer Basisplatte drehbar gelagert ist. Die Gesamtheit der ersten Dreheinrichtung 14, 15 der ersten Verschiebeeinrichtung 16, 17 und der zweiten Dreheinrichtung 18 kann auf einem Schwenkblock 19 ge¬ lagert sein, der in einer Führungsbahn 20 zur Ein¬ stellung einer Neigung und zur Bildung einer Neigeeinrichtung geführt ist. Durch Verschieben des
Schwenkblocks 19 ist eine Drehung der Positioniereinrichtung gemäß dem Pfeil 21 möglich.
Figur 8 zeigt eine zweite Verschiebeeinrichtung 14, 22, die mit einer ersten Dreheinrichtung gekoppelt ist. Der Zylinder 14, der drehbar auf der Basisplatte 15 gelagert ist, trägt einen auf ihm in y-Richtung verschiebbaren Hohlzylinder 22 nach Art einer Teleskopeinrichtung, so dass bei einer geführten Verschiebung des HohlZylinders 22 gegenüber dem Zylinder 14 die zweite Verschiebeeinrichtung in Richtung des Pfeils 11 betätigbar ist, um eine Probe 5 in die richtige y-Position zu bringen.
Die Antriebe der Verschiebeeinrichtung und der Dreheinrichtungen können beispielsweise durch Elektromotoren, insbesondere durch Schrittmotoren, verwirklicht sein. Es können jedoch auch Piezoantriebe und andere bekannte Antriebsarten eingesetzt werden, die eine genaue und reproduzierbare Bewegung bzw. Drehung ermöglichen.
Figur 9 zeigt eine Gruppe von drei Positioniereinrichtungen 23, 24, 25, von denen jede eine Probe trägt, wobei die Positioniereinrichtungen auf einem gemeinsamen Träger 26 befestigt sind. Dieser ist in einer dritten Verschiebeeinrichtung derart geführt, dass er in Richtung des Pfeils 13 linear bewegbar In Fig. 9 ist zudem schematisch eine Strahlungsquelle 27 dargestellt, die beispielsweise Röntgenstrahlung emittiert, wobei der Strahl vorzugsweise in einer nicht näher dargestellten Kollimiereinrichtung wunschgemäß ausgerichtet und aufbereitet wird. Der Strahl ist derart gerichtet, dass durch geeignete Bewegung der dritten Verschiebeeinrichtung jede der von den Probenpositioniereinrichtungen 23, 24, 25 getragenen Proben in den Untersuchungsbereich der Messein- richtung bringbar, d.h. mit dem Strahl 27a beaufschlagbar ist. Der entsprechend von den jeweiligen Proben reflektierte Strahl 27b ist dann mittels eines schematisch dargestellten Detektors 28 untersuchbar.
Nach Untersuchung einer Probe kann die dritte Verschiebeeinrichtung eine Verschiebung um eine definierte Strecke bewirken, die dem Abstand zwischen zwei Positioniereinrichtungen 23, 24, 25 entspricht, so dass die jeweils benachbarte Probe in den Untersuchungsbereich gebracht werden kann.
Die einzelnen Probenpositioniereinrichtungen 23, 24, 25 sind entsprechend den Figuren 1 bis 8 aufgebaut, so dass durch Verschiebung einer
Positioniereinrichtung in den Strahl 27a der zu untersuchende Probenbereich in den Untersuchungsbereich des Strahls 27a gebracht und dort orientiert werden kann.
Figur 10 zeigt eine Gruppe von drei Messeinrichtungen 27 und 28, 29 und 30, 31 und 32. Eine
Positioniereinrichtung 23 auf einem Träger 26 wird in einer nicht näher dargestellten (vierten) Verschiebeeinrichtung gemeinsam mit dem Träger 26 derart ge- führt, dass sie in Richtung des Pfeils 13 linear bewegbar ist.
In Fig. 10 sind schematisch drei Strahlungsquellen 27, 29, 31 dargestellt, die beispielsweise Röntgenstrahlung emittieren, wobei der emittierte Strahl vorzugsweise in einer nicht näher dargestellten Kollimiereinrichtung wunschgemäß ausgerichtet und aufbereitet wird. Der Strahl ist derart gerichtet, dass durch geeignete Bewegung der Verschiebeeinrichtung die von der Probenpositioniereinrichtung 23 getragene Probe in den Untersuchungsbereich der verschiedenen Messeinrichtungen bringbar, d. h. mit den Strahlen 27a, 29a oder 31a beaufschlagbar ist. Der entsprechend von der Probe reflektierte oder gebeugte Strahl 27b, 29b, 31b ist dann mittels eines der schematisch dargestellten Detektoren 28, 30 bzw. 32 untersuchbar .
Bei Untersuchung von an den Proben entstehender Fluoreszenzstrahlung kann sich der Detektor auch an einer anderen als der in Fig. 10 dargestellten Stelle im Raum befinden.
Nach Untersuchung einer Probe mit einer Messeinrichtung kann die Verschiebeeinrichtung eine Verschiebung um eine definierte Strecke bewirken, die dem Abstand zwischen zwei Messeinrichtungen 27 und 28, 29 und 30 sowie 31 und 32 entspricht, so dass die Probe in den Untersuchungsbereich der jeweiligen benachbarten Messeinrichtung gebracht werden kann.
Die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach Fig. 10 entspricht Fig. 9 und Fig. 10 und sind auch mit diesen kombinierbar . Das dargestellte Positioniersystem erlaubt eine Ein¬ stellung der Höhe und Neigung einer Probe in 3 Achsen in Bezug auf einen charakterisierenden Strahl einer Messeinrichtung sowie eine Einstellung der Orientie¬ rung. Beispielsweise kann mithilfe der erfindungsge¬ mäßen Positioniereinrichtung eine TXRF/TRFA (Total Reflexion X-ray Fluorescense) -Messung, eine
GIXRF (Grazing Incidence X-ray Fluorescence) -Messung, eine XRF/RFA(X~ray~Fluorescence} -Messung, XRR(X-ray Reflectometry) -Messung, Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering (GlSAXS) -Messung, Ellipsometrie, Scatterometrie, Reflektometrie, insbesondere VUV- Reflektrometrie, oder XRD {X-ray-Diffraction) -Messung durchgeführt werden. Auch Emissionsmessungen wie z.B. Photoemission {XEF} sind möglich. Die
Positioniereinrichtung ist dann jeweils mit einer entsprechenden Messeinrichtung zu kombinieren.

Claims

Patentansprüche
Probenpositioniereinrichtung (23, 24, 25) mit einem Probenhalter (14, 22), an dem eine vorzugsweise flache Probe (5) befestigbar ist, wobei der Probenhalter {14, 22) mittels einer ersten Dreheinrichtung (14, 15) um eine erste Achse da) drehbar ist, wobei die erste Dreheinrichtung mittels einer ersten Verschiebeeinrichtung
(16, 17) auf dem um eine zweite Achse drehbaren Teil (18} einer zweiten Dreheinrichtung gelagert ist, wobei die zweite Achse (3a) zur ersten Achse (la) im wesentlichen kolinear ist und wobei die erste Verschiebeeinrichtung (16, 17) eine translatorische Bewegung der ersten Dreheinrichtung gegenüber der zweiten Dreheinrichtung derart ermöglicht, dass der Abstand zwischen der ersten Achse (la) und der zweiten Achse (3a) veränderbar ist.
Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verschiebeeinrichtung (16, 17) derart eingerichtet ist, dass die translatorische Bewegung der ersten Dreheinrichtung (14, 15) im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse (la) erfolgt.
Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verschiebeeinrichtung (16, 17) derart gestaltet ist, dass sie eine geradlinige Bewegung ermöglicht . Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dreheinrichtung (18) mittelbar oder unmittelbar auf einer Neigeeinrichtung (19, 20) gelagert ist, die eine Neigung des Probenhalters um eine dritte Achse ermöglicht, welche zur zweiten Achse (3a) und/oder zur ersten Achse (la) im We¬ sentlichen senkrecht ist.
Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Achse einen Bereich kreuzt, in dem auf dem Probenhalter (14, 22) eine Probe (5), insbesondere die Probenoberfläche, angeordnet werden kann.
Probenpositioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Verschiebeeinrichtung (14, 22) vorgesehen ist, die eine Verschiebung (11) des Probenhalters entlang der ersten Achse (la) und/oder zweiten Achse (3a) ermöglicht.
Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verschiebeeinrichtung (14, 22) zwischen der ersten Dreheinrichtung (14, 15) und der ersten Verschiebeeinrichtung (16, 17) oder zwischen der ersten Verschiebeeinrichtung (16, 17) und der zweiten Dreheinrichtung (18) oder zwischen der zweiten Dreheinrichtung (18) und der Neigeeinrichtung (19, 20) angeordnet ist.
Probenpositioniereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verschiebeeinrichtung (14, 22) eine geradlinige Bewegung (11) ermöglicht. Probenpositioniertisch mit wenigstens zwei in einer Linie nebeneinander angeordneten Proben- positioniereinrichtungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine drit¬ te Verschiebeeinrichtung {26}, die eine gemeinsame translatorische Bewegung {13} aller
Probenpositioniereinrichtungen (23, 24, 25} ermöglicht, wodurch wenigstens eine Proben- positioniereinrichtung (23, 24, 25) an die Stelle einer anderen Probenpositioniereinrichtung im Untersuchungsbereich einer Messeinrichtung (27, 28) verschiebbar ist.
Probenpositioniertisch mit mindestens einer Probenpositioniereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine vierte Verschiebeeinrichtung (26), die eine
translatorische Bewegung (13) einer
Probenpositioniereinrichtung (23) ermöglicht, wodurch die Probenpositioniereinrichtung (23) zwischen den Untersuchungsbereichen von mindestens zwei Messeinrichtungen, bzw. verschiedener Mess-, Präparier- oder Depositionseinrichtungen (27, 28, 29, 30, 31, 32), verschiebbar ist.
Probenpositioniertisch nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und/oder vierte Verschiebeeinrichtung (26) eine geradlinige Bewegung (13) der
Positioniereinrichtung (en) ermöglicht .
Probenpositioniertisch nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und/oder vierte Verschiebeeinrichtung {26) eine Bewegung der Positioniereinrichtung ( en) auf einer Kreisbahn ermöglicht. Messeinrichtung mit einer Probenpositionier- einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einem Probenpositioniertisch gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achse (3a) durch den Untersuchungsbereich der Messeinrichtung (27, 28, 29, 30, 31, 32) verläuft.
Verfahren zum Betrieb einer Probenpositionier- einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, oder eines Probenpositioniertisches nach einem der Ansprüche 9 bis 12 oder einer Messeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Probenhalter eine Probe (5) angebracht wird und dass durch die Betätigung der ersten Dreheinrichtung (14, 15) und der ersten Verschiebeeinrichtung (16, 17) ein zu untersuchender Bereich der Probe (5) derart positioniert wird, dass er von der zweiten Achse (3a) durchsetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Betätigung der ersten Dreh- einrichtung {14, 15) und der ersten Verschiebeeinrichtung (16, 17) die zweite Dreheinrichtung (18) zur Erreichung der gewünschten Orientierung der Probe (5) betätigt wird.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5429345A (en) * 1993-05-27 1995-07-04 Yang; Tai-Her Rotary disc positioner with axial displacement
US5475728A (en) * 1992-08-03 1995-12-12 Waterloo Scientific Inc. Eucentric motion system
US5966423A (en) * 1997-03-28 1999-10-12 Philips Electronics North America Corporation Arc diffractometer
US7035373B2 (en) 2003-03-26 2006-04-25 Rigaku Corporation X-ray diffraction apparatus
EP1881332A2 (de) * 2006-07-03 2008-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Positioniereinheit für optische und/oder elektrische Prüfsysteme

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2496957B1 (fr) * 1980-12-24 1987-07-31 Commissariat Energie Atomique Dispositif de mise en coincidence de l'axe d'une sonde de mesure avec une normale a la surface d'une piece a controler et application aux mesures d'epaisseurs de couches minces
GB0301937D0 (en) * 2003-01-28 2003-02-26 Melles Griot Ltd Mult-axis positioner
JP4784931B2 (ja) * 2006-02-09 2011-10-05 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 試料保持機構及び試料加工・観察装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475728A (en) * 1992-08-03 1995-12-12 Waterloo Scientific Inc. Eucentric motion system
US5429345A (en) * 1993-05-27 1995-07-04 Yang; Tai-Her Rotary disc positioner with axial displacement
US5966423A (en) * 1997-03-28 1999-10-12 Philips Electronics North America Corporation Arc diffractometer
US7035373B2 (en) 2003-03-26 2006-04-25 Rigaku Corporation X-ray diffraction apparatus
EP1881332A2 (de) * 2006-07-03 2008-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Positioniereinheit für optische und/oder elektrische Prüfsysteme

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