(57)【要約】元素別の画像化技術は、一次電離放射線によって誘発される元素に特有の蛍光Ｘ線を利用する。対象の元素からの蛍光Ｘ線は、光学機器の列を使用して検出器に優先的に画像化される。光学機器の列の優先的な画像化は、好適に構成された画像化システムで着色レンズを使用して実現される。ゾーンプレートはそのような着色レンズの例であり、その焦点距離はＸ線の波長に反比例する。ゾーンプレートレンズ自身が実質的に同じ元素を含む場合、試験試料内の所与の元素の優先的な画像化が向上される。たとえば、Ｃｕ  Ｌａスペクトル線を使用して銅を画像化するとき、銅のゾーンプレートレンズが使用される。さらに、スループットを増加するため、および立体的または断層の画像化を行なうために複数の画像化システムが使用される。
2005527833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験物体内の対象の元素を検出するための方法であって、このプロセスは、
前記試験物体を照射して前記対象の元素から二次蛍光Ｘ線放射線を誘発するステップと、
前記対象の元素からの前記二次蛍光Ｘ線放射線を検出器に画像化するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、前記二次放射線を検出器のアレイに画像化するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、着色レンズを用いて前記二次放射線を検出器のアレイに画像化するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、ゾーンプレートを用いて前記二次放射線を検出器のアレイに画像化するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、前記試験物体と前記着色レンズとの間の距離および前記着色レンズと前記検出器のアレイとの間の距離を選択して前記二次放射線が前記検出器で焦点に合うようにするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、前記試験物体からの放射線をスペクトルでフィルタリングして前記二次放射線が検出器に到達するようにするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記放射線をスペクトルでフィルタリングするステップは、前記検出器と前記試験物体との間に光学的に多層光学機器を配置するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記放射線をスペクトルでフィルタリングするステップは、前記検出器と前記試験物体との間に光学的にクリスタルを配置するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
開口部を通じて前記検出器のアレイで前記二次放射線を受取るステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
放射線発生器のもとで前記試験物体を走査するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、前記対象の元素の蛍光線のエネルギに対して高い回折効率を有するように着色レンズを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記試験物体を照射するステップは、前記試験物体を電子で照射するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記試験物体を照射するステップは、前記試験物体をＸ線で照射するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、前記対象の元素を含む化合物から着色レンズを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記対象の元素はアルミニウムであり、前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、アルミニウムまたはアルミニウムを含む化合物から着色レンズを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記対象の元素は銅であり、前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、銅または銅を含む化合物からレンズを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記対象の元素はタンタルであり、前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、タンタルまたはタンタルを含む化合物から着色レンズを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記対象の元素はリンであり、前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、リンを含む化合物から着色レンズを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記対象の元素はホウ素であり、前記二次放射線を優先的に画像化するステップは、ホウ素を含む化合物から着色レンズを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
試験物体を照射して蛍光によって対象の元素から二次Ｘ線放射線を誘発するための供給源と、
前記対象の元素からの前記二次放射線を検出するための検出器と、
前記対象の元素からの前記二次放射線を前記検出器に優先的に画像化するための光学機器の列とを含む、Ｘ線蛍光顕微鏡。
【請求項２１】
前記光学機器の列は着色レンズを含む、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２２】
前記光学機器の列はレンズおよび分光フィルタを含む、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２３】
前記分光フィルタは多層光学機器である、請求項２２に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２４】
前記分光フィルタはクリスタルである、請求項２２に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２５】
前記検出器は検出器のアレイである、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２６】
前記二次放射線の優先的な画像化を改善するための瞳の開口部をさらに含む、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２７】
前記供給源からの一次電離放射線を前記試験物体に中継するための集光器をさらに含む、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２８】
前記集光器は毛細管光学機器である、請求項２７に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項２９】
前記毛細管光学機器の表面は、前記一次電離放射線の密度を増加させるために高質量密度材料でコーティングされる、請求項２８に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３０】
前記毛細管光学機器の表面は、前記一次電離放射線の密度を増加させるために多層コーティングを有する、請求項２８に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３１】
前記光学機器の列は、前記対象の元素の蛍光線のエネルギに対して高い回折効率を備えるゾーンプレートレンズを含む、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３２】
前記供給源は、前記試験物体を照射するための電子を生成する、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３３】
前記供給源は、前記試験物体を照射するためのＸ線を生成する、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３４】
前記光学機器の列は、前記対象の元素を含む化合物で作られたレンズを含む、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３５】
前記対象の元素はアルミニウムであり、前記レンズはアルミニウムを含む、請求項３４に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３６】
前記対象の元素は銅であり、前記レンズは銅を含む、請求項３４に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３７】
前記対象の元素はタンタルであり、前記レンズはタンタルを含む、請求項３４に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３８】
前記対象の元素はリンであり、前記レンズはリンの化合物を含む、請求項３４に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項３９】
前記対象の元素はホウ素であり、前記レンズはホウ素の化合物を含む、請求項３４に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項４０】
前記検出器と前記対象の元素との間にある対象の物体をさらに含み、これは前記二次放射線の吸収を参照することによって分析される、請求項２０に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項４１】
バックライトモードで動作するＸ線蛍光顕微鏡であって、
既知の構造を照射して蛍光によって元素から二次Ｘ線放射線を誘発するための供給源と、
前記供給源から一次電離放射線を試験物体に中継するための集光器と、
前記既知の構造上にある検出されるべき物体と、
前記元素からの前記二次放射線を検出するための検出器と、
前記元素からの二次放射線を前記検出器に優先的に画像化するための光学機器の列とを含む、Ｘ線蛍光顕微鏡。
【請求項４２】
前記光学機器の列は着色レンズを含む、請求項４１に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項４３】
前記光学機器の列はレンズおよび分光フィルタを含む、請求項４１に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項４４】
前記分光フィルタは多層光学機器である、請求項４３に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項４５】
前記分光フィルタはクリスタルである、請求項４３に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項４６】
優先的な画像化を改善するための瞳の開口部をさらに含む、請求項４１に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項４７】
分光計モードで動作するＸ線蛍光顕微鏡であって、
物体を照射して蛍光によって対象の元素から二次Ｘ線放射線を誘発するための供給源と、
前記元素からの前記二次放射線を検出するための単一の素子の検出器と、
前記元素からの前記二次放射線を前記検出器に優先的に画像化するためのレンズと、
前記試験物体の大きな面積が一次電離放射線によって照明されるときに適切な優先的な画像化を保証するための瞳の開口部と、
前記供給源から前記一次電離放射線を前記試験物体に中継するための集光器とを含む、Ｘ線蛍光顕微鏡。
【請求項４８】
Ｘ線蛍光スペクトル分析の方法であって、
物体を照射して蛍光によって対象の元素から二次Ｘ線放射線を誘発するステップと、
前記元素からの前記二次放射線を検出器で検出するステップと、
光学的な軸に沿ってゾーンプレートを走査して、前記元素からの前記二次放射線を前記検出器に優先的に画像化するステップとを含む、方法。
【請求項４９】
優先的な画像化を改善するために前記二次放射線を開口するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
供給源から一次電離放射線を試験物体に中継するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
試験物体を照射して蛍光によって１つまたは複数の対象の元素から二次Ｘ線放射線を誘発するための供給源と、
２つ以上の画像化システムとを含み、各画像化システムは、
前記対象の元素の１つからの前記二次放射線を検出するための検出器と、
前記対象の元素の１つからの前記二次放射線を前記検出器に優先的に画像化するための光学機器の列とを含む、Ｘ線蛍光顕微鏡。
【請求項５２】
前記２つ以上の画像化システムは、前記試験物体の隣接する体積を画像化する、請求項５１に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【請求項５３】
前記２つ以上の画像化システムは、前記対象の元素の異なるものからの二次放射線を優先的に画像化する、請求項５１に記載のＸ線蛍光顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願
この出願は、２００２年５月２９日に出願された米国出願連続番号第１０／１５７，０８９号への優先権を主張し、その全体をここに引用により援用する。
【０００２】
発明の背景
Ｘ線を使用した物体の元素分析のためのいくつかの技術が存在する。これらの技術には、元素の異なるＸ線減衰特性に依存するものもあれば、Ｘ線蛍光に依存するものもある。
【０００３】
減衰に基づく分析技術の例は、特有の元素の共鳴エネルギを利用する。十分に狭いスペクトル帯域幅のＸ線光線の減衰は、中央のエネルギが試験物体の構成元素の共鳴エネルギを超えて増加するときに大きく増加する。この特性を利用するＸ線顕微鏡が元素別の画像化のために開発されている。この顕微鏡は、典型的には、シンクロトロンなどの供給源、モノクロメータ、ゾーンプレートレンズなどのレンズ、検出器のアレイ、およびシンチレータを組合せて所与の試験物体の画像を生成する。通常、顕微鏡は透過で使用される。対象の元素の共鳴エネルギより大きいおよび小さいＸ線エネルギでの２つの画像は、試験物体の対象の元素と他の構成元素との間に必要なコントラストを実現して試験物体内の元素の分布の画像を得ることをしばしば必要とされる。
【０００４】
Ｘ線蛍光分析または分光測定法（ＸＲＦ）は非破壊の分析技術であり、これはＸ線または高エネルギの電子などの一次放射線を使用して、試験物体の原子から内殻の電子を放出し、内殻に電子の空きを作る。原子の外殻の電子がこの空きを満たすと、内殻の電子の状態と外殻の電子の状態とのエネルギの差に等しいエネルギを備えた二次放射線が発せられる。蛍光発光は、元素に固有である。したがって、二次Ｘ線のスペクトルの測定によって、試験試料に存在する各元素の相対量を量的に測定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
約１マイクロメートルより良好な空間分解能での試験物体の元素別の画像化は、試験物体にわたって、Ｘ線または高エネルギの電子などの電離放射線の小さなプローブをラスタ走査することにより各点でＸ線蛍光スペクトルを分析することによって、現在は実現されている。１００ナノメートル（ｎｍ）に近い空間分解能での元素別の画像化は、高輝度のシンクロトロン放射線源を使用して行なわれ、元素の感度が高いが、ラスタ走査の連続的な性質が大きくスループットを大きく制限し、供給源の高い輝度の要件のため研究室のｘ線源を使用して元素別の画像化システムを作るには非実用的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
この発明は、試験物体からの二次放射線の生成に依存したＸ線分析技術に向けられる。この発明によって、元素の組成または吸収に基づいて、試験物体内の構造の高分解能、高コントラストの画像化が可能となる。これによって試験物体の元素分析も可能になる。
【０００７】
より詳しくは、一次電離放射線によって誘発される元素に特有の蛍光Ｘ線を利用した元素別の画像化技術が開示される。対象の元素からの蛍光Ｘ線は、光学機器の列を使用して検出器に優先的に画像化される。
【０００８】
一実施例では、光学機器の列の優先的な画像化は、好適に構成された画像化システムで
着色レンズを使用して実現される。ゾーンプレートはそのような着色レンズの例であり、その焦点距離はＸ線の波長に反比例する。
【０００９】
この発明のこの実施例は、画像化システムを適切に構成して試験物体からの特有の蛍光Ｘ線の画像を検出器のアレイに形成することによって試験物体内の対象の元素を画像化するために、着色レンズの画像化および着色の特性に依存する。試験試料内の所与の元素は、その蛍光Ｘ線を使用して画像化することができる。ゾーンプレートが着色レンズとして使用される場合、元素の優先的な画像化は、プレート自身が同じ元素を含む化合物で作られている場合に向上することができる。たとえば、Ｃｕ  Ｌαスペクトル線を使用して銅を画像化するときには、銅のゾーンプレートレンズが使用される。このことはゾーンプレートレンズの優先的な画像化を向上する。なぜなら、その回折効率（焦点に回折される入射エネルギの割合）は吸収線の近くで急激に変化し、それが製造される元素のＸ線蛍光線でピークになるようにすることができるからである。
【００１０】
別の実施例では、薄膜フィルタまたはクリスタルなどの分光フィルタが光学機器の列で使用される。
【００１１】
波長分散性元素は、優先的な画像化を改善するために対象の物体と検出器との間で光学機器の列に用いることができる。
【００１２】
この発明によると、放射線源によって放出される一次電離放射線は、試験物体に衝突し、試験物体内の元素を励起して二次Ｘ線蛍光放射線を放出する。対象の元素から試験物体によって放出される二次Ｘ線蛍光放射線は、適切な画像化の構成とともにレンズを使用して検出器システムに優先的に画像化される。例によっては、二次放射線の分布が対象であり、実現例によっては、二次放射線がバックライトとして使用される。
【００１３】
一実施例では、優先的な画像化は、対象の元素の蛍光線の前後のエネルギの狭いバンドのみを好適に構成された画像化システム内の検出器システムに集束させるゾーンプレートレンズを使用して実現される。この特性は、ゾーンプレートの焦点距離が放射線の波長に依存することから生じ、したがって、１つの波長のみが所与の顕微鏡の構成に対する画像化の条件（物体対レンズおよびレンズ対検出器の距離）を満たす。
【００１４】
第三次の回折などのゾーンプレートの高次の回折を使用する元素別の画像化によって、主要な第一次の回折を使用するより非常に良好な元素の特定性が得られることが認識されている。一般に、より高次の回折に対するゾーンプレートの集束効率は、主要な第一次の回折よりも小さい。
【００１５】
ゾーンプレートによって集束されないｘ線の光子を減少させるかまたは排除することによって、対象の蛍光線ｘ線により検出器に形成される画像で高い信号対雑音を実現するために、ゾーンプレート上の中央の絞りが必要とされるかまたは望ましいことがある。
【００１６】
別の実施例によると、優先的な画像化は、ゾーンプレートまたは好適に構成された鏡（たとえば、ウォルター（Wolter）光学機器）などの着色または非着色の画像化光学機器、および好適に設計された多層光学機器などの波長分散性装置を用いる画像化システムの組合せによっても実現される。この光学機器は、対象の元素からの蛍光ｘ線を効率的に反射するように構成され、かつ画像化システムの必要な画像化特性を維持する。
【００１７】
具体的には、ｘ線蛍光顕微鏡は、一次電離放射線を試験物体に中継する集光器、試験物体を操作するための機械的なステージ、ゾーンプレート、多層コーティングまたはクリスタルなどの波長分散性光学機器、および検出器のアレイなどの検出器を含む。
【００１８】
またはこれに代えて、ｘ線蛍光顕微鏡は、一次電離放射線を試験物体に中継するための集光器、試験物体を操作するための機械的なステージ、ウォルター光学機器などの好適に構成された反射画像化光学機器、多層フィルタなどの波長分散性光学機器、および検出器のアレイなどの検出器を含む。優先的な画像化は、対象の蛍光ｘ線の透過性が高いが、蛍光ｘ線のものとは大きく異なるエネルギのｘ線に対しては透過性が低いフィルタを使用することによってさらに改善できることが認識されている。
【００１９】
この発明の一実施例では、Ｘ線蛍光顕微鏡は、一次電離放射線源、一次電離放射線を試験物体に中継するための集光器、試験物体を操作するための機械的なステージ、ゾーンプレートレンズ、および検出器のアレイなどの検出器を含む。
【００２０】
Ｘ線蛍光顕微鏡の好ましい実現例では、所与の元素は、同じ元素を含む化合物または同じ元素から本質的になる化合物で作られたゾーンプレートを使用することによって画像化される。Ｘ線蛍光顕微鏡の物体対レンズおよびレンズ対検出器の距離は、典型的には、試験物体内の元素に特有なＸ線蛍光線を画像化するように構成され、記録された画像は元素の分布を表わす。物体内の他の元素の画像は、それらのそれぞれのＸ線蛍光線に適切な構成を使用することによって得られる。この画像化のモードは、Ｘ線蛍光画像化モードと称される。
【００２１】
別の実施例では、Ｘ線蛍光顕微鏡は、元素からの蛍光によって提供される照明を使用して、顕微鏡の視界および焦点の深さによって規定される体積内の構造を画像化するために、既知の構造を備えた物体内の元素の特定の特有な蛍光Ｘ線に対して構成される。この画像化のモードは、Ｘ線蛍光バックライト画像化モードと称される。
【００２２】
さらに別の実施例では、Ｘ線蛍光顕微鏡は、元素の特定の特有な蛍光線に対して構成されるが、すべてのＸ線蛍光信号は特定の体積内の元素の合計量を測定するために統合される。他の元素の量は、それらのそれぞれのＸ線蛍光線に適切な構成を使用して測定される。このＸ線蛍光顕微鏡のモードは、蛍光分光計モードと称される。
【００２３】
試験物体は、二次Ｘ線蛍光の生成の割合を増加するために大きな立体角の照明光線を用いて照明できることが認識されている。さらに、ｘ線蛍光顕微鏡のスループットは、照明システムの最適化によって改善できることが認識されており、これは典型的には、試験物体の対象の体積内の二次蛍光ｘ線の生成の割合を増加するために供給源および集光器を含む。そのような設計の例は、高輝度の適用例のために特に設計された微細焦点のｘ線源、および大きな立体角度で供給源から一次電離ｘ線を集め、かつそれらを試験物体に向けるために特に設計されたｘ線集光器を含む。
【００２４】
他の実施例では、スループットを増加させるためおよび／または立体的もしくは断層の画像化を行なうために複数の画像化システムが使用される。
【００２５】
部品の構成および組合せのさまざまな新規の詳細を含むこの発明の上述の特徴および他の特徴ならびに他の利点は、添付の図面を参照してさらに詳しく説明され、特許請求の範囲に規定される。この発明を実現する特定の方法および装置は、この発明の限定ではなく、例示として示されることが理解されるであろう。この発明の原則および特徴は、この発明の範囲を離れることなく、さまざまな多くの実施例で用いられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
添付の図面では、異なる図面にわたって、同じ参照番号は同じ部分を示す。図面は必ずしも同じ縮尺で描かれておらず、この発明の原則を示す強調が行なわれている。
【００２７】
好ましい実施例の詳細な説明
図１は、この発明の原則によって構成されたＸ線蛍光顕微鏡１００を示す。
【００２８】
具体的には、半導体ウェハ１２の集積回路（ＩＣ）１０などの試験物体は、放射線発生器１０２からの電子またはＸ線などの一次電離放射線１１０によって照射される。
【００２９】
好ましい実施例では、ウェハ／試験物体は、試験試料をｘ線蛍光顕微鏡１００で位置付けるために精密なｘ−ｙステージ１３０上で保持される。
【００３０】
一例では、一次Ｘ線放射線１１０は、高エネルギの電子で固体のターゲットを打込むことによって、または十分に強力なレーザ光線を固体または液体のターゲットに集束することによって、供給源１１２によって生成される。
【００３１】
図示の例では、多層のコーティングを備えるかまたは備えない、好適に形作られた毛細管チューブなどの集光器１１４は、一次放射線１１０を集め、かつ試験物体１０の小さな面積に中継するために使用され、これは試験物体１０を保持するｘ−ｙステージ１３０の制御によって正しく位置付けられる。複数の毛細管および曲げられたクリスタルなどの他の種類のｘ線集光器も代替の実現例で使用される。
【００３２】
集光器１１４は、試験物体１０で線束密度を増加させ、したがって、誘発される二次蛍光Ｘ線を最大化する。試験物体は、大きな立体角度の照明光線で照明されることが好ましい。このことによって、二次ｘ線蛍光の生成の割合が増加する。この特性は、研究室のｘ線源の有効な利用のために重要である。なぜなら、それらは典型的には大きな立体角度でｘ線を放出するからである。
【００３３】
原則として、許容の立体角度は、２ｐｉステラジアンであり得る。約１ステラジアンのより小さな立体角度が望ましい。
【００３４】
一次放射線１１０のエネルギは、対象の元素で蛍光を誘発するように選択される。たとえば、一次放射線としてＸ線を用いると、以下の元素がそれぞれの吸収端またはその上方で放射線の吸収の急激な増加を示す：５４３電子ボルト（ｅＶ）の酸素、９９．８および１８３９ｅＶのシリコン、１５６０ｅＶのアルミニウム、９３３および８９７９ｅＶの銅、２３８９ｅＶのタンタル、２１４５ｅＶのリン、および１８８ｅＶのホウ素。
【００３５】
実現例によっては、一次放射線としてｘ線を使用するとき、ｘ線エネルギの選択がｘ線蛍光顕微鏡の性能に重要であることが認識されている。試験物体内の或る他の元素の励起を減少または排除して、対象の元素からの蛍光Ｘ線の信号対雑音比を増加させるように一次Ｘ線放射線のエネルギを選択することが有利である場合がある。一次ｘ線放射線のエネルギが対象の元素の吸収端よりも十分に大きくなるように選択することが有利な場合もある。これによって、二次蛍光Ｘ線と一次ｘ線の弾性のコンプトン散乱によって検出器に到達する他のｘ線との間に大きなエネルギの分離を実現できる。一次Ｘ線放射線のエネルギは、所望の探査の深さを実現するように選択してもよい。なぜなら、励起の深さは入射Ｘ線エネルギとともに変化するからである。
【００３６】
実現例によっては、一次放射線は、対象の元素の吸収端のエネルギよりも大きい電子エネルギで動作する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）または電子ガンからなどの細く集束された電子光線である。典型的には、吸収端のエネルギの３倍から４倍の電子エネルギが、「制動放射」連続放射線背景に対するＸ線蛍光信号の高い比を得るために選択される。電子エネルギは、所望の探査の深さを得るようにも選択される。電子エネルギは、蛍光ｘ線画像の
信号対雑音比を改善するために試験物体の元素の吸収端よりも小さくなるように選択されることもある。
【００３７】
図２に示されるように、一次放射線１１０によって対象の元素の内殻の電子（１）が排出される（電離）。内殻に作られた空き（２）は、外側の電子殻（４）の電子（３）によって満たされる。この遷移は、対応するエネルギの光子またはオージェ電子を生成する。排出された光子は、図３に示されるように、ウェハ１２のＩＣ１０内のトレースを形成する銅などの対象の元素からの二次または蛍光放射線１１６を構成する。
【００３８】
図１に戻ると、他の元素からの二次放射線、反射または散乱された一次放射線、および一次放射線によって排出された光電子によって生成された制動放射放射線などの他の放射線が試験物体１０から到来し得る。
【００３９】
画像化システム１０５は、最低でもレンズ１１８および検出器システム１２２を含む。レンズ１１８は、対象の元素からの二次放射線１１６の集束された光線１２０を検出器システム１２２に作るために使用される。
【００４０】
一実現例では、検出器システム１２２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器のアレイなどの素子の二次元のアレイである。関係するエネルギに応じて、シンシレータはＸ線を光に変換することを必要とされることがあり、これは次に適切な画像化光学機器を備えた好適な検出器のアレイによって画像化される。別の実現例では、検出器システム１２２は、単一の素子の固体の検出器などの空間分解能のない検出器である。実現例によっては、検出器システムはエネルギ分解能をさらに有する。
【００４１】
この発明のこの実施例によると、レンズ１１８は、（典型的には）対象の元素のみからの二次Ｘ線放射線１１６を検出器システム１２２に優先的に画像化するように選択される。具体的には、レンズ１１８は、エネルギの狭いバンド、すなわち、対象の元素の蛍光線の前後のエネルギを検出器システム１２２に効果的に集束する着色レンズである。これは、焦点距離がエネルギによって異なるレンズを使用し、かつ物体１０とレンズ１１８との距離（距離Ｌ１）およびレンズ１１８と検出器システム１２２との距離（距離Ｌ２）を好適に配置して、正常な画像化条件がエネルギの狭いバンドに対してのみ満たされるようにすることによって実現される。
【００４２】
この実現例では、レンズ１１８はゾーンプレートレンズである。一般的に、ゾーンプレートレンズの焦点距離は、エネルギに線形的に依存する。エネルギの帯域幅（ΔＥ／Ｅ）は、式ΔＥ／Ｅ＝２Ｖ／Ｄによってほぼ得られ、Ｄはゾーンプレートレンズの直径であり、ＶはＸ線蛍光顕微鏡の有効な視界である。
【００４３】
有効な視界は、一次電離放射線のサイズを制御することによって、または光学機器の列で瞳の開口部、たとえば、図１の開口部１２６を使用することによって、所望の値に設計することができる。ゾーンプレートの直径は、所与の視界に対して必要なエネルギ分解能を実現するように設計されることが好ましい。エネルギの帯域幅外のエネルギを備えた放射線は、検出器の平面で焦点から外れる。
【００４４】
瞳の開口部１２６は、典型的には、レンズ１１８と検出器との間にあり、好ましくは検出器の非常に近くにある。しかしながら、他の適用例では、瞳の開口部はレンズ１１８と対象の物体１０との間にある。
【００４５】
エネルギの帯域幅ΔＥ／Ｅは、ｘ線蛍光エネルギで狭いエネルギのバンド内でピークになる回折効率を有するゾーンプレートを使用することによって改善することができる。
【００４６】
この実現例では、レンズ１１８は対象の元素を含むゾーンプレートレンズであることが好ましい。ゾーンプレートレンズ１１８は、実質的に対象の元素からなる化合物、たとえば、合金で作られることが好ましい。場合によっては、ゾーンプレートレンズは対象の元素のみで作られる。また場合によっては、ゾーンプレートレンズ１１８は、対象の元素を含む化合物から作られる。
【００４７】
たとえば、対象の元素が銅である場合、すなわち、たとえば、オペレータがたとえば図３にあるようなＩＣの銅の構造を画像化しようとしている場合、銅または銅を含むゾーンプレートレンズ１１８が使用される。一般的に、元素によるそれ自身の蛍光Ｘ線の吸収は、蛍光Ｘ線エネルギに近い有限のエネルギ範囲で極小に近く、この特性は、一般に、高い回折（集束）効率を得るために対象の元素を含む化合物を使用してゾーンプレートレンズを構成するために使用することができる。
【００４８】
原子番号が４〜３０の間の元素などの多数の元素では、ゾーンプレートレンズの回折（集束）効率は、ゾーンプレートが作られる元素の蛍光Ｘ線エネルギでピークとなるようにすることができる。これは、蛍光Ｘ線エネルギの近くで正の値から負の値に減少する元素の原子散乱因子の実質部分での変化を使用することによって、この実現例では約１ｋｅＶより小さい蛍光Ｘ線エネルギに対して実現される。これは、典型的には元素の吸収端のものより数電子ボルト小さい。
【００４９】
図４は、Ｃｕゾーンプレートが、ほぼＣｕ  Ｌα蛍光線のエネルギである９３２ｅＶでその回折効率がピークとなるように設計される例示的な実現例を示す。これに対して、金のゾーンプレートは、銅の蛍光線（９３０ｅＶ）で約１０％の効率を有し、８５０から１０００ｅＶまでこの値から殆ど変化しない（図６を参照）。
【００５０】
図４および図１を参照すると、優先的な画像化は、好ましくは実質的に同じ元素を含む化合物を使用してゾーンプレートが作られるときに向上される。なぜなら、回折効率の損失と対象のｘ線蛍光線から離れるｘ線エネルギを焦点から外すこととの組合さった効果のためである。
【００５１】
焦点距離が１センチメートルで最も外側のゾーンの幅が５０ｎｍの９３０ｅＶである銅の蛍光線に対して設計された５００ｎｍの厚みの銅のゾーンプレートを考える。波長は約１．３ｎｍである。９０５ｅＶでは、この銅のゾーンプレートレンズは９．７３ミリメートルの焦点距離を有する。焦点の深さは数マイクロメートルであるため、９０５ｅＶで生じる蛍光に対する画像平面は実質的に焦点から外れ、９３２ｅＶの画像から十分に離れる。９０５ｅＶでのゾーンプレートの集束効率は、９３０ｅＶに対するものの約半分で、９３０Ｃｕ  Ｌａ蛍光ｘ線によって形成された画像での背景の強度への貢献がさらに減少する。
【００５２】
一般的に、ゾーンプレートに基づくＸ線蛍光画像化顕微鏡の空間分解能は、回折限界画像化の通常の定義に対応して、ｋ１λ／（ＮＡ）；焦点の深さ＝ｋ２λ／（ＮＡ）2；ｋ１＝ｋ２＝１／２である。
【００５３】
試験物体からのさらに高いエネルギの放射線を切離すため、実施例によっては２ｋｅＶより小さいＸ線エネルギに対する対象の元素などの好適な元素の組成を含むプレート１２４が一連のゾーンプレートレンズ１１８に加えられる。蛍光材料は、それら自身の蛍光エネルギに対しては比較的透過的であるが、吸収端の上方では吸収がかなり高く（図５を参照）、ローパスの透過の特性に繋がり、これは検出器１２２に透過されるＸ線蛍光エネルギより高いエネルギを備えたＸ線の量を減少させる。当然のことながら、ゾーンプレート
レンズ１１８自身は、吸収端の上方で吸収するようになるが、そのゾーンはその面積の約５０％のみを覆う。
【００５４】
これらの元素の画像化のために他の構成素子を含むゾーンプレートレンズも可能である。以下は、焦点距離が１ｃｍで微細ゾーンが５０ｎｍのゾーンプレートに対するパラメータを示す。
【００５５】
【表１】
2005527833.tif 000003
【００５６】
特に低エネルギの蛍光画像化の適用例では、その上にゾーンプレートが製造される膜にホウ素などの低減衰材料を使用することが重要である。低い蛍光率を補償するために大きな直径が必要である。したがって、ゾーンプレート基板は、窒化シリコンであるべきではない。そのように大きな窓では、それは厚い必要があり、これによってその吸収が大きくなるためである。適切な基板は窒化ホウ素であり、これはＢよりも実質的に大きい減衰、すなわち、９０％よりも大きい減衰を提供するが、窒化シリコンよりも放射線への感度が高い。
【００５７】
さらに、たとえば、Ｃｕ  Ｋに対するＷ  Ｌベータにあるように、蛍光エネルギに近過ぎる励起放射線のエネルギを選ぶことについての問題がある。この場合、励起がより高いエネルギである場合よりも、散乱コンプトン放射線を区別するのは難しい。当然のことながら、吸収器が手助けとなるが、それは蛍光の二次的な源にもなり得る。
【００５８】
最後に、ゼロ次の放射線を阻止するために中央の絞りが必要であることを理解されたい。
【００５９】
図７は、この発明によるＸ線蛍光顕微鏡１００の別の実施例を示す。ここでは、優先的な画像化は、好適な分光フィルタ１５０を画像化システム１０５に挿入することによって実現される。フィルタは、対象の元素の蛍光線に集中される狭いスペクトルバンドを通すように、すなわち、反射するように選択される。一実現例では、分光フィルタ１５０は、多層光学機器またはクリスタルである。
【００６０】
この実施例では、画像化光学機器１１８は、ゾーンプレートなどの着色レンズ、またはウォルター光学機器などの無色の光学機器である。分光フィルタ１５０は、物体１０およ
びレンズ１１８、ならびに検出器１２２の間の画像化の条件が維持されるように構成される。
【００６１】
一般的に、着色レンズ１１８と分光フィルタ１５０との組合せは、ｘ線蛍光顕微鏡の優先的な画像化の特性に関してよりよい性能に繋がる。
【００６２】
図８は、Ｃｕ  Ｋａ（８０４６ｅＶ）の蛍光ｘ線の近くでｘ線の狭いエネルギのバンドを効率的に反射するように設計され配置される例示的な多層フィルタまたは光学機器１５０のＸ線反射率を示す。所与の多層またはクリスタルでは、それは、有限な入射角度（角度の許容）内でのみ対象の蛍光ｘ線を効率的に反射する。有限な角度の許容によるスループットの減少を避け、かつｘ線蛍光顕微鏡の分解能を維持するために、多層の光学機器またはクリスタルをレンズ１１８から離し、かつ検出器１２２の近くに位置付けることが重要である。なぜなら、画像化形成蛍光ｘ線光線の角度の逸脱は、レンズ１１８からの距離が増加するにつれ減少し、高いスループットに対する多層またはクリスタルの光学機器の必要な角度の許容を低減するからである。
【００６３】
調査される物体の深さは、一次および蛍光の放射線のエネルギ、および幾何学的構造によって異なる。一般的に、低エネルギの放射線は貫通性が低く、浅い物体の体積に繋がる。表面の垂線に対して入射の角度および蛍光の集まりの角度を調節することによって、探査される深さは調節可能である。
【００６４】
一次電離放射線１１０の種類は、具体的な適用例に基づいて最適化することができる。一般に、Ｘ線は、電子よりも、蛍光Ｘ線の、背景信号に対する高い比を提供する。Ｘ線は、すべての材料への適用性などの他の利点も提供する。なぜなら、充電効果がなく、周囲環境で使用可能であり、すなわち、真空の要件がないからである。
【００６５】
図９は、対象の複数の元素を同時に画像化することのできる別の実施例を示す。具体的には、複数の画像化システム１０５−１、１０５−２、１０５−３は、試験物体１０内のほぼ同じまたは同じ体積に向けられる。各画像化システム１０５−１、１０５−２、１０５−３は、異なる元素の蛍光Ｘ線を画像化するように構成される。したがって、１つの具体的な例では、各画像化システム１０５−１、１０５−２、１０５−３のゾーンプレートレンズは、異なる構成材料を含む。
【００６６】
さらに別の実施例によると、図９のシステムはスループットを増加するように構成される。各画像化システム１０５−１、１０５−２、１０５−３は、同じ蛍光線を画像化するように構成され、試験物体の隣接または近接の体積を画像化するように向けられる。
【００６７】
別の実施例によると、元素別の二次元（２Ｄ）の画像のセットが大きな角度の範囲で集められ、断層撮影の再構築を使用して再構築される。これによって、元素別の三次元（３Ｄ）の画像が得られる。この方法の単純な実現例は、約１０度の角度の分離で２つの２Ｄ立体画像の対を集め、物体の立体情報は立体閲覧技術を使用して閲覧可能である。２Ｄ画像の集まりは、試験物体内のほぼ同じ体積を画像化するいくつかの同一の画像化システム１０５を使用して得られる。
【００６８】
例
ＩＣの重要な材料からのＸ線蛍光は、約１００から８０００ｅＶの範囲の放射線エネルギで誘発される。ｘ線蛍光を生成する材料は、たとえば、９３０ｅＶ（Ｌａ）および８０４６ｅＶ（Ｋａ）の銅、９９ｅＶ（Ｌａ）および１７４０ｅＶ（Ｋａ）のシリコン、１１８６ｅＶ（Ｌａ）のゲルマニウム、１７１０ｅＶ（Ｍａ）のタンタル、４５２ｅＶ（Ｌａ）および４５１０ｅＶ（Ｋａ）のチタン、７７６ｅＶ（Ｌａ）および６９２９ｅＶ（Ｋａ
）のコバルト、２０１３ｅＶ（Ｋａ）のリン、１２８２ｅＶ（Ｌａ）のヒ素、および１４８６ｅＶ（Ｋａ）のアルミニウムである。１８３ｅＶ（Ｋａ）のホウ素ももう１つの選択肢である。
【００６９】
銅を例として考えると、図４は、９００から９５０ｅＶの範囲での５００ナノメートル（ｎｍ）の銅のゾーンプレートの効率を示し、銅は蛍光線を有する。効率は９３２ｅＶ前後で約３０パーセントでピークに達し、これは９３０ｅＶのＣｕ  Ｌａ蛍光線のエネルギに近い。
【００７０】
図５は、この９００から９５０ｅＶの範囲での銅の透過を示す。たとえば、２００ｎｍの銅は、９３３ｅＶの上方で８％のみの透過を有するが、グレーティング効率が高いと７５パーセントの透過を有する。透過の急速な変化は銅の吸収端によるもので、蛍光はこの端の僅かに下方のエネルギ、すなわち、約９３０ｅＶで放出される。
【００７１】
結果として、２００ナノメートル（ｎｍ）の厚みで、かつ５００ｎｍの厚みのゾーンプレートレンズ１１８と組合される銅の固体プレート１２４は、９３０ｅＶで約２０％の、約９３３ｅＶの上方では１％未満の集束効率を有する。９３０ｅＶの下方では、効率は９２５ｅＶでは１％未満に下降する。これはエネルギが約９０５ｅＶに落ちるまで１０パーセントより小さいままである。
【００７２】
回折効率は低いエネルギで回復するが、ゾーンプレートの焦点距離は蛍光エネルギでのものより大きく変化し、（他の材料からの）このエネルギでの蛍光放射線などの放射線は検出器のアレイ１２２で画像化されない。ＩＣの製造で使用される素子の数は典型的には制限され、したがって、特有の蛍光線は大きく間隔を空けられるため、蛍光材料で作られたゾーンプレートレンズの元素に特有の特性は大抵の状況において損なわれない。
【００７３】
例示的な適用例は、相互接続、バイアなどのＩＣ内のＣｕの構造およびそれらに関連付けられる欠陥を画像化することである。この適用例には、Ｃｕ  ＬａＸ線蛍光線を使用することが有利である。一次電離放射線は１０００ｅＶより大きいエネルギの電子光線であるか、または、たとえば、９４０ｅＶより大きいエネルギのｘ線を生成する固体のターゲットの電子の打込みによって生成されるＸ線光線である。具体的な適用例は、ＩＣの構成要素の故障分析、ＩＣ計測および製造ラインでの検査である。
【００７４】
異なる例では、８０４６ｅＶの銅のＫアルファ蛍光がＩＣパッケージング内の銅の相互接続を画像化するために使用される。一次放射線は、タングステンおよび金のアノードなどの必要な一次放射線を生成することのできる固体のアノードの電子の打込みによって提供される。９６７０ｅＶ前後のタングステンのＬベータ線は、銅で蛍光を誘発するのに有効である。このより高いエネルギの放射線を使用して数百マイクロメートルの厚みまでのパッケージを調査することができる。リソグラフィ技術を使用して製造されたゾーンプレートは、固体角度の許容が制限されるため、高い分解能の適用例でスループットが制限されることがある。
【００７５】
しかしながら、固体角度の許容性が低いことには、以下の設計で対処することができる。集束レンズは、互いに直角に配向された２つの線形のゾーンプレートで作られる。これら線形のゾーンプレートは、基板上で適切な材料（たとえば、ＷおよびＣ）の交互の層をスパッタリングし、この多層構造を最大の効率を提供する厚みに切ることによって製造される。このようにして、３ナノメートルの微細ゾーンを製造することができ、結果的に生じる固体角度の許容は、５０ｎｍの微細ゾーンを備えたゾーンプレートと比較して２７８倍改善される。これら光学素子は３ナノメートルの分解能を得られないだろうが、それらは３ｎｍより実質的に大きい分解能で高いスループットに対して遥かに大きな固体角度の
許容性を提供する。たとえば、微細ゾーンの幅が３ｎｍのゾーンプレートは、微細ゾーンの幅が３０ｎｍのゾーンプレートより１００倍大きい固体角度の許容性を有し、３０ｎｍの分解能のｘ線蛍光画像化に対して約１００倍スループットを増加させる。さらに別の例は、（溶射または他の態様によって適用された）コーティングの下方の鋼および他の構造材料などの埋込まれた構造の調査を含む。この適用例では、銅またはタングステンのアノードを使用して一次放射線を生成し、鉄、ニッケル、クロムまたはコバルトで蛍光を励起する。ここでも、交差された線形のゾーンプレートは、たとえば、微細な亀裂および腐食を調査するためのレンズとして好ましい。
【００７６】
さらに別の適用例は、骨および単一の生物学的な細胞などの生物学的な試験体の画像化である。骨または細胞内のカルシウムおよびリンなどの元素の空間的な分布は、この発明を使用して２Ｄまたは３Ｄで画像化することができる。そのような画像化は、調査中の生物学的な標本の生気に大きく影響することなく行なうことができ、発達を調査するために微速度の画像化を行ない得ることが認識されている。
【００７７】
Ｘ線蛍光バックライト画像化モード
図１０は、この発明によるＸ線蛍光バックライト画像化モードで構成されるＸ線蛍光顕微鏡１００を示す。具体的には、画像化される蛍光は、対象の物体１０からではなく、（基板などの既知の構造１２から生じる。対象の物体１０は、既知の構造１２とレンズ１１８との間に位置付けられる。対象の物体は、特有のＸ線放射線の一部を吸収するかまたは散乱させ、画像平面に影を作る。
【００７８】
この動作のモードでは、物体に存在する元素は直接的には識別されないが、それらの組成が既知の場合、厚みおよび形状などの物体の幾何学的構造は、バックライトの減衰情報を含む画像から決定することができる。Schilieren法などの他の画像コントラスト強化方法を用いて、吸収コントラストの低い材料の画像コントラストを増加させることができる。
【００７９】
たとえば、シリコンのＬアルファまたはＫアルファ蛍光ｘ線は、１つの適用例では、シリコン基板の上方のＩＣ構造、たとえば、Ｃｕ相互接続線およびバイア、Ｔａを含む拡散バリア、層間の誘電体、およびポリシリコンのゲートコンタクトを画像化するためにバックライトとして使用される。シリコンは集束効率の高いゾーンプレートを作るのに好ましい材料であることが認識されている。他の好ましい材料は、Ｓｉ  Ｌアルファ線ではモリブデンおよびロジウム、Ｓｉ  Ｋアルファ線ではＡｕ、ＷおよびＴａを含む。
【００８０】
さらに別の例では、ＩＣ製造プロセスで製造されるエッチングされた構造のプロファイルは、ｘ線蛍光バックライト画像化モードを使用して調査することができる。ウェハ１２で生成されたｘ線蛍光によるバックライトは、エッチングされた構造を含む試験物体１０によって吸収または散乱された後にレンズ１１８に到達する。そのプロファイルを含むエッチングされた構造１０の幾何学的構造は、エッチングされた構造の材料の組成とともに、バックライト蛍光ｘ線への効果を決定し、ｘ線蛍光画像での測定可能な効果に繋がる。蛍光ｘ線の波長の約３０倍よりもさほど大きくない線形の寸法で、かつ約３よりも大きいアスペクト比のエッチングされた構造では、エッチングされた構造のプロファイルは、散乱効果のためバックライト蛍光ｘ線の角度の分布に大きな影響を与える。この影響は、エッチングされた構造の線形の寸法の減少およびアスペクト比の増加とともに増加することが認識されている。さらに、エッチングされた構造のプロファイルの効果は、周期的な構造のようにエッチングされた構造が好適に配置されるときに向上されることが認識されている。実現例によっては、より長い波長で、かつシリコン、銅、酸素、タンタルおよび炭素などの主要なＩＣ製造材料に含まれる元素からのｘ線蛍光線を使用するのが有利である。
【００８１】
さらに別の例では、Ｃｕ相互接続線またはバイアからのＣｕ  Ｌアルファ蛍光線がＩＣの製造プロセスでそれらの上部の残留物および粒子を検出、画像化するために使用される。好ましい実現例では、ゾーンプレートはＣｕを使用して構成される。
【００８２】
たとえば、ＩＣの製造で使用されるマスク上のレジスト残留物による汚染または他の汚染などの欠陥は、ガラス、石英または窒化シリコンなどのシリコンウェハ材料またはシリコン化合物であり得る基板１２からのシリコンの蛍光を画像化することによって見ることができる。欠陥は、綺麗で無傷のマスクの所望の画像からの逸脱として現れる。この画像化モードでは、マスクは透過または反射で使用されるように設計され得る。
【００８３】
焦点距離が１ｃｍのゾーンプレートを使用して、側の区域０．１ｍｍを５０ｎｍの分解能で１つの露出でＣＣＤ検出器に画像化することができる。ウェハ全体は、ステップアンドリピート式の動作で調査される。欠陥の識別は、制御コンピュータに記憶された標準とデジタル画像を比較することによって自動的に行なわれる。
【００８４】
別の適用例は、表面の動作温度を改善するための熱コーティング、表面硬度を改善するための硬度コーティング、および侵食に対する表面の化学的耐性を改善するための塗装などのコーティングの検査である。コーティングの下にあるバルク材からの蛍光放射線を使用して、画像は、不均一性、ピンホール、亀裂およびその他の欠陥を明らかに示す。
【００８５】
蛍光分光計モード
図１を参照すると、蛍光分光計モードでは、物体対レンズの距離Ｌ１およびレンズ対検出器の距離Ｌ２は、所与の元素の特有の蛍光のすべてが単一の素子の検出器にあるように、または二次元の画像化検出器１２２のすべての画素で統合されるように、調節される。Ｘ線スペクトルは、物体１０の中心と検出器１２２または瞳の開口部１２６の中心とを結ぶ軸に沿ってゾーンプレートなどの着色レンズを走査することによって測定することができる。これらの分光計の一部は、図９に関して説明されるように、複数の元素を同時に監視するように構成することができる。
【００８６】
使用されるレンズの開口数は、エネルギに反比例するため、固体角度の許容性および機器のエネルギ分解能はともに低いエネルギに対して改善する。このことは、エネルギ分散性および波長分散性の分光計の両方を上回る重要な利点である。蛍光の歩留りはエネルギとともに低下し、典型的な固体状態のエネルギ分散性検出器のエネルギ分解能は、低エネルギのｘ線分析の適用例にはあまりにも制限されていることが多いためである。
【００８７】
この配置は、ホウ素、リンおよび／またはヒ素を用いた半導体材料の浅いドーピングの用量の監視に適用可能である。この場合、高い空間的な分解能は一般に必要とされないため、ゾーンプレートは都合のよい作業距離およびスループットが得られる幾何学的構造で使用される。調査されるべき面積は単一の素子の検出器の前の開口部を使用して規定することができる。観測されたカウントレート、マトリクスの後および元素に依存する較正係数および背景に対する修正は、探査される体積内のドーパントの量に直接的に比例する。
【００８８】
膜の厚みの測定のためにレンズの画像化の特性を利用する別の例は、画像化の特性によって探査される区域および蛍光の集まりの固体角度の両方を良好に規定することができ、探査される体積内の蛍光を発する原子の数を正確に決定することができるという認識に基づく。探査される体積が既知の均一な厚み（膜）である場合、その膜の厚みを決定することができる。例示的な適用例は、ＩＣ製造ラインでＣｕ、拡散バリアおよび層間誘電体層などのさまざまな材料の膜の厚みを測定することを含む。
【００８９】
この発明を好ましい実施例を参照して具体的に示し説明してきたが、当業者には、特許請求の範囲によって規定されるこの発明の範囲を離れることなく、形および詳細においてさまざまな変更が可能であることが理解されるであろう。たとえば、典型的な走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）はＸ線検出器（ＥＤＡＸ）を有し、これは画像化されている材料を識別するために使用される。蛍光分光計モードでは、この発明は、ＳＥＭに対する元素別の画像化アタッチメントとして使用される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】この発明によるＸ線蛍光顕微鏡の概略図である。
【図２】対象の元素内で放射線に誘発されたｘ線蛍光を示す概略図である。
【図３】ｘ線蛍光画像化モードを使用した集積回路内の特定の元素を含む構造の蛍光画像化の概略図である。
【図４】電子ボルト（ｅＶ）での光子のエネルギの関数としての５００ナノメートルの銅のゾーンプレートの効率のグラフであり、ピークの回折効率は〜９３０ｅＶのＣｕ  Ｌａ放射線エネルギの近くで得られることを示す。
【図５】銅に対する電子ボルトでの光子のエネルギの関数としてのマイクロメートルでの減衰の長さのグラフであり、Ｃｕ  Ｌａ蛍光ｘ線の高い透過性および〜９３３ｅＶのＣｕ  Ｌ吸収端よりも大きいエネルギのｘ線に対する吸収の急激な増加を示す。
【図６】電子ボルトでの光子のエネルギの関数としての５００ナノメートルの金のゾーンプレートの効率のグラフであり、８００〜１０００ｅＶのエネルギの範囲での回折効率のゆっくりとした変動を示す。
【図７】元素別の画像化を実現するために波長分散光学機器が着色または非着色レンズとともに使用される別の実施例によるＸ線蛍光顕微鏡の概略図である。
【図８】１．８１度のグレージング入射角および２．５ｎｍの多層の周期を仮定した、平坦な基板に堆積されたタングステンおよび炭素の８０の層の対を含む多層光学機器のｘ線反射率のグラフである。
【図９】スループットを増加するため、または立体的および断層の三次元画像化を行なうため、もしくは複数の元素を同時に画像化するために複数の画像化システムが並行して使用される別の実施例によるｘ線蛍光顕微鏡の概略図である。
【図１０】バックライトモードで動作する別の実施例によるＸ線蛍光顕微鏡の概略図である。
【図１】
2005527833.tif 000004
【図２】
2005527833.tif 000005
【図３】
2005527833.tif 000006
【図４】
2005527833.tif 000007
【図５】
2005527833.tif 000008
【図６】
2005527833.tif 000009
【図７】
2005527833.tif 000010
【図８】
2005527833.tif 000011
【図９】
2005527833.tif 000012
【図１０】
2005527833.tif 000013
【国際調査報告】
2005527833.tif 000014
2005527833.tif 000015
2005527833.tif 000016