(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の用途に使用されるＸ線分析装置を提供する。【解決手段】試料ステージ８と、ゴニオメータと、Ｘ線検出器１４を含み、Ｘ線検出器は、Ｘ線ビーム経路に沿って試料６からＸ線を受ける。第１のコリメータ１８、第２のコリメータ、および第３のコリメータを含む第１の構成では、コリメータはＸ線ビーム経路内に配置される。第２の構成では、コリメータは、Ｘ線ビーム経路外に配置される。第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータと第２のコリメータを、Ｘ線ビーム経路と交差する横方向に第１のコリメータと第２のコリメータを移動させ、第１の構成と第２の構成の間で第１のコリメータおよび第２のコリメータを移動させる。第２のアクチュエータ・アレンジメントは、第１の構成と第２の構成の間で第３のコリメータを移動させる。コントローラ１７は、第１の構成と第２の構成の間で第１のコリメータを移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を支持するための試料ステージと、
回転軸を有するゴニオメータと、
前記ゴニオメータの回転軸を中心として回転可能に配置されるＸ線検出器であって、該Ｘ線検出器は、Ｘ線ビーム経路に沿って指向される試料からのＸ線を受けるように配置されるＸ線検出器と、
第１のコリメータ、第２のコリメータ、および第３のコリメータであって、該第１のコリメータ、該第２のコリメータ、および該第３のコリメータの各々は、
自コリメータが前記Ｘ線ビーム経路内に配置される第１の構成、および
自コリメータが前記Ｘ線ビーム経路外に配置される第２の構成、
を取りうる、第１のコリメータ、第２のコリメータ、および第３のコリメータと、
前記第１のコリメータを前記Ｘ線ビーム経路と交差する横方向に移動させることによって、前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第１のコリメータを移動させ、前記第２のコリメータを前記Ｘ線ビーム経路と交差する横方向に移動させることによって、前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第２のコリメータを移動させるように構成されている第１のアクチュエータ・アレンジメントと、
前記第３のコリメータを前記Ｘ線ビーム経路と交差する横方向に移動させることによって、前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第３のコリメータを移動させるように配置される第２のアクチュエータ・アレンジメントと、
コントローラであって、
前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第１のコリメータを移動させ、前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第２のコリメータを移動させるように前記第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御し、
前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第３のコリメータを移動させるように前記第２のアクチュエータ・アレンジメントを制御する、
ように構成されているコントローラと、を含み、
第１のコリメータ、第２のコリメータ、および第３のコリメータの各々は、ソーラースリットコリメータまたは平行プレートコリメータのいずれかである、Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記第１のアクチュエータ・アレンジメントは、前記第１のコリメータを前記回転軸に実質的に平行な方向に移動させることによって、前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第１のコリメータを移動させるように構成されている、請求項１に記載のＸ線分析装置。
【請求項３】
前記第１のコリメータおよび前記第２のコリメータは、いずれも前記Ｘ線のビームの軸方向発散を制限するためのソーラースリットコリメータであり、前記第１のコリメータの角度発散は前記第２のコリメータの角度発散よりも小さく、前記第３のコリメータは平行プレートコリメータであるか、あるいは、
前記第１のコリメータおよび前記第２のコリメータは、いずれも前記Ｘ線のビームの赤道発散を制限するための平行プレートコリメータであり、前記第１のコリメータの角度発散は前記第２のコリメータの角度発散よりも小さく、前記第３のコリメータはソーラースリットコリメータである、請求項１または２に記載のＸ線分析装置。
【請求項４】
前記第１のコリメータは、前記第２のコリメータに強固に結合される、請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
【請求項５】
前記第３のコリメータは、前記第１のコリメータと前記試料の間に配置されるか、あるいは前記第３のコリメータは、前記第１のコリメータと前記Ｘ線検出器の間に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
【請求項６】
前記第１のコリメータと前記試料の間に配置される第４のコリメータをさらに含み、
前記第４のコリメータは、前記第４のコリメータが前記Ｘ線ビーム経路内に配置される第１の構成と、前記第４のコリメータが前記Ｘ線ビーム経路外に配置される第２の構成とを有し、前記第２のアクチュエータ・アレンジメントは、前記第４のコリメータを前記Ｘ線ビーム経路と交差する前記横方向に移動させることによって、前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第４のコリメータを移動させるように構成され、
前記コントローラは、前記第１の構成と前記第２の構成の間で前記第４のコリメータを移動させるように前記第２のアクチュエータ・アレンジメントを制御するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
【請求項７】
前記第３のコリメータおよび前記第４のコリメータは、前記第１のコリメータと前記試料の間に配置される、請求項６に記載のＸ線分析装置。
【請求項８】
前記第１のコリメータおよび前記第２のコリメータは、ソーラースリットコリメータであり、前記第１のコリメータの角度発散は、前記第２のコリメータの角度発散よりも小さく、
前記第３のコリメータおよび前記第４のコリメータは、平行プレートコリメータであり、前記第３のコリメータの角度発散は、前記第４のコリメータの角度発散よりも小さい、請求項７記載のＸ線分析装置。
【請求項９】
前記第１のコリメータおよび前記第２のコリメータは、平行プレートコリメータであり、前記第１のコリメータの角度発散は、前記第２のコリメータの角度発散よりも小さく、
前記第３のコリメータおよび前記第４のコリメータは、ソーラースリットコリメータであり、前記第３のコリメータの角度発散は、前記第４のコリメータの角度発散よりも小さい、請求項７記載のＸ線分析装置。
【請求項１０】
Ｘ線分析測定を実行する、請求項１から９のいずれか一項に記載のＸ線分析装置を制御する方法であって、
第１の構成選択ステップで、コリメータ構成を選択することと、
後続するステップで、前記第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、前記第１のコリメータを選択した前記コリメータ構成に移動させることと、
さらに後続するステップで、前記試料についてＸ線分析測定を実行することと、
第２の構成選択ステップで、入射ビームに対する前記Ｘ線検出器の角度位置に基づいて、前記試料のＸ線回折または散乱の測定中に前記コリメータ構成を変更することと、を含む方法。
【請求項１１】
初期測定ステップで、前記Ｘ線検出器のそれぞれの角度位置におけるＸ線を検出して、１つ以上の測定ピークを取得することによって、前記第１の構成選択ステップの前に初期Ｘ線測定を実行することと、
初期分析ステップで、好ましくは、前記１つ以上の測定ピークの少なくとも１つのパラメータを閾値と比較することにより、前記初期Ｘ線測定の結果を分析して、前記初期Ｘ線測定の分析結果を取得することと、
前記第１の構成選択ステップで、前記初期Ｘ線測定の分析結果に基づいて前記コリメータ構成を選択することと、をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのパラメータは、前記１つ以上の測定ピークの強度であり、前記閾値は強度閾値であり、
前記コントローラは、前記第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、
前記１つ以上の測定ピークの強度が前記強度閾値を超える場合、前記第１のコリメータを前記第１の構成に移動させるか、あるいは
前記１つ以上の測定ピークの強度が前記強度閾値を下回る場合、前記第１のコリメータを前記第２の構成に移動させるように、
構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記１つ以上の測定ピークの強度が前記強度閾値を下回る場合、前記第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、前記第２のコリメータを前記第１の構成に移動させるように構成されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ以上の測定ピークの半値全幅を幅閾値と比較すること、または１つ以上の測定ピークのピーク非対称をピーク非対称閾値と比較することをさらに含む、請求項１１、１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記初期分析ステップは、
前記初期Ｘ線測定の分析結果に基づいて角度範囲を決定することと、
前記Ｘ線検出器の角度位置が前記角度範囲内にあるとき、前記第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、前記第１のコリメータを前記第１の構成に移動させることと、
前記Ｘ線検出器の角度位置が前記角度範囲外にあるとき、前記第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、前記第１のコリメータを前記第２の構成に移動させることと、をさらに含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線分析装置およびＸ線分析装置を使用する方法に関する。より詳細には、本発明は、複数の用途に使用されるＸ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線分析は、材料試料を特徴付ける方法である。いくつかのＸ線分析法は、Ｘ線回折法、例えば、Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏ法、斜入射Ｘ線回折（ＧＩＸＲＤ）およびＸ線マイクロ回折である。他のＸ線分析法としては、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）、斜入射小角Ｘ線散乱（ＧＩＳＡＸＳ）、およびＸ線反射率測定を含む。
【０００３】
一般に、Ｘ線測定は、Ｘ線源からのＸ線を、入射Ｘ線ビーム経路に沿って試料上に指向することによって実行される。Ｘ線は試料によって散乱または回折される。Ｘ線検出器は、散乱または回折Ｘ線の少なくとも一部を検出する。
【０００４】
発散スリット、散乱防止スリット、コリメータなどのＸ線光学系が、入射および／または回折／散乱ビーム側に設けられることがある。
【０００５】
追加的に、Ｘ線測定はしばしば一括りの試料に対して実行される。一括りにおける異なる試料は（材料、形状および／またはサイズに関して）異なる特性を有することがある。したがって、最適なＸ線分析装置は、試料間で変動することがある。
【０００６】
一般に、異なるＸ線分析法を用いて異なる測定を実行するためにＸ線分析装置を使用するために、ユーザはＸ線分析装置を再構成しなければならない。これには専門的技術が必要である。さらに、Ｘ線機器の再構成は、不便であり、時間がかかる。
【０００７】
複数の異なる用途に対して高品質の測定をもたらすことができるＸ線分析装置を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一態様によれば、Ｘ線分析装置が提供され、そのＸ線分析装置は、
試料を支持するための試料ステージと、
回転軸を有するゴニオメータと、
ゴニオメータの回転軸を中心として回転可能に配置されるＸ線検出器であって、Ｘ線検出器は、Ｘ線ビーム経路に沿って指向された試料からのＸ線を受けるように配置されるＸ線検出器と、
第１のコリメータ、第２のコリメータ、および第３のコリメータであって、第１のコリメータ、第２のコリメータ、および第３のコリメータの各々は、
コリメータがＸ線ビーム経路内に配置される第１の構成と、
コリメータがＸ線ビーム経路外に配置される第２の構成と、
含む、第１のコリメータ、第２のコリメータ、および第３のコリメータと、
第１のコリメータをＸ線ビーム経路と交差する横方向に移動させることによって、第１の構成と第２の構成の間で第１のコリメータを移動させ、第２のコリメータをＸ線ビーム経路と交差する横方向に移動させることによって、第１の構成と第２の構成の間で第２のコリメータを移動させるように構成されている第１のアクチュエータ・アレンジメントと、
第３のコリメータをＸ線ビーム経路と交差する横方向に移動させることによって、第１の構成と第２の構成の間で第３のコリメータを移動させるように配置される第２のアクチュエータ・アレンジメントと、
コントローラであって、
第１の構成と第２の構成の間で第１のコリメータを移動させ、第１の構成と第２の構成の間で第２のコリメータを移動させるように第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御し、
第１の構成と第２の構成の間で第３のコリメータを移動させるように第２のアクチュエータ・アレンジメントを制御する、
ように構成されているコントローラと、を含み、
第１のコリメータ、第２のコリメータ、および第３のコリメータの各々は、ソーラースリットコリメータまたは平行プレートコリメータのいずれかである。
【０００９】
一般に、Ｘ線分析測定中、Ｘ線源からの入射Ｘ線ビームが試料を照射する。Ｘ線検出器は、試料からのＸ線を受けるための検出領域を有する。Ｘ線検出器は、検出器の検出領域に指向された、試料からのＸ線を検出するように配置される。すなわち、Ｘ線検出器は、Ｘ線ビーム経路に沿って指向されたＸ線を検出するように配置される。
【００１０】
例えば、Ｘ線回折測定では、Ｘ線は、試料によって回折され、回折されたＸ線ビーム経路に沿って検出器に向かって移動し、その検出器は、回折されたＸ線ビームを受けるように配置される。他の種類のＸ線分析測定では、Ｘ線が試料によって散乱または反射される。検出器は、散乱Ｘ線ビーム経路に沿って散乱されたＸ線を受けるように配置される。
【００１１】
第１、第２および第３のコリメータは、試料と検出器の間に配置される。
【００１２】
第１のコリメータがその第１の構成にあるとき、それはＸ線ビーム経路内に配置されている。すなわち、使用時には、第１の構成では、第１のコリメータはＸ線ビーム内に位置決めされる。
【００１３】
第１のコリメータが第２の構成にあるとき、それはＸ線ビーム経路外に配置されている。すなわち、使用時には、第１のコリメータが第２の構成にあるとき、Ｘ線ビームは第１のコリメータを通過することなく検出領域に衝突する。
【００１４】
したがって、第１のコリメータを第１の構成と第２の構成の間で移動させるように第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御することにより、Ｘ線ビーム経路に沿って指向されたＸ線が第１のコリメータを通過するかどうかを制御することが可能である。これは、Ｘ線ビーム内で、第１のコリメータありと第１のコリメータなしの両方で装置を使用することができるため、より柔軟なアレンジメントをユーザに提供する。追加的に、このアレンジメントは、専門家のオペレータによる第１のコリメータの時間のかかる整合の必要性を回避することができる。
【００１５】
一般に、コリメータは、Ｘ線ビームの発散を制限するためのＸ線光学である。一次元コリメータは、Ｘ線ビームの発散を一方向にのみ制限するように構築される。二次元コリメータは、ビームの発散を二方向において制限するように構築されている。
【００１６】
第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータを回転軸に実質的に平行な方向に移動させることによって、第１の構成と第２の構成の間で第１のコリメータを移動させるように構成することができる。
【００１７】
本発明者らは、第１のコリメータが実質的に軸方向に移動するように配置されたアレンジメントを提供することで、ゴニオメータの角度範囲を制限または妨害することを回避するのに役立つことを実現した。
【００１８】
軸方向は、ゴニオメータの回転軸に平行な方向である。第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータをその軸方向に実質的に平行な方向に移動させることによって、第１の構成と第２の構成の間で第１のコリメータを移動させるように構成されている。例えば、第１のアクチュエータによって第１のコリメータが移動する方向と、検出器がそれを中心として回転するように配置される軸の間の角度は、１０度未満であり、好ましくは５度未満である。好ましくは、第１のコリメータは、軸方向に平行な方向に移動するように配置される。
【００１９】
第１のコリメータまたは第２のコリメータをＸ線ビーム経路内に配置することができるため、Ｘ線分析装置は、コリメータをＸ線ビーム経路内に配置するかどうか、および２つのコリメータのうちのどちらをＸ線ビーム経路内に配置するかどうかを選択することができるので、より柔軟なアレンジメントを提供する。さらに、専門家のオペレータによるＸ線分析装置の時間のかかる整合を実行せずに、第１のコリメータを第２のコリメータに交換することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータと第２のコリメータの両方を移動させるように構成された単一のアクチュエータを含む。いくつかの他の実施形態では、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータを移動させるように構成された第１のアクチュエータと、第２のコリメータを移動させるように構成された第２のアクチュエータとを含む。
【００２１】
好ましくは、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータおよび第２のコリメータを回転軸に実質的に平行な方向に移動させるように構成されている。例えば、第１のアクチュエータ・アレンジメントによって第１のコリメータと第２のコリメータが移動する方向と、検出器がそれを中心として回転するように配置される軸の間の角度は、１０度未満であり、好ましくは５度未満である。
【００２２】
一実施形態では、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、両方とも、Ｘ線ビームの軸方向発散を制限するためのソーラースリットコリメータであり、第３のコリメータは、Ｘ線ビームの赤道発散を制限するための平行プレートコリメータである。
【００２３】
第１のコリメータの角度発散は、第２のコリメータの角度発散よりも小さくすることができる。
あるいは、いくつかの実施態様において、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、両方とも、Ｘ線ビームの赤道発散を制限するための平行プレートコリメータであり、第３のコリメータは、Ｘ線ビームの軸方向発散を制限するためのソーラースリットコリメータである。第１のコリメータの角度発散は、第２のコリメータの角度発散よりも小さくすることができる。
【００２４】
これらの種類のコリメータ（ソーラースリットコリメータおよび平行プレートコリメータ）の両方とも、一連の平行プレートを含み、それらは、積み重ねられたアレンジメントにおいて互いに離隔して配置される。プレート間の間隔とプレートのサイズは、コリメータの角度発散を決定する。コリメータの角度発散は、コリメータを通過することが許容されるＸ線の最大角度発散を示す。コリメータをＸ線ビーム内に配置すると、コリメータの角度発散以下の角度発散を有するＸ線がそれを通過することができ、コリメータの角度発散よりも大きい角度発散を有するＸ線がそれを通過しないようにする。
【００２５】
一実施形態では、第１のコリメータは、第２のコリメータに強固に結合される。
【００２６】
第１のコリメータと第２のコリメータを互いに強固に固定することにより、２つのコリメータの互いに対する位置が固定される。したがって、単一のアクチュエータは、第１のコリメータと第２のコリメータを一緒に移動させるように作用することができる。したがって、第１および第２のコリメータは、同時に、単一の移動で再位置決めすることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、コリメータ構成を変更するために、剛性結合したコリメータに作用することができる。
【００２８】
いくつかの実施態様において、Ｘ線分析装置は、第１のコリメータおよび第２のコリメータを支持するように構成されている第１の支持コンポーネントを含む。
【００２９】
Ｘ線分析装置は、Ｘ線検出器に剛性に結合された第１の支持コンポーネントと、好ましくは、Ｘ線検出器に剛性に結合された第２の支持コンポーネントとをさらに含むことができる。
【００３０】
好ましくは、第１の支持コンポーネントは、検出器と第１の支持コンポーネントの検出器との整合を維持するために、検出器に固定される。このようにして、たとえ検出器の位置が変わったり、コリメータの構成が変わったりしても、専門家のユーザが装置を再整合させる必要はない。この実施形態では、コリメータのいずれかの構成を変更するために、第１のアクチュエータ・アレンジメントおよび／または第２のアクチュエータ・アレンジメントが、コリメータを支持コンポーネントに対して移動させる。
【００３１】
第１のコリメータおよび第２のコリメータは、第１の支持コンポーネントに固定することができ、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１の支持コンポーネントを移動させるようにアレンジされることができ、それによって第１のコリメータおよび第２のコリメータを移動させて、両方のコリメータの構成を変更する。
【００３２】
第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータの構成を変更するように構成されている線形アクチュエータを含むことができる。
【００３３】
線形アクチュエータは、第１のコリメータに作用して、第１のコリメータの第１の構成と第２の構成の間で第１のコリメータを移動させるように配置される。
【００３４】
好ましくは、線形アクチュエータは、第２のコリメータを移動させて第２のコリメータの構成を変更するように配置される。
【００３５】
好ましくは、線形アクチュエータは、ウォームドライブのような機械的アクチュエータを含む。
【００３６】
第３のコリメータは、第１のコリメータと試料の間に配置することができる。すなわち、第３のコリメータは、第１のコリメータよりもＸ線の移動方向の軸に沿って試料に近いように配置することができる。第３のコリメータを設けることによって、第３のコリメータと第１のコリメータまたは第２のコリメータの組み合わせを、Ｘ線ビーム経路内に設けることが可能である。また、第１のコリメータまたは第２のコリメータなしで、Ｘ線ビーム経路内に第３のコリメータを設けることが可能である。
【００３７】
代替的には、第３のコリメータは、第１のコリメータと検出器の間に配置することができる。すなわち、第１のコリメータは、第３のコリメータよりも、試料からのＸ線の移動方向の軸に沿って試料に近いように配置することができる。
【００３８】
好ましくは、第２のアクチュエータ・アレンジメントは、回転軸に実質的に平行な方向に第３のコリメータを移動させるように構成されている。
【００３９】
第２のアクチュエータ・アレンジメントは、第３のコリメータと第４のコリメータの両方を同時に移動させるように構成された単一のアクチュエータを含むことができる。代替的には、第２のアクチュエータ・アレンジメントは、複数のアクチュエータを含むことができる。例えば、第２のアクチュエータ・アレンジメントは、第３のコリメータを移動させるように配置された第３のアクチュエータと、第４のコリメータを移動させるように配置された第４のアクチュエータとを含むことができる。
【００４０】
Ｘ線分析装置は、さらに、第１のコリメータと試料の間に配置される第４のコリメータを含むことができ、第４のコリメータは、第４のコリメータがＸ線ビーム経路内に配置される第１の構成と、第４のコリメータがＸ線ビーム経路外に配置される第２の構成とを有し、第２のアクチュエータ・アレンジメントは、Ｘ線ビーム経路と交差する横方向に第４のコリメータを移動させることによって、第１の構成と第２の構成の間で第４のコリメータを移動させるように構成されており、コントローラは、第１の構成と第２の構成の間で第４のコリメータを移動させるように第２のアクチュエータ・アレンジメントを制御するように構成されている。
【００４１】
第４のコリメータを設けることによって、第４のコリメータと第１のコリメータまたは第２のコリメータの組み合わせを、Ｘ線ビーム経路内に設けることができる。
【００４２】
好ましくは、第２のアクチュエータ・アレンジメントは、回転軸に実質的に平行な方向に第４のコリメータを移動させるように構成されている。
【００４３】
第４のコリメータは、試料と検出器との間に配置される。
【００４４】
一実施形態では、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、ソーラースリットコリメータであり、第１のコリメータの角度発散は、第２のコリメータの角度発散よりも小さい。
【００４５】
第３のコリメータおよび第４のコリメータは、平行プレートコリメータであり、第３のコリメータの角度発散は、第４のコリメータの角度発散よりも小さい。
【００４６】
この実施形態では、平行プレートコリメータは、試料のより近くに配置され、ソーラースリットコリメータは、Ｘ線検出器のより近くに配置される。
【００４７】
別の実施形態では、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、平行プレートコリメータであり、第１のコリメータの角度発散は、第２のコリメータの角度発散よりも小さい。
【００４８】
第３のコリメータおよび第４のコリメータは、ソーラースリットコリメータであり、第３のコリメータの角度発散は、第４のコリメータの角度発散よりも小さい。
【００４９】
この実施形態では、ソーラースリットコリメータは、試料のより近くに配置され、平行プレートコリメータは、Ｘ線検出器のより近くに配置される。
【００５０】
Ｘ線分析装置は、さらに、
Ｘ線を生成するように構成されたＸ線源であって、Ｘ線源および試料ステージは、Ｘ線源によって生成されたＸ線が、試料を照射する入射Ｘ線ビームを画定するように配置され、入射Ｘ線ビームが、Ｘ線源から入射Ｘ線ビーム経路に沿って試料に指向される、Ｘ線源と、
入射Ｘ線ビーム経路内のＸ線源と試料ステージの間に配置された第１のビームマスクコンポーネントであって、第１のビームマスクコンポーネントは、本体、入射Ｘ線ビームのサイズを制限するための第１の開口、および第２の開口を含む、第１のビームマスクコンポーネントと、を含み、
第１のビームマスクコンポーネントは、第１のビームマスクコンポーネント構成と第２のビームマスクコンポーネント構成とを有し、
第１のビームマスクコンポーネント構成では、
第１の開口は、入射Ｘ線ビームのサイズを制限するように入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、第２の開口は、入射Ｘ線ビーム経路外に配置され、
第２のビームマスクコンポーネント構成では、
第２の開口は、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、本体および第１の開口は、入射Ｘ線ビーム経路外に配置され、
コントローラは、入射Ｘ線ビームと交差する平面において第１のビームマスクコンポーネントを移動させることによって、第１のビームマスクコンポーネント構成と第２のビームマスクコンポーネント構成の間で第１のビームマスクコンポーネントの構成を変更するように、第１のビームマスクコンポーネント・アクチュエータを制御するように構成されており、
好ましくは、Ｘ線分析装置は、さらに、
第１のビームマスクコンポーネントと試料の間に配置された第２のビームマスクコンポーネントであって、第２のビームマスクコンポーネントは、本体、入射Ｘ線ビームのサイズを制限するための第３の開口、および第４の開口を含む、第２のビームマスクコンポーネントを含み、
第２のビームマスクコンポーネントは、第３のビームマスクコンポーネント構成と第４のビームマスクコンポーネント構成コンポーネントとを有し、
第３のビームマスクコンポーネント構成では、
第３の開口は、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、第４の開口は入射Ｘ線ビーム経路外に配置され、
第４のビームマスクコンポーネント構成では、
第４の開口は、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、本体および第３の開口は、入射Ｘ線ビーム経路外に配置され、
コントローラは、入射Ｘ線ビームと交差する平面において第２のビームマスクコンポーネントを移動させることによって、第３のビームマスクコンポーネント構成と第４のビームマスクコンポーネント構成の間で第２のビームマスクコンポーネントの構成を変更するように、第２のビームマスクコンポーネント・アクチュエータを制御するように構成されている。
【００５１】
入射Ｘ線ビームの経路内に第１のビームマスクコンポーネントを設けることによって、（入射Ｘ線ビーム経路内に第２の開口を設けることによって）入射Ｘ線ビームの一部を選択する第１のビームマスクなしで第１のビームマスクコンポーネントを入射Ｘ線ビームが通過するか、あるいは（入射Ｘ線ビーム経路内に第１の開口を設けることによって）入射Ｘ線ビームの一部を選択することのいずれかができることが可能である。
【００５２】
Ｘ線分析装置は、好ましくは、Ｘ線源と試料ステージの間に配置されるビーム調整ユニットを含み、ビーム調整ユニットは、線源からのＸ線を試料ステージに指向するための段階的（graded）多層と、入射Ｘ線ビームの軸方向発散を制限するための段階的多層上に配置されたソーラースリットコリメータと、を含む。
【００５３】
好ましくは、段階的多層は、平坦段階的多層である。平坦段階的多層を使用することにより、広範囲のＸ線分析用途にわたって良好な結果が得られるためである。
【００５４】
本発明の一態様によれば、上述のＸ線分析装置を制御する方法が提供され、その方法は、
第１の構成選択ステップで、コリメータ構成を選択することと、
後続するステップで、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、第１のコリメータを選択したコリメータ構成に移動させることと、
さらに後続するステップで、試料についてＸ線分析測定を実行することと、
第２の構成選択ステップで、入射ビーム（θ）に対する検出器の角度位置（２θ）に基づいて、試料のＸ線分析測定中にコリメータ構成を変更することと、を含む。
【００５５】
本方法は、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、第２のコリメータを、選択したコリメータ構成に移動させることを含むことができる。
【００５６】
本方法は、第２のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、第３および任意選択的に第４のコリメータを、選択したコリメータ構成に移動させることを含むことができる。
【００５７】
Ｘ線回折測定では、検出器は、試料によって回折されたＸ線を検出するように配置される。コントローラは、第１および／または第２のアクチュエータ・アレンジメントを制御することによって、コリメータ構成を変更するように構成されている。
【００５８】
Ｘ線分析測定は、異なる角度における一連の測定を含むことができる。検出器およびＸ線源／試料は、一連の異なる２θ位置に移動することができる。強度は、１つのコリメータ構成にあるコリメータを用いていくつかの２θ位置で記録し、次いで、異なるコリメータ構成での他の２θ位置で記録することができる。
【００５９】
一実施形態では、ユーザは、Ｘ線分析測定を実行する前に、モードを選択する。例えば、モードは、測定の種類（例えば、Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏ、ＧＩＸＲＤ、ＳＡＸＳ、ＧＩＳＡＸＳ）または試料の種類に関する。この実施形態では、コントローラは、測定モードを識別する情報を受信するように構成されている。この情報に応じて、コントローラは、どのコリメータ構成が測定モードに関連付けられているかを決定する。コントローラは、各特定のモードに対する特定のコリメータ構成を予め構成することができ、ユーザがモードを選択することに応じて、コントローラは、どのコリメータ構成が選択されたモードに関連付けられているかを決定する。
【００６０】
別の実施形態では、コントローラは、初期Ｘ線測定データに基づいて、自動的にコリメータ構成を選択する。
【００６１】
コリメータ構成を選択するステップは、第１のコリメータ、第２のコリメータ、第３のコリメータ、および／または第４のコリメータの構成を選択することを含むことができる。
【００６２】
試料から検出器までのＸ線ビーム経路内に第１のコリメータを位置決めすることにより、散乱／回折Ｘ線ビームの発散が制限される。これにより、改善されたピーク分解能をもたらすことができる。しかし、第１のコリメータをＸ線ビーム経路内に配置することは、検出器で検出されるＸ線ビームの強度を低減する可能性もある。例えば、Ｘ線回折測定では、検出されたピークは４０度を超える角度においてより対称であり、ピークの強度はより低い。検出器の角度位置に基づいて第１のコリメータの構成を制御するように構成されたコントローラを提供することによって、異なる測定角度に対して強度およびピーク分解能を最適化することが可能である。コントローラは、所定の角度におけるコリメータ構成を変更するように予め構成されていることができる。
【００６３】
本方法は、さらに、
初期測定ステップで、１つ以上の測定ピークを取得するために、検出器のそれぞれの角度位置におけるＸ線を検出することにより、第１の構成選択ステップの前に初期Ｘ線測定を実行することと、初期分析ステップで、好ましくは、１つ以上の測定ピークの少なくとも１つのパラメータを閾値と比較することにより、初期Ｘ線測定の結果を分析して、初期Ｘ線測定の分析結果を取得することと、第１の構成選択ステップで、初期Ｘ線測定の分析結果に基づいてコリメータ構成を選択することと、をさらに含む。
【００６４】
パラメータは、単一のピークのパラメータ、または複数のピークのパラメータ（例えば、平均）とすることができる。この方法では初期Ｘ線測定が行われる。初期測定の結果は、好ましくは１つ以上のピークのパラメータを閾値と比較することにより、結果の質を評価するために分析される。この比較に基づいて、コントローラは、どのコリメータ構成をＸ線測定に使用すべきかを決定する。
【００６５】
少なくとも１つのパラメータは、１つ以上のピークの強度とすることができ、閾値は強度閾値であり、コントローラは、
１つ以上のピークの強度が強度閾値を超える場合、第１のコリメータを第１の構成に移動させるか、あるいは
１つ以上のピークの強度が強度閾値を下回る場合は、第１のコリメータを第２の構成に移動させる、
ように第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御するように構成されている。
【００６６】
初期測定は、その第２の構成における第１のコリメータおよびその第２の構成における第２のコリメータの両方を用いて行われることができる。
【００６７】
代替的には、初期測定は、その第１の構成における第２のコリメータ（第１のコリメータよりも大きい発散を有する）およびその第２の構成における第１のコリメータを用いて行われることができる。１つ以上のピークの強度が強度閾値を超える場合、コントローラは、第１のコリメータをその第１の構成に移動させ、第２のコリメータをその第２の構成に移動させることができる。１つ以上のピークの強度が強度閾値を下回る場合、コントローラは、第２のコリメータをその第２の構成に移動させることができる。この場合、第１のコリメータはその第２の構成のままである。すなわち、コントローラは、第１のコリメータが第２の構成にあるように、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御する。
【００６８】
初期測定は、その第１の構成における第１のコリメータ（第２のコリメータよりも大きい発散を有する）およびその第２の構成における第２のコリメータを用いて行われることができる。１つ以上のピークの強度が強度閾値を下回る場合、コントローラは、第１のコリメータをその第２の構成に移動させ、任意選択的に、第２のコリメータをその第１の構成に移動させることができる。パラメータは、単一のピークの最大強度または複数のピークの平均最大強度とすることができる。
【００６９】
ピークの最大強度または複数のピークの平均最大強度を強度閾値と比較することにより、初期測定中に使用されるコリメータ構成が許容可能な強度をもたらすどうかを決定することが可能である。
【００７０】
好ましくは、本方法は、パラメータが強度閾値を超える場合、第１のコリメータをその第１の構成に移動させ、パラメータが強度閾値を下回る場合、第１のコリメータをその第２の構成に移動させることを含む。
【００７１】
より好ましくは、本方法は、パラメータが強度閾値を超える場合、第１のコリメータをその第１の構成に移動させ、第２のコリメータをその第２の構成に移動させ、パラメータが強度閾値を下回る場合、第１のコリメータをその第２の構成に移動させるステップと、第２のコリメータをその第１の構成に移動させることを含む。この場合、第１のコリメータは、第２のコリメータよりも小さい発散を有する。したがって、測定した強度が強度閾値を下回る場合、第２のコリメータを使用して、分解能と強度の間の最適なバランスを達成することができる。
【００７２】
本方法は、さらに、１つ以上のピークの半値全幅を幅閾値と比較すること、または１つ以上のピークのピーク非対称性をピーク非対称閾値と比較することを含むことができる。
【００７３】
コントローラは、１つ以上のピークの半値全幅が幅閾値より大きい（すなわち、この構成における分解能は十分ではない）場合、第２のコリメータを第１の構成から第２の構成に移動させるように第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御するように構成されていることができる。この例では、第２のコリメータは、第１のコリメータよりも大きな発散を有する。初期測定は、その第１の構成にある第２のコリメータで行われる。この構成で得られた分解能が十分でない場合、第２のコリメータはその第２の構成に移動され、第１のコリメータはその第１の構成に移動される。
【００７４】
これは、ピーク非対称性パラメータを用いて同様に行うことができる。測定した１つ以上のピークのピーク非対称性が閾値を超える場合、コリメータ構成は、より多くのコリメーションを提供するように変更される。
【００７５】
いくつかの他の実施形態では、初期測定は、その第１の構成にある第１のコリメータを用いて行われる。１つ以上のピークの半値全幅が幅閾値を下回る場合、第１のコリメータは第２のコリメータに交換される。
【００７６】
初期測定は、第２の構成にある両方のコリメータを用いて行うことができる。コントローラは、１つ以上のピークの半値全幅が幅閾値を超える場合、第１のコリメータを第１の構成に移動させ
１つ以上のピークの半値全幅が幅閾値を下回る場合、第１のコリメータを第２の構成に移動させ、任意選択的に、１つ以上のピークの半値全幅が幅閾値を下回る場合、第２のコリメータを第１の構成に移動させるように第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御するように構成されていることができる。
【００７７】
また、これらの方法は、ピーク非対称性パラメータを用いて同様に行うことができる。
【００７８】
パラメータは、ピークの半値全幅または複数のピークの平均半値全幅を含むことができる。
【００７９】
２θのより高い角度においては、ピークは、典型的には、９０度付近でより広く、より対称的である。パラメータを閾値と比較することにより、初期測定中に使用されるコリメータ構成が、十分に高い分解能を有するピークをもたらすかどうかを決定することが可能である。
【００８０】
例えば、初期測定が、その第１の構成に配置された第２のコリメータを用いて行われ、ピークの幅が閾値よりも大きい場合、Ｘ線分析装置によって提供される分解能は十分に高くない。より良い分解能が必要とされるため、コントローラは、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、第１のコリメータをその第１の構成に配置する。
【００８１】
初期分析ステップは、初期Ｘ線測定の分析に基づいて角度範囲を決定することと、
Ｘ線検出器の角度位置が角度範囲内にあるとき、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して第１のコリメータを第１の構成に移動させることと、
検出器の角度位置が角度範囲外にあるとき、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して第１のコリメータを第２の構成に移動させることと、をさらに含むことができる。
【００８２】
試料の種類や測定の種類によっては、２θの高い角度（例えば、４０度）においては、強度の低下を避けることが望ましい。例えば、第１の角度範囲は、０°〜４０°の角度であり、第２の角度範囲は、４０°を超える角度である。
【００８３】
いくつかの実施形態では、本方法は、検出器の角度位置が角度閾値を下回る（あるいは第１の角度範囲内である）場合、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、第１のコリメータを第１の構成に移動させることと、検出器の角度位置が角度閾値を超える（あるいは第２の角度範囲である）場合、第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御して、第１のアクチュエータ・アレンジメントを第２の構成に移動させることと、をさらに含む。
【００８４】
角度２θが増加するにつれて、測定ピークの強度は許容できないほど低くなる。ある角度では、より大きな角度発散を有するコリメータを使用することが最適になる。すなわち、第１のコリメータの代わりに第２のコリメータを使用することである。この角度は、角度閾値である。１つ以上のピークのパラメータを閾値と比較することにより、この角度閾値を識別することができる。
【００８５】
任意選択的に、コントローラは、複数の測定ピークを閾値と比較します。各ピークは対応する角度位置を有し、どのピークが閾値を超えるパラメータを有し、どのピークが閾値を下回るパラメータを有するかを決定することにより、角度範囲または角度閾値を決定することが可能であるようにする。
【００８６】
例えば、角度閾値よりを下回る２θの角度において、ピークは高い強度を有し、通常は狭いため、第１のコリメータを第１の構成に、第２のコリメータを第２のコリメータに配置することがより適切である。角度閾値を超える角度において、ピークは低い強度を有するため、第１のコリメータを第２の構成に、第２のコリメータを第１の構成に配置することがより適切である。
【００８７】
角度閾値を決定することにより、コントローラは、試料のＸ線測定中にコリメータ構成を変更し、結果の品質を最適化することができる。
【００８８】
コントローラは、上述の方法のステップのいずれかを実行するように適合することができる。
【００８９】
上記のいずれかの方法は、第１のコリメータ、第２のコリメータ、第３のコリメータ、および／または第４のコリメータの構成に基づいてＸ線測定の強度を補正するステップをさらに含むことができる。
【００９０】
コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがコントローラ上で実行されるとき、Ｘ線分析装置のコントローラに、上記に説明したいずれか１つの方法による、その方法のすべてのステップを実行するように構成されたコンピュータプログラムコードを含む。
【００９１】
請求項のコンピュータプログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体で具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
次に、本発明を、添付の図面を参照して、例により説明する。
【００９３】
【図１】第１のコリメータが第１の構成にある横断面側面図におけるＸ線分析装置の概略図である。
【図２】第２のコリメータが第１の構成にある、図１のＸ線分析装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態で使用されるコリメータ・アレンジメントおよびＸ線検出器の斜視図である。
【図４】ビームマスクコンポーネントの概略図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態によるＸ線分析測定を行うための方法を示す。
【図５ｂ】本発明の別の実施形態によるＸ線分析測定を行うための方法を示す。
【図６】ピーク強度に与えるソーラースリットコリメータの影響を示す。
【図７】異なる試料に対する、低角度でのピーク非対称性に与えるソーラースリットコリメータの影響を示す（ディフラクトグラムは、最も強いピークの高さにスケーリングされている）。
【図８】より高い角度での図７のような試料に対するピーク非対称性に与えるソーラースリットコリメータの影響を示す（ディフラクトグラムは、最も強いピークの高さにスケーリングされている）。
【図９】第１のコリメータおよび第３のコリメータが第１の構成にある横断面側面図におけるＸ線分析装置の一実施形態の概略図である。
【図１０】第２のコリメータおよび第３のコリメータが第１の構成にある横断面側面図におけるＸ線分析装置の一実施形態の概略図である。
【００９４】
これらの図は概略的であり、縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。これらの図の部分の相対的寸法および比率は、図面の明瞭さおよび便宜のために、そのサイズが誇張または縮小して示されている。
【発明を実施するための形態】
【００９５】
図１を参照すると、Ｘ線分析装置２は、Ｘ線回折測定を行うように配置されている。Ｘ線分析装置２は、Ｘ線を発生させるように構成されているＸ線源（Ｘ線管４）と、試料６を支持するための試料ステージ８とを含む。Ｘ線管４および試料ステージ８は、Ｘ線管４によって発生するＸ線が、試料６を照射する入射Ｘ線ビーム１２を画定するように構成されている。Ｘ線管４は、線焦点を有する。線の焦点は、ページの平面内に広がる（平面とは垂直である）。
【００９６】
Ｘ線管４は、入射角θにおいてＸ線を試料６に指向するように配置される。入射Ｘ線は、試料６によって回折される。Ｘ線検出器１４は、入射Ｘ線に対して角度２θで回折された試料６からのＸ線を受けるように構成されている。Ｘ線検出器１４およびＸ線管４は、ゴニオメータ（図示せず）に取り付けられている。試料の表面に対する入射Ｘ線ビームの角度（θ）は、Ｘ線管４または試料６の方位を変えることによって変化する。
【００９７】
Ｘ線検出器１４は、試料６からのＸ線を受けるための検出領域１５を有する。Ｘ線検出器１４は、検出器の活性領域がどのように読み出されるかを選択することにより、２Ｄモード、１Ｄモードまたは０Ｄモードで動作することができる。Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏ測定の場合、１Ｄまたは０Ｄモードを使用することができる。
【００９８】
第１のコリメータ１８は、試料ステージ８とＸ線検出器１４の間に配置される。第１のコリメータは、少なくとも１つのコリメータを保持するための第１の支持コンポーネント１６に取り付けられる。第２のコリメータ２０（図２、図３を参照）も第１の支持コンポーネント１６に取り付けられ、第１のコリメータ１８の隣に配置される。第１のコリメータおよび第２のコリメータは、Ｘ線ビームの軸方向発散を制限するためのソーラースリットコリメータである。図１では、第１のコリメータは、第１のコリメータ１８が回折Ｘ線ビーム経路内に配置されるように、第１の構成に配置される。第２のコリメータ２０は、第２の構成に配置される。すなわち、第２のコリメータ２０は、回折Ｘ線ビーム経路外に配置される。第１のコリメータと第２のコリメータを移動させることにより、各コリメータの構成を変更することが可能である。例えば、（回折Ｘ線ビームが配置される）第１のコリメータ１８を第２のコリメータ２０に置き換えることができる。第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０は、第１の支持コンポーネント１６を介して互いに強固に固定される。第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、第１の支持コンポーネント１６に作用して、第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０とを一緒に移動させる。任意の所与の構成において、第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０のうちの多くて１つが、回折Ｘ線ビーム経路内の試料６とＸ線検出器１４との間に配置され、試料によって角度２θで回折されたＸ線を角度２θで受けるようにする。
【００９９】
Ｘ線分析装置２は、第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０の構成を制御するコントローラ１７をさらに含む。コントローラ１７は、（第１のアクチュエータ・アレンジメント２１とコントローラ１７の間の点線によって示されるように）第１のアクチュエータ・アレンジメント２１と通信している。第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０を移動させることによって各コリメータの構成を変更するように配置される。第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、単一のアクチュエータを含む。第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０は、互いに強固に固定されるため、第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、両方のコリメータを同時に移動させることができる。
【０１００】
第１の構成では、第１のコリメータ１８は、試料６によって回折されたＸ線を受けるように、試料ステージ８とＸ線検出器１４の間に配置される。第１のコリメータ１８は、第１のコリメータ１８の発散角度内のＸ線が第１のコリメータ１８を通過し、Ｘ線検出器１４によって検出されるように、Ｘ線検出器１４の検出領域１５と整合される。第２のコリメータ２０は、第２の構成にある。すなわち、第２のコリメータ２０は、回折Ｘ線ビーム経路外に配置される。第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０は、横方向に移動するように配置される（すなわち、コリメータはＸ線ビームをまたいで横方向に移動するように配置される）。Ｘ線検出器１４は、ゴニオメータの回転軸（軸２００と平行）を中心に回転し、異なる角度２θ間で移動する。
【０１０１】
第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０をＸ線検出器１４に対して軸方向に移動させるように配置される。この実施形態では、第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０を軸方向に沿って直線的に移動させるように配置されたウォームドライブを含む線形アクチュエータ・アレンジメントである。ウォームドライブ（またはスクリュードライブ）は、ねじ付きナットまたはロッド上の他の歯付きネジ付きのフォロアを用いたネジ付きロッドを含む。ロッドは、その縦軸を中心に回転可能である。ナット／フォロアは、第１の支持コンポーネント１６に取り付けられ、ロッドと一緒に回転することは防止される。したがって、ロッドが回転すると、ナット／フォロアはロッドに沿って並進し、第１の支持コンポーネントを移動させる。
【０１０２】
第１のコリメータ１８は、第１の角度範囲内（例えば、０．０３ラジアン未満）の角度発散を有するビームがそれを通過することを可能にする。第２のコリメータ２０は、第１のコリメータ１８よりも大きい角度発散（例えば、０．０３ラジアンと０．１ラジアンの間）を有し、従って、より大きな発散を有するビームがそれを通過することを可能にする。
【０１０３】
本発明者らは、コントローラ１７が第１のコリメータおよび第２のコリメータの構成を変更することができるアレンジメントを提供することによって、各コリメータが制御信号に応答してその第１のコリメータ構成とその第２のコリメータ構成との間で移動できるようにして、Ｘ線分析装置を便利な方法で再構成することが可能であることを実現した。コリメータの構成を変えることにより、回折Ｘ線ビーム経路内に配置されたコリメータを他のコリメータに置き換えることができる。
【０１０４】
例えば、Ｘ線分析測定の開始時に、第１のコリメータ１８が第１の構成で設けられ、第２のコリメータ２０が第２の構成に設けられる。したがって、第１のコリメータ１８は、角度２θで試料によって回折されたＸ線を受けるように配置される。第１のコリメータ１８は、第１のコリメータ１８をその第２の構成に移動させ、第２のコリメータをその第１の構成に移動させることによって、第２のコリメータ２０と交換することができる。第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、コントローラ１７からの制御信号に応答して、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０を移動させる。
【０１０５】
第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０とが軸方向に移動するように配置されるアレンジメントを提供することによって、検出器１４の角度範囲２θを制限することなくコリメータ構成を変更することも可能である。同時に、第１のコリメータおよび第２のコリメータがＸ線検出器１４に対して軸方向にビーム経路を横切って移動するように配置されるアレンジメントを提供することにより、コンパクトなアレンジメントが提供される。
【０１０６】
プログラム可能な散乱防止スリット１１が、試料６と検出器１４の間に配置される。散乱防止スリット１１は、検出器に到達する試料ステージからの寄生散乱の量を減少させるように配置され、また、Ｘ線検出器１４に到達することができる他のバックグラウンド散乱の量を減少させるように配置される。
【０１０７】
Ｘ線分析装置２の入射ビーム側に戻って、第１のビームマスクコンポーネント２２がＸ線管４と試料６の間に配置される。Ｘ線管４から試料６に向かう方向において、第１のビームマスクコンポーネント２２の後に、ビーム調整ユニット２３および第２のビームマスクコンポーネント２５が設けられる。ビーム調整ユニット２３は、Ｘ線管４に対して移動可能に構成され、入射Ｘ線ビームの内外に移動可能であるようする。コントローラ１７は、ビーム調整ユニット２３の位置（すなわち、位置）を制御するように構成されている。ビーム調整ユニット２３は、段階的多層１０（例えば、平坦段階的多層）と、段階的多層１０に固定されたソーラースリットコリメータ（図示せず）とを含む。平坦な段階的多層を使用することは、小角度Ｘ線測定のようないくつかの用途に有利とすることができる。
【０１０８】
プログラム可能な発散スリット９は、ビーム調整ユニット２３と試料６との間の入射ビーム内に配置される。コントローラ１７は、プログラム可能な発散スリット９およびプログラム可能な散乱防止スリット１１の開口のサイズを制御するように構成されている。このようにして、スリットのサイズは、実施される測定の種類に応じて変更することができる。
【０１０９】
図２を参照すると、Ｘ線分析装置２は、図１に示したものとは異なる構成の第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０を有して示している。図２では、第１のコリメータ１８は第２の構成にあり（回折Ｘ線ビームの外側）、第２のコリメータ２０は第１の構成にある（回折Ｘ線ビームの内側）。（図１に示す）第１の構成から（図２に示す）第２の構成に変更するために、第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０を軸方向に移動させる。すなわち、第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０を頁の平面から外側に延びる方向に移動させる。
【０１１０】
第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０は、両方のコリメータが第２の構成になるように配置することもできる。すなわち、第１のコリメータ１８も第２のコリメータ２０も、回折Ｘ線ビーム内に配置されない。この構成では、Ｘ線検出器１４は、試料６によって検出器１４の検出領域１５に向かう方向に回折されたＸ線ビームを受け、第１のコリメータ１８も第２のコリメータ２０もＸ線ビーム内にない。したがって、Ｘ線分析装置２は、Ｘ線ビーム経路内に第１のコリメータまたは第２のコリメータなしでＸ線分析測定を実行することができるので、より高い柔軟性を提供する。
【０１１１】
さらに、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０は、回折Ｘ線ビーム経路の外側に配置することができるため、Ｘ線分析装置２は、コリメータを必要としないＸ線分析測定に使用するように構成することができる。例えば、ＳＡＸＳ測定では、通常、試料によって散乱されたビームをコリメートする必要はない。したがって、ＳＡＸＳ測定を実行するために、第１および第２のコリメータは、散乱Ｘ線ビーム経路外に配置することができる（各コリメータはその第２の構成に配置される）。入射ビームは、第１のマスクホイール２２および第２のマスクホイール２５を使用した適切なビーム光学系を用いて制限される。散乱ビームは、第１のコリメータ１８または第２のコリメータ２０を通過することなく、Ｘ線検出器１４によって受けられる。
【０１１２】
図１および図２に示す実施形態では、Ｘ線分析装置２は、２つのコリメータを含む。すなわち、第１のコリメータおよび第２のコリメータである。しかし、いくつかの実施態様において、Ｘ線分析装置は、２つより多いコリメータを含む。
【０１１３】
図９は、そのような実施形態を示す。図９に示す実施形態では、Ｘ線分析装置は、３つのコリメータを含む。図１および図２に関連して説明した第１および第２のコリメータ１８、２０に加えて、Ｘ線分析装置は、第１のコリメータ１８と検出器１４との間に配置される第３のコリメータ２６も含む。第１および第２のコリメータは、両方ともソーラースリットコリメータである。第３のコリメータ２６は、平行プレートコリメータである。図９では、第１のコリメータ１８と第３のコリメータ２６の両方が、第１の構成に示されている。第２のコリメータは、第２の構成にある（図示せず）。第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０を第１の構成と第２の構成の間で移動させるように第１の支持コンポーネント１６に作用する。同様に、第２のアクチュエータ・アレンジメント２９は、第３のコリメータ２６を第１の構成と第２の構成の間で移動させるために、第２の支持コンポーネント１３に作用する。他の実施形態では、第３のコリメータはソーラースリットコリメータであり、第１および第２のコリメータは平行プレートコリメータである。
【０１１４】
図１０は、Ｘ線分析装置が３つのコリメータを含む別の実施形態を示し、Ｘ線分析装置は３つのコリメータを含む。この実施形態では、第３のコリメータ２６は、試料と第１のコリメータ１８の間に配置される。図１０では、第１のコリメータ１８は第２の構成にあり（図示せず）、第２のコリメータ２０は第１の構成にあり、第３のコリメータ２６は第１の構成にある。この実施形態では、第１および第２のコリメータは平行プレートコリメータであり、第３のコリメータはソーラースリットコリメータである。他の実施形態では（例えば図３を参照）、第１および第２のコリメータはソーラースリットコリメータであり、第３のコリメータは平行プレートコリメータである。
【０１１５】
図３は、別の実施形態を示し、Ｘ線分析装置は、試料からのＸ線ビームの発散を制限するための４つの異なるコリメータを含む。図３に示される実施形態では、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、ソーラースリットコリメータである。他の２つのコリメータは、Ｘ線ビームの赤道発散を制限するための平行プレートコリメータである。図３の構成では、第３のコリメータの角度発散は、第４のコリメータの角度発散よりも小さい。
【０１１６】
第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０は、第１の支持コンポーネント１６に取り付けられる。第１のコリメータ１８の角度発散は、第２のコリメータ２０の角度発散よりも小さい。第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０は、離間するように第１の支持コンポーネント１６上に配置される。すなわち、ギャップ２４が、第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０の間に設けられる。ギャップ２４が検出器の検出領域１５と整合されるとき、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０のいずれも、回折Ｘ線ビーム内に配置されない。すなわち、第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０は、両方とも第２の構成にある。したがって、いずれのコリメータも回折／散乱Ｘ線ビーム内にない。
【０１１７】
第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０は、第１の支持コンポーネント１６に固定され、互いに強固に結合される。第１のアクチュエータ・アレンジメント２１は、コントローラ１７からの信号に応答して第１の支持コンポーネント１６を移動させるように構成されている。このようにして、第１のコリメータ１８と第２のコリメータ２０は、複数のコリメータのうちの少なくとも１つの構成を変更するために一緒に移動する。例えば、初期的に、第１のコリメータ１８は第１の構成にあり、第２のコリメータ２０は第２の構成にある。コントローラ１７は、ギャップ２４がＸ線ビーム経路内に配置され、第１のコリメータおよび第２のコリメータのいずれもＸ線ビーム経路内に配置されないように、第１のアクチュエータ・アレンジメントが第１の支持コンポーネント１６を移動させるようにする。したがって、第１のコリメータはその第２の構成にあり、第２のコリメータはその第２の構成にある。
【０１１８】
Ｘ線分析装置はまた、第３のコリメータ２６および第４のコリメータ２８も含み、これらは、第２の支持コンポーネント１３に取り付けられる。第３および第４のコリメータは、Ｘ線ビームの赤道発散を制限するための平行プレートコリメータである。第２のアクチュエータ・アレンジメント２９は、第３のコリメータ２６および第４のコリメータ２８を移動させるために、第２の支持コンポーネント１３に作用するように配置される。第２の支持コンポーネント１３は、第１の支持コンポーネント１６と試料ステージ８の間に配置される。第１の支持コンポーネント１６と第２の支持コンポーネント１３は、互いに独立して移動することができる。したがって、第１および第２のコリメータは、第３および第４のコリメータとは独立して移動するように配置される。したがって、第１または第２のコリメータと第３または第４のコリメータの多くの異なる組み合わせが可能である。これにより、ユーザーには、試料６と検出器１４の間のＸ線ビーム経路にＸ線光学系が設けられるという観点からの柔軟性が提供される。
【０１１９】
第３のコリメータ２６と第４のコリメータ２８は、離間するように配置される。すなわち、ギャップ２７がそれらの間に設けられる。したがって、第３のコリメータ２６および第４のコリメータ２８は、第３のコリメータ２６および第４のコリメータ２８のいずれも、試料と検出器との間のＸ線ビーム経路内に配置されないように位置決めすることができる。すなわち、第３のコリメータはその第２の構成にあり、第４のコリメータはその第２の構成にある。したがって、第３のコリメータ２６および第４のコリメータ２８のいずれも、Ｘ線ビームを中断しない。
【０１２０】
図４は、一例による第１のビームマスクコンポーネント２２の概略図であり、この例では、第１のビームマスクコンポーネントはマスクホイールである。
【０１２１】
第１のビームマスクコンポーネント２２は、本体２２０と複数の開口とを含む。第１の開口２２２は、入射Ｘ線ビームのビームサイズを制限するための第１の開口である。第１のビームマスクコンポーネント２２はまた、第２の開口２２４を含む。第２の開口は、Ｘ線管の線焦点が中断されることなく通過することを可能にする比較的大きな開口である。
【０１２２】
第１のビームマスクコンポーネント２２は、その軸２２３を中心として回転可能に配置される。第１のビームマスクコンポーネント・アクチュエータ（図示せず）は、第１のビームマスクコンポーネント２２をその軸２２３を中心として回転するように構成されている。第１のビームマスクコンポーネント２２は、第１のビームマスクコンポーネント２２がその軸２２３を中心として回転するときに、入射Ｘ線ビーム経路内に配置された開口が変化するように、Ｘ線管に対して配置される。
【０１２３】
実施形態では、各マスクホイールは、本体内に形成された複数のビームマスクを有する。マスクホイールは、例えば黄銅のようなＸ線を吸収する材料を含み、各マスクホイールはその中央を中心として回転可能である。例えば、各マスクホイールは、Ｘ線吸収性材料のプレートから形成することができる。実施形態では、第１のビームマスクコンポーネントは、１つまたは複数のさらなるマスクおよび／または減衰器を含む。例えば、第１のマスクホイールおよび／または第２のマスクホイールは、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍのサイズを有するマスクを含むことができる。コントローラは、第１のビームマスクコンポーネントおよび第２のビームマスクコンポーネントの構成を制御するように構成されている。
【０１２４】
このアレンジメントを提供することによって、入射ビーム経路内のビーム光学系を都合よく再構成することができる。したがって、Ｘ線分析装置は、複数の異なる用途に使用することができる。入射ビーム光学系と回折ビーム光学系の異なる組み合わせを、装置を再構成するために広範囲にわたる作業を実行するための専門家のユーザを必要とせずに提供することができる。
【０１２５】
Ｘ線分析装置２の制御するいくつの方法では、第１のコリメータおよび第２のコリメータの構成は、実行する測定の種類（例えば、仕様される分析手法またはサンプルの種類）に基づいて自動的に選択される。いくつかの方法では、試料の測定中に、第１のコリメータおよび任意選択的に第２のコリメータの構成を変更することができる。いくつかの方法では、Ｘ線分析測定は一括りの試料に対して実行され、第１のコリメータおよび任意選択的に第２のコリメータの構成は、一括りの試料うちの１つを測定した後、一括りの試料のうちの次のものを測定する前に変更される。試料の分析のいくつかの方法では、第１のコリメータおよび任意選択的に第２のコリメータの構成は、試料に対する初期Ｘ線分析測定の結果に基づいて決定される。
【０１２６】
図５ａは、本発明の一実施形態に係るＸ線分析装置２を制御する方法を示す。本方法は、第１ステップ３４を含み、ここでは、Ｘ線分析装置の各コリメータに対してコリメータ構成が選択される。この実施例では、Ｘ線分析装置は、第１のコリメータおよび第２のコリメータを含む。したがって、コントローラは、第１のコリメータについての構成および第２のコリメータについての構成を選択する。後続するステップ３６では、コントローラは、第１のアクチュエータ・アレンジメント２１を制御して、第１のコリメータおよび第２のコリメータを選択されたコリメータ構成に移動させる。さらなるステップ３８において、Ｘ線分析測定が実行される。
【０１２７】
例えば、一実施形態では、コントローラ１７は、構成のセットで予め構成されている。異なる種類のＸ線分析測定ごとに、コントローラは、第１のコリメータおよび第２のコリメータのそれぞれに対して予めセットされた構成を有する。例えば、コントローラは、Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏモード、ＳＡＸＳモード、ＧＩＳＡＸＳモード、薄膜位相分析モード、反射率測定モード等のいずれかで測定を行うように構成することができる。Ｘ線分析測定の種類ごとに、固有のコリメータ構成のセットがある。ユーザは測定モードを選択し、コントローラは、どのコリメータ構成が選択された測定モードに関連付けられているかを決定することによって、どのコリメータ構成が適切であるかを決定する。次いで、コントローラは、第１のアクチュエータ・アレンジメントおよび／または第２のアクチュエータ・アレンジメントに制御信号を送り、第１のアクチュエータ・アレンジメントおよび／または第２のアクチュエータ・アレンジメントが、コリメータをそれらの構成に移動させるようにする。
【０１２８】
Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏ測定では、ソーラースリットコリメータは通常、回折Ｘ線ビーム経路内に配置される。一例において、コントローラは、Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏ測定モードで構成され、ここでは、第１のコリメータまたは第２のコリメータ（これらは、ソーラースリットコリメータである）のいずれかが回折Ｘ線ビーム経路内に配置される。すなわち、第１のコリメータおよび第２のコリメータのうちの１つは、その第１の構成にある。
【０１２９】
第３のコリメータと第４のコリメータは、それらがある場合、同じ方法で制御することができる。Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏモードでは、平行プレートコリメータは必要ではない。したがって、Ｘ線装置が、第３のコリメータおよび第４のコリメータ（これらは、平行プレートコリメータである）をも含む場合、コントローラは、第２のアクチュエータ・アレンジメントが、第３および第４のコリメータを第２の構成に移動させるようにするように構成されている。したがって、第３のコリメータおよび第４のコリメータのいずれも、回折Ｘ線ビーム経路内に配置されない。このようにして、回折Ｘ線ビームは、第３のコリメータまたは第４のコリメータを通過しない。しかし、回折Ｘ線ビームは、第１のコリメータまたは第２のコリメータが回折Ｘ線ビーム経路内に配置されるため、第１のコリメータまたは第２のコリメータを通過する。
【０１３０】
他の測定モードでは、異なる組み合わせのコリメータが提供される。
【０１３１】
例えば、グレージング入射Ｘ線回折測定（薄膜位相分析）では、入射Ｘ線ビームは、小角度で試料に衝突する（例えば、５度未満）。ＧＩ−ＸＲＤ測定は、異なる角度で試料によって回折されたＸ線を検出することによって、試料に対して行われる。平行プレートコリメータが、通常、回折Ｘ線ビーム内に設けられる。したがって、グレージング入射Ｘ線回折モードを選択すると、第３のコリメータが回折Ｘ線ビーム内に配置されるか（第３のコリメータはその第１の構成にあり、第４のコリメータはその第２の構成にある）、あるいは第４のコリメータが回折Ｘ線ビーム内に配置される（第４のコリメータはその第１の構成にあり、第３のコリメータはその第２の構成にある）。ソーラースリットコリメータを回折Ｘ線ビーム内に設けることもできる。この場合、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０のうちの１つを回折Ｘ線ビーム内に配置することができる。代替的には、第１および第２コリメータのいずれも回折Ｘ線ビーム内に配置しない。
【０１３２】
別の例では、コントローラは、テクスチャ測定が実行されるべきことを示す信号を受信する。テクスチャ測定の場合、平行プレートコリメータは必要とされない。したがって、コントローラは、第３のコリメータおよび第４のコリメータの各々を第２の構成に移動させるように第２のアクチュエータ・アレンジメントを制御し、第３のコリメータおよび第４のコリメータのいずれもがＸ線ビーム内に存在しないようにする。一例において、ソーラースリットコリメータを使用することができコントローラは、第１のコリメータまたは第２のコリメータの一方がＸ線ビーム経路内に配置されるべく、第１のコリメータおよび第２のコリメータを移動させるように第１のアクチュエータ・アレンジメントを制御する。
【０１３３】
別の実施形態では、コントローラは、分析される試料の種類に基づいてコリメータ構成を選択するように予め構成されている。例えば、ユーザは、分析される試料の種類を識別する情報を入力する。コントローラは、この情報をデータベースと比較して、高分解能走査または低分解能走査が必要かどうかを決定する。データベースは、異なる材料に対してどのような種類の走査が必要かについての情報を提供する。より具体的には、データベースは複数のエントリーを有する。各エントリーは、異なる材料に対応することができる。各材料について、データベースは、高分解能走査または低分解能走査のいずれが適切／最適であるかを指定する。第１のコリメータは、第２のコリメータよりも小さい角度発散を有する。高分解能走査が必要とされる場合、コントローラは、第１のコリメータを第１の構成に、第２のコリメータを第２の構成に移動させ、比較的小さな角度発散コリメータが回折Ｘ線ビーム経路内に設けられるようにする。低分解能走査が必要とされる場合、コントローラは、第１のコリメータを第２の構成に移動させ、第２のコリメータを第１の構成に移動させ、比較的大きな角度発散コリメータがＸ線ビーム経路内に設けられるようにする。
【０１３４】
一実施形態では、コリメータ構成は、一括りの測定中に変更される。この態様では、試料ホルダは、複数の容器を含む。各容器は異なる試料を保持する。試料は、互いに異なる材料のものとすることができ、あるいは試料のいくつかは、同じ材料のものとすることができる。測定の間、試料ホルダは、入射Ｘ線ビーム経路内に単一の容器を位置決めするように制御される。コントローラは、Ｘ線ビーム経路に配置された容器を別の容器と交換するために、容器を移動させるように試料ホルダを制御する。このようにして、Ｘ線測定は、ユーザの介入なしに、一括りの試料に対して実行される。コントローラはまた、試料から検出領域までのＸ線ビーム内のコリメータが、ユーザの介入なしに、一括りの測定中に変更されるように、各コリメータの構成を変更するように構成されている。このようにして、バッチ内の異なる試料に対して異なる種類のＸ線分析方法を実行することができる。代替的には、一括りの試料のうちの異なる試料に対して同一のＸ線分析法を実行することもできるが、異なる角度発散のＸ線ビームが異なる試料に対して検出器に向けて（コリメータ構成を変更することによって）通過させることができる。例えば、ＧＩ−ＸＲＤ測定において、平行プレートコリメータの構成は、分析される試料の種類に応じて、結果を最適化するように変更することができる。
【０１３５】
図５ｂに示される実施形態では、Ｘ線分析測定のためのコリメータ構成は、初期Ｘ線分析測定の結果に基づいて選択される。
【０１３６】
初期測定ステップ３０では、第１のコリメータと第２のコリメータは、デフォルト構成で配置される。例えば、コントローラは、第１のコリメータおよび第２のコリメータについてのデフォルト構成で予めプログラムされており、第１のアクチュエータの配置を制御して、第１のコリメータおよび第２のコリメータをそれらのデフォルト構成に移動させる。その後、コントローラはＸ線分析装置を制御し、初期Ｘ線分析測定を実行する。次に、初期分析ステップ３２では、初期Ｘ線測定の結果が分析される。これにより、初期Ｘ線測定の結果に基づいてコリメータ構成を選択することができるという効果が得られる。
【０１３７】
例えば、コントローラは、試料の初期走査に基づいて、小角または高角発散コリメータ構成が適切であるかどうかを決定することができる。この実施形態では、コントローラは、試料の迅速な走査を実行し、走査を分析して、Ｘ線ビーム内に配置されたコリメータを変更することによって走査を最適化することができるかどうかを決定する。走査は、測定が比較的少ない数の測定位置で取得され、かつ／あるいは低強度走査が実行されるため、迅速である。
【０１３８】
初期走査を分析する１つの方法は、最高強度ピークを識別し、このピークの強度を閾値強度と比較することである。このピークの強度が閾値を超える場合、より小さい角度発散を有するコリメータを使用することによって、測定を最適化して、より高い分解能を取得することができる。ピークの強度が閾値を下回る場合、より大きな角度発散を有するコリメータを使用することにより、測定を最適化することができる。
【０１３９】
初期走査を分析する別の方法は、関心のあるピークを識別する、つまり、特定の角度範囲にわたって位置するピークを識別し、関心のあるピークの強度／幅を閾値と比較することである。
【０１４０】
初期走査を分析するさらに別の方法は、走査の複数のピークの平均強度、例えばピークのすべてまたはピークのサブセットを計算することである。
【０１４１】
別の実施形態では、初期走査は、１つ以上のピークのピーク非対称性を計算することによって分析される。特に、ピーク非対称性は、ソーラースリットコリメータに対する最適構成を選択するために使用することができる。
【０１４２】
例えば、ピークのピーク非対称性は、以下のステップを実行することによって計算される。最初に、ピークの最大強度における角度位置を決定する。次に、ピークの各側について、より低い強度におけるピークの角度位置を決定する（例えば、ＦＷＨＭにおける角度位置）。最大強度の角度位置と全幅におけるピークの角度位置の差をピークの各側について評価する。この２つの値の差は、ピークの非対称性の尺度となる。
【０１４３】
走査を分析する別の方法は、走査におけるピークのうちの少なくとも１つのピークの半値全幅を決定することである。この場合、ピークのＦＷＨＭを横切る（taken  across）測定数（すなわち、角度位置）が決定される。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、所与の測定ステップサイズについて、ピークのＦＷＨＭの幅を横切る測定数（すなわち角度位置）を（そのステップサイズに対応する）幅閾値と比較して、ピークが広すぎるかどうかを決定する。つまり、分解能が十分高いかどうかを決定するする。測定数が幅閾値より大きい場合、コントローラは、小さい角度発散を有するコリメータを使用するべきであると決定する。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、高角度の２θでのピーク（例えば、４０度を超える２θの角度に位置するピーク）分解能は、重要性が低いことがある（すなわち、コリメータによってより影響を受けない）。したがって、１つ以上のピークの幅が閾値を超える場合、コントローラは、コリメータを制御して（より高い角度発散を有するコリメータを使用する、あるいはコリメータなしにして）、強度を増加させるように構成することができる。
【０１４６】
Ｘ線回折測定は、高分解能と高強度の必要性のバランスを取ることによって最適化することができる。低角度の２θ、例えば４０度未満では、測定ピークは典型的には高い最大強度を有し、良好な分解能を有することが重要である。例えば、４０度を超えるようなより高い角度では、分解能はコリメータの影響を受けにくいが、強度は通常低く、測定時間が長くなる。実施形態では、コントローラ１７は、Ｘ線回折測定中に、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０の構成を変更するように構成されている。コントローラ１７は、検出器１４が閾値角度θＴに達したときに、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０の構成を変更するように構成することができる。例えば、コントローラ１７は、０度から４０度の間の２θの角度に対して、第１のコリメータ１８が第１の構成にあり、第２のコリメータ２０が第２の構成にあるように、装置２を制御するように構成されている。４０度を超える角度で、コントローラ１７は、第１のアクチュエータ・アレンジメント２１に制御信号を送り、第１のコリメータ１８を第２の構成に、第２のコリメータ２０を第１の構成に移動させる。特に、Ｂｒａｇｇ  Ｂｒｅｎｔａｎｏ測定の場合、ソーラースリットコリメータの構成は、結果を最適化するように変更することができる。コントローラは、同様の方法で、面内測定中に平行プレートコリメータの構成を変更するように構成することができる。面内測定は、入射ビームおよび回折ビームが試料表面にほぼ平行であるＸ線回折測定である。ビームの浸透深さは約１００ｎｍの深さであり、これは薄膜特徴づけに有用である。
【０１４７】
このようにして、試料の２θ走査の結果を最適化して、２θ走査のすべての角度にわたって、高強度と良好なピーク分解能の両方を達成することができる。したがって、試料の単一の連続２θ走査において、高い分解能および良好な強度／短い測定時間の両方を達成することが可能である。
【０１４８】
コントローラは、例えば、第１のコリメータ１８および第２のコリメータ２０をＸ線ビームの外側に配置した（第１のコリメータおよび第２のコリメータの両方を第２の構成にした）状態で、同様に第３のコリメータ２６および第４のコリメータ２８を制御するように構成することができることが理解されよう。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、閾値角度は、測定が行われる前にユーザによって選択される。
【０１５０】
他の実施形態では、コントローラ１７は、最適な閾値角度を決定するように構成されている。この場合、コントローラ１７は、試料の初期走査を行い、初期走査の結果を分析して閾値角度を決定するように構成されている。初期Ｘ線測定は、コリメータ構成ステップを実行する前に実行される。初期走査の結果は、特定のコリメータ構成で取得することができる結果の品質を推定するために使用される。検出器１４は、複数の回折ピークを測定するために、種々の角度２θで測定を行う。２θの異なる角度における測定ピークを分析することにより、最適な閾値角度を決定することができる。
【０１５１】
例えば、検出器は、第１のコリメータまたは第２のコリメータが第１の構成にある状態で、０度から１２０度で２θの角度で測定を行う。検出器は、２θのそれぞれの角度で複数の回折ピークを検出する。コントローラは、各回折ピークの最大強度を決定し、各ピークの最大強度を強度閾値と比較する。このようにして、コントローラは、強度が閾値を上回る／下回る角度範囲を決定する。例えば、走査は、第１の構成にある第１のコリメータを用いて実行され、６０度を超える角度では、各回折ピークの最大強度は閾値未満であり、６０度を下回る角度では、各ピークの最大強度は閾値より大きい。したがって、コントローラは、最適閾値が６０度であると判断する。したがって、コントローラは、第１のコリメータを６０度を超える２θの角度で第２の構成に移動させ、任意選択的に、６０度を超える角度で第２のコリメータを第１の構成に移動させるように構成されている。
【０１５２】
表１および表２は、異なるＸ線分析測定を実施するためにＸ線分析装置と一緒に使用することができる多くの異なる構成を示す。各行は異なるＸ線分析測定に関し、各列はＸ線分析機器の部分に関する。表は、異なる測定で使用する機器の可能性としてある組み合わせを示している。特に、平行プレートコリメータおよびソーラースリットコリメータの列は、コリメータの構成例を示す。
【０１５３】
【表１】
2019184611.tif 000003
【０１５４】
【表２】
2019184611.tif 000004
【０１５５】
ＳＡＸＳ測定の場合、第１のビームマスクコンポーネントは、減衰器部分が非常に低い角度に対してビーム内に配置されるように構成されている。測定が非常に低い角度で実行された後、第１のビームマスクコンポーネントの構成が変更される。反射率測定の測定についても同様である。ＳＡＸＳ測定の場合、非常に低い角度とは、例えば、０．０５度から０．５度の角度である。反射率測定の場合、非常に低い角度とは、例えば、０．３度と１．５度の間の角度である。
【０１５６】
図６は、ＮａＰｂＶＯ４の試料について、回折Ｘ線ビーム経路内のソーラースリットの角度発散が強度に及ぼす影響を示す。１秒あたりのカウント数は、ｙ軸に沿ってプロットされ、角度位置はｘ軸に沿ってプロットされる。異なる走査が同じ角度範囲に対応することが分かる。最高強度の走査５０は、試料から検出器までのビーム経路内にソーラースリットコリメータなしで測定された。次に高い強度の走査５２は、試料から検出器へのビーム経路内に大きな角度発散を有するソーラースリットコリメータを用いて測定された。最低強度の走査５４は、試料から検出器へのビーム経路内に小さい角度発散を有するコリメータで測定された。ソーラースリットコリメータの角度発散が増加するにつれて、強度も増大することが分かる。
【０１５７】
図７は、低角度でのテトラサイクリンＨＣＬ試料のピーク非対称性に及ぼす回折Ｘ線ビームにおけるソーラースリットコリメータの影響を示す。走査は、同じ最大強度に正規化される。これらの低い角度では、異なる走査間でピーク形状に実質的な差がある。図７は、回折ビーム経路内にソーラースリットなしで行われた第１の走査６０と、回折ビーム経路内に大きな角度発散を有するソーラースリットで行われた第２の走査６２と、回折ビーム経路に小さな角度発散を有するソーラースリットコリメータで行われた第３の走査６４とを含む。図７は、これらの２θの角度において、ピーク非対称性が、回折Ｘ線ビーム経路内においてソーラースリットコリメータを使用することによって実質的に低減されることを示す。
【０１５８】
図８は、より高い角度に対する回折ビーム経路内におけるソーラースリットコリメータの影響を示す。走査は、同じ最大強度に正規化される。これらのより高い角度では、異なる走査間のピーク形状は類似していることが分かる。図８は、回折ビーム経路内にソーラースリットなしで行われた第１の走査７０と、回折ビーム経路内に大きな角度発散を有するソーラースリットで行われた第２の走査７２と、回折ビーム経路内に小さな角度発散を有するソーラースリットコリメータで行われた第３の走査７４とを含む。図８は、これらの角度において、回折Ｘ線ビーム経路内におけるソーラースリットの存在は、ピーク非対称性に対する実質的な影響を与えないことを示す。図７における異なる走査に対するピーク非対称性の差は、図８の異なる走査に対するピーク非対称性における差よりもはるかに大きい。
【０１５９】
上述の方法のいずれにおいても、コントローラは、Ｘ線分析装置のコンポーネントに関する情報に基づいて、測定した強度を正規化して正規化強度を生成するように構成することができる。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、コントローラは、コリメータの構成に従って強度を正規化することによって正規化計算を実行する。例えば、コリメータ構成が２θの走査の２つの異なる領域で異なる場合、２つの領域を比較することができるように正規化を実行することができる。
【０１６１】
この正規化は、コントローラ１７によって実行することができる。代わりに、正規化は、プロセッサ（図示せず）のような別のエンティティによって実行することができる。この場合、プロセッサは、正規化される測定した強度と一緒に２θの角度および／またはコリメータの構成（すなわち、どのコリメータが回折ビーム経路内に配置されるか）に関する情報を受信することが好ましい。
【０１６２】
いくつかの他の実施形態では、コントローラは、それが測定された入射角に従って強度を正規化することによって、あるいは、第１のビームマスクコンポーネントおよび任意選択的に第２のビームマスクコンポーネントの構成に従って測定した強度を正規化することによって正規化計算を実行する。特に、コントローラは、入射Ｘ線ビーム経路内に配置された開口の幅に従って測定した強度を正規化するように構成されている。
【０１６３】
この正規化は、コントローラ１７によって実行することができる。代わりに、正規化は、プロセッサ（図示せず）のような別のエンティティによって実行することができる。この場合、プロセッサは、好ましくは、正規化される測定した強度と一緒に、入射Ｘ線ビームの角度および／または第１のビームマスクコンポーネントおよび任意選択的に第２のビームマスクコンポーネントの構成に関する情報を受信する。
【０１６４】
当業者は、上述の実施形態のバリエーションが提供される可能性があることを理解するであろう。例えば、代替実施形態では、以下を提供することができる。
【０１６５】
いくつかの実施態様において、Ｘ線分析装置は、第１、第２、第３および第４のコリメータを含む。しかし、いくつかの実施態様では、Ｘ線分析装置は、第４のコリメータを含まない。これらの実施形態では、第３のコリメータは、試料と第１のコリメータの間に配置することができ、代替的には、第３のコリメータは、検出器と第１のコリメータとの間に配置することができる。
【０１６６】
一般に、第１および第２のコリメータがソーラースリットコリメータである場合、第３のコリメータは好ましくは平行プレートコリメータである。第１および第２のコリメータが平行プレートコリメータである場合、第３のコリメータは、好ましくはソーラースリットコリメータである。
【０１６７】
いくつかの実施態様において、第１のコリメータおよび第２のコリメータは平行プレートコリメータであり、第３のコリメータおよび第４のコリメータはソーラースリットコリメータである。
【０１６８】
いくつかの実施形態では、ギャップの位置は、第１のコリメータと第２のコリメータの間に設けなくてもよい。代わりに、第１および第２のコリメータは、対のコリメータの一方の側にギャップを備えて、互いに隣接して設けることができる。第３コリメータと第４コリメータも同様です。
【０１６９】
第１のアクチュエータ・アレンジメントは、ウォームドライブを含まなくてもよい。代わりに、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータおよび／または第２のコリメータを軸方向に沿って移動させるのに適した任意の種類のアクチュエータ、例えば空気圧アクチュエータまたは任意の種類の電気アクチュエータを含むことができる。第３のコリメータおよび第４のコリメータに関して、第２のアクチュエータ・アレンジメントについても同様である。
【０１７０】
当業者は、ビームマスクコンポーネントは円形である必要はなく、マスクホイールがその中心軸を中心として回転できる限り、マスクホイールに形成されたマスクを有する任意の形状の材料のプレートがマスクホイールに使用することができると理解するであろう。図４に示される丸い形状は、マスクホイールの形状についての単なる選択肢の１つである。代替的には、マスクを横方向に移動させて、入射Ｘ線ビーム経路の内外に移動させることができる。
【０１７１】
いくつかの実施形態では、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータおよび第２のコリメータを直接移動させるように構成され、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、第１の支持コンポーネントに対して移動するようにする。代替的には、第１のコリメータおよび第２のコリメータを支持体に固定し、第１のアクチュエータ・アレンジメントが、コリメータ構成を変更するために、第１の支持体コンポーネントを移動させるように配置することができる。第３のコリメータ、第４のコリメータおよび第２のアクチュエータの配置に関して、第２の支持コンポーネントについても同様である。
【０１７２】
第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第３のコリメータおよび任意選択的に第４のコリメータを軸方向に移動させなくてもよい。代わりに、試料からのＸ線ビームと交差する異なる直線方向に、第１のコリメータおよび任意選択的に第２のコリメータを移動させるように構成することができる。
【０１７３】
第２のアクチュエータ・アレンジメントは、第３のコリメータおよび任意選択的に第４のコリメータを軸方向に移動させなくてもよい。代わりに、試料からのＸ線ビームと交差する異なる直線方向に、第３のコリメータおよび任意選択的に第４のコリメータを移動させるように構成することができる。
【０１７４】
第１のアクチュエータ・アレンジメントは、複数のアクチュエータを含むことができる。例えば、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、第１のコリメータを移動させるように配置された第１のアクチュエータと、第２のコリメータを移動させるように配置された第２のアクチュエータとを含むことができる。
【０１７５】
第２のアクチュエータ・アレンジメントは、複数のアクチュエータを含むことができる。例えば、第２のアクチュエータ・アレンジメントは、第３のコリメータを移動させるように配置された第３のアクチュエータと、第４のコリメータを移動させるように配置された第４のアクチュエータとを含むことができる。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、第１の支持コンポーネントおよび第２の支持コンポーネントは、単一の単体の本体の一部とすることができる。このような実施形態では、第１のアクチュエータ・アレンジメントおよび第２のアクチュエータ・アレンジメントは、コリメータを直接移動させるように構成されている。代替的には、第１の支持コンポーネントおよび第２の支持コンポーネントは、２つの別個のエンティティとすることができる。
【０１７７】
いくつかの実施形態では、第１のコリメータと第２のコリメータは、互いに強固に固定され、第１のアクチュエータ・アレンジメントは、検出器に強固に固定された第１の支持コンポーネントに対して第１のコリメータまたは第２のコリメータの位置を移動させるように構成されている。
【０１７８】
いくつかの実施態様において、ビーム調整ユニットは、入射Ｘ線ビーム経路内に配置され、Ｘ線源に対して定位置に固定される。
【０１７９】
いくつかの実施態様では、ビーム調整ユニットは、ミラーを含まない。この場合、ビーム調整ユニットは、入射Ｘ線ビーム経路内に配置されたソーラースリットコリメータである。ソーラースリットコリメータは、Ｘ線管に対して移動可能とすることができ、あるいはＸ線管に対して固定することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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