(57)【要約】本発明は、サンプルの反射学的分析に関する。サンプルの非常に狭いエリアが集束放射線を用いた照射によって分析され、反射された放射線が位置検知検出によって測定される従来の方法とは反対に、本発明は、サンプルのより広いエリアを一斉に照射するために平行又は発散ビームを用いると共に、サンプルの照射エリアの複数のスポットに関する情報を同時に得るために位置検知検出とエネルギ検知検出とを用いる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定放射線源と、位置検知検出器とを含み、
前記固定放射線源からの放射線、特にＸ線は検査されるサンプルの表面上のエリア上に向けられ、
前記位置検知検出器は、前記放射線のうち前記サンプルによって反射された成分を測定する、サンプルの状態を検査する装置であって、
前記放射線源は、多色放射線を出力すると共に、該放射線が前記サンプル上に平行に又は発散放射線として入射するように方向付けられ、
前記位置検知検出器は、追加的に、エネルギ検知となるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、
前記放射線の前記サンプル表面上での入射角は、約０．３〜１．５°であることを特徴とする装置。
【請求項３】
固定放射線源と、位置検知検出器とを含み、
前記固定放射線源からの放射線、特にＸ線は検査されるサンプルの表面上のエリア上に向けられ、
前記位置検知検出器は、前記放射線のうち前記サンプルによって反射された成分を測定する、特に請求項１又は２記載のサンプルの状態を検査する装置であって、
前記放射線源は、多色放射線を出力すると共に、前記放射線が前記サンプル表面上の基本的に線状のエリアを照射するように構成・方向付けされ、
前記位置検知検出器は、追加的に、エネルギ検知となるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、
前記検出器は、基本的に線状となるように構成され、前記線状の放射線エリアと一致するように方向付けられることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の装置であって、
前記サンプル上に向けられた前記放射線は、前記サンプル表面の平面に垂直に延びる板の間で平行化されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置であって、
前記板の間の距離は、約２００μｍとなることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか一項記載の装置であって、
発散散乱放射線を検知するために、少なくとも１つの別の位置検知・エネルギ検知検出器が前記第一の検出器に隣接して配置されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項３乃至６のいずれか一項記載の装置であって、
前記発散散乱放射線検知用検出器には、互いに隣接して直線的に配列された検出器セルだけでなく、互いに隣接して２次元的に配列された検出器セルも備えられることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項３乃至８のいずれか一項記載の装置であって、
前記サンプル表面上の同時に照射されるエリアの長さは、放射線の方向においてその幅の約２０倍となることを特徴とする装置。
【請求項１０】
位置検知検出器を用いて、放射線源によって発せられ、検査するサンプルのエリア上で反射された放射線を測定することによって、該サンプルの状態を検査する方法であって、
前記放射線は、前記サンプル上に平行に又は発散ビームとして入射するように方向付けられ、
追加的にエネルギ検知よる測定も行う検出器が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、
前記放射線は、前記サンプル表面上の基本的に線状のエリアを照射することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
基本的に線状の検出器が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、
前記第一の検出器に加えて、該第一の検出器によって測定された放射線の算術的補正を実行するために、発散散乱放射線を測定する少なくとも１つの別の位置検知・エネルギ検知検出器が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法であって、
直線的に配置された主たる検出器セルだけでなく、隣り合う第二の次元に配置された従たる検出器セルをも有する２次元検出器が用いられ、
前記主たる検出器セルによって測定された放射線の算術的補正に用いられるために、前記発散散乱放射線が前記従たる検出器セルを用いて測定されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１及び３の導入部分に開示されているように、放射線、特にＸ線を用いて、サンプルの状態を検査する反射率計などの装置と、請求項１０の導入部分に開示された対応する方法とに関する。
【０００２】
この種の方法及び対応する装置は、例えばＤＥ４１３７６７３Ａ１から知られている。この文献は、検査されるサンプルの一点上に集められ、反射される放射線を異なるゾーンで同時に測定する反射率計と、この測定から該サンプルの表面層の密度、粗さ、及び厚さに関する情報を求めることができる位置検知検出器とについて開示している。この開示された文献では、放射線の入射角を全反射のための臨界角近くに固定することとされている。既知の角度計と比べて、この装置は、放射線源の入射角を測定中に変える必要がなく、よって検出器の位置を合わせて動かす必要がない、という利点を有する。しかし、このような反射率計の欠点は、一度にサンプルの非常に狭い、ほとんど点状のエリアしか検査することができないことである。したがって、サンプルのより広いエリアに関する情報を得るためには、測定を繰り返し実行しなければならず、時間が掛かる。さらに、放射線の集束は、サンプル表面を変形させたり、破損させたりするリスクを有する。
【０００３】
よって、本発明は、サンプルのより広いエリアを短い時間内に検査することができるように、上記種類の装置及び対応する方法を改良することを目的とする。
【０００４】
この目的は、本発明に従い、請求項１又は３の特徴部分に開示された装置を用いて、或いは請求項１０の特徴部分に開示された方法を用いて、達成される。
【０００５】
放射線がサンプル上に平行線又は発散線として入射するように放射線源が構成され、方向付けられるため、サンプルのより広いエリアを同時に照射することができる。これら放射線は、上記より広いエリアから反射され、検出器の異なるゾーンへ達する。各検出器ゾーン又は検出器の各測定セルは、サンプル表面上の所定のエリアに対応する。検出器は、位置検知に加えてエネルギ検知となるように構成されるため、各検出器ゾーン又は各検出器測定セルにおいて、エネルギ依存スペクトラムを測定することができる。このスペクトラムは、対応するエリアにおけるサンプルの状態に関する情報を提供する。放射線源が、例えば放射線が一方向のみに平行に方向付けられることによって、サンプル表面上の基本的に直線のエリアを照射するように構成・配置されると、検出器上に入射する反射された放射線をサンプル表面上の対応するエリアに簡単に関連付けることができる。すると、有益的なことに、個々の検出器セルが互いに隣接して配置され、サンプル表面上の直線的に照射されたエリアに一致するように方向付けられた基本的に直線の検出器を用いることが可能である。多色放射線を用いることによって、サンプル材の厚さ及び表面粗さに関する情報を得ることができると共に、例えば干渉現象を検査するためのブラッグ（Ｂｒａｇｇ）の式を用いて、表面層の厚さに関する情報を得ることもできる。このためには、完全波長スペクトラムを有するＸ線が用いられることが好ましい。しかし、部分的に減少したスペクトラムを有する放射線、すなわちソース・ピークがフィルタリングされて成る放射線も用いることができる。
【０００６】
特にサンプル表面上への放射線の入射角を全反射のために臨界角へ近づけたときに、本発明に係る測定装置及び方法を用いることによって、好ましい結果を得ることができる。したがって、放射線の入射角は約０．３°〜１．５°であることが好ましい。発散放射線が用いられ、個々の放射線がサンプル表面上の個別のポイントに別々の入射角で入射する場合、放射線源は、個々の放射線のサンプル上への入射角が上記約０．３〜１．５°のレンジに収まるように配置され、又は方向付けられるべきである。少なくともおよそ点状の一放射線源を用いることによって、得られる測定結果を最適化することができる。
【０００７】
例えば、放射線源とサンプルとの間を結ぶ仮想線方向に沿ってサンプル表面上に線状の照射エリアが形成されるように、サンプル上に向けられた放射線を、例えばサンプル表面の平面に垂直に方向付けられたプレート間に一方向に照射することによって、基本的に直線の照射エリアをサンプル上に実現することができる。このような照射板同士の間の距離は、約２００μｍとなることが好ましい。このとき、放射線は、適切な幅のストリップがサンプル上に照射されつつ、上記板間でほぼ平行であると考えることができる。したがって、エネルギ検知測定のための適切な強度が確保できる。本発明に係る装置は、特に長さが幅の約２０倍となるサンプル上のエリアを同時に照射するときに、良好且つ高速な測定を提供する。例えば、放射角度又は最大発散角度が０．０２°である放射線源を用いると、放射線源とサンプル表面との間の距離が１００ｍｍとなったときに、４０ｍｍ長のストリップを一方向に平行に方向付けられたビームによって同時に照射することができる。
【０００８】
発散散乱放射線の望ましくない効果を測定に際して考慮することを可能にするために、少なくとも１つの別の位置検知・エネルギ検知検出器を上述の第一の検出器に隣接して配置し、この別の検出器が直接的に反射された放射線にはさらされず、発散散乱放射線にさらされるようにすることも可能である。上記第一の検出器によって測定されたエネルギ値は、そこから上記別の検出器によって測定された値を引くことによって、散乱放射線成分について補正され得る。別の検出器は上記第一の検出器の両側に設けられることが好ましく、これら検出器は測定された結果が容易に評価され得るように平行に方向付けられることが好ましい。前述の目的は、特にシンプルな方法として、２次元検出器、すなわち、位置検知・エネルギ選択的検出器セルが直線的な一次元配列ではなく、２次元配列で互いに隣接するように配置された検出器を用いることによっても達成される。
【０００９】
以下、図面に示す実施可能な実施形態を参照して、本発明を詳述する。
【００１０】
図示した実施形態は、決して本発明の多くの実施可能な用途を限定するものではない。本発明のアイディアを用いる非常に多くの他の装置構成が実施可能である。すなわち、例えば、用いられる放射線を偏向させることによって、又は、複数の装置構成を互いに隣接して配置することによって実施可能である。この場合、放射線は単一の線状放射線源から用いられ得る。
【００１１】
図１は、放射線源１と、そこからの放射線２が発散放射線としてサンプル３上に向けられているところを示す。これら外側放射線のうち、２つのみが図示されている。放射線は、サンプル３の表面上に入射し、サンプル３上の長さエリア５を照射し、サンプル３の表面上で位置検知検出器６の方向へ反射される。ここで、検出器６の個々の検出器セル７はエネルギ検知である。
【００１２】
図２は、対応する装置を示す。但し、この装置は、発散放射線の代わりに平行放射線を用いて作動する。これは、図面の平面の方向に延びる平行板８間に放射線２’を平行に方向付けることによって達成される。平行板８は、例えば、互いに１０μｍの距離に配置される。
【００１３】
図１及び２に示す実施形態における基本的に線状の検出器の長さは、照射エリア４の全体を同時に測定できるように、反射放射線２’のエリア全体にわたって延びる。しかし、検出器６は、より小さく、取り外し可能に構成されてもよい。その場合、サンプル３の照射エリア４全体を検査するために、入射放射線２’のエリアにおいて検出器６を一々シフトさせ、複数回の測定を実行することが必要となる。
【００１４】
図３は、サンプル３の表面上の照射エリアが基本的に線状であることを示す。図示する構成において、放射線２、２’の発散が平行板９によって横方向に制限されることが達成される。これら板が互いに例えば２００μｍの距離に位置するとき、約２００μｍの幅と約４０μｍの長さ５とを有する図３のエリア４は、放射線２、２’の入射角α、α’と、放射線源１とサンプル３との間の距離とに応じて、同時に照射され得る。図３は、サンプル３の表面に垂直に線状放射線エリア４の方向にモビル仮想平面に配置された第一の検出器６に隣接して、発散散乱放射線に応じて第一の検出器６によって測定された値を算術的に補正するのに役立つ２つの別の位置検知・エネルギ検知検出器１０が配置される。
【００１５】
本発明に係る装置及び方法は、サンプル４の広いエリアを、数分以内に、すなわち、シンプルな構成を用い、放射線源１及びサンプル３の相対的な位置を変える必要無しに、同時に検査することを可能にする。よって、広いサンプル表面の検査も、本発明に係る方法及び装置を用いる場合、従来の方法及び装置と比較して非常に短い時間しか必要としない。サンプルを測定装置の下からずらし、様々なエリアを連続的に分析することによって、サンプル表面全体を検査することができる。集束放射線は一切用いられないため、劣化放射線強度によってサンプルが損傷を受けることを容易に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る発散放射線を有する装置の概略側面図である。
【図２】
図１において平行放射線の場合を示す図である。
【図３】
図１及び２に示す構成を方向ＩＩＩから見た平面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004514135.tif 000004
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2004514135.tif 000009
2004514135.tif 000010
2004514135.tif 000011
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004514135.tif 000012
【国際調査報告】
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2004514135.tif 000014
2004514135.tif 000015