(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定放射線源と、位置敏感型検出器とを含み、
前記固定放射線源からの放射線は検査対象サンプルの表面上のエリア上に向けられ、
前記位置敏感型検出器は、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、
前記固定放射線源は、多色放射線を出力し、
前記固定放射線源は、前記放射線が前記サンプル上に平行放射線に又は発散放射線として入射するように向けられ、
前記位置敏感型検出器は、複数の検出器セルを有し、
前記複数の検出器セルの各々は、エネルギ感応となるように構成され、前記サンプルの表面上の所定のエリアに対応するように配置される、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、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、位置敏感型検出器とを含み、
前記固定放射線源からの放射線は検査対象サンプルの表面上のエリア上に向けられ、
前記位置敏感型検出器は、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、
前記固定放射線源は、多色放射線を出力し、
前記固定放射線源は、前記放射線が前記サンプル表面上の直線状の照射エリアを照射するように構成され、向きが設定され、
前記位置敏感型検出器は、複数の検出器セルを有し、
前記複数の検出器セルの各々は、エネルギ感応となるように構成され、前記サンプルの表面上の所定のエリアに対応するように配置される、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、
前記位置敏感型検出器は、前記複数の検出器セルが互いに隣接して直線状に配置され、前記直線状の照射エリアから反射した放射線が入射されるような方向に向けられる、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面に対して垂直に延在す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出するために、少なくとも１つの別の位置敏感型・エネルギ感応型検出器が前記位置敏感型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７記載の装置であって、
前記少なくとも１つの別の位置敏感型・エネルギ感応型検出器には、互いに隣接して直線状に配列された複数の検出器セルだけでなく、互いに隣接して２次元配列された複数の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、前記放射線の方向においてその幅の２０倍となる、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
位置敏感型検出器を用いて、固定放射線源によって発せられ、検査対象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放射線に又は発散放射線として入射するように向けられ、
エネルギ感応型の測定を行う複数の検出器セルを有する位置敏感型検出器が用いられ、
前記複数の検出器セルの各々は、前記サンプル表面上の所定のエリアに対応する、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直線状の照射エリアを照射する、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、
直線状の位置敏感型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、
前記位置敏感型検出器に加えて、該位置敏感型検出器によって測定された前記放射線を算術的に補正するために、発散散乱放射線を測定するのに用いられる、少なくとも１つの別の位置敏感型・エネルギ感応型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複数の主たる検出器セルと、二次元的に隣接するように配置された複数の従たる検出器セルとを有する２次元位置敏感型検出器が用いられ、
前記複数の従たる検出器セルによって測定された発散散乱放射線を用いて、前記複数の主たる検出器セルによって測定された放射線が算術的に補正される、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な、放射線（特にＸ線）を用いて、サンプルの状態を検査する例えば反射率計などの装置、並びに、請求項１０の導入部分に開示されたような、それに対応する方法に関する。
【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、検査対象サンプルの一点に集められ、そこから反射した放射線を位置敏感型検出器によって異なるゾーンで同時に測定し、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得る、反射率計について開示している。この文献では、放射線の入射角を全反射臨界角近くに固定するものとされている。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もそれに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放射線又は発散放射線として入射するように放射線源が構成され、向きが決められるため、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、上記のより広いエリアにおいて反射し、検出器の様々なゾーンへ到達する。ここで、検出器の検出器ゾーン又は測定セルの各々は、サンプル表面上の所定のエリアに対応している。検出器が、位置敏感型であることに加えてエネルギ感応型となるように構成されると、検出器ゾーン又は検出器測定セルの各々において、エネルギ依存スペクトルを測定することができる。このスペクトルから、対応するエリアにおけるサンプルの状態に関する情報が得られる。放射線源が、例えば放射線の向きを一方向のみに平行とすることによって、サンプル表面上の基本的に直線状のエリアを照射するように構成・配置されると、サンプル上で反射して検出器に入射し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直線状に配置され、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向きの、基本的に直線状の検出器を用いることが可能となる。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、干渉現象を検査するためのブラッグ（Ｂｒａｇｇ）の式を用いて、例えば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、完全波長スペクトルを有する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別々のポイントに異なる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、又はそうなるような向きで配置されるべきである。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、サンプルへ向けられた放射線を例えばサンプル表面の面に対して垂直に延在する平行化板間において一方向に照射し、サンプルの表面上に放射線源とサンプルとの間を結ぶ仮想線方向を向いた直線状の照射エリアを形成することによって、基本的に直線状の照射エリアをサンプル上に実現することができる。このような平行化板同士の間隔は、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、上記平行化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、エネルギ感応測定に適した強度が確保できる。本発明に係る装置は、特に、サンプル上の、長さが幅の約２０倍となる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長のストリップが一方向に平行な向きのビームによって同時に照射される。
【０００８】
拡散散乱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つの別の位置敏感型・エネルギ感応型検出器を、直接的に反射された放射線にはさらされず、拡散散乱線のみにさらされるように、上述の第一の検出器に隣接して配置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を、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、散乱線成分について補正することができる。このような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、これら別の検出器は測定結果を容易に評価できるように平行に向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、位置敏感型・エネルギ感応型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、放射線は単一の直線状放射線源から利用できる。
【００１１】
図１は、放射線源１を示している。放射線源１からの放射線２は、分散光としてサンプル３上に向けられている。ここでは、これら放射線のうち、外側の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５のエリア４を照射し、サンプル３の表面上で位置敏感型検出器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はエネルギ感応型である。
【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ものである。これは、図面の面の方向に延在する平行化板８間に放射線２’を平行に向けることによって実現される。平行化板８は、例えば、互いに１０μｍの距離に配置される。
【００１３】
図１及び２にそれぞれ示した実施形態における基本的に直線状の検出器の長さは、反射した放射線２’のエリア全体にわたって延在するため、照射エリア４の全体を同時に測定できる。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、入射した放射線２’のエリアにおいて、検出器６を一回ごとにずらして、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直線状であることを示している。これは、図示する構成においては、放射線２、２’の発散が平行化板９によって横方向に制限されることによって実現される。これら平行化板９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を、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、同時に照射することができる。また、図３は、サンプル３の表面に対して垂直で且つ直線状照射エリア４の方向に延在する仮想平面に配置された第一の検出器６に隣接して、２つの別の位置敏感型・エネルギ感応型検出器１０が配置される。これら別の検出器１０は、発散散乱放射線について第一の検出器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。
【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。
【図１】
0003989836.tif 000002
【図２】
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【図３】
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