多源设计的X射线分析系统和方法技术方案

公开了一种多源设计的X射线分析系统和方法。根据实施例，X射线分析系统可以包括：射线源，包括被配置为产生射线的多个射线发生装置；探测器，被配置为探测分析对象被来自射线源的射线照射而产生的信号；以及控制器，被配置为控制射线源，使射线源中的两个或更多个射线发生装置同时产生相应的射线，以照射分析对象。象。象。

【技术实现步骤摘要】
多源设计的X射线分析系统和方法


[0001]本公开涉及X射线分析技术，更具体地，涉及多源设计的X射线分析系统和方法。

技术介绍

[0002]X射线分析技术在材料表征方面有着重要应用，例如用于分析和测定元素成分、表面形貌、薄膜厚度、晶体结构等。X射线分析技术包括X射线荧光(XRF)分析、X射线反射(XRR)分析、小角X射线散射(SAX)分析、X射线衍射(XRD)分析等。
[0003]X射线的行为依赖于能量，一定能量的射线通常只针对特定元素起作用。因此，现有X射线分析系统中通常仅具有发射选定能量的单一射线源，或者即使配置多个源，也通过选择部件而选择其中一个发射。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开的目的至少部分地在于提供一种多源设计的X射线分析系统和方法。
[0005]根据本公开的一个方面，提供了一种X射线分析系统，包括：射线源，包括被配置为产生射线的多个射线发生装置；探测器，被配置为探测分析对象被来自射线源的射线照射而产生的信号；以及控制器，被配置为控制射线源，使射线源中的两个或更多个射线发生装置同时产生相应的射线，以照射分析对象。
[0006]这种多源设计可同时收集更多信号，并因此可以增强信号以提升吞吐量。
[0007]所探测的信号可以包括荧光、反射光、衍射光、散射光等中至少之一。例如，探测器可以包括以下至少之一：荧光探测器，被配置为探测分析对象被来自所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线照射而发出的荧光，以进行X射线荧光(XRF)分析；反射光探测器，被配置为探测分析对象反射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的反射光，以进行X射线反射(XRR)分析；衍射光探测器，被配置为探测分析对象衍射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的衍射光，以进行X射线衍射(XRD)分析；散射光探测器，被配置为探测分析对象散射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的散射光，以进行小角度X射线散射(SAX)分析。
[0008]在XRF分析的情况下，射线源和探测器可以具有以下至少一种配置：所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置中至少之一的射线被配置为以掠入射方式入射到所述分析样品上，以进行掠入射XRF(GIXRF)分析；荧光探测器被配置为接收掠出射的荧光，以进行掠出射XRF(GEXRF)分析；所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置中至少之一的射线被配置为以非掠入射方式入射到分析样品上，荧光探测器被配置为接收非掠出射的荧光，以进行正常XRF分析。
[0009]X射线分析系统可以被配置为同时进行GIXRF分析、GEXRF分析、正常XRF分析、XRR分析、XRD分析和SAX分析中至少两项。
[0010]不同的测量技术可以组合在同一测量工具中，以同时进行多种分析。另外，不同技术之间可以彼此验证，以进一步改进测量精度。
[0011]另外，在XRF分析的情况下，所述两个或更多个射线发生装置可以均被配置为以小于临界角的入射角入射到分析样品上，荧光探测器被配置为正对分析样品，以进行全反射XRF(TXRF)分析。
[0012]在TXRF分析的情况下，例如分析样品为晶圆，所述两个或更多个射线发生装置可以均被配置为发射平行束，以在分析样品上形成椭圆形光斑，光斑的长轴可以与晶圆的直径实质上对准，光斑的短轴可以对应于荧光探测器的直径。可以沿直线排列多个荧光探测器，以覆盖晶圆的直径或半径。
[0013]X射线分析系统还可以包括：样品台，分析样品被置于样品台上，样品台被配置为平移分析样品，以便来自所述两个或更多个射线发生装置的射线扫描分析样品。
[0014]根据本公开的实施例，射线源和探测器也可以不必相对于样品在角向移动，而是可以固定。可以仅平移分析样品，以实现测量扫描。这降低了系统复杂度，并可以有助于将不同分析技术如XRR分析、XRD分析等组合到同一测量工具中。
[0015]在XRR分析、SAX分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置可以被设置为发射的射线以掠入射方式入射到分析样品上。在XRD分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置可以被设置为发射的射线以布拉格角入射到分析样品上。相应射线发生装置的入射角度至少在同一批次的测量中可以保持固定。
[0016]射线源中的所述多个射线发生装置可以沿着样品台的周向分开设置，并可以被配置为各自发出的射线照射到分析样品的相同目标区域上。
[0017]在XRF分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置可以被配置为发射单色光或复色光。在XRR分析、XRD分析或SAX分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置可以被配置为发射单色光。
[0018]在XRR分析、XRD分析或SAX分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置可以被配置为发射汇聚束。在GIXRF分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置可以被配置为发射汇聚束。在GEXRF分析和正常XRF中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置可以被配置为发射平行束或汇聚束。
[0019]控制器可以被配置为根据分析样品的特性选择所述两个或更多个射线发生装置以同时产生射线。
[0020]根据本公开的另一方面，提供了一种X射线分析方法，包括：分别从两个或更多个射线发生装置同时产生射线；以所产生的射线照射分析对象；以及探测分析对象被射线照射而产生的信号。
[0021]所探测的信号可以包括以下至少之一：分析对象被来自所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线照射而发出的荧光，用以进行X射线荧光(XRF)分析；分析对象反射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的反射光，用以进行X射线反射(XRR)分析；分析对象衍射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的衍射光，用以进行X射线衍射(XRD)分析；分析对
象散射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的散射光，用以进行小角度X射线散射(SAX)分析。
[0022]在XRF分析的情况下，该方法还可以包括以下至少之一：使所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置中至少之一的射线以掠入射方式入射到分析样品上，以进行掠入射XRF(GIXRF)分析；接收掠出射的荧光，以进行掠出射XRF(GEXRF)分析；使所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置中至少之一的射线以非掠入射方式入射到分析样品上，并接收非掠出射的荧光，以进行正常XRF分析。
[0023]该方法还可以包括：同时进行GIXRF分析、GEXRF分析、正常XRF分析、XRR分析、XRD分析和SAX分析中至少两项。
[0024]另外，在XRF分析的情况下，该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X射线分析系统，包括：射线源，包括被配置为产生射线的多个射线发生装置；探测器，被配置为探测分析对象被来自所述射线源的射线照射而产生的信号；以及控制器，被配置为控制所述射线源，使所述射线源中的两个或更多个射线发生装置同时产生相应的射线，以照射所述分析对象。2.根据权利要求1所述的X射线分析系统，其中，所述探测器包括以下至少之一：荧光探测器，被配置为探测所述分析对象被来自所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线照射而发出的荧光，以进行X射线荧光分析即XRF分析；反射光探测器，被配置为探测所述分析对象反射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的反射光，以进行X射线反射分析即XRR分析；衍射光探测器，被配置为探测所述分析对象衍射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的衍射光，以进行X射线衍射分析即XRD分析；散射光探测器，被配置为探测所述分析对象散射所述两个或更多个射线发生装置中至少一个射线发生装置的射线而得到的散射光，以进行小角度X射线散射分析即SAX分析。3.根据权利要求2所述的X射线分析系统，其中，在所述探测器包括荧光探测器的情况下，所述射线源和所述探测器具有以下至少一种配置：所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置中至少之一的射线被配置为以掠入射方式入射到所述分析样品上，以进行掠入射XRF分析即GIXRF分析；所述荧光探测器被配置为接收掠出射的荧光，以进行掠出射XRF分析即GEXRF分析；所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置中至少之一的射线被配置为以非掠入射方式入射到所述分析样品上，所述荧光探测器被配置为接收非掠出射的荧光，以进行正常XRF分析。4.根据权利要求3所述的X射线分析系统，其中，所述X射线分析系统被配置为同时进行GIXRF分析、GEXRF分析、正常XRF分析、XRR分析、XRD分析和SAX分析中至少两项。5.根据权利要求2所述的X射线分析系统，其中，在所述探测器包括荧光探测器的情况下，所述两个或更多个射线发生装置均被配置为以小于临界角的入射角入射到所述分析样品上，所述荧光探测器被配置为正对所述分析样品，以进行全反射XRF分析即TXRF分析。6.根据权利要求5所述的X射线分析系统，其中，所述分析样品为晶圆，所述两个或更多个射线发生装置均被配置为发射平行束，以在所述分析样品上形成椭圆形光斑，所述光斑的长轴与晶圆的直径实质上对准，所述光斑的短轴对应于所述荧光探测器的直径。7.根据权利要求6所述的X射线分析系统，其中，沿直线排列多个所述荧光探测器，以覆盖所述晶圆的直径或半径。8.根据权利要求2所述的X射线分析系统，其中，所述射线源被固定，所述X射线分析系统还包括：样品台，所述分析样品被置于所述样品台上，所述样品台被配置为平移所述分析样品，以便来自所述两个或更多个射线发生装置的射线扫描所述分析样品。9.根据权利要求8所述的X分析系统，其中，在XRR分析、SAX分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置被设置为发射的射线以掠入射方式入射到所述分析样品上；
在XRD分析中，所述两个或更多个射线发生装置中的所述至少一个射线发生装置被设置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪娜，洪峰，王翠焕，
申请(专利权)人：深圳市埃芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：