割込み測定可能なＸ線測定装置
【課題】Ｘ線測定における割込み測定を簡単に行えるようにし、複数の試料に対する主測定及び割込み測定の両方の信頼性を高く維持する。
【解決手段】試料支持台１２を含むＸ線測定系４を防Ｘ線カバー２で包囲して成るＸ線測定装置１である。主測定の対象である複数のウエハを収容したカセット４３ａを載せるカセット台４１ａと、割込み測定の対象である複数のウエハを収容したカセット４３ｂを載せるカセット台４１ｂとが防Ｘ線カバー２の外側にある。試料室シャッタ５２を開けることによりカセット４３ａ，４３ｂ内のウエハをカバー２の内部のＸ線測定系４へ搬送できる。Ｘ線測定系４によってウエハの主測定又は割込み測定を行っている間、カバー８ａ，８ｂによってカセット４３ａ，４３ｂを覆い、ロック装置４２ａ，４２ｂでカバー８ａ，８ｂを開かないようにして、カセット４３ａ,４３ｂ内のウエハが測定者の意に反して交換されてしまうことを防止する。
【解決手段】試料支持台１２を含むＸ線測定系４を防Ｘ線カバー２で包囲して成るＸ線測定装置１である。主測定の対象である複数のウエハを収容したカセット４３ａを載せるカセット台４１ａと、割込み測定の対象である複数のウエハを収容したカセット４３ｂを載せるカセット台４１ｂとが防Ｘ線カバー２の外側にある。試料室シャッタ５２を開けることによりカセット４３ａ，４３ｂ内のウエハをカバー２の内部のＸ線測定系４へ搬送できる。Ｘ線測定系４によってウエハの主測定又は割込み測定を行っている間、カバー８ａ，８ｂによってカセット４３ａ，４３ｂを覆い、ロック装置４２ａ，４２ｂでカバー８ａ，８ｂを開かないようにして、カセット４３ａ,４３ｂ内のウエハが測定者の意に反して交換されてしまうことを防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主たるＸ線測定を行っている途中に割込み測定を行うことができるＸ線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
防Ｘ線カバーを備えたＸ線測定装置によってウエハの回折線像を求めることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数のウエハを収容したカセットを所定位置に置き、カセット内の複数のウエハの１つをロボットハンドによって試料台へ搬送し、そのウエハに関してＸ線を用いて測定を行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
以上より、複数のウエハを収納したカセットを防Ｘ線カバーの内部に設置し、同じく防Ｘ線カバーの内部に設置したロボットハンドによってウエハを１つずつ試料台へ搬送してＸ線回折測定を行うことは、自明であると考えられる。実際、本出願人はそのような構成を持ったＸ線測定装置を既に市場へ供給している。
【０００４】
ところで、近年、半導体の製造工程及び研究開発工程においては、多数のウエハに対してＸ線を用いた測定を連続的に行うことがある。この場合、主たる連続的な測定を行っているときに、その主たる測定と異なった条件で別のＸ線回折測定を行いたいときがある。このような測定を、以下、主たる測定に対する割込み測定ということにする。
【０００５】
今、上記の従来例から自明のように複数のウエハを収納しているカセットを防Ｘ線カバーの内部に設置した状態で、それら複数のウエハに対してＸ線測定を連続的に行うことを考える。このような主たる連続測定を行っている途中に割込み測定を行うにあたっては、それまで行っていた主たる測定を一旦中断し、防Ｘ線カバーを開け、さらに、割込み測定の対象であるウエハ（「割込みウエハ」という）を収納したカセット（「割込みカセット」という）を元の主たるカセット（「主カセット」という）に替えて防Ｘ線カバー内の所定位置に置き、その割込みウエハに対してＸ線測定を行うという処理を行う必要がある。
【０００６】
そして、割込み測定の終了後に、再びＸ線の発生を止め、防Ｘ線カバーを再び開け、主カセットを割込みカセットに替えて再び防Ｘ線カバー内の所定位置に設置し、さらに測定条件を再び元の主たる条件に戻してから測定を再開する必要がある。しかしながら、主たる測定の中断から再度の主たる測定の再開に至るまでの、このような作業は極めて作業効率が悪かった。
【０００７】
本発明者等は、上記事情に鑑み、Ｘ線回折測定における割込み測定を簡単に行えるようにするために、複数のカセットを置くための場所を防Ｘ線カバーの外部に設け、それらのカセットに対応する部分の防Ｘ線カバーに試料室シャッタを設け、その試料室シャッタの内側にロボットアームを設けるという構成に想到した。
【０００８】
この構成によれば、主カセットに収容された複数の主たるウエハに関して順々にＸ線回折測定を行っている間に、割込みウエハを収容している割込みカセットを防Ｘ線カバーを開くことなくその外部の所定位置に置くことができる。そして、主カセットに対する主たるＸ線回折測定を行っている間の所望のタイミングで割込みカセットに対する割込みのＸ線回折測定を行うことができる。
【０００９】
具体的には、主たるＸ線回折測定を行っているときに割込み測定のタイミングが到来したときには、それまで行っていた主たる測定を一旦中断し、主たる測定に関する必要なデータをメモリに記憶し、防Ｘ線カバーはそのままの状態にしておいて試料室シャッタを開け、Ｘ線測定系内の試料台上の主たるウエハをロボットアームを使って割込みウエハに交換し、試料室シャッタを閉じ、割込み測定を実行し、割込み測定の終了後にはＸ線の発生を中断し、試料室シャッタを再び開け、ロボットアームを使って割込みウエハを主たるウエハに交換し、試料室シャッタを再び閉じ、その後、メモリに記憶しておいたデータに従って元の主たる測定を再び継続して行う、という一連の処理を行うことができる。
【００１０】
この一連の処理により、防Ｘ線カバーを開閉することなく必要最小限の面積である試料室シャッタの開閉を行い、ロボットハンドによるウエハ搬送を行い、そしてメモリを活用したデータ処理を行うことにより、Ｘ線を用いたウエハの特性分析において簡単に割込み測定を行うことができる。
【００１１】
他方、本発明者等は、それぞれが複数のウエハを収容した複数のカセットを置く場所を防Ｘ線カバーの外部に設けて成るＸ線測定装置が特許文献３に開示されていることを知見した。また、Ｘ線測定に関する技術ではないがプローブ測定装置において割込み測定を行うことが特許文献４に開示されていることを知見した。これらは本発明者等による上記の構成、すなわち複数のカセットを置くための場所を防Ｘ線カバーの外部に設け、それらのカセットに対応する部分の防Ｘ線カバーに試料室シャッタを設け、その試料室シャッタの内側にロボットアームを設け、割込み測定を行う前の主たる測定に関するデータをメモリに記憶する、という構成に関連するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１０１４７５号公報（第１０頁、［００４５］段落、図５）
【特許文献２】特開２００１−１１６７０７号公報（第４頁、図１）
【特許文献３】特開２００６−１５３７６７号公報（第１２頁、図２２）
【特許文献４】特許第２８３２７４１号公報（第２頁第３欄、第４頁第７欄、図１〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献３には、防Ｘ線カバーの外部にカセット置き場を設けることと割込み測定との関連についての記載は全く認められない。また、特許文献４には、割込み測定をＸ線測定との関連においてどのように実現するかの具体的な記載は全く認められない。
【００１４】
本発明は、上記の知見に鑑みて成されたものであって、Ｘ線測定における割込み測定を簡単な操作だけで行うことができるＸ線測定装置を提供することを目的とする。また、本発明は、主たる測定に対して割込み測定を行うに際して、主たる測定の信頼性及び割込み測定の信頼性の両方を確保できるＸ線測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置は、試料支持台を含んでいるＸ線測定系を収容しＸ線の漏洩を防止する防Ｘ線カバーと、当該防Ｘ線カバーの外側に設けられた複数のカセット台と、複数の試料を収容でき前記複数のカセット台のそれぞれの上に載せられる複数のカセットと、前記複数のカセット台に対向する部分の前記防Ｘ線カバーに設けられた開口と、Ｘ線を遮蔽できる材料によって形成されており前記防Ｘ線カバーの開口を開閉する試料室シャッタと、前記防Ｘ線カバーの内部に設けられており、前記カセットと前記試料支持台との間で前記防Ｘ線カバーの開口を通して前記試料を搬送する試料搬送手段と、前記複数のカセットの１つに対する主測定を実現す、前記複数のカセットの他の１つに対する割込み測定を実現する割込み測定モードとを有しており、前記主測定モードと前記割込み測定モードとの間で前記試料室シャッタの開閉によって前記防Ｘ線カバーの開口を開閉し、前記防Ｘ線カバーの開口が開状態のときに当該開口を通して前記試料搬送手段によって試料を搬送させる制御を行う制御手段と、前記複数のカセット台上に置かれたカセット内の試料が前記主測定モード中又は前記割込み測定モード中に他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るＸ線測定装置によれば、カセットを置くための場所が防Ｘ線カバーの外側に設けられているので、カセットを置く場所が防Ｘ線カバーの内部に設けられている場合に比べて、割込み測定を行おうとしているカセットを容易に所定の場所におくことができ、それ故、簡単な操作だけで割込み測定を行うことができる。
【００１７】
また、本発明では、カセット台上に置かれたカセット内の試料が他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段、例えばカセットを覆う試料カバーとその試料カバーを開移動不能にロックするロック装置とから成る手段、を設けたので、主測定及び割込み測定の際に測定者等がＸ線測定装置の近傍に居ない場合でも、試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることがなくなり、それ故、主測定及び割込み測定の両方の信頼性を高く維持できる。
【００１８】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記試料交換防止手段は、前記カセット台及び当該カセット台上に置かれた前記カセットを包囲し開閉可能であるカバーと、当該カバーを開き移動不能に保持するロック手段とを有することができる。この構成により、カセット内の試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることを防止でき、測定の信頼性を高く維持できる。
【００１９】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記試料交換防止手段は、前記カセットが前記カセット台上から取り外されたことを検出するセンサと、当該センサの出力信号に基づいて画像表示手段上に表示を行う表示制御手段とを有することができる。この構成により、カセット内の試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることを防止でき、測定の信頼性を高く維持できる。
【００２０】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記制御手段は、前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記カセットから前記試料支持台上へ試料を搬送し、前記試料室シャッタを閉状態にして前記主測定モードを実行し、当該主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、当該主測定モードの実行を中断し、当該中断後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、当該交換後に前記試料室シャッタを閉状態にして前記割込み測定モードを実行し、当該割込み測定モードの終了後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、当該交換後に前記主測定モードを再開することができる。
【００２１】
この構成により、主測定や割込み測定に供される複数の試料を収容したカセットを防Ｘ線カバーの外側に配置した場合でも、防Ｘ線カバーの外側にある試料を簡単な操作だけで防Ｘ線カバーの内部に設置してある試料支持台へ搬送できる。
【００２２】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置は、試料番号に関連して測定条件を記憶する測定条件記憶手段と、試料番号を記憶する試料番号記憶手段と、をさらに有することができ、前記制御手段は、前記主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、そのときに測定に供されていたウエハの試料番号を前記試料番号記憶手段に記憶させ、前記割込み測定モードの終了後に前記主測定モードを再開する際、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号及び前記測定条件記憶手段に記憶されている測定条件に従って前記主測定モードを再開することができる。
【００２３】
この構成によれば、主測定と割込み測定との切り替えを正確に行うことができ、両方の測定の信頼性を高く維持できる。
【００２４】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して初めから主測定モードを演算することができる。
この構成によれば、中断された主測定が１つの試料に対してどの段階まで行われたかを気にすることなく、中断された主測定を割込み測定の終了後に再開できるので、制御が簡単である。
【００２５】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置は、測定結果を記憶する測定結果記憶手段をさらに有することができ、前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して中断時までに得られた測定結果以降の測定結果を求める主測定モードを演算することができる。
【００２６】
この構成によれば、割込み測定の終了後に再開される主測定は、中断されたときまでに１つの試料に関して完了した測定経過に引き続いて行われるので、測定時間が必要以上に長くかからない。このことは、主測定が長い測定時間を必要とする種類の測定であるときに、測定時間を節約できるという効果を奏する。
【００２７】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記Ｘ線測定系は、Ｘ線を発生するＸ線管と、当該Ｘ線管のＸ線出射窓を開閉するＸ線シャッタとを有することができる。そして、前記制御手段は、前記試料室シャッタを開けるときは、前記Ｘ線シャッタを閉じてから前記試料室シャッタを開け、前記Ｘ線シャッタを開けるときは、前記試料室シャッタを閉じてから前記Ｘ線シャッタを開けることができる。
【００２８】
この構成によれば、主測定や割込み測定に供される複数の試料を収容したカセットを防Ｘ線カバーの外側に配置した場合であって、防Ｘ線カバーの内側と外側とにわたって試料を搬送するときでも、防Ｘ線カバーの外部にＸ線が漏えいすることを確実に防止できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るＸ線測定装置によれば、カセットを置くための場所が防Ｘ線カバーの外側に設けられているので、カセットを置く場所が防Ｘ線カバーの内部に設けられている場合に比べて、割込み測定を行おうとしているカセットを容易に所定の場所におくことができ、それ故、簡単な操作だけで割込み測定を行うことができる。
【００３０】
また、本発明では、カセット台上に置かれたカセット内の試料が他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段、例えばカセットを覆う試料カバーとその試料カバーを開移動不能にロックするロック装置とから成る手段、を設けたので、主測定及び割込み測定の際に測定者等がＸ線測定装置の近傍に居ない場合でも、試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることがなくなり、それ故、主測定及び割込み測定の両方の信頼性を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１のＸ線測定装置の主要部である試料室のカバーを開いた状態を示す斜視図である。
【図３】図１の矢印Ｂ−Ｂ線に従った平面断面図である。
【図４】図１のＸ線測定装置の他の主要部である試料支持台及び試料であるウエハを示す斜視図である。
【図５】図１のＸ線測定装置のさらに他の主要部である試料搬送装置を示す斜視図である。
【図６】図１のＸ線測定装置において試料であるウエハを収容するために用いるカセットを示す斜視図である。
【図７】図２のＸ線測定装置の主要部を拡大して示す斜視図である。
【図８】図７の機構の主要部であるカセット台の平面図である。
【図９】図１のＸ線測定装置で用いる制御系の一例を示すブロック図である。
【図１０】図９の制御系によって実行される制御の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートに引き続くフローチャートである。
【図１２】図１１のフローチャートに引き続くフローチャートである。
【図１３】図１２のフローチャートに引き続くフローチャートである。
【図１４】図９の制御系に含まれるディスプレイの画面に表示される入力用画面を示す図である。
【図１５】図１４の入力用画面の１つの使用例を示す図である。
【図１６】図１４の入力用画面の他の使用例を示す図である。
【図１７】図１４の入力用画面のさらに他の使用例を示す図である。
【図１８】図１４の入力用画面のさらに他の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係るＸ線測定装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
【００３３】
図１、図２及び図３は本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態を示している。本実施形態のＸ線測定装置は、半導体装置の基板であるウエハの特性、例えば膜厚、密度、結晶性、反り等を分析するために必要となるＸ線像を得るためのＸ線測定を行うものとする。
【００３４】
ここに示すＸ線測定装置１は、Ｘ線の漏洩を防止する防Ｘ線カバー２と、防Ｘ線カバー２の外部に設けられた複数（本実施形態では２個）の試料室３ａ，３ｂとを有している。試料室３ａと試料室３ｂは互いに隣接している。防Ｘ線カバー２の内部には、Ｘ線測定系４と、試料搬送装置６と、試料位置調整装置７とが設けられている。
【００３５】
試料室３ａは、閉位置にある立方体形状又は直方体形状の箱体である試料カバー８ａによって区画されている空間領域である。試料室３ｂは、閉位置にある立方体形状又は直方体形状の箱体である試料カバー８ｂによって区画されている空間領域である。試料カバー８ａ，８ｂは、透明、半透明又は不透明で、一定の板厚のプラスチックによって形成されている。
【００３６】
試料カバー８ａ，８ｂは、それぞれ、下端のヒンジ部９ａ，９ｂを中心として正面から見て左右方向へ回転移動可能であり、図１に示す閉位置と図２に示す開位置との間で回転移動できる。符号１０は試料カバー８ａ，８ｂを回転移動させる際に作業者が把持する取っ手を示している。
【００３７】
Ｘ線測定系４は、試料を支持する試料支持台１２と、試料支持台１２に対する一方の側に配設されていてＸ線管１１を含んでいる入射光学系と、試料支持台１２に対する他方の側に配設されていてＸ線検出器１３を含んでいる受光光学系とを有している。入射光学系は、必要に応じてＸ線管１１以外の適宜のＸ線光学要素、例えば発散スリット、ソーラスリット、モノクロメータ等から必要に応じて選択して構成される。受光光学系は、Ｘ線検出器１３以外に、散乱スリット、受光スリット、ソーラスリット、モノクロメータ等から必要に応じて選択して構成される。入射光学系、試料支持台１２及び受光光学系は図示しないゴニオメータ（測角器）に支持されている。ゴニオメータは、試料支持台１２に対する入射光学系の角度及び試料支持台１２に対する受光光学系の角度を測角する。
【００３８】
Ｘ線管１１はその内部に、例えば、通電によって熱電子を放出するフィラメントすなわち陰極（図示せず）と、陰極に対向して配置されたターゲットすなわち対陰極（図示せず）とを有している。通電により陰極から放出された電子束が対陰極の表面に衝突した領域からＸ線が放射される。この領域がＸ線焦点である。強度の強いＸ線が必要な場合はターゲットとしてロータターゲット（回転対陰極）が用いられる。
【００３９】
Ｘ線焦点は、通常、一方向に長い形状であり、Ｘ線焦点から放射されるＸ線をＸ線焦点の長手側から取り出したＸ線はその断面形状が長方形状であり、いわゆるライフォーカスのＸ線ビームとなる。一方、Ｘ線焦点から放射されるＸ線をＸ線焦点の短手側から取り出したＸ線はその断面形状が円形又は矩形のドット状であり、いわゆるポイントフォーカスのＸ線ビームとなる。本実施形態では測定の種類に応じてラインフォーカス又はポイントフォーカスのＸ線ビームを選択して使用する。
【００４０】
符号Ｆはターゲット上のＸ線焦点を示しており、これがＸ線を発生するＸ線源として機能している。Ｘ線管１１のＸ線出射窓２７にはＸ線シャッタ２８が設けられている。Ｘ線シャッタ２８は通電によって開閉し、開状態でＸ線を通過させ、閉状態でＸ線の通過を遮断する。
【００４１】
Ｘ線検出器１３は、Ｘ線を検出してその強度に応じた信号を出力するＸ線光学要素である。本実施形態では、Ｘ線によって励起されるフォトンを直接に電気信号に変換して出力する構成のピクセルを複数個、縦横に、すなわちマトリクス状に配列して成るフォトンカウンティング型ピクセル２次元Ｘ線検出器を用いるものとする。もちろん、その他の２次元Ｘ線検出器、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）２次元Ｘ線検出器や、その他の１次元Ｘ線検出器や、その他の０次元Ｘ線検出器等を用いても良い。
【００４２】
試料支持台１２は、図４において、試料である薄い円形状のウエハ１４ａ及び１４ｂを位置移動しないように固定保持するものである。符号１６はウエハの内部の結晶方位に対して一定の位置関係を持つように形成された方位指標であるオリエンテーション・フラット、いわゆるオリフラである。オリフラに替えて切欠きであるノッチを形成することもある。本実施形態の試料支持台１２は、直径６インチのウエハ１４ａと直径４インチのウエハ１４ｂの２種類を個別的に支持できるようになっている。
【００４３】
試料支持台１２は、円板形状の基台１７と、基台１７の上面から突出している円板形状の突出部１８と、基台１７の外周側面から半径方向に突出している複数（本実施形態では４個のアーム１９とを有している。突出部１８の上面には、中心位置に１個の空気吸引孔２１が設けられ、円周方向に等角度間隔で複数（本実施形態では６個）の空気吸引孔２２が設けられている。
【００４４】
基台１７及び突出部１８の内部には空気取込み口２３に通じる空気通路（図示せず）が設けられており、上記の空気吸引孔２１及び２２はその空気通路につながっている。空気取込み口２３にホースを連結し、そのホースを通して吸引ポンプによって空気を吸引すれば、空気吸引孔２１及び２２から空気を吸引できる。この空気吸引により、突出部１８の上面においてウエハ１４ａ又は１４ｂを吸着して位置移動しないように固定保持できる。
【００４５】
大きい方の６インチウエハ１４ａは、その中心部が突出部１８によって吸着固定保持され、その外周縁部が４つのアーム１９の先端の突出部１９ａによって受けられる。小さい方の４インチウエハ１４ｂは、その中心部が突出部１８によって吸着固定保持され、その外周縁部が突出部１８の半径方向の外側へ所定幅だけリング状に張り出す。
【００４６】
試料支持台１２は、平面図である図３において、２次元平行移動装置２６の上に設けられている。２次元平行移動装置２６は試料支持台１２を水平面内（図３の紙面と平行な面内）で平行移動させる。これにより、試料支持台１２上に固定されている試料、すなわちウエハの所望の領域をＸ線照射位置へ持ち運ぶことができる。試料支持台１２は、必要に応じて、面内回転機構及び／又は傾斜移動機構によって支持することもできる。
【００４７】
Ｘ線測定系４は、Ｘ線源Ｆから出射したＸ線を試料支持台１２上に置かれた試料、すなわちウエハ１４ａ又は１４ｂに照射する。そして、ウエハからＸ線が出た場合には、そのＸ線をＸ線検出器１３によって検出する。Ｘ線の角度と強度とによってＸ線像が求められ、このＸ線像を分析することにより、ウエハの特性、例えば膜厚、密度、結晶性、反り等が求められる。
【００４８】
試料位置調整装置７は、図３に示すように、回転子２９を有している。回転子２９は図３の紙面に対して直交する方向に延びている軸線Ｘ０を中心として任意の角度で回転移動できる。試料であるウエハ１４ａ又は１４ｂを回転子２９の上面に載せた状態でその回転子２９を回転させながら光学的にオリフラを検出することにより、ウエハ１４ａ又は１４ｂをそのオリフラが常に一定の方向を向くように、すなわちウエハ１４ａ又は１４ｂの方位が常に一定の方向を向くように調整できる。
【００４９】
試料搬送装置６は、図５に示すように、パルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータを動力源としている駆動部３１と、駆動部３１の出力軸３１ａに固定された第１回転アーム３２と、第１回転アーム３２内に設けられたパルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータ３３と、電動モータ３３の出力軸に固定された第２回転アーム３４と、第２回転アーム３４内に設けられたパルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータ３６と、電動モータ３６の出力軸に固定された試料保持用アーム３７と、を有している。
【００５０】
第１回転アーム３２は駆動部３１の出力軸３１ａを中心として任意の角度だけ回転できる。第２回転アーム３４は電動モータ３３の出力軸を中心として任意の角度だけ回転できる。試料保持用アーム３７は電動モータ３６の出力軸を中心として任意の角度だけ回転できる。
【００５１】
試料保持用アーム３７の先端は２つの枝部分に分けられた形状となっており、２つの枝部分３７ａに挟まれた空間部分は、図４の突出部１８を収容できる形状及び大きさとなっている。従って、小さなウエハ１４ｂが突出部１８の上面に載せられている状態で、２つの枝部分３７ａが突出部１８を挟む位置まで試料保持用アーム３７を試料支持台１２の上方位置へ差し入れ、さらに試料保持用アーム３７を上方へ移動させることにより、突出部１８の外側へ張り出しているウエハ１４ｂの外周縁部を試料保持用アーム３７の２つの枝部３７ａによって受け取ることができる。
【００５２】
試料保持用アーム３７の枝部分３７ａの先端部には空気吸引用孔３８が開けられている。また、試料保持用アーム３７の内部には空気吸引用孔３８に通じる空気通路が設けられている。また、その空気通路は図示しないホースを通じて吸引ポンプにつながっている。吸引ポンプによって空気を吸引すれば、空気吸引用孔３８から空気を吸引でき、枝部分３７ａ上に載せられたウエハ１４ａ又は１４ｂをこの空気吸引によって固定保持することができる。この固定保持により、試料保持用アーム３７を高速で平行移動させた場合でも、ウエハ１４ａ，１４ｂが試料保持用アーム３７上で滑り移動することを防止できる。
【００５３】
図３において、試料搬送装置６の第１回転アーム３２、第２回転アーム３４及び試料保持用アーム３７を個別に必要な角度だけ回転させることにより、試料保持用アーム３７の先端部分３７ａを、試料室３ａ，３ｂ、試料支持台１２及び試料位置調整装置７の各要素の間で自由に平行移動させることができる。この試料保持用アーム３７の平行移動により、先端部分３７ａ上に載せたウエハ１４ａ，１４ｂを所望の場所へ搬送できる。
【００５４】
図２及び図３において、試料室３ａ，３ｂのそれぞれの内部に、カセット台４１ａ，４１ｂと、ロック装置４２ａ，４２ｂとが設けられている。カセット台４１ａ及び４１ｂの上に、それぞれ、６インチ用カセット４３ａ及び４インチ用カセット４３ｂが載せられている。もちろん、両方のカセット台４１ａ及び４１ｂに６インチ用カセット４３ａを載せても良いし、両方のカセット台４１ａ及び４１ｂに４インチ用カセット４３ｂを載せるようにしても良い。
【００５５】
図６（ａ）は６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂの背面図である。図６（ｂ）は６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂの前面図である。６インチ用カセット４３ａと４インチ用カセット４３ｂは互いに相似形であり、大きさが違うだけなので、図６（ａ）、（ｂ）では両者の大きさの違いを無視して形状だけを示している。
【００５６】
カセット４３ａ，４３ｂはプラスチックの射出成形によって形成されている。カセット４３ａ，４３ｂの内部には、試料である６インチウエハ１４ａ又は４インチウエハ１４ｂをその外周縁部分で支持するための複数の棚用突起４４が形成されている。１つの棚用突起４４によって１枚のウエハ１４ａ，１４ｂが支持され、例えば１つのカセットで２５枚のウエハを支持できるように設定されている。測定を行うにあたっては、カセット４３ａ，４３ｂの上から下へ向かって番号１〜２５がウエハ番号として個々のウエハに付与される。測定条件のデータは、測定者によって個々のウエハ番号ごとに設定される。
【００５７】
図７は一方のカセット台４１ａを拡大して示している。他方のカセット台４１ｂの構成はこのカセット台４１ａの構成と同じである。カセット台４１ａには、位置決め用の複数の突起ブロック４６と、カセット４３ａ，４３ｂが置かれていることを検知するための複数のセンサ４７とが設けられている。センサ４７はバネ等といった弾性要素に付勢されて上方へ突出している接触子を備えている。この接触子がカセット４３ａ，４３ｂの底辺によって押し下げられたことをセンサ４７が検知することにより、カセット４３ａ，４３ｂの存在が検知される。
【００５８】
図８に示すように、６インチ用カセット４３ａ及び４インチ用カセット４３ｂは位置決め用の突起ブロック４６によって図示のようにカセット台４１ａ，４１ｂ上で位置決めされる。そして、カセット４３ａ，４３ｂがカセット台４１ａ，４１ｂ上に置かれると、それらのカセット４３ａ，４３ｂがセンサ４７によって検知される。
【００５９】
図２において、ロック装置４２ａ，４２ｂは後述するコンピュータからの指令に従って動作して、ロック状態又はアンロック状態のいずれかの状態をとることができる。試料カバー８ａ，８ｂが閉状態（図１参照）にあるときにロック装置４２ａ，４２ｂがロック状態にあると、閉状態の試料カバー８ａ，８ｂが開かないように固定、すなわちロックされる。他方、ロック装置４２ａ，４２ｂがアンロック状態にあると、作業者は試料カバー８ａ，８ｂを図２に示すように開くことができる。
【００６０】
Ｘ線測定系４によって１つのウエハに関して測定が行われているとき、そのウエハが収納されていたカセット４３ａ又は４３ｂは試料カバー８ａ又は８ｂによって覆われており、その試料カバー４３ａ又は４３ｂはロック装置４２ａ又は４２ｂによってロック状態に固定されて開くことができないようになっている。これにより、測定中のウエハが所属しているカセット内に収容されている複数のウエハのいずれかが交換されたり、ウエハに何等かの加工が加えられたり、いずれかのウエハが抜き取られたり、といった測定の信頼性を低下させる行為がウエハに加えられることを未然に防止できる。
【００６１】
なお、ロック装置４２ａ，４２ｂが設けられていなかったり、設けられていてもそれらが故障したりしている場合には、測定対象となっているカセット４３ａ，４３ｂを覆っている試料カバー８ａ，８ｂをロックできない。そのため、カセット４３ａ，４３ｂ内のウエハ１４ａ，１４ｂに、測定の信頼性を低下させる行為が加えられるおそれがある。
【００６２】
例えば、カセット４３ａ，４３ｂは前面からだけしかウエハを交換できないので、このカセット４３ａ，４３ｂを試料室３ａ，３ｂから取り出さない限り、ウエハ１４ａ，１４ｂをカセット４３ａ，４３ｂから抜き取ることができない。従って、ロック装置４２ａ，４２ｂが壊れて正常に動作しなくなったときには、ウエハの交換があったか否かを検知するために、カセットが取り出されたかどうかの検査が重要になる。
【００６３】
このことに関し、本実施形態では、センサ４７によってカセット４３ａ，４３ｂを検知しているので、ウエハに何等かの行為を加えるためにカセット４３ａ，４３ｂが持ち上げられたときには、そのことがセンサ４７によって検知される。この検知により測定の信頼性が低下していると判断することができ、場合によってはそのことをディスプレイ等に表示して注意を促すこともできる。
【００６４】
図２、図３及び図７において、試料室３ａ，３ｂに対応した防Ｘ線カバー２の壁部に開口５１が設けられている。そして、この開口５１を開閉するための試料室シャッタ５２が設けられている。この試料室シャッタ５２は昇降ロッド５３の上端に固定されている。昇降ロッド５３は、下部ボックス５４の内部に収容されている昇降駆動装置５６によって駆動されて、自身の軸線方向へ昇降移動する。この昇降移動に従って試料室シャッタ５２が昇降移動する。
【００６５】
試料室シャッタ５２が上方位置に置かれていると、防Ｘ線カバー２の開口５１が閉じられている。これにより、Ｘ線が外部へ漏えいすることが防止される。試料室シャッタ５２が図７の矢印Ａで示すように下方へ降下移動すると、開口５１が開き、防Ｘ線カバー２の内部の測定室と試料室３ａ，３ｂとが空間的につながる。この状態で、図３において、試料搬送装置６の試料保持用アーム３７の平行移動により、試料であるウエハ１４ａ，１４ｂをカセット４１ａ，４１ｂから抜き取って防Ｘ線カバー２の内部へ運んだり、あるいはＸ線測定系４の試料支持台１２からウエハを取り上げてカセット４１ａ，４１ｂへ戻すことができる。
【００６６】
図９は、本実施形態のＸ線測定装置で用いられている制御系の一例の主要部を示している。本実施形態では、制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）６１と、記憶手段としてのメモリ６２と、インターフェース６３，６４とを含んでいるコンピュータによって図２に示した各種の機器要素の動作が制御される。このコンピュータは、例えば図２に示すＸ線測定装置１の近傍に設置されたテーブルの上に設置され、測定者によって操作される。
【００６７】
メモリ６２は、半導体メモリによって構成された内部メモリや、ハードディスク等といった外部メモリ等によって構成されている。このメモリ６２には、Ｘ線測定を機能的に実現するための測定プログラム６６や、測定結果のデータを記憶するための記憶領域である測定結果ファイル６７や、測定のための条件を記憶するための記憶領域である測定条件ファイル６８や、測定を行っているウエハの番号を記憶しておくための記憶領域であるウエハＮｏ記憶領域６９等が設定されている。
【００６８】
ＣＰＵ６１の入力ポートには、キーボード、マウス等といった入力装置７１と、図７のカセット検知用のセンサ４７と、図２のＸ線検出器１３が接続されている。ＣＰＵ６１の出力ポートには、図３のＸ線測定系４を構成する各種のＸ線光学要素と、試料搬送装置６と、試料位置調整装置７と、図２の試料室シャッタ５２のための昇降駆動装置５６と、Ｘ線シャッタ２８と、カバーロック装置４２ａ，４２ｂと、画像表示装置であるディスプレイ４５が接続されている。
【００６９】
以下、図１０、図１１、図１２、図１３に示すフローチャートを用いて、本実施形態のＸ線測定装置の動作を説明する。
本実施形態のＸ線測定装置１の制御系は、１つのカセットの中に収容された複数のウエハに対して自動的に連続してＸ線測定を行う制御モードである主測定モードと、主測定モードに従って測定を行っている途中に他のカセットに対する測定を割り込んで実行させる制御モードである割込み測定モードとの２つの制御モードを有している。
【００７０】
主測定モードは、左右いずれかの試料室３ａ又は３ｂに置かれたカセットに収容されている複数のウエハに対してＸ線測定を自動的に１つずつ連続して行う制御モードである。割込み測定モードは、一方の試料室３ａ又は３ｂに置かれたカセットに対して主測定モードが実行されている状態で、さらに他方の試料室３ｂ又は３ａに他のカセットを置くことにより、そのカセットに対して主測定モードに優先して行われる制御モードである。以下、各測定モードを個別に説明する。
【００７１】
なお、以降の説明では、簡単のため、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置かれたカセットをカセット１と呼び、右側の試料室３ｂに置かれたカセットをカセット２と呼ぶことにする。
【００７２】
（主測定モード）
まず、測定者は、図６において、測定を希望する複数の６インチウエハ１４ａ又は４インチウエハ１４ｂを、それぞれ、６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂへ収納する。本実施形態では、最大で２５枚のウエハをカセットの内部に収容できる。
【００７３】
その後、測定者はウエハ１４ａ又は１４ｂを収容したカセット４３ａ又は４３ｂを、図２の試料室３ａ又は３ｂ内のカセット台４１ａ又は４１ｂの上に置き、さらに試料カバー８ａ又は８ｂを閉じる。本実施形態では、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置くことにし、こうして左側に置かれたカセット４３ａ，４３ｂがカセット１である。なお、本実施形態では左側の試料室３ａに置かれたカセット、すなわちカセット１に対してだけ主測定を行うものとするが、それに代えて、カセット２に対しても主測定を行うようにプログラムすることができることは、もちろんである。
【００７４】
図９の制御系が起動すると、ＣＰＵ６１は自動的に主測定モードを選択して実行する。ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ０１で装置全体の初期設定を行い、ステップＳ０２で入力画面を表示する。入力画面は、例えば図１４に示す画面である。
【００７５】
図８のセンサ４７によって試料室３ａ内に置かれたカセット１が検知されると、ステップＳ０３〜ステップＳ０６においてカセット１及びカセット２に関する画面表示が行われ、例えば図１４に矢印Ｑ１で示すように、カセット１が置かれていることが表示される。なお、試料室３ｂ内にカセット２が置かれている場合には、カセット２について「投入」の表示が行われる。測定者は、カセット１タブ８１をクリックしてカセット１に関するメニュー画面を表示することにより、試料室３ａに置かれたカセット１に関して種々の設定を行うことができる。なお、カセット２タブ８２は、後述する割込み測定モードに関する設定を行うためのタブである。
【００７６】
測定者は、カセット１のメニューにおいてＮｏ．１〜Ｎｏ．２５の試料番号ボタン８３の中から、カセット１に収納したウエハの試料番号と同じ番号をクリックした上で、それらのウエハごとに測定条件を入力する。なお、全選択ボタンをクリックして、一括して全試料に対して同じ条件設定をすることもできる。測定者は、測定条件の入力を終了した後、測定の開始を希望するときに、図１４の測定開始ボタン８４をクリックする。
【００７７】
上記の測定条件としては、例えば、試料に対するＸ線の入射角度や、試料に対するＸ線の入射位置や、スリット、モノクロメータ等といったＸ線光学要素を使用するか使用しないか、等がある。測定条件の入力方法としては、測定者が図９の入力装置７１を通して１つ１つの入力項目に関して入力を行う方法がある。また、図９の測定プログラム６６は使用頻度の高いいくつかの入力項目の組み合わせを予め決定してある測定条件モデルを有しており、測定者はそれらのモデルのうちから希望するものを選択するという方法で測定条件の入力を行うこともできる。
【００７８】
測定者によって測定条件の入力が行われると、ＣＰＵ６１は図１０のステップＳ０７でその入力を確認し、さらにステップＳ０８において、図９の測定条件ファイル６８に試料番号ごとに測定条件を記憶する。その後、ステップＳ０９で測定開始ボタン（図１４の符号８４）がクリックされたかどうかをチェックする。
【００７９】
測定開始が指示されていれば、ＣＰＵ６１はステップＳ１０で図１のカセット１側の試料カバー８ａをロック装置４２ａによってロックして開かないようにする。このロックにより、カセット１に対して測定がおこなわれている間、測定者又は第三者（測定者等という）はカセット１を外部へ取り出すことができず、従って、カセット１内のウエハを他のウエハと交換することができず、これにより、測定の信頼性を高く維持することができる。
【００８０】
ＣＰＵ６１は、次に、ステップＳ１１で、図１のＸ線シャッタ２８を閉じ、図２の試料室シャッタ５２を開く。さらに、ステップＳ１２において、カセット１内のウエハに対して所定の処理を行う。具体的には、図１の試料搬送装置６を用いてカセット１から番号の若いウエハ、例えばＮｏ．１のウエハを取り出し、そのウエハを試料位置調整装置７まで搬送し、図３の回転子２９の上に載せる。試料位置調整装置７は光学的手法によりウエハのオリフラを検知して、そのオリフラが常に一定の位置となるように、すなわちウエハの結晶方位が常に一定方向を向くように、ウエハの位置を回転子２９の回転によって調整する。
【００８１】
ウエハの方位調整が終了すると、試料搬送装置６はウエハを試料支持台１２まで搬送し、そのウエハを試料支持台１２の上に置く。試料支持台１２は空気吸引によりウエハをしっかりと保持する。ウエハは既に試料位置調整装置７によって方位調整が成されているので、試料支持台１２上に置かれたウエハのＸ線測定系のＸ線光軸に対する結晶方位は常に一定である。
【００８２】
その後、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１３において、試料室シャッタ５２を閉じ、Ｘ線シャッタ２８を開き、ステップＳ１４において、試料支持台１２上のウエハ、すなわちカセット１から取り出したウエハに対して、測定者によって指示された測定条件に従ってＸ線測定を実行する。この測定中、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１５において、図８のセンサ４７を用いてカセット１がカセット台４１ａ上に存在しているか否かを監視する。この監視は、カセット１がカセット台４１ａ上から取り外されたか否かを監視するものである。
【００８３】
本実施形態では、図１において、試料カバー８ａがロック装置４２ａによってロックされるので、カセット１が測定中にカセット台４１ａから取り外されるという事態は、基本的には起こり得ない。しかしながら、何等かの緊急事態により、カセット１が意に反してカセット台４１ａから取り外されるという事態が起こる可能性は否定できない。それ故、センサ４７を用いてカセット１の監視を行っているものである。
【００８４】
センサ４７がカセット１を検出しなかった場合には、その旨を図９のディスプレイ４５の画面上に表示する等して、カセット１が外部へ取り出されてカセット１内のウエハが交換されている可能性があることの注意を測定者に喚起する。
【００８５】
以上のようにして図１のＸ線測定系４によって測定が行われている間、測定結果のデータはステップＳ１６において、図９の測定結果ファイル６７に順次に記憶されてゆく。そして、試料支持台１２上の１つのウエハに対して所定のＸ線測定が終了すると、図１１のステップＳ１７においてそのことが確認され、ステップＳ１８で試料室シャッタ５２が開かれ、ステップＳ１９でそのウエハが試料搬送装置６によってカセット１へ戻される。
【００８６】
ステップＳ２０は、図１４においてカセット１タブ８１のメニュー内の中断ボタン８５がクリックされたか否かをチェックするステップである。この中断ボタン８５は、測定者が主測定に代えて割込み測定を行うことを希望するときにクリックされるボタンである。今説明している主測定だけを行う場合には、この中断ボタン８５はクリックされないので、ステップＳ２０では「ＮＯ」と判断され、フローは図１３のステップＳ４７→図１０のＳ１１へ進み、カセット１内の次の試料番号のウエハに対してＸ線測定が自動的に連続して行われる。
【００８７】
こうしてカセット１内の全てのウエハ、例えばＮｏ．２５までの全てのウエハに対してのＸ線測定が終了すると、図１３のステップＳ４７で「ＹＥＳ」と判断され、試料室シャッタ５２を開き（ステップＳ４８）、ウエハをカセット１へ戻し（ステップＳ４９）、その後、制御フローのエンドとなる。以上により、図１の左側の試料室３ａ内に置かれたカセット１内の複数のウエハに対して自動的で連続した測定、すなわち主測定が行われ、個々のウエハに関する測定結果、すなわちＸ線回折像のデータが図９の測定結果ファイル６７の中にウエハごとに蓄積される。
【００８８】
（割込み測定モード）
次に、割込み測定モードについて説明する。
この割込み測定モードは、ある測定者の指示に従って主測定モードに則って測定が行なわれているときに、同じ測定者又は別の測定者が主測定モードに従った測定を一次中断して、異なるカセットに対してＸ線測定を別個に行うものである。
【００８９】
主測定モードと同じ測定者又は別の測定者が割込み測定モードを実行したいと希望する場合、測定者は、まず、割込み測定をしたいと考えている１つ又は複数のウエハを主測定モードに係るカセット（図１の左側の試料室３ａに置かれているカセット１）とは別のカセットに収容する。そして、そのカセットを図２の右側の試料室３ｂ内のカセット台４１ｂ上に置く。このように右側の試料室３ｂ内に置かれたカセットがカセット２である。
【００９０】
次に、測定者は、図１５の入力画面に対して、矢印Ｑ２のようにカセット１タブをクリックしてカセット１に対するメニューを開き、さらに矢印Ｑ３のように中断ボタンをクリックする。これは、カセット１に対するＸ線測定を一時的に中断することを指示する操作である。
【００９１】
次に、測定者は、図１６において、矢印Ｑ４のようにカセット２タブをクリックしてカセット２に対するメニューを開き、試料番号ボタン８３から個々の試料番号を指定しながら、各試料番号に対する測定条件を設定する。そして、割込み測定を行いたいタイミングが到来したときに矢印Ｑ５のように測定開始ボタンをクリックする。
【００９２】
測定者は、割込み測定モードを選択した場合、それまで行っていた主測定を止めてしまうか、あるいは、割込み測定を終了した後に主測定を再開するか、の２通りのいずれかを選択できる。主測定の再開を希望する場合には、図１７に矢印Ｑ６で示すようにカセット２に対して割込み測定を行っているときに、矢印Ｑ７に示すように、カセット１タブをクリックしてカセット１のメニューを表示させた上で、矢印Ｑ８に示すように、測定開始ボタンをクリックする。この操作により、カセット２に対して割込み測定が行われている間に、その割込み測定後に主測定を再開することの予約が行われる。
【００９３】
図９のＣＰＵ６１は、図１１のステップＳ２０において、図１５の中断ボタン（矢印Ｑ３）がクリックされたかどうかをチェックする。これは、測定者が割込み測定モードを選択したか否かをチェックすることである。測定者によって中断ボタンがクリックされていると、ステップＳ２０で「ＹＥＳ」と判定され、カセット１に対して行われていた主測定がステップＳ２１で中断される。そして、図１６に矢印Ｑ９で示すように、主測定（カセット１）が中断されたことが画面上に表示される。
【００９４】
そして、測定者が割込み測定のためにカセット２内のウエハに対して測定条件を入力した場合（図１６参照）には、ステップＳ２２で「ＹＥＳ」と判断され、そして入力された測定条件がステップＳ２３で図９の測定条件ファイル６８に記憶される。さらに、図１６においてカセット２のメニュー画面で測定開始ボタンが矢印Ｑ５のようにクリックされると、図１１のステップＳ２４で「ＹＥＳ」と判断される。
【００９５】
すると、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２５において、それまで主測定を行っていたカセット１に所属するウエハに続く次の試料番号をウエハＮｏ記憶領域６９に記憶する。次に、ＣＰＵ６１は、図１において、カセット２を覆っている試料カバー８ｂをロック装置４２ｂによってロックして開かないように保持する（ステップＳ２６）。これは、割込み測定が行われている間に、カセット２内のウエハに意に反して加工が加えられたり、損傷が加えられたり、他のウエハと交換されたりすることを防止するための措置である。
【００９６】
次に、ステップＳ２７において、割込み測定を希望しているカセット２内のウエハを試料支持台１２へ搬送し、試料室シャッタ５２を閉じ（ステップＳ２８）、さらにそのウエハに対してＸ線測定を行う（ステップＳ２９）。そして、測定結果を測定結果ファイル６７にウエハごとに記憶する（ステップＳ３１）。そのＸ線測定の間、ステップＳ３０において、カセット２が抜き取られたか否かを念のためにチェックする。念のためというのは、カセット２を覆うカバー８ｂはロックされていて開かないようになっているので、基本的にはカセット２は測定者等によって持ち上げられない状態にあるからである。ステップＳ３１においてカセット２の取り上げをチェックすることにより、カセット２内のウエハが交換されたり、傷つけられたりすることにより、測定の信頼性が低下することを防止できる。
【００９７】
次に、ＣＰＵ６１は、カセット２に対して割込み測定を行っている間に測定者によってカセット１に対する測定再開の指示があったかどうか、すなわちカセット１についての続きの測定が予約されたかどうか（図１７参照）を、ステップＳ３２においてチェックする。測定再開の指示があった場合には、ステップＳ３３で再開フラグに「１」を立てる。
【００９８】
次に、１個のウエハについてのＸ線測定が終わるたびに、カセット２内のウエハが順々にＸ線測定に供される（ステップＳ３４で「ＹＥＳ」→ステップＳ３５→ステップＳ３６→ステップＳ３７で「Ｎｏ」→ステップＳ２７）。そして、カセット２内の全てのウエハについて割込み測定が完了すると（ステップＳ３７で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３８でカセット２を覆っている試料カバー８ｂ（図１参照）のロックを解除して、試料カバー８ｂを自由に開けることができる状態にする。
【００９９】
次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３９で再開フラグをチェックして「１」が立っていれば（ステップＳ３９で「ＹＥＳ」）、測定者によってカセット１に対する主測定を再開するものと判断して、ステップＳ２５で記憶された次に主測定すべきウエハ番号をメモリから読出し（ステップＳ４０）、さらに当該ウエハ番号に対応する測定条件をステップＳ４１においてメモリから読出して、カセット１に対する測定を再開する準備をする。
【０１００】
次に、ステップＳ４２において、再開に係る主測定の対象となるウエハをカセット１から取り出し、ステップＳ４３で試料室シャッタ５２を閉じ、さらにステップＳ４４において、そのウエハに対して測定条件の最初から測定を再開し、ステップＳ４６で測定結果をメモリに記憶する。なお、本実施形態では、１個のウエハの測定が終了した後に中断の有無のチェックをすることにしたが、ウエハの測定の途中で中断の有無をチェックすることも可能である。この場合は、カセット１に対する主測定の中断時、ウエハに対しては既にある程度の測定が行われていたので、ステップＳ４４において測定条件の最初から測定を再開すると、ある範囲で測定が重複することになるが、重複したデータはいずれかを削除したり、上書き保存する。
【０１０１】
割込み測定が終了して、主測定が再開されたことは、図１８に矢印Ｑ１０及びＱ１１で示すように、ディスプレイの画面上に表示される。
【０１０２】
割込み測定の終了後に再開されたカセット１に対する主測定の間、ステップＳ４５において、カセット１が抜き取られたか否かを念のためにチェックする。これにより、カセット１内のウエハが交換されたり、傷つけられたりすることにより、測定の信頼性が低下することを防止する。再開後の主測定は、カセット１内の全てのウエハについての測定が終わったときに終了する（ステップＳ４７で「ＹＥＳ」）。
【０１０３】
以上のように、本実施形態のＸ線測定装置においては、カセット４３ａ，４３ｂを置くための場所が防Ｘ線カバーの外側に設けられているので、カセットを置く場所が防Ｘ線カバーの内部に設けられている場合に比べて、割込み測定を行おうとしているカセットを容易に所定の場所におくことができ、それ故、簡単な操作だけで割込み測定を行うことができる。
【０１０４】
また、本実施形態では、図２において、カセット４３ａを覆う試料カバー８ａを設け、カセット４３ｂを覆う試料カバー８ｂを設けた。さらに、閉じられた状態のカセット４３ａ及び４３ｂを、それぞれ、ロック装置４２ａ及び４２ｂによってロック状態、すなわち開かない状態に保持することにした。これらのため、測定者や第三者が測定中にカセットを手で持つことを禁止できる。このことは、ウエハすなわち試料に対して主測定や割込み測定を行っているときに、測定者等がカセットを持ち出してその中にあるウエハを他のウエハと交換することを禁止にしているということである。このため、本実施形態によれば、主測定に対して割込み測定を行うに際して、主測定の信頼性及び割込み測定の信頼性の両方を確保できるということである。
【０１０５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【０１０６】
例えば、上記実施形態では試料として、６インチウエハ及び４インチウエハの２種類を考慮したが、ウエハのサイズはそれらに限られない。
また、試料はウエハに限られず、他の任意の物質を試料とすることができる。但しその場合には、試料を収容するカセットの構成を試料に合わせる必要がある。
【０１０７】
上記実施形態では、２つの試料室を設けたが、試料室を３つ以上設けることも可能である。
【０１０８】
上記実施形態では、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置かれたカセット４３ａ又は４３ｂをカセット１と称し、右側の試料室３ｂに置かれたカセット４３ａ又は４３ｂをカセット２と称し、カセット１に対して主測定を行い、カセット２に対して割込み測定を行った。しかしながら、カセット２に対して主測定を行い、カセット１に対して割込み測定を行うことも可能である。
【０１０９】
上記実施形態では、カセット２に対する割込み測定モードの実行の後にカセット１に対する主測定モードを再開するとき、ウエハＮｏ記憶領域６９に記憶されている試料番号に基づいて主測定モードを当該試料に対して初めから演算することにした。しかしながらこれに代えて、割込み測定が指示されるまでに主測定によって求められた測定結果を記憶しておいて、割込み測定の終了後に主測定を再開する際には、中断する前に得られた測定結果以降の測定結果を中断後の主測定によって求めるようにしても良い。
【０１１０】
上記実施形態では、図２の左側の試料室３ａに置かれたカセット１に対して主測定を行うようにプログラムする場合を例示した。しかしながら、これに代えて、例えば図２の左側の試料室３ａにカセット１が置かれおらず右側の試料室３ｂにカセット２が置かれているだけの場合は、カセット２に対して主測定を行うようにプログラムすることもできる。
【０１１１】
上記の実施形態では、図２の左側の試料室３ａに置かれたカセット１に対して主測定を行い、右側の試料室３ｂに置かれたカセット２に対して割込み測定を行うという制御を行う場合を例示した。しかしながら、これに代えて、カセット１及びカセット２の両方に対して連続して主測定を行い、その途中のいずれかの時点でカセット１又はカセット２を別の割込み測定用のカセットに交換して割込み測定を行い、割込み測定の終了後には割込み測定用のカセットを主測定用のカセット１又はカセット２に再び交換し、主測定を継続して実行するようにプログラムすることもできる。
【符号の説明】
【０１１２】
１．Ｘ線測定装置、 ２．防Ｘ線カバー、 ３ａ，３ｂ．試料室、 ４．Ｘ線測定系、 ６．試料搬送装置、 ７．試料位置調整装置、 ８ａ，８ｂ．試料カバー（試料交換防止手段）、 ９ａ，９ｂ．ヒンジ部、 １０．取っ手、 １１．Ｘ線管、 １２．試料支持台、 １３．Ｘ線検出器、 １４ａ．６インチウエハ（試料）、 １４ｂ．４インチウエハ（試料）、 １６．オリフラ、 １７．基台、 １８．突出部、 １９．アーム、 １９ａ．突出部、 ２１．空気吸引孔、 ２２．空気吸引孔、 ２３．空気取込み口、 ２６．２次元平行移動装置、 ２７．Ｘ線出射窓、 ２８．Ｘ線シャッタ、 ２９．回転子、 ３１．駆動部、 ３１ａ．出力軸、 ３２．第１回転アーム、 ３３．電動モータ、 ３４．第２回転アーム、 ３６．電動モータ、 ３７．試料保持用アーム、 ３７ａ．枝部分、 ３８．空気吸引用孔、 ４１ａ，４１ｂ．カセット台、 ４２ａ，４２ｂ．ロック装置（試料交換防止手段）、 ４３ａ．６インチ用カセット、 ４３ｂ．４インチ用カセット、 ４４．棚用突起、 ４５．ディスプレイ（画像表示装置）、 ４６．突起ブロック、 ４７．センサ（試料交換防止手段）、 ５１．開口、 ５２．試料室シャッタ、 ５３．昇降ロッド、 ５４．下部ボックス、 ５６．昇降駆動装置、 ８１．カセット１タブ、 ８２．カセット２タブ、 ８３．試料番号ボタン、 ８４．測定開始ボタン、 ８５．中断ボタン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主たるＸ線測定を行っている途中に割込み測定を行うことができるＸ線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
防Ｘ線カバーを備えたＸ線測定装置によってウエハの回折線像を求めることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数のウエハを収容したカセットを所定位置に置き、カセット内の複数のウエハの１つをロボットハンドによって試料台へ搬送し、そのウエハに関してＸ線を用いて測定を行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
以上より、複数のウエハを収納したカセットを防Ｘ線カバーの内部に設置し、同じく防Ｘ線カバーの内部に設置したロボットハンドによってウエハを１つずつ試料台へ搬送してＸ線回折測定を行うことは、自明であると考えられる。実際、本出願人はそのような構成を持ったＸ線測定装置を既に市場へ供給している。
【０００４】
ところで、近年、半導体の製造工程及び研究開発工程においては、多数のウエハに対してＸ線を用いた測定を連続的に行うことがある。この場合、主たる連続的な測定を行っているときに、その主たる測定と異なった条件で別のＸ線回折測定を行いたいときがある。このような測定を、以下、主たる測定に対する割込み測定ということにする。
【０００５】
今、上記の従来例から自明のように複数のウエハを収納しているカセットを防Ｘ線カバーの内部に設置した状態で、それら複数のウエハに対してＸ線測定を連続的に行うことを考える。このような主たる連続測定を行っている途中に割込み測定を行うにあたっては、それまで行っていた主たる測定を一旦中断し、防Ｘ線カバーを開け、さらに、割込み測定の対象であるウエハ（「割込みウエハ」という）を収納したカセット（「割込みカセット」という）を元の主たるカセット（「主カセット」という）に替えて防Ｘ線カバー内の所定位置に置き、その割込みウエハに対してＸ線測定を行うという処理を行う必要がある。
【０００６】
そして、割込み測定の終了後に、再びＸ線の発生を止め、防Ｘ線カバーを再び開け、主カセットを割込みカセットに替えて再び防Ｘ線カバー内の所定位置に設置し、さらに測定条件を再び元の主たる条件に戻してから測定を再開する必要がある。しかしながら、主たる測定の中断から再度の主たる測定の再開に至るまでの、このような作業は極めて作業効率が悪かった。
【０００７】
本発明者等は、上記事情に鑑み、Ｘ線回折測定における割込み測定を簡単に行えるようにするために、複数のカセットを置くための場所を防Ｘ線カバーの外部に設け、それらのカセットに対応する部分の防Ｘ線カバーに試料室シャッタを設け、その試料室シャッタの内側にロボットアームを設けるという構成に想到した。
【０００８】
この構成によれば、主カセットに収容された複数の主たるウエハに関して順々にＸ線回折測定を行っている間に、割込みウエハを収容している割込みカセットを防Ｘ線カバーを開くことなくその外部の所定位置に置くことができる。そして、主カセットに対する主たるＸ線回折測定を行っている間の所望のタイミングで割込みカセットに対する割込みのＸ線回折測定を行うことができる。
【０００９】
具体的には、主たるＸ線回折測定を行っているときに割込み測定のタイミングが到来したときには、それまで行っていた主たる測定を一旦中断し、主たる測定に関する必要なデータをメモリに記憶し、防Ｘ線カバーはそのままの状態にしておいて試料室シャッタを開け、Ｘ線測定系内の試料台上の主たるウエハをロボットアームを使って割込みウエハに交換し、試料室シャッタを閉じ、割込み測定を実行し、割込み測定の終了後にはＸ線の発生を中断し、試料室シャッタを再び開け、ロボットアームを使って割込みウエハを主たるウエハに交換し、試料室シャッタを再び閉じ、その後、メモリに記憶しておいたデータに従って元の主たる測定を再び継続して行う、という一連の処理を行うことができる。
【００１０】
この一連の処理により、防Ｘ線カバーを開閉することなく必要最小限の面積である試料室シャッタの開閉を行い、ロボットハンドによるウエハ搬送を行い、そしてメモリを活用したデータ処理を行うことにより、Ｘ線を用いたウエハの特性分析において簡単に割込み測定を行うことができる。
【００１１】
他方、本発明者等は、それぞれが複数のウエハを収容した複数のカセットを置く場所を防Ｘ線カバーの外部に設けて成るＸ線測定装置が特許文献３に開示されていることを知見した。また、Ｘ線測定に関する技術ではないがプローブ測定装置において割込み測定を行うことが特許文献４に開示されていることを知見した。これらは本発明者等による上記の構成、すなわち複数のカセットを置くための場所を防Ｘ線カバーの外部に設け、それらのカセットに対応する部分の防Ｘ線カバーに試料室シャッタを設け、その試料室シャッタの内側にロボットアームを設け、割込み測定を行う前の主たる測定に関するデータをメモリに記憶する、という構成に関連するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１０１４７５号公報（第１０頁、［００４５］段落、図５）
【特許文献２】特開２００１−１１６７０７号公報（第４頁、図１）
【特許文献３】特開２００６−１５３７６７号公報（第１２頁、図２２）
【特許文献４】特許第２８３２７４１号公報（第２頁第３欄、第４頁第７欄、図１〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献３には、防Ｘ線カバーの外部にカセット置き場を設けることと割込み測定との関連についての記載は全く認められない。また、特許文献４には、割込み測定をＸ線測定との関連においてどのように実現するかの具体的な記載は全く認められない。
【００１４】
本発明は、上記の知見に鑑みて成されたものであって、Ｘ線測定における割込み測定を簡単な操作だけで行うことができるＸ線測定装置を提供することを目的とする。また、本発明は、主たる測定に対して割込み測定を行うに際して、主たる測定の信頼性及び割込み測定の信頼性の両方を確保できるＸ線測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置は、試料支持台を含んでいるＸ線測定系を収容しＸ線の漏洩を防止する防Ｘ線カバーと、当該防Ｘ線カバーの外側に設けられた複数のカセット台と、複数の試料を収容でき前記複数のカセット台のそれぞれの上に載せられる複数のカセットと、前記複数のカセット台に対向する部分の前記防Ｘ線カバーに設けられた開口と、Ｘ線を遮蔽できる材料によって形成されており前記防Ｘ線カバーの開口を開閉する試料室シャッタと、前記防Ｘ線カバーの内部に設けられており、前記カセットと前記試料支持台との間で前記防Ｘ線カバーの開口を通して前記試料を搬送する試料搬送手段と、前記複数のカセットの１つに対する主測定を実現す、前記複数のカセットの他の１つに対する割込み測定を実現する割込み測定モードとを有しており、前記主測定モードと前記割込み測定モードとの間で前記試料室シャッタの開閉によって前記防Ｘ線カバーの開口を開閉し、前記防Ｘ線カバーの開口が開状態のときに当該開口を通して前記試料搬送手段によって試料を搬送させる制御を行う制御手段と、前記複数のカセット台上に置かれたカセット内の試料が前記主測定モード中又は前記割込み測定モード中に他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るＸ線測定装置によれば、カセットを置くための場所が防Ｘ線カバーの外側に設けられているので、カセットを置く場所が防Ｘ線カバーの内部に設けられている場合に比べて、割込み測定を行おうとしているカセットを容易に所定の場所におくことができ、それ故、簡単な操作だけで割込み測定を行うことができる。
【００１７】
また、本発明では、カセット台上に置かれたカセット内の試料が他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段、例えばカセットを覆う試料カバーとその試料カバーを開移動不能にロックするロック装置とから成る手段、を設けたので、主測定及び割込み測定の際に測定者等がＸ線測定装置の近傍に居ない場合でも、試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることがなくなり、それ故、主測定及び割込み測定の両方の信頼性を高く維持できる。
【００１８】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記試料交換防止手段は、前記カセット台及び当該カセット台上に置かれた前記カセットを包囲し開閉可能であるカバーと、当該カバーを開き移動不能に保持するロック手段とを有することができる。この構成により、カセット内の試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることを防止でき、測定の信頼性を高く維持できる。
【００１９】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記試料交換防止手段は、前記カセットが前記カセット台上から取り外されたことを検出するセンサと、当該センサの出力信号に基づいて画像表示手段上に表示を行う表示制御手段とを有することができる。この構成により、カセット内の試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることを防止でき、測定の信頼性を高く維持できる。
【００２０】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記制御手段は、前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記カセットから前記試料支持台上へ試料を搬送し、前記試料室シャッタを閉状態にして前記主測定モードを実行し、当該主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、当該主測定モードの実行を中断し、当該中断後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、当該交換後に前記試料室シャッタを閉状態にして前記割込み測定モードを実行し、当該割込み測定モードの終了後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、当該交換後に前記主測定モードを再開することができる。
【００２１】
この構成により、主測定や割込み測定に供される複数の試料を収容したカセットを防Ｘ線カバーの外側に配置した場合でも、防Ｘ線カバーの外側にある試料を簡単な操作だけで防Ｘ線カバーの内部に設置してある試料支持台へ搬送できる。
【００２２】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置は、試料番号に関連して測定条件を記憶する測定条件記憶手段と、試料番号を記憶する試料番号記憶手段と、をさらに有することができ、前記制御手段は、前記主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、そのときに測定に供されていたウエハの試料番号を前記試料番号記憶手段に記憶させ、前記割込み測定モードの終了後に前記主測定モードを再開する際、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号及び前記測定条件記憶手段に記憶されている測定条件に従って前記主測定モードを再開することができる。
【００２３】
この構成によれば、主測定と割込み測定との切り替えを正確に行うことができ、両方の測定の信頼性を高く維持できる。
【００２４】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して初めから主測定モードを演算することができる。
この構成によれば、中断された主測定が１つの試料に対してどの段階まで行われたかを気にすることなく、中断された主測定を割込み測定の終了後に再開できるので、制御が簡単である。
【００２５】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置は、測定結果を記憶する測定結果記憶手段をさらに有することができ、前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して中断時までに得られた測定結果以降の測定結果を求める主測定モードを演算することができる。
【００２６】
この構成によれば、割込み測定の終了後に再開される主測定は、中断されたときまでに１つの試料に関して完了した測定経過に引き続いて行われるので、測定時間が必要以上に長くかからない。このことは、主測定が長い測定時間を必要とする種類の測定であるときに、測定時間を節約できるという効果を奏する。
【００２７】
本発明に係る割込み測定可能なＸ線測定装置において、前記Ｘ線測定系は、Ｘ線を発生するＸ線管と、当該Ｘ線管のＸ線出射窓を開閉するＸ線シャッタとを有することができる。そして、前記制御手段は、前記試料室シャッタを開けるときは、前記Ｘ線シャッタを閉じてから前記試料室シャッタを開け、前記Ｘ線シャッタを開けるときは、前記試料室シャッタを閉じてから前記Ｘ線シャッタを開けることができる。
【００２８】
この構成によれば、主測定や割込み測定に供される複数の試料を収容したカセットを防Ｘ線カバーの外側に配置した場合であって、防Ｘ線カバーの内側と外側とにわたって試料を搬送するときでも、防Ｘ線カバーの外部にＸ線が漏えいすることを確実に防止できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るＸ線測定装置によれば、カセットを置くための場所が防Ｘ線カバーの外側に設けられているので、カセットを置く場所が防Ｘ線カバーの内部に設けられている場合に比べて、割込み測定を行おうとしているカセットを容易に所定の場所におくことができ、それ故、簡単な操作だけで割込み測定を行うことができる。
【００３０】
また、本発明では、カセット台上に置かれたカセット内の試料が他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段、例えばカセットを覆う試料カバーとその試料カバーを開移動不能にロックするロック装置とから成る手段、を設けたので、主測定及び割込み測定の際に測定者等がＸ線測定装置の近傍に居ない場合でも、試料が測定者等の意に反して他の試料と交換されることがなくなり、それ故、主測定及び割込み測定の両方の信頼性を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１のＸ線測定装置の主要部である試料室のカバーを開いた状態を示す斜視図である。
【図３】図１の矢印Ｂ−Ｂ線に従った平面断面図である。
【図４】図１のＸ線測定装置の他の主要部である試料支持台及び試料であるウエハを示す斜視図である。
【図５】図１のＸ線測定装置のさらに他の主要部である試料搬送装置を示す斜視図である。
【図６】図１のＸ線測定装置において試料であるウエハを収容するために用いるカセットを示す斜視図である。
【図７】図２のＸ線測定装置の主要部を拡大して示す斜視図である。
【図８】図７の機構の主要部であるカセット台の平面図である。
【図９】図１のＸ線測定装置で用いる制御系の一例を示すブロック図である。
【図１０】図９の制御系によって実行される制御の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートに引き続くフローチャートである。
【図１２】図１１のフローチャートに引き続くフローチャートである。
【図１３】図１２のフローチャートに引き続くフローチャートである。
【図１４】図９の制御系に含まれるディスプレイの画面に表示される入力用画面を示す図である。
【図１５】図１４の入力用画面の１つの使用例を示す図である。
【図１６】図１４の入力用画面の他の使用例を示す図である。
【図１７】図１４の入力用画面のさらに他の使用例を示す図である。
【図１８】図１４の入力用画面のさらに他の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係るＸ線測定装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
【００３３】
図１、図２及び図３は本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態を示している。本実施形態のＸ線測定装置は、半導体装置の基板であるウエハの特性、例えば膜厚、密度、結晶性、反り等を分析するために必要となるＸ線像を得るためのＸ線測定を行うものとする。
【００３４】
ここに示すＸ線測定装置１は、Ｘ線の漏洩を防止する防Ｘ線カバー２と、防Ｘ線カバー２の外部に設けられた複数（本実施形態では２個）の試料室３ａ，３ｂとを有している。試料室３ａと試料室３ｂは互いに隣接している。防Ｘ線カバー２の内部には、Ｘ線測定系４と、試料搬送装置６と、試料位置調整装置７とが設けられている。
【００３５】
試料室３ａは、閉位置にある立方体形状又は直方体形状の箱体である試料カバー８ａによって区画されている空間領域である。試料室３ｂは、閉位置にある立方体形状又は直方体形状の箱体である試料カバー８ｂによって区画されている空間領域である。試料カバー８ａ，８ｂは、透明、半透明又は不透明で、一定の板厚のプラスチックによって形成されている。
【００３６】
試料カバー８ａ，８ｂは、それぞれ、下端のヒンジ部９ａ，９ｂを中心として正面から見て左右方向へ回転移動可能であり、図１に示す閉位置と図２に示す開位置との間で回転移動できる。符号１０は試料カバー８ａ，８ｂを回転移動させる際に作業者が把持する取っ手を示している。
【００３７】
Ｘ線測定系４は、試料を支持する試料支持台１２と、試料支持台１２に対する一方の側に配設されていてＸ線管１１を含んでいる入射光学系と、試料支持台１２に対する他方の側に配設されていてＸ線検出器１３を含んでいる受光光学系とを有している。入射光学系は、必要に応じてＸ線管１１以外の適宜のＸ線光学要素、例えば発散スリット、ソーラスリット、モノクロメータ等から必要に応じて選択して構成される。受光光学系は、Ｘ線検出器１３以外に、散乱スリット、受光スリット、ソーラスリット、モノクロメータ等から必要に応じて選択して構成される。入射光学系、試料支持台１２及び受光光学系は図示しないゴニオメータ（測角器）に支持されている。ゴニオメータは、試料支持台１２に対する入射光学系の角度及び試料支持台１２に対する受光光学系の角度を測角する。
【００３８】
Ｘ線管１１はその内部に、例えば、通電によって熱電子を放出するフィラメントすなわち陰極（図示せず）と、陰極に対向して配置されたターゲットすなわち対陰極（図示せず）とを有している。通電により陰極から放出された電子束が対陰極の表面に衝突した領域からＸ線が放射される。この領域がＸ線焦点である。強度の強いＸ線が必要な場合はターゲットとしてロータターゲット（回転対陰極）が用いられる。
【００３９】
Ｘ線焦点は、通常、一方向に長い形状であり、Ｘ線焦点から放射されるＸ線をＸ線焦点の長手側から取り出したＸ線はその断面形状が長方形状であり、いわゆるライフォーカスのＸ線ビームとなる。一方、Ｘ線焦点から放射されるＸ線をＸ線焦点の短手側から取り出したＸ線はその断面形状が円形又は矩形のドット状であり、いわゆるポイントフォーカスのＸ線ビームとなる。本実施形態では測定の種類に応じてラインフォーカス又はポイントフォーカスのＸ線ビームを選択して使用する。
【００４０】
符号Ｆはターゲット上のＸ線焦点を示しており、これがＸ線を発生するＸ線源として機能している。Ｘ線管１１のＸ線出射窓２７にはＸ線シャッタ２８が設けられている。Ｘ線シャッタ２８は通電によって開閉し、開状態でＸ線を通過させ、閉状態でＸ線の通過を遮断する。
【００４１】
Ｘ線検出器１３は、Ｘ線を検出してその強度に応じた信号を出力するＸ線光学要素である。本実施形態では、Ｘ線によって励起されるフォトンを直接に電気信号に変換して出力する構成のピクセルを複数個、縦横に、すなわちマトリクス状に配列して成るフォトンカウンティング型ピクセル２次元Ｘ線検出器を用いるものとする。もちろん、その他の２次元Ｘ線検出器、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）２次元Ｘ線検出器や、その他の１次元Ｘ線検出器や、その他の０次元Ｘ線検出器等を用いても良い。
【００４２】
試料支持台１２は、図４において、試料である薄い円形状のウエハ１４ａ及び１４ｂを位置移動しないように固定保持するものである。符号１６はウエハの内部の結晶方位に対して一定の位置関係を持つように形成された方位指標であるオリエンテーション・フラット、いわゆるオリフラである。オリフラに替えて切欠きであるノッチを形成することもある。本実施形態の試料支持台１２は、直径６インチのウエハ１４ａと直径４インチのウエハ１４ｂの２種類を個別的に支持できるようになっている。
【００４３】
試料支持台１２は、円板形状の基台１７と、基台１７の上面から突出している円板形状の突出部１８と、基台１７の外周側面から半径方向に突出している複数（本実施形態では４個のアーム１９とを有している。突出部１８の上面には、中心位置に１個の空気吸引孔２１が設けられ、円周方向に等角度間隔で複数（本実施形態では６個）の空気吸引孔２２が設けられている。
【００４４】
基台１７及び突出部１８の内部には空気取込み口２３に通じる空気通路（図示せず）が設けられており、上記の空気吸引孔２１及び２２はその空気通路につながっている。空気取込み口２３にホースを連結し、そのホースを通して吸引ポンプによって空気を吸引すれば、空気吸引孔２１及び２２から空気を吸引できる。この空気吸引により、突出部１８の上面においてウエハ１４ａ又は１４ｂを吸着して位置移動しないように固定保持できる。
【００４５】
大きい方の６インチウエハ１４ａは、その中心部が突出部１８によって吸着固定保持され、その外周縁部が４つのアーム１９の先端の突出部１９ａによって受けられる。小さい方の４インチウエハ１４ｂは、その中心部が突出部１８によって吸着固定保持され、その外周縁部が突出部１８の半径方向の外側へ所定幅だけリング状に張り出す。
【００４６】
試料支持台１２は、平面図である図３において、２次元平行移動装置２６の上に設けられている。２次元平行移動装置２６は試料支持台１２を水平面内（図３の紙面と平行な面内）で平行移動させる。これにより、試料支持台１２上に固定されている試料、すなわちウエハの所望の領域をＸ線照射位置へ持ち運ぶことができる。試料支持台１２は、必要に応じて、面内回転機構及び／又は傾斜移動機構によって支持することもできる。
【００４７】
Ｘ線測定系４は、Ｘ線源Ｆから出射したＸ線を試料支持台１２上に置かれた試料、すなわちウエハ１４ａ又は１４ｂに照射する。そして、ウエハからＸ線が出た場合には、そのＸ線をＸ線検出器１３によって検出する。Ｘ線の角度と強度とによってＸ線像が求められ、このＸ線像を分析することにより、ウエハの特性、例えば膜厚、密度、結晶性、反り等が求められる。
【００４８】
試料位置調整装置７は、図３に示すように、回転子２９を有している。回転子２９は図３の紙面に対して直交する方向に延びている軸線Ｘ０を中心として任意の角度で回転移動できる。試料であるウエハ１４ａ又は１４ｂを回転子２９の上面に載せた状態でその回転子２９を回転させながら光学的にオリフラを検出することにより、ウエハ１４ａ又は１４ｂをそのオリフラが常に一定の方向を向くように、すなわちウエハ１４ａ又は１４ｂの方位が常に一定の方向を向くように調整できる。
【００４９】
試料搬送装置６は、図５に示すように、パルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータを動力源としている駆動部３１と、駆動部３１の出力軸３１ａに固定された第１回転アーム３２と、第１回転アーム３２内に設けられたパルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータ３３と、電動モータ３３の出力軸に固定された第２回転アーム３４と、第２回転アーム３４内に設けられたパルスモータ、サーボモータ等といった回転角度を制御可能な電動モータ３６と、電動モータ３６の出力軸に固定された試料保持用アーム３７と、を有している。
【００５０】
第１回転アーム３２は駆動部３１の出力軸３１ａを中心として任意の角度だけ回転できる。第２回転アーム３４は電動モータ３３の出力軸を中心として任意の角度だけ回転できる。試料保持用アーム３７は電動モータ３６の出力軸を中心として任意の角度だけ回転できる。
【００５１】
試料保持用アーム３７の先端は２つの枝部分に分けられた形状となっており、２つの枝部分３７ａに挟まれた空間部分は、図４の突出部１８を収容できる形状及び大きさとなっている。従って、小さなウエハ１４ｂが突出部１８の上面に載せられている状態で、２つの枝部分３７ａが突出部１８を挟む位置まで試料保持用アーム３７を試料支持台１２の上方位置へ差し入れ、さらに試料保持用アーム３７を上方へ移動させることにより、突出部１８の外側へ張り出しているウエハ１４ｂの外周縁部を試料保持用アーム３７の２つの枝部３７ａによって受け取ることができる。
【００５２】
試料保持用アーム３７の枝部分３７ａの先端部には空気吸引用孔３８が開けられている。また、試料保持用アーム３７の内部には空気吸引用孔３８に通じる空気通路が設けられている。また、その空気通路は図示しないホースを通じて吸引ポンプにつながっている。吸引ポンプによって空気を吸引すれば、空気吸引用孔３８から空気を吸引でき、枝部分３７ａ上に載せられたウエハ１４ａ又は１４ｂをこの空気吸引によって固定保持することができる。この固定保持により、試料保持用アーム３７を高速で平行移動させた場合でも、ウエハ１４ａ，１４ｂが試料保持用アーム３７上で滑り移動することを防止できる。
【００５３】
図３において、試料搬送装置６の第１回転アーム３２、第２回転アーム３４及び試料保持用アーム３７を個別に必要な角度だけ回転させることにより、試料保持用アーム３７の先端部分３７ａを、試料室３ａ，３ｂ、試料支持台１２及び試料位置調整装置７の各要素の間で自由に平行移動させることができる。この試料保持用アーム３７の平行移動により、先端部分３７ａ上に載せたウエハ１４ａ，１４ｂを所望の場所へ搬送できる。
【００５４】
図２及び図３において、試料室３ａ，３ｂのそれぞれの内部に、カセット台４１ａ，４１ｂと、ロック装置４２ａ，４２ｂとが設けられている。カセット台４１ａ及び４１ｂの上に、それぞれ、６インチ用カセット４３ａ及び４インチ用カセット４３ｂが載せられている。もちろん、両方のカセット台４１ａ及び４１ｂに６インチ用カセット４３ａを載せても良いし、両方のカセット台４１ａ及び４１ｂに４インチ用カセット４３ｂを載せるようにしても良い。
【００５５】
図６（ａ）は６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂの背面図である。図６（ｂ）は６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂの前面図である。６インチ用カセット４３ａと４インチ用カセット４３ｂは互いに相似形であり、大きさが違うだけなので、図６（ａ）、（ｂ）では両者の大きさの違いを無視して形状だけを示している。
【００５６】
カセット４３ａ，４３ｂはプラスチックの射出成形によって形成されている。カセット４３ａ，４３ｂの内部には、試料である６インチウエハ１４ａ又は４インチウエハ１４ｂをその外周縁部分で支持するための複数の棚用突起４４が形成されている。１つの棚用突起４４によって１枚のウエハ１４ａ，１４ｂが支持され、例えば１つのカセットで２５枚のウエハを支持できるように設定されている。測定を行うにあたっては、カセット４３ａ，４３ｂの上から下へ向かって番号１〜２５がウエハ番号として個々のウエハに付与される。測定条件のデータは、測定者によって個々のウエハ番号ごとに設定される。
【００５７】
図７は一方のカセット台４１ａを拡大して示している。他方のカセット台４１ｂの構成はこのカセット台４１ａの構成と同じである。カセット台４１ａには、位置決め用の複数の突起ブロック４６と、カセット４３ａ，４３ｂが置かれていることを検知するための複数のセンサ４７とが設けられている。センサ４７はバネ等といった弾性要素に付勢されて上方へ突出している接触子を備えている。この接触子がカセット４３ａ，４３ｂの底辺によって押し下げられたことをセンサ４７が検知することにより、カセット４３ａ，４３ｂの存在が検知される。
【００５８】
図８に示すように、６インチ用カセット４３ａ及び４インチ用カセット４３ｂは位置決め用の突起ブロック４６によって図示のようにカセット台４１ａ，４１ｂ上で位置決めされる。そして、カセット４３ａ，４３ｂがカセット台４１ａ，４１ｂ上に置かれると、それらのカセット４３ａ，４３ｂがセンサ４７によって検知される。
【００５９】
図２において、ロック装置４２ａ，４２ｂは後述するコンピュータからの指令に従って動作して、ロック状態又はアンロック状態のいずれかの状態をとることができる。試料カバー８ａ，８ｂが閉状態（図１参照）にあるときにロック装置４２ａ，４２ｂがロック状態にあると、閉状態の試料カバー８ａ，８ｂが開かないように固定、すなわちロックされる。他方、ロック装置４２ａ，４２ｂがアンロック状態にあると、作業者は試料カバー８ａ，８ｂを図２に示すように開くことができる。
【００６０】
Ｘ線測定系４によって１つのウエハに関して測定が行われているとき、そのウエハが収納されていたカセット４３ａ又は４３ｂは試料カバー８ａ又は８ｂによって覆われており、その試料カバー４３ａ又は４３ｂはロック装置４２ａ又は４２ｂによってロック状態に固定されて開くことができないようになっている。これにより、測定中のウエハが所属しているカセット内に収容されている複数のウエハのいずれかが交換されたり、ウエハに何等かの加工が加えられたり、いずれかのウエハが抜き取られたり、といった測定の信頼性を低下させる行為がウエハに加えられることを未然に防止できる。
【００６１】
なお、ロック装置４２ａ，４２ｂが設けられていなかったり、設けられていてもそれらが故障したりしている場合には、測定対象となっているカセット４３ａ，４３ｂを覆っている試料カバー８ａ，８ｂをロックできない。そのため、カセット４３ａ，４３ｂ内のウエハ１４ａ，１４ｂに、測定の信頼性を低下させる行為が加えられるおそれがある。
【００６２】
例えば、カセット４３ａ，４３ｂは前面からだけしかウエハを交換できないので、このカセット４３ａ，４３ｂを試料室３ａ，３ｂから取り出さない限り、ウエハ１４ａ，１４ｂをカセット４３ａ，４３ｂから抜き取ることができない。従って、ロック装置４２ａ，４２ｂが壊れて正常に動作しなくなったときには、ウエハの交換があったか否かを検知するために、カセットが取り出されたかどうかの検査が重要になる。
【００６３】
このことに関し、本実施形態では、センサ４７によってカセット４３ａ，４３ｂを検知しているので、ウエハに何等かの行為を加えるためにカセット４３ａ，４３ｂが持ち上げられたときには、そのことがセンサ４７によって検知される。この検知により測定の信頼性が低下していると判断することができ、場合によってはそのことをディスプレイ等に表示して注意を促すこともできる。
【００６４】
図２、図３及び図７において、試料室３ａ，３ｂに対応した防Ｘ線カバー２の壁部に開口５１が設けられている。そして、この開口５１を開閉するための試料室シャッタ５２が設けられている。この試料室シャッタ５２は昇降ロッド５３の上端に固定されている。昇降ロッド５３は、下部ボックス５４の内部に収容されている昇降駆動装置５６によって駆動されて、自身の軸線方向へ昇降移動する。この昇降移動に従って試料室シャッタ５２が昇降移動する。
【００６５】
試料室シャッタ５２が上方位置に置かれていると、防Ｘ線カバー２の開口５１が閉じられている。これにより、Ｘ線が外部へ漏えいすることが防止される。試料室シャッタ５２が図７の矢印Ａで示すように下方へ降下移動すると、開口５１が開き、防Ｘ線カバー２の内部の測定室と試料室３ａ，３ｂとが空間的につながる。この状態で、図３において、試料搬送装置６の試料保持用アーム３７の平行移動により、試料であるウエハ１４ａ，１４ｂをカセット４１ａ，４１ｂから抜き取って防Ｘ線カバー２の内部へ運んだり、あるいはＸ線測定系４の試料支持台１２からウエハを取り上げてカセット４１ａ，４１ｂへ戻すことができる。
【００６６】
図９は、本実施形態のＸ線測定装置で用いられている制御系の一例の主要部を示している。本実施形態では、制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）６１と、記憶手段としてのメモリ６２と、インターフェース６３，６４とを含んでいるコンピュータによって図２に示した各種の機器要素の動作が制御される。このコンピュータは、例えば図２に示すＸ線測定装置１の近傍に設置されたテーブルの上に設置され、測定者によって操作される。
【００６７】
メモリ６２は、半導体メモリによって構成された内部メモリや、ハードディスク等といった外部メモリ等によって構成されている。このメモリ６２には、Ｘ線測定を機能的に実現するための測定プログラム６６や、測定結果のデータを記憶するための記憶領域である測定結果ファイル６７や、測定のための条件を記憶するための記憶領域である測定条件ファイル６８や、測定を行っているウエハの番号を記憶しておくための記憶領域であるウエハＮｏ記憶領域６９等が設定されている。
【００６８】
ＣＰＵ６１の入力ポートには、キーボード、マウス等といった入力装置７１と、図７のカセット検知用のセンサ４７と、図２のＸ線検出器１３が接続されている。ＣＰＵ６１の出力ポートには、図３のＸ線測定系４を構成する各種のＸ線光学要素と、試料搬送装置６と、試料位置調整装置７と、図２の試料室シャッタ５２のための昇降駆動装置５６と、Ｘ線シャッタ２８と、カバーロック装置４２ａ，４２ｂと、画像表示装置であるディスプレイ４５が接続されている。
【００６９】
以下、図１０、図１１、図１２、図１３に示すフローチャートを用いて、本実施形態のＸ線測定装置の動作を説明する。
本実施形態のＸ線測定装置１の制御系は、１つのカセットの中に収容された複数のウエハに対して自動的に連続してＸ線測定を行う制御モードである主測定モードと、主測定モードに従って測定を行っている途中に他のカセットに対する測定を割り込んで実行させる制御モードである割込み測定モードとの２つの制御モードを有している。
【００７０】
主測定モードは、左右いずれかの試料室３ａ又は３ｂに置かれたカセットに収容されている複数のウエハに対してＸ線測定を自動的に１つずつ連続して行う制御モードである。割込み測定モードは、一方の試料室３ａ又は３ｂに置かれたカセットに対して主測定モードが実行されている状態で、さらに他方の試料室３ｂ又は３ａに他のカセットを置くことにより、そのカセットに対して主測定モードに優先して行われる制御モードである。以下、各測定モードを個別に説明する。
【００７１】
なお、以降の説明では、簡単のため、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置かれたカセットをカセット１と呼び、右側の試料室３ｂに置かれたカセットをカセット２と呼ぶことにする。
【００７２】
（主測定モード）
まず、測定者は、図６において、測定を希望する複数の６インチウエハ１４ａ又は４インチウエハ１４ｂを、それぞれ、６インチ用カセット４３ａ又は４インチ用カセット４３ｂへ収納する。本実施形態では、最大で２５枚のウエハをカセットの内部に収容できる。
【００７３】
その後、測定者はウエハ１４ａ又は１４ｂを収容したカセット４３ａ又は４３ｂを、図２の試料室３ａ又は３ｂ内のカセット台４１ａ又は４１ｂの上に置き、さらに試料カバー８ａ又は８ｂを閉じる。本実施形態では、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置くことにし、こうして左側に置かれたカセット４３ａ，４３ｂがカセット１である。なお、本実施形態では左側の試料室３ａに置かれたカセット、すなわちカセット１に対してだけ主測定を行うものとするが、それに代えて、カセット２に対しても主測定を行うようにプログラムすることができることは、もちろんである。
【００７４】
図９の制御系が起動すると、ＣＰＵ６１は自動的に主測定モードを選択して実行する。ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ０１で装置全体の初期設定を行い、ステップＳ０２で入力画面を表示する。入力画面は、例えば図１４に示す画面である。
【００７５】
図８のセンサ４７によって試料室３ａ内に置かれたカセット１が検知されると、ステップＳ０３〜ステップＳ０６においてカセット１及びカセット２に関する画面表示が行われ、例えば図１４に矢印Ｑ１で示すように、カセット１が置かれていることが表示される。なお、試料室３ｂ内にカセット２が置かれている場合には、カセット２について「投入」の表示が行われる。測定者は、カセット１タブ８１をクリックしてカセット１に関するメニュー画面を表示することにより、試料室３ａに置かれたカセット１に関して種々の設定を行うことができる。なお、カセット２タブ８２は、後述する割込み測定モードに関する設定を行うためのタブである。
【００７６】
測定者は、カセット１のメニューにおいてＮｏ．１〜Ｎｏ．２５の試料番号ボタン８３の中から、カセット１に収納したウエハの試料番号と同じ番号をクリックした上で、それらのウエハごとに測定条件を入力する。なお、全選択ボタンをクリックして、一括して全試料に対して同じ条件設定をすることもできる。測定者は、測定条件の入力を終了した後、測定の開始を希望するときに、図１４の測定開始ボタン８４をクリックする。
【００７７】
上記の測定条件としては、例えば、試料に対するＸ線の入射角度や、試料に対するＸ線の入射位置や、スリット、モノクロメータ等といったＸ線光学要素を使用するか使用しないか、等がある。測定条件の入力方法としては、測定者が図９の入力装置７１を通して１つ１つの入力項目に関して入力を行う方法がある。また、図９の測定プログラム６６は使用頻度の高いいくつかの入力項目の組み合わせを予め決定してある測定条件モデルを有しており、測定者はそれらのモデルのうちから希望するものを選択するという方法で測定条件の入力を行うこともできる。
【００７８】
測定者によって測定条件の入力が行われると、ＣＰＵ６１は図１０のステップＳ０７でその入力を確認し、さらにステップＳ０８において、図９の測定条件ファイル６８に試料番号ごとに測定条件を記憶する。その後、ステップＳ０９で測定開始ボタン（図１４の符号８４）がクリックされたかどうかをチェックする。
【００７９】
測定開始が指示されていれば、ＣＰＵ６１はステップＳ１０で図１のカセット１側の試料カバー８ａをロック装置４２ａによってロックして開かないようにする。このロックにより、カセット１に対して測定がおこなわれている間、測定者又は第三者（測定者等という）はカセット１を外部へ取り出すことができず、従って、カセット１内のウエハを他のウエハと交換することができず、これにより、測定の信頼性を高く維持することができる。
【００８０】
ＣＰＵ６１は、次に、ステップＳ１１で、図１のＸ線シャッタ２８を閉じ、図２の試料室シャッタ５２を開く。さらに、ステップＳ１２において、カセット１内のウエハに対して所定の処理を行う。具体的には、図１の試料搬送装置６を用いてカセット１から番号の若いウエハ、例えばＮｏ．１のウエハを取り出し、そのウエハを試料位置調整装置７まで搬送し、図３の回転子２９の上に載せる。試料位置調整装置７は光学的手法によりウエハのオリフラを検知して、そのオリフラが常に一定の位置となるように、すなわちウエハの結晶方位が常に一定方向を向くように、ウエハの位置を回転子２９の回転によって調整する。
【００８１】
ウエハの方位調整が終了すると、試料搬送装置６はウエハを試料支持台１２まで搬送し、そのウエハを試料支持台１２の上に置く。試料支持台１２は空気吸引によりウエハをしっかりと保持する。ウエハは既に試料位置調整装置７によって方位調整が成されているので、試料支持台１２上に置かれたウエハのＸ線測定系のＸ線光軸に対する結晶方位は常に一定である。
【００８２】
その後、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１３において、試料室シャッタ５２を閉じ、Ｘ線シャッタ２８を開き、ステップＳ１４において、試料支持台１２上のウエハ、すなわちカセット１から取り出したウエハに対して、測定者によって指示された測定条件に従ってＸ線測定を実行する。この測定中、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１５において、図８のセンサ４７を用いてカセット１がカセット台４１ａ上に存在しているか否かを監視する。この監視は、カセット１がカセット台４１ａ上から取り外されたか否かを監視するものである。
【００８３】
本実施形態では、図１において、試料カバー８ａがロック装置４２ａによってロックされるので、カセット１が測定中にカセット台４１ａから取り外されるという事態は、基本的には起こり得ない。しかしながら、何等かの緊急事態により、カセット１が意に反してカセット台４１ａから取り外されるという事態が起こる可能性は否定できない。それ故、センサ４７を用いてカセット１の監視を行っているものである。
【００８４】
センサ４７がカセット１を検出しなかった場合には、その旨を図９のディスプレイ４５の画面上に表示する等して、カセット１が外部へ取り出されてカセット１内のウエハが交換されている可能性があることの注意を測定者に喚起する。
【００８５】
以上のようにして図１のＸ線測定系４によって測定が行われている間、測定結果のデータはステップＳ１６において、図９の測定結果ファイル６７に順次に記憶されてゆく。そして、試料支持台１２上の１つのウエハに対して所定のＸ線測定が終了すると、図１１のステップＳ１７においてそのことが確認され、ステップＳ１８で試料室シャッタ５２が開かれ、ステップＳ１９でそのウエハが試料搬送装置６によってカセット１へ戻される。
【００８６】
ステップＳ２０は、図１４においてカセット１タブ８１のメニュー内の中断ボタン８５がクリックされたか否かをチェックするステップである。この中断ボタン８５は、測定者が主測定に代えて割込み測定を行うことを希望するときにクリックされるボタンである。今説明している主測定だけを行う場合には、この中断ボタン８５はクリックされないので、ステップＳ２０では「ＮＯ」と判断され、フローは図１３のステップＳ４７→図１０のＳ１１へ進み、カセット１内の次の試料番号のウエハに対してＸ線測定が自動的に連続して行われる。
【００８７】
こうしてカセット１内の全てのウエハ、例えばＮｏ．２５までの全てのウエハに対してのＸ線測定が終了すると、図１３のステップＳ４７で「ＹＥＳ」と判断され、試料室シャッタ５２を開き（ステップＳ４８）、ウエハをカセット１へ戻し（ステップＳ４９）、その後、制御フローのエンドとなる。以上により、図１の左側の試料室３ａ内に置かれたカセット１内の複数のウエハに対して自動的で連続した測定、すなわち主測定が行われ、個々のウエハに関する測定結果、すなわちＸ線回折像のデータが図９の測定結果ファイル６７の中にウエハごとに蓄積される。
【００８８】
（割込み測定モード）
次に、割込み測定モードについて説明する。
この割込み測定モードは、ある測定者の指示に従って主測定モードに則って測定が行なわれているときに、同じ測定者又は別の測定者が主測定モードに従った測定を一次中断して、異なるカセットに対してＸ線測定を別個に行うものである。
【００８９】
主測定モードと同じ測定者又は別の測定者が割込み測定モードを実行したいと希望する場合、測定者は、まず、割込み測定をしたいと考えている１つ又は複数のウエハを主測定モードに係るカセット（図１の左側の試料室３ａに置かれているカセット１）とは別のカセットに収容する。そして、そのカセットを図２の右側の試料室３ｂ内のカセット台４１ｂ上に置く。このように右側の試料室３ｂ内に置かれたカセットがカセット２である。
【００９０】
次に、測定者は、図１５の入力画面に対して、矢印Ｑ２のようにカセット１タブをクリックしてカセット１に対するメニューを開き、さらに矢印Ｑ３のように中断ボタンをクリックする。これは、カセット１に対するＸ線測定を一時的に中断することを指示する操作である。
【００９１】
次に、測定者は、図１６において、矢印Ｑ４のようにカセット２タブをクリックしてカセット２に対するメニューを開き、試料番号ボタン８３から個々の試料番号を指定しながら、各試料番号に対する測定条件を設定する。そして、割込み測定を行いたいタイミングが到来したときに矢印Ｑ５のように測定開始ボタンをクリックする。
【００９２】
測定者は、割込み測定モードを選択した場合、それまで行っていた主測定を止めてしまうか、あるいは、割込み測定を終了した後に主測定を再開するか、の２通りのいずれかを選択できる。主測定の再開を希望する場合には、図１７に矢印Ｑ６で示すようにカセット２に対して割込み測定を行っているときに、矢印Ｑ７に示すように、カセット１タブをクリックしてカセット１のメニューを表示させた上で、矢印Ｑ８に示すように、測定開始ボタンをクリックする。この操作により、カセット２に対して割込み測定が行われている間に、その割込み測定後に主測定を再開することの予約が行われる。
【００９３】
図９のＣＰＵ６１は、図１１のステップＳ２０において、図１５の中断ボタン（矢印Ｑ３）がクリックされたかどうかをチェックする。これは、測定者が割込み測定モードを選択したか否かをチェックすることである。測定者によって中断ボタンがクリックされていると、ステップＳ２０で「ＹＥＳ」と判定され、カセット１に対して行われていた主測定がステップＳ２１で中断される。そして、図１６に矢印Ｑ９で示すように、主測定（カセット１）が中断されたことが画面上に表示される。
【００９４】
そして、測定者が割込み測定のためにカセット２内のウエハに対して測定条件を入力した場合（図１６参照）には、ステップＳ２２で「ＹＥＳ」と判断され、そして入力された測定条件がステップＳ２３で図９の測定条件ファイル６８に記憶される。さらに、図１６においてカセット２のメニュー画面で測定開始ボタンが矢印Ｑ５のようにクリックされると、図１１のステップＳ２４で「ＹＥＳ」と判断される。
【００９５】
すると、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２５において、それまで主測定を行っていたカセット１に所属するウエハに続く次の試料番号をウエハＮｏ記憶領域６９に記憶する。次に、ＣＰＵ６１は、図１において、カセット２を覆っている試料カバー８ｂをロック装置４２ｂによってロックして開かないように保持する（ステップＳ２６）。これは、割込み測定が行われている間に、カセット２内のウエハに意に反して加工が加えられたり、損傷が加えられたり、他のウエハと交換されたりすることを防止するための措置である。
【００９６】
次に、ステップＳ２７において、割込み測定を希望しているカセット２内のウエハを試料支持台１２へ搬送し、試料室シャッタ５２を閉じ（ステップＳ２８）、さらにそのウエハに対してＸ線測定を行う（ステップＳ２９）。そして、測定結果を測定結果ファイル６７にウエハごとに記憶する（ステップＳ３１）。そのＸ線測定の間、ステップＳ３０において、カセット２が抜き取られたか否かを念のためにチェックする。念のためというのは、カセット２を覆うカバー８ｂはロックされていて開かないようになっているので、基本的にはカセット２は測定者等によって持ち上げられない状態にあるからである。ステップＳ３１においてカセット２の取り上げをチェックすることにより、カセット２内のウエハが交換されたり、傷つけられたりすることにより、測定の信頼性が低下することを防止できる。
【００９７】
次に、ＣＰＵ６１は、カセット２に対して割込み測定を行っている間に測定者によってカセット１に対する測定再開の指示があったかどうか、すなわちカセット１についての続きの測定が予約されたかどうか（図１７参照）を、ステップＳ３２においてチェックする。測定再開の指示があった場合には、ステップＳ３３で再開フラグに「１」を立てる。
【００９８】
次に、１個のウエハについてのＸ線測定が終わるたびに、カセット２内のウエハが順々にＸ線測定に供される（ステップＳ３４で「ＹＥＳ」→ステップＳ３５→ステップＳ３６→ステップＳ３７で「Ｎｏ」→ステップＳ２７）。そして、カセット２内の全てのウエハについて割込み測定が完了すると（ステップＳ３７で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３８でカセット２を覆っている試料カバー８ｂ（図１参照）のロックを解除して、試料カバー８ｂを自由に開けることができる状態にする。
【００９９】
次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３９で再開フラグをチェックして「１」が立っていれば（ステップＳ３９で「ＹＥＳ」）、測定者によってカセット１に対する主測定を再開するものと判断して、ステップＳ２５で記憶された次に主測定すべきウエハ番号をメモリから読出し（ステップＳ４０）、さらに当該ウエハ番号に対応する測定条件をステップＳ４１においてメモリから読出して、カセット１に対する測定を再開する準備をする。
【０１００】
次に、ステップＳ４２において、再開に係る主測定の対象となるウエハをカセット１から取り出し、ステップＳ４３で試料室シャッタ５２を閉じ、さらにステップＳ４４において、そのウエハに対して測定条件の最初から測定を再開し、ステップＳ４６で測定結果をメモリに記憶する。なお、本実施形態では、１個のウエハの測定が終了した後に中断の有無のチェックをすることにしたが、ウエハの測定の途中で中断の有無をチェックすることも可能である。この場合は、カセット１に対する主測定の中断時、ウエハに対しては既にある程度の測定が行われていたので、ステップＳ４４において測定条件の最初から測定を再開すると、ある範囲で測定が重複することになるが、重複したデータはいずれかを削除したり、上書き保存する。
【０１０１】
割込み測定が終了して、主測定が再開されたことは、図１８に矢印Ｑ１０及びＱ１１で示すように、ディスプレイの画面上に表示される。
【０１０２】
割込み測定の終了後に再開されたカセット１に対する主測定の間、ステップＳ４５において、カセット１が抜き取られたか否かを念のためにチェックする。これにより、カセット１内のウエハが交換されたり、傷つけられたりすることにより、測定の信頼性が低下することを防止する。再開後の主測定は、カセット１内の全てのウエハについての測定が終わったときに終了する（ステップＳ４７で「ＹＥＳ」）。
【０１０３】
以上のように、本実施形態のＸ線測定装置においては、カセット４３ａ，４３ｂを置くための場所が防Ｘ線カバーの外側に設けられているので、カセットを置く場所が防Ｘ線カバーの内部に設けられている場合に比べて、割込み測定を行おうとしているカセットを容易に所定の場所におくことができ、それ故、簡単な操作だけで割込み測定を行うことができる。
【０１０４】
また、本実施形態では、図２において、カセット４３ａを覆う試料カバー８ａを設け、カセット４３ｂを覆う試料カバー８ｂを設けた。さらに、閉じられた状態のカセット４３ａ及び４３ｂを、それぞれ、ロック装置４２ａ及び４２ｂによってロック状態、すなわち開かない状態に保持することにした。これらのため、測定者や第三者が測定中にカセットを手で持つことを禁止できる。このことは、ウエハすなわち試料に対して主測定や割込み測定を行っているときに、測定者等がカセットを持ち出してその中にあるウエハを他のウエハと交換することを禁止にしているということである。このため、本実施形態によれば、主測定に対して割込み測定を行うに際して、主測定の信頼性及び割込み測定の信頼性の両方を確保できるということである。
【０１０５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【０１０６】
例えば、上記実施形態では試料として、６インチウエハ及び４インチウエハの２種類を考慮したが、ウエハのサイズはそれらに限られない。
また、試料はウエハに限られず、他の任意の物質を試料とすることができる。但しその場合には、試料を収容するカセットの構成を試料に合わせる必要がある。
【０１０７】
上記実施形態では、２つの試料室を設けたが、試料室を３つ以上設けることも可能である。
【０１０８】
上記実施形態では、Ｘ線測定装置１の正面から見て左側の試料室３ａに置かれたカセット４３ａ又は４３ｂをカセット１と称し、右側の試料室３ｂに置かれたカセット４３ａ又は４３ｂをカセット２と称し、カセット１に対して主測定を行い、カセット２に対して割込み測定を行った。しかしながら、カセット２に対して主測定を行い、カセット１に対して割込み測定を行うことも可能である。
【０１０９】
上記実施形態では、カセット２に対する割込み測定モードの実行の後にカセット１に対する主測定モードを再開するとき、ウエハＮｏ記憶領域６９に記憶されている試料番号に基づいて主測定モードを当該試料に対して初めから演算することにした。しかしながらこれに代えて、割込み測定が指示されるまでに主測定によって求められた測定結果を記憶しておいて、割込み測定の終了後に主測定を再開する際には、中断する前に得られた測定結果以降の測定結果を中断後の主測定によって求めるようにしても良い。
【０１１０】
上記実施形態では、図２の左側の試料室３ａに置かれたカセット１に対して主測定を行うようにプログラムする場合を例示した。しかしながら、これに代えて、例えば図２の左側の試料室３ａにカセット１が置かれおらず右側の試料室３ｂにカセット２が置かれているだけの場合は、カセット２に対して主測定を行うようにプログラムすることもできる。
【０１１１】
上記の実施形態では、図２の左側の試料室３ａに置かれたカセット１に対して主測定を行い、右側の試料室３ｂに置かれたカセット２に対して割込み測定を行うという制御を行う場合を例示した。しかしながら、これに代えて、カセット１及びカセット２の両方に対して連続して主測定を行い、その途中のいずれかの時点でカセット１又はカセット２を別の割込み測定用のカセットに交換して割込み測定を行い、割込み測定の終了後には割込み測定用のカセットを主測定用のカセット１又はカセット２に再び交換し、主測定を継続して実行するようにプログラムすることもできる。
【符号の説明】
【０１１２】
１．Ｘ線測定装置、 ２．防Ｘ線カバー、 ３ａ，３ｂ．試料室、 ４．Ｘ線測定系、 ６．試料搬送装置、 ７．試料位置調整装置、 ８ａ，８ｂ．試料カバー（試料交換防止手段）、 ９ａ，９ｂ．ヒンジ部、 １０．取っ手、 １１．Ｘ線管、 １２．試料支持台、 １３．Ｘ線検出器、 １４ａ．６インチウエハ（試料）、 １４ｂ．４インチウエハ（試料）、 １６．オリフラ、 １７．基台、 １８．突出部、 １９．アーム、 １９ａ．突出部、 ２１．空気吸引孔、 ２２．空気吸引孔、 ２３．空気取込み口、 ２６．２次元平行移動装置、 ２７．Ｘ線出射窓、 ２８．Ｘ線シャッタ、 ２９．回転子、 ３１．駆動部、 ３１ａ．出力軸、 ３２．第１回転アーム、 ３３．電動モータ、 ３４．第２回転アーム、 ３６．電動モータ、 ３７．試料保持用アーム、 ３７ａ．枝部分、 ３８．空気吸引用孔、 ４１ａ，４１ｂ．カセット台、 ４２ａ，４２ｂ．ロック装置（試料交換防止手段）、 ４３ａ．６インチ用カセット、 ４３ｂ．４インチ用カセット、 ４４．棚用突起、 ４５．ディスプレイ（画像表示装置）、 ４６．突起ブロック、 ４７．センサ（試料交換防止手段）、 ５１．開口、 ５２．試料室シャッタ、 ５３．昇降ロッド、 ５４．下部ボックス、 ５６．昇降駆動装置、 ８１．カセット１タブ、 ８２．カセット２タブ、 ８３．試料番号ボタン、 ８４．測定開始ボタン、 ８５．中断ボタン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料支持台を含んでいるＸ線測定系を収容しＸ線の漏洩を防止する防Ｘ線カバーと、
当該防Ｘ線カバーの外側に設けられた複数のカセット台と、
複数の試料を収容でき前記複数のカセット台のそれぞれの上に載せられる複数のカセットと、
前記複数のカセット台に対向する部分の前記防Ｘ線カバーに設けられた開口と、
Ｘ線を遮蔽できる材料によって形成されており前記防Ｘ線カバーの開口を開閉する試料室シャッタと、
前記防Ｘ線カバーの内部に設けられており、前記カセットと前記試料支持台との間で前記防Ｘ線カバーの開口を通して前記試料を搬送する試料搬送手段と、
前記複数のカセットの１つに対する主測定を実現する主測定モードと、前記複数のカセットの他の１つに対する割込み測定を実現する割込み測定モードとを有しており、前記主測定モードと前記割込み測定モードとの間で前記試料室シャッタの開閉によって前記防Ｘ線カバーの開口を開閉し、前記防Ｘ線カバーの開口が開状態のときに当該開口を通して前記試料搬送手段によって試料を搬送させる制御を行う制御手段と、
前記複数のカセット台上に置かれたカセット内の試料が前記主測定モード中又は前記割込み測定モード中に他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段と、
を有することを特徴とする割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項２】
前記試料交換防止手段は、
前記カセット台及び当該カセット台上に置かれた前記カセットを包囲し開閉可能であるカバーと、
当該カバーを開き移動不能に保持するロック手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項３】
前記試料交換防止手段は、
前記カセットが前記カセット台上から取り外されたことを検出するセンサと、
当該センサの出力信号に基づいて画像表示手段上に表示を行う表示制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記カセットから前記試料支持台上へ試料を搬送し、前記試料室シャッタを閉状態にして前記主測定モードを実行し、
当該主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、当該主測定モードの実行を中断し、
当該中断後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、
当該交換後に前記試料室シャッタを閉状態にして前記割込み測定モードを実行し、
当該割込み測定モードの終了後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口
を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、
当該交換後に前記主測定モードを再開する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項５】
試料番号に関連して測定条件を記憶する測定条件記憶手段と、
試料番号を記憶する試料番号記憶手段と、をさらに有しており、
前記制御手段は、
前記主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、そのときに測定に供されていたウエハの試料番号を前記試料番号記憶手段に記憶させ、
前記割込み測定モードの終了後に前記主測定モードを再開する際、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号及び前記測定条件記憶手段に記憶されている測定条件に従って前記主測定モードを再開する
ことを特徴とする請求項４記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して初めから主測定モードを演算する
ことを特徴とする請求項５記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項７】
測定結果を記憶する測定結果記憶手段をさらに有しており、
前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して中断時までに得られた測定結果以降の測定結果を求める主測定モードを演算することを特徴とする請求項５記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項８】
前記Ｘ線測定系は、Ｘ線を発生するＸ線管と、当該Ｘ線管のＸ線出射窓を開閉するＸ線シャッタとを有しており、
前記制御手段は、
前記試料室シャッタを開けるときは、前記Ｘ線シャッタを閉じてから前記試料室シャッタを開け、
前記Ｘ線シャッタを開けるときは、前記試料室シャッタを閉じてから前記Ｘ線シャッタを開ける
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項１】
試料支持台を含んでいるＸ線測定系を収容しＸ線の漏洩を防止する防Ｘ線カバーと、
当該防Ｘ線カバーの外側に設けられた複数のカセット台と、
複数の試料を収容でき前記複数のカセット台のそれぞれの上に載せられる複数のカセットと、
前記複数のカセット台に対向する部分の前記防Ｘ線カバーに設けられた開口と、
Ｘ線を遮蔽できる材料によって形成されており前記防Ｘ線カバーの開口を開閉する試料室シャッタと、
前記防Ｘ線カバーの内部に設けられており、前記カセットと前記試料支持台との間で前記防Ｘ線カバーの開口を通して前記試料を搬送する試料搬送手段と、
前記複数のカセットの１つに対する主測定を実現する主測定モードと、前記複数のカセットの他の１つに対する割込み測定を実現する割込み測定モードとを有しており、前記主測定モードと前記割込み測定モードとの間で前記試料室シャッタの開閉によって前記防Ｘ線カバーの開口を開閉し、前記防Ｘ線カバーの開口が開状態のときに当該開口を通して前記試料搬送手段によって試料を搬送させる制御を行う制御手段と、
前記複数のカセット台上に置かれたカセット内の試料が前記主測定モード中又は前記割込み測定モード中に他の試料と交換されることを防止する試料交換防止手段と、
を有することを特徴とする割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項２】
前記試料交換防止手段は、
前記カセット台及び当該カセット台上に置かれた前記カセットを包囲し開閉可能であるカバーと、
当該カバーを開き移動不能に保持するロック手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項３】
前記試料交換防止手段は、
前記カセットが前記カセット台上から取り外されたことを検出するセンサと、
当該センサの出力信号に基づいて画像表示手段上に表示を行う表示制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記カセットから前記試料支持台上へ試料を搬送し、前記試料室シャッタを閉状態にして前記主測定モードを実行し、
当該主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、当該主測定モードの実行を中断し、
当該中断後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、
当該交換後に前記試料室シャッタを閉状態にして前記割込み測定モードを実行し、
当該割込み測定モードの終了後に前記試料室シャッタを開状態にして前記開口
を通して前記試料搬送手段によって前記試料支持台上の試料を交換し、
当該交換後に前記主測定モードを再開する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項５】
試料番号に関連して測定条件を記憶する測定条件記憶手段と、
試料番号を記憶する試料番号記憶手段と、をさらに有しており、
前記制御手段は、
前記主測定モードの実行中に前記割込み測定モードを実行することの指令を受けたとき、そのときに測定に供されていたウエハの試料番号を前記試料番号記憶手段に記憶させ、
前記割込み測定モードの終了後に前記主測定モードを再開する際、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号及び前記測定条件記憶手段に記憶されている測定条件に従って前記主測定モードを再開する
ことを特徴とする請求項４記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して初めから主測定モードを演算する
ことを特徴とする請求項５記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項７】
測定結果を記憶する測定結果記憶手段をさらに有しており、
前記制御手段は、前記割込み測定モードの実行後に前記主測定モードを再開するとき、前記試料番号記憶手段に記憶されている試料番号に基づいて当該試料番号に対して中断時までに得られた測定結果以降の測定結果を求める主測定モードを演算することを特徴とする請求項５記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【請求項８】
前記Ｘ線測定系は、Ｘ線を発生するＸ線管と、当該Ｘ線管のＸ線出射窓を開閉するＸ線シャッタとを有しており、
前記制御手段は、
前記試料室シャッタを開けるときは、前記Ｘ線シャッタを閉じてから前記試料室シャッタを開け、
前記Ｘ線シャッタを開けるときは、前記試料室シャッタを閉じてから前記Ｘ線シャッタを開ける
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の割込み測定可能なＸ線測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１３４６４（Ｐ２０１２−１３４６４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８３９１（Ｐ２０１０−１４８３９１）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
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