[发明专利]多源设计的X射线分析系统和方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

发明内容

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。