DE10085493T5

DE10085493T5 - Polmeßverfahren

Info

Publication number: DE10085493T5
Application number: DE10085493T
Authority: DE
Inventors: Ryouichi Akishima Yokoyama; Kazuhiko Akishima Omote; Kamihisa Akishima Endo; Ryuji Akishima Matsuo
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: DE10085493B4; JPWO2002048696A1; WO2002048696A1; JP3664483B2

Abstract

Polmeßverfahren zum Messen eines Poles einer Probe, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Einstellen eines Einfallswinkels (ω), eines Röntgenstrahles in bezug auf die Oberfläche der Probe auf eine vorbestimmte Position entsprechend der Polmeßposition,
wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) geneigt wird,
durch Drehen der Probe um eine vorbestimmte Achse (Ω-Achse), die durch einen vorbestimmten Ursprung (O) geht, auf der Grundlage eines voreingestellten Neigungswinkels (α) der Probe;
Drehen eines Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θ) um die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) entlang einer ersten Ebene senkrecht zu der vorbestimmten Achse (Ω-Achse) und Drehen des Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θχ) um den Ursprung (O) entlang einer zweiten Ebene, die die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) enthält und senkrecht zu der ersten Ebene ist, auf der Grundlage des Neigungswinkels (α),
wodurch der Röntgenstrahldetektor an einer vorbestimmten Position entsprechend der Polmeßposition vorgesehen wird, wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) geneigt wird;...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Polmeßverfahren zum Analysieren von polykristallinen Proben unter Benutzung eines Röntgenstrahldiffraktometers.
Hintergrundstechnik
Als eines von Polmeßverfahren zum Analysieren einer polykristallinen Probe unter Benutzung eines Röntgenstrahldiffraktometers gibt es ein Polmeßverfahren zum Analysieren einer bevorzugten Orientierung (Struktur) und ähnliches der Probe unter Benutzung einer Polfigur. Die Polfigur bezieht sich auf eine Figur, die Pole in bezug auf eine spezielle Gitterebene von Kristalliten bezieht, die eine Probe eines Polarnetzes darstellen (einer stereographischen Projektion), wie in 6 gezeigt ist. Hier bedeutet der Ausdruck "Pol" einen Schnitt deren Normalen auf eine Gitterebene mit einer Projektionssphäre um die Kristallite, die die Probe darstellen.
5 ist eine schematische Ansicht, die ein herkömmliches Polmeßverfahren unter Benutzung eines vierachsigen Röntgenstrahldiffraktometers erläutert.
Wie in 5 gezeigt ist, wird die Probe S in Richtungen von ω um eine Achse Ω gedreht und ist um eine Achse Ψ der Oberflä che Sa der Probe S drehbar. Die Probe S wird auch in der Ebene um eine Achse Φ senkrecht zu der Probenoberfläche Sa gedreht. Diese Achsen Ω, Ψ und Φ schneiden aneinander an dem Ursprung auf der Probenoberfläche Sa (allgemein an dem Zentrum der Probe). Ein einfallender Röntgenstrahl X₀ wird an die Probenoberfläche Sa in einem Einfallswinkel Θ entlang einer Äquatorebene angelegt. Das Einstellen des Einfallswinkels Θ wird durch die ω-Drehung der Probe S durchgeführt. Hier bezieht sich die in 5 gezeigte Äquatorebene auf eine horizontale Ebene, die durch den Ursprung O geht und senkrecht zu der Ω-Achse ist.
Ein Röntgenstrahlendetektor 1 ist auf einem Gegenarm angebracht, der sich um die Ω-Achse entlang der Äquatorebene dreht. Bei der Polmessung ist der Röntgenstrahldetektor 1 all-gemein an der symmetrischen Position auf der Äquatorebene vorgesehen, die eine Bragg-Beugungsbedingung erfüllt, das heißt eine Position in der Richtung eines Beugungswinkels eines Röntgenstrahles gleich dem Einfallswinkel Θ des Röntgenstrahles in bezug auf die Probenoberfläche Sa. Genauer, der Röntgenstrahlendetektor 1 wird durch Drehen des Gegenarmes um die Ω-Achse mit einem Winkel von 2Θ in bezug auf den einfallenden Röntgenstrahl X₀ gedreht, der auf die Probe in dem Einfallswinkel Θ angelegt wird.
Die Probe wird um die Y-Achse in kleinen Winkeleinheiten (Neigungswinkel α) gedreht, und wird in der Ebene um die Φ-Achse bei jedem vorbestimmten Winkel gedreht, Auf diese Weise wird für jeden der Neigungswinkel α und jeden der Drehwinkel β in der Ebene als Parameter ein gebeugter Röntgenstrahl X₁, der durch die Probenoberfläche Sa einer Bragg'schen Beugung unterliegt, durch den Röntgenstrahldetektor 1 gemessen, der auf der Äquatorebene vorgesehen ist und an einer Position an einem Winkel von 2Θ in bezug auf die Richtung des einfallenden Röntgenstrahles X₀ fixiert ist.
Indem diese Meßresultate in einem Diagramm, das als Polarnetz bezeichnet wird, dargestellt werden, wird eine Polfigur erzeugt. In dem Polarnetz sind die Neigungswinkel α in radialen Richtungen davon gezeigt, und der Neigungswinkel α ist so definiert, daß α = 90° in dem Zentrum davon gilt, und daß α = 0° an dem äußeren Umfang davon gilt. Wenn die Probenoberfläche Sa senkrecht zu der Äquatorebene ist, ist der Neigungswinkel α = 90°. In dem Polarnetz ist der Drehwinkel in der Ebene β in der Umfangsrichtung davon gezeigt.
7 zeigt ein Beispiel einer Polfigur mit einem Pol von (111) von kaltgewalztem CuZn, indem das Verhältnis von Cu zu Zn gleich 70 bis 30 ist.
Bei dem herkömmlichen Polmessen wird ein Röntgenstrahl von einem linienförmigen Querschnitt als einfallender Röntgenstrahl benutzt, und daher vergrößert sich, wenn der Einfallswinkel klein wird, das heißt, wenn die Probenoberfläche zu einer Position nahe der horizontalen Ebene in 5 geneigt wird, die Bestrahlungsbreite des einfallenden Röntgenstrahles in bezug auf die Probenoberfläche, und nur ein Teil des einfallenden Röntgenstrahles trägt zur Beugung bei, daher wird die Intensität des einfallenden Röntgenstrahles deutlich verringert. Als Resultat ermöglicht in einem niedrigen Bereich des Neigungswinkels α ein Reflexionsverfahren, bei dem ein gebeugter Röntgenstrahl von der Probenoberfläche nach außen reflektiert wird, nicht, daß die Pole gemessen werden.
Folglich ist in einem niedrigen Winkelbereich ein Transmissionsverfahren, bei dem ein gebeugter Röntgenstrahl, der durch die Probe durchgelassen wird, gemessen, bis jetzt zur Polmessung benutzt worden. Allgemein ist das Reflexionsverfahren benutzt worden, wenn der Neigungswinkel α in dem Bereich von 90° bis 25° liegt, während das Transmissionsverfahren benutzt worden ist, wenn der Neigungswinkel α in einem Bereich von 25° bis 0° liegt.
Bei der Messung durch Transmission wird jedoch die Intensität des durchgelassenen Röntgenstrahles durch Selbstabsorption geschwächt. Dieses hat das Problem aufgebracht, daß, da eine ausreichende Intensität von Röntgenstrahlen nicht in bezug auf dicke Proben oder Proben, die auf einem Substrat gebildet sind, erhalten werden kann, nur extrem dünne Proben meßbar gewesen sind. Bis jetzt ist die Polmessung in bezug auf diese dicken Proben und Dünnfilmproben, die auf einem Substrat gebildet sind, nicht in einem niedrigen Bereich des Neigungswinkels α möglich gewesen.
Offenbarung der Erfindung
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Polmessung unter Benutzung des Reflexionsverfahrens im wesentlichen über alle Meßbereiche von dem Bereich hoher Neigungswinkel α bei dem herkömmlichen Polmessen zu dem Beugungsbereich in der Ebene entsprechend einem niedrigen Neigungswinkel α zu realisieren.
Hier bezieht sich die Beugung in der Ebene auf ein Beugungsphänomen, bei dem, wie in 8 gezeigt ist, wenn ein Röntgenstrahl X₀ auf die Probenoberfläche Sa mit einem kleinen Einfallswinkel δ angelegt wird, eine Komponente des Röntgenstrahles, die sich parallel zu der Probenoberfläche Sa erstreckt, innerhalb der Probe S auftritt, die Röntgenstrahlkom ponente durch eine Kristallebene P senkrecht zu der Probenoberfläche Sa gebeugt wird, und ein gebeugter Röntgenstrahl X₂ aus der Probenoberfläche Sa in einem sehr kleinen Winkel in bezug auf die Probenoberfläche Sa austritt.
Das Polmeßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird realisiert unter Benutzung eines Röntgenstrahldiffraktometers, das als ein In-Ebenen-Diffraktometer genannt wird und die folgenden Funktionen aufweist. Das heißt, wie in 1 gezeigt ist, ist das In-Ebenen-Diffraktometer zum Drehen der Probe S in eine Richtung von ω um die Ω-Achse betätigbar, die durch den Ursprung der Probenoberfläche Sa geht (allgemein das Zentrum der Probe), zum Drehen des Röntgenstrahldetektors 1 um einen Winkel von 2Θ um die Ω-Achse entlang einer ersten Ebene P1 (die Äquatorebene) senkrecht zu der Ω-Achse, und auch zum Drehen des Röntgenstrahldetektors 1 um einen Winkel von 2Θχ um den Ursprung O entlang einer zweiten Ebene P1, die die Ω-Achse enthält und senkrecht zu der ersten Ebene P1 ist.
Die Probe S ist so angeordnet, daß die Oberfläche Sa davon auf der Ω-Achse vorgesehen ist und daß ein einfallender Röntgenstrahl X₀ auf den Ursprung der Oberfläche Sa davon auftrifft. Der Einfallswinkel ω des einfallenden Röntgenstrahles X₀ in bezug auf die Probenoberfläche Sa wird durch die ω-Drehung der Probe S eingestellt. Das In-Ebenen-Diffraktometer weist auch eine Funktion einer In-Ebenen-Drehung (β-Drehung) der Probe S um die Φ-Achse auf, die durch den Ursprung O geht und senkrecht zu der Probenoberfläche Sa ist.
Während das herkömmliche Röntgenstrahldiffraktometer mit vier Achsen, wie in 5 gezeigt ist, so aufgebaut ist, daß ein gebeugter Röntgenstrahl erfaßt wird, der auf der Äquatorebene (der Ebene, die durch den Ursprung O geht und senkrecht zu der Ω-Achse ist) auftritt, ermöglicht das oben beschriebene In-Ebenen-Diffraktometer (siehe 1), das ein gebeugter Röntgenstrahl auf eine Beugungsebene unterschiedlich zu der Äquatorebene emittiert wird (die Ebene, die durch den Ursprung O geht und senkrecht zu der Ω-Achse ist), so daß er erfaßbar ist durch Einstellen von 2Θ- und 2Θχ-Umdrehungen um den Röntgenstrahldetektor 1. Hier bezieht sich die Beugungsebene auf eine Ebene, auf der ein einfallender Röntgenstrahl und gebeugter Röntgenstrahl von der Probe vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß unter Benutzung solcher Eigenschaften des In-Ebenen-Diffraktometers ein gebeugter Röntgenstrahl, der auf der Äquatorebene auftreten soll, wenn die Probe S um den Neigungswinkel α bei dem herkömmlichen Polmeßverfahren geneigt wird, indem das Vierachsen-Röntgenstrahldiffraktometer benutzt wird, auf einer Beugungsebene unterschiedlich zu der Äquatorebene durch die 2Θ- und 2Θχ-Umdrehungen des Röntgenstrahldetektor 1 erfaßt wird, ohne daß die Probe geneigt werden muß.
Das heißt, bei der vorliegenden Erfindung wird das Polmessen durch ein Verfahren durchgeführt, daß die folgenden Tätigkeiten (a) bis (d) enthält.

(a) Auf der Grundlage eines voreingestellten Neigungswinkels (α) einer Probe wird ein Einfallswinkel (ω) eines Röntgenstrahles in bezug auf die Oberfläche der Probe auf eine vorbestimmte Position entsprechend der Polmeßposition gesetzt, wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) geneigt wird, durch Drehen der Probe um eine vorbestimmte Achse (Ω-Achse), die durch einen vorbestimmten Ursprung (O) geht.
(b) Auf der Grundlage des Neigungswinkels (α) wird der Röntgenstrahldetektor um einen Winkel (2Θ) um die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) entlang einer ersten Ebene senkrecht zu der vorbestimmten Achse (Ω-Achse) gedreht und auch um einen Winkel (2Θχ) um den Ursprung (O) entlang einer zweiten Ebene, die die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) enthält und senkrecht zu der ersten Ebene ist, wodurch der Röntgenstrahldetektor an einer vorbestimmten Position entsprechend der Polmeßposition vorgesehen wird, wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) geneigt wird.
(c) Auf der Grundlage des Neigungswinkels (α) wird ein Korrekturwinkel (Δβ) in bezug auf den Meßwinkel der Probe in einer In-Ebenen-Drehrichtung berechnet, und ein Meßwinkel wird in der In-Ebenendrehrichtung (φ) eingestellt, wobei der Meßwinkel (φ) durch Addieren des Korrekturwinkels (Δβ) zu einem voreingestellten Meßwinkel (β) der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung erhalten wird.
(d) Als nächstes wird durch Erfassen der gebeugten Röntgenstrahlen, die von der Probenoberfläche Sa gebeugt sind, unter Benutzung des Röntgenstrahldetektors ein Pol der Probe erhalten.

Durch dieses Verfahren ist es möglich, eine Polmessung zu erzielen durch das Reflexionsverfahren über alle Meßbereiche, die von dem Bereich des Hochneigungswinkels α bis zu dem In-Ebenen-Beugungsbereich reicht, und hochgenaue Polmeßdaten zu erhalten selbst in bezug auf Dünnfilmproben und Dickeproben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Umriß eines In-Ebenen-Diffraktometers zeigt, das für das Polmeß verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
2 ist eine Draufsicht, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
3A ist eine Draufsicht, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, als eine Folgeansicht von 2.
3B ist eine Vorderansicht, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, als eine Folgeansicht von 2.
3C ist eine linke Seitenansicht, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, als eine Folgeansicht von 2
4A ist eine Draufsicht, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, als eine Folgeansicht von 3A.
4B ist eine Vorderansicht, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, als eine Folgeansicht von 3B.
4C ist eine linke Seitenansicht, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, als eine Folgeansicht von 3C.
5 ist eine schematische Ansicht, die das Prinzip eines herkömmlichen Polmeßverfahrens erläutert.
6 ist eine Ansicht, die ein typisches Polarnetz erläutert.
7 ist eine Darstellung einer Polfigur von Polen in bezug auf (111) von kaltgewalztem CuZn, bei dem das Verhältnis von Cu zu Zn gleich 70 zu 30 ist.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine In-Ebenen-Beugung erläutert.
Beste Art des Ausführens der Erfindung
Hier im folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Bei dem Polmeßverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird unter Benutzung des in 1 gezeigten In-Ebenen-Diffraktometers der Röntgenstrahldetektor um einen Winkel von 2Θχ anstelle der Neigungstätigkeit in bezug auf die Probenoberfläche Sa gedreht. Durch diese Drehtätigkeit wird ein gebeugter Röntgenstrahl, der auf der Äquatorebene bei einem Neigungswinkel α zu erscheinen hat, wenn das herkömmliche Polmeßverfahren unter Benutzung des Vierachsen-Röntgendiffraktometers (siehe 5) auszuführen ist, an einer Position des Röntgendiffraktometers erfaßt, die um die 2Θχ-Drehung verschoben ist.
2, 3A bis 3C und 4A bis 4C sind Ansichten, die das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutern, worin 2, 3A und 4A Draufsichten sind, während 3B und 4B Vorderansichten sind und während 3C und 4C linke Seitenansichten sind.
Es wird bezug genommen auf diese Figuren, das Prinzip des Polmeßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Es seien x, y und z als orthogonale Koordinatenachsen betrachtet, die einander in einem Ursprung schneiden, worin die Φ-Achse in dem in 1 gezeigten In-Ebenen-Diffraktometer als eine x-Achse definiert ist, worin die Ω-Achse davon als eine z-Achse definiert ist, und worin die Achse, die der Neigungsachse auf der Probenoberfläche Sa entspricht, als z-Achse definiert ist.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Wellenzahlvektoren eines einfallenden Röntgenstrahles, eines gebeugten Röntgenstrahles und eines gestreuten Röntgenstrahles, wenn der Neigungswinkel α = 90° ist, durch K₀, K₁ bzw. K bezeichnet, und dadurch wird eine Beugungsebene 1, auf der diese Vektoren vorhanden sind, auf der Äquatorebene definiert.
Als nächstes wird, wie in 3A bis 3C gezeigt ist, eine Beugungsebene 2, in der die Beugungsebene 1 um die y-Achse um einen Neigungswinkel α geneigt ist, definiert, und die Wellenzahlvektoren eines einfallenden Röntgenstrahles, eines gebeugten Röntgenstrahles und eines gestreuten Röntgenstrahles auf der Beugungsebene 2 werden als K₀', K₁' bzw. K' bezeichnet.
Weiterhin wird die Beugungsebene 2 um die x-Achse um einen Winkel von Δβ entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in 4B gedreht, und die Wellenzahlvektoren K₀' eines einfallenden Röntgenstrahles auf dieser Beugungsebene 2 werden auf die Beugungsebene 1 gesetzt. Auf diese Weise wird die Beugungsebene 2, die durch den Winkel von Δβ gedreht worden ist, als eine Beugungsebene 3 definiert, und die Wellenzahlvektoren eines einfallenden Röntgenstrahles, eines gebeugten Röntgenstrahles und eines gestreuten Röntgenstrahles auf der Beugungsebene 3 werden als "K₀", "K₁" bzw. "K" bezeichnet.
Bei dem Polmeßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Einfallswinkel eines einfallenden Röntgenstrahles X₀ in Bezug auf die Probenoberfläche und die Winkel von 2Θ- und 2Θχ-Drehungen des Röntgenstrahldetektors 1 so gesetzt, daß sie die Beugungsbedingung der oben beschriebenen Beugungsebene 3 in Bezug auf den voreingestellten Neigungswinkel α der Probe S erfüllen. Auf der Grundlage des oben erwähnten voreingestellten Neigungswinkels α der Probe S wird auch ein Korrekturwinkel Δβ in Bezug auf den Meßwinkel der Probe berechnet. Dann wird ein Meßwinkel φ der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung, der durch Addieren des oben erwähnten Δβ zu einem voreingestellten Meßwinkel β der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung erhalten wird, eingestellt, und das Polmessen der Probe wird durchgeführt.
Wenn Drehmatrizen um die Koordinatenachsen x, y und z durch Rx, Ry bzw. Rz bezeichnet werden, werden Drehmatrizen Rx (δ), Ry (δ) und Rz (δ) bei einem Drehwinkel δ durch die folgenden Ausdrücke ausgedrückt:
Als nächstes werden, wenn die Einheitsvektoren auf der x-, yund z-Koordinatenachse als e_x, e_y bzw. e_z bezeichnet sind und ein spezieller Bragg-Winkel einer Reflexion als Θb bezeichnet ist, der Wellenzahlvektor K₀ des einfallenden Röntgenstrahles, der Wellenzahlvektor K₁ des gebeugten Röntgenstrahles und der Wellenzahlvektor K des gestreuten Röntgenstrahles, die jeweils auf der oben beschriebenen ersten Beugungsebene 1 vorhanden sind, durch die folgenden Ausdrücke ausgedrückt, indem die oben beschriebene Gleichung (3) benutzt wird.
Daher werden der Wellenzahlvektor K₀' des einfallenden Röntgenstrahles, der Wellenzahlvektor K₁' des gebeugten Röntgenstrahles und der Wellenzahlvektor K' des gestreuten Röntgenstrahles, die jeweils auf der oben beschriebenen zweiten Beugungsebene 2 vorhanden sind, durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt.
Daher kann der Korrekturwinkel Δβ in Bezug auf den Meßwinkel der Probenoberfläche Sa in der In-Ebenen-Drehrichtung durch die folgenden Gleichungen erhalten werden.
Als nächstes werden in dem In-Ebenen-Diffraktometer der Röntgenstrahleneinfallswinkel ω, die Drehwinkel 2Θ und 2Θχ des Röntgenstrahlendetektors und der Meßwinkel φ der Probenoberfläche Sa in der In-Ebenen-Drehrichtung durch die folgenden Gleichungen erhalten. Hier ist β in der Gleichung (15) ein voreingestellter Meßwinkel der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung.
Hier ist in der Gleichung (15) φ auf einen Winkel gesetzt, der durch Subtrahieren von 180° von Δβ erhalten wird. Dieses ist so, da die tatsächliche Drehrichtung des Neigungswinkels α entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Beugungsebene 2 ist, die in 3A bis 3C gezeigt ist. Eine Korrektur der Richtung wird somit durch die Gleichung (15) durchgeführt.
Bei dem Polmeßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden unter Benutzung der oben beschriebenen Gleichungen (13) und (14) eingestellte Werte von ω, 2Θ und 2Θχ auf der Grundlage des voreingestellten Neigungswinkels α der Probe berechnet, und das In-Ebenen-Diffraktometer wird auf diese eingestellten Werte gesetzt. Dann wird der Meßwinkel φ der Probe S in der In-Ebenen-Drehrichtung, der aus der Gleichung (15) erhalten worden ist, eingestellt, und ein Pol wird gemessen. Da das Polmeßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung keine Neigungstätigkeit in bezug auf die Probe beinhaltet, kann die Polmessung durch das Reflexionsverfahren über alle Meßbereiche in dem Bereich von dem Bereich eines hohen Neigungwinkels α bis zu dem In-Ebenen-Beugungsbereich durchgeführt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Polmessung durch das Reflexionsverfahren zu erzielen über alle Meßbereiche, die von dem Bereich eines hohen Neigungswinkels α bis zu dem In-Ebenen-Beugungsbereich reichen, so daß hochgenaue Polmeßdaten erhalten werden, selbst in Hinblick auf dünne Proben oder dicke Proben, die zu erhalten sind.
Polmeßverfahren
Zusammenfassung
Auf der Grundlage eines voreingestellten Neigungswinkels (α) der Probe (S) wird ein Einfallswinkel (ω) eines Röntgenstrahles in bezug auf die Oberfläche (Sa) der Probe auf eine vorbestimmte Position entsprechend der Polmeßposition eingestellt, wenn die Probe (Sa) um den Neigungswinkel (α) geneigt wird, durch Drehen der Probe (Sa) um eine vorbestimmte Achse (Ω-Achse), die durch einen vorbestimmten Ursprung (O) geht. Ebenfalls wird auf der Grundlage des Neigungswinkels (α) ein Röntgenstrahldetektor (1) um einen Winkel (2Θ) um die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) entlang einer ersten Ebene (P1) senkrecht zu der vorbestimmten Achse (Ω-Achse) gedreht und um einen Winkel (2Θχ) um den Ursprung (O) entlang einer zweiten Ebene (P2) gedreht, die die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) enthält und senkrecht zu der ersten Ebene (P1) ist, wodurch der Röntgenstrahldetektor (1) an einer vorbestimmten Position entsprechend der Polmeßposition vorgesehen wird, wenn die Probe (S) um den Neigungswinkel (α) geneigt wird. Dann wird auf der Grundlage des Neigungswinkels (α) ein Korrekturwinkel (Δβ) in bezug auf den Meßwinkel der Probe (S) in einer In-Ebenen-Drehrichtung berechnet, und ein Meßwinkel (φ) der Probe (S) in der In-Ebenen-Drehrichtung, der durch Addieren des Korrekturwinkels (Δβ) zu einem voreingestellten Meßwinkel (β) der Probe (S) in der In-Ebenen-Drehrichtung erhalten wird, wird eingestellt. Durch Erfassen der gebeugten Röntgenstrahlen, die von der Probenoberfläche (Sa) gebeugt sind, indem der Röntgenstrahlendetektor (1) benutzt wird, wird ein Pol der Probe erhalten.
(1)

Claims

Polmeßverfahren zum Messen eines Poles einer Probe, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Einstellen eines Einfallswinkels (ω), eines Röntgenstrahles in bezug auf die Oberfläche der Probe auf eine vorbestimmte Position entsprechend der Polmeßposition, wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) geneigt wird, durch Drehen der Probe um eine vorbestimmte Achse (Ω-Achse), die durch einen vorbestimmten Ursprung (O) geht, auf der Grundlage eines voreingestellten Neigungswinkels (α) der Probe; Drehen eines Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θ) um die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) entlang einer ersten Ebene senkrecht zu der vorbestimmten Achse (Ω-Achse) und Drehen des Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θχ) um den Ursprung (O) entlang einer zweiten Ebene, die die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) enthält und senkrecht zu der ersten Ebene ist, auf der Grundlage des Neigungswinkels (α), wodurch der Röntgenstrahldetektor an einer vorbestimmten Position entsprechend der Polmeßposition vorgesehen wird, wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) geneigt wird; Berechnen eines Korrekturwinkels (Δβ) in bezug auf den Meßwinkel der Probe in einer In-Ebenen-Drehrichtung auf der Grundlage des Neigungswinkels (α) und Setzen des Meßwinkels (φ) der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung, wobei der Meßwinkel (φ) durch Addieren des Korrekturwinkels (Δβ) zu einem voreingestellten Meßwinkel (β) der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung erhalten wird; und Erfassen der gebeugten Röntgenstrahlen, die von der Oberfläche der Probe gebeugt werden, unter Benutzung des Röntgenstrahldetektors.
Polmeßverfahren zum Messen eines Poles einer Probe, worin das Verfahren ein Röntgenstrahldiffraktometer benutzt, das betreibbar ist zum Drehen einer Probe um eine vorbestimmte Achse (Ω-Achse), die durch einen vorbestimmten Ursprung (O) geht, Drehen eines Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θ) um die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) entlang einer ersten Ebene senkrecht zu der vorbestimmten Achse (Ω-Achse), Drehen des Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θχ) um den Ursprung (O) entlang einer zweiten Ebene, die die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) enthält und senkrecht zu der ersten Ebene ist, und In-Ebenen-Drehen der Probe um eine vorbestimmte Achse (Φ-Achse), die durch den Ursprung (O) geht, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Einstellen eines Einfallswinkels (w) eines Röntgenstrahles in bezug auf die Oberfläche einer Probe auf eine vorbestimmte Position entsprechend der Polmeßposition, wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) durch Drehen der Probe um eine vorbestimmte Achse (Ω-Achse) gedreht wird, die durch einen vorbestimmten Ursprung (O) geht, auf der Grundlage eines voreingestellten Neigungswinkels (α) der Probe; (b) Drehen des Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θ) um die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) entlang einer ersten Ebene senkrecht zu der vorbestimmten Achse (Ω-Achse), und Drehen des Röntgenstrahldetektors um einen Winkel (2Θχ) um den Ursprung (O) entlang einer zweiten Ebene, die die vorbestimmte Achse (Ω-Achse) enthält und senkrecht zu der Ebene senkrecht zu der ersten Achse ist, auf der Grundlage des Neigungswinkels (α), wodurch der Röntgenstrahldetektor an einer vorbestimmten Position entsprechend der Polmeßposition vorgesehen wird, wenn die Probe um den Neigungswinkel (α) geneigt wird; (c) Berechnen eines Korrekturwinkels (Δβ) in bezug auf den Meßwinkel der Probe in einer In-Ebenen-Drehrichtung auf der Grundlage des Neigungswinkels (α), und Einstellen eines Meßwinkels (φ) der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung, wobei der Meßwinkel (φ) erhalten wird durch Addieren des Korrekturwinkels (Δβ) zu einem voreingestellten Meßwinkel (β) der Probe in der In-Ebenen-Drehrichtung; und (d) Erfassen der gebeugten Röntgenstrahlen, die von der Oberfläche der Probe gebeugt werden, unter Benutzung des Röntgenstrahldetektors, nachdem die Schritte (a) bis (c) beendet worden sind.
Polmeßverfahren zum Messen eines Poles einer Probe nach Anspruch 1 oder 2, bei dem auf der Grundlage des voreingestellten Neigungswinkels (α) der Probe der Einfallswinkel (ω) eines Röntgenstrahles, Drehwinkel (2Θ und 2Θχ) des Röntgenstrahldetektors und ein Meßwinkel (φ) der Probe in einer In-Ebenen-Drehrichtung durch die folgenden Ausdrücke berechnet werden und eingestellt werden
worin e_x, e_y bzw. e_z Einheitsvektoren auf orthogonalen x-, y- und z-Koordinatenachsen sind, die einander an einem Ursprung schneiden, wobei die In-Ebenen-Drehachse (Φ-Achse) der Probe als eine x-Achse definiert ist, wobei die Ω-Achse als eine z-Achse definiert ist und wobei die Achse entsprechend der Neigungsachse auf der Probenoberfläche als eine y-Achse definiert ist, und worin β ein voreingestellter Meßwinkel der Probe in einer In-Ebenen-Drehrichtung ist, worin, wenn die Drehmatrix um die x-Achse als Rx bezeichnet ist, K₀" = Rx(Δβ)K₀' K₁" = Rx(Δβ)K₁' und worin, wenn die Drehmatrizen um die y-Achse und die z-Achse durch Ry bzw. Rz bezeichnet sind, K₀' = Ry(–α)K₀ K₁' = Ry(–α)K₁ K' = K₁' – K₀' K₁ = Rz(–2Θb)K₀ wobei Θ_b ein spezieller voreingestellter Bragg-Winkel der Reflexion ist und K₀ ein Wellenzahlvektor eines einfallenden Röntgenstrahles ist, der in bezug auf diesen Bragg-Winkel eingestellt ist.