DE102011087537A1

DE102011087537A1 - Röntgendiffraktionsvorrichtung und Röntgendiffraktion-Messverfahren

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Publication number: DE102011087537A1
Application number: DE201110087537
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Ozawa; Ryuji Matsuo; Katsuhiko Inaba
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: JP5599062B2; DE102011087537B4; KR20120062624A; KR101594794B1; JP2012122746A; US9074992B2; US20120140890A1

Abstract

Es ist eine Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) vorgesehen mit einer Röntgentopografieeinrichtung (22, 4) zum Bereitstellen einer räumlichen geometrischen Entsprechung eines von einer planaren Region einer Probe (18) abgehenden Röntgenstrahls, um den Röntgenstrahl als einen planaren Röntgentopografen zu detektieren und den Röntgenstrahltopografen als ein Signal auszugeben; einer optischen Bilderfassungseinrichtung (6) zum Empfangen eines Lichtbildes der planaren Region der Probe (18) und zum Ausgeben des Lichtbildes als ein durch die planare Positionsinformation spezifiziertes Signal; und einer Video-Syntheseeinrichtung zum Erzeugen synthetisierter Videodaten auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Röntgentopografen und eines Ausgangssignals von der optischen Bilderfassungseinrichtung (6).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Röntgendiffraktionsvorrichtung und ein Röntgendiffraktion-Messverfahren basierend auf einer Röntgentopografie.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Röntgentopografie ist als eines der Röntgendiffraktions-Messerverfahren bekannt. Eine Röntgentopografie ist ein Messverfahren, dass so entwickelt wurde, dass ein breiter Bereich einer Probe mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird und die gebeugten Strahlen, die von der Probe abgehen, in einer Ebene (das heißt, in zwei Dimensionen) durch einen Röntgendetektor detektiert werden. Ganz speziell ist die Röntgentopografie ein Verfahren, in welchem gebeugte Strahlen, die von einer planaren Region einer Probe abgegangen sind, mit einer räumlichen geometrischen Entsprechung versehen und als ein planares Röntgendiffraktionsbild festgehalten werden. Das planare Röntgendiffraktionsbild wird als Röntgentopograf bezeichnet.
Die Formeigenschaften, die in einem Röntgentopograf auftreten, repräsentieren typischerweise die zusammengesetzten Eigenschaften eines Objekts. Zum Beispiel erscheinen Gitterfehler und eine Gitterdeformation in einem einzelnen Kristall in einem Röntgentopograf als Änderungen in der Röntgenintensität. Aus diesem Grunde wird die Röntgentopografie, was ein Messverfahren zum Erhalten eines Röntgentopografen ist, gegenwärtig häufig als Verfahren zum Bewerten der Unversehrtheit von Kristallen, in Einkristallmaterialien, wie die Si(Silizium)- Substrate in Halbleitereinrichtungen verwendet.
Es gibt auch Röntgendiffraktion-Messverfahren, in welchen eine sehr kleine Region einer Probe mit einem sehr dünnen Röntgenstrahl bestrahlt wird und ein diverser Bereich von Messungen an der sehr kleinen Region durchgeführt wird. Beispiele solcher Messverfahren umfassen eine qualitative Analyse, eine Rocking Curve Messung, Reflektometrie, reziproke Gitterabbildung, eine Messung in gleicher Ebene, und dergleichen.
In üblichen Praxis wird ein Verfahren zum Bewerten der Kristallinität eines Einkristalls verwendet, in welchem die Röntgentopografie und die Rocking Curve Messung unter Verwendung der gleichen Röntgenmesseinrichtung durchgeführt werden (zum Beispiel siehe Patentdruckschrift 1). Gemäß dem Bewertungsverfahren wird ein Einkristall in Bezug auf das Vorhandensein von Kristallfehlern durch einen Röntgentopografen untersucht, der durch die Röntgentopografie bestimmt wird, wird eine Rocking Curve Messung nur in der Nähe der entdeckten Fehler durchgeführt und werden die Kristallfehler quantitativ gemessen. Gemäß diesem Bewertungsverfahren wird die für die Rocking Curve Messung benötigte Messdauer im Vergleich zu dem Fall deutlich verringert, in welchem die Rocking Curve Messung über einen breiten Bereich einer Probe durchgeführt wird.
In der üblichen Praxis werden auch Einkristall-Röntgenbewertungseinrichtungen verwendet, in welchen eine Röntgentopografie und Röntgendiffraktionsmessung selektiv durchgeführt werden, indem die Positionen der geeigneten optischen Elemente in einer einzelnen Röntgendiffraktions-Messeinrichtung gewechselt werden. Die Röntgentopografie kann ein Lang-Verfahren, eine Abschnittstopografie, eine Oberflächenreflektionstopografie, eine Reflektionstopografie mit einem Kristall-Monochromator oder dergleichen sein, und die Röntgendiffraktionsmessung, die in einem begrenzten Messfeld durchgeführt wird, kann eine absolute Röntgenintensitätsmessung, eine Rocking Curve Messung, eine Diffraktionsprofilierung mit einem eingesetzten Analysatorkristall oder dergleichen sein (zum Beispiel siehe Patentdruckschrift 2).
[Patentdruckschriften]

[Patentdruckschrift 1] JP-A 9-145641
[Patentdruckschrift 2] JP-A 2006-284210

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der in der Patentdruckschrift 1 offenbarten Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass ein Abschnitt in einem Einkristall, der Kristallfehler enthält, durch eine Röntgentopografie untersucht wird und dass eine Rocking Curve Messung nur für den entdeckten Abschnitt durchgeführt wird. Die Position des Abschnitts jedoch, an welcher die Rocking Curve Messungen durchgeführt werden sollen, muss durch Verfahren definiert werden, die Zeit benötigen und präzise sind. In diesen Verfahren muss nicht nur die Position des Abschnitts als eine Koordinatenposition in einem Röntgentopografen deutlich spezifiziert sein, was ein planares Bild ist, sondern muss ein Röntgenstrahl, der durch einen Pinhole-Kollimator hindurchgegangen ist, doppelt auf einen Röntgentopograf aufgebracht werden, um die Position zu bestätigen. Aus diesem Grunde werden Vorgänge, wodurch ein Abschnitt mit durch Röntgentopografie festgestellten Kristallfehlern als ein unter Verwendung einer Rocking Curve Analyse zu messender Abschnitt eingestellt wird, extrem schwierige und zeitaufwändige Vorgänge.
Für die in Patentdruckschrift 2 offenbarte Vorrichtung ist eine Technik beschrieben, durch welche entweder eine Einrichtung zum Durchführen einer Röntgentopografie (das heißt, eine Röntgentopografieeinrichtung) oder eine andere Röntgenmesseinrichtung wahlfrei bedarfsweise durch Einschalten der Komponenten oder Verändern der Anordnungsposition eingerichtet wird. Die Druckschrift berührt jedoch nicht die technologische Idee, mit welcher die Position in gleicher Ebene eines unter Verwendung einer Röntgentopografie zu beobachtenden Kristallfehlers mit Koordinaten oder dergleichen klar spezifiziert wird.
Auf Mikroskopie basierende Methoden sind allgemein bekannt als Verfahren zum Entdecken von Fehlern in dem Si-Substrat einer Halbleitereinrichtung. Falls es im Einzelnen einen Gitterfehler in der Größenordnung einiger Mikrometer gibt, wird ein festgelegter Bereich innerhalb des Substrats durch ein optisches Reflektionsmikroskop fotografiert, das fotografische Bild visuell beobachtet, um Kristallfehler herauszufinden, und die Positionen gleicher Ebene der Fehler unter Verwendung von Koordinaten oder dergleichen spezifiziert.
Die ein optisches Reflektionsmikroskop nutzenden Verfahren haben jedoch ein Problem dahingehend, dass diese Verfahren, obwohl sie in Fällen effektiv sind, in welchen das Messobjekt eine optisch opake Substanz ist, nicht auf optisch transparente Substanzen angewendet werden können. Zum Beispiel kann ein Bewertungsverfahren, unter Nutzung eines optischen Reflektionsmikroskops nicht an transparenten Saphir (AL₂O₃) Substraten angewendet werden, die in LEDs (Licht emittierende Dioden) verwendet werden.
(Aufgabe der Erfindung)
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, welche im Hinblick auf die Probleme mit den herkömmlichen Geräten entwickelt wurde, ist, eine Position innerhalb einer Region in einer Ebene eines Röntgentopografen klar spezifierbar in einer Röntgendiffraktionsvorrichtung machen zu können, wodurch ein Röntgentopograf in Bezug zu einer Probe durch Messung bestimmt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Röntgendiffraktionsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine Position in einer Region einer Ebene einer Substanz zu spezifizieren, selbst dann, wenn die Substanz optisch transparent ist, das heißt, einen höheren Grad an optischer Klarheit hat und nicht unter Verwendung eines optischen Reflektionsmikroskops beobachtet werden kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Röntgendiffraktion-Messverfahren zu schaffen, welches eine beliebige Position in einer Region einer Ebene einer zu spezifizierenden und einer Röntgenmessung zu unterziehenden Substanz ermöglicht.
(Konfiguration der Erfindung)
Die Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung umfasst (1) eine Röntgentopografieeinrichtung zum Bereitstellen einer räumlichen geometrischen Entsprechung zu einem von einer planaren Region einer Probe abgehenden Röntgenstrahl, um den Röntgenstrahl als einen planaren Röntgentopograf zu detektieren, und Ausgeben des Röntgentopografen als ein Signal, (2) eine optische Bilderfassungseinrichtung zum Empfangen eines Lichtbildes der planaren Region der Probe und Ausgeben des Lichtbildes als ein durch eine planare Positionsinformation spezifiziertes Signal und (3) eine Video-Syntheseeinrichtung zum Erzeugen synthetisierter Videodaten auf der Basis eines Ausgabesignals vom Röntgentopograf und eines Ausgabesignals von der optischen Bilderfassungseinrichtung.
Die optische Bilderfassungseinrichtung in der obigen Konfiguration kann zum Beispiel eine Bildgebungseinrichtung sein, die einen Halbleiter-Bildgebungssensor, ein optisches Mikroskop oder dergleichen, nutzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können transparente Proben, die mit der optischen Bilderfassungseinrichtung nicht sichtbar gemacht werden können, durch die Röntgentopografieeinrichtung sichtbar gemacht und als Messobjekt genutzt werden. Zudem kann eine beliebige Position in einer Region einer Ebene einer Probe, die sichtbar gemacht wurde, durch die Video-Syntheseeinrichtung deutlich spezifiziert werden. Die spezifizierte Positionsinformation kann zu Daten für einen diversen Bereich von Röntgenmessungen, die nachfolgend an der Probe durchgeführt werden, angepasst werden.
In herkömmlichen Röntgendiffraktionsvorrichtungen musste die Position, in welcher ein Röntgenstrahl auf eine Probe einfällt, in einem Falle, in welchem die Region von Interesse in einem Röntgentopograf ausgewählt wurde und eine Röntgenmessung durchgeführt wurde, mit der Region von Interesse durch Ausprobieren ausgerichtet werden. Im Gegensatz dazu kann gemäß der vorliegenden Erfindung die nachfolgend durchgeführte Röntgenmessung sowohl schnell als auch genau durchgeführt werden, weil die Region von Interesse in einem Röntgentopograf in einer kurzen Zeitspanne durch die Video-Syntheseeinrichtung deutlich spezifiziert werden kann.
In der obigen Konfiguration kann jede beliebige Einrichtung verwendet werden, solange die Röntgentopografieeinrichtung so konfiguriert ist, dass diese den Erhalt eines zweidimensionalen Bildes einer Probe erlaubt. Zum Beispiel können die in den 4A bis 4D gezeigten Einrichtungen verwendet werden. Die in 4A gezeigte Einrichtung ist eine Röntgentopografieeinrichtung, die gemäß einem divergenten kontinuierlichen Röntgenverfahren arbeitet. In der Einrichtung treffen kontinuierliche Röntgenstrahlen, die von einem Röntgenstrahl-Brennfleck 51 emittiert werden, auf eine Probe 52, und ein Bild eines Röntgentopografen wird durch einen zweidimensionalen Röntgendetektor 53 erfasst.
Die in 4B gezeigte Einrichtung ist eine Röntgentopografieeinrichtung, die gemäß dem Berg-Barrett Verfahren arbeitet, welches eine durch ein Einkristallverfahren erzeugte Reflektionsgeometrie nutzt. In dieser Einrichtung trifft ein von einem linearen Brennfleck 54 austretender monochromatischer Röntgenstrahl auf eine Probe 52 und wird ein Bild eines Röntgentopografen durch einen zweidimensionalen Röntgendetektor 53 erfasst.
Die in 4C gezeigte Einrichtung ist eine Röntgentopografieeinrichtung, die gemäß dem Lang Verfahren arbeitet, welches eine durch ein Einkristallverfahren erzeugte Transmissionsgeometrie nutzt. In der Einrichtung werden von einem Brennfleck 51 emittierte monochromatische Röntgenstrahlen in eine lineare Form umgewandelt, indem diese durch einen streifenförmigen Schlitz hindurchgeführt werden, das heißt, ein Schlitz, der in einer vertikalen Richtung (das heißt, in einer Richtung von oben nach unten) so lang ist, dass eine Probe 52 getroffen wird, und ein Bild eines Röntgentopografen wird durch einen zweidimensionalen Röntgendetektor 53 erfasst. Die Probe 52 und der Röntgendetektor 53 führen gemeinsam eine Translationsbewegung aus, wie dies durch die Pfeile B angegeben ist.
Die in 4D gezeigte Einrichtung ist eine Röntgentopografieeinrichtung, die auf einem Doppelkristallverfahren basiert. In dieser Einrichtung werden monochromatische Röntgenstrahlen, die von einem linearen Brennfleck 54 emittiert werden, asymmetrisch durch einen ersten Kristall 55 reflektiert und werden dann dazu veranlasst, auf eine Probe 53 zu treffen, welche ein zweiter Kristall ist, und ein Bild eines Röntgentopografen wird durch einen zweidimensionalen Röntgendetektor 53 erfasst.
Ferner ist in jeder der vorgenannten Einrichtungen der Röntgendetektor nicht darauf beschränkt, ein zweidimensionaler Röntgendetektor zu sein, sondern kann auch ein eindimensionaler Röntgendetektor oder ein Null-dimensionaler Röntgendetektor sein, solange der Röntgendetektor in der Lage ist, ein zweidimensionales Bild einer Probe zu erhalten.
In der Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung ist die Video-Syntheseeinrichtung in der Lage, die synthetisierten Videodaten auf der Basis einer für die Probe eingestellten Bezugsposition zu erzeugen. Diese Konfiguration ermöglicht es, einen Röntgentopograf und ein Lichtbild einer Probe genau auszurichten.
Die Bezugsposition kann eine Kante der Probe oder eine in der Probe vorgesehene Markierung sein. In einem Falle, in welchem die Probe eine transparente Substanz oder eine Substanz mit einem hohen Grad an Klarheit ist, kann eine optische Bilderfassungseinrichtung, wie ein optisches Mikroskop oder dergleichen, keine visuelle Bestätigung der Struktur des Probeninneren bereitstellen. Andererseits kann die äußere Umfangskante der Probe visuell bestätigt werden, weil Bedingungen für sichtbares Licht zur Transmission, Reflektion und Streuung an dem Probeninneren nicht identisch sind mit Bedingungen für sichtbares Licht zur Transmission, Reflektion und Streuung an Luft. Aus diesem Grunde kann die Kante als Bezug für den Video-Matchingprozess genommen werden.
In der Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung kann die optische Bilderfassungseinrichtung so konfiguriert sein, dass diese einen Halbleiter-Bildsensor hat, in welchem eine Mehrzahl von Halbleiter-Röntgenlicht-Empfangselemente in einer planaren oder linearen Formation aufgereiht sind. Die Röntgenlicht-Empfangselemente können zum Beispiel CCDs (Charge Coupled Devices), CMOSs (Complementary Metal Oxide Semiconductors) oder sogenannte Photonen zählende Elemente sein, welche Bauteile zum Empfangen eines Röntgenstrahls und zum direkten Ausgeben eines elektrischen Signals sind. Es wird für die optische Bilderfassungseinrichtung vorgezogen, ein Lichtbild einer gesamten Probe zu erfassen, und ein Halbleiter-Bildsensor ist in diesem Sinne ideal.
In der Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung ist die Probe vorzugsweise eine optische, transparente Einkristallsubstanz, deren Oberfläche Licht in kleiner Menge reflektiert. Mit der optischen Bilderfassungseinrichtung, wie Bildgebungseinrichtungen und dergleichen, können transparente Substanzen nicht als Beobachtungsobjekte verwendet werden, aber die Röntgendiffraktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung macht eine transparente Substanz als einen Röntgentopograf sichtbar und kann deshalb eine transparente Substanz zu einem Beobachtungsobjekt machen. Zudem kann jede Position innerhalb einer Region einer Ebene der Substanz durch die Video-Syntheseeinrichtung in Form einer Koordinateninformation, wie planare Koordinaten oder dergleichen, spezifiziert werden.
Die Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung kann ferner umfassen (1) ein Röntgen-Messsystem zum Bestrahlen der Probe mit einem Röntgenstrahl innerhalb einer schmaleren Region als die Region, in welcher die Probe mit einem Röntgenstrahl in der Röntgen-Topografieeinrichtung bestrahlt wird, und zum Detektieren eines von der Probe zu dieser Zeit abgehenden Röntgenstrahls, und (2) eine Proben-Bewegungseinrichtung, um die Probe zu veranlassen, eine Translationsbewegung durchzuführen.
Mit dieser Konfiguration kann die Region von Interesse zu der mit einem Röntgenstrahl bestrahlten Region bewegt werden, um eine detaillierte Röntgenmessung in einem Falle durchzuführen, in welchem zum Beispiel ein Röntgentopograf beobachtet wird und eine Region von Interesse, wie ein Gitterfehler oder dergleichen, spezifiziert wird.
Ein solches Röntgenmesssystem kann zum Beispiel wenigstens eines sein ausgewählt von einer Rocking Curve-Messeinrichtung, Reflektrometrieeinrichtung, reziproke GitterAbbildungseinrichtung, In-Plane-Messeinrichtung und Röntgen-Pulverdiffraktionsgerät.
In der Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung haben die Röntgentopografieeinrichtung und das Röntgenmesssystem vorzugsweise eine gemeinsame Röntgenstrahlquelle. Dadurch wird ermöglicht, Umstände zu vermeiden, in welchen eine Probe in ihrer Position verändert werden muss, wenn jeweilige Messungen durchgeführt werden, um die Kosten zu reduzieren, weniger Raum zum Installieren der Vorrichtung zu nutzen und die Röntgenstrahlquelle in einer einfachen Weise steuern zu können.
Das Röntgen-Diffraktionsmessverfahren mit Bezug auf die vorliegende Erfindung ist ein Röntgen-Diffraktionsmessverfahren zum Durchführen einer Messung unter Verwendung einer Röntgendiffraktionsvorrichtung, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wobei das Verfahren umfasst: (1) Bestimmen des Vorhandenseins eines Kristallfehlers auf der Basis eines Ausgabeergebnisses von der Röntgentopografieeinrichtung, (2) Spezifizieren der Position des Kristallfehlers durch die planare Positionsinformation auf der Basis der synthetisierten Videodaten, die durch die Video-Syntheseeinrichtung bestimmt werden, (3) Bewegen der Probe durch die Probenbewegungseinrichtung auf der Basis der spezifizierten planaren Positionsinformation und Veranlassen des Kristallfehlers, sich zu einer Röntgen-Bestrahlungsposition in dem Röntgenmesssystem zu bewegen, und (4) Durchführen einer Messung durch das Röntgenmesssystem.
(Wirkung der Erfindung)
Gemäß der Röntgendiffraktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine transparente Probe, die mit einer optischen Bilderfassungseinrichtung, wie einem optischen Mikroskop oder dergleichen, nicht sichtbar gemacht werden kann, durch eine Röntgentopografieeinrichtung sichtbar gemacht und zu einem Messobjekt gemacht werden. Zudem kann eine beliebige Position in einer Region einer Ebene einer Probe, die sichtbar gemacht wurde, durch eine Video-Syntheseeinrichtung deutlich spezifiziert werden. Die spezifizierte Positionsinformation kann als Datensatz für einen diversen Bereich von Röntgenmessungen, die nacheinander an der Probe durchgeführt werden, angepasst werden.
In herkömmlichen Röntgendiffraktionsvorrichtungen musste die Position, in welcher ein Röntgenstrahl auf eine Probe einfällt, mit der Region von Interesse versuchsweise ausgerichtet werden, wenn die Region von Interesse in einem Röntgentopograf eingestellt und eine Röntgenmessung durchgeführt wurde. Im Gegensatz dazu kann gemäß der vorliegenden Erfindung die nacheinander durchgeführte Röntgenmessung sowohl schnell als auch genau durchgeführt werden, weil die Region von Interesse in einem Röntgentopograf in einer kurzen Zeitspanne durch die Video-Syntheseeinrichtung deutlich spezifiziert werden kann.
Gemäß dem Röntgendiffraktions-Messverfahren der vorliegenden Erfindung kann eine transparente Substanz durch eine Röntgentopograf sichtbar gemacht werden und kann eine Röntgenmessung durchgeführt werden, sobald die beliebige Position von Interesse in der Region einer Ebene des Röntgentopograf durch Koordinaten oder dergleichen deutlich eingestellt wurde.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, welches eine Ausführungsform der Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel des Steuerbereichs der Röntgendiffraktionsvorrichtung in 1 zeigt;
3A bis 3D sind Diagramme zum Erläutern der Videobearbeitung, die durch den Steuerbereich in 2 durchgeführt wird; und
4A bis 4D sind Diagramme, welche Beispiele einer Röntgentopografieeinrichtung zeigen, die als die Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende ist eine Beschreibung auf der Basis einer Ausführungsform der Röntgendiffraktionsvorrichtung und des Röntgendiffraktion-Messverfahrens mit Bezug auf die vorliegende Erfindung. Es ist klar, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Ausführungsform beschränkt ist. Die Beschreibung bezieht sich von hier aus auf die Zeichnungen, die Zeichnungen zeigen aber manchmal Bauteile in einem Maßstab, der von den tatsächlichen Proportionen abweicht, um merkmalsspezifische Bereiche leichter verständlich zu machen.
1 zeigt einen mechanischen Bereich einer Ausführungsform der Röntgendiffraktionsvorrichtung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung. 2 zeigt eine elektronische Steuertafel der vorliegenden Ausführungsform. In 1 hat eine Röntgendiffraktionsvorrichtung 1 eine Röntgenstrahlröhre 2, einen Probenhalter 3, einen ersten Röntgendetektor 4, einen zweiten Röntgendetektor 5 und eine zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6, welche eine optische Bilderfassungseinrichtung ist. In 2 hat die Röntgendiffraktionsvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 10. Die Steuereinrichtung 10 ist durch einen Computer konfiguriert, der die folgenden Elemente umfasst, welche durch einen Bus 15 miteinander verbunden sind: Eine CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) 11, eine ROM (Nurlesespeicher) 12, einen RAM (Arbeitsspeicher) 13 und einen Speicher 14. Der Bus 15 umfasst einen Programmbus und einen Datenbus.
Der Probenhalter 3 in 1 ist ein Halter zum Anbringen einer Probe 18, welche ein Messobjekt ist. Der Probenhalter 3 in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Halter dessen Oberfläche zum Anbringen der Probe 18 eine horizontale Ebene ist. Ein Trägerelement zum Tragen der Probe 18 kann anstelle des Probenhalters 3 auch verwendet werden. Eine Translationsbewegungseinrichtung 19 ist an dem Probenhalter 3 angebracht. Die Translationsbewegungseinrichtung 19 veranlasst die Probe 3, eine Translationsbewegung über eine beliebige Strecke in einer X-Y-Ebene durchzuführen. Im Speziellen ist der Probenhalter 3 ein X-Y-Tisch, der eine Translationsbewegung in einer Ebene durchführt. Die Translationsbewegungseinrichtung 19 ist mit der Steuereinrichtung 10 über eine Eingang/Ausgangs-Schnittstelle 16 in 2 verbunden.
Ferner ist die X-Richtung in 1 eine Richtung, die durch eine Papierfläche in 1 hindurchgeht, ist die Y-Richtung eine Rechts-Links-Richtung (das heißt, eine Richtung, die senkrecht zu der X-Richtung verläuft) und die X-Y-Ebene eine Oberfläche, die sowohl eine Linie enthält, welche die X-Richtung zeigt, als auch eine Linie, welche die, Y-Richtung zeigt. Die X-Y-Ebene ist eine Oberfläche, die senkrecht zu der Papierfläche in 1 verläuft und ist eine horizontale Fläche in der vorliegenden Ausführungsform.
In der Annahme, dass die Richtung senkrecht sowohl zu der X-Richtung als auch zu der Y-Richtung eine Z-Richtung ist, ist die Z-Richtung eine Richtung parallel zu der Papierfläche in 1 und eine vertikale Richtung im Falle der vorliegenden Erfindung. Die Röntgendiffraktionsvorrichtung 1 kann optional eine Einrichtung haben, um den Probenhalter 3 zu veranlassen, eine Translationsbewegung in der Z-Richtung durchzuführen.
Im Falle der vorliegenden Ausführungsform ist die Probe 18 ein Saphirsubstrat, das als ein LED (Licht emittierende Diode) Substrat verwendet wird. Das Saphirsubstrat ist ein transparentes Einkristallsubstrat. Weil die elektrischen Eigenschaften einer LED weitestgehend davon abhängen, ob das LED-Substrat Kristall fehler hat oder nicht, ist es wichtig, das Vorhandensein von Kristallfehlern zu prüfen. Das Inspektionsverfahren für Kristallfehler wird im Folgenden beschrieben.
Der erste Röntgendetektor 4 wird durch eine Halbleiter-Bildsensor gebildet. Im Speziellen ist der erste Röntgendetektor 4 mit einem zweidimensionalen Röntgendetektor des Pixeltyps konfiguriert, der eine Mehrzahl von Röntgenlicht empfangenden Halbleiterpixeln (Bildelemente) umfasst, die in zwei Dimensionen (das heißt, in einer Ebene) innerhalb der X-Y-Ebene aufgereiht sind. Die Anzahl der Pixel kann zum Beispiel 512 × 512 (Höhe × Breite) betragen. Die Halbleiterpixel können CCDs (Charge Coupled Devices), CMOS's (Complementary Metal Oxide Semiconductors) oder sogenannte Photonen zählende Elemente sein, welche Bauteile sind, um einen Röntgenstrahl zu empfangen und direkt ein elektrisches Signal auszugeben.
Der erste Röntgensensor 4 kann auch eine Bildgebungsplatte (IP) sein. Eine IP ist eine Platte mit der Fähigkeit, Energie zu speichern, wenn sie mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, das heißt, sie ist eine plattenförmige Substanz. Der erste Röntgendetektor 4 ist so vorgesehen, dass dieser im Wesentlichen parallel zu der Proben-Haltefläche des Probenträgers 3 verläuft. Ein Ausgangsanschluss des ersten Röntgendetektors 4 ist mit der Steuereinrichtung 10 über die Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle 16 in 2 verbunden.
In 1 ist eine erste Detektor-Bewegungseinrichtung 21 an dem ersten Röntgendetektor 4 angebracht. Die erste Detektor-Bewegungseinrichtung 21 veranlasst den ersten Röntgendetektor 4, sich im Wesentlichen parallel zu der Proben-Halterfläche des Probenhalters 3 zu bewegen, wie dies durch die Pfeile A gezeigt ist. Die Translationsbewegung ist so ausgelegt, dass diese dem ersten Röntgendetektor 4 erlaubt, einen Röntgenstrahl zu empfangen, der die Probe 18 unter einem Winkel α verlässt. Die erste Detektorbewegungseinrichtung 21 kann unter Verwendung eines Mechanismus für die Translationsbewegung konfiguriert werden, der einen Gewindeschaft, wie zum Beispiel eine Kugelumlaufspindel oder dergleichen, enthält. Die erste Detektorbewegungseinrichtung 21 ist mit der Steuereinrichtung 10 über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 16 in 2 verbunden.
Die Röntgenstrahlröhre 2 in 1 hat einen Röntgenfokus 22, welcher eine Röntgenstrahlquelle ist. Eine Kathode (nicht gezeigt) und eine Antikathode (nicht gezeigt) sind im Inneren der Röntgenstrahlröhre 2 angeordnet. Die Region, in welcher die von der Kathode entladenen Elektronen auf die Oberfläche der Antikathode treffen, ist der Röntgenfokus 22, und Röntgenstrahlen strahlen von dem Röntgenfokus 22 aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Röntgen-Topografieeinrichtung, die gemäß dem in 4A gezeigten kontinuierlichen Röntgenstrahlen-Emissionsverfahren arbeitet, verwendet, wird ein kontinuierlicher Röntgenstrahl mit einem Brennfleck aus dem Röntgenfokus 22 entnommen, und der Röntgenstrahl bestrahlt die Probe 18 in einer Ebene. Zu dieser Zeit wird ein Röntgenstrahl, der von der Probe 18 in einer Ebene hervorgeht, durch den ersten Röntgendetektor 4 empfangen, und es wird zum Beispiel ein planares Röntgendiffraktionsbild 23, das heißt, ein Röntgentopograf, wie ein solcher, der beispielhaft schematisch in 3B dargestellt ist, erhalten. Speziell ist die Röntgentopografieeinrichtung in der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert, dass diese den Röntgenfokus 22 und den ersten Röntgendetektor 4 in 1 nutzt.
Der zweite Röntgendetektor 5 wird durch einen Halbleiter-Bildsensor in der gleichen Weise wie der erste Röntgendetektor 4 gebildet. Im Speziellen ist der zweite Röntgendetektor 5 mit einem zweidimensionalen Röntgendetektor des Pixeltyps konfiguriert, der eine Mehrzahl von Röntgenlicht empfangende Halbleiterpixel (Bildelemente) umfasst, die in zwei Dimensionen (das heißt, in einer Ebene) innerhalb der X-Y-Ebene aufgereiht sind. Die Anzahl der Pixel kann zum Beispiel 512 × 512 (Höhe × Breite) betragen. Die Halbleiterpixel können CCDs (Charge Coupled Devices), CMOS's (Complementary Metal Oxid Semiconductors) oder sogenannte Photonen zählende Elemente sein, welche Bauteile zum Empfangen eines Röntgenstrahls und zum direkten Ausgeben eines elektrischen Signals sind. Ein Ausgabeanschluss des zweiten Röntgendetektors 5 ist mit der Steuereinrichtung 10 über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 16 in 2 verbunden.
Eine Strahlenquelle-Rotationseinrichtung 25 ist an der Röntgenstrahlröhre 2 in 1 angebracht. Eine zweite Detektor-Rotationseinrichtung 26 ist an dem zweiten Röntgendetektor 5 angebracht. Die Strahlenquelle-Rotationseinrichtung 25 veranlasst den Röntgenfokus 22, sich um eine Achse ω drehend zu bewegen, die durch eine Oberfläche hindurchgeht, welche mit der Oberfläche der Probe 18 korrespondiert. Die Achse ω ist eine Linie, die sich durch die Papierfläche in 1 in einem rechten Winkel erstreckt. Die Rotationseinrichtung 26 des zweiten Detektors veranlasst den zweiten Röntgendetektor 5, sich drehend um die Achse ω zu bewegen.
Die Röntgenquelle-Rotationseinrichtung 25 und die Rotationseinrichtung 26 des zweiten Detektors sind jeweils unter Verwendung einer geeigneten Rotations-Antriebseinrichtung konfiguriert. Die Einrichtung kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass diese einen Mechanismus zum Übertragen der Rotations-Antriebskraft eines Servomotors, Schrittmotors oder anderen Motors mit einem steuerbaren Drehwinkel auf die Röntgenstrahlröhre 2 und den zweiten Röntgendetektor verwendet, indem ein Antriebs-Übertragungsmechanismus oder eine andere Antriebsleistungs-Übertragungseinrichtung verwendet wird, die eine Schnecke oder ein Schneckenrad umfasst.
Die Strahlungsquelle-Rotationseinrichtung 25 steuert, das heißt, misst, den Winkel des Röntgenfokus 22 in Bezug auf die Probe 18. Die Rotationseinrichtung 26 des zweiten Detektors steuert, das heißt, misst, den Winkel des zweiten Röntgendetektors 5 in Bezug auf die Probe 18. Im Speziellen arbeiten die Strahlungsquelle-Rotationseinrichtung 25 und die Rotationseinrichtung 26 für den zweiten Detektor als Tandem und bilden ein Winkelmessinstrument, das heißt, ein Goniometer, zum Messen der jeweiligen Winkel des Röntgenfokus und des zweiten Röntgendetektors 5 in Bezug auf die Probe 18. Das Goniometer ist mit der Steuereinrichtung 10 über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 16 in 2 verbunden.
Die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 in 1 kann zum Beispiel durch eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Probe 18 und einen zweidimensionalen CCD-Bildsensor zum Empfangen des Lichtbildes der Probe 18 und zum Erzeugen eines korrespondierenden elektrischen Signals konfiguriert sein. Die Beleuchtungseinrichtungs- und CCD-Bildsensorkomponenten sind in den Zeichnungen nicht dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung ist in einem Falle nicht notwendig, in welchem die Umgebungen ausreichend hell sind. Es ist offensichtlich, dass die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 bedarfsweise eine andere Konfiguration haben kann.
Die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 nimmt ein planares optisches Bild 24 auf, wie zum Beispiel dasjenige, dass beispielhaft in 3C dargestellt ist. Weil die Probe 18 in der vorliegenden Ausführungsform ein Saphirsubstrat ist, welche eine transparente Substanz ist, kann ein Lichtbild 27a, das so gemacht wird, dass dieses mit der Kante 27 des äußeren Umfangs korrespondiert, visuell bestätigt werden, die innere Struktur kann jedoch nicht als ein optisches Bild erfasst werden. Die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 kann jedoch durch Verwenden von X-Y-Koordinaten, das heißt, zweidimensionalen Koordinaten, einen beliebigen Punkt in einer Region einer Ebene, welche die Probe 18 enthält, spezifizieren. Zum Beispiel kann ein Punkt, an welchem die Probe 18 mit einem direkten Strahl von dem Röntgenfokus 22 in 1 bestrahlt wird, das heißt, ein Punkt, an welchem die Probe 18 mit der optischen Röntgenachse schneidet, zum Beispiel als die Koordinatenwerte (x₀, y₀) spezifiziert werden. Die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 ist mit der Steuereinrichtung 10 über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 16 in 2 verbunden.
Als Video-Anzeigeeinrichtung ist ein Display 28 mit der Steuereinrichtung 10 über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 16 verbunden. Ein Treiber zum Erzeugen eines mit einem optischen Bild korrespondierenden Videosignals und ein Treiber zum Erzeugen eines mit einem Röntgentopograf korrespondierenden Videosignals sind in dem Speicher 14 installiert. Das in 3B gezeigte Topografbild 23 und das in 3C gezeigte optische Bild 24 können auf dem Schirm des Displays 28 in 2 durch den Betrieb ihrer Treiber angezeigt werden.
Der Betrieb der auf diese Weise konfigurierten Röntgendiffraktionsvorrichtung 1 ist unten beschrieben.
[Präparieren der Probe)
Zuerst wird, wie in 3A gezeigt, eine Markierung 29, die unter Verwendung eines Röntgenstrahls und Licht als Bild erfasst werden kann, an einer geeigneten Stelle eines Saphirsubstrats angebracht, welche die Probe 18 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die geeignete Stelle eine Ecke. Die Probe 18 wird dann auf dem Probenträger 3 in 1 angebracht.
(Fotografieren eines Röntgentopografen)
Als Nächstes wird die Röntgenstrahlröhre 2 in eine bestimmte Position gedreht und wird der Röntgenfokus 22 auf eine bestimmte Winkelposition in Bezug zur Probe 18 angeordnet, so dass ein gebeugter Strahl von der Probe 18 erhalten werden wird. Der korrespondierende Winkel des Röntgenstrahls, der durch die Röntgendetektionsfläche des ersten Röntgendetektors 4 eingenommen wird, wird auf α in Bezug zu dem einfallenden Röntgenstrahl gesetzt. In diesem Zustand wird die Probe 18 mit einem Röntgenstrahl bestrahlt, wird ein von der Probe 18 abgehender Röntgenstrahl durch den ersten Röntgendetektor 4 detektiert und wird ein zweidimensionales Bild, das heißt, ein Röntgentopograf 23, wie derjenige, der in 3B gezeigt ist, erhalten. Das Bild liefert eine Auflösung in Pixelgröße für die durch den Röntgenstrahl bestrahlten Positionen und gibt die Intensität des Röntgenstrahls an den jeweiligen Positionen wieder.
Wenn die interne Struktur der Probe 18 gleichförmig ist, ist die Intensität des Röntgenstrahls gleichförmig, weil aber ein Diffraktionszustand nicht erfüllt ist, wenn Gitterfehler in der Probe 18 vorhanden sind, erscheint der korrespondierende Bereich als ein farbig dargestelltes Muster in dem Röntgentopograf. Bespiele solcher Muster umfassen monochromatische graue Muster, in welchen die Konzentration in Übereinstimmung mit der Magnitude der Röntgenintensität differiert, und Muster, in welchen ein Farbton (eine Farbklassifikation wie rot, gelb, grün und dergleichen) in Übereinstimmung mit der Magnitude der Röntgenintensität differiert. Das Gleiche tritt auf, wenn eine LED-Einrichtung auf der Probe 18 ausgebildet ist. Falls zum Beispiel angenommen wird, dass das Vorhandensein eines Gitterfehlers an einer durch ein Symbol D markierten Stelle entdeckt wird, dann wird, weil die Probe 18 die Markierung 29 auf der Ecke hat, ein korrespondierendes Röntgen-Markierungsbild 29a ebenfalls in einer Ecke des Röntgentopografen erscheinen.
Weil der Röntgentopograf 23 ein planares Bild ist, das durch eine Mehrzahl v an Pixel bestimmt wird, kann die wechselseitige Position jedes Punktes in dem Röntgentopograf 23 basierend auf der Positionsinformation jedes der Pixel festgelegt werden. Die absolute Position des gesamten Röntgentopografs 23 kann jedoch nicht bestimmt werden. Demgemäß kann, selbst wenn der Fehler beobachtet wird, die absolute Koordinatenposition nicht deutlich erkannt werden.
(Fotografieren eines planaren Lichtbildes der Probe)
Die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 in 1 fotografiert die Probe 18 und deren Umfang entweder gleichzeitig oder mit einer geeigneten Zeitdifferenz, je nach Bedarf, relativ zum Fotografieren des Röntgentopografs. Zu dieser Zeit kann der erste Röntgendetektor 4 aus dem Betrachtungsfeld der zweidimensionalen Bildgebungseinrichtung 6 entfernt werden, falls notwendig. Die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 kann zum Beispiel ein Bild erzeugen, wie dasjenige, das in 3C gezeigt ist. Weil die Probe 18 optisch transparent ist, kann das mit der äußeren Umfangskante korrespondierende Lichtbild 27a nicht separiert werden und kann ein mit der inneren Struktur der Probe 18 korrespondierendes Lichtbild nicht durch die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 erfasst werden. Ein Lichtbild 29b der an der Probe 18 angebrachten Markierung 29 kann jedoch erfasst werden.
Die Position des optischen Bildes 24 in Bezug auf den einfallenden Röntgenstrahl in 1 kann unter Verwendung von XY-Koordinaten klar aufgelöst werden. Zum Beispiel kann die Einfallsposition eines direkten Strahls, das heißt, die Position, die mit der optischen Achse eines einfallenden Röntgenstrahls schneidet, als Koordinatenwerte (x₀, y₀) spezifiziert werden.
(Videoverarbeitung)
Die CPU 11 in 2 führt eine arithmetische Operation aus, um den Röntgentopografen 23 und das optische Bild 24 zu kombinieren oder zusammenzufassen, und zwar entsprechend einer in dem Speicher 14 gespeicherten Software.
Im Speziellen spezifiziert die CPU 11 die Koordinatenposition des Röntgen-Markierungsbildes 29a in dem Röntgentopograf 23 im Topografenkoordinaten, spezifiziert die Koordinatenposition des Lichtmarken-Lichtbildes 29b in dem optischen Bild 24 in XY-Koordinaten und konvertiert die Koordinatenwerten des gesamten Röntgentopografen 23, so dass sich beide Koordinatenpositionen in den XY-Koordinaten des optischen Bildes 24 überlagern.
Die Umwandlung bestimmt ein Bild, in welchem das optische Bild 24 und der Röntgentopograf 23 einander an den Markierungsbildern 29a, 29b überlagern, wie in 3D gezeigt. Die Videodaten des synthetisierten Bildes werden bedarfsweise an die Video-Displaysteuerung des Displays 28 in 2 übertragen und auf dem Schirm des Displays 28 dargestellt.
(Rocking Curve-Messung)
Der Durchführer der Messung kann visuell das Vorhandensein eines Fehlers D in dem Röntgentopograf 23 bestätigen, indem er den Schirm in 3D beobachtet. Der Durchführer der Messung kann manchmal wünschen, den Fehler D als eine ROI (Region von Interesse oder Objektregion) einzustellen und sich über die detaillierte Struktur der Region zu vergewissern. Zum Beispiel kann der Bediener wünschen, die Region in der Nähe des Fehlers D einer Rocking-Kurve-Messung zu unterziehen und eine quantitative Information zu erhalten.
In diesem Falle gibt der Durchführer der Messung die Position des Fehlers D unter Verwendung eines Mouseanzeigers, eines Tastfeldes oder dergleichen auf dem Schirm des Displays 28 in 2 oder durch Manipulieren an der Tastatur ein. Die CPU 11 betätigt die Translationsbewegungseinrichtung 19, veranlasst die auf dem Probenträger 3 angebrachte Probe 18, eine Translationsbewegung durchzuführen und veranlasst die Probe 18, die Translationsbewegung so durchzuführen, dass der Bereich des Fehlers D mit der Position (x₀, y₀) der optischen Röntgenachse zusammenfällt.
In 3D kann eine Anweisung, welche den Fehler D dazu veranlasst, sich zu der Position (x₀, y₀) zu bewegen, durch einen sogenannten Drag-and-Drop-Vorgang eingeleitet werden, in welchem die Maus manipuliert wird, um den Fehler D zu der Position (x₀, y₀) zu bewegen. Im Prozess kann das Röntgentopografbild 23 auf dem Schirm des Display 28 auch in Übereinstimmung mit einer Drag-and Drop-Manipulation den Schirm entlang bewegt werden.
Als Nächstes stellt der Durchführer der Messung einen Zustand ein, in welchem ein sehr schmaler monochromatischer Röntgenstrahl den Fehler D in der Probe 18 und die Nähe des Fehlers bestrahlt, indem ein Pinhole-Kollimator in die optische Achse des einfallenden Röntgenstrahls in 1 eingesetzt wird, und führt eine Rockingkurve-Messung durch. Im Speziellen werden in einem Zustand, in welchem die Probe 18 ortsfest positioniert ist, der Röntgenfokus 22 und der zweite Röntgendetektor 5 in wechselseitiger Synchronie um eine Achse ω in der gleichen Richtung, sie dies durch die Pfeile Δω gezeigt ist, und mit der gleichen bestimmten Winkelgeschwindigkeit zu einer Winkelposition gedreht, in welcher ein gebeugter Strahl erhalten werden kann, und Änderungen in der Intensität des gebeugten Strahls werden in jeder Winkelposition gemessen. Eine bekannte Rockingkurve kann dadurch bestimmt werden und der Fehler D in der Probe 18 kann basierend auf der Peak-Intensität, halben Breite, des Diffraktionswinkels und dergleichen der Rockingkurve quantitativ erkannt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine transparente Probe 18, die durch eine zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 nicht sichtbar gemacht werden kann, auf diese Weise durch die Röntgentopografieeinrichtung (Röntgenfokus 22, erster Röntgendetektor 4 oder dergleichen) sichtbar gemacht werden, das heißt, durch Anzeigen von Farben entsprechend von Display-Bedingungen, wodurch ein ROI basierend auf einem Bild eingestellt werden kann, der sichtbar gemacht wurde, kann das optische Bild von der zweidimensionalen Bildgebungseinrichtung 6 und dem Röntgentopograf von der Röntgentopografieeinrichtung miteinander kombiniert werden und können genaue XY-Koordinaten für das ROI spezifiziert werden.
Ein durch Koordinaten spezifiziertes ROI kann somit unter Verwendung eines gewünschten geeigneten Messsystems, wie einer Rockingkurve-Messeinrichtung oder dergleichen, gemessen werden. Das Ausrichten eines ROI mit der Messposition eines geeigneten Messsystems durch Ausprobieren, wie in der herkömmlichen Praxis, erfordert eine lange Zeit für die Einstellungen und macht es manchmal unmöglich, das gewünschte ROI genau zu spezifizieren, während die vorliegende Ausführungsform ermöglicht, ein solches Problem zu überwinden, ein ROI in kurzer Zeit genau zu spezifizieren und eine Röntgenmessung durchzuführen.
(Weitere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist oben mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weise innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, der in den Ansprüchen beschrieben ist, verändert werden.
Zum Beispiel wird eine Röntgentopografieeinrichtung, die entsprechend dem in 4A gezeigten Röntgenverfahren mit kontinuierlicher Emission arbeitet, als Röntgentopografieeinrichtung in der vorerwähnten Ausführungsform verwendet, aber stattdessen kann eine Röntgentopografieeinrichtung einer weiteren Konfiguration, wie diejenige, die in dem 4B, 4C oder 4D gezeigt ist, verwendet werden. Eine Röntgentopografieeinrichtung einer noch weiteren Konfiguration (nicht gezeigt) kann auch verwendet werden.
Eine beliebige andere Konfiguration als die vorerwähnte Konfiguration kann bedarfsweise für die zweidimensionale Bildgebungseinrichtung 6 verwendet werden. In der vorerwähnten Ausführungsform wurde ein Saphir-Einkristall, welcher eine transparente Substanz ist, als die Probe 18 verwendet, es ist aber offensichtlich, dass eine opake Substanz auch als Messobjekt verwendet werden kann.
Weil die Oberfläche der Probe 18 und der Röntgenstrahl-Empfangsfläche des ersten Röntgendetektors 4 nicht in einer parallelen Beziehung zueinander sein könnten, können Messbilder des Röntgentopograf in einem Zustand aufgezeichnet sein, in welchem die Breite des Bildes verzogen ist (siehe 4B, 4C, 4D). In diesem Falle werden der Röntgentopograf 23 und ein optisches Bild 24 unter Verwendung sowohl des externen Umfangsprofils der Probe 18 als auch eines in einem Synthetisierungsvorgangs zu verarbeitenden Markierungsbildes 29a synthetisiert.
Selbst dann, wenn das externe Umfangsprofil der Probe 18 größer ist als das Betrachtungsfeld des optisches Bildes 24, können durch Bereitstellen von drei oder mehreren Markierungen 29 an geeigneten Positionen in der Probe 18 der Röntgentopograf 23 und das optische Bild 24 miteinander synthetisiert werden, um in einem Synthetisierungsvorgang verarbeitet zu werden.
Die Markierungen 29 können aus antikorrosiver Farbe gebildet sein, einschließlich eisenhaltiger oxidierter Substanzen und dergleichen. Die Markierungen 29 können auch vorzugsweise aus mit einem Haftband auf einer ihrer Seite ausgestatteten Aluminiumteilen gebildet sein, welche leicht entfernbar sein können.
Wenn viele Proben der gleichen Qualität gemessen werden, wird für eine Anfangsprobe eine Kompensation einer Verzerrung zwischen dem Röntgentopografbild und dem optischen Bild ausgeführt. Für nacheinander gemessene Proben wird ein Punkt auf der äußeren Umfangsfläche der Probe als eine Bezugsmarkierung gesetzt, und dann wird die Messung für die Probe ausgeführt.
In der obigen Ausführungsform ist eine Markierung 29, die in 3A die Bezugsposition zeigt, an der Probe 18 vorgesehen, und der Röntgentopograf 23 und das optische Bild 24 werden unter Verwendung der Markierung 29 als Bezugspunkt synthetisiert. Jedoch können anstelle dieses Verfahrens der Röntgentopograf 23 und das optische Bild 24 auch unter Verwendung eines Lichtbildes 27a als Bezugsgröße synthetisiert werden, das mit der externen Umfangskante 27 der Probe 18 (3C) und dem Bild 27b der externen Umfangskante des Röntgentopograf 23 (3B) korrespondiert.

Claims

Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) mit: einer Röntgentopografieeinrichtung (22, 4) zum Bereitstellen einer räumlichen geometrischen Entsprechung eines von einer planaren Region einer Probe (18) abgehenden Röntgenstrahls, um den Röntgenstrahl als einen planaren Röntgentopografen zu detektieren und den Röntgenstrahltopografen als ein Signal auszugeben; einer optischen Bilderfassungseinrichtung (6) zum Empfangen eines Lichtbildes der planaren Region der Probe (18) und zum Ausgeben des Lichtbildes als ein durch die planare Positionsinformation spezifiziertes Signal; und einer Video-Syntheseeinrichtung (11, 14) zum Erzeugen synthetisierter Videodaten auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Röntgentopografen und eines Ausgangssignals von der optischen Bilderfassungseinrichtung (6).
Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, in welcher die Video-Syntheseeinrichtung die synthetisierten Videodaten auf der Basis einer Bezugsposition (27, 29) synthetisiert, die für die Probe eingestellt ist.
Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, in welcher die Bezugsposition eine Kante (27) der Probe oder eine an der Probe vorgesehene Markierung (29) ist.
Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher die optische Bilderfassungseinrichtung einen Halbleiter-Bildsensor (6) hat, in welchem eine Mehrzahl von Halbleiter-Schaltungselementen zum Empfangen von Röntgenlicht in einer planaren oder linearen Formation aufgereiht ist.
Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher die Probe (18) eine optische transparente Einkristallsubstanz ist, deren Oberfläche Licht in geringer Menge reflektiert.
Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit: einem Röntgenmesssystem (22, 5) zum Bestrahlen der Probe (18) mit einem Röntgenstrahl innerhalb einer engeren Region, als der Region, in welcher die Probe (18) mit einem Röntgenstrahl in der Röntgentopografieeinrichtung (4, 22) bestrahlt wird, und zum Erfassen eines Röntgenstrahls, der von der Probe (18) zu dieser Zeit abgeht; und einer Proben-Bewegungseinrichtung (19), um die Probe (18) zu veranlassen, eine Translationsbewegung durchzuführen.
Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, in welcher das Röntgenmesssystem wenigstens eines ist ausgewählt von Rockingkurve-Messeinrichtung, Reflektrometrieeinrichtung, reziproker Gitter-Abbildungseinrichtung, Einrichtung zum Messen in einer Ebene und Röngtenpulverdiffraktionsvorrichtung.
Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, in welcher die Röntgentopografieeinrichtung (4, 22) und das Röntgenmesssystem eine gemeinsame Röntgenquelle (22) haben.
Röntgendiffraktions-Messverfahren zum Durchführen einer Messung unter Verwendung der Röntgendiffraktionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Röntgendiffraktion-Messverfahren umfasst: Bestimmen des Vorhandenseins eines Kristallfehlers auf der Basis eines Ausgabeergebnisses der Röntgentopografieeinrichtung (4, 22); Spezifizieren der Position des Kristallfehlers durch die planare Positionsinformation auf der Basis der synthetisierten Videodaten, die durch die Video-Syntheseeinrichtung (11, 14) bestimmt werden; Bewegen der Probe (18) durch die Proben-Bewegungseinrichtung (19) auf der Basis der spezifizierten planaren Positionsinformation und Veranlassen des Kristallfehlers, sich zu einer Röntgenbestrahlungsposition in dem Röntgenmesssystem (22, 5) zu bewegen; und Durchführen einer Messung durch das Röntgenmesssystem.