JP2000002673A - X-ray diffraction apparatus and diffraction method - Google Patents

X-ray diffraction apparatus and diffraction method

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JP2000002673A
JP2000002673A JP10181490A JP18149098A JP2000002673A JP 2000002673 A JP2000002673 A JP 2000002673A JP 10181490 A JP10181490 A JP 10181490A JP 18149098 A JP18149098 A JP 18149098A JP 2000002673 A JP2000002673 A JP 2000002673A
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Japan
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ray
point
ray diffraction
film
optical system
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Katsuhiko Tani
克彦 谷
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray diffraction apparatus in which an X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical basic body, including an electrophotographic photosensitive body, can be measured with sufficient intensity. SOLUTION: An X-ray luminous flux diverged from a point light source G is reflected on an X-ray condenser mirror 3 on the irradiating side such that each point of a thin film 7 formed on a cylindrical basic body 5 is irradiated at a constant irradiation angle with respect to the tangential direction thereof. The X-ray condenser mirror 3 on the irradiating side is produced by curing a silicon wafer of about 100 μm and only such a luminous flux, out of diffracted X-rays reflected on the thin film 7, as having a constant scattering angle with respect to the tangential direction at each point is condensed at one point through an X-ray condenser mirror 9 on the detecting side. A slit 11 is set at the focal point of the mirror 9 and only the luminous flux passed through the slit 9 impinges on a detector 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体な
どの曲面に形成された膜の構造を評価するX線回折装置
および方法に関する。
The present invention relates to an X-ray diffraction apparatus and method for evaluating the structure of a film formed on a curved surface such as an electrophotographic photosensitive member.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、平面上に形成された薄膜のX線回
折を測定するX線回折装置が知られている。図6は従来
のX線回折装置における薄膜のX線によるブラッグ反射
を示す図である。平面aの上に形成された薄膜bの任意
の領域に照射されたX線はそれぞれ同じ角度で反射され
る。
2. Description of the Related Art An X-ray diffraction apparatus for measuring X-ray diffraction of a thin film formed on a flat surface has been known. FIG. 6 is a diagram showing Bragg reflection of a thin film by X-rays in a conventional X-ray diffractometer. X-rays applied to an arbitrary region of the thin film b formed on the plane a are reflected at the same angle.

【0003】近年、電子写真感光体を始めとして円筒状
の基体の上に形成された薄膜のX線回折を測定する必要
性が増大している。しかし、従来のX線回折装置では、
平面に対してだけ実施可能であり、円筒など平面以外の
ものに適用できなかった。図7は円筒状の基体の上に形
成された薄膜のX線によるブラッグ反射を示す図であ
る。基体cの上に形成された薄膜dから反射されるX線
は同じ散乱角であっても照射された領域によって異なる
方向に反射されてしまい、通常の方法では曲面のX線回
折を測定することができなかった。このため、従来で
は、細いX線光束を用い、近似的に平面とみなし得るよ
うな微小領域に対してX線回折の測定を行っていた。
In recent years, there has been an increasing need to measure X-ray diffraction of thin films formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member. However, in a conventional X-ray diffractometer,
It can be applied only to a plane, and cannot be applied to anything other than a plane such as a cylinder. FIG. 7 is a diagram showing X-ray Bragg reflection of a thin film formed on a cylindrical substrate. X-rays reflected from the thin film d formed on the substrate c are reflected in different directions depending on the irradiated area even at the same scattering angle. Could not. For this reason, conventionally, X-ray diffraction has been measured on a minute region that can be regarded as a plane approximately by using a thin X-ray beam.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、細いX
線光束を用い、近似的に平面とみなし得るような微小領
域でX線回折の測定を行う従来のX線回折装置では、今
日のデバイスに用いられているような薄膜や厚膜に対し
て十分な強度が得られなかった。基体上には十分な面積
を有する薄膜や厚膜が形成されているのであるから、照
射された領域の各点での照射角度と検出角度が、照射全
域で同等であるように、同時に制御できるならば、大き
な面積の照射領域からのX線回折の測定が可能となり、
十分な強度が得られる筈である。
However, a thin X
Conventional X-ray diffractometers that measure X-ray diffraction in a very small area that can be regarded as an approximately flat surface using a line beam are not enough for thin films and thick films used in today's devices. High strength was not obtained. Since a thin film or a thick film having a sufficient area is formed on the substrate, the irradiation angle and the detection angle at each point of the irradiated area can be simultaneously controlled so that they are equal over the entire irradiation area. Then, it becomes possible to measure X-ray diffraction from a large area irradiation area,
Sufficient strength should be obtained.

【0005】そこで、本発明は、このような点に鑑みな
されたものであり、電子写真感光体を始めとする円筒状
の基体の上に形成された薄膜のX線回折を十分な強度で
測定することができるX線回折装置および方法を提供す
ることを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of such a point, and measures the X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member with sufficient intensity. It is an object of the present invention to provide an X-ray diffraction apparatus and a method capable of performing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に記載のX線回折装置は、膜のX
線回折を測定するX線回折装置において、点光源から発
散するX線光束を曲面に形成された膜に対して接線方向
に近い入射角で照射する照射光学系を備えたことを特徴
とする。これにより、電子写真感光体を始めとする円筒
状の基体の上に形成された薄膜のX線回折を十分な強度
で測定する際に適した照射を行うことができる。
In order to achieve the above object, an X-ray diffractometer according to claim 1 of the present invention comprises a film X-ray diffractometer.
An X-ray diffractometer for measuring X-ray diffraction is provided with an irradiation optical system for irradiating a film formed on a curved surface with an X-ray beam divergent from a point light source at an incident angle close to a tangential direction. Thereby, irradiation suitable for measuring X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member with sufficient intensity can be performed.

【0007】上記目的を達成するために、本発明の請求
項2に記載のX線回折装置は、請求項1において、前記
膜は円柱表面に形成され、該円柱表面の各点で前記入射
角が等しくなるように照射することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an X-ray diffraction apparatus according to the first aspect, wherein the film is formed on a cylindrical surface, and the incident angle is set at each point on the cylindrical surface. Irradiation is made to be equal.

【0008】請求項2に記載のX線回折装置において、
前記円柱の軸に対して垂直な直線上に前記点光源が置く
ようにすることができる。
[0008] In the X-ray diffractometer according to claim 2,
The point light source may be placed on a straight line perpendicular to the axis of the cylinder.

【0009】また、請求項2に記載のX線回折装置にお
いて、前記円柱の軸上に前記点光源を置くようにするこ
とができる。
Further, in the X-ray diffraction apparatus according to the second aspect, the point light source can be placed on the axis of the cylinder.

【0010】上記目的を達成するために、本発明の請求
項3に記載のX線回折装置は、請求項1において、前記
照射光学系は分光膜を湾曲させた集光ミラーを有するこ
とを特徴とする。
To achieve the above object, an X-ray diffractometer according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in claim 1, the irradiation optical system has a condenser mirror having a curved spectral film. And

【0011】また、請求項1において、前記照射光学系
は、回転楕円体の一部を形成するように湾曲させた分光
膜からなる集光ミラーを有する光学系とすることができ
る。
Further, in the first aspect, the irradiation optical system may be an optical system having a condenser mirror made of a spectral film curved so as to form a part of a spheroid.

【0012】上記目的を達成するために、本発明の請求
項4に記載のX線回折装置は、膜のX線回折を測定する
X線回折装置において、曲面に形成された膜の表面の各
点から、該各点での接線方向に対して所定の散乱角で出
射する回折X線光束を一点に集光させる検出光学系を備
えたことを特徴とする。これにより、電子写真感光体を
始めとする円筒状の基体の上に形成された薄膜のX線回
折を十分な強度で測定する際に適した検出を行うことが
できる。ここで、所定の散乱角とは、X線回折の測定対
象角度範囲内のブラッグ反射角のことである。
To achieve the above object, an X-ray diffractometer according to claim 4 of the present invention is an X-ray diffractometer for measuring X-ray diffraction of a film. A detection optical system is provided which focuses diffracted X-ray luminous flux emitted at a predetermined scattering angle with respect to a tangential direction at each point from a point to one point. Accordingly, detection suitable for measuring X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member with sufficient intensity can be performed. Here, the predetermined scattering angle is a Bragg reflection angle within an angle range to be measured for X-ray diffraction.

【0013】上記目的を達成するために、本発明の請求
項5に記載のX線回折装置は、請求項4において、前記
検出光学系は分光膜を湾曲させた集光ミラーを有するこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, an X-ray diffractometer according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, the detection optical system has a condenser mirror having a curved spectral film. And

【0014】また、請求項4に記載のX線回折装置にお
いて、前記検出光学系は、回転楕円体の一部を構成する
ように湾曲させたシリコンウエハからなる集光ミラーを
有する光学系とすることができる。
Further, in the X-ray diffractometer according to claim 4, the detection optical system is an optical system having a condenser mirror made of a silicon wafer curved so as to form a part of a spheroid. be able to.

【0015】また、請求項5に記載のX線回折装置にお
いて、前記散乱角を変化させて前記回折X線光束を測定
する場合、該散乱角に合わせて前記集光ミラーの表面形
状や位置を変化させることができる。
Further, in the X-ray diffractometer according to claim 5, when measuring the diffracted X-ray luminous flux by changing the scattering angle, the surface shape and position of the converging mirror are adjusted in accordance with the scattering angle. Can be changed.

【0016】また、請求項4に記載のX線回折装置にお
いて、前記検出光学系は、前記回折X線光束が集光する
位置にスリットを配置し、該スリットを通過した回折X
線光束を検出する検出器を設けた構成とすることができ
る。
Further, in the X-ray diffraction apparatus according to claim 4, the detection optical system has a slit disposed at a position where the diffracted X-ray light beam is condensed, and the diffraction X-ray passing through the slit.
It is possible to adopt a configuration in which a detector for detecting a linear light beam is provided.

【0017】上記目的を達成するために、本発明の請求
項6に記載のX線回折装置は、膜のX線回折を測定する
X線回折装置において、点光源から発散するX線光束
を、円柱表面に形成された膜に対して接線方向に近い入
射角で、かつ前記円柱表面の各点で該入射角が等しくな
るように照射する照射光学系と、前記円柱表面に形成さ
れた膜の表面の各点から、該各点での接線方向に対して
所定の散乱角で出射する回折X線光束を一点に集光さ
せ、該集光する位置に置かれたスリットを通過する前記
回折X線光束を検出する検出光学系とを備えたことを特
徴とする。これにより、電子写真感光体を始めとする円
筒状の基体の上に形成された薄膜のX線回折を十分な強
度で測定することができる。
In order to achieve the above object, an X-ray diffractometer according to claim 6 of the present invention is an X-ray diffractometer for measuring X-ray diffraction of a film, comprising: An irradiation optical system that irradiates the film formed on the surface of the cylinder at an incident angle close to the tangential direction with respect to the film formed on the surface of the cylinder, and irradiates the incident angle at each point on the surface of the cylinder so as to be equal. From each point on the surface, diffracted X-ray luminous flux emitted at a predetermined scattering angle with respect to the tangential direction at each point is converged to one point, and the diffracted X-rays passing through a slit placed at the condensing position A detection optical system for detecting a linear light beam. Accordingly, X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member can be measured with a sufficient intensity.

【0018】本発明のX線回折装置は、膜のX線回折を
測定するX線回折装置において、点光源から発散するX
線光束を、照射光学系により円柱表面に形成された膜に
対して接線方向に近い入射角で、かつ前記円柱表面の各
点で該入射角が等しくなるように照射し、前記円柱表面
に形成された膜の表面の各点から、該各点での接線方向
に対して所定の散乱角で出射する回折X線光束を、検出
光学系により一点に集光させ、該集光する位置に置かれ
たスリットを通過する前記回折X線光束を検出する構成
とすることができる。
The X-ray diffractometer of the present invention is an X-ray diffractometer for measuring the X-ray diffraction of a film.
A linear light beam is irradiated at an incident angle close to the tangential direction to a film formed on the surface of the cylinder by the irradiation optical system, and the incident angle is made equal at each point on the surface of the cylinder to form the light on the surface of the cylinder. From each point on the surface of the formed film, the diffracted X-ray luminous flux emitted at a predetermined scattering angle with respect to the tangential direction at each point is condensed to one point by the detection optical system, and is placed at the condensing position. A configuration may be adopted in which the diffracted X-ray beam passing through the slit is detected.

【0019】本発明において、分光膜としては、湾曲
性があり、完全性の高い結晶からなる膜が最も望ましい
が、シャープな回折パターンの測定が必要ない場合(薄
膜測定では、必要ない場合が多い)分解能は落ちる
が、回折強度のとれる不完全な結晶からなる膜が有利で
ある。例えば、表面に垂直方向に周期をもつ材料(1次
元結晶)で湾曲できる強度があればよい。 1)結晶欠陥のない(完全結晶に近い)ものとしては、
シリコン、Ge,InP,などがあり、これらのウエー
ハは、シャープなブラッグ反射を起こさせて、多少の湾
曲もできるが、最も湾曲強度が強く、完全性も高いのは
シリコンである。 2)平板状グラファイト微結晶を堆積した(熱分解グラ
ファイト)ものは、堆積方向の1次元周期があり(一次
元結晶)、分光結晶として公知である。 3)重元素を層(例:Pt,Mo,など)と軽元素の層
(例:Si,Cなど)を交互に周期的に堆積した、人工
格子薄膜もX線ミラーとして公知である。 分解能は落ちるが、回折強度のとれる不完全な結晶のう
ち上記分類の2)や3)の材料は、かなり自由な湾曲変
形ができる可能性があり、有利である。金属膜もこの目
的に使用できる可能性がある。
In the present invention, as the spectral film, a film composed of a crystal having high curvature and high perfection is most desirable, but when a measurement of a sharp diffraction pattern is not necessary (in many cases, it is not necessary in a thin film measurement). 3.) A film consisting of imperfect crystals with a low diffraction intensity, although having a lower resolution, is advantageous. For example, a material having a periodicity in the direction perpendicular to the surface (one-dimensional crystal) may be sufficient as long as it can be bent. 1) As those without crystal defects (close to perfect crystals),
There are silicon, Ge, InP, and the like. These wafers cause sharp Bragg reflection and can be slightly curved, but silicon has the highest bending strength and the highest integrity. 2) A plate-like graphite microcrystal deposited (pyrolytic graphite) has a one-dimensional period in the deposition direction (one-dimensional crystal) and is known as a spectral crystal. 3) An artificial lattice thin film in which layers of heavy elements (eg, Pt, Mo, etc.) and layers of light elements (eg, Si, C, etc.) are alternately and periodically deposited is also known as an X-ray mirror. Although the resolution is reduced, the materials of the above-mentioned classifications 2) and 3) among the imperfect crystals which can obtain the diffraction intensity are advantageous because they may be able to bend freely considerably. Metallic films could also be used for this purpose.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明のX線回折装置および方法
の実施形態について説明する。 [第1の実施形態]図1は第1の実施形態におけるX線
回折装置の照射光学系の概略的構成を示す図である。点
光源Gから発散されたX線光束は、照射側X線集光ミラ
ー3で反射されると、円筒状の基体5の上に形成された
薄膜(試料面、オーガニックフォトコンダクタ)7の上
に照射されるが、このとき、薄膜7上のどの点において
もその接線方向に対して一定の入射角となるように照射
される。例えば、図中a点およびb点における入射角は
等しくなる。図1には、薄膜のX線回折の測定に最も適
するように、薄膜7上の各点における接線方向すれすれ
の入射角(接線に対して0〜1度)で照射する場合が示
されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the X-ray diffraction apparatus and method according to the present invention will be described. [First Embodiment] FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an irradiation optical system of an X-ray diffraction apparatus according to a first embodiment. When the X-ray luminous flux emitted from the point light source G is reflected by the irradiation side X-ray focusing mirror 3, the X-ray luminous flux falls on a thin film (sample surface, organic photoconductor) 7 formed on the cylindrical base 5. At this time, irradiation is performed so that any point on the thin film 7 has a constant incident angle with respect to its tangential direction. For example, the incident angles at point a and point b in the figure are equal. FIG. 1 shows a case where the thin film 7 is irradiated at a slightly tangential incident angle (0 to 1 degree with respect to the tangent) at each point on the thin film 7 so as to be most suitable for the X-ray diffraction measurement of the thin film. .

【0021】照射側X線集光ミラー3は、厚さ100μ
m程度のシリコンウエハを湾曲させて作製されている。
尚、湾曲させたシリコンウエハを使ってX線光束を集光
させる技術は既に知られている。シリコンウエハは無転
移結晶であるので、大きな破壊強度を有し、かなりの形
状変化に耐えることができる。具体例として、X線の波
長をλ=1.5405Åとし、シリコンの(111)面
のブラッグ反射角が28.4°である場合における基体
5、点光源Gおよび照射側X線集光ミラー3の位置関係
が図1に示されている。
The irradiation side X-ray focusing mirror 3 has a thickness of 100 μm.
It is manufactured by bending a silicon wafer of about m.
A technique for condensing an X-ray beam using a curved silicon wafer is already known. Since silicon wafers are non-transitional crystals, they have high breaking strength and can withstand significant shape changes. As a specific example, the base 5, the point light source G, and the irradiation side X-ray focusing mirror 3 when the wavelength of X-rays is λ = 1.5405 ° and the Bragg reflection angle of the (111) plane of silicon is 28.4 ° 1 is shown in FIG.

【0022】図2はX線回折装置の検出光学系の概略的
構成を示す図である。検出光学系には、円筒状の基体5
の上に形成された薄膜7で反射される回折X線のうち、
各点で所定の散乱角Θを有するものだけ、つまり各点に
おける接線に対して出射角が一定となる光束だけを一点
に集光する検出側X線集光ミラー9が設けられている。
また、検出側X線集光ミラー9の焦点位置にはスリット
11が置かれ、スリット11を通過した光束だけが検出
器12に入射するように配置されている。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a detection optical system of the X-ray diffraction apparatus. The detection optical system includes a cylindrical substrate 5.
Of the diffracted X-rays reflected by the thin film 7 formed on
A detection-side X-ray focusing mirror 9 is provided which focuses only one having a predetermined scattering angle で at each point, that is, only a light beam whose emission angle is constant with respect to a tangent line at each point.
A slit 11 is provided at the focal position of the detection-side X-ray focusing mirror 9, and only a light beam passing through the slit 11 is incident on the detector 12.

【0023】このように、検出側X線集光ミラー9によ
り基体5の表面に形成された薄膜7からの回折X線を集
光することができ、スリット11により検出器13で検
出される回折X線のバックグランドを除去することがで
きる。具体例として、X線の波長をλ=1.5405Å
とし、シリコンの(111)面のブラッグ反射角が2
8.4°である場合、散乱角Θ=20°における基体
5、検出側X線集光ミラー9、スリット11および検出
器12の位置関係が図2に示されている。ここで、散乱
角Θの関数として回折X線の強度を測定するためには、
検出したい散乱角Θ毎に検出側X線集光ミラー9の表面
形状や位置を変化させる必要がある。
As described above, the X-ray focusing mirror 9 on the detection side can collect the diffracted X-rays from the thin film 7 formed on the surface of the base 5, and the diffraction detected by the detector 13 by the slit 11. X-ray background can be removed. As a specific example, the wavelength of the X-ray is λ = 1.5405 °.
And the Bragg reflection angle of the (111) plane of silicon is 2
When the angle is 8.4 °, the positional relationship among the base 5, the detection-side X-ray focusing mirror 9, the slit 11, and the detector 12 at the scattering angle Θ = 20 ° is shown in FIG. Here, in order to measure the intensity of the diffracted X-ray as a function of the scattering angle Θ,
It is necessary to change the surface shape and position of the detection-side X-ray focusing mirror 9 for each scattering angle い to be detected.

【0024】図3は円筒表面の点の角度ω、円筒表面で
の散乱角Θおよび検出側X線集光ミラー9でのブラッグ
反射角Φの関係を示す図である。円筒表面の各点からそ
の点での接線方向、つまりその点への照射X線の方向に
対して散乱角Θをなす方向に反射されたX線光束を、ス
リット11が置かれた1点Tに集光するための検出側X
線集光ミラー9の形状を求める場合、検出側X線集光ミ
ラー9の曲面の座標(x,y)は、円筒表面の角度ωを
パラメータとして用いると、〔数1〕で表される。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the angle ω of a point on the cylindrical surface, the scattering angle の on the cylindrical surface, and the Bragg reflection angle Φ at the detection-side X-ray focusing mirror 9. The X-ray luminous flux reflected from each point on the cylindrical surface in a tangential direction at that point, that is, in a direction forming a scattering angle に 対 し て with respect to the direction of the irradiated X-rays at that point is converted into a point T at which the slit 11 is placed. Detection side X for focusing on
When the shape of the line focusing mirror 9 is obtained, the coordinates (x, y) of the curved surface of the detection-side X-ray focusing mirror 9 are represented by [Equation 1] when the angle ω of the cylindrical surface is used as a parameter.

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】例えば、前述した図2の波長1.5405
ÅのX線を用いた場合、結晶面が(111)であるシリ
コンミラーのブラッグ反射角はΦ=28.4であるの
で、測定する散乱角Θに合わせてシリコンミラーの表面
形状や位置を数式(1)にしたがって変化させる制御を
行うことで、曲面のX線回折の測定を行うことが可能に
なる。
For example, the wavelength of 1.5405 shown in FIG.
When the X-ray of Å is used, since the Bragg reflection angle of the silicon mirror whose crystal plane is (111) is Φ = 28.4, the surface shape and position of the silicon mirror are calculated according to the scattering angle Θ to be measured. By performing the control to change according to (1), it becomes possible to measure the X-ray diffraction of the curved surface.

【0027】[第2の実施形態]前記第1の実施形態で
は、円筒体の軸に垂直な直線上に置かれた点光源Gから
発散されるX線光束を照射する場合を示したが、第2の
実施形態では円筒体の軸上に置かれた点光源から発散さ
れるX線光束を照射する場合を示す。
[Second Embodiment] In the first embodiment, the case where the X-ray luminous flux radiated from the point light source G placed on the straight line perpendicular to the axis of the cylindrical body is shown, In the second embodiment, a case is shown in which an X-ray beam emitted from a point light source placed on the axis of a cylindrical body is irradiated.

【0028】図4は第2の実施形態におけるX線回折装
置の照射光学系の概略的構成を示す図である。前記第1
の実施形態と同様、照射側X線集光ミラー23は、厚さ
100μm程度のシリコンウエハを湾曲させて作製され
ている。シリコンウエハは無転移結晶であるので、大き
な破壊強度を有し、かなりの形状変化に耐えることがで
きる。本実施形態では、シリコンウエハを回転楕円体の
一部を構成するように湾曲させて照射側X線集光ミラー
を形成する。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an irradiation optical system of the X-ray diffraction apparatus according to the second embodiment. The first
Similarly to the embodiment, the irradiation-side X-ray focusing mirror 23 is manufactured by bending a silicon wafer having a thickness of about 100 μm. Since silicon wafers are non-transitional crystals, they have high breaking strength and can withstand significant shape changes. In the present embodiment, the irradiation side X-ray focusing mirror is formed by bending the silicon wafer so as to constitute a part of the spheroid.

【0029】具体例として、X線の波長をλ=1.54
05Åとし、シリコンの(111)面のブラッグ反射角
が28.4°である場合における基体25、点光源G、
照射側X線集光ミラー3の位置関係が図4に示されてい
る。回転楕円体の第1焦点位置に置かれた点光源Gから
発散するX線光束は、回転楕円体の一部を構成するよう
に湾曲された照射側X線集光ミラー23の内側で反射さ
れて第2焦点位置に収束する方向に向かう際、測定対象
である基体25の円周表面にすれすれの入射角(接線に
対して0〜1度)で基体25の上に形成された薄膜27
に照射される。このとき、基体25の同一円周表面に
は、同一の入射角でX線光束が入射する。
As a specific example, the wavelength of X-rays is λ = 1.54.
05 °, the substrate 25 and the point light source G when the Bragg reflection angle of the (111) plane of silicon is 28.4 °.
FIG. 4 shows the positional relationship of the irradiation side X-ray focusing mirror 3. The X-ray luminous flux diverging from the point light source G placed at the first focal position of the spheroid is reflected inside the irradiation side X-ray focusing mirror 23 curved so as to form a part of the spheroid. The thin film 27 formed on the base 25 at a slight incident angle (0 to 1 degree with respect to the tangent) on the circumferential surface of the base 25 to be measured when moving in the direction converging to the second focal position.
Is irradiated. At this time, the X-ray luminous flux enters the same circumferential surface of the base 25 at the same incident angle.

【0030】図5はX線回折装置の検出光学系の概略的
構成を示す図である。検出側X線集光ミラー33は、照
射側X線集光ミラー23と同様、厚さ100μm程度の
シリコンウエハを回転楕円体の一部を構成するように湾
曲させて作製されている。回転楕円体の第1焦点位置を
通る直線上にある、基体25の同一円周表面から発散す
るX線光束は検出側X線集光ミラー33で反射すると、
第2焦点位置に集光するように導かれ、第2焦点位置に
置かれたスリット31を通って検出器22で検出され
る。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a detection optical system of the X-ray diffraction apparatus. Like the irradiation-side X-ray focusing mirror 23, the detection-side X-ray focusing mirror 33 is manufactured by bending a silicon wafer having a thickness of about 100 μm so as to form a part of a spheroid. When the X-ray flux diverging from the same circumferential surface of the base 25 on a straight line passing through the first focal position of the spheroid is reflected by the detection-side X-ray focusing mirror 33,
The light is guided to be condensed at the second focal position, and is detected by the detector 22 through the slit 31 placed at the second focal position.

【0031】このように、円筒上に形成された薄膜で反
射される回折X線のうち、各点における所定の散乱角を
有するもの、つまり各点での入射角と一定の散乱角を有
する光束だけを、検出側X線集光ミラー33により一点
に集光し、第2焦点位置に置かれたスリット31を通過
するX線光束たけを検出器22で検出することにより、
薄膜27からの回折X線を集光することができ、検出器
22で検出される回折X線のバックグランドを除去でき
る。
As described above, of the diffracted X-rays reflected by the thin film formed on the cylinder, those having a predetermined scattering angle at each point, that is, a light beam having an incident angle at each point and a constant scattering angle Is focused on a single point by the detection-side X-ray focusing mirror 33, and the detector 22 detects only the X-ray luminous flux passing through the slit 31 placed at the second focal position,
The diffracted X-rays from the thin film 27 can be collected, and the background of the diffracted X-rays detected by the detector 22 can be removed.

【0032】具体例として、X線の波長をλ=1.54
05Åとし、シリコンの(111)面のブラッグ反射角
が28.4°である場合における基体25、検出側X線
集光ミラー33、スリット31および検出器22の位置
関係が図5に示されている。散乱角Θの関数として回折
X線強度を測定するためには、検出したい散乱角Θ毎に
検出側X線集光ミラー33の表面形状や位置を変化させ
る必要がある。
As a specific example, the wavelength of the X-ray is λ = 1.54.
FIG. 5 shows the positional relationship between the base 25, the detection-side X-ray focusing mirror 33, the slit 31, and the detector 22 when the Bragg reflection angle of the silicon (111) plane is 28.4 °. I have. In order to measure the diffraction X-ray intensity as a function of the scattering angle Θ, it is necessary to change the surface shape and position of the detection-side X-ray focusing mirror 33 for each scattering angle い to be detected.

【0033】円筒表面の各点からその点での接線方向、
つまりその点への照射X線の方向と散乱角Θのなす方向
に散乱されたX線光束を、スリット31が置かれた1点
Tに集光するための検出側X線集光ミラー33の形状を
求める方法は、前記第1の実施形態と同様である。すな
わち、検出側X線集光ミラー33の曲面(x,y)は、
円筒表面の角度ωをパラメータとすると、前述した〔数
1〕で表される。
From each point on the cylindrical surface to the tangential direction at that point,
That is, the detection side X-ray converging mirror 33 for condensing the X-ray luminous flux scattered in the direction formed by the direction of the X-ray irradiated on the point and the scattering angle に at one point T where the slit 31 is placed. The method for obtaining the shape is the same as in the first embodiment. That is, the curved surface (x, y) of the detection-side X-ray focusing mirror 33 is
Assuming that the angle ω of the cylindrical surface is a parameter, the angle ω is represented by the above-described [Equation 1].

【0034】このように、円筒体の軸上に置かれた点光
源からX線光束を照射する第2の実施形態においても、
前記第1の実施形態と同様、測定する散乱角Θに合わせ
てシリコンミラーの表面形状や位置を数式(1)にした
がって変化させる制御を行うことで、曲面のX線回折の
測定を行うことが可能になる。
As described above, in the second embodiment in which the X-ray beam is emitted from the point light source placed on the axis of the cylinder,
As in the first embodiment, by performing control to change the surface shape and position of the silicon mirror according to the mathematical expression (1) in accordance with the scattering angle Θ to be measured, measurement of X-ray diffraction of a curved surface can be performed. Will be possible.

【0035】尚、上記実施形態では、電子写真感光体な
どの円筒状の基体の上に形成された薄膜を測定する場合
を示したが、本発明は円柱形状に限らず任意の曲面上に
形成された薄膜を測定する場合にも同様に適用可能であ
る。また、薄膜に限らず、厚膜のX線回折の測定にも適
用可能である。
In the above embodiment, the case where a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member is measured has been described. However, the present invention is not limited to a columnar shape, but may be formed on an arbitrary curved surface. The present invention can be similarly applied to the measurement of a thin film. In addition, the present invention can be applied to measurement of X-ray diffraction of a thick film as well as a thin film.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明の請求項1に記載のX線回折装置
によれば、膜のX線回折を測定するX線回折装置におい
て、点光源から発散するX線光束を曲面に形成された膜
に対して接線方向に近い入射角で照射する照射光学系を
備えたので、円柱の表面の各点に同等の入射角度でX線
光束を照射できる。したがって、電子写真感光体を始め
とする円筒状の基体の上に形成された薄膜のX線回折を
十分な強度で測定する際に適した照射を行うことができ
る。
According to the X-ray diffractometer according to the first aspect of the present invention, in the X-ray diffractometer for measuring the X-ray diffraction of the film, the X-ray luminous flux diverging from the point light source is formed on a curved surface. Since the irradiation optical system for irradiating the film with an incident angle close to the tangential direction is provided, each point on the surface of the cylinder can be irradiated with the X-ray beam at the same incident angle. Therefore, irradiation suitable for measuring X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member with sufficient intensity can be performed.

【0037】請求項2に記載のX線回折装置によれば、
前記膜は円柱表面に形成され、該円柱表面の各点で前記
入射角が等しくなるように照射するので、円柱の表面の
各点の薄膜回折に適する入射角度で照射できる。
According to the X-ray diffraction apparatus of the second aspect,
The film is formed on the surface of a cylinder, and the irradiation is performed so that the incident angle is equal at each point on the surface of the cylinder. Therefore, the irradiation can be performed at an incident angle suitable for thin film diffraction at each point on the surface of the cylinder.

【0038】請求項3に記載のX線回折装置によれば、
前記照射光学系はシリコンウエハを湾曲させた集光ミラ
ーを有するので、大きな破壊強度を有し、かなりの形状
変化に耐えることができる無転移結晶であるシリコンウ
エハを用いることで集光ミラーを容易に湾曲した形状に
することができる。
According to the X-ray diffractometer according to the third aspect,
Since the irradiation optical system has a condensing mirror in which a silicon wafer is curved, the condensing mirror can be easily formed by using a silicon wafer which has a large breaking strength and is a non-transition crystal capable of withstanding a considerable shape change. It can be formed into a curved shape.

【0039】請求項4に記載のX線回折装置によれば、
膜のX線回折を測定するX線回折装置において、曲面に
形成された膜の表面の各点から、該各点での接線方向に
対して所定の散乱角で出射する回折X線光束を一点に集
光させる検出光学系を備えたので、円柱の表面の各点か
ら散乱角の同じ回折X線光束だけを集光できる。したが
って、電子写真感光体を始めとする円筒状の基体の上に
形成された薄膜のX線回折を十分な強度で測定する際に
適した検出を行うことができる。
According to the X-ray diffraction apparatus of the fourth aspect,
In an X-ray diffraction apparatus for measuring X-ray diffraction of a film, a diffracted X-ray luminous flux emitted at a predetermined scattering angle with respect to a tangential direction at each point from each point on the surface of the film formed on a curved surface is converted into one point. Since the detection optical system for converging light is provided, only the diffracted X-ray luminous flux having the same scattering angle can be converged from each point on the surface of the cylinder. Therefore, detection suitable for measuring X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member with sufficient intensity can be performed.

【0040】請求項5に記載のX線回折装置によれば、
前記検出光学系はシリコンウエハを湾曲させた集光ミラ
ーを有するので、大きな破壊強度を有し、かなりの形状
変化に耐えることができる無転移結晶であるシリコンウ
エハを用いることで集光ミラーを容易に湾曲した形状に
することができる。
According to the X-ray diffractometer of the fifth aspect,
Since the detection optical system has a condensing mirror in which a silicon wafer is curved, the condensing mirror can be easily formed by using a silicon wafer which has a large breaking strength and is a non-transition crystal capable of withstanding a considerable shape change. It can be formed into a curved shape.

【0041】請求項6に記載のX線回折装置によれば、
膜のX線回折を測定するX線回折装置において、点光源
から発散するX線光束を、円柱表面に形成された膜に対
して接線方向に近い入射角で、かつ前記円柱表面の各点
で該入射角が等しくなるように照射する照射光学系と、
前記円柱表面に形成された膜の表面の各点から、該各点
での接線方向に対して所定の散乱角で出射する回折X線
光束を一点に集光させ、該集光する位置に置かれたスリ
ットを通過する前記回折X線光束を検出する検出光学系
とを備えたので、電子写真感光体を始めとする円筒状の
基体の上に形成された薄膜のX線回折を十分な強度で測
定することができる。
According to the X-ray diffractometer of the sixth aspect,
In an X-ray diffraction apparatus for measuring X-ray diffraction of a film, an X-ray luminous flux diverging from a point light source is incident at an incident angle close to a tangent direction to a film formed on a surface of a cylinder, and at each point on the surface of the cylinder. An irradiation optical system that irradiates the light so that the incident angles are equal;
From each point on the surface of the film formed on the cylindrical surface, the diffracted X-ray luminous flux emitted at a predetermined scattering angle with respect to the tangential direction at each point is condensed into one point and placed at the condensing position. And a detection optical system for detecting the diffracted X-ray luminous flux passing through the slit formed, so that X-ray diffraction of a thin film formed on a cylindrical substrate such as an electrophotographic photosensitive member has a sufficient intensity. Can be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態におけるX線回折装置の照射光
学系の概略的構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an irradiation optical system of an X-ray diffraction apparatus according to a first embodiment.

【図2】X線回折装置の検出光学系の概略的構成を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a detection optical system of the X-ray diffraction apparatus.

【図3】円筒表面の点の角度ω、円筒表面での散乱角Θ
および検出側X線集光ミラー9でのブラッグ反射角Φの
関係を示す図である。
FIG. 3 shows an angle ω of a point on a cylindrical surface and a scattering angle Θ on a cylindrical surface.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a Bragg reflection angle Φ at a detection-side X-ray focusing mirror 9 and a detection side X-ray focusing mirror 9.

【図4】第2の実施形態におけるX線回折装置の照射光
学系の概略的構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of an irradiation optical system of an X-ray diffraction apparatus according to a second embodiment.

【図5】X線回折装置の検出光学系の概略的構成を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a detection optical system of the X-ray diffraction apparatus.

【図6】従来のX線回折装置における薄膜のX線による
ブラッグ反射を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating Bragg reflection of a thin film by X-rays in a conventional X-ray diffraction apparatus.

【図7】円筒状の基体の上に形成された薄膜のX線のブ
ラッグ反射を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing X-ray Bragg reflection of a thin film formed on a cylindrical substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3、23 照射側X線集光ミラー 5、25 基体 7、27 薄膜 9、33 検出側X線集光ミラー 11、31 スリット 12、22 検出器 3, 23 Irradiation side X-ray focusing mirror 5, 25 Substrate 7, 27 Thin film 9, 33 Detection side X-ray focusing mirror 11, 31 Slit 12, 22 Detector

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 膜のX線回折を測定するX線回折装置に
おいて、 点光源から発散するX線光束を曲面に形成された膜に対
して接線方向に近い入射角で照射する照射光学系を備え
たことを特徴とするX線回折装置。
1. An X-ray diffractometer for measuring X-ray diffraction of a film, comprising: an irradiation optical system for irradiating a film formed on a curved surface with an X-ray beam divergent from a point light source at an incident angle close to a tangential direction. An X-ray diffraction apparatus comprising:
【請求項2】 前記膜は円柱表面に形成され、 該円柱表面の各点で前記入射角が等しくなるように照射
することを特徴とする請求項1記載のX線回折装置。
2. The X-ray diffraction apparatus according to claim 1, wherein the film is formed on a surface of a cylinder, and the irradiation is performed such that the incident angles are equal at each point on the surface of the cylinder.
【請求項3】 前記照射光学系は分光膜を湾曲させた集
光ミラーを有することを特徴とする請求項1記載のX線
回折装置。
3. The X-ray diffraction apparatus according to claim 1, wherein the irradiation optical system has a condensing mirror having a curved spectral film.
【請求項4】 膜のX線回折を測定するX線回折装置に
おいて、 曲面に形成された膜の表面の各点から、該各点での接線
方向に対して所定の散乱角で出射する回折X線光束を一
点に集光させる検出光学系を備えたことを特徴とするX
線回折装置。
4. An X-ray diffractometer for measuring X-ray diffraction of a film, comprising: diffracting light from each point on the surface of the film formed on a curved surface at a predetermined scattering angle with respect to a tangential direction at each point. X having a detection optical system for converging an X-ray beam at one point.
Line diffractometer.
【請求項5】 前記検出光学系は分光膜を湾曲させた集
光ミラーを有することを特徴とする請求項4記載のX線
回折装置。
5. The X-ray diffraction apparatus according to claim 4, wherein said detection optical system has a condenser mirror having a curved spectral film.
【請求項6】 膜のX線回折を測定するX線回折装置に
おいて、 点光源から発散するX線光束を、円柱表面に形成された
膜に対して接線方向に近い入射角で、かつ前記円柱表面
の各点で該入射角が等しくなるように照射する照射光学
系と、 前記円柱表面に形成された膜の表面の各点から、該各点
での接線方向に対して所定の散乱角で出射する回折X線
光束を一点に集光させ、該集光する位置に置かれたスリ
ットを通過する前記回折X線光束を検出する検出光学系
とを備えたことを特徴とするX線回折装置。
6. An X-ray diffractometer for measuring X-ray diffraction of a film, wherein an X-ray beam diverging from a point light source is incident on the film formed on the surface of the cylinder at an incident angle close to a tangential direction with respect to the film. An irradiation optical system that irradiates the light so that the incident angles are equal at each point on the surface, and from each point on the surface of the film formed on the cylindrical surface, at a predetermined scattering angle with respect to a tangential direction at each point. An X-ray diffractometer comprising: a detection optical system that converges the diffracted X-ray luminous flux to be emitted to one point and detects the diffracted X-ray luminous flux passing through a slit placed at the condensing position. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010249549A (en) * 2009-04-10 2010-11-04 Sumitomo Electric Ind Ltd X-ray diffraction method

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