JP2001099791A - Method and device for measuring distortion - Google Patents

Method and device for measuring distortion

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JP2001099791A
JP2001099791A JP28200899A JP28200899A JP2001099791A JP 2001099791 A JP2001099791 A JP 2001099791A JP 28200899 A JP28200899 A JP 28200899A JP 28200899 A JP28200899 A JP 28200899A JP 2001099791 A JP2001099791 A JP 2001099791A
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JP
Japan
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sample
ray
distortion
rays
angle
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JP28200899A
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Japanese (ja)
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Yoshihiro Kudo
喜弘 工藤
Kosuke Ryu
光佑 劉
Seiji Kawato
清爾 川戸
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for measuring distortion capable of obtaining a change in distortion of a sample precisely even when a range of the change in distortion reaches beyond 10-6 by avoiding effects of uneven intensity distribution of an incident X-ray in measuring distortion of a sample such as crystal by utilizing X-ray diffraction. SOLUTION: An X-ray refraction image of a crystal sample 16 is imaged on an imaging plate 20 in a plurality of angle positions in a periphery of a curve peak by referring to a diffraction intensity curve measured by an X-ray detector 18. An angle deviation Δθ(ΔθA, ΔθB) in a predetermined position in respect of a reference position on the crystal sample 16 is calculated by an angle deviation calculating part 24 from a series of the X-ray diffraction images. Based on the calculated angle deviations ΔθA and ΔθB, a calculating part 26 calculates a change in distortion in the predetermined position on the crystal sample 16, that is a relative change Δd/d in an interval of a lattice surface and a relative change Δα in a direction of the lattice surface.

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】本発明は歪みの測定方法及び
歪みの測定装置に係り、特にX線回折を利用した結晶な
どの構成原子の配列に周期性を有する試料の歪みの測定
方法及び歪みの測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring strain, and more particularly to a method and apparatus for measuring strain in a sample having periodicity in the arrangement of constituent atoms such as crystals using X-ray diffraction. It relates to a measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】結晶など構成原子の配列に周期性を有す
る物質を試料とし、ブラッグ条件を満たして撮影される
X線回折像には、試料の微かな不完全性を反映して、不
均一な強度分布が観察される。
2. Description of the Related Art An X-ray diffraction image taken of a material such as a crystal having a periodic arrangement of constituent atoms as a sample and satisfying the Bragg condition reflects non-uniformity of the sample, reflecting slight imperfections of the sample. A strong intensity distribution is observed.

【0003】いま、試料のブラッグ角をθとして、試料
上の基準位置に対する着目する所定位置におけるブラッ
グ条件からの角度ずれをΔθとすると、その位置におけ
る歪み成分である格子面間隔の相対変化Δd/dと格子
面方位の相対変化Δαとは、次の(1)式に示される関
係で結び付けられる(参考文献:S.Kikuta et al.,J.Ap
pl.Phys.5(1966)1047 、M.Imai et al.,J.Electrochem.
Soc.135(1988)1779 、I.Maekawa et al.,J.Appl.Phys.L
ett.62(1993)2980等)。
Now, assuming that the Bragg angle of the sample is θ and the angular deviation from the Bragg condition at a predetermined position of interest with respect to the reference position on the sample is Δθ, the relative change Δd / d and the relative change Δα of the lattice plane orientation are linked by the relationship shown in the following equation (1) (Reference: S. Kikuta et al., J. Ap)
pl.Phys. 5 (1966) 1047, M.Imai et al., J. Electrochem.
Soc. 135 (1988) 1779, I. Maekawa et al., J. Appl. Phys. L.
ett.62 (1993) 2980).

【0004】 Δθ=(Δd/d)tanθ+Δα (1)Δθ = (Δd / d) tan θ + Δα (1)

【0005】撮影されたX線回折像の着目する所定位置
における、基準位置に対する回折強度の相対変化をΔI
とすると、このΔIとブラッグ条件からの角度ずれΔθ
とが線形の関係、即ち
[0005] The relative change of the diffraction intensity at a predetermined position of interest in the taken X-ray diffraction image with respect to a reference position is represented by ΔI.
Then, ΔI and the angle deviation Δθ from the Bragg condition
Is a linear relationship, ie

【0006】 ΔI=kΔθ (2)ΔI = kΔθ (2)

【0007】にあると見傲せる場合が存在する。ここ
で、kは比例係数である。
[0007] There is a case where it is arrogant that there is. Here, k is a proportional coefficient.

【0008】ところで、LSI等の半導体デバイスの基
板として使われるSi(シリコン)単結晶の800面の
X線の回折強度曲線(ロッキングカーブ)は、図5のグ
ラフに示されるようになる。この図5のグラフにおい
て、横軸は、ブラッグピークの中心を0とした結晶の相
対的な回転角であり、X線の入射角の相対変化と同一視
されるものである。また、縦軸は回折強度である。即
ち、横軸はブラッグ条件からの角度ずれΔθと結び付け
られ、縦軸は回折強度の相対変化ΔIと結び付けられ
る。
Meanwhile, a diffraction intensity curve (rocking curve) of an X-ray of 800 planes of a Si (silicon) single crystal used as a substrate of a semiconductor device such as an LSI is as shown in a graph of FIG. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents the relative rotation angle of the crystal with the center of the Bragg peak at 0, which is equated with the relative change in the incident angle of X-rays. The vertical axis is the diffraction intensity. That is, the horizontal axis is linked to the angular deviation Δθ from the Bragg condition, and the vertical axis is linked to the relative change ΔI of the diffraction intensity.

【0009】この図5のグラフにおいて、横軸の−0.
45arcsec付近においては、角度変化に対する強
度変化は線形と見傲すことができる。即ち、この領域に
おいては、上記(2)式が妥当に成立する。そして、こ
の上記(2)式が妥当に成立する範囲は0.2arcs
ec程度しかないが、この範囲は10-6程度の歪みの変
化に対応するものであり、従ってSi単結晶中の主要な
不純物である格子間酸素原子の不均一分布(X線回折像
においてはストリエーション像として観察される)に起
因する格子歪みの測定には十分に対応することができる
(参考文献:Y.Kudo et al.,J.Appl.Phys.33(1994)L82
3、Y.Kudo et al.,J.Electrochem.Soc.144(1997)4035
)。
[0009] In the graph of FIG.
In the vicinity of 45 arcsec, the intensity change with respect to the angle change can be regarded as linear. That is, in this region, the above equation (2) is properly established. The range in which the above equation (2) is valid is 0.2 arcs
ec, but this range corresponds to a change in strain of about 10 -6 . Therefore, the non-uniform distribution of interstitial oxygen atoms, which is a major impurity in a Si single crystal (in X-ray diffraction images, The measurement of lattice distortion due to striation images can be adequately performed (Reference: Y. Kudo et al., J. Appl. Phys. 33 (1994) L82).
3, Y.Kudo et al., J. Electrochem. Soc. 144 (1997) 4035
).

【0010】また、試料をその表面の法線の周りに18
0度面内回転した後では、格子面方位の相対変化Δαの
効果が反転することから、上記(1)式は次の(3)式
に置き換えられる。
Also, the sample is placed around the normal of its surface by 18
After the rotation by 0 ° in the plane, the effect of the relative change Δα of the lattice plane direction is reversed, and thus the above equation (1) is replaced by the following equation (3).

【0011】 Δθ=(Δd/d)tanθ−Δα (3)Δθ = (Δd / d) tan θ−Δα (3)

【0012】従って、上記(2)式が妥当な場合には、
上記(1)、(3)の2式から試料の歪み成分は次のよ
うに求められる。
Therefore, when the above equation (2) is valid,
From the above two equations (1) and (3), the distortion component of the sample is obtained as follows.

【0013】 Δd/d=(kB ΔIA +kA ΔIB )/2kAB tanθ (4)[0013] Δd / d = (k B ΔI A + k A ΔI B) / 2k A k B tanθ (4)

【0014】 Δα=(kB ΔIA −kA ΔIB )/2kAB (5)[0014] Δα = (k B ΔI A -k A ΔI B) / 2k A k B (5)

【0015】ここで、添字Aは、初めに撮影した試料の
X線回折像に関する物理量であることを表し、添字B
は、その試料を表面の法線の周りに180度面内回転し
た後において撮影したX線回折像に関する物理量である
ことを表している。
Here, the subscript A represents a physical quantity related to the X-ray diffraction image of the sample taken first, and the subscript B
Indicates that the sample is a physical quantity related to an X-ray diffraction image taken after rotating the sample by 180 degrees in-plane around the surface normal.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の試料のX線回折像の強度変化に基づいて試料の歪み
の変化を求める方法においては、X線回折像の強度変化
が、試料の歪みの変化のみならず、試料へ入射するX線
の強度分布をも反映すると共に、この入射X線には一般
に不均一な強度分布が存在するため、歪みの変化の測定
に誤差を生じ易いという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional method for obtaining a change in the strain of the sample based on the change in the intensity of the X-ray diffraction image of the sample, the change in the intensity of the X-ray diffraction image causes the change in the strain of the sample. In addition to the change, the intensity distribution of the X-ray incident on the sample is reflected, and the incident X-ray generally has a non-uniform intensity distribution. is there.

【0017】また、撮影されたX線回折像の着目する所
定位置における、基準位置に対する回折強度の相対変化
ΔIとブラッグ条件からの角度ずれΔθとが線形の関係
にない場合には、上記(2)式は成り立たず、上記の歪
みの求め方は妥当ではなくなる。上記図5のグラフにつ
いて言えば、横軸の−0.45arcsec近傍におけ
る0.2arcsec程度の角度範囲内に相当する回折
強度の変化以上の変化を引き起こす歪みの変化、即ち1
-6を越える歪みの変化については、上記従来の方法を
用いて測定することはできないという問題もある。
If the relative change ΔI of the diffraction intensity with respect to the reference position at a given position of interest of the photographed X-ray diffraction image and the angular deviation Δθ from the Bragg condition do not have a linear relationship, ) Does not hold, and the above-described method of obtaining the distortion becomes invalid. Referring to the graph of FIG. 5, a change in strain that causes a change equal to or greater than a change in diffraction intensity corresponding to an angle range of about 0.2 arcsec near −0.45 arcsec on the horizontal axis, ie, 1
For the action of the strain in excess of 0 -6, also a problem that can not be measured using the above conventional method.

【0018】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、X線回折を利用して結晶などの試料の
歪みの測定する際に、入射X線の不均一な強度分布の影
響を回避して、歪みの変化の幅が10-6を越える場合で
あっても、高精度に試料の歪みを求めることが可能な歪
みの測定方法及び歪みの測定装置を提供することを目的
とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and has been made in consideration of the influence of the non-uniform intensity distribution of incident X-rays when measuring the strain of a sample such as a crystal using X-ray diffraction. It is an object of the present invention to provide a strain measurement method and a strain measurement device capable of determining the strain of a sample with high accuracy even when the range of the change in strain exceeds 10 -6. I do.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、以下
の本発明に係る歪みの測定方法及び歪みの測定装置によ
り達成される。即ち、請求項1に係る歪みの測定方法
は、回折X線を試料に対してブラッグ角近傍の複数の角
度で入射し、試料からのX線の回折強度を複数の入射角
度に対応して検出し、この検出した複数の入射角度に対
応するX線の回折強度を数値化し、この数値化した複数
の入射角度に対応するX線の回折強度を試料の回折強度
曲線にフィッティングして、試料上の基準位置に対する
所定位置の角度ずれを算出し、この算出した基準位置に
対する所定位置の角度ずれに基づいて、試料上の所定位
置の歪みの変化を計算することを特徴とする。
The above object can be achieved by a distortion measuring method and a distortion measuring apparatus according to the present invention described below. That is, in the distortion measuring method according to the first aspect, diffracted X-rays are incident on the sample at a plurality of angles near the Bragg angle, and the diffraction intensity of the X-rays from the sample is detected at a plurality of incident angles. Then, the diffraction intensities of the X-rays corresponding to the plurality of incident angles detected are digitized, and the diffraction intensities of the X-rays corresponding to the plurality of incident angles are fitted to the diffraction intensity curve of the sample to obtain the diffraction intensity of the sample. And calculating a change in distortion at a predetermined position on the sample based on the calculated angle shift of the predetermined position with respect to the reference position.

【0020】このように請求項1に係る歪みの測定方法
においては、試料上の基準位置に対する所定位置の歪み
の変化を求める際に、試料上の基準位置に対する所定位
置の角度ずれを算出し、この角度ずれに基づいて歪みの
変化を計算することにより、従来のX線回折像の強度変
化を基にする場合のように試料に入射する回折X線の不
均一な強度分布に起因する測定誤差を生じることなく、
しかも歪みの変化の幅が十分に大きくても、試料上の基
準位置に対する所定位置の歪みの変化が高精度に測定さ
れる。
Thus, in the distortion measuring method according to the first aspect, when a change in distortion at a predetermined position with respect to the reference position on the sample is obtained, an angular deviation of the predetermined position with respect to the reference position on the sample is calculated. By calculating the change in distortion based on this angle shift, a measurement error caused by the non-uniform intensity distribution of the diffracted X-rays incident on the sample as in the case of the conventional change in the intensity of the X-ray diffraction image is calculated. Without causing
Moreover, even if the range of the change of the strain is sufficiently large, the change of the strain at a predetermined position with respect to the reference position on the sample is measured with high accuracy.

【0021】なお、上記請求項1に係る歪みの測定方法
において、試料上の所定位置の歪みの変化を計算する際
に、試料のブラッグ角をθとおき、試料からのX線の回
折強度を試料の回折強度曲線にフィッティングして算出
した試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれをΔ
θA とし、試料をその表面の法線の周りに180度面内
回転した後、ΔθA と同様にして算出した試料上の基準
位置に対する同一の所定位置の角度ずれをΔθB とする
と、試料上の基準位置に対する所定位置の格子面間隔の
相対変化Δd/d及び格子面方位の相対変化Δαは、そ
れぞれ下記の2式
In the distortion measuring method according to the first aspect, when calculating the change in strain at a predetermined position on the sample, the Bragg angle of the sample is set to θ, and the diffraction intensity of X-rays from the sample is calculated. The angle deviation of a predetermined position from a reference position on the sample calculated by fitting to the diffraction intensity curve of the sample is Δ
θ is A, after rotating 180 degrees surface around the normal of the sample surface thereof, when the angular displacement of the same predetermined position relative to a reference position on the sample which is calculated in the same manner as [Delta] [theta] A and [Delta] [theta] B, the sample The relative change Δd / d of the lattice plane spacing at a predetermined position with respect to the above reference position and the relative change Δα of the lattice plane orientation are respectively expressed by the following two equations.

【0022】 Δd/d=(ΔθA +ΔθB )/(2tanθ) Δα=(ΔθA −ΔθB )/2 により計算される。Δd / d = (Δθ A + Δθ B ) / (2 tan θ) Δα = (Δθ A −Δθ B ) / 2

【0023】また、請求項3に係る歪みの測定装置は、
X線を放射するX線源と、このX線源からのX線を回折
し、その回折X線を試料に対してブラッグ角近傍の複数
の角度で入射するコリメータと、試料からのX線の回折
強度を複数の角度位置に対応して検出するX線検出器
と、このX線検出器により検出した複数の角度位置に対
応するX線の回折強度を数値化するX線回折像数値化処
理部と、このX線回折像数値化処理部により数値化した
複数の撮影角度位置に対応する回折強度を試料の回折強
度曲線にフィッティングして、試料上の基準位置に対す
る所定位置の角度ずれを算出する角度ずれ算出部と、こ
の角度ずれ算出部により算出した角度ずれに基づいて、
試料上の所定位置の歪みの変化を計算する歪み計算部と
を有することを特徴とする。
Further, the distortion measuring device according to claim 3 is
An X-ray source that emits X-rays; a collimator that diffracts the X-rays from the X-ray source and impinges the diffracted X-rays on the sample at a plurality of angles near the Bragg angle; X-ray detector for detecting diffraction intensity corresponding to a plurality of angular positions, and X-ray diffraction image quantification processing for quantifying diffraction intensity of X-rays corresponding to the plurality of angular positions detected by the X-ray detector And the diffraction intensities corresponding to the plurality of imaging angle positions quantified by the X-ray diffraction image quantification processing unit are fitted to the diffraction intensity curve of the sample to calculate the angular deviation of a predetermined position from the reference position on the sample. Based on the angle shift calculation unit and the angle shift calculated by the angle shift calculation unit,
A strain calculator for calculating a change in strain at a predetermined position on the sample.

【0024】このように請求項3に係る歪みの測定装置
においては、試料からのX線の回折強度を複数の角度位
置に対応して検出するX線検出器と、このX線検出器に
より検出した複数の撮影角度位置に対応する回折強度を
数値化するX線回折像数値化処理部と、このX線回折像
数値化処理部により数値化した複数の撮影角度位置に対
応する回折強度を試料の回折強度曲線にフィッティング
して、試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれを
算出する角度ずれ算出部と、この角度ずれ算出部により
算出した角度ずれに基づいて、試料上の所定位置の歪み
の変化を計算する歪み計算部とを有することにより、上
記請求項1に係る歪みの測定方法、即ち試料上の基準位
置に対する所定位置の角度ずれを算出し、この角度ずれ
に基づいて試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの
変化を計算することが容易に実現される。
Thus, in the distortion measuring apparatus according to the third aspect, an X-ray detector that detects the diffraction intensity of X-rays from the sample corresponding to a plurality of angular positions, and the X-ray detector detects the X-ray diffraction intensity. X-ray diffraction image quantification processing unit for quantifying the diffraction intensity corresponding to the plurality of imaging angle positions, and a diffraction intensity corresponding to the plurality of imaging angle positions quantified by the X-ray diffraction image quantification processing unit as a sample. An angle shift calculator for calculating an angle shift of a predetermined position with respect to a reference position on the sample by fitting to the diffraction intensity curve of the sample, and a distortion of a predetermined position on the sample based on the angle shift calculated by the angle shift calculator. And a distortion calculating unit for calculating a change in the angle. The method for measuring distortion according to claim 1, that is, calculating an angle shift of a predetermined position with respect to a reference position on the sample, and calculating the angle shift on the sample based on the angle shift. It is easily realized to calculate the change in strain in the predetermined position relative to the reference position.

【0025】なお、上記請求項3に係る歪みの測定装置
において、X線源とコリメータとの間には、X線源から
のX線を単色化するモノクロメータが設置されているこ
とが望ましい。また、コリメータとしては、試料のX線
入射面の湾曲に対応して湾曲可能なコリメータを用いる
ことが好適である。この場合、試料の反りに応じてコリ
メータの湾曲度を調整し、コリメータから出射される回
折X線の角度拡がりを試料の反りに合致させることが可
能になるため、試料の評価上、十分広い範囲におけるX
線回折像が得られる。
In the distortion measuring apparatus according to the third aspect, it is desirable that a monochromator for monochromaticizing the X-rays from the X-ray source is provided between the X-ray source and the collimator. As the collimator, it is preferable to use a collimator that can be bent in accordance with the curvature of the X-ray incidence surface of the sample. In this case, the curvature of the collimator is adjusted according to the warpage of the sample, and the angular spread of the diffracted X-ray emitted from the collimator can be matched with the warpage of the sample. X in
A line diffraction image is obtained.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施
形態に係る歪みの測定装置を示す概略図であり、図2は
図1の歪みの測定装置のイメージングプレートに撮影し
た結晶試料のX線回折像を示す図であり、図3は図1の
歪みの測定装置の角度ずれ算出部において複数の撮影角
度位置に対応するX線の回折強度を結晶試料の回折強度
曲線にフィッティングした状態を示すグラフであり、図
4は図1の歪みの測定装置の歪み計算部において計算さ
れた結晶試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの変
化を示すグラフである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a strain measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction image of a crystal sample taken on an imaging plate of the strain measuring device of FIG. FIG. 3 is a graph showing a state in which the diffraction intensity of X-rays corresponding to a plurality of photographing angle positions is fitted to the diffraction intensity curve of the crystal sample in the angle shift calculator of the distortion measuring device of FIG. 1, and FIG. 2 is a graph showing a change in strain at a predetermined position with respect to a reference position on a crystal sample calculated by a strain calculating unit of the strain measuring device in FIG. 1.

【0027】図1に示されるように、本実施形態に係る
歪みの測定装置は、X線源としてのシンクロトロン放射
光(図示せず)と、このシンクロトロン放射光から放射
されたシンクロトロン放射光X線を対称反射によって単
一波長をもつX線に単色化する二結晶モノクロメータ1
0と、この単一波長のX線のサイズを制限しその形状を
整えるスリット12と、このスリット12を通り抜けた
X線を入射し、非対称ブラッグ反射によって回折X線を
出射すると共に、その回折X線の発散角を狭めて平行化
し同時にビーム幅を拡大する湾曲可能なコリメータ14
と、この湾曲可能なコリメータ14から出射された回折
X線を入射し、対称反射によって回折X線を出射する結
晶試料16と、この結晶試料16から出射された回折X
線の強度を検出するX線検出器18と、結晶試料16か
らの回折X線により結晶試料16のX線回折像を撮影す
る撮像媒体、例えばイメージングプレート20と、この
イメージングプレート20によって撮影されたX線回折
像に記録された回折X線の強度分布を数値化するX線回
折像数値化処理部22と、このX線回折像数値化処理部
22によって数値化された回折X線の強度分布を結晶試
料16の回折強度曲線にフィッティングして、結晶試料
16上の基準位置に対する所定位置の角度ずれを算出す
る角度ずれ算出部24と、この角度ずれ算出部24によ
って算出された角度ずれに基づいて結晶試料16上の所
定位置の歪みを計算する歪み計算部26とから構成され
ている。
As shown in FIG. 1, the apparatus for measuring distortion according to the present embodiment includes a synchrotron radiation (not shown) as an X-ray source and a synchrotron radiation emitted from the synchrotron radiation. A two-crystal monochromator 1 for monochromaticizing light X-rays into X-rays having a single wavelength by symmetrical reflection
0, a slit 12 for limiting the size of the X-ray of this single wavelength and adjusting the shape thereof, X-rays passing through the slit 12 are incident, and diffracted X-rays are emitted by asymmetric Bragg reflection. A bendable collimator 14 that narrows the divergence angle of a line, makes it parallel, and simultaneously widens the beam width
And a crystal sample 16 that receives the diffracted X-rays emitted from the bendable collimator 14 and emits the diffracted X-rays by symmetrical reflection, and the diffraction X-rays emitted from the crystal sample 16.
An X-ray detector 18 that detects the intensity of the X-ray, an imaging medium that captures an X-ray diffraction image of the crystal sample 16 using the diffracted X-rays from the crystal sample 16, for example, an imaging plate 20, and an image captured by the imaging plate 20. An X-ray diffraction image digitizing processor 22 for digitizing the intensity distribution of the diffracted X-rays recorded in the X-ray diffraction image, and the intensity distribution of the diffracted X-rays digitized by the X-ray diffraction image digitizing processor 22 Is fitted to the diffraction intensity curve of the crystal sample 16 to calculate an angle shift at a predetermined position with respect to a reference position on the crystal sample 16, based on the angle shift calculated by the angle shift calculator 24. And a strain calculator 26 for calculating strain at a predetermined position on the crystal sample 16.

【0028】次に、図1の歪みの測定装置を用いて、歪
みの変化を測定する測定方法を説明する。先ず、結晶試
料16として、デバイスのテストパターンが形成された
Siウェーハを用意する。このSiウェーハは完全性の
高い単結晶であり、入射したX線が単結晶の格子面に対
してブラッグ条件を満たすと回折が生じる。そのときの
格子面を回折面と呼ぶ。なお、結晶試料16としてはこ
のような単結晶が最適であるが、必ずしも単結晶に限定
されるものではなく、多層膜、超格子など原子配列に周
期性が認められるものであれば歪みの変化を測定する対
象とすることが可能である。
Next, a description will be given of a measuring method for measuring a change in distortion using the distortion measuring apparatus shown in FIG. First, a Si wafer on which a device test pattern is formed is prepared as a crystal sample 16. This Si wafer is a single crystal with high integrity, and diffraction occurs when the incident X-ray satisfies the Bragg condition with respect to the lattice plane of the single crystal. The lattice plane at that time is called a diffraction plane. It is to be noted that such a single crystal is most suitable as the crystal sample 16, but is not necessarily limited to a single crystal. Can be measured.

【0029】次いで、X線源としてのシンクロトロン放
射光から放射されたシンクロトロン放射光X線を、二結
晶モノクロメータ10による対称反射によって単一波長
をもつX線に単色化する。なお、ここで、X線源として
シンクロトロン放射光を使用しているが、通常の市販の
X線発生装置を利用してもよい。その場合、例えばCu
Kα線やMoKα線などの特性X線を用いるのであれ
ば、X線を単色化するための二結晶モノクロメータ10
は不要である。
Next, the synchrotron radiation X-rays emitted from the synchrotron radiation as an X-ray source are monochromaticized into X-rays having a single wavelength by symmetric reflection by the double crystal monochromator 10. Note that, here, synchrotron radiation is used as the X-ray source, but an ordinary commercially available X-ray generator may be used. In that case, for example, Cu
If characteristic X-rays such as Kα rays and MoKα rays are used, a two-crystal monochromator 10 for monochromaticizing the X-rays
Is unnecessary.

【0030】また、X線を単色化するモノクロメータに
二結晶モノクロメータ10を使用しているが、それはX
線の入射方向と回折方向を同一にするためであり、回折
X線の方向にこだわらなければ、一結晶であっても構わ
ないし、三結晶以上で構成してもよい。但し、それぞれ
偶数個の結晶で同一の反射面を採用すれば、入射X線と
回折X線の方向は揃うが、それ以外の場合は必ずしも揃
わない。
Further, the double crystal monochromator 10 is used as a monochromator for monochromaticizing X-rays.
This is for making the incident direction of the line and the diffraction direction the same, and may be a single crystal or three or more crystals as long as the direction of the diffracted X-ray is not restricted. However, if the same reflection surface is employed for each of the even number of crystals, the directions of the incident X-ray and the diffracted X-ray are aligned, but in other cases, they are not necessarily aligned.

【0031】次いで、この単色化された単一波長のX線
のサイズを、スリット12によって制限しその形状を整
えた後、このスリット12を通り抜けたX線を湾曲可能
なコリメータ14に入射し、非対称ブラッグ反射によっ
てX線を回折すると共に、その回折X線の発散角を狭め
て平行化し、同時にビーム幅を拡大する。
Next, the size of the monochromatic X-ray of a single wavelength is limited by the slit 12 and its shape is adjusted, and then the X-ray passing through the slit 12 is incident on the collimator 14 which can be bent. X-rays are diffracted by asymmetric Bragg reflection, and the divergence angle of the diffracted X-rays is narrowed and parallelized, and at the same time, the beam width is expanded.

【0032】なお、この湾曲可能なコリメータ14は、
本発明者らの発明に係るX線回折顕微鏡装置(特願平1
0−127486号)の構成要素をなすものであり、そ
の湾曲可能なコリメータ14をここで用いるのは、次の
理由によるものである。即ち、結晶試料16としてSi
ウェーハのような薄板状の結晶を対象とする場合、結晶
試料16には一般に無視できない反りが存在する。この
ため、通常のコリメータを用い、非対称反射を利用して
平行化したX線をそのまま結晶試料16に入射すると、
非常に狭い範囲でしかブラッグ条件が満足されない。例
えば、後に図3に示す本実施形態における結晶試料16
のX線回折像と比較すると、その1/4程度の狭い範囲
でしかX線回折像が得られない。従って、本実施形態に
おいては、湾曲可能なコリメータ14を利用し、結晶試
料16の反りに応じてコリメータ14の湾曲度を調整
し、コリメータ14から出射される回折X線の角度拡が
りを結晶試料16の反りに合致させるようにして、結晶
試料16の評価上、十分広い範囲におけるX線回折像を
得ることができるようにしているのである。
The bendable collimator 14 is
X-ray diffraction microscope apparatus according to the invention of the present inventors (Japanese Patent Application No.
No. 0-127486), and the bendable collimator 14 is used here for the following reason. That is, as the crystal sample 16, Si
When targeting a thin plate-like crystal such as a wafer, the crystal sample 16 generally has a warp that cannot be ignored. Therefore, when an ordinary collimator is used and the X-ray collimated using asymmetrical reflection is directly incident on the crystal sample 16,
The Bragg condition is satisfied only in a very narrow range. For example, the crystal sample 16 in the present embodiment shown in FIG.
As compared with the X-ray diffraction image of (1), the X-ray diffraction image can be obtained only in a narrow range of about 1/4 thereof. Therefore, in the present embodiment, the bendable collimator 14 is used, the degree of curvature of the collimator 14 is adjusted in accordance with the warpage of the crystal sample 16, and the angular spread of the diffracted X-rays emitted from the collimator 14 is adjusted. Therefore, the X-ray diffraction image in a sufficiently wide range can be obtained in the evaluation of the crystal sample 16 in such a manner as to conform to the warpage.

【0033】次いで、この湾曲可能なコリメータ14か
ら出射された回折X線を結晶試料16に入射し、対称反
射によって回折X線を出射する。続いて、この結晶試料
16から出射された回折X線の強度をX線検出器18に
よって検出し、回折強度がピークになる結晶試料16の
相対回転角、即ち結晶試料16に対してブラッグ条件が
満される角度を求め、そのような角度位置に結晶試料1
6を配置する。
Next, the diffracted X-rays emitted from the bendable collimator 14 are incident on the crystal sample 16, and the diffracted X-rays are emitted by symmetrical reflection. Subsequently, the intensity of the diffracted X-rays emitted from the crystal sample 16 is detected by the X-ray detector 18, and the relative rotation angle of the crystal sample 16 at which the diffraction intensity peaks, that is, the Bragg condition for the crystal sample 16 is determined. The angle to be satisfied is determined, and the crystal sample 1
6 is arranged.

【0034】そして、この結晶試料16をブラッグ条件
が満たされる角度の近傍で段階的に微小回転させなが
ら、コリメータ14から出射された回折X線を入射し、
各角度位置で結晶試料16からの回折X線の強度をX線
検出器18によって計測し、この計測された回折強度を
結晶試料16の回転角に対して表示したものが回折強度
曲線であり、その理論計算例が後に説明する図3のグラ
フに示されている。
Then, the diffraction X-ray emitted from the collimator 14 is incident while the crystal sample 16 is slightly rotated stepwise near an angle at which the Bragg condition is satisfied.
At each angular position, the intensity of the diffracted X-ray from the crystal sample 16 is measured by the X-ray detector 18, and the measured diffraction intensity is displayed with respect to the rotation angle of the crystal sample 16 to obtain a diffraction intensity curve. An example of the theoretical calculation is shown in a graph of FIG. 3 described later.

【0035】次いで、このX線検出器18によって測定
された回折強度曲線を参考にして、そのピークの近傍の
幾つかの角度位置で結晶試料16のX線回折像を撮像媒
体としてのイメージングプレート20に撮影する。な
お、ここで、結晶試料16のX線回折像を撮影する撮像
媒体としてイメージングプレート20を使用している
が、このイメージングプレート20の代わりに、例えば
X線フィルムや原子核乾板を使用してもよい。
Next, with reference to the diffraction intensity curve measured by the X-ray detector 18, the X-ray diffraction image of the crystal sample 16 is taken at several angular positions near the peak at an imaging plate 20 as an imaging medium. To shoot. Here, the imaging plate 20 is used as an imaging medium for taking an X-ray diffraction image of the crystal sample 16, but, for example, an X-ray film or a nucleus dry plate may be used instead of the imaging plate 20. .

【0036】本実施形態においては、デバイスのテスト
パターンが形成されたSiウェーハである結晶試料16
の回折面をSi800面とし、ブラッグピーク近傍にお
いて−1.5arcsec〜+1.5arcsecまで
の範囲を0.5arcsecおきにX線回折像を撮影し
た。その範囲や間隔は結晶試料16に応じて変える。ま
た、撮影間隔は等間隔でなくてもよい。
In the present embodiment, the crystal sample 16 is a Si wafer on which a device test pattern is formed.
The X-ray diffraction image was taken every 0.5 arcsec in the range from -1.5 arcsec to +1.5 arcsec in the vicinity of the Bragg peak. The range and the interval are changed according to the crystal sample 16. Further, the photographing intervals need not be equal.

【0037】このX線回折像の一例として、ピークの中
央に相当する角度位置においてイメージングプレート2
0に撮影された結晶試料16のX線回折像が図2に示さ
れている。この図2において、細かく区分けされた各部
分がテストパターンであり、それらに起因する歪みを反
映して、X線回折像に強弱のコントラストが形成されて
いる。
As an example of the X-ray diffraction image, the imaging plate 2 is positioned at an angular position corresponding to the center of the peak.
An X-ray diffraction image of the crystal sample 16 taken at 0 is shown in FIG. In FIG. 2, each of the finely divided portions is a test pattern, and strong and weak contrasts are formed in the X-ray diffraction image reflecting the distortion caused by the test patterns.

【0038】次いで、このX線回折像を用いた計算処理
を行う前に、先ずX線回折像に記録された回折X線の強
度分布を数値化しておく必要がある。この回折X線の強
度分布の数値化は、X線回折像数値化処理部22におい
て行う。具体的には、イメージングプレート20に対す
る専用の読み取り装置によって回折X線の強度の数値化
が実行される。なお、撮像媒体として、イメージングプ
レート20の代わりにX線フィルムや原子核乾板を使用
する場合には、スキャナによる読み取りなどによって数
値化が実行される。
Next, before performing a calculation process using the X-ray diffraction image, it is necessary to first digitize the intensity distribution of the diffracted X-rays recorded in the X-ray diffraction image. The digitization of the intensity distribution of the diffracted X-rays is performed by the X-ray diffraction image digitizing processing unit 22. Specifically, the intensity of the diffracted X-ray is quantified by a dedicated reading device for the imaging plate 20. In the case where an X-ray film or a nuclear nucleus plate is used instead of the imaging plate 20 as the imaging medium, digitization is performed by reading with a scanner or the like.

【0039】次いで、一連のX線回折像から、結晶試料
16上の基準位置に対する着目する所定位置における角
度ずれΔθを、角度ずれ算出部24において算出する。
ここでは一例として、図3の点Dに対応する位置におけ
る一連のX線回折像から測定され数値化された回折X線
の強度を、図3のグラフに示す結晶試料16の回折強度
曲線上に丸印で示す。
Next, from a series of X-ray diffraction images, an angle shift Δθ at a predetermined position of interest with respect to a reference position on the crystal sample 16 is calculated by an angle shift calculator 24.
Here, as an example, the intensity of the diffracted X-rays measured and digitized from a series of X-ray diffraction images at the position corresponding to point D in FIG. 3 is plotted on the diffraction intensity curve of the crystal sample 16 shown in the graph of FIG. Indicated by a circle.

【0040】即ち、図3の点Dに対応する位置における
一連の回折X線の強度変化を、最小二乗法によって図3
のグラフに示す結晶試料16の回折強度曲線にフィッテ
ィングする。このフィッティングの際のパラメータは、
角度のずれ、強度のオフセット、強度の倍率のみであ
る。一連の強度変化の角度間隔は一定に保つ。そして、
この図3のグラフから分かるように、結晶試料16上の
点Dにおける回折強度曲線の原点からの角度ずれΔθC
は−0.06arcsecとなる。
That is, a change in the intensity of a series of diffracted X-rays at a position corresponding to the point D in FIG.
Is fitted to the diffraction intensity curve of the crystal sample 16 shown in the graph of FIG. The parameters for this fitting are
There are only angle shift, intensity offset, and intensity magnification. The angular interval of the series of intensity changes is kept constant. And
As can be seen from the graph of FIG. 3, the angle deviation Δθ C of the diffraction intensity curve at the point D on the crystal sample 16 from the origin.
Becomes -0.06 arcsec.

【0041】ここで、ΔθC =Δθ+Δθ0 の関係があ
る。Δθ0 は回折強度曲線の原点と測定における結晶試
料16の回転角の原点とのずれであり、一般にΔθ0
0である。但し、Δθ0 はX線回折像の位置によらず一
定である。結晶試料16上の基準位置におけるΔθC
ΔθC0とすると、その定義からΔθ=0であるから、Δ
θC0=Δθ0 となる。従って、結晶試料16上の点Dに
おけるΔθは、
Here, there is a relationship of Δθ C = Δθ + Δθ 0 . Δθ 0 is a deviation between the origin of the diffraction intensity curve and the origin of the rotation angle of the crystal sample 16 in the measurement, and generally Δθ 0
0. However, Δθ 0 is constant regardless of the position of the X-ray diffraction image. Assuming that Δθ C at the reference position on the crystal sample 16 is Δθ C0 , Δθ = 0 from the definition,
θ C0 = Δθ 0 . Therefore, Δθ at point D on crystal sample 16 is

【0042】 Δθ=ΔθC −ΔθC0 (6) から求められる。Δθ = Δθ C −Δθ C0 (6)

【0043】このように角度ずれ算出部24において結
晶試料16上の基準位置に対する着目する所定位置にお
ける角度ずれΔθを算出する際に用いる回折強度曲線
は、前述のように、実験条件を考慮して、X線の回折理
論に基づいた計算により得られるものである。但し、X
線の回折理論に基づいた計算が困難な場合は、実験で測
定された回折強度曲線で代用してもよい。その場合は、
数値化されるX線回折像の画素の大きさと同程度の領域
に回折強度曲線を測定するX線のサイズを限定すると、
より正確な計算処理ができる。この場合でも、一般に、
限定された領域が結晶試料16上の基準位置と一致する
とは限らないから、やはりΔθ0 ≠0であり、上記
(6)式からΔθを求めることになる。
As described above, the diffraction intensity curve used when the angle shift calculator 24 calculates the angle shift Δθ at a predetermined position of interest with respect to the reference position on the crystal sample 16 is determined in consideration of the experimental conditions as described above. , And X-ray diffraction. Where X
If calculation based on the diffraction theory of the line is difficult, an experimentally measured diffraction intensity curve may be substituted. In that case,
When the size of the X-ray for measuring the diffraction intensity curve is limited to a region equivalent to the size of the pixel of the X-ray diffraction image to be digitized,
More accurate calculation processing can be performed. Even in this case,
Since the limited area does not always coincide with the reference position on the crystal sample 16, Δθ 0 ≠ 0, and Δθ is obtained from the above equation (6).

【0044】次いで、この角度ずれ算出部24によって
算出された角度ずれΔθに基づいて結晶試料16上の所
定位置の歪みを、歪み計算部26において計算する。即
ち、初めの結晶試料16の配置位置におけるΔθをΔθ
A とし、結晶試料16をその表面の法線の周りに180
度面内回転した後の配置位置において得られるΔθをΔ
θB とすると、上記(1)、(3)の2式から、
Next, based on the angle shift Δθ calculated by the angle shift calculator 24, the strain at a predetermined position on the crystal sample 16 is calculated by the strain calculator 26. That is, Δθ at the initial arrangement position of the crystal sample 16 is Δθ
A, and place crystal sample 16 180 degrees around the surface normal.
Δθ obtained at the arrangement position after the rotation in the in-plane
Assuming θ B , from the above two equations (1) and (3),

【0045】 Δd/d=(ΔθA +ΔθB )/2tanθ (7)Δd / d = (Δθ A + Δθ B ) / 2 tan θ (7)

【0046】 Δα=(ΔθA −ΔθB )/2 (8)Δα = (Δθ A −Δθ B ) / 2 (8)

【0047】という関係が得られる。このため、これら
(7)、(8)の2式を用いて結晶試料16上の基準位
置に対する所定位置の歪みの変化、即ち格子面間隔の相
対変化Δd/d及び格子面方位の相対変化Δαを計算す
る。
The following relationship is obtained. Therefore, using these two equations (7) and (8), the change in strain at a predetermined position with respect to the reference position on the crystal sample 16, that is, the relative change Δd / d of the lattice spacing and the relative change Δα of the lattice plane orientation. Is calculated.

【0048】図2における直線E上の各位置において、
例えば点Fを基準位置とする角度ずれΔθA とΔθB
求め、上記(7)、(8)の2式を用いて計算した格子
面間隔の相対変化Δd/d及び格子面方位の相対変化Δ
αが図4のグラフに示されている。この図4のグラフに
おいて、横軸は、基準位置からの距離であって、図2の
下方が+方向である。この図4のグラフから明らかなよ
うに、素子パターンに応じた歪みの変化の幅は10-6
大きく越えていて、最大で10-5ほどにも達した。従っ
て、この場合の歪みの変化を測定するには、上記の「従
来の技術」では対応できないことが分かる。
At each position on the straight line E in FIG.
For example, the angular deviations Δθ A and Δθ B with the point F as the reference position are obtained, and the relative change Δd / d of the lattice plane interval and the relative change of the lattice plane orientation calculated using the above two equations (7) and (8). Δ
α is shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 4, the horizontal axis is the distance from the reference position, and the lower part of FIG. 2 is the + direction. As is clear from the graph of FIG. 4, the width of the change of the strain according to the element pattern greatly exceeds 10 -6 and reaches a maximum of about 10 -5 . Therefore, it is understood that the above-mentioned “conventional technology” cannot be used to measure the change in distortion in this case.

【0049】なお、容易に考えられるように、歪みの変
化の算出範囲は図4に示すように直線に限定されるもの
ではなく、結晶試料16の全体にまで拡張することが可
能である。その場合でも、基準位置は全体でひとつとす
る。
As can be easily considered, the calculation range of the change in strain is not limited to a straight line as shown in FIG. 4, but can be extended to the entire crystal sample 16. Even in such a case, the reference position is one as a whole.

【0050】また、ここでは、角度ずれ算出部24にお
いて結晶試料16上の基準位置に対する着目する所定位
置における角度ずれΔθ(ΔθA とΔθB )を算出し、
この角度ずれ算出部24によって算出された角度ずれΔ
θA とΔθB に基づいて結晶試料16上の所定位置の歪
みの変化を歪み計算部26において計算しているが、こ
れら角度ずれ算出部24と歪み計算部26とを分けずに
一体化してそれぞれの処理を実行させてもよい。
Here, the angle shift calculator 24 calculates the angle shift Δθ (Δθ A and Δθ B ) at a predetermined position of interest with respect to the reference position on the crystal sample 16,
The angle shift Δ calculated by the angle shift calculator 24
Although θ is calculated in the distortion calculating portion 26 changes in the distortion of the predetermined position on the A and Δθ crystal sample 16 on the basis of B, and integrated without dividing the the distortion calculation section 26 these angular deviation calculating section 24 Each process may be executed.

【0051】以上のように本実施形態によれば、結晶試
料16上の基準位置に対する所定位置の歪みの変化を求
める際に、従来の技術が上記(4)、(5)の2式から
分かるようにX線回折像の強度変化を用いているのに対
して、上記(7)、(8)の2式から分かるように角度
ずれΔθ(ΔθA とΔθB )を用いているため、結晶試
料16に入射する回折X線の不均一な強度分布に起因す
る測定誤差を生じることなく、しかも歪みの変化の幅が
10-6を越えても、高精度の測定を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, when obtaining the change in strain at a predetermined position with respect to the reference position on the crystal sample 16, the prior art can be understood from the above two equations (4) and (5). In contrast to using the change in the intensity of the X-ray diffraction image as described above, the angle shift Δθ (Δθ A and Δθ B ) is used as can be seen from the above two equations (7) and (8). High-precision measurement can be performed without causing a measurement error due to the non-uniform intensity distribution of the diffracted X-rays incident on the sample 16, and even when the variation width of the strain exceeds 10 -6 .

【0052】なお、角度ずれΔθ(ΔθA とΔθB )の
算出の際には強度変化を用いるが、入射回折X線の強度
分布がたとえ不均一であっても、それが一連のX線回折
像の撮影に際して変化しなければ、入射回折X線の不均
一な強度分布による影響はない。一般に、一連のX線回
折像の撮影は短時間に実行することが可能であるため、
入射X線の強度分布に時間的な変化は生じない。
In calculating the angular deviation Δθ (Δθ A and Δθ B ), a change in intensity is used. Even if the intensity distribution of the incident diffracted X-rays is not uniform, it is a series of X-ray diffraction If there is no change when capturing the image, there is no influence from the uneven intensity distribution of the incident diffracted X-ray. In general, a series of X-ray diffraction images can be captured in a short time,
No temporal change occurs in the intensity distribution of the incident X-ray.

【0053】また、X線源として通常の実験室系のX線
発生装置を用いれば、本実施形態に係る歪みの測定装置
全体を、クリーンルーム内のデバイスプロセスラインに
組み込んで使用することが可能になる。従って、デバイ
ス作製の工程上において必要な場合に、本実施形態に係
る歪みの測定装置を用いてSiウェーハ等の歪み測定を
実施すれば、素子の作り込まれるSiウェーハ等の歪み
の変化を通じて、素子へのプロセスの影響を調べること
もできる。
If an ordinary laboratory X-ray generator is used as the X-ray source, the entire strain measuring apparatus according to the present embodiment can be used by being incorporated into a device process line in a clean room. Become. Therefore, if necessary in the device manufacturing process, if the strain measurement of the Si wafer or the like is performed using the strain measurement device according to the present embodiment, the change in the strain of the Si wafer or the like in which the element is formed can be obtained. The effect of the process on the device can also be examined.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
るX線回折顕微装置によれば、次のような効果を奏する
ことができる。即ち、請求項1に係る歪みの測定方法に
よれば、試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの変
化を求める際、試料上の基準位置に対する所定位置の角
度ずれを算出し、この角度ずれに基づいて歪みの変化を
計算することにより、従来のX線回折像の強度変化を基
にする場合のように試料に入射する回折X線の不均一な
強度分布に起因する測定誤差を生じることなく、しかも
歪みの変化の幅が十分に大きくても、試料上の基準位置
に対する所定位置の歪みの変化を高精度に測定すること
ができる。
As described above, according to the X-ray diffraction microscope according to the present invention, the following effects can be obtained. That is, according to the distortion measuring method according to the first aspect, when calculating a change in distortion at a predetermined position with respect to a reference position on the sample, an angular deviation of the predetermined position with respect to the reference position on the sample is calculated, and this angular deviation is calculated. By calculating the change in strain based on the change in intensity, the measurement error caused by the non-uniform intensity distribution of the diffracted X-ray incident on the sample, unlike the case based on the change in the intensity of the conventional X-ray diffraction image, does not occur. Moreover, even if the range of the change of the strain is sufficiently large, the change of the strain at a predetermined position with respect to the reference position on the sample can be measured with high accuracy.

【0055】また、請求項3に係る歪みの測定装置によ
れば、試料からのX線の回折強度を複数の角度位置に対
応して検出するX線検出器と、このX線検出器により検
出した複数の撮影角度位置に対応するX線の回折強度を
数値化するX線回折像数値化処理部と、このX線回折像
数値化処理部により数値化した複数の撮影角度位置に対
応するX線の回折強度を試料の回折強度曲線にフィッテ
ィングして、試料上の基準位置に対する所定位置の角度
ずれを算出する角度ずれ算出部と、この角度ずれ算出部
により算出した角度ずれに基づいて、試料上の所定位置
の歪みの変化を計算する歪み計算部とを有することによ
り、上記請求項1に係る歪みの測定方法、即ち試料上の
基準位置に対する所定位置の角度ずれを算出し、この角
度ずれに基づいて試料上の基準位置に対する所定位置の
歪みの変化を計算することを容易に実現することが可能
になるため、上記請求項1の場合と同様の効果を奏する
ことができる。
According to the third aspect of the present invention, there is provided an X-ray detector for detecting diffraction intensity of X-rays from a sample corresponding to a plurality of angular positions, and an X-ray detector for detecting the diffraction intensity. X-ray diffraction image quantification processing unit for quantifying the diffraction intensity of X-rays corresponding to the plurality of imaging angle positions, and X corresponding to the plurality of imaging angle positions quantified by the X-ray diffraction image quantification processing unit Fitting the diffraction intensity of the line to the diffraction intensity curve of the sample, calculating an angle shift of a predetermined position with respect to a reference position on the sample, and a sample based on the angle shift calculated by the angle shift calculating unit. A strain calculating unit for calculating a change in strain at the predetermined position above, whereby the method for measuring strain according to claim 1, that is, calculating an angle shift of a predetermined position with respect to a reference position on the sample, and calculating the angle shift On the basis of the It becomes possible to easily realize calculating the change in strain in the predetermined position relative to a reference position on the postal can achieve the same effects as the above claim 1.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る歪みの測定装置を示
す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a distortion measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の歪みの測定装置のイメージングプレート
に撮影した結晶試料のX線回折像を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction image of a crystal sample taken on an imaging plate of the distortion measuring device of FIG.

【図3】図1の歪みの測定装置の角度ずれ算出部におい
て複数の撮影角度位置に対応するX線の回折強度を結晶
試料の回折強度曲線にフィッティングした状態を示すグ
ラフである。
3 is a graph showing a state in which an X-ray diffraction intensity corresponding to a plurality of imaging angle positions is fitted to a diffraction intensity curve of a crystal sample in an angle shift calculating unit of the distortion measuring device in FIG.

【図4】図1の歪みの測定装置の歪み計算部において計
算された結晶試料上の基準位置に対する所定位置の歪み
の変化を示すグラフである。
4 is a graph showing a change in strain at a predetermined position with respect to a reference position on a crystal sample calculated by a strain calculating unit of the strain measuring device in FIG.

【図5】Si単結晶の800面のX線の回折強度曲線
(ロッキングカーブ)を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an X-ray diffraction intensity curve (rocking curve) of 800 planes of a Si single crystal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……二結晶モノクロメータ、12……スリット、1
4……湾曲可能なコリメータ、16……結晶試料、18
……X線検出器、20……イメージングプレート、22
……X線回折像数値化処理部、24……角度ずれ算出
部、26……歪み計算部。
10: double crystal monochromator, 12: slit, 1
4 ... Bendable collimator, 16 ... Crystal sample, 18
... X-ray detector, 20 ... Imaging plate, 22
... X-ray diffraction image digitizing processing unit, 24... Angle shift calculating unit, 26.

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Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回折X線を試料に対してブラッグ角近傍
の複数の角度で入射し、 前記試料からのX線の回折強度を複数の入射角度に対応
して検出し、 該検出した複数の入射角度に対応するX線の回折強度を
数値化し、 該数値化した複数の入射角度に対応するX線の回折強度
を前記試料の回折強度曲線にフィッティングして、前記
試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれを算出
し、 該算出した基準位置に対する所定位置の角度ずれに基づ
いて、前記試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの
変化を計算することを特徴とする歪みの測定方法。
1. A diffraction X-ray is incident on a sample at a plurality of angles near a Bragg angle, and diffraction intensities of X-rays from the sample are detected at a plurality of incident angles, and the detected plurality of X-rays are detected. X-ray diffraction intensity corresponding to the incident angle is digitized, and the digitized X-ray diffraction intensity corresponding to the plurality of incident angles is fitted to the diffraction intensity curve of the sample, and a predetermined value with respect to a reference position on the sample is determined. A method for measuring distortion, comprising calculating an angular deviation of a position, and calculating a change in distortion at a predetermined position relative to a reference position on the sample based on the calculated angular deviation of the predetermined position with respect to the reference position.
【請求項2】 請求項1記載の歪みの測定方法におい
て、 前記試料のブラッグ角をθとおき、 前記数値化した複数の入射角度に対応するX線の回折強
度を前記試料の回折強度曲線にフィッティングして算出
した前記試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれ
をΔθA とし、 前記試料をその表面の法線の周りに180度面内回転し
た後、ΔθA と同様にして算出した前記試料上の基準位
置に対する同一の所定位置の角度ずれをΔθBとして、 前記試料上の基準位置に対する所定位置の格子面間隔の
相対変化Δd/d及び格子面方位の相対変化Δαを、そ
れぞれ下記の2式 Δd/d=(ΔθA +ΔθB )/(2tanθ) Δα=(ΔθA −ΔθB )/2 により計算することを特徴とする歪みの測定方法。
2. The distortion measuring method according to claim 1, wherein a Bragg angle of the sample is set to θ, and the X-ray diffraction intensities corresponding to the plurality of numerically incident angles are converted into a diffraction intensity curve of the sample. The angle shift of a predetermined position with respect to the reference position on the sample calculated by fitting is defined as Δθ A , and the sample is rotated in a plane by 180 degrees around a normal to the surface, and then calculated in the same manner as Δθ A. The angle deviation of the same predetermined position from the reference position on the sample is defined as Δθ B , and the relative change Δd / d of the lattice plane spacing and the relative change Δα of the lattice plane orientation at the predetermined position with respect to the reference position on the sample are respectively described below. (2) A method for measuring distortion, which is calculated by the following equation: Δd / d = (Δθ A + Δθ B ) / (2 tan θ) Δα = (Δθ A −Δθ B ) / 2
【請求項3】 X線を放射するX線源と、 前記X線源からのX線を回折し、その回折X線を試料に
対してブラッグ角近傍の複数の角度で入射するコリメー
タと、 前記試料からのX線の回折強度を複数の角度位置に対応
して検出するX線検出器と、 前記X線検出器により検出した複数の角度位置に対応す
る回折強度を数値化するX線回折像数値化処理部と、 前記X線回折像数値化処理部により数値化した複数の撮
影角度位置に対応する回折強度を前記試料の回折強度曲
線にフィッティングして、前記試料上の基準位置に対す
る所定位置の角度ずれを算出する角度ずれ算出部と、 前記角度ずれ算出部により算出した角度ずれに基づい
て、前記試料上の所定位置の歪みの変化を計算する歪み
計算部と、 を有することを特徴とする歪みの測定装置。
3. An X-ray source that emits X-rays, a collimator that diffracts X-rays from the X-ray source, and that impinges the diffracted X-rays on a sample at a plurality of angles near a Bragg angle; An X-ray detector that detects diffraction intensity of X-rays from a sample corresponding to a plurality of angular positions; and an X-ray diffraction image that quantifies the diffraction intensity corresponding to the plurality of angular positions detected by the X-ray detector. A numerical processing unit; fitting a diffraction intensity curve corresponding to a plurality of imaging angle positions quantified by the X-ray diffraction image numerical processing unit to a diffraction intensity curve of the sample; and a predetermined position with respect to a reference position on the sample. An angle shift calculating unit that calculates an angle shift of, and a strain calculating unit that calculates a change in strain at a predetermined position on the sample based on the angle shift calculated by the angle shift calculating unit. Measuring device for distortion.
【請求項4】 請求項3記載の歪みの測定装置におい
て、 前記X線源と前記コリメータとの間に、前記X線源から
のX線を単色化するモノクロメータが設置されているこ
とを特徴とする歪みの測定装置。
4. The distortion measuring apparatus according to claim 3, wherein a monochromator for monochromaticizing X-rays from the X-ray source is provided between the X-ray source and the collimator. A distortion measuring device.
【請求項5】 請求項3記載の歪みの測定装置におい
て、 前記コリメータが、前記試料のX線入射面の湾曲に対応
して湾曲可能なコリメータであることを特徴とする歪み
の測定装置。
5. The distortion measuring apparatus according to claim 3, wherein the collimator is a collimator that can be bent in accordance with a curvature of an X-ray incident surface of the sample.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101277379B1 (en) 2010-07-02 2013-06-20 가부시키가이샤 리가쿠 Fluorescent x-ray analysis device and method
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