JP2001311704A

JP2001311704A - 反射率測定装置およびその使用方法および反射率測定方法

Info

Publication number: JP2001311704A
Application number: JP2000132862A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Tani; 克彦谷; Kazumi Sakakida; 一美榊田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑なフィードバック制御等を必要とせず、
また、モータ等の駆動機構を駆動し続けることなく、ア
ッテネータの切り替えを行ない、切り替えたアッテネー
タの位置を保持することの可能な反射率測定装置および
その使用方法および反射率測定方法を提供する。【解決手段】２つの状態のアッテネータＢ０，Ｂ１が
直線方向Ｘに並置されているアッテネータ保持板１１
と、アッテネータ保持板１１を前記直線方向Ｘに移動さ
せるための直線移動手段（対向する２つの電磁ソレノイ
ドＳ₁，Ｓ₂）とを有しており、対向する２つの電磁ソレ
ノイドＳ₁，Ｓ₂により、アッテネータの２つの状態Ｂ０
またはＢ１を切り替えるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成した
薄膜や多層膜の膜質や界面状態の評価などに用いられる
反射率測定装置およびその使用方法および反射率測定方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は一般的な反射率測定装置の構成を
示す図である。図１を参照すると、この反射率測定装置
では、光源１からのＸ線を測定試料２に入射角θで入射
させ、測定試料２から反射されるＸ線の強度（反射率に
対応）を検出器３で検出して、測定試料２の反射率を測
定するように構成されている。

【０００３】ここで、測定試料２の反射率の測定は、入
射角θを所定の角度範囲（０°〜数度程度の範囲）にお
いて変化させて行なうようになっている。図２は、この
ようにして入射角θを変化させたときの検知器３におけ
る検出強度（反射率）の変化を示す図である。図２を参
照すると、検出強度（反射率）は、入射角θが臨界角θ
_cとなるまでは大きいが、臨界角θ_cを超えると急激に低
下する。すなわち、Ｘ線に対する物質の屈折率は、１よ
り僅かに小さいため、臨界角θ_c以内の入射角θで入射
したＸ線は全反射を起こすが、入射角θが臨界角θ_cを
超えて増加すると、急激に減少する。臨界角θ_cは、使
用するＸ線波長，測定対象の物質により異なるが、数十
分程度であり、測定試料２の反射率の測定は、入射角θ
が０°〜数度程度の範囲で行う。特に、測定試料２が超
薄膜になると、臨界角θ_cを超えて、なるべく大きな入
射角θの範囲まで測定することが必要であるが、臨界角
θ _cを超えると反射率が急激に低下するので、ダイナミ
ックレンジの大きな測定を行うことが要求される。

【０００４】ダイナミックレンジの大きな測定を行なう
ために、従来より、数種類のアッテネータ（Ｘ線強度減
衰用のフィルタ）を入れ換えて測定データを繋ぐことが
行われている。

【０００５】具体的には、図２に示すように、検出強度
が１からＤ₁の範囲までは、検出器３での飽和を防止す
るため、Ｘ線の強度を最も大きく減衰させるアッテネー
タＢ３（例えば３０μｍの厚さのＮｉフィルタ）を用
い、また、検出強度がＤ₁からＤ₂の範囲までは、アッテ
ネータＢ２（例えば２０μｍの厚さのＮｉフィルタ）を
用い、また、検出強度がＤ₂からＤ₃の範囲までは、アッ
テネータＢ１（例えば１０μｍの厚さのＮｉフィルタ）
を用い、また、検出強度がＤ₃から０の範囲までは、ア
ッテネータＢ０（例えば開放）を用いる。このように、
検出強度に応じて、アッテネータの種類を切り替えて、
測定データを繋ぐことで、ダイナミックレンジを大きく
とることができる。

【０００６】このため、図１の反射率測定装置におい
て、Ｘ線の光路上には、アッテネータＢ０，Ｂ１，Ｂ
２，Ｂ３のいずれかが設定されるようになっている。

【０００７】ところで、従来の反射率測定装置では、図
３に示すように、円板に、円周方向に沿って吸収率の異
なる（Ｘ線強度の減衰量の異なる）４種類のアッテネー
タＢ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を装着したものをアッテネー
タ保持板５として用い、このアッテネータ保持板５をパ
ルスモーター等で回転移動させることで、アッテネータ
Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の切り替えを行なうようになっ
ている。具体的に、図３の例では、現在、Ｘ線の光路上
にはアッテネータＢ３が設定されているが、Ｘ線の光路
上にアッテネータＢ２を設定したいときには、アッテネ
ータ保持板５を時計方向に９０°回転移動させること
で、アッテネータの切替えを行なうことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の反射率測定装置は、実験室で通常用いられる特性Ｘ
線を光源（大気中で減衰の少ない硬Ｘ線領域の波長）に
用いるために、大気中での実験装置として提供されてい
る。

【０００９】しかしながら、使用するＸ線波長が、軟Ｘ
線〜５ｋｅＶ程度のエネルギーのＸ線になると、大気に
よるＸ線の減衰が大きいので、反射率測定装置は、真空
中あるいは減圧下、あるいは水素・ヘリウムなどの気体
を充填した容器内に収容される必要がある。このような
密閉された容器内で、何段階かのアッテネータを切り替
えるには、従来の反射率測定装置で採用されている図３
に示したような方式，すなわちステッピングモーター等
によってアッテネータを組み込んだ円板を回転する方式
では、次のような問題があった。

【００１０】すなわち、図３に示したような従来の方式
では、円板の所定位置のアッテネータを確実に選択する
ためにはホトセンサーなどのセンサーを必要とする。ま
た、どの位置のアッテネータが選択されているかの検出
表示が必要であり、フィードバック制御が必要で、複雑
となりコストアップにつながる。

【００１１】また、アッテネータを選択したとき、その
選択位置を保持するためには、ステッピングモーターを
励磁し続ける必要がある。これは、無駄に熱を発生さ
せ、特に真空容器内に設置しなければならない場合には
全く適さないという問題があった。

【００１２】本発明は、複雑なフィードバック制御等を
必要とせず、また、モータ等の駆動機構を駆動し続ける
ことなく、アッテネータの切り替えを行ない、切り替え
たアッテネータの位置を保持することの可能な反射率測
定装置およびその使用方法および反射率測定方法を提供
することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、測定試料にＸ線を入射角θ
で入射させるときに測定試料から反射されるＸ線の強度
を検出する測定を、入射角θを所定の角度範囲で変えて
行なう反射率測定装置であって、Ｘ線の光路中に設けら
れるアッテネータの状態を入射角θに応じて切り替える
アッテネータ切替機構を備え、該アッテネータ切替機構
は、互いに異なる複数の状態のアッテネータが直線方向
に並置されているアッテネータ保持板と、Ｘ線の光路中
に所定の状態のアッテネータが設定されるように、アッ
テネータ保持板を前記直線方向に移動させるための直線
移動手段と、アッテネータ保持板を所定位置に保持する
保持手段とを有していることを特徴としている。

【００１４】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の反射率測定装置において、前記アッテネータ切替機
構は複数設けられており、各アッテネータ切替機構は、
互いに異なる複数の状態のアッテネータが直線方向に並
置されているアッテネータ保持板と、Ｘ線の光路中に所
定の状態のアッテネータが設定されるように、アッテネ
ータ保持板を前記直線方向に移動させるための直線移動
手段と、アッテネータ保持板を所定位置に保持する保持
手段とを有し、各アッテネータ切替機構の各アッテネー
タ保持板は、多段に重ねて用いられることを特徴として
いる。

【００１５】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の反射率測定装置において、各段のアッテネータ保持
板の複数の状態のアッテネータのうちの１つの状態は、
アッテネータが無装着の状態であることを特徴としてい
る。

【００１６】また、請求項４記載の発明は、請求項１記
載の反射率測定装置において、前記アッテネータ保持板
は、互いに異なる複数の状態のアッテネータが２つの直
線方向に２次元的に配置されているアッテネータ保持板
であって、該アッテネータ保持板を直線移動手段によっ
て２つの直線方向に直線移動させ、前記保持手段で所定
位置に保持することによって複数の状態のアッテネータ
を切り替えるように構成されていることを特徴としてい
る。

【００１７】また、請求項５記載の発明は、請求項１，
請求項２または請求項４記載の反射率測定装置におい
て、前記直線移動手段には複数の電磁ソレノイドが用い
られ、複数の電磁ソレノイドでアッテネータ保持板を直
線方向に移動させ、直線方向に移動しているアッテネー
タ保持板を前記保持手段で所定位置に保持することによ
り、アッテネータの状態を切り替えるように構成されて
いることを特徴としている。

【００１８】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の反射率測定装置において、直線移動手段としての複
数の電磁ソレノイドをパルス駆動制御してアッテネータ
の状態を切り替える駆動制御部を備え、該駆動制御部
は、Ｘ線の検出強度に連動させて、複数の電磁ソレノイ
ドをパルス駆動制御してアッテネータの状態を切り替え
るシーケンス制御を行なうようになっていることを特徴
としている。

【００１９】また、請求項７記載の発明は、請求項１乃
至請求項６のいずれか一項に記載の反射率測定装置を、
真空中あるいは減圧下あるいは水素やヘリウム等のＸ線
吸収の小さい気体を満たした容器内に収容して使用する
ことを特徴としている。

【００２０】また、請求項８記載の発明は、測定試料に
Ｘ線を入射角θで入射させるときに測定試料から反射さ
れるＸ線の強度を検出する測定を、入射角θを所定の角
度範囲で変えて行ない、Ｘ線の光路中に設けられるアッ
テネータの状態を入射角θに応じて切り替える反射率測
定方法であって、アッテネータの状態の切り替えは、互
いに異なる複数の状態のアッテネータが直線方向に並置
されているアッテネータ保持板を、複数の電磁ソレノイ
ドをパルス駆動制御することによって直線方向に移動さ
せ、直線方向に移動しているアッテネータ保持板を所定
位置に機構学的に保持することによってなされることを
特徴としている。

【００２１】また、請求項９記載の発明は、請求項８記
載の反射率測定方法において、２つの状態のアッテネー
タが直線方向に並置されているアッテネータ保持板を直
線方向に移動制御するために、アッテネータ保持板の一
方の端部に第１の電磁ソレノイドを設け、アッテネータ
保持板の他方の端部に第２の電磁ソレノイドを設け、第
１，第２の電磁ソレノイドのいずれか一方をパルス駆動
することで、アッテネータ保持板を直線方向に移動さ
せ、直線移動しているアッテネータ保持板を所定位置に
機構学的に保持することによって、２つの状態のアッテ
ネータのうちのいずれか一方の状態のアッテネータをＸ
線の光路中に設定することを特徴としている。

【００２２】また、請求項１０記載の発明は、請求項８
記載の反射率測定方法において、２つの状態のアッテネ
ータが直線方向に並置されているアッテネータ保持板が
Ｍ段（Ｍ＞１）重ねられており、各段のアッテネータ保
持板をそれぞれ独立して直線方向に移動制御するため
に、ｎ段（Ｍ≧ｎ≧１）のアッテネータ保持板の一方の
端部に第（２ｎ−１）の電磁ソレノイドを設け、ｎ段
（Ｍ≧ｎ≧１）のアッテネータ保持板の他方の端部に第
（２ｎ）の電磁ソレノイドを設け、第（２ｎ），第（２
ｎ−１）の電磁ソレノイドのパルス駆動の組み合せによ
って、２^Mの状態のいずれか１つの状態にアッテネータ
を切り替えることを特徴としている。

【００２３】また、請求項１１記載の発明は、請求項８
記載の反射率測定方法において、複数の状態のアッテネ
ータが２つの直線方向に２次元的に配置されているアッ
テネータ保持板を、複数の電磁ソレノイドをパルス駆動
することによって２つの直線方向に直線移動させ、直線
移動しているアッテネータ保持板を所定位置に機構学的
に保持することによって、複数の状態のアッテネータを
切り替えることを特徴としている。

【００２４】また、請求項１２記載の発明は、請求項８
乃至請求項１１のいずれか一項に記載の反射率測定方法
において、Ｘ線の検出強度と連動させて、アッテネータ
の状態を切り替えるシーケンス制御を行なうことを特徴
としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図４は本発明に係る反射率測定装置
におけるアッテネータ切替機構の一例を示す図である。
なお、本発明においても、反射率測定装置の基本構成お
よび基本動作については、図１，図２に示したと同様の
ものとなっている。

【００２６】図４のアッテネータ切替機構は、２つの状
態のアッテネータＢ０，Ｂ１が直線方向Ｘに並置されて
いるアッテネータ保持板１１と、アッテネータ保持板１
１を前記直線方向Ｘに移動させるための直線移動手段
（対向する２つの電磁ソレノイドＳ₁，Ｓ₂）とを有して
おり、対向する２つの電磁ソレノイドＳ₁，Ｓ₂により、
アッテネータの２つの状態Ｂ０またはＢ１を切り替える
ように構成されている。

【００２７】ここで、アッテネータＢ０は、例えば、開
放（フィルタ等が装着されていない状態）であり、ま
た、アッテネータＢ１は、例えば、１０μｍの厚さのフ
ィルタであるとする。

【００２８】また、アッテネータ保持板１１は、スライ
ドレール１３ａ，１３ｂに摺動可能に支持されている。
スライドレール（図４の例では、１３ａ）には、Ｘ線の
光路と対応する位置にバネ付きピン１４が設けられてお
り、また、アッテネータ保持板１１のスライドレール１
３ａと対向する縁部には、アッテネータＢ０，Ｂ１のそ
れぞれと対応する位置に、バネ付きピン１４を受け入れ
るための切り欠き１５，１６が設けられている。すなわ
ち、スライドレール１３ａに設けられているバネ付きピ
ン１４とアッテネータ保持板１１に設けられている切り
欠き１５，１６とは、互いに協動して、アッテネータ保
持板１１を所定位置に保持するための（換言すれば、ア
ッテネータＢ０またはＢ１をＸ線の光路上に機構学的に
保持するための）保持手段としての機能を有している。

【００２９】次に、図４の構成のアッテネータ切替機構
の動作について説明する。電磁ソレノイドＳ₁にインパ
ルスを与えると、図５に示すように、アッテネータ保持
板１１は矢印Ｘ₁の方向に移動し、アッテネータ保持板
１１の切り欠き１６にスライドレール１３ａに設けられ
ているバネ付きピン１４が嵌まる。これにより、電磁ソ
レノイドＳ₁に電圧印加を与え続けずとも（電磁ソレノ
イドＳ₁を駆動し続けずとも）、アッテネータ保持板１
１は図５の状態に保持される。図６はアッテネータ保持
板１１が図５の状態に保持されているときのＸ線の光路
とアッテネータの関係を示す図であり、アッテネータ保
持板１１が図５の状態に保持されているときには、Ｘ線
の光路上にはアッテネータＢ１が設定される。

【００３０】また、アッテネータをＢ１からＢ０に切り
替えるときには、電磁ソレノイドＳ ₂にインパルスを与
える。これにより、図７に示すように、アッテネータ保
持板１１は矢印Ｘ₂の方向に移動し、アッテネータ保持
板１１の切り欠き１５にスライドレール１３ａに設けら
れているバネ付きピン１４が嵌まる。これにより、電磁
ソレノイドＳ₂にインパルスを与え続けずとも（電磁ソ
レノイドＳ₂を駆動し続けずとも）、アッテネータ保持
板１１は図７の状態に保持される。図８はアッテネータ
保持板１１が図７の状態に保持されているときのＸ線の
光路とアッテネータの関係を示す図であり、アッテネー
タ保持板１１が図７の状態に保持されているときには、
Ｘ線の光路上にはアッテネータＢ０が設定される。

【００３１】このように、図４の構成のアッテネータ切
替機構では、電磁ソレノイドＳ₁またはＳ₂への電力の供
給（付勢），すなわちインパルスの付与は、アッテネー
タＢ０，Ｂ１の切り替え時のみに行なうだけで良く（電
磁ソレノイドＳ₁またはＳ₂に流れる電流は、アッテネー
タＢ０，Ｂ１の切り替え時にインパルスで印加するだけ
で済み）、選択された（切り替えられた）アッテネータ
の状態の保持は、アッテネータ保持板１１の切り欠き１
５，１６とスライドレール１３ａに設けられているバネ
付きピン１４とによってなされる。従って、モータ等の
駆動機構を駆動し続けることなく、アッテネータの切り
替えを行ない、切り替えたアッテネータの位置を保持す
ることができる。

【００３２】図９は本発明に係る反射率測定装置におけ
るアッテネータ切替機構の他の例を示す図である。図９
の例では、図４のような構成のアッテネータ切替機構が
２つ設けられている。

【００３３】すなわち、第１のアッテネータ切替機構
は、２つの状態のアッテネータＢ０，Ｂ１が直線方向Ｘ
に並置されているアッテネータ保持板１１と、アッテネ
ータ保持板１１を前記直線方向Ｘに移動させるための直
線移動手段（対向する２つの電磁ソレノイドＳ₁，Ｓ₂）
と、アッテネータ保持板１１を所定位置に保持する保持
手段（スライドレール１３ａに設けられているバネ付き
ピン１４とアッテネータ保持板１１に設けられている切
り欠き１５，１６）とを有している。

【００３４】また、第２のアッテネータ切替機構は、２
つの状態のアッテネータＢ２，Ｂ３が直線方向Ｘに並置
されているアッテネータ保持板２１と、アッテネータ保
持板２１を直線方向Ｘに移動させるための直線移動手段
（対向する２つの電磁ソレノイドＳ₃，Ｓ₄）と、アッテ
ネータ保持板２１を所定位置に保持する保持手段（スラ
イドレール２３ａに設けられているバネ付きピン２４と
アッテネータ保持板２１に設けられている切り欠き２
５，２６）とを有している。

【００３５】ここで、アッテネータＢ０は、例えば、開
放（フィルタ等が装着されていない状態）であり、ま
た、アッテネータＢ１は、例えば、１０μｍの厚さのフ
ィルタであり、また、アッテネータＢ２は、例えば、開
放（フィルタ等が装着されていない状態）であり、ま
た、アッテネータＢ３は、例えば、２０μｍの厚さのフ
ィルタであるとする。

【００３６】図１０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は
図９の構成におけるＸ線の光路とアッテネータの状態と
の関係を示す図である。すなわち、図９において、電磁
ソレノイドＳ₁，Ｓ₃にインパルスを与えると、Ｘ線の光
路とアッテネータの状態との関係は図１０（ａ）のよう
になる。図１０（ａ）では、Ｘ線の光路上には、アッテ
ネータＢ１とアッテネータＢ３とが位置決めされ、アッ
テネータＢ１，Ｂ３によって実質的に３０μｍ（１０μ
ｍ＋２０μｍ）のフィルタ厚のアッテネータの状態にす
ることができる。

【００３７】また、図９において、電磁ソレノイド
Ｓ₁，Ｓ₄にインパルスを与えると、Ｘ線の光路とアッテ
ネータの状態との関係は図１０（ｂ）のようになる。図
１０（ｂ）では、Ｘ線の光路上には、アッテネータＢ１
とアッテネータＢ２とが位置決めされ、アッテネータＢ
１，Ｂ２によって実質的に１０μｍ（１０μｍ＋０μ
ｍ）のフイルタ厚のアッテネータの状態にすることがで
きる。

【００３８】また、図９において、電磁ソレノイド
Ｓ₂，Ｓ₄にインパルスを与えると、Ｘ線の光路とアッテ
ネータの状態との関係は図１０（ｃ）のようになる。図
１０（ｃ）では、Ｘ線の光路上には、アッテネータＢ０
とアッテネータＢ２とが位置決めされ、アッテネータＢ
０，Ｂ２によって実質的に開放のアッテネータの状態に
することができる。

【００３９】また、図９において、電磁ソレノイド
Ｓ₂，Ｓ₃にインパルスを与えると、Ｘ線の光路とアッテ
ネータの状態との関係は図１０（ｄ）のようになる。図
１０（ｄ）では、Ｘ線の光路上には、アッテネータＢ０
とアッテネータＢ３とが位置決めされ、アッテネータＢ
０，Ｂ３によって実質的に２０μｍ（０μｍ＋２０μ
ｍ）のフィルタ厚のアッテネータの状態にすることがで
きる。

【００４０】このように、図９の構成では、アッテネー
タの状態を２²＝４の状態に切り替えることができる。

【００４１】なお、図９の構成では、２つの状態のアッ
テネータが直線方向に並置されているアッテネータ保持
板を２段重ね、４つの状態のいずれか１つの状態にアッ
テネータを切り替えるようになっているが、これをさら
に拡張し、２つの状態のアッテネータが直線方向に並置
されているアッテネータ保持板をＭ段（Ｍ＞１）重ねる
こともできる。この場合、各段のアッテネータ保持板を
それぞれ独立して直線方向に移動制御するために、ｎ段
（Ｍ≧ｎ≧１）のアッテネータ保持板の一方の端部に第
（２ｎ−１）の電磁ソレノイドを設け、ｎ段（Ｍ≧ｎ≧
１）のアッテネータ保持板の他方の端部に第（２ｎ）の
電磁ソレノイドを設け、第（２ｎ），第（２ｎ−１）の
電磁ソレノイド（Ｍ≧ｎ≧１）のパルス駆動の組み合せ
によって、２^Mの状態のいずれか１つの状態にアッテネ
ータを切り替えることができる。

【００４２】なお、この場合、各段のアッテネータ保持
板の複数の状態のアッテネータのうちの１つの状態は、
アッテネータが無装着の状態である。

【００４３】また、図１１は本発明に係る反射率測定装
置におけるアッテネータ切替機構の他の例を示す図であ
る。図１１の例では、４つの状態のアッテネータＢ０，
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が２つの直線方向Ｘ，Ｙに２次元的に
配置されているアッテネータ保持板３１と、アッテネー
タ保持板３１を２つの直線方向Ｘ，Ｙに移動させるため
の直線移動手段（対向する２つの電磁ソレノイドＳ₁，
Ｓ₂と、対向する２つの電磁ソレノイドＳ₃，Ｓ₄）とが
設けられている。

【００４４】ここで、アッテネータＢ０は、例えば、開
放（アッテネータが装着されていない状態）であり、ま
た、アッテネータＢ１は、例えば、１０μｍの厚さのフ
ィルタであり、また、アッテネータＢ２は、例えば、２
０μｍの厚さのフィルタであり、また、アッテネータＢ
３は、例えば、３０μｍの厚さのフィルタであるとす
る。

【００４５】また、アッテネータ保持板３１は、直線方
向Ｘに延びるスライドレール３３ａ，３３ｂと直線方向
Ｙに延びるスライドレール４３ａ，４３ｂとに摺動可能
に支持されている。直線方向Ｘに延びるスライドレール
（図１１の例では、３３ａ）には、Ｘ線の光路と対応す
る位置にバネ付きピン３４が設けられており、また、ア
ッテネータ保持板３１のスライドレール３３ａと対向す
る縁部には、アッテネータＢ２，Ｂ３のそれぞれと対応
する位置に、バネ付きピン３４を受け入れるための切り
欠き３５，３６が設けられている。すなわち、スライド
レール３３ａに設けられているバネ付きピン３４とアッ
テネータ保持板３１に設けられている切り欠き３５，３
６とは、互いに協動して、アッテネータ保持板３１を直
線方向Ｘの所定位置に保持するための保持手段としての
機能を有している。

【００４６】また、図示しないが、同様に、直線方向Ｙ
に延びるスライドレール（例えば、４３ａ）には、Ｘ線
の光路と対応する位置にバネ付きピンが設けられてお
り、また、アッテネータ保持板３１のスライドレール４
３ａと対向する縁部には、アッテネータＢ２，Ｂ０のそ
れぞれと対応する位置に、バネ付きピンを受け入れるた
めの切り欠きが設けられている。すなわち、スライドレ
ール４３ａに設けられているバネ付きピンとアッテネー
タ保持板３１に設けられている切り欠きとは、互いに協
動して、アッテネータ保持板３１を直線方向Ｙの所定位
置に保持するための保持手段としての機能を有してい
る。

【００４７】図１１の構成では、電磁ソレノイドＳ₁，
Ｓ₂のいずれかにインパルスを与え、また、電磁ソレノ
イドＳ₃，Ｓ₄のいずれかにインパルスを与えることで、
アッテネータＢ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のいずれか１つの
状態に切り替えることができる。

【００４８】図１２はこの切り替えを説明するための図
である。図１２を参照すると、電磁ソレノイドＳ₁，Ｓ₄
にインパルスを与えることで、アッテネータＢ３を選択
でき、また、電磁ソレノイドＳ₂，Ｓ₄にインパルスを与
えることで、アッテネータＢ２を選択でき、また、電磁
ソレノイドＳ₁，Ｓ₃にインパルスを与えることで、アッ
テネータＢ１を選択でき、また、電磁ソレノイドＳ₂，
Ｓ₃にインパルスを与えることで、アッテネータＢ０を
選択できる。

【００４９】このように、図１１の構成においても、本
発明を実現できる。

【００５０】なお、図４，図９，図１１の例では、バネ
付きピンはスライドレールに設けられ、切り欠きはアッ
テネータ保持板に設けられているが、バネ付きピンをア
ッテネータ保持板に設け、切り欠きをスライドレールに
設けても良い。

【００５１】また、アッテネータ保持板を所定位置に保
持するための（換言すれば、選択したアッテネータをＸ
線の光路上に保持しておくための）保持手段としては、
バネ付きピンと切り欠きとの組み合せに限らず、機構学
で知られている任意の保持手段（機構学的に保持する保
持手段）を用いることもできる。

【００５２】また、図４，図９，図１１の構成例におい
て、電磁ソレノイドＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄へのインパルス
の付与（すなわち、アッテネータＢ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ
３の切り替え）を、検出器３におけるＸ線の検出強度と
連動させて、自動的に行なうこともできる。

【００５３】図１３は電磁ソレノイドＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，
Ｓ₄へのインパルスの付与（すなわち、アッテネータＢ
０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の切り替え）を、検出器３におけ
るＸ線の検出強度と連動させて、自動的に行なう構成例
を示す図である。図１３の構成例では、複数の電磁ソレ
ノイドをパルス駆動制御してアッテネータの状態を切り
替える駆動制御部４０を備え、該駆動制御部４０は、Ｘ
線の検出強度に連動させて、アッテネータの状態を切り
替えるシーケンス制御を行なうようになっている。な
お、図１３の例では、アッテネータ切替機構は、光源１
と測定試料２との間に設けられているが、測定試料２と
検出器３との間に設けられる方が望ましい。

【００５４】図１４は駆動制御部（シーケンス回路）４
０の一例を示す図である。なお、図１４の例では、アッ
テネータ切替機構が図１１に示すものであるとしてい
る。また、図１５は図１４の駆動制御部（シーケンス回
路）４０の動作を説明するための図である。図１４の例
では、スイッチＳＷ３がオンとなると、電磁ソレノイド
Ｓ₁，Ｓ₄にインパルスが加わり、アッテネータＢ３が選
択される。また、スイッチＳＷ２がオンとなると、電磁
ソレノイドＳ₂，Ｓ₄にインパルスが加わり、アッテネー
タＢ２が選択される。また、スイッチＳＷ１がオンとな
ると、電磁ソレノイドＳ₁，Ｓ₃にインパルスが加わり、
アッテネータＢ１が選択される。また、スイッチＳＷ０
がオンとなると、電磁ソレノイドＳ₂，Ｓ₃にインパルス
が加わり、アッテネータＢ０が選択される。

【００５５】このスイッチＳＷ３，ＳＷ２，ＳＷ１，Ｓ
Ｗ０のオン／オフ制御を、Ｘ線の検出強度と連動させる
ことで、アッテネータの切り替えを行なうことができ
る。例えば、図２において、検出器３の検出強度が１か
らＤ₁の範囲にあるときには、スイッチＳＷ３にオンの
パルスを与えてアッテネータＢ３を選択させ、検出強度
がＤ₁よりも小さくなると、スイッチＳＷ２にオンのパ
ルスを与えてアッテネータＢ２を選択させ、検出強度が
Ｄ₂よりも小さくなると、スイッチＳＷ１にオンのパル
スを与えてアッテネータＢ１を選択させ、検出強度がＤ
₃よりも小さくなると、スイッチＳＷ０にオンのパルス
を与えてアッテネータＢ０を選択させるように、アッテ
ネータの切り替えを行なうことができる。

【００５６】ここで、駆動制御部４において、入射角θ
が０°のときにスイッチＳＷ３にオンのパルスを自動的
に与え、入射角θの増加に伴って検出強度がＤ₁，Ｄ₂，
Ｄ₃よりも小さくなったか否かの判断を自動的に行な
い、検出強度がＤ₁，Ｄ₂，Ｄ₃よりも小さくなったとき
に、スイッチＳＷ２，ＳＷ１，ＳＷ０にオンのパルスを
自動的に与えるようにすることで、電磁ソレノイド
Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄へのインパルスの付与（すなわち、
アッテネータＢ３，Ｂ２，Ｂ１，Ｂ０の切り替え）を、
検出器３におけるＸ線の検出強度と連動させて、自動的
に行なうことができる。アッテネータ切り替え前の測定
データと切り替え後の測定データを継ぐために、少なく
とも切り替え後の最初のデータは、切り替え前の最後の
データと同じ入射角で再測定しておく方が望ましい。

【００５７】このように、駆動制御部４０において、Ｘ
線の検出強度に連動させて、複数の電磁ソレノイドをパ
ルス駆動制御してアッテネータの状態を切り替えるシー
ケンス制御を行なうことで、ホトセンサーなどを用いた
複雑なフィードバック制御が不用となる。また、入射角
θをパラメータに反射率測定を行うが、入射角θが臨界
角θ_cを超えて大きくなると、反射率が減少するので、
予め決めた閾値より反射Ｘ線のフォトン数が低下する
と、アッテネータの状態を換えて、常に適当なフォトン
数レンジ内で測定を行い、データをつなぐことで測定の
ダイナミックレンジを向上させることができる。

【００５８】なお、図１４の構成において、スイッチＳ
Ｗ３，ＳＷ２，ＳＷ１，ＳＷ０をオンにする動作をマニ
ュアルで行なうことももちろんできる。

【００５９】以上のように、本発明では、Ｘ線の光路中
に設けられるアッテネータの状態を入射角θに応じて切
り替えるアッテネータ切替機構を備え、該アッテネータ
切替機構は、互いに異なる複数の状態のアッテネータが
直線方向に並置されているアッテネータ保持板と、Ｘ線
の光路中に所定の状態のアッテネータが設定されるよう
に、アッテネータ保持板を前記直線方向に移動させるた
めの直線移動手段と、アッテネータ保持板を所定位置に
保持する保持手段とを有しているので、アッテネータ保
持板の移動時間のみ、直線移動手段に電力を供給するだ
けで良く、低消費電力化、発熱防止を図ることができ、
真空中の実験に最適である。

【００６０】そして、本発明の反射率測定装置および反
射率測定方法は、基板上に形成された薄膜や多層膜の各
層の密度，膜厚，表面・界面粗さを評価するのに利用可
能であり、特に、光ディスク，磁気ディスク，半導体デ
バイスの絶縁膜の評価などに利用できる。

【００６１】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項１２記載の発明によれば、測定試料にＸ線を入射角
θで入射させるときに測定試料から反射されるＸ線の強
度を検出する測定を、入射角θを所定の角度範囲で変え
て行なう反射率測定装置であって、Ｘ線の光路中に設け
られるアッテネータの状態を入射角θに応じて切り替え
るアッテネータ切替機構を備え、該アッテネータ切替機
構は、互いに異なる複数の状態のアッテネータが直線方
向に並置されているアッテネータ保持板と、Ｘ線の光路
中に所定の状態のアッテネータが設定されるように、ア
ッテネータ保持板を前記直線方向に移動させるための直
線移動手段と、アッテネータ保持板を所定位置に保持す
る保持手段とを有しているので、アッテネータ保持板の
移動時間のみ、直線移動手段に電力を供給するだけで良
く、低消費電力化、発熱防止を図ることができ、真空中
の実験に最適である。

【００６２】特に、請求項５記載の発明によれば、請求
項１，請求項２または請求項４記載の反射率測定装置に
おいて、前記直線移動手段には複数の電磁ソレノイドが
用いられ、複数の電磁ソレノイドでアッテネータ保持板
を直線方向に移動させ、直線方向に移動しているアッテ
ネータ保持板を前記保持手段で所定位置に保持すること
により、アッテネータの状態を切り替えるように構成さ
れているので、低コスト化，コンパクト化を図ることが
できる。

【００６３】また、請求項７記載の発明によれば、請求
項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の反射率測定装
置を、真空中あるいは減圧下あるいは水素やヘリウム等
のＸ線吸収の小さい気体を満たした容器内に収容して使
用することにより、軟Ｘ線領域の測定が可能となる。

【００６４】また、請求項６，請求項１２記載の発明に
よれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の
反射率測定装置において、直線移動手段としての複数の
電磁ソレノイドをパルス駆動制御してアッテネータの状
態を切り替える駆動制御部を備え、該駆動制御部は、Ｘ
線の検出強度に連動させて、複数の電磁ソレノイドをパ
ルス駆動制御してアッテネータの状態を切り替えるシー
ケンス制御を行なうようになっているので、ホトセンサ
ーなどを用いた複雑なフィードバック制御が不用とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な反射率測定装置の構成を示す図であ
る。

【図２】図１の反射率測定装置において、入射角θを変
化させたときの検知器における検出強度（反射率）の変
化を示す図である。

【図３】従来のアッテネータ切替機構を説明するための
図である。

【図４】本発明に係る反射率測定装置におけるアッテネ
ータ切替機構の一例を示す図である。

【図５】図４のアッテネータ切替機構の動作を説明する
ための図である。

【図６】図４のアッテネータ切替機構の動作を説明する
ための図である。

【図７】図４のアッテネータ切替機構の動作を説明する
ための図である。

【図８】図４のアッテネータ切替機構の動作を説明する
ための図である。

【図９】本発明に係る反射率測定装置におけるアッテネ
ータ切替機構の他の例を示す図である。

【図１０】図９の構成におけるＸ線の光路とアッテネー
タの状態との関係を示す図である。

【図１１】本発明に係る反射率測定装置におけるアッテ
ネータ切替機構の他の例を示す図である。

【図１２】図１１の構成におけるアッテネータの切り替
えを説明するための図である。

【図１３】電磁ソレノイドへのインパルスの付与（すな
わち、アッテネータの切り替え）を、検出器におけるＸ
線の検出強度と連動させて、自動的に行なう構成例を示
す図である。

【図１４】駆動制御部（シーケンス回路）の一例を示す
図である。

【図１５】図１４の駆動制御部（シーケンス回路）の動
作を説明するための図である。

【符号の説明】

１光源２測定試料３検出器１１，２１，３１アッテネータ保持板１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ，４
３ａ，４３ｂスライドレール１４，２４，３４バネ付きピン１５，１６，２５，２６，３５，３６切り欠き４０駆動制御部Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄ 電磁ソレノイドＢ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３アッテネータＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３スイッチ θ 入射角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定試料にＸ線を入射角θで入射させる
ときに測定試料から反射されるＸ線の強度を検出する測
定を、入射角θを所定の角度範囲で変えて行なう反射率
測定装置であって、Ｘ線の光路中に設けられるアッテネ
ータの状態を入射角θに応じて切り替えるアッテネータ
切替機構を備え、該アッテネータ切替機構は、互いに異
なる複数の状態のアッテネータが直線方向に並置されて
いるアッテネータ保持板と、Ｘ線の光路中に所定の状態
のアッテネータが設定されるように、アッテネータ保持
板を前記直線方向に移動させるための直線移動手段と、
アッテネータ保持板を所定位置に保持する保持手段とを
有していることを特徴とする反射率測定装置。
【請求項２】請求項１記載の反射率測定装置におい
て、前記アッテネータ切替機構は複数設けられており、
各アッテネータ切替機構は、互いに異なる複数の状態の
アッテネータが直線方向に並置されているアッテネータ
保持板と、Ｘ線の光路中に所定の状態のアッテネータが
設定されるように、アッテネータ保持板を前記直線方向
に移動させるための直線移動手段と、アッテネータ保持
板を所定位置に保持する保持手段とを有し、各アッテネ
ータ切替機構の各アッテネータ保持板は、多段に重ねて
用いられることを特徴とする反射率測定装置。
【請求項３】請求項２記載の反射率測定装置におい
て、各段のアッテネータ保持板の複数の状態のアッテネ
ータのうちの１つの状態は、アッテネータが無装着の状
態であることを特徴とする反射率測定装置。
【請求項４】請求項１記載の反射率測定装置におい
て、前記アッテネータ保持板は、互いに異なる複数の状
態のアッテネータが２つの直線方向に２次元的に配置さ
れているアッテネータ保持板であって、該アッテネータ
保持板を直線移動手段によって２つの直線方向に直線移
動させ、前記保持手段で所定位置に保持することによっ
て複数の状態のアッテネータを切り替えるように構成さ
れていることを特徴とする反射率測定装置。
【請求項５】請求項１，請求項２または請求項４記載
の反射率測定装置において、前記直線移動手段には複数
の電磁ソレノイドが用いられ、複数の電磁ソレノイドで
アッテネータ保持板を直線方向に移動させ、直線方向に
移動しているアッテネータ保持板を前記保持手段で所定
位置に保持することにより、アッテネータの状態を切り
替えるように構成されていることを特徴とする反射率測
定装置。
【請求項６】請求項５記載の反射率測定装置におい
て、直線移動手段としての複数の電磁ソレノイドをパル
ス駆動制御してアッテネータの状態を切り替える駆動制
御部を備え、該駆動制御部は、Ｘ線の検出強度に連動さ
せて、複数の電磁ソレノイドをパルス駆動制御してアッ
テネータの状態を切り替えるシーケンス制御を行なうよ
うになっていることを特徴とする反射率測定装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一項に
記載の反射率測定装置を、真空中あるいは減圧下あるい
は水素やヘリウム等のＸ線吸収の小さい気体を満たした
容器内に収容して使用することを特徴とする反射率測定
装置の使用方法。
【請求項８】測定試料にＸ線を入射角θで入射させる
ときに測定試料から反射されるＸ線の強度を検出する測
定を、入射角θを所定の角度範囲で変えて行ない、Ｘ線
の光路中に設けられるアッテネータの状態を入射角θに
応じて切り替える反射率測定方法であって、アッテネー
タの状態の切り替えは、互いに異なる複数の状態のアッ
テネータが直線方向に並置されているアッテネータ保持
板を、複数の電磁ソレノイドをパルス駆動制御すること
によって直線方向に移動させ、直線方向に移動している
アッテネータ保持板を所定位置に機構学的に保持するこ
とによってなされることを特徴とする反射率測定方法。
【請求項９】請求項８記載の反射率測定方法におい
て、２つの状態のアッテネータが直線方向に並置されて
いるアッテネータ保持板を直線方向に移動制御するため
に、アッテネータ保持板の一方の端部に第１の電磁ソレ
ノイドを設け、アッテネータ保持板の他方の端部に第２
の電磁ソレノイドを設け、第１，第２の電磁ソレノイド
のいずれか一方をパルス駆動することで、アッテネータ
保持板を直線方向に移動させ、直線移動しているアッテ
ネータ保持板を所定位置に機構学的に保持することによ
って、２つの状態のアッテネータのうちのいずれか一方
の状態のアッテネータをＸ線の光路中に設定する反射率
測定方法。
【請求項１０】請求項８記載の反射率測定方法におい
て、２つの状態のアッテネータが直線方向に並置されて
いるアッテネータ保持板がＭ段（Ｍ＞１）重ねられてお
り、各段のアッテネータ保持板をそれぞれ独立して直線
方向に移動制御するために、ｎ段（Ｍ≧ｎ≧１）のアッ
テネータ保持板の一方の端部に第（２ｎ−１）の電磁ソ
レノイドを設け、ｎ段（Ｍ≧ｎ≧１）のアッテネータ保
持板の他方の端部に第（２ｎ）の電磁ソレノイドを設
け、第（２ｎ），第（２ｎ−１）の電磁ソレノイドのパ
ルス駆動の組み合せによって、２^Mの状態のいずれか１
つの状態にアッテネータを切り替えることを特徴とする
反射率測定方法。
【請求項１１】請求項８記載の反射率測定方法におい
て、複数の状態のアッテネータが２つの直線方向に２次
元的に配置されているアッテネータ保持板を、複数の電
磁ソレノイドをパルス駆動することによって２つの直線
方向に直線移動させ、直線移動しているアッテネータ保
持板を所定位置に機構学的に保持することによって、複
数の状態のアッテネータを切り替えることを特徴とする
反射率測定方法。
【請求項１２】請求項８乃至請求項１１のいずれか一
項に記載の反射率測定方法において、Ｘ線の検出強度と
連動させて、アッテネータの状態を切り替えるシーケン
ス制御を行なうことを特徴とする反射率測定方法。