JP2002310950A

JP2002310950A - Ｘ線トポグラフ装置およびｘ線トポグラフ方法

Info

Publication number: JP2002310950A
Application number: JP2001108673A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kawato; 清爾川戸
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP4447801B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線の照射領域を拡大し、試料表面の広い領
域にわたるＸ線トポグラフの記録を一括して行う。【解決手段】ラインフォーカスのＸ線２を発生するＸ
線源１０と、Ｘ線源１０で発生したＸ線２を単色化して
試料３に照射する非対称反射のモノクロメータ３０と、
試料３で回折するＸ線２ｂを記録する記録媒体６３とを
備える。そして、モノクロメータ３０によりラインフォ
ーカスの長手方向に拡大したＸ線２ａを取り出するとと
もに、モノクロメータ３０のＸ線散乱面と試料３のＸ線
散乱面とを交差させてＸ線２ａを試料表面３ａに照射す
る。これにより、試料表面３ａ上のＸ線照射領域を四方
に拡大することができ、試料表面３ａの広い領域にわた
るＸ線トポグラフの記録を一括して行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線の回折現象
を利用して、単結晶材料の結晶格子欠陥および表面加工
ひずみ等を観察するためのＸ線トポグラフ装置およびＸ
線トポグラフ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線トポグラフ方法では、試料結晶の各
点で回折したＸ線の強度を、試料と１：１の幾何学的対
応がつくように記録媒体に記録し、主に結晶構造に関す
る場所的な変化を回折強度の変化として捕えらえる。こ
のＸ線トポグラフ方法には、ラング法、ベルグ・バレッ
ト法等の各種方法が提案されている。

【０００３】ラング法は、Ｘ線源より発した白色Ｘ線を
試料に照射し、試料の内部を透過してきた回折Ｘ線の強
度を記録媒体に記録して、結晶の格子欠陥等を観察する
ものである。また、ベルグ・バレット法は、Ｘ線源より
発した白色Ｘ線を試料に照射し、試料表面で反射した回
折Ｘ線の強度を記録媒体に記録して、試料表面近傍の格
子欠陥等を観察するものである。

【０００４】これらの方法では、格子の乱れた不完全な
結晶領域で回折するＸ線の積分強度が、完全な結晶領域
で回折するＸ線の積分強度よりも大きくなる、いわゆる
消衰効果コントラストを利用して格子欠陥等を観察する
ことができる。

【０００５】しかしながら、上述した従来の方法では、
白色Ｘ線を直接試料に照射して回折Ｘ線強度を記録媒体
に記録するので、バックグラウンドが上がってしまう。
このため、不完全な結晶領域で回折してきたＸ線の積分
強度と完全な結晶領域で回折してきたＸ線の積分強度と
の間の強度差が少なく、その結果、格子欠陥を明瞭に観
察ができないことがあった。

【０００６】このような問題を解決するために、白色Ｘ
線をモノクロメータを介して単色化し、この単色化した
Ｘ線を試料に照射する表面反射二結晶法と称するトポグ
ラフ法が開発されている。図７は、この表面反射二結晶
法を実施するためのＸ線光学系の光路を示す模式図であ
る。

【０００７】同図に示すＸ線光学系１００は、Ｘ線源１
０１から出射した白色Ｘ線１０２をモノクロメータ１０
３を介し単色化して試料１０４に照射する構成となって
いる。モノクロメータ１０３のＸ線散乱面Ｓａと試料１
０４のＸ線散乱面Ｓｂが平行となっており、試料１０４
で回折したＸ線の強度は、記録媒体１０５に記録され
る。この表面反射二結晶法によれば、単色化した平行性
の良いＸ線を試料に照射するために、バックグラウンド
が抑えられ、回折の角度位置ずれに対応したＸ線強度差
を観察することが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて、近年、大形試料
の格子欠陥等をＸ線トポグラフ方法により観察したいと
いう要望が各所で聞かれる。大形試料の代表例として
は、半導体の製造に用いられるシリコンウエハがある。
近年のシリコンウエハは、半導体製造の効率化を図りコ
スト低減を実現するために、例えば、直径３００ｍｍと
いった大口径化が図られている。

【０００９】このような大形試料の表面全領域につい
て、Ｘ線トポグラフ方法による測定データを取得するに
は、Ｘ線の照射領域を変更して測定を繰り返す必要があ
り、一つの試料に対する測定時間が、長時間となる課題
があった。

【００１０】特開平８−１５９９９２号公報には、ライ
ンフォーカスのＸ線を回折結晶で単色化した後、低角度
で試料に照射して非対称反射による回折Ｘ線を取り出
し、写真乾板に記録する表面欠陥評価装置が開示されて
いる（同公報の図３）。この従来装置によれば、ライン
フォーカスのＸ線を低角度で試料に照射することによ
り、Ｘ線の照射領域が広がり、その結果、一回の測定で
広範囲のＸ線回折データを取得することができる。

【００１１】しかし、上述した従来の装置においては、
Ｘ線照射領域の広がりが一方向に限られるため、円盤
状，矩形状といった四方に広がりをもつ大形試料に対し
ては、やはりＸ線の照射領域を変更して測定を繰り返す
必要があった。しかも、従来のＸ線源から放射されるラ
インフォーカスのＸ線の全長はせいぜい１０ｍｍ程度で
あり、この程度の全長のラインフォーカスのＸ線を低角
度で試料に照射しても、照射領域の広がりは限られ、直
径３００ｍｍといった大口径の試料に対してはまだ狭小
なものであった。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、Ｘ線の照射領域を四方に拡大し、試料表
面の広い領域にわたるＸ線トポグラフの記録を一括して
行うことを目的とする。

【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、本発明のＸ線トポグラフ装置は、ラインフォーカス
のＸ線源と、該Ｘ線源で発生したＸ線を単色化して試料
に照射するモノクロメータと、試料からの回折Ｘ線を記
録するＸ線記録手段と、を備えたＸ線トポグラフ装置で
あって、モノクロメータは、Ｘ線の入射角度に対し非対
称な角度にＸ線をブラッグ反射させてラインフォーカス
の長手方向が拡大したＸ線を取り出す非対称反射モノク
ロメータであり、且つ、非対称反射モノクロメータのＸ
線散乱面が試料のＸ線散乱面に対して交差（好ましく
は、直交）するように、非対称反射モノクロメータを配
置したことを特徴とする（請求項１，２）。

【００１４】この発明によれば、非対称反射モノクロメ
ータによりラインフォーカスの長手方向が拡大した単色
Ｘ線が試料に照射されるので、試料表面上のＸ線照射領
域をＸ線の長手方向に広げることができる。しかも、非
対称反射モノクロメータのＸ線散乱面を、試料のＸ線散
乱面に対して交差（好ましくは直交）させたので、Ｘ線
の発散による幅方向の広がりに起因して、試料表面上の
Ｘ線照射領域を広げることができる。したがって、Ｘ線
の照射領域が四方に拡大されて試料表面の広い領域にわ
たる回折Ｘ線のトポグラフの記録を一括して行うことが
可能となる。また、従来のベルグ・バレット法より大幅
にバックグラウンドを低減させて、消衰効果コントラス
トを利用した格子欠陥等の観察も可能となる。

【００１５】また、本発明のＸ線トポグラフ方法は、ラ
インフォーカスのＸ線源で発生したＸ線を非対称反射モ
ノクロメータを介し単色化して試料に照射するととも
に、試料から回折してきたＸ線を記録するＸ線トポグラ
フ方法であって、非対称反射モノクロメータにＸ線を低
角度で入射してラインフォーカスの長手方向が拡大した
Ｘ線を取り出すとともに、非対称反射モノクロメータの
Ｘ線散乱面に対し試料のＸ線散乱面が交差（好ましく
は、直交）するように、非対称反射モノクロメータから
のＸ線を試料へ照射することを特徴とする（請求項３，
４）。

【００１６】この発明によっても、請求項１および２の
発明と同じく、Ｘ線の照射領域が四方に拡大されて試料
表面の広い領域にわたる回折Ｘ線のトポグラフの記録を
一括して行うことが可能となる。

【００１７】さらに、非対称反射モノクロメータからの
Ｘ線を試料表面に低角度で入射させて、非対称反射によ
る回折Ｘ線を取り出すようにすれば（請求項５）、試料
表面上のＸ線照射領域をＸ線の光軸に沿う方向に一層拡
大することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図１はこの発明の
実施形態に係るＸ線トポグラフ装置の概要を示す斜視
図、図２は同じくＸ線トポグラフ装置を示す正面構成図
である。

【００１９】これらの図に示すように、Ｘ線トポグラフ
装置１は、Ｘ線源１０、ソーラスリット２０、モノクロ
メータ３０、ゴニオメータ４０、試料装着装置５０、Ｘ
線検出部６０、および制御系７０を含んでいる。なお、
本明細書においては、ラインフォーカスの長辺をＸ線の
長手方向、短辺をＸ線の幅方向と定義している。

【００２０】Ｘ線源１０は、Ｃｕターゲットの回転対陰
極Ｘ線管をラインフォーカスとして用いており、このＸ
線源１０からラインフォーカスのＸ線２が出射される。
Ｘ線源１０の焦点サイズは、例えば、幅０．１ｍｍ、長
さ１０ｍｍとする。この場合、Ｘ線源１０から長さ１０
ｍｍのラインフォーカスのＸ線２が出射される。

【００２１】なお、Ｘ線源１０の陰極側には、ＬａＢ_６
を用いた非巻線型陰極を使用して、Ｘ線源１０から出射
されるＸ線２の強度の均一性を確保している。この陰極
側には、例えば、Ｗフィラメントを用いた巻線型陰極を
使用してもよく、この場合には、Ｘ線管をライン方向に
わずかに往復運動をさせて、Ｘ線源１０から出射される
Ｘ線２の均一化を図ることが好ましい。このＸ線源１０
から出射されたＸ線２は、発散制限スリット１１を介し
てソーラスリット２０に入射される。

【００２２】ソーラスリット２０は、Ｘ線源１０から出
射されたＸ線２の長手方向の発散を抑えるとともに、Ｃ
ｕΚαタブレットを分離する機能を有している。このソ
ーラスリット２０は、図３に示すように、長手方向に複
数のスリット材２１を並べて形成した単位ユニット２２
をＸ線２の光軸方向に複数並べて配設した構成としてあ
る。

【００２３】本実施形態にあっては、長さ（ａ）２４ｍ
ｍで厚さ（ｈ）０．０８ｍｍのスリット材２１を、長手
方向にピッチ（ｄ）０．１６ｍｍの間隔で複数枚配設し
て単位ユニット２２を構成している。そして、この単位
ユニット２２をＸ線２の光軸方向に４個並べて配設し、
各単位ユニット２２の間隔（Ｉ_１〜Ｉ_３）をＸ線２の光
軸方向の上流側から、１２ｍｍ（Ｉ_１）、３０ｍｍ（Ｉ
_２）、５７ｍｍ（Ｉ_３）としている。このような構成の
ソーラスリット２０によりＸ線２を長手方向に平行化し
てモノクロメータ３０に入射することで、モノクロメー
タ３０ではＣｕＫα１のみを取り出すことができる。な
お、このソーラスリット２０は、Ｘ線２の光軸方向に長
い複数のスリット材２１を長手方向に並べた単一ユニッ
トの構成としてもよい。

【００２４】ソーラスリット２０には、図示せぬ走査機
構が備えてあり、同機構によりソーラスリット２０をＸ
線２の長手方向に走査して、Ｘ線２がモノクロメータ３
０の表面に一様に入射するようにしている。このソーラ
スリット２０から出射されたＸ線２は、発散制限スリッ
ト２３を介してモノクロメータ３０に入射される。

【００２５】モノクロメータ３０は、Ｘ線源１０から入
射したＸ線２を単色化する機能を有している。すなわ
ち、モノクロメータ３０に、ソーラスリット２０を介し
てＸ線２を入射すると、Ｘ線源１０の対陰極を構成して
いる物質に応じた特性Ｘ線２ａ（例えば、物質がＣｕな
らば、ＣｕＫα１）が取り出される。

【００２６】また、モノクロメータ３０は、ソーラスリ
ット２０から入射したＸ線２を、長手方向に拡大して取
り出す機能を有する非対称反射モノクロメータを用いて
いる。すなわち、図４に示すように、モノクロメータ３
０は、Ｘ線２が入射される表面３１に対し、モノクロメ
ータ３０を構成する結晶の格子面３２を角度βだけ傾斜
して形成してあり、このモノクロメータ３０の表面３１
にＸ線２を角度αで入射させると、結晶格子面３２上で
ブラッグ角（α＋β）のブラッグ反射を生じ、モノクロ
メータ３０の表面３１に対しては、角度（α＋２β）で
反射、つまり非対称に反射する。

【００２７】本実施形態にあっては、モノクロメータ３
０の表面３１に対するＸ線２ａの反射角度がＸ線２の入
射角度よりも大きくなるようにモノクロメータ３０が形
成されており、入射側のＸ線２の長さＡよりも出射側の
Ｘ線２ａの長さＢを大きくしてＸ線２ａを取り出すこと
ができる。本実施形態では、［００１］方向に成長させ
たＦＺ法シリコン単結晶インゴットを、成長軸から１
０．６°傾けて切り出した、長さ３００ｍｍ、幅３０ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍ程度のシリコン単結晶板を、モノクロ
メータ３０として用いており、その結晶板の全表面を、
無ひずみのメカニカル・ケミカルポリッシュ仕上げして
ある。

【００２８】モノクロメータ３０は、入射角度調整機構
３３および結晶傾斜・位置調整機構３４を含んだ駆動装
置３５に装着されている。図５はこの駆動装置によるモ
ノクロメータの駆動方向を示す斜視図である。入射角度
調整機構３３は、回転軸Ｏを中心に矢印I方向にモノク
ロメータ３０を回転駆動して、モノクロメータ３０の表
面に対するＸ線２の入射角度を調整する機能を有してい
る。この入射角度調整機構３３によりＸ線２の入射角度
を調整することで、モノクロメータ３０から長手方向が
平行化され拡大されたＸ線を取り出すための適正な入射
角度の設定が可能となる。

【００２９】結晶傾斜・位置調整機構３４は、モノクロ
メータ３０のあおり角を調整するあおり角調整手段、モ
ノクロメータ３０を面内回転させる面内角調整手段、お
よびモノクロメータ３０を入射Ｘ線２の光軸に沿って平
行移動させるＸ線照射位置調整手段としての各機能を有
している。すなわち、この結晶傾斜・位置調整機構３４
により、モノクロメータ３０を図示矢印II方向に回転駆
動することで、モノクロメータ３０のあおり角を調整す
ることができる。このあおり角の調整によって、試料表
面３ａに対するＸ線２ａの照射位置を粗調整することが
可能となる。

【００３０】また、結晶傾斜・位置調整機構３４によ
り、モノクロメータ３０を矢印III方向に面内回転する
ことで、試料表面３ａに対するＸ線２ａの照射位置を微
調整することが可能となる。この回転操作により、試料
表面３ａに照射するＸ線２ａの長手方向を後述するゴニ
オメータ４０のθ−２θ回転軸と平行に合わせれば、同
方向ではＸ線の入射角度がいずれの照射点においても一
定となる。

【００３１】さらに、結晶傾斜・位置調整機構３４によ
り、モノクロメータ３０を矢印IV方向（入射Ｘ線２の光
軸方向）に平行移動することで、モノクロメータ３０か
ら取り出されるＸ線２ａを長手方向に平行移動させるこ
とができる。これにより、試料表面３ａ上でθ−２θ回
転軸方向のＸ線照射位置を任意に移動調整することが可
能となる。

【００３２】モノクロメータ３０により長手方向に拡大
して取り出されたＸ線２ａは、入射スリット３６を介し
て試料表面３ａに照射される。この入射スリット３６
は、幅方向のスリット間隔の調整が可能な構成としてあ
る。なお、モノクロメータ３０により取り出されたＸ線
２ａは幅方向に発散しており、Ｘ線２ａはこの発散を保
持したまま試料表面３ａに照射される。

【００３３】ゴニオメータ４０は、試料角度走査機構４
１および検出器アーム角度走査機構４２を有しており、
これら走査機構４１，４２は、同じ回転軸（以下、θ−
２θ回転軸という）を中心に回転自在となっている。ま
た、ゴニオメータ４０には、幅方向位置調節機構４３が
備えてあり、この機構４３によりゴニオメータ４０の幅
方向の位置の調節が可能となっている。

【００３４】試料角度走査機構４１には、Ｘ線トポグラ
フの記録を行う試料３を保持した試料装着装置５０が取
り付けられており、同機構４１により試料装着装置５０
をθ−２θ回転軸を中心に回転（θ回転）して、モノク
ロメータ３０から入射するＸ線２ａの試料表面３ａに対
する入射角度θを調整できる構成となっている。

【００３５】また、試料装着装置５０は、試料支持台５
１を有しており、この試料支持台５１により試料３が水
平に保持される。試料支持台５１には、面内回転機構５
２が備えられており、同機構５２により試料３の面内回
転が可能となっている。

【００３６】これら試料支持台５１および面内回転機構
５２は、ステージ５３に搭載されており、このステージ
５３は、水平方向駆動機構５４および幅方向駆動機構５
５を備えている。すなわち、水平方向駆動機構５４によ
り、試料３を水平に保持したまま、ステージ５３をＸ線
２ａの光軸に沿った方向に平行移動することができる。
したがって、この水平方向駆動機構５４により、試料表
面３ａ上のＸ線２ａの照射位置を適宜に変更することが
できる。

【００３７】また、幅方向駆動機構５５により、ステー
ジ５３を幅方向に移動することができ、試料３の幅方向
の位置の調節が可能となっている。なお、ステージ５３
の幅方向の位置は、標準的な厚さの試料を試料支持台５
１に保持したときに、この試料３の表面３ａ上にゴニオ
メータ４０のθ−２θ回転軸がおかれるように、あらか
じめ設定されている。

【００３８】ここで、モノクロメータ３０と試料３は、
互いのＸ線散乱面がほぼ直交するような姿勢をもって配
置してある。図６はモノクロメータと試料の配置関係を
示す模式図である。同図（ａ）に示すように、モノクロ
メータ３０に入射したＸ線２の光軸と、モノクロメータ
３０からブラッグ反射してきたＸ線２ａの光軸とを含む
面がモノクロメータ３０のＸ線散乱面Ｓａである。ま
た、試料３に入射するＸ線２ａの光軸と、試料３からブ
ラッグ反射してきたＸ線２ｂの光軸とを含む面が試料３
のＸ線散乱面Ｓｂである。本実施形態では、各Ｘ線散乱
面Ｓａ，Ｓｂが直交するような配置関係としてあり、こ
の配置により、同図（ｂ）に示すごとく試料表面３ａに
入射するＸ線２ａの長手方向Ｈがゴニオメータ４０のθ
−２θ回転軸４０ａと平行になり、また試料表面３ａへ
の入射Ｘ線２ａの幅方向Ｄがθ−２θ回転軸４０ａと直
交する向きとなる。

【００３９】そして、Ｘ線２ａの長手方向Ｈは、上述し
たようにモノクロメータ３０によって拡大される。ま
た、Ｘ線２ａは発散により幅方向Ｄにも広がりをもって
おり、したがって、一定の傾き角で試料表面３ａへ入射
したとき、Ｘ線２ａの幅方向Ｄにも照射領域が拡大す
る。特に、Ｘ線２ａを低角度で試料表面３ａへ照射させ
るほど、試料表面３ａ上における照射領域は拡大する。

【００４０】検出器アーム角度走査機構４２には、検出
器アーム４４が装着され、この検出器アーム４４にＸ線
検出部６０が取り付けられている。この機構４２によ
り、Ｘ線検出部６０を回転（２θ回転）させることがで
きる。このＸ線検出部６０は、試料表面３ａからブラッ
グ反射により回折してきたＸ線２ｂの強度を検出するＸ
線検出器６１と、このＸ線２ｂの強度を記録する記録媒
体（Ｘ線記録手段）６３とを含んでいる。Ｘ線検出器６
１は、検出器支持台６２を介して検出器アーム４４に取
り付けられており、このＸ線検出器６１には、シンチレ
ーション計数管を用いている。

【００４１】記録媒体６３は、検出器アーム４４に装着
された記録媒体ホルダ６４に装脱自在に取り付けられて
いる。この記録媒体６３には、例えば、イメージングプ
レートあるいはＸ線フィルムを用いて、試料３で回折し
たＸ線２ｂの強度を記録する。この記録媒体６３は、試
料３の全表面にわたる回折Ｘ線の強度をワンショットで
記録することが可能な大きさに形成されている。

【００４２】Ｘ線トポグラフ装置１の制御系７０は、制
御装置７１、記憶装置７２、および表示装置７３から構
成されている。制御装置７１は、Ｘ線トポグラフ装置１
の各部を制御する中央制御部（ＣＰＵ）としての機能を
有している。また、記憶装置７２は、Ｘ線検出器６１に
より検出されるＸ線２ｂの強度データを記録する機能を
有している。さらに、表示装置７３は、このＸ線２ｂの
強度データに基づいて作成される回折強度曲線を表示す
る機能を有している。

【００４３】［各構成部の位置調整］次に、上述したＸ
線トポグラフ装置１における各構成部の位置調整方法に
ついて、図１および図２を参照して説明する。まず、試
料装着装置５０の試料支持台５１に試料３を保持する。
なお、この試料３には、局所的な結晶格子欠陥を含み、
かつ表面が（００１）の３００ｍｍ径シリコンウェハを
用いる。そして、制御装置７１が試料装着装置５０の面
内回転機構５２に動作指令を出力して、この機構５２を
動作させ、試料３の面内方位〈１１０〉が照射されるＸ
線の光軸方向に対し直交するように試料３の面内回転を
行う。

【００４４】この試料３の厚さが標準的な試料の厚さと
異なる場合には、制御装置７１がゴニオメータ４０を介
して試料装着装置５０の幅方向駆動機構５５に動作指令
を出力してステージ５３を移動させ、試料表面３ａ上に
ゴニオメータ４０のθ−２θ回転軸がくるようにする。

【００４５】次いで、制御装置７１がモノクロメータ３
０の駆動装置３５に動作指令を出力して、この駆動装置
３５を動作させ、結晶傾斜・位置調整機構３４により、
モノクロメータ３０のあおり角調整、面内角調整、およ
びＸ線２の光軸に沿った位置調整を行うとともに、入射
角度調整機構３３によりモノクロメータ３０の表面３１
とモノクロメータ２０へ入射されるＸ線２との角度調整
を行う。

【００４６】本実施形態にあっては、ソーラスリット２
０からのＸ線２の入射角度をモノクロメータ３０の表面
３１に対して１．６°に設定して、この表面３１にＸ線
２が入射したときに非対称３３３反射が起こるようにし
ておく。この操作によって、試料３の直径とほぼ同寸法
の長さ約３００ｍｍに拡大したＸ線２ａが得られる。続
いて、入射スリット３６として長手方向の間隔がＸ線２
ａと同長さの３００ｍｍのスリットを設置する。そし
て、入射スリット３６の幅方向のスリット間隔を１６ｍ
ｍに調整し、幅１６ｍｍのＸ線２ａが得られるようにし
ておく。

【００４７】さらに、制御装置７１はゴニオメータ４０
の幅方向位置調節機構４３に動作指令を出力し、同機構
４３を動作させて、ラインフォーカスのＸ線２ａが試料
表面３ａの全体に平行に照射され、かつ、試料表面３ａ
においてこのＸ線２ａが幅方向に半割されるようにゴニ
オメータ４０の幅方向の位置を調節する。

【００４８】そして、制御装置７１は検出器アーム角度
走査機構４２を動作させ、Ｘ線検出部６０の２θ回転を
行い、試料表面３ａに照射されるＸ線２ａの光路に対し
５６．１２°の位置にＸ線検出部６０を移動させる。続
いて、制御装置７１は試料角度走査機構４１を動作させ
て試料３のθ回転を行い、Ｘ線２ａのシート面に対する
試料表面３ａの角度を２．８６°に設定し、試料３で非
対称１１３反射が起こるようにしておく。なおこの段階
では、記録媒体６３は記録媒体ホルダ６４に未装着とし
て、試料表面３ａから回折してくるＸ線２ｂを、Ｘ線検
出器６１により検出可能な状態としておく。

【００４９】［Ｘ線トポグラフの記録方法］次に、上述
したＸ線トポグラフ装置１を用いたＸ線トポグラフの記
録方法（Ｘ線トポグラフ方法）について、図１および図
２を主に参照して説明する。Ｘ線源１０から長さ１０ｍ
ｍのラインフォーカスのＸ線２を出射して、このＸ線２
をモノクロメータ３０によって単色化するとともに、長
さ３００ｍｍに拡大して試料表面３ａに照射し、Ｘ線検
出器６１により試料３でブラッグ反射が生じることを確
認する。ブラッグ反射が生じた場合は、記録媒体ホルダ
６４に記録媒体６３を取り付け、試料３で回折したＸ線
２ｂの強度の場所的分布を示すＸ線トポグラフ像を記録
する。記録された記録媒体６３は、記録媒体ホルダ６４
から取り外され、例えば、記録媒体６３としてイメージ
ングプレートが用いられた場合には、公知あるいは周知
のイメージングプレート読み取り装置を用いて、オフラ
インでトポグラフ像を観察する。

【００５０】本実施形態にあっては、長さ３００ｍｍお
よび幅１６ｍｍに整形したＸ線２ａを試料表面３ａに対
し２．８６°の低角度で照射することとしたので、直径
３００ｍｍの試料３の全表面にＸ線２ａを照射すること
ができ、試料３の全表面にわたるＸ線トポグラフ像をワ
ンショットで記録することができる。なお、この記録さ
れたＸ線トポグラフ像に同時反射による妨害像が生じた
場合には、試料３の面内回転の微調整を行う。

【００５１】続いて、記録媒体ホルダ６４から記録媒体
６３を取り外した状態で、試料３で回折するＸ線２ａの
強度をＸ線検出器６１により検出可能なようにしてお
く。そして、制御装置７１は、ゴニオメータ４０の試料
角度走査機構４１に動作指令を出力して、機構４１を動
作させ、試料３のθ回転を行い、Ｘ線検出器６１により
試料３で回折するＸ線２の強度を検出する。

【００５２】制御装置７１は、このＸ線検出器６１で検
出されたＸ線２の強度データに基づき所定のデータ分析
を実行し、その分析結果を記憶装置７２に保存するとと
もに、表示装置７３に回折強度曲線を表示する。最終的
には、この回折強度曲線に基づいて、Ｘ線トポグラフの
記録を行う試料３の角度位置を複数選択し、該角度位置
に試料３を順次固定してＸ線トポグラフ像の記録を行
う。そして、このように記録されたＸ線トポグラフ像を
イメージングプレート読み取り装置等を用いて、オフラ
インで画像化して試料表面３ａ近傍の結晶格子欠陥等を
観察する。

【００５３】本実施形態にあっては、幅方向に発散した
Ｘ線２ａを試料に照射することとしたので、試料３の一
部に僅かな反りがあっても、その部分における回折Ｘ線
を得ることができる。なお、このＸ線２ａの開き角は僅
かであり、試料３の全表面にわたるＸ線２ａのブラッグ
反射に支障をきたすことはない。

【００５４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載された本発明に係る技術的思想を
逸脱しない範囲であれば、例えば設計等に応じて種々の
変更が可能であることは勿論である。

【００５５】例えば、上述した試料装着装置５０の試料
支持台５１をリング状とし、またステージ５３の中央部
分をくりぬいて試料３の裏面側からＸ線２ａを照射し
て、試料３の内部を透過した回折Ｘ線によるＸ線トポグ
ラフ像を記録媒体６３に記録することとしてもよい。こ
のようにすれば、試料３内部の結晶格子欠陥等を観察す
ることができる。

【００５６】なお、このように構成した場合には、透過
力のあるＭｏＫαのような短波長の単色Ｘ線を用い、ソ
ーラスリット２０およびモノクロメータ３０はＭｏＫα
ダブレットを分離できるようなデザインを採用する。ま
た、モノクロメータ３０は、長さを３８０ｍｍとする。
そして、Ｘ線２の入射角度をモノクロメータ３０の表面
３１に対して１．５°に設定し、非対称４４４反射が起
こるようにしておく。この操作によって、上述した実施
形態と同様に長さ約３００ｍｍに拡大したＸ線２ａを得
ることができる。

【００５７】また、上述した実施形態にあっては、試料
３の全表面にわたる回折Ｘ線強度をワンショットで記録
することとしているが、試料３の全表面にＸ線２ａを照
射できない場合には、例えば、試料装着装置５０に備え
た水平方向駆動機構５４により試料支持台５１をＸ線２
ａの光軸に沿う方向に平行移動して、Ｘ線トポグラフの
記録を複数回に分けて行ってもよいことは勿論である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非対称反射モノクロメータによりラインフォーカスのＸ
線を長手方向に拡大するとともに、モノクロメータのＸ
線散乱面と試料のＸ線散乱面とを交差させてＸ線を試料
表面に照射することとしたので、試料表面上のＸ線照射
領域を四方に拡大することができ、試料表面の広い領域
にわたるＸ線トポグラフの記録を一括して行うことがで
きる。

【００５９】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係るＸ線トポグラフ装置
の構成を示す斜視図である。

【図２】同じくＸ線トポグラフ装置を示す正面構成図で
ある。

【図３】ソーラスリットの構成を示す平面断面図であ
る。

【図４】モノクロメータによる非対称反射の原理を説明
するための模式図である。

【図５】駆動装置によるモノクロメータの駆動方向を示
す斜視図である。

【図６】モノクロメータと試料の配置関係を示す模式図
である。

【図７】従来の表面反射二結晶法を実施するためのＸ線
光学系の光路を示す模式図である。

【符号の説明】

１：Ｘ線トポグラフ装置２：Ｘ線３：試料３ａ：試料表面１０：Ｘ線源１１：発散制限スリット２０：ソーラスリット２１：スリット材２２：単位ユニット２３：発散制限スリット３０：モノクロメータ３１：表面３２：結晶格子面３３：入射角度調整機構３４：結晶傾斜・位置調整機構３５：駆動装置３６：入射スリット４０：ゴニオメータ４１：試料角度走査機構４２：検出器アーム角度走査機構４３：幅方向位置調節機構４４：検出器アーム５０：試料装着装置５１：試料支持台５２：面内回転機構５３：ステージ５４：水平方向駆動機構５５：幅方向駆動機構６０：Ｘ線検出部６１：Ｘ線検出器６２：検出器支持台６３：記録媒体７０：制御系７１：制御装置７２：記憶装置７３：表示装置１００：Ｘ線光学系１０１：Ｘ線源１０２：Ｘ線１０３：モノクロメータ１０４：試料１０５：記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G001 AA01 AA09 BA11 BA26 CA01 DA01 DA06 DA09 EA01 EA09 EA20 FA06 GA04 GA08 GA13 HA12 HA15 JA11 KA03 SA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラインフォーカスのＸ線源と、該Ｘ線源
で発生したＸ線を単色化して試料に照射するモノクロメ
ータと、試料からの回折Ｘ線を記録するＸ線記録手段
と、を備えたＸ線トポグラフ装置であって、前記モノクロメータは、Ｘ線の入射角度に対し非対称な
角度にＸ線をブラッグ反射させて前記ラインフォーカス
の長手方向が拡大したＸ線を取り出す非対称反射モノク
ロメータであり、且つ、前記非対称反射モノクロメータのＸ線散乱面が試
料のＸ線散乱面に対して交差するように、前記非対称反
射モノクロメータを配置したことを特徴とするＸ線トポ
グラフ装置。
【請求項２】請求項１記載のＸ線トポグラフ装置にお
いて、前記非対称反射モノクロメータのＸ線散乱面が試料のＸ
線散乱面に対してほぼ直交するように、前記非対称反射
モノクロメータを配置したことを特徴とするＸ線トポグ
ラフ装置。
【請求項３】ラインフォーカスのＸ線源で発生したＸ
線を非対称反射モノクロメータを介し単色化して試料に
照射するとともに、試料から回折してきたＸ線を記録す
るＸ線トポグラフ方法であって、前記非対称反射モノクロメータにＸ線を低角度で入射し
て前記ラインフォーカスの長手方向が拡大したＸ線を取
り出すとともに、前記非対称反射モノクロメータのＸ線散乱面に対し試料
のＸ線散乱面が交差するように、前記非対称反射モノク
ロメータからのＸ線を試料へ照射することを特徴とする
Ｘ線トポグラフ方法。
【請求項４】請求項３記載のＸ線トポグラフ方法にお
いて、前記非対称反射モノクロメータのＸ線散乱面に対し試料
のＸ線散乱面がほぼ直交するように、前記非対称反射モ
ノクロメータからのＸ線を試料へ照射することを特徴と
するＸ線トポグラフ方法。
【請求項５】請求項３または４記載のＸ線トポグラフ
方法において、前記非対称反射モノクロメータからのＸ線を試料表面に
低角度で入射させて、非対称反射による回折Ｘ線を取り
出すことを特徴とするＸ線トポグラフ方法。