JP2021096091A - 制御装置、システム、方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明では、試料回転軸(φ軸)の動きに連動してX線の入射角度(ω)と試料のあおり角度(χ)を移動し、事前に試料の面法線をφ軸に合わせたのと同様に試料の法線を常に調整された状態を保つ。なお、φ軸は、試料支持部材を自身の軸中心線を指し、ω軸は水平方向に延びる軸線である。χ軸は、水平方向に延びω軸に垂直な軸線である。
図2は、X線回折測定のシステム5の構成の一例を示す図である。また、図3は、X線回折測定のシステムのハード構成の一例を示す図である。システム5は、X線回折装置30および制御装置40を有している。X線回折装置30は、X線を試料に入射させ、試料から生じた回折X線を検出する光学系を構成し、光学系にはゴニオメータを有する。なお、図2に示す構成は一例であり、その他様々な構成が採られうる。制御装置40は、例えばPCであり、CPUおよびメモリを備える装置である。
図4は、制御装置40の機能的構成を示すブロック図である。制御装置40は、入力部41、調整量決定部43、記憶部45および駆動指示部47を備え、X線回折測定時に試料の姿勢を制御する。制御装置40は、例えばPCである。特にインプレーンに代表されるφ軸回転を伴う測定において、RxRyアタッチメントによる調整無しで高精度の測定を行うことができる。
図5は、本発明のX線回折測定の方法を示すフローチャートである。事前準備として、本測定の測定方法と測定条件を設定する。このとき、必要に応じて測定方法の光学系に切り替えて光学系調整を行う。これらの作業によって、補正前の初期値(ω0,χ0)が決定される。
図6(a)、(b)は、それぞれ事前測定および調整量の算出の動作の一例を示すフローチャートである。それぞれ図5のフローチャートのステップS2およびS5に対応し、終了によりもとのフローチャートに戻る。図6(a)に示すように、事前測定では、まずφ=0°でωスキャンし、ピーク位置ω=P1を取得する(ステップS31)。次に、φ=90°でωスキャンし、ピーク位置ω=P2を取得する(ステップS32)。そして、φ=180°でωスキャンし、ピーク位置ω=P3を取得する(ステップS33)。各ピーク位置の取得が完了すれば事前測定を終了する。
(逆格子マップ測定)
単結晶基板やその上に製膜した単結晶薄膜(エピタキシャル薄膜)では、その格子定数や歪状態が評価されている。これらの評価は膜厚方向に近い格子面(対称面)から傾いた格子面(非対称面)の逆格子マップにより行われる。
(インプレーン軸を使ったロッキングカーブ測定)
インプレーン軸を搭載したゴニオメータでは、単結晶薄膜の試料表面面内方向にある格子面の方位を測定することで、試料の外形や、基板の結晶方位に対する面内方向の結晶方位を評価できる。インプレーン軸を使ったロッキングカーブ測定では、試料表面に対する入射角度の制御により、照射するX線の試料に対する潜り込み深さを制御できる。
6 X線発生部
7 入射側光学ユニット
7a 放物面多層膜ミラー
7b ソーラスリット
8 5軸ゴニオメータ
9 出射側光学ユニット
10 検出器
12 ヘッド部
14 ベース部
15 χクレードル(χ軸調整機構)
18 試料板
21 θs回転駆動装置
22 θd回転駆動装置
23 2θχ回転駆動装置
26 χ回転駆動装置
27 φ回転駆動装置
28 CPU
29 メモリ
30 X線回折装置
32 キーボード
33 X線強度演算回路
34 ディスプレイ
40 制御装置
41 入力部
43 調整量決定部
45 記憶部
46 オフ角算出部
47 駆動指示部
F X線源
S0 試料
n 面法線
Δχ 調整量
Δω 調整量
Claims (12)
- 試料の姿勢を制御する制御装置であって、
φ軸に対する試料の傾斜を表す傾斜情報の入力を受け付ける入力部と、
前記傾斜情報を用いて、変化するφ値に対し試料面法線または格子面法線と散乱ベクトルとのズレ量を補正するためのω値およびχ値の調整量を決定する調整量決定部と、
X線回折測定時に、前記決定されたω値およびχ値の調整量に基づいて、前記試料のφ軸回転に応じてゴニオメータを駆動させる駆動指示部と、を備えることを特徴とする制御装置。 - 前記ゴニオメータは、同時に駆動できる3つ以上の回転軸を有し、
前記駆動指示部は、前記3つ以上の回転軸を用いて前記ゴニオメータを駆動させることを特徴とする請求項1記載の制御装置。 - 前記3つ以上の回転軸は、φ軸、χ軸およびω軸を含むことを特徴とする請求項2記載の制御装置。
- 前記ω軸は、2つの駆動軸であるθs軸およびθd軸を組み合わせて制御され、
前記θs軸は、X線の入射角度を制御する回転軸であり、
前記θd軸は、X線の受光角度を制御する回転軸であることを特徴とする請求項3記載の制御装置。 - 変化するφ値に対するω値およびχ値の調整量を駆動時用の計算式として記憶する記憶部を更に備え、
前記駆動指示部は、前記記憶された駆動時用の計算式に基いて前記ゴニオメータを駆動させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の制御装置。 - 前記傾斜情報に応じて、変化するφ値に対するω値およびχ値の調整値との対応関係をテーブルとして記憶する記憶部を更に備え、
前記調整量決定部は、前記記憶されたテーブルの対応関係に基づいてω値およびχ値の調整値を決定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の制御装置。 - 前記ω値およびχ値の調整量に基いて、前記試料の外形表面と格子面とのオフ角を算出するオフ角算出部を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の制御装置。
- 前記X線回折測定は、インプレーン測定、インプレーン極点測定、ロッキングカーブ測定、アウトオブプレーン測定または逆格子マップ測定であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の制御装置。
- 前記調整量決定部は、前記ゴニオメータ上に載置されたXYステージの測定位置ごとに前記ω値およびχ値の調整量を決定し、
前記駆動指示部は、前記XYステージの測定位置ごとに、前記決定された調整量に基いて前記試料のφ軸回転に応じて前記ゴニオメータを駆動させる指示を行うことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の制御装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の制御装置と、
X線を前記試料に入射させ、前記試料から生じた回折X線を検出する光学系を構成し、前記光学系には前記ゴニオメータを有するX線回折装置と、を備え、
前記ゴニオメータは、同時に駆動できる3つ以上の回転軸を有し、前記制御装置からの指示により駆動されることを特徴とするシステム。 - 試料の姿勢を制御する方法であって、
φ軸に対する試料の傾斜を表す傾斜情報の入力を受け付けるステップと、
前記傾斜情報を用いて、変化するφ値に対し試料面法線または格子面法線と散乱ベクトルとのズレ量を補正するためのω値およびχ値の調整量を決定するステップと、
X線回折測定時に、前記決定されたω値およびχ値の調整量に基づいて、試料のφ軸回転に応じてゴニオメータを駆動させるステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 試料の姿勢を制御するプログラムであって、
φ軸に対する試料の傾斜を表す傾斜情報の入力を受け付ける処理と、
前記傾斜情報を用いて、変化するφ値に対し試料面法線または格子面法線と散乱ベクトルとのズレ量を補正するためのω値およびχ値の調整量を決定する処理と、
X線回折測定時に、前記決定されたω値およびχ値の調整量に基づいて、試料のφ軸回転に応じてゴニオメータを駆動させる処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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