JP2919598B2 - Ｘ線トポグラフィ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、試料で回折したＸ線、すなわち回折Ｘ線に
よってフィルムを照射することにより、そのフィルム上
に回折Ｘ線像を撮影するＸ線トポグラフィ装置に関す
る。

特に、試料およびフィルムを走査移動させて広い範囲
の回折Ｘ線像を得ることのできる、いわゆるラングカメ
ラに関する。

［従来の技術］ Ｘ線トポグラフィ装置を用いることによってフィルム
上に撮影された回折Ｘ線像は、主に、単結晶試料の格子
欠陥や格子歪などの検査を行う場合に視覚的に観察され
る。

一般にＸ線トポグラフィ装置は、第６図に示すよう
に、Ｘ線源１から放射されたＸ線の線幅を制限して試料
２へ入射させる第１スリット部材３と、試料２で回折し
たＸ線の線幅を制限する第２スリット部材４と、Ｘ線進
行方向に関して第２スリット部材４の後流位置に配設さ
れるフィルム５とを有している。第６図に示した上記各
要素の配置形態は、試料２の表面からＸ線を入射させて
裏面から回折Ｘ線を取り出すという透過配置に設定され
ている。この配置形態とは別に、第７図に示すように、
試料２の表面からＸ線を入射させて同じく表面から回折
Ｘ線を取り出すという反射配置の形態をとることもでき
る。

透過配置（第６図）は、主に、結晶内部の格子欠陥像
を観察する場合に適用される。これに対し反射配置（第
７図）は、主に、結晶の表面層だけの格子欠陥を観察す
る場合に用いられる。

Ｘ線トポグラフィ装置、特にラングカメラにおいて
は、試料２およびフィルム５を走査台（図示せず）上に
載せ、Ｘ線撮影中、その走査台を移動させることによっ
て試料２およびフィルム５をＡ−Ａ方向へ平行に走査移
動させるようになっている。これにより、広い範囲の回
折Ｘ線像が撮影できるようになっている。

ところで、近年においては、測定される単結晶試料が
大口径化している。従って大口径、例えば100mm〜200mm
程度の試料を測定対象とする場合、特に反射配置形態
（第７図）で測定を行うときに、次のような問題があ
る。すなわち、仮に、第１スリット部材３と試料２との
間隔Ｌを小さく設定しておくと、試料２をＡ−Ａ方向へ
走査移動させた際に、試料２と第１スリット部材３とが
ぶつかってしまうということである。このような衝突を
回避するため、従来のこの種のＸ線トポグラフィ装置に
おいては、第１スリット部材３と試料２との間の間隔Ｌ
を、試料２を走査移動させた場合にも両者が互いにぶつ
かり合わない程度に大きくとっていた。

［発明が解決しようとする課題］ Ｘ線トポグラフィ装置を用いて実行される測定とし
て、上記透過配置および反射配置の各形態における測定
以外に、セクショントポグラフ測定と呼ばれる測定形態
が知られている。このセクショントポグラフ測定という
のは、第８図に示すように、第１スリット部材３、試料
２、第２スリット部材４、そしてフィルム５の各要素を
用いることは上記の各配置形態と変わりがなく、また配
置形態それ自体も第６図に示した透過配置とほとんど同
じである。異なっている点は、第１スリット部材３のス
リット幅Swが10μｍ程度といったきわめて狭い幅に測定
されていることと、試料２およびフィルム５が走査移動
することなく位置固定されていることである。

このセクショントポグラフ測定においては、第１スリ
ット部材３によってＸ線がきわめて狭い線幅に制限さ
れ、そのＸ線が試料２を透過する。その際、試料内部で
回折したＸ線が第２スリット部材４を通過してフィルム
５上に撮像される。このセクショントポグラフ測定によ
れば、試料の断面方向の欠陥分布観察を行うことができ
る。

従来のＸ線トポグラフィ装置のように、大口径試料を
反射配置形態（第７図）で測定する場合を考慮して、第
１スリット３と試料２との間の間隔Ｌを大きく設定した
場合には、上記セクショントポグラフ測定において良好
な測定結果が得られないことが判明した。その理由は、
第１スリット部材３から試料２へ向かって出射するＸ線
は、ある広がり角αを有しており、従って、スリット・
試料間の間隔Ｌが大きく設定されていると、試料２を照
射するＸ線の照射面積Ｗが大きくなり過ぎて、精度の高
い断面Ｘ線回折情報を得ることができなくなるからであ
る。

本発明は、従来のＸ線トポグラフィ装置における上記
の問題点に鑑みてなされたものであって、透過配置、反
射配置、そしてセクショントポグラフの全ての形態にお
ける測定において鮮明な回折Ｘ線像を得ることのできる
Ｘ線トポグラフィ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係るＸ線トポグ
ラフィ装置は、Ｘ線源から放射されたＸ線の線幅を制限
して試料へ入射させる第１スリット部材と、試料で回折
したＸ線の線幅を制限する第２スリット部材と、Ｘ線進
行方向に関して第２スリット部材の後流位置に配設され
るフィルムと、試料およびフィルムを平行に走査移動さ
せる走査駆動手段と、試料へのＸ線入射角度を変更する
ために試料を回動させることのできるω回転台とを有す
るＸ線トポグラフィ装置であって、上記第１スリット部
材と上記試料との間の間隔を相対的に変更するための第
１スリット位置変更手段を設けたことを特徴としてい
る。

［作用］ Ｘ線トポグラフィ装置による測定形態が、透過配置
（第６図）、反射配置（第７図）、そしてセクショント
ポグラフ（第８図）の各形態間で変更されると、それに
対応して第１スリット位置変更手段によって、第１スリ
ット部材（３）と試料（２）との間の間隔（Ｌ）が変更
させる。具体的には、反射配置の場合はそのスリット・
試料間の間隔（Ｌ）を大きく設定する。これにより、走
査移動する試料（２）と第１スリット部材（３）との衝
突が防止される。

一方、セクショントポグラフ測定の場合はスリット・
試料間の間隔（Ｌ）を小さく設定する。これにより、試
料（２）に対するＸ線照射幅（Ｗ）が非常に狭くなり、
精度の高い、すなわち分解能の高い測定を行うことが可
能となる。

透過配置の場合は、スリット・試料間間隔（Ｌ）は広
くても、あるいは狭くてもどちらでも良い。

［実施例］ 第１図は本発明に係るＸ線トポグラフィ装置の一実施
例の平面図を、そして第２図はそのＸ線トポグラフィ装
置の側面図を示している。

第１図において、テーブル６の右側部にＸ線管16が固
定して設けられ、そのＸ線管16の中にＸ線源１が設けら
れている。このＸ線源１からは、いわゆるポイント状の
Ｘ線Ｒが取り出される。Ｘ線管16の左側のテーブル６上
には第１コリメータ筒17が固定して設けられている。ま
た、第１コリメータ筒17の左側先端に第２コリメータ筒
18が接続されている。第２コリメータ筒18は、ボルト20
を緩めることによって第１コリメータ筒17から取り外す
ことができるようになっている。第２コリメータ筒18の
左側先端には、ボルト19によって第１スリット部材３が
着脱可能に装着されている。この第１スリット部材３
は、第２コリメータ筒18を取り外した状態の第１コリメ
ータ筒17の左側先端にボルト20によって着脱可能に装着
することもできる。

第１スリット部材３には、第３図に示すように、その
ほぼ中央に上下方向へ延びるスリット21が形成されてい
る。Ｘ線源１から放射されたＸ線はこのスリット21によ
ってその線幅が制限される。

第１コリメータ筒17および第２コリメータ筒18の下方
に位置するテーブル６上に、円盤状の２θ回転台７が設
けられ、さらにその２θ回転台７の上に、同じく円盤状
のω回転台８が設けられている。ω回転台８はω回転軸
９（第２図）によって駆動されて、テーブル６と直角な
方向に延びる試料軸線φを中心として回転できる。ま
た、２θ回転台７は、２θ回転軸10（第２図）によって
駆動されて同じく試料軸線φを中心として回転できる。
この場合、２θ回転台７とω回転台８の回転はそれぞれ
互いに独立して行うことができるようになっている。

ω回転台８の上には、走査台11が配設されている。こ
の走査台11は、ω回転台８の上に固定されたパルスモー
タ12（第１図）によって駆動されてガイドレール13に沿
って矢印Ａ−Ａ方向（第１図）へ往復直線移動する。こ
の走査台11上には、単結晶試料２およびフィルム５が固
定されている。従って、走査台11が上記Ａ−Ａ方向へ移
動する場合には、それに伴って試料２およびフィルム５
も同じ方向へ平行移動する。

試料２は、走査台11上に固定された状態で、上記第２
コリメータ筒18の先端に装着された第１スリット部材３
にできる限り接近する位置にセットされるようになって
いる。

２θ回転台７上には、ω回転台８の他に円柱状の支柱
14が上方へ向けて固定配置されている。この支柱14の上
端には、水平方向へ延びるアーム15が固定されており、
そのアーム15の先端に第２スリット部材４が取り付けら
れている。この第２スリット部材４にも、第３図に示し
た第１スリット部材３と同様な上下方向へ延びるスリッ
トが形成されている。また、第２スリット部材４は、試
料２とフィルム５の間に配置されており、走査台11の移
動によって試料２およびフィルム５が平行移動する場合
にも、位置固定の状態に保持される。

２θ回転台７の左端には、突出部22が設けられてい
て、その突出部22にＸ線検出器23が固定配置されてい
る。

上記構成より成るＸ線トポグラフィ装置は、透過配置
による測定を念頭おいて各構成要素が配置されている。
以下、その透過配置形態による測定方法について説明す
る。

透過配置測定 まず、２θ回転軸10（第２図）によって２θ回転台７
を適宜の角度だけ回転移動させて、単結晶試料２に対す
るＸ線検出器23の角度位置を、測定しようとしている試
料２に固有のＸ線回折面に対応する角度位置に設定し
て、その位置に固定する。次に、ω回転軸９（第２図）
によってω回転台８を適宜の角度だけ回転移動させ、Ｘ
線検出器23によって測定されるＸ線強度が最大になる角
度位置でω回転台８、従って試料２を固定する。これに
より、初期設定が終了する。

その後、Ｘ線源１からＸ線を放射し続けながら、パル
スモータ12によって走査台11をＡ−Ａ方向（第１図）へ
平行移動させる。これにより、フィルム５の表面には、
広い範囲にわたる試料２の内部の回折Ｘ線像が撮影され
る。これが第６図に示した、透過配置形態によるトポグ
ラフ測定である。

セクショントポグラフ測定 本装置を用いてセクショントポグラフ測定（第８図）
を行う場合には、次のような処理が行われる。

すなわち、第１コリメータ筒17および第２コリメータ
筒18は上記の状態のままにしておいて、第１スリット部
材３を、より一層スリット幅Sw（第３図参照）の狭いも
の、例えばスリット幅10μｍ程度のものに取り替える。
そして、走査台11を移動させることなく、すなわち試料
２を固定した状態でその試料２にＸ線を照射する。これ
により、第８図に示したように、フィルム５上にセクシ
ョントポグラフ像、すなわち試料２の内部断面の回折Ｘ
線像が撮影される。

反射配置測定 さらに、本装置を用いて反射配置形態によるトポグラ
フ測定を行う場合には、次のような処理が行われる。

まず、第２コリメータ筒18を第１コリメータ筒17から
取り外す。そして、第１コリメータ筒17の試料側先端に
第１スリット部材３を装着する。この場合、第１コリメ
ータ筒17に装着される第１スリット部材３のスリット21
（第３図）は、上記セクショントポグラフ測定の場合に
用いられるスリットに比べて、よりスリット幅の広いも
のが用いられる。

以上のように、第２コリメータ筒18が取り外される
と、第１コリメータ筒17の先端に装着された第１スリッ
ト部材３と試料２との間の間隔が大きく広げられる。従
って、試料２、第２スリット部材４そしてフィルム５を
第７図に示す反射配置形態に回転移動する際、それら各
要素が第１スリット部材３にぶつかるという不都合がな
くなる。

また、反射配置測定においては、透過配置測定の場合
と同様にして測定の最中に、試料２およびフィルム５が
Ａ−Ａ方向へ走査移動される（第７図）。その場合、本
実施例によれば、第２コリメータ筒18が取り外されるこ
とによって第１スリット部材３と試料２との間隔が十分
に大きくとられているので、試料２あるいはフィルム５
が第１スリット部材３とぶつかるといった不都合がなく
なる。

以上のように、本実施例によれば、第２コリメータ筒
18を取り外すことにより反射配置形態によるトポグラフ
測定を行うことが可能となる。一方、第２コリメータ筒
18を用いることにより、第１スリット３を試料２にきわ
めて接近して配置することができ、その結果、精度の高
い、すなわち分解能の良いセクショントポグラフ像を得
ることもできる。

上記説明では、第２コリメータ筒18を用いた状態で透
過配置形態（第６図）によるトポグラフ測定を行うもの
とした。しかしながら、透過配置形態による測定に関し
ては、第２コリメータ筒18を用いてもあるいは用いなく
ても、すなわち第１スリット部材３を試料２に近づけた
状態あるいは遠ざけた状態のいずれの状態でも測定を行
うことが可能である。

第４図は、第１スリット部材３と試料２との間の間隔
を変更するための機構である第１スリット位置変更手段
に関する他の実施例を示している。

この実施例においては、第１コリメータ筒17の外周上
に第２コリメータ筒18が嵌合されており、矢印Ｂ−Ｂ′
で示すように、第２コリメータ筒18が第１コリメータ筒
17の軸方向へ相対直線移動できるようになっている。そ
して、第１スリット部材３は常に第２コリメータ筒18の
先端に装着されている。

この実施例においてセクショントポグラフ測定（第８
図）を行う場合には、図示のように、第２コリメータ筒
18を試料２の方向へ引き出して、第１スリット部材３を
試料２に極めて近い位置に配置する。一方、反射配置形
態（第７図）による測定を行う場合は、第２コリメータ
筒18をＢ′方向、すなわち第１コリメータ筒17の方向へ
押し込んで、第１スリット部材３を試料２から遠ざけ
る。これにより、試料２およびフィルム５の平行走査移
動が支障なく行われる。

第５図は、本発明に係るＸ線トポグラフィ装置のさら
に他の実施例を示している。

この実施例では、２θ回転台７がテーブル６上に直接
に設置されるのではなくて、上方から見て方形状の基台
24を介してテーブル６上に設けられている。一方、コリ
メータ筒25は、第２図あるいは第４図に示した先の実施
例とは異なって、その長さが変更可能になっていない。
従って、第１スリット部材３の位置は不動である。

上記基台24の奥側側面は、テーブル６上に設置された
直線状のガイドレール26に押し当てられている。この基
台24は、テーブル６上に固定されているのではなくて、
上記ガイドレール26に沿ってテーブル６上を移動できる
ようになっている。このガイドレール26は、コリメータ
筒25の軸方向に対して平行に設けられており、従ってそ
のガイドレール26に沿って移動する基台24は、コリメー
タ筒25の左端に装着された第１スリット部材３に対して
近づいたり（図の右方向）あるいは遠ざかる（図の左方
向）ように位置変位する。このように、試料２が載置さ
れている基台24を位置変位させることにより、反射配置
形態（第７図）の測定に際しては試料２と第１スリット
部材３との間隔を広くとり、一方、セクショントポグラ
フ測定（第８図）に際しては両者の間隔をできる限り接
近させる。

［発明の効果］ 本発明によれば、Ｘ線トポグラフィ装置において、Ｘ
線進行方向に関して試料の上流側に配置された第１スリ
ット部材とその試料との間の間隔を変更できるようにし
たので、１つの装置で透過配置、反射配置、そしてセク
ショントポグラフの各測定をそれぞれ精度良く行うこと
ができるようになった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るＸ線トポグラフィ装置の一実施例
を示す平面図、第２図はその実施例の側面図、第３図は
そのＸ線トポグラフィ装置の要部を示す斜視図、第４図
は第１スリット位置変更手段の変形実施例を示す平面
図、第５図は本発明に係るＸ線トポグラフィ装置の別の
実施例を示す側面図、第６図は透過配置状態に設定され
たＸ線トポグラフィ装置を図式的に示す図、第７図は反
射配置状態に設定されたＸ線トポグラフィ装置を図式的
に示す図、第８図はＸ線トポグラフィ装置によってセク
ショントポグラフ測定を行っている様子を図式的に示す
図である。 １……Ｘ線源、２……試料、３……第１スリット部材、
４……第２スリット部材、５……フィルム、８……ω回
転台、11……走査台、12……パルスモータ、13……ガイ
ドレール、17……第１コリメータ筒、18……第２コリメ
ータ筒、24……基台、25……コリメータ筒、26……ガイ
ドレール

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ線源から放射されたＸ線の線幅を制限し
   て試料へ入射させる第１スリット部材と、 試料で回折したＸ線の線幅を制限する第２スリット部材
   と、 Ｘ線進行方向に関して第２スリット部材の後流位置に配
   設されるフィルムと、 試料およびフィルムを平行に走査移動させる走査駆動手
   段と、 試料へのＸ線入射角度を変更するために試料を回動させ
   ることのできるω回転台と を有するＸ線トポグラフィ装置において、 上記第１スリット部材と上記試料との間の相対的な間隔
   を変更するための第１スリット位置変更手段を設けたこ
   とを特徴とするＸ線トポグラフィ装置。
2. 【請求項２】上記第１スリット位置変更手段は、 上記Ｘ線源と上記試料との間に位置固定して配設される
   第１コリメータ筒と、その第１コリメータ筒の試料側先
   端に着脱可能に接続される第２コリメータ筒とを有して
   おり、 上記第１スリット部材は、第１コリメータ筒の先端ある
   いは第１コリメータに接続された状態の第２コリメータ
   の先端のいずれかに装着されることを特徴とする請求項
   １記載のＸ線トポグラフィ装置。
3. 【請求項３】上記第１スリット位置変更手段は、 上記Ｘ線源と上記試料との間に位置固定して配設される
   第１コリメータ筒と、その第１コリメータの外周上に第
   １コリメータに対して相対移動可能に設けられた第２コ
   リメータ筒とを有しており、 上記第１スリット部材は、第２コリメータ筒の先端に装
   着されることを特徴とする請求項１記載のＸ線トポグラ
   フィ装置。
4. 【請求項４】上記第１スリット位置変更手段は、 上記第２スリット部材、フィルム、走査駆動手段および
   ω回転台が載置される基台と、 その基台が上記第１スリット部材へ近づきあるいは遠ざ
   かる方向へ移動するよに案内するガイドレールと を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線トポグラ
   フィ装置。