JP5871393B2 - Ｘ線分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の測定手法を実現できる機能を持ったＸ線分析装置に関する。

近時、複数の測定手法を実現できる機能を持ったＸ線分析装置が提案されている。例えば、特許文献１によれば、Ｘ線回折測定、Ｘ線小角散乱測定、反射率測定、その他Ｘ線を用いて行われる各種の測定を、１台のＸ線分析装置によって行うことが開示されている。

また、例えば特許文献２によれば、測定手法が決まっているＸ線分析装置において、測定対象である物質の特性に対応した測定条件をコンピュータを用いて容易に選定できるようにしたＸ線分析装置が開示されている。

特開２００８−０５７９８９号公報 特開平０６−０７４９２３号公報

特許文献１に開示されたＸ線分析装置においては、各種のＸ線光学要素を１つの分析装置の中の所定位置に必要に応じて装着でき、さらに取り外すことができるように構成されている。従って、所望のＸ線光学要素を選択して所定位置に配置することにより、異なる種類のＸ線測定を必要に応じて行うことができるようになっている。

ところで、産業界においてはＸ線を用いて測定及び分析したい材料が種々、存在する。そして、それらの材料は、半導体エピタキシャル膜、半導体ポリクリスタル膜、磁性膜、その他の適宜の材料分野に属している。同じ１つの材料が異なる材料分野に属していることもある。このような材料分野と材料との組み合わせは多岐にわたっており、個々の材料分野と材料との組み合わせに対しては好適な評価項目が決まっている。

例えば、透明電極として使われる電極膜という材料分野に属するＺｎＯやＩＴＯ等といった材料の特性は、定性分析測定や方位解析・配向性測定等といった測定によって評価されることが好適であると知られている。そして、例えば定性分析測定を行うには、測定手法としてIn-plane（インプレーン）測定を行うこととし、光学系として平行ビーム光学要素及び受光スリットを含んだ光学系を用いることが望ましいことが知られている。また、方位解析・配向性測定を行うには、測定手法としてロッキングカーブ測定を行うこととし、光学系として、やはり平行ビーム光学要素及び受光スリットを含んだ光学系を用いることが望ましいことが知られている。

このように、測定対象である材料及びその材料が属する材料分野の両方が特定された場合には、その材料と材料分野との組み合わせに対して、好ましい評価項目、好ましい測定手法、及び好ましい光学系が必然的に決まるというのが実情である。しかしながら、材料と材料分野との或る組み合わせに対して、どの評価項目を設定すべきか、どの測定手法を採用すべきか、及びどの光学系を採用すべきかを決めることは、熟練の測定者にとっても非常に難しく、ましてやＸ線測定に関して知識の乏しい補助者にとっては、ほとんど不可能なことである。

上記のように、特許文献１のＸ線分析装置によれば、In-plane測定、ロッキングカーブ測定等といった異なる種類のＸ線測定を必要に応じて行うことができるようになったのであるが、材料等に対して好適な測定手法等を選定することが非常に難しいので、持っている機能を十分に発揮することができない状態であった。

また、特許文献２のＸ線分析装置によれば、予め評価項目が決まっているときに、具体的には評価項目が定性分析というふうに決まっているときに、その定性分析を行うのに適した測定条件を決めることをコンピュータを用いて容易に行えるようにしている。しかしながら、特許文献１の場合と同様に、材料と材料分野との組み合わせが決まったときに評価項目、測定手法及び光学系としてどのようなものを採用すれば良いか、については測定者の裁量にまかされており、このため、材料との関係で最適な測定が行われない場合が多々あり、材料を評価する上で正しいデータを得られていないことが実情であった。

本発明者は、上記の問題を解消するために、定性分析評価、結晶性評価、膜厚評価等といった種々の評価を実現するために Out-of-Plane 測定、In-plane測定、ロッキングカーブ測定等といった複数の測定手法をコンピュータを用いて実現する際に、複数の材料名称と複数の評価名称との対応関係を予めデータベースとして蓄積しておいて、ユーザによって材料名称の入力があったときには、その材料に対する好適な評価は何なのかをそのデータベースを用いてユーザに知らせるようにすれば、複数の測定手法を備えたＸ線分析装置を有効に、機能的に、効果的に稼動させ得ることに想到した。

ところで、一般に、In-plane 測定等といった１つの測定手法をコンピュータを用いて実現する場合には、コンピュータによってその測定手法のためのマクロを作成し、必要に応じてそのマクロをプログラム中に記述することにより、その測定手法を実現することが考えられる。マクロとは、周知の通り、複数の命令ステップで構成される処理を予め１つの命令として定義して成る簡易なプログラムである。

そして、このマクロは、一般に、複数の処理ステップを経時的に組み合わせることによって形成されている。例えば、図１７（ａ）に示すように、結晶相評価という評価をIn-plane測定という測定手法を用いて行う場合には、ファイル名及び試料情報を設定するステップ１と、特定の光学部品の光学系調整を行うステップ２と、インプレーン試料位置調整を行うステップ３と、インプレーン測定によって結晶相を測定するステップ４とを経時的に組み合わせてマクロが構成される。

また、図１７（ｂ）に示すように、面内方向の格子定数を調べるという評価をIn-plane測定という測定手法を用いて行う場合には、ファイル名及び試料情報を設定するステップ１と、特定の光学部品の光学系調整を行うステップ２と、インプレーン試料位置調整を行うステップ３と、インプレーン測定によって面内方向の格子定数を測定するステップ４とを経時的に組み合わせてマクロが構成される。

ところで、最近では、特許文献１のＸ線分析装置のように１つの装置において複数の測定軸の用い方を制御したり、複数の光学部品の用い方を制御したりすることにより、１つの装置で複数の異なった測定手法を連続的に実行するという状況が生じている。例えば、図１７（ａ）の測定手法と図１７（ｂ）の測定手法とを連続的に実行する場合が生じている。このような場合、従来のマクロ作成手法によれば、最終的なマクロは図１７（ａ）及び図１７（ｂ）のマクロを経時的に連結して構成されるのが通常であると考えられる。しかしながら、そのような手法を採用すると、ユーザが同じような動作を繰り返して行わなければならなかったり、制御の流れ自体が煩雑になるという問題が発生するおそれがある。

本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みて成されたものであって、複数の測定手法（In-plane測定、ロッキングカーブ測定等）を実現できる機能を持ったＸ線分析装置において、ユーザに大きな負担をかけることなく、制御の流れにも大きな負担をかけることなく、それらの測定機能を有効に活用できるようにすることを目的とする。

本発明に係る第１のＸ線分析装置は、複数の測定手法を実現する機能を持ったＸ線分析装置において、部品を変えること及び／又は部品の動きを変えることによって複数の測定手法を実現する測定系と、前記複数の測定手法のうちの個々を選択的に実現する測定ソフトウエアと、前記測定手法を実現するためのマクロを作成するマクロ作成手段とを有しており、前記マクロ作成手段は、複数のパーツステップから成り前記複数の測定手法の個々を実現するためのマクロを作成し、さらに前記複数の測定手法の少なくとも２つを実現する場合であって、各測定手法に対応するマクロが同一のパーツステップを含んでいるときには、それらの同一のパーツステップの少なくとも１つの実行を省略し、各測定手法間で異なっているパーツステップを順次に実行するというマクロを作成することを特徴とする。

この第１のＸ線分析装置は、複数の測定手法（In-plane測定、ロッキングカーブ測定、等）を実現できる機能を持ったＸ線分析装置である。本発明のＸ線分析装置によれば、複数の測定手法を連続して実行する際、個々の測定手法に対応したマクロを構成するパーツステップの全てを実行するのではなく、各測定手法に対応するマクロ間で内容が同一のパーツステップに関してはそれらのパーツステップのうちの少なくとも１つを省略することにした。このため、本Ｘ線分析装置によって複数の測定手法を実行する際には、ユーザに作業的に大きな負担をかけることなく、さらにマクロにおける制御の流れにも大きな負担をかけることなく、それら複数の測定手法を実現できることになった。

本発明に係る第２のＸ線分析装置は、複数の測定手法を実現する機能を持ったＸ線分析装置において、部品を変えること及び／又は部品の動きを変えることによって複数の測定手法を実現する測定系と、前記複数の測定手法のうちの個々を選択的に実現する測定ソフトウエアと、前記測定手法を実現するためのマクロを作成するマクロ作成手段とを有しており、前記マクロ作成手段は、複数のパーツステップから成り前記複数の測定手法の個々を実現するためのマクロを作成し、前記複数の測定手法の少なくとも２つを実現する場合であって、各測定手法に対応するマクロのうちの１つである第１マクロに含まれるパーツステップの機能が他のマクロである第２マクロに含まれるパーツステップの機能を包含するような機能であるときには、第２マクロに属するパーツステップは用いずに、第１マクロに属するパーツステップを用い、さらに各測定手法間で異なっているパーツステップを順次に実行するというマクロを作成することを特徴とする。

上記構成において、「各測定手法に対応するマクロのうちの１つである第１マクロに含まれるパーツステップ（マクロのパーツ（１つの部品）となるステップの意）の機能が他のマクロである第２マクロに含まれるステップの機能を包含するような機能であるとき」とは、例えば、第１マクロがインプレーン試料位置調整のステップを含んでいて、第２マクロが一般的なゴニオメータで採用される通常の試料位置調整のステップを含んでいるような場合である。

通常の試料位置調整のステップでは、試料位置の調整精度はそれ程の高度性が必要とされないのに対し、インプレーン試料位置調整のステップでは、試料位置を高い調整精度で調整しなければならない。つまり、機能的に見た場合、インプレーン試料位置調整を行えば通常の試料位置調整の機能は果たされるのであるが、通常の試料位置調整を行った場合はインプレーン試料位置調整の機能は達成されないということである。

換言すれば、第１マクロに含まれるパーツステップとしてのインプレーン試料位置調整ステップは、第２マクロに含まれるパーツステップとしての通常の試料位置調整ステップの機能を包含するような機能を持っているということである。

本発明に係る第２のＸ線分析装置は、複数の測定手法（In-plane測定、ロッキングカーブ測定等）を実現できる機能を持ったＸ線分析装置である。このＸ線分析装置によれば、複数の測定手法を連続して実行する際、個々の測定手法に対応したマクロを構成するパーツステップの全てを実行するのではなく、各測定手法に対応するマクロのうちの１つである第１マクロに含まれるパーツステップの機能が他のマクロである第２マクロに含まれるパーツステップの機能を包含するような機能であるときには、第２マクロに属するパーツステップは用いずに、第１マクロに属するパーツステップを用いることにした。このため、本Ｘ線分析装置によって複数の測定手法を実行する際には、ユーザに作業的に大きな負担をかけることなく、さらにマクロにおける制御の流れにも大きな負担をかけることなく、それら複数の測定手法を実現できることになった。

本発明に係る第１のＸ線分析装置によれば、複数の測定手法を連続して実行する際、個々の測定手法に対応したマクロを構成するパーツステップの全てを実行するのではなく、各測定手法に対応するマクロ間で内容が同一のパーツステップに関してはそれらのパーツステップのうちの少なくとも１つを省略することにした。このため、本Ｘ線分析装置によって複数の測定手法を実行する際には、ユーザに作業的に大きな負担をかけることなく、さらにマクロにおける制御の流れにも大きな負担をかけることなく、それら複数の測定手法を実現できることになった。

本発明に係る第２のＸ線分析装置によれば、複数の測定手法を連続して実行する際、個々の測定手法に対応したマクロを構成するパーツステップの全てを実行するのではなく、各測定手法に対応するマクロのうちの１つである第１マクロに含まれるパーツステップの機能が他のマクロである第２マクロに含まれるパーツステップの機能を包含するような機能であるときには、第２マクロに属するパーツステップは用いずに、第１マクロに属するパーツステップを用いることにした。このため、本Ｘ線分析装置によって複数の測定手法を実行する際には、ユーザに作業的に大きな負担をかけることなく、さらにマクロにおける制御の流れにも大きな負担をかけることなく、それら複数の測定手法を実現できることになった。

本発明に係るＸ線分析装置の一実施形態を示すブロック図である。 図１のＸ線分析装置の主要部であるＸ線測定系の構成を示す図である。 図２のＸ線測定系の主要部であるゴニオメータの機能を示す図である。 測定手法の１つである極点測定において用いるポーラーネットの一例を示す図である。 図１のメモリ内に記憶されるデータの記憶内容を模式的に示す図である。 図１に示すウィザードプログラムによって実行されるフローチャートである。 画像表示の一例を示す図である。 画像表示の他の例を示す図である。 画像表示のさらに他の例を示す図である。 画像表示のさらに他の例を示す図である。 画像表示のさらに他の例を示す図である。 画像表示のさらに他の例を示す図である。 画像表示のさらに他の例を示す図である。 画像表示のさらに他の例を示す図である。 画像表示のさらに他の例を示す図である。 測定手法等を特定するために行われる演算の流れの一例を示すフローチャートである。 測定手法を実現するためのマクロの例を示す図である。 マクロの他の例を示す図である。 マクロのさらに他の例を示す図である。

以下、本発明に係るＸ線分析装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。

図１は、本発明に係るＸ線分析装置の一実施形態を示している。全体を符号１で示す本実施形態のＸ線分析装置は、コンピュータの中央演算制御装置であるＣＰＵ２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４と、記憶媒体であるメモリ５とを有している。ＲＯＭ３とＲＡＭ４はコンピュータの内部メモリを構成している。

メモリ５は、半導体メモリ、ハードディスク、その他の任意の記憶媒体によって構成されている。メモリ５は、コンピュータの内部に設置されるものでも良く、コンピュータの外部に設置されるものでも良い。また、メモリ５は、１つの単体であっても良く、複数の記憶媒体であっても良い。ＣＰＵ２は、必要に応じてＲＯＭ３及びＲＡＭ４にアクセスしながらメモリ５に格納されたプログラムに従って所定の機能を実現する。

Ｘ線分析装置１は、また、Ｘ線を用いて複数種類の測定手法を実現する測定機構であるＸ線測定系８と、画像を表示ずる画像表示手段としてのディスプレイ９と、入力手段としてのキーボード１０と、同じく入力手段としてのマウス１１とを有している。上記の各要素はデータバス１２によって互いに接続している。

Ｘ線測定系８は、本実施形態では、図２に示すように、測角器であるゴニオメータ１５と、ゴニオメータ１５の一方の側に設置されたＸ線発生装置１６と、ゴニオメータ１５の他方の側に設置されたＸ線検出器１７とを有している。Ｘ線発生装置１６の内部には、陰極であるフィラメント１８と、対陰極であるターゲット１９とが設けられている。フィラメント１８から放出された電子がターゲット１９の表面に衝突する領域がＸ線焦点Ｆであり、このＸ線焦点ＦからＸ線が発生する。つまり、Ｘ線焦点ＦがＸ線源として機能している。

本実施形態では、Ｃｕ（銅）ターゲットを用いた２ＫＷの封入管をＸ線発生装置１６として用いている。Ｘ線焦点Ｆのサイズは１ｍｍ×１０ｍｍである。外部へ取り出すＸ線ビームの断面形状は必要に応じてポイントフォーカス又はラインフォーカスとすることができる。

Ｘ線検出器１７は、位置分解能を持たない０（ゼロ）次元Ｘ線検出器でも良く、直線方向に位置分解能を持つ１次元Ｘ線検出器でも良く、平面内で位置分解能を持つ２次元Ｘ線検出器であっても良い。０次元Ｘ線検出器としては、プロポーショナルカウンタやシンチレーションカウンタ等が考えられる。１次元Ｘ線検出器としては、ＰＳＰＣ（Position Sensitive Proportional Counter／位置感応型比例計数管）や線状ＣＣＤ（Charge Coupled Device／電荷結合素子）センサ等が考えられる。２次元Ｘ線検出器としては、２次元ＣＣＤセンサや、フォトンカウンティング型ピクセル２次元検出器が考えられる。フォトンカウンティング型ピクセル２次元検出器は、Ｘ線によって励起されるフォトンを直接に電気信号に変換して出力するピクセル（画素）を複数個、２次元的に配列して成るＸ線検出器である。フォトンカウンティング型ピクセル２次元検出器は、画素ごとにＸ線を検出でき、画素ごとに信号を出力できる。

Ｘ線発生装置１６とゴニオメータ１５との間に入射光学系２２が設けられている。ゴニオメータ１５とＸ線検出器１７との間に受光光学系２３が設けられている。入射光学系２２は、ＣＢＯ（Cross Beam Optics）ユニット２４と、モノクロメータ部２５と、入射光学ユニット２６と、入射スリットボックス２７とを有している。

ＣＢＯユニット２４には、集中法用スリット（ＢＢ）、平行ビーム用スリット（ＰＢ）、小角散乱測定用スリット（ＳＡ）、微小部測定用スリット（ＭＡ）の各スリットを装着でき、さらには取り外すことができる。また、スリットの無い単なる空間とすることができる。

モノクロメータ部２５には、モノクロメータを装着でき、さらにそれを取り外すことができる。モノクロメータの無い単なる空間とすることができる。モノクロメータとしては、２結晶モノクロメータＧｅ（２２０）×２と、２結晶モノクロメータＧｅ（４００）×２と、４結晶モノクロメータＧｅ（２２０）×４と、４結晶モノクロメータＧｅ（４４０）×４とが選択的に用いられる。

入射光学ユニット２６には、必要なスリットを装着でき、さらにはそれを取り外すことができる。スリットの無い単なる空間とすることもできる。スリットとしては、数種類のソーラスリット及びインプレーンＰＳＣ（Parallel Slit Collimator）が選択的に用いられる。

入射スリットボックス２７には、スリットを装着でき、さらにはそれを取り外すことができる。スリットの無い単なる空間とすることができる。スリットとしては、例えば０．５ｍｍ〜１５ｍｍまでの範囲に入る数種類、例えば５種類の長手制限スリットが考えられる。

受光光学系２３は、第１受光スリットボックス３０と、第１受光光学ユニット３１と、第２受光光学ユニット３２と、第２受光スリットボックス３３と、アッテネータ部３４とを有している。第１受光スリットボックス３０には、適宜のフィルタ（本実施形態の場合はＣｕＫβフィルタ）が装着でき、さらにはそれを取り外すことができる。フィルタの無い単なる空間とすることができる。

第１受光光学ユニット３１には、適宜のアナライザを装着でき、さらにはそれを取り外すことができる。アナライザの無い単なる空間とすることもできる。アナライザとしては、２結晶アナライザＧｅ（２２０）×２と、２結晶アナライザＧｅ（４００）×２とが選択的に用いられる。また、アナライザとして、角度の異なった数種類のＰＳＡ（Parallel Slit Analyzer）が選択的に用いられる。ＰＳＡの角度としては、例えば、１．０度、０．５度、０．１１４度、０．０５度が用いられる。

第２受光光学ユニット３２には、ソーラスリットとインプレーンＰＳＡ（Parallel Slit Analyzer）とが選択的に装着でき、さらにはそれを取り外すことができる。スリット等が無い単なる空間とすることができる。ソーラスリットとしては、例えば、Soller slit 5.0 deg 及び Soller slit 2.5 deg を用いる。インプレーンＰＳＡとしては、例えば、In-plane PSA 1.0 deg，In-plane PSA 0.5 deg，In-plane PSA 0.114 deg を用いる。

第２受光スリットボックス３３には、スリットが装着でき、さらにはそれを取り外すことができる。スリットの無い単なる空間とすることができる。

アッテネータ部３４には、アッテネータが装着でき、さらにはそれを取り外すことができる。アッテネータが無い単なる空間とすることもできる。アッテネータとして、例えば、Ｘ線を減衰させる数種類の厚みの異なるＡｌ（アルミニウム）板が選択的に用いられる。減衰係数の異なるＡｌ板としては、例えば、１／１００００、１／１０００、１／７０が用いられる。

ゴニオメータ１５は、図３に示す複数の測定手法を実現できる。図３において、図示しない試料支持装置又は試料支持台によって試料Ｓが所定位置に置かれている。試料支持装置又は試料支持台はゴニオメータ１５の構成要素である。本実施形態では試料Ｓが水平面内に置かれるものとする。なお、試料Ｓは垂直面内に置かれることもある。

なお、本明細書において、θ軸線のように「軸線」と言った場合は仮想線のような線そのものを言うものとし、θ軸のように「軸」といった場合は、各種の部品を上記の「軸線」を中心として回転可能に支持したり、「軸線」に沿って移動可能に支持したりする支持系を言うものとする。

１．Out-of-plane測定
図３において、試料Ｓが置かれる位置の一方の側にＸ線源Ｆが設けられる。Ｘ線源Ｆは、例えばフィラメント等といった陰極に対向して配置された対陰極（ターゲット）の表面に形成されるＸ線焦点である。具体的には、陰極から発生した電子が対陰極の表面に衝突する領域がＸ線焦点であり、このＸ線焦点からＸ線が放出される。本実施形態では、このＸ線焦点がＸ線源Ｆである。

Ｘ線焦点Ｆからは３次元の全方位に向けてＸ線が放出されるが、そのうちの一部の角度領域のものが外部に取り出されて入射Ｘ線Ｒ１として試料Ｓに照射される。試料Ｓ内の結晶格子面が入射Ｘ線Ｒ１に対してブラッグの回折条件を満足すると、試料Ｓから回折Ｘ線Ｒ２が発生する。本実施形態では、この回折Ｘ線Ｒ２をＸ線検出器１７によって検出する。

本実施形態では、所定の測定位置に置かれた試料Ｓの表面を通り、該試料表面に対して平行になるようにθ軸線が設定されている。θ軸線は位置不動に設定されている。θ軸線を中心として試料ＳをＸ線源Ｆに対して回転移動させることにより、試料Ｓに対するＸ線Ｒ１の入射角θを変化させることができる。また、θ軸線を中心としてＸ線源Ｆを試料Ｓに対して回転移動させることにより、入射角θを変化させることもできる。このようなＸ線源Ｆ又は試料Ｓのθ軸線を中心とした回転移動を試料Ｓのθ回転ということにする。

Ｘ線が入射角θで試料Ｓに入射したときに回折Ｘ線Ｒ２が発生したとすると、回折Ｘ線Ｒ２の入射Ｘ線Ｒ１に対する角度２θ（以下、この角度２θを回折角という）はθの２倍になる。Ｘ線検出器１７は、回折角２θで発生する回折Ｘ線Ｒ２を検出できるように、Ｘ線入射角θの２倍の角度を維持するようにθ軸線を中心として回転移動する。このＸ線検出器１７のθ軸線を中心とした回転移動をＸ線検出器１７の２θ回転ということにする。

以上のようにＸ線源Ｆ又は試料Ｓをθ軸線を中心としてθ回転させ、それに同期してＸ線検出器１７をθ軸線を中心として２θ回転させることは、２θ／θスキャンと呼ばれている。なお、ここで、「Ａ／Ｂ（Ａ，Ｂはそれぞれ何等かの動作軸を示す）」の表記は、Ａの動きとＢの動きとがカップリング、すなわち連動していることを表現している。

試料Ｓへの入射Ｘ線Ｒ１の中心線及び試料Ｓからの回折Ｘ線Ｒ２の中心線を含む面は、一般に、赤道面又はアウト・オブ・プレーン（Out-of-plane）と呼ばれている。上記のようにＸ線源Ｆ及びＸ線検出器１７を２θ／θスキャンさせて測定を行うことにより、Out-of-plane 測定を行うことができる。

２．In-plane測定
図３において、所定の試料位置に置かれた試料Ｓを貫通し、位置不動のθ軸線に直角である２θχ軸線が設定されている。θ軸線が水平線であれば２θχ軸線は垂直軸線であり、θ軸線が垂直軸線であれば２θχ軸線は水平軸線である。また、所定の試料位置に置かれた試料Ｓの表面に直交する軸線であるφ軸線が設定されている。図３では、φ軸線と２θχ軸線が重なっていて１つの線を形成しているが、２θχ軸線が位置不動の線である一方、φ軸線は試料Ｓが揺動又は傾斜移動するときにはその試料Ｓの移動に応じて移動する軸線である。

試料Ｓへの入射Ｘ線Ｒ１の中心線及び試料Ｓからの回折Ｘ線Ｒ２の中心線を含む赤道面に直角の方向は、一般に、緯度方向又はインプレーン（In-plane）方向と呼ばれている。本実施形態では、Ｘ線検出器１７を２θχ軸線を中心として回転移動させる駆動系が設けられている。この駆動系によってＸ線検出器１７を２θχ軸線を中心として回転移動させれば、Ｘ線検出器１７は上記のインプレーン方向へ移動させることができる。このようなＸ線検出器１７のインプレーン方向での移動は２θχスキャンと呼ばれている。

また本実施形態では、試料Ｓをそれ自身に直交するφ軸線を中心として回転移動させる駆動系が設けられている。試料Ｓをφ軸線を中心として回転移動させることは、一般に、φスキャンと呼ばれており、このφスキャンによる試料Ｓの平面内での回転は、一般に、試料Ｓの面内回転と呼ばれている。

試料Ｓをφスキャンさせると共に、Ｘ線検出器１７を２θχスキャンさせることにより、試料Ｓに関する有用な回折線データを得ることができる。このような測定手法は、一般に、In-plane 測定と呼ばれている。

３．ロッキングカーブ測定（ωスキャン）
ロッキングカーブとは、単色性及び平行性の高いＸ線ビームを試料結晶に入射し、試料に対するＸ線の入射角を、ブラッグの回折条件を満たす角度の近傍において、一定の低速度でゆっくりと回転させたときに測定される回折強度曲線である。通常この曲線は、横軸にＸ線入射角度をとり、縦軸にＸ線強度をとったグラフ上に描かれる。

図３において、Ｘ線源Ｆから試料Ｓへ入射するＸ線Ｒ１の角度θ（すなわちＸ線入射角θ）は、測定の種類によっては慣習的に「角度ω」と呼ばれることがある。本実施形態では、慣習的な呼称を尊重することにして、測定の種類によってはθ軸線をω軸線と言い、θ軸をω軸と言い、θスキャンをωスキャンということにする。

Ｘ線源Ｆ及びＸ線検出器１７のそれぞれの位置を固定しておいて、上記のように試料Ｓ又はＸ線源Ｆをωスキャンすることにより、平坦又はピーク状の回折線強度図形、すなわちロッキングカーブを得ることができる。このようにして行われる測定手法はωスキャンによるロッキングカーブ測定と呼ばれている。

４．ロッキングカーブ測定（φスキャン）
Ｘ線源Ｆ及びＸ線検出器１７のそれぞれの位置を固定しておいて、試料Ｓを上記のようにφ軸線を中心としてφスキャンすることにより、平坦又はピーク状の回折線強度図形、すなわちロッキングカーブを得ることができる。このようにして行われる測定手法はφスキャンによるロッキングカーブ測定と呼ばれている。

５．高分解能ロッキングカーブ測定（２θ／ωスキャン）
入射２結晶又は４結晶モノクロメータ、及び受光２結晶アナライザを光学系の構成要素として設定し、エピタキシャル薄膜を試料Ｓとして、２θ／ωスキャンすることによって実現される測定が高分解能ロッキングカーブ測定である。

６．高分解能In-plane測定
ここで、所定の試料位置に置かれた試料Ｓの表面を通りθ軸線及び２θχ軸線の両方に直交する軸線であるχ軸線を考える。χ軸線を中心とした試料Ｓの角度は、あおり角χと呼ばれることがある。既述の通り、試料Ｓをφスキャンさせると共にＸ線検出器１７を２θχスキャンさせることによりIn-plane 測定を行うことができるが、試料Ｓをφスキャンさせると共にＸ線検出器１７を２θχスキャンさせることに代えて、あおり角χを９０°に固定して試料Ｓを垂直面内において２θ／ωスキャンさせれば、高分解能のIn-plane測定を行うことができる。ここで、２θ／ωスキャンとは、Ｘ線検出器１７に関する２θスキャンと試料Ｓに関するωスキャンとを同時に行うことである。このスキャン方法の採用により、高分解能のIn-plane測定を行うことができる。

７．薄膜法測定
図３において、試料Ｓに対するＸ線入射角ωを角度１°以下の低角度に固定しておいて、Ｘ線検出器１７をθ軸線（すなわちω軸線）を中心として２θスキャンさせて回折Ｘ線を測定することにより、基板上に形成された薄膜から発生する回折Ｘ線を測定することができる。このようにして行われる測定手法は薄膜法測定と呼ばれている。

８．極点測定
一般に、結晶を中心とする球（いわゆる投影球）と、結晶の格子面の法線との交点を極という。そして、この投影球を平面座標である図４に示すポーラーネット（Polar Net）上にステレオ投影、すなわち平射投影することによってそのポーラーネット上に得られる図形が極点図である。この極点図は極図形と呼ばれることもある。この極図形を用いれば、多結晶の配向状態、すなわち多結晶の方位を適切に表示できる。図４に示すポーラーネットは、半径方向に角度α（°）をとり、円周方向に角度β（°）をとった極座標である。

上記の極図形は、例えば、次のようにして測定できる。すなわち、図３においてＸ線入射角θを固定状態にし、さらにＸ線検出器１７が試料Ｓを見込む角２θを固定状態にする。そして、所定の試料位置に置かれた試料Ｓの表面を通りθ軸線及び２θχ軸線の両方に直交する軸線であるχ軸線を中心とした試料Ｓの角度（いわゆる、あおり角）χと、φ軸線を中心とした試料Ｓの面内角φを変化させながら、あおり角χ及び面内角φで特定される個々の試料位置における回折Ｘ線の強度Ｉを測定する。これにより、（χ、φ、Ｉ）によって特定される極点データが測定される。

次に、所定の変換式を用いてχ値をα値に変換し、さらに所定の変換式を用いてφ値をβ値に変換して（α、β、Ｉ）の極点データを求める。そして、求めた（α、β、Ｉ）を図４のポーラーネット上にプロットすることにより、極点図を得ることができる。このようにして行われる極点測定はχ極点測定と呼ばれている。

極点測定は上記のようなχ極点測定に限られず、例えば特開２００１−０５６３０４号公報によれば、既述のIn-plane測定によって求められたデータを補正することにより、極点図を得ることが開示されている。このようにして行われる極点測定はIn-plane 極点測定と呼ばれている。

９．逆格子マップ測定（ωステップ，２θ／ωスキャン）
逆格子マップは、結晶からの回折Ｘ線の逆格子空間での強度分布を示す図である。逆格子空間は、周知の通り、逆格子ベクトルによって構成される空間のことであり、実空間の周期性が反映されるものである。逆格子ベクトルは、周知の通り、結晶の実空間における基本ベクトルに対して所定の関係で定義づけられるベクトルである。一般には、逆格子ベクトルの先端に逆格子点が存在し、複数の逆格子点が逆格子空間内に配列することになる。

この逆格子マップを作成してこれを観察すれば、例えば結晶の格子定数の揺らぎや格子面の傾き等を知ることができる。本実施形態によれば、試料Ｓをステップ的にω移動し、各ω位置において２θ／ωスキャンを実行するという測定手法を採ることにより、逆格子マップ測定を実行することができる。

１０．逆格子マップ測定（φステップ，２θ／ωスキャン）
図３において、試料Ｓをステップ的にφ移動（すなわち面内移動）し、各φ位置において２θχ／φスキャンを実行するという測定手法を採ることにより、逆格子マップ測定を実行することができる。

１１．広域逆格子マップ測定
図３において、試料Ｓをステップ的にχ移動し、各χ位置において２θ／ωスキャンを実行するという測定手法を採ることにより、広域逆格子マップ測定、すなわち逆格子空間内の広い範囲を測定対象とすることができる逆格子マップ測定を実行することができる。

１２．反射率測定
Ｘ線に対する物質の屈折率は１よりわずかに小さく、極めて浅い角度で物質にＸ線が入射すれば、全反射が起こる。Ｘ線反射率は、全反射近傍のＸ線反射強度を測定することによって求めることができる。全反射近傍での物質に対するＸ線の侵入深さは、表面から１０〜１００ｎｍ程度と極めて浅く、物質の表面近傍や、薄膜等の評価にＸ線反射率測定が有効である。

反射率測定においては、試料ＳへのＸ線入射角度ωを、例えばω＝０．１°〜４°程度の微小角度に設定し、試料ＳでＸ線を全反射させて、その反射Ｘ線をＸ線検出器によって検出する。この反射率測定装置において、厳密に単色化されたＸ線によって試料Ｓを照射し、さらに、試料Ｓから出たＸ線から所定の角度分解能を満たすＸ線だけを選択してＸ線検出器へ供給するようにすれば、信頼性の高い反射率データを得ることができる。

本実施形態では、２θ／ωスキャン、すなわち２θスキャンとωスキャンとを連動して実行することにより、反射率測定が行われる。

１３．透過小角散乱測定
物質によっては、それにＸ線を照射したときに入射Ｘ線の光軸を中心とする小角度領域、例えば０°〜５°程度の角度領域において散乱Ｘ線が発生することがある。例えば、物質中に１０〜１０００Å程度の微細な粒子や、これに相当する大きさの密度の不均一な領域が存在すると、入射線方向に散漫な散乱、いわゆる中心散乱が生じる。この中心散乱は粒子の内部構造には無関係で粒子が小さい程広がる。本実施形態では、Ｘ線検出器１７を２θスキャンさせることにより、小角散乱測定を行うこと、特に試料を透過する方向に発生した散乱線を測定することができる。

（演算制御系）
図１において、メモリ５の中に、各種のプログラムソフト、ファイル等がそれぞれにとって必要な容量の領域内に記憶されている。図では、便宜的に１つのメモリ内に各種のソフト、ファイル等を描いているが、実際には、必要に応じて複数の記憶媒体に分けてそれらのプログラムソフトが記憶される。

具体的には、メモリ５内には、測定ソフトウエア３７、材料評価テーブル３８、測定支援ソフトウエアとしてのウィザードプログラム３９、条件ファイル４０、測定データファイル４１、及び解析データファイル４２が設定されている。

測定ソフトウエア３７は、ＣＰＵ２によって所定の機能を実現させるプログラムソフトであって、具体的には、上述した Out-of-plane測定、In-plane測定、ロッキングカーブ測定等といった各種の測定手法を個別に実行するためのプログラムソフトである。

材料評価テーブル３８は図５に模式的に示すデータテーブルであって、分析対象となり得る材料の名称データと、その材料が属する材料分野の名称のデータと、材料に対して実行されるべき評価の名称（例えば、定性分析、結晶性評価、格子歪評価等）のデータと、材料に対して実行されるべき測定手法（例えば、Out-of-Plane測定、ロッキングカーブ測定、In-Plane測定等）の名称のデータと、測定手法に付随するＸ線光学系の名称のデータとの、それぞれの対応関係を記憶している。この材料評価テーブル３８については、後で詳しく説明する。

測定支援ソフトウエアとしてのウィザードプログラム３９は、測定条件を入力しようとする分析者すなわちユーザを支援するためのプログラムソフトである。具体的には、測定対象である試料についての材料分野の名称や材料の名称がユーザによって入力されたときに評価法をアドバイスしたり、評価法がユーザによって入力されたときに測定手法や使用する光学系についてアドバイスしたりする機能を実現するためのソフトウエアである。このウィザードプログラム３９についても、後で詳しく説明する。

条件ファイル４０は、ユーザによって入力されたり、ウィザードプログラム３９を使って入力されたりした測定条件を記憶するための記憶領域である。測定データファイル４１は、測定の結果として得られたデータを記憶するための記憶領域である。解析データファイル４２は、測定の結果として得られたデータすなわち測定データに対して何等かの解析処理が行われた場合に、その解析処理後のデータすなわち解析データを記憶するための記憶領域である。

（材料評価テーブル３８）
以下、材料評価テーブル３８について、図５に示す模式形式のテーブルを用いて詳細に説明する。

［第１列「材料分野」］
図５において、左端からの第１列は、「材料分野」の項目に属する複数の細目を縦に並べて示している。材料分野の細目としては、半導体エピタキシャル膜、半導体ポリクリスタル膜、半導体アモルファス膜、…、その他の材料分野の細目が列挙されている。材料分野の細目中、「バリア膜」は材料が多層である場合の各層間の保護膜のことである。「基板」は単結晶の基板である。「バルク」は多結晶の基板である。

［第２列「材料」］
左端からの第２列は、「材料」の項目に属する複数の細目を縦に並べて示している。材料の細目としては、上記の材料分野の個々の細目に属する材料が挙げられている。材料の名称は、例えば、Ｓｉ、Ｃｕ、ＦｅＳｉ_２、等といった化合物組成であったり、低分子、ナノ粒子、等のような特性的な呼称である。材料分野の細目と材料の細目との間には対応関係を示す線が引かれている。これらの線は、個々の材料分野の細目に属する材料が何なのかを示している。例えば、第１列の細目の上から７番目に上げられた材料分野「透明電極膜」の中には、第２列の細目の上から１１番目の材料「ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＣｄＯ、……」が属していることが示されている。
また、例えば、第１列目の「材料分野」の上から５番目の細目である「配線膜」の中には、第２列目の「材料」の上から９番目の細目である「Ｃｕ、Ａｌ、…」が属していることが示されている。

つまり、図１のメモリ５に格納された材料評価テーブル３８は、図５の第２列の材料の細目の個々が第１列の材料分野の細目のどれに属しているかが、全て記憶されている。

［第３列「評価」］
左端からの第３列は、「評価」の項目に属する複数の細目を縦に並べて示している。評価の細目としては、定性分析、結晶性評価、格子歪評価、…、その他の各種の評価細目が挙げられている。「定性分析」は材料中に何の物質が入っているかを求める分析である。「結晶性評価」は結晶子のサイズを評価することである。「方位・配向性評価」は結晶の方位及び配向性を評価することである。「格子歪評価」は結晶格子に歪が生じているかどうかを評価することである。「組成評価」は化学組成の評価（すなわち格子定数の評価）である。「格子定数評価」は結晶格子定数を評価することである。

「リラックス度評価」は次のような評価である。基板上に薄膜が形成されている場合に、その薄膜が基板のために歪むことがある。その歪量がある限度を超えると歪は一瞬にして開放される。この場合において、歪がどの量まで開放されるかを示す度合いがリラックス度である。

第２列の「材料」の細目の個々と第３列の「評価」の細目個々のうち互いに対応関係にあるもの同士が線で結ばれている。線で結ばれるのは１個の材料に対して１個の評価ではなく、１個の材料に対して複数の評価であり、逆に１個の評価に対して複数の材料である。図では、第２列の上から１１番目の材料細目『ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＣｄＯ、…』及びその他のいくつかの材料細目がそれぞれに複数の評価細目と直線で結ばれている様子が示されている。しかしながら、実際には、全ての材料細目のそれぞれが対応する複数の評価細目と直線で結ばれているものである。このことを正直に図５上に描いてしまうと、第２列と第３列との間を結ぶ線の数が多量になってしまい、ほとんど真っ黒になってしまって見難くなるので、図５では代表として材料細目『ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＣｄＯ、…』及びそれ以外のいくつかの材料細目と第３列の評価細目との対応状態だけを線で結んで示している。

つまり、図１のメモリ５に格納された材料評価テーブル３８は、図５の第２列の材料の細目の個々が第３列の評価のうちのどの評価を受ければ適切に評価されるのかということを、全ての材料細目に関して記憶している。

［第４列「測定手法」］
図５の左端からの第４列は、「測定手法」の項目に属する複数の細目を縦に並べて示している。提示されている個々の測定手法の細目、例えば「Out-of-Plane測定」等は、図３を用いて既述した測定手法の説明によって既に説明されているので、ここでの説明は省略する。

第３列の「評価」の細目の個々と第４列の「測定手法」の細目個々のうち互いに対応関係にあるもの同士が線で結ばれている。線で結ばれるのは１個の「評価」に対して１個の「測定手法」に限られるものではなく、１個の「評価」に対して複数の「測定手法」となることもあり、逆に１個の「測定手法」に対して複数の「評価」となることもある。

図５では、例えば第３列の上から１番目の評価細目『定性分析』が第４列の上から１番目の「Out-of-Plane測定」と３番目の「In-Plane測定」とに結びついている様子が描かれている。これは、定性分析はOut-of-Plane測定又はIn-Plane測定を行えば適正に行われることを示している。

また、第３列の８番目の「膜厚評価」と９番目の「ラフネス評価」と１０番目の「密度評価」はいずれも第４列の１２番目の「反射率測定」と結びついている。これは、膜厚評価、ラフネス評価及び密度評価の３項目は反射率測定を行えば適正に行われることを示している。

つまり、図１のメモリ５に格納された材料評価テーブル３８は、図５の第３列の評価が第４列の測定手法のうちのどの測定手法を行えば適切に実現されるかということを、全ての評価細目に関して記憶している。

［第５列「光学系」］
図５の左端からの第５列（すなわち最右端の列）は、「光学系」の項目に属する複数の細目を縦に並べて示している。例示されている光学系は、「中分解能ＰＢ／ＲＳ」（"PB"は Parallel Beam で "RS" は Receiving Slit）、「中分解能ＰＢ／ＰＳＡ」（"PB" は Parallel Beam で "PSA" はParallel Slit Analyzer）、「高分解能ＰＢ-Ｇｅ（２２０）×２／ＲＳ」、「高分解能ＰＢ-Ｇｅ（４００）×２／ＲＳ」、「超高分解能ＰＢ-Ｇｅ（２２０）×４／ＲＳ」、「超高分解能ＰＢ-Ｇｅ（４４０）×４／ＲＳ」、「超高分解能ＰＢ-Ｇｅ（４４０）×４／ＲＳ」、「小角散乱」、「集中法」、「中分解能ＰＢ-focus」、「中分解能ＰＢ-focus／PSA」である。

第４列の「測定手法」の細目の個々と第５列の「光学系」の細目個々のうち互いに対応関係にあるもの同士が線で結ばれている。線で結ばれるのは１個の「測定手法」に対して１個の「光学系」に限られるものではなく、１個の「測定手法」に対して複数の「光学系」となることもあり、逆に１個の「光学系」に対して複数の「測定手法」となることもある。

図５では、例えば第４列の上から１番目の測定手法細目『Out-of-Plane測定』が第５列の上から１番目の「中分解能ＰＢ／ＲＳ」に結びついている。これは、「中分解能ＰＢ／ＲＳ」の光学系を用いて『Out-of-Plane測定』が行われることを示している。また、６番目の測定手法細目「極点測定」が第５列の１番目の「中分解能ＰＢ／ＲＳ」と３番目の「高分解能ＰＢ-Ｇｅ（２２０）×２／ＲＳ」とに結びついている。これは、「中分解能ＰＢ／ＲＳ」の光学系や「高分解能ＰＢ-Ｇｅ（２２０）×２／ＲＳ」の光学系を用いて『極点測定』が行われることを示している。

さらには、第４列の１２番目の測定手法細目「反射率測定」が第５列の１番目の「中分解能ＰＢ／ＲＳ」と３番目の「高分解能ＰＢ-Ｇｅ（２２０）×２／ＲＳ」と５番目の「超高分解能ＰＢ−Ｇｅ（２２０）×４／ＲＳ」とに結びついている。これは、「中分解能ＰＢ／ＲＳ」の光学系や「高分解能ＰＢ-Ｇｅ（２２０）×２／ＲＳ」の光学系や「超高分解能ＰＢ−Ｇｅ（２２０）×４／ＲＳ」の光学系を用いて『反射率測定』が行われることを示している。

なお、第５列の８番目の「小角散乱」は、回折角度２θの小角領域（例えば、２θ＝０°〜５°程度の領域）における散乱線を検出するのに適した光学系である。また、９番目の「集中法」は、Ｘ線源から出て試料で回折して受光スリットの所に集光したＸ線をＸ線検出器で検出するのに適した光学系である。

また、第４列と第５列との間で関連を示す線を全ての細目に関して表示すると、線の数が多くなり過ぎて、見難くなるので、図５では代表となるいくつかの線だけを示している。

以上から分かるように、図１のメモリ５に格納された材料評価テーブル３８は、図５の第４列の測定手法に第５列の光学系のうちのどの光学系を付設すれば良いかということを、全ての測定手法細目に関して記憶している。

図５に示したデータテーブル、すなわち図１のメモリ５内の材料評価テーブル３８に記憶されたデータテーブルは、本発明者が根拠無く勝手に決めたことではなく、本発明者の実験及び経験の賜物である。表１は、本発明者が実験の結果及び経験の結果として知見した成果を示しており、図５のデータテーブルは、まさにこの知見に基づいて定められたものである。なお、表１は本発明者が獲得した結果の一部分である。

表１は、或る材料に対して、実際に多くの場合、どのような評価が行われ、さらに、どのような測定手法が採用されているかを示している。例えば、材料分野「透明電極膜」に属する材料「ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＣｄＯ、…」は、
（１）「方位解析・配向性評価」によって頻繁に評価されており、
（２）「定性分析評価」、「結晶性評価」、「格子歪評価」、「膜厚評価・海面評価」及び「密度評価」のそれぞれによってかなり頻繁に評価されており、
（３）「固溶体組成評価」及び「格子定数評価」によって時々評価されている。図５のデータテーブルは、このような本発明者の知見に基づいて決められたものである。

また、例えば、材料分野の１つである「配線膜」に属する材料「Ｃｕ、Ａｌ、…」は、
（１）「方位解析・配向性評価」によって頻繁に評価がなされており、
（２）［定性分析評価」、［結晶性評価」、「格子歪評価」、「膜厚評価・界面評価」及び「密度評価」のそれぞれによっても、かなり頻繁に評価がなされており、
（３）「固溶体評価」及び「格子定数評価」によっても時々、評価がなされている。図５のデータテーブルは、このような本発明者の知見に基づいて決められたものである。

（ウィザードプログラム３９）
図１のメモリ５内に格納されたウィザードプログラム３９は、本Ｘ線分析装置１の使い方を分析者すなわちユーザに対してディスプレイ９による画像表示を利用して段階を追って説明支援するためのプログラムソフトである。

具体的には、ウィザードプログラム３９は、図６に示すように、まず、ステップＳ０１で材料分野選択ルーチンを実行する。このルーチンでは、ます、図７に示すような材料分野選択画面４５が図１のディスプレイ９の画面上に表示される。この画面内には、図５のデータテーブルの第１列内に記憶されている材料分野の細目が表示される。ユーザは希望する材料分野に対応した選択ボタン４６ａを図１のマウス１１を用いて選択する。選択した条件は図１の条件ファイル４０に記憶される。

次に、制御はステップＳ０２の材料選択ルーチンへ進む。このルーチンでは、図８に示すような材料選択画面４７ａが表示される。この材料選択画面４７ａは、図７の材料分野選択画面４５において［透明導電膜」が選択された場合に表示される材料選択画面である。この画面内には、図７で選択された材料分野に属する図５の第２列内の材料が表示される。図では、「その他」を除いて３個の材料の名称が表示されているが、「その他」をクリックすれば、隣のウィンドウにその他の材料名が表示が表示される。ユーザは希望する材料に対応した選択ボタン４６ｂを図１のマウス１１を用いて選択する。選択した条件は図１の条件ファイル４０に記憶される。

また、例えば、図７の材料分野選択画面４５において「配線膜」が選択された場合には、材料選択ルーチンにおいて、図９に示すような材料選択画面４７ｂが表示される。この画面内には、図７で選択された材料分野に属する図５の第２列内の材料が表示される。図９では、「その他」を除いて２個の材料の名称が表示されているが、「その他」をクリックすれば、隣のウィンドウにその他の材料名が表示される。ユーザは、希望する材料に対応した選択ボタン４６ｅを図１のマウス１１を用いて選択する。選択した条件は、図１の条件ファイル４０に記憶される。

次に、制御はステップＳ０３の材料情報入力ルーチンへ進む。このルーチンでは、図１０に示すような入力画面４８が表示される。ユーザは、指示に応えて、材料の厚さ、幅、及び高さを所定欄４９に入力する。入力した条件データは図１の条件ファイル４０に記憶される。

次に、制御はステップＳ０４の評価項目選択ルーチンへ進む。このルーチンでは、図１１に示すような評価項目選択画面５０が表示される。この画面内には、図５のデータテーブルの第３列内に記憶されている評価の細目が表示される。より具体的には、図８で選択した材料名に対応した評価の細目が表示される。ユーザは希望する評価に対応した選択ボタン４６ｃを図１のマウス１１を用いて選択する。選択した条件は図１の条件ファイル４０に記憶される。

なお、本実施形態では、図１１において、いずれかの評価がチェックされたとき、図１２に示すように、チェックされた評価を説明するための画像５１がウィンドウとして表示されることになっている。これにより、ユーザは、入力ミスを起こすこと無く操作を行うことができる。この場合、画像５１の画面内には個々の評価処理に先立って決めておく必要がある条件の選択画面５７が含まれている。ユーザはこれらの選択画面５７を通して希望する条件を入力できる。

次に、制御はステップＳ０５の自動解析の設定ルーチンへ進む。このルーチンでは、図１３に示すような自動解析設定画面５２が表示される。この表示には、ステップＳ０４の評価項目選択ルーチンにおいてユーザが選択した評価項目が表示される。表示された評価項目に対してユーザがコンピュータによる自動解析を希望する場合には、ユーザは自動解析を希望する評価項目に対応する選択ボタン４６ｄにチェックを入れる。

次に、制御はステップＳ０６の選択項目の確認ルーチンへ進む。このルーチンでは、図１４に示すような選択項目確認画面５３が表示される。この画面において、これまでの過程でユーザによって選択された測定条件が一覧の形式で表示される。ユーザがこの測定条件に対して修正を希望するのであれば、戻るボタン５４をクリックすることにより、元のルーチンへ戻ることができる。ユーザが表示された測定条件に同意する場合は、完了ボタン５５ａをクリックする。

以上の制御フローにおいて、少なくともステップＳ０４の評価項目選択ルーチンが終了すると、コンピュータは図５においてユーザが選定した「材料分野」、「材料」及び「評価」のそれぞれの名称から、必要である「測定手法」及び「光学系」のそれぞれの名称をプログラムに従って特定する。

図１６は、そのような測定手法等の特定のための演算フローの一例を示している。図１６は、特に、ユーザが「材料分野」として透明電極膜を選択し、「材料」としてＺｎＯを選択した場合を例示している。

例えば、ユーザが図１１の評価項目選択で評価として定性分析を選び、さらに図１２の詳細条件設定で測定手法としてOut-of-Plane 測定を選べば、コンピュータはプログラムに従って、ＰＢ／ＲＳの光学系調整を行う工程、通常の試料位置調整を行う工程、そして汎用の Out-of-Plane 測定を行う工程の各工程を選定する。

また、例えば、ユーザが図１１の評価項目選択で評価として膜厚評価を選び、図１０の情報入力で１００ｎｍ以下を選べば、コンピュータはプログラムに従って、ＰＢ／ＲＳの光学系調整を行う工程、通常の試料位置調整を行う工程、そして反射率測定を行う工程を選定する。

以上の説明から理解されるように、本実施形態のＸ線分析装置は、従来のＸ線分析装置における次のような現状に立脚している。
（１）対象としている材料分野が、例えば図５の第１列に示すように多岐にわたっている。
（２）近時のＸ線分析装置では、実現できる評価内容が、例えば図５の第３列に示すように非常に多い。
（３）各評価内容ごとの測定順序は、ほぼ確立されている。例えば、膜厚評価、密度評価、ラフネス評価の各評価は、光学系選択・調整→試料位置調整→反射率測定→反射率解析の手順にて行われる。
（４）各種の調整ツール及び測定ツールは現状でも予め用意されているが、具体的な調整内容及び測定内容は材料と評価とによって様々であり、それらを決定することは熟練者でも難しく、ましてや未熟練者にとっては極めて困難である。

そのような現状に鑑み、本実施形態では次の処理を行っている。
（Ａ）作業の入り口を材料分野及び材料とし、必要とされる評価項目及び詳細情報についてウィザード形式で（すなわち、各段階で質疑応答を行いながら）随時に質問して、測定の流れ及び測定条件を確定させている。
（Ｂ）すなわち、様々な選択肢を含む測定の流れ及び測定条件をライブラリ化（すなわちデータテーブル化）している。なお、選択された材料については材料データベースから測定に必要な情報（例えば指数値や２θ値）を取得している。
このような処理により、測定経験の無いユーザでも評価項目の流れ及び測定条件を自分の材料に沿った最適な状態へ簡単に組立てることができる。

さて、図１４において完了ボタン５５ａがクリックされると、制御は図６のステップＳ０７のマクロ作成ルーチンへ進む。このマクロ作成ルーチンにおいて、図１のＣＰＵ２は、Ｘ線測定系８へ伝送すべき測定の手順を指示する指令をマクロとして定義する。マクロとは、周知の通り、複数の命令で構成される処理を予め１つの命令として定義して成る簡易なプログラムである。マクロの生成が終了し、ユーザによって完了ボタン５５ａがクリックされると、作成されたマクロ５６がプログラム中に記述される。作成されたマクロは図１５に符号５６で示すように画面上に表示できる。以下、マクロについて詳しく説明する。

（測定マクロの第１実施形態）
基本的に、ＣＰＵ２は、図５の材料情報（第１列「材料分野」及び第２列「材料」）が決まり、評価（第３列）が決まり、そして測定手法（第４列）及び光学系（第５列）が決まると、マクロを作成する。

例えば、図５において、第３列の「評価の選択」で「結晶相を調べる評価」が選択され、第４列の「測定手法の選択」で「In-Plane測定」が選定された場合は、例えば、図１７（ａ）に示すマクロが作成される。

また、第３列の「評価の選択」で「格子定数を調べる」が選択され、第４列の「測定手法の選択」で「面内方向」が選定された場合は、例えば、図１７（ｂ）に示すマクロが作成される。

さらに、第３列の「評価の選択」で「配向度を調べる」が選択され、第４列の「測定手法の選択」で「面内方向」が選定された場合は、例えば、図１７（ｃ）に示すマクロが作成される。

図１７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各マクロは、それぞれ、符号１〜４の４つのステップによって構成されている。これらのステップは、マクロを構成するパーツ（すなわち部品）としてのステップなので、本明細書ではこれらの個々のステップをパーツステップと呼ぶことがある。

上記の３つのマクロの場合は、図５の第３列の評価の選択において１種類の評価が選択された場合のマクロの作成例を示している。ところが、評価の選択は１種類に限られるわけではなく複数種類の場合もある。例えば、図１７の（ａ）〜（ｃ）の３種類の評価が同時に選択される場合がある。この場合、マクロを作成する過程において何等の工夫も施さなければ、図１７の（ａ）〜（ｃ）の３種類のマクロを単に連続させることになるので、最終的なマクロは４×３＝１２個の工程から成るマクロとなる。

ここで、本発明者は、図１７の（ａ）〜（ｃ）の３種類のマクロにおいて、それぞれのマクロの工程１から工程３までは同じ、すなわち共通であることに注目した。つまり、図１７の（ａ）〜（ｃ）の３種類のマクロを連続して実行する場合には、各マクロの工程１から工程３までの処理は、わざわざ３回繰り返して行う必要は無く、１回だけ行えば用が足りるということである。

こうして共通する工程（すなわちパーツステップ）を１回だけ行うように設定すれば、全体的なマクロは図１８に示す状態になる。このマクロにおいて、所望とする共通のステップ１〜３は実行されたことになり、しかもそのステップを徒に重ねて実行することが無くなった。これにより、ユーザに作業的に大きな負担をかけることがなく、しかもマクロにおける制御の流れにも大きな負担をかけることなく、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）の３つのマクロに対応した３つの測定手法を実現できるようになった。

なお、上記説明では、同一のパーツステップ１〜３を１回だけ実行することにしたが、必要であるのは、同一のパーツステップ１〜３が３つの測定手法分だけ（すなわち３回分だけ）重ねて実行されることを回避すれば良い訳であり、従って、同一のパーツステップ１〜３を２回行うようにしても、ユーザ等の負担を軽減することは可能である。つまり、共通するパーツステップ１〜３は少なくとも１回、実行されれば良いということである。

図１８に示したマクロは、全体で６個の工程（パーツステップ）で済むことになる。こうして共通する工程を１回だけ実行するように設定することにより、手間を省くことが可能となり、さらに処理時間を短く減縮することが可能となった。

（測定マクロの第２実施形態）
図１９はマクロの作成に関する別の実施形態を示している。この実施形態では、図１９の（ａ）及び（ｂ）の２種類の評価が同時に選択される場合である。この場合、これら２種類のマクロでは工程１（パーツステップ１）及び工程２（パーツステップ２）が共通していて、それらを共通化することができる。

これらのマクロの工程（パーツステップ）３を見ると、それらの工程は互いに異なっているので、基本的には共通化できないものと考えられる。しかしながら、マクロ（ａ）の工程３は「インプレーン試料位置調整」であり、マクロ（ｂ）の工程３は「試料位置調整」である。この場合、調整精度を考えると、インプレーン試料位置調整の精度は試料位置調整の精度よりも高く設定する必要がある。このことは、インプレーン試料位置調整を行った後は、マクロ（ｂ）における工程３の試料位置調整を行わなくても、位置精度は十分に高いということである。

つまり、第１のマクロに含まれるパーツステップであるインプレーン試料位置調整のステップ３の機能は、第２のマクロに含まれるパーツステップである試料位置調整のステップ３の機能を包含している関係、すなわち第１マクロのステップ３の機能が第２マクロのステップ３の機能よりも広い機能あるいは高い機能になっているということである。

従って、本実施形態の場合は、図１９（ｃ）に示すように、最終的なマクロにおいて、工程１及び工程２は共通化し、工程３の試料位置調整に関しては、高精度であるインプレーン試料位置調整だけを一回、実行することにしている。この実施形態によれば、２種類のマクロを別々に行うことにすれば８個の工程（パーツステップ）を経なければならないところ、工程１及び工程２を共通化し、さらに工程３についても精度が高い方の一方の工程を実行することにしたので、工程数は５個で済む。このため、２種類のマクロを別々に実行する場合に比べて、ユーザの作業的な手間を省くことができ、さらに処理時間を短く減縮できる。

以上のように、本実施形態では、複数の評価が選択された場合は、マクロに工夫を加えることにより、最小の手間（すなわち、時間や部品交換等を最小にすること）で測定が可能になるように、測定の流れを最適化している。具体的には、選択された評価内容及び詳細情報から、複数の測定手法間で共通の工程は１回の実施によって各測定手法間で共用する。また、必要となる光学系が複数の光学系に及ぶ場合は、それぞれの光学系で測定できる項目にまとめている。このような処理により、測定経験の無いユーザでも評価項目の流れ及び測定条件を自分の材料に沿った最適な状態へ簡単に組立てることができる。

（Ｘ線測定の実行）
以上のようにして、図５の測定手法（第４列参照）及びそれに付随した光学系（第５列参照）が決まると、その情報が図１の測定ソフトウエア３７へ伝送され、さらに測定ソフトウエア３７は決められた測定手法を実現するための情報をＸ線測定系８へ伝送する。これにより、Ｘ線測定系８は決められた条件に従って決められた測定手法を実現し、その結果、ユーザが所望する測定データが求められる。

以上の説明から理解されるように、本実施形態によれば、材料分野の名称及び材料の名称を入力するだけでその材料に適した評価法（例えば、定性分析、結晶性評価等）を誰でもが簡単且つ正確に認識でき、さらに、その材料に適した測定手法を簡単且つ正確に認識できる。

特に、本実施形態では、材料分野の名称及び材料の名称の両方に基づいて評価の名称を選定することにしたので、材料に対して適切な評価法を特定できる。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、Ｘ線測定系８は図２に示した構成のものに限られない。Ｘ線測定系８は、複数の測定手法を実現できる機能を持っていさえすれば他の任意の構成とすることができる。

１．Ｘ線分析装置、 ２．ＣＰＵ（演算制御手段）、 ３．ＲＯＭ、 ４．ＲＡＭ、 ５．メモリ、 ８．Ｘ線測定系、 ９．ディスプレイ（画像表示手段）、 １０．キーボード（入力手段）、 １１．マウス（入力手段）、 １２．データバス、 １５．ゴニオメータ（測角器）、 １６．Ｘ線発生装置、 １７．Ｘ線検出器、 １８．フィラメント、 １９．ターゲット、 ２２．入射光学系、 ２３．受光光学系、 ２４．ＣＢＯユニット、 ２５．モノクロメータ部、 ２６．入射光学ユニット、 ２７．入射スリットボックス、 ３０．第１受光スリットボックス、 ３１．第１受光光学ユニット、 ３２．第２受光光学ユニット、 ３３．第２受光スリットボックス、 ３４．アッテネータ部、 ３７．測定実行プログラム、 ３８．材料評価テーブル、 ３９．ウィザードプログラム、 ４０．条件ファイル、 ４１．測定データファイル、 ４２．解析データファイル、 ４５．材料分野選択画面、 ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ．選択ボタン、 ４７ａ，４７ｂ．材料選択画面、 ４８．入力画面、 ４９．入力所定欄、 ５０．評価項目選択画面、 ５１．説明ウィンドウ、 ５２．自動解析設定画面、 ５３．選択項目確認画面、 ５４．戻るボタン、 ５５ａ．完了ボタン、 ５６．マクロ、 Ｆ．Ｘ線源、 Ｒ１．入射Ｘ線、 Ｒ２．回折Ｘ線、 Ｓ．試料、 θ．Ｘ線入射角、 ２θ．回折角、

Claims (5)

1. 複数の測定手法を実現する機能を持ったＸ線分析装置において、
   部品を変えること及び／又は部品の動きを変えることによって複数の測定手法を実現する測定系と、
   前記複数の測定手法のうちの個々を選択的に実現する測定ソフトウエアと、
   前記測定手法を実現するためのマクロを作成するマクロ作成手段と、を有しており、
   前記マクロ作成手段は、
   複数のパーツステップから成り前記複数の測定手法の個々を実現するためのマクロを作成し、さらに
   前記複数の測定手法の少なくとも２つを実現する場合であって、各測定手法に対応するマクロが同一のパーツステップを含んでいるときには、それらの同一のパーツステップの少なくとも１つの実行を省略し、各測定手法間で異なっているパーツステップを順次に実行するというマクロを作成する
   ことを特徴とするＸ線分析装置。
2. 複数の測定手法を実現する機能を持ったＸ線分析装置において、
   部品を変えること及び／又は部品の動きを変えることによって複数の測定手法を実現する測定系と、
   前記複数の測定手法のうちの個々を選択的に実現する測定ソフトウエアと、
   前記測定手法を実現するためのマクロを作成するマクロ作成手段と、を有しており、
   前記マクロ作成手段は、
   複数のパーツステップから成り前記複数の測定手法の個々を実現するためのマクロを作成し、
   前記複数の測定手法の少なくとも２つを実現する場合であって、各測定手法に対応するマクロのうちの１つである第１マクロに含まれるパーツステップの機能が他のマクロである第２マクロに含まれるパーツステップの機能を包含するような機能であるときには、第２マクロに属するパーツステップは用いずに、第１マクロに属するパーツステップを用い、さらに各測定手法間で異なっているパーツステップを順次に実行するというマクロを作成する
   ことを特徴とするＸ線分析装置。
3. 前記部品は、Ｘ線を発生するＸ線源、入射光学系内に配置される部品、測定対象である試料、受光光学系内に配置される部品、及びＸ線を検出するＸ線検出手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＸ線分析装置。
4. 前記入射光学系内に配置される部品はスリット及びモノクロメータを含み、前記受光光学系内に配置される部品はアナライザ、スリット及びアッテネータを含むことを特徴とする請求項１から請求項３の少なくとも１つに記載のＸ線分析装置。
5. 前記パーツステップは、前記マクロを構成する複数のステップの個々のことであることを特徴とする請求項１から請求項４の少なくとも１つに記載のＸ線分析装置。

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