JP6025211B2 - X線トポグラフィ装置 - Google Patents
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Description
S≧1.5N
である。
入射光学系4は、X線管11と、多層膜ミラー12と、スリット部材13とを有している。X線管11は、陰極であるフィラメント14と、陽極であるターゲット15とを有している。通電によってフィラメント14から電子が放出され、その電子がターゲット15の表面に当たった領域がX線焦点Fであり、このX線焦点FからX線が放射される。X線焦点FがX線源として機能する。放射されたX線はX線窓16からポイントフォーカスのX線として取り出される。こうして取り出されたX線の焦点は微小焦点であり、その焦点サイズは直径100μmの円に収まる大きさである。X線焦点Fから試料Sまでの距離D1は800mmである。
試料台5に測定対象である試料結晶(以下、単に試料ということがある)Sが取り付けられている。試料台5は模式的に描かれている。試料Sの厚さd1は例えば、0.2〜2.0mmである。試料Sは図1の紙面を貫通する方向へ延在している。試料S内に存在する複数の結晶格子面kのそれぞれはおおよそ試料Sの厚さd1の方向に沿って延びている。また、それらの結晶格子面kは試料Sの厚さd1の方向におおよそ直交する方向に沿って互いに等間隔で平行に並んでいる。
受光光学系6は2次元X線検出器21を有している。2次元X線検出器21は図1の紙面を貫通する方向へ延在しており、試料Sから出たX線、すなわち回折X線R4を平面的、すなわち2次元的に受光する。この2次元X線検出器21は、例えばフォトンカウンティング型ピクセル2次元X線検出器(すなわち、パルス計数型ピクセルアレイ2次元検出器)や、2次元CCD検出器によって形成できる。
制御系3は、本実施形態ではコンピュータによって構成されている。具体的には、制御系3は、CPU24と、ROM(Read Only Memory)25と、RAM(Random Access Memory)26と、メモリ27と、それらを結ぶバス28とを有している。メモリ27はハードディスク等といった機械式メモリや、半導体メモリ、等によって形成されている。バス28には、画像表示手段の1つであるプリンタ29及び画像表示手段の他の1つであるディスプレイ30が接続されている。
次に、図1のX線トポグラフィ装置1の動作を図3のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS1において初期調整を行って図1の各要素を所定の初期位置に配置する。次に、オペレータによって開始の指示がされていれば(ステップ2でYES)測定を開始する。
ステップ移動間隔:10μm
取得した2次元断面画像(セクショントポグラフィ像):400枚
1枚の2次元断面画像のための測定時間:50秒
視野:4mm×6mm
この写真において長い線は転位がこの平面内で延びていることを示しており、ドットは転位が試料の厚さ方向に延びていることを示している。
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、図1の多層膜ミラー12は図2に示した形状の多層膜ミラーに限られず、必要に応じて任意の形状とすることができる。また、図3に示した制御の流れは1つの実施例であり必要に応じて改変できる。
SiC基板上にSiCエピタキシャル膜を約10μm成長させて成る結晶、すなわち基板と膜が同じ結晶であるホモエピタキシャル結晶を試料として、図1のX線トポグラフィ装置によって測定を行った。その結果、エピタキシャル膜の表面近傍において図10に示す第2の2次元画像が得られた。エピタキシャル膜と基板の1つの界面において図11に示す第2の2次元画像が得られた。エピタキシャル膜と基板の他の1つの界面において図12に示す第2の2次元画像が得られた。基板の内部の1ヶ所において図13に示す第2の2次元画像が得られた。基板の内部の他の1ヶ所において図14に示す第2の2次元画像が得られた。そして、基板の裏側において図15に示す第2の2次元画像が得られた。
Claims (4)
- 試料の内部構造に対応してX線を用いて2次元画像を形成するX線トポグラフィ装置において、
前記試料を照射するX線を発生するX線源と、
前記試料と前記X線源との間に設けられた多層膜ミラーと、
前記試料と前記X線源との間に設けられておりX線の幅を規制するスリットを備えたスリット部材と、
前記試料から出たX線を2次元的に検出する2次元X線検出手段と、
前記試料と当該試料を照射するX線とを相対的にステップ的に移動させることにより、前記試料を複数のステップ位置へ順次に移動させる試料移動手段と、
を有しており、
前記X線源は微小焦点からX線を発生し、
前記多層膜ミラーは、前記X線源から出たX線から単色で平行で強度の強いX線を形成し、
前記多層膜ミラーがX線を平行化する方向は前記スリット部材のスリットの幅方向であり、
前記試料移動手段によって移動する試料のステップ幅は前記スリットの幅よりも小さくなっており、
前記微小焦点の大きさの値、前記スリットの幅の値、及び前記多層膜ミラーから出射されるX線の強度の値の各値の組み合わせは、前記2次元X線検出手段が1分以下の所定時間内でX線を受光したときに得られるX線画像のコントラストを、当該X線画像を観察する上で十分なコントラストとすることができる値の組み合わせである
ことを特徴とするX線トポグラフィ装置。 - 前記複数のステップ位置における各ステップ位置で前記試料にX線を前記所定時間照射し、そのときに当該試料から出るX線を前記2次元X線検出手段によって検出することにより、各ステップ位置に関する2次元断面画像を取得し、
それら複数の2次元断面画像を並べて3次元画像を形成し、
当該3次元画像に関して測定によって得られた面とは別の平面に沿ってデータを取り出して第2の2次元画像を取得する
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。 - 前記第2の2次元画像に基づいて転位密度を算出することを特徴とする請求項2記載のX線トポグラフィ装置。
- 前記微小焦点は直径が100μmの円に収まる大きさの焦点であり、前記スリットの幅は10〜50μmである
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のX線トポグラフィ装置。
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