JP6032404B2 - X-ray crystal analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、X線結晶分析方法に関する。 The present invention relates to an X-ray crystal analysis method.
現在の先端デバイスにおいては、シリコンや窒化ガリウムなどに代表される無機物半導体だけでなく、機能高分子・有機金属錯体などの有機物も使用されている。 In current advanced devices, not only inorganic semiconductors such as silicon and gallium nitride, but also organic substances such as functional polymers and organometallic complexes are used.
一般に、前者は単結晶に近い材料であり、薄膜として形成した場合でもエピタキシャルに近い状態で結晶が成長でき、非常に結晶性が良い。一方、後者は、結晶性が低い。このような材料を用いたデバイス開発では、材料の結晶性や結晶配向性だけでなく、結晶の量及び結晶の深さ方向の分布がデバイスの電気特性や応力特性に大きな影響を与える。材料の結晶を評価する代表的な手法はX線回折法である。 In general, the former is a material close to a single crystal, and even when formed as a thin film, the crystal can be grown in an epitaxial state, and the crystallinity is very good. On the other hand, the latter has low crystallinity. In device development using such materials, not only the crystallinity and crystal orientation of the material, but also the amount of crystals and the distribution in the depth direction of the crystals have a great influence on the electrical characteristics and stress characteristics of the device. A typical method for evaluating a crystal of a material is an X-ray diffraction method.
X線回折法を用いる結晶分析法において、試料の表面近傍及び試料の表面から深さ方向の構造を評価する手法として、微小角入射X線回折法がある。微小角入射X線回折法は、X線を試料に対して浅い角度で入射し、試料に対するX線の侵入深さを小さく抑えることにより薄膜からの回折X線を敏感に測定する手法である。 In the crystal analysis method using the X-ray diffraction method, there is a small angle incident X-ray diffraction method as a method for evaluating the structure near the surface of the sample and in the depth direction from the surface of the sample. The small-angle incident X-ray diffraction method is a method for sensitively measuring diffracted X-rays from a thin film by making X-rays incident on a sample at a shallow angle and suppressing the penetration depth of the X-rays into the sample.
X線の入射角が試料の全反射臨界角よりも小さい場合、X線の侵入深さは数nmのオーダーである。全反射臨界角を超えてX線の入射角を大きくすることにより、X線の侵入深さを100nm〜数μmの深さに変化させることができる。従来は、この現象を利用し、全反射臨界角度近傍にX線の入射角を制御することにより、X線の侵入深さに対応した試料領域からのX線回折を取得し、薄膜及び表面近傍の結晶に関する情報を得ていた。 When the X-ray incident angle is smaller than the total reflection critical angle of the sample, the X-ray penetration depth is on the order of several nm. By increasing the incident angle of X-rays beyond the total reflection critical angle, the penetration depth of X-rays can be changed from 100 nm to several μm. Conventionally, by utilizing this phenomenon and controlling the X-ray incident angle near the total reflection critical angle, X-ray diffraction from the sample region corresponding to the penetration depth of the X-ray is obtained, and the thin film and the surface vicinity. I got information about the crystals.
全反射臨界角度近傍にX線の入射角を制御する上記の方法では、X線の侵入深さに対応した領域の結晶の有無を検出することができる。しかし、全反射臨界角近傍では角度を少し高くしてもX線の侵入深さが2桁程度急激に変化するため、深さ方向の結晶分布を高い精度で決めることが困難であった。 In the above method of controlling the incident angle of X-rays near the total reflection critical angle, it is possible to detect the presence or absence of crystals in a region corresponding to the penetration depth of X-rays. However, even if the angle is slightly increased near the total reflection critical angle, the X-ray penetration depth changes abruptly by about two orders of magnitude, making it difficult to determine the crystal distribution in the depth direction with high accuracy.
本発明の目的は、結晶及び構造秩序を持つ試料の表面から深さ方向の結晶の分布を従来よりも高い精度で測定するためのX線結晶分析方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an X-ray crystal analysis method for measuring the crystal distribution in the depth direction from the surface of a sample having a crystal and a structural order with higher accuracy than before.
本実施形態の1つの観点によれば、結晶及び構造秩序を持つ試料の表面の設定箇所に対し、全反射臨界角を基準にした設定範囲の入射角でX線を入射し、前記試料からの所望の回折角度で回折する回折X線の強度を測定し、前記入射角に対する前記回折X線の強度の変化を示す測定X線回折強度プロファイルを取得し、前記試料の前記設定箇所において前記入射角の前記設定範囲で全面反射した前記X線の反射強度を測定し、前記入射角とX線反射強度の関係を示すX線反射強度プロファイルを取得し、前記X線反射強度プロファイルを解析することにより前記試料中の深さ方向の密度分布を決定し、前記試料中の前記X線に対する屈折率を求め、前記試料中に形成される前記X線による電場強度と前記入射角の関係を示す電場強度分布を計算し、前記試料中の結晶量の深さ分布を仮定し、前記結晶量の深さ分布を重み因子として前記電場強度分布に乗算して求められた乗算結果を前記試料の深さに対して厚みの積分を実行することにより、前記設定範囲の前記入射角とX線回折強度の関係を計算して計算X線回折強度プロファイルを取得し、前期計算X線回折強度プロファイルが前記測定X線回折強度プロファイルに一致するように、前記結晶量の深さ分布を変化させてパラメータフィッティングを実施し、前期計算X線回折強度プロファイルが前記測定X線回折強度プロファイルに一致させる前記結晶の深さ分布を前記試料の深さ方向の最終結晶量分布として決定する処理を含むX線結晶分析方法が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解されるものである。
According to one aspect of the present embodiment, X-rays are incident on a set point on the surface of a sample having a crystal and a structural order at an incident angle in a set range with reference to the total reflection critical angle, and from the sample. The intensity of the diffracted X-ray diffracted at a desired diffraction angle is measured, a measured X-ray diffraction intensity profile indicating a change in the intensity of the diffracted X-ray with respect to the incident angle is obtained, and the incident angle at the set location of the sample By measuring the reflection intensity of the X-rays that are totally reflected in the set range, obtaining an X-ray reflection intensity profile indicating the relationship between the incident angle and the X-ray reflection intensity, and analyzing the X-ray reflection intensity profile The density distribution in the depth direction in the sample is determined, the refractive index for the X-ray in the sample is obtained, and the electric field strength showing the relationship between the electric field intensity due to the X-ray formed in the sample and the incident angle Total distribution Assuming a depth distribution of the amount of crystals in the sample, the multiplication result obtained by multiplying the electric field intensity distribution by using the depth distribution of the amount of crystals as a weighting factor is a thickness with respect to the depth of the sample. To obtain a calculated X-ray diffraction intensity profile by calculating the relationship between the incident angle and the X-ray diffraction intensity of the set range, and the previously calculated X-ray diffraction intensity profile is the measured X-ray diffraction intensity. The depth distribution of the crystal amount is changed so as to match the profile, parameter fitting is performed, and the depth distribution of the crystal that the X-ray diffraction intensity profile calculated earlier matches the measured X-ray diffraction intensity profile is changed. An X-ray crystal analysis method is provided that includes a process for determining a final crystal content distribution in the depth direction of a sample.
The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is to be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention.
本実施形態によれば、X線照射による得られるデータを用いることにより、有機物の表面から深さ方向の結晶の分布を決定することができる。また、互いに異なる結晶配向を持つ結晶の深さ分布を決定することができる。 According to the present embodiment, the distribution of crystals in the depth direction from the surface of the organic substance can be determined by using data obtained by X-ray irradiation. It is also possible to determine the depth distribution of crystals having different crystal orientations.
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。図1は、実施形態に係るX線結晶分析方法を実施する試験装置の一例を示す斜視図である。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a test apparatus for performing the X-ray crystal analysis method according to the embodiment.
図1において、X線源1は、その前方に置かれた試料10の表面にX線をビーム状に出射し、その表面に対する出射角θを調整できる構造を有している。試料10に対してX線源1と反対側には、CCDアレイのようなX線検出素子アレイを含むX線検出器3が試料10から反射されたX線を受光する向きに配置されている。また、X線光源1の出射角θとX線検出器3の検出値に基づいて、試料10内の結晶分布を求める演算部4がX線源1とX線検出器3に接続されている。なお、図1において、X線検出器3に示す一点鎖線の横線は試料10上面の延長上にある面内の位置を示し、それより上の領域はその面外の領域を示している。
In FIG. 1, an
試料10の中に複数の微結晶が存在する場合には、試料10に照射されたX線の一部は回折X線となって試料10の外に放出される。試料10におけるX線の入射角θが、試料10の表面における全反射臨界角に近い場合、試料10からは回折X線の他に、試料10表面で鏡面反射する成分X0が存在する。鏡面反射は、図1に示したX線検出器3の一転鎖線に示す位置に照射される。また、X線の照射角θを0°から大きくしてゆくほど試料10内でのX線の入射深さが深くなる。
When there are a plurality of microcrystals in the
試料10として、図2に例示されるような構造、即ち、ガラス基板11上に酸化インジウム・スズ(ITO)透明導電層12、酸化モリブデン(MoO3)層13、有機物層14が順に形成された積層構造を使用する。この積層構造は、例えば有機薄膜太陽電池に利用される。有機物層14として、結晶及び構造秩序を持つ層、例えば、ポリカルバゾール共役系高分子であるPCDTBT、或いは、フラーレン誘導体であるPCBMが形成される。
As a
次に、X線結晶分析方法を図3に示すフローチャートに従って説明する。そのフローは、図1に示す演算部4により実行されてもよい。例えば、図3に示すフローを実行するためのプログラムをコンピュータの記憶部に格納し、CPU等により実行してもよい。
Next, the X-ray crystal analysis method will be described according to the flowchart shown in FIG. The flow may be executed by the
上記の構造を有する試料10の設定箇所に、波長0.14nmのX線ビームを全反射臨界角θc付近の入射角θで照射する(図3のS1、S2)。そして、図1のX線検出器3の破線の半円で示す回折角度17°に出現する試料10内の結晶からの回折X線の強度と出射角θの関係を測定し、図4に示すX線回折強度プロファイルを取得する(図3のS3)。図4では、入射角θは、全反射臨界角θcを基準としてその近傍の範囲、例えば約0.04°〜0.30°の範囲が設定される。この場合の全反射臨界角θcは、0.16°である。なお、試料10上でのX線の試料10表面に対する入射角の大きさは、X線源1からの出射角の大きさと同じ角度とする。
An X-ray beam having a wavelength of 0.14 nm is irradiated at an incident angle θ in the vicinity of the total reflection critical angle θc (S1 and S2 in FIG. 3) on a set portion of the
図4の横軸は、試料10の表面に対するX線の入射角θの大きさを示し、縦軸は標準化された回折X線の強度を示している。入射角θが0.00°〜約0.14°までの範囲では、回折角度17°での回折X線の強度はほぼゼロである。さらに、入射角θが約0.15°から約0.18°の間で下方の透明導電層12に依存するピークを有し、約0.18°から約0.25°まで回折X線強度が振動しながら減少している。さらに、約0.25°以上では一定強度をほぼ維持している。振動を有する回折X強度プロファイルは、試料10の深さ方向に結晶分布が存在することを反映しているが、このままでは深さ方向(厚み方向)の結晶量の分布については不明である。
The horizontal axis of FIG. 4 indicates the magnitude of the incident angle θ of the X-ray with respect to the surface of the
次に、試料10において図4に示した測定時に照射された箇所にX線を照射し、入射角θを変えて試料表面で鏡面反射するX線強度を測定すると、図5に示すようなプロファイルが得られる(図3のS4)。図5において、縦軸のX線の鏡面反射強度は対数目盛で示され、入射角θが約0.16°より大きくなると、試料10の積層構造に応じて振動するプロファイルを持ち、さらに大きくなると速やかに減衰する。反射率のプロファイルは、物質の厚さ、密度、界面のラフネスに応じて特有の振動構造を有する。なお、約0.02°〜約0.16°までは入射角θが小さすぎるので、X線照反射度が正確に測定できず、論理的には約0.16°の場合と同じ強度となる。
Next, when X-rays are irradiated to the portion irradiated in the measurement shown in FIG. 4 in the
そこで、図5に示したX線反射強度プロファイルが現れるような試料10の深さ方向の密度分布、厚さをフィッティングにより求めると、図6のような分布となる(図3のS5)。図6に示す横軸では、試料10のガラス基板1の上面を厚さの基準0として示し、後述する図7、図8、図11でも同様である。
Therefore, when the density distribution and thickness in the depth direction of the
図6によれば、試料10においてITO透明導電膜12の密度が一番高く、その上のMoO3層13と有機物層14の密度は深さ方向に変化している。X線反射強度プロファイルから試料の密度を決定する方法は公知の分析技術であり、例えばX線反射率法がある。X線反射率法は、試料10表面に極浅い角度でX線を入射し、その入射角対鏡面方向に反射したX線の強度に基づいて図5に示すようなX線強度プロファイルを測定した後に、そのプロファイルをシミュレーション結果と比較し、シミュレーションパラメータを最適化することによって、試料の膜厚・密度を決定する手法である。この場合、試料10の有機物層14における密度の分析結果から深さ方向の結晶量分布を直接的には導きだせない。
According to FIG. 6, the density of the ITO transparent
なお、図6の密度分布に基づいて計算によりX線反射強度プロファイルを求めると、図5で白線に示すように全反射臨界角θc以上では実測値と一致することが確認される。なお、X線反射強度プロファイルにおいて、上記のように全反射臨界角θcより低い角度では実測値の誤差が大きいので、計算によるX線反射強度プロファイルを以下の演算等に用いる。 When an X-ray reflection intensity profile is obtained by calculation based on the density distribution in FIG. 6, it is confirmed that the measured value is equal to or greater than the total reflection critical angle θc as shown by the white line in FIG. In the X-ray reflection intensity profile, since the error of the actual measurement value is large at an angle lower than the total reflection critical angle θc as described above, the calculated X-ray reflection intensity profile is used for the following calculation and the like.
次に、図6に示した試料10内の密度分布に基づいて試料10中のX線に対する屈折率分布を計算し、入射角θの条件を定めて試料10中のX線による電場強度分布E(Z,θ)を計算する(図3のS6)。そのような電場強度分布は例えば入射角0°から0.3°までの範囲で求められ、その一例を図7(a)、(b)、(c)に示す。図7(a)、(b)、(c)では、全反射臨界角θcより大きい0.165°、0.170°、0.175°の場合を示し、試料10表面の上にも電場が現れている。
Next, a refractive index distribution for X-rays in the
電場強度分布E(Z、θ)は、歪曲波ボルン近似(DWBA:Distorted Wave Born Approximation)法により計算される。DWBA法は、公知の手法であり、例えばZeit fur Kristallography Vol.213 (1998) pp.319-336に記載されている。 The electric field intensity distribution E (Z, θ) is calculated by a distorted wave Born approximation (DWBA) method. The DWBA method is a known method and is described, for example, in Zeit fur Kristallography Vol. 213 (1998) pp. 319-336.
次に、試料10の表面から有機物層14を含む90nmの深さまでの結晶量の深さ分布D(Z)を図8に示すように仮定する(図3のS7)。図8は、マルチスライス法を用いて、有機物層14を上層、中層、下層の三層に分割した例を示している。
Next, the depth distribution D (Z) of the crystal amount from the surface of the
マルチスライス法は、結晶に電子線が入射したとき結晶下での透過波および回折波の強度を計算する手法の一つである。そして、結晶を含む層を表面に平行で深さ方向にある程度の幅を持った短冊状の連なりとみなし、この結晶に入射した電子は最初のスライスで散乱され位相変化を受け、次のスライスまで伝播し、次々のスライスで散乱と伝播を繰り返して電子線が結晶の下面に到達するものとして、結晶下面での回折振幅(強度)が計算される。図8では、上層、中層、下層に全て同じ結晶量が分布していると仮定しているが、異なるように仮定してもよい。 The multi-slice method is one method for calculating the intensity of transmitted waves and diffracted waves under a crystal when an electron beam is incident on the crystal. The layer containing the crystal is regarded as a series of strips parallel to the surface and having a certain width in the depth direction, and electrons incident on this crystal are scattered by the first slice and undergo phase change until the next slice. The diffraction amplitude (intensity) on the lower surface of the crystal is calculated on the assumption that the electron beam reaches the lower surface of the crystal by propagating and repeating scattering and propagation in successive slices. In FIG. 8, it is assumed that the same crystal amount is distributed in the upper layer, the middle layer, and the lower layer, but they may be assumed to be different.
図8に示した結晶量の深さ分布関数D(Z)を重み因子として使用して電場強度分布E(Z、θ)に乗算し、乗算結果を試料10の深さに対して試料厚みの積分を計算する。この計算により、上記の上層、中層、下層については、図9の破線、二点鎖線、一点鎖線で示すように、入射角θに対する計算X線回折強度プロファイルが得られる(図3のS8)。この場合の試料10の上層、中層、下層のそれぞれの計算X線回折強度プロファイルの和を図9の実線で示す。
The depth distribution function D (Z) of the crystal amount shown in FIG. 8 is used as a weighting factor to multiply the electric field intensity distribution E (Z, θ). Calculate the integral. By this calculation, as shown by the broken line, the two-dot chain line, and the one-dot chain line in FIG. 9, the calculated X-ray diffraction intensity profile for the incident angle θ is obtained for the upper layer, the middle layer, and the lower layer (S8 in FIG. 3). The sum of the calculated X-ray diffraction intensity profiles of the upper layer, middle layer, and lower layer of the
次に、図9の実線で示した和の計算X線回折強度プロファイルが、図4に示した測定結果のX線回折強度プロファイルに一致するように、結晶量の深さ分布D(Z)を調整してパラメータフィッティングを実施する。即ち、図10の実線とドットに示すように、測定によるX線回折強度プロファイルに計算によるX線回折強度プロファイルを一致させる。そのような調整した結晶量の深さ分布D(Z)を使用する上層、中層、下層の計算X線回折強度プロファイルの再度の計算によれば、図10の破線、二点鎖線、一点鎖線に示すようなX線回折強度プロファイルが求められる。 Next, the depth distribution D (Z) of the crystal amount is set so that the calculated X-ray diffraction intensity profile of the sum shown by the solid line in FIG. 9 matches the X-ray diffraction intensity profile of the measurement result shown in FIG. Adjust and perform parameter fitting. That is, as shown by the solid line and the dot in FIG. 10, the calculated X-ray diffraction intensity profile is matched with the measured X-ray diffraction intensity profile. According to the recalculation of the calculated X-ray diffraction intensity profiles of the upper layer, middle layer, and lower layer using the adjusted crystal depth distribution D (Z), the broken line, the two-dot chain line, and the one-dot chain line in FIG. An X-ray diffraction intensity profile as shown is determined.
次に、図10に示すX線回折強度プロファイルを得るために変更調整された結晶量の深さ分布D(Z)は、例えば図11に示すようになる。図11によれば、図4に示した実測によるX線回折強度プロファイルとなる試料10の結晶の量の分布は、上層が約0.20、中層が約0.35、下層が約1.3となり、結晶量が下の層になるほど多くなるように分布していることがわかる(図3のS9)。なお、マルチスライス法を用いる際には三層に限るものではなく層を増やすほど結晶分布の詳細が明らかになる。
Next, the depth distribution D (Z) of the crystal amount modified and adjusted to obtain the X-ray diffraction intensity profile shown in FIG. 10 is as shown in FIG. 11, for example. According to FIG. 11, the distribution of the amount of crystal of the
以上の説明では、まず、試料10に対するX線の入射角θを変化させることにより得られるピーク構造及び振動構造などの微細構造を含んだX線回折強度の変化のプロファイル(図4)を取得している。さらに、X線反射強度(図5)により決定される密度(図6)、屈折率を利用して試料10中のX線電場強度(図7)を算出し、併せて、試料10中の深さ方向の結晶量の分布(図8)を仮定する。そして、その結晶量分布を重み因子に使用して電場強度に乗算し、その結果を深さ方向に対して試料10の有機物の厚みの積分を計算し、入射角θに対する計算X線回折強度プロファイル(図9)を求める。さらに、計算X線回折強度プロファイルを実測X線回折強度プロファイルにフィッティングするように試料10中の結晶量の深さ方向の分布を変更し(図10)、その変更後のデータを深さ方向の最終の結晶量分布(図11)として決定する。
In the above description, first, a profile (FIG. 4) of an X-ray diffraction intensity change including a fine structure such as a peak structure and a vibration structure obtained by changing the incident angle θ of the X-ray with respect to the
これにより、有機物に代表される結晶性が低い、もしくは結晶が材料中に点在している系での結晶の深さ分布を決定することが可能となった。特に、分析対象が有機薄膜である場合、薄膜中の電場強度の深さ分布は下地層に大きく依存するので、有機薄膜よりも大きい密度を持つ物質を下地層、例えばITO透明導電層にすると、分析効果が大きい。 This makes it possible to determine the depth distribution of crystals in a system with low crystallinity typified by organic matter or crystals scattered in the material. In particular, when the analysis target is an organic thin film, the depth distribution of the electric field strength in the thin film largely depends on the underlying layer, so when a substance having a density higher than that of the organic thin film is used as the underlying layer, for example, an ITO transparent conductive layer, The analysis effect is great.
ところで、上記の実施形態では、結晶量の深さの分布は、上記のマルチスライス法の代わりにガウス関数、ローレンツ関数、擬フォークトなどのピーク関数を用いて仮定してもよい。この場合は、複数のピーク関数を用いて、ピーク関数のパラメータ、位置、幅、面積をフィッティングにより決定する。 By the way, in the above-described embodiment, the distribution of the depth of the crystal amount may be assumed using a peak function such as a Gaussian function, a Lorentz function, or a pseudo-Fork instead of the multi-slice method. In this case, parameters, positions, widths, and areas of the peak function are determined by fitting using a plurality of peak functions.
また、複数箇所にX線を照射して同一回折指数、例えば17°の互いに方位の異なる回折X線の強度を測定して複数の測定X線回折強度プロファイルとX線反射強度の入射角依存性を取得し、さらに上記の演算を実施して複数箇所で最終結晶量分布を決定してもよい。これにより、同じ試料について面方向の最終の結晶量分布を取得することができ、同一面での厚さ方向の結晶量分布のバラツキを検出することができる。 In addition, X-rays are irradiated to a plurality of locations to measure the intensity of diffracted X-rays having the same diffraction index, for example, 17 °, and different orientations, and the incident angle dependence of a plurality of measured X-ray diffraction intensity profiles and X-ray reflection intensity And the above calculation may be further performed to determine the final crystal content distribution at a plurality of locations. Thereby, the final crystal quantity distribution in the plane direction can be acquired for the same sample, and the variation in the crystal quantity distribution in the thickness direction on the same plane can be detected.
なお、上記の図4〜図11までの縦軸と横軸の各目盛は、特定する場合を除いて比例目盛とする。 The scales on the vertical axis and the horizontal axis in FIGS. 4 to 11 are proportional scales unless otherwise specified.
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈すべきであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解すべきである。 All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It should be construed without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. Although embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention.
1 X線源
3 X線検知器
4 演算部
10 試料
11 ガラス基板
12 透明導電層
13 MoO3層
14 有機物層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記試料の前記設定箇所において前記入射角の前記設定範囲で全面反射した前記X線の反射強度を測定し、前記入射角とX線反射強度の関係を示すX線反射強度プロファイルを取得し、
前記X線反射強度プロファイルを解析することにより前記試料中の深さ方向の密度分布を決定し、前記試料中の前記X線に対する屈折率を求め、前記試料中に形成される前記X線による電場強度と前記入射角の関係を示す電場強度分布を計算し、
前記試料中の結晶量の深さ分布を仮定し、
前記結晶量の深さ分布を重み因子として前記電場強度分布に乗算して求められた乗算結果を前記試料の深さに対して厚みの積分を実行することにより、前記設定範囲の前記入射角とX線回折強度の関係を計算して計算X線回折強度プロファイルを取得し、
前期計算X線回折強度プロファイルが前記測定X線回折強度プロファイルに一致するように、前記結晶量の深さ分布を変化させてパラメータフィッティングを実施し、前期計算X線回折強度プロファイルが前記測定X線回折強度プロファイルに一致させる前記結晶の深さ分布を前記試料の深さ方向の最終結晶量分布として決定する
処理を含むX線結晶分析方法。 X-rays are incident on a set point on the surface of a sample having a crystal and structural order at an incident angle within a set range based on the total reflection critical angle, and diffracted X-rays diffracted at a desired diffraction angle from the sample. Measuring an intensity, obtaining a measured X-ray diffraction intensity profile showing a change in intensity of the diffracted X-ray with respect to the incident angle;
Measuring the reflection intensity of the X-rays that are totally reflected in the setting range of the incident angle at the setting location of the sample, obtaining an X-ray reflection intensity profile indicating the relationship between the incident angle and the X-ray reflection intensity;
By analyzing the X-ray reflection intensity profile, the density distribution in the depth direction in the sample is determined, the refractive index for the X-ray in the sample is obtained, and the electric field by the X-ray formed in the sample Calculate the electric field intensity distribution indicating the relationship between the intensity and the incident angle,
Assuming a depth distribution of the amount of crystals in the sample,
The multiplication result obtained by multiplying the electric field intensity distribution by using the depth distribution of the crystal amount as a weighting factor is executed to integrate the thickness with respect to the depth of the sample. Obtain the calculated X-ray diffraction intensity profile by calculating the relationship of X-ray diffraction intensity,
Parameter fitting is performed by changing the depth distribution of the amount of crystal so that the first-calculated X-ray diffraction intensity profile matches the measured X-ray diffraction intensity profile. An X-ray crystal analysis method including a process of determining a depth distribution of the crystal to be matched with a diffraction intensity profile as a final crystal amount distribution in a depth direction of the sample .
Two or more diffracted X-ray diffracted X-rays having the same diffraction index and different orientations are acquired, and the same portion where the X-rays are irradiated to acquire the respective measured X-ray diffracted intensity profiles is obtained. The X-ray crystal analysis method according to claim 1, wherein the calculated X-ray diffraction intensity profile is acquired to determine the final crystal content distribution.
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