JP6303553B2 - X-ray analysis method and X-ray analysis apparatus - Google Patents

X-ray analysis method and X-ray analysis apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP6303553B2
JP6303553B2 JP2014019699A JP2014019699A JP6303553B2 JP 6303553 B2 JP6303553 B2 JP 6303553B2 JP 2014019699 A JP2014019699 A JP 2014019699A JP 2014019699 A JP2014019699 A JP 2014019699A JP 6303553 B2 JP6303553 B2 JP 6303553B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
ray
sample stage
rays
analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014019699A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015148443A (en
Inventor
野村 健二
健二 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2014019699A priority Critical patent/JP6303553B2/en
Publication of JP2015148443A publication Critical patent/JP2015148443A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6303553B2 publication Critical patent/JP6303553B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

本発明は、電子収量XAFS(X-ray Absorption Fine Structure)法を用いたX線分析方法及びX線分析装置に関する。   The present invention relates to an X-ray analysis method and an X-ray analysis apparatus using an electron yield XAFS (X-ray Absorption Fine Structure) method.

化合物半導体は、高周波デバイス等の電子デバイスや、発光ダイオード及びレーザーダイオードのような光デバイスに、産業利用が進められている。高周波デバイスとしては、HEMT(高電子移動度トランジスタ)、HBT(ヘテロ接合バイポーラトランジスタ)、携帯電話用MMIC(マイクロ波モノシリックIC)等がある。発光ダイオードには、LED照明、リモコン、及び液晶のバックライト等がある。レーザーダイオードには、光通信用デバイス、光ピックアップ(DVD、CD)等がある。   Compound semiconductors are industrially used in electronic devices such as high-frequency devices and optical devices such as light-emitting diodes and laser diodes. High frequency devices include HEMT (High Electron Mobility Transistor), HBT (Heterojunction Bipolar Transistor), MMIC (Microwave Monolithic IC) for mobile phones, and the like. Examples of the light emitting diode include LED lighting, a remote controller, and a liquid crystal backlight. Laser diodes include optical communication devices and optical pickups (DVD, CD).

このような化合物半導体デバイスにおいては、ガリウム砒素(GaAs)、ガリウム燐(GaP)、インジウム燐(InP)、窒化ガリウム(GaN)等の高品質な結晶性試料が用いられている。例えば、障壁層/チャネル層からなるHEMTデバイスでは、化合物半導体層の界面に2次元電子ガスが発生し、電子が界面のチャネル層側を移動するため、チャネル層には高品質なエピタキシャル結晶が求められている。   In such a compound semiconductor device, a high-quality crystalline sample such as gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), gallium nitride (GaN), or the like is used. For example, in a HEMT device composed of a barrier layer / channel layer, a two-dimensional electron gas is generated at the interface of the compound semiconductor layer, and electrons move on the channel layer side of the interface. Therefore, a high quality epitaxial crystal is required for the channel layer. It has been.

ここで、高品質な結晶とは、原子空孔がなく、結晶配列に乱れのない状態を指す。このような局所構造の分析においては、XAFS法は有力な分析方法となる。XAFS法とは、試料にX線を照射し、試料の透過前後のX線強度の照射X線エネルギー依存性を取得することにより得たスペクトルを解析することで、着目した原子近傍の局所構造を得る方法である。基板上の試料においては、X線が試料を透過することができない。そのため、通常、透過光強度を測定する代わりに、試料から発生した、蛍光X線の強度を測定する方法である蛍光XAFS法や、オージェ電子の強度を測定する方法である電子収量XAFS法が用いられる。化合物半導体の試料は、類似した構造の多数のエピタキシャル膜で構成され、膜厚が1μm又はそれ以上になることが多い。このような膜構造のXAFS分析において、蛍光XAFS法を用いると、X線の侵入深さに応じて、自己吸収効果が増大し、その結果、スペクトルが歪むことが知られている。それに対して、電子収量XAFS法は分析試料の膜厚に関係なく、得られるスペクトルがオージェ電子の脱出深さである100nm程度に制限される。そのため、自己吸収効果が殆どなく、化合物半導体デバイスのXAFS分析に好適な手法である。   Here, the high-quality crystal means a state in which there is no atomic vacancy and the crystal arrangement is not disturbed. In such local structure analysis, the XAFS method is an effective analysis method. The XAFS method irradiates a sample with X-rays and analyzes the spectrum obtained by obtaining the X-ray energy dependency of the X-ray intensity before and after transmission through the sample. How to get. In the sample on the substrate, X-rays cannot pass through the sample. Therefore, in general, instead of measuring the transmitted light intensity, a fluorescent XAFS method, which is a method for measuring the intensity of fluorescent X-rays generated from a sample, and an electron yield XAFS method, which is a method for measuring the intensity of Auger electrons, are used. It is done. A compound semiconductor sample is composed of a large number of epitaxial films having a similar structure, and the film thickness is often 1 μm or more. In the XAFS analysis of such a film structure, it is known that when the fluorescent XAFS method is used, the self-absorption effect increases according to the penetration depth of the X-ray, and as a result, the spectrum is distorted. In contrast, in the electron yield XAFS method, the spectrum obtained is limited to about 100 nm, which is the escape depth of Auger electrons, regardless of the film thickness of the analysis sample. Therefore, there is almost no self-absorption effect, and this is a suitable method for XAFS analysis of compound semiconductor devices.

電子収量XAFS法の従来技術としては、特許文献1の技術がある。特許文献1においては、照射X線のエネルギーの増加によって増加する散乱電子及び2次電子によるバックグラウンド成分を一定値に保ち、その除去を容易にし、信号成分だけを精度よく取り出す装置及び方法が示されている。電子収量XAFS法を発展させた形態として、転換電子収量XAFS法がある。転換電子収量XAFS法とは、X線を試料に照射し、試料から飛び出した電子が、周辺ガス(Heガス等)をイオン化し、その結果流れる電流について、X線のエネルギー依存性を測定する方法である。本手法は、試料周りを真空にする必要がないため、良く利用されている。転換電子収量XAFS法の従来技術としては、特許文献2の技術がある。特許文献2においては、分析チャンバの周壁を導電体で形成して接地すると共にアルゴンより軽い元素のみからなる絶縁物で内張りすることにより、バックグラウンド電流を低減する装置及び方法が示されている。   As a conventional technique of the electron yield XAFS method, there is a technique of Patent Document 1. Patent Document 1 discloses an apparatus and method for keeping a background component due to scattered electrons and secondary electrons, which increase with an increase in the energy of irradiated X-rays, at a constant value, facilitating the removal thereof, and extracting only a signal component with high accuracy. Has been. As an embodiment of the electron yield XAFS method, there is a conversion electron yield XAFS method. The conversion electron yield XAFS method is a method of irradiating a sample with X-rays, and electrons ejected from the sample ionize the surrounding gas (He gas, etc.) and measure the energy dependence of the X-rays for the current flowing as a result. It is. This technique is often used because it does not require a vacuum around the sample. As a conventional technique of the conversion electron yield XAFS method, there is a technique of Patent Document 2. Patent Document 2 discloses an apparatus and method for reducing a background current by forming a peripheral wall of an analysis chamber with a conductor and grounding it, and lining it with an insulator made of only an element lighter than argon.

特開2001−221756号公報JP 2001-221756 A 特開2000−111503号公報JP 2000-11503 A 特開平4−315448号公報JP-A-4-315448

しかしながら、化合物半導体デバイスのような結晶性の試料のXAFS分析においては、以下のような課題がある。
即ち、X線エネルギー依存性のスペクトルを得る際に、X線エネルギーを走査した結果、スペクトル取得中の何れかのX線エネルギーにおいてブラッグ条件を満たすことがある。この場合、ブラッグ条件を満たすことにより発生した妨害回折線の影響により、正しいスペクトルを得られないという課題がある。この課題は、特許文献1,2の技術を用いても解決することはできない。
However, the XAFS analysis of a crystalline sample such as a compound semiconductor device has the following problems.
That is, when an X-ray energy dependent spectrum is obtained, as a result of scanning the X-ray energy, the Bragg condition may be satisfied in any X-ray energy during spectrum acquisition. In this case, there is a problem that a correct spectrum cannot be obtained due to the influence of interference diffraction lines generated by satisfying the Bragg condition. This problem cannot be solved even if the techniques of Patent Documents 1 and 2 are used.

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、化合物半導体デバイス等の結晶性の試料について、妨害回折線の影響のない正規のX線エネルギー依存性のスペクトルを容易且つ確実に、人手によらず自動的に得ることが可能であり、局所構造について信頼性の高い高精度の情報を得ることができるX線分析方法及びX線分析装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and for a crystalline sample such as a compound semiconductor device, a regular X-ray energy-dependent spectrum without the influence of disturbing diffraction lines can be easily and reliably obtained. It is an object of the present invention to provide an X-ray analysis method and an X-ray analysis apparatus that can be obtained automatically regardless of human hands and that can obtain highly reliable information with high reliability on a local structure.

X線分析方法の一態様は、電子収量XAFS法を用いたX線分析方法であって、試料にX線を照射し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得するに際し、照射するX線に対する前記試料の方位を変化させて、相異なる少なくとも3つの結晶方位で前記X線エネルギー依存性のスペクトルを取得し、取得した3種の前記スペクトルのうち2種の前記スペクトルで同一となる前記スペクトルを正規のものと判定する。
X線分析方法の一態様は、電子収量XAFS法を用いたX線分析方法であって、試料にX線を照射し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得するに際し、前記試料を試料面内で前記試料が載置される試料台の中心軸の周りに回転揺動させて照射するX線に対する前記試料の方位を変化させながら、前記X線エネルギー依存性を取得する。
One aspect of the X-ray analysis method is an X-ray analysis method using an electron yield XAFS method, in which a sample is irradiated with X-rays, and electrons emitted from the sample or the electrons ionize a surrounding gas. In obtaining the X-ray energy dependence of the flowing current, the orientation of the sample with respect to the irradiated X-ray is changed, and the X-ray energy dependence spectrum is obtained in at least three different crystal orientations. determining the spectrum becomes the same in the two said spectral among the spectrum of species as legitimate.
One aspect of the X-ray analysis method is an X-ray analysis method using an electron yield XAFS method, in which a sample is irradiated with X-rays, and electrons emitted from the sample or the electrons ionize a surrounding gas. When obtaining the X-ray energy dependence of the flowing current, the orientation of the sample with respect to the X-rays irradiated by rotating the sample around the central axis of the sample table on which the sample is placed is swung. The X-ray energy dependency is acquired while changing.

X線分析装置の一態様は、X線を発生するX線源と、X線が照射される試料が載置される試料台と、前記試料台を試料面内で前記試料台の中心軸の周りに回転駆動する駆動機構と、前記試料台と対向し、前記試料台との間で所定の電圧を印加可能な電極と、前記X線源、前記駆動機構及び前記電極の電圧を制御し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得する制御部とを含み、前記駆動機構は、照射されるX線に対して前記試料が相異なる少なくとも3つの結晶方位となるように、前記試料台の回転角度を変える
X線分析装置の一態様は、X線を発生するX線源と、X線が照射される試料が載置される試料台と、前記試料台を試料面内で前記試料台の中心軸の周りに回転駆動する駆動機構と、前記試料台と対向し、前記試料台との間で所定の電圧を印加可能な電極と、前記X線源、前記駆動機構及び前記電極の電圧を制御し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得する制御部とを含み、前記駆動機構は、前記試料台を前記試料面内で前記試料台の中心軸の周りに回転揺動する。
One aspect of the X-ray analyzer includes an X-ray source that generates X-rays, a sample stage on which a sample to be irradiated with X-rays is placed, and the sample stage on the center axis of the sample stage within the sample plane A drive mechanism that rotates around, an electrode that faces the sample stage and is capable of applying a predetermined voltage between the sample stage, and controls the voltage of the X-ray source, the drive mechanism, and the electrode; and a control unit for acquiring the X-ray energy dependence of current flowing by electrons jumped out from the sample, or the electrons ionize the surrounding gas, the drive mechanism, the sample to X-rays to be irradiated The rotation angle of the sample stage is changed so that there are at least three different crystal orientations .
One aspect of the X-ray analyzer includes an X-ray source that generates X-rays, a sample stage on which a sample to be irradiated with X-rays is placed, and the sample stage on the center axis of the sample stage within the sample plane A drive mechanism that rotates around, an electrode that faces the sample stage and is capable of applying a predetermined voltage between the sample stage, and controls the voltage of the X-ray source, the drive mechanism, and the electrode; A control unit that acquires the X-ray energy dependence of the electrons that have jumped out of the sample, or the current that flows when the electrons ionize the surrounding gas, and the drive mechanism moves the sample stage within the sample plane. Rotate and swing around the center axis of the sample stage.

上記の諸態様によれば、化合物半導体デバイス等の結晶性の試料について、妨害回折線の影響のない正規のX線エネルギー依存性のスペクトルを容易且つ確実に、人手によらず自動的に得ることを可能とし、局所構造について信頼性の高い高精度の情報を得ることができる。   According to the above aspects, a normal X-ray energy-dependent spectrum that is free from the influence of interfering diffraction lines can be easily and reliably obtained automatically without relying on human hands for a crystalline sample such as a compound semiconductor device. It is possible to obtain highly reliable information with high reliability on the local structure.

比較例の電子収量XAFS法を用いたX線分析方法のフロー図である。It is a flowchart of the X-ray-analysis method using the electron yield XAFS method of the comparative example. 比較例におけるX線分析を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the X-ray analysis in a comparative example. 第1の実施形態によるX線分析装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the X-ray analyzer by 1st Embodiment. 第1の実施形態によるX線分析方法をステップ順に示すフロー図である。It is a flowchart which shows the X-ray-analysis method by 1st Embodiment in order of a step. 第1の実施形態におけるX線分析を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the X-ray analysis in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるX線分析を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the X-ray analysis in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるX線分析を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the X-ray analysis in 1st Embodiment. 第2の実施形態によるX線分析方法をステップ順に示すフロー図である。It is a flowchart which shows the X-ray-analysis method by 2nd Embodiment in order of a step. 試料の自由回転と振り幅を制限した試料の回転揺動とで測定した場合におけるフットプリントを比較した結果を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the result of having compared the footprint in the case of measuring by the free rotation of a sample, and the rotation rocking | fluctuation of the sample which limited the swing width. 試料の自由回転と振り幅を制限した試料の回転揺動とで測定した場合におけるフットプリントを比較した結果を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the result of having compared the footprint in the case of measuring by the free rotation of a sample, and the rotation rocking | fluctuation of the sample which limited the swing width. 第2の実施形態において、回転揺動における最適な振り幅を説明するための特性図である。In a 2nd embodiment, it is a characteristic figure for explaining the optimal swing width in rotation swing. 第2の実施形態におけるX線分析を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the X-ray analysis in 2nd Embodiment.

以下、X線分析方法及びX線分析装置の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。X線分析の試料としては、上層から、GaN(膜厚2μm)/AlN膜厚(30nm)/SiC基板の積層構造とされた化合物半導体を分析用の試料として用いた。   Hereinafter, embodiments of an X-ray analysis method and an X-ray analysis apparatus will be described in detail with reference to the drawings. As a sample for X-ray analysis, a compound semiconductor having a laminated structure of GaN (film thickness 2 μm) / AlN film thickness (30 nm) / SiC substrate from the upper layer was used as a sample for analysis.

本実施形態について説明するに先立って、本実施形態の比較例として従来技術について説明する。
図1は、比較例の電子収量XAFS法を用いたX線分析方法のフロー図である。
比較例では、先ず、単色X線のエネルギーを変えながら、X線強度I0及びI1のデー
タを取得する(ステップS1)。ここでは、試料への単色X線の入射角を10°とする。
Prior to describing the present embodiment, a conventional technique will be described as a comparative example of the present embodiment.
FIG. 1 is a flowchart of an X-ray analysis method using an electron yield XAFS method of a comparative example.
In the comparative example, first, data of the X-ray intensities I 0 and I 1 are acquired while changing the energy of the monochromatic X-ray (step S1). Here, the incident angle of monochromatic X-rays on the sample is 10 °.

続いて、取得したI0及びI1のエネルギー依存性データからI1/I0(E)を算出
する(ステップS2)。
このエネルギー依存性データが図2(a)に示す測定スペクトルに相当する。
Subsequently, I 1 / I 0 (E) is calculated from the acquired energy dependency data of I 0 and I 1 (step S2).
This energy dependence data corresponds to the measured spectrum shown in FIG.

続いて、I1/I0(E)のスペクトルからバックグラウンドを除去し、XAFS振動
を導出する(ステップS3)。
バックグラウンドは、以下に示す2段階の方法で除去する。第1段階では、いわゆるVictoreenの経験式(Aλ3+Bλ4+C)等を用いて、バックグラウンドを除去する。ここで、λは単色X線の波長、A,B,Cは定数である。I1/I0(E)のスペクトルをμt(E)、Victoreenの経験式で求めたスペクトルをμv(E)と記述すると、第1段階では、μ(E)=μt(E)−μv(E)を求めることになる。第2段階では、χ(E)=(μ(E)−μ0(E))/μ0(E)を求める。ここで、μ0(E)は、EXAFS信号のない孤立した原子による吸収係数であり、いわゆるcubic spline法等により求めることができる。このようにして求めたχ(E)に関して、エネルギーEを波数kに変換し、更に、高k領域のXAFS振動を強調するために、k2を乗じて導出したスペクトルが、図2(b)に示すXAFS振動に相当する。
Subsequently, the background is removed from the spectrum of I 1 / I 0 (E), and XAFS vibration is derived (step S3).
The background is removed by the following two-step method. In the first stage, the background is removed using a so-called Victoreen's empirical formula (Aλ 3 + Bλ 4 + C) or the like. Here, λ is the wavelength of monochromatic X-ray, and A, B, and C are constants. When the spectrum of I 1 / I 0 (E) is expressed as μ t (E) and the spectrum obtained by Victoreen's empirical formula is expressed as μ v (E), in the first stage, μ (E) = μ t (E) −μ v (E) is obtained. In the second stage, χ (E) = (μ (E) −μ 0 (E)) / μ 0 (E) is obtained. Here, μ 0 (E) is an absorption coefficient by an isolated atom having no EXAFS signal, and can be obtained by a so-called cubic spline method or the like. With respect to χ (E) thus determined, a spectrum derived by multiplying k 2 by converting energy E into wave number k and further enhancing XAFS oscillation in the high-k region is shown in FIG. This corresponds to the XAFS vibration shown in FIG.

続いて、XAFS振動のスペクトルに基づいて、解析者が当該スペクトルから妨害回折線の有無を判断し、妨害回折線の除去を行う(ステップS4)。
続いて、妨害回折線が除去されたXAFS振動のスペクトルをフーリエ変換することで、動径分布を得る(ステップS5)。
この比較例による測定では、GaのK吸収端近傍のエネルギーでデータを取得したため、Ga原子近傍の局所構造が得られる。
Subsequently, based on the XAFS vibration spectrum, the analyst determines the presence or absence of the interference diffraction line from the spectrum, and removes the interference diffraction line (step S4).
Subsequently, a radial distribution is obtained by Fourier transforming the spectrum of the XAFS vibration from which the interference diffraction lines are removed (step S5).
In the measurement by this comparative example, since data was acquired with energy near the K absorption edge of Ga, a local structure near the Ga atom can be obtained.

図2(b)のXAFS振動のスペクトルにおいて、明瞭に妨害回折線と判定されるものが観測されている。この妨害回折線は、同じ測定を何度実施しても観測されることから、測定毎に変わる電気的なノイズとは異なるものである。図2(b)においては、明瞭に妨害回折線と判定されるものに加えて、正規(真)のXAFS振動であるか、或いは妨害回折線であるかの判断が困難なものも多く観られる。比較例においては、妨害回折線の判定及び除去に、解析者の任意性があり、測定結果の信頼性が損なわれる。   In the spectrum of the XAFS vibration of FIG. 2B, what is clearly determined as an interference diffraction line is observed. Since this interference diffraction line is observed no matter how many times the same measurement is performed, it is different from electrical noise that changes from measurement to measurement. In FIG. 2 (b), in addition to what is clearly determined as an interference diffraction line, there are many cases where it is difficult to determine whether it is a normal (true) XAFS vibration or an interference diffraction line. . In the comparative example, there is an analyst's discretion in determining and removing the interference diffraction lines, and the reliability of the measurement results is impaired.

(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。図3は、第1の実施形態によるX線分析装置の概略構成を示す模式図である。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the X-ray analyzer according to the first embodiment.

[X線分析装置の構成]
このX線分析装置は、照射X線強度モニタ用検出器2、高圧電源6,19、電流アンプ7,22、V/Fコンバータ8,23、スケーラ9,24、制御・解析用コンピュータ10、電子収量測定用検出器13を備えて構成されている。
[Configuration of X-ray analyzer]
This X-ray analyzer includes an irradiation X-ray intensity monitor detector 2, high voltage power supplies 6 and 19, current amplifiers 7 and 22, V / F converters 8 and 23, scalers 9 and 24, control / analysis computer 10, electronic A detector 13 for yield measurement is provided.

X線源(不図示)から出射された連続的なエネルギー分布を有する白色X線(不図示)は、単色器(不図示)により分光される。単色器には、例えばゲルマニウム(Ge)結晶やシリコン(Si)結晶等を用いることができる。   White X-rays (not shown) having a continuous energy distribution emitted from an X-ray source (not shown) are separated by a monochromator (not shown). For the monochromatic device, for example, germanium (Ge) crystal, silicon (Si) crystal or the like can be used.

照射X線強度モニタ用検出器2は、照射X線強度検出器用入射窓3及び照射X線強度検出器用出射窓4と、一対の照射X線強度検出器用電極5a,5bとを備えている。更に、照射X線強度モニタ用検出器2は、照射X線強度検出器用ガス導入口11及び照射X線強度検出器用ガス排出口12を備えている。照射X線強度モニタ用検出器2に導入するガスとしては、80%程度〜90%程度のX線が透過するようなガスが選択される。当該ガスには、例えば、窒素(N)、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、又はこれらの混合ガスが用いられる。   The irradiation X-ray intensity monitor detector 2 includes an irradiation X-ray intensity detector entrance window 3, an irradiation X-ray intensity detector exit window 4, and a pair of irradiation X-ray intensity detector electrodes 5a and 5b. Further, the irradiation X-ray intensity monitor detector 2 includes an irradiation X-ray intensity detector gas inlet 11 and an irradiation X-ray intensity detector gas outlet 12. As a gas introduced into the detector 2 for irradiation X-ray intensity monitor, a gas that transmits about 80% to about 90% of X-rays is selected. As the gas, for example, nitrogen (N), helium (He), argon (Ar), or a mixed gas thereof is used.

高圧電源6は、照射X線強度検出器用電極5a,5b間に例えば1000V程度の電圧を印加する。
電流アンプ7は、単色X線1が照射X線強度モニタ用検出器2を透過するに際して流れる電流を増幅して電圧に変換する。
V/Fコンバータ8は、上記の電圧をパルス列に変換する。
スケーラ9は、上記のパルス列を計数する。計数結果は、I0として、制御・解析用コンピュータ10に格納される。
The high-voltage power supply 6 applies a voltage of, for example, about 1000 V between the irradiation X-ray intensity detector electrodes 5a and 5b.
The current amplifier 7 amplifies the current that flows when the monochromatic X-ray 1 passes through the irradiation X-ray intensity monitor detector 2 and converts it into a voltage.
The V / F converter 8 converts the above voltage into a pulse train.
The scaler 9 counts the above pulse train. The counting result is stored in the control / analysis computer 10 as I 0 .

電子収量測定用検出器13は、上記した層構造の分析分析試料17が載置される導電性試料台16と、導電性試料台16と対向する電子収量検出器用電極18とを備えている。更に、電子収量測定用検出器13は、照射X線強度検出器用ガス導入口20及び照射X線強度検出器用ガス排出口21を備えている。電子収量測定用検出器13に導入するガスとしては、例えば、ヘリウム(He)ガスが用いられる。   The electron yield measuring detector 13 includes a conductive sample stage 16 on which the analysis analysis sample 17 having the layer structure described above is placed, and an electron yield detector electrode 18 facing the conductive sample stage 16. Further, the electron yield measuring detector 13 includes an irradiation X-ray intensity detector gas inlet 20 and an irradiation X-ray intensity detector gas outlet 21. For example, helium (He) gas is used as the gas introduced into the electron yield measuring detector 13.

導電性試料台16は、例えば矢印Aのように、当該導電性試料台16の回転角度を自在に変更し、或いは任意に設定された所定角度において当該導電性試料台16を高速で回転揺動することができる回転機構15を備えている。
高圧電源19は、導電性試料台16と電子収量検出器用電極18との間に、例えば1000V程度の電圧を印加する。
For example, as shown by an arrow A, the conductive sample table 16 can freely change the rotation angle of the conductive sample table 16 or rotate and swing the conductive sample table 16 at a predetermined angle set at high speed. A rotation mechanism 15 is provided.
The high voltage power source 19 applies a voltage of about 1000 V between the conductive sample stage 16 and the electron yield detector electrode 18.

電流アンプ22は、単色X線1が分析試料17を照射するに際して流れる電流を増幅して電圧に変換する。
V/Fコンバータ23は、上記の電圧をパルス列に変換する。
スケーラ24は、上記のパルス列を計数する。計数結果は、I1として、制御・解析用コンピュータ10に格納される。
The current amplifier 22 amplifies the current that flows when the monochrome X-ray 1 irradiates the analysis sample 17 and converts it into a voltage.
The V / F converter 23 converts the above voltage into a pulse train.
The scaler 24 counts the above pulse train. The counting result is stored in the control / analysis computer 10 as I 1 .

制御・解析用コンピュータ10は、X線源による白色X線の照射、照射X線強度モニタ用検出器2及び電子収量測定用検出器13へのガスの導入及び排出、高圧電源6,19の電圧印加、回転機構15による回転角度の変更又は回転揺動を駆動制御する。更に制御・解析用コンピュータ10は、スケーラ9,24による計数結果であるI0,I1を格納すると共にI1/I0(E)のスペクトルの算出やXAFS振動の導出、フーリエ変換等の後述する種々の演算・解析を行う。 The control / analysis computer 10 irradiates white X-rays from an X-ray source, introduces and discharges gas to the irradiated X-ray intensity monitor detector 2 and electron yield measuring detector 13, and the voltages of the high-voltage power supplies 6 and 19. Driving and controlling the rotation of the rotation angle or rotation by the application and rotation mechanism 15 is controlled. Further, the control / analysis computer 10 stores I 0 and I 1 which are the counting results of the scalers 9 and 24 and calculates the spectrum of I 1 / I 0 (E), derivation of XAFS vibration, Fourier transform and the like, which will be described later. Perform various calculations and analysis.

このX線分析装置は、以下のように使用される。
分光された単色X線1は、照射X線強度検出器用入射窓3より照射X線強度モニタ用検出器2内に入射し、照射X線強度検出器用出射窓4より照射X線強度モニタ用検出器2外に出射する。単色X線1は、高圧電源6により1000V程度の電圧が印加された照射X線強度検出器用電極5a,5b間を通過する。
This X-ray analyzer is used as follows.
The spectrally monochromatic X-ray 1 enters the irradiation X-ray intensity monitor detector 2 from the irradiation X-ray intensity detector incident window 3, and detects the irradiation X-ray intensity monitor detection from the irradiation X-ray intensity detector emission window 4. The light is emitted out of the vessel 2. The monochromatic X-ray 1 passes between the irradiation X-ray intensity detector electrodes 5 a and 5 b to which a voltage of about 1000 V is applied by the high-voltage power supply 6.

単色X線1が照射X線強度モニタ用検出器2を透過するに際して流れる電流は、電流アンプ7により増幅され電圧に変換された後、V/Fコンバータ8によりパルス列に変換され、スケーラ9により計数される。計数結果は、I0として、制御・解析用コンピュータ10に格納される。 The current that flows when the monochromatic X-ray 1 passes through the irradiation X-ray intensity monitor detector 2 is amplified by the current amplifier 7 and converted into a voltage, then converted into a pulse train by the V / F converter 8 and counted by the scaler 9. Is done. The counting result is stored in the control / analysis computer 10 as I 0 .

照射X線強度モニタ用検出器2を透過した単色X線1は、電子収量検出器用入射窓14から電子収量測定用検出器13内に入射され、導電性試料台16上に載置された分析試料17に照射する。導電性試料台16は、回転機構15により、分析試料17を固定した状態で回転駆動される。導電性試料台16と電子収量検出器用電極18との間には、高圧電源19により1000V程度の電圧が印加されている。   The monochromatic X-ray 1 transmitted through the irradiation X-ray intensity monitor detector 2 enters the electron yield measuring detector 13 through the electron yield detector incident window 14 and is placed on the conductive sample stage 16. The sample 17 is irradiated. The conductive sample stage 16 is rotationally driven by the rotation mechanism 15 while the analysis sample 17 is fixed. A voltage of about 1000 V is applied between the conductive sample stage 16 and the electron yield detector electrode 18 by a high voltage power source 19.

電子収量測定用検出器13内が真空とされている場合には、単色X線1の照射により分析試料17から飛び出した電子は、正電極側に引き寄せられる。電子収量測定用検出器13内がガスで満たされている場合には、飛び出した電子がこれらのガスをイオン化する。ガスは、電子収量検出器用ガス導入口20により導入され、電子収量検出器用ガス排出口21より排出される。導入されるガスが例えばHeの場合、イオン化されたHe+は、負電極側に引き寄せられる。 When the inside of the electron yield measuring detector 13 is evacuated, the electrons that have jumped out of the analysis sample 17 due to the irradiation of the monochromatic X-ray 1 are attracted to the positive electrode side. When the inside of the electron yield measuring detector 13 is filled with gas, the emitted electrons ionize these gases. The gas is introduced through the electron yield detector gas inlet 20 and discharged from the electron yield detector gas outlet 21. When the introduced gas is, for example, He, ionized He + is attracted to the negative electrode side.

このようにして、単色X線1が分析試料17に照射されるに際して流れる電流は、電流アンプ22により増幅されて電圧に変換された後、V/Fコンバータ23によりパルス列に変換され、スケーラ24により計数される。計数結果は、I1として、制御・解析用コンピュータ10に格納される。 Thus, the current that flows when the analysis sample 17 is irradiated with the monochromatic X-ray 1 is amplified by the current amplifier 22 and converted into a voltage, and then converted into a pulse train by the V / F converter 23, and by the scaler 24. Counted. The counting result is stored in the control / analysis computer 10 as I 1 .

[X線分析方法]
上記のように構成されたX線分析装置を用いたX線分析方法について説明する。
図4は、第1の実施形態によるX線分析方法をステップ順に示すフロー図である。
[X-ray analysis method]
An X-ray analysis method using the X-ray analyzer configured as described above will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing the X-ray analysis method according to the first embodiment in the order of steps.

先ず、制御・解析用コンピュータ10は、単色X線1のエネルギーを変えながら、I0
及びI1のエネルギー依存性の各データを取得する(ステップS11)。
分析試料17の単色X線1に対する結晶方位の角度δは、初期状態の0°に設定されている。分析試料17への単色X線1の入射角は、例えば10°に設定される。
First, the control / analysis computer 10 changes the energy of the monochromatic X-ray 1 while changing I 0.
And it acquires each data energy dependence of I 1 (step S11).
The angle δ of the crystal orientation of the analysis sample 17 with respect to the monochromatic X-ray 1 is set to 0 ° in the initial state. The incident angle of the monochromatic X-ray 1 on the analysis sample 17 is set to 10 °, for example.

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、取得したI0及びI1のエネルギー依存性の各データから、I1/I0(E)のスペクトルを算出する(ステップS12)。
算出されたI1/I0(E)のスペクトルを図5(a)に示す。図5(a)では、少なくとも1つの明瞭な妨害回折線(破線円で囲む部分)が観測される。この妨害回折線の近傍部分である図5(a)の矩形A内を波数kの方向に拡大した様子を図5(b)に示す。この妨害回折線のエネルギーによりI0及びI1の試料面内の回転φ依存性を取得し、I1/I0(φ)を導出する。導出したプロファイルはピークを示し、半値幅は約0.05°であった(不図示)。この回転φ依存性の測定は、後述する分析試料17の回転角を見積もるためのものであり、類似する分析試料の場合には、通常、再度実行する必要はない。
Subsequently, the control / analysis computer 10 calculates a spectrum of I 1 / I 0 (E) from the acquired energy dependency data of I 0 and I 1 (step S12).
The calculated spectrum of I 1 / I 0 (E) is shown in FIG. In FIG. 5A, at least one clear interference diffraction line (a portion surrounded by a broken-line circle) is observed. FIG. 5B shows a state in which the rectangle A in FIG. 5A, which is the vicinity of the interference diffraction line, is enlarged in the direction of the wave number k. The dependence of I 0 and I 1 on the rotation φ in the sample surface is obtained from the energy of the interference diffraction lines, and I 1 / I 0 (φ) is derived. The derived profile showed a peak, and the half width was about 0.05 ° (not shown). This measurement of the rotation φ dependency is for estimating the rotation angle of the analysis sample 17 described later, and in the case of a similar analysis sample, it is usually not necessary to execute it again.

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、回転機構15を駆動して、導電性試料台16上の分析試料17を回転(回動)させて、分析試料17の単色X線1に対する角度を変更する(ステップS13)。
ここでは、分析試料17の単色X線1に対する角度δを初期状態の0°から例えば0.1°に変更する。
Subsequently, the control / analysis computer 10 drives the rotation mechanism 15 to rotate (rotate) the analysis sample 17 on the conductive sample stage 16 to change the angle of the analysis sample 17 with respect to the monochromatic X-ray 1. (Step S13).
Here, the angle δ of the analysis sample 17 with respect to the monochromatic X-ray 1 is changed from 0 ° in the initial state to, for example, 0.1 °.

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、角度δを0.1°に設定した状態で、ステップS11,S12と同様のステップS14,S15を順次実行する。即ち、制御・解析用コンピュータ10は、I0及びI1のエネルギー依存性の各データを取得し(ステップS14)、I0及びI1のエネルギー依存性の各データからI1/I0(E)のスペクトルを算出する(ステップS15)。 Subsequently, the control / analysis computer 10 sequentially executes Steps S14 and S15 similar to Steps S11 and S12 with the angle δ set to 0.1 °. That is, the control and analysis computer 10 acquires the data of the energy dependence of I 0 and I 1 (step S14), I 0 and I 1 of the energy dependence of I 1 / I 0 from the data of (E ) Is calculated (step S15).

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、回転機構15を駆動して、導電性試料台16上の分析試料17を回転(回動)させて、分析試料17の単色X線1に対する角度を変更する(ステップS16)。
ここでは、分析試料17の単色X線1に対する角度δを0.1°から例えば−0.1°に変更する。
Subsequently, the control / analysis computer 10 drives the rotation mechanism 15 to rotate (rotate) the analysis sample 17 on the conductive sample stage 16 to change the angle of the analysis sample 17 with respect to the monochromatic X-ray 1. (Step S16).
Here, the angle δ of the analysis sample 17 with respect to the monochromatic X-ray 1 is changed from 0.1 ° to, for example, −0.1 °.

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、角度δを−0.1°に設定した状態で、ステップS11,S12と同様のステップS17,S18を順次実行する。即ち、制御・解析用コンピュータ10は、I0及びI1のエネルギー依存性の各データを取得し(ステップS17)、I0及びI1のエネルギー依存性の各データからI1/I0(E)のスペクトルを算出する(ステップS18)。 Subsequently, the control / analysis computer 10 sequentially executes Steps S17 and S18 similar to Steps S11 and S12 in a state where the angle δ is set to −0.1 °. That is, the control and analysis computer 10 acquires the data of the energy dependence of I 0 and I 1 (step S17), I 0 and I 1 of the energy dependence of I 1 / I 0 from the data of (E ) Is calculated (step S18).

ステップS12,15,18で得られた、3種のI1/I0(E)のスペクトルを図6(a)に示す。各スペクトルを破線、一点鎖線、二点鎖線で表す。図6(a)では、角度δの異なる3種のI1/I0(E)のスペクトルを合わせて示している。図6(a)の矩形A内を波数kの方向に拡大した様子を図6(b)に示す。3つの妨害回折線a,b,cの領域を除き、3種のI1/I0(E)のスペクトルは重なっている。 The spectra of the three types of I 1 / I 0 (E) obtained in steps S12, 15, and 18 are shown in FIG. Each spectrum is represented by a broken line, a one-dot chain line, and a two-dot chain line. In FIG. 6A, three types of spectra of I 1 / I 0 (E) having different angles δ are shown together. FIG. 6B shows a state in which the rectangle A in FIG. 6A is enlarged in the direction of the wave number k. Except for the three interfering diffraction lines a, b and c, the three I 1 / I 0 (E) spectra overlap.

この結果は、本実施形態においては、3つの妨害回折線a,b,c以外の領域において観測されているピークは、妨害回折線ではなく、正規(真)のXAFS振動であることを意味している。正規のI1/I0(E)のスペクトルを図7(a)に実線で示す。図7(a)の矩形A内を波数kの方向に拡大した様子を図7(b)に示す。 This result means that in this embodiment, the peak observed in the region other than the three interference diffraction lines a, b, and c is not the interference diffraction line but a normal (true) XAFS oscillation. ing. The spectrum of regular I 1 / I 0 (E) is shown by a solid line in FIG. FIG. 7B shows a state in which the rectangle A in FIG. 7A is enlarged in the direction of wave number k.

ステップS18に続くステップS19では、制御・解析用コンピュータ10は、3種のI1/I0(E)のスペクトルに基づいて、正規のI1/I0(E)のスペクトルを選定する。 In subsequent step S18 step S19, the control and analysis computer 10, based on the spectrum of the three I 1 / I 0 (E) , selects the spectrum of normal I 1 / I 0 (E) .

相異なる3種のI1/I0(E)のスペクトルを取得する理由について述べる。
本実施形態のように、妨害回折線の当否を判定し易い場合には、2種のI1/I0(E)のスペクトルを取得すれば十分である。しかしながら、XAFS振動のピーク位置と妨害回折線とが重なるときには、2種のスペクトル測定では、どちらが正しいXAFSスペクトルであるかの判断が困難な場合がある。このような場合においても、3種のスペクトル測定を行うことにより、3種のうち、重なる2種のスペクトルを正規のスペクトルであると判定することができ、解析者の任意性を排除することが可能となる。
The reason why three different I 1 / I 0 (E) spectra are acquired will be described.
When it is easy to determine whether or not the interference diffraction lines are correct as in this embodiment, it is sufficient to acquire two types of I 1 / I 0 (E) spectra. However, when the XAFS vibration peak position and the interference diffraction line overlap, it may be difficult to determine which is the correct XAFS spectrum in the two types of spectrum measurement. Even in such a case, by performing three types of spectrum measurement, it is possible to determine that two of the three types of spectra are normal spectra and to eliminate the discretion of the analyst. It becomes possible.

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、比較例の図1のステップS3と同様に、ステップS19で選定した正規のI1/I0(E)のスペクトルからバックグラウンドを除去し、XAFS振動を導出する(ステップS20)。
続いて、制御・解析用コンピュータ10は、導出されたXAFS振動のスペクトルをフーリエ変換することで、動径分布を得る(ステップS21)。
Subsequently, the control / analysis computer 10 removes the background from the spectrum of the regular I 1 / I 0 (E) selected in step S19, as in step S3 of FIG. Derived (step S20).
Subsequently, the control / analysis computer 10 obtains a radial distribution by performing Fourier transform on the derived XAFS vibration spectrum (step S21).

以上説明したように、本実施形態によれば、化合物半導体デバイス等の結晶性の試料について、妨害回折線の影響のない正規のX線エネルギー依存性のスペクトルを、図1のステップS4のような人手によることなく自動的に容易且つ確実に得ることを可能とし、局所構造について信頼性の高い高精度の情報を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, for a crystalline sample such as a compound semiconductor device, a normal X-ray energy-dependent spectrum without the influence of disturbing diffraction lines is obtained as shown in step S4 of FIG. It is possible to easily and surely obtain it automatically without manual intervention, and to obtain highly reliable and highly accurate information about the local structure.

(第2の実施形態)
次いで、第2の実施形態について説明する。
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、図3のX線分析装置を用いたX線分析方法を開示する。図8は、第2の実施形態によるX線分析方法をステップ順に示すフロー図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
In the present embodiment, as in the first embodiment, an X-ray analysis method using the X-ray analyzer of FIG. 3 is disclosed. FIG. 8 is a flowchart showing the X-ray analysis method according to the second embodiment in the order of steps.

先ず、制御・解析用コンピュータ10は、回転機構15を駆動して、導電性試料台16上の分析試料17を回転揺動させる(ステップS31)。   First, the control / analysis computer 10 drives the rotation mechanism 15 to rotate and swing the analysis sample 17 on the conductive sample stage 16 (step S31).

ステップS31において、分析試料17を、自由回転ではなく、回転揺動させる理由について説明する。
図9及び図10は、試料の自由回転と振り幅を制限した試料の回転揺動とで測定した場合におけるフットプリント(X線が試料を照射する領域)を比較した結果を示す模式図である。
The reason why the analysis sample 17 is not freely rotated but rotated in step S31 will be described.
FIG. 9 and FIG. 10 are schematic diagrams showing the results of comparing the footprints (regions where X-rays irradiate the sample) when measured by the free rotation of the sample and the rotational swing of the sample with a limited swing width. .

図9において、(a)は、X線のビームサイズが0.5mm×0.5mm、入射角が10°、揺動なしの場合のフットプリントを示す。(b)は、ビームサイズが0.5mm×0.5mm、入射角が10°、±3°の回転揺動の場合のフットプリントを示す。(c)は、ビームサイズが0.5mm×0.5mm、入射角が10°、自由回転の場合のフットプリントを示す。   9A shows a footprint when the X-ray beam size is 0.5 mm × 0.5 mm, the incident angle is 10 °, and there is no oscillation. (B) shows the footprint when the beam size is 0.5 mm × 0.5 mm, the incident angle is 10 °, and the rotational oscillation is ± 3 °. (C) shows a footprint in the case of a beam size of 0.5 mm × 0.5 mm, an incident angle of 10 °, and free rotation.

図10において、(a)は、ビームサイズが0.1mm×0.5mm、入射角が0.12°、揺動なしの場合のフットプリントを示す。(b)は、ビームサイズが0.1mm×0.5mm、入射角が0.12°、±3°の回転揺動の場合のフットプリントを示す。(c)は、ビームサイズが0.1mm×0.5mm、入射角が0.12°、自由回転の場合のフットプリントを示す。   10A shows a footprint when the beam size is 0.1 mm × 0.5 mm, the incident angle is 0.12 °, and there is no oscillation. (B) shows a footprint when the beam size is 0.1 mm × 0.5 mm, the incident angle is 0.12 °, and the rotation is ± 3 °. (C) shows a footprint in the case of a beam size of 0.1 mm × 0.5 mm, an incident angle of 0.12 °, and free rotation.

自由回転の場合には、フットプリントが大きくなり、特に、図10(c)のような全反射条件で、表面近傍の測定を行いたい場合に、フットプリント増大がより顕著となる。電子収量XAFS法においては、単色X線1が直接に導電性試料台16を照射すると、ノイズが発生する。そのため、ノイズの発生を防止するには、フットプリント以上に分析試料17のサイズを大きくする必要がある。   In the case of free rotation, the footprint increases. In particular, when it is desired to perform measurement in the vicinity of the surface under the total reflection condition as shown in FIG. In the electron yield XAFS method, when the monochromatic X-ray 1 directly irradiates the conductive sample stage 16, noise is generated. Therefore, in order to prevent the generation of noise, it is necessary to increase the size of the analysis sample 17 beyond the footprint.

図10(b)のような回転揺動の場合には、分析試料17のサイズは50mm×5mm程度で良い。一方、図10(c)のような自由回転の場合には、分析試料17のサイズは50mm×50mm程度とする必要がある。通常、電子収量XAFS法で用いられている導電性試料台の大きさは、50mmφ程度である。図10(b)の回転揺動の場合には、導電性試料台16に比べて、分析試料17のサイズは十分に小さい。一方、図10(c)の自由回転の場合には、導電性試料台16と分析試料17の大きさは略等しい。電子収量XAFS法では、導電性試料台16に比べて、分析試料17の大きさを、十分小さくする必要があることから、図9及び図10に示す結果は、自由回転では、表面敏感な測定が困難になることを示している。   In the case of the rotational swing as shown in FIG. 10B, the size of the analysis sample 17 may be about 50 mm × 5 mm. On the other hand, in the case of free rotation as shown in FIG. 10C, the size of the analysis sample 17 needs to be about 50 mm × 50 mm. Usually, the size of the conductive sample stage used in the electron yield XAFS method is about 50 mmφ. 10B, the size of the analysis sample 17 is sufficiently smaller than that of the conductive sample stage 16. On the other hand, in the case of free rotation in FIG. 10C, the sizes of the conductive sample stage 16 and the analysis sample 17 are substantially equal. In the electron yield XAFS method, it is necessary to make the size of the analysis sample 17 sufficiently smaller than that of the conductive sample stage 16, so the results shown in FIG. 9 and FIG. Shows that it will be difficult.

次に、回転揺動における最適な振り幅について説明する。
様々な振り幅で揺動を行った結果を図11(a)に示す。図11(a)の矩形A内を波数kの方向に拡大した様子を図11(b)に示す。±3°以上の振り幅で回転揺動を行うことにより、妨害回折線が除去されていることが確認できる。結晶状態の異なる複数の試料で調べた結果、I1/I0(φ)のスペクトルについて、その半値幅の約100倍の振り幅が好適であることが確認された。同様にして、回転揺動の速度についても調査を行ったところ、1測定点あたり1往復〜10往復させる条件で概ね良好であり、特に1測定点あたり5往復〜10往復させる条件で良好な測定結果を得られることが確認された。1測定点あたり1往復未満の場合には、妨害回折線が除去されない場合が多かった。一方、1測定点あたり10往復以上としても、妨害回折線除去効果のさらなる向上は観られなかった。導電性試料台16への分析試料17の固定(分析試料の位置ずれ)の観点から、10往復以上にする必要性はない。本実施形態では、以上の結果を踏まえて、±3°の範囲を、1測定点あたり10往復の速度で回転揺動させるのが好ましいことが判明した。
Next, the optimum swing width in the rotational swing will be described.
FIG. 11A shows the result of rocking with various swing widths. FIG. 11B shows a state in which the inside of the rectangle A in FIG. 11A is enlarged in the direction of the wave number k. It can be confirmed that the interference diffraction lines are removed by rotating and swinging with a swing width of ± 3 ° or more. As a result of examining a plurality of samples having different crystal states, it was confirmed that a swing width of about 100 times the half width of the spectrum of I 1 / I 0 (φ) was suitable. Similarly, when the speed of rotation was also investigated, it was generally good under the condition of 1 reciprocation to 10 reciprocations per measurement point, and particularly good under conditions of 5 reciprocation to 10 reciprocations per measurement point. It was confirmed that a result was obtained. In the case of less than one reciprocation per measurement point, the interference diffraction lines were often not removed. On the other hand, even when the number of reciprocations was 10 or more per measurement point, no further improvement in the interference diffraction line removal effect was observed. From the viewpoint of fixing the analysis sample 17 to the conductive sample stage 16 (displacement of the analysis sample), it is not necessary to make it 10 or more reciprocations. In the present embodiment, based on the above results, it has been found that it is preferable to rotate and swing the range of ± 3 ° at a speed of 10 reciprocations per measurement point.

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、±3°の範囲で導電性試料台16上の分析試料17を回転揺動させながら、単色X線1のエネルギーを変えてI0及びI1のエネルギー依存性の各データを取得する(ステップS32)。
分析試料17への単色X線1の入射角は、例えば10°に設定される。
Subsequently, the control / analysis computer 10 changes the energy of the monochromatic X-ray 1 while rotating and swinging the analysis sample 17 on the conductive sample stage 16 within a range of ± 3 °, and the energy of I 0 and I 1 . Each data of dependency is acquired (step S32).
The incident angle of the monochromatic X-ray 1 on the analysis sample 17 is set to 10 °, for example.

続いて、制御・解析用コンピュータ10は、取得したI0及びI1のエネルギー依存性
の各データから、I1/I0(E)のスペクトルを算出する(ステップS33)。
続いて、制御・解析用コンピュータ10は、比較例の図1のステップS3と同様に、ステップS33で取得したI1/I0(E)のスペクトルからバックグラウンドを除去し、XAFS振動を導出する(ステップS34)。
続いて、制御・解析用コンピュータ10は、導出されたXAFS振動のスペクトルをフーリエ変換することで、動径分布を得る(ステップS35)。
Subsequently, the control / analysis computer 10 calculates the spectrum of I 1 / I 0 (E) from the acquired energy dependency data of I 0 and I 1 (step S33).
Subsequently, the control / analysis computer 10 removes the background from the spectrum of I 1 / I 0 (E) acquired in step S33 and derives the XAFS vibration in the same manner as in step S3 of FIG. 1 of the comparative example. (Step S34).
Subsequently, the control / analysis computer 10 obtains a radial distribution by performing Fourier transform on the derived XAFS vibration spectrum (step S35).

以上のようにして得られたI1/I0(E)のスペクトルと、第1の実施形態で説明した比較例により得られたI1/I0(E)のスペクトルとを比較した結果を図12に示す。図12では、本実施形態により得られたI1/I0(E)のスペクトルを破線で、比較例により得られたI1/I0(E)のスペクトルを一点鎖線でそれぞれ示す。回転揺動状態で測定することにより、妨害回折線が除去されていることが確認できる。この結果は、比較例と異なり、妨害回折線の除去による、解析者の任意性を廃除することができることを示している。 The spectrum of more than I 1 / I 0 obtained as the (E), the result of comparison of the spectra of the first embodiment I obtained in Comparative Example described in Embodiment 1 / I 0 (E) As shown in FIG. In FIG. 12, the spectrum of I 1 / I 0 (E) obtained by the present embodiment is indicated by a broken line, and the spectrum of I 1 / I 0 (E) obtained by a comparative example is indicated by a one-dot chain line. It can be confirmed that the interference diffraction lines have been removed by measuring in the rotating and swinging state. This result shows that the discretion of the analyst can be eliminated by removing the interference diffraction lines, unlike the comparative example.

以上説明したように、本実施形態によれば、化合物半導体デバイス等の結晶性の試料について、妨害回折線の影響のない正規のX線エネルギー依存性のスペクトルを、図1のステップS4のような人手によることなく自動的に容易且つ確実に得ることを可能とし、局所構造について信頼性の高い高精度の情報を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, for a crystalline sample such as a compound semiconductor device, a normal X-ray energy-dependent spectrum without the influence of disturbing diffraction lines is obtained as shown in step S4 of FIG. It is possible to easily and surely obtain it automatically without manual intervention, and to obtain highly reliable and highly accurate information about the local structure.

(その他の実施形態)
上述した諸実施形態による図3のX線分析装置の制御・解析用コンピュータ10の機能は、コンピュータ(CPU)の補助記憶装置等に記憶された制御用プログラムが動作することによって実現できる。同様に、図4のステップS11〜S21、図8のステップS31〜S35等の手順は、制御用プログラムが動作することによって実現できる。この制御用プログラム及び当該制御用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本実施形態に含まれる。
(Other embodiments)
The functions of the control / analysis computer 10 of the X-ray analysis apparatus of FIG. 3 according to the above-described embodiments can be realized by operating a control program stored in an auxiliary storage device of a computer (CPU) or the like. Similarly, procedures such as steps S11 to S21 in FIG. 4 and steps S31 to S35 in FIG. 8 can be realized by operating a control program. This control program and a computer-readable storage medium storing the control program are included in this embodiment.

具体的に、制御用プログラムは、例えばCD−ROMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。制御用プログラムを記録する記録媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、制御用プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。   Specifically, the control program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or provided to a computer via various transmission media. As a recording medium for recording the control program, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, or the like can be used in addition to the CD-ROM. On the other hand, as a transmission medium for the control program, a communication medium in a computer network system for propagating and supplying program information as a carrier wave can be used. Here, the computer network is a WAN such as a LAN or the Internet, a wireless communication network, or the like, and the communication medium is a wired line such as an optical fiber or a wireless line.

また、本実施形態に含まれる制御用プログラムとしては、供給された制御用プログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、その制御用プログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかる制御用プログラムは本実施形態に含まれる。また、供給された制御用プログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかる制御用プログラムは本実施形態に含まれる。   Further, the control program included in the present embodiment is not limited to that in which the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the supplied control program. For example, even when the control program is implemented in cooperation with an OS (operating system) running on a computer or other application software, the control program is implemented in this embodiment. include. In addition, even when all or part of the processing of the supplied control program is performed by the function expansion board or function expansion unit of the computer and the functions of the above-described embodiment are realized, the control program is implemented in this embodiment Included in the form.

以下、X線分析方法及びX線分析装置の諸実施形態について、付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various embodiments of the X-ray analysis method and the X-ray analysis apparatus will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)電子収量XAFS法を用いたX線分析方法であって、
試料にX線を照射し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得するに際し、照射するX線に対する前記試料の方位を変化させて、前記X線エネルギー依存性を取得することを特徴とするX線分析方法。
(Appendix 1) An X-ray analysis method using an electron yield XAFS method,
When obtaining the X-ray energy dependence of the electrons flowing out from the sample by irradiating the sample or the current flowing when the electrons ionize the surrounding gas, the direction of the sample is changed with respect to the irradiated X-ray. And obtaining the X-ray energy dependency.

(付記2)相異なる少なくとも3つの結晶方位で前記X線エネルギー依存性のスペクトルを取得し、取得した3種の前記スペクトルのうち2種の前記スペクトルで同一となる前記スペクトルを正規のものと判定することを特徴とする付記1に記載のX線分析方法。   (Supplementary Note 2) The X-ray energy-dependent spectrum is acquired in at least three different crystal orientations, and the spectrum that is the same in two of the acquired three types of spectrum is determined as a normal one. The X-ray analysis method according to appendix 1, wherein:

(付記3)前記試料を回転揺動させながら、前記X線エネルギー依存性を取得することを特徴とする付記1に記載のX線分析方法。   (Supplementary note 3) The X-ray analysis method according to supplementary note 1, wherein the X-ray energy dependency is acquired while rotating and swinging the sample.

(付記4)前記回転揺動の角度が±1°より大きく、±30°以内の値であることを特徴とする付記3に記載のX線分析方法。   (Supplementary note 4) The X-ray analysis method according to supplementary note 3, wherein an angle of the rotational oscillation is greater than ± 1 ° and within ± 30 °.

(付記5)X線を発生するX線源と、
X線が照射される試料が載置される試料台と、
前記試料台を回転駆動する駆動機構と、
前記試料台と対向し、前記試料台との間で所定の電圧を印加可能な電極と、
前記X線源、前記駆動機構及び前記電極の電圧を制御し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得する制御部と
を含むことを特徴とするX線分析装置。
(Supplementary Note 5) X-ray source for generating X-rays;
A sample stage on which a sample to be irradiated with X-rays is placed;
A drive mechanism for rotationally driving the sample stage;
An electrode facing the sample stage and capable of applying a predetermined voltage between the sample stage;
A control unit that controls the voltages of the X-ray source, the drive mechanism, and the electrode, and acquires the X-ray energy dependency of electrons that have jumped out of the sample or current that flows when the electrons ionize the surrounding gas. X-ray analyzer characterized by including.

(付記6)前記駆動機構は、照射されるX線に対して前記試料が相異なる少なくとも3つの結晶方位となるように、前記試料台の回転角度を変えることを特徴とする付記5に記載のX線分析装置。   (Additional remark 6) The said drive mechanism changes the rotation angle of the said sample stand so that the said sample may become at least 3 different crystal orientation with respect to the X-ray irradiated, The additional remark 5 characterized by the above-mentioned. X-ray analyzer.

(付記7)前記駆動機構は、前記試料台を回転揺動することを特徴とする付記5に記載のX線分析装置。   (Supplementary note 7) The X-ray analyzer according to supplementary note 5, wherein the drive mechanism rotates and swings the sample stage.

(付記8)前記回転揺動の角度が±1°より大きく、±30°以内の値であることを特徴とする付記5に記載のX線分析装置。   (Supplementary note 8) The X-ray analysis apparatus according to supplementary note 5, wherein an angle of the rotational oscillation is greater than ± 1 ° and within ± 30 °.

1 単色X線
2 照射X線強度モニタ用検出器
3 照射X線強度検出器用入射窓
4 照射X線強度検出器用出射窓
5a 照射X線強度検出器用電極
5b 照射X線強度検出器用電極
6,19 高圧電源
7,22 電流アンプ
8,23 V/Fコンバータ
9,24 スケーラ
10 制御・解析用コンピュータ
11 照射X線強度検出器用ガス導入口
12 照射X線強度検出器用ガス排出口
13 電子収量測定用検出器
14 電子収量検出器用入射窓
15 回転機構
16 導電性試料台
17 分析試料
18 電子収量検出器用電極
20 電子収量検出器用ガス導入口
21 電子収量検出器用ガス排出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Monochromatic X-ray 2 Irradiation X-ray intensity monitor detector 3 Irradiation X-ray intensity detector entrance window 4 Irradiation X-ray intensity detector exit window 5a Irradiation X-ray intensity detector electrode 5b Irradiation X-ray intensity detector electrodes 6 and 19 High voltage power supply 7, 22 Current amplifier 8, 23 V / F converter 9, 24 Scaler 10 Control / analysis computer 11 Irradiation X-ray intensity detector gas inlet 12 Irradiation X-ray intensity detector gas outlet 13 Detection for electron yield measurement 14 Electron yield detector entrance window 15 Rotating mechanism 16 Conductive sample base 17 Analytical sample 18 Electron yield detector electrode 20 Electron yield detector gas inlet 21 Electron yield detector gas outlet

Claims (4)

電子収量XAFS法を用いたX線分析方法であって、
試料にX線を照射し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得するに際し、照射するX線に対する前記試料の方位を変化させて、相異なる少なくとも3つの結晶方位で前記X線エネルギー依存性のスペクトルを取得し、取得した3種の前記スペクトルのうち2種の前記スペクトルで同一となる前記スペクトルを正規のものと判定することを特徴とするX線分析方法。
An X-ray analysis method using an electron yield XAFS method,
When obtaining the X-ray energy dependence of the electrons flowing out from the sample by irradiating the sample or the current flowing when the electrons ionize the surrounding gas, the direction of the sample is changed with respect to the irradiated X-ray. Thus, the X-ray energy-dependent spectrum is acquired in at least three different crystal orientations, and the spectrum that is the same in two of the acquired three types of spectrum is determined as a normal one. An X-ray analysis method characterized by the above.
電子収量XAFS法を用いたX線分析方法であって、
試料にX線を照射し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得するに際し、前記試料を試料面内で前記試料が載置される試料台の中心軸の周りに回転揺動させて照射するX線に対する前記試料の方位を変化させながら、前記X線エネルギー依存性を取得することを特徴とするX線分析方法。
An X-ray analysis method using an electron yield XAFS method,
When the sample is irradiated with X-rays to acquire the X-ray energy dependence of the electrons that have jumped out of the sample or the current that flows when the electrons ionize the surrounding gas, the sample is mounted within the sample plane. An X-ray analysis method characterized in that the X-ray energy dependency is acquired while changing the orientation of the sample with respect to X-rays to be irradiated while rotating around a central axis of a sample stage placed .
X線を発生するX線源と、
X線が照射される試料が載置される試料台と、
前記試料台を試料面内で前記試料台の中心軸の周りに回転駆動する駆動機構と、
前記試料台と対向し、前記試料台との間で所定の電圧を印加可能な電極と、
前記X線源、前記駆動機構及び前記電極の電圧を制御し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得する制御部と
を含み、
前記駆動機構は、照射されるX線に対して前記試料が相異なる少なくとも3つの結晶方位となるように、前記試料台の回転角度を変えることを特徴とするX線分析装置。
An X-ray source generating X-rays;
A sample stage on which a sample to be irradiated with X-rays is placed;
A drive mechanism for rotating the sample stage around the central axis of the sample stage in the sample plane;
An electrode facing the sample stage and capable of applying a predetermined voltage between the sample stage;
A control unit that controls the voltages of the X-ray source, the drive mechanism, and the electrode, and acquires the X-ray energy dependence of the electrons that have jumped out of the sample or the current that flows when the electrons ionize the surrounding gas;
Including
The X-ray analysis apparatus characterized in that the drive mechanism changes the rotation angle of the sample stage so that the sample has at least three different crystal orientations with respect to the irradiated X-rays.
X線を発生するX線源と、
X線が照射される試料が載置される試料台と、
前記試料台を試料面内で前記試料台の中心軸の周りに回転駆動する駆動機構と、
前記試料台と対向し、前記試料台との間で所定の電圧を印加可能な電極と、
前記X線源、前記駆動機構及び前記電極の電圧を制御し、前記試料から飛び出した電子、又は前記電子が周辺ガスをイオン化することにより流れる電流のX線エネルギー依存性を取得する制御部と
を含み、
前記駆動機構は、前記試料台を前記試料面内で前記試料台の中心軸の周りに回転揺動することを特徴とするX線分析装置。
An X-ray source generating X-rays;
A sample stage on which a sample to be irradiated with X-rays is placed;
A drive mechanism for rotating the sample stage around the central axis of the sample stage in the sample plane;
An electrode facing the sample stage and capable of applying a predetermined voltage between the sample stage;
A control unit that controls the voltages of the X-ray source, the drive mechanism, and the electrode, and acquires the X-ray energy dependence of the electrons that have jumped out of the sample or the current that flows when the electrons ionize the surrounding gas;
Including
The X-ray analysis apparatus characterized in that the drive mechanism rotates and swings the sample stage around the central axis of the sample stage within the sample plane .
JP2014019699A 2014-02-04 2014-02-04 X-ray analysis method and X-ray analysis apparatus Active JP6303553B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014019699A JP6303553B2 (en) 2014-02-04 2014-02-04 X-ray analysis method and X-ray analysis apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014019699A JP6303553B2 (en) 2014-02-04 2014-02-04 X-ray analysis method and X-ray analysis apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015148443A JP2015148443A (en) 2015-08-20
JP6303553B2 true JP6303553B2 (en) 2018-04-04

Family

ID=53891929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014019699A Active JP6303553B2 (en) 2014-02-04 2014-02-04 X-ray analysis method and X-ray analysis apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6303553B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6657664B2 (en) * 2015-08-21 2020-03-04 住友ゴム工業株式会社 Chemical state measurement method
CN107728190B (en) * 2017-09-30 2023-09-26 天津大学 Radiation intensity detector based on multi-finger SiGe HBT

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55163445A (en) * 1979-06-06 1980-12-19 Kawasaki Steel Corp On-line measurement of austenitic quantity in rolled steel plate
JPH1144662A (en) * 1997-07-29 1999-02-16 Rigaku Corp Minute part x-ray analysis device
JP2000111503A (en) * 1998-10-07 2000-04-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd X-ray analyzer
JP2002243669A (en) * 2001-02-15 2002-08-28 Ntt Advanced Technology Corp Method and apparatus for evaluation of multilayer film
EP1978354A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-08 Panalytical B.V. Wavelength dispersive X-ray Fluorescence Apparatus with energy dispersive detector in the form of a silicon drift detector to improve background supression

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015148443A (en) 2015-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101123171B1 (en) Method and apparatus for measuring process parameters of a plasma etch process
JP6371884B2 (en) recoding media
US7411188B2 (en) Method and system for non-destructive distribution profiling of an element in a film
JP2006518913A (en) Endpoint detection in a time-division multiplexed etch process.
JP6303553B2 (en) X-ray analysis method and X-ray analysis apparatus
JPS61114531A (en) Plasma treatment by microwave
US7006222B2 (en) Concurrent measurement and cleaning of thin films on silicon-on-insulator (SOI)
Soltamov et al. Properties of AlN single crystals doped with Beryllium via high temperature diffusion
Kaichev et al. Atomic and electronic structures of lutetium oxide Lu 2 O 3
JP2001217227A (en) Method for detecting end point
Ghosh et al. Photoreflectance spectroscopy with white light pump beam
Isomura et al. Local atomic structure of the GaN-side of the Al2O3/GaN interface revealed by X-ray absorption spectroscopy
JP2009008396A (en) Inspection device and inspection method
JP4565662B2 (en) Measuring method and measuring device
Lugani et al. Photocapacitance spectroscopy of InAlN nearly lattice-matched to GaN
Power Amplitude and phase‐modulation (AM‐PM) wide‐band photothermal spectrometry. II. Experiment
JP3283852B2 (en) Evaluation device for semiconductor wafer characteristics
Wilkinson et al. Issues in etching compound and Si-based devices
JP3777394B2 (en) Semiconductor junction capacitance evaluation method and junction capacitance measuring apparatus
US20240176206A1 (en) Interface-based thin film metrology using second harmonic generation
JP2004288980A (en) Device for evaluating film thickness and/or film quality of metal oxide insulating film
JP2012002672A (en) Spectroscope
JP2792500B2 (en) Method and apparatus for measuring plane orientation of crystal
Felisari et al. In-plane band gap modulation investigated by secondary electron imaging of GaAsN/GaAsN: H heterostructures
JP2011254007A (en) State measuring method and state measuring device of semiconductor base material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161004

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170711

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170907

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6303553

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150