JPH04175644A - 格子定数測定装置 - Google Patents
格子定数測定装置Info
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- JPH04175644A JPH04175644A JP2302397A JP30239790A JPH04175644A JP H04175644 A JPH04175644 A JP H04175644A JP 2302397 A JP2302397 A JP 2302397A JP 30239790 A JP30239790 A JP 30239790A JP H04175644 A JPH04175644 A JP H04175644A
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- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
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- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野〕
本発明は格子定数測定装置及び格子定数測定方法に関す
るもので、モノクロメータにより単色化されたＸ線ビー
ムを標準結晶と試料結晶に同時に照射し、両者の回折ピ
ークの角度差から格子定数の相対値を高精度に測定する
方法及び装置に関する。 ［従来の技術］ 半導体の技術分野において、半導体素子の電気的特性を
改善するため、半導体結晶の格子定数を正確に測定する
技術が重要になっている。、格子定数ａ、の測定は通常
Ｘ線回折法を用いて行なわれる。単結晶にＸ線を照射す
ると、特定の方向に強いＸ線が散乱される。単結晶に入
射されるＸ線ビームとその強い散乱ビーム（回折ビーム
）の間の再度を２０ （θをブラッグ角という）とする
と、結晶の格子面間隔ｄと、ブラッグ角θ及び回折ビー
ムの波長λとの間には、よく知られたブラッグの法則２
ｄｓｉｎθ；λが成り立つ。格子定数ａ。 は格子面間隔ｄに一定の定数を乗じたものとして与えら
れる。従って、ブラッグ角θを測定することによって、
格子定数ａ、を求めることができる。 従来の装置の概略を第５図に示す。従来の装置は特開昭
４９−３６７７号公報に記載されているように、Ｘ！Ｉ
Ｉ ｌから発生したＸ線ビームを２方向に分割するスリ
ット２．３を有し、該スリットによって２方向に分割さ
れたＸ線ビームそれぞれを反射させるモノクロメータ４
，５と、該モノクロメータ４．５によって反射された、
それぞれのＸ線ビーケ６，７が同一の回転台上に固定さ
れた標準結晶８と試料結晶９の単結晶によって回折条件
を満し得る方向に計数管１０．１１を配置させた単結晶
の格子定数測定装置となっている。しかし、この格子定
数測定の基本は二結晶法の平行配置を応用したものであ
る。Ｘ線ビームに対するモノクロメータ４と試料結晶９
、あるいは標準結晶８には一定のＸ線結晶学的拘束があ
る。例えば、（１）試料結晶９とモノクロメータ４、あ
るいは５の格子定数がほぼ等しいこと、（２）試料結晶
９とモノクロメータ４，５の回折格子面は等しい、（３
）モノクロメータ４による回折Ｘ線ビーム６とモノクロ
メータ５による回折Ｘ線ビーム７は試料結晶９上の回転
中心で交叉する必要がある、などである。 以上のＸ線結晶学的拘束から、従来法は試料結晶の種類
、あるいは結晶の測定回折面に大きな制約を受ける。結
晶によっては測定できないものもあり、格子定数測定装
置としての汎用性に欠けている。
るもので、モノクロメータにより単色化されたＸ線ビー
ムを標準結晶と試料結晶に同時に照射し、両者の回折ピ
ークの角度差から格子定数の相対値を高精度に測定する
方法及び装置に関する。 ［従来の技術］ 半導体の技術分野において、半導体素子の電気的特性を
改善するため、半導体結晶の格子定数を正確に測定する
技術が重要になっている。、格子定数ａ、の測定は通常
Ｘ線回折法を用いて行なわれる。単結晶にＸ線を照射す
ると、特定の方向に強いＸ線が散乱される。単結晶に入
射されるＸ線ビームとその強い散乱ビーム（回折ビーム
）の間の再度を２０ （θをブラッグ角という）とする
と、結晶の格子面間隔ｄと、ブラッグ角θ及び回折ビー
ムの波長λとの間には、よく知られたブラッグの法則２
ｄｓｉｎθ；λが成り立つ。格子定数ａ。 は格子面間隔ｄに一定の定数を乗じたものとして与えら
れる。従って、ブラッグ角θを測定することによって、
格子定数ａ、を求めることができる。 従来の装置の概略を第５図に示す。従来の装置は特開昭
４９−３６７７号公報に記載されているように、Ｘ！Ｉ
Ｉ ｌから発生したＸ線ビームを２方向に分割するスリ
ット２．３を有し、該スリットによって２方向に分割さ
れたＸ線ビームそれぞれを反射させるモノクロメータ４
，５と、該モノクロメータ４．５によって反射された、
それぞれのＸ線ビーケ６，７が同一の回転台上に固定さ
れた標準結晶８と試料結晶９の単結晶によって回折条件
を満し得る方向に計数管１０．１１を配置させた単結晶
の格子定数測定装置となっている。しかし、この格子定
数測定の基本は二結晶法の平行配置を応用したものであ
る。Ｘ線ビームに対するモノクロメータ４と試料結晶９
、あるいは標準結晶８には一定のＸ線結晶学的拘束があ
る。例えば、（１）試料結晶９とモノクロメータ４、あ
るいは５の格子定数がほぼ等しいこと、（２）試料結晶
９とモノクロメータ４，５の回折格子面は等しい、（３
）モノクロメータ４による回折Ｘ線ビーム６とモノクロ
メータ５による回折Ｘ線ビーム７は試料結晶９上の回転
中心で交叉する必要がある、などである。 以上のＸ線結晶学的拘束から、従来法は試料結晶の種類
、あるいは結晶の測定回折面に大きな制約を受ける。結
晶によっては測定できないものもあり、格子定数測定装
置としての汎用性に欠けている。
本発明の目的は単結晶の格子定数測定装置において、Ｘ
線源と試料結晶間に４個の結晶からなるモノクロメータ
を配置し、これによって入射Ｘ線ビームの波長分散をΔ
λ／λ＝〜１Ｏ−６程度にし、かつ、４個の結晶の内、
少なくとも１つを非対称反射のモノクロメータにするこ
とにより、単色化されたＸＪ！ビームの平行性と、物理
的ビーム幅を大きくすることにより、従来法の欠点であ
る光学系における結晶学的制約を排除することにある。 従って、本発明は、あらゆる結晶（結晶面）の単結晶の
格子定数をΔｄ／ｄで〜１０−°の高精度で測定しつる
格子定数測定装置を提供することにある。 〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明は従来法の欠点を排除するため、入射Ｘ線ビーム
として、４個の結晶面がらなり、その内１つは非対称反
射面を利用するモノクロメータを採用することにより、
高精度の格子定数測定を可能にした。 【作用〕 本発明の格子定数測定装置を構成するモノクロメータは
４個の結晶面が並行配置されたものであり、その内、１
個は非対称反射の結晶で構成されたものである。このモ
ノクロメータによって、波長の分散効果が除かれ、上記
試料結晶と標準結晶を照射するＸ線ビーム自体の波長分
散（Δλ／λ。 λはＸ線ビームの中心波長、Δλは半値幅の帯域）を１
０−ａ程度に小さくすることができる。また、モノクロ
メータ自体によってＸ線ビームの波長分散を小さくして
いるので、試料結晶の種類、結晶面の位置によらず、得
られる回折強度曲線のピーク半値幅は０．２〜２秒程度
と成り、高精度の格子定数測定（精度二〜１０−”）が
可能となる。また、本発明の測定装置では試料結晶の前
に、上記、モノクロメータによる単色化されたＸ線ビー
ムを利用するため、前記、従来、公知技術における結晶
学的拘束が除かれる。 〔実施例〕 本発明の一実施例を第１図、第２図に示す。Ｘ線源１２
から発生したＸ線はスリット１３により制限され、モノ
クロメータ１４に入射する。モノクロメータ１４は第１
結晶１５．第２結晶】６゜第３結晶１７、及び第４結晶
１８とがら成り、それぞれの結晶は結晶工学的に完全に
平行な、二結晶平行配置の１個の単結晶ブロックをチャ
ンネルカットした結晶を用いている。第１結晶１５．第
２結晶１６．第３結晶１７の結晶面は例えばＳｉ（４４
０）、あるいは、Ｇｅ（４４０）などを使用する。また
、第４結晶は例えばＳ ｉ （４４０）非対称反射の
結晶とする。これらのモノクロメータ１４を使用するこ
とにより、Ｘ線ビーム１９は充分な単色化が実施され、
波長の分散Δλ／λは１０−“どなる。また、Ｘ線ビー
ムの線幅も広くなる。 モノクロメータ１４によって単色化されたＸ線ビーム１
９はスリット２０によりビーム径が制限されたゴニオメ
ータ２１上に固定された試料結晶２２および標準結晶２
３に同時照射し、それぞれから回折されたＸ線は計数管
２４に検出される。 本発明では第１図に示した光学系での測定をＡ測測定と
呼ぶことにする。 次に入射Ｘ線側の光学系は第１図と同じで、ゴ。 ニオメータ２．１上の結晶の向きをω方向に約１００゜
回転し、第２図に示したＢ側の測定を行なう。ゴニオメ
ータωの回転により、第１図と第２図の試料結晶２２に
対するＸ線の入射方向は逆になる。 第３図は試料結晶２２近傍を拡大した図である。 Ａ測測定における試料結晶２２からの回折線Ｏ＋Ｓ標準
結晶２３からの回折線を０１Ｒとする（第３図〜（ａ）
）。また、Ｂ測測定においても第３図−（ｂ）に示す如
く、試料結晶２２からの回折線θｓ Ｓ Ｔ標準結晶２
３からのものをθＪとする。このとき、計数管２４の位
置は第３図−（ａ）と（ｂ）ではゴニオメータ２１の回
転角ω方向に約１８０°異なっているものとする。これ
らの光学系によって得られた回折強度曲線の様子を第４
図に示す。以上の測定結果から（１）、（２）式が得ら
れる。 ΔＳＩ＝θ＋ ３ １９ ＋ ｎ ＝α−Δθ −
（１）ΔＳ２＝θ、Ｓ−θ１Ｂ＝ａ＋Δθ ・（２
）但し、αは試料結晶２２と標準結晶２３の回折面にお
ける両者の平行からの角度ずれ、八〇は試料結晶２２と
標準結晶２３の格子定数の差によるブラッグ角の角度差
である。従って、（１）と（２）式の差を求めることに
より、（３）、（４）式を求めることができる。 Δθ＝（ΔＳ２−ΔＳ １） ／２ ・・・（３
）Δｄ／ｄ、＝−ｃｏｔｏ、・△θ ・・・
（４）ここで、△ｄ＝ｄ−ｄ、、ｄ、は標準結晶の格子
面間、ｄは試料結晶の格子面間隔、θ、はＸ線の波長λ
に対する標準結晶のブラッグ角である。 すなわち、第１図、第２図に示した光学系において、Ａ
側、Ｂ側の測定データθ、ｎ、０．Ｓおよびｅ 、Ｒ，
＋９ 、Ｓのピーク間隔を求めることにより、 ７
（３）、（４）式から試料結晶の標準結晶に対する相対
格子定数（Δｄ／ｄ、）を高精度に求めることができる
。 ［発明の効果］ 本発明によれば、４個の結晶（面）からなるモノクロメ
ータにより、波長分散のよい（−１０−°）入射Ｘ線ビ
ームを得ることができ、それによる回折強度曲線の半値
幅は０．２〜２秒オーダとなる。 また、本性は標準結晶と試料結晶に対し、Ａ側。 Ｂ側の逆方向入射を採用していることから、測定による
各種誤差は相殺され、高精度（（Δｄ／ｄで１０−’）
な測定が実施される。 更に、本発明の特徴は上記に述べたように、入射Ｘ線ビ
ームとして、４結晶によるモノクロメータを使用してい
ることから、分析試料（結晶）の結晶種、あるいは、結
晶の面方位によって、モノクロメータの交換など、光学
系の変更は全く必要がなく、実験の効率を大幅に向上す
ることができる。
線源と試料結晶間に４個の結晶からなるモノクロメータ
を配置し、これによって入射Ｘ線ビームの波長分散をΔ
λ／λ＝〜１Ｏ−６程度にし、かつ、４個の結晶の内、
少なくとも１つを非対称反射のモノクロメータにするこ
とにより、単色化されたＸＪ！ビームの平行性と、物理
的ビーム幅を大きくすることにより、従来法の欠点であ
る光学系における結晶学的制約を排除することにある。 従って、本発明は、あらゆる結晶（結晶面）の単結晶の
格子定数をΔｄ／ｄで〜１０−°の高精度で測定しつる
格子定数測定装置を提供することにある。 〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明は従来法の欠点を排除するため、入射Ｘ線ビーム
として、４個の結晶面がらなり、その内１つは非対称反
射面を利用するモノクロメータを採用することにより、
高精度の格子定数測定を可能にした。 【作用〕 本発明の格子定数測定装置を構成するモノクロメータは
４個の結晶面が並行配置されたものであり、その内、１
個は非対称反射の結晶で構成されたものである。このモ
ノクロメータによって、波長の分散効果が除かれ、上記
試料結晶と標準結晶を照射するＸ線ビーム自体の波長分
散（Δλ／λ。 λはＸ線ビームの中心波長、Δλは半値幅の帯域）を１
０−ａ程度に小さくすることができる。また、モノクロ
メータ自体によってＸ線ビームの波長分散を小さくして
いるので、試料結晶の種類、結晶面の位置によらず、得
られる回折強度曲線のピーク半値幅は０．２〜２秒程度
と成り、高精度の格子定数測定（精度二〜１０−”）が
可能となる。また、本発明の測定装置では試料結晶の前
に、上記、モノクロメータによる単色化されたＸ線ビー
ムを利用するため、前記、従来、公知技術における結晶
学的拘束が除かれる。 〔実施例〕 本発明の一実施例を第１図、第２図に示す。Ｘ線源１２
から発生したＸ線はスリット１３により制限され、モノ
クロメータ１４に入射する。モノクロメータ１４は第１
結晶１５．第２結晶】６゜第３結晶１７、及び第４結晶
１８とがら成り、それぞれの結晶は結晶工学的に完全に
平行な、二結晶平行配置の１個の単結晶ブロックをチャ
ンネルカットした結晶を用いている。第１結晶１５．第
２結晶１６．第３結晶１７の結晶面は例えばＳｉ（４４
０）、あるいは、Ｇｅ（４４０）などを使用する。また
、第４結晶は例えばＳ ｉ （４４０）非対称反射の
結晶とする。これらのモノクロメータ１４を使用するこ
とにより、Ｘ線ビーム１９は充分な単色化が実施され、
波長の分散Δλ／λは１０−“どなる。また、Ｘ線ビー
ムの線幅も広くなる。 モノクロメータ１４によって単色化されたＸ線ビーム１
９はスリット２０によりビーム径が制限されたゴニオメ
ータ２１上に固定された試料結晶２２および標準結晶２
３に同時照射し、それぞれから回折されたＸ線は計数管
２４に検出される。 本発明では第１図に示した光学系での測定をＡ測測定と
呼ぶことにする。 次に入射Ｘ線側の光学系は第１図と同じで、ゴ。 ニオメータ２．１上の結晶の向きをω方向に約１００゜
回転し、第２図に示したＢ側の測定を行なう。ゴニオメ
ータωの回転により、第１図と第２図の試料結晶２２に
対するＸ線の入射方向は逆になる。 第３図は試料結晶２２近傍を拡大した図である。 Ａ測測定における試料結晶２２からの回折線Ｏ＋Ｓ標準
結晶２３からの回折線を０１Ｒとする（第３図〜（ａ）
）。また、Ｂ測測定においても第３図−（ｂ）に示す如
く、試料結晶２２からの回折線θｓ Ｓ Ｔ標準結晶２
３からのものをθＪとする。このとき、計数管２４の位
置は第３図−（ａ）と（ｂ）ではゴニオメータ２１の回
転角ω方向に約１８０°異なっているものとする。これ
らの光学系によって得られた回折強度曲線の様子を第４
図に示す。以上の測定結果から（１）、（２）式が得ら
れる。 ΔＳＩ＝θ＋ ３ １９ ＋ ｎ ＝α−Δθ −
（１）ΔＳ２＝θ、Ｓ−θ１Ｂ＝ａ＋Δθ ・（２
）但し、αは試料結晶２２と標準結晶２３の回折面にお
ける両者の平行からの角度ずれ、八〇は試料結晶２２と
標準結晶２３の格子定数の差によるブラッグ角の角度差
である。従って、（１）と（２）式の差を求めることに
より、（３）、（４）式を求めることができる。 Δθ＝（ΔＳ２−ΔＳ １） ／２ ・・・（３
）Δｄ／ｄ、＝−ｃｏｔｏ、・△θ ・・・
（４）ここで、△ｄ＝ｄ−ｄ、、ｄ、は標準結晶の格子
面間、ｄは試料結晶の格子面間隔、θ、はＸ線の波長λ
に対する標準結晶のブラッグ角である。 すなわち、第１図、第２図に示した光学系において、Ａ
側、Ｂ側の測定データθ、ｎ、０．Ｓおよびｅ 、Ｒ，
＋９ 、Ｓのピーク間隔を求めることにより、 ７
（３）、（４）式から試料結晶の標準結晶に対する相対
格子定数（Δｄ／ｄ、）を高精度に求めることができる
。 ［発明の効果］ 本発明によれば、４個の結晶（面）からなるモノクロメ
ータにより、波長分散のよい（−１０−°）入射Ｘ線ビ
ームを得ることができ、それによる回折強度曲線の半値
幅は０．２〜２秒オーダとなる。 また、本性は標準結晶と試料結晶に対し、Ａ側。 Ｂ側の逆方向入射を採用していることから、測定による
各種誤差は相殺され、高精度（（Δｄ／ｄで１０−’）
な測定が実施される。 更に、本発明の特徴は上記に述べたように、入射Ｘ線ビ
ームとして、４結晶によるモノクロメータを使用してい
ることから、分析試料（結晶）の結晶種、あるいは、結
晶の面方位によって、モノクロメータの交換など、光学
系の変更は全く必要がなく、実験の効率を大幅に向上す
ることができる。
第１図は本発明のＡ測測定系の実験配置図、第４図は本
発明のＢ測測定系の実験配置図、第３図は本発明の一実
施例の試料結晶付近の拡大図、第４図は本発明で得られ
る回折強度曲線の模式図、第５図は従来法の格子定数測
定装置の概略図である。 １２・・・Ｘ線源、１３・・・スリット、１５・・・モ
ノクロメータの第１結晶、１６・・・第２結晶、１７・
・・第３結晶、１８・・・第４結晶、１９・・・単色化
された線ビーム、２１・・・ゴニオメータ、２２・・・
試料結晶。 ２３・・・標準結晶、２４・・・計数管。
発明のＢ測測定系の実験配置図、第３図は本発明の一実
施例の試料結晶付近の拡大図、第４図は本発明で得られ
る回折強度曲線の模式図、第５図は従来法の格子定数測
定装置の概略図である。 １２・・・Ｘ線源、１３・・・スリット、１５・・・モ
ノクロメータの第１結晶、１６・・・第２結晶、１７・
・・第３結晶、１８・・・第４結晶、１９・・・単色化
された線ビーム、２１・・・ゴニオメータ、２２・・・
試料結晶。 ２３・・・標準結晶、２４・・・計数管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｘ線源から発生するＸ線ビームを単色化するモノク
ロメータと回転試料台を有し、上記モノクロメータによ
って単色化されたＸ線ビームを上記回転試料台に固定さ
れた少なくとも２個の単結晶に対し照射したときの回折
ビームを計測する手段とを有する格子定数測定装置にお
いて、上記モノクロメータは少なくとも４個の結晶面か
らなる反射面をもち、その内、少なくとも１つは非対称
反射になる結晶を配置して構成されことを特徴とする格
子定数測定装置。 ２、モノクロメータから反射された波長分散の小さいＸ
線ビームを用いて、上記、請求範囲に示した測定装置の
具備する複数個の単結晶のうち、少なくとも１つを標準
結晶とし、その標準結晶に対し、Ｘビームを正、負、二
方向から入射し、それぞれの入射方向について標準結晶
と他の試料結晶との回折角の差を求めることによって、
試料結晶の格子定数の変化（相対値）を測定する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302397A JPH04175644A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 格子定数測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302397A JPH04175644A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 格子定数測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175644A true JPH04175644A (ja) | 1992-06-23 |
Family
ID=17908425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2302397A Pending JPH04175644A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 格子定数測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04175644A (ja) |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2302397A patent/JPH04175644A/ja active Pending
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