Ｘ射线衍射装置制造方法及图纸

一种Ｘ射线衍射装置，从入射光学系统（２２）射出的Ｘ射线入射到被支撑在试样支撑机构（２４）上的试样（６０）上，来自此处的衍射Ｘ射线被受光光学系统（２６）检测到。入射光学系统具有Ｘ射线源（６６）和多层膜反射镜（６１）。试样支撑机构的姿势控制机构（３６、４０）对按照使试样的法线（６１）平行于第１旋转中心线（３２）的方式将试样维持在第１姿势的状态、按照与之垂直的方式维持在第２姿势的状态进行切换。当将试样维持在第１姿势而使受光光学系统绕第１旋转中心线旋转时，就可以进行面内衍射测定。另一方面，当将试样维持在第２姿势而使受光光学系统同样地旋转时，就可以进行面外衍射测定。因此利用本发明专利技术的Ｘ射线衍射装置可以进行面内衍射测定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可以进行面内(in-plane)衍射测定的X射线衍射装置。技术背景 所谓面内衍射测定是指如下的测定方法，如图l(a)所示，以极为接近试样表面 10的入射角度a (例如以0.1 0.5度左右的微小入射角度)射入X射线12，从而以极为 接近试样表面10的出射角度13的位置检测到衍射X射线14。以假想线表示的圆16表 示包含试样平面10的平面。此面内衍射是在基本与试样表面垂直的晶格面上发生X射线 衍射时产生的现象。由于是在基本与包含试样表面10的平面16相同的平面内检测到衍 射X射线，因此被称为面内(in-plane)衍射。当使用此面内衍射测定时，由于可以获得试 样的仅表面附近的结晶信息，因此，面内衍射测定特别应用于薄膜试样的分析中。 另一方面，在使用X射线衍射计进行通常的X射线衍射测定的情况下，如图l(b) 所示，在包含试样表面10的法线18和入射X射线12的平面20内检测到衍射X射线。在 本说明书中，将此种通常的测定方法与面内衍射测定相对照地称为面外(out-of-plane)衍 射测定。在对薄膜试样进行面外衍射测定的情况下，为了减少来自薄膜的基底的影响， 也会以极为接近试样表面的入射角度a来使X射线12入射到试样表面10上。此时，薄 膜试样的面外衍射测定通过将X射线在试样表面10上的入射角度a固定来进行测定，从 而成为所谓的非对称的X射线衍射测定。此时，就不是使用集中法的光学系统，而是使 用平行光束法的光学系统。 为了实施面内衍射测定，有必要使用与通常的面外衍射测定用的X射线衍射装 置不同的专用的装置。但是，希望能够以共同的X射线衍射装置来实施面内衍射测定和 面外衍射测定。所以，作为可以实现此目的的方案，已知有公布于特开平11-304731号 公报中的X射线衍射装置。当使用此装置进行薄膜试样的面内衍射测定时，按照如下的 方法操作。将试样的姿势设定为使试样表面垂直竖立。X射线检测器的移动设为，使X 射线检测器绕水平的旋转中心线旋转(即在垂直面内旋转)。此外，使水平行进的X射线 以极为接近的角度入射到试样表面上，通过在垂直面内旋转X射线检测器，捕捉来自试 样表面的面内衍射线。 另一方面，在使用相同的装置，以e-2e方式进行x射线衍射测定(面外衍射测定)时，按照如下的方法操作。试样的姿势与面内衍射测定时相同，使试样表面垂直竖立。x射线检测器的移动与面内衍射测定时不同，使x射线检测器绕垂直的旋转中心线 旋转(即在水平面内旋转)。此外，相对于水平行进的入射x射线，使试样绕垂直的旋转 中心线旋转角度e，并与其连动地使x射线检测器绕与所述的e旋转相同的旋转中心线 旋转角度2 e ，检测来自试样表面的衍射x射线。如果使用此x射线衍射装置进行薄膜 试样的面外衍射测定，以下的方法也是有效的，即，使用平行光束法，将x射线以极为 接近试样表面的角度入射到试样表面上，仅使x射线检测器绕垂直的旋转中心线旋转， 测定衍射x射线。 如果使用所述的公知的X射线衍射装置，从原理上来说，对薄膜试样的面内衍 射测定和面外衍射测定两者都是可能的。面外衍射测定中，使X射线检测器在水平面内 旋转，X射线检测器的此类的旋转可以用通常的测角仪(goniometer)来实现，并可以高精 度地进行其角度控制。所以，检测到的衍射角度的分辨率变高。另一方面，面内衍射测 定中，有必要使相同的X射线检测器在垂直面内旋转，对于此处的旋转，会产生由于要 使其反抗重力旋转，因而难以高精度地进行其角度控制的问题。另外，即使可以在垂直 面内实现高精度的旋转，但是要在水平面内和垂直面内两种情况下都使X射线检测器高 精度地旋转，其旋转控制机构将会十分昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供可以进行面内衍射测定和面外衍射测定，且任意一种 衍射测都可以进行高分辨率的测定的X射线衍射装置。 本专利技术的X射线衍射装置具有如下所示的特征。虽然为了容易理解，以带括号 的符号表示图2 图5所示的实施方式的对应要素，但是本专利技术并不限定于此实施方式。 本专利技术的X射线衍射装置具有入射光学系统22、试样支撑机构24、受光光学系 统26和受光光学系统旋转机构30。从所述入射光学系统22射出的X射线入射到由所述 试样支撑机构24所支撑的试样60上，在此试样60处衍射的X射线被所述受光光学系统 26检测到。所述受光光学旋转机构30为了改变所述受光光学系统26的光轴相对于入射 到所述试样60的X射线的方向所构成的角度2 e ，具有使所述受光光学系统26绕第1旋 转中心线32旋转的功能。所述入射光学系统22具有X射线源66和多层膜反射镜76， 所述多层膜反射镜76具有使从所述X射线源射出的X射线在垂直于所述第1旋转中心线 32的平面内平行化的功能。所述试样支撑机构24具有姿势控制机构36、 40，此姿势控 制机构36、 40具有将所述试样支撑机构24的状态在如下两个状态之间移动的功能，艮卩， 按照所述试样60的表面的法线61与所述第1旋转中心线32实质上平行的方式将所述试 样60维持在第1姿势的状态、按照所述试样60的表面的法线61与所述第1旋转中心线 32实质上垂直的方式将所述试样60维持在第2姿势的状态。所述试样支撑机构24还具 有第l入射角控制机构36、 40，此第1入射角控制机构36、 40是在所述试样60处于所 述第1姿势时，对从所述入射光学系统22射出的X射线入射到所述试样60的表面上时 的入射角度a进行改变的装置，具有使所述试样60绕实质上垂直于所述第1旋转中心线 32的第2旋转中心线37旋转的功能。所述试样支撑机构24还具有第2入射角控制机构 34，此第2入射角控制机构34是在所述试样60处于所述第2姿势时，对从所述入射光学 系统22射出的X射线入射到所述试样60的表面上时的入射角度a进行改变的装置，具 有使所述试样60绕所述第1旋转中心线32旋转的功能。 当将试样维持在所述第1姿势，使所述受光光学系统绕第1旋转中心线旋转时， 就可以进行面内衍射测定。另一方面，当将试样维持在所述第2姿势，使受光光学系统 绕相同的第l旋转中心线旋转时，就可以进行面外衍射测定。这样，根据本专利技术，就可 以在共同的衍射平面内，进行面内衍射测定和面外衍射测定，只要在共同的衍射平面内 努力提高分辨率，就可以都以高分辨率来实施面内衍射测定和面外衍射测定。 所述姿势控制机构36、 40和所述第1入射角控制机构36、 40可以用共同的机构36、 40来实现。 所述多层膜反射镜76的一个类型具有如下部分，S卩，由用于在垂直于所述第l旋转中心线32的第1平面(XY平面)内将X射线平行化的抛物面形状形成的第1反射面96、由用于在垂直于所述第1平面(XY平面)的第2平面(YZ平面)内将X射线平行化的抛物面形状形成的第2反射面97。当使用此种类型的多层膜反射镜时，除了在衍射平面内将入射X射线平行化以外，还在与之垂直的平面内将入射X射线平行化，因此，可以縮小入射角度a的发散，从而适于对例如试样的深度方向的信息的变化进行测定。 所述多层膜反射镜76的其他的类型具有如下的部分，S卩，由用于在垂直于所述第1旋转中心线32的第1平面(XY平面)内将X射线平行化的抛物面形状形成的第1反射面96、由用于在垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ射线衍射装置，其特征是，（ａ）此Ｘ射线衍射装置具有入射光学系统（２２）、试样支撑机构（２４）、受光光学系统（２６）和受光光学系统旋转机构（３０），从所述入射光学系统（２２）射出的Ｘ射线入射到由所述试样支撑机构（２４）所支撑的试样（６０）上，在此试样（６０）处衍射的Ｘ射线被所述受光光学系统（２６）检测到；（ｂ）所述受光光学旋转机构（３０）为了改变所述受光光学系统（２６）的光轴相对于入射到所述试样（６０）的Ｘ射线的方向形成的角度（２θ），具有使所述受光光学系统（２６）绕第１旋转中心线（３２）旋转的功能；（ｃ）所述入射光学系统（２２）具有Ｘ射线源（６６）和多层膜反射镜（７６），所述多层膜反射镜（７６）具有使从所述Ｘ射线源射出的Ｘ射线在垂直于所述第１旋转中心线（３２）的平面内平行化的功能；（ｄ）所述试样支撑机构（２４）具有姿势控制机构（３６、４０），此姿势控制机构（３６、４０）具有将所述试样支撑机构（２４）的状态在如下两个状态之间移动的功能，即，按照所述试样（６０）的表面的法线（６１）与所述第１旋转中心线（３２）实质上平行的方式将所述试样（６０）维持在第１姿势的状态、按照所述试样（６０）的表面的法线（６１）与所述第１旋转中心线（３２）实质上垂直的方式将所述试样（６０）维持在第２姿势的状态；（ｅ）所述试样支撑机构（２４）具有第１入射角控制机构（３６、４０），此第１入射角控制机构（３６、４０）是在所述试样（６０）处于所述第１姿势时，对从所述入射光学系统（２２）射出的Ｘ射线入射到所述试样（６０）的表面上时的入射角度（α）进行改变的机构，具有使所述试样（６０）绕实质上垂直于所述第１旋转中心线（３２）的第２旋转中心线（３７）旋转的功能；（ｆ）所述试样支撑机构（２４）具有第２入射角控制机构（３４），此第２入射角控制机构（３４）是在所述试样（６０）处于所述第２姿势时，对从所述入射光学系统（２２）射出的Ｘ射线入射到所述试样（６０）的表面上时的入射角度（α）进行改变的机构，具有使所述试样（６０）绕所述第１旋转中心线（３２）旋转的功能。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：表和彦，
申请(专利权)人：株式会社理学，
类型：发明
国别省市：JP[]