[发明专利]X射线衍射装置

说明书

技术领域

本发明涉及作为使用平行光束光学系统的X射线衍射装置的平行光束法X射线衍射装置。

背景技术

以往，已知有使用将从X射线源所放射的发散光束使用在测定中的集中法光学系统的X射线衍射装置。有时将该X射线衍射装置称为集中法X射线衍射装置。关于该集中法X射线衍射装置，特别是在薄膜等样品的测定中，从使入射到样品的X射线的角度为一定的目的出发，有时使用平行化的X射线光束。使用该平行化的X射线光束的X射线衍射装置即平行光束法X射线衍射装置近年来也良好地已知。

在集中法X射线衍射装置中，X射线源和X射线检测器配置在相同的测角仪圆上。此外，X射线源、样品和X射线检测器配置在焦点圆上。另一方面，在平行光束法X射线衍射装置中，X射线源和X射线检测器既可以不配置在相同的测角仪圆上，进而，X射线源、样品和检测器也可以不配置在焦点圆上。

在平行光束法X射线衍射装置中，例如，存在平面内X射线衍射装置、平面内倒格子映射装置、GI-WAXS/SAXS装置等。各装置是如下那样的装置。再有，在本说明书中，假设“衍射”包括“散射”。

（平面内X射线衍射装置）

根据X射线衍射，能够调查各种物质的原子级别的构造。进而，近年，产生调查纳米的尺度的薄膜的构造的需要性。已知为了实现该需要性而利用X射线全反射的测定。

当X射线以临界角以下的角度入射到具有平坦的表面的样品时，在样品的表面处发生全反射。该角度为小角度，在使用CuKα射线的情况下，在Si的情况下为0.22°左右，在Au的情况下为0.57°左右。

在图13A中，当使X射线R1以临界角近旁的低角度α入射到样品S的表面Sa时，X射线以等于入射角α的角度α反射。另一方面，在与样品表面Sa垂直的晶格面K处产生衍射，其衍射射线几乎接近样品表面Sa地出来。一般，将该衍射现象称为平面内衍射。进行通过X射线检测器来检测该平面内衍射的测定的装置为平面内X射线衍射装置。

该平面内X射线衍射装置例如在日本特开平11-287773号公报中公开。根据该平面内X射线衍射装置，能够直接测定来自相对于薄膜的表面垂直的晶格面的衍射，因此，能够直接评价表面附近的构造，其结果是，能够对样品进行正确的评价。

此外，根据该平面内X射线衍射装置，入射X射线R1侵入到样品S的内部的深度如数nm以下那样非常浅。因此，在薄膜的测定结果中能够使来自基板、基底的信息几乎消失，其结果是，能够得到鲜明的平面内X射线衍射图形。

在日本特开平11-287773号公报中公开的以往的平面内X射线衍射装置中，在样品和X射线检测器之间设置PSA（平行缝隙分析仪），通过该PSA来防止衍射X射线的重合而实现了角度分辨率。然后，由此，得到了分辨率高的鲜明的X射线衍射图形。然而，该PSA其自身处于使X射线大量地衰减的倾向。因此，在日本特开平11-287773号公报中公开的平面内X射线衍射装置中，存在难以得到强度强的平面内衍射射线这样的问题。

（平面内倒格子映射装置）

例如，在日本特开平11-304729号公报中公开了平面内倒格子映射装置。如果用平面图示出该以往的平面内倒格子映射装置，则大概如图14所示那样。在图14中，从X射线源F出来的X射线R0在由入射侧光学系统101做成单色且平行的X射线R1的状态下以小的入射角度向样品S的表面Sa入射。

该入射X射线R1在与样品表面Sa垂直的晶格面处衍射，成为衍射X射线R2，向相对于样品表面Sa几乎接近的方向（即In-Plane（平面内）方向）前进。该衍射X射线R2在由PSA（Parallel Slit Analyzer/平行缝隙分析仪）103选择了仅规定的衍射角度的衍射X射线之后（即在避免了衍射X射线重合之后，即在提供了角度分辨率之后），被X射线检测器104接受。X射线检测器104输出与所接受的X射线的强度对应的电气信号。

X射线检测器104是0维X射线检测器。当进行倒格子映射测定时，一边以φ轴线（即向贯通样品S且贯通图14的纸面的方向延伸的线）为中心使样品S阶段性地进行φ旋转（即面内旋转），一边在各个阶段角度位置中使X射线检测器104进行2θχ（theta・chi）/φ扫描。