Ｘ線トポグラフィ装置
【課題】試料の径が大きくなっても、試料に対応した大面積の面状のＸ線検出器を、Ｘ線トポグラフの分解能を低下させること無く、使用できるようにする。また、試料の径が大きくなったことに対応して大面積の面状のＸ線検出器を使用することになった場合でも、Ｘ線検出部の全体形状を大きくしなくて済むようにする。
【解決手段】試料１１を線状のＸ線で走査したときに試料１１で回折したＸ線をＸ線検出器２８によって検出して平面的な回折像を得るＸ線トポグラフィ装置である。Ｘ線検出器２８は試料１１よりも大きい面積を有する円筒形状のイメージングプレート２８であり、線状のＸ線の走査移動Ｆに関連させてイメージングプレート２８を円筒形状の中心軸Ｘ０を中心としてα回転させる。円筒形状の中心軸Ｘ０は線状のＸ線の走査移動方向Ｆと直角方向に延在する。
【解決手段】試料１１を線状のＸ線で走査したときに試料１１で回折したＸ線をＸ線検出器２８によって検出して平面的な回折像を得るＸ線トポグラフィ装置である。Ｘ線検出器２８は試料１１よりも大きい面積を有する円筒形状のイメージングプレート２８であり、線状のＸ線の走査移動Ｆに関連させてイメージングプレート２８を円筒形状の中心軸Ｘ０を中心としてα回転させる。円筒形状の中心軸Ｘ０は線状のＸ線の走査移動方向Ｆと直角方向に延在する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の内部の結晶構造を平面像であるＸ線回折像として表示する装置であるＸ線トポグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線トポグラフィ（Topography）装置によって得られる平面的なＸ線回折像はＸ線トポグラフ（Topograph）と呼ばれている。このＸ線トポグラフに表れた形状的な特徴は、一般に、物体の構造的な特徴を表している。例えば、単結晶中の格子欠陥や歪みはＸ線トポグラフにおけるＸ線の強度変化として表れる。このため、Ｘ線トポグラフィ装置は、現在、単結晶材料に関する「結晶の完全性評価法」を実現するための装置等として広く用いられている。
【０００３】
例えば、単結晶材料であるＳｉ（シリコン）結晶の製造現場を見ると、その製品の口径は過去から現在にかけて次第に大口径化して来ており、その大口径化に伴って測定装置であるＸ線トポグラフィ装置も大型化して来ている。具体的には、当初のＳｉ結晶の口径は４インチ（１０１．６ｍｍ）程度だったものが、最近では３００ｍｍ程度までに大きくなっている。そして、近い将来、Ｓｉ結晶の口径はさらに大きく、例えば４５０ｍｍ程度になることが予想されている。
【０００４】
従来、Ｘ線トポグラフィ装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されたものが知られている。特許文献１には、平板状のＸ線蛍光板や平板状の蓄積性蛍光体の上にＸ線トポグラフを形成するようにしたＸ線トポグラフィ装置が開示されている。また、特許文献２には、平板状のＸ線フィルムや平板状のＣＣＤ（Charge Coupled Device／電荷結合素子）センサの上にＸ線トポグラフを形成するようにしたＸ線トポグラフィ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０１４５６４号公報（第４〜５頁、図１）
【特許文献２】特開２０００−３１４７０８号公報（第５頁、図１）
【特許文献３】特開平０５−２８９１９０号公報（第２〜３頁、図１）
【特許文献４】特開平１０−３１３３８３号公報（第５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｘ線トポグラフィ装置には複数種類のものがある。例えば、反射法で１結晶法であるベルクバレット法や、透過法で１結晶法であるラング法や、試料以外の結晶をモノクロメータやコリメータとして使用する２結晶法等がＸ線トポグラフィとして知られている。今、ラング法を考えると、例えば図９（ａ）に示す構造のものが知られている。
【０００７】
図９（ａ）に示すラング法に基づいたＸ線トポグラフィ装置は、試料結晶１０１へ供給されるＸ線を放射するＸ線源１０２と、試料結晶１０１の入射側に配置された入射スリット１０３とを有している。Ｘ線は入射スリット１０３によって規制されて試料結晶１０１へ入射する。また、試料結晶１０１の受光側には、回折スリット１０４と、平板状のＸ線検出フィルム１０６とが配置されている。試料１０１の口径が小さかった初期においては、例えば、ガラス基板に乳剤を５０〜１００μｍと厚く塗った原子核乾板をＸ線検出フィルム１０６として用いていた。
【０００８】
入射スリット１０３及び回折スリット１０４は位置不動に固定配置されている。試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６とは矢印Ａで示すように、互いに一体状態で試料１０１の試料面、すなわち被測定面に対して平行に走査移動させられる。この走査移動の際に、図９（ａ）の部分拡大図に示すように試料結晶１０１の格子面１０５で回折した回折Ｘ線Ｒ１によってＸ線検出フィルム１０６が走査される。
【０００９】
初期のＸ線トポグラフィ装置では、試料結晶１０１で回折したＸ線は、Ｘ線検出フィルム１０６に垂直に入射するように、試料結晶１０１、回折スリット１０４及びＸ線検出フィルム１０６の位置関係が設定されていた。その理由は、Ｘ線検出フィルム１０６において厚く塗った乳剤に斜めにＸ線が入射すると、回折像がボケてしまい、分解能が低下するので、その分解能の低下を防止するためである。
【００１０】
このように回折Ｘ線がＸ線検出フィルム１０６に垂直に入射するように設定するためには、回折スリット１０４を試料結晶１０１に対して斜めに配置する必要がある。他方、固定配置された回折スリット１０４のスリット片の幅は、散乱Ｘ線によるカブリを防止するためにＸ線検出フィルムの大きさに見合った幅を持たせる必要もある。このようにすると、試料結晶１０１及びＸ線検出フィルム１０６を走査移動させる際に試料結晶１０１が回折スリット１０４に衝突してしまうおそれがあるが、試料結晶１０１の口径が小さい場合には、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔をさほど大きくする必要はなく、問題にはならなかった。
【００１１】
しかしながら、試料結晶１０１の口径が大きくなってくると、試料結晶１０１と回折スリット１０４との衝突を防止するために、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔を大きく離さなければならなかった。この場合には、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔が大きくなる方の端部の間隔が大きくなり過ぎてしまい、その部分におけるＸ線光学的な分解能が劣化するという問題が生じるに至った。
【００１２】
この問題を解消するため、試料結晶１０１の口径が大型化した場合には、図９（ｂ）に示すように、回折スリット１０４及びＸ線検出フィルム１０６の両方を試料結晶１０１と平行に配置するようにした構成が採用されるようになった。試料結晶１０１の口径が１００ｍｍ以上の装置に対してこの方式が広く採用されている。
【００１３】
この装置においては、試料結晶１０１と回折スリット１０４との衝突は避けることができるが、回折Ｘ線Ｒ１がＸ線検出フィルム１０６に斜めから入射することになり、回折像のボケの問題が心配される。しかしながら、乳剤の厚さが薄いＸ線検出フィルム１０６を用いれば、斜め入射による分解能の劣化よりも、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔を小さくすることによる分解能の向上が期待できる。
【００１４】
例えば、ＭｏＫα線を厚さ１０μｍの乳剤へ１５°の斜め方向から入射して、Ｓｉ４００の反射を検出する場合には、分解能の劣化（すなわち、ボケ）は２．７μｍ程度である。試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔は２０ｍｍ程度に抑えられるので、Ｘ線光学的な分解能は１０μｍである。この値に対し、斜め入射効果の２．７μｍは許せる範囲であり、実用上十分な分解能であると考えられる。
【００１５】
Ｘ線検出フィルム１０６に代えて蓄積性蛍光体であるイメージングプレートをＸ線検出要素として用いる場合には、乳剤の厚さに相当する有感体の厚さが１００μｍであるので、斜め入射による分解能の劣化は２７μｍ程度となる。イメージングプレートの読取り分解能は５０μｍであり、これより小さい２７μｍの像ボケは実用上問題ないものと考えられていた。しかしながら理論的には、回折Ｘ線はやはりイメージングプレートに対して垂直に入射するのが、高い分解能のトポグラフを得ることに関して理想的である。
【００１６】
また、平板状のＸ線検出フィルムを用いる場合には、散乱Ｘ線のかぶり現象からＸ線フィルムやイメージングプレートを保護するために、回折スリット片の幅を大きく設定する必要がある。しかしながら、この場合には、回折スリット片が大きくなり、重くなり、これを支持する部材も頑丈にする必要があり、それ故、Ｘ線検出フィルム等を含んだＸ線検出部が大きすぎ、重すぎるという問題があった。
【００１７】
ところで、静電転写装置の分野において、回転する感光体ドラムの表面上に静電潜像を形成するようにした装置が知られている（例えば、特許文献３及び特許文献４）。本発明では、試料よりも面積の大きい面状のＸ線検出器を円筒形状に変形して用いるが、これは静電転写装置で用いる感光体ドラムとは全く異なった部材である。
【００１８】
以上のように、従来のＸ線トポグラフィ装置においては、次のような問題があった。
（１）平板状の面状Ｘ線検出器を回折Ｘ線が直角方向から入射する配置で使用する場合（例えば図９（ａ））には、試料とＸ線検出器との間隔が広くなる部分でＸ線トポグラフの分解能が低下する。試料の径が大きくなると、走査移動時における回折スリットとの衝突を回避するために試料とＸ線検出器との間隔をさらに広げなければならないので、分解能の低下はさらに顕著になる。
（２）平板状の面状Ｘ線検出器を回折Ｘ線が斜め方向から入射する配置で使用する場合（例えば図９（ｂ））には、Ｘ線の斜め入射に起因してＸ線トポグラフの分解能が低下する。
（３）図９（ａ）及び（ｂ）に示したいずれの装置においても、試料の径が大きくなったときには面状Ｘ線検出器の面積も大きくしなければならず、Ｘ線検出部が大型になって取扱いが難しくなる。
【００１９】
本発明は、上記の問題点を解消するために成されたものであって、試料の径が大きくなっても、該試料に対応した大面積の面状のＸ線検出器を、Ｘ線トポグラフの分解能を低下させること無く、使用できるようにすることを目的とする。
また、本発明は、試料の径が大きくなったことに対応して大面積の面状のＸ線検出器を使用することになった場合でも、Ｘ線検出部の全体形状を大きくしなくて済むようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置は、試料を線状のＸ線で走査したときに当該試料で回折したＸ線をＸ線検出器によって検出して平面的な回折像を得るＸ線トポグラフィ装置において、前記Ｘ線検出器は前記試料よりも大きい面積を有する円筒形状の面状Ｘ線検出器であり、前記線状のＸ線の走査移動に関連させて前記面状Ｘ線検出器を前記円筒形状の中心軸を中心として回転させる検出器回転手段を有し、前記円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の走査移動方向と直角方向に延在することを特徴とする。
【００２１】
このＸ線トポグラフィ装置は、望ましくは、透過法で１結晶法であるラング法のＸ線トポグラフィ装置である。試料は、例えば直径が３００ｍｍ以上、例えば４５０ｍｍのＳｉ（シリコン）半導体の円板状の単結晶試料である。試料を線状のＸ線に形成するため、通常は、試料の前にスリット部材を配置する。この線状のＸ線は、スリット部材のスリットを湾曲形状とすることにより湾曲状のＸ線とすることができる。試料を線状のＸ線で走査することは、通常、線状のＸ線を固定しておいて、試料をそのＸ線に対して移動させることによって行う。
【００２２】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記線状のＸ線の延在方向は当該線状のＸ線の走査移動方向に対して直角方向であり、前記面状Ｘ線検出器の円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の延在方向と同じ方向に平行に延在することが望ましい。この構成により、試料のＸ線トポグラフを試料に対して幾何学的に１対１の関係で面状Ｘ線検出器の上に形成できる。
【００２３】
線状Ｘ線の延在方向とは、線状Ｘ線が直線状である場合にはその直線の延在方向であり、線状Ｘ線が湾曲状である場合には線状Ｘ線の両端を結ぶ直線の延在方向である。
【００２４】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記検出器回転手段は、前記面状Ｘ線検出器の外周面の周速度と前記線状のＸ線の走査移動速度とが同じになるように前記面状Ｘ線検出器を回転させることが望ましい。この構成により、試料のＸ線トポグラフを試料に対して幾何学的に１対１の関係で面状Ｘ線検出器の上に形成できる。
【００２５】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記面状Ｘ線検出器は、前記試料からの回折Ｘ線が照射される部材として円筒形状の蓄積性蛍光体を有することができる。この蓄積性蛍光体は、Ｘ線が照射された部分にエネルギを蓄積し、該部分に光が照射されたときに蓄積したそのエネルギを発光として放出する物質である。この蓄積性蛍光体は、例えばイメージングプレートの商品名で知られている。
【００２６】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記面状Ｘ線検出器は暗箱の中に設けることができる。該暗箱の中であって前記面状Ｘ線検出器の周囲には、読取り装置及び消去装置を設けることができる。読取り装置は、前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を読取る装置である。消去装置は、前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を消去する装置である。この構成によれば、面状Ｘ線検出器としての蓄積性蛍光体をＸ線トポグラフィ装置から取り外すことなく、記憶データの読取り処理及び消去処理を行うことができ、複数のＸ線トポグラフを連続して取得できる。
【００２７】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記面状Ｘ線検出器は、前記試料で回折したＸ線が当該面状Ｘ線検出器の円筒表面に対して法線方向から入射する位置に、設けられていることが望ましい。この構成により、散乱Ｘ線が面状Ｘ線検出器に到達することを防止するための回折スリットのスリット片の幅を可能な限りに小さくできる。また、Ｘ線の斜め入射に起因して発生するボケをＸ線を垂直入射させることによって解消して、Ｘ線トポグラフの分解能を向上できる。
【００２８】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置は、Ｘ線を受光して信号を出力する複数のＣＣＤ素子を平面的に並べて成る２次元ＣＣＤセンサと、前記面状Ｘ線検出器と前記２次元ＣＣＤセンサとのいずれかを前記試料からの回折Ｘ線を検出する位置に選択的に配置させる手段とを有することが望ましい。この構成により、面状Ｘ線検出器を用いた測定とＣＣＤセンサを用いた測定とを必要に応じて選択的に行うことができる。一般に、ＣＣＤセンサを用いた測定では高分解能のトポグラフを得ることができるので、面状Ｘ線検出器を用いて全体的なトポグラフを求めた後に、詳細な情報を得たい部分的な所をＣＣＤセンサを用いた測定によって詳細に測定する、という測定を行うことができる。
【００２９】
ＣＣＤセンサを用いた本発明に係るＸ線トポグラフィ装置においては、前記複数のＣＣＤ素子の動作を制御して各ＣＣＤ素子の出力信号に基づいてＸ線強度を決めるＣＣＤ制御手段を有することができ、該ＣＣＤ制御手段はＴＤＩ（Time Delay Integration）方式に基づいて複数のＣＣＤ素子を制御することができる。
【００３０】
ＴＤＩ方式の制御方法とは、一定速度で移動する対象物に対して、その移動方向及び移動速度と、ＣＣＤセンサにおける電荷転送方向及び電荷転送速度とを一致させて撮像を行う、ＣＣＤセンサの読出し方法である。この方法により、移動する対象物の同じ個所からの回折Ｘ線をＣＣＤセンサの個々の垂直ラインに重ねて露光することができ、そのため、高速で高感度の撮像を行うことができる。ＴＤＩ方式のＣＣＤ駆動方法の詳細は、例えば特開２００６−０７１３２１に説明されている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、円筒形状の面状Ｘ線検出器を回転させながらＸ線トポグラフを撮像することにしたので、試料の径が大きくなったことに対応して面状のＸ線検出器を大面積にした場合でも、試料と面状Ｘ線検出器との間隔を小さく維持でき、それ故、Ｘ線トポグラフの分解能を低下させること無く、大面積の面状Ｘ線検出器を使用できる。
【００３２】
また、本発明によれば、円筒形状の面状Ｘ線検出器を回転させながらＸ線トポグラフを撮像することにしたので、試料の径が大きくなったことに対応して大面積の面状のＸ線検出器を使用することになった場合でも、Ｘ線検出部の全体形状を大きくする必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るＸ線トポグラフィ装置の一実施形態の正面図である。
【図２】図１のＸ線トポグラフィ装置の平面図であり、イメージングプレート測定時の状態を示す図である。
【図３】図１のＸ線トポグラフィ装置の光学系を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。
【図４】試料ホルダの一例を示す分解斜視図である。
【図５】図１のＸ線トポグラフィ装置の平面図であり、カメラ撮影時の状態を示す図である。
【図６】図１のＸ線トポグラフィ装置の平面図であり、ＣＣＤ撮像時の状態を示す図である。
【図７】図１のＸ線トポグラフィ装置の制御系の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図７の制御系によって行われる制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】従来のＸ線トポグラフィ装置を示す図であり、（ａ）は回折Ｘ線をＸ線検出フィルムに直角に入射する装置を示し、（ｂ）は試料と回折スリットとを平行に配置させる装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係るＸ線トポグラフィ装置を実施形態に基づいて説明する。本実施形態のＸ線トポグラフィ装置は、例えば、４５０ｍｍ程度の大口径のＳｉ半導体ウエーハ等といった単結晶材料に欠陥があるか否かを検査するためのＸ線トポグラフを得るために用いられる。
【００３５】
なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で各構成要素を示す場合がある。
【００３６】
（ゴニオメータ）
図１は本実施形態のＸ線トポグラフィ装置の正面構造を示している。図２は同Ｘ線トポグラフィ装置の平面構造を示している。なお、図２では構成要素を適宜に省略している。本実施形態のＸ線トポグラフィ装置は、透過専用のラング法に基づいたＸ線トポグラフィ装置である。図１及び図２において、床面等といった基面１上に架台２が位置不動に固定され、架台２上にベース３が位置不動に固定されている。ベース３の上面の架台２に対する高さは調節可能である。また、ベース３の上面は水平となるように調節可能である。
【００３７】
ベース３の上に２θ回転台４が設けられている。２θ回転台４と同軸の位置関係でベース３上にω回転台５が設けられている。ω回転台５上に走査ステージ６が設けられている。走査ステージ６の上にφ回転デバイス７が設けられている。φ回転デバイス７は試料ホルダ８を支持している。試料ホルダ８は手動操作によってφ回転デバイス７に対して着脱可能である。試料ホルダ８の中に試料結晶１１が位置不動に収納、すなわち装着されている。
【００３８】
φ回転デバイス７は、試料ホルダ８に装着された試料結晶１１の中心軸に対応する軸Ｘ１を中心として、試料ホルダ８を回転、いわゆる面内回転させる。この面内回転は、試料結晶１１に入射するＸ線に対する試料結晶１１の格子面の角度を調節するために行われる。
【００３９】
走査ステージ６は電動によって移動して、試料ホルダ８を支持したφ回転デバイス７を水平平面内で往復直線移動させる。例えば、走査ステージ６は、±２５０ｍｍの範囲で電動移動する。この走査ステージ６の平行移動により、後述する湾曲スリット４４を通過した湾曲線状のＸ線が試料結晶１１の被測定面、すなわち試料面を走査する。また、走査ステージ６の平行移動により、試料結晶１１に当たるＸ線の位置を所望の位置に調節することもできる。
【００４０】
ω回転台５は、試料ホルダ８及びφ回転デバイス７を支持した走査ステージ６を、面内回転の中心軸Ｘ１に対して直角な軸Ｘ２を中心として回転させる。この回転はω回転と呼ばれる回転であり、試料結晶１１に入射するＸ線の入射角度を変化させるために行われる。ω回転は、粗設定及びタンジェントバー方式での電動での微設定ができるようになっている。
【００４１】
ω回転台５、走査ステージ６及びφ回転デバイス７のそれぞれの動作は、図７の制御装置１２によって制御される。制御装置１２は、例えば、コンピュータを含んだ制御回路によって構成されている。コンピュータはメモリを含んでおり、そのメモリ内には、Ｘ線トポグラフィ装置によってＸ線トポグラフを得るためにＸ線トポグラフィ装置を構成する各機器に一連の動作を行わせるためのプログラムソフトが格納されている。ω回転台５、走査ステージ６及びφ回転デバイス７はそのプログラムソフトに従って機能する。
【００４２】
（試料ホルダ）
試料ホルダ８は、例えば、図４に示すように、ホルダ基板１４上に設けた高張力フィルム１５と、カバーリング１６の全周にわたって設けた高張力フィルム１７とによって試料結晶１１を挟んだ上で、クランプ部材１８によってカバーリング１６をホルダ基板１４に固定することによって形成されている。作業者は取っ手１９をつかんで試料ホルダ８を保持し、図１のφ回転デバイス７まで持ち運んでそれに装着する。
【００４３】
（２θ回転台）
２θ回転台４は、試料結晶１１の後方に位置する回折スリット２１と、回折スリット２１の後方に位置するカメラ移動装置２２と、カメラ移動装置２２の後方に位置する検出器進退移動装置２４とを支持している。カメラ移動装置２２によってセッティング用テレビユニット２３が支持されている。検出器進退移動装置２４は検出器ユニット２５及びＩＰ回転駆動装置２７を支持している。
【００４４】
２θ回転台４は試料結晶１１の試料面を垂直方向に通る軸Ｘ２を中心として回転できる。この回転により、２θ回転台４に支持された検出器進退移動装置２４、ＩＰ回転駆動装置２７、検出器ユニット２５、回折スリット２１、及びセッティング用テレビユニット２３の全体を一体的に、試料結晶１１を通る軸Ｘ２を中心として回転させることができる。この回転は、検出器ユニット２５に格納されているイメージングプレート２８の試料結晶１１に対する角度を調節するための回転であり、２θ回転と呼ばれている。２θ回転は、目盛りと目指しにより設定される。ω回転にかかわる軸Ｘ２と２θ回転に関る軸Ｘ２は理想的には完全に一致した軸であるが、部品誤差や機構組立て誤差の関係で実用上許容される範囲内でわずかに異なることがある。
【００４５】
検出器ユニット２５の中には、回転ドラム２６及びその回転ドラム２６に巻き付けられた（例えば貼着によって巻き付けられた）イメージングプレート２８が格納されている。回転ドラム２６はＩＰ回転駆動装置２７によって駆動されて中心軸Ｘ０を中心として回転する。イメージングプレート２８は回転ドラム２６と一体に回転する。本実施形態では、イメージングプレート２８のこの回転をα回転と呼ぶことにする。イメージングプレート２８は展開状態で長方形又は正方形であり、その面積は試料結晶１１の全体を含むことができる大きさである。
【００４６】
α回転は、例えば、図７の制御装置１２によって次のように制御される。すなわち、トポグラフの撮像時は低速回転であって走査ステージ６の移動と同期連動させられ、読取り処理時は高速回転であり、そして消去処理時は低速の１回転である。なお、制御装置１２は、走査ステージ６による試料結晶１１の直線往復移動と、イメージングプレート２８のα回転と、高さ制限スリット４３の高さ変化移動と、ω回転台５のω回転とが互いに連動するように制御する。
【００４７】
検出器進退移動装置２４は、図２の矢印Ｃ−Ｃ’で示すように検出器ユニット２５の全体を回折スリット２１に対してその略直角方向へ進退移動させる。図２は検出器ユニット２５を矢印Ｃ方向へ進行移動した状態を示しており、図５は矢印Ｃ’方向へ退避移動した状態を示している。
【００４８】
カメラ移動装置２２は、図２の矢印Ｄ−Ｄ’で示すようにセッティング用テレビユニット２３の全体を回折スリット２１に対してその略平行方向へ進退移動させる。図２は矢印Ｄ’方向へ退避移動した状態を示しており、図５は矢印Ｄ方向へ進行移動した状態を示している。
【００４９】
テレビユニット２３の中には２次元ＣＣＤセンサ５２及び蛍光板５６が設けられている。カメラ移動装置２２及び検出器進退移動装置２４は、イメージングプレート２８と２次元ＣＣＤセンサ５２と蛍光板５６とのいずれかを試料結晶１１からの回折Ｘ線を検出する位置に選択的に配置させる手段として機能する。カメラ移動装置２２及び検出器進退移動装置２４は、図７において、制御装置１２内のメモリ内に格納されたプログラムソフトに従って動作する。
【００５０】
（検出器ユニット）
図１及び図２において、検出器ユニット２５は、検出器進退移動装置２４に支持された暗箱２９を有している。暗箱２９の中には円筒状の回転ドラム２６が設けられ、その回転ドラム２６の外周面にイメージングプレート２８が巻き付けられて円筒形状を成している。イメージングプレート２８は所定厚さのシート状の蓄積性蛍光体によって形成されている。暗箱２９の回折スリット２１に対向する部分には、Ｘ線を透過させることができる物質、例えば黒紙によってＸ線入射窓３２が設けられている。
【００５１】
暗箱２９は、例えばステンレス鋼等といった金属によって形成されており、イメージングプレート２８が散乱Ｘ線で露光されることを防止する。暗箱２９の背面はプラスチックであっても良い。
【００５２】
回転ドラム２６及びイメージングプレート２８は図１に示すＩＰ回転駆動装置２７によって駆動されて中心軸Ｘ０を中心として回転するようになっている。暗箱２９内であってイメージングプレート２８の周囲には、読取りヘッド３４及びヘッド昇降移動装置３５を備えた読取り装置３６と、消去ランプ３７とが設けられている。
【００５３】
ＩＰ回転駆動装置２７、読取り装置３６及び消去ランプ３７の動作は図７の制御装置１２によって制御される。制御装置１２の出力ポートにはプリンタ３９及び画像表示装置４０が接続されている。読取りは、例えば５０μｍごとに行われる。読取り装置３６によって読取られた結果のデータは、プログラムソフトによって所定のデータ処理を受けた後に、プリンタ３９や画像表示装置４０によってＸ線トポグラフとして可視像化される。
【００５４】
（入射側光学系）
図１において、ベース３によって入射スリット部４２が支持されている。入射スリット部４２の内部には高さ制限スリット４３及び幅制限のための湾曲スリット４４が設けられている。高さ制限スリット４３の高さ方向のスリット長さは図７の制御装置１２によって調節可能である。高さ制限スリット４３及び湾曲スリット４４の詳細は、例えば、特開平１１−０１４５６４号公報に記載されている。
【００５５】
架台２から離れた基面１上にＸ線源４５が設けられている。Ｘ線源４５と入射スリット部４２との間は遮蔽部材４６によって覆われており、この覆われた部分にＸ線パスが形成されている。本実施形態ではこのＸ線パスは真空排気されないが、必要に応じて真空排気するようにしても良い。Ｘ線源４５は、フィラメント等といった陰極と、回転ターゲット等といった陽極とを含んで構成されている。陽極は、例えばＭｏ（モリブデン）によって形成され、該陽極からＭｏＫαの特性線を含んだＸ線が放射される。
【００５６】
陽極から放射されたＸ線を外部へ取出す方法として、Ｘ線をポイントフォーカスで取出す方法と、Ｘ線をラインフォーカスで取出す方法とがあることが知られている。ポイントフォーカスは、断面が円形状、略円形状、正方形状又は略正方形状の焦点のことである。ラインフォーカスは、断面が一方向に長い矩形状の焦点のことである。本実施形態では、Ｘ線をポイントフォーカスで取出すものとする。
【００５７】
（セッティング用テレビユニット及びカメラ移動装置）
図２において、セッティング用テレビユニット２３は、その先端にＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０を備えており、その後部にＴＶカメラユニット５１を備えている。ＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０は、Ｘ線を直接に受光する複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子を平面的に並べて成る２次元ＣＣＤセンサ５２と、その２次元ＣＣＤセンサをＴＤＩ（Time Delay Integration）方式で動作させるためのＴＤＩ駆動回路を内蔵したＣＣＤ制御回路５３とを有している。各ＣＣＤ素子の出力信号はＣＣＤ制御回路５３の出力端子から取り出すことができる。
【００５８】
２次元ＣＣＤセンサ５２は、そのＸ線受光面が試料結晶１１に対向するように配置されている。２次元ＣＣＤセンサのＸ線受光面の平面サイズは例えば１０ｍｍ×１０ｍｍであり、その中のＣＣＤ素子の数、すなわちピクセル数は例えば１０２４×１０２４個である。ＴＤＩ方式の駆動方法とは、一定速度で移動する対象物に対して、その移動方向及び移動速度とＣＣＤの電荷転送方向及び電荷転送速度とを一致させて撮像を行う、ＣＣＤの読出し方法である。この方法により、移動する対象物の同じ個所からの回折Ｘ線をＣＣＤの個々の垂直ラインに重ねて露光することができ、そのため、高速で高感度の撮像を行うことができる。ＴＤＩ方式のＣＣＤ駆動方法の詳細は、例えば特開２００６−０７１３２１に説明されている。
【００５９】
ＴＶカメラユニット５１は、Ｘ線像を光像に変換する蛍光板５６と、蛍光板５６の後方に配置された反射鏡５７と、反射鏡５７で反射する光の光路上に配置されたレンズ５８と、反射鏡５７の反射像を撮影するテレビカメラ５９とを有している。反射鏡５７は光路を９０°曲げる作用を奏する。レンズ５８は、反射鏡５７で反射した光像をテレビカメラ５９の撮像面に結像する。
【００６０】
セッティング用テレビユニット２３の先端部の背後にシールド板６０が設けられている。シールド板６０は、カメラ移動装置２２の適所に取り付けられている。このシールド板６０は、テレビカメラ５９を用いた種々の調整処理の際に、回折Ｘ線がイメージングプレート２８に入射することを防止する。シールド板６０の大きさは、Ｘ線入射窓３２から出たＸ線がイメージングプレート２８を照射しないように遮蔽するのに十分な大きさである。例えば、シールド板６０の幅は１００ｍｍ程度であり、高さはイメージングプレート２８の有感高さである５００ｍｍを越える６００ｍｍ程度である。また、シールド板６０の厚さは、回折Ｘ線を遮蔽するのに十分な厚さであり、例えば真鍮であれば２〜３ｍｍの厚さである。
【００６１】
テレビカメラ５９の映像信号は図７において制御装置１２によって必要な処理を受けた後、画像表示装置４０の信号入力端子に伝送される。蛍光板５６に形成された画像は反射鏡５７で反射してレンズ５８を通してテレビカメラ５９で撮影され、必要に応じて画像表示装置４０の画面上に表示される。反射鏡５７で像を反射すると画像の左右が反転する。この反転を元に戻すため、再び反射鏡を用いて像反転を行ったり、画像信号の処理過程において画像フレームデータを左右反転させる、等の処理を行う。
【００６２】
図１に関連して説明したように、セッティング用テレビユニット２３はカメラ移動装置２２によって駆動されて回折スリット２１に対して進退移動する。具体的には、セッティング用テレビユニット２３は、図２に示す退避位置と、図５に示すテレビ撮影位置と、図６に示すＣＣＤ撮像位置との間で水平に平行移動する。
【００６３】
図２の退避位置は、イメージングプレート２８が回折スリット２１に近接する所定のＸ線受光位置に置かれることを邪魔しない位置である。図５のテレビ撮影位置は、蛍光板５６を回折スリット２１の背面位置であって回折スリット２１を通過した回折Ｘ線を受光する位置に置く位置である。図６のＣＣＤ撮像位置は、２次元ＣＣＤセンサ５２を回折スリット２１の背面位置であって回折スリット２１を通過した回折Ｘ線を受光する位置に置く位置である。
【００６４】
テレビカメラ５９の視野は高さ方向で１００ｍｍ程度である。口径４５０ｍｍの試料結晶１１からの回折像を上下方向の全域で観察するため、カメラ移動装置２２は、セッティング用テレビユニット２３を図５の符号Ｅで示すように上下方向（すなわち垂直方向）で平行移動、すなわち昇降移動させることができる。回折Ｘ線の幅は１ｍｍであり、数ｍｍの回折Ｘ線の湾曲を考慮しても、テレビカメラ５９の幅方向の視野は２０ｍｍ程度あれば十分である。
【００６５】
（光学系の説明）
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図１のＸ線トポグラフィ装置のＸ線光学系を分り易く示している。これらの図において、ゴニオメータはω回転と２θ回転の２軸構成である。Ｘ線源４５からポイントフォーカス、すなわち点状で取り出されたＸ線Ｒ０は、湾曲スリット４４のスリット部分によって規制される。具体的には、Ｘ線Ｒ０は、水平方向では方向づけされると共に幅を制限されて試料結晶１１に入射し、垂直方向では発散Ｘ線となって試料結晶１１に入射する。従って、入射Ｘ線は、試料結晶１１の帯状の領域に照射される。この領域を照射野と言うことにする。Ｘ線源４５と試料結晶１１との間の距離は、試料結晶１１の径が４５０ｍｍであることを考慮して、例えば２２５０ｍｍ程度である。
【００６６】
入射Ｘ線Ｒ０に対し、試料結晶１１内の格子面で回折条件を満足するように結晶面内の回転とＸ線入射角（ω角）が調整されると、Ｘ線は照射野全域でブラッグの条件を満足し、回折を起こす。本実施形態ではＭｏＫα線が回折するように条件設定される。
【００６７】
回折スリット２１は試料結晶１１を透過して来た１次Ｘ線を遮蔽すると共に、回折Ｘ線だけを通すようにスリットの幅が狭められている。この回折スリット２１の作用により、散乱Ｘ線によるバックグランドが低減される。回折Ｘ線は円筒状のイメージングプレート２８の外周面に入射し、電位的な像として記録される。イメージングプレート２８は２θ回転の回転系の上で図１のＩＰ回転駆動装置２７によって駆動されてα回転する。
【００６８】
走査ステージ６による試料結晶１１の走査移動Ｆは、試料結晶１１の両端で反転する往復移動である。イメージングプレート２８は試料結晶１１の走査移動Ｆと同期して、すなわち試料結晶１１と同じ方向へ同じ周速度で往復移動すると共に、自身の中心軸Ｘ０を中心としてα回転する。このα回転は走査移動Ｆと同期した反復の往復回転移動である。
【００６９】
イメージングプレート２８の外周面の半径を“ｒ”とすると、試料結晶１１の移動量ΔＸに対し、
ΔＸ＝ｒ・Δα
となる回転角Δαでイメージングプレート２８を回転させれば、試料結晶１１の径と同じ寸法のＸ線回折像（すなわちトポグラフ）をイメージングプレート２８の面上に記録することができる。
【００７０】
試料結晶１１の移動量Ｘが５００ｍｍであれば、α角１回転（３６０°）でトポグラフを撮像するためには、イメージングプレート２８の径は、ｒ＝７９．５７７ｍｍである。イメージングプレート２８の径がこの値より大きくなると、トポグラフの幅が試料結晶１１の径より大きくなる。例えば、ｒ＝８０ｍｍで製作すると、Ｘ＝４５０ｍｍは４５２．３８ｍｍの幅になって撮影される。
【００７１】
ラング法のＸ線トポグラフィでは、トポグラフの縦方向の寸法は、試料サイズより少し大きくなる。それは、縦方向の入射Ｘ線は発散していて回折Ｘ線も同様に発散するからである。具体的には、Ｘ線源４５とイメージングプレート２８との間の距離と、Ｘ線源４５と試料結晶１１との間の距離との比に従って大きくなる。より具体的には、トポグラフは縦長の楕円になる。
【００７２】
なお、直径４５０ｍｍの試料結晶１１に対して測定が行われるとき、試料結晶１１と回折スリット２１との間の距離は１５〜３５ｍｍ程度の間の適宜の値に設定される。また、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間の距離は２０〜４０ｍｍ程度の間の適宜の値に設定される。上記の各距離が決まると、測定している最中はそれらの距離が一定に保持される。
【００７３】
イメージングプレート２８の半径“ｒ”を調整すれば、トポグラフの歪みを緩和することができる。このことは、原理的に言って、イメージングプレート２８の回転速度を調整することと同じである。イメージングプレート２８には試料結晶１１の裏面から見た像が記録される。従って、イメージングプレート２８から読取った画像データには、例えば図２の読取り装置３６又は図７の制御装置１２によって、左右を反転する画像処理を施すことが望ましい。
【００７４】
図３（ａ）において、回折スリット２１は回折Ｘ線Ｒ１に対して垂直に配置されている。これにより、スリット開口を形成している回折スリット２１のスリット片の幅を必要最小限の幅にすることがでできる。
【００７５】
円筒状のイメージングプレート２８のα回転は、トポグラフ撮影のための回転と撮影されたデータの読取りのための回転とを兼ねている。画像形成後のイメージングプレート２８のα回転の際に、図２のヘッド昇降移動装置３５によって読取りヘッド３４を上下動させることにより、記憶された像の全体を読取りヘッド３４によって読み取ることができる。また、読取り処理後のイメージングプレート２８へ消去ランプ３７によって光照射することにより、イメージングプレート２８の全面に記憶されたデータを消去できる。
【００７６】
イメージングプレート２８のα回転は、トポグラフ撮影のときに低速回転であり、読取りのときに高速回転である。このα回転は、図１のＩＰ回転駆動装置２７によって実現される。ＩＰ回転駆動装置２７の具体的な構成は必要に応じた適宜の構成とされる。例えば、回転速度の制御が可能な１つの電動モータを用いたフィードバック制御を採用しても良いし、走査用のモータと読取り用のモータを別々に用意しておいてそれらを切替えて用いても良い。
【００７７】
（Ｘ線トポグラフの測定動作）
図７の制御装置１２は、例えば図８のフローチャートに示すように、まず、Ｘ線トポグラフィ装置の各構成要素を所定の初期値にセットする（ステップＳ１）。次に、必要に応じて、セッティング処理（ステップＳ２、Ｓ３）、ＩＰ測定処理（ステップＳ４、Ｓ５）及びＣＣＤ観察処理（ステップＳ６、Ｓ７）の各処理を実行する。各処理を行うか否かは測定者が図７の入力装置６１、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等を操作することによって設定される。
【００７８】
（セッティング処理）
セッティング処理は、図５の状態でテレビカメラ５９を用いて得た試料結晶１１の映像を観察して、結晶の軸立て、回折スリットの幅設定、結晶の端検出、湾曲補正データの設定、その他の種々の項目の調整を行う処理である。
【００７９】
セッティング処理が選択されると、図２において検出器ユニット２５を矢印Ｃ’方向へ後退移動させて図５に示す退避位置まで移動させる。そして次に、セッティング用テレビユニット２３を矢印Ｄ方向へ進行移動させて図５に示すテレビ撮影位置まで移動させる。
【００８０】
この状態でセッティング用テレビユニット２３を矢印Ｅのように昇降移動させながら、蛍光板５６によってＸ線を受けて蛍光像を形成する。そして、その蛍光像をテレビカメラ５９で撮影して、得られた撮影像をディスプレイ上で観察することにより、Ｘ線トポグラフィ装置に関する諸調整を行う。
【００８１】
（イメージングプレートを用いた測定）
その後、セッティング用テレビユニット２３を図２に示す退避位置へ退避させて回折スリット２１の後方部分に空間を形成し、さらにその空間にイメージングプレート２８を検出器ユニット２５と共に移動させる。試料結晶１１とイメージングプレート２８との間の距離はメモリ内の所定場所にプリセット値として設定されており、イメージングプレート２８は所定位置に自動的に配置される。なお、プリセット値は所望の値に変更できる。
【００８２】
イメージングプレート２８が図２に示す測定位置にあるとき、そのイメージングプレート２８に対してトポグラフ撮影が行われる。具体的には、まず、走査ステージ６によって試料結晶１１を試料面と平行に移動することにより、湾曲スリット４４によって形成される線状のＸ線によって試料結晶１１の試料面を走査する。そして、円筒形状のイメージングプレート２８を図１のＩＰ回転駆動装置２７によって試料１１の走査移動に同期して、すなわち同じ方向へ同じ周速度で中心軸Ｘ０を中心として回転させる。これにより、試料結晶１１の全体にわたる回折像（すなわちトポグラフ）がイメージングプレート２８の表面上に幾何学的に１対１の位置関係をもって平面的な像として記録される。
【００８３】
そして、イメージングプレート２８が図５又は図６に示す退避位置に置かれているとき、読取り装置３６を用いた記憶像の読取り処理及び消去ランプ３７を用いた記憶像の消去処理が行われる。イメージングプレート２８に対して読取り処理を行っている最中に、試料結晶１１の交換や、セッティング用テレビユニット２３を用いた軸立て等の調整を行うことができる。
【００８４】
（ＣＣＤ観察）
イメージングプレート２８を用いて試料結晶１１の全体にわたるトポグラフ像を取得して、そのトポグラフ像を見たときに、興味ある欠陥像が発見された場合には、その欠陥像の付近を特定してＣＣＤセンサ５２を用いて高分解能の観察を行うことができる。この場合には、図６に示すように、セッティング用テレビユニット２３をＣＣＤ撮像位置にセットする。そして、予め行ったイメージングプレート２８の測定結果に基づいて測定希望箇所を指定し、矢印Ｅで示す昇降移動及び図１の走査ステージ６による平面移動を行って試料結晶１１の測定希望位置を観察位置に移動する。
【００８５】
本実施形態ではＴＤＩ方式に従ってＣＣＤセンサ５２によって試料結晶１１を撮像するので、分解能２５μｍ又はそれ以下の分解能を目指すことができる。これにより、イメージングプレート２８を用いた測定では捕らえることができないような微細な欠陥を発見できる。
【００８６】
図９（ａ）に示した従来の装置においては、Ｘ線の斜め入射による像のボケを防止するために、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６とを互いに傾けて配置することにより、試料結晶１０１からの回折Ｘ線をＸ線検出フィルム１０６に直角に入射させていた。このため、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との一方の端部での間隔が大きく広がり、その部分での分解能が低下するという問題があった。特に、試料結晶１０１の径が４５０ｍｍのように大きくなった場合には、一方の端部での間隔が非常に大きくなるため、分解能の低下が著しかった。
【００８７】
これに対し、本実施形態では、円筒形状のイメージングプレート２８を回転させて試料結晶１１のＸ線トポグラフを測定することにしたので、試料結晶１１からの回折Ｘ線をイメージングプレート２８に直角に、すなわちイメージングプレート２８の接線に対して直角に入射させるようにした場合でも、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔をイメージングプレート２８の全面にわたって常に一定に維持できる。このため、分解能が一定であるトポグラフをイメージングプレート２８上に得ることができるようになった。しかも、Ｘ線はイメージングプレート２８に常に直角方向から入射するので、斜め入射の場合に見られていた像のボケが発生せず、よって、分解能の高い像を得ることができる。
【００８８】
さらに、本実施形態では、イメージングプレート２８を円筒形状にしたため、回折スリット２１のスリット片の幅寸法を大幅に小さくしても、散乱Ｘ線がイメージングプレート２８に到達することを防止できるようになった。このように回折スリット２１のスリット片の幅を小さくできるということは、試料結晶１１と回折スリット２１との間隔を狭く設定した場合でも、走査移動する試料結晶１１と回折スリット２１との衝突を避けることができるということである。
【００８９】
このようにして試料結晶１１と回折スリット２１との間隔を狭く設定できるということは、とりもなおさず試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔を狭く設定できるということであり、その結果、分解能の高いＸ線トポグラフを得ることができるということである。
【００９０】
以上のように、本実施形態によれば、Ｘ線の斜め入射に起因するボケの発生が無く、高分解能であり、しかも全体にわたって分解能が一定であるＸ線トポグラフを得ることができるようになった。
【００９１】
なお、本発明は、試料結晶１１からの回折Ｘ線がイメージングプレート２８へ斜め方向から入射するという技術も含むものであるが、その場合でも、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔を狭くすることによる分解能の向上と、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔がイメージングプレート２８の全面にわたって一定であることによる分解能の均一性を得ることができる。
【００９２】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００９３】
例えば、上記実施形態では１結晶法の透過法であるラング法に本発明を適用したが、その他の原理に基づくＸ線トポグラフィ装置であっても円筒形状の面状Ｘ線検出器を適用できるものであれば本発明の適用の可能性がある。
【００９４】
上記実施形態では、図３（ａ）において、回折Ｘ線Ｒ１をイメージングプレート２８に法線方向、すなわち直角方向から照射する場合を例示したが、回折Ｘ線Ｒ１は斜め方向からイメージングプレート２８へ照射されても良い。
【００９５】
上記実施形態ではイメージングプレート２８以外にＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０及びＴＶカメラユニット５１を像形成手段として用いる例を示したが、ＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０及びＴＶカメラユニット５１を使用せず、イメージングプレート２８だけを用いる場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９６】
上記実施形態では試料結晶１１を走査する線状のＸ線を湾曲Ｘ線としたが、単なる直線状のＸ線とすることもできる。
【符号の説明】
【００９７】
１．基面、 ２．架台、 ３．ベース、 ４．２θ回転台、 ５．ω回転台、 ６．走査ステージ、 ７．φ回転デバイス、 ８．試料ホルダ、 １１．試料結晶、 １２．制御装置、 １４．ホルダ基板、 １５．高張力フィルム、 １６．カバーリング、 １７．高張力フィルム、 １８．クランプ部材、 １９．取っ手、 ２１．回折スリット、 ２２．カメラ移動装置、 ２３．セッティング用テレビユニット、 ２４．検出器進退移動装置、 ２５．検出器ユニット、 ２６．回転ドラム、 ２７．ＩＰ回転駆動装置、 ２８．イメージングプレート、 ２９．暗箱、 ３２．Ｘ線入射窓、 ３４．読取りヘッド、 ３５．ヘッド昇降移動装置、 ３６．読取り装置、 ３７．消去ランプ、 ３９．プリンタ、 ４０．画像表示装置、 ４２．入射スリット部、 ４３．高さ制限スリット、 ４４．湾曲スリット、 ４５．Ｘ線源、 ４６．遮蔽部材、 ４７．Ｘ線源、 ４８．遮蔽部材、 ５０．ＴＤＩ・ＣＣＤユニット、 ５１．ＴＶカメラユニット、 ５２．２次元ＣＣＤセンサ、 ５３．ＴＤＩ駆動回路、 ５４．ＣＣＤ処理回路、 ５６．蛍光板、 ５７．反射鏡、 ５８．レンズ、 ５９．テレビカメラ、 ６０．シールド板、 ６１．入力装置、 Ｒ０，Ｒ１．Ｘ線、 Ｘ０．イメージングプレート中心軸、 Ｘ１．試料結晶中心軸、 Ｘ２．ω軸、２θ軸、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の内部の結晶構造を平面像であるＸ線回折像として表示する装置であるＸ線トポグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線トポグラフィ（Topography）装置によって得られる平面的なＸ線回折像はＸ線トポグラフ（Topograph）と呼ばれている。このＸ線トポグラフに表れた形状的な特徴は、一般に、物体の構造的な特徴を表している。例えば、単結晶中の格子欠陥や歪みはＸ線トポグラフにおけるＸ線の強度変化として表れる。このため、Ｘ線トポグラフィ装置は、現在、単結晶材料に関する「結晶の完全性評価法」を実現するための装置等として広く用いられている。
【０００３】
例えば、単結晶材料であるＳｉ（シリコン）結晶の製造現場を見ると、その製品の口径は過去から現在にかけて次第に大口径化して来ており、その大口径化に伴って測定装置であるＸ線トポグラフィ装置も大型化して来ている。具体的には、当初のＳｉ結晶の口径は４インチ（１０１．６ｍｍ）程度だったものが、最近では３００ｍｍ程度までに大きくなっている。そして、近い将来、Ｓｉ結晶の口径はさらに大きく、例えば４５０ｍｍ程度になることが予想されている。
【０００４】
従来、Ｘ線トポグラフィ装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されたものが知られている。特許文献１には、平板状のＸ線蛍光板や平板状の蓄積性蛍光体の上にＸ線トポグラフを形成するようにしたＸ線トポグラフィ装置が開示されている。また、特許文献２には、平板状のＸ線フィルムや平板状のＣＣＤ（Charge Coupled Device／電荷結合素子）センサの上にＸ線トポグラフを形成するようにしたＸ線トポグラフィ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０１４５６４号公報（第４〜５頁、図１）
【特許文献２】特開２０００−３１４７０８号公報（第５頁、図１）
【特許文献３】特開平０５−２８９１９０号公報（第２〜３頁、図１）
【特許文献４】特開平１０−３１３３８３号公報（第５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｘ線トポグラフィ装置には複数種類のものがある。例えば、反射法で１結晶法であるベルクバレット法や、透過法で１結晶法であるラング法や、試料以外の結晶をモノクロメータやコリメータとして使用する２結晶法等がＸ線トポグラフィとして知られている。今、ラング法を考えると、例えば図９（ａ）に示す構造のものが知られている。
【０００７】
図９（ａ）に示すラング法に基づいたＸ線トポグラフィ装置は、試料結晶１０１へ供給されるＸ線を放射するＸ線源１０２と、試料結晶１０１の入射側に配置された入射スリット１０３とを有している。Ｘ線は入射スリット１０３によって規制されて試料結晶１０１へ入射する。また、試料結晶１０１の受光側には、回折スリット１０４と、平板状のＸ線検出フィルム１０６とが配置されている。試料１０１の口径が小さかった初期においては、例えば、ガラス基板に乳剤を５０〜１００μｍと厚く塗った原子核乾板をＸ線検出フィルム１０６として用いていた。
【０００８】
入射スリット１０３及び回折スリット１０４は位置不動に固定配置されている。試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６とは矢印Ａで示すように、互いに一体状態で試料１０１の試料面、すなわち被測定面に対して平行に走査移動させられる。この走査移動の際に、図９（ａ）の部分拡大図に示すように試料結晶１０１の格子面１０５で回折した回折Ｘ線Ｒ１によってＸ線検出フィルム１０６が走査される。
【０００９】
初期のＸ線トポグラフィ装置では、試料結晶１０１で回折したＸ線は、Ｘ線検出フィルム１０６に垂直に入射するように、試料結晶１０１、回折スリット１０４及びＸ線検出フィルム１０６の位置関係が設定されていた。その理由は、Ｘ線検出フィルム１０６において厚く塗った乳剤に斜めにＸ線が入射すると、回折像がボケてしまい、分解能が低下するので、その分解能の低下を防止するためである。
【００１０】
このように回折Ｘ線がＸ線検出フィルム１０６に垂直に入射するように設定するためには、回折スリット１０４を試料結晶１０１に対して斜めに配置する必要がある。他方、固定配置された回折スリット１０４のスリット片の幅は、散乱Ｘ線によるカブリを防止するためにＸ線検出フィルムの大きさに見合った幅を持たせる必要もある。このようにすると、試料結晶１０１及びＸ線検出フィルム１０６を走査移動させる際に試料結晶１０１が回折スリット１０４に衝突してしまうおそれがあるが、試料結晶１０１の口径が小さい場合には、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔をさほど大きくする必要はなく、問題にはならなかった。
【００１１】
しかしながら、試料結晶１０１の口径が大きくなってくると、試料結晶１０１と回折スリット１０４との衝突を防止するために、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔を大きく離さなければならなかった。この場合には、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔が大きくなる方の端部の間隔が大きくなり過ぎてしまい、その部分におけるＸ線光学的な分解能が劣化するという問題が生じるに至った。
【００１２】
この問題を解消するため、試料結晶１０１の口径が大型化した場合には、図９（ｂ）に示すように、回折スリット１０４及びＸ線検出フィルム１０６の両方を試料結晶１０１と平行に配置するようにした構成が採用されるようになった。試料結晶１０１の口径が１００ｍｍ以上の装置に対してこの方式が広く採用されている。
【００１３】
この装置においては、試料結晶１０１と回折スリット１０４との衝突は避けることができるが、回折Ｘ線Ｒ１がＸ線検出フィルム１０６に斜めから入射することになり、回折像のボケの問題が心配される。しかしながら、乳剤の厚さが薄いＸ線検出フィルム１０６を用いれば、斜め入射による分解能の劣化よりも、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔を小さくすることによる分解能の向上が期待できる。
【００１４】
例えば、ＭｏＫα線を厚さ１０μｍの乳剤へ１５°の斜め方向から入射して、Ｓｉ４００の反射を検出する場合には、分解能の劣化（すなわち、ボケ）は２．７μｍ程度である。試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との間隔は２０ｍｍ程度に抑えられるので、Ｘ線光学的な分解能は１０μｍである。この値に対し、斜め入射効果の２．７μｍは許せる範囲であり、実用上十分な分解能であると考えられる。
【００１５】
Ｘ線検出フィルム１０６に代えて蓄積性蛍光体であるイメージングプレートをＸ線検出要素として用いる場合には、乳剤の厚さに相当する有感体の厚さが１００μｍであるので、斜め入射による分解能の劣化は２７μｍ程度となる。イメージングプレートの読取り分解能は５０μｍであり、これより小さい２７μｍの像ボケは実用上問題ないものと考えられていた。しかしながら理論的には、回折Ｘ線はやはりイメージングプレートに対して垂直に入射するのが、高い分解能のトポグラフを得ることに関して理想的である。
【００１６】
また、平板状のＸ線検出フィルムを用いる場合には、散乱Ｘ線のかぶり現象からＸ線フィルムやイメージングプレートを保護するために、回折スリット片の幅を大きく設定する必要がある。しかしながら、この場合には、回折スリット片が大きくなり、重くなり、これを支持する部材も頑丈にする必要があり、それ故、Ｘ線検出フィルム等を含んだＸ線検出部が大きすぎ、重すぎるという問題があった。
【００１７】
ところで、静電転写装置の分野において、回転する感光体ドラムの表面上に静電潜像を形成するようにした装置が知られている（例えば、特許文献３及び特許文献４）。本発明では、試料よりも面積の大きい面状のＸ線検出器を円筒形状に変形して用いるが、これは静電転写装置で用いる感光体ドラムとは全く異なった部材である。
【００１８】
以上のように、従来のＸ線トポグラフィ装置においては、次のような問題があった。
（１）平板状の面状Ｘ線検出器を回折Ｘ線が直角方向から入射する配置で使用する場合（例えば図９（ａ））には、試料とＸ線検出器との間隔が広くなる部分でＸ線トポグラフの分解能が低下する。試料の径が大きくなると、走査移動時における回折スリットとの衝突を回避するために試料とＸ線検出器との間隔をさらに広げなければならないので、分解能の低下はさらに顕著になる。
（２）平板状の面状Ｘ線検出器を回折Ｘ線が斜め方向から入射する配置で使用する場合（例えば図９（ｂ））には、Ｘ線の斜め入射に起因してＸ線トポグラフの分解能が低下する。
（３）図９（ａ）及び（ｂ）に示したいずれの装置においても、試料の径が大きくなったときには面状Ｘ線検出器の面積も大きくしなければならず、Ｘ線検出部が大型になって取扱いが難しくなる。
【００１９】
本発明は、上記の問題点を解消するために成されたものであって、試料の径が大きくなっても、該試料に対応した大面積の面状のＸ線検出器を、Ｘ線トポグラフの分解能を低下させること無く、使用できるようにすることを目的とする。
また、本発明は、試料の径が大きくなったことに対応して大面積の面状のＸ線検出器を使用することになった場合でも、Ｘ線検出部の全体形状を大きくしなくて済むようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置は、試料を線状のＸ線で走査したときに当該試料で回折したＸ線をＸ線検出器によって検出して平面的な回折像を得るＸ線トポグラフィ装置において、前記Ｘ線検出器は前記試料よりも大きい面積を有する円筒形状の面状Ｘ線検出器であり、前記線状のＸ線の走査移動に関連させて前記面状Ｘ線検出器を前記円筒形状の中心軸を中心として回転させる検出器回転手段を有し、前記円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の走査移動方向と直角方向に延在することを特徴とする。
【００２１】
このＸ線トポグラフィ装置は、望ましくは、透過法で１結晶法であるラング法のＸ線トポグラフィ装置である。試料は、例えば直径が３００ｍｍ以上、例えば４５０ｍｍのＳｉ（シリコン）半導体の円板状の単結晶試料である。試料を線状のＸ線に形成するため、通常は、試料の前にスリット部材を配置する。この線状のＸ線は、スリット部材のスリットを湾曲形状とすることにより湾曲状のＸ線とすることができる。試料を線状のＸ線で走査することは、通常、線状のＸ線を固定しておいて、試料をそのＸ線に対して移動させることによって行う。
【００２２】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記線状のＸ線の延在方向は当該線状のＸ線の走査移動方向に対して直角方向であり、前記面状Ｘ線検出器の円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の延在方向と同じ方向に平行に延在することが望ましい。この構成により、試料のＸ線トポグラフを試料に対して幾何学的に１対１の関係で面状Ｘ線検出器の上に形成できる。
【００２３】
線状Ｘ線の延在方向とは、線状Ｘ線が直線状である場合にはその直線の延在方向であり、線状Ｘ線が湾曲状である場合には線状Ｘ線の両端を結ぶ直線の延在方向である。
【００２４】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記検出器回転手段は、前記面状Ｘ線検出器の外周面の周速度と前記線状のＸ線の走査移動速度とが同じになるように前記面状Ｘ線検出器を回転させることが望ましい。この構成により、試料のＸ線トポグラフを試料に対して幾何学的に１対１の関係で面状Ｘ線検出器の上に形成できる。
【００２５】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記面状Ｘ線検出器は、前記試料からの回折Ｘ線が照射される部材として円筒形状の蓄積性蛍光体を有することができる。この蓄積性蛍光体は、Ｘ線が照射された部分にエネルギを蓄積し、該部分に光が照射されたときに蓄積したそのエネルギを発光として放出する物質である。この蓄積性蛍光体は、例えばイメージングプレートの商品名で知られている。
【００２６】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記面状Ｘ線検出器は暗箱の中に設けることができる。該暗箱の中であって前記面状Ｘ線検出器の周囲には、読取り装置及び消去装置を設けることができる。読取り装置は、前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を読取る装置である。消去装置は、前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を消去する装置である。この構成によれば、面状Ｘ線検出器としての蓄積性蛍光体をＸ線トポグラフィ装置から取り外すことなく、記憶データの読取り処理及び消去処理を行うことができ、複数のＸ線トポグラフを連続して取得できる。
【００２７】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置において、前記面状Ｘ線検出器は、前記試料で回折したＸ線が当該面状Ｘ線検出器の円筒表面に対して法線方向から入射する位置に、設けられていることが望ましい。この構成により、散乱Ｘ線が面状Ｘ線検出器に到達することを防止するための回折スリットのスリット片の幅を可能な限りに小さくできる。また、Ｘ線の斜め入射に起因して発生するボケをＸ線を垂直入射させることによって解消して、Ｘ線トポグラフの分解能を向上できる。
【００２８】
本発明に係るＸ線トポグラフィ装置は、Ｘ線を受光して信号を出力する複数のＣＣＤ素子を平面的に並べて成る２次元ＣＣＤセンサと、前記面状Ｘ線検出器と前記２次元ＣＣＤセンサとのいずれかを前記試料からの回折Ｘ線を検出する位置に選択的に配置させる手段とを有することが望ましい。この構成により、面状Ｘ線検出器を用いた測定とＣＣＤセンサを用いた測定とを必要に応じて選択的に行うことができる。一般に、ＣＣＤセンサを用いた測定では高分解能のトポグラフを得ることができるので、面状Ｘ線検出器を用いて全体的なトポグラフを求めた後に、詳細な情報を得たい部分的な所をＣＣＤセンサを用いた測定によって詳細に測定する、という測定を行うことができる。
【００２９】
ＣＣＤセンサを用いた本発明に係るＸ線トポグラフィ装置においては、前記複数のＣＣＤ素子の動作を制御して各ＣＣＤ素子の出力信号に基づいてＸ線強度を決めるＣＣＤ制御手段を有することができ、該ＣＣＤ制御手段はＴＤＩ（Time Delay Integration）方式に基づいて複数のＣＣＤ素子を制御することができる。
【００３０】
ＴＤＩ方式の制御方法とは、一定速度で移動する対象物に対して、その移動方向及び移動速度と、ＣＣＤセンサにおける電荷転送方向及び電荷転送速度とを一致させて撮像を行う、ＣＣＤセンサの読出し方法である。この方法により、移動する対象物の同じ個所からの回折Ｘ線をＣＣＤセンサの個々の垂直ラインに重ねて露光することができ、そのため、高速で高感度の撮像を行うことができる。ＴＤＩ方式のＣＣＤ駆動方法の詳細は、例えば特開２００６−０７１３２１に説明されている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、円筒形状の面状Ｘ線検出器を回転させながらＸ線トポグラフを撮像することにしたので、試料の径が大きくなったことに対応して面状のＸ線検出器を大面積にした場合でも、試料と面状Ｘ線検出器との間隔を小さく維持でき、それ故、Ｘ線トポグラフの分解能を低下させること無く、大面積の面状Ｘ線検出器を使用できる。
【００３２】
また、本発明によれば、円筒形状の面状Ｘ線検出器を回転させながらＸ線トポグラフを撮像することにしたので、試料の径が大きくなったことに対応して大面積の面状のＸ線検出器を使用することになった場合でも、Ｘ線検出部の全体形状を大きくする必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るＸ線トポグラフィ装置の一実施形態の正面図である。
【図２】図１のＸ線トポグラフィ装置の平面図であり、イメージングプレート測定時の状態を示す図である。
【図３】図１のＸ線トポグラフィ装置の光学系を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。
【図４】試料ホルダの一例を示す分解斜視図である。
【図５】図１のＸ線トポグラフィ装置の平面図であり、カメラ撮影時の状態を示す図である。
【図６】図１のＸ線トポグラフィ装置の平面図であり、ＣＣＤ撮像時の状態を示す図である。
【図７】図１のＸ線トポグラフィ装置の制御系の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図７の制御系によって行われる制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】従来のＸ線トポグラフィ装置を示す図であり、（ａ）は回折Ｘ線をＸ線検出フィルムに直角に入射する装置を示し、（ｂ）は試料と回折スリットとを平行に配置させる装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係るＸ線トポグラフィ装置を実施形態に基づいて説明する。本実施形態のＸ線トポグラフィ装置は、例えば、４５０ｍｍ程度の大口径のＳｉ半導体ウエーハ等といった単結晶材料に欠陥があるか否かを検査するためのＸ線トポグラフを得るために用いられる。
【００３５】
なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で各構成要素を示す場合がある。
【００３６】
（ゴニオメータ）
図１は本実施形態のＸ線トポグラフィ装置の正面構造を示している。図２は同Ｘ線トポグラフィ装置の平面構造を示している。なお、図２では構成要素を適宜に省略している。本実施形態のＸ線トポグラフィ装置は、透過専用のラング法に基づいたＸ線トポグラフィ装置である。図１及び図２において、床面等といった基面１上に架台２が位置不動に固定され、架台２上にベース３が位置不動に固定されている。ベース３の上面の架台２に対する高さは調節可能である。また、ベース３の上面は水平となるように調節可能である。
【００３７】
ベース３の上に２θ回転台４が設けられている。２θ回転台４と同軸の位置関係でベース３上にω回転台５が設けられている。ω回転台５上に走査ステージ６が設けられている。走査ステージ６の上にφ回転デバイス７が設けられている。φ回転デバイス７は試料ホルダ８を支持している。試料ホルダ８は手動操作によってφ回転デバイス７に対して着脱可能である。試料ホルダ８の中に試料結晶１１が位置不動に収納、すなわち装着されている。
【００３８】
φ回転デバイス７は、試料ホルダ８に装着された試料結晶１１の中心軸に対応する軸Ｘ１を中心として、試料ホルダ８を回転、いわゆる面内回転させる。この面内回転は、試料結晶１１に入射するＸ線に対する試料結晶１１の格子面の角度を調節するために行われる。
【００３９】
走査ステージ６は電動によって移動して、試料ホルダ８を支持したφ回転デバイス７を水平平面内で往復直線移動させる。例えば、走査ステージ６は、±２５０ｍｍの範囲で電動移動する。この走査ステージ６の平行移動により、後述する湾曲スリット４４を通過した湾曲線状のＸ線が試料結晶１１の被測定面、すなわち試料面を走査する。また、走査ステージ６の平行移動により、試料結晶１１に当たるＸ線の位置を所望の位置に調節することもできる。
【００４０】
ω回転台５は、試料ホルダ８及びφ回転デバイス７を支持した走査ステージ６を、面内回転の中心軸Ｘ１に対して直角な軸Ｘ２を中心として回転させる。この回転はω回転と呼ばれる回転であり、試料結晶１１に入射するＸ線の入射角度を変化させるために行われる。ω回転は、粗設定及びタンジェントバー方式での電動での微設定ができるようになっている。
【００４１】
ω回転台５、走査ステージ６及びφ回転デバイス７のそれぞれの動作は、図７の制御装置１２によって制御される。制御装置１２は、例えば、コンピュータを含んだ制御回路によって構成されている。コンピュータはメモリを含んでおり、そのメモリ内には、Ｘ線トポグラフィ装置によってＸ線トポグラフを得るためにＸ線トポグラフィ装置を構成する各機器に一連の動作を行わせるためのプログラムソフトが格納されている。ω回転台５、走査ステージ６及びφ回転デバイス７はそのプログラムソフトに従って機能する。
【００４２】
（試料ホルダ）
試料ホルダ８は、例えば、図４に示すように、ホルダ基板１４上に設けた高張力フィルム１５と、カバーリング１６の全周にわたって設けた高張力フィルム１７とによって試料結晶１１を挟んだ上で、クランプ部材１８によってカバーリング１６をホルダ基板１４に固定することによって形成されている。作業者は取っ手１９をつかんで試料ホルダ８を保持し、図１のφ回転デバイス７まで持ち運んでそれに装着する。
【００４３】
（２θ回転台）
２θ回転台４は、試料結晶１１の後方に位置する回折スリット２１と、回折スリット２１の後方に位置するカメラ移動装置２２と、カメラ移動装置２２の後方に位置する検出器進退移動装置２４とを支持している。カメラ移動装置２２によってセッティング用テレビユニット２３が支持されている。検出器進退移動装置２４は検出器ユニット２５及びＩＰ回転駆動装置２７を支持している。
【００４４】
２θ回転台４は試料結晶１１の試料面を垂直方向に通る軸Ｘ２を中心として回転できる。この回転により、２θ回転台４に支持された検出器進退移動装置２４、ＩＰ回転駆動装置２７、検出器ユニット２５、回折スリット２１、及びセッティング用テレビユニット２３の全体を一体的に、試料結晶１１を通る軸Ｘ２を中心として回転させることができる。この回転は、検出器ユニット２５に格納されているイメージングプレート２８の試料結晶１１に対する角度を調節するための回転であり、２θ回転と呼ばれている。２θ回転は、目盛りと目指しにより設定される。ω回転にかかわる軸Ｘ２と２θ回転に関る軸Ｘ２は理想的には完全に一致した軸であるが、部品誤差や機構組立て誤差の関係で実用上許容される範囲内でわずかに異なることがある。
【００４５】
検出器ユニット２５の中には、回転ドラム２６及びその回転ドラム２６に巻き付けられた（例えば貼着によって巻き付けられた）イメージングプレート２８が格納されている。回転ドラム２６はＩＰ回転駆動装置２７によって駆動されて中心軸Ｘ０を中心として回転する。イメージングプレート２８は回転ドラム２６と一体に回転する。本実施形態では、イメージングプレート２８のこの回転をα回転と呼ぶことにする。イメージングプレート２８は展開状態で長方形又は正方形であり、その面積は試料結晶１１の全体を含むことができる大きさである。
【００４６】
α回転は、例えば、図７の制御装置１２によって次のように制御される。すなわち、トポグラフの撮像時は低速回転であって走査ステージ６の移動と同期連動させられ、読取り処理時は高速回転であり、そして消去処理時は低速の１回転である。なお、制御装置１２は、走査ステージ６による試料結晶１１の直線往復移動と、イメージングプレート２８のα回転と、高さ制限スリット４３の高さ変化移動と、ω回転台５のω回転とが互いに連動するように制御する。
【００４７】
検出器進退移動装置２４は、図２の矢印Ｃ−Ｃ’で示すように検出器ユニット２５の全体を回折スリット２１に対してその略直角方向へ進退移動させる。図２は検出器ユニット２５を矢印Ｃ方向へ進行移動した状態を示しており、図５は矢印Ｃ’方向へ退避移動した状態を示している。
【００４８】
カメラ移動装置２２は、図２の矢印Ｄ−Ｄ’で示すようにセッティング用テレビユニット２３の全体を回折スリット２１に対してその略平行方向へ進退移動させる。図２は矢印Ｄ’方向へ退避移動した状態を示しており、図５は矢印Ｄ方向へ進行移動した状態を示している。
【００４９】
テレビユニット２３の中には２次元ＣＣＤセンサ５２及び蛍光板５６が設けられている。カメラ移動装置２２及び検出器進退移動装置２４は、イメージングプレート２８と２次元ＣＣＤセンサ５２と蛍光板５６とのいずれかを試料結晶１１からの回折Ｘ線を検出する位置に選択的に配置させる手段として機能する。カメラ移動装置２２及び検出器進退移動装置２４は、図７において、制御装置１２内のメモリ内に格納されたプログラムソフトに従って動作する。
【００５０】
（検出器ユニット）
図１及び図２において、検出器ユニット２５は、検出器進退移動装置２４に支持された暗箱２９を有している。暗箱２９の中には円筒状の回転ドラム２６が設けられ、その回転ドラム２６の外周面にイメージングプレート２８が巻き付けられて円筒形状を成している。イメージングプレート２８は所定厚さのシート状の蓄積性蛍光体によって形成されている。暗箱２９の回折スリット２１に対向する部分には、Ｘ線を透過させることができる物質、例えば黒紙によってＸ線入射窓３２が設けられている。
【００５１】
暗箱２９は、例えばステンレス鋼等といった金属によって形成されており、イメージングプレート２８が散乱Ｘ線で露光されることを防止する。暗箱２９の背面はプラスチックであっても良い。
【００５２】
回転ドラム２６及びイメージングプレート２８は図１に示すＩＰ回転駆動装置２７によって駆動されて中心軸Ｘ０を中心として回転するようになっている。暗箱２９内であってイメージングプレート２８の周囲には、読取りヘッド３４及びヘッド昇降移動装置３５を備えた読取り装置３６と、消去ランプ３７とが設けられている。
【００５３】
ＩＰ回転駆動装置２７、読取り装置３６及び消去ランプ３７の動作は図７の制御装置１２によって制御される。制御装置１２の出力ポートにはプリンタ３９及び画像表示装置４０が接続されている。読取りは、例えば５０μｍごとに行われる。読取り装置３６によって読取られた結果のデータは、プログラムソフトによって所定のデータ処理を受けた後に、プリンタ３９や画像表示装置４０によってＸ線トポグラフとして可視像化される。
【００５４】
（入射側光学系）
図１において、ベース３によって入射スリット部４２が支持されている。入射スリット部４２の内部には高さ制限スリット４３及び幅制限のための湾曲スリット４４が設けられている。高さ制限スリット４３の高さ方向のスリット長さは図７の制御装置１２によって調節可能である。高さ制限スリット４３及び湾曲スリット４４の詳細は、例えば、特開平１１−０１４５６４号公報に記載されている。
【００５５】
架台２から離れた基面１上にＸ線源４５が設けられている。Ｘ線源４５と入射スリット部４２との間は遮蔽部材４６によって覆われており、この覆われた部分にＸ線パスが形成されている。本実施形態ではこのＸ線パスは真空排気されないが、必要に応じて真空排気するようにしても良い。Ｘ線源４５は、フィラメント等といった陰極と、回転ターゲット等といった陽極とを含んで構成されている。陽極は、例えばＭｏ（モリブデン）によって形成され、該陽極からＭｏＫαの特性線を含んだＸ線が放射される。
【００５６】
陽極から放射されたＸ線を外部へ取出す方法として、Ｘ線をポイントフォーカスで取出す方法と、Ｘ線をラインフォーカスで取出す方法とがあることが知られている。ポイントフォーカスは、断面が円形状、略円形状、正方形状又は略正方形状の焦点のことである。ラインフォーカスは、断面が一方向に長い矩形状の焦点のことである。本実施形態では、Ｘ線をポイントフォーカスで取出すものとする。
【００５７】
（セッティング用テレビユニット及びカメラ移動装置）
図２において、セッティング用テレビユニット２３は、その先端にＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０を備えており、その後部にＴＶカメラユニット５１を備えている。ＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０は、Ｘ線を直接に受光する複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子を平面的に並べて成る２次元ＣＣＤセンサ５２と、その２次元ＣＣＤセンサをＴＤＩ（Time Delay Integration）方式で動作させるためのＴＤＩ駆動回路を内蔵したＣＣＤ制御回路５３とを有している。各ＣＣＤ素子の出力信号はＣＣＤ制御回路５３の出力端子から取り出すことができる。
【００５８】
２次元ＣＣＤセンサ５２は、そのＸ線受光面が試料結晶１１に対向するように配置されている。２次元ＣＣＤセンサのＸ線受光面の平面サイズは例えば１０ｍｍ×１０ｍｍであり、その中のＣＣＤ素子の数、すなわちピクセル数は例えば１０２４×１０２４個である。ＴＤＩ方式の駆動方法とは、一定速度で移動する対象物に対して、その移動方向及び移動速度とＣＣＤの電荷転送方向及び電荷転送速度とを一致させて撮像を行う、ＣＣＤの読出し方法である。この方法により、移動する対象物の同じ個所からの回折Ｘ線をＣＣＤの個々の垂直ラインに重ねて露光することができ、そのため、高速で高感度の撮像を行うことができる。ＴＤＩ方式のＣＣＤ駆動方法の詳細は、例えば特開２００６−０７１３２１に説明されている。
【００５９】
ＴＶカメラユニット５１は、Ｘ線像を光像に変換する蛍光板５６と、蛍光板５６の後方に配置された反射鏡５７と、反射鏡５７で反射する光の光路上に配置されたレンズ５８と、反射鏡５７の反射像を撮影するテレビカメラ５９とを有している。反射鏡５７は光路を９０°曲げる作用を奏する。レンズ５８は、反射鏡５７で反射した光像をテレビカメラ５９の撮像面に結像する。
【００６０】
セッティング用テレビユニット２３の先端部の背後にシールド板６０が設けられている。シールド板６０は、カメラ移動装置２２の適所に取り付けられている。このシールド板６０は、テレビカメラ５９を用いた種々の調整処理の際に、回折Ｘ線がイメージングプレート２８に入射することを防止する。シールド板６０の大きさは、Ｘ線入射窓３２から出たＸ線がイメージングプレート２８を照射しないように遮蔽するのに十分な大きさである。例えば、シールド板６０の幅は１００ｍｍ程度であり、高さはイメージングプレート２８の有感高さである５００ｍｍを越える６００ｍｍ程度である。また、シールド板６０の厚さは、回折Ｘ線を遮蔽するのに十分な厚さであり、例えば真鍮であれば２〜３ｍｍの厚さである。
【００６１】
テレビカメラ５９の映像信号は図７において制御装置１２によって必要な処理を受けた後、画像表示装置４０の信号入力端子に伝送される。蛍光板５６に形成された画像は反射鏡５７で反射してレンズ５８を通してテレビカメラ５９で撮影され、必要に応じて画像表示装置４０の画面上に表示される。反射鏡５７で像を反射すると画像の左右が反転する。この反転を元に戻すため、再び反射鏡を用いて像反転を行ったり、画像信号の処理過程において画像フレームデータを左右反転させる、等の処理を行う。
【００６２】
図１に関連して説明したように、セッティング用テレビユニット２３はカメラ移動装置２２によって駆動されて回折スリット２１に対して進退移動する。具体的には、セッティング用テレビユニット２３は、図２に示す退避位置と、図５に示すテレビ撮影位置と、図６に示すＣＣＤ撮像位置との間で水平に平行移動する。
【００６３】
図２の退避位置は、イメージングプレート２８が回折スリット２１に近接する所定のＸ線受光位置に置かれることを邪魔しない位置である。図５のテレビ撮影位置は、蛍光板５６を回折スリット２１の背面位置であって回折スリット２１を通過した回折Ｘ線を受光する位置に置く位置である。図６のＣＣＤ撮像位置は、２次元ＣＣＤセンサ５２を回折スリット２１の背面位置であって回折スリット２１を通過した回折Ｘ線を受光する位置に置く位置である。
【００６４】
テレビカメラ５９の視野は高さ方向で１００ｍｍ程度である。口径４５０ｍｍの試料結晶１１からの回折像を上下方向の全域で観察するため、カメラ移動装置２２は、セッティング用テレビユニット２３を図５の符号Ｅで示すように上下方向（すなわち垂直方向）で平行移動、すなわち昇降移動させることができる。回折Ｘ線の幅は１ｍｍであり、数ｍｍの回折Ｘ線の湾曲を考慮しても、テレビカメラ５９の幅方向の視野は２０ｍｍ程度あれば十分である。
【００６５】
（光学系の説明）
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図１のＸ線トポグラフィ装置のＸ線光学系を分り易く示している。これらの図において、ゴニオメータはω回転と２θ回転の２軸構成である。Ｘ線源４５からポイントフォーカス、すなわち点状で取り出されたＸ線Ｒ０は、湾曲スリット４４のスリット部分によって規制される。具体的には、Ｘ線Ｒ０は、水平方向では方向づけされると共に幅を制限されて試料結晶１１に入射し、垂直方向では発散Ｘ線となって試料結晶１１に入射する。従って、入射Ｘ線は、試料結晶１１の帯状の領域に照射される。この領域を照射野と言うことにする。Ｘ線源４５と試料結晶１１との間の距離は、試料結晶１１の径が４５０ｍｍであることを考慮して、例えば２２５０ｍｍ程度である。
【００６６】
入射Ｘ線Ｒ０に対し、試料結晶１１内の格子面で回折条件を満足するように結晶面内の回転とＸ線入射角（ω角）が調整されると、Ｘ線は照射野全域でブラッグの条件を満足し、回折を起こす。本実施形態ではＭｏＫα線が回折するように条件設定される。
【００６７】
回折スリット２１は試料結晶１１を透過して来た１次Ｘ線を遮蔽すると共に、回折Ｘ線だけを通すようにスリットの幅が狭められている。この回折スリット２１の作用により、散乱Ｘ線によるバックグランドが低減される。回折Ｘ線は円筒状のイメージングプレート２８の外周面に入射し、電位的な像として記録される。イメージングプレート２８は２θ回転の回転系の上で図１のＩＰ回転駆動装置２７によって駆動されてα回転する。
【００６８】
走査ステージ６による試料結晶１１の走査移動Ｆは、試料結晶１１の両端で反転する往復移動である。イメージングプレート２８は試料結晶１１の走査移動Ｆと同期して、すなわち試料結晶１１と同じ方向へ同じ周速度で往復移動すると共に、自身の中心軸Ｘ０を中心としてα回転する。このα回転は走査移動Ｆと同期した反復の往復回転移動である。
【００６９】
イメージングプレート２８の外周面の半径を“ｒ”とすると、試料結晶１１の移動量ΔＸに対し、
ΔＸ＝ｒ・Δα
となる回転角Δαでイメージングプレート２８を回転させれば、試料結晶１１の径と同じ寸法のＸ線回折像（すなわちトポグラフ）をイメージングプレート２８の面上に記録することができる。
【００７０】
試料結晶１１の移動量Ｘが５００ｍｍであれば、α角１回転（３６０°）でトポグラフを撮像するためには、イメージングプレート２８の径は、ｒ＝７９．５７７ｍｍである。イメージングプレート２８の径がこの値より大きくなると、トポグラフの幅が試料結晶１１の径より大きくなる。例えば、ｒ＝８０ｍｍで製作すると、Ｘ＝４５０ｍｍは４５２．３８ｍｍの幅になって撮影される。
【００７１】
ラング法のＸ線トポグラフィでは、トポグラフの縦方向の寸法は、試料サイズより少し大きくなる。それは、縦方向の入射Ｘ線は発散していて回折Ｘ線も同様に発散するからである。具体的には、Ｘ線源４５とイメージングプレート２８との間の距離と、Ｘ線源４５と試料結晶１１との間の距離との比に従って大きくなる。より具体的には、トポグラフは縦長の楕円になる。
【００７２】
なお、直径４５０ｍｍの試料結晶１１に対して測定が行われるとき、試料結晶１１と回折スリット２１との間の距離は１５〜３５ｍｍ程度の間の適宜の値に設定される。また、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間の距離は２０〜４０ｍｍ程度の間の適宜の値に設定される。上記の各距離が決まると、測定している最中はそれらの距離が一定に保持される。
【００７３】
イメージングプレート２８の半径“ｒ”を調整すれば、トポグラフの歪みを緩和することができる。このことは、原理的に言って、イメージングプレート２８の回転速度を調整することと同じである。イメージングプレート２８には試料結晶１１の裏面から見た像が記録される。従って、イメージングプレート２８から読取った画像データには、例えば図２の読取り装置３６又は図７の制御装置１２によって、左右を反転する画像処理を施すことが望ましい。
【００７４】
図３（ａ）において、回折スリット２１は回折Ｘ線Ｒ１に対して垂直に配置されている。これにより、スリット開口を形成している回折スリット２１のスリット片の幅を必要最小限の幅にすることがでできる。
【００７５】
円筒状のイメージングプレート２８のα回転は、トポグラフ撮影のための回転と撮影されたデータの読取りのための回転とを兼ねている。画像形成後のイメージングプレート２８のα回転の際に、図２のヘッド昇降移動装置３５によって読取りヘッド３４を上下動させることにより、記憶された像の全体を読取りヘッド３４によって読み取ることができる。また、読取り処理後のイメージングプレート２８へ消去ランプ３７によって光照射することにより、イメージングプレート２８の全面に記憶されたデータを消去できる。
【００７６】
イメージングプレート２８のα回転は、トポグラフ撮影のときに低速回転であり、読取りのときに高速回転である。このα回転は、図１のＩＰ回転駆動装置２７によって実現される。ＩＰ回転駆動装置２７の具体的な構成は必要に応じた適宜の構成とされる。例えば、回転速度の制御が可能な１つの電動モータを用いたフィードバック制御を採用しても良いし、走査用のモータと読取り用のモータを別々に用意しておいてそれらを切替えて用いても良い。
【００７７】
（Ｘ線トポグラフの測定動作）
図７の制御装置１２は、例えば図８のフローチャートに示すように、まず、Ｘ線トポグラフィ装置の各構成要素を所定の初期値にセットする（ステップＳ１）。次に、必要に応じて、セッティング処理（ステップＳ２、Ｓ３）、ＩＰ測定処理（ステップＳ４、Ｓ５）及びＣＣＤ観察処理（ステップＳ６、Ｓ７）の各処理を実行する。各処理を行うか否かは測定者が図７の入力装置６１、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等を操作することによって設定される。
【００７８】
（セッティング処理）
セッティング処理は、図５の状態でテレビカメラ５９を用いて得た試料結晶１１の映像を観察して、結晶の軸立て、回折スリットの幅設定、結晶の端検出、湾曲補正データの設定、その他の種々の項目の調整を行う処理である。
【００７９】
セッティング処理が選択されると、図２において検出器ユニット２５を矢印Ｃ’方向へ後退移動させて図５に示す退避位置まで移動させる。そして次に、セッティング用テレビユニット２３を矢印Ｄ方向へ進行移動させて図５に示すテレビ撮影位置まで移動させる。
【００８０】
この状態でセッティング用テレビユニット２３を矢印Ｅのように昇降移動させながら、蛍光板５６によってＸ線を受けて蛍光像を形成する。そして、その蛍光像をテレビカメラ５９で撮影して、得られた撮影像をディスプレイ上で観察することにより、Ｘ線トポグラフィ装置に関する諸調整を行う。
【００８１】
（イメージングプレートを用いた測定）
その後、セッティング用テレビユニット２３を図２に示す退避位置へ退避させて回折スリット２１の後方部分に空間を形成し、さらにその空間にイメージングプレート２８を検出器ユニット２５と共に移動させる。試料結晶１１とイメージングプレート２８との間の距離はメモリ内の所定場所にプリセット値として設定されており、イメージングプレート２８は所定位置に自動的に配置される。なお、プリセット値は所望の値に変更できる。
【００８２】
イメージングプレート２８が図２に示す測定位置にあるとき、そのイメージングプレート２８に対してトポグラフ撮影が行われる。具体的には、まず、走査ステージ６によって試料結晶１１を試料面と平行に移動することにより、湾曲スリット４４によって形成される線状のＸ線によって試料結晶１１の試料面を走査する。そして、円筒形状のイメージングプレート２８を図１のＩＰ回転駆動装置２７によって試料１１の走査移動に同期して、すなわち同じ方向へ同じ周速度で中心軸Ｘ０を中心として回転させる。これにより、試料結晶１１の全体にわたる回折像（すなわちトポグラフ）がイメージングプレート２８の表面上に幾何学的に１対１の位置関係をもって平面的な像として記録される。
【００８３】
そして、イメージングプレート２８が図５又は図６に示す退避位置に置かれているとき、読取り装置３６を用いた記憶像の読取り処理及び消去ランプ３７を用いた記憶像の消去処理が行われる。イメージングプレート２８に対して読取り処理を行っている最中に、試料結晶１１の交換や、セッティング用テレビユニット２３を用いた軸立て等の調整を行うことができる。
【００８４】
（ＣＣＤ観察）
イメージングプレート２８を用いて試料結晶１１の全体にわたるトポグラフ像を取得して、そのトポグラフ像を見たときに、興味ある欠陥像が発見された場合には、その欠陥像の付近を特定してＣＣＤセンサ５２を用いて高分解能の観察を行うことができる。この場合には、図６に示すように、セッティング用テレビユニット２３をＣＣＤ撮像位置にセットする。そして、予め行ったイメージングプレート２８の測定結果に基づいて測定希望箇所を指定し、矢印Ｅで示す昇降移動及び図１の走査ステージ６による平面移動を行って試料結晶１１の測定希望位置を観察位置に移動する。
【００８５】
本実施形態ではＴＤＩ方式に従ってＣＣＤセンサ５２によって試料結晶１１を撮像するので、分解能２５μｍ又はそれ以下の分解能を目指すことができる。これにより、イメージングプレート２８を用いた測定では捕らえることができないような微細な欠陥を発見できる。
【００８６】
図９（ａ）に示した従来の装置においては、Ｘ線の斜め入射による像のボケを防止するために、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６とを互いに傾けて配置することにより、試料結晶１０１からの回折Ｘ線をＸ線検出フィルム１０６に直角に入射させていた。このため、試料結晶１０１とＸ線検出フィルム１０６との一方の端部での間隔が大きく広がり、その部分での分解能が低下するという問題があった。特に、試料結晶１０１の径が４５０ｍｍのように大きくなった場合には、一方の端部での間隔が非常に大きくなるため、分解能の低下が著しかった。
【００８７】
これに対し、本実施形態では、円筒形状のイメージングプレート２８を回転させて試料結晶１１のＸ線トポグラフを測定することにしたので、試料結晶１１からの回折Ｘ線をイメージングプレート２８に直角に、すなわちイメージングプレート２８の接線に対して直角に入射させるようにした場合でも、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔をイメージングプレート２８の全面にわたって常に一定に維持できる。このため、分解能が一定であるトポグラフをイメージングプレート２８上に得ることができるようになった。しかも、Ｘ線はイメージングプレート２８に常に直角方向から入射するので、斜め入射の場合に見られていた像のボケが発生せず、よって、分解能の高い像を得ることができる。
【００８８】
さらに、本実施形態では、イメージングプレート２８を円筒形状にしたため、回折スリット２１のスリット片の幅寸法を大幅に小さくしても、散乱Ｘ線がイメージングプレート２８に到達することを防止できるようになった。このように回折スリット２１のスリット片の幅を小さくできるということは、試料結晶１１と回折スリット２１との間隔を狭く設定した場合でも、走査移動する試料結晶１１と回折スリット２１との衝突を避けることができるということである。
【００８９】
このようにして試料結晶１１と回折スリット２１との間隔を狭く設定できるということは、とりもなおさず試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔を狭く設定できるということであり、その結果、分解能の高いＸ線トポグラフを得ることができるということである。
【００９０】
以上のように、本実施形態によれば、Ｘ線の斜め入射に起因するボケの発生が無く、高分解能であり、しかも全体にわたって分解能が一定であるＸ線トポグラフを得ることができるようになった。
【００９１】
なお、本発明は、試料結晶１１からの回折Ｘ線がイメージングプレート２８へ斜め方向から入射するという技術も含むものであるが、その場合でも、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔を狭くすることによる分解能の向上と、試料結晶１１とイメージングプレート２８との間隔がイメージングプレート２８の全面にわたって一定であることによる分解能の均一性を得ることができる。
【００９２】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００９３】
例えば、上記実施形態では１結晶法の透過法であるラング法に本発明を適用したが、その他の原理に基づくＸ線トポグラフィ装置であっても円筒形状の面状Ｘ線検出器を適用できるものであれば本発明の適用の可能性がある。
【００９４】
上記実施形態では、図３（ａ）において、回折Ｘ線Ｒ１をイメージングプレート２８に法線方向、すなわち直角方向から照射する場合を例示したが、回折Ｘ線Ｒ１は斜め方向からイメージングプレート２８へ照射されても良い。
【００９５】
上記実施形態ではイメージングプレート２８以外にＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０及びＴＶカメラユニット５１を像形成手段として用いる例を示したが、ＴＤＩ・ＣＣＤユニット５０及びＴＶカメラユニット５１を使用せず、イメージングプレート２８だけを用いる場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９６】
上記実施形態では試料結晶１１を走査する線状のＸ線を湾曲Ｘ線としたが、単なる直線状のＸ線とすることもできる。
【符号の説明】
【００９７】
１．基面、 ２．架台、 ３．ベース、 ４．２θ回転台、 ５．ω回転台、 ６．走査ステージ、 ７．φ回転デバイス、 ８．試料ホルダ、 １１．試料結晶、 １２．制御装置、 １４．ホルダ基板、 １５．高張力フィルム、 １６．カバーリング、 １７．高張力フィルム、 １８．クランプ部材、 １９．取っ手、 ２１．回折スリット、 ２２．カメラ移動装置、 ２３．セッティング用テレビユニット、 ２４．検出器進退移動装置、 ２５．検出器ユニット、 ２６．回転ドラム、 ２７．ＩＰ回転駆動装置、 ２８．イメージングプレート、 ２９．暗箱、 ３２．Ｘ線入射窓、 ３４．読取りヘッド、 ３５．ヘッド昇降移動装置、 ３６．読取り装置、 ３７．消去ランプ、 ３９．プリンタ、 ４０．画像表示装置、 ４２．入射スリット部、 ４３．高さ制限スリット、 ４４．湾曲スリット、 ４５．Ｘ線源、 ４６．遮蔽部材、 ４７．Ｘ線源、 ４８．遮蔽部材、 ５０．ＴＤＩ・ＣＣＤユニット、 ５１．ＴＶカメラユニット、 ５２．２次元ＣＣＤセンサ、 ５３．ＴＤＩ駆動回路、 ５４．ＣＣＤ処理回路、 ５６．蛍光板、 ５７．反射鏡、 ５８．レンズ、 ５９．テレビカメラ、 ６０．シールド板、 ６１．入力装置、 Ｒ０，Ｒ１．Ｘ線、 Ｘ０．イメージングプレート中心軸、 Ｘ１．試料結晶中心軸、 Ｘ２．ω軸、２θ軸、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を線状のＸ線で走査したときに当該試料で回折したＸ線をＸ線検出器によって検出して平面的な回折像を得るＸ線トポグラフィ装置において、
前記Ｘ線検出器は前記試料よりも大きい面積を有する円筒形状の面状Ｘ線検出器であり、
前記線状のＸ線の走査移動に関連させて前記面状Ｘ線検出器を前記円筒形状の中心軸を中心として回転させる検出器回転手段を有し、
前記円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の走査移動方向と直角方向に延在する
ことを特徴とするＸ線トポグラフィ装置。
【請求項２】
前記線状のＸ線の延在方向は当該線状のＸ線の走査移動方向に対して直角方向であり、前記面状Ｘ線検出器の円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の延在方向と同じ方向に平行に延在することを特徴とする請求項１記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項３】
前記検出器回転手段は、前記面状Ｘ線検出器の外周面の周速度と前記線状のＸ線の走査移動速度とが同じになるように前記面状Ｘ線検出器を回転させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項４】
前記面状Ｘ線検出器は、
前記試料からの回折Ｘ線が照射される部材として円筒形状の蓄積性蛍光体を有しており、
該蓄積性蛍光体はＸ線が照射された部分にエネルギを蓄積し、該部分に光が照射されたときにそのエネルギを発光として放出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項５】
前記面状Ｘ線検出器は暗箱の中に設けられており、
該暗箱の中であって前記面状Ｘ線検出器の周囲には読取り装置及び消去装置が設けられており、
前記読取り装置は前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を読取り、
前記消去装置は前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を消去する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項６】
前記面状Ｘ線検出器は、前記試料で回折したＸ線が当該面状Ｘ線検出器の円筒表面に対して法線方向から入射する位置に、設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項７】
Ｘ線を受光して信号を出力する複数のＣＣＤ素子を平面的に並べて成る２次元ＣＣＤセンサと、
前記面状Ｘ線検出器と前記２次元ＣＣＤセンサとのいずれかを前記試料からの回折Ｘ線を検出する位置に選択的に配置させる手段と、
を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項８】
前記複数のＣＣＤ素子の動作を制御して各ＣＣＤ素子の出力信号に基づいてＸ線強度を決めるＣＣＤ制御手段を有しており、該ＣＣＤ制御手段はＴＤＩ方式に基づいて複数のＣＣＤ素子を制御することを特徴とする請求項７記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項１】
試料を線状のＸ線で走査したときに当該試料で回折したＸ線をＸ線検出器によって検出して平面的な回折像を得るＸ線トポグラフィ装置において、
前記Ｘ線検出器は前記試料よりも大きい面積を有する円筒形状の面状Ｘ線検出器であり、
前記線状のＸ線の走査移動に関連させて前記面状Ｘ線検出器を前記円筒形状の中心軸を中心として回転させる検出器回転手段を有し、
前記円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の走査移動方向と直角方向に延在する
ことを特徴とするＸ線トポグラフィ装置。
【請求項２】
前記線状のＸ線の延在方向は当該線状のＸ線の走査移動方向に対して直角方向であり、前記面状Ｘ線検出器の円筒形状の中心軸は前記線状のＸ線の延在方向と同じ方向に平行に延在することを特徴とする請求項１記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項３】
前記検出器回転手段は、前記面状Ｘ線検出器の外周面の周速度と前記線状のＸ線の走査移動速度とが同じになるように前記面状Ｘ線検出器を回転させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項４】
前記面状Ｘ線検出器は、
前記試料からの回折Ｘ線が照射される部材として円筒形状の蓄積性蛍光体を有しており、
該蓄積性蛍光体はＸ線が照射された部分にエネルギを蓄積し、該部分に光が照射されたときにそのエネルギを発光として放出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項５】
前記面状Ｘ線検出器は暗箱の中に設けられており、
該暗箱の中であって前記面状Ｘ線検出器の周囲には読取り装置及び消去装置が設けられており、
前記読取り装置は前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を読取り、
前記消去装置は前記面状Ｘ線検出器に記憶された像を消去する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項６】
前記面状Ｘ線検出器は、前記試料で回折したＸ線が当該面状Ｘ線検出器の円筒表面に対して法線方向から入射する位置に、設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項７】
Ｘ線を受光して信号を出力する複数のＣＣＤ素子を平面的に並べて成る２次元ＣＣＤセンサと、
前記面状Ｘ線検出器と前記２次元ＣＣＤセンサとのいずれかを前記試料からの回折Ｘ線を検出する位置に選択的に配置させる手段と、
を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のＸ線トポグラフィ装置。
【請求項８】
前記複数のＣＣＤ素子の動作を制御して各ＣＣＤ素子の出力信号に基づいてＸ線強度を決めるＣＣＤ制御手段を有しており、該ＣＣＤ制御手段はＴＤＩ方式に基づいて複数のＣＣＤ素子を制御することを特徴とする請求項７記載のＸ線トポグラフィ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１４１１４８（Ｐ２０１１−１４１１４８Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３２（Ｐ２０１０−９３２）
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
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