JPH0949812A - X線回折装置の試料ホルダ - Google Patents

X線回折装置の試料ホルダ

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JPH0949812A
JPH0949812A JP7221192A JP22119295A JPH0949812A JP H0949812 A JPH0949812 A JP H0949812A JP 7221192 A JP7221192 A JP 7221192A JP 22119295 A JP22119295 A JP 22119295A JP H0949812 A JPH0949812 A JP H0949812A
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JP
Japan
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sample
axis
irradiation position
rotating
position adjusting
Prior art date
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Pending
Application number
JP7221192A
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English (en)
Inventor
Takashi Kuriyama
隆 栗山
Tetsuo Kikuchi
哲夫 菊池
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Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
Original Assignee
Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交差する3軸回りに試料を回転させる試料回
転機構を備えるX線回折装置の試料ホルダに、試料面に
平行な1次元の並進運動と試料面に垂直な回転運動とを
組み合わせた照射位置調節機構を搭載して、照射位置調
節機構の占有空間を小さくする。 【解決手段】 χサークル40はω軸42の回りにω回
転でき、このχサークル40に沿ってZ移動台44がχ
回転する。またφ軸46はZ移動台44に対して前後に
スライドでき、試料の前後移動の調節を可能にする。φ
軸46は試料をφ回転する。φ軸46には並進ガイド5
0が固定されていて、試料取付台48は並進ガイド50
に対して水平方向に移動でき、かつ、試料取付台48は
その中心の回りを回転できる。このr並進運動とα回転
により試料上の任意の位置にX線を照射できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、互いに交差する
3軸回りに試料を回転させる試料回転機構を備えるX線
回折装置の試料ホルダに関し、特に、試料面内のX線照
射位置を調節する機構に特徴のある試料ホルダに関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7はX線回折装置の従来の試料ホルダ
の一例の運動原理を示す斜視図である。この試料ホルダ
は、互いに交差する三つの回転軸、すなわちω軸、χ
(カイ)軸、φ軸、の回りに試料を回転させることがで
きる。このような回転機構を備える試料ホルダをユーレ
リアン・クレードル型の試料ホルダと呼んでいる。この
試料回転機構にはX線照射位置調節機構が搭載されてい
て、試料面内での2次元の並進移動を可能にしている。
図7において、χサークル10はω軸12の回りにω回
転でき、このχサークル10に沿ってZ移動台14がχ
回転する。またφ軸16はZ移動台14に対して前後に
スライドでき、試料の前後移動の調節を可能にする。φ
軸16は試料をφ回転する。φ軸16にはX線照射位置
調節機構が搭載されていて、そのX並進台18はX並進
ガイド20に沿ってX方向に移動する。X並進ガイド2
0はφ軸14に固定されている。また、試料取付台22
はX並進台18に対してY方向に並進移動できる。入射
X線24は試料取付台22上の試料に照射され、ここで
回折した回折X線26はX線検出器28で検出される。
X線検出器28はゴニオメータの2θ回転台30に搭載
されていて、2θ回転する。
【0003】図8は図7に示されたX線照射位置調節機
構の働きを示した正面図である。図8(a)は試料取付
台22の中心がφ軸上に来た状態を示している。このφ
軸上にX線が照射される。X並進台18はX並進ガイド
20に沿ってX方向に移動でき、試料取付台22はX並
進台18に対してY方向に並進移動できる。円形の試料
取付台22に取り付けられたウェーハ試料32のX線照
射位置をP点にしたい場合には、2次元の並進機構を用
いて試料32をその面内で2次元移動する。すなわち、
まず、図8(b)に示すように、X移動台18をX並進
ガイド20に対して左方向に移動し、次に、試料台22
をX移動台18に対して下方に移動する。これにより、
P点をφ軸上にもってくることができる。P点の座標
(x、y)は、試料取付台22に固定されている座標軸
(x軸とy軸)を基準にして表現されている。
【0004】以上のような2次元の並進機構を用いるこ
とにより、試料32上の任意の地点にX線を照射するこ
とができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図9は上述の試料ホル
ダの試料取付台とX線照射位置調節機構とが必要とする
占有空間を示した正面図である。X並進台18はX方向
に移動し、試料取付台22はY方向に移動するが、試料
の全ての地点にX線を照射可能にするには、X方向の移
動量とY方向の移動量は、それぞれ、試料取付台22に
取り付ける試料の最大寸法の2倍を必要とする。図9で
は、便宜的に、円形の試料取付台22の直径の2倍に等
しい移動範囲を示している。さらに、このような移動範
囲に加えて、X線照射位置調節機構はφ軸回りに回転す
るから、この移動範囲自体がφ回転する。したがって、
試料取付台とX線照射位置調節機構とが必要とする占有
空間は、円34で囲まれた範囲となり、大きな空間を必
要とする。ここで、図7を参照すると、試料取付台22
とX線照射位置調節機構は、χサークル10の内部に存
在しているので、試料取付台22とX線照射位置調節機
構の占有空間が大きくなると、これらがχサークル10
にぶつからないように、χサークル10の直径を大きく
する必要がある。そうすると、X線回折装置の大型化は
避けられない。
【0006】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、交差する3軸回りに
試料を回転させる試料回転機構を備えるX線回折装置の
試料ホルダにおいて、X線照射位置調節機構を搭載して
も占有空間を比較的小さくすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の試料ホルダ
は、互いに交差する三つの回転軸の回りに試料を回転可
能な試料回転機構を備えるX線回折装置の試料ホルダに
おいて、前記試料回転機構に、試料の表面に平行に試料
を並進移動させる1次元の並進機構と、試料の表面に垂
直な回転軸の回りに試料を回転させる照射位置調節用回
転機構とからなるX線照射位置調節機構を搭載したもの
である。したがって、試料の照射位置を調節するための
運動は、極座標に応じた運動となり、α回転とr並進の
組み合わせで表現できる。これにより、従来の2次元並
進運動を用いた照射位置調節機構と比較して、占有空間
が小さくなる。
【0008】なお、この明細書において試料の「回転」
とは、試料を1点の回りに運動させることを意味し、1
点の回りに試料を同じ方向に連続的に運動させることの
ほかに、1点の回りに試料を揺動させる運動も含んでい
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の一形態
の運動原理を示す斜視図である。この試料ホルダは、互
いに交差する三つの回転軸、すなわちω軸、χ(カイ)
軸、φ軸、の回りに試料を回転させることができる。い
わゆるユーレリアン・クレードル型の試料ホルダであ
る。そして、この試料回転機構には、1次元の並進機構
と照射位置調節用回転機構とからなるX線照射位置調節
機構が搭載されていて、試料の面内の任意の位置にX線
を照射できるようになっている。図1において、χサー
クル40はω軸42の回りにω回転でき、このχサーク
ル40に沿ってZ移動台44がχ回転する。またφ軸4
6はZ移動台44に対して前後にスライドでき、試料の
前後移動の調節を可能にする。φ軸46は試料をφ回転
する。φ軸46にはX線照射位置調節機構が搭載されて
いる。このX線照射位置調節機構では、試料取付台48
が並進ガイド50に対して水平方向に移動でき、かつ、
試料取付台48がその中心の回りを回転できる。後者の
回転機構が照射位置調節用回転機構を構成する。並進ガ
イド50はφ軸46に固定されている。並進ガイド50
に沿った並進運動はr並進運動と呼ぶことにし、照射位
置調節用の回転運動はα回転と呼ぶことにする。入射X
線52は試料取付台48上の試料に照射されて、ここで
回折した回折X線54はX線検出器56で検出される。
X線検出器56はゴニオメータの2θ回転台58に搭載
されていて、2θ回転する。
【0010】円形軌道を構成するχサークル40は、そ
の一部分60が切り欠いてある。この切り欠きにより、
入射X線52及び回折X線54がχサークル40にぶつ
からないような角度条件を広くしている。このように切
り欠きを形成したχサークル40はオープン型のχサー
クルと呼ばれる。したがって、この試料ホルダは、オー
プン・ユーレリアン・クレードル型の試料ホルダと呼ば
れる。
【0011】図2は図1に示されたX線照射位置調節機
構の働きを示した正面図である。図2(a)は試料取付
台48の中心がφ軸上に来た状態を示している。このφ
軸上の試料位置にX線が照射される。試料取付台48は
並進ガイド50に沿って水平方向に移動できる。また、
試料取付台48はその中心の回りに回転できる。今、試
料取付台48に取り付けたウェーハ試料62上の任意の
点P(x、y)にX線を照射する場合を考える。P点の
座標(x、y)は、試料取付台48に固定されている座
標軸(x軸とy軸)を基準にして表現されている。ま
ず、直交座標(x、y)を極座標(r、α)に変換す
る。次に、図2(b)に示すように試料取付台48をそ
の中心回りに角度αだけ時計方向に回転する。さらに、
図2(c)に示すように試料取付台48を並進ガイド5
0に沿って左方向に距離rだけ移動する。これによっ
て、P点はφ軸上に来ることになり、このP点にX線が
照射される。このように、本発明によるX線照射位置調
節機構を用いると、試料のα回転と1次元のr並進運動
とを組み合わせて、試料62上の任意の地点にX線を照
射することができる。
【0012】X線照射位置をP点に合わせる場合に、そ
のときのウェーハ試料62の方位も所定の向きにする必
要があるときは、図2(c)の状態からさらに、φ回転
を実施して、図3の状態にする。このとき、P点はφ軸
上にあるから、φ回転を実施してもP点の位置は変化せ
ず、ウェーハ試料62の向きだけが変化する。図3の例
では、試料取付台48のxy座標軸を元の状態に戻して
いる。すなわち、角度αだけ反時計方向にφ回転してい
る。
【0013】図4は試料取付台48と並進ガイド50と
が必要とする占有空間を示した正面図である。試料取付
台48はその中心回りにα回転し、この試料取付台48
が並進ガイド50上を水平方向に並進移動するから、試
料62の全ての地点についてX線を照射可能にするに
は、試料取付台48の水平方向の移動量について、試料
の最大寸法の2倍を確保すればよい。そして、並進ガイ
ド50はφ軸回りに回転するから、上述の移動範囲自体
がφ回転する。したがって、試料取付台48と並進ガイ
ド50とが必要とする占有空間は、円64で囲まれた範
囲となり、図9に示す従来例と比較して小さな占有空間
で済む。その結果、χサークルの直径も小さくて済み、
X線回折装置が小型化できる。
【0014】図5は本発明の別の実施形態を示す斜視図
である。これが図1の実施形態と異なっている部分は、
χサークル40がω軸42に対して偏心していることで
ある。すなわち、χサークル40を含む平面は、ω軸4
2に対して距離Eだけ偏心している。これに対応して、
Z移動台44は突出台66に載っており、この突出台6
6がχサークル40に沿ってχ回転する。φ軸46の位
置は、依然として図1に示す実施形態と同じ位置にあ
る。このようにχサークル40を偏心したのは、試料回
りの空間を広く確保して、χサークル40による制約を
できるだけ受けないようにするためである。
【0015】図6は試料62上のマッピングの例を示し
た正面図である。「マッピング」とは、試料62におけ
るX線照射位置の分布状態を意味し、あるいはそのよう
な分布状態に照射位置を合わせることを意味する。図6
に示すように、試料62の中心を通る放射線68上にお
いて所定間隔をおいて多数の照射位置を設定する場合に
は、本発明における照射位置調節機構を用いて、最初に
所定のα回転を施しておけば、あとは、r並進運動だけ
を順に実施すれば必要なマッピングが可能になる。ま
た、試料62の中心と同心の円形線70上において等間
隔に多数の照射位置を設定する場合にも、最初に所定の
r並進運動を実施しておけば、あとは、α回転を順に実
施すれば必要なマッピングが可能になる。
【0016】試料62上のマッピングにおいて、全ての
領域を網の目のように照射点を設定することもあり得る
が、円形の試料では、図6に示すように放射線や同心円
上でマッピングすれば十分な場合もあり、このような場
合に本発明における照射位置調節機構を用いると、2次
元並進機構を用いる従来例と比較して、マッピング作業
が容易になる。
【0017】また、粉末X線回折では、X線照射中の試
料を振動させて照射位置を広げることにより回折測定の
平均化(アベレージング)を実施する手法があるが、こ
のような測定手法の場合にも、本発明における照射位置
調節機構を用いると、α回転の連続回転を実施するだけ
で平均化が可能になる。これに対して従来の2次元の並
進移動機構を用いると、必然的に往復運動が必要にな
り、駆動機構の負担が重くなると共に、各照射位置のX
線通過速度を試料面内で一定に保つのが難しい。
【0018】
【発明の効果】この発明の試料ホルダは、ユーレリアン
・クレードル型の試料ホルダに、試料面に平行な1次元
の並進運動と試料面に垂直な回転運動とを組み合わせた
照射位置調節機構を搭載したことにより、照射位置調節
機構の占有空間が小さくなり、X線回折装置の小型化に
寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態の運動原理を示す斜視
図である。
【図2】図1に示されたX線照射位置調節機構の働きを
示した正面図である。
【図3】図1に示されたX線照射位置調節機構のさらに
別の状態を示した正面図である。
【図4】試料取付台と並進ガイドの占有空間を示した正
面図である。
【図5】本発明の別の実施形態を示す斜視図である。
【図6】試料上のマッピングの例を示した正面図であ
る。
【図7】X線回折装置の従来の試料ホルダの運動原理を
示す斜視図である。
【図8】図7に示されたX線照射位置調節機構の働きを
示した正面図である。
【図9】図7に示されたX線照射位置調節機構の占有空
間を示した正面図である。
【符号の説明】
40 χサークル 42 ω軸 44 Z移動台 46 φ軸 48 試料取付台 50 並進ガイド 52 入射X線 54 回折X線 56 X線検出器 58 2θ回転台

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに交差する三つの回転軸の回りに試
    料を回転可能な試料回転機構を備えるX線回折装置の試
    料ホルダにおいて、前記試料回転機構に、試料の表面に
    平行に試料を並進移動させる1次元の並進機構と、試料
    の表面に垂直な回転軸の回りに試料を回転させる照射位
    置調節用回転機構とからなるX線照射位置調節機構を搭
    載したことを特徴とする試料ホルダ。
  2. 【請求項2】 前記X線照射位置調節機構は円形の試料
    取付台を備えることを特徴とする請求項1記載の試料ホ
    ルダ。
  3. 【請求項3】 前記試料回転機構において、試料を面内
    回転させる回転軸(φ軸)を搭載する円形軌道(χサー
    クル)が部分的に切り欠いてあることを特徴とする請求
    項1記載の試料ホルダ。
  4. 【請求項4】 前記試料回転機構において、前記円形軌
    道(χサークル)を含む平面が、この円形軌道を回転さ
    せる回転軸(ω軸)に対して偏心していることを特徴と
    する請求項3記載の試料ホルダ。
JP7221192A 1995-08-08 1995-08-08 X線回折装置の試料ホルダ Pending JPH0949812A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999051972A3 (en) * 1998-04-07 2001-02-01 Osmic Inc X-ray diffractometer with adjustable image distance
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