(57)【要約】【課題】非晶質試料の結晶化温度を精度よく測定する。【解決手段】非晶質試料の結晶化温度を測定する測定方法であって、非晶質試料を加熱炉内に設けられるステージに載置する載置工程と、加熱炉内で非晶質試料を段階的に昇温させて、非晶質試料の温度が各段階となったときに非晶質試料にＸ線を照射して非晶質試料からの回折Ｘ線を検出し、非晶質試料について各温度での回折パターンを取得する取得工程と、各温度での回折パターンから非晶質試料の結晶化温度を測定する測定工程と、を有し、取得工程では、ステージの加熱膨張により非晶質試料の位置が上方へ変動するのに応じてステージを降下させて、非晶質試料の加熱炉内での位置が一定となるように維持しつつ、各温度での回折パターンを取得する、非晶質試料の結晶化温度測定方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質試料の結晶化温度を測定する測定方法であって、
前記非晶質試料を加熱炉内に設けられるステージに載置する載置工程と、
前記加熱炉内で前記非晶質試料を段階的に昇温させて、前記非晶質試料の温度が各段階となったときに前記非晶質試料にＸ線を照射して前記非晶質試料からの回折Ｘ線を検出し、前記非晶質試料について各温度での回折パターンを取得する取得工程と、
前記各温度での回折パターンから前記非晶質試料の結晶化温度を測定する測定工程と、を有し、
前記取得工程では、前記ステージの加熱膨張により前記非晶質試料の位置が上方へ変動するのに応じて前記ステージを降下させて、前記非晶質試料の前記加熱炉内での位置が一定となるように維持しつつ、前記各温度での回折パターンを取得する、非晶質試料の結晶化温度測定方法。
【請求項２】
前記取得工程では、複数の半導体素子が走査方向に配列されたアレイ型半導体検出器を用いて前記回折Ｘ線を検出する、
請求項１に記載の非晶質試料の結晶化温度測定方法。
【請求項３】
前記取得工程では、薄膜法により前記回折パターンを取得する、
請求項１又は２に記載の非晶質試料の結晶化温度測定方法。
【請求項４】
非晶質試料の結晶化温度を測定する測定システムであって、
加熱炉と、
前記加熱炉内に設けられ、前記非晶質試料を載置するステージと、
前記加熱炉外に設けられ、前記非晶質試料にＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記加熱炉外に設けられ、前記非晶質試料からの回折Ｘ線を検出する検出部と、
前記検出部で検出された結果に基づいて回折パターンを取得する取得部と、
前記ステージの高さを調節する高さ調節部と、を備え、
前記加熱炉は、加熱により前記非晶質試料を段階的に昇温させ、前記高さ調節部は、前記ステージの加熱膨張により前記非晶質試料が上方へ変動するのに応じて前記ステージを降下させ、前記非晶質試料の前記加熱炉内での位置を一定に維持し、前記Ｘ線照射部は、前記非晶質試料が各温度となったときに前記Ｘ線を照射し、前記検出部は前記回折Ｘ線を検出し、前記取得部は、前記非晶質試料の各温度での回折パターンを取得するようにそれぞれ制御される、非晶質試料の結晶化温度測定システム。
【請求項５】
前記取得部は、複数の半導体素子が走査方向に配列されたアレイ型半導体検出器を備える、
請求項４に記載の非晶質試料の結晶化温度測定システム。
【請求項６】
前記高さ調節部は、前記加熱炉内の温度と前記ステージの高さ変動量との相関に基づいて、前記ステージを降下させるように構成されている、
請求項４又は５に記載の非晶質試料の結晶化温度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質試料の結晶化温度測定方法および結晶化温度測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の製造工程においては、原料を加熱する工程を経て前駆体あるいは最終製品を得ていることがある。この加熱工程は、原料に付着・吸着している成分（例えば水分や有機物など）を脱離させる目的の他、例えば原料についてアモルファス状態から新たに結晶を生成させたり、結晶成長を促進させたり、というように結晶相の構造を変化（相転移）させる目的で実施される。
【０００３】
結晶相が構造変化する温度は原料によって異なるため、最適な加熱条件を決定するには、原料が結晶化する温度や相転移する温度を予め把握する必要がある。この結晶化温度を測定する方法としては、例えば、熱分析法や赤外線吸収法、密度法などがあるが、最も一般的な方法の１つとしては、Ｘ線回折（以下、単にＸＲＤともいう）を用いた試料高温測定法が挙げられる。このとき測定される結晶化温度は、試料全体の平均情報となる。
【０００４】
また、非晶質試料が薄い場合は、例えば、ＸＲＤ薄膜法（いわゆる２θスキャン法）によりＸ線を照射し回折パターンを取得することが考えられる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０８９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した方法では、結晶化温度を精度よく測定できないことがあり、特に、非晶質試料が薄い場合に十分な測定精度が得られないことがある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、非晶質試料について結晶化温度を精度よく測定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、
非晶質試料の結晶化温度を測定する測定方法であって、
前記非晶質試料を加熱炉内に設けられるステージに載置する載置工程と、
前記加熱炉内で前記非晶質試料を段階的に昇温させて、前記非晶質試料の温度が各段階となったときに前記非晶質試料にＸ線を照射して前記非晶質試料からの回折Ｘ線を検出し、前記非晶質試料について各温度での回折パターンを取得する取得工程と、
前記各温度での回折パターンから前記非晶質試料の結晶化温度を測定する測定工程と、を有し、
前記取得工程では、前記ステージの加熱膨張により前記非晶質試料の位置が上方へ変動するのに応じて前記ステージを降下させて、前記非晶質試料の前記加熱炉内での位置が一定となるように維持しつつ、前記各温度での回折パターンを取得する、非晶質試料の結晶化温度測定方法が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様の非晶質試料の結晶化温度測定方法において、
前記取得工程では、複数の半導体素子が走査方向に配列されたアレイ型半導体検出器を用いて前記回折Ｘ線を検出する。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様の非晶質試料の結晶化温度測定方法において、
前記取得工程では、薄膜法により前記回折パターンを取得する。
【００１１】
本発明の第４の態様は、
非晶質試料の結晶化温度を測定する測定システムであって、
加熱炉と、
前記加熱炉内に設けられ、前記非晶質試料を載置するステージと、
前記加熱炉外に設けられ、前記非晶質試料にＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記加熱炉外に設けられ、前記非晶質試料からの回折Ｘ線を検出する検出部と、
前記検出部で検出された結果に基づいて回折パターンを取得する取得部と、
前記ステージの高さを調節する高さ調節部と、を備え、
前記加熱炉は、加熱により前記非晶質試料を段階的に昇温させ、前記高さ調節部は、前記ステージの加熱膨張により前記非晶質試料が上方へ変動するのに応じて前記ステージを降下させ、前記非晶質試料の前記加熱炉内での位置を一定に維持し、前記Ｘ線照射部は、前記非晶質試料が各温度となったときに前記Ｘ線を照射し、前記検出部は前記回折Ｘ線を検出し、前記取得部は、前記非晶質試料の各温度での回折パターンを取得するようにそれぞれ制御される、非晶質試料の結晶化温度測定システムが提供される。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第４の態様の非晶質試料の結晶化温度測定システムにおいて、
前記取得部は、複数の半導体素子が走査方向に配列されたアレイ型半導体検出器を備える。
【００１３】
本発明の第６の態様は、第４又は第５の態様の非晶質試料の結晶化温度測定システムにおいて、
前記高さ調節部は、前記加熱炉内の温度と前記ステージの高さ変動量との相関に基づいて、前記ステージを降下させるように構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非晶質試料について結晶化温度を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる非晶質試料の結晶化温度測定システムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１で使用したステージの各温度における高さ変動を示す図である。
【図３】図３は、実施例１において加熱炉内の温度によるＸ線の半割強度の変化を示す図である。
【図４】図４は、実施例１における各温度での回折パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
試料高温測定法は、一般に、加熱炉内で試料を段階的に昇温させて試料温度が各段階となったときに、試料に対してＸ線を照射し回折Ｘ線を検出することで、各温度での回折パターンを取得し、これらの回折ピークを比較してその変化から試料の結晶化温度を測定する方法である。
【００１７】
本発明者は、非晶質試料の結晶化温度を試料高温測定法で測定するときに所望の精度を得られない理由について検討した。その結果、非晶質試料の温度を段階的に昇温させる際に、加熱炉内の温度上昇にともなって、非晶質試料が位置変動し、照射するＸ線が非晶質試料の基準面から徐々に外れてしまうためであることを見出した。
【００１８】
具体的に説明すると、ＸＲＤ薄膜法により非晶質試料の回折パターンを取得する場合、非晶質試料を加熱炉内のステージに載置して所定の高さに配置させたうえで、非晶質試料へのＸ線の入射角を低い角度に固定する。このときの非晶質試料の位置が基準となり、Ｘ線が照射される表面が基準面となる。非晶質試料を昇温させる初期段階では、加熱炉内の加熱温度が低く、ステージが大きく加熱膨張することがない。そのため、非晶質試料の位置が加熱炉内で大きく変動することはなく、照射するＸ線が基準面から外れにくい。しかし、加熱炉内の加熱温度が高くなるにつれてステージが加熱膨張することで、非晶質試料の位置が加熱炉内で上昇し、その表面が基準面から徐々に外れることになる。Ｘ線は入射角が固定した状態で非晶質試料に照射されるため、非晶質試料の位置が変動することで、非晶質試料へのＸ線の当たり方が変化し、測定精度が低くなる。
【００１９】
このことから、本発明者は、ステージの加熱膨張による非晶質試料の位置変動の影響を排除する方法について検討を行った。そして、加熱炉内の温度にかかわらず、非晶質試料の加熱炉内で位置を一定に維持するように、ステージの加熱膨張による非晶質試料の上方への変動に応じてステージを降下させる機構を設けるとよいことを見出した。本発明は、上記知見に基づいて成されたものである。
【００２０】
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる非晶質試料の結晶化温度測定システムの概略構成図である。
【００２１】
本実施形態の結晶化温度測定システム１０は、加熱炉１１、ステージ１２、Ｘ線照射部１３、検出部１４、高さ調節部１５、取得部（図示略）および制御部（図示略）を備える。
【００２２】
加熱炉１１は、ステージ１２を収容するような中空部を有し、ステージ１２上に載置される非晶質試料１（以下、単に試料１ともいう）を、例えば輻射加熱により、均等に加熱できるように構成されている。図１では、加熱炉１１は円筒状に形成されているが、その形状は特に限定されない。
【００２３】
ステージ１２は、加熱炉１１内に設けられている。ステージ１２は、試料１を載置する載置面を有し、試料１を均等に加熱させるために加熱炉１１内の中央に試料１を位置させて支持する。
【００２４】
Ｘ線照射部１３は、加熱炉１１外に設けられている。Ｘ線照射部１３は、加熱炉１１の外側から試料１に対してＸ線を照射するように構成される。例えば、Ｘ線を放射するＸ線源と、放射されたＸ線を試料１へ入射させるための光学系とを備え、Ｘ線のダイレクトビームを試料１に対して照射するように構成される。Ｘ線照射部１３は、試料１に照射するＸ線の入射角度が所定の値で固定されるように配置される。試料１が例えば薄い薄膜である場合、Ｘ線の入射角度が低角（例えば０．５°〜１．０°）で固定されるようにＸ線照射部１３を配置するとよい。
【００２５】
検出部１４は、加熱炉１１の外側に設けられ、試料１を挟んでＸ線照射部１３とは反対側に配置される。検出部１４は、試料１で回折されて加熱炉１１の外側に放出される回折Ｘ線を検出するように構成されている。検出部１４は、例えば、ゴニオメータ（図示略）に搭載されて、試料１を中心に回転移動する方向（以下、走査方向ともいう）に走査される。
【００２６】
検出部１４は、Ｘ線を検出する検出器を備えている。検出器としては、例えば、ＰＣ（プロポーショナルカウンタ：比例計数管検出器）、ＳＣ（シンチレーションカウンタ）、もしくは複数の半導体素子が走査方向に配列されたアレイ型半導体検出器を用いることができる。この中でもアレイ型半導体検出器が好ましい。アレイ型半導体検出器は、検出器の走査方向に複数の半導体検出器を直列に並べたものであり、ＳＣやＰＣよりも高い感度を有する。例えば、半導体検出器を１００個並べたものであれば、ＳＣなどの約１００倍の感度を得ることができる。この半導体検出器によれば、高感度であって、１回の回折パターンの取得に要する時間を短縮することができる。
【００２７】
取得部は、検出部１４で検出された結果に基づいて、例えば、回折角と回折Ｘ線の強度との関係を示す回折パターン（いわゆる回折強度曲線）を取得するように構成されている。
【００２８】
高さ調節部１５は、加熱炉１１の外側に設けられ、加熱炉１１内のステージ１２を高さ方向に移動（上下動）できるように構成されている。高さ調節部１５は、ステージ１２の高さを調節し、載置される試料１の加熱炉１１内での高さ方向の位置を調節することができる。
【００２９】
制御部は、加熱炉１１、Ｘ線照射部１３、検出部１４、取得部および高さ調節部１５をそれぞれ以下のように制御する。
加熱炉１１は、試料１を段階的に昇温させるように制御される。例えば、試料１を温度Ｔ１まで昇温させたら、回折パターンを取得するために一定時間、温度Ｔ１に保持し、取得後、試料１を温度Ｔ２まで昇温させて一定時間保持する、といったように昇温と保持を繰り返して、試料１の温度を段階的に昇温させる。
Ｘ線照射部１３は、試料１が昇温により各温度となるごとに、試料１に対してＸ線を照射するように制御される。Ｘ線は、例えば、試料１によりダイレクトビームの半分が遮られる（ダイレクトビームの１／２倍強度：いわゆる半割）ように、試料１に対して照射される。
検出部１４は、試料１が各温度となったときに照射されて試料１で回折される回折Ｘ線を検出するように制御される。例えば、試料１において結晶化によって生じる回折ピークの回折角を含む狭い角度範囲を走査するとよい。
取得部は、検出部１４で検出された結果に基づいて、試料１について各温度での回折パターンを取得するように制御される。
高さ調節部１５は、加熱炉１１内の昇温にともなってステージ１２が加熱膨張してステージ１２の高さが上方へ変動するときに、ステージ１２の高さ変動に応じてステージ１２を降下させて、試料１の加熱炉１１内での位置を一定に維持するように制御される。ステージ１２の上方への変動量は、ステージ１２の構造や材質によって異なるので、加熱炉１１内の温度とステージ１２による試料１の上方への変動量との相関を測定前に取得し、測定時にその相関に基づいてステージ１２を降下させるように高さ調節部１５を制御するとよい。本実施形態では、試料１の温度を段階的に昇温させるので、例えば、試料１の温度が各段階となるごとにステージ１２を所定の高さ分だけ降下させ、ステージ１２（試料１）の高さが一定となるように維持するとよい。試料１の加熱炉１１内での高さは、例えば、試料１を均等に加熱させる観点から、加熱炉１１内の中央に位置するような高さとするとよい。
【００３０】
続いて、上述したシステム１０を用いて試料１の結晶化温度を測定する場合について説明する。
【００３１】
まず、非晶質試料１を準備する。非晶質試料１は、例えば、結晶性を持たない材料からなる薄膜又は板状部材、もしくは数μｍの基板の表面に結晶性を持たない材料からなる薄膜が形成された積層体である。本実施形態では、試料１の位置変動を抑制できるので、試料１が厚さ１ｎｍ程度の非晶質薄膜を有する場合であっても、精度よく測定することができる。なお、試料１の厚さの上限は、特に限定されないが、例えば数ｍｍ程度とすることができる。
【００３２】
続いて、試料１を測定面が上面となるように加熱炉１１内のステージ１２上に載置する。試料１は、均等に加熱されるように、加熱炉１１内の中央に配置される。このときの試料１の表面が基準面となる。
【００３３】
続いて、試料１を例えば輻射加熱し、試料１の温度を段階的に昇温させて、試料１が各温度となったときに試料１の表面に対してＸ線を照射し、各温度での回折パターンを取得する。例えば、試料１について、加熱温度を１００℃から５℃ずつ２００℃まで段階的に温度を変化させたときの各温度の回折パターンを取得する場合であれば、以下のように加熱し、回折パターンを取得するとよい。
【００３４】
具体的には、まず、試料１を１００℃となるまで加熱する。試料１の温度が１００℃となったら、その温度に保持する。その状態で試料１の表面に対して、Ｘ線照射部１３からＸ線のダイレクトビームを照射する。そして、試料１で回折された回折Ｘ線を検出部１４を走査させて検出し、取得部にて検出部１４での結果に基づいて試料１についての１００℃での回折パターンを取得する。次に、試料１を加熱により１０５℃まで昇温させ、その温度に保持したうえで、試料１に対してＸ線を照射して回折Ｘ線を検出することで、１０５℃での回折パターンを取得する。そして、これらの操作を、試料１の温度が２００℃となるまで繰り返すことにより、１００℃から２００℃まで５℃ずつ段階的に温度を変化させたときの回折パターンを取得する。
【００３５】
本実施形態では、試料１を各温度に段階的に昇温させるときに、それぞれの温度でのステージ１２の加熱膨張による試料１の上方への変動に応じて、高さ調節部１５によりステージ１２を降下させ、試料１の加熱炉１１内での位置を一定となるように維持している。つまり、加熱炉１１の加熱温度にかかわらず、試料１の表面が基準面から外れないように維持している。これにより、ステージ１２の加熱膨張による試料１の位置変動の影響を抑制したうえで、各温度での回折パターンを取得している。
【００３６】
また、回折Ｘ線を検出する検出器として、アレイ型半導体検出器を用いることが好ましい。段階的に昇温させる温度の幅は、特に限定されず、試料１の種類に応じて適宜変更するとよい。例えば、２℃又は３℃〜１００℃の範囲で適宜変更するとよい。
【００３７】
なお、試料１へのＸ線の照射は薄膜法で行うとよい。例えば、Ｘ線を低角固定で試料１に対して照射して、検出部１４を試料１を中心に回転させて走査するとよい。このとき、Ｘ線は、例えば半割となるように、試料１の表面への照射位置と角度を調整したうえで照射するとよい。
【００３８】
続いて、各温度での回折パターンから試料１の結晶化温度を測定する。具体的には、各温度での回折パターンを比較して、回折ピークが変化したときの温度を特定し、そのときの温度を結晶化温度とする。
【００３９】
以上により、試料１の結晶化温度を測定することができる。
【００４０】
＜本実施形態にかかる効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００４１】
本実施形態では、試料１の結晶化温度を測定すべく、試料１の温度を段階的に昇温させて、各温度での回折パターンを取得する際に、高さ調節部１５により、ステージ１２の加熱膨張による上方への変動に応じてステージ１２を降下させ、試料１の加熱炉１１内での位置を一定に維持するようにしている。つまり、試料１を昇温させている間、加熱炉１１の加熱温度にかかわらずステージ１２の高さを一定として、試料１の表面が基準面から外れないようにしている。これにより、試料１へのＸ線の照射位置のずれを抑制することができる。例えば、Ｘ線のダイレクトビームを半割（強度が０．５倍）となるように試料１に照射したときに、その強度を、加熱炉１１内の温度にかかわらず、０．４５倍〜０．５５倍の範囲内に維持することができ、昇温にともなうＸ線照射のずれを抑制することができる。つまり、強度の変動を±１０％以内に抑え、各温度での回折パターンを取得するときの測定条件のばらつきを抑えることができる。その結果、試料１の結晶化温度を精度よく測定することができる。
【００４２】
本実施形態では、回折パターンを取得する際、回折Ｘ線を検出する検出器として、複数の半導体素子が走査方向に配列されたアレイ型半導体検出器を用いることが好ましい。この点について、本発明者が得た知見を以下に説明する。
【００４３】
一般に、試料１に低角でＸ線を照射したときに回折して検出される回折Ｘ線は強度が弱い傾向にある。このような強度の弱い回折Ｘ線をＰＣやＳＣ等の感度の低い検出器で検出しようとすると、回折パターンの取得に要する時間が長くなり、試料１を段階的に昇温させ、各温度に保持する時間が長くなる。そうなると、試料１を昇温させて加熱する時間が総体的に長くなるため、試料１がアニールされて本来の結晶化温度よりも低い温度で結晶化してしまうことがあり、試料１の結晶化温度を精度よく測定しにくくなる。一方、ＰＣやＳＣを用いたときに総体的な加熱時間が長くならないように、昇温させる温度幅を広くして回折パターンの取得数を少なくすることも考えられるが、この場合、測定される結晶化温度の範囲が広くなり、測定精度が不十分となる。
【００４４】
このことから、本発明者は、強度の弱い回折Ｘ線を感度良く検出すべく、アレイ型半導体検出器を用いることに着目した。一般的に、アレイ型半導体検出器は、ＸＲＤにおいて集中法の光学系で使用されており、これまで、薄膜法の光学系で使用することは検討されていなかった。その理由は、薄膜法の光学系で使用する場合、試料１の表面に低角で入射してＸ線が広がった分だけ回折Ｘ線が広がって発生するので、検出器の位置によって取り込まれる回折Ｘ線が大きく異なり、測定精度に影響を及ぼすためと考えられていた。
【００４５】
この点、本発明者の検討によると、試料１の結晶化温度を測定する場合であれば、結晶化によって生じる回折ピークの前後の狭い角度範囲のみでアレイ型半導体検出器を走査させることで、回折Ｘ線の広がりによる測定精度の低下を最小限とし、無視できることが見出された。つまり、試料１の結晶化温度測定においては、アレイ型半導体検出器を用いることで、測定精度を維持しつつ、高い感度で測定できることが見出された。これにより、各温度での回折パターンの１回の取得に要する時間を短縮することができる。例えば、検出器としてＰＣやＳＣを用いた場合では１回の取得に数時間要するのに対して、アレイ型半導体検出器を用いることで、数分以内に短縮することができる。そのため、試料１において長時間の加熱によるアニールの促進を抑制することができ、試料１の本来の結晶化温度を精度よく測定することが可能となる。しかも、各温度での測定時間を短縮できるので、段階的に昇温させる温度幅を狭めて、回折パターンの取得数を増やしたとしても、総体的な加熱時間を増大させることなく、各温度の回折パターンを取得することができる。これにより、試料１の結晶化温度の範囲をより絞って特定することが可能となる。
【００４６】
段階的に昇温させる温度幅は、特に限定されないが、アレイ型半導体検出器によれば、１回の測定時間を短縮できるので、温度幅を例えば１０℃以下に設定して、結晶化温度をより狭い範囲で特定することができる。しかも、温度幅を狭めて回折パターンの取得数が増えた場合であっても、加熱する累積の時間を低く抑えることができるので、アニールによる結晶化を大きく促進させることなく、結晶化温度を精度よく測定することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００４９】
（実施例１）
まず、上述した測定システムを準備した。本実施例の測定システムでは、ステージの高さが、高さ調節部により、予め取得した図２に示す相関に基づいて加熱炉内の温度に応じて降下し、非晶質試料の加熱炉内での位置が一定に維持されるように（非晶質試料の表面が基準面から外れないように）制御されている。図２は、実施例１で使用したステージの各温度における高さ変動を示す図であり、横軸は加熱炉内の温度を示し、縦軸はステージを降下させるときの変動量を示す。図２によれば、加熱炉内の温度とステージの高さ変動との相関を示す近似式から、所定の温度においてステージを降下させる変動量が求められ、高さ調節部はこの変動量に基づいてステージを降下させる。検出部における検出器としては、１００個の半導体検出器が走査方向に直列に並んだアレイ型半導体検出器を用いた。
【００５０】
本測定システムにおいて、非晶質試料の昇温過程で、薄膜法によるＸ線の照射位置が非晶質試料の表面から外れていないかを確認するため、Ｘ線のダイレクトビームの半割強度の変化を評価した。その結果、図３に示すように、加熱炉内の温度にかかわらず、Ｘ線のダイレクトビームの半割強度を０．５倍程度に維持できることが確認された。図３は、実施例１において加熱炉内の温度によるＸ線の半割強度の変化を示す図であり、横軸は加熱炉内の温度を示し、縦軸はＸ線の半割強度を示す。図３によれば、昇温過程でのステージの加熱膨張による非晶質試料の上方への変動を抑え、各温度での照射条件のばらつきを低減できることが確認された。
【００５１】
次に、上述の測定システムを用いて、表面に厚さ２０ｎｍの非晶質薄膜が形成された非晶質試料の結晶化温度を測定した。具体的には、加熱炉内で、非晶質試料の位置が一定となるように制御しながら、非晶質試料の温度を１７５℃から２１０℃の範囲まで５℃の間隔で段階的に昇温させた。そして、段階的に昇温させた各温度にて、非晶質試料の表面に対して薄膜法によりＸ線のダイレクトビームを半割となるように照射して回折Ｘ線を検出することで、各温度での回折パターンを取得した。得られた回折パターンを図４に示す。図４は、実施例１における各温度での回折パターンを示す図であり、横軸は検出器の角度（２θ）を示し、縦軸は強度を示す。
【００５２】
図４によると、１９０℃での回折パターンと、１９５℃の回折パターンを比較したときに、回折ピークが変動していることから、本実施例の非晶質試料の結晶化温度は、１９０℃〜１９５℃の範囲にあることが確認された。
【００５３】
また、本実施例では、アレイ型半導体検出器を用いることで、各温度での回折パターンの取得に要する時間を数分以内に短縮し、非晶質試料を加熱する累積時間を短縮することができた。これにより、非晶質試料へのアニールを抑制し、非晶質試料の本来の結晶化温度を精度よく測定できた。しかも、昇温させる温度幅を狭めることで、結晶化温度をより狭めて特定できた。
【００５４】
以上説明したように、非晶質試料の結晶化温度の測定に際して、ステージの加熱膨張による変動に応じてステージを降下させ、非晶質試料の加熱炉内での位置を一定に維持しつつ、測定を行うことにより、結晶化温度を精度よく測定することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  非晶質試料
１０  結晶化温度測定システム
１１  加熱炉
１２  ステージ
１３  Ｘ線照射部
１４  検出部
１５  高さ調節部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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