(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射Ｘ線用の開口部と参照Ｘ線用の孔とが形成されたマスクと、供試体を支持する支持部と、前記マスクを介して前記供試体にＸ線を照射することにより得られるホログラム像を取得する２次元Ｘ線検出器とを有し、前記マスクと前記支持部とが相対的に移動自在であるＸ線分析装置を用いたＸ線分析方法であって、
照射Ｘ線用の開口部と参照Ｘ線用の孔とが形成された前記マスクと、前記支持部により支持された前記供試体との位置合わせを行うステップと、
前記マスクを介して前記供試体にＸ線を照射することにより得られるホログラム像を前記２次元Ｘ線検出器により取得するステップと、
前記マスクの電極と前記供試体の電極を接続するステップと
を有することを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線分析方法において、
前記ホログラム像を取得するステップでは、前記マスクに形成された電極を介して前記供試体に電圧を印加しながら前記ホログラム像を取得する
ことを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のＸ線分析方法において、
前記供試体は、強誘電体を含み、
前記ホログラム像を取得するステップでは、前記強誘電体に第１の極性の電圧を印加した際に得られる前記ホログラム像である第１のホログラム像と、前記強誘電体に前記第１の極性と反対の第２の極性の電圧を印加した際に得られる前記ホログラム像である第２のホログラム像とを取得し、
前記第１のホログラム像をフーリエ変換することにより第１のフーリエ変換像を取得し、前記第２のホログラム像をフーリエ変換することにより第２のフーリエ変換像を取得するステップと、
前記第１のフーリエ変換像と前記第２のフーリエ変換像との差分像を求めるステップとを更に有する
ことを特徴とするＸ線分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、Ｘ線ホログラフィ測定が注目されている（被特許文献１）。
【０００３】
Ｘ線ホログラフィ測定とは、コヒーレントＸ線の波面を２つに分割し、試料を透過したＸ線（物体光）と試料を透過しないＸ線（参照光）とを遠方の検出面で重ね合わせ、その干渉縞をホログラムとして記録する方法である。
【０００４】
ホログラムには位相情報も記録されているため、フーリエ変換を行うことで、実空間像を一義的に求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２３５４３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S. Eisebitt et al., “Lensless imaging of magnetic nanostructures by X-ray spectro-holography,” Nature, vol. 432, p. 885-888 (2004)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、提案されているＸ線ホログラフィ測定では、ホログラフィ測定を迅速且つ容易に行うことはできなかった。
【０００８】
本発明の目的は、Ｘ線ホログラフィ測定を行うのに好適なＸ線分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の一観点によれば、照射Ｘ線用の開口部と参照Ｘ線用の孔とが形成されたマスクと、供試体を支持する支持部と、前記マスクを介して前記供試体にＸ線を照射することにより得られるホログラム像を取得する２次元Ｘ線検出器とを有し、前記マスクと前記支持部とが相対的に移動自在であるＸ線分析装置を用いたＸ線分析方法であって、照射Ｘ線用の開口部と参照Ｘ線用の孔とが形成された前記マスクと、前記支持部により支持された前記供試体との位置合わせを行うステップと、前記マスクを介して前記供試体にＸ線を照射することにより得られるホログラム像を前記２次元Ｘ線検出器により取得するステップと、前記マスクの電極と前記供試体の電極を接続するステップとを有することを特徴とするＸ線分析方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示のＸ線分析方法によれば、供試体と別個にマスクが設けられており、供試体を支持する支持部とマスクとが相対的に移動自在であるため、所望の被測定箇所についてのホログラム像を迅速且つ容易に取得することができる。しかも、供試体に電圧を印加するための電極がマスクに設けられているため、供試体に電圧を印加しながら測定を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態によるＸ線分析装置を示すブロック図である。
【図２】一実施形態によるＸ線分析装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】一実施形態によるＸ線分析装置のマスクの一部を示す斜視図である。
【図４】強誘電体キャパシタに電圧を印加する場合の例を示す斜視図である。
【図５】一実施形態によるＸ線分析方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】Ｘ線のエネルギーとＰＺＴの分極反転による（１１１）回折ピーク強度の変化との関係を示すグラフ（その１）である。
【図７】Ｘ線のエネルギーとＰＺＴの分極反転による（１１１）回折ピーク強度の変化との関係を示すグラフ（その２）である。
【図８】参照Ｘ線が供試体内を通過することの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図９】一実施形態によるＸ線分析装置による測定結果を示す図である。
【図１０】参考例によるＸ線分析方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１０は、参考例によるＸ線分析方法を示す断面図である。
【００１４】
図１０に示すように、基板１３０の一方の面側には、供試体（サンプル）１２０が設けられている。基板１３０の他方の面側には、Ｘ線吸収層１３２が形成されている。
【００１５】
Ｘ線吸収層１３２及び基板１３０には、供試体１２０にＸ線を照射するための開口部１３６が形成されている。
【００１６】
Ｘ線吸収層１３２、基板１３０及び供試体１２０には、参照Ｘ線となるＸ線を通すための孔１３８が形成されている。孔１３８は、Ｘ線吸収層１３２、基板１３０及び供試体１２０を貫通している。
【００１７】
Ｘ線吸収層１３２が設けられている側からＸ線１４６を照射すると、供試体１２０にＸ線１４６を照射して得られる回折Ｘ線１４８と参照Ｘ線１５０とが干渉して得られるホログラム像が、２次元Ｘ線検出器１２２により検出される。
【００１８】
しかしながら、図１０に示すＸ線分析方法では、供試体１２０が設けられた基板１３０にＸ線遮蔽層１３２を形成し、供試体１２０にＸ線を照射するための開口部１３６をＸ線遮蔽層１３２及び基板１３０に形成することが必要である。また、参照Ｘ線となるＸ線を通すための孔１３８をＸ線遮蔽層１３２、基板１３０及び供試体１２０に形成しなければならない。微細な開口部１３６を、Ｘ線遮蔽層１３２及び基板１３０を貫通するように形成することは、容易ではない。特に、微細な孔１３８を、Ｘ線遮蔽部１３２、基板１３０及び供試体１２０を貫通するように形成することは、非常に困難である。また、開口部１３６や孔１３８を形成する際に、供試体１２０にダメージが加わってしまう場合もある。また、図１０に示すＸ線分析方法では、開口部１３６が形成された箇所についての測定しかできず、供試体１２０の様々な箇所についての測定はできなかった。
【００１９】
［一実施形態］
一実施形態によるＸ線分析装置及びＸ線分析方法を図１乃至図９を用いて説明する。
【００２０】
（Ｘ線分析装置）
まず、本実施形態によるＸ線分析装置について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態によるＸ線分析装置を示すブロック図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態によるＸ線分析装置では、Ｘ線源１０から照射されたＸ線が、モノクロメータ１２、シャッタ１４、照射領域制限手段１６及びマスク１８を介して、支持部１９により支持された供試体（サンプル）２０に照射されるようになっている。そして、供試体２０にＸ線を照射して得られる回折Ｘ線（物体光、物体波、信号光）と参照Ｘ線（参照光、参照波）とを干渉させて得られるホログラム像が、２次元Ｘ線検出器２２により検出されるようになっている。
【００２２】
Ｘ線源１０としては、例えば、放射光施設やＸ線管等が用いられる。Ｘ線源１０からは例えば白色Ｘ線が照射される。
【００２３】
Ｘ線源１０には、Ｘ線源１０を制御するＸ線源制御部２４が接続されている。Ｘ線源制御部２４は、Ｘ線源１０のオン・オフの制御、Ｘ線放射量の制御等を行う。
【００２４】
Ｘ線の進行経路には、モノクロメータ１２が設けられている。モノクロメータ１２は、Ｘ線源１０から放射される白色Ｘ線を単色化するものである。モノクロメータ１２としては、例えば単結晶シリコンが用いられる。
【００２５】
モノクロメータ１２には、モノクロメータ１２を回動させるモノクロメータ用の駆動機構（図示せず）が設けられている。かかる駆動機構は、例えば駆動機構制御部２６により制御される。
【００２６】
モノクロメータ１２により単色化されたＸ線の進行経路には、シャッタ１４及び照射領域制限手段１６が設けられている。
【００２７】
シャッタ１４は、ホログラム像を取得する時に開き、それ以外の時にはＸ線を遮るものである。シャッタ１４は、例えば検出制御部２８により制御される。
【００２８】
照射領域制限手段１６は、Ｘ線の照射領域を制限するためのものである。照射領域制限手段１６には、Ｘ線を通すためのピンホール（開口部）１７が形成されている。ピンホール１７が十分に小さいため、コヒーレント性を有するＸ線を取り出すことが可能である。ピンホール１７のサイズは、例えば１０μｍφとする。照射領域制限手段１６の材料としては、例えば鉛、白金等の重金属を用いる。照射領域制限手段１６には、照射領域制限手段１６をＸ方向、Ｙ方向に駆動し得る照射領域制限手段用の駆動機構（図示せず）が設けられている。かかる駆動機構は、駆動機構制御部２６により制御される。なお、Ｘ方向は、図１における紙面左右方向であり、Ｙ方向は、図１における紙面垂直方向である。
【００２９】
図２は、本実施形態によるＸ線分析装置の一部を拡大して示す断面図である。
【００３０】
図２に示すように、マスク１８は、基板３０と、基板３０の一方の面側に形成されたＸ線吸収層３２と、基板３０の他方の面に形成された電極３４ａ、３４ｂとを有している。Ｘ線吸収層３２は、照射領域制限手段１６に対向する側に位置する。電極３４ａ、３４ｂは、供試体２０に対向する側に位置する。電極３４ａ、３４ｂは、供試体２０に電圧を印加するためのものである。Ｘ線吸収層３２の材料としては、例えば金や白金等を用いる。Ｘ線吸収層３２の厚さは、例えば０．５〜１０μｍ程度とする。基板３０の材料としては、例えばＳｉ、ＳｉＮ、ＳｉＣ等を用いる。基板３０の厚さは、例えば０．１〜２μｍ程度とする。電極３４ａ、３４ｂの材料としては、例えば金、白金、タングステン等を用いる。電極３４ａ、３４ｂは、導電膜をパターニングすることにより形成することができる。
【００３１】
なお、電極３４ａ、３４ｂは、プローブ状のものであってもよい。また、電極３４ａ、３４ｂに突起を形成するようにしてもよい。
【００３２】
図３（ａ）は、本実施形態によるＸ線分析装置のマスクの一部を示す斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）において丸印で囲んだ部分を拡大して示したものである。
【００３３】
図３に示すように、マスク１８には、基板３４ａ、３４ｂ及びＸ線吸収層３２を貫通する照射Ｘ線用の開口部（窓）３６が形成されている。開口部３６は、供試体２０の被測定箇所に照射されるＸ線（照射Ｘ線）を通すためのものである。開口部３６のサイズは、例えば２μｍ×２μｍ程度とする。
【００３４】
また、図３に示すように、マスク１８には、基板３０及びＸ線吸収層３２を貫通する参照Ｘ線用の孔３８が形成されている。孔３８は、参照Ｘ線（参照光）となるＸ線を通すためのものである。孔３８のサイズは、例えば０．１μｍφとする。
【００３５】
開口部３６や孔３８は、例えば集束イオンビーム（ＦＩＢ、Focused Ion Beam）を用いて形成することが可能である。
【００３６】
マスク１８には、マスク１８をＸ方向、Ｙ方向に移動し得るとともに、マスクを回転させ得るマスク用の駆動機構（図示せず）が設けられている。かかる駆動機構は、駆動機構制部２６により制御される。
【００３７】
マスク１８の電極３４ａ、３４ｂは、配線により電圧印加手段４０に電気的に接続されている。電圧印加手段４０は、マスク１８の電極３４ａ、３４ｂを介して、供試体２０に電圧を印加する。電圧印加手段４０は、印加する電圧の大きさや極性を変化させ得る。電圧印加手段４０としては、例えばファンクションジェネレータ等を用いることができる。
【００３８】
マスク１８の近傍には、供試体２０を支持する支持部（サンプルホルダ）１９が配されている。支持部１９の材料としては、例えばアルミニウム等を用いる。
【００３９】
支持部１９には、支持部１９をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動し得るとともに、支持部１９を回転させ得る支持部用の駆動機構（図示せず）が設けられている。かかる駆動機構は、駆動機構制御部２６により制御される。なお、Ｚ方向は、図１における紙面上下方向である。支持部１９とマスク１８とは相対的に移動自在である。供試体２０は、例えば接着剤（図示せず）等により支持部１９に固定し得る。
【００４０】
照射領域制限手段１６により取り出されたコヒーレント性を有するＸ線は、マスク１８を介して供試体２０に導入される。そして、供試体２０にＸ線４６（図２参照）を照射することにより得られる回折Ｘ線４８（図２参照）と参照Ｘ線５０（図２参照）とが干渉することにより、ホログラム像（干渉縞）が得られる。
【００４１】
こうして得られるホログラム像は、２次元Ｘ線検出器２２の検出面において検出される。２次元Ｘ線検出器２２としては、例えばＸ線用ＣＣＤ検出器等を用いることが可能である。
【００４２】
２次元Ｘ線検出器２２には、２次元Ｘ線検出器２２をＸ方向、Ｙ方向に駆動し得るとともに、２次元Ｘ線検出器２２を回転させ得る２次元Ｘ線検出器用の駆動機構（図示せず）が設けられている。かかる駆動機構は、駆動機構制御部２６により制御される。
【００４３】
２次元Ｘ線検出器２２は、検出制御部２８により制御される。検出制御部２８は、シャッタ１４をも制御する。検出制御部２８は、シャッタ１４を開くことにより供試体２０へのＸ線の照射を開始し、シャッタ１４を閉じることにより供試体２０へのＸ線の照射を終了する。検出制御部２８は、２次元Ｘ線検出器２２により検出されたＸ線の２次元画像を読み取ることにより、ホログラム像を取得する。
【００４４】
Ｘ線源制御部２４、駆動機構制御部２６、検出制御部２８、及び、電圧印加手段４０は、本実施形態によるＸ線分析装置の全体を制御する制御処理部４２により制御される。制御処理部４２には、表示部４４が設けられている。制御処理部４２は、取得したホログラム像をフーリエ変換することによりフーリエ変換像を取得する機能をも有している。また、制御処理部４２は、複数のフーリエ変換像の差分像を求める機能をも有している。制御処理部４２としては、例えばパーソナルコンピュータ等を用いることができる。制御処理部４２には、本実施形態によるＸ線分析方法を実行するコンピュータプログラムがインストールされている。制御処理部４２には、データを記憶する記憶手段（図示せず）が設けられている。記憶手段としては、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やメモリ等が設けられている。
【００４５】
こうして、本実施形態によるＸ線分析装置が構成されている。
【００４６】
（Ｘ線分析方法）
次に、本実施形態によるＸ線分析装置を用いたＸ線分析方法について図１乃至図７を用いて説明する。
【００４７】
まず、供試体２０を支持部１９により支持する。供試体２０は、例えば接着剤等により支持部１９に固定し得る。
【００４８】
次に、マスク１８の開口部３６を介して供試体２０の所望の被測定箇所にＸ線が照射されるように、マスク１８と供試体２０との位置合わせを行う。マスク１８と供試体２０との位置合わせを行う際には、支持部駆動機構のみを用いて位置合わせを行ってもよいし、マスク駆動機構のみを用いて位置合わせを行ってもよいし、支持部駆動機構とマスク駆動機構の両方を用いて位置合わせを行ってもよい。
【００４９】
供試体２０に電圧を印加して測定を行う場合には、マスク１８の電極３４ａ、３４ｂを供試体２０の電極５２、５４にそれぞれ接続する。例えば、支持部駆動機構を用いてＺ方向に支持部１９を移動させることにより、マスク１８の電極３４ａ、３４ｂと供試体２０の電極５２、５４とをそれぞれ接続することができる。
【００５０】
図４は、強誘電体キャパシタに電圧を印加する場合の例を示す斜視図である。なお、図４においては、供試体２０として、供試体２０の一部の構成要素である強誘電体キャパシタ５８のみが示されており、供試体２０の他の構成要素については省略されている。
【００５１】
図４に示すように、強誘電体キャパシタ５８は、下部電極５２と、下部電極５２上に形成された強誘電体膜５３と、強誘電体膜５３上に形成された上部電極５４とを有している。このような強誘電体キャパシタ５８に電圧を印加して測定を行う場合には、例えば、マスク１８の一方の電極３４ａを強誘電体キャパシタ５８の上部電極５４に接続し、マスク１８の他方の電極３４ｂを強誘電体キャパシタ５８の下部電極５２に接続する。
【００５２】
次に、シャッタ１４が閉じている状態で、Ｘ線源１０をオン状態にする。
【００５３】
供試体２０に電圧を印加して測定を行う場合には、電圧印加手段４０を用い、マスク１８の電極３４ａ、３４ｂを介して供試体２０に電圧を印加する。
【００５４】
次に、所定時間だけシャッタ１４を開く。これにより、マスク１８を介して供試体２０にＸ線が照射される。これにより、供試体２０にＸ線４６（図２参照）を照射することにより得られる回折Ｘ線４８（図２参照）と参照Ｘ線５０（図２参照）とが干渉し、ホログラム像が得られる。こうして得られるホログラム像は、２次元Ｘ線検出器２２により検出される。検出したホログラム像のデータは、例えば制御処理部４２の記憶手段（図示せず）に記憶される。
【００５５】
次に、取得したホログラム像に対してフーリエ変換を行うことにより、フーリエ変換像を取得する。フーリエ変換は、例えば制御処理部４２により行われる。
【００５６】
こうして、Ｘ線ホログラフィの測定が行われる。
【００５７】
供試体２０の複数の被測定箇所に対してＸ線ホログラフィの測定を行う場合には、各々の被測定箇所にＸ線が順次照射されるようにマスク１８の開口部３６と供試体２０との位置合わせを順次行い、各々の被測定箇所についてＸ線ホログラフィの測定を順次行う。
【００５８】
供試体２０に印加する電圧の大きさを変化させてＸ線ホログラフィの測定を行う場合には、電圧印加手段４０により供試体２０に印加する電圧を順次変化させ、各々の印加電圧においてＸ線ホログラフィの測定を順次行う。
【００５９】
供試体２０に印加する電圧の極性を変化させてＸ線ホログラフィの測定を行う場合には、まず、電圧印加手段４０により第１の極性の電圧を供試体２０に印加した状態でＸ線ホログラフィの測定を行う。この後、第１の極性の反対の第２の極性の電圧を電圧印加手段４０により供試体２０に印加した状態でＸ線ホログラフィの測定を行う。
【００６０】
次に、本実施形態によるＸ線分析方法について、より具体的に説明する。ここでは、強誘電体を分析する場合を例に説明する。
【００６１】
図５は、本実施形態によるＸ線分析方法の一例を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、Ｘ線源２４を選択する（ステップＳ１）。Ｘ線源２４としては、分析対象の強誘電体が分極反転する際に変位する原子の吸収端のエネルギーより少し低いエネルギーのＸ線を放出するＸ線源を選択する。例えば、分析対象の強誘電体がＰｂ（Ｚｒ０．５Ｔｉ０．５）Ｏ３（ＰＺＴ）である場合には、ＰＺＴが分極反転する際に変位する原子はＺｒとＴｉである。従って、この場合には、Ｚｒ又はＴｉのＫ吸収端より少し低いエネルギーのＸ線を放出するＸ線源を選択する。
【００６３】
図６は、Ｘ線のエネルギーとＰＺＴの分極反転による（１１１）回折ピーク強度の変化との関係を示すグラフ（その１）である。横軸は、Ｘ線のエネルギーを示している。縦軸は、ＰＺＴの分極反転による（１１１）回折ピーク強度の変化を示している。
【００６４】
図６から分かるように、照射するＸ線のエネルギーが約１３ｋｅＶ〜約１８ｋｅＶのとき、分極反転による（１１１）回折ピーク強度に大きな変化が得られる。ＺｒのＫ吸収端は、約１８ｋｅＶである。このことから、ＺｒのＫ吸収端から０ｋｅＶ〜５ｋｅＶ低いエネルギーのＸ線を照射した際に、（１１１）回折ピーク強度の大きな変化が得られることが分かる。
【００６５】
このことから、強誘電体がＰＺＴの場合には、Ｘ線源として、ＺｒのＫ吸収端のエネルギーより０ｋｅＶ〜５ｋｅＶ低いエネルギーのＸ線を放出するＸ線源を選択すればよいことがわかる。
【００６６】
図７は、Ｘ線のエネルギーとＰＺＴの分極反転による（１１１）回折ピーク強度の変化との関係を示すグラフ（その２）である。横軸は、Ｘ線の種類を示している。横軸においては、左側から右側に行くにしたがってエネルギーが高くなっている。縦軸は、ＰＺＴの分極反転による（１１１）回折ピーク強度の変化量を示している。
【００６７】
図７から分かるように、Ｍｏ（モリブデン）のＫα線を照射した場合には、ＰＺＴの（１１１）回折ピーク強度の大きな変化を得ることが可能である。また、ＴｉのＫα線を照射した場合にも、ＰＺＴの（１１１）回折ピーク強度の大きな変化を得ることが可能である。
【００６８】
従って、強誘電体としてＰＺＴを用いる場合には、例えばＭｏのＸ線管球又はＴｉのＸ線管球を用いることができる。
【００６９】
なお、Ｘ線源１０は、これに限定されるものではなく、強誘電体の種類に応じて適宜選択し得る。
【００７０】
また、回折ピークは、強誘電体の分極方向と直交しない指数を選択する。具体的には、強誘電体の分極方向が（００１）方向の場合、（１００）回折ピークや（１１０）回折ピークを選択しない。このような指数の回折ピークを選択すると、分極反転しているにもかかわらず、ホログラム像が変化しないためである。
【００７１】
次に、供試体２０を支持部１９により支持する（ステップＳ２）。
【００７２】
次に、マスク１８の開口部３６を介して供試体２０の強誘電体キャパシタ５８の強誘電体膜５３にＸ線が照射されるように、マスク１８と供試体２０との位置合わせを行う（ステップＳ３）。
【００７３】
次に、マスク１８の一方の電極３４ａを強誘電体キャパシタ５８の上部電極５４に接続し、マスク１８の他方の電極３４ｂを強誘電体キャパシタ５８の下部電極５２に接続する（ステップＳ４）。
【００７４】
次に、シャッタ１４が閉じている状態で、Ｘ線源１９をオン状態にする。
【００７５】
次に、電圧印加手段４０を用い、マスク１８の電極３４ａ、３４ｂを介して、強誘電体キャパシタ５８に第１の極性の電圧を印加する（ステップＳ５）。具体的には、電圧印加手段４０の出力電圧のプラス側を、マスク１８の電極３４ａを介して、強誘電体キャパシタ５８の上部電極５４に接続する。また、電圧印加手段４０の出力電圧のマイナス側を、マスク１８の電極３４ｂを介して、強誘電体キャパシタ５８の下部電極５２に接続する。
【００７６】
次に、所定時間だけシャッタ１４を開く。これにより、マスク１８を介して供試体２０にＸ線が照射される。これにより、供試体２０にＸ線４６（図２参照）を照射することにより得られる回折Ｘ線４８（図２参照）と参照Ｘ線５０（図２参照）とが干渉し、ホログラム像（第１のホログラム像）が得られる（ステップＳ６）。こうして得られる第１のホログラム像は、２次元Ｘ線検出器２２により検出される。第１のホログラム像のデータは、例えば制御処理部４２に設けられたメモリやＨＤＤ等の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００７７】
次に、取得した第１のホログラム像に対してフーリエ変換を行う。フーリエ変換は、例えば制御処理部４２により行われる。こうして、第１のホログラム像がフーリエ変換された第１のフーリエ変換像が取得される（ステップＳ７）。第１のフーリエ変換像のデータは、例えば制御処理部４２に設けられたメモリやＨＤＤ等の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００７８】
次に、強誘電体キャパシタ５８に印加する電圧の極性を反転させる（ステップＳ８）。具体的には、電圧印加手段４０の出力電圧のマイナス側を、マスク１８の電極を介して、強誘電体キャパシタ５８の上部電極５４に接続する。また、電圧印加手段４０の出力電圧のプラス側を、マスク１８の電極３４ｂを介して、強誘電体キャパシタ５８の下部電極５２に接続する。
【００７９】
次に、所定時間だけシャッタ１４を開く。これにより、マスク１８を介して供試体２０にＸ線が照射される。これにより、供試体２０にＸ線４６（図２参照）を照射することにより得られる回折Ｘ線４８（図２参照）と参照Ｘ線５０（図２参照）とが干渉し、ホログラム像（第２のホログラム像）が得られる。こうして得られる第２のホログラム像は、２次元Ｘ線検出器２２により検出される（ステップＳ９）。第２のホログラム像のデータは、例えば制御処理部４２に設けられたメモリやＨＤＤ等の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００８０】
次に、取得した第２のホログラム像に対してフーリエ変換を行う。フーリエ変換は、例えば制御処理部４２により行われる。こうして、第２のホログラム像がフーリエ変換された第２のフーリエ変換像が取得される（ステップＳ１０）。第２のフーリエ変換像のデータは、例えば制御処理部４２に設けられたメモリやＨＤＤ等の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００８１】
次に、第１のフーリエ変換像と第２のフーリエ変換像との差分像を求める（ステップＳ１１）。差分像の取得は、例えば制御処理部４２により行われる。
【００８２】
次に、例えば制御処理部４２により、求められた差分像のうちから差分値が０の箇所を抽出する（ステップＳ１２）。差分値が０の箇所は、分極反転が生じていない箇所である。従って、差分値が０の箇所を抽出することにより、分極反転が生じていない箇所を特定することができる。
【００８３】
なお、供試体２０の複数の被測定箇所についてＸ線ホログラフィの測定を行う場合には、各々の被測定箇所にＸ線が順次照射されるようにマスク１８の開口部３６と供試体２０との位置合わせを順次行い、各々の被測定箇所についてＸ線ホログラフィの測定を順次行う。
【００８４】
また、供試体２０に印加する電圧の極性を変化させるのみならず、印加する電圧の大きさをも変化させる場合には、電圧印加手段４０により供試体２０に印加する電圧を順次変化させ、各々の印加電圧においてＸ線ホログラフィの測定を順次行う。
【００８５】
また、複数の強誘電体キャパシタ５８に対してＸ線ホログラフィの測定を順次行う場合には、各々の強誘電体キャパシタ５８に対してＸ線が順次照射されるようにマスク１８の開口部３６と供試体２０との位置合わせを順次行う。そして、各々の強誘電体キャパシタ５８に対して順次電圧を印加し、各々の強誘電体キャパシタ５８についてＸ線ホログラフィの測定を順次行う。
【００８６】
こうして、本実施形態によるＸ線分析方法が完了する。
【００８７】
（評価結果）
次に、本実施形態によるＸ線分析装置及びＸ線分析方法の評価結果について図８を用いて説明する。
【００８８】
図８は、参照Ｘ線が供試体内を通過することの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
【００８９】
供試体２０としては、Ｅという文字パターンを用いた。文字パターンの外径寸法は、縦を１μｍ、横を０．６μｍとした。文字パターンの線幅は、０．２μｍとした。マスク１８の開口部３６と孔３８との間の距離は、４μｍとした。マスク１８の孔３８のサイズは、０．１μｍ×０．１μｍとした。照射するＸ線のエネルギーは、７７９ｅＶとした。２次元Ｘ線検出器２２のピクセル数は、１２８ピクセル×１２８ピクセルとした。２次元Ｘ線検出器２２の１ピクセルのサイズは、１０４μｍ×１０４μｍとした。
【００９０】
シミュレーションにおいては、以下のようなフルネル・キルヒホッフの回折積分式（M. Born and E. Wolf, “Principles of Optics, Sixth Edition”, Pergamon Press, Oxford, 1987）を用いてホログラム像を求め、そのホログラム像をフーリエ変換することによりフーリエ変換像を得た。
【００９１】
【数１】
0005673073.tif 000002
【００９２】
（ｘ１、ｙ１）はマスク面上の座標であり、（ｘ２、ｙ２）は２次元Ｘ線検出器の検出面上の座標であり、ｒは点（ｘ１、ｙ１）と点（ｘ２、ｙ２）との間の距離であり、ｚはマスク面と２次元Ｘ線検出器の検出面との間の距離である。ｃｏｓαはｚ／ｒであり、λはＸ線の波長であり、ｋは波数であり、Ｅ１はマスクの位置でのＸ線の振幅であり、Ｅ２は２次元Ｘ線検出器の位置でのＸ線の振幅である。
【００９３】
図８（ａ）は、供試体２０内を通過させていないために強度が減少していない参照Ｘ線を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。図８（ｂ）は、供試体２０内を通過させることにより強度が０．９倍になった参照Ｘ線を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。図８（ｃ）は、供試体２０内を通過させることにより強度が０．５倍になった参照Ｘ線を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【００９４】
図８（ａ）〜図８（ｃ）の中心に表れているのは自己相関関数である。自己相関関数の一方の側に表れているのは実像であり、自己相関関数の他方に側に表れているのは虚像である。
【００９５】
これら図８（ａ）〜図８（ｃ）を比較して分かるように、参照Ｘ線の強度が弱くなるに伴って得られるホログラム像の輝度は弱くなるが、ホログラム像の形状自体は変化していない。
【００９６】
このことから、供試体２０を通過させることにより参照Ｘ線の強度が弱くなっても、ホログラム像やフーリエ変換像の取得自体は可能であることが分かる。
【００９７】
図９は、本実施形態によるＸ線分析装置による測定結果を示す図である。図９は、取得したホログラム像をフーリエ変換することにより得られたフーリエ変換像のうちの実像を拡大して示したものである。
【００９８】
供試体２０としては、膜厚０．４ｎｍのＣｏ膜と膜厚０．７ｎｍのＰｔ膜とを交互に４０層積層した積層膜を用いた。供試体２０に照射するＸ線としては、エネルギーが７７９ｅＶの円偏向Ｘ線を用いた。マスク１８の開口部３６のサイズは、２μｍ×２μｍとした。マスク１８の孔３８のサイズは、０．１μｍφとした。開口部３６と孔３８との間隔は、５．５μｍとした。
【００９９】
供試体２０内を通過することにより参照Ｘ線の強度は約５０％程度となるが、図９から分かるように、磁気ドメインを明瞭に観測し得る。
【０１００】
このことから、本実施形態のように供試体２０内を参照Ｘ線が通過するようにしても、特段の問題は生じないことが分かる。
【０１０１】
このように、本実施形態によれば、供試体２０と別個にマスク１８が設けられており、供試体２０を支持する支持部１９とマスク１８とが相対的に移動自在であるため、所望の被測定箇所についてのホログラム像を迅速且つ容易に取得することができる。しかも、本実施形態によれば、供試体２０に電圧を印加するための電極３４ａ、３４ｂがマスク１８に設けられているため、供試体２０に電圧を印加しながら測定を行うことも可能である。
【０１０２】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１０３】
例えば、上記実施形態では、強誘電体キャパシタ５８を分析する場合を例に説明したが、分析対象は強誘電体キャパシタ５８に限定されるものではない。様々な対象を分析する際に適用することが可能である。
【０１０４】
上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１０５】
（付記１）
照射Ｘ線用の開口部と参照Ｘ線用の孔とが形成されたマスクと、
供試体を支持する支持部と、
前記マスクを介して前記供試体にＸ線を照射することにより得られるホログラム像を取得する２次元Ｘ線検出器とを有し、
前記マスクと前記支持部とが相対的に移動自在である
ことを特徴とするＸ線分析装置。
【０１０６】
（付記２）
付記１記載のＸ線分析装置において、
前記供試体に電圧を印加する電圧印加手段を更に有し、
前記マスクは、前記供試体に電圧を印加するための電極を更に有し、
前記電圧印加手段は、前記マスクの前記電極を介して前記供試体に電圧を印加する
ことを特徴とするＸ線分析装置。
【０１０７】
（付記３）
付記１又は２記載のＸ線分析装置において、
前記ホログラム像をフーリエ変換する処理手段を更に有する
ことを特徴とするＸ線分析装置。
【０１０８】
（付記４）
照射Ｘ線用の開口部と参照Ｘ線用の孔とが形成されたマスクと、支持部により支持された供試体との位置合わせを行うステップと、
前記マスクを介して前記供試体にＸ線を照射することにより得られるホログラム像を２次元Ｘ線検出器により取得するステップと
を有することを特徴とするＸ線分析方法。
【０１０９】
（付記５）
付記４記載のＸ線分析方法において、
前記ホログラム像を取得するステップでは、前記マスクに形成された電極を介して前記供試体に電圧を印加しながら前記ホログラム像を取得する
ことを特徴とするＸ線分析方法。
【０１１０】
（付記６）
付記４又は５記載のＸ線分析方法において、
前記ホログラム像を取得するステップでは、前記供試体に印加する電圧の大きさ又は極性を変化させ、各々の電圧における前記ホログラム像を取得する
ことを特徴とするＸ線分析方法。
【０１１１】
（付記７）
付記４乃至６のいずれかに記載のＸ線分析方法において、
前記ホログラム像をフーリエ変換するステップを更に有する
ことを特徴とするＸ線分析方法。
【０１１２】
（付記８）
付記４又は５記載のＸ線分析方法において、
前記供試体は、強誘電体を含み、
前記ホログラム像を取得するステップでは、前記強誘電体に第１の極性の電圧を印加した際に得られる前記ホログラム像である第１のホログラム像と、前記強誘電体に前記第１の極性と反対の第２の極性の電圧を印加した際に得られる前記ホログラム像である第２のホログラム像とを取得し、
前記第１のホログラム像をフーリエ変換することにより第１のフーリエ変換像を取得し、前記第２のホログラム像をフーリエ変換することにより第２のフーリエ変換像を取得するステップと、
前記第１のフーリエ変換像と前記第２のフーリエ変換像との差分像を求めるステップとを更に有する
ことを特徴とするＸ線分析方法。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…Ｘ線源
１２…モノクロメータ
１４…シャッタ
１６…照射領域制限手段
１７…ピンホール
１８…マスク
１９…支持部
２０…供試体
２２…２次元Ｘ線検出器
２４…Ｘ線源制御部
２６…駆動機構制御部
２８…検出制御部
３０…基板
３２…Ｘ線吸収層
３４ａ、３４ｂ…電極
３６…開口部
３８…孔
４０…電圧印加手段
４２…制御処理部
４４…表示部
４６…Ｘ線
４８…回折Ｘ線
５０…参照Ｘ線
５２…下部電極
５３…強誘電体膜
５４…上部電極
５８…強誘電体キャパシタ
【図１】
0005673073.tif 000003
【図２】
0005673073.tif 000004
【図３】
0005673073.tif 000005
【図４】
0005673073.tif 000006
【図５】
0005673073.tif 000007
【図６】
0005673073.tif 000008
【図７】
0005673073.tif 000009
【図１０】
0005673073.tif 000010
【図８】
0005673073.tif 000011
【図９】
0005673073.tif 000012