本小節將描述HRXRD中倒易空間圖的測量以及其作用，該原理已經在相關的研究中詳細說明^[1]。Jordan Valley Semiconductors的BedeMetrix-L使用HRXRD來表征SiGe贗晶外延薄膜的厚度、Ge組份以及外延層的弛豫情況。這些薄膜的沉積過程極具挑戰，對于Si (001) 晶片上完全應變的SiGe贗晶外延薄膜，在Ge組份20%的情況下，其薄膜應力為1GPa；而在Ge組份大于50%的情況下，其薄膜應力則超過3GPa。因此，確定薄膜的應力狀態至關重要。

兩種X射線衍射測量的同時運用，以確保SiGe贗晶外延薄膜的薄膜性質得到解析：三軸ω-2θ掃描和倒易空間圖 (RSM)。單個ω-2θ掃描圖譜是RSM圖的一部分。在ω-2θ掃描中，ω角和2θ角以1:2的比例變化，通過對不同衍射晶面的布拉格衍射進行測量，可以獲得不同方向上的晶格特征。Si (001) 晶片最常用的衍射面是 (004) 面，可以用來表征與襯底Si表面平行的Si_1-xGe_x贗晶外延薄膜的晶格平面。ω-2θ掃描可通過襯底和外延層衍射峰之間的角度差來確定外延層的組份。對于界面平整的贗晶外延層，在外延層衍射峰的兩側會觀察到干涉條紋。圖1展示了不同Ge組份外延層的ω-2θ搖擺曲線。干涉條紋的出現表明外延層是贗晶的，但可能存在輕微的弛豫現象。需要注意的是，當贗晶薄膜的表面粗糙度過大時，會無法觀察到干涉條紋。此外，在后續工藝處理過程中，原本以完全應變的贗晶形式沉積的外延層可能會發生部分或完全弛豫。倒易空間圖可用來判定弛豫是否發生。

如前文所述，單個ω-2θ掃描圖譜是倒易空間圖的一部分。獲得RSM的最常用方法是在不同的ω起始值下，進行一系列ω-2θ掃描的測量^[1]。(004) 的RSM可同時測量外延層的應變情況以及外延層晶格相對于襯底的傾斜度。如圖1所示，Ge組份為5%至75%的Si_1-xGe_x/Si (001) 外延結構的RSM圖表明，這些外延層不存在塑性弛豫。這些倒易空間圖，y軸為面內 (00l) 衍射面的晶格特征變化，x軸為面外 (hh0) 衍射面的特征變化。圖1亦展示了Ge組份為30%和50%的樣品的 (004) RSM，以及非對稱面 (224) 掠入射衍射幾何的RSM。在 (004) 及 (224) 的RSM圖中，可觀察到外延峰都是垂直于位于襯底峰正下方，這證實了外延層的晶格與襯底表面法線平行 (贗晶外延特征)。

對于Fin結構的RSM分析，可提供Fin中堆疊材料的組份及Fin間距的信息。有序的單晶Si陣列或光柵的周期性會在圖譜的2θ顯示相應的劈裂衍射峰，這是由于Fin之間的間距 (pitch) 而形成的。至于多層Si_1-xGe_x的 Fin結構，則會在RSM圖上顯示不同Ge組份的Si_1-xGe_x峰及襯底峰。劈裂的衍射峰在方位角約為90°時被觀察到 (X射線垂直于Fin長度的方向入射)。當方位角為0°時 (X射線平行于Fin長度的方向入射)，RSM圖譜上沒有劈裂的衍射峰。

BedeMetrix-L (已升級為目前Bruker的JVX7300LSI機型) 亦被用于測量Si及SiGe的Fin結構。值得注意的是，該設備已經使用近10年，而升級后的新一代HRXRD設備在衍射光強更高、光束尺寸更小，探測器的靈敏度更高。圖2a是典型的Fin結構 (004) RSM圖，圖2b是使用更新型的XRD設備獲得的RSM。在圖中，可以很容易的觀察到由于Fin光柵而產生的劈裂衍射峰，而Fin間距則可以由倒易空間的晶格間距計算得出 (Si Pitch = 0.5431nm/ΔH)。將RSM圖以面內 (00l) 衍射和面外 (hh0) 衍射為坐標軸繪制RSM圖時，可在圖上觀察到這些明顯的和Fin間距有關的劈裂衍射峰。圖2c是SiGe/Si的Fin結構RSM圖，可以同時觀察到Si層和SiGe層與Fin間距相關的劈裂衍射峰。

圖3是SiGe/Si Fin結構在方位角分別為0°和90°時的 (224) RSM，可以看出Fin結構在沿Fin寬度方向有部分弛豫的現象。當方位角為0°時，在 (224) 的RSM中，沒有看到峰劈裂的現象。當方位角為90°時，SiGe層224衍射峰的位置并不在Si224衍射峰的正下方，這表明沿著Fin的寬度方向存在著弛豫。該樣品的 (004) RSM也在圖3中展示。可見方位角為90°時有衍射峰劈裂的現象。該樣品的弛豫是沒有位錯產生的彈性弛豫，這一點從方位角為0°的(004)數據中的干涉條紋可以看出 (本文未包含該數據)。

使用先進的HRXRD設備或同步輻射光源，可以在Fin結構的RSM中觀察到間距漂移。圖4是在RSM上取相同 (00l) 的截面數據，進行未包含/包含間距漂移的模擬結果。該結果表明，1nm的間距漂移可以在RSM圖像上被觀察到。兩組模擬數據所使用的Fin間距參數完全相同。

基于傳統橢偏儀的光學散射測量確定了兩個參數Ψ和Δ，并假設樣品的光學特征是各向同性的且忽略了散射光的消偏。基于穆勒矩陣的橢偏儀在測量時確定了16個矩陣元素，其中非對角線的穆勒矩陣元素對光的各向異性非常敏感。穆勒矩陣中的光學各向異性可使用各向異性系數來描述^[5]。如Muthinti等人的論文所述^[5]，基于Arteaga等人的工作^[6]，各向異性系數α，β及γ可由穆勒矩陣元素計算得出，且每個系數描述了各向異性的不同方面。各向異性系數α，β及γ分別是旋轉90°的線性各項異性，旋轉45°的線性各項異性，以及圓形各項異性與總各項異性的歸一化比率。對于非消偏的穆勒矩陣，各向異性系數遵循以下表達式：

α²+β²+γ²=1

因此，計算各向異性系數的第一步是從穆勒矩陣中移除消偏的影響。Muthinti等人的工作詳細描述了該計算過程^[5]。當光的散射沒有垂直于Fin的長度方向時，各向異性對于穆勒矩陣數據影響最大^[5]。

目前，Si 以及SiGe在無應力及應力狀態下的復折射率可從文獻[1]中獲得。復折射率和復介電常數的關系式為ε=ε₁+iε₂ =(n+ik)²，圖5是SiGe贗晶的雙軸應力所引起的ε2差異。這就引出了一個問題：對于部分弛豫的Si/SiGe Fin 結構的散射測量，究竟應該使用哪個光學參數？而回答這個問題，則需要大量的研究工作。