DE19519195C2 - Method for determining a thin-layer multilayer structure - Google Patents

Method for determining a thin-layer multilayer structure

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DE19519195C2 DE1995119195 DE19519195A DE19519195C2 DE 19519195 C2 DE19519195 C2 DE 19519195C2 DE 1995119195 DE1995119195 DE 1995119195 DE 19519195 A DE19519195 A DE 19519195A DE 19519195 C2 DE19519195 C2 DE 19519195C2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Bestimmung einer Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur.The present invention relates to methods for determining a Thin-layer multilayer structure.

In den vergangenen Jahren wurde theoretisch und experimen­ tell nachgewiesen, daß die Anwendung von optischen Halblei­ tergeräten, die als Lichtquellen in optischen Kommunika­ tionssystemen verwendet wurden, und von elektrischen Hochge­ schwindigkeitshalbleitergeräten, wie beispielsweise HEMTs bei Computersystemen, erheblich verbessert werden konnten durch Anwendung von Quantenwannenstrukturen oder Übergit­ ter-Heterostrukturen. Die Verringerung der Dicke und die präzisere Kontrolle der chemischen Zusammensetzung der Schichten, die derartige Strukturen bilden, sind wichtig, um die Leistungsfähigkeit derartiger Geräte weiter zu ver­ bessern. Ein vielversprechendes Verfahren für das Kristall­ wachstum zur Herstellung von Heteroübergangsstrukturen und Übergitter-Strukturen ist MOVPE (Metalorganic Vapor Phase Epitaxy, d. h. metallorganische Dampfphasenepitaxie). Zum Beispiel beim Wachstum von InGaAs/InP unter Anwendung die­ ses Verfahrens werden Trimethyl-Indium (TMI) und Triäthyl- Gallium (TEG) zerlegt, um separate In- und Ga-Atome auf ei­ nem Substrat zu bilden, welche zu den Gruppe-III-Elementen gehören, und AsH₃ und PH₃ werden zerlegt, um separate As- und P-Atome auf dem Substrat zu bilden, welchen zu den Gruppe V-Elementen gehören, wobei eine InGaAs-Schicht und eine InP-Schicht epitaktisch auf dem Substrat wachsen. Bei dem MOVPE-Verfahren zum Wachstum von InGaAs/InP ist es auf­ grund eines Unterschiedes im Dampfdruck zwischen As und P schwierig, eine steile Heterogrenzfläche zwischen der InGaAs-Schicht und der InP-Schicht auszubilden. Verschie­ dene Forschungsorganisationen haben die Steilheit der He­ terogrenzfläche verbessert, indem sie ein Verfahren zur Un­ terbrechung des Wachstums auf den epitaktischen Schichten der Heterogrenzfläche anwendeten. Die im folgenden unter (1) bis (3) genannten Verfahren sind typisch zur Bestimmung der Steilheit der Heterogrenzfläche:In the past few years has been theoretical and experimental tell demonstrated that the use of optical semiconductors ter devices used as light sources in optical communications tion systems were used, and of electrical Hochge speed semiconductor devices, such as HEMTs in computer systems, could be significantly improved by using quantum well structures or Übergit ter heterostructures. The reduction in thickness and the more precise control of the chemical composition of the Layers that form such structures are important to to further ver the performance of such devices improve. A promising process for the crystal growth for the production of heterojunction structures and The superlattice structure is MOVPE (Metalorganic Vapor Phase Epitaxy, d. H. organometallic vapor phase epitaxy). To the Example of InGaAs / InP growth using the Trimethyl indium (TMI) and triethyl Gallium (TEG) decomposed to separate In and Ga atoms on egg  nem substrate to form the group III elements belong, and AsH₃ and PH₃ are broken down to separate As- and to form P atoms on the substrate, which are among the Group V elements include an InGaAs layer and grow an InP layer epitaxially on the substrate. At the MOVPE process for the growth of InGaAs / InP is on due to a difference in vapor pressure between As and P difficult to find a steep hetero interface between the Form InGaAs layer and the InP layer. Different their research organizations have the steepness of He tero interface improved by a method to Un Disruption of growth on the epitaxial layers of the hetero interface. The following below Methods mentioned in (1) to (3) are typical for the determination the steepness of the hetero interface:

  • (1) PL-(Photolumineszenz)Messung,(1) PL (photoluminescence) measurement,
  • (2) Messung der zweidimensionalen Elektronengasmobilität,(2) measurement of two-dimensional electron gas mobility,
  • (3) Röntgenstrahl-Diffraktrometrie.(3) X-ray diffractometry.

Obwohl es möglich ist, die Dünnschicht-Mehrschichtenstruk­ tur unter Verwendung dieser Methoden makroskopisch abzu­ schätzen, ist es schwierig, die entsprechenden Heterogrenz­ flächen der Mehrschichtenstruktur individuell zu untersu­ chen. So wird beispielsweise bei der Röntgenstrahl-Diffrak­ trometrie, die üblicherweise zur Untersuchung der Steilheit der Heterogrenzflächen verwendet wird, zur Untersuchung ei­ ner InGaAs/InP-Mehrquantenbrunnenstruktur (multiquantum well structure (MQW)) ein berechnetes Beugungsmuster an ein gemessenes Beugungsmuster angepaßt, mit Bezug auf:Although it is possible to use the thin-layer multilayer structure macroscopically using these methods it is difficult to estimate the appropriate heterograce to examine areas of the multilayer structure individually chen. For example, the X-ray diffraction trometry, usually used to study slope the hetero-interfaces is used for the examination ner InGaAs / InP multi-quantum well structure (multiquantum well structure (MQW)) a calculated diffraction pattern measured diffraction pattern adjusted with reference to:

  • (1) einen Unterschied der Beugungswinkel zwischen einem Röntgenstrahl-Hauptpeak, der eine durchschnittliche Gitterkonstante der MQW-Struktur indiziert, und einem Peak, der eine Gitterkonstante eines Substrats, auf dem die MQW wächst, indiziert, und (1) a difference in diffraction angle between one X-ray main peak, which is an average Lattice constant of the MQW structure indexed, and one Peak, which is a lattice constant of a substrate on which the MQW is growing, indexed, and  
  • (2) eine Intensität eines Satellitenpeaks, der die periodi­ sche Struktur der MQW widergibt,(2) an intensity of a satellite peak that covers the periodi reflects the MQW’s structure,

um dadurch die Designstruktur und die gewachsene Struktur zu vergleichen, wobei Zusammensetzungen und Dicken der an den Heterogrenzflächen ausgebildeten metamorphen Schichten geschätzt werden. Da jedoch diese Zusammensetzungen und Dicken der durch dieses Verfahren geschätzten metamorphen Schichten Durchschnittswerte der gesamten MQW-Struktur sind, ist es dann, wenn die MQW-Strukturen geringe periodi­ schen Schwankungen in den Zusammensetzungen und den Dicken der metamorphen Schichten an den entsprechenden Grenzflä­ chen aufweisen, schwierig, diese geringen Schwankungen zu erfassen.thereby the design structure and the grown structure to compare, with compositions and thicknesses of the the hetero-interfaces formed metamorphic layers to be appreciated. However, since these compositions and Thicknesses of the metamorphic estimated by this method Layers average values of the entire MQW structure , it is when the MQW structures are short periodic fluctuations in composition and thickness of the metamorphic layers at the corresponding interfaces Chen have difficult to understand these small fluctuations capture.

Aus der EP 0 603 943 A1 ist ein iteratives Verfahren zur Bestimmung einer Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur be­ kannt, bei dem ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster unter Ver­ wendung bestimmter Parameter berechnet wird, die Parameter durch wiederholte Anpassung des berechneten Beugungsmusters an ein gemessenes Beugungsmuster bestimmt werden.EP 0 603 943 A1 describes an iterative process to determine a thin-layer multilayer structure knows in which an X-ray diffraction pattern under Ver application of certain parameters is calculated, the parameters by repeated adjustment of the calculated diffraction pattern can be determined from a measured diffraction pattern.

Aus der Druckschrift "Composition and lattice-mismatch measurement of thin semiconductor layers by x-ray dif­ fraction"; P.F. Fewster et al.; J. Appl. Phys. 62 (10, 15. Nov. 1987, S. 4154-4158) ist es bekannt, ein Röntgen­ strahl-Beugungsmuster auf der Basis der dynamischen Dif­ fraktionstheorie zu berechnen, wobei die Position eines Hauptdiffraktionspeaks und von Satellitendiffraktionspeaks mit den diese umgebenden RÖntgenstrahl-Interferenzstreifen eines gemessenen Beugungsmusters zur Anpassung des berechneten Beugungsmusters verwendet werden.From the publication "Composition and lattice-mismatch measurement of thin semiconductor layers by x-ray dif fraction "; P.F. Fewster et al .; J. Appl. Phys. 62 (10, 15. Nov. 1987, pp. 4154-4158) it is known to use an x-ray beam diffraction pattern based on dynamic diff to calculate fraction theory, the position of a Main diffraction peaks and from satellite diffraction peaks with the X-ray interference fringes surrounding them a measured diffraction pattern to adjust the calculated diffraction pattern can be used.

Aus der Druckschrift "X-ray-diffraction studies of Co/Re superlattices"; Y. Huai et al.; Phys. Rev. B Vol. 48, No. 4, 15. Jul. 1993-II ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Mehrschichtenstruktur bekannt, bei dem in einem Ite­ rationsverfahren die Parameter eines Berechnungsalgorithmus für ein Röntgenstrahl-Beugungsmusters so lange variiert werden, bis das berechnete Beugungsmuster an eine gemessene Mehrschichtenstruktur angepaßt ist.From the publication "X-ray-diffraction studies of Co / Re superlattices "; Y. Huai et al .; Phys. Rev. B Vol. 48, No. 4, Jul 15, 1993-II is a method of determination a multi-layer structure known in which in an Ite ration procedure the parameters of a calculation algorithm for an X-ray diffraction pattern varies so long until the calculated diffraction pattern is measured Multi-layer structure is adapted.

Demgegenüber ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von Schwankungen in den Zusammensetzungen und Dicken von metamorphen Schich­ ten zur Verfügung zu stellen, die an Heterogrenzflächen in einer InGaAs/InP-MQW-Struktur gebildet sind.In contrast, it is an object of the present invention to provide a method ren and a device for examining fluctuations in the compositions and thicknesses of metamorphic layers to be made available at hetero-interfaces in an InGaAs / InP-MQW structure are formed.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst. This object is solved by the features of claims 1 and 2.  

Im folgenden wird auch eine Vorrichtung beschrieben, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, so daß geringe Schwankungen der Dicke von metamorphen Schichten, die an Heterogrenzflächen gebildet sind, untersucht werden können.In the following a device is also described, which for Implementation of the method according to the invention is suitable, so that low Fluctuations in the thickness of metamorphic layers formed on hetero-interfaces are, can be examined.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are in following explained with reference to schematic drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine InGaAs/InP-MQW(20 Pe­ rioden)Designstruktur 100 als Ziel einer Untersu­ chung mittels eines Verfahrens zur Bestimmung einer Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gemäß einem er­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung; Fig. 1 is a cross-sectional view of an InGaAs / InP MQW (20 rioden Pe) Design structure 100 as a target of a investi monitoring by a method for determination of a thin-film multilayer structure according to a first exemplary embodiment of the present he OF INVENTION dung;

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Röntgen­ strahl-Beugungsmusters, das von der MQW-Design­ struktur des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiels erhalten wird und das auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung be­ rechnet wurde; Fig. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern which is obtained from the MQW design structure of the embodiment shown in Fig. 1 and which was calculated on the basis of the dynamic diffraction theory according to the first embodiment of the present invention;

Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Verteilung ei­ ner Gitterfehlanpassung mit InP in der Richtung des Schichtwachstums innerhalb der MQW-Designstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung, wobei davon ausgegangen wird, daß die metamorphen Schichten an Heterogrenzflächen ausgebildet werden; Fig. 3 is a diagram showing the distribution of a lattice mismatch with InP in the direction of layer growth within the MQW design structure according to a first embodiment of the present invention, assuming that the metamorphic layers are formed on hetero-interfaces;

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Röntgen­ strahl-Beugungsmusters, das auf der Basis der dyna­ mischen Diffraktionstheorie berechnet wurde aus der in Fig. 1 gezeigten MQW-Designstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung, wobei davon ausgegangen wird, daß die in Fig. 3 gezeigten periodischen metamorphen Schichten er­ zeugt werden; Fig. 4 is a diagram to illustrate an X-ray diffraction pattern, which was calculated on the basis of the dynamic diffraction theory from the MQW design structure shown in Fig. 1 according to the first embodiment of the present inven tion, it being assumed that the in Fig. 3 shown periodic metamorphic layers are generated;

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Röntgen­ strahl-Beugungsmusters gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie be­ rechnet wurde aus der in Fig. 1 gezeigten MQW-De­ signstruktur, wobei davon ausgegangen wird, daß die in Fig. 1 gezeigten metamorphen Schichten mit Schwankungen in der Zusammensetzung erzeugt werden, und ein gemessenes Röntgenstrahl-Beugungsmuster der MQW-Struktur, die auf der Basis der Designstruktur 100 gewachsen ist; Fig. 5 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern according to the first embodiment of the present invention, which was calculated based on the dynamic diffraction theory be from the MQW design structure shown in Fig. 1, assuming that are generated in Fig metamorphic layers shown 1 with variations in the composition, and a measured X-ray diffraction pattern of the MQW structure which has grown on the basis of the design structure 100.

Fig. 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Verteilung der Gitterfehlanpassung mit InP in der Richtung des Schichtwachstums der in Fig. 1 gezeigten MQW-De­ signstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, von der angenommen wird, daß metamorphe Schichten mit Schwankungen in der Zusammensetzung an den Heterogrenzflächen er­ zeugt werden; Fig. 6 is a diagram showing a distribution of lattice mismatch with InP in the direction of the layer growth of the MQW design structure shown in Fig. 1 according to the first embodiment of the present invention, which is assumed that metamorphic layers with variations in composition the hetero-interfaces are created;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur quantita­ tiven Bestimmung von Schwankungen der Zusammenset­ zung einer Grenzfläche metamorpher Schichten in ei­ nem Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur, das ausführ­ bar ist durch eine Vorrichtung zur Untersuchung ei­ nes Mehrschichtaufbaus gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 is a flowchart of a method for quantita tive determination of variations in the Zusammenset Zung an interface metamorphic layers in egg nem thin-film multilayer structure, the Execute bar is invention by a device for examining ei nes multilayer structure the first exporting approximately example of the present invention;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur quantitati­ ven Bestimmung von Schwankungen in der Dicke der Grenzfläche metamorpher Schichten in einem Dünn­ schicht-Mehrschichtenstruktur, das durchgeführt wird durch eine Vorrichtung zur Untersuchung eines Mehrschichtaufbaus gemäß einem zweiten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 is a flow chart of a method For the quantitative ven determination of variations in the thickness of the interface metamorphic layers in a thin-film multilayer structure, which is carried out by a device for investigation of a multilayer structure according to a second execution of the present invention;

Fig. 9 ein Blockschaubild zur Verdeutlichung eines Aufbaus einer Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Abweichungen der Zusammensetzung der grenzschicht­ seitigen metamorphen Schichten in einem Dünn­ schicht-Mehrschichtenstruktur gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Fig. 9 is a block diagram showing a structure of an apparatus for the quantitative determination of deviations of the composition of the boundary layer side metamorphic layers in a thin-layer multilayer structure according to a third embodiment of the present invention, and

Fig. 10 ein Blockschaubild zur Verdeutlichung des Aufbaus einer Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schwankungen in der Dicke von Grenzschichten me­ tamorpher Schichten in einem Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur gemäß einem vierten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 10 is a block diagram illustrating the structure of an apparatus for the quantitative determination of variations in the thickness of boundary layers me tamorpher layers in a thin-film multilayer structure according to a fourth execution example of the present invention.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbei­ spieleDetailed description of the preferred embodiment games Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

Im folgenden wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur quantitativen Bestimmung von Schwankungen in der Zusammen­ setzung an entsprechenden Grenzflächen einer Dünnschicht- Mehrschichtenstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf Fig. 1 bis 6 und ein Ablaufdiagramm gemäß Fig. 7. In the following, a description will be given of a method for the quantitative determination of fluctuations in the composition at corresponding interfaces of a thin-layer multilayer structure according to a first exemplary embodiment of the present invention, reference being made to FIGS. 1 to 6 and a flow chart according to FIG. 7 .

In Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 1 ein InP-Substrat und mit Bezugszeichen 2 eine MQW-Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur bezeichnet, die durch MOVPE auf dem InP-Substrat 1 wächst oder gezüchtet wurde. Bei der MQW-Mehrschichtstruktur 2 sind zwanzig 40 Å dicke InGaAs-Schichten 21 und zwanzig 199 Å dicke InP-Schichten 22 abwechselnd geschichtet oder laminiert, wie dies in Fig 1 dargestellt ist. Mit Bezugs­ zeichen 100 ist eine Designstruktur bezeichnet, die InP- Substrat 1 und die InGaAs/InP-MQW(20 Perioden) 2 enthält.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes an InP substrate and reference numeral 2 denotes an MQW thin-film multilayer structure which has been grown or grown on the InP substrate 1 by MOVPE. In the MQW multilayer structure 2 , twenty 40 Å InGaAs layers 21 and twenty 199 Å InP layers 22 are alternately layered or laminated, as shown in FIG. 1 . Reference number 100 denotes a design structure which contains the InP substrate 1 and the InGaAs / InP-MQW (20 periods) 2 .

Fig. 2 zeigt ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster oder -bild 50C der MQW-Designstruktur, die in Fig. 1 dargestellt ist und die auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie berechnet ist. FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern or image 50 C of the MQW design structure shown in FIG. 1 and calculated on the basis of the dynamic diffraction theory.

Fig. 3 zeigt eine Verteilung der Gitterfehlanpassung mit InP in Richtung des Schichtwachstums innerhalb der MQW-De­ signstruktur 100, von der angenommen wird, daß metamorphe Schichten an den Heterogrenzflächen gebildet werden. Fig. 3 shows a distribution of lattice mismatch with InP layer in the direction of the growth within the MQW structure De sign 100, suspected of that metamorphic layers are formed on the hetero interfaces.

Fig. 4 zeigt ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster 50CT, das auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie aus der MQW- Designstruktur 100 berechnet wurde, von der angenommen wird, daß die periodisch oder abwechselnd angeordneten me­ tamorphen Schichten derart ausgebildet werden, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. FIG. 4 shows an X-ray diffraction pattern 50 CT calculated on the basis of the dynamic diffraction theory from the MQW design structure 100 , which is assumed that the periodically or alternately arranged metamorphic layers are formed as shown in FIG. 3 are shown.

Fig. 5 zeigt ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster, das auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie aus der MQW-De­ signstruktur 100 berechnet wurde, von der angenommen wird, daß metamorphe Schichten mit Schwankungen in der in Fig. 6 gezeigten Zusammensetzung gebildet werden und sie zeigt ein aktuell gemessenes Röntgenstrahl-Beugungsmuster aus einer MQW-Struktur, die tatsächlich gewachsen ist auf der Basis der Designstruktur 100. FIG. 5 shows an X-ray diffraction pattern calculated on the basis of the dynamic diffraction theory from the MQW design structure 100 , which is assumed to form metamorphic layers with fluctuations in the composition shown in FIG. 6, and shows an X-ray diffraction pattern currently measured from an MQW structure that has actually grown based on the design structure 100 .

Fig. 6 zeigt eine Verteilung der Gitterfehlanpassung mit InP in der Richtung des Schichtwachstums innerhalb einer MQW-Designstruktur 100, von der angenommen wird, daß meta­ morphe Schichten mit Schwankungen in der Zusammensetzung an den Heterogrenzflächen gebildet werden. Fig. 6 shows a distribution of lattice mismatch with InP in the direction of layer growth within an MQW design structure 100 , which is believed to form meta-morphic layers with variations in composition at the hetero-interfaces.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur quanti­ tativen Untersuchung von Abweichungen in der Zusammenset­ zung der grenzflächenseitgen metamorphen Schichten in der Mehrschichtenstruktur, wobei das Verfahren mit Hilfe einer Vorrichtung durchgeführt wird, zur Untersuchung der Mehr­ schichtenstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 is a flowchart of a method for quanti tative analysis of variations in the Zusammenset wetting the grenzflächenseitgen metamorphic layers in the multilayer structure, the method with the aid of a device is carried out to study the multilayer structure according to a first embodiment of the present invention.

Im folgenden wird das Untersuchungsverfahren gemäß dem er­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung be­ schrieben.The following is the examination procedure according to which he Most embodiment of the present invention wrote.

  • (1) Es wird ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster gemessen, das aus der Designstruktur 100 gemäß Fig. 1 erhalten wird, bei der die MQW 2, die alternierend zueinander lami­ nierte zwanzig InGaAs-Schichten und zwanzig InP-Schich­ ten enthält, auf einem InP-Substrat 1 wächst oder ange­ ordnet wird. Dabei wird ein Röntgenstrahl-Beugungsmu­ ster 200A erhalten, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Ins­ besondere wird das Röntgenstrahl-Beugungsmuster derart gemessen, daß ein Bild um einen Satelliten-Diffrak­ tionspeak erfaßbar ist. Zusätzlich wird die Abtastrate reduziert, um eine genaue Messung (Schritt S1) durchzu­ führen.(1) An X-ray diffraction pattern is measured, which is obtained from the design structure 100 according to FIG. 1, in which the MQW 2 , which contains alternately laminated twenty InGaAs layers and twenty InP layers, on an InP- Substrate 1 grows or is arranged. An X-ray diffraction pattern 200 A is obtained as shown in FIG. 5. In particular, the X-ray diffraction pattern is measured such that an image around a satellite diffraction peak is detectable. In addition, the sampling rate is reduced in order to carry out an accurate measurement (step S1).
  • (2) Auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie wird ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster aus der in Fig. 1 ge­ zeigten Designstruktur 100 berechnet und es wird ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster 50C erhalten, wie es in Fig. 2 dargestellt ist (Schritt S2). Die dynamische Diffraktionstheorie ist diejenige Diffraktionstheorie, bei der berücksichtigt wird, daß der einfallende Rönt­ genstrahl innerhalb des Kristallgitters mehrere Male einer Streuung unterworfen ist. Im Gegensatz zu dieser Theorie gibt es eine kinematische Diffraktionstheorie, bei der angenommen wird, daß die Streuung des einfal­ lenden Röntgenstrahles lediglich einmal stattfindet. Da das in Fig. 2 gezeigte Röntgenstrahl-Beugungsmuster 50C auf der Basis der Struktur berechnet ist, die in Fig. 1 gezeigt ist und von der angenommen wird, daß keine me­ tamorphen Schichten gebildet werden, hat die MQW-Struk­ tur keinerlei Gitterfehlanpassung mit Bezug zu dem InP- Substrat. Demzufolge sind ein Diffraktionspeak aus dem InP-Substrat und Diffraktionspeaks der entsprechenden MQW-Schichten auf dem Substrat, wobei letztere die ein­ gangs genannten überdecken, an der gleichen Position 0′′ auf der Abszisse angeordnet. Ein kleiner Peak, der die periodische MQW-Struktur wiedergibt, ist linkerhand und im Abstand vom Peak des Substrats an einer Position 800′′ angeordnet. Der Winkel ist auf der Abszisse mit einem InP-Diffraktionswinkel von 31.67° als Referenz aufgetragen. In diesem Fall entspricht 1°=3.600′′.(2) Based on the dynamic diffraction theory, an X-ray diffraction pattern is calculated from the design structure 100 shown in FIG. 1, and an X-ray diffraction pattern 50 C is obtained as shown in FIG. 2 (step S2). The dynamic diffraction theory is the diffraction theory which takes into account that the incident X-ray beam is subject to scattering several times within the crystal lattice. In contrast to this theory, there is a kinematic diffraction theory, in which it is assumed that the scattering of the incident X-ray beam takes place only once. Since the X-ray diffraction pattern 50 C shown in Fig. 2 is calculated on the basis of the structure shown in Fig. 1 and which is not assumed to form metamorphic layers, the MQW structure has no grating mismatch with Relation to the InP substrate. Accordingly, a diffraction peak from the InP substrate and diffraction peaks of the corresponding MQW layers on the substrate, the latter covering the above-mentioned, are arranged at the same position 0 '' on the abscissa. A small peak, which shows the periodic MQW structure, is located on the left and at a distance from the peak of the substrate at a position 800 ''. The angle is plotted on the abscissa with an InP diffraction angle of 31.67 ° as a reference. In this case, 1 ° = 3,600 ′ ′.
  • (3) Das gemessene Beugungsmuster 200A und das berechnete Beugungsmuster 50C werden verglichen. Wenn die beiden Werte miteinander übereinstimmen (JA in Schritt S3), schreitet die Abfolge gemäß der Vergleichsbedingung A zu dem in Fig. 7 gezeigten Schritt E. Dies bedeutet, daß eine ideale Kristallstruktur erhalten wird, bei der keine metamorphen Schichten an der Heterogrenzfläche ausgebildet sind. Wenn die beiden Beugungsmuster nicht übereinstimmen, wird in der Abfolge zu dem im folgenden unter (4) Beschriebenen fortgeschritten (NEIN bei Schritt S3).(3) The measured diffraction pattern 200 A and the calculated diffraction pattern 50 C are compared. If the two values coincide with each other (YES in step S3), the sequence proceeds to step E shown in Fig. 7 according to the comparison condition A. This means that an ideal crystal structure is obtained in which no metamorphic layers are formed on the hetero-interface . If the two diffraction patterns do not match, the sequence proceeds to that described in (4) below (NO at step S3).
  • (4) Die Zusammensetzungen und Dicken der metamorphen Schichten, von denen angenommen wird, daß sie an den Hetero-Grenzflächen erzeugt werden, werden vorüberge­ hend vorgewählt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist (Schritt S5) und ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster, das aus der MQW-Struktur erhalten wird, die die vorausge­ setzten metamorphen Schichten enthält, wird auf der Ba­ sis der dynamischen Diffraktionstheorie (Schritt S6) berechnet. Als Ergebnis wird ein Röntgenstrahl-Beu­ gungsmuster 50CT erhalten, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.(4) The compositions and thicknesses of the metamorphic layers, which are believed to be generated at the hetero-interfaces, are temporarily preselected as shown in Fig. 3 (step S5) and an X-ray diffraction pattern which is obtained from the MQW structure containing the presupposed metamorphic layers is calculated based on the dynamic diffraction theory (step S6). As a result, an X-ray diffraction pattern 50 CT as shown in Fig. 4 is obtained.
  • (5) Entsprechende Positionen des Hauptpeaks Pm und des Sa­ tellitenpeaks Ps des in Fig. 4 dargestellten berechne­ ten Röntgenstrahl-Beugungsmusters werden mit denjenigen gemessenen Bildern (200a) verglichen, die in Fig. 5 ge­ zeigt sind. Wenn diese miteinander übereinstimmen (JA in Schritt S7), schreitet die Abfolge gemäß der in Fig. 7 gezeigten Vergleichsbedingung D weiter zu den im fol­ genden unter (6) genannten Schritten. Wenn diese Posi­ tionen nicht übereinstimmen (NEIN bei Schritt S7), wer­ den die Zusammensetzung und die Dicken der metamorphen Schichten (Bezugszeichen 23-27 in Fig. 3) abgeändert oder modifiziert (Schritt S8), und es wird eine neue Be­ rechnung zur Bestimmung eines Beugungsmusters auf der Basis der modifizierten Werte durchgeführt. Danach wird das erhaltene Muster mit dem gemessenen Muster vergli­ chen, um den Vergleich gemäß der Vergleichsbedingung D durchzuführen. Die eine Schleife bildenden Schritte S8, S6 und S7 werden wiederholt, bis das berechnete Muster mit dem gemessenen Muster übereinstimmt.
    Als Ergebnis wird eine metamorphe Schichten enthaltende MQW-Struktur erhalten, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Struktur enthält beispielsweise eine 3 Å dicke InAs-Schicht 23 und eine 3 Å dicke InAs0.75P0.25-Schicht 24, die an den abschließenden Endabschnitten der Inp- Schicht ausgebildet sind, und eine 3 Å dicke InGaAsP- Schicht 25, die an dem anfangsseitigen Endabschnitt der InGaAs-Schicht angeordnet ist, und eine 3 Å dicke InAsP- Schicht 26 und eine 30 Å dicke InAsxP1-x-Schicht 27, die am anfangsseitigen Endabschnitt der InP-Schicht 22 an­ geordnet ist. Die Zusammensetzung und die Dicke der me­ tamorphen Schichten kann als die durchschnittliche Zu­ sammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten in der MQW-Struktur gesetzt werden, von der das gemessene Röntgenstrahl-Beugungsmuster erhalten wird. Das Rönt­ genstrahl-Beugungsmuster 50CT, das auf der Basis der MQW-Struktur berechnet wurde, ist in Fig. 4 darge­ stellt. Da das in Fig. 4 gezeigte Röntgenstrahl-Beu­ gungsmuster 50CT auf der Basis der in Fig. 3 gezeigten Struktur berechnet ist, bei der die Gitterfehlanpassung aufgrund der metamorphen Schichten vorliegt, wird ein der Position -200′′ angeordneter Hauptdiffraktionspeak Pm erhalten, der die mittlere Gitterkonstante in der MQW-Struktur repräsentiert, die im Abstand von dem Peak des InP-Substrats an der Position 0′′ auf der Abszisse angeordnet ist. Desweiteren ist ein eine periodische Struktur der MQW repräsentierender Satellitendiffrak­ tionspeak Ps an der Position -1000′′ angeordnet, die im Abstand zu dem Substratpeak steht. Der Satellitenpeak, das heißt die Position -1000′′, entspricht der Periode der MQW-Struktur, das heißt 239 Å, gleich der Summe aus der Dicke der InGaAs-Schicht von 40 Å und der Dicke der InP- Schicht von 199 Å.    (5) Corresponding positions of the main peak P m and the satellite peak P s of the calculated X-ray diffraction pattern shown in FIG. 4 are compared with those measured images ( 200 a) shown in FIG. 5. If they coincide with each other (YES in step S7), the sequence proceeds according to the comparison condition D shown in FIG. 7 to the steps mentioned in (6) below. If these positions do not match (NO at step S7), the composition and thickness of the metamorphic layers (reference numerals 23-27 in Fig. 3) are changed or modified (step S8), and a new calculation is made for determination of a diffraction pattern based on the modified values. Thereafter, the obtained pattern is compared with the measured pattern to carry out the comparison according to the comparison condition D. Steps S8, S6 and S7 forming a loop are repeated until the calculated pattern matches the measured pattern.
    As a result, an MQW structure containing metamorphic layers is obtained, as shown in FIG. 3. For example, the structure includes a 3 Å InAs layer 23 and a 3 Å InAs 0.75 P 0.25 layer 24 formed at the terminal end portions of the Inp layer and a 3 Å InGaAsP layer 25 attached to the is arranged at the start-side end section of the InGaAs layer, and a 3 Å thick InAsP layer 26 and a 30 Å thick InAs x P 1-x layer 27 , which is arranged at the start-side end section of the InP layer 22 . The composition and thickness of the metamorphic layers can be set as the average composition and thickness of the metamorphic layers in the MQW structure from which the measured X-ray diffraction pattern is obtained. The X-ray diffraction pattern 50 CT, which was calculated on the basis of the MQW structure, is shown in FIG. 4. Since the X-ray diffraction pattern 50 CT shown in FIG. 4 is calculated on the basis of the structure shown in FIG. 3 in which the lattice mismatch is due to the metamorphic layers, a main diffraction peak P m arranged at position -200 ′ ′ is obtained, which represents the mean lattice constant in the MQW structure, which is located at a distance from the peak of the InP substrate at position 0 '' on the abscissa. Furthermore, a periodic structure of the MQW representing satellite diffraction peak P s is arranged at position -1000 ′ ', which is at a distance from the substrate peak. The satellite peak, ie the position -1000 ′ ′, corresponds to the period of the MQW structure, ie 239 Å, equal to the sum of the thickness of the InGaAs layer of 40 Å and the thickness of the InP layer of 199 Å.
  • (6) Die Röntgenstrahl-Interferenzstreifen Pe1, Pe2, Pe3,. . ., Pr1, Pr2, Pr3,. . . um den Satellitendiffrakti­ onspeak Ps des berechneten Beugungsmusters werden mit denjenigen des gemessenen Musters verglichen. Die An­ zahl der Interferenzstreifen beträgt etwa 5 oder 6 auf jeder Seite des Satellitenpeaks. Wenn diese miteinander übereinstimmen (JA im Schritt S9), schreitet die Ab­ folge gemäß der in Fig. 7 dargestellten Vergleichsbe­ dingung C weiter zu F, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Das heißt, daß die aktuelle MQW-Struktur einen hochgenauen periodischen Aufbau hat, bei dem keine Schwankungen der Zusammensetzung in den metamorphen Schichten der Heterogrenzschicht vorliegen. Wenn die Interferenzstreifen des berechneten Beugungsmusters nicht mit denjenigen des gemessenen Musters (NEIN in Schritt S9) übereinstimmen, wird davon ausgegangen, daß die metamorphen Schichten 23-27 an den Heterogrenzflä­ chen entsprechende periodische Schwan­ kungen in der Zusammensetzung aufweisen (Schritt S11a). Die Schwankungen in der Zusammensetzung werden zunächst vorgegeben. So wird beispielsweise, wie in Fig. 6 dargestellt ist, angenom­ men, daß die metamorphen Schichten beinhalten: eine 3 Å dicke InAs-Schicht und eine weitere 3 Å dicke InAs- Schicht an dem abschließenden Endabschnitt der InP- Schicht in den oberen drei Perioden der insgesamt zwan­ zig Perioden der MQW-Struktur (rechte Seite in Fig. 6), und daß die metamorphen Schichten in den anderen als den oben genannten drei Perioden die gleichen sind, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Dann wird ein Röntgen­ strahl-Beugungsmuster der MQW-Struktur mit den metamor­ phen Schichten, die die oben beschriebenen Schwankungen in der Zusammensetzung aufweisen, auf der Basis der dy­ namischen Diffraktionstheorie berechnet (Schritt S12).(6) The X-ray interference fringes P e1 , P e2 , P e3,. . ., P r1 , P r2 , P r3,. . . around the satellite diffraction peak P s of the calculated diffraction pattern are compared with those of the measured pattern. The number of fringes is about 5 or 6 on each side of the satellite peak. If they coincide with each other (YES in step S9), the sequence proceeds to F according to the comparison condition C shown in FIG. 7, as shown in FIG. 7. This means that the current MQW structure has a highly precise periodic structure, in which there are no fluctuations in the composition in the metamorphic layers of the heterojunction layer. If the interference fringes of the calculated diffraction pattern do not coincide with those of the measured pattern (NO in step S9), it is assumed that the metamorphic layers 23-27 on the heterojunction surfaces have corresponding periodic fluctuations in the composition (step S11a). The fluctuations in the composition are initially specified. For example, as shown in Figure 6, it is assumed that the metamorphic layers include: a 3 Å InAs layer and another 3 Å InAs layer at the final end portion of the InP layer in the top three periods the total of twenty periods of the MQW structure (right side in Fig. 6), and that the metamorphic layers in the other than the above three periods are the same as shown in Fig. 3. Then, an X-ray diffraction pattern of the MQW structure with the metamorphic layers having the above-described fluctuations in the composition is calculated based on the dynamic diffraction theory (step S12).
  • (7) Wenn die Röntgenstrahlen-Interferenzstreifen um den Sa­ tellitendiffraktionspeak des berechneten Beugungsmu­ sters von derjenigen Struktur, die die oben beschriebe­ nen Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schicht aufweist, übereinstimmen mit denjenigen des ge­ messenen Beugungsmusters (JA bei Schritt S13), schreitet die Abfolge weiter zu Schritt S15a gemäß der Ver­ gleichsbedingung C. Die angenommenen Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schichten werden dann als die Zusammensetzungsschwankungen der aktuellen MQW-Struktur gesetzt. Auf diese Weise können die Schwankungen der Zusammensetzung in den metamorphen Schichten an den entsprechenden Heterogrenzflächen un­ tersucht oder bestimmt werden. Wenn diese nicht mitein­ ander übereinstimmen (NEIN bei Schritt S13), werden die Zusammensetzungsschwankungen der metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen modifiziert (Schritt S14a) und eine neue Berechnung durchgeführt, um ein Beugungs­ muster auf der Basis der modifizierten Schwankung (Schritt S12) zu erhalten. Desweiteren werden das be­ rechnete Beugungsmuster und das gemessene Beugungsmu­ ster verglichen und beurteilt (Schritt S13). Die eine Schleife bildenden Schritte S14a, S12 und S13 werden in dieser Reihenfolge wiederholt, bis die berechneten Röntgenstrahl-Interferenzstreifen um den Satellitendif­ fraktionspeak mit den gemessenen Interferenzstreifen übereinstimmen. Als Ergebnis werden die Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schichten an den entsprechenden Heterogrenzflächen bestimmt (Schritt S15a).(7) If the X-ray interference fringes around Sa tellitite diffraction peak of the calculated diffraction pattern sters of the structure that described the above fluctuations in the composition of the metamorphic Layer has, agree with those of the ge measured diffraction pattern (YES at step S13) the sequence proceeds to step S15a according to Ver equation condition C. The assumed fluctuations in the composition of the metamorphic layers then as the compositional fluctuations of the current one MQW structure set. That way they can Fluctuations in the composition in the metamorphic Layers at the corresponding hetero interfaces  be investigated or determined. If these are not with you others match (NO at step S13), the Compositional fluctuations of the metamorphic layers modified at the hetero-interfaces (step S14a) and performed a new calculation to make a diffraction pattern based on the modified fluctuation (Step S12). Furthermore, the be calculated diffraction pattern and the measured diffraction pattern most compared and judged (step S13). The one Loop forming steps S14a, S12 and S13 are shown in repeat this order until the calculated X-ray interference fringes around the satellite diff fraction peak with the measured interference fringes to match. As a result, the fluctuations in the composition of the metamorphic layers on the corresponding hetero-interfaces (step S15a).

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung, wird das Röntgenstrahl-Beugungsmuster 200A dadurch erhalten, daß das Röntgenstrahl-Beugungsmuster der zu ver­ messenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gemessen wird, das die Interferenzstreifen um den Satellitenpeak enthält, während das Beugungsmuster 50CT erhalten wird, indem das Röntgenstrahl-Beugungsmuster aus der Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur 101 auf der Basis der dynamischen Dif­ fraktionstheorie berechnet wird, wobei angenommen ist, daß die Struktur 101 die metamorphen Schichten an den Hetero­ grenzflächen enthält. Das berechnete Beugungsmuster wird mit dem gemessenen Bild verglichen. Wenn die Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satellitendiffraktionspeaks des gemessenen Bildes übereinstimmen mit denjenigen des be­ rechneten Bildes (Vergleichsbedingung B) wird die vorgege­ bene Zusammensetzung und Dicke der periodischen metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen als die mittlere Zusam­ mensetzung und die mittlere Dicke in der aktuellen Dünn­ schicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt, welche ein Objekt für die Messung des Röntgenstrahl-Beugungsmusters ist. Des weiteren wird ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster der Dünn­ schicht-Mehrschichtenstruktur berechnet, die die hetero­ grenzflächenseitigen metamorphen Schichten enthält, von de­ nen angenommen wird, daß sie Zusammensetzungsabweichungen von den oben beschriebenen mittleren Zusammensetzung haben, wobei die Berechnung auf der Basis der dynamischen Diffrak­ tionstheorie erfolgt. Anschließend werden die Röntgen­ strahl-Interferenzstreifen um den Satellitendiffraktions­ peak in dem berechneten Röntgenstrahl-Beugungsmuster 201 mit denjenigen des gemessenen Beugungsmusters 200A vergli­ chen. Wenn diese Interferenzstreifen miteinander überein­ stimmen (Vergleichsbedingung C), werden die angenommenen Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schich­ ten an den Heterogrenzflächen als die Zusammensetzungs­ schwankungen in den metamorphen Schichten der tatsächlich vermessenen Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt. Dem­ entsprechend wird nicht nur die durchschnittliche Zusammen­ setzung und die durchschnittliche Dicke der metamorphen Schichten der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichten­ struktur verwendet, sondern auch die geringfügigen Zusam­ mensetzungsschwankungen innerhalb der metamorphen Schichten an den entsprechenden Heterogrenzflächen können quantitativ abgeschätzt oder bestimmt werden. Das heißt, die Zusammen­ setzungen und die Dicken der metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen in der Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur können mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.According to a first embodiment of the present invention, the X-ray diffraction pattern 200 A is obtained by measuring the X-ray diffraction pattern of the thin film multilayer structure to be measured, which contains the interference fringes around the satellite peak, while the diffraction pattern 50 CT is obtained, by calculating the X-ray diffraction pattern from the thin-film multilayer structure 101 based on dynamic diffraction theory, assuming that structure 101 contains the metamorphic layers at the hetero interfaces. The calculated diffraction pattern is compared to the measured image. If the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured image match those of the calculated image (comparison condition B), the specified composition and thickness of the periodic metamorphic layers at the hetero-interfaces become the mean composition and the mean thickness in the current thin layer -Multi-layer structure is set, which is an object for measuring the X-ray diffraction pattern. Furthermore, an X-ray diffraction pattern of the thin-layer multilayer structure containing the hetero interface-side metamorphic layers, which are assumed to have compositional deviations from the above-described average composition, is calculated, and the calculation is based on the dynamic diffraction theory . The X-ray interference fringes around the satellite diffraction peak in the calculated X-ray diffraction pattern 201 are then compared with those of the measured diffraction pattern 200 A. If these interference fringes agree with one another (comparison condition C), the assumed fluctuations in the composition of the metamorphic layers at the hetero-interfaces are set as the composition fluctuations in the metamorphic layers of the actually measured thin-layer multilayer structure. Accordingly, not only the average composition and the average thickness of the metamorphic layers of the thin-layer multilayer structure to be measured are used, but also the slight fluctuations in the composition within the metamorphic layers at the corresponding hetero-interfaces can be quantitatively estimated or determined. That is, the compositions and the thicknesses of the metamorphic layers at the hetero-interfaces in the thin-film multilayer structure can be determined with high accuracy.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Anhand der Fig. 1 bis 4 und eines in Fig. 8 gezeigten Ab­ laufdiagramms wird im folgenden eine Beschreibung eines Verfahrens zur quantitativen Untersuchung oder Bestimmung von Abweichungen in der Dicke an entsprechenden Hetero­ grenzflächen in einer Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung beschrieben. Das Untersuchungsverfahren gemäß Fig. 8 bestimmt die Dickenschwankungen der metamorphen Schichten durch Anwendung eines Verfahrens, das ähnlich ist zu dem oben beschriebenen Bestimmungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.Referring to Figs. 1 to 4 and one in Fig. As shown 8 is run chart showing the following is a description of a method for quantitative analysis or determination of variations in the thickness of the corresponding hetero interfaces in a thin-film multilayer structure accelerator as a second embodiment of the present described. The examination procedure shown in FIG. 8 determines the thickness variations of the metamorphic layers by using a method that is similar to the above-described determination method according to the first embodiment.

  • (1) Es wird ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster gemessen, das aus der in Fig. 1 gezeigten Designstruktur 100 erhalten wird, bei der die auf dem InP-Substrat 1 gewachsene MQW 2 wechselweise zueinander laminierte zwanzig InGaAs-Schichten und zwanzig InP-Schichten hat und es wird das in Fig. 5 dargestellte gemessene Röntgen­ strahl-Beugungsmuster 200A erhalten. Insbesondere wird das Röntgenstrahl-Beugungsmuster derart gemessen, daß das Beugungsmuster um den Satellitendiffraktionspeak erfaßbar ist. Darüberhinaus ist die Abtastrate verrin­ gert, um die Messung mit hoher Genauigkeit durchzufüh­ ren (Schritt S1).(1) An X-ray diffraction pattern is measured, which is obtained from the design structure 100 shown in Fig. 1, in which the MQW 2 grown on the InP substrate 1 has twenty InGaAs layers and twenty InP layers laminated with each other, and the measured X-ray diffraction pattern 200 A shown in FIG. 5 is obtained. In particular, the X-ray diffraction pattern is measured such that the diffraction pattern around the satellite diffraction peak can be detected. In addition, the sampling rate is reduced to perform the measurement with high accuracy (step S1).
  • (2) Auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie wird aus der in Fig. 1 gezeigten Designstruktur 100 ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster berechnet und es wird das in Fig. 2 gezeigte Röntgenstrahl-Beugungsmuster 50C er­ halten (Schritt S2). Das in Fig. 2 gezeigte Röntgen­ strahl-Beugungsmuster 50C ist das gleiche, wie dasje­ nige in der Beschreibung des ersten Ausführungsbei­ spiels.(2) On the basis of the dynamic diffraction theory, an X-ray diffraction pattern is calculated from the design structure 100 shown in FIG. 1, and the X-ray diffraction pattern 50 C shown in FIG. 2 is obtained (step S2). The X-ray diffraction pattern 50 C shown in Fig. 2 is the same as that in the description of the first embodiment.
  • (3) Wenn das berechnete Beugungsmuster 50C mit dem gemesse­ nen Beugungsmuster 200A übereinstimmt (JA in Schritt S3), schreitet die Abfolge gemäß der Vergleichsbedin­ gung A in Fig. 8 weiter zu E in Fig. 8, was bedeutet, daß eine ideale Kristallstruktur erhalten wird, die keine metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen enthält. Wenn die beiden Bilder oder Muster nicht über­ einstimmen, schreitet die Routine weiter zu dem im fol­ genden unter (4) genannten Schritt (NEIN in Schritt S3). (3) If the calculated diffraction pattern matches 50 C with the precisely measured NEN diffraction pattern 200 A (YES in step S3), the sequence proceeds according to the Vergleichsbedin supply A in Fig. 8 on to E in Fig. 8, which means that an ideal Crystal structure is obtained which contains no metamorphic layers on the hetero-interfaces. If the two images or patterns do not match, the routine proceeds to the step (4) below (NO in step S3).
  • (4) Für die an den Heterogrenzflächen ausgebildeten me­ tamorphen Schichten werden geeignete Zusammensetzungen und Dicken vorgegeben (bei Schritt S5), und die von der Struktur erhaltenen Röntgenstrahl-Beugungsmuster werden auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie be­ rechnet (Schritt S6). Das berechnete Röntgenstrahl-Beu­ gungsmuster 50CT ist in Fig. 4 dargestellt.(4) Appropriate compositions and thicknesses are given for the metamorphic layers formed on the hetero-interfaces (at step S5), and the X-ray diffraction patterns obtained from the structure are calculated based on the dynamic diffraction theory (step S6). The calculated X-ray diffraction pattern 50 CT is shown in FIG. 4.
  • (5) Die Positionen des Hauptdiffraktionspeaks Pn und des Satellitendiffraktionspeaks Ps des berechneten Röntgen­ strahl-Beugungsmusters 50CT werden verglichen mit den­ jenigen im gemessenen Beugungsmuster 200A (Schritt S7). Wenn diese Positionen miteinander übereinstimmen (JA bei Schritt S7), wird in der Auswertung gemäß der Vergleichsbedingung B in Fig. 8 zu dem im folgenden un­ ter (6) beschriebenen Schritt weitergegangen. Wenn diese Postitionen nicht miteinander übereinstimmen (NEIN bei Schritt S7), werden die Zusammensetzungen und Dicken der metamorphen Schichten (Bezugszeichen 23 bis 27 in Fig. 3) abgeändert (Schritt S8), und ein neues Beugungsmuster wird auf der Basis der abgeänderten Be­ dingungen berechnet. Das neue Muster wird wiederum mit dem gemessenen Muster verglichen und gemäß der Ver­ gleichsbedingung B beurteilt. Die eine Schleife bilden­ den Schritte S8, S6 und S7 werden wiederholt, bis das berechnete Muster mit dem gemessenen Muster überein­ stimmt. Dies führt zum Ergebnis, daß auf gleiche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine Struktur von metamorphen Schichten erhalten wird, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Zusammensetzung und die Dicke der metamorphen Schichten werden als mittlere Zusammensetzung und mittlere Dicke der metamorphen Schicht der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichten­ struktur gesetzt. Das auf der Basis dieser Struktur be­ rechnete Röntgenstrahl-Beugungsmuster ist in Fig. 4 dargestellt. (5) The positions of the main diffraction peak P n and the satellite diffraction peak P s of the calculated X-ray diffraction pattern 50 CT are compared with those in the measured diffraction pattern 200 A (step S7). If these positions coincide with each other (YES in step S7), the evaluation proceeds according to the comparison condition B in FIG. 8 to the step described below in (6). If these positions do not match (NO at step S7), the compositions and thicknesses of the metamorphic layers (reference numerals 23 to 27 in Fig. 3) are changed (step S8), and a new diffraction pattern is calculated based on the changed conditions . The new pattern is again compared with the measured pattern and assessed according to the comparison condition B. The one loop forming steps S8, S6 and S7 are repeated until the calculated pattern matches the measured pattern. This leads to the result that a structure of metamorphic layers as shown in Fig. 3 is obtained in the same manner as in the first embodiment of the invention. The composition and the thickness of the metamorphic layers are set as the average composition and average thickness of the metamorphic layer of the thin-layer multilayer structure to be measured. The X-ray diffraction pattern calculated on the basis of this structure is shown in FIG. 4.
  • (6) Dann werden die RöntgenStrahl-Interferenzstreifen um den Satellitendiffraktionspeak Ps des berechneten Beu­ gungsmuster mit denjenigen des gemessenen Beugungsmu­ sters verglichen. Wenn diese Streifen miteinander über­ einstimmen (JA bei Schritt S9), wird gemäß der Ver­ gleichsbedingung C in Fig. 8 in der Abfolge zu dem in Fig. 8 gezeigten Schritt F fortgeschritten, d. h., es wird eine Kristallstruktur erhalten, die eine bevorzug­ te oder ideale periodische Gleichmäßigkeit aufweist und keine Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schich­ ten an den Heterogrenzflächen aufweist. Wenn diese Streifen nicht miteinander übereinstimmen (NEIN bei Schritt S9), wird für die metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen (Bezugszeichen 23 bis 27) angenom­ men, daß sie periodische Schwankungen in der Dicke ge­ genüber einer mittleren Dicke aufweisen, und die Dicken­ schwankungen werden in Schritt S11b vorübergehend vor­ gewählt. Anschließend wird ein Röntgenstrahl-Beugungs­ muster einer Struktur, die metamorphe Schichten mit derartigen Dickenschwankungen aufweist, auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie berechnet (Schritt S12).(6) Then, the X-ray interference fringes around the satellite diffraction peak P s of the calculated diffraction pattern are compared with those of the measured diffraction pattern. If these stripes coincide with each other (YES at step S9), according to the comparison condition C in FIG. 8, the sequence proceeds to step F shown in FIG. 8, that is, a crystal structure is obtained which is a preferred one or has ideal periodic uniformity and has no fluctuations in the thickness of the metamorphic layers at the hetero-interfaces. If these stripes do not coincide with each other (NO at step S9), the metamorphic layers on the hetero-interfaces (reference numerals 23 to 27 ) are assumed to have periodic fluctuations in thickness compared to an average thickness, and the thickness fluctuations become Step S11b is temporarily selected. Then, an X-ray diffraction pattern of a structure having metamorphic layers with such thickness fluctuations is calculated on the basis of the dynamic diffraction theory (step S12).
  • (7) Die Röntgenstrahl-Interferenzstreifen um den Satelli­ tendiffraktionspeak des Beugungsmusters, das aus der Struktur berechnet wurde, in der die metamorphen Schichten die oben beschriebenen Dickenschwankungen aufweisen, werden mit denjenigen des gemessenen Bildes verglichen (Schritt S13). Wenn diese Streifen miteinan­ der übereinstimmen (JA bei Schritt S13), schreitet die Abfolge fort zum Schritt S15b gemäß der Vergleichsbe­ dingung C. Die vorgewählten Dickenschwankungen der me­ tamorphen Schichten werden dann als die Dickenschwan­ kungen der metamorphen Schichten der aktuellen MQW- Struktur gesetzt, wodurch die periodischen Dicken­ schwankungen der metamorphen Schichten der Heterogrenz­ fläche bestimmt werden. Wenn diese Streifen nicht mit­ einander übereinstimmen (NEIN bei Schritt S13), werden die Dickenschwankungen der metamorphen Schichten der Heterogrenzfläche modifiziert (Schritt S14b), und in der Abfolge wird zum Schritt S12 zurückgekehrt, d. h., die Berechnung des Beugungsmusters wird wie oben beschrie­ ben durchgeführt. Anschließend wird das berechnete Beu­ gungsmuster wiederum mit dem gemessenen Beugungsmuster verglichen und in Schritt S13 beurteilt. Die eine Schleife bildenden Schritte S14b, S12 und S13 werden in dieser Reihenfolge wiederholt, bis die Röntgenstrahl- Interferenzstreifen um den Satellitendiffraktionspeak des berechneten Bildes mit denjenigen des gemessenen Bildes übereinstimmen.(7) The X-ray interference fringes around the Satelli diffraction peak of the diffraction pattern resulting from the Structure was calculated in the metamorphic Layer the thickness variations described above have with those of the measured image compared (step S13). When these strips come together that match (YES at step S13), the steps Sequence to step S15b according to the comparison area condition C. The preselected thickness fluctuations of the me tamorphic layers are then called the thick swan the metamorphic layers of the current MQW Structure set, reducing the periodic thicknesses fluctuations in the metamorphic layers of the heterogeneous boundary  area to be determined. If these stripes are not with match each other (NO at step S13) the thickness fluctuations of the metamorphic layers of the Hetero-interface modified (step S14b), and in the Sequence is returned to step S12, i. i.e., the The diffraction pattern is calculated as described above ben performed. Then the calculated Beu diffraction pattern in turn with the measured diffraction pattern compared and judged in step S13. The one Loop forming steps S14b, S12 and S13 are shown in repeated in this order until the x-ray Interference fringes around the satellite diffraction peak of the calculated image with that of the measured Image match.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung wird das Beugungsmuster 200A erhalten durch Messung des Röntgenstrahl-Beugungsmusters der zu vermessenden Dünn­ schicht-Mehrschichtenstruktur, die die Interferenzstreifen um den Satellitendiffraktionspeak enthält. Das Röntgen­ strahl-Beugungsmuster 50CT wird erhalten, indem das Rönt­ genstrahl-Beugungsmuster der Dünnschicht-Mehrschichten­ struktur 101 auf der Basis der dynamischen Diffraktions­ theorie berechnet wird, wobei angenommen ist, daß die Struktur 101 die metamorphen Schichten an den Heterogrenz­ flächen enthält. Anschließend wird das berechnete Beugungs­ muster 50C mit dem gemessenen Muster 200A verglichen. Wenn die Positionen des Hauptpeaks und des Satellitenpeaks des berechneten Beugungsmusters mit denjenigen des gemessenen Musters (Vergleichsbedingung B) übereinstimmen, wird die vorgewählte Zusammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten an der Heterogrenzfläche als die durchschnittli­ che Zusammensetzung und die durchschnittliche Dicke in der aktuellen zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt. Des weiteren wird ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster aus der die heterogrenzflächenseitigen metamorphen Schich­ ten enthaltenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie berechnet, wobei vorausgesetzt ist, daß die metamorphen Schichten die perio­ dischen Dickenschwankungen mit Bezug zur mittleren Dicke aufweisen. Das berechnete Röntgenstrahl-Beugungsmuster wird mit dem gemessenen Muster 200A der Röntgenstrahl-Interfe­ renzstreifen um den Satellitenpeak verglichen. Wenn die In­ terferenzstreifen um den Satellitendiffraktionspeak in dem berechneten Beugungsmuster 201 mit denjenigen des gemesse­ nen Beugungsmusters 200A übereinstimmen (Vergleichsbedingung C), werden die vorgewählten Schwankun­ gen in der Dicke der metamorphen Schichten an den entspre­ chenden Heterogrenzflächen als die Dickenschwankungen der metamorphen Schichten der gemessenen Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur gesetzt. Dementsprechend können nicht nur die mittlere Zusammensetzung und die mittlere Dicke der die MQW-Struktur bildenden metamorphen Schichten, sondern auch geringfügige Dickenschwankungen der metamorphen Schichten quantitativ abgestimmt werden. Das heißt, die Zusammenset­ zungen und Dicken der metamorphen Schichten in der Mehr­ schichtenstruktur können genau bestimmt oder beurteilt wer­ den.According to the second embodiment of the present invention, the diffraction pattern 200 A is obtained by measuring the X-ray diffraction pattern of the thin-layer multilayer structure to be measured, which contains the interference fringes around the satellite diffraction peak. The X-ray diffraction pattern 50 CT is obtained by calculating the X-ray diffraction pattern of the thin-film multilayer structure 101 on the basis of the dynamic diffraction theory, assuming that the structure 101 contains the metamorphic layers at the hetero-interface. The calculated diffraction pattern 50 C is then compared with the measured pattern 200 A. If the positions of the main peak and the satellite peak of the calculated diffraction pattern match those of the measured pattern (comparison condition B), the preselected composition and thickness of the metamorphic layers at the hetero-interface are calculated as the average composition and the average thickness in the current thin layer to be measured. Multilayer structure set. Furthermore, an X-ray diffraction pattern is calculated from the thin-layer multilayer structure containing the hetero-interface-side metamorphic layers on the basis of the dynamic diffraction theory, provided that the metamorphic layers have the periodic thickness fluctuations with respect to the average thickness. The calculated X-ray diffraction pattern is compared with the measured pattern 200 A of the X-ray interference fringes around the satellite peak. If the interference fringes around the satellite diffraction peak in the calculated diffraction pattern 201 match those of the measured diffraction pattern 200 A (comparison condition C), the preselected fluctuations in the thickness of the metamorphic layers at the corresponding hetero-interfaces become the thickness fluctuations of the metamorphic layers of the measured Thin-layer multilayer structure set. Accordingly, not only the average composition and the average thickness of the metamorphic layers forming the MQW structure, but also minor thickness fluctuations of the metamorphic layers can be quantitatively coordinated. This means that the compositions and thicknesses of the metamorphic layers in the multilayer structure can be precisely determined or assessed.

Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3

Eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist für die Durchführung des oben beschriebenen Bestimmungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Die Vorrichtung beinhaltet die folgenden Einrichtungen als Hardware zur Analyse der Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schich­ ten an den Heterogrenzflächen.A device for determining a thin film multi layer structure according to a third embodiment The present invention is for the implementation of the determination method described above according to the first Embodiment provided. The device includes the following facilities as hardware to analyze the Fluctuations in the composition of the metamorphic layer at the hetero-interfaces.

Die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung gemäß dem dritten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung hat die folgenden Einrich­ tungen.The device shown in FIG. 9 according to the third exemplary embodiment of the invention has the following facilities.

  • (1) Eine Einrichtung 301 zur Messung eines Röntgenstrahl- Beugungsmusters einer zu vermessenden Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur, wobei die Mehrschichtenstruktur eine Mehrzahl von Dünnschichten hat, die periodisch aneinan­ dergefügt oder laminiert sind und metamorphe Schichten enthält, die an den Heterogrenzflächen erzeugt werdend und wobei die Messung durchgeführt wird, so daß auch Interferenzstreifen um einen Satellitendiffraktionspeak erfaßt werden.(1) Means 301 for measuring an X-ray diffraction pattern of a thin-film multilayer structure to be measured, the multilayer structure having a plurality of thin layers periodically joined or laminated and containing metamorphic layers produced at the hetero-interfaces, and wherein the Measurement is carried out so that interference fringes around a satellite diffraction peak are also detected.
  • (2) Eine Einrichtung 302 zur Eingabe von Designstrukturpa­ rametern der Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur.(2) A device 302 for inputting design structure parameters of the thin-film multilayer structure.
  • (3) Eine Einrichtung 303 zum zeitweisen Vorwählen von Zu­ sammensetzungen und Dicken von periodisch aufgebauten metamorphen Schichten unter der Annahme, daß die perio­ dischen metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen in der Mehrschichtenstruktur erzeugt sind.(3) Means 303 for temporarily preselecting compositions and thicknesses of periodically constructed metamorphic layers on the assumption that the periodic metamorphic layers are generated at the hetero-interfaces in the multilayer structure.
  • (4) Eine Einrichtung 304a zum zeitweisen Vorwählen von Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schichten, von denen angenommen wird, daß sie an den entsprechenden Heterogrenzflächen der Design-Mehr­ schichtenstruktur erzeugt sind, unter der Annahme, daß die metamorphen Schichten Abweichungen von einer später beschriebenen mittleren Zusammensetzung aufweisen.(4) A device 304a for temporarily preselecting fluctuations in the composition of the metamorphic layers, which are assumed to be generated at the corresponding hetero-interfaces of the design multilayer structure, on the assumption that the metamorphic layers deviate from one later have described average composition.
  • (5) Eine Einrichtung 305 zur Berechnung eines Röntgen­ strahl-Beugungsmusters einer vorgegebenen Dünnschicht- Mehrschichtenstruktur, die bestimmt wurde durch Vorein­ stellen von Parametern beinhaltend Zusammensetzungen und Dicken der periodisch laminierten und die Mehr­ schichtenstruktur bildenden Dünnschichten, mittlere Zu­ sammensetzungen und Dicken der periodischen metamorphen Schichten und Schwankungen der Zusammensetzung der me­ tamorphen Schichten, wobei die Berechnung auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie erfolgt. (5) Means 305 for calculating an X-ray diffraction pattern of a given thin-film multilayer structure determined by presetting parameters including compositions and thicknesses of the periodically laminated and multilayered thin films, average compositions and thicknesses of the periodic metamorphic layers and fluctuations in the composition of the metamorphic layers, the calculation being carried out on the basis of dynamic diffraction theory.
  • (6) Eine Einrichtung 306 zum Vergleichen des gemessenen Röntgenstrahl-Beugungsmusters mit dem Röntgenstrahl- Beugungsmuster, das auf der Basis der dynamischen Dif­ fraktionstheorie berechnet wurde.(6) Means 306 for comparing the measured X-ray diffraction pattern with the X-ray diffraction pattern calculated based on dynamic diffraction theory.

Des weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß an die Einrichtung 303 zur zeitweisen Vorwahl von Zu­ sammensetzungen und Dicken der metamorphen Schichten ein Signal abgegeben wird, um die Einrichtung dazu zu veranlas­ sen, nochmals Zusammensetzungen und Dicken der metamorphen Schichten mittels einer Routine R1 vorzugeben, wenn die Zu­ sammensetzungen und Dicken der periodischen metamorphen Schichten vorgewählt sind, die Schwankungen in der Zusam­ mensetzung der metamorphen Schichten nicht vorgewählt sind und die Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Sa­ tellitendiffraktionspeaks des gemessenen Beugungsmusters nicht mit den Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satellitendiffraktionspeaks des berechneten Beugungsmusters übereinstimmen.Furthermore, in this exemplary embodiment it is provided that a signal is emitted to the device 303 for the temporary preselection of compositions and thicknesses of the metamorphic layers, in order to cause the device to specify compositions and thicknesses of the metamorphic layers again by means of a routine R1. when the compositions and thicknesses of the periodic metamorphic layers are preselected, the fluctuations in the composition of the metamorphic layers are not preselected and the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern do not match the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction pattern of the calculated .

Des weiteren werden die Zusammensetzungen und Dicken der vorgewählten periodischen metamorphen Schichten bei der oben beschriebenen Berechnung als mittlere Zusammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten in der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt, und danach wird an die Einrichtung 304a zur zeitweisen Voreinstellung von Schwankungen der Zusammensetzung der metamorphen Schichten ein Signal abgegeben, um diese Einrichtung zu veranlassen, die Zusammensetzungsschwankungen der metamorphen Schichten mittels der Routine R2 voreinzustellen, wenn die Zusammen­ setzungen und die Dicken der periodischen metamorphen Schichten vorgewählt sind, die Schwankungen in der Zusam­ mensetzung der metamorphen Schichten nicht vorgewählt sind und die Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Sa­ tellitendiffraktionspeaks des gemessenen Beugungsmusters mit den Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Sa­ tellitendiffraktionspeaks des berechneten Beugungsmusters übereinstimmen.Furthermore, the compositions and thicknesses of the preselected periodic metamorphic layers in the calculation described above are set as the average composition and thickness of the metamorphic layers in the thin-layer multilayer structure to be measured, and then the device 304a for temporarily presetting fluctuations in the composition of the a signal is emitted to metamorphic layers in order to cause this device to preset the fluctuations in the composition of the metamorphic layers by means of the routine R2, if the compositions and the thicknesses of the periodic metamorphic layers are preselected, the fluctuations in the composition of the metamorphic layers are not preselected and the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern match the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the calculated diffraction pattern en.

Des weiteren ist vorgesehen, an die Einrichtung 304a zur zeitweisen Voreinstellung von Schwankungen in der Zusammen­ setzung der metamorphen Schichten ein Signal abzugeben, um die Einrichtung zu veranlassen, mittels Routine R2 nochmals die Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schichten vorzugeben, wenn die Zusammensetzungen und Dicken der vorgewählten periodischen metamorphen Schichten als mittlere Zusammensetzung und Dicke der metamorphen Schich­ ten in der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruk­ tur gesetzt sind, die Schwankungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schichten vorgegeben sind, die Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satellitendiffraktions­ peaks des gemessenen Beugungsmusters übereinstimmen mit den Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satelliten­ diffraktonspeaks des gemessenen Beugungsmusters und wenn die Interferenzstreifen um den Satellitenpeak des gemesse­ nen Beugungsmusters nicht mit den Interferenzstreifen um den Satellitenpeak des berechneten Beugungsmusters überein­ stimmen.Furthermore, it is provided to give a signal to the device 304 a for temporarily presetting fluctuations in the composition of the metamorphic layers in order to cause the device to again specify the fluctuations in the composition of the metamorphic layers by means of routine R2 if the compositions and Thicknesses of the preselected periodic metamorphic layers are set as the mean composition and thickness of the metamorphic layers in the thin-layer multilayer structure to be measured, fluctuations in the composition of the metamorphic layers are specified, the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern match the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern and if the interference fringes around the satellite peak of the measured diffraction pattern do not match the interference fringes around the satellite match the peak of the calculated diffraction pattern.

Des weiteren werden die vorgegebenen Zusammensetzungsschwan­ kungen der periodischen metamorphen Schichten, die zur Be­ rechnung des Beugungsmusters verwendet werden, als Schwan­ kungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schicht der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt, wenn die Zusammensetzungen und Dicken der periodischen me­ tamorphen Schichten als mittlere Zusammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten der zu vermessenden Dünnschicht- Mehrschichtenstruktur gesetzt sind, die Zusammensetzungs­ schwankungen der metamorphen Schichten vorgewählt sind, die Positionen des Hauptbeugungspeaks und des Satellitenbeu­ gungspeaks des gemessenen Beugungsmusters mit den Positio­ nen des Hauptbeugungspeaks und des Satellitenbeugungspeaks des berechneten Beugungsbildes übereinstimmen und wenn die Interferenzstreifen um den Satellitenpeak des gemessenen Beu­ gungsmusters übereinstimmen mit den Interferenzstreifen um den Satellitenpeak des berechneten Beugungsmusters.Furthermore, the given composition swan of the periodic metamorphic layers used for loading diffraction pattern can be used as a swan changes in the composition of the metamorphic layer of the set to be measured thin-layer multilayer structure, if the compositions and thicknesses of the periodic me tamorphic layers as the average composition and thickness of the metamorphic layers of the thin layer to be measured Multilayer structure are set, the composition fluctuations in the metamorphic layers that are selected Main diffraction peak and satellite beu positions diffraction peaks of the measured diffraction pattern with the positions the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the calculated diffraction pattern and if the  Interference fringes around the satellite peak of the measured Beu pattern coincide with the interference fringes the satellite peak of the calculated diffraction pattern.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung kann die Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur durch ein Bestimmungs- oder Bewertungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel automatisch bestimmt werden.According to the third embodiment of the present Er can find the thin-layer multilayer structure a determination or evaluation procedure according to the first Embodiment can be determined automatically.

Ausführungsbeispiel 4Embodiment 4

Eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbei­ spiel vorgesehen. Diese Vorrichtung hat die folgenden Hard­ ware-Einrichtungen zur Analyse der Dickenschwankungen der metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen.A device for determining a thin film multi layer structure according to a fourth embodiment of the present invention is for performing the above described method according to the second embodiment game provided. This device has the following hard goods facilities for analyzing the thickness fluctuations of the metamorphic layers on the hetero-interfaces.

Die Vorrichtung gemäß dem in Fig. 10 gezeigten vierten Aus­ führungsbeispiel beinhaltet die folgenden Einrichtungen.The apparatus according to the fourth embodiment shown in FIG. 10 includes the following facilities.

  • (1) Eine Einrichtung 301 zur Messung eines Röntgenstrahl- Beugungsmusters einer zu vermessenden Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur, wobei die Mehrschichtenstruktur eine Mehrzahl von Dünnschichten hat, die periodisch aneinan­ dergefügt oder laminiert sind und metamorphe Schichten enthält, die an den Heterogrenzflächen erzeugt werden und wobei die Messung durchgeführt wird, so daß auch Interferenzstreifen um einen Satellitendiffraktionspeak erfaßt werden.(1) Means 301 for measuring an X-ray diffraction pattern of a thin-film multilayer structure to be measured, the multilayer structure having a plurality of thin layers periodically joined or laminated and containing metamorphic layers generated at the hetero-interfaces, and wherein the Measurement is carried out so that interference fringes around a satellite diffraction peak are also detected.
  • (2) Eine Einrichtung 302 zur Eingabe von Designstrukturpa­ rametern der Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur.(2) A device 302 for inputting design structure parameters of the thin-film multilayer structure.
  • (3) Eine Einrichtung 303 zum zeitweisen Vorwählen von Zu­ sammensetzungen und Dicken von periodisch aufgebauten metamorphen Schichten unter der Annahme, daß die perio­ dischen metamorphen Schichten an den Heterogrenzflächen in der Mehrschichtenstruktur erzeugt sind.(3) Means 303 for temporarily preselecting compositions and thicknesses of periodically constructed metamorphic layers on the assumption that the periodic metamorphic layers are generated at the hetero-interfaces in the multilayer structure.
  • (4) Eine Einrichtung 304b zum zeitweisen Vorwählen von Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schichten, von denen angenommen wird, daß sie an den entsprechen­ den Heterogrenzflächen in der Design-Mehrschichten­ struktur erzeugt sind, unter der Annahme, daß die meta­ morphen Schichten Abweichungen von einer später be­ schriebenen mittleren Dicke aufweisen.(4) Means 304 b for temporarily preselecting fluctuations in the thickness of the metamorphic layers, which are assumed to be generated at the corresponding hetero-interfaces in the design multilayer structure, on the assumption that the metamorphic layers are deviations have a later described average thickness.
  • (5) Eine Einrichtung 305 zur Berechnung eines Röntgen­ strahl-Beugungsmusters von einer vorgegebenen Dünn­ schicht-Mehrschichtenstruktur, die bestimmt wurde durch Voreinstellen von Parametern beinhaltend Zusammenset­ zungen und Dicken der periodisch laminierten und die Mehrschichtenstruktur bildenden Dünnschichten, mittlere Zusammensetzungen und Dicken der periodischen metamor­ phen Schichten und Schwankungen der Dicke der metamor­ phen Schichten, wobei die Berechnung auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie erfolgt.(5) A device 305 for calculating an X-ray diffraction pattern from a given thin-film multilayer structure, which was determined by presetting parameters including compositions and thicknesses of the periodically laminated thin films and the multilayer structure, mean compositions and thicknesses of the periodic metamorphs Layers and fluctuations in the thickness of the metamorphic layers, the calculation being based on dynamic diffraction theory.
  • (6) Eine Einrichtung 306 zum Vergleichen des gemessenen Röntgenstrahl-Beugungsmusters mit dem Röntgenstrahl- Beugungsmuster, das auf der Basis der dynamischen Dif­ fraktionstheorie berechnet wurde.(6) Means 306 for comparing the measured X-ray diffraction pattern with the X-ray diffraction pattern calculated based on dynamic diffraction theory.

Des weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß an die Einrichtung 303 zur zeitweisen Vorwahl von Zu­ sammensetzungen und Dicken der metamorphen Schichten ein Signal abgegeben wird, um die Einrichtung dazu zu veranlas­ sen, nochmals Zusammensetzungen und Dicken der metamorphen Schichten mittels einer Routine R1 vorzugeben, wenn die Zu­ sammensetzungen und Dicken der periodischen metamorphen Schichten vorgewählt sind, die Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schichten nicht vorgewählt sind und die Po­ sitionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satellitendif­ fraktionspeaks des gemessenen Beugungsmusters nicht mit den Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satelliten­ diffraktionspeaks des berechneten Beugungsmusters überein­ stimmen.Furthermore, in this exemplary embodiment it is provided that a signal is emitted to the device 303 for the temporary preselection of compositions and thicknesses of the metamorphic layers, in order to cause the device to specify compositions and thicknesses of the metamorphic layers again by means of a routine R1. if the compositions and thicknesses of the periodic metamorphic layers are preselected, the fluctuations in the thickness of the metamorphic layers are not preselected and the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern do not match the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the calculated diffraction pattern to match.

Des weiteren werden die Zusammensetzungen und Dicken der vorgewählten periodischen metamorphen Schichten bei der oben beschriebenen Berechnung als mittlere Zusammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten in der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt, und danach wird an die Einrichtung 304b zur zeitweisen Voreinstellung von Schwankungen der Dicke der metamorphen Schichten ein Signal abgegeben, um diese Einrichtung zu veranlassen, die Dicken­ schwankungen der metamorphen Schichten mittels der Routine R2 voreinzustellen, wenn die Zusammensetzungen und die Dicken der periodischen metamorphen Schichten vorgewählt sind, die Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schichten nicht vorgewählt sind und die Positionen des Hauptdiffrak­ tionspeaks und des Satellitendiffraktionspeaks des gemesse­ nen Beugungsmusters mit den Positionen des Hauptdiffrakti­ onspeaks und des Satellitendiffraktionspeaks des berechne­ ten Beugungsmusters übereinstimmen.Furthermore, the compositions and thicknesses of the preselected periodic metamorphic layers in the calculation described above are set as the average composition and thickness of the metamorphic layers in the thin-layer multilayer structure to be measured, and the device 304 b is then used to temporarily preset fluctuations in the thickness of the a signal is sent to metamorphic layers to cause this device to preset the thickness fluctuations of the metamorphic layers using routine R2, when the compositions and the thicknesses of the periodic metamorphic layers are preselected, the fluctuations in the thickness of the metamorphic layers are not preselected and that Positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern match the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the calculated diffraction pattern.

Des weiteren ist vorgesehen, an die Einrichtung 304b zur zeitweisen Voreinstellung von Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schichten ein Signal abzugeben, um die Einrich­ tung zu veranlassen, mittels Routine R2 nochmals die Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schichten vorzu­ geben, wenn die Zusammensetzungen und Dicken der vorgewähl­ ten periodischen metamorphen Schichten als mittlere Zusam­ mensetzung und Dicke der metamorphen Schichten in der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt sind, die Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schich­ ten vorgegeben sind, die Positionen des Hauptdiffraktions­ peaks und des Satellitendiffraktionspeaks des gemessenen Beugungsmusters übereinstimmen mit den Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satellitendiffraktonspeaks des gemessenen Beugungsmusters, und wenn die Interferenz­ streifen um den Satellitenpeak des gemessenen Beugungsmu­ sters nicht mit den Interferenzstreifen um den Satelliten­ peak des berechneten Beugungsmusters übereinstimmen.Furthermore, it is provided to send a signal to the device 304 b for temporarily presetting fluctuations in the thickness of the metamorphic layers in order to cause the device to again specify the fluctuations in the thickness of the metamorphic layers by means of routine R2 when the compositions and thicknesses of the preselected periodic metamorphic layers are set as the average composition and thickness of the metamorphic layers in the thin-layer multilayer structure to be measured, the fluctuations in the thickness of the metamorphic layers are predetermined, the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern agree with the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the measured diffraction pattern, and if the interference streaks around the satellite peak of the measured diffraction pattern does not match the interference fringes around the satellite peak of the calculated B matching pattern.

Des weiteren werden die vorgegebenen Zusammensetzungsschwan­ kungen der periodischen metamorphen Schichten, die zur Be­ rechnung des Beugungsmusters verwendet werden als Schwan­ kungen in der Zusammensetzung der metamorphen Schicht, bei der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur ge­ setzt, wenn die Zusammensetzungen und Dicken der periodi­ schen metamorphen Schichten als mittlere Zusammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten bei der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur gesetzt sind, die Dicken­ schwankungen der metamorphen Schichten vorgewählt sind, die Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satelliten­ diffraktionspeaks des gemessenen Beugungsmusters mit den Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satelliten­ diffraktionspeaks des berechneten Beugungsbildes überein­ stimmen und wenn die Interferenzstreifen um den Satelliten­ peak des gemessenen Beugungsmusters übereinstimmen mit den Interferenzstreifen um den Satellitenpeak des berechneten Beugungsmusters.Furthermore, the given composition swan of the periodic metamorphic layers used for loading diffraction pattern can be used as a swan changes in the composition of the metamorphic layer the thin-film multilayer structure to be measured sets when the compositions and thicknesses of the periodi metamorphic layers as a medium composition and thickness of the metamorphic layers in the one to be measured Thin-layer multilayer structure are set, the thicknesses fluctuations in the metamorphic layers that are selected Main diffraction peak and satellite positions diffraction peaks of the measured diffraction pattern with the Main diffraction peak and satellite positions diffraction peaks of the calculated diffraction pattern agree and if the interference fringes around the satellite peak of the measured diffraction pattern agree with the Interference fringes around the satellite peak of the calculated Diffraction pattern.

Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur durch ein Bestimmungs- oder Bewertungsverfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel automatisch bestimmt werden.According to a fourth embodiment of the present Invention can pass through the thin film multilayer structure a determination or evaluation procedure according to the second Embodiment can be determined automatically.

Claims (2)

1. Verfahren zur Bestimmung einer Dünnschicht-Mehrschich­ tenstruktur (Fig. 7) mit den Schritten:
  • a) Messen eines Röntgenstrahl-Beugungsmusters einer zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur, wobei die Mehrschichtenstruktur eine Vielzahl von Dünnschich­ ten enthält, die in periodischer Abfolge zusammengefügt sind und metamorphe Schichten enthält, die an Hetero­ grenzflächen erzeugt sind, wobei die Messung derart durchgeführt wird, daß auch Röntgenstrahl-Interferenz­ streifen um einen Satellitendiffraktionspeak (S1) er­ faßt werden;
  • b) Berechnen eines Röntgenstrahl-Beugungsmusters auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie (S2, S6) aus einer vorgewählten Mehrschichtenstruktur, die unter der Annahme erhalten wird, daß periodische metamorphe Schichten mit vorgewählten Zusammensetzungen und Dicken an den entsprechenden Heterogrenzflächen der Mehr­ schichtenstruktur erzeugt werden;
  • c) Vergleichen der Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satellitendiffraktionspeaks des nach Schritt a) gemessenen Röntgenstrahl-Beugungsmusters mit denjeni­ gen des Röntgenstrahl-Beugungsmusters, das auf der Ba­ sis der dynamischen Diffraktionstheorie (S7) nach Schritt b) berechnet wurde;
  • d) Wiederholung der Berechnung nach Schritt b) mit abgeän­ derten Zusammensetzungen und Dicken der vorgewählten periodischen metamorphen Schichten, sofern die Positio­ nen der zwei gemessenen und berechneten Peaks nicht übereinstimmen;
  • e) Wiederholung des Vergleichs nach Schritt c);
  • f) Setzen der Zusammensetzungen und Dicken der periodi­ schen metamorphen Schichten, die bei den oben beschrie­ benen Berechnungen vorgewählt wurden, als mittlere Zu­ sammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten in der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur, wenn die Positionen der zwei Peaks des gemessenen Rönt­ genstrahl-Beugungsmusters übereinstimmen mit denjenigen des berechneten Röntgenstrahl-Beugungsmusters;
  • g) Berechnen eines Röntgenstrahl-Beugungsmusters auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie aus einer vorgewählten Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur, bei der davon ausgegangen wird, daß die an den entsprechenden Heterogrenzflächen erzeugten metamorphen Schichten vor­ gewählte Schwankungen in der Zusammensetzung mit Bezug zu einer mittleren Zusammensetzung der metamorphen Schichten aufweisen (S12);
  • h) Vergleich der Röntgenstrahl-Interferenzstreifen um den Satellitendiffraktionspeak des nach Schritt a) gemesse­ nen Röntgenstrahl-Beugungsmusters aus der Dünnschicht- Mehrschichtenstruktur mit denjenigen des Röntgenstrahl- Beugungsmusters, das auf der Basis der dynamischen Dif­ fraktionstheorie aus der vorgewählten Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur nach Schritt g) berechnet wurde (S13);
  • i) Wiederholung der Berechnung der Röntgenstrahl-Beugungs­ muster nach Schritt g), sofern die gemessenen und be­ rechneten Interferenzstreifen nicht übereinstimmen;
  • j) Wiederholung des Vergleichs des gemessenen Röntgen­ strahl-Beugungsmusters mit dem berechneten Röntgen­ strahl-Beugungsmuster nach Schritt h) (S13);
  • k) Setzen der bei der Berechnung nach Schritt g) gewählten Schwankungen in der Zusammensetzung der periodischen metamorphen Schichten als die tatsächlichen Schwankun­ gen in der Zusammensetzung der metamorphen Schichten der zu vermessenden Mehrschichtenstruktur, wenn die In­ terferenzstreifen um den Satellitenpeak des gemessenen Röntgenstrahl-Beugungsmusters übereinstimmen mit denje­ nigen des berechneten Röntgenstrahl-Beugungsmusters (S15a).
1. Method for determining a thin-layer multilayer structure ( FIG. 7) with the steps:
  • a) measuring an X-ray diffraction pattern of a thin-film multilayer structure to be measured, the multilayer structure containing a plurality of thin layers which are joined together in a periodic sequence and contain metamorphic layers which are produced at hetero-interfaces, the measurement being carried out in such a way that X-ray interference streaking around a satellite diffraction peak (S1) can be detected;
  • b) calculating an X-ray diffraction pattern based on the dynamic diffraction theory (S2, S6) from a preselected multilayer structure, which is obtained on the assumption that periodic metamorphic layers with preselected compositions and thicknesses are generated at the corresponding hetero-interfaces of the multilayer structure;
  • c) comparing the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the X-ray diffraction pattern measured after step a) with those of the X-ray diffraction pattern calculated on the basis of the dynamic diffraction theory (S7) after step b);
  • d) repetition of the calculation according to step b) with modified compositions and thicknesses of the preselected periodic metamorphic layers, provided that the positions of the two measured and calculated peaks do not match;
  • e) repetition of the comparison after step c);
  • f) setting the compositions and thicknesses of the periodic metamorphic layers, which were selected in the calculations described above, as the average composition and thickness of the metamorphic layers in the thin-layer multilayer structure to be measured, if the positions of the two peaks of the measured X-ray beam Diffraction pattern match those of the calculated X-ray diffraction pattern;
  • g) Calculation of an X-ray diffraction pattern based on the dynamic diffraction theory from a preselected thin-layer multilayer structure, in which it is assumed that the metamorphic layers produced at the corresponding hetero-interfaces have preselected fluctuations in the composition with reference to an average composition of the metamorphic layers have (S12);
  • h) Comparison of the X-ray interference fringes around the satellite diffraction peak of the X-ray diffraction pattern from the thin-layer multilayer structure measured after step a) with that of the X-ray diffraction pattern, which is based on the dynamic diffraction theory from the preselected thin-layer multilayer structure after step g ) was calculated (S13);
  • i) repetition of the calculation of the X-ray diffraction pattern after step g) if the measured and calculated interference fringes do not match;
  • j) repeating the comparison of the measured X-ray diffraction pattern with the calculated X-ray diffraction pattern after step h) (S13);
  • k) setting the fluctuations in the composition of the periodic metamorphic layers selected in the calculation according to step g) as the actual fluctuations in the composition of the metamorphic layers of the multilayer structure to be measured if the interference fringes around the satellite peak of the measured X-ray diffraction pattern match those of the calculated X-ray diffraction pattern (S15a).
2. Verfahren zur Bestimmung einer Dünnschicht-Mehrschich­ tenstruktur (Fig. 8), mit den Schritten:
  • a) Messen eines Röntgenstrahl-Beugungsmusters einer zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur, wobei die Mehrschichtenstruktur eine Vielzahl von Dünnschich­ ten enthält, die in periodischer Abfolge zusammengefügt sind und metamorphe Schichten enthält, die an Hetero­ grenzflächen erzeugt sind, wobei die Messung derart durchgeführt wird, daß auch Röntgenstrahl-Interferenz­ streifen um einen Satellitendiffraktionspeak (S1) er­ faßt werden;
  • b) Berechnen eines Röntgenstrahl-Beugungsmusters auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie (S2, S6) aus einer vorgewählten Mehrschichtenstruktur, die unter der Annahme erhalten wird, daß periodische metamorphe Schichten mit vorgewählten Zusammensetzungen und Dicken an den entsprechenden Heterogrenzflächen der Mehr­ schichtenstruktur erzeugt werden;
  • c) Vergleichen der Positionen des Hauptdiffraktionspeaks und des Satellitendiffraktionspeaks des nach Schritt a) gemessenen Röntgenstrahl-Beugungsmusters mit denjeni­ gen des Röntgenstrahl-Beugungsmusters, das auf der Ba­ sis der dynamischen Diffraktionstheorie (S7) nach Schritt b) berechnet wurde;
  • d) Wiederholung der Berechnung nach Schritt b) mit abgeän­ derten Zusammensetzungen und Dicken der vorgewählten periodischen metamorphen Schichten, sofern die Positio­ nen der zwei gemessenen und berechneten Peaks nicht übereinstimmen;
  • e) Wiederholung des Vergleichs nach Schritt c);
  • f) Setzen der Zusammensetzungen und Dicken der periodi­ schen metamorphen Schichten, die bei den oben beschrie­ benen Berechnungen vorgewählt wurden, als mittlere Zu­ sammensetzung und Dicke der metamorphen Schichten in der zu vermessenden Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur, wenn die Positionen der zwei Peaks des gemessenen Rönt­ genstrahl-Beugungsmusters übereinstimmen mit denjenigen des berechneten Röntgenstrahl-Beugungsmusters;
  • g) Berechnen eines Röntgenstrahl-Beugungsmusters auf der Basis der dynamischen Diffraktionstheorie aus einer vorgewählten Dünnschicht-Mehrschichtenstruktur, bei der davon ausgegangen wird, daß die an den entsprechenden Heterogrenzflächen erzeugten metamorphen Schichten vorgewählte Schwankungen in der Dicke mit Bezug zu ei­ ner mittleren Dicke der metamorphen Schichten aufweisen (S12);
  • h) Vergleich der Röntgenstrahl-Interferenzstreifen um den Satellitendiffraktionspeak des nach Schritt a) gemesse­ nen Röntgenstrahl-Beugungsmusters aus der Dünnschicht- Mehrschichtenstruktur mit denjenigen des Röntgenstrahl- Beugungsmusters, das auf der Basis der dynamischen Dif­ fraktionstheorie aus der vorgewählten Dünnschicht-Mehr­ schichtenstruktur nach Schritt g) berechnet wurde (S13);
  • i) Wiederholung der Berechnung der Röntgenstrahl-Beugungs­ bilder (S12) nach Schritt g), sofern die gemessenen und berechneten Interferenzstreifen nicht übereinstimmen;
  • j) Wiederholung des Vergleichs des gemessenen Röntgen­ strahl-Beugungsmusters mit dem berechneten Röntgen­ strahl-Beugungsmuster nach Schritt h) (S13);
  • k) Setzen der bei der Berechnung nach Schritt g) vorge­ wählten Schwankungen in der Dicke der periodischen me­ tamorphen Schichten als die tatsächlichen Schwankungen in der Dicke der metamorphen Schichten der zu vermes­ senden Mehrschichtenstruktur, wenn die Interferenz­ streifen um den Satellitenpeak des gemessenen Röntgen­ strahl-Beugungsmusters übereinstimmen mit denjenigen des berechneten Röntgenstrahl-Beugungsmusters (S15b).
2. Method for determining a thin-layer multilayer structure ( FIG. 8), with the steps:
  • a) measuring an X-ray diffraction pattern of a thin-film multilayer structure to be measured, the multilayer structure containing a plurality of thin layers which are joined together in a periodic sequence and contain metamorphic layers which are produced at hetero-interfaces, the measurement being carried out in such a way that X-ray interference streaking around a satellite diffraction peak (S1) can be detected;
  • b) calculating an X-ray diffraction pattern based on the dynamic diffraction theory (S2, S6) from a preselected multilayer structure, which is obtained on the assumption that periodic metamorphic layers with preselected compositions and thicknesses are generated at the corresponding hetero-interfaces of the multilayer structure;
  • c) comparing the positions of the main diffraction peak and the satellite diffraction peak of the X-ray diffraction pattern measured after step a) with those of the X-ray diffraction pattern calculated on the basis of the dynamic diffraction theory (S7) after step b);
  • d) repetition of the calculation according to step b) with modified compositions and thicknesses of the preselected periodic metamorphic layers, provided that the positions of the two measured and calculated peaks do not match;
  • e) repetition of the comparison after step c);
  • f) setting the compositions and thicknesses of the periodic metamorphic layers, which were selected in the calculations described above, as the average composition and thickness of the metamorphic layers in the thin-layer multilayer structure to be measured, if the positions of the two peaks of the measured X-ray beam Diffraction pattern match those of the calculated X-ray diffraction pattern;
  • g) calculating an X-ray diffraction pattern on the basis of the dynamic diffraction theory from a preselected thin-layer multilayer structure, in which it is assumed that the metamorphic layers produced at the corresponding hetero-interfaces have preselected variations in thickness with reference to an average thickness of the metamorphic layers have (S12);
  • h) Comparison of the X-ray interference fringes around the satellite diffraction peak of the X-ray diffraction pattern from the thin-layer multilayer structure measured after step a) with that of the X-ray diffraction pattern, which is based on the dynamic diffraction theory from the preselected thin-layer multilayer structure after step g ) was calculated (S13);
  • i) repeating the calculation of the X-ray diffraction images (S12) after step g), provided that the measured and calculated interference fringes do not match;
  • j) repeating the comparison of the measured X-ray diffraction pattern with the calculated X-ray diffraction pattern after step h) (S13);
  • k) Set the fluctuations in the thickness of the periodic metamorphic layers selected in the calculation according to step g) as the actual fluctuations in the thickness of the metamorphic layers of the multilayer structure to be measured if the interference streaks around the satellite peak of the measured x-ray beam. Diffraction patterns match those of the calculated X-ray diffraction pattern (S15b).
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