JP2009036671A - 膜厚測定方法、及び磁気デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定対象層11と、測定対象層11と異なる電子密度を有するスペーサ層12とが基板Sの上に交互に積層された測定試料10に対してX線を照射して小角度のスキャンを行うことにより測定試料10のX線回折スペクトルを測定する。そして、X線の波長をλ、X線回折スペクトルに基づくn次の回折角をθn、X線回折スペクトルに基づくm次の回折角をθm、スペーサ層12の膜厚をスペーサ膜厚Trとするとき、測定対象層11の対象膜厚Tpを式(1)に基づいて測定する。
【選択図】図1
Description
請求項4に記載の発明によれば、数〜数十原子層の膜厚からなる酸化マグネシウム層の膜厚に関して、汎用性を損なうことなく測定精度を向上できる。
(測定試料)
まず、本実施形態の膜厚測定に用いる多層体としての測定試料10について説明する。図1は、測定試料10を示す側断面図である。
定対象層11の材料や構造に基づく固有の電子密度(以下単に、対象電子密度φpという。)を有する。
次に、本実施形態の膜厚測定方法に用いるX線反射率測定装置(以下単に、XRD装置20という。)について説明する。図3は、XRD装置20を模式的に示す平面図である。図3において、XRD装置20は、X線照射系21、ゴニオメータ22、X線検出器23を有する。
次に、測定試料10とXRD装置20とを用いる膜厚測定方法について以下に説明する。まず、小角領域(0°≦θ≦30°)におけるX線散乱について説明する。図4は、XRD装置20を用いて測定した測定試料10のX線回折スペクトルを示す。
θは、人工格子周期Λ(対象膜厚Tpとスペーサ膜厚Trの加算値)を反映し、また対象電子密度φpとスペーサ電子密度φrの差を反映する。
次に、本実施形態の膜厚測定方法に用いる回折次数について以下に説明する。
X線回折スペクトルにおいて、対象膜厚Tpとスペーサ膜厚Trが同じになる場合、すなわち人工格子周期ΛがΛ=2Tpを満たす場合、偶数の回折次数に対応する回折ピークは消失する。そのため、本実施形態の膜厚測定方法においては、回折次数の正否の判断が適宜行われる。
・測定対象層11:MgO
・測定対象層11の予測膜厚:2nm
・スペーサ層12:Co40Fe40B20
・スペーサ層12の予測膜厚:3nm
・人工格子周期Λ:5nm
次に、実施例を以下に説明する。表3は、上記膜厚測定方法を用いて測定した対象膜厚Tpを示す表である。
・基板S:シリコンウェハ(直径:200mm)
・測定対象層11:MgO(MgOターゲットを用いたスパッタ法)
・測定対象層11の層数:10層
・スペーサ層12:Co40Fe40B20(CoFeBターゲットを用いたスパッタ法)
・スペーサ層12の設定値Tra:3nm
・スペーサ層12の層数:10層
次いで、実施例の測定試料10をXRD装置20に移載してX線回折スペクトルを計測し、回折次数として3次と5次を選択して人工格子周期Λを求めた。
(1)上記実施形態においては、測定対象層11と、測定対象層11と異なる電子密度を有するスペーサ層12とが基板Sの上に交互に積層された測定試料10に対してX線を照射して小角度のスキャンを行うことにより測定試料10のX線回折スペクトルを測定する。そして、X線の波長をλ、X線回折スペクトルに基づくn次の回折角をθn、X線回折スペクトルに基づくm次の回折角をθm、スペーサ層12の膜厚をスペーサ膜厚Trとするとき、測定対象層11の対象膜厚Tpを式(1)に基づいて測定する。
・上記実施形態において、スペーサ層12は、単層構造である。これに限らず、スペーサ層12は、多層構造であっても良い。この際、測定対象層11との間の界面状態を円滑にする層を挟入する構成が好ましい。この構成によれば、X線回折スペクトルから界面状態の荒れ起因するノイズを低減できる。ひいては、対象膜厚Tpの測定精度を、さらに向上することができる。
Claims (5)
- 請求項1に記載の膜厚測定方法であって、
前記スペーサ層の成膜時間を固定し、かつ、前記測定対象層の成膜時間を変更した異なる少なくとも2種類以上の前記多層体の各々のX線回折スペクトルを測定し、
前記各X線回折スペクトルから検出する前記各回折角と式(1)とを用いて前記測定対象層の膜厚の変化量を演算し、前記変化量と前記成膜時間の変更量とを比較することにより前記測定対象層の膜厚を測定することを特徴とする膜厚測定方法。 - 請求項1〜3に記載の膜厚測定方法であって、
前記測定対象層は、酸化マグネシウムからなる層であることを特徴とする膜厚測定方法。 - 基板の上に絶縁障壁層と磁性層とを有する磁気デバイスの製造方法であって、
前記絶縁障壁層の膜厚は、請求項1〜4のいずれか一つに記載の膜厚測定方法に基づいて制御されることを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
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