JP2009168618A - 薄膜積層体の膜厚計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可干渉距離の長いX線を入射X線1とし、回転台3上に置かれた試料2で鏡面反射されたX線の一部をプリズム6で曲げ、直進したX線とプリズムで曲げられたX線を干渉させ、干渉縞を得る。試料は薄膜積層体であるが試料の一部に、薄膜が無く基板5が露出した部分がある。プリズムで曲げられなかったX線の一部に基板部分で鏡面反射されたX線9を含み、入射角を0.01°から1°の範囲で変えて鏡面反射したX線の干渉縞を測定し、積層膜界面で反射されたX線の位相変化から膜厚を計測する。
【選択図】図1
Description
n=1−(δj+i・βj)=1−{λ/(4π)}2(ξ+i・η)
とすると、
2:試料
3:試料回転台
4:積層膜部分
5:基板部分
6:プリズム
7:物体波
8:参照波
9:基板部分で反射した物体波
10:2次元X線検出器
11:振幅分割型干渉計
12:反射鏡
13:反射X線
14:積層膜部分で反射した物体波
15:基板部分で反射したX線の3周期長
16:積層膜部分で反射したX線の3周期長
17:位相差
18:入射角=θ2における位相差
Claims (10)
- 基板上に薄膜積層体が形成され前記基板が一部露出している試料にX線を入射させ、
前記試料の前記基板部分で鏡面反射したX線を参照波とし、前記試料の前記薄膜積層体及び前記基板部分で鏡面反射したX線を物体波とし、
前記参照波をプリズムで曲げて前記物体波と干渉させ、
前記試料の前記基板部分で鏡面反射した物体波と前記参照波の干渉縞と、前記試料の前記薄膜積層体で鏡面反射した物体波と前記参照波の干渉縞の位相差を測定し、
前記位相差を用いて前記薄膜積層体の膜厚を求める
ことを特徴とする膜厚測定方法。 - 請求項1記載の膜厚測定方法において、前記試料へのX線の入射角を0.01°から1°の範囲で変えることを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項1記載の膜厚測定方法において、前記試料の前記基板部分で鏡面反射した物体波と前記参照波の干渉縞と、前記試料の前記薄膜積層体で鏡面反射した物体波と前記参照波の干渉縞の位置の差より、1周期の差が入射X線の波長であることを利用し、前記薄膜積層体全体の膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項1記載の膜厚測定方法において、前記試料の前記基板部分で鏡面反射した物体波と前記参照波の干渉縞と、前記試料の前記薄膜積層体で鏡面反射した物体波と前記参照波の干渉縞の位置の変化を前記X線の入射角を少なくとも前記薄膜積層体を構成する膜の数プラス1だけ変えて測定し、入射角を変えたときの光路長の変化を干渉縞の位置の移動から解析し、前記薄膜積層体の膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項1記載の膜厚測定方法において、前記薄膜積層体が2μm以下の膜厚の薄膜で構成されている場合、前記試料の前記薄膜積層体表面で鏡面反射したX線と前記薄膜積層体内の界面で鏡面反射したX線との干渉縞の変化を前記X線の入射角を少なくとも前記薄膜積層体を構成する薄膜の数プラス1だけ変えて測定し、入射角を変えたときの光路長の変化を干渉縞の位置の移動から解析し、前記薄膜積層体の膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
- 基板上に薄膜積層体が形成されるとともに前記基板が一部露出している試料と前記試料で反射されたX線を反射する反射鏡を固定した試料回転台を振幅分割型の干渉計内部に配置し、
前記試料の基板部分で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射されたX線を参照波とし、前記試料の前記薄膜積層体及び前記基板部分で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射されたX線を物体波として、両者を干渉させ、
前記試料の基板部分で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射された物体波と前記参照波の干渉縞と、前記試料の薄膜積層体で鏡面反射したのち前記反射体によって鏡面反射された物体波と前記参照波の干渉縞の位相差を測定し、
前記位相差を用いて前記薄膜積層体の膜厚を求める
ことを特徴とする膜厚測定方法。 - 請求項6記載の膜厚測定方法において、前記試料へのX線の入射角を0.01°から1°の範囲で変えることを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項6記載の膜厚測定方法において、前記試料の前記基板部分で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射された物体波と前記参照波の干渉縞と、前記試料の前記薄膜積層体で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射された物体波と前記参照波の干渉縞の位置の差より、1周期の差が入射X線の波長であることを利用し、前記薄膜積層体全体の膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項6記載の膜厚測定方法において、前記試料の前記基板部分で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射された物体波と前記参照波の干渉縞と、前記試料の前記薄膜積層体で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射された物体波と前記参照波の干渉縞の位置の変化を前記X線の入射角を少なくとも前記薄膜積層体を構成する薄膜の数プラス1だけ変えて測定し、入射角を変えたときの光路長の変化を干渉縞の位置の移動から解析し、前記薄膜積層体の膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項6記載の膜厚測定方法において、前記薄膜積層体が2μm以下の膜厚の薄膜で構成されている場合、前記薄膜積層体表面で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射したX線と前記薄膜積層体内の界面で鏡面反射したのち前記反射鏡によって鏡面反射したX線との干渉縞の変化を前記X線の入射角を少なくとも前記薄膜積層体を構成する薄膜の数プラス1だけ変えて測定し、入射角を変えたときの光路長の変化を干渉縞の位置の移動から解析し、前記薄膜積層体の膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
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WO2021142480A1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | Ipg Photonics Corporation | X-ray apparatus and method of monochromatizing x-ray radiation |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0381939A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Hitachi Ltd | 走査干渉電子顕微鏡 |
JPH05322804A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-07 | Hitachi Ltd | X線反射プロファイル測定方法及び装置 |
JPH06194323A (ja) * | 1992-06-17 | 1994-07-15 | Philips Electron Nv | 測定信号処理装置 |
JPH10248833A (ja) * | 1996-03-29 | 1998-09-22 | Hitachi Ltd | 位相コントラストx線撮像装置 |
JP2001083108A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Hitachi Ltd | 積層構造検査法、x線反射率装置および磁気記録再生装置 |
JP2006170791A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Anritsu Corp | X線回折測定解析方法及びプログラム |
JP2007155418A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Tohoku Univ | 干渉縞式膜厚計及び膜厚計測方法 |
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0381939A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Hitachi Ltd | 走査干渉電子顕微鏡 |
JPH05322804A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-07 | Hitachi Ltd | X線反射プロファイル測定方法及び装置 |
JPH06194323A (ja) * | 1992-06-17 | 1994-07-15 | Philips Electron Nv | 測定信号処理装置 |
JPH10248833A (ja) * | 1996-03-29 | 1998-09-22 | Hitachi Ltd | 位相コントラストx線撮像装置 |
JP2001083108A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Hitachi Ltd | 積層構造検査法、x線反射率装置および磁気記録再生装置 |
JP2006170791A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Anritsu Corp | X線回折測定解析方法及びプログラム |
JP2007155418A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Tohoku Univ | 干渉縞式膜厚計及び膜厚計測方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012068180A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Hitachi Ltd | 薄膜積層体検査方法 |
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