JP3047563B2 - Ｘ線回折法による膜厚測定方法 - Google Patents
Ｘ線回折法による膜厚測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線回折現象を利用し
て基板上に形成された多結晶の薄膜の厚さを測定する方
法に係り、特には、基板がＸ線を透過するほどに十分に
薄肉である場合に、その薄膜の厚さを精度良く測定する
ことができる技術に関する。
て基板上に形成された多結晶の薄膜の厚さを測定する方
法に係り、特には、基板がＸ線を透過するほどに十分に
薄肉である場合に、その薄膜の厚さを精度良く測定する
ことができる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、シリコン等の基板上に真空蒸着
などによって形成される多結晶の薄膜の厚さをＸ線回折
現象を利用して測定するには、従来、次のような２つの
方法が提案されている。
などによって形成される多結晶の薄膜の厚さをＸ線回折
現象を利用して測定するには、従来、次のような２つの
方法が提案されている。
【０００３】第１の方法は、図５に示すように、基板s
と薄膜lの各々の回折Ｘ線の強度Ｉs、Ｉlを測定して両
者の強度比(＝Ｉl／Ｉs)を求める。そして、予め薄膜ｌ
の厚さtlが既知の試料について、基板sと薄膜ｌの回折
Ｘ線の強度比(＝Ｉl／Ｉs)を測定して得られた図６の関
係に基づいて薄膜lの厚さtlを決定するものである。す
なわち、この方法は、薄膜lの厚さtlが大きくなれば、
それだけ基板sからの回折Ｘ線が薄膜lで吸収されて強度
Ｉsが弱くなるので、これに応じて回折Ｘ線の強度比(＝
Ｉl／Ｉs)が相対的に増加するという現象を利用するも
のである。
と薄膜lの各々の回折Ｘ線の強度Ｉs、Ｉlを測定して両
者の強度比(＝Ｉl／Ｉs)を求める。そして、予め薄膜ｌ
の厚さtlが既知の試料について、基板sと薄膜ｌの回折
Ｘ線の強度比(＝Ｉl／Ｉs)を測定して得られた図６の関
係に基づいて薄膜lの厚さtlを決定するものである。す
なわち、この方法は、薄膜lの厚さtlが大きくなれば、
それだけ基板sからの回折Ｘ線が薄膜lで吸収されて強度
Ｉsが弱くなるので、これに応じて回折Ｘ線の強度比(＝
Ｉl／Ｉs)が相対的に増加するという現象を利用するも
のである。
【０００４】第２の方法は、図７に示すように、薄膜l
についてのある指数の回折Ｘ線の強度Ｉ1と、これより
も高次指数の回折Ｘ線の強度Ｉ2とをそれぞれ測定して
両者の強度比(＝Ｉl2／Ｉl1)を求める。そして、予め薄
膜lの厚さtlが既知の試料について、両者の強度比(＝Ｉ
l2／Ｉl1)を測定して得られた図８の関係に基づいて薄
膜lの厚さtlを決定するものである。すなわち、この方
法は、ある指数のＸ線と、これよりも高次のＸ線とで
は、低次のＸ線ほど薄膜lを通過する行路長が長いの
で、それだけ薄膜lによるＸ線の吸収率が大きくなり、
薄膜lの深いところからのＸ線回折の寄与が少なくな
る。しかも、薄膜lの厚さtlが大きくなる程、低次と高
次のＸ線の薄膜lを通過する間での行路長の差も大きく
なる。したがって、薄膜lの厚さtlが大きくなると、相
対的に強度比(＝Ｉl2／Ｉl1)が増加するという現象を利
用したものである。
についてのある指数の回折Ｘ線の強度Ｉ1と、これより
も高次指数の回折Ｘ線の強度Ｉ2とをそれぞれ測定して
両者の強度比(＝Ｉl2／Ｉl1)を求める。そして、予め薄
膜lの厚さtlが既知の試料について、両者の強度比(＝Ｉ
l2／Ｉl1)を測定して得られた図８の関係に基づいて薄
膜lの厚さtlを決定するものである。すなわち、この方
法は、ある指数のＸ線と、これよりも高次のＸ線とで
は、低次のＸ線ほど薄膜lを通過する行路長が長いの
で、それだけ薄膜lによるＸ線の吸収率が大きくなり、
薄膜lの深いところからのＸ線回折の寄与が少なくな
る。しかも、薄膜lの厚さtlが大きくなる程、低次と高
次のＸ線の薄膜lを通過する間での行路長の差も大きく
なる。したがって、薄膜lの厚さtlが大きくなると、相
対的に強度比(＝Ｉl2／Ｉl1)が増加するという現象を利
用したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１、第２のいずれの方法においても、薄膜lの回折強度
Ｉlを測定すること、および、基板sの厚さが十分に厚い
ことが前提となっている。このため、基板sがＸ線を透
過するほどに十分に薄肉の場合には、次の問題を生じ
る。
１、第２のいずれの方法においても、薄膜lの回折強度
Ｉlを測定すること、および、基板sの厚さが十分に厚い
ことが前提となっている。このため、基板sがＸ線を透
過するほどに十分に薄肉の場合には、次の問題を生じ
る。
【０００６】たとえば、図９に示すように、セルロース
のような薄肉の基板sの表裏面にそれぞれコート材料の
薄膜la，lbを塗布してなる両面コート紙のようなもので
は、表面側から入射されたＸ線は、基板sのＸ線吸収が
少なくてこれを通過するため、表面側の薄膜lの回折強
度Ｉlaを測定する際には、同時に裏面側で回折されたＸ
線の強度Ｉlbも同時に測定することになる。つまり、表
裏面に形成された薄膜la，lbが同一物質で、かつ、基板
sが薄い場合には、表面側の薄膜laからの回折パターン
と、裏面側の薄膜lbの回折パターンとが重なり合う。
のような薄肉の基板sの表裏面にそれぞれコート材料の
薄膜la，lbを塗布してなる両面コート紙のようなもので
は、表面側から入射されたＸ線は、基板sのＸ線吸収が
少なくてこれを通過するため、表面側の薄膜lの回折強
度Ｉlaを測定する際には、同時に裏面側で回折されたＸ
線の強度Ｉlbも同時に測定することになる。つまり、表
裏面に形成された薄膜la，lbが同一物質で、かつ、基板
sが薄い場合には、表面側の薄膜laからの回折パターン
と、裏面側の薄膜lbの回折パターンとが重なり合う。
【０００７】したがって、前述した第１、第２の方法で
は、たとえば表面側に形成された薄膜laの回折強度Ｉla
を測定したい場合でも、Ｘ線検出器で検出される薄膜か
らの回折Ｘ線の強度は、Ｉla＋Ｉlbとなり、裏面側に存
在する薄膜lbからの回折Ｘ線が表面側に存在する薄膜la
からの回折Ｘ線に対する妨害となる。このため、薄膜la
の厚さtlaについて精度良い測定結果が得られない。こ
れは、裏面側に形成された薄膜lbの厚さtlbを測定する
場合も同様である。
は、たとえば表面側に形成された薄膜laの回折強度Ｉla
を測定したい場合でも、Ｘ線検出器で検出される薄膜か
らの回折Ｘ線の強度は、Ｉla＋Ｉlbとなり、裏面側に存
在する薄膜lbからの回折Ｘ線が表面側に存在する薄膜la
からの回折Ｘ線に対する妨害となる。このため、薄膜la
の厚さtlaについて精度良い測定結果が得られない。こ
れは、裏面側に形成された薄膜lbの厚さtlbを測定する
場合も同様である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するためになされたものであって、薄膜からの回
折Ｘ線の強度を測定しなくても、基板からの回折Ｘ線の
強度を測定することでその上に形成された薄膜の厚さを
決定できるようにして、基板がＸ線が透過するほどに薄
肉の場合でも、薄膜の厚さを精度良く決定できること、
さらには、薄肉の基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成さ
れている場合でも、相互の薄膜の影響を受けることな
く、各薄膜の厚さを個別に決定できるようにするもので
ある。
を解決するためになされたものであって、薄膜からの回
折Ｘ線の強度を測定しなくても、基板からの回折Ｘ線の
強度を測定することでその上に形成された薄膜の厚さを
決定できるようにして、基板がＸ線が透過するほどに薄
肉の場合でも、薄膜の厚さを精度良く決定できること、
さらには、薄肉の基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成さ
れている場合でも、相互の薄膜の影響を受けることな
く、各薄膜の厚さを個別に決定できるようにするもので
ある。
【０００９】いま、入射するＸ線が透過するような薄肉
の基板のみ単独で存在する場合(つまり、基板上には薄
膜は何等形成されていない場合)に、その基板からの回
折Ｘ線の強度をＩsとすると、このＩsは、理論上、次式
で与えられることが知られている(「Ａdvances in Ｘra
y Ａnalysis」vol.３２、p２８０参照)。
の基板のみ単独で存在する場合(つまり、基板上には薄
膜は何等形成されていない場合)に、その基板からの回
折Ｘ線の強度をＩsとすると、このＩsは、理論上、次式
で与えられることが知られている(「Ａdvances in Ｘra
y Ａnalysis」vol.３２、p２８０参照)。
【００１０】 Ｉs＝(e2／mc2)2・{Ｉ0・|Fs|2・λ3/(Ｖs2・sinγs)} ・{(１＋cos22θs)/2sin2θs}・{１−exp(−μs・αs・ts)}/(μs・αs) (１) ただし、 αs＝(１／sinγs)＋(１／sinβs) (２) βs＝２θs−γs (３) ここに、 ts：基板の厚さ Ｉs：基板からの回折Ｘ線の強度 e：電子の電荷 m：電子の質量 c：光の速度 Ｉ0：基板への入射Ｘ線の強度 λ：Ｘ線の波長 Ｆs：基板の構造因子 Ｖs：基板の結晶格子の単位胞(Ｕnit cell)の体積 γs：基板に対するＸ線の入射角 2θs：基板からのＸ線の回折角 μs：基板の線吸収係数 である。
【００１１】(１)式の右辺を入射角γsを変えても値の
変わらない定数項と、そうでない変数項とに別けて記述
すると、 Ｉs＝Ｋ・{１−exp(−μs・αs・ts)}／(αs・sinγs) (４) ただし、Ｋは定数で、 Ｋ＝(e2/mc2)2・(Ｉ0・|Fs|2・λ3／Ｖs2)・{(１＋cos22θs)/2sin2θs}/μs となる。
変わらない定数項と、そうでない変数項とに別けて記述
すると、 Ｉs＝Ｋ・{１−exp(−μs・αs・ts)}／(αs・sinγs) (４) ただし、Ｋは定数で、 Ｋ＝(e2/mc2)2・(Ｉ0・|Fs|2・λ3／Ｖs2)・{(１＋cos22θs)/2sin2θs}/μs となる。
【００１２】次に、図１に示すように、基板sの表裏面
にそれぞれ薄膜la，lbが存在するものとし、それぞれ薄
膜la，lbが存在する側からＸ線を入射させたとき、基板
sで回折されたＸ線の強度Ｉsa，Ｉsbを考える。この場
合、基板sからの回折Ｘ線の回折パターンと、薄膜la，l
bからの回折Ｘ線の回折パターンとは各々回折角が異な
るためピークの重なり合いは生じないので、Ｘ線の入射
側とは反対側の面に存在する薄膜の回折Ｘ線が測定の妨
害となることはない。しかし、基板sからの回折Ｘ線
は、それぞれＸ線の入射側の薄膜la，lbによる吸収減衰
の影響を受ける。したがって、基板sからの回折Ｘ線の
強度Ｉsa，Ｉsbは、各々次式で与えられることになる。
にそれぞれ薄膜la，lbが存在するものとし、それぞれ薄
膜la，lbが存在する側からＸ線を入射させたとき、基板
sで回折されたＸ線の強度Ｉsa，Ｉsbを考える。この場
合、基板sからの回折Ｘ線の回折パターンと、薄膜la，l
bからの回折Ｘ線の回折パターンとは各々回折角が異な
るためピークの重なり合いは生じないので、Ｘ線の入射
側とは反対側の面に存在する薄膜の回折Ｘ線が測定の妨
害となることはない。しかし、基板sからの回折Ｘ線
は、それぞれＸ線の入射側の薄膜la，lbによる吸収減衰
の影響を受ける。したがって、基板sからの回折Ｘ線の
強度Ｉsa，Ｉsbは、各々次式で与えられることになる。
【００１３】 Ｉsa＝Ｉs・exp(−μla・αla・tla) (５) Ｉsb＝Ｉs・exp(−μlb・αlb・tlb) (６) ただし、 αla＝(１／sinγa)＋(１／sinβla)、βla＝２θs−γa (７) αlb＝(１／sinγb)＋(１／sinβlb)、βlb＝２θs−γb (８) ここに、 Ｉs：薄膜la，lbが存在しない場合の基板sからの回折Ｘ
線の強度 μla，μlb：各薄膜la，lbの線吸収係数 tla，tlb：各薄膜la，lbの厚さ γa，γb：薄膜la，lbに対するＸ線の入射角 である。
線の強度 μla，μlb：各薄膜la，lbの線吸収係数 tla，tlb：各薄膜la，lbの厚さ γa，γb：薄膜la，lbに対するＸ線の入射角 である。
【００１４】(４)式を(５)，(６)式にそれぞれ代入する
と、 Ｉsa＝[Ｋ・{１−exp(−μs・αs・ts)}／(αs・sinγs)]・exp(−μla・αla・tla) (９) Ｉsb＝[Ｋ・{１−exp(−μs・αs・ts)}／(αs・sinγs)]・exp(−μlb・αlb・tlb) (１０) ここで、各薄膜la，lbの側からＸ線を入射した場合に
は、γs＝γa、γs＝γbとなるので、αs＝αla＝αlb
が(２)，(３)，(７)および(８)式より導かれる。また、
μs，αs，tsは既知であるから、基板sの厚さtsの影響
を除くために、(９)，(１０)式の両辺をそれぞれ{１−e
xp(−μs・αs・ts)}で割ると、 Ｉsa0＝Ｉsa／{１−exp(−μs・αs・ts)} ＝Ｋ・exp(−μla・αla・tla)／(αs・sinγa) ＝Ｋ・exp(−μla・αs・tla)／(αs・sinγa) (１１) 同様に、 Ｉｓｂ０＝Ｉsb／{１−exp(−μs・αs・ts)} ＝Ｋ・exp(−μlb・αlb・tlb)／(αs・sinγb) ＝Ｋ・exp(−μlb・αs・tlb)／(αs・sinγb) (１２) 次に、(１１)，(１２)式について、両辺の対数をとる
と、 ln(Ｉsa0・αs・sinγa)＝−μla・αs・tla＋lnＫ (１３) ln(Ｉsb0・αs・sinγb)＝−μlb・αs・tlb＋lnＫ (１４) ここで、(１３)式の中には他方の薄膜lbの因子は含まれ
ておらず、同様に、(１４)式の中には他方の薄膜laの因
子は含まれていないので、基板sの表裏面にそれぞれ形
成される薄膜la，lbが同一物質の場合でも、互いに異な
る物質の場合でも、いずれも相互の影響を受けない。し
かも、(１３)，(１４)式において、ln(Ｉsa0・αs・sinγ
a)，ln(Ｉsb0・αs・sinγb)と、αla，αlbとの関係につ
いてみると、これらの式は傾きが(−μla・tla)，(−μl
b・tlb)、切片がlnＫの直線となる。
と、 Ｉsa＝[Ｋ・{１−exp(−μs・αs・ts)}／(αs・sinγs)]・exp(−μla・αla・tla) (９) Ｉsb＝[Ｋ・{１−exp(−μs・αs・ts)}／(αs・sinγs)]・exp(−μlb・αlb・tlb) (１０) ここで、各薄膜la，lbの側からＸ線を入射した場合に
は、γs＝γa、γs＝γbとなるので、αs＝αla＝αlb
が(２)，(３)，(７)および(８)式より導かれる。また、
μs，αs，tsは既知であるから、基板sの厚さtsの影響
を除くために、(９)，(１０)式の両辺をそれぞれ{１−e
xp(−μs・αs・ts)}で割ると、 Ｉsa0＝Ｉsa／{１−exp(−μs・αs・ts)} ＝Ｋ・exp(−μla・αla・tla)／(αs・sinγa) ＝Ｋ・exp(−μla・αs・tla)／(αs・sinγa) (１１) 同様に、 Ｉｓｂ０＝Ｉsb／{１−exp(−μs・αs・ts)} ＝Ｋ・exp(−μlb・αlb・tlb)／(αs・sinγb) ＝Ｋ・exp(−μlb・αs・tlb)／(αs・sinγb) (１２) 次に、(１１)，(１２)式について、両辺の対数をとる
と、 ln(Ｉsa0・αs・sinγa)＝−μla・αs・tla＋lnＫ (１３) ln(Ｉsb0・αs・sinγb)＝−μlb・αs・tlb＋lnＫ (１４) ここで、(１３)式の中には他方の薄膜lbの因子は含まれ
ておらず、同様に、(１４)式の中には他方の薄膜laの因
子は含まれていないので、基板sの表裏面にそれぞれ形
成される薄膜la，lbが同一物質の場合でも、互いに異な
る物質の場合でも、いずれも相互の影響を受けない。し
かも、(１３)，(１４)式において、ln(Ｉsa0・αs・sinγ
a)，ln(Ｉsb0・αs・sinγb)と、αla，αlbとの関係につ
いてみると、これらの式は傾きが(−μla・tla)，(−μl
b・tlb)、切片がlnＫの直線となる。
【００１５】したがって、横軸をαs、縦軸をln(Ｉsa0・
αs・sinγa)，ln(Ｉsb0・αs・sinγb)とした各座標上に
αla，αlbの値を変えた場合のln(Ｉsa0・αs・sinγa)，
ln(Ｉsb0・αs・sinγb)の値を複数点プロットし、これら
の各点を結ぶ直線の傾き(−μla・tla)，(−μlb・tlb)を
求めれば、μla，μlbは既知であるから、各薄膜la，lb
の厚さtla，tlbを個別に決定することができる。
αs・sinγa)，ln(Ｉsb0・αs・sinγb)とした各座標上に
αla，αlbの値を変えた場合のln(Ｉsa0・αs・sinγa)，
ln(Ｉsb0・αs・sinγb)の値を複数点プロットし、これら
の各点を結ぶ直線の傾き(−μla・tla)，(−μlb・tlb)を
求めれば、μla，μlbは既知であるから、各薄膜la，lb
の厚さtla，tlbを個別に決定することができる。
【００１６】 本発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、試料に対するＸ線の入射角γを所定の
値に固定する一方、Ｘ線検出器を所定の角度範囲にわた
って走査して、基板sで回折されたＸ線の回折角２θsと
回折強度Ｉsを測定し、前記手順を入射角γを順次変更
して複数回繰り返し、こうして得られた基板sによる回
折強度Ｉsを１−exp(−μs・αs・ts)[ただし、μsは基板
sの線吸収係数、αs＝(１／sinγ)＋(１／sinβs)、βs
＝２θs−γ、tsは基板sの厚さ]で割り算して補正回折
強度Ｉs0を算出し、次に、Ｉs0、sinγ、およびαsの値
に基づいて、αsを横軸に、自然対数ln(Ｉs0・αs・sin
γ)の値を縦軸にして両者の関係をプロットし、プロッ
トした各点を直線近似してその直線の傾きjを求め、こ
の傾きjを薄膜lの線吸収係数μlで割り算して前記薄膜l
の厚さtlを算出するようにしている。
たものであって、試料に対するＸ線の入射角γを所定の
値に固定する一方、Ｘ線検出器を所定の角度範囲にわた
って走査して、基板sで回折されたＸ線の回折角２θsと
回折強度Ｉsを測定し、前記手順を入射角γを順次変更
して複数回繰り返し、こうして得られた基板sによる回
折強度Ｉsを１−exp(−μs・αs・ts)[ただし、μsは基板
sの線吸収係数、αs＝(１／sinγ)＋(１／sinβs)、βs
＝２θs−γ、tsは基板sの厚さ]で割り算して補正回折
強度Ｉs0を算出し、次に、Ｉs0、sinγ、およびαsの値
に基づいて、αsを横軸に、自然対数ln(Ｉs0・αs・sin
γ)の値を縦軸にして両者の関係をプロットし、プロッ
トした各点を直線近似してその直線の傾きjを求め、こ
の傾きjを薄膜lの線吸収係数μlで割り算して前記薄膜l
の厚さtlを算出するようにしている。
【００１７】
【作用】上記方法によれば、試料に対するＸ線の入射角
γを変更した場合の基板sからの回折Ｘ線の強度Ｉsのみ
を測定しており、薄膜lからの回折強度Ｉlは測定因子に
含まれないので、基板がＸ線が透過するほどに薄肉で、
しかも、基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成されている
場合でも、薄膜の相互の影響を受けることなく、各薄膜
の厚さを個別に決定することができる。
γを変更した場合の基板sからの回折Ｘ線の強度Ｉsのみ
を測定しており、薄膜lからの回折強度Ｉlは測定因子に
含まれないので、基板がＸ線が透過するほどに薄肉で、
しかも、基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成されている
場合でも、薄膜の相互の影響を受けることなく、各薄膜
の厚さを個別に決定することができる。
【００１８】
【実施例】図２は、本発明方法を適用する場合のＸ線回
折装置の構成図である。
折装置の構成図である。
【００１９】同図において、１は試料で、この試料１
は、図１に示すように、入射するＸ線が透過するような
薄肉の基板sの表裏面にそれぞれ多結晶の薄膜la，lbが
形成されてなる。２はＸ線管球、３はゴニオメータ、４
は第１ソーラスリット、５は第２ソーラスリット、６は
Ｘ線検出器である。
は、図１に示すように、入射するＸ線が透過するような
薄肉の基板sの表裏面にそれぞれ多結晶の薄膜la，lbが
形成されてなる。２はＸ線管球、３はゴニオメータ、４
は第１ソーラスリット、５は第２ソーラスリット、６は
Ｘ線検出器である。
【００２０】次に、このＸ線回折装置を用いた薄膜la，
lbの厚さtla，tlbを測定する方法について説明する。な
お、ここでは、基板sの表面側の薄膜laの厚さtlaを測定
する方法についのみ述べるが、基板sの裏面側に形成さ
れた薄膜lbの厚さtlbを測定する場合も、その手順は全
く同じである。
lbの厚さtla，tlbを測定する方法について説明する。な
お、ここでは、基板sの表面側の薄膜laの厚さtlaを測定
する方法についのみ述べるが、基板sの裏面側に形成さ
れた薄膜lbの厚さtlbを測定する場合も、その手順は全
く同じである。
【００２１】まず、試料１に対するＸ線の入射角を所定
の値γに固定する。このとき、基板sと薄膜laの入射角
をγs，γaとすると、γa＝γs＝γである。そして、第
２ソーラスリット５とＸ線検出器６とを所定の角度範囲
にわたって走査して、図３に示すように、基板sで回折
されたＸ線の回折角２θsaとその回折強度(積分強度)Ｉ
saを測定する。
の値γに固定する。このとき、基板sと薄膜laの入射角
をγs，γaとすると、γa＝γs＝γである。そして、第
２ソーラスリット５とＸ線検出器６とを所定の角度範囲
にわたって走査して、図３に示すように、基板sで回折
されたＸ線の回折角２θsaとその回折強度(積分強度)Ｉ
saを測定する。
【００２２】次に、試料１に対するＸ線の入射角γを変
更して、上記と同様にして基板sからの回折Ｘ線ピーク
の回折角２θsaと回折強度Ｉsaをそれぞれ測定する。
更して、上記と同様にして基板sからの回折Ｘ線ピーク
の回折角２θsaと回折強度Ｉsaをそれぞれ測定する。
【００２３】以下、上記の手順を所定回数だけ繰り返
す。
す。
【００２４】次に、こうして得られた基板sによる各回
折強度Ｉsaを１−exp(−μs・αs・ts)[ただし、μsは基
板sの線吸収係数、αs＝(１／sinγ)＋(１／sinβsa)、
βsa＝２θsa−γ、tsは基板sの厚さ]で割り算して補正
回折強度Ｉsa0を求める((１１)式に相当)。
折強度Ｉsaを１−exp(−μs・αs・ts)[ただし、μsは基
板sの線吸収係数、αs＝(１／sinγ)＋(１／sinβsa)、
βsa＝２θsa−γ、tsは基板sの厚さ]で割り算して補正
回折強度Ｉsa0を求める((１１)式に相当)。
【００２５】次に、図４に示すように、Ｉsa0、sinγ、
およびαsの値の値に基づいて、αsを横軸に、自然対数
ln(Ｉsa0・αs・sinγ)の値を縦軸にして両者の関係をプ
ロットし、プロットした各点をたとえば最小二乗法等に
より直線近似してその勾配jを求める。
およびαsの値の値に基づいて、αsを横軸に、自然対数
ln(Ｉsa0・αs・sinγ)の値を縦軸にして両者の関係をプ
ロットし、プロットした各点をたとえば最小二乗法等に
より直線近似してその勾配jを求める。
【００２６】続いて、この勾配jを薄膜laの線吸収係数
μlaで割り算する。これにより、薄膜laの厚さtlaが決
定される。
μlaで割り算する。これにより、薄膜laの厚さtlaが決
定される。
【００２７】なお、この実施例では、基板sの表裏面に
それぞれ薄膜la，lbが形成されている場合について説明
したが、基板sの表裏面の片方側にのみ薄膜が形成され
ている場合についても本発明方法を適用することができ
るのは勿論である。
それぞれ薄膜la，lbが形成されている場合について説明
したが、基板sの表裏面の片方側にのみ薄膜が形成され
ている場合についても本発明方法を適用することができ
るのは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線の入射角を変更し
た場合の基板からの回折Ｘ線の強度変化のみを測定して
おり、薄膜で回折したＸ線の強度は測定因子に含まれな
いので、基板がＸ線が透過するほどに薄肉であり、しか
も、基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成されている場合
でも、それらの薄膜の相互の影響を受けることなく、各
薄膜の厚さを個別に精度良く決定することができる。
た場合の基板からの回折Ｘ線の強度変化のみを測定して
おり、薄膜で回折したＸ線の強度は測定因子に含まれな
いので、基板がＸ線が透過するほどに薄肉であり、しか
も、基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成されている場合
でも、それらの薄膜の相互の影響を受けることなく、各
薄膜の厚さを個別に精度良く決定することができる。
【図１】基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成された試料
のＸ線の入射、反射の関係を示す説明図である。
のＸ線の入射、反射の関係を示す説明図である。
【図２】本発明方法を適用する場合のＸ線回折装置の構
成図である。
成図である。
【図３】試料に対するＸ線の入射角を固定してＸ線検出
器のみを所定の角度範囲にわたって走査して得られる基
板と薄膜の各回折パターンを示す説明図である。
器のみを所定の角度範囲にわたって走査して得られる基
板と薄膜の各回折パターンを示す説明図である。
【図４】試料に対するＸ線の入射角を変更して得られた
基板の補正回折強度、Ｘ線入射角および基板と薄膜の各
回折角の関係から薄膜の厚さを決定する場合の説明図で
ある。
基板の補正回折強度、Ｘ線入射角および基板と薄膜の各
回折角の関係から薄膜の厚さを決定する場合の説明図で
ある。
【図５】従来の膜厚測定方法により得られる基板と薄膜
の回折パターンを示す説明図である。
の回折パターンを示す説明図である。
【図６】図５の回折パターンに基づいて薄膜の厚さを決
定する場合の検量線を示す説明図である。
定する場合の検量線を示す説明図である。
【図７】従来の他の膜厚測定方法により得られる薄膜の
低次と高次の各回折パターンを示す説明図である。
低次と高次の各回折パターンを示す説明図である。
【図８】図７の回折パターンに基づいて薄膜の厚さを決
定する場合の検量線を示す説明図である。
定する場合の検量線を示す説明図である。
【図９】基板の表裏面にそれぞれ薄膜が形成された試料
について、従来方法によりその薄膜の厚さを測定する場
合に生じる問題点を指摘するための説明図である。
について、従来方法によりその薄膜の厚さを測定する場
合に生じる問題点を指摘するための説明図である。
s…基板、la，lb…薄膜、tla，tlb…薄膜の厚さ、γa、
γb…Ｘ線の入射角、Ｉsa，Ｉsb…基板からの回折Ｘ線
の強度。
γb…Ｘ線の入射角、Ｉsa，Ｉsb…基板からの回折Ｘ線
の強度。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 15/00 - 15/08 G01N 23/00 - 23/227
Claims (1)
- 【請求項１】 入射するＸ線が透過するような薄肉の基
板(s)上に多結晶の薄膜(l)が形成されてなる試料の前記
薄膜(l)の厚さ(tl)を測定する方法であって、 前記試料に対するＸ線の入射角(γ)を所定の値に固定す
る一方、Ｘ線検出器を所定の角度範囲にわたって走査し
て、基板(s)で回折されたＸ線の回折角(２θs)と回折強
度(Ｉs)を測定し、 前記手順を入射角(γ)を順次変更して複数回繰り返し、 こうして得られた基板(s)による回折強度(Ｉs)を１−ex
p(−μs・αs・ts)[ただし、μsは基板(s)の線吸収係数、
αs＝(１／sinγ)＋(１／sinβs)、βs＝２θs−γ、ts
は基板(s)の厚さ]で割り算して補正回折強度(Ｉs0)を算
出し、 次に、Ｉs0、sinγ、およびαsの値に基づいて、αsを
横軸に、自然対数ln(Ｉs0・αs・sinγ)の値を縦軸にして
両者の関係をプロットし、プロットした各点を直線近似
してその直線の傾き(j)を求め、この傾き(j)を薄膜(l)
の線吸収係数(μl)で割り算して前記薄膜(l)の厚さ(tl)
を算出することを特徴とするＸ線回折法による膜厚測定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275396A JP3047563B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Ｘ線回折法による膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275396A JP3047563B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Ｘ線回折法による膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113322A JPH05113322A (ja) | 1993-05-07 |
| JP3047563B2 true JP3047563B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=17554919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3275396A Expired - Lifetime JP3047563B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Ｘ線回折法による膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3047563B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5831323B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2015-12-09 | 住友金属鉱山株式会社 | 膜厚測定方法 |
| CN117821906B (zh) * | 2024-01-21 | 2024-06-04 | 江苏康美达光学有限公司 | 一种光学镜片镀膜方法 |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP3275396A patent/JP3047563B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05113322A (ja) | 1993-05-07 |
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