JP3373698B2 - Ｘ線分析方法およびｘ線分析装置 - Google Patents
Ｘ線分析方法およびｘ線分析装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、酸化膜を有する試料
に１次Ｘ線を照射して、酸化膜の厚さを求めるＸ線分析
方法およびこれに用いるＸ線分析装置に関するものであ
る。
に１次Ｘ線を照射して、酸化膜の厚さを求めるＸ線分析
方法およびこれに用いるＸ線分析装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、たとえば酸化膜（Ｓi Ｏ2 ）
を有するシリコンウエハについて、その酸化膜の厚さを
測定する方法として、光電子分光法（ＸＰＳ法）や偏光
解析（エリプソメトリ）がある。
を有するシリコンウエハについて、その酸化膜の厚さを
測定する方法として、光電子分光法（ＸＰＳ法）や偏光
解析（エリプソメトリ）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、光電子分光
法では、１０-7Ｐa 程度以下の超高真空を必要とするの
で簡便に測定できず、一方、偏光解析では、４０Å以下
の薄い酸化膜について測定精度が低い。これに対し本願
発明者は、試料に１次Ｘ線を照射して、試料表面で散乱
する１次Ｘ線の強度と試料から発生するシリコンの蛍光
Ｘ線の強度との比を算出すると、その強度比と酸化膜の
厚さとの間に相関関係があることを見出した。
法では、１０-7Ｐa 程度以下の超高真空を必要とするの
で簡便に測定できず、一方、偏光解析では、４０Å以下
の薄い酸化膜について測定精度が低い。これに対し本願
発明者は、試料に１次Ｘ線を照射して、試料表面で散乱
する１次Ｘ線の強度と試料から発生するシリコンの蛍光
Ｘ線の強度との比を算出すると、その強度比と酸化膜の
厚さとの間に相関関係があることを見出した。
【０００４】そこで本発明は、酸化膜を有するシリコン
ウエハについて、前記相関関係に基づいて、酸化膜の厚
さを、非破壊的に、簡便に、かつ正確に測定できるＸ線
分析方法およびＸ線分析装置を提供することを目的とす
るものである。
ウエハについて、前記相関関係に基づいて、酸化膜の厚
さを、非破壊的に、簡便に、かつ正確に測定できるＸ線
分析方法およびＸ線分析装置を提供することを目的とす
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の全反射蛍光Ｘ線分析方法では、まず、既
知で相異なる厚さの酸化膜を有する複数のシリコンウエ
ハを標準試料とし、それらの標準試料に１次Ｘ線として
Ｗ−Ｍα線を照射し、標準試料表面で散乱する１次Ｘ線
の強度および標準試料から発生するシリコンの蛍光Ｘ線
の強度を測定し、それら測定した強度の比を算出し、そ
の強度比と前記既知の酸化膜の厚さとの相関関係を求め
ておく。次に、未知の厚さの酸化膜を有するシリコンウ
エハを測定対象試料とし、その測定対象試料に１次Ｘ線
を照射し、測定対象試料表面で散乱する１次Ｘ線の強度
および測定対象試料から発生するシリコンの蛍光Ｘ線の
強度を測定し、それら測定した強度の比を算出し、その
強度比と前記求めておいた相関関係とに基づいて、測定
対象試料の酸化膜の厚さを求める。
に、請求項１の全反射蛍光Ｘ線分析方法では、まず、既
知で相異なる厚さの酸化膜を有する複数のシリコンウエ
ハを標準試料とし、それらの標準試料に１次Ｘ線として
Ｗ−Ｍα線を照射し、標準試料表面で散乱する１次Ｘ線
の強度および標準試料から発生するシリコンの蛍光Ｘ線
の強度を測定し、それら測定した強度の比を算出し、そ
の強度比と前記既知の酸化膜の厚さとの相関関係を求め
ておく。次に、未知の厚さの酸化膜を有するシリコンウ
エハを測定対象試料とし、その測定対象試料に１次Ｘ線
を照射し、測定対象試料表面で散乱する１次Ｘ線の強度
および測定対象試料から発生するシリコンの蛍光Ｘ線の
強度を測定し、それら測定した強度の比を算出し、その
強度比と前記求めておいた相関関係とに基づいて、測定
対象試料の酸化膜の厚さを求める。
【０００６】上記目的を達成するために、請求項２の全
反射蛍光Ｘ線分析装置は、まず、１次Ｘ線としてＷ−Ｍ
α線を発生させるＸ線源と、１次Ｘ線を照射された試料
表面で散乱する１次Ｘ線の強度および１次Ｘ線を照射さ
れた試料から発生するシリコンの蛍光Ｘ線の強度を測定
する検知手段と、それら測定された強度の比を算出する
演算手段と、既知で相異なる厚さの酸化膜を有する複数
のシリコンウエハである標準試料について、それらの既
知の酸化膜の厚さと前記強度比との相関関係を記憶する
メモリとを備えている。そしてさらに、その記憶された
相関関係に基づき、未知の厚さの酸化膜を有するシリコ
ンウエハである測定対象試料について算出された前記強
度比から、測定対象試料の酸化膜の厚さを求める膜厚判
定手段とを備えている。
反射蛍光Ｘ線分析装置は、まず、１次Ｘ線としてＷ−Ｍ
α線を発生させるＸ線源と、１次Ｘ線を照射された試料
表面で散乱する１次Ｘ線の強度および１次Ｘ線を照射さ
れた試料から発生するシリコンの蛍光Ｘ線の強度を測定
する検知手段と、それら測定された強度の比を算出する
演算手段と、既知で相異なる厚さの酸化膜を有する複数
のシリコンウエハである標準試料について、それらの既
知の酸化膜の厚さと前記強度比との相関関係を記憶する
メモリとを備えている。そしてさらに、その記憶された
相関関係に基づき、未知の厚さの酸化膜を有するシリコ
ンウエハである測定対象試料について算出された前記強
度比から、測定対象試料の酸化膜の厚さを求める膜厚判
定手段とを備えている。
【０００７】
【作用および効果】請求項１のＸ線分析方法、または請
求項２のＸ線分析装置によれば、試料に１次Ｘ線を照射
し、試料表面で散乱する１次Ｘ線の強度と試料から発生
するシリコンの蛍光Ｘ線の強度との比を算出し、その強
度比と酸化膜の厚さとの相関関係に基づいて酸化膜の厚
さを求めるので、超高真空が不要であり、非破壊的に、
簡便に、かつ正確に酸化膜の厚さを測定できる。
求項２のＸ線分析装置によれば、試料に１次Ｘ線を照射
し、試料表面で散乱する１次Ｘ線の強度と試料から発生
するシリコンの蛍光Ｘ線の強度との比を算出し、その強
度比と酸化膜の厚さとの相関関係に基づいて酸化膜の厚
さを求めるので、超高真空が不要であり、非破壊的に、
簡便に、かつ正確に酸化膜の厚さを測定できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。本発明の実施例に用いるＸ線分析装置
は、図１に示すように、まず、１次Ｘ線５を発生させる
Ｘ線源３と、試料７，８（標準試料７または測定対象試
料８を指す。以下同じ）を固定する試料台６と、１次Ｘ
線５を照射された試料７，８表面で散乱する１次Ｘ線９
の強度および１次Ｘ線５を照射された試料７，８から発
生するシリコンの蛍光Ｘ線１０の強度を測定する検知手
段１４とを備えている。Ｘ線源３は、Ｘ線発生器１と分
光結晶または人工多層膜格子からなる分光器２とを有し
ており、検知手段１４は、半導体検出器（ＳＳＤ）のよ
うな検出器１２と多重波高分析器のような分析器１３と
を有している。
ながら説明する。本発明の実施例に用いるＸ線分析装置
は、図１に示すように、まず、１次Ｘ線５を発生させる
Ｘ線源３と、試料７，８（標準試料７または測定対象試
料８を指す。以下同じ）を固定する試料台６と、１次Ｘ
線５を照射された試料７，８表面で散乱する１次Ｘ線９
の強度および１次Ｘ線５を照射された試料７，８から発
生するシリコンの蛍光Ｘ線１０の強度を測定する検知手
段１４とを備えている。Ｘ線源３は、Ｘ線発生器１と分
光結晶または人工多層膜格子からなる分光器２とを有し
ており、検知手段１４は、半導体検出器（ＳＳＤ）のよ
うな検出器１２と多重波高分析器のような分析器１３と
を有している。
【０００９】さらに、本装置は、前記測定された強度の
比を算出する演算手段１５と、既知で相異なる厚さの酸
化膜を有する複数のシリコンウエハである標準試料７に
ついて、それらの既知の酸化膜の厚さと前記強度比との
相関関係を記憶するメモリ１６と、その記憶された相関
関係に基づき、未知の厚さの酸化膜を有するシリコンウ
エハである測定対象試料８について算出された前記強度
比から、測定対象試料８の酸化膜の厚さを求める膜厚判
定手段１７とを備えている。
比を算出する演算手段１５と、既知で相異なる厚さの酸
化膜を有する複数のシリコンウエハである標準試料７に
ついて、それらの既知の酸化膜の厚さと前記強度比との
相関関係を記憶するメモリ１６と、その記憶された相関
関係に基づき、未知の厚さの酸化膜を有するシリコンウ
エハである測定対象試料８について算出された前記強度
比から、測定対象試料８の酸化膜の厚さを求める膜厚判
定手段１７とを備えている。
【００１０】次に、本実施例の動作について説明する。
まず、酸化膜の厚さが既知で、その既知の厚さが相異な
るシリコンウエハを複数用意して、標準試料とし、１枚
ずつ以下のような測定を行う。Ｘ線発生器１から発生さ
せたＸ線４を分光器２により単色化してＷ−Ｍα線５と
し、これを１次Ｘ線５として標準試料７に照射する。こ
の照射により、標準試料７で散乱するＷ−Ｍα線９の強
度と、標準試料７から発生するシリコンの蛍光Ｘ線１０
たとえばＳｉ−Ｋα線１０の強度とを検知手段１４によ
り測定し、それら測定した強度の比を演算手段１５によ
り算出する。この測定および後述する測定対象試料８の
測定において、Ｘ線発生器１、分光器２、試料７，８お
よび検出器１２等のおかれる雰囲気は、従来の蛍光Ｘ線
分析と同様に、数十Ｐa 程度以下の真空またはヘリウム
雰囲気であればよく、超高真空である必要はないので、
簡便に測定できる。また、１次Ｘ線５の照射により、試
料７，８が破壊されることもない。
まず、酸化膜の厚さが既知で、その既知の厚さが相異な
るシリコンウエハを複数用意して、標準試料とし、１枚
ずつ以下のような測定を行う。Ｘ線発生器１から発生さ
せたＸ線４を分光器２により単色化してＷ−Ｍα線５と
し、これを１次Ｘ線５として標準試料７に照射する。こ
の照射により、標準試料７で散乱するＷ−Ｍα線９の強
度と、標準試料７から発生するシリコンの蛍光Ｘ線１０
たとえばＳｉ−Ｋα線１０の強度とを検知手段１４によ
り測定し、それら測定した強度の比を演算手段１５によ
り算出する。この測定および後述する測定対象試料８の
測定において、Ｘ線発生器１、分光器２、試料７，８お
よび検出器１２等のおかれる雰囲気は、従来の蛍光Ｘ線
分析と同様に、数十Ｐa 程度以下の真空またはヘリウム
雰囲気であればよく、超高真空である必要はないので、
簡便に測定できる。また、１次Ｘ線５の照射により、試
料７，８が破壊されることもない。
【００１１】さて、前述したように、本願発明者は、複
数の標準試料７について調べてみると、前記強度比（Ｗ
−Ｍα線の強度／Ｓｉ−Ｋα線の強度）と既知の酸化膜
の厚さとの間に、図２に示すような明確な相関関係があ
ることを見出したので、この相関関係をメモリ１６に記
憶させておく。この相関関係の作成、記憶は、最初に１
回行えばよく、以降の測定対象試料８の酸化膜の厚さを
求めるのに適用できる。
数の標準試料７について調べてみると、前記強度比（Ｗ
−Ｍα線の強度／Ｓｉ−Ｋα線の強度）と既知の酸化膜
の厚さとの間に、図２に示すような明確な相関関係があ
ることを見出したので、この相関関係をメモリ１６に記
憶させておく。この相関関係の作成、記憶は、最初に１
回行えばよく、以降の測定対象試料８の酸化膜の厚さを
求めるのに適用できる。
【００１２】さて次に、未知の厚さの酸化膜を有するシ
リコンウエハを測定対象試料８とし、図１に示すように
前記標準試料７と同様に、Ｗ−Ｍα線５を照射し、測定
対象試料８表面で散乱するＷ−Ｍα線９の強度および測
定対象試料８から発生するＳｉ−Ｋα線１０の強度を検
知手段１４により測定し、それら測定した強度の比を演
算手段１５により算出する。この強度比がたとえば３で
あったとすると、膜厚判定手段１７により、メモリ１６
に記憶された図２の相関関係に基づき、強度比３から、
測定対象試料８の酸化膜の厚さが１４Åと求められる。
本実施例では、図２に示すように、前記強度比が酸化膜
の厚さに敏感に対応して変化することに基づいて、測定
対象試料８の酸化膜の厚さを求めるので、酸化膜が４０
Å以下の薄いものであっても、正確に厚さが求められ
る。
リコンウエハを測定対象試料８とし、図１に示すように
前記標準試料７と同様に、Ｗ−Ｍα線５を照射し、測定
対象試料８表面で散乱するＷ−Ｍα線９の強度および測
定対象試料８から発生するＳｉ−Ｋα線１０の強度を検
知手段１４により測定し、それら測定した強度の比を演
算手段１５により算出する。この強度比がたとえば３で
あったとすると、膜厚判定手段１７により、メモリ１６
に記憶された図２の相関関係に基づき、強度比３から、
測定対象試料８の酸化膜の厚さが１４Åと求められる。
本実施例では、図２に示すように、前記強度比が酸化膜
の厚さに敏感に対応して変化することに基づいて、測定
対象試料８の酸化膜の厚さを求めるので、酸化膜が４０
Å以下の薄いものであっても、正確に厚さが求められ
る。
【００１３】なお、試料７，８のシリコンウエハ基板
（酸化膜よりも下の部分）から発生するシリコンの蛍光
Ｘ線１０たとえばＳｉ−Ｋα線１０は、本実施例の測定
においてバックグラウンドとなるので、その発生を抑制
するために、１次Ｘ線５の試料７，８への入射角φ（図
１）を０．５度以下に設定し、１次Ｘ線５の大部分を試
料７，８表面で反射させて反射Ｘ線１１とする、いわゆ
る全反射蛍光Ｘ線分析による。
（酸化膜よりも下の部分）から発生するシリコンの蛍光
Ｘ線１０たとえばＳｉ−Ｋα線１０は、本実施例の測定
においてバックグラウンドとなるので、その発生を抑制
するために、１次Ｘ線５の試料７，８への入射角φ（図
１）を０．５度以下に設定し、１次Ｘ線５の大部分を試
料７，８表面で反射させて反射Ｘ線１１とする、いわゆ
る全反射蛍光Ｘ線分析による。
【図１】本発明の一実施例に用いるＸ線分析装置を示す
概略側面図である。
概略側面図である。
【図２】本発明で求め、用いる相関関係の一例を示す図
である。
である。
３…Ｘ線源、５…１次Ｘ線、７…標準試料、８…測定対
象試料、９…試料表面で散乱する１次Ｘ線、１０…試料
から発生するシリコンの蛍光Ｘ線、１４…検知手段、１
５…演算手段、１６…メモリ、１７…膜厚判定手段。
象試料、９…試料表面で散乱する１次Ｘ線、１０…試料
から発生するシリコンの蛍光Ｘ線、１４…検知手段、１
５…演算手段、１６…メモリ、１７…膜厚判定手段。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭54−86367（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−157652（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−206240（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−103919（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−19844（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 23/223
Claims (2)
- 【請求項１】 既知で相異なる厚さの酸化膜を有する複
数のシリコンウエハを標準試料とし、それらの標準試料
に１次Ｘ線としてＷ−Ｍα線を照射し、 標準試料表面で散乱する１次Ｘ線の強度および標準試料
から発生するシリコンの蛍光Ｘ線の強度を測定し、それ
ら測定した強度の比を算出し、その強度比と前記既知の
酸化膜の厚さとの相関関係を求めておき、 未知の厚さの酸化膜を有するシリコンウエハを測定対象
試料とし、その測定対象試料に１次Ｘ線を照射し、 測定対象試料表面で散乱する１次Ｘ線の強度および測定
対象試料から発生するシリコンの蛍光Ｘ線の強度を測定
し、それら測定した強度の比を算出し、その強度比と前
記求めておいた相関関係とに基づいて、測定対象試料の
酸化膜の厚さを求める全反射蛍光Ｘ線分析方法。 - 【請求項２】 １次Ｘ線としてＷ−Ｍα線を発生させる
Ｘ線源と、 １次Ｘ線を照射された試料表面で散乱する１次Ｘ線の強
度および１次Ｘ線を照射された試料から発生するシリコ
ンの蛍光Ｘ線の強度を測定する検知手段と、 それら測定された強度の比を算出する演算手段と、 既知で相異なる厚さの酸化膜を有する複数のシリコンウ
エハである標準試料について、それらの既知の酸化膜の
厚さと前記強度比との相関関係を記憶するメモリと、 その記憶された相関関係に基づき、未知の厚さの酸化膜
を有するシリコンウエハである測定対象試料について算
出された前記強度比から、測定対象試料の酸化膜の厚さ
を求める膜厚判定手段とを備えた全反射蛍光Ｘ線分析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17028795A JP3373698B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | Ｘ線分析方法およびｘ線分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17028795A JP3373698B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | Ｘ線分析方法およびｘ線分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338819A JPH08338819A (ja) | 1996-12-24 |
| JP3373698B2 true JP3373698B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=15902159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17028795A Expired - Fee Related JP3373698B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | Ｘ線分析方法およびｘ線分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3373698B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7420163B2 (en) * | 2005-04-29 | 2008-09-02 | Revera Incorporated | Determining layer thickness using photoelectron spectroscopy |
| JP5149490B2 (ja) * | 2005-06-20 | 2013-02-20 | インモビリーエンゲゼルシャフト・ヘルムート・フィッシャー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニイ・カーゲー | 較正基準 |
| JP5524663B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2014-06-18 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 蛍光ｘ線膜厚計及び蛍光ｘ線膜厚測定法 |
| KR101241007B1 (ko) * | 2012-10-26 | 2013-03-11 | 나노씨엠에스(주) | 엑스선을 이용한 박막층의 두께 측정 방법 및 장치 |
| JP6618059B1 (ja) * | 2018-07-09 | 2019-12-11 | 株式会社リガク | Ｘ線分析システム、ｘ線分析装置及び気相分解装置 |
-
1995
- 1995-06-12 JP JP17028795A patent/JP3373698B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08338819A (ja) | 1996-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |