JP3914925B2 - 膜厚測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
H. Toraya, H. Hibino, T. Ida and N. Kuwano, Quantitative basis for the rocking-curve measurement of preferred orientation in polycrystalline thin films, (2003), Journal of Applied Crystallography, 36, p.890-897
(1)密度が近い隣接層があっても,被測定薄膜の膜厚を測定できる。
(2)被測定膜厚と隣接層の境界面が粗い凹凸面であっても,被測定薄膜の膜厚を測定できる。
(3)X線反射率法では測定できないような比較的厚い薄膜でも,膜厚の測定ができる。
(4)X線回折法を用いて薄膜の膜厚を測定する場合に,薄膜の配向性を考慮することで,測定膜厚の信頼性が向上する。
(5)X線回折法を用いて薄膜の膜厚を測定する場合に,下地層の材質に制約がない。
14 Ta層
16 入射X線
18 試料
20 回折X線
22 受光スリット
24 ソーラースリット
26 X線検出器
28 試料回転台
30 ゴニオメータ中心
32 回転軸
34 検出器回転台
36 被測定格子面
Claims (7)
- 次の段階を備える膜厚測定方法。
(ア)多結晶材料からなる薄膜を準備する段階。
(イ)前記薄膜の表面の法線方向の周りに軸対称となる配向密度分布関数ρを仮定する段階。この配向密度分布関数ρは,前記薄膜の結晶子の被測定格子面の法線が薄膜の表面の法線に対して傾斜する角度φについての関数であり,かつ,関数の形を特徴づける特性パラメータを含んでいる。
(ウ)前記薄膜の表面に対して入射角αでX線を入射して,薄膜の前記被測定格子面で反射した回折X線の強度を測定し,入射角αを変化させて前記被測定格子面からの回折X線の強度の変化を求めて,測定ロッキングカーブを得る段階。
(エ)既知の膜厚の標準試料についてあらかじめ求めておいたスケール因子と,前記配向密度分布関数ρと,前記薄膜の膜厚tとに基づいて,理論的な回折X線強度を計算して,入射角αを変化させたときの前記被測定格子面からの回折X線の強度の変化についての理論ロッキングカーブを求める段階。
(オ)前記理論ロッキングカーブが前記測定ロッキングカーブに最も合致するように前記特性パラメータと前記膜厚tとを変化させてパラメータフィッティングを実施し,これによって前記膜厚tを決定する段階。 - 請求項1に記載の膜厚測定方法において,前記配向密度関数ρとしてガウス関数を採用し,このガウス関数の半価幅Hが,前記薄膜の表面からの深さzに依存することを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項1に記載の膜厚測定方法において,前記配向密度関数ρとしてガウス関数を採用し,このガウス関数の半価幅Hが,前記薄膜の表面からの深さzに依存するものとし,zが0からηt(ここで,ηは0から1までの範囲内の値)の範囲では前記HがH1で一定であるとし,zがηtからtの範囲では前記HがH2で一定であるとして,三つの特性パラメータH1,H2,ηと膜厚tとを変化させてパラメータフィッティングを実施することを特徴とする膜厚測定方法。
- 請求項1に記載の膜厚測定方法において,前記薄膜が,TaN層の上に堆積したTa層であることを特徴とする膜厚測定方法。
- 多結晶材料からなる薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において,次の構成を備える膜厚測定装置。
(ア)前記薄膜の表面の法線方向の周りに軸対称であり,前記薄膜の結晶子の被測定格子面の法線が薄膜の表面の法線に対して傾斜する角度φについての関数であり,かつ,関数の形を特徴づける特性パラメータを含む配向密度関数ρを記憶する記憶手段。
(イ)前記薄膜の表面に対して入射角αでX線を入射して,薄膜の前記被測定格子面で反射した回折X線の強度を測定し,入射角αを変化させて前記被測定格子面からの回折X線の強度の変化を求めて,測定ロッキングカーブを作成するロッキングカーブ測定装置。
(ウ)既知の膜厚の標準試料についてあらかじめ求めておいたスケール因子と,前記配向密度分布関数ρと,前記薄膜の膜厚tとに基づいて,理論的な回折X線強度を計算して,入射角αを変化させたときの前記被測定格子面からの回折X線の強度の変化についての理論ロッキングカーブを作成する理論計算手段。
(エ)前記理論ロッキングカーブが前記測定ロッキングカーブに最も合致するように前記特性パラメータと前記膜厚tとを変化させてパラメータフィッティングを実施し,これによって前記膜厚tを決定する膜厚決定手段。 - 請求項5に記載の膜厚測定装置において,前記配向密度関数ρとしてガウス関数を採用し,このガウス関数の半価幅Hが,前記薄膜の表面からの深さzに依存することを特徴とする膜厚測定装置。
- 請求項5に記載の膜厚測定装置において,前記配向密度関数ρとしてガウス関数を採用し,このガウス関数の半価幅Hが,前記薄膜の表面からの深さzに依存するものとし,zが0からηt(ここで,ηは0から1までの範囲内の値)の範囲では前記HがH1で一定であるとし,zがηtからtの範囲では前記HがH2で一定であるとして,三つの特性パラメータH1,H2,ηと膜厚tとを変化させてパラメータフィッティングを実施することを特徴とする膜厚測定装置。
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