JP4052951B2 - 薄膜分析法および薄膜分析装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜分析法および薄膜分析装置に関し、特に基板上に薄膜を形成した試料にＸ線を入射してその薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面構造を分析する薄膜分析法および薄膜分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造はプレーナプロセスを基礎とし、各種の薄膜が利用される。特にＳｉ基板などの半導体基板上にグルーレイヤー（接着層）やＣｕ配線などの薄膜を形成する場合には、形成した薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面の構造が、その薄膜の電気的・磁気的特性に大きく影響することがある。そのため、半導体デバイス製造においてはそのような薄膜の構造に関する適正な評価が求められる。
【０００３】
半導体基板上に薄膜が形成されている場合、通常は半導体基板／薄膜界面が表面に現れることはなく、その分析は難しいものとなっている。従来は、分析試料に対して透過能力の高いＸ線や中性子線を入射し、その入射線の試料内での散乱を利用した回折法や反射率法などによって薄膜の結晶構造や界面構造を分析する手法が一般的である（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、Ｘ線などを用いた従来の分析法には、その分析する試料の形態に依っては、より精度の良い分析結果を得るためにいくつかの課題が残されている。例えば、Ｘ線を用い、Ｓｉ基板とＣｕ配線などの金属膜との間に接着層として形成される薄い界面層の結晶構造や界面構造を分析する場合が挙げられる。この場合、Ｘ線を試料表面側（金属膜側）から入射する通常の表面入射分析では、界面層からの散乱Ｘ線に対する金属膜からの散乱Ｘ線の寄与が大きくなり、特に金属膜の膜厚が比較的厚い試料の場合には、界面層の構造を精度良く分析することが難しい場合があった。
【０００５】
一方、同様の試料について、Ｘ線を試料背面側（半導体基板側）から入射して界面層の構造を分析する背面入射分析も提案されている。図１０は従来の背面入射分析の説明図である。半導体基板１０１上に薄い界面層１０２を介して金属膜１０３が形成された試料１００の分析にあたり、Ｘ線を試料１００背面に入射すると、界面層１０２からの散乱Ｘ線に対する金属膜１０３からの散乱Ｘ線の寄与は小さくなる。そのため、金属膜１０３の影響を低減することが可能になる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−０５１８８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、半導体基板上に薄い界面層を介して金属膜が形成された試料の背面、すなわち半導体基板にＸ線を入射してその界面層の結晶構造や界面構造について分析する場合には、Ｘ線が厚い半導体基板を通過する間に減衰してしまい、分析に必要となる十分な強度の界面層からの散乱Ｘ線が得られない場合があるという問題点があった。さらに、半導体基板内を通過するＸ線の散乱・回折現象により、半導体基板からの散乱Ｘ線によるバックグラウンドノイズが生じるという問題点もあった。
【０００８】
このように界面層や金属膜といった薄膜が半導体基板上に形成されている場合、その薄膜の結晶構造や半導体基板／薄膜界面構造については精度の良い情報が得られにくく、そのため、分析結果を半導体デバイス製造に十分に反映させることができない場合があった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面構造を分析する際の入射Ｘ線の減衰を抑制し、バックグラウンドノイズを抑えて、薄膜を精度良く分析するための薄膜分析法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、基板上に形成された薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面構造を精度良く分析するための薄膜分析装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示す方法で実現可能な薄膜分析法が提供される。本発明の薄膜分析法は、基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析法において、前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出することを特徴とする。
【００１２】
このような薄膜分析法によれば、半導体基板２などの基板表面に薄膜として薄い界面層３が形成されている試料１について、その界面層３に対して入射角θでＸ線を入射する際に、半導体基板２の背面側から試料１の側端面に選択的にＸ線を入射するので、入射したＸ線は半導体基板２の通過に要する距離が短くなり、半導体基板２内での減衰が低減され、さらに、半導体基板２からの散乱Ｘ線が低減されるようになる。また、図１に示したように例えばこの試料１の界面層３上に金属膜４などの更に別の薄膜が形成されている場合であっても、分析すべき薄膜である界面層３からの散乱Ｘ線に対する金属膜４からの散乱Ｘ線の寄与も低減でき、半導体基板／薄膜界面を精度良く分析することが可能になる。
【００１３】
さらに、本発明では上記課題を解決するために、基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析法において、前記基板の背面側を薄化し、薄化された前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出することを特徴とする薄膜分析法が提供される。
【００１４】
このような薄膜分析法によれば、基板を薄化した後に試料の側端面に選択的にＸ線を入射し、試料の薄膜からの散乱Ｘ線を検出して薄膜分析を行なうので、基板内でのＸ線の減衰が低減され、基板からの散乱Ｘ線が低減されるようになる。
【００１５】
また、本発明では、基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析装置において、側端面にＸ線が入射されるように配置された前記試料のＸ線が入射される側の端部を回転中心として決定し、前記試料を前記基板の背面側に回転してＸ線が一定の入射角で前記薄膜に入射するように傾け、前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して前記一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出する機能を有することを特徴とする薄膜分析装置が提供される。
【００１６】
このような薄膜分析装置は、Ｘ線が入射される側の試料端部を回転中心として試料をＸ線の入射角に傾け、この傾けた試料の側端面に選択的にＸ線を入射し、試料の薄膜からの散乱Ｘ線を検出する。そのため、基板内でのＸ線の減衰が低減され、かつ、基板からの散乱Ｘ線が低減された薄膜分析が可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は第１の実施の形態の薄膜分析法の概略説明図である。この第１の実施の形態では、分析すべき試料１として、半導体基板２上に接着層などの薄い界面層３を介して金属膜４が形成されているものを用いる。ここで、半導体基板２としては例えばＳｉあるいはその他の半導体（化合物半導体を含む。）からなる基板を用いることができる。界面層３としては例えば膜厚数十ｎｍ程度のＴａ薄膜を、金属膜４としては例えば膜厚１０ｎｍ〜１μｍ程度のＣｕ膜を用いることができる。また、半導体基板２と界面層３との間には膜厚数ｎｍ程度のＳｉＯ2などの絶縁膜が形成されていてもよい。
【００１９】
第１の実施の形態の薄膜分析法では、上記構成の試料１を、まず、その金属膜４側の面（以下「試料表面」という。）を下向きにして、試料１の側端面にＸ線が入射するように配置する。そして、その配置状態から、試料１のＸ線入射側の端部を回転中心Ｏとして試料１を半導体基板２側（図中上方）へ回転して角度θに傾け、Ｘ線を試料１の側端面から界面層３に入射角θで入射する。その際、界面層３からの散乱Ｘ線（回折Ｘ線を含む。）を含む試料１からの散乱Ｘ線を半導体基板２側に配置した図示しないＸ線検出器で検出する。
【００２０】
このように試料１の側端面から界面層３にＸ線を入射させると、Ｘ線が界面層３に達するまでの距離が短くなって半導体基板２の通過に要する距離が短くなる。そのため、試料１の半導体基板２側の面（以下「試料背面」という。）にＸ線を入射する場合に比べて、入射したＸ線の半導体基板２内での減衰が低減され、さらに、半導体基板２からの散乱Ｘ線も低減されるようになる。また、従来の背面入射分析と同様、界面層３からの散乱Ｘ線に対する金属膜４からの散乱Ｘ線の寄与も小さくしておくことができる。以上のことから、試料１の界面層３の結晶構造、半導体基板２との間の界面構造について、より精度の良い分析を行なうことができる。
【００２１】
ここで、本発明の薄膜分析法に使用可能な薄膜分析装置について説明する。図２は薄膜分析装置の一例である。図２に示す薄膜分析装置１０は、試料にＸ線を入射して、試料内で散乱された散乱Ｘ線を検出するゴニオメータ式Ｘ線分析装置である。薄膜分析装置１０は、Ｘ線源１１、Ｘ線単色化用分光結晶１２、Ｘ線スリット１３、レーザ光源１４、受光素子１５、試料台１６、Ｘ線受光スリット１７、Ｘ線検出器１８、およびｚ方向調整用Ｘ線検出器１９を有している。
【００２２】
Ｘ線源１１としては、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ａｇ，ＷなどのＫα線，Ｋβ線が用いられ、分析試料に応じて選択される。Ｘ線単色化用分光結晶１２としては、例えばＧｅ（２２０）やＳｉ（１１１）が用いられる。Ｘ線源１１から出射されたＸ線は、このようなＸ線単色化用分光結晶１２を経て、Ｘ線スリット１３に入射され、ここで試料に入射するＸ線のビームの開き角が調整されるようになっている。
【００２３】
レーザ光源１４および受光素子１５は、分析試料が載置される試料台１６の前段に配置され、レーザ光源１４から出射されて受光素子１５に受光されるレーザ光の高さは、分析試料に入射するＸ線の高さと一致するように位置合わせされている。これにより、Ｘ線スリット１３通過後に試料に入射するＸ線の入射角θを調整するために試料を回転させる際の回転軸の中心合わせが行なえるようになっている。
【００２４】
試料台１６には、その上に固定配置された図示しない試料ホルダを介して試料が載置されるようになっている。試料台１６は、少なくともｘ方向（図中左右方向）およびｚ方向（図中上下方向）に移動させることができるようになっている。試料台１６をｘ方向に移動させることにより、試料の回転軸中心のｘ方向の位置が合わせられ、また、ｚ方向に移動させることにより、試料の回転軸中心のｚ方向の位置および試料へのＸ線入射位置が合わせられる。さらに、この試料台１６は、回動自在に構成されていて、試料に入射するＸ線の入射角θを調整するゴニオメータとして機能する。
【００２５】
Ｘ線受光スリット１７は、試料からの散乱Ｘ線の収束位置に配置され、その後段にＸ線検出器１８が配置される。このＸ線検出器１８は、入射角θと倍角（２θ）の位置に配置されており（θ／２θ配置）、入射角θの変化に連動して移動し、その間常に入射角θとの倍角関係が保たれるように構成されている。
【００２６】
ｚ方向調整用Ｘ線検出器１９は、試料台１６の後段に配置され、試料をｚ方向に調整する際、Ｘ線源１１から出射されるＸ線によって試料へのＸ線入射位置を調整する場合に使用される。
【００２７】
このような薄膜分析装置１０を用いて図１に示した試料１を測定する場合の試料測定手順を、図３および図４を参照して詳細に説明する。図３は試料配置の説明図、図４は試料測定の説明図である。ただし、図３および図４では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。
【００２８】
試料１の測定では、まず、試料１を、試料台１６の試料ホルダ１６ａにセットする。この試料ホルダ１６ａは、Ｘ線スリット１３からこれに対向配置されたｚ方向調整用Ｘ線検出器１９の方向に溝１６ｂが形成された断面凹形状に構成されている。これにより、後述するようなＸ線源１１から出射されたＸ線が溝１６ｂを通ってｚ方向調整用Ｘ線検出器１９に到達可能になっている。試料１を試料ホルダ１６ａにセットするときには、図３に示すように、試料表面が試料ホルダ１６ａと対向するように配置する。このようにセットされることで、試料１に対するＸ線の入射角θが０°に設定される。
【００２９】
次いで、試料台１６をｘ方向に移動しながら、レーザ光源１４から出射されるレーザ光が試料１の側端面で遮られるようになる位置を受光素子１５の信号をモニタして決定し、その位置でｘ方向への試料台１６の移動を停止する。これにより、Ｘ線の入射角θを設定するゴニオメータの回転中心Ｏが試料１端部にくるようにセットされるようになる。
【００３０】
次いで、試料台１６をｚ方向に移動させ、レーザ光源１４からのレーザ光が試料１の試料表面の側で遮られるようになる位置を受光素子１５の信号から決定し、ｚ方向への試料台１６の移動を停止する。または、試料台１６をｚ方向に移動させ、Ｘ線源１１から出射されてｚ方向調整用Ｘ線検出器１９に検出される信号をモニタして、Ｘ線が試料１の試料表面の側で遮られるようになる位置を決定し、ｚ方向への試料台１６の移動を停止する。これにより、試料１がＸ線源１１からのＸ線の高さに合わせられる。この位置合わせの際には、試料１の側端面に入射するＸ線が金属膜４に入射するように試料１を配置することが望ましい。これは、後に試料１をＸ線の入射角θに応じて半導体基板２側へ回転して傾けたときに、Ｘ線が界面層３に達するまでの距離を確実に短縮することができるようにするためである。
【００３１】
所定の位置合わせを行なって配置した試料１を、図４に示すようにゴニオメータで角度θに傾け、入射したＸ線が散乱される試料１の上方側、すなわち試料背面の側にＸ線検出器１８を角度２θの位置に配置する。そして、θと２θを連動させて変化させ、試料１にＸ線を入射して試料１からの散乱Ｘ線を検出し、Ｘ線回折測定あるいはＸ線反射率測定を行なう。
【００３２】
なお、上記の試料測定に際し、試料１の位置合わせおよびＸ線回折測定あるいはＸ線反射率測定は、自動化して行なうことができる。
また、界面層３の法線（あるいは垂線）に対して直角に近い入射角θでＸ線を入射し、直角に近い出射角で出射されてくる散乱Ｘ線を検出する試料断面方向の面内回折測定を行なうことも可能である。
【００３３】
また、試料１を垂直に配置してその側端面から界面層３に対して一定の入射角θでＸ線を入射させ、Ｘ線が界面層３との直交面内を散乱するようにして散乱Ｘ線を検出するようにしてもよい。
【００３４】
以上述べた薄膜分析法により、半導体基板２内でのＸ線の減衰が低減され、さらに、半導体基板２からの散乱Ｘ線が低減されるので、試料１の界面層３の結晶構造、半導体基板２との間の界面構造を精度良く分析することができる。
【００３５】
次に、第１の実施の形態の薄膜分析法を適用した例を具体的に説明する。
まず、薄膜分析装置のＸ線源の陰極ターゲットからのＭｏＫβ（エネルギー；１９．６ｋｅＶ）のＸ線をモノクロメータ（Ｘ線単色化用分光結晶）により単色化する。ビームサイズは、０．１ｍｍ×５ｍｍに成形する。試料は、例えばＳｉ基板表面にＳｉＯ2酸化膜を形成し、その上に膜厚約３０ｎｍのＴａ薄膜を界面層としてスパッタ装置により形成する。そして、このＴａ薄膜上に膜厚約１０ｎｍのシードＣｕ膜をスパッタ装置により形成し、その後、メッキにより膜厚約１μｍのＣｕ膜を形成する。このように形成した試料を、横１０ｍｍ×縦２ｃｍのサイズに切り出す。その際は、切り出し断面がＳｉ基板表面と直角になるように切り出す。
【００３６】
切り出し後の試料についてＸ線回折測定を行なった結果を図５および図６に示す。図５はＸ線を試料背面に入射したときのＸ線回折測定結果、図６はＸ線を試料の側端面に入射したときのＸ線回折測定結果である。図５および図６において、横軸は回折角２θ（°）を表し、縦軸は検出された回折Ｘ線強度（ｃｏｕｎｔｓ）を表している。なお、図６のＸ線回折測定結果は、上記図３および図４に示した試料測定手順に従って測定した結果である。
【００３７】
試料背面にＸ線を入射させた場合には、図５に示すように、Ｓｉ基板からの散乱Ｘ線によるバックグラウンドが大きくなり、Ｓｉ（００４）の回折ピークが大きい。Ｓｉ基板上に形成した薄膜については、界面層であるＴａ薄膜についての回折ピークは見られず、Ｃｕ膜のＣｕ（１１１）の回折ピークが見られるのみである。
【００３８】
これに対し、Ｓｉ基板側から試料の側端面にＸ線を入射させた場合には、図６に示すように、Ｓｉ（００４）の回折ピークが、図５に示したＳｉ（００４）の回折ピークに比べて小さくなる。これは、入射したＸ線のＳｉ基板内の通過距離が短くなるために、Ｓｉ基板からの散乱Ｘ線が低減されるためである。さらに、Ｃｕ膜のＣｕ（１１１）の回折ピークは図５に示したＣｕ（１１１）の回折ピークよりも高くかつ鋭くなり、Ｔａ薄膜の回折ピークも見られるようになる。このＴａ薄膜は、その回折角２θの値からその結晶構造がβ−Ｔａ（２００）であることがわかる。
【００３９】
このように、Ｓｉ基板側から試料の側端面にＸ線を入射した場合には、試料背面にＸ線を入射した場合に比べて、界面層あるいはＣｕ膜といった薄膜の結晶構造やＳｉ基板／薄膜界面構造についての情報をより精度良く得ることが可能になる。
【００４０】
なお、このようなＸ線回折測定のほか、入射角θを０°〜１０°程度の低角付近で変化させてＸ線反射率測定を行なうこともできる。また、入射角θを固定し、Ｘ線エネルギーを変化させながら反射Ｘ線強度を測定してエネルギースキャン反射率測定を行なうこともできる。
【００４１】
次に、第２の実施の形態について説明する。
半導体基板上に金属膜が形成されている試料の金属膜の結晶構造や半導体基板／金属膜界面構造の分析にあたり、その分析前に、その半導体基板を薄く加工する基板薄化を行なうことによっても、その半導体基板内でのＸ線の減衰などを低減することが可能である。図７から図９は第２の実施の形態の薄膜分析法の概略を説明する図であって、図７は試料の側面図、図８は基板薄化の説明図、図９は基板薄化後の試料測定の説明図である。
【００４２】
この第２の実施の形態に用いる試料２０は、図７に示すように、半導体基板２１上に金属膜２２が形成された構造を有している。なお、この試料２０についても、第１の実施の形態の場合と同様に、試料２０の金属膜２２側の面を試料表面といい、試料２０の半導体基板２１側の面を試料背面ということとする。
【００４３】
この試料２０の分析を行なう場合には、まず、図８に示すように、その試料表面を、半導体製造において一般的に使用されている表面保護テープなどの保護テープ２３で保護し、この保護テープ２３を介して試料２０を研磨治具２４に接着固定する。固定された試料２０の半導体基板２１は、グラインダーなどを用いて、半導体基板２１の厚みが例えば１００μｍ程度になるまで薄化する。その後、化学処理により半導体基板２１表面を平坦化する。
【００４４】
そして、このように半導体基板２１を薄化した試料２０を研磨治具２４から剥がし、図２に示した薄膜分析装置１０の試料台１６に図３に示した場合と同様に試料表面を試料ホルダ１６ａに対向させて配置する。そして、所定の位置合わせを行なった後、試料背面にＸ線を入射し、試料２０からの散乱Ｘ線を測定する。
【００４５】
なお、半導体基板２１を薄化したことで測定時の試料２０の保持が難しい場合には、この試料２０を保持用の有機膜に固定し、測定を行なってもよい。ここで用いる有機膜の材質は特に限定されないが、Ｘ線による試料２０の位置合わせの精度や効率を考慮し、Ｘ線が透過し易いものを用いることが好ましい。
【００４６】
このように、分析すべき試料２０の半導体基板２１を薄化することにより、試料背面にＸ線を入射した場合であっても、半導体基板２１内でのＸ線の減衰を低減することができ、より精度良く金属膜２２の結晶構造や半導体基板２１／金属膜２２界面構造についての情報を得ることができる。また、第１の実施の形態と同様、半導体基板２１と金属膜２２との間に接着層などの薄い界面層が形成されている場合であって、その界面層について分析を行なう場合にも、上記のような半導体基板２１を薄化する方法を有効に用いることができる。
【００４７】
次に、第２の実施の形態の薄膜分析法を適用した例を具体的に説明する。
試料には、Ｓｉ基板上にＣｕなどの金属膜を形成したものを用い、まず、これをその試料表面を保護テープで保護して研磨治具に接着する。次いで、Ｓｉ基板を、グラインダーを用いて厚さ１００μｍ程度になるまで研磨する。研磨後、Ｓｉ基板を研磨治具から剥がし、試料台の試料ホルダに試料表面を対向させてセットする。ここで、入射角θを設定するゴニオメータの回転中心は試料中心部またはその近傍にくるようにセットする。そして、金属膜にＸ線が入射するように試料の位置を調整した後、試料を角度θに傾け、検出器を２θに配置する。そして、θと２θを連動させて変化させ、試料に入射角θでＸ線を入射して試料からの散乱Ｘ線を検出し、Ｘ線回折測定あるいはＸ線反射率測定を行なう。
【００４８】
以上説明したように、半導体基板上に界面層や金属膜などの薄膜が形成された試料のその薄膜をＸ線により分析する際には、半導体基板側から試料の側端面に薄膜に対して一定の入射角θでＸ線を入射し、試料からの散乱Ｘ線を検出する。これにより、入射したＸ線の半導体基板通過に要する距離を短くして半導体基板内での減衰を低減し、半導体基板からの散乱Ｘ線を低減することができるので、薄膜について精度の良い分析が可能になる。
【００４９】
また、薄膜が形成されている半導体基板を薄化した後に、半導体基板側から薄膜に対して一定の入射角θでＸ線を入射して試料からの散乱Ｘ線を検出するようにしても、半導体基板内でのＸ線の減衰を低減し、半導体基板からの散乱Ｘ線を低減することができる。
【００５０】
なお、以上の説明では、半導体基板上に界面層や金属膜といった薄膜が形成された試料のその薄膜の構造などを分析する場合を例にして述べたが、本発明が対象とする試料の材質は上記の例に限定されるものではない。また、本発明は、以上に述べた固体／固体界面の評価に限らず、例えばメッキ液／電極試料界面などの液体／固体界面の評価にも応用が可能である。
【００５１】
また、以上の説明では、試料の薄膜分析にＸ線を用いたが、Ｘ線に代えて中性子線を用い、それに応じた薄膜分析装置を用いることによっても、同様に薄膜分析が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、基板側から試料の側端面に薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、散乱Ｘ線を検出して薄膜を分析するようにした。これにより、入射したＸ線の基板内での減衰を低減し、基板からの散乱Ｘ線を低減することができ、薄膜を精度良く分析することができる。
【００５３】
また、薄膜が形成された基板を薄化した後に、基板側から薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、散乱Ｘ線を検出して薄膜を分析することにより、Ｘ線の基板内での減衰を低減し、基板からの散乱Ｘ線を低減して、薄膜を精度良く分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の薄膜分析法の概略説明図である。
【図２】薄膜分析装置の一例である。
【図３】試料配置の説明図である。
【図４】試料測定の説明図である。
【図５】Ｘ線を試料背面に入射したときのＸ線回折測定結果である。
【図６】Ｘ線を試料の側端面に入射したときのＸ線回折測定結果である。
【図７】試料の側面図である。
【図８】基板薄化の説明図である。
【図９】基板薄化後の試料測定の説明図である。
【図１０】従来の背面入射分析の説明図である。
【符号の説明】
１，２０ 試料
２，２１ 半導体基板
３ 界面層
４，２２ 金属膜
１０ 薄膜分析装置
１１ Ｘ線源
１２ Ｘ線単色化用分光結晶
１３ Ｘ線スリット
１４ レーザ光源
１５ 受光素子
１６ 試料台
１６ａ 試料ホルダ
１６ｂ 溝
１７ Ｘ線受光スリット
１８ Ｘ線検出器
１９ ｚ方向調整用Ｘ線検出器
２３ 保護テープ
２４ 研磨治具
Ｏ 回転中心
θ 入射角
２θ 回折角
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜分析法および薄膜分析装置に関し、特に基板上に薄膜を形成した試料にＸ線を入射してその薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面構造を分析する薄膜分析法および薄膜分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造はプレーナプロセスを基礎とし、各種の薄膜が利用される。特にＳｉ基板などの半導体基板上にグルーレイヤー（接着層）やＣｕ配線などの薄膜を形成する場合には、形成した薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面の構造が、その薄膜の電気的・磁気的特性に大きく影響することがある。そのため、半導体デバイス製造においてはそのような薄膜の構造に関する適正な評価が求められる。
【０００３】
半導体基板上に薄膜が形成されている場合、通常は半導体基板／薄膜界面が表面に現れることはなく、その分析は難しいものとなっている。従来は、分析試料に対して透過能力の高いＸ線や中性子線を入射し、その入射線の試料内での散乱を利用した回折法や反射率法などによって薄膜の結晶構造や界面構造を分析する手法が一般的である（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、Ｘ線などを用いた従来の分析法には、その分析する試料の形態に依っては、より精度の良い分析結果を得るためにいくつかの課題が残されている。例えば、Ｘ線を用い、Ｓｉ基板とＣｕ配線などの金属膜との間に接着層として形成される薄い界面層の結晶構造や界面構造を分析する場合が挙げられる。この場合、Ｘ線を試料表面側（金属膜側）から入射する通常の表面入射分析では、界面層からの散乱Ｘ線に対する金属膜からの散乱Ｘ線の寄与が大きくなり、特に金属膜の膜厚が比較的厚い試料の場合には、界面層の構造を精度良く分析することが難しい場合があった。
【０００５】
一方、同様の試料について、Ｘ線を試料背面側（半導体基板側）から入射して界面層の構造を分析する背面入射分析も提案されている。図１０は従来の背面入射分析の説明図である。半導体基板１０１上に薄い界面層１０２を介して金属膜１０３が形成された試料１００の分析にあたり、Ｘ線を試料１００背面に入射すると、界面層１０２からの散乱Ｘ線に対する金属膜１０３からの散乱Ｘ線の寄与は小さくなる。そのため、金属膜１０３の影響を低減することが可能になる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−０５１８８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、半導体基板上に薄い界面層を介して金属膜が形成された試料の背面、すなわち半導体基板にＸ線を入射してその界面層の結晶構造や界面構造について分析する場合には、Ｘ線が厚い半導体基板を通過する間に減衰してしまい、分析に必要となる十分な強度の界面層からの散乱Ｘ線が得られない場合があるという問題点があった。さらに、半導体基板内を通過するＸ線の散乱・回折現象により、半導体基板からの散乱Ｘ線によるバックグラウンドノイズが生じるという問題点もあった。
【０００８】
このように界面層や金属膜といった薄膜が半導体基板上に形成されている場合、その薄膜の結晶構造や半導体基板／薄膜界面構造については精度の良い情報が得られにくく、そのため、分析結果を半導体デバイス製造に十分に反映させることができない場合があった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面構造を分析する際の入射Ｘ線の減衰を抑制し、バックグラウンドノイズを抑えて、薄膜を精度良く分析するための薄膜分析法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、基板上に形成された薄膜の結晶構造や基板／薄膜界面構造を精度良く分析するための薄膜分析装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示す方法で実現可能な薄膜分析法が提供される。本発明の薄膜分析法は、基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析法において、前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出することを特徴とする。
【００１２】
このような薄膜分析法によれば、半導体基板２などの基板表面に薄膜として薄い界面層３が形成されている試料１について、その界面層３に対して入射角θでＸ線を入射する際に、半導体基板２の背面側から試料１の側端面に選択的にＸ線を入射するので、入射したＸ線は半導体基板２の通過に要する距離が短くなり、半導体基板２内での減衰が低減され、さらに、半導体基板２からの散乱Ｘ線が低減されるようになる。また、図１に示したように例えばこの試料１の界面層３上に金属膜４などの更に別の薄膜が形成されている場合であっても、分析すべき薄膜である界面層３からの散乱Ｘ線に対する金属膜４からの散乱Ｘ線の寄与も低減でき、半導体基板／薄膜界面を精度良く分析することが可能になる。
【００１３】
さらに、本発明では上記課題を解決するために、基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析法において、前記基板の背面側を薄化し、薄化された前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出することを特徴とする薄膜分析法が提供される。
【００１４】
このような薄膜分析法によれば、基板を薄化した後に試料の側端面に選択的にＸ線を入射し、試料の薄膜からの散乱Ｘ線を検出して薄膜分析を行なうので、基板内でのＸ線の減衰が低減され、基板からの散乱Ｘ線が低減されるようになる。
【００１５】
また、本発明では、基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析装置において、側端面にＸ線が入射されるように配置された前記試料のＸ線が入射される側の端部を回転中心として決定し、前記試料を前記基板の背面側に回転してＸ線が一定の入射角で前記薄膜に入射するように傾け、前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して前記一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出する機能を有することを特徴とする薄膜分析装置が提供される。
【００１６】
このような薄膜分析装置は、Ｘ線が入射される側の試料端部を回転中心として試料をＸ線の入射角に傾け、この傾けた試料の側端面に選択的にＸ線を入射し、試料の薄膜からの散乱Ｘ線を検出する。そのため、基板内でのＸ線の減衰が低減され、かつ、基板からの散乱Ｘ線が低減された薄膜分析が可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は第１の実施の形態の薄膜分析法の概略説明図である。この第１の実施の形態では、分析すべき試料１として、半導体基板２上に接着層などの薄い界面層３を介して金属膜４が形成されているものを用いる。ここで、半導体基板２としては例えばＳｉあるいはその他の半導体（化合物半導体を含む。）からなる基板を用いることができる。界面層３としては例えば膜厚数十ｎｍ程度のＴａ薄膜を、金属膜４としては例えば膜厚１０ｎｍ〜１μｍ程度のＣｕ膜を用いることができる。また、半導体基板２と界面層３との間には膜厚数ｎｍ程度のＳｉＯ2などの絶縁膜が形成されていてもよい。
【００１９】
第１の実施の形態の薄膜分析法では、上記構成の試料１を、まず、その金属膜４側の面（以下「試料表面」という。）を下向きにして、試料１の側端面にＸ線が入射するように配置する。そして、その配置状態から、試料１のＸ線入射側の端部を回転中心Ｏとして試料１を半導体基板２側（図中上方）へ回転して角度θに傾け、Ｘ線を試料１の側端面から界面層３に入射角θで入射する。その際、界面層３からの散乱Ｘ線（回折Ｘ線を含む。）を含む試料１からの散乱Ｘ線を半導体基板２側に配置した図示しないＸ線検出器で検出する。
【００２０】
このように試料１の側端面から界面層３にＸ線を入射させると、Ｘ線が界面層３に達するまでの距離が短くなって半導体基板２の通過に要する距離が短くなる。そのため、試料１の半導体基板２側の面（以下「試料背面」という。）にＸ線を入射する場合に比べて、入射したＸ線の半導体基板２内での減衰が低減され、さらに、半導体基板２からの散乱Ｘ線も低減されるようになる。また、従来の背面入射分析と同様、界面層３からの散乱Ｘ線に対する金属膜４からの散乱Ｘ線の寄与も小さくしておくことができる。以上のことから、試料１の界面層３の結晶構造、半導体基板２との間の界面構造について、より精度の良い分析を行なうことができる。
【００２１】
ここで、本発明の薄膜分析法に使用可能な薄膜分析装置について説明する。図２は薄膜分析装置の一例である。図２に示す薄膜分析装置１０は、試料にＸ線を入射して、試料内で散乱された散乱Ｘ線を検出するゴニオメータ式Ｘ線分析装置である。薄膜分析装置１０は、Ｘ線源１１、Ｘ線単色化用分光結晶１２、Ｘ線スリット１３、レーザ光源１４、受光素子１５、試料台１６、Ｘ線受光スリット１７、Ｘ線検出器１８、およびｚ方向調整用Ｘ線検出器１９を有している。
【００２２】
Ｘ線源１１としては、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ａｇ，ＷなどのＫα線，Ｋβ線が用いられ、分析試料に応じて選択される。Ｘ線単色化用分光結晶１２としては、例えばＧｅ（２２０）やＳｉ（１１１）が用いられる。Ｘ線源１１から出射されたＸ線は、このようなＸ線単色化用分光結晶１２を経て、Ｘ線スリット１３に入射され、ここで試料に入射するＸ線のビームの開き角が調整されるようになっている。
【００２３】
レーザ光源１４および受光素子１５は、分析試料が載置される試料台１６の前段に配置され、レーザ光源１４から出射されて受光素子１５に受光されるレーザ光の高さは、分析試料に入射するＸ線の高さと一致するように位置合わせされている。これにより、Ｘ線スリット１３通過後に試料に入射するＸ線の入射角θを調整するために試料を回転させる際の回転軸の中心合わせが行なえるようになっている。
【００２４】
試料台１６には、その上に固定配置された図示しない試料ホルダを介して試料が載置されるようになっている。試料台１６は、少なくともｘ方向（図中左右方向）およびｚ方向（図中上下方向）に移動させることができるようになっている。試料台１６をｘ方向に移動させることにより、試料の回転軸中心のｘ方向の位置が合わせられ、また、ｚ方向に移動させることにより、試料の回転軸中心のｚ方向の位置および試料へのＸ線入射位置が合わせられる。さらに、この試料台１６は、回動自在に構成されていて、試料に入射するＸ線の入射角θを調整するゴニオメータとして機能する。
【００２５】
Ｘ線受光スリット１７は、試料からの散乱Ｘ線の収束位置に配置され、その後段にＸ線検出器１８が配置される。このＸ線検出器１８は、入射角θと倍角（２θ）の位置に配置されており（θ／２θ配置）、入射角θの変化に連動して移動し、その間常に入射角θとの倍角関係が保たれるように構成されている。
【００２６】
ｚ方向調整用Ｘ線検出器１９は、試料台１６の後段に配置され、試料をｚ方向に調整する際、Ｘ線源１１から出射されるＸ線によって試料へのＸ線入射位置を調整する場合に使用される。
【００２７】
このような薄膜分析装置１０を用いて図１に示した試料１を測定する場合の試料測定手順を、図３および図４を参照して詳細に説明する。図３は試料配置の説明図、図４は試料測定の説明図である。ただし、図３および図４では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。
【００２８】
試料１の測定では、まず、試料１を、試料台１６の試料ホルダ１６ａにセットする。この試料ホルダ１６ａは、Ｘ線スリット１３からこれに対向配置されたｚ方向調整用Ｘ線検出器１９の方向に溝１６ｂが形成された断面凹形状に構成されている。これにより、後述するようなＸ線源１１から出射されたＸ線が溝１６ｂを通ってｚ方向調整用Ｘ線検出器１９に到達可能になっている。試料１を試料ホルダ１６ａにセットするときには、図３に示すように、試料表面が試料ホルダ１６ａと対向するように配置する。このようにセットされることで、試料１に対するＸ線の入射角θが０°に設定される。
【００２９】
次いで、試料台１６をｘ方向に移動しながら、レーザ光源１４から出射されるレーザ光が試料１の側端面で遮られるようになる位置を受光素子１５の信号をモニタして決定し、その位置でｘ方向への試料台１６の移動を停止する。これにより、Ｘ線の入射角θを設定するゴニオメータの回転中心Ｏが試料１端部にくるようにセットされるようになる。
【００３０】
次いで、試料台１６をｚ方向に移動させ、レーザ光源１４からのレーザ光が試料１の試料表面の側で遮られるようになる位置を受光素子１５の信号から決定し、ｚ方向への試料台１６の移動を停止する。または、試料台１６をｚ方向に移動させ、Ｘ線源１１から出射されてｚ方向調整用Ｘ線検出器１９に検出される信号をモニタして、Ｘ線が試料１の試料表面の側で遮られるようになる位置を決定し、ｚ方向への試料台１６の移動を停止する。これにより、試料１がＸ線源１１からのＸ線の高さに合わせられる。この位置合わせの際には、試料１の側端面に入射するＸ線が金属膜４に入射するように試料１を配置することが望ましい。これは、後に試料１をＸ線の入射角θに応じて半導体基板２側へ回転して傾けたときに、Ｘ線が界面層３に達するまでの距離を確実に短縮することができるようにするためである。
【００３１】
所定の位置合わせを行なって配置した試料１を、図４に示すようにゴニオメータで角度θに傾け、入射したＸ線が散乱される試料１の上方側、すなわち試料背面の側にＸ線検出器１８を角度２θの位置に配置する。そして、θと２θを連動させて変化させ、試料１にＸ線を入射して試料１からの散乱Ｘ線を検出し、Ｘ線回折測定あるいはＸ線反射率測定を行なう。
【００３２】
なお、上記の試料測定に際し、試料１の位置合わせおよびＸ線回折測定あるいはＸ線反射率測定は、自動化して行なうことができる。
また、界面層３の法線（あるいは垂線）に対して直角に近い入射角θでＸ線を入射し、直角に近い出射角で出射されてくる散乱Ｘ線を検出する試料断面方向の面内回折測定を行なうことも可能である。
【００３３】
また、試料１を垂直に配置してその側端面から界面層３に対して一定の入射角θでＸ線を入射させ、Ｘ線が界面層３との直交面内を散乱するようにして散乱Ｘ線を検出するようにしてもよい。
【００３４】
以上述べた薄膜分析法により、半導体基板２内でのＸ線の減衰が低減され、さらに、半導体基板２からの散乱Ｘ線が低減されるので、試料１の界面層３の結晶構造、半導体基板２との間の界面構造を精度良く分析することができる。
【００３５】
次に、第１の実施の形態の薄膜分析法を適用した例を具体的に説明する。
まず、薄膜分析装置のＸ線源の陰極ターゲットからのＭｏＫβ（エネルギー；１９．６ｋｅＶ）のＸ線をモノクロメータ（Ｘ線単色化用分光結晶）により単色化する。ビームサイズは、０．１ｍｍ×５ｍｍに成形する。試料は、例えばＳｉ基板表面にＳｉＯ2酸化膜を形成し、その上に膜厚約３０ｎｍのＴａ薄膜を界面層としてスパッタ装置により形成する。そして、このＴａ薄膜上に膜厚約１０ｎｍのシードＣｕ膜をスパッタ装置により形成し、その後、メッキにより膜厚約１μｍのＣｕ膜を形成する。このように形成した試料を、横１０ｍｍ×縦２ｃｍのサイズに切り出す。その際は、切り出し断面がＳｉ基板表面と直角になるように切り出す。
【００３６】
切り出し後の試料についてＸ線回折測定を行なった結果を図５および図６に示す。図５はＸ線を試料背面に入射したときのＸ線回折測定結果、図６はＸ線を試料の側端面に入射したときのＸ線回折測定結果である。図５および図６において、横軸は回折角２θ（°）を表し、縦軸は検出された回折Ｘ線強度（ｃｏｕｎｔｓ）を表している。なお、図６のＸ線回折測定結果は、上記図３および図４に示した試料測定手順に従って測定した結果である。
【００３７】
試料背面にＸ線を入射させた場合には、図５に示すように、Ｓｉ基板からの散乱Ｘ線によるバックグラウンドが大きくなり、Ｓｉ（００４）の回折ピークが大きい。Ｓｉ基板上に形成した薄膜については、界面層であるＴａ薄膜についての回折ピークは見られず、Ｃｕ膜のＣｕ（１１１）の回折ピークが見られるのみである。
【００３８】
これに対し、Ｓｉ基板側から試料の側端面にＸ線を入射させた場合には、図６に示すように、Ｓｉ（００４）の回折ピークが、図５に示したＳｉ（００４）の回折ピークに比べて小さくなる。これは、入射したＸ線のＳｉ基板内の通過距離が短くなるために、Ｓｉ基板からの散乱Ｘ線が低減されるためである。さらに、Ｃｕ膜のＣｕ（１１１）の回折ピークは図５に示したＣｕ（１１１）の回折ピークよりも高くかつ鋭くなり、Ｔａ薄膜の回折ピークも見られるようになる。このＴａ薄膜は、その回折角２θの値からその結晶構造がβ−Ｔａ（２００）であることがわかる。
【００３９】
このように、Ｓｉ基板側から試料の側端面にＸ線を入射した場合には、試料背面にＸ線を入射した場合に比べて、界面層あるいはＣｕ膜といった薄膜の結晶構造やＳｉ基板／薄膜界面構造についての情報をより精度良く得ることが可能になる。
【００４０】
なお、このようなＸ線回折測定のほか、入射角θを０°〜１０°程度の低角付近で変化させてＸ線反射率測定を行なうこともできる。また、入射角θを固定し、Ｘ線エネルギーを変化させながら反射Ｘ線強度を測定してエネルギースキャン反射率測定を行なうこともできる。
【００４１】
次に、第２の実施の形態について説明する。
半導体基板上に金属膜が形成されている試料の金属膜の結晶構造や半導体基板／金属膜界面構造の分析にあたり、その分析前に、その半導体基板を薄く加工する基板薄化を行なうことによっても、その半導体基板内でのＸ線の減衰などを低減することが可能である。図７から図９は第２の実施の形態の薄膜分析法の概略を説明する図であって、図７は試料の側面図、図８は基板薄化の説明図、図９は基板薄化後の試料測定の説明図である。
【００４２】
この第２の実施の形態に用いる試料２０は、図７に示すように、半導体基板２１上に金属膜２２が形成された構造を有している。なお、この試料２０についても、第１の実施の形態の場合と同様に、試料２０の金属膜２２側の面を試料表面といい、試料２０の半導体基板２１側の面を試料背面ということとする。
【００４３】
この試料２０の分析を行なう場合には、まず、図８に示すように、その試料表面を、半導体製造において一般的に使用されている表面保護テープなどの保護テープ２３で保護し、この保護テープ２３を介して試料２０を研磨治具２４に接着固定する。固定された試料２０の半導体基板２１は、グラインダーなどを用いて、半導体基板２１の厚みが例えば１００μｍ程度になるまで薄化する。その後、化学処理により半導体基板２１表面を平坦化する。
【００４４】
そして、このように半導体基板２１を薄化した試料２０を研磨治具２４から剥がし、図２に示した薄膜分析装置１０の試料台１６に図３に示した場合と同様に試料表面を試料ホルダ１６ａに対向させて配置する。そして、所定の位置合わせを行なった後、試料背面にＸ線を入射し、試料２０からの散乱Ｘ線を測定する。
【００４５】
なお、半導体基板２１を薄化したことで測定時の試料２０の保持が難しい場合には、この試料２０を保持用の有機膜に固定し、測定を行なってもよい。ここで用いる有機膜の材質は特に限定されないが、Ｘ線による試料２０の位置合わせの精度や効率を考慮し、Ｘ線が透過し易いものを用いることが好ましい。
【００４６】
このように、分析すべき試料２０の半導体基板２１を薄化することにより、試料背面にＸ線を入射した場合であっても、半導体基板２１内でのＸ線の減衰を低減することができ、より精度良く金属膜２２の結晶構造や半導体基板２１／金属膜２２界面構造についての情報を得ることができる。また、第１の実施の形態と同様、半導体基板２１と金属膜２２との間に接着層などの薄い界面層が形成されている場合であって、その界面層について分析を行なう場合にも、上記のような半導体基板２１を薄化する方法を有効に用いることができる。
【００４７】
次に、第２の実施の形態の薄膜分析法を適用した例を具体的に説明する。
試料には、Ｓｉ基板上にＣｕなどの金属膜を形成したものを用い、まず、これをその試料表面を保護テープで保護して研磨治具に接着する。次いで、Ｓｉ基板を、グラインダーを用いて厚さ１００μｍ程度になるまで研磨する。研磨後、Ｓｉ基板を研磨治具から剥がし、試料台の試料ホルダに試料表面を対向させてセットする。ここで、入射角θを設定するゴニオメータの回転中心は試料中心部またはその近傍にくるようにセットする。そして、金属膜にＸ線が入射するように試料の位置を調整した後、試料を角度θに傾け、検出器を２θに配置する。そして、θと２θを連動させて変化させ、試料に入射角θでＸ線を入射して試料からの散乱Ｘ線を検出し、Ｘ線回折測定あるいはＸ線反射率測定を行なう。
【００４８】
以上説明したように、半導体基板上に界面層や金属膜などの薄膜が形成された試料のその薄膜をＸ線により分析する際には、半導体基板側から試料の側端面に薄膜に対して一定の入射角θでＸ線を入射し、試料からの散乱Ｘ線を検出する。これにより、入射したＸ線の半導体基板通過に要する距離を短くして半導体基板内での減衰を低減し、半導体基板からの散乱Ｘ線を低減することができるので、薄膜について精度の良い分析が可能になる。
【００４９】
また、薄膜が形成されている半導体基板を薄化した後に、半導体基板側から薄膜に対して一定の入射角θでＸ線を入射して試料からの散乱Ｘ線を検出するようにしても、半導体基板内でのＸ線の減衰を低減し、半導体基板からの散乱Ｘ線を低減することができる。
【００５０】
なお、以上の説明では、半導体基板上に界面層や金属膜といった薄膜が形成された試料のその薄膜の構造などを分析する場合を例にして述べたが、本発明が対象とする試料の材質は上記の例に限定されるものではない。また、本発明は、以上に述べた固体／固体界面の評価に限らず、例えばメッキ液／電極試料界面などの液体／固体界面の評価にも応用が可能である。
【００５１】
また、以上の説明では、試料の薄膜分析にＸ線を用いたが、Ｘ線に代えて中性子線を用い、それに応じた薄膜分析装置を用いることによっても、同様に薄膜分析が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、基板側から試料の側端面に薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、散乱Ｘ線を検出して薄膜を分析するようにした。これにより、入射したＸ線の基板内での減衰を低減し、基板からの散乱Ｘ線を低減することができ、薄膜を精度良く分析することができる。
【００５３】
また、薄膜が形成された基板を薄化した後に、基板側から薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、散乱Ｘ線を検出して薄膜を分析することにより、Ｘ線の基板内での減衰を低減し、基板からの散乱Ｘ線を低減して、薄膜を精度良く分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の薄膜分析法の概略説明図である。
【図２】薄膜分析装置の一例である。
【図３】試料配置の説明図である。
【図４】試料測定の説明図である。
【図５】Ｘ線を試料背面に入射したときのＸ線回折測定結果である。
【図６】Ｘ線を試料の側端面に入射したときのＸ線回折測定結果である。
【図７】試料の側面図である。
【図８】基板薄化の説明図である。
【図９】基板薄化後の試料測定の説明図である。
【図１０】従来の背面入射分析の説明図である。
【符号の説明】
１，２０ 試料
２，２１ 半導体基板
３ 界面層
４，２２ 金属膜
１０ 薄膜分析装置
１１ Ｘ線源
１２ Ｘ線単色化用分光結晶
１３ Ｘ線スリット
１４ レーザ光源
１５ 受光素子
１６ 試料台
１６ａ 試料ホルダ
１６ｂ 溝
１７ Ｘ線受光スリット
１８ Ｘ線検出器
１９ ｚ方向調整用Ｘ線検出器
２３ 保護テープ
２４ 研磨治具
Ｏ 回転中心
θ 入射角
２θ 回折角
Claims (5)
- 基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析法において、
前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出することを特徴とする薄膜分析法。 - 前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して前記一定の入射角でＸ線を入射する前に、
前記試料の側端面にＸ線が入射するように前記試料を配置し、Ｘ線が入射する側の前記試料の端部を回転中心として前記試料を前記基板の背面側に回転してＸ線が前記一定の入射角で前記薄膜に入射するように傾けることを特徴とする請求項１記載の薄膜分析法。 - 前記薄膜上には他の膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜分析法。
- 基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析法において、
前記基板の背面側を薄化し、薄化された前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出することを特徴とする薄膜分析法。 - 基板表面に薄膜が形成された試料の前記薄膜を分析する薄膜分析装置において、
側端面にＸ線が入射されるように配置された前記試料のＸ線が入射される側の端部を回転中心として決定し、前記試料を前記基板の背面側に回転してＸ線が一定の入射角で前記薄膜に入射するように傾け、前記基板の背面側から前記試料の側端面に選択的に、前記薄膜に対して前記一定の入射角でＸ線を入射し、前記薄膜からの散乱Ｘ線を検出する機能を有することを特徴とする薄膜分析装置。
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