JPH04323545A - 全反射ｘ線回折顕微方法 - Google Patents
全反射ｘ線回折顕微方法Info
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- JPH04323545A JPH04323545A JP3118111A JP11811191A JPH04323545A JP H04323545 A JPH04323545 A JP H04323545A JP 3118111 A JP3118111 A JP 3118111A JP 11811191 A JP11811191 A JP 11811191A JP H04323545 A JPH04323545 A JP H04323545A
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- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 25
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
- G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、（１００）Ｓｉウェー
ハ表面極く近傍の微小な結晶欠陥を検出するための表面
敏感な全反射Ｘ線回折顕微方法に関する。
ハ表面極く近傍の微小な結晶欠陥を検出するための表面
敏感な全反射Ｘ線回折顕微方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉウェーハ内に存在する結晶欠陥（例
えば、空孔，格子間原子，転位，積層欠陥，析出，偏析
等）は、半導体デバイス特性に悪影響を及ぼす。従来、
Ｓｉウェーハ内の結晶欠陥の場所的分布の模様を観察す
るために、図４に示したＸ線の回折現像を用いたＸ線回
折顕微法がある（参考：オウヨウブツリ（応用物理１９
６７ ３６．８８−１０４）。入射Ｘ線４１は、モノ
クロメータ４２によって単色化、かつ角度発散の小さい
、幅の広いＸ線４３に成形された後、Ｓｉウェーハ４４
に入射し、Ｓｉウェーハ４４からの回折Ｘ線４５を写真
フィルム４６で撮影することによってＳｉウェーハ４４
内の結晶欠陥を回折顕微法的に観察している。
えば、空孔，格子間原子，転位，積層欠陥，析出，偏析
等）は、半導体デバイス特性に悪影響を及ぼす。従来、
Ｓｉウェーハ内の結晶欠陥の場所的分布の模様を観察す
るために、図４に示したＸ線の回折現像を用いたＸ線回
折顕微法がある（参考：オウヨウブツリ（応用物理１９
６７ ３６．８８−１０４）。入射Ｘ線４１は、モノ
クロメータ４２によって単色化、かつ角度発散の小さい
、幅の広いＸ線４３に成形された後、Ｓｉウェーハ４４
に入射し、Ｓｉウェーハ４４からの回折Ｘ線４５を写真
フィルム４６で撮影することによってＳｉウェーハ４４
内の結晶欠陥を回折顕微法的に観察している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来のＸ線回折顕
微方法では、Ｘ線のＳｉウェーハへの浸入深さが数μｍ
程度と大きく、深さ方向の平均的な情報しか得ることが
できず、近年の浅い接合において半導体デバイスが要求
する表面極く近傍の結晶欠陥の情報を得ることが不可能
であるという欠点があった。
微方法では、Ｘ線のＳｉウェーハへの浸入深さが数μｍ
程度と大きく、深さ方向の平均的な情報しか得ることが
できず、近年の浅い接合において半導体デバイスが要求
する表面極く近傍の結晶欠陥の情報を得ることが不可能
であるという欠点があった。
【０００４】本発明の目的は、このような従来の欠点を
除去せしめて、表面極く近傍の結晶欠陥をＸ線回折顕微
法的に観察するための方法を提供することにある。
除去せしめて、表面極く近傍の結晶欠陥をＸ線回折顕微
法的に観察するための方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係るＸ線回折顕微方法においては、回折現像
を用いた結晶欠陥評価用Ｘ線源として、連続光であるシ
ンクロトロン放射光を用い、ω−２θ回転可能な第一ゴ
ニオメータヘッドに設置されたモノクロメータによって
シンクロトロン放射光より波長を選別し、その選別され
た波長を有するＸ線と、ω−２θ回転可能な第二ゴニオ
メータヘッドとを用いて、（１００）Ｓｉウェーハの非
対称反射を生じさせ、その非対称反射による回折線を観
察するものである。
、本発明に係るＸ線回折顕微方法においては、回折現像
を用いた結晶欠陥評価用Ｘ線源として、連続光であるシ
ンクロトロン放射光を用い、ω−２θ回転可能な第一ゴ
ニオメータヘッドに設置されたモノクロメータによって
シンクロトロン放射光より波長を選別し、その選別され
た波長を有するＸ線と、ω−２θ回転可能な第二ゴニオ
メータヘッドとを用いて、（１００）Ｓｉウェーハの非
対称反射を生じさせ、その非対称反射による回折線を観
察するものである。
【０００６】
【作用】シンクロトロン放射光からモノクロメータによ
って選別された波長を有するＸ線とゴニオメータとを用
いて、（１００）Ｓｉウェーハに非対称反射を生じさせ
、その非対称反射による回折線を観察するものである。
って選別された波長を有するＸ線とゴニオメータとを用
いて、（１００）Ｓｉウェーハに非対称反射を生じさせ
、その非対称反射による回折線を観察するものである。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照に
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【０００８】（実施例１）図１は、本発明による全反射
Ｘ線回折顕微方法の一実施例を示す図である。
Ｘ線回折顕微方法の一実施例を示す図である。
【０００９】図において、シンクロトロン放射光１１は
、強力な連続の波長を有し、回折現像を用いた結晶欠陥
評価用のＸ線源として大変有用なものである。本発明は
、このシンクロトロン放射光の特徴を有効に利用したも
のである。すなわち、このシンクロトロン放射光１１は
、スリット１２によってＸ線ビームサイズを成形された
後、ω−２θ回転可能な第一ゴニオメータ１３のヘッド
に設置されたモノクロメータ１４によって選別される。 この選別されたＸ線１５は、スリット１６によってビー
ムサイズを成形された後、ω−２θ回転可能な第二ゴニ
オメータ１７のヘッドに設置された（１００）Ｓｉウェ
ーハ１８に入射する。
、強力な連続の波長を有し、回折現像を用いた結晶欠陥
評価用のＸ線源として大変有用なものである。本発明は
、このシンクロトロン放射光の特徴を有効に利用したも
のである。すなわち、このシンクロトロン放射光１１は
、スリット１２によってＸ線ビームサイズを成形された
後、ω−２θ回転可能な第一ゴニオメータ１３のヘッド
に設置されたモノクロメータ１４によって選別される。 この選別されたＸ線１５は、スリット１６によってビー
ムサイズを成形された後、ω−２θ回転可能な第二ゴニ
オメータ１７のヘッドに設置された（１００）Ｓｉウェ
ーハ１８に入射する。
【００１０】（１００）Ｓｉウェーハ１８からの回折は
、（１００）表面に対して２５．２４°傾いた格子面で
ある３１１非対称反射を用いる。仮に、モノクロメータ
１４によってシンクロトロン放射光１１から波長λ＝１
．４２Åを持つＸ線１５を選別し、ω−２θ回転可能な
第二ゴニオメータ１７によって、（１００）Ｓｉウェー
ハ１８をＸ線１５に対して入射角（θＢ−α）を持つよ
うに設置すると、（１００）Ｓｉウェーハ１８の３１１
非対称反射による回折線１９を得ることができる。ここ
で、θＢは回折角度であり２５．７０°を有し、αは（
１００）表面と（３１１）面とのなす角であり、前記し
た２５．２４°の値を有する。そして、Ｘ線１５の（１
００）Ｓｉウェーハ１８への入射角は０．４６°となる
。このとき、図２において計算された侵入深さ曲線２１
が示すようにＸ線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８内
への侵入深さは数千Å程度となる。モノクロメータ１４
によって選別されたＸ線１５の波長を、第一ゴニオメー
タ１３のω回転を低角に逐次回転することによって僅か
に短くすると、３１１非対称反射面による回折角度θＢ
は、それに追従して減少する。その結果、（１００）Ｓ
ｉウェーハ１８からの回折線１９を見失うことなく、Ｘ
線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８への入射角を減少
させ、ついには全反射を起こす臨界角θＣよりも小さく
することが可能である。これは、シンクロトロン放射光
の波長連続性を有効に利用したものである。この操作を
Ｘ線１５の波長がλ＝１．４０４Å近傍になるまで行う
と、Ｘ線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８への入射角
は０．１５°となり、臨界角θＣ＝０．２０°よりも小
さくなる。このとき、反射率曲線２２が示すようにＸ線
１５の（１００）Ｓｉウェーハ上での反射率は１に近く
なり、Ｘ線の場の強度曲線２３が示すようにＸ線の場の
強さも十分大きい。また、侵入深さ曲線２１が示すよう
にＸ線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８内への侵入深
さは数十Å程度となり、表面極く近傍の情報を得ること
ができる。この条件下で（１００）Ｓｉウェーハ１８の
３１１非対称反射による回折線１９を写真フィルム１１
１で顕微法的に観察する。
、（１００）表面に対して２５．２４°傾いた格子面で
ある３１１非対称反射を用いる。仮に、モノクロメータ
１４によってシンクロトロン放射光１１から波長λ＝１
．４２Åを持つＸ線１５を選別し、ω−２θ回転可能な
第二ゴニオメータ１７によって、（１００）Ｓｉウェー
ハ１８をＸ線１５に対して入射角（θＢ−α）を持つよ
うに設置すると、（１００）Ｓｉウェーハ１８の３１１
非対称反射による回折線１９を得ることができる。ここ
で、θＢは回折角度であり２５．７０°を有し、αは（
１００）表面と（３１１）面とのなす角であり、前記し
た２５．２４°の値を有する。そして、Ｘ線１５の（１
００）Ｓｉウェーハ１８への入射角は０．４６°となる
。このとき、図２において計算された侵入深さ曲線２１
が示すようにＸ線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８内
への侵入深さは数千Å程度となる。モノクロメータ１４
によって選別されたＸ線１５の波長を、第一ゴニオメー
タ１３のω回転を低角に逐次回転することによって僅か
に短くすると、３１１非対称反射面による回折角度θＢ
は、それに追従して減少する。その結果、（１００）Ｓ
ｉウェーハ１８からの回折線１９を見失うことなく、Ｘ
線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８への入射角を減少
させ、ついには全反射を起こす臨界角θＣよりも小さく
することが可能である。これは、シンクロトロン放射光
の波長連続性を有効に利用したものである。この操作を
Ｘ線１５の波長がλ＝１．４０４Å近傍になるまで行う
と、Ｘ線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８への入射角
は０．１５°となり、臨界角θＣ＝０．２０°よりも小
さくなる。このとき、反射率曲線２２が示すようにＸ線
１５の（１００）Ｓｉウェーハ上での反射率は１に近く
なり、Ｘ線の場の強度曲線２３が示すようにＸ線の場の
強さも十分大きい。また、侵入深さ曲線２１が示すよう
にＸ線１５の（１００）Ｓｉウェーハ１８内への侵入深
さは数十Å程度となり、表面極く近傍の情報を得ること
ができる。この条件下で（１００）Ｓｉウェーハ１８の
３１１非対称反射による回折線１９を写真フィルム１１
１で顕微法的に観察する。
【００１１】（実施例２）本発明に係る方法は、（１０
０）表面に対して３５．２６°傾いた格子面である４２
２非対称反射を用いても同様な効果を発揮する。前記し
た手順を用いて、最終的にシンクロトロン放射光１１よ
り１．２８４Å近傍の波長を選別すると、Ｘ線１５の（
１００）Ｓｉウェーハへの入射角は０．１３°となり、
臨界角θＣ＝０．１８°よりも小さくなる。その結果、
図３の反射率曲線３２が示すようにＸ線１５の（１００
）Ｓｉウェーハ上での反射率は１に近くなり、Ｘ線の場
の強度曲線３３が示すようにＸ線の場の強さも十分大き
い。また、侵入深さ曲線３１が示すようにＸ線１５の（
１００）Ｓｉウェーハ１８内への侵入深さは数十Åとな
り、表面極く近傍の情報を得ることができる。
０）表面に対して３５．２６°傾いた格子面である４２
２非対称反射を用いても同様な効果を発揮する。前記し
た手順を用いて、最終的にシンクロトロン放射光１１よ
り１．２８４Å近傍の波長を選別すると、Ｘ線１５の（
１００）Ｓｉウェーハへの入射角は０．１３°となり、
臨界角θＣ＝０．１８°よりも小さくなる。その結果、
図３の反射率曲線３２が示すようにＸ線１５の（１００
）Ｓｉウェーハ上での反射率は１に近くなり、Ｘ線の場
の強度曲線３３が示すようにＸ線の場の強さも十分大き
い。また、侵入深さ曲線３１が示すようにＸ線１５の（
１００）Ｓｉウェーハ１８内への侵入深さは数十Åとな
り、表面極く近傍の情報を得ることができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、（
１００）Ｓｉウェーハ表面から数十Åという極く近傍に
存在する結晶欠陥をＸ線顕微法的に観察可能であり、こ
れら結晶欠陥と半導体デバイス特性の劣化との対比に有
効な効果を有する。
１００）Ｓｉウェーハ表面から数十Åという極く近傍に
存在する結晶欠陥をＸ線顕微法的に観察可能であり、こ
れら結晶欠陥と半導体デバイス特性の劣化との対比に有
効な効果を有する。
【図１】本発明の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明において、３１１非対称反射を用いた条
件下での計算結果を示す図である。
件下での計算結果を示す図である。
【図３】本発明において、４２２非対称反射を用いた条
件下での計算結果を示す図である。
件下での計算結果を示す図である。
【図４】従来のＸ線回折顕微方法を示す構成図である。
１１ シンクロトロン放射光
１２ スリット
１３ 第一ゴニオメータ
１４ モノクロメータ
１５ 選別されたＸ線
１６ スリット
１７ 第二ゴニオメータ
１８ （１００）Ｓｉウェーハ
１９ 回折線
２１ 侵入深さ曲線
２２ 反射率曲線
２３ Ｘ線の場の強度曲線
３１ 侵入深さ曲線
３２ 反射率曲線
３３ Ｘ線の場の強度曲線
４１ 入射Ｘ線
４２ モノクロメータ
４３ Ｘ線
４４ Ｓｉウェーハ
４５ 回折Ｘ線
４６ 写真フィルム
１１１ 写真フィルム
Claims (1)
- 【請求項１】 回折現像を用いた結晶欠陥評価用Ｘ線
源として、連続光であるシンクロトロン放射光を用い、
ω−２θ回転可能な第一ゴニオメータヘッドに設置され
たモノクロメータによってシンクロトロン放射光より波
長を選別し、その選別された波長を有するＸ線と、ω−
２θ回転可能な第二ゴニオメータヘッドとを用いて、（
１００）Ｓｉウェーハの非対称反射を生じさせ、その非
対称反射による回折線を観察することを特徴とする全反
射Ｘ線回折顕微方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3118111A JPH04323545A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 全反射ｘ線回折顕微方法 |
| US07/865,269 US5353324A (en) | 1991-04-22 | 1992-04-08 | Total reflection X-ray diffraction micrographic method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3118111A JPH04323545A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 全反射ｘ線回折顕微方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04323545A true JPH04323545A (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=14728301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3118111A Pending JPH04323545A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 全反射ｘ線回折顕微方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5353324A (ja) |
| JP (1) | JPH04323545A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107990852A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-04 | 长江存储科技有限责任公司 | 基于扫描电子显微镜的三维关键尺寸测量方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069934A (en) * | 1998-04-07 | 2000-05-30 | Osmic, Inc. | X-ray diffractometer with adjustable image distance |
| ES2160546B1 (es) * | 2000-03-07 | 2003-04-16 | Univ Madrid Autonoma | Utilizacion de estructuras cuasicristalinas en aplicaciones opticas de rayos - x |
| US6990360B2 (en) * | 2000-11-03 | 2006-01-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Pattern detection using the Bragg Effect at RF frequencies |
| US6680996B2 (en) * | 2002-02-19 | 2004-01-20 | Jordan Valley Applied Radiation Ltd. | Dual-wavelength X-ray reflectometry |
| CN100416223C (zh) * | 2005-12-07 | 2008-09-03 | 中国科学院高能物理研究所 | 同步辐射单色器晶体热膨胀形变检测方法 |
| JP5344123B2 (ja) * | 2008-07-18 | 2013-11-20 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | Ｘ線反射体、ｘ線反射装置およびｘ線反射鏡作成方法 |
| CN108645879B (zh) * | 2018-05-07 | 2019-12-03 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种同步辐射的衍射增强成像方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02254347A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-15 | Shimadzu Corp | Ｘ線回折装置 |
| JPH04218753A (ja) * | 1990-03-19 | 1992-08-10 | Nec Corp | 全反射ｘ線回折顕微測定方法およびその回折顕微法装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3051834A (en) * | 1959-09-16 | 1962-08-28 | Shimula Yoshihiro | Automatic recording system of x-ray diffraction patterns |
| US4928294A (en) * | 1989-03-24 | 1990-05-22 | U.S. Government As Represented By The Director, National Security Agency | Method and apparatus for line-modified asymmetric crystal topography |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3118111A patent/JPH04323545A/ja active Pending
-
1992
- 1992-04-08 US US07/865,269 patent/US5353324A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JPH02254347A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-15 | Shimadzu Corp | Ｘ線回折装置 |
| JPH04218753A (ja) * | 1990-03-19 | 1992-08-10 | Nec Corp | 全反射ｘ線回折顕微測定方法およびその回折顕微法装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107990852A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-04 | 长江存储科技有限责任公司 | 基于扫描电子显微镜的三维关键尺寸测量方法 |
| CN107990852B (zh) * | 2017-11-16 | 2019-11-26 | 长江存储科技有限责任公司 | 基于扫描电子显微镜的三维关键尺寸测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5353324A (en) | 1994-10-04 |
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