JPH09145641A - Method and device for evaluating crystallinity of single crystal - Google Patents

Method and device for evaluating crystallinity of single crystal

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JPH09145641A
JPH09145641A JP7329677A JP32967795A JPH09145641A JP H09145641 A JPH09145641 A JP H09145641A JP 7329677 A JP7329677 A JP 7329677A JP 32967795 A JP32967795 A JP 32967795A JP H09145641 A JPH09145641 A JP H09145641A
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JP
Japan
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crystal
crystallinity
ray
sample
measurement
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Application number
JP7329677A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Inoguchi
康博 猪口
Naoyuki Yamabayashi
直之 山林
Takashi Iwasaki
孝 岩崎
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quantitatively evaluate a difference between a uniform part and a specific part in crystallinity by measuring a locking curve one-dimensionally on the line where a part having a specific crystallinity such as crystal defect observed by a topograph crosses and a part having uniform crystallinity are included. SOLUTION: A first crystal 3 and a second crystal 4 (a crystal to be tested, specimen, wafer) are fitted on a scanning stage 6. The stage 6 is scanned parallely to the linear direction, and the stage 4 is rotated relatively against the stage 6 by means of a specimen rotating table 8. A film 5 is provided in a direction where a diffracted light is emitted from the crystal 4, in order to pick up a topograph thereof, while the film 5 is removed to measure a locking curve, and the intensity of diffracted X-ray is measured by acintilation counter 7. By scanning the stage 6, the positions of X ray hitting the crystals 3 and 4 varies, and a topograph including a band part is exposed to a photographic plate, so that the entire topograph can be obtained with time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、X線を用いた単
結晶の評価方法および評価装置に関する。単結晶という
のは、試料中の任意の部分において結晶方位が共通であ
り全体として定まった結晶方位を持つものをいう。多結
晶やアモルファスという言葉の反対概念である。多結晶
は方位の異なる多数の結晶粒とこれらの境界である粒界
からなるものである。本発明は単結晶の結晶性評価を目
的にする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single crystal evaluation method and evaluation apparatus using X-rays. The single crystal means a crystal having a common crystal orientation in any part of the sample and having a fixed crystal orientation as a whole. It is the opposite concept of the words polycrystal and amorphous. A polycrystal is composed of a large number of crystal grains having different orientations and a grain boundary which is a boundary between them. The present invention aims to evaluate the crystallinity of a single crystal.

【0002】単結晶といっても欠陥を持つ場合もある。
その場合、単結晶であってもそれを利用して良好な品質
の素子を作る事ができない。ここで単結晶というのは、
もちろん半導体、絶縁体、良導体など全てを含む。しか
し本発明は特に半導体の単結晶の品質評価に重点があ
る。
A single crystal may have defects.
In that case, even a single crystal cannot be used to produce a device of good quality. Here, single crystal means
Of course, it includes all semiconductors, insulators, and good conductors. However, the present invention is particularly focused on the quality evaluation of semiconductor single crystals.

【0003】半導体ウエハの結晶品質は、半導体素子の
特性或いは加工歩留まりに大きく影響する。そのため、
半導体ウエハの結晶品質を予め評価することが必要であ
る。特に結晶欠陥に関してウエハ面内における分布を正
確に把握し、しかも結晶欠陥を定量的に評価することが
強く望まれる。結晶性の評価は様々の方法によってなさ
れる。破壊検査もあれば非破壊検査もある。結晶性を非
破壊で検査できる有力な方法としてX線回折法がある。
The crystal quality of a semiconductor wafer greatly affects the characteristics of semiconductor devices or the processing yield. for that reason,
It is necessary to evaluate the crystal quality of the semiconductor wafer in advance. In particular, it is strongly desired to accurately grasp the distribution of crystal defects within the wafer surface and to quantitatively evaluate the crystal defects. Evaluation of crystallinity is performed by various methods. There are destructive inspection and non-destructive inspection. There is an X-ray diffraction method as an effective method for nondestructive inspection of crystallinity.

【0004】X線法といっても多様な種類がある。X線
回折によって、試料が単結晶か多結晶かアモルファスか
という判定をすることができる。X線も白色(多くの波
長成分を含む)の場合もあるし、単色(単一波長)の場
合もある。細いビームに絞る事もあるし、広いビームに
する事もある。目的、対象によって多様なX線回折法を
利用する。X線は結晶に照射されると結晶格子によって
回折されるので、回折X線の方向や強度によって結晶構
造を求める。回折方向を与えるのは常にブラッグの条件
There are various types of X-ray methods. It is possible to determine whether the sample is single crystal, polycrystal, or amorphous by X-ray diffraction. The X-ray may be white (including many wavelength components) or may be monochromatic (single wavelength). Sometimes it is narrowed down to a narrow beam, and sometimes it is wide. Various X-ray diffraction methods are used depending on the purpose and object. Since X-rays are diffracted by the crystal lattice when irradiated to the crystal, the crystal structure is obtained from the direction and intensity of the diffracted X-rays. It is always Bragg's condition that gives the diffraction direction

【0005】λ=2dsinθ (1)Λ = 2 dsin θ (1)

【0006】である。ここでλはX線の波長、dは格子
間隔、θは入射X線と回折X線が格子面となす角度であ
る。θはブラッグ角と呼ばれる。多結晶試料の構造解析
に用いる場合は、例えば単色X線を照射し、粉末X線写
真を撮る。試料の周囲に数多くの方向にX線が回折され
る。数多くの回折線のブラッグ角θから、その回折をも
たらした格子面の間隔dを求める。dの組み合わせか
ら、その多結晶試料がどのような結晶構造を持ち、格子
定数aがいくらであるかという事まで分かる。
[0006] Where λ is the wavelength of the X-rays, d is the lattice spacing, and θ is the angle between the incident X-rays and the diffracted X-rays with the lattice plane. θ is called the Bragg angle. When used for structural analysis of a polycrystalline sample, for example, monochromatic X-rays are irradiated and a powder X-ray photograph is taken. X-rays are diffracted in many directions around the sample. From the Bragg angles θ of many diffraction lines, the distance d between the lattice planes that caused the diffraction is obtained. From the combination of d, it is possible to understand what kind of crystal structure the polycrystalline sample has and what the lattice constant a is.

【0007】或いは単結晶試料に白色のX線を照射し、
2次元の回折写真を撮る。これはその結晶の逆格子に対
応しておりラウエ写真ということもある。鮮明な点群が
写真に現れると単結晶であることが分かる。回折点の位
置から結晶構造が分かる。入射X線ビームと回折X線ビ
ームの方向は、回折を引き起こす面に立てた法線に関し
て対称であるし、面間隔が決まっているから、多様な波
長のX線を含んでいないとブラッグ条件を満足できな
い。それでこの場合は白色X線を使う。
Alternatively, a single crystal sample is irradiated with white X-rays,
Take a two-dimensional diffraction photo. This corresponds to the reciprocal lattice of the crystal and is sometimes called Laue photograph. When a clear point cloud appears in the photograph, it can be seen that it is a single crystal. The crystal structure is known from the position of the diffraction point. The directions of the incident X-ray beam and the diffracted X-ray beam are symmetric with respect to the normal line standing on the plane that causes diffraction, and the plane spacing is fixed. Therefore, the Bragg condition is defined as not including X-rays of various wavelengths. I'm not satisfied. So in this case we use white X-rays.

【0008】これらの方法は試料をX線ビームに対して
回転させない。X線ビームの試料に対する入射方向は固
定されている。何れも未知の構造の試料の構造解析に極
めて有効である。
These methods do not rotate the sample with respect to the x-ray beam. The incident direction of the X-ray beam on the sample is fixed. Both are extremely effective for structural analysis of a sample having an unknown structure.

【0009】本発明が問題にするのはこのような未知試
料のX線構造解析法ではない。試料が既知の物質で、構
造も既知であり、しかも単結晶である場合の結晶性の評
価のためのX線装置なのである。X線を利用した装置
は、同じようにブラッグ回折λ=2dsinθを検出し
ているだけであるが、多様な様態がある。上に述べたも
のは、X線を直接に試料結晶に照射するものである。こ
れは1結晶だけにX線を当てる。
The problem of the present invention is not such an X-ray structural analysis method for unknown samples. This is an X-ray device for evaluating the crystallinity when the sample is a known substance, the structure is also known, and it is a single crystal. A device using X-rays only detects Bragg diffraction λ = 2d sin θ similarly, but there are various modes. What is described above is one in which the sample crystal is directly irradiated with X-rays. This applies X-rays to only one crystal.

【0010】本発明の対象は既知単結晶の結晶性の評価
のためのX線装置である。多結晶は本発明の対象ではな
い。また構造解析でなく結晶性評価がその目的である。
本発明は既知の結晶構造、既知の方位を持つ単結晶が、
局所的な構造や方位の乱れを持つのでこれを検出しよう
とするものである。構造、方位の乱れは結晶欠陥ともい
う。欠陥の種類や分布、多さを検出するのでこれは結晶
の評価という事ができる。構造解析法としてのX線回折
と区別しなければならない。
The subject of the invention is an X-ray device for the evaluation of the crystallinity of known single crystals. Polycrystals are not the subject of this invention. The purpose is to evaluate crystallinity rather than structural analysis.
The present invention has a known crystal structure, a single crystal with a known orientation,
Since it has a local structure and disorder of orientation, it is intended to detect this. The disorder of the structure and orientation is also called a crystal defect. This can be called a crystal evaluation because it detects the type, distribution, and number of defects. It must be distinguished from X-ray diffraction as a structural analysis method.

【0011】X線回折法の中でも、精度の高い方法とし
て2結晶法と呼ばれる方法がある。単色X線源から出た
X線をはじめに結晶性のよい第1結晶に当て、これから
回折されたX線を試料結晶(第2結晶という)に当て
る。2つの単結晶を使うから2結晶法と呼ぶのである。
第1結晶は試料ではない。第1結晶はシリコンや、ゲル
マニウムといった結晶性に優れた単結晶が用いられる。
X線源から発生したX線を一旦第1結晶によって回折さ
せることによって、X線の単色性、平行性を向上させ
る。
Among the X-ray diffraction methods, there is a method called a double crystal method as a highly accurate method. The X-rays emitted from the monochromatic X-ray source are first applied to the first crystal having good crystallinity, and the X-rays diffracted therefrom are applied to the sample crystal (referred to as the second crystal). This is called the two-crystal method because two single crystals are used.
The first crystal is not a sample. As the first crystal, a single crystal having excellent crystallinity such as silicon or germanium is used.
By once diffracting the X-ray generated from the X-ray source by the first crystal, the monochromaticity and parallelism of the X-ray are improved.

【0012】単色のX線源といっても所定の波長以外の
X線成分(白色X線)を含むこともある。第1結晶は優
れた単結晶であるから、所定波長以外のX線は、異なる
角度方向に回折され試料に入らない。また所定の波長の
X線であっても平行でない成分を含むことがある。第1
結晶によってX線を回折させると、所定方向以外のX線
はブラッグの条件を満足できず回折されない。
Even a monochromatic X-ray source may include X-ray components (white X-rays) other than a predetermined wavelength. Since the first crystal is an excellent single crystal, X-rays other than the predetermined wavelength are diffracted in different angle directions and do not enter the sample. Even X-rays having a predetermined wavelength may contain non-parallel components. First
When the X-ray is diffracted by the crystal, the X-ray other than the predetermined direction cannot satisfy the Bragg condition and is not diffracted.

【0013】このような訳で、第1結晶によって回折さ
せると単色性、平行性が一層向上する。もちろん他の方
向に回折される成分も存在するから、第1結晶を使う事
によってX線のパワーは減少する。しかしそのような損
失があってもなお、単色性、平行性を高めたX線を使う
ことによる利益の方が大きい。
Therefore, when diffracted by the first crystal, monochromaticity and parallelism are further improved. Of course, since there are components diffracted in other directions, the X-ray power is reduced by using the first crystal. However, even with such a loss, the benefit of using X-rays with improved monochromaticity and parallelism is greater.

【0014】第1結晶のどの面によって入射X線を回折
させるかということは、自由に決定できるパラメータで
ある。ブラッグの式において、波長λと面間隔dが決ま
るので傾斜角θによって回折面を選ぶ事ができる。第1
結晶の表面面方位と、回折面方位が合致する場合は、入
射X線と回折X線の表面に対してなす角度は同一であ
る。これは対称反射と呼ぶ事もある。第1結晶の表面面
方位と回折面方位が異なる場合もある。これは非対称反
射と呼ぶ事ができる。
Which surface of the first crystal diffracts the incident X-ray is a parameter that can be freely determined. In the Bragg equation, since the wavelength λ and the surface spacing d are determined, the diffractive surface can be selected depending on the inclination angle θ. First
When the surface plane orientation of the crystal and the diffraction plane orientation match, the angles of the incident X-ray and the diffracted X-ray with respect to the surface are the same. This is sometimes called symmetrical reflection. The surface plane orientation of the first crystal may be different from the diffraction plane orientation. This can be called asymmetric reflection.

【0015】X線源としては、普通CuKα1線など金
属の特性X線が用いられる。場合によってシンクロトロ
ン放射光が利用される事もある。平行性、単色性、強度
に優れたX線ビームを得る事ができるからである。
As the X-ray source, a characteristic X-ray of metal such as CuKα1 ray is usually used. In some cases, synchrotron radiation may be used. This is because it is possible to obtain an X-ray beam having excellent parallelism, monochromaticity, and intensity.

【0016】第1結晶の回折面及び第2結晶(被検査結
晶)の回折面は目的に応じて選択される。例えば、結晶
表面が(100)の被検査結晶の回折面を選ぶ場合、表
面近傍の結晶性を調べるには、第1結晶は(422)面
の非対称反射を利用するのが良い。また比較的結晶内部
までの様子を調べたいというときは、(400)面など
の対称反射を利用するのが適切である。ここで面指数に
よって表した回折について説明する。
The diffraction plane of the first crystal and the diffraction plane of the second crystal (crystal to be inspected) are selected according to the purpose. For example, when selecting the diffraction plane of the inspected crystal whose crystal surface is (100), it is preferable to use the asymmetric reflection of the (422) plane for the first crystal in order to check the crystallinity in the vicinity of the surface. Further, when it is desired to relatively investigate the state up to the inside of the crystal, it is appropriate to use symmetrical reflection such as the (400) plane. Here, the diffraction represented by the surface index will be described.

【0017】図16は対称反射を示す。対称というの
は、入射ビームと出射ビームが面に対して対称のものを
いう。入射ビームの断面積と反射ビームの断面積が同一
である。これは(100)面を持つ単結晶の(400)
回折を示す。立方晶系の結晶で格子定数がaであるとす
る。面指数(klm)を持つ面の面間隔dは、
FIG. 16 shows symmetrical reflection. The symmetry means that the incident beam and the outgoing beam are symmetrical with respect to the plane. The cross-sectional area of the incident beam and the cross-sectional area of the reflected beam are the same. This is a single crystal (400) with a (100) plane
Shows diffraction. It is assumed that the crystal is a cubic crystal and the lattice constant is a. The surface spacing d of the surface having the surface index (klm) is

【0018】 d=a(k2 +l2 +m2-1/2 (2)D = a (k 2 + l 2 + m 2 ) -1/2 (2)

【0019】によって与えられる。ブラッグ条件に代入
して、ブラッグ角θを求めることができる。
Is given by The Bragg angle θ can be obtained by substituting the Bragg condition.

【0020】 sinθ=(λ/2a)(k2 +l2 +m21/2 (3)Sin θ = (λ / 2a) (k 2 + l 2 + m 2 ) 1/2 (3)

【0021】これによって任意の面方位の結晶面からの
ブラッグ角θを計算できる。X線の波長によって、取り
得る面方位の範囲が決まる。例えばCuKα1の特性X
線(λ=0.154nm)を用い、Siを第1結晶に使
うと(a=0.543nm)、
Thus, the Bragg angle θ from the crystal plane having an arbitrary plane orientation can be calculated. The range of possible plane orientations is determined by the wavelength of X-rays. For example, the characteristic X of CuKα1
If a line (λ = 0.154 nm) is used and Si is used for the first crystal (a = 0.543 nm),

【0022】 sinθ=0.1418(k2 +l2 +m21/2 (4)Sin θ = 0.1418 (k 2 + l 2 + m 2 ) 1/2 (4)

【0023】となる。(100)Siの(400)回折
は、k=4、l=0、m=0を代入して、
It becomes For (400) diffraction of (100) Si, substituting k = 4, l = 0 and m = 0,

【0024】 Φ1 =Φ2 =34.5゜ (5)Φ 1 = Φ 2 = 34.5 ° (5)

【0025】図17は非対称反射を示す。(422)面
は、(100)面に対して35.26゜傾いている。
(422)回折に対する回折においてθ=44.00゜
であるから、入射の傾き角Θ1 =8.74゜。出射側の
傾き角Θ2 =79.26゜となる。ビームの拡大率はs
inΘ2 /sinΘ1 =6.5となる。つまりこの非対
称反射によってビームの大きさは6.5倍に広がる。第
1結晶としてGe(a=0.565nm)を用いる場合
は、少し角度が違うがほぼ同様の事が言える。
FIG. 17 shows asymmetric reflection. The (422) plane is inclined by 35.26 ° with respect to the (100) plane.
Since θ = 44.00 ° in the diffraction with respect to the (422) diffraction, the incident tilt angle θ 1 = 8.74 °. The inclination angle Θ 2 on the exit side is 79.26 °. Beam expansion rate is s
in Θ 2 / sin Θ 1 = 6.5. In other words, this asymmetrical reflection spreads the beam size 6.5 times. When Ge (a = 0.565 nm) is used as the first crystal, the same thing can be said although the angle is slightly different.

【0026】[0026]

【従来の技術】結晶性を評価する方法としての2結晶法
には尚、二つの方法がある。一つはロッキングカーブ測
定である。もう一つはトポグラフ撮影である。全く対照
的な方法であって、目的によって使い分けられている。
2. Description of the Related Art There are still two methods in the two-crystal method as a method for evaluating crystallinity. One is rocking curve measurement. Another is topograph photography. It is a completely contrasting method and is used according to the purpose.

【0027】[トポグラフ撮影]トポグラフは全体的な
手法であって、被検査結晶(第2結晶)によって回折さ
れたX線をX線フィルム、イメージングプレートなどに
当て回折像を映し出す方法である。単色であって方向の
揃った大面積のX線を試料の全体に照射する。試料は単
結晶であるから、面内至るところで同一の結晶面から同
一方向にX線が回折されるはずである。ある特定の結晶
面からの回折方向に写真乾板をおいて回折X線によって
感光するようにする。単結晶であって方位も決まってい
るから特定の面からの回折方向が一義的に決まり、そこ
に乾板を置く。
[Topographic Imaging] Topograph is an overall method and is a method of projecting a diffraction image by applying X-rays diffracted by a crystal to be inspected (second crystal) to an X-ray film, an imaging plate or the like. The entire sample is irradiated with a large area of monochromatic and uniform direction X-rays. Since the sample is a single crystal, X-rays should be diffracted in the same direction from the same crystal plane throughout the plane. A photographic plate is placed in the direction of diffraction from a particular crystal plane to expose it to diffracted X-rays. Since it is a single crystal and has a fixed orientation, the diffraction direction from a specific plane is uniquely determined, and the dry plate is placed there.

【0028】もしも結晶に全く欠陥がなければ、回折X
線の方向は同一であるし強度も同一であるから、写真乾
板には試料の大きさの広がりを持つ一様強度のX線が入
射するはずである。乾板はこれによって感光する。一様
な白い図形が現れる。これは試料の像である。X線はこ
の場合集光光学系を構成しないから”像”という言葉は
おかしいが、空間的に試料に一対一対応するものである
から、乾板に写ったものを”試料の像”ということがで
きよう。
If the crystal has no defects, the diffraction X
Since the directions of the lines are the same and the intensities are also the same, X-rays of uniform intensity which spread the size of the sample should be incident on the photographic plate. This causes the dry plate to be exposed. A uniform white figure appears. This is an image of the sample. The term "image" is strange because X-rays do not form a condensing optical system in this case, but since it corresponds one-to-one to the sample spatially, what is reflected on the dry plate is called "sample image". I can do it.

【0029】X線トポグラフにおいて入射X線の質が重
要である。単色であって平行でなければならない。これ
は強い条件である。照射X線が平行でないと、試料の表
面の結晶構造に欠陥があっても回折線が非平行になるか
ら、あたかも欠陥がないかのような結果になる。それで
先述のように2結晶法が使われる。写真撮影は現像など
の処理が必要であるが、解像度が高いので撮影のために
有用である。イメージングプレートは解像度が低いが、
実時間観察できるという利点がある。
The quality of incident X-rays is important in X-ray topography. Must be monochromatic and parallel. This is a strong condition. If the irradiated X-rays are not parallel, even if there is a defect in the crystal structure on the surface of the sample, the diffraction lines will be non-parallel, resulting in the result as if there were no defect. Therefore, as mentioned above, the two-crystal method is used. Although photography requires processing such as development, it is useful for photography because of its high resolution. Imaging plates have low resolution,
It has the advantage of being able to observe in real time.

【0030】X線源は平行大面積ビームを発するので、
写真乾板上のX線像は平行なビームによって感光してで
きたものである。乾板上の任意の点Sが試料面上の特定
の点Tに一対一対応する。試料上の点に番号を付けて点
j と表記する。乾板上の対応点をTj とする。
Since the X-ray source emits a parallel large-area beam,
The X-ray image on the photographic dry plate is the result of exposure to parallel beams. An arbitrary point S on the dry plate has a one-to-one correspondence with a specific point T on the sample surface. The points on the sample are numbered and referred to as points S j . Let T j be the corresponding point on the plate.

【0031】もしも、試料のある点Sj に欠陥があると
する。ここで欠陥というのは結晶面が局所的に傾いてい
ることである。だから欠陥において所定の結晶面からの
回折方向がずれてしまう。乾板上のTj にX線が回折さ
れないので、この部分のX線の入射量が少なくなる。X
線の当らない部分は暗くなるので、この部分が黒く現れ
る。つまり試料面内の点Sj に局所的な欠陥のある場
合、写真乾板のTj に黒い部分が現れる。このように結
晶の全体において、良好な部分を白く、欠陥の部分を黒
く映し出すことができる。結晶欠陥といってもいくつか
の種類がある。欠陥の種類もトポグラフ撮影によって判
断することができる。
It is assumed that a point S j on the sample is defective. Here, the defect means that the crystal plane is locally inclined. Therefore, in the defect, the diffraction direction from the predetermined crystal plane is deviated. Since X-rays are not diffracted by T j on the dry plate, the amount of X-rays incident on this portion is small. X
The part that does not hit the line becomes dark, so this part appears black. That is, when there is a local defect at the point S j on the sample surface, a black portion appears at T j of the photographic plate. In this way, it is possible to project a good portion in white and a defective portion in black in the entire crystal. There are several types of crystal defects. The type of defect can also be determined by topography.

【0032】これがX線トポグラフである。試料面内の
欠陥の所在を一挙に明らかにすることができる。トポグ
ラフは全体的、直観的、空間的な単結晶評価方法であ
る。
This is the X-ray topography. The location of defects in the sample surface can be clarified at once. Topograph is an overall, intuitive, spatial evaluation method for single crystals.

【0033】[ロッキングカーブ測定]一方ロッキング
カーブは被検査結晶で回折されたX線の強度をX線カウ
ンターなどで検出する。回折角度を中心として数十秒か
ら数百秒の範囲で被検査結晶を回転させ、X線カウンタ
ーの検出値をモニタする。回転角度対X線検出値の関係
を示すスペクトルの事をロッキングカーブと呼ぶ。ピー
クを与える角度、ピークに於けるX線強度、ピークの半
値幅(FWHM)が観測量である。
[Rocking curve measurement] On the other hand, the rocking curve detects the intensity of X-rays diffracted by the crystal to be inspected by an X-ray counter or the like. The inspected crystal is rotated in the range of several tens to several hundreds of seconds around the diffraction angle, and the detected value of the X-ray counter is monitored. The spectrum showing the relationship between the rotation angle and the X-ray detection value is called a rocking curve. The angle that gives the peak, the X-ray intensity at the peak, and the full width at half maximum (FWHM) of the peak are the observed quantities.

【0034】ピーク角度(θ)は回折面によって決ま
る。これが揺らぐということは結晶面が傾いているとい
う事で、直接に結晶の乱れの証拠になる。ピーク強度は
その面に於ける回折の強さを示す。半値幅はその回折面
の角度の揺らぎを表す。従って半値幅が狭いほど結晶面
が整っているということである。
The peak angle (θ) is determined by the diffractive surface. The fact that it fluctuates means that the crystal plane is tilted, which is directly evidence of crystal disorder. The peak intensity indicates the intensity of diffraction on that surface. The full width at half maximum represents the fluctuation of the angle of the diffractive surface. Therefore, the narrower the half-width is, the better the crystal plane is.

【0035】このように、ロッキングカーブのパラメー
タ、ピーク角度、ピーク強度、FWHMなどから、結晶
性を定量的に評価することができる。ロッキングカーブ
測定では、測定領域が広いとその領域内の全てからの回
折を集めるから、その領域の平均の性質しかわからな
い。結晶性についてもその領域での平均的なものしかわ
からない。そこで測定領域は狭く限定する事が多い。こ
の点で局所的な測定評価法である。狭い領域よりなる測
定点を数多く決め、これらの測定点についてロッキング
カーブ測定を行う事になる。
As described above, the crystallinity can be quantitatively evaluated from the parameters of the rocking curve, peak angle, peak intensity, FWHM and the like. In the rocking curve measurement, if the measurement area is wide, diffraction from all in the area is collected, so only the average property of the area is known. As for crystallinity, only the average crystallinity in that region is known. Therefore, the measurement area is often narrow and limited. This is a local measurement and evaluation method. Many measurement points consisting of a narrow area are determined, and rocking curve measurement is performed at these measurement points.

【0036】[0036]

【発明が解決しようとする課題】トポグラフは高い空間
分解能で、結晶欠陥を評価できるという長所があるもの
の、結晶欠陥を定量的に評価できないという問題があ
る。またトポグラフは、被検査結晶が反っていると結晶
全体の像が記録されないという問題があった。
Although the topography has an advantage that crystal defects can be evaluated with high spatial resolution, it has a problem that crystal defects cannot be quantitatively evaluated. Further, the topography has a problem that an image of the entire crystal is not recorded when the crystal under inspection is warped.

【0037】従来のトポグラフの撮影方法を図1、図2
によって説明する。図1において、X線源1からでた平
行単色X線ビームは、細長いスリット2を通り帯状の平
行ビームになる。これが第1結晶3に小さい照射角で入
射し、大きい角度をなすように第1結晶3から回折され
る。広い断面の平行ビームになっている。これが被検査
結晶4に当たって再び回折される。第1結晶による非対
称の回折でX線の幅を広げ、一度に被検査結晶全面にX
線を照射する。この場合は1回の撮影によって全体像を
得る事ができる。撮影に要する時間も短くて済む。この
場合、第1結晶、第2結晶ともに静止したままである。
A conventional topograph photographing method is shown in FIGS.
It will be explained by. In FIG. 1, the parallel monochromatic X-ray beam emitted from the X-ray source 1 passes through the elongated slit 2 and becomes a band-shaped parallel beam. This is incident on the first crystal 3 at a small irradiation angle and is diffracted from the first crystal 3 so as to form a large angle. It is a parallel beam with a wide cross section. This strikes the inspected crystal 4 and is diffracted again. The width of X-rays is expanded by asymmetrical diffraction by the first crystal, and X is spread over the entire surface of the inspected crystal at once.
Irradiate the line. In this case, the whole image can be obtained by one shot. It takes less time to shoot. In this case, both the first crystal and the second crystal remain stationary.

【0038】図2では、大きい角度で第1結晶3にX線
を当て対称反射させている。X線ビームは狭い帯状の断
面をもつ。一度で被検査結晶の全面を照射できない。そ
こで、第1結晶3、第2結晶4、フィルム5の全体を搭
載したステージ6を平行移動(走査)して、被検査結晶
のX線の照射部分を走査し、経時的に被検査結晶の全体
の回折像をフィルムに撮影する。
In FIG. 2, the first crystal 3 is irradiated with X-rays at a large angle and is symmetrically reflected. The X-ray beam has a narrow strip-shaped cross section. The entire surface of the inspected crystal cannot be irradiated at once. Therefore, the stage 6 on which the first crystal 3, the second crystal 4 and the film 5 are entirely mounted is moved in parallel (scanning) to scan the X-ray irradiation portion of the inspected crystal, and The entire diffraction image is taken on film.

【0039】図1の一括撮影(非走査)でも、図2の走
査撮影法でも結晶の角度は不変である。図2の走査もス
テージを平行移動するだけである。つまりどの方法でも
ウエハ(被検査結晶)に対するX線の入射角度は一定で
ある。もしもウエハ(被検査結晶)に反りがあると、反
りのためにX線の面に対する入射角度がずれブラッグ条
件を満たさなくなるから、回折ビームがない。その部分
が暗くなってしまう。図4にそのようなトポグラフ写真
を示す。
The angle of the crystal does not change in both the collective photographing (non-scanning) of FIG. 1 and the scanning photographing method of FIG. The scanning of FIG. 2 also translates the stage. That is, the angle of incidence of X-rays on the wafer (crystal to be inspected) is constant in any method. If the wafer (crystal to be inspected) has a warp, the incident angle of the X-ray with respect to the plane deviates due to the warp and the Bragg condition is not satisfied, so that there is no diffracted beam. That part gets dark. FIG. 4 shows such a topographic photograph.

【0040】中央部の縦の帯状の部分は、入射角度が適
正であって、ブラッグ条件を満たし、回折X線が発生し
白く写っている。その両側は反りのためにブラッグ回折
が起こらず黒くなっている。これは欠陥によるものでは
ない。面積が広いので、欠陥によるものでなく反りによ
るものである事は分かる。しかし暗くなった部分の欠陥
の分布が全く分からない。
The vertical strip-shaped portion in the central portion has a proper incident angle, satisfies the Bragg condition, and diffracted X-rays are generated, so that the image is shown in white. Bragg diffraction does not occur on both sides and it is black because of warpage. This is not due to a defect. Since the area is large, it can be seen that it is due to warpage, not due to defects. However, the distribution of defects in the darkened area is completely unknown.

【0041】被検査結晶に反りがあってもトポグラフ撮
影できるようにした工夫がJenichenらによって提案され
ている。B. Jenichen, R. Kohler and W. Mohling, "RT
K 2 - a double-crystal x-ray topographic camera ap
plying new principles", J. Phys. E: Sci. Instrum.
21(1988) 1062-1066.
Jenichen et al. Have proposed a device that enables topography imaging even if the crystal to be inspected has a warp. B. Jenichen, R. Kohler and W. Mohling, "RT
K 2-a double-crystal x-ray topographic camera ap
plying new principles ", J. Phys. E: Sci. Instrum.
21 (1988) 1062-1066.

【0042】JenichenはX線トポグラフは一挙にウエハ
面内の結晶欠陥を全部明らかにすることができ優れた方
法であるにも関わらず、検査方法として日常的に用いら
れない、と問題を指摘する。それはウエハが歪んでいる
からトポグラフによって一部しか撮影できず全面の欠陥
検査ができないからであるという。図13にそれを示
す。X線源11から平坦な第1結晶12にX線が当た
り、平行な大面積のビームになる。これが凸反りの第2
結晶13に当たる。凸型に歪む被検査結晶13に対し
て、ブラッグ条件を満足するのは中央部の狭い帯状部分
15だけである。
Jenichen points out the problem that the X-ray topograph is an excellent method that can reveal all the crystal defects in the wafer surface at once, but is not routinely used as an inspection method. . This is because the wafer is distorted, so only a part of it can be photographed by the topography and the defect inspection of the entire surface cannot be performed. It is shown in FIG. X-rays hit the flat first crystal 12 from the X-ray source 11 and become a parallel large-area beam. This is the second warp
Hit crystal 13. For the crystal 13 to be inspected which is distorted in a convex shape, only the narrow band-shaped portion 15 in the central portion satisfies the Bragg condition.

【0043】その両側16、17ではブラッグ条件が満
足されないのでX線が回折されない。これを解決するた
めに、Jenichenは図14のような湾曲した第1結晶14
を用いる。回折光は平行ビームでなくやや収束性のビー
ムになる。このビームは第2結晶においていたるところ
で入射角がθB になる。だから第2結晶の全面において
X線が回折される。
On both sides 16, 17 the X-ray is not diffracted because the Bragg condition is not satisfied. In order to solve this, Jenichen used a curved first crystal 14 as shown in FIG.
Is used. The diffracted light is not a parallel beam but a slightly converging beam. This beam has an incident angle of θ B everywhere in the second crystal. Therefore, X-rays are diffracted on the entire surface of the second crystal.

【0044】Jenichenの方法は第1結晶を湾曲させ、第
2結晶に対して常に入射角が所定の角度になるようにし
ている。極めて巧妙な方法である。この方法は第1結晶
の撓みが被検査結晶の歪に厳密に対応しなければならな
い。そこで第1結晶を薄い基材に張り付け、基材を撓ま
せるようにして、第1結晶を歪ませている。図15はこ
れを示す。基材CUの両端にバーL、Lがあり、バーを
内外に押し出し、押し込むことによって第1結晶を歪ま
せる。
According to Jenichen's method, the first crystal is curved so that the incident angle with respect to the second crystal is always at a predetermined angle. It's a very clever method. In this method, the deflection of the first crystal must exactly correspond to the strain of the crystal to be inspected. Therefore, the first crystal is attached to a thin base material, and the base material is bent to distort the first crystal. FIG. 15 shows this. Bars L, L are provided at both ends of the base material CU, and the first crystal is distorted by pushing the bars in and out and pushing them in.

【0045】しかし、被検査結晶の歪は多様であって、
これに合致するような歪の第1結晶を準備する事は容易
でない。機械的に第1結晶を撓ませればよいとJenichen
は言うが、弾性体の両端を持って歪ませる事によって得
られる撓みのモードは極単純であって被検査結晶の撓み
に合致するとは限らない。しかも撓みの程度は限られ
る。複雑な歪を持つ被検査結晶に対しては適用できな
い。
However, the strain of the inspected crystal is diverse,
It is not easy to prepare a strained first crystal that matches this. Jenichen should mechanically bend the first crystal
However, the bending mode obtained by holding both ends of the elastic body to distort it is extremely simple and does not always match the bending of the crystal to be inspected. Moreover, the degree of bending is limited. It cannot be applied to inspected crystals with complicated strain.

【0046】さらに単純な歪であっても第1結晶に対す
るX線の入射が面に対してぎりぎりの場合、第1結晶を
丸く歪ませても、反射X線の曲がり角の分布は非線形に
なるから、線形歪の第2結晶に照射してもその歪を補正
する事ができない。また図14に示すように第1結晶の
湾曲によってビームが縮小したり拡大したりするから、
第1結晶の全体にビームを照射するためには第1結晶を
過大に作っておく必要がある。
Even if the X-rays are incident on the surface of the first crystal barely even if the distortion is simple, even if the first crystal is distorted in a round shape, the distribution of the bending angle of the reflected X-rays becomes non-linear. Even if the second crystal having linear distortion is irradiated, the distortion cannot be corrected. Further, as shown in FIG. 14, since the beam is contracted or expanded due to the curvature of the first crystal,
In order to irradiate the beam to the entire first crystal, it is necessary to oversize the first crystal.

【0047】トポグラフ撮影をどのような反りを持つウ
エハ(試料)に対しても適用できるようにしなければな
らない。現在のところ反りのある試料にはトポグラフを
適用できない。以上に述べたものがトポグラフ法の欠点
である。
Topographic imaging must be applicable to wafers (samples) with any warp. At present, topographs cannot be applied to warped samples. What has been described above is a drawback of the topographic method.

【0048】次に現在のロッキングカーブ法の難点を説
明する。これは多くの測定点について狭いビームを当て
て回折強度、FWHM、回折角度を測定するものであ
る。一つの測定領域をあまりに狭くする(ビームを細く
する)と、結晶欠陥を飛び越えてマッピング測定してし
まう事がある。欠陥を見落とす事がないようにするには
測定点を増やせば良い。しかし余りに測定間隔を狭くす
ると、測定に時間がかかりすぎる。従来はロッキングカ
ーブだけの測定をしていたので、予め欠陥の存在する位
置が分からず、ウエハの全体について、縦横に測定点を
取り全ての点で等密度の観測をしていた。
Next, the difficulties of the current rocking curve method will be described. This is to measure the diffraction intensity, FWHM, and diffraction angle by applying a narrow beam to many measurement points. If one measurement area is made too narrow (the beam is made thin), crystal measurement may be skipped and mapping measurement may be performed. To avoid missing defects, increase the number of measurement points. However, if the measurement interval is too narrow, the measurement will take too long. Conventionally, since only the rocking curve was measured, the position where defects exist was not known in advance, and measurement points were measured in the vertical and horizontal directions on the entire wafer to observe the same density at all points.

【0049】しかし欠陥の存在しない部分のロッキング
カーブ測定は不要なのである。必要なのは欠陥の近傍で
のロッキングカーブである。欠陥の近くだけを高い測定
点密度にして測定するのが最も良い。しかし予めどこに
欠陥が分布しているのか分からないので、そのような測
定はできない。
However, it is not necessary to measure the rocking curve in the portion where no defect exists. What is needed is a rocking curve near the defect. It is best to make the measurement point density high only near the defect. However, since in advance where the defect do not know what is distributed, it can not be such a measure.

【0050】またピークの半値幅(FWHM)、ピーク
角度、ピーク強度といった数値データの解析だけでは、
数値の異常が、結晶欠陥に起因するのか、あるいは結晶
欠陥とは無関係なもの(例えば結晶の反り)によるもの
なのか判断が難しい。このように従来のロッキングカー
ブ測定には、予め測定の必要な部位にのみ測定点を分布
させて測定時間を短縮する事ができない、欠陥か反りか
の判断ができないなどの問題があった。
Further, only by analyzing numerical data such as peak full width at half maximum (FWHM), peak angle and peak intensity,
It is difficult to determine whether the numerical abnormality is caused by a crystal defect or by something unrelated to the crystal defect (for example, warpage of the crystal). As described above, the conventional rocking curve measurement has problems that the measurement time cannot be shortened by previously distributing the measurement points only to the site where the measurement is necessary, and it cannot be determined whether the measurement is a defect or a warp.

【0051】[0051]

【課題を解決するための手段】上に述べたように、トポ
グラフによる全体的な評価、ロッキングカーブによる定
量的な評価はそれぞれ問題点を持っている。そこで本発
明者は、これらの問題点を解決し、結晶性を高精度に定
量的に評価する方法を考案した。結晶性の均一性を全面
において、いくら詳細に調べてもあまり意味がない。重
要なのは結晶が均一な部分と、特異な部分(不均一な部
分)との結晶学的な差異を定量的に把握する事である。
[Means for Solving the Problems] As described above, the overall evaluation by the topography and the quantitative evaluation by the rocking curve have problems. Therefore, the present inventor has devised a method for solving these problems and quantitatively evaluating crystallinity with high accuracy. It does not make much sense to examine the uniformity of crystallinity over the entire surface. What is important is to quantitatively understand the crystallographic difference between a uniform crystal part and a peculiar part (non-uniform part).

【0052】そこで、本発明者は反りのある結晶に適用
できるトポグラフとロッキングカーブを複合した結晶性
評価方法を考案した。本発明は、同一のX線測定装置に
おいて、試料をそのままに保持し、トポグラフ撮影とロ
ッキングカーブ測定を引き続き行う。つまり本発明は二
つの特徴がある。一つは反りのある試料に適用できるト
ポグラフである。もう一つはトポグラフとロッキングカ
ーブの統合である。
Therefore, the present inventor has devised a crystallinity evaluation method which combines a topography and a rocking curve and can be applied to a warped crystal. According to the present invention, in the same X-ray measuring apparatus, the sample is held as it is, and the topography and rocking curve measurement are continuously performed. That is, the present invention has two features. One is a topograph that can be applied to samples with warpage. The other is the integration of the topograph and the rocking curve.

【0053】まず反りのある結晶にも適用できるトポグ
ラフ撮影によって、結晶欠陥の場所を特定する。そのト
ポグラフ像を基にして、ロッキングカーブの測定場所を
決める。そしてトポグラフで観察された結晶欠陥などの
特異な部分を横切りかつ結晶性が均一である事が確認で
きた部分を含む直線上で一次元的なロッキングカーブの
マッピング測定を行う。そうすることによって、結晶性
の均一な部分と特異な部分の相違を定量的に精度良く評
価することができる。
First, the position of the crystal defect is specified by topographic photography applicable to a warped crystal. The rocking curve measurement location is determined based on the topographic image. Then, a one-dimensional rocking curve mapping measurement is performed on a straight line that includes a portion that has been confirmed to have uniform crystallinity and that crosses a peculiar portion such as a crystal defect observed by a topography. By doing so, it is possible to quantitatively and accurately evaluate the difference between the part having uniform crystallinity and the part having peculiarity.

【0054】[0054]

【発明の実施の形態】この時、トポグラフで観察された
特異部分の大きさを基にしてX線の照射領域を決定す
る。照射領域を特異部分の大きさよりも小さくしさえす
れば特異部分と均一な部分の差異を、そうしない場合に
比べて精度良く評価する事ができる。さらに特異点近傍
に於けるマッピング測定の測定位置の間隔をX線の照射
範囲の長さ以下とする。これによって特異点を飛び越す
事なく、確実に特異点を捕捉し評価できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION At this time, the X-ray irradiation area is determined based on the size of the unique portion observed by the topography. If the irradiation area is made smaller than the size of the peculiar portion, the difference between the peculiar portion and the uniform portion can be evaluated more accurately than in the case where it is not. Further, the interval between the measurement positions of the mapping measurement in the vicinity of the singular point is set to be the length of the X-ray irradiation range or less. This allows the singular points to be reliably captured and evaluated without jumping over the singular points.

【0055】次に、トポグラフに於いて、結晶欠陥が線
状に延びており、その欠陥線を境にして像の濃淡が変化
している部分が観察された場合について述べる。従来こ
のように濃淡が不連続に変化している領域では、トポグ
ラフの濃淡が最初のものと逆転するまでX線の入射角度
を変えて複数のトポグラフを撮影することによって、2
つの領域の回折角度のずれを求めていた。ところがこれ
は濃淡が逆転するという定性的な判断に基づくので、定
量的な評価とは言えない。
Next, a case will be described in which crystal defects are linearly extended in the topography, and a portion in which the contrast of the image changes at the defect line is observed. Conventionally, in such a region where the light and shade changes discontinuously, two topographs are taken by changing the incident angle of X-rays until the light and shade of the topograph reverse to those of the first one.
The deviation of the diffraction angles of the two regions was calculated. However, this is not a quantitative evaluation because it is based on a qualitative judgment that the shades will be reversed.

【0056】本発明は、特異線を横切り濃淡の異なる2
つの領域にまたがる1つの直線上でロッキングカーブの
一次元的な分布測定を行う。本方法では、特異線を含ま
ないように特異線の間際を測定する事ができる。特異線
での濃淡の不連続を定量的に精度良く評価する事が可能
になる。
According to the present invention, two lines having different shades crossing the singular line are used.
The one-dimensional distribution measurement of the rocking curve is performed on one straight line extending over two areas. In this method, the edge of the singular line can be measured so as not to include the singular line. It becomes possible to quantitatively and accurately evaluate the discontinuity of light and shade on the singular line.

【0057】さて、トポグラフで得られる像を基にし
て、ロッキングカーブの測定位置を決定しても、実際に
ねらった場所にX線を照射してロッキングカーブ測定で
きなければ意味がない。本発明は、ねらった部位に正確
にX線を当てる事ができる。本発明はこのために、トポ
グラフとロッキングカーブを連続して同じ装置で行う。
しかも結晶配置は同一のままで、トポグラフ撮影後、そ
のままの位置でロッキングカーブのマッピング測定を行
う。
Even if the measurement position of the rocking curve is determined based on the image obtained by the topography, there is no point unless the rocking curve can be measured by irradiating an actually aimed place with X-rays. According to the present invention, X-rays can be accurately applied to the intended part. To this end, the invention does this for the topography and the rocking curve in succession in the same device.
Moreover, the crystal arrangement remains the same, and after the topograph is taken, the rocking curve mapping measurement is performed at that position.

【0058】さらに、次の手順によって、ロッキングカ
ーブ測定位置と、トポグラフ像で見た結晶欠陥の位置を
正確に合わせる事ができる。 1.線状のスリットを使い、トポグラフで(反りの補正
を行いつつ)、結晶の全体像を1枚のフィルム上に撮影
する。
Further, according to the following procedure, the rocking curve measurement position and the position of the crystal defect seen in the topographic image can be accurately matched. 1. The whole image of the crystal is photographed on a piece of film using a linear slit and topography (while correcting the warp).

【0059】2.スリットを線状のものから、ピンホー
ルスリットに変更する。そして上の全体像を撮影したフ
ィルムに被検査結晶からピンホール状に反射してきたX
線を二重に露光する。この時、ピンホールと被検査結晶
の相対的な位置関係を知るために、メカニカルなウエハ
の移動位置(X)及びピンホールの高さ(H)を変えた
少なくとも2点(X1,H1)、(X2,H2)でX線
を露光する。 4
2. Change the slit from linear to a pinhole slit. And the X-ray reflected from the crystal to be inspected in a pinhole shape on the film that photographed the whole image above
Doubly expose the line. At this time, in order to know the relative positional relationship between the pinhole and the crystal to be inspected, at least two points (X1, H1) at which the mechanical wafer moving position (X) and the pinhole height (H) are changed, The X-ray is exposed with (X2, H2). 4

【0060】3.(X1,H1)、(X2,H2)の座
標のデータ、及びフィルム上におけるこれら2点と結晶
全体の像の位置関係から、ピンホールと結晶の相対的な
位置関係を算出する。
3. The relative positional relationship between the pinhole and the crystal is calculated from the coordinate data of (X1, H1) and (X2, H2) and the positional relationship between these two points on the film and the image of the entire crystal.

【0061】これによってトポグラフ撮影とロッキング
カーブ測定の空間的な関連付けを容易にすることができ
る。トポグラフによって全体の欠陥分布が分かれば、そ
の欠陥位置についてロッキングカーブ測定を行い、欠陥
の状態をさらに明確にすることができる。トポグラフの
全体性とロッキングカーブの局所性が相補的に働き、ウ
エハの評価をより迅速的確に行うことができる。
This makes it easy to spatially associate the topography with the rocking curve measurement. If the overall defect distribution is known from the topography, rocking curve measurement can be performed at the defect position to further clarify the defect state. The wholeness of the topography and the locality of the rocking curve work in a complementary manner, so that the wafer can be evaluated more quickly and accurately.

【0062】もう一つの本発明の特徴は、反りを持つ試
料に対してトポグラフ撮影することができるようにした
ことである。既に述べたように従来のトポグラフは平坦
な試料に対してのみ有効であって、反りのあるものは、
図4のようにブラッグ条件を満たす部分だけの像しか得
られない。もしも全体像がトポグラフによって求められ
ないと、結晶欠陥を見逃してしまう危険性がある。せっ
かく、トポグラフとロッキングカーブを結び付けても意
味がない。
Another feature of the present invention is that topography can be performed on a sample having a warp. As already mentioned, the conventional topograph is effective only for flat samples, and the one with a warp is
As shown in FIG. 4, only the image of the portion satisfying the Bragg condition can be obtained. If the whole picture is not determined by topography, there is a risk of missing crystal defects. There is no point in connecting the topograph and the rocking curve.

【0063】反りのある試料に対しても有効なトポグラ
フ撮影が本発明にとって不可欠である。そこで本発明は
X線入射角を固定するという従来の発想を転換して、図
3のように試料をステージに対して回転できる装置を用
いて入射角を変えて全体のトポグラフを撮影できるよう
にした。
Topographic imaging effective for a warped sample is indispensable for the present invention. Therefore, the present invention changes the conventional idea of fixing the X-ray incident angle so that the entire topography can be photographed by changing the incident angle using a device capable of rotating the sample with respect to the stage as shown in FIG. did.

【0064】図3において、第1結晶3、第2結晶4
(被検査結晶、試料、ウエハ)をステージ6に取り付け
ている。第2結晶の回折光の出る方向にフィルム5を設
けトポグラフを撮像する。ロッキングカーブ測定の場合
はフィルムを取り除き、シンチレーションカンター7に
よって回折X線強度を測定する。ステージ6は直線方向
に平行移動(走査)できる。ステージを走査することに
よって、第1結晶、第2結晶でX線の当たる位置が変わ
り、帯状の部分のトポグラフを写真乾板に露光してゆく
ことができる。経時的に全体のトポグラフを求める。こ
こまでは、図2の走査型のトポグラフと同じである。
In FIG. 3, the first crystal 3 and the second crystal 4
The (crystal to be inspected, sample, wafer) is attached to the stage 6. The film 5 is provided in the direction in which the diffracted light of the second crystal is emitted, and the topograph is imaged. In the case of rocking curve measurement, the film is removed and the diffracted X-ray intensity is measured by the scintillation counter 7. The stage 6 can be translated (scanned) in a linear direction. By scanning the stage, the positions where X-rays hit the first crystal and the second crystal change, and the topography of the strip-shaped portion can be exposed on the photographic plate. Find the whole topographic graph over time. Up to this point, it is the same as the scanning topography of FIG.

【0065】しかし図3においては、試料4が他の要素
とは別に回転できるようになっている。そのために試料
回転台8を設けて、これを回転することによって第2結
晶をステージに対して相対回転できるようになってい
る。
However, in FIG. 3, the sample 4 can be rotated separately from other elements. For this purpose, a sample rotating table 8 is provided, and by rotating this, the second crystal can be rotated relative to the stage.

【0066】これが重要である。ウエハに反りがある場
合は、反りの角度だけ試料を回転し、入射角ωが常に面
に対して同一であるようにする。すると結晶表面でブラ
ッグ回折条件が成り立つので、回折光がフィルムに当た
りその部分の像を作ることができる。また試料回転台8
はロッキングカーブ測定を可能にする。試料を回転でき
ないとロッキングカーブは求められない。本発明では試
料を回転可能にしているからロッキングカーブを得る事
ができる。
This is important. If the wafer has a warp, the sample is rotated by the warp angle so that the incident angle ω is always the same with respect to the surface. Then, since the Bragg diffraction condition is satisfied on the crystal surface, the diffracted light hits the film and an image of that portion can be formed. In addition, the sample turntable 8
Enables rocking curve measurements. If the sample cannot be rotated, the rocking curve cannot be obtained. In the present invention, since the sample is rotatable, a rocking curve can be obtained.

【0067】トポグラフ撮影に於いては、ステージの走
査と、試料回転台の回転を同時的に行う。ステージを走
査するとX線が当たる第2結晶の部分が移動する。この
部分に対してX線の入射方向が適切でなければならな
い。つまり瞬時瞬時において、撮影している帯状の領域
が入射X線に対して正しい角度になるように、その都
度、被検査結晶の角度を微調整しながらトポグラフ撮影
を行う。
In topographic imaging, scanning of the stage and rotation of the sample turntable are performed simultaneously. When the stage is scanned, the portion of the second crystal that the X-ray strikes moves. The incident direction of X-rays must be appropriate for this part. That is, topograph imaging is performed while finely adjusting the angle of the crystal to be inspected so that the band-shaped area being imaged is instantaneously and instantaneously at the correct angle with respect to the incident X-ray.

【0068】ここで、被検査結晶の反りに対応してきめ
細かい角度調整を実現するには、被検査結晶に照射され
るX線の幅は狭いほど良い。第1結晶の回折に非対称反
射を用いると、X線の幅が広がる。この場合、第1結晶
と第2結晶の間にスリットを設けることによってX線の
幅を狭くすることができる。しかし新たにスリットを設
けると装置がより複雑になる。これはあまり望ましい事
ではない。これに対して、対称反射を用いればX線の幅
は広がらない。そのままでも狭いビームを得る事ができ
る。この場合スリットを設ける必要がない。
Here, in order to realize a fine angle adjustment corresponding to the warp of the crystal to be inspected, it is preferable that the width of the X-ray irradiated to the crystal to be inspected is narrow. When asymmetric reflection is used for diffraction of the first crystal, the width of X-rays is widened. In this case, the width of the X-ray can be narrowed by providing a slit between the first crystal and the second crystal. However, a new slit makes the device more complicated. This is not very desirable. On the other hand, if symmetrical reflection is used, the width of the X-ray will not be widened. You can get a narrow beam as it is. In this case, it is not necessary to provide a slit.

【0069】また第1結晶は結晶性が良くなければなら
ないという事は言うまでもない。これらの理由から第1
結晶としては、シリコンやゲルマニウムといった結晶性
のよい単結晶を用いるのが良い。もちろん第1結晶の選
択は、X線の波長にもよる。CuKα1(0.154n
m)の場合は、SiやGeを使う事ができる。ビームを
細くする必要がある場合は、Si、Geの第1結晶の面
方位は(100)として、回折面は(400)対称反射
を利用すれば良い。
Needless to say, the first crystal must have good crystallinity. 1st for these reasons
As the crystal, a single crystal with good crystallinity such as silicon or germanium is preferably used. Of course, the selection of the first crystal also depends on the wavelength of X-rays. CuKα1 (0.154n
In the case of m), Si or Ge can be used. When the beam needs to be made thin, the plane orientation of the first crystal of Si or Ge is (100), and the diffraction plane is (400) symmetric reflection.

【0070】トポグラフ撮影によって、結晶欠陥の存
在、位置が分かるので、結晶欠陥を含む部分のロッキン
グカーブ測定を行う。ロッキングカーブ測定には、試料
をX線に対して回転させる必要がある。図3の装置は、
試料回転台8を設けて試料だけを回転できるようにして
いるから、そのままロッキングカーブの測定に利用でき
る。つまり試料を回転可能にしたことには二つの意義が
ある。一つはロッキングカーブをこの同じ装置で実行す
る事である。図2のように試料が非回転ものはロッキン
グカーブ測定が不可能である。もう一つは試料を相対回
転して反りの補正を可能にし、全面のトポグラフ撮影を
実現することである。
Since the existence and position of crystal defects can be known by topography, the rocking curve of the portion containing crystal defects is measured. The rocking curve measurement requires rotating the sample with respect to the X-ray. The device of FIG.
Since the sample rotating table 8 is provided so that only the sample can be rotated, it can be used as it is for measuring the rocking curve. In other words, making the sample rotatable has two meanings. One is to perform the rocking curve with this same device. As shown in FIG. 2, the rocking curve cannot be measured when the sample is not rotating. The other is to rotate the sample relatively and to correct the warp, and to realize topographic imaging of the entire surface.

【0071】[0071]

【実施例】評価に用いた装置の構成図を図3に示す。こ
の装置では第2結晶だけでなく、第1結晶も走査ステー
ジに搭載されている。第1結晶には厚さ3mmであっ
て、(100)面方位を持つ4インチφのSiウエハを
用いた。
EXAMPLE FIG. 3 shows a block diagram of an apparatus used for evaluation. In this device, not only the second crystal but also the first crystal is mounted on the scanning stage. For the first crystal, a 4-inch φ Si wafer having a thickness of 3 mm and having a (100) plane orientation was used.

【0072】[実施例1(結晶性が特異な部分の定量評
価)]孤立した欠陥(特異点)がある場合の評価につい
て述べる。図3の装置を用いて、LEC法によって成長
させた2インチφS(硫黄)ドープInP(100)ウ
エハの評価を行った。細長いスリットをX線源の前にお
いて、ステージを走査しながら全体のトポグラフ撮影を
行った。2結晶トポグラフの撮影結果を図8に示す。X
線フィルムを被検査結晶に対して斜めにセットした為
に、上下に歪んだ楕円形の像になっている。ウエハ中心
部に特異な円状のコントラストが見られる。直径は2m
m〜3ミリの程度であった。
[Example 1 (quantitative evaluation of a portion having peculiar crystallinity)] The evaluation in the case where there are isolated defects (singular points) will be described. Using the apparatus shown in FIG. 3, a 2-inch φS (sulfur) -doped InP (100) wafer grown by the LEC method was evaluated. The entire topography was performed while scanning the stage in front of the X-ray source through the elongated slit. FIG. 8 shows the photographing results of the two-crystal topograph. X
Since the line film was set diagonally with respect to the crystal to be inspected, the image is an elliptical image that is vertically distorted. A unique circular contrast is seen in the center of the wafer. Diameter is 2m
It was on the order of m to 3 mm.

【0073】そこで中心付近の特異部分をロッキングカ
ーブによって定量的に評価する事にした。ロッキングカ
ーブ測定の前段階として、まず初めに全体像のトポグラ
フを再度撮影した。引き続いてスリットを0.5mmφ
のピンホール状のものに置き換えた。走査ステージの走
査線に沿う位置をX、ピンホールスリットの高さをHと
する。走査線状の位置Xと、スリットの高さHを合わせ
た二次元座標(X,H)によって、ビームの試料に対す
る相対位置を規定する事ができる。
Therefore, the peculiar part near the center was quantitatively evaluated by the rocking curve. As a pre-stage of the rocking curve measurement, first, the topographic image of the whole image was photographed again. Slit 0.5mmφ
It was replaced with a pinhole. The position along the scanning line of the scanning stage is X, and the height of the pinhole slit is H. The relative position of the beam with respect to the sample can be defined by the two-dimensional coordinates (X, H) in which the scanning line-shaped position X and the height H of the slit are combined.

【0074】細径ビームが(X1,H1)にある時、ビ
ームをInP試料の一点に当て、回折ビームを先ほどの
乾板に重ねて露光した。この点を1とする。図8のトポ
グラフ写真において1と記したものである。同様に、細
径ビームが(X2,H2)にある時に、ビームを試料に
当て、回折ビームを同じ乾板に重ねて露光した。図8の
2と示した部分の露光点がこれによってできる。
When the small-diameter beam was at (X1, H1), the beam was applied to one point of the InP sample, and the diffracted beam was superimposed on the dry plate and exposed. This point is 1. This is indicated by 1 in the topographic photograph of FIG. Similarly, when the small-diameter beam was at (X2, H2), the beam was applied to the sample, and the diffracted beam was superimposed and exposed on the same dry plate. This creates an exposure point in the portion indicated by 2 in FIG.

【0075】試料上の点1、2がステージとピンホール
の位置(X1,H1)、(X2,H2)に対応する。2
点の位置が決まるから、ウエハ上の位置とステージ、ピ
ンホールの位置がこれによって1対1に対応する。
Points 1 and 2 on the sample correspond to the positions (X1, H1) and (X2, H2) of the stage and the pinhole. 2
Since the positions of the points are determined, the positions on the wafer correspond to the positions of the stage and the pinholes in a one-to-one correspondence.

【0076】次にこのデータを基にして、ピンホールが
ウエハの中心部を通るようにその高さを調整した。検出
器はシンチレーションカウンターである。そして、中心
部分の異常な円形のコトラストの真ん中を横切り、トポ
グラフ像で結晶性が正常と判断できる部分を含む直線上
で、走査ステージを少しずつ移動させながらロッキング
カーブのマッピングを行った。さらにこの直線と左右に
3mm離れた平行線の上でも同様のロッキングカーブの
測定を行った。
Next, based on this data, the height was adjusted so that the pinhole would pass through the center of the wafer. The detector is a scintillation counter. Then, the rocking curve was mapped while moving the scanning stage little by little on a straight line including a portion where the crystallinity can be judged to be normal in the topographic image across the center of the abnormal circular cotrust in the central portion. Further, the same rocking curve was measured on this straight line and a parallel line 3 mm apart to the left and right.

【0077】この時トポグラフで観察された円形コトラ
ストの大きさは直径が2mm〜3mmであったので、ロ
ッキングカーブの測定領域はそれより小さい直径0.5
mmの領域とした。また、ウエハの中心部付近では測定
点の間隔を0.2mmとした。図9は左の直線に沿うロ
ッキングカーブの結果を示す。図10は中心を通る直線
に沿うロッキングカーブの測定結果を示す。図11は右
の直線に沿うロッキングカーブの結果を表す。横軸は回
折角、縦軸は回折強度である。図9、図11のロッキン
グカーブは全て同様の形状をしており、FWHMは約1
5秒である。FWHMが狭いという事はこれが良質の結
晶である事を意味する。
At this time, since the diameter of the circular cotrust observed in the topography was 2 mm to 3 mm, the measurement area of the rocking curve was 0.5 mm, which was smaller than that.
The area was mm. The distance between the measurement points was 0.2 mm near the center of the wafer. FIG. 9 shows the result of the rocking curve along the left straight line. FIG. 10 shows the measurement result of the rocking curve along the straight line passing through the center. FIG. 11 shows the results of a rocking curve along the right straight line. The horizontal axis represents the diffraction angle and the vertical axis represents the diffraction intensity. The rocking curves in FIGS. 9 and 11 all have the same shape, and the FWHM is about 1
5 seconds. The narrow FWHM means that it is a good quality crystal.

【0078】しかし中心線に沿った図10のロッキング
カーブには僅かな異常が認められる。ピーク位置が少し
ずれている。これはこの部分で(400)面が傾いてい
るということである。ピーク角度の変化量はわずか1.
5秒であった。つまり(400)面がこの部分で1.5
秒傾いているのである。
However, a slight abnormality is recognized in the rocking curve of FIG. 10 along the center line. The peak position is slightly off. This means that the (400) plane is tilted in this part. The amount of change in peak angle is only 1.
5 seconds. In other words, the (400) plane is 1.5 in this part.
It is tilted by the second.

【0079】このように極めて狭い領域の小さい異常を
本発明は的確に見い出すことができる。極僅かな異常を
定量的に評価できたのは、異常部分だけでなく、結晶性
が正常な部分を含む直線状で詳細なロッキングカーブ測
定を行い、正常な部分と異常な部分の差異を追求すると
いう考えのもとで評価を実施したからである。図9、図
11は比較のために中心を通らない直線に沿ってロッキ
ングカーブ測定を行ったものである。これらにはロッキ
ングカーブの異常変化が見られなかった。
As described above, the present invention can accurately find a small abnormality in an extremely narrow area. It was possible to quantitatively evaluate the slightest abnormality, not only the abnormal portion but also the linear and detailed rocking curve measurement including the portion with normal crystallinity to pursue the difference between the normal portion and the abnormal portion. This is because the evaluation was carried out based on the idea of For comparison, FIGS. 9 and 11 show rocking curves measured along a straight line that does not pass through the center. No abnormal change in rocking curve was observed in these.

【0080】[実施例2(特異線におけるトポグラフ濃
淡の不連続の評価)]トポグラフ像において、結晶欠陥
が線状に延びその欠陥線を境にして濃淡が不連続に変化
している場合がある。次にこのような線的欠陥の本発明
による評価について説明する。
[Embodiment 2 (Evaluation of discontinuity of topograph density on a singular line)] In a topographic image, crystal defects may extend linearly and discontinuity of density may occur at the defect line. . Next, the evaluation of such a linear defect according to the present invention will be described.

【0081】試料(被検査結晶)はLEC法で成長させ
た3インチφノンドープGaAs(100)ウエハであ
る。第1結晶(Si)の回折面を(400)に、試料G
aAsの回折面を(422)とした。
The sample (crystal to be inspected) is a 3 inch φ non-doped GaAs (100) wafer grown by the LEC method. The diffraction surface of the first crystal (Si) is set to (400), and the sample G
The diffraction surface of aAs was set to (422).

【0082】ステージを走査させながら、走査と連動し
てGaAsに対するX線の入射角度(ω)を変化させる
ことによりGaAsの反りを補正した。つまり試料回転
台の回転角ψを走査量xの関数として変動させる。微視
的にはX線の結晶表面に対する入射角度Θは一定なので
あるが、反り角度θがあるので、試料の基線に対する入
射角ωを変動させ、ω=Θ+θとするのである。反りの
角度θは走査量xの関数であるようにする。つまり反り
の方向が走査の方向に平行になるようにウエハを試料回
転台に取り付ける。するとθ(x)となるようにでき
る。
While scanning the stage, the GaAs warp was corrected by changing the incident angle (ω) of X-rays on GaAs in conjunction with the scanning. That is, the rotation angle ψ of the sample turntable is changed as a function of the scanning amount x. Microscopically, the incident angle Θ of the X-ray with respect to the crystal surface is constant, but since there is a warp angle θ, the incident angle ω with respect to the base line of the sample is changed so that ω = Θ + θ. The warp angle θ is a function of the scanning amount x. That is, the wafer is attached to the sample rotary table so that the warp direction is parallel to the scanning direction. Then, it can be set to θ (x).

【0083】走査量がxのときに、試料を回転させ、回
折が起こる方位に試料の回転角ψを決める。これはψ=
c+θとなる(cは定数)。このようにしてGaAsウ
エハ全体のトポグラフ撮影を行う事ができる。本発明に
おいて反りの補正は簡単であり、しかも複雑なモードの
反りに対しても有効である。これはトポグラフ撮影にお
いても、試料を微小回転させるという本発明の構造的な
特徴を巧みに利用しているのである。試料の回転可能性
はロッキングカーブに於いては必須のものであるが、こ
れをトポグラフに持ち込む事によって反りの問題を鮮や
かに解決している。
When the scanning amount is x, the sample is rotated, and the rotation angle ψ of the sample is determined in the direction in which diffraction occurs. This is ψ =
c + θ (c is a constant). In this way, topographical imaging of the entire GaAs wafer can be performed. In the present invention, the correction of the warp is simple, and it is also effective for the warp of complicated modes. This skillfully utilizes the structural feature of the present invention that the sample is minutely rotated even in topographic imaging. The rotatability of the sample is indispensable for the rocking curve, but the problem of warpage is vividly solved by bringing this into the topograph.

【0084】引き続いて、全体像を撮影したフィルムを
試料回転台にセットしたままで、スリットを0.5mm
φのピンホール状のものに置き換えた。そしてピンホー
ルの高さ(H)は一定のままで、走査ステージの位置
(X)の異なる2点(X1,H)及び(X2,H)で、
点状のX線ビームの回折像を、同じフィルムに二重露光
した。
Subsequently, with the film on which the whole image was taken set on the sample rotary table, the slit was 0.5 mm.
It was replaced with a φ pinhole. The height (H) of the pinhole remains constant, and at two points (X1, H) and (X2, H) at different positions (X) of the scanning stage,
Dotted X-ray beam diffraction images were double exposed to the same film.

【0085】その結果を図6に示す。1、2と記したの
がピンホールを通ったX線によって露光した点である。
試料の左上に黒くなっている部分が存在する。この線状
の部分が異常である。ロッキングカーブによってこの部
分を調べたい。線分12の上に異常領域がある。線分1
2に沿って結晶性を調べれば異常の詳細が分かる。
The results are shown in FIG. The points marked with 1 and 2 are the points exposed by X-rays passing through the pinholes.
There is a black part in the upper left of the sample. This linear part is abnormal. I would like to investigate this part by the rocking curve. There is an abnormal area above the line segment 12. Line segment 1
Examining the crystallinity along line 2 reveals the details of the anomaly.

【0086】次に、0.5mmφのピンホールスリット
をそのまま用い、X線フィルムの代わりに、シンチレー
ションカウンターを設置した。そして、走査ステージを
少しずつ移動させながら、線分12上に数多くの測定点
を取り、各点でのロッキングカーブを測定した。そして
線分12上に於けるロッキングカーブの一次元的なマッ
ピングを行った。
Next, a 0.5 mmφ pinhole slit was used as it was, and a scintillation counter was installed instead of the X-ray film. Then, while the scanning stage was gradually moved, many measurement points were taken on the line segment 12 and the rocking curve at each point was measured. Then, one-dimensional mapping of the rocking curve on the line segment 12 was performed.

【0087】その結果を表7に示す。横軸は線分12間
に取った測定点の位置座標である。縦軸はピーク角度
(秒)のズレを示す。(422)面による回折を測って
いるので、もしもこの面が厳密に平行ならばピーク角度
は一定角になる。しかし(422)面が少しずれている
から、僅かにピーク角度が変動する。この結果は途中で
24秒の飛びがある事を示している。これは欠陥線に対
応し、欠陥線の前後で(422)面が24秒傾いている
という事を意味している。
The results are shown in Table 7. The horizontal axis is the position coordinates of the measurement points taken between the line segments 12. The vertical axis represents the deviation of the peak angle (second). Since the diffraction by the (422) plane is measured, if this plane is strictly parallel, the peak angle will be a constant angle. However, since the (422) plane is slightly displaced, the peak angle slightly changes. This result shows that there is a jump of 24 seconds on the way. This corresponds to the defect line, and means that the (422) plane is inclined by 24 seconds before and after the defect line.

【0088】この測定は線分12の測定だけで、局所的
な結晶欠陥を定量的に評価できる。初めにトポグラフを
撮っているから、欠陥のない部分のロッキングカーブ測
定を省き、ロッキングカーブ測定に必要な時間を大幅に
短縮できる。それでいて、結晶欠陥の評価は完全に行え
る。
This measurement can measure the local crystal defects quantitatively only by measuring the line segment 12. Since the topograph is taken at the beginning, it is possible to omit the rocking curve measurement of the part where there is no defect, and the time required for the rocking curve measurement can be greatly shortened. Nevertheless, the evaluation of crystal defects can be performed completely.

【0089】[実施例3(結晶に反りがあっても全面の
トポグラフを撮影できる方法)]図3の装置を用いてL
EC法によって、成長させた3インチφノンドープGa
As(100)ウエハの評価を実施した。
[Embodiment 3 (Method for photographing topography of entire surface even if crystal has warp)] L was measured using the apparatus shown in FIG.
3 inch φ undoped Ga grown by EC method
An As (100) wafer was evaluated.

【0090】比較のため、初めに図1に示すような広い
X線ビームによる全面のトポグラフ撮影を行った。X線
ビームを(422)非対称反射面を用いてX線を幅広く
してから試料に照射している。試料のGaAs自体も
(422)回折を用いている。図4にトポグラフ写真を
示す。GaAsウエハが反っているため全面の像が写っ
ていない。中央部の狭い帯状部分のみが写っている。
For comparison, first, topographic imaging of the entire surface with a wide X-ray beam as shown in FIG. 1 was performed. The X-ray beam is broadened by using the (422) asymmetric reflection surface, and then the sample is irradiated. The sample GaAs itself also uses (422) diffraction. FIG. 4 shows a topographic photograph. Since the GaAs wafer is warped, the entire image is not visible. Only the narrow strip in the center is visible.

【0091】比較のためさらに、図2に示すような走査
型のトポグラフ装置によって同じGaAsウエハのトポ
グラフを求めた。第1結晶は(400)対称回折を用い
て細いビームを作り、GaAsに照射する。GaAsは
(422)回折するようにしている。GaAsは回転せ
ず入射角(ω)は一定である。その結果も図4と同様の
ものであった。中央部の帯状部分のみで、全体像が写ら
ない。
For comparison, the topography of the same GaAs wafer was obtained using a scanning type topography device as shown in FIG. The first crystal forms a narrow beam using (400) symmetrical diffraction and irradiates GaAs. GaAs is diffracted by (422). GaAs does not rotate and the incident angle (ω) is constant. The result was similar to that of FIG. Only the central strip does not show the whole image.

【0092】次に、試料を回転させる本発明の方法によ
って同じGaAs試料のトポグラフ撮影を行った。第1
結晶Si(100)の回折面は(400)とし、試料の
回折面は(422)とする。ステージを走査し、これに
連動して試料回転台を少しずつ回転させる。これによっ
てX線のGaAs結晶に入る入射角の補正をした。走査
ステージは、結晶の全面が撮影できる区間をある一定の
速度で往復運動させた。
Next, the same GaAs sample was topographically photographed by the method of the present invention in which the sample was rotated. First
The diffraction surface of crystalline Si (100) is (400), and the diffraction surface of the sample is (422). The stage is scanned, and the sample turntable is rotated little by little in conjunction with this. This corrected the incident angle of the X-ray entering the GaAs crystal. The scanning stage was reciprocated at a constant speed in a section where the entire surface of the crystal could be photographed.

【0093】実際に撮影したときの走査ステージの移動
位置(X)と、X線の入射角度(ω)の変化の様子を図
12に示す。走査線に沿って3つの点を取る。X1は結
晶の左端、X2は結晶の中央部、X3は結晶の右端であ
る。これら3点に於いて、予めX線の入射角度の調整を
行う。これによってこれら3点での最適の入射角度ω
1、ω2、ω3を求める。最適入射角度とここで言うの
は、GaAsの(422)回折強度が最大になるという
ことである。
FIG. 12 shows how the moving position (X) of the scanning stage and the incident angle (ω) of the X-ray change when the image is actually taken. Take three points along the scan line. X1 is the left end of the crystal, X2 is the central part of the crystal, and X3 is the right end of the crystal. At these three points, the incident angle of the X-ray is adjusted in advance. As a result, the optimum incident angle ω at these three points
1, ω2, ω3 are obtained. The optimum incident angle here means that the (422) diffraction intensity of GaAs is maximized.

【0094】X2を0゜として、X3では+22秒、X
1では−43秒というふうに変化している。そして3点
の中間の試験点については、内挿によって入射角を決め
た。このグラフは走査距離Xの関数としての入射角ωを
与えるが、ωと試料回転台の回転角ψの変化は同一であ
るから、ψ=c+ωによって(cは定数)、試料回転台
の回転角ψをXの関数ψ(X)として求める事ができ
る。
When X2 is 0 °, X3 is +22 seconds, X
In No. 1, it is changing to -43 seconds. Then, for the three intermediate test points, the incident angle was determined by interpolation. This graph gives the incident angle ω as a function of the scanning distance X, but since ω and the rotation angle ψ of the sample turntable are the same, ψ = c + ω (c is a constant) ψ can be obtained as a function of X, ψ (X).

【0095】このように走査に伴って試料を回転させる
ようにした撮影方法によって試料の全体のトポグラフ像
を得る事ができる。図5は本発明の方法によって撮影し
たトポグラフ像である。3ヶ所で角度の調整を行う事に
よってウエハ−の反りを補正して結晶全体のトポグラフ
を得る事ができた。
As described above, the topographic image of the entire sample can be obtained by the photographing method in which the sample is rotated with the scanning. FIG. 5 is a topographic image taken by the method of the present invention. By adjusting the angle at three points, the warp of the wafer was corrected and the topograph of the entire crystal could be obtained.

【0096】もしも反りの状態がより複雑である場合
は、走査線に沿って、より多くの点での角度調整を行
う。4点或いは5点で最適の角度を求めて、それらの間
での入射角度は、隣接調整点での角度を結ぶ直線によっ
てきめるか、あるいは最小二乗法によって決めた曲線に
よって与えてもよい。試料の反りが複雑なモードを持っ
ていても、走査と関連してX線入射角度を変える事によ
って、試料全体のトポグラフを得る事ができる。
If the warp condition is more complicated, the angle adjustment is performed at more points along the scanning line. The optimum angles may be obtained at 4 points or 5 points, and the incident angle between them may be determined by a straight line connecting the angles at the adjacent adjustment points, or may be given by a curve determined by the least square method. Even if the sample has a complicated warp, the topography of the entire sample can be obtained by changing the X-ray incident angle in association with scanning.

【0097】トポグラフによって全体の欠陥の様子がわ
かるので、欠陥の存在する領域を含む線分に沿って、ロ
ッキングカーブ測定を行う。この点は前述の実施例と同
様である。
Since the state of the entire defect can be seen from the topography, the rocking curve is measured along the line segment including the region where the defect exists. This point is the same as the above-mentioned embodiment.

【0098】[0098]

【発明の効果】本発明は、2結晶X線回折法を用いて結
晶欠陥に代表される結晶性の異常を高い精度で定量的に
評価する方法を提供する。トポグラフによって予め欠陥
など定量評価する必要のある領域を求めてからロッキン
グカーブ測定を行うので評価の効率が良い。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a method for quantitatively evaluating abnormalities of crystallinity represented by crystal defects with high accuracy by using a two-crystal X-ray diffraction method. Since the rocking curve is measured after the area such as a defect that needs to be quantitatively evaluated is obtained in advance by the topography, the evaluation efficiency is high.

【0099】トポグラフで観察した結晶欠陥などの定量
評価すべき位置とロッキングカーブの測定位置を容易に
かつ精度良く1対1対応させる事ができる。そのために
精度良く定量評価できるし、ロッキングカーブ測定点の
抜けも発生しない。また反りのある試料は従来トポグラ
フによって全体像を撮影できなかったが、本発明はトポ
グラフ撮影法を改善し、複雑な反りのある結晶に対して
もトポグラフによって全体像を把握できる。
It is possible to easily and accurately make one-to-one correspondence between the position to be quantitatively evaluated such as a crystal defect observed by the topography and the measurement position of the rocking curve. Therefore, the quantitative evaluation can be performed with high accuracy, and no omission of the rocking curve measurement point occurs. Further, although the whole image of the warped sample could not be photographed by the topography in the related art, the present invention improves the topograph imaging method and can grasp the whole image of the complex warped crystal by the topography.

【0100】2結晶トポグラフを用いて結晶を評価する
際、反りにより湾曲した結晶や格子面に傾斜を持つ結晶
において容易に結晶欠陥や格子歪の面内分布を知ること
ができる。また2結晶トポグラフで観察した結晶欠陥や
格子歪の位置とロッキングカーブの測定位置とを1対1
で対応させることができる。2結晶トポグラフでイメー
ジとしてとらえた結晶欠陥や格子歪をロッキングカーブ
を用いて容易に定量的に評価できる。
When a crystal is evaluated using a two-crystal topography, the in-plane distribution of crystal defects and lattice strain can be easily known in a crystal curved due to warpage or a crystal having a tilt in the lattice plane. In addition, the position of the crystal defect or lattice strain observed with the two-crystal topograph and the measurement position of the rocking curve are set to 1: 1.
Can be dealt with. The crystal defects and lattice strains captured as images in the two-crystal topography can be easily quantitatively evaluated by using rocking curves.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来例に係る非走査のトポグラフ撮影系を示す
概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a non-scanning topographic imaging system according to a conventional example.

【図2】従来例に係る走査型のトポグラフ撮影系を示す
概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a scanning topograph imaging system according to a conventional example.

【図3】走査と共に試料回転させてトポグラフ撮影し、
ロッキングカーブ測定も同じ装置で行えるようにした本
発明のX線評価装置の概略構成図。
[Fig. 3] Topography imaging by rotating the sample with scanning,
The schematic block diagram of the X-ray evaluation apparatus of this invention which made it possible to measure a rocking curve with the same apparatus.

【図4】図1に示す非走査のトポグラフ撮影によって反
りのあるGaAsウエハ−を撮った時のトポグラフ撮影
写真。
FIG. 4 is a topography photograph of a warped GaAs wafer taken by the non-scanning topography photography shown in FIG.

【図5】図3に示す本発明の評価装置によって反りのあ
るGaAsウエハ−をトポグラフ撮影したものの写真。
5 is a photograph of a topography of a warped GaAs wafer by the evaluation apparatus of the present invention shown in FIG.

【図6】本発明の方法によってGaAsウエハ−をトポ
グラフ撮影し、さらにピンホールスリットによって2点
の像を二重露光し、スリットとトポグラフ写真の位置を
関連づけることを説明するトポグラフ写真。
FIG. 6 is a topographic photograph for explaining that a GaAs wafer is topographically photographed by the method of the present invention, two images of two points are double-exposed by a pinhole slit, and the positions of the slit and the topographic photograph are associated with each other.

【図7】図6のGaAsウエハ−試料において、線分1
2に沿うロッキングカーブ測定を行い、回折角のピーク
角度の位置による変動を示すグラフ。欠陥の前後でピー
ク角度が24秒、不連続に変化している。
7 is a line segment 1 in the GaAs wafer-sample of FIG.
The graph which shows the fluctuation | variation by the position of the peak angle of a diffraction angle by performing the rocking curve measurement along 2. The peak angle changes discontinuously for 24 seconds before and after the defect.

【図8】本発明の方法によって(100)InPウエハ
−のトポグラフ撮影した写真。中央部に小さな円状の欠
陥がある。中央部を通る直径Q、その3mm左にこれと
平行な弦P、直径Qの右にこれと平行な弦Rをとる。
FIG. 8 is a topographical photograph of a (100) InP wafer according to the method of the present invention. There is a small circular defect in the center. A diameter Q passing through the central portion, a string P parallel to this 3 mm to the left, and a string R parallel to this to the right of the diameter Q.

【図9】図8の写真に於いて中央を通る直線から左に3
mm離れた弦Pに沿う測定点でのロッキングカーブ測定
結果を示すグラフ。横軸は被検査結晶の回転角度、縦軸
は回折X線の強度である。
FIG. 9 is 3 to the left from the straight line passing through the center in the photograph of FIG.
The graph which shows the rocking curve measurement result in the measurement point along the chord P which separated mm. The horizontal axis represents the rotation angle of the crystal to be inspected, and the vertical axis represents the intensity of the diffracted X-ray.

【図10】図8の写真に於いて中央を通る直線Qに沿う
測定点でのロッキングカーブ測定結果を示すグラフ。横
軸は被検査結晶の回転角度、縦軸は回折X線の強度であ
る。ピーク位置が中央部の測定点で約1.5秒ずれてい
る。
10 is a graph showing rocking curve measurement results at measurement points along a straight line Q passing through the center of the photograph of FIG. The horizontal axis represents the rotation angle of the crystal to be inspected, and the vertical axis represents the intensity of the diffracted X-ray. The peak position is off by about 1.5 seconds at the measurement point in the center.

【図11】図8の写真に於いて中央を通る直線から右に
3mm離れた弦Rに沿う測定点でのロッキングカーブ測
定結果を示すグラフ。横軸は被検査結晶の回転角度、縦
軸は回折X線の強度である。
FIG. 11 is a graph showing a rocking curve measurement result at a measurement point along the chord R 3 mm to the right from the straight line passing through the center in the photograph of FIG. The horizontal axis represents the rotation angle of the crystal to be inspected, and the vertical axis represents the intensity of the diffracted X-ray.

【図12】図5のトポグラフ写真を取るために、走査と
ともに試料を回転させるが、その回転角を示すグラフ。
3点X1、X2、X3において最適の回転角を求めその
他の点では内挿法によって回転角を決めている。
FIG. 12 is a graph showing the rotation angle of the sample rotated with scanning to take the topograph photograph of FIG.
Optimal rotation angles are obtained at the three points X1, X2, and X3, and at other points, the rotation angles are determined by interpolation.

【図13】Jenichen等が被検査結晶(第2結晶)に反り
がある場合に、一部についてしかX線が回折されず、一
部のトポグラフ像しか得られない事を示す説明図。
FIG. 13 is an explanatory view showing that when Jenichen et al. Has a warp in a crystal to be inspected (second crystal), X-rays are only partially diffracted and only a partial topographic image is obtained.

【図14】湾曲した第1結晶を使う事によって、反りの
ある試料について全体的なトポグラフ写真を撮影する事
ができるというJenichenの提案を示すための説明図。
FIG. 14 is an explanatory view for showing Jenichen's proposal that it is possible to take a general topographical photograph of a warped sample by using a curved first crystal.

【図15】Jenichenが提案した第1結晶を湾曲させるた
めの装置の説明図。
FIG. 15 is an explanatory view of an apparatus for bending the first crystal proposed by Jenichen.

【図16】(100)面を有する単結晶における(40
0)対称反射を説明するための概略図。
FIG. 16 shows (40) in a single crystal having a (100) plane.
0) Schematic diagram for explaining symmetrical reflection.

【図17】(100)面を有する単結晶における(42
2)非対称反射を説明するための概略図。
FIG. 17 shows (42) in a single crystal having a (100) plane.
2) Schematic diagram for explaining asymmetric reflection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 X線源 2 スリット 3 第1結晶 4 試料(第2結晶、被検査結晶) 5 フィルム 6 走査ステージ 7 シンチレーションカウンター 8 試料回転台 11 X線源 12 第1結晶 13 第2結晶 14 湾曲した第1結晶 15 X線回折の起こる中央部分 16 ブラッグ条件を満たさずX線回折の起こらない右
側部分 17 ブラッグ条件を満たさずX線回折の起こらない左
側部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray source 2 Slit 3 1st crystal 4 Sample (2nd crystal, to-be-tested crystal) 5 Film 6 Scanning stage 7 Scintillation counter 8 Sample rotary stage 11 X-ray source 12 1st crystal 13 2nd crystal 14 Curved 1st Crystal 15 Central portion where X-ray diffraction occurs 16 Right side portion where Bragg conditions are not satisfied and X-ray diffraction does not occur 17 Left side portion where X-ray diffraction does not occur and Bragg conditions are not satisfied

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線2結晶法を用いた単結晶の評価にお
いて、トポグラフ撮影によって試料全体の結晶性を評価
し、トポグラフで観察された結晶欠陥などの結晶性の特
異な部分を横切りかつ結晶性が均一な部分を含む線上で
ロッキングカーブの一次元的測定を行い、結晶性の均一
な部分と特異な部分の差異を定量的に評価するようにし
たことを特徴とする単結晶の結晶性評価方法。
1. In the evaluation of a single crystal using the X-ray two-crystal method, the crystallinity of the entire sample is evaluated by topography, and the crystallinity which is observed in the topograph such as a crystal defect is crossed and crystallized. The crystallinity of a single crystal characterized by performing a one-dimensional measurement of a rocking curve on a line that includes a portion with uniform crystallinity and quantitatively evaluating the difference between the portion with uniform crystallinity and the specific portion. Evaluation method.
【請求項2】 X線2結晶法を用いてトポグラフ撮影を
行うとき、試料と第1結晶との走査に伴って試料結晶の
反りに応じて試料を回転させ、X線の試料に対する入射
角度を調整し、所定の回折面に対するX線の角度が一定
になるようにしてトポグラフ撮影を行うようにしたこと
を特徴とする請求項1に記載の単結晶の結晶性評価方
法。
2. When performing topography by using the X-ray two-crystal method, the sample is rotated according to the warpage of the sample crystal as the sample and the first crystal are scanned, and the incident angle of the X-ray with respect to the sample is changed. The method for evaluating crystallinity of a single crystal according to claim 1, wherein the topography is adjusted so that the angle of the X-ray with respect to a predetermined diffraction surface is constant.
【請求項3】 トポグラフで観察された結晶欠陥など結
晶の特異部分を横切りかつ結晶性が均一な部分を含む線
上でロッキングカーブの一次元的なマッピング測定を行
うとき、ロッキングカーブ測定のためのX線の照射領域
はトポグラフで観察された特異部分の大きさを基にして
決定することを特徴とする請求項1又は2に記載の単結
晶の結晶性評価方法。
3. When performing a one-dimensional mapping measurement of a rocking curve on a line that crosses a peculiar part of a crystal such as a crystal defect observed in a topograph and includes a part having a uniform crystallinity, X for rocking curve measurement is measured. The method for evaluating the crystallinity of a single crystal according to claim 1 or 2, wherein the irradiation region of the line is determined based on the size of the peculiar portion observed by the topography.
【請求項4】 トポグラフで観察された結晶欠陥など結
晶の特異部分を横切りかつ結晶性が均一な部分を含む線
上でロッキングカーブの一次元的なマッピング測定を行
うとき、特異な部分の近傍におけるマッピング測定の測
定点の間隔をX線の照射範囲の長さ以下にする事を特徴
とする請求項1〜3の何れかに記載の単結晶の結晶性評
価方法。
4. When performing a one-dimensional mapping measurement of a rocking curve on a line that crosses a peculiar part of a crystal such as a crystal defect observed by a topography and includes a part with uniform crystallinity, mapping in the vicinity of the peculiar part is performed. The crystallinity evaluation method for a single crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein the interval between the measurement points of the measurement is set to be equal to or less than the length of the X-ray irradiation range.
【請求項5】 トポグラフで観察された結晶性の不連続
な部分が線によって分けられる場合、その特異線を横切
りかつ結晶性が均一な部分を含む直線上でロッキングカ
ーブ測定を行うに際し、特異線で仕切られる2つの領域
近傍を特異線を含まないように測定することによりその
相違を定量的に評価することを特徴とする請求項1〜4
の何れかに記載の単結晶の結晶性評価方法。
5. When the rocking curve measurement is performed on a straight line that crosses the singular line and includes a portion with uniform crystallinity, when the crystalline discontinuity observed on the topography is divided by a line, the singular line 5. The difference is quantitatively evaluated by measuring the vicinity of the two areas partitioned by the line so as not to include a singular line.
The method for evaluating crystallinity of a single crystal according to any one of 1.
【請求項6】 X線の照射位置を制御して試料結晶の一
部分を記録するトポグラフと試料全体像を記録するトポ
グラフを同じ記録媒体上に重ねて露光する事により結晶
欠陥などの特異な部分を精度良く検知することを特徴と
する請求項1〜5の何れかに記載の単結晶の結晶性評価
方法。
6. A peculiar portion such as a crystal defect is exposed by superimposing and exposing a topograph for recording a part of a sample crystal and a topograph for recording an entire image of a sample by controlling an X-ray irradiation position. The method for evaluating crystallinity of a single crystal according to claim 1, wherein the method for evaluating single crystallinity is performed with high accuracy.
【請求項7】 X線2結晶法を用いて行う単結晶のトポ
グラフ撮影とロッキングカーブ測定を同一装置で同じ結
晶配置にて行うようにしたことを特徴とする単結晶の結
晶性評価装置。
7. An apparatus for evaluating crystallinity of a single crystal, characterized in that the topography of a single crystal and the rocking curve measurement, which are carried out by using the X-ray two-crystal method, are carried out in the same apparatus with the same crystal arrangement.
【請求項8】 トポグラフの記録媒体がX線用フィル
ム、原子核乾板あるいはイメージングプレートであるこ
とを特徴とする請求項7に記載の単結晶の結晶性評価装
置。
8. The crystallinity evaluation apparatus for a single crystal according to claim 7, wherein the topographic recording medium is an X-ray film, a nuclear dry plate or an imaging plate.
【請求項9】 第1結晶として面方位(100)のシリ
コン又はゲルマニウムを用いる事を特徴とする請求項7
又は8に記載の単結晶の結晶性評価装置。
9. The silicon or germanium having a plane orientation (100) is used as the first crystal.
Alternatively, the single crystal crystallinity evaluation device according to item 8.
【請求項10】 第1結晶の回折面として(400)面
を利用する事を特徴とする請求項7〜9の何れかに記載
の単結晶の結晶性評価装置。
10. The single crystal crystallinity evaluation apparatus according to claim 7, wherein a (400) plane is used as a diffraction plane of the first crystal.
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Cited By (3)

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