JPS6195231A - 薄膜検査装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 技１υと艷 本発明は、Ｘ線吸収スペクトルを測定し薄膜の構造及び
電子状態を評５価する薄膜検査装置に関し。

より詳細には、アモルファスシリコン薄膜やセレン膜等
の基板上に形成された薄膜の検査に好適な薄膜検査装置
に関するものである。

従来技術 物質の構造をＸ線の吸収スペクトルを測定することによ
り評価する場合、試料中にＸ線を透過させ吸収を受けさ
せる透過方式と試料中で反射させて吸収を受けさせる反
射方式とがある。ところで。

厚さが数μｍ程度の薄膜の構造を透過方式で評価する場
合、Ｘ線が試料中を進む充分な距離を確保できず感度が
不十分となる。又、試料をＸ線の吸収の少ないマイラー
等の薄膜で支持する必要があり、測定操作が面倒である
。更に、基板上に蒸着法等により付着させた薄膜を測定
する場合、薄膜を基板から一旦剥離させる必要があり、
その取り扱いが困難且つ面倒となる。一方、反射式でも
。

数μｍ程度の薄膜では、感度が不足し、Ｘ線吸収スペク
トルの測定が不可能である。

目　　　的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、基板
上に付着させた薄膜のＸ線吸収スペクトルをも容易に測
定でき正確な構造評価が可能となる薄膜検査装置を提供
することを目的とする。

璽−戒 本発明は、上記の目的を達成させるため、光源からの光
を波長に応じて所定方向に反射させる第１結晶板と、検
査すべき薄膜を一結晶面上に設けてあり前記第１結晶板
からの光を前記薄膜を介して受け前記一結晶面に沿った
小角で波長毎に所定方向に反射させる第２結晶板と、前
記小角で反射された光を受けて波長毎の光強度を検出す
る検出手段とを有することを特徴としたものである。又
。

もう一方では、光源からの光を反射させて単色・平行化
する第１結晶板と、検査すべき薄膜を設けてあり前記第
１結晶板からの単色・平行化された光を前記薄膜を介し
て受けると共に所定方向に反射させる第２結晶板と、前
記第２結晶板で反射された光を受けて光強度を検出する
検出手段と、前記第１結晶板と前記第２結晶板とを連動
して回転させる駆動制御機構とを有することをも特徴と
したものである。

以下、本発明の一実施例に基づき具体的に説明する。第
１図は本発明の１実施例としての反射型薄膜検査装置を
示した模式図である。第１＠に示した如く、反射型薄膜
検査装置は４光源としてＸ線源１を有しており、本例で
はＸ線源１から発散Ｘ線２が射出される。射出されたＸ
線２は、次順に配設されたスリット光学系３によって所
定のビーム径に絞られる。スリット光学系３からの発散
Ｘ線ビーム２ａは、入射角度が０１〜θ２の範囲の角度
で第１結晶板４の結晶面４ａへ入射する６そして、入射
した発散ビーム２ａは、結晶面４ａにおいて各波長及び
入射角度θから決定される方向に夫々ブラッグ反射され
、波長分散が起る。本例では、第１結晶板４がシリコン
単結晶から構成されている。

第１結晶板４でブラッグ反射され分散した反射Ｘ線ビー
ム２ｂは、第２結晶板５に入射する。第２結晶板５には
、その−表面５ａ上に検査すべき薄膜６が被着されてい
る。本例では、第２結晶板５′も単結晶シリコンから形
成されており、第１結晶板４の波長分散を起させる反射
結晶面４ａと第２結晶板５の薄膜６が被着された結晶面
５ａとが対向し且つ平行となる様に配設されている。従
って、第１結晶板４から反射されて来る波長分散ビーム
２ｂが第２結晶板５の結晶面５ａで再びブラッグ反射さ
れ、その反射ビーム２ｃの各分散光は散乱入射ビーム２
ａにおける進行方向と平行な方向に進む。そして、この
場合、第２結晶板５の結晶面５ａでブラッグ反射された
反射光がその反射面５ａに対して小角δをなして進む様
に、第２結晶板５の配設方位が設定されている。ところ
で。

第２結晶面５ａに対しδの角度をなし反射されるＸ線ビ
ーム２ｃは、結晶面５ａに付着されている厚さｄの薄膜
６中をｄ／５ｉｒ１δの距離だけ通過する。従って１反
射Ｘ線ビーム２ｃ中の各Ｘ線光は、夫々の反射角度６１
〜δ２が小角であれば検査対象薄膜６の厚さｄが小さく
てもその薄膜６中の充分大きな距離を各波長のＸ線光が
夫々進むがら、薄膜６中における吸収を充分に受けるこ
とができる。

薄膜６中で充分な吸収を受けた反射ビーム２ｃは、各波
長に応じて第１結晶板４に入射時と平行な方向に分散し
て反射され、例えばフィルム状の検出器７に到達してＸ
線吸収スペクトルが得られる。この場合、上述した如く
、各Ｘ線光は薄膜６中で充分な吸収を受けているから薄
膜検査対象に対する感度の良いＸ線吸収スペクトルが得
られる。

即ち、光の高エネルギー領域側の吸収端近傍における所
謂Ｋｏｓｓｅｌ構造及びそれより高エネルギー側のＥＸ
ＡＦＳ構造に対応する吸収スペクトルをも高感度で得る
ことができ、正確な薄膜６の構造評価が可能となる。又
、第２結晶板５を基板としてその表面に薄膜を蒸着させ
れば、薄膜を一旦剥がすことなくそのまま上述した如く
配設すれば良く、簡単に感度の良い薄膜の吸収スペクト
ルを得ることができる。従って、測定操作が面倒な基板
上に被着させた薄膜の構造評価も容易且つ正確に実施で
きる。

次に、もう一方の発明の実施例について、第２図を参考
に説明する。光源としてのＸａ源１１から出射されたＸ
線１２は、スリット光学系１３によって絞られ略平行な
ビーム１２ａとされる。スリット光学系１３からのＸ線
ビーム１′２ａは、入射角度θ、をもって本例ではシリ
コン単結晶から成る第１結晶板１４の結晶面１４ａに入
射し、その面１４ａでブラッグ反射される。これにより
。

入射Ｘ線ビーム１２ａは一定波長の高度に単色化及び平
行化されたビーム１２ｂとなる。第１結晶板１４は、軸
１４ｂを中心として回転自在に支承されており、所定の
方向に回転させることにより連続的に反射ビーム１２ｂ
の波長を変えることが可能な構成となっている。この場
合１本例の如く入射ビーム１２ａが回転軸１４ｂに向が
って入射する様に第１結晶板１４を配設すれば、入射角
度θ３の把握が容易となり、全体の操作制御システムが
簡素化され得る。

単色化・平行化された反射ビーム１２ｂ＋”ｚ、第２結
晶板１５に入射する。第２結晶板１５には、′その一結
晶面１５ａ上に検査対象の薄膜１６が被着形成されてお
り１反射ビーム１２ｂはこの薄膜１６を介して入射する
。そして、この第２結晶板１５も軸１５ａによりその周
りに回転自在に支承されると共に、第１結晶板１４と同
期して回転される様に駆動制御される構成となっている
。この場合の同期回転方法は、入射する第１結晶板１４
からの反射ビーム１２ｂが第２結晶板１５の略同一箇所
でブラッグ反射され且つ同一方位に出射される様に双方
の結晶板１４．１５を同期回転させる０本例では、第１
結晶板１４を一定位置で回転させ、第２結晶板１５を同
一速度で回転させつつ回転位置を移動させて一定の方位
に出射ビーム１２ｃを得る方式が採用されている。斯く
の如く、第１結晶板１４と第２結晶板１５を配設するこ
とにより、第２結晶板１５に入射するＸ線ビーム１２ｂ
は、両者の回転と共に連続的に波長が変化すると共に、
常に薄膜１６の一定箇所を介してブラッグ反射され所定
方向に出射される。又、この場合１本例では、前述した
実施例と同様に、反射ビーム１２ｃが反射結晶面１５ａ
に対して小角を成して進む様に第２結晶板１５の回転移
動動作が制御されているから、Ｘ線ビーム１２ｃに薄膜
１６中を進む必要な光路が確保され充分な吸収を受けさ
せることができる。

充分な吸収を受は第２結晶板１５から出射されるＸ線ビ
ーム１２ｃは、入射ビーム１２ａと平行な方向に出射さ
れ、フィルム式の検出器１７に到達する。検出器１７に
おいては、所定速度で例えば本例では上下方向にフィル
ムを移動させており。

充分な吸収を受けた感度の良い薄膜１６のＸ線吸収スペ
クトルが得られる０以上の如く１本例では。

検査対象物に通過させるＸ線の波長、即ちエネルギーを
連続的に変化させるから、前述したＫｏｓｓｅｌ構造や
ＥＸＡＦＳ構造を含む広範囲のエネルギー領域にわたっ
て感度の良いＸ線吸収スペクトルを得ることが可能とな
る。又、本例では、薄膜１６中におけるＸ線を通過させ
る箇所、即ち、検査対象箇所が特定されるから、検査対
象物の構造が一様でない場合にも正確な構造評価を実施
できる。

尚、上述した実施例等においては、第１結晶板及び第２
結晶板を共に単結晶シリコンから形成した場合について
説明したが、これらの結晶板としては単結晶シリコンに
限定されず、その他の任意の完全結晶を使用することが
可能である。又、対を成す第１．第２結晶板は必ずしも
平行に配設することが要求される訳ではない。更に、検
出器は、フィルム方式に限らず、その他比例計数管、シ
ンチレーション計数管又は位置敏感検出器等を使用する
ことが可能である。

効果 以上、詳述した如く、本発明によれば、基体としての結
晶板のブラッグ反射可能な結晶面に検査対象薄膜を付着
させ、これに異なる波長の光をブラッグ反射させて吸収
スペクトルを得るから、薄膜を支持する上での問題を生
じさせることなく容易に薄膜の吸収スペクトルを得るこ
とができる。

この場合、薄膜が付着されている結晶面に対して小角を
成して反射させるべく結晶基板を配設すれば、厚さが極
めて薄い薄膜に対しても充分吸収を受けさせることがで
き、高感度の吸収スペクトルを得て正確な構造評価を実
施できる。又、薄膜が付着された結晶基板とこれに波長
を特定して光を送る結晶板とを同期させて回転させるこ
とにより、通過箇所を変えないで吸収光の波長を連続的
に変化させることができる。従って、測定対象の一定箇
所における広範囲のエネルギー領域にわたる吸収スペク
トルを簡単に得ることができ、より正確な薄膜の構造評
価が可能となる。尚、本発明は上記の特定の実施例に限
定されるものではなく、本発明の技術的範囲内において
種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、吸
収させる光はＸ線に限らず、レーザ光等の他の光を使用
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一方の発明の１実施例を示した模式図、第２図
は他方の発明の１実施例を示した模式図である。 （符号の説明） １．１１：　　ｘＡｌ（ ４，１４：　　第１結晶板 ５．１５：　　第２結晶板 ６．１６：　　薄膜 ７．１７：　　検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの光を波長に応じて所定方向に反射させる
   第１結晶板と、検査すべき薄膜を一結晶面上に設けてあ
   り前記第１結晶板からの光を前記薄膜を介して受け前記
   一結晶面に沿った小角で波長毎に所定方向に反射させる
   第２結晶板と、前記小角で反射された光を受けて波長毎
   の光強度を検出する検出手段とを有することを特徴とす
   る薄膜検査装置。 ２、上記第１項において、前記１及び第２結晶板が完全
   結晶板であることを特徴とする薄膜検査装置。 ３、上記第１項において、前記光源からの光はＸ線であ
   ることを特徴とする薄膜検査装置。 ４、光源からの光を反射させて単色・平行化する第１結
   晶板と、検査すべき薄膜を設けてあり前記第１結晶板か
   らの単色・平行化された光を前記薄膜を介して受けると
   共に所定方向に反射させる第２結晶板と、前記第２結晶
   板で反射された光を受けて光強度を検出する検出手段と
   、前記第１結晶板と前記第２結晶板とを連動して回転さ
   せる駆動制御機構とを有することを特徴とする薄膜検査
   装置。 ５、上記第４項において、前記第２結晶板に入射する光
   を前記薄膜が設けられた一結晶面に対して小角をなす方
   向に反射させることを特徴とする薄膜検査装置。 ６、上記第４項において、前記１及び第２結晶板が完全
   結晶板であることを特徴とする薄膜検査装置。 ７、上記第４項において、前記光源からの光はＸ線であ
   ることを特徴とする薄膜検査装置。