ナノメートル薄膜の膜厚、密度、組成などに関する計量学的計測に関する研究

纳米薄膜厚度、密度、成分等计量测量研究

• 批准号: 05F05614
• 负责人: 小島 勇夫
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05614/
• 关键词: ナノ薄膜; X線反射率; 斜入射X線吸収分光; 放射光応用X線光電子分光; ナノ薄膜; X線反射率; 斜入射X線吸収分光; 放射光応用X線光電子分光

放射光X線を用いた薄膜の精密評価手法を開発する。X線反射率法などX線波長を基準として薄膜の膜厚を正確に決定することが可能である。しかし、実際の薄膜は厚さ方向に組成や密度が変化するために、正確な測定は容易でない。放射光を用いることにより、波長を変えて薄膜の吸収スペクトルや反射スペクトルを得ることが可能であるため、薄膜の深さ方向の構造を実験室測定よりより多くの情報を得ることができる。本研究では、放射光X線応用計測とともに実験室レベルの計測技術評価技術および精密薄膜作製技術を同時に進めることにより、ナノオーダーの薄膜・多層膜標準に直結する研究開発を行うことを目的とした。本年度は、作製した高精度試料台を用いて放射光による底角入射測定を継続するともに、前年度において半導体デバイスで重要なHigh-k薄膜(HfO2系の薄膜)を測定したが、エネルギー軸の校正に必要なデータが不足していたためそれらについて測定を追加した。また、新たに数十nm深さ方向に濃度分布のある試料の測定も試みた。具体的には、(1)エネルギー可変X線光電子分光による膜厚を変えたHfO2薄膜の測定においてエネルギー軸を校正するための測定を行い、光電子脱出深さを求めるのに必要なデータを得た。(2)HfO2薄膜のX線吸収スペクトルの解析を行い深さ方向の微細構造について検討を行った。X線吸収スペクトルは、入射角が0.1°程度ではX線は最表面で反射するため表面近傍の情報が得られる。入射角が臨界角を超えるとX線は内部に侵入し、基板界面での反射が影響するようになる。このように深さ方向について微細な分布が非破壊で分かるようになった。(3)X線吸収法により極浅イオン注入した試料の測定を行った。HfO2膜で示されたと同様、深さ方向について濃度分布の違いが観測でき、注入元素による局所的な結晶構造変化が見いだされた。

我们将开发一种使用同步加速器辐射X射线评估薄膜的方法。可以根据X射线波长（例如X射线反射率方法）准确地确定薄膜的厚度。但是，精确的测量并不容易，因为实际薄膜的组成和密度在厚度方向上变化。通过使用同步加速器辐射，可以在不同的波长下获得薄膜的吸收和反射光谱，因此可以在薄膜深度方向上与实验室测量相比，可以在结构上获得更多的信息。这项研究旨在通过同时促进实验室级测量技术评估技术和精密薄膜生产技术以及同步辐射X射线X射线应用测量，与纳米级薄膜和多层膜标准直接相关的研究和开发。在今年，我们继续使用同步辐射使用我们制造的高精度样本阶段来测量基本角度的发生率，并且在上一年，我们测量了高k薄膜（基于HFO2的薄膜），这对于半导体设备很重要，但是由于缺乏校准能量轴的数据所需的数据，因此我们在这些上添加了这些测量。我们还试图测量在几十nm的深度方向上浓度分布的新样品。具体而言，（1）进行了校准能量轴的测量值，以可变的能量X射线光电光谱法测量具有不同膜厚度的HFO2薄膜，并获得了确定光电子逃逸深度的所需数据。 （2）分析了HFO2薄膜的X射线吸收光谱，并检查了深度方向的微观结构。 X射线吸收光谱表明，当入射角约为0.1°时，X射线在最多的表面反射，因此可以获得有关表面附近的信息。当入射角超过临界角时，X射线会渗透到内部，并且底物界面处的反射受到影响。这样，在深度方向上的精细分布可以无损地看到。 （3）通过X射线吸收方法对超浅离子植入样品进行测量。与HFO2膜相似，在深度方向上观察到浓度分布的差异，并发现植入元素引起的晶体结构的局部变化。