X線回折(XRD)・X線反射率測定(XRR) 6 膜密度 膜密度は全反射角および振幅から算出します。 • 物質の(電子)密度により、X線の臨界角(全反射角)が 異なる。 • 密度のコントラストが振幅に反映されます。 密度の差大→屈折率の差大→振幅大 (多層膜の解析に利用) 膜厚により干渉の周期が変動します。 • 膜厚薄い：周期(Δθ) 大 • 膜厚厚い：周期 小 臨界角 (全反射角) 0.0 2θ/ω (deg) 0.2 0.4 0.6 反射X線強度 1x107 1x108 1x109 密度低 密度高 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 1x102 1x104 1x106 1x105 1x103 反射X線強度 2θ/ω (deg) 周期(Δθ) ⇒膜厚d 振幅 ⇒ 密度のコントラスト 膜厚 事例 Si3N4 15nm/Si基板 狙い膜厚15nmのSi3N4膜(Si基板上)の測定プロファイルに対し、シミュレーションにより表面(界面)粗さ・ 膜密度・膜厚を算出した事例をご紹介します。 狙いのSi3N4単層と仮定し解析した結果、 測定データとシミュレーションの振幅が 大きく異なります。(残差大) Si3N4層およびSi基板と密度の異なる層が 存在する可能性がうかがえます。 層 膜種 膜厚 (nm) 膜密度 (g/cm3) 粗さ (nm) 1 Si3N4 15.0 2.44 0.5 基板 Si － (2.33) 0.0 層 膜種 膜厚 (nm) 膜密度 (g/cm3) 粗さ (nm) 2 Si3N4 15.1 2.44 0.5 1 SiO2 1.0 2.16 0.0 基板 Si － (2.33) 0.3 界面層としてSiO2層を仮定し解析した結果、測定データとシミュレーションはよく一致することから界面層の 存在を示唆する結果が得られます。このように、埋もれた界面が存在しても解析が可能です。 Si3N4単層と仮定して解析(Si基板の密度既知) 測定データ シミュレーション 残差 2θ(deg) 0 2 4 6 X線反射強度(相対値) 1×10-8 1×10-6 1×10-4 1×10-2 1×10-0 残差 0 -2 2 4 6 Si3N4(15nm)/Si基板の間にSiO2があると仮定として解析 測定データ シミュレーション 残差 2θ(deg) 0 2 4 6 X線反射強度(相対値) 1×10-8 1×10-6 1×10-4 1×10-2 1×10-0 残差 0 -2 2 4 6 23-100
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