(57)【要約】【課題】Ｘ線反射率法等のビーム入射を伴う分析方法において、分析面に平坦度の低い領域を有する試料の場合でも、高精度で分析ができるようにする。【解決手段】試料３の分析面の最も平坦な領域を選定し、選定された領域にビームが所定角度で入射されるように試料３の位置を調整する。図５の場合、領域Ｄではなく、領域Ｅにビームを入射する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の分析面に電磁波のビームを所定角度で入射して、前記分析面から反射あるいは発生した電磁波を検出し、この検出値に基づいて前記試料を分析する方法において、
前記分析面の最も平坦な領域を選定し、選定された領域に前記ビームが所定角度で入射されるように前記試料の位置を調整することを特徴とするビーム入射を伴う分析方法。
【請求項２】
前記分析面の形状を測定し、この測定値に基づいて前記分析面の最も平坦な領域を選定する請求項１記載の分析方法。
【請求項３】
前記試料の分析面に電磁波のビームを所定角度で入射して、前記分析面から反射あるいは発生した電磁波を検出することを、試料に対するビームの入射角度を保持した状態で、前記分析面の全体に渡って行い、得られた検出結果に基づいて前記分析面の最も平坦な領域を選定する請求項１記載の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビーム入射を伴う分析方法（試料の分析面に電磁波のビームを所定角度で入射して、前記分析面から反射あるいは発生した電磁波を検出し、この検出値に基づいて前記試料を分析する方法）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビーム入射を伴う分析方法としては、Ｘ線反射率法、エリプソメトリー法、全反射螢光Ｘ線分析法等がある。
Ｘ線反射率法は、Ｘ線回折装置でＸ線反射率を測定し、この測定値から薄膜の膜厚や表面のラフネス等を計測する方法である。この方法では、Ｘ線を細いビーム状にして所定角度で試料面に入射し、試料面から入射角度と同じ角度で反射したＸ線を検出している。Ｘ線反射率法に関連する従来技術としては、例えば下記の特許文献１および２に記載された技術が挙げられる。
【特許文献１】特開平１１−３３７５０７号公報
【特許文献２】特開２００１−８３１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Ｘ線反射率法等のビーム入射を伴う分析方法では、ビームの試料面への入射角度と試料面から反射あるいは発生したビームの検出角度を厳密に設定することが、正確な分析を行う上で重要である。しかしながら、ビームが入射された試料面の平坦度が低い（凹凸が大きい）と、見かけの入射角度（設定された基準面に対する入射角度）と実際の入射角度との差がビーム入射面内で大きくなる。よって、試料の分析面の平坦度が全ての領域で高い場合を除いて、高精度で分析を行うことはできない。
本発明は、Ｘ線反射率法等のビーム入射を伴う分析方法において、分析面に平坦度の低い領域を有する試料の場合でも、高精度で分析ができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は、試料の分析面に電磁波のビームを所定角度で入射して、前記分析面から反射あるいは発生した電磁波を検出し、この検出値に基づいて前記試料を分析する方法において、前記分析面の最も平坦な領域を選定し、選定された領域に前記ビームが所定角度で入射されるように前記試料の位置を調整することを特徴とするビーム入射を伴う分析方法を提供する。
本発明の分析方法によれば、試料の分析面の最も平坦な領域に電磁波のビームが所定角度で入射されるため、前記分析面の凹凸に起因して生じる、前記ビームの前記分析面に対する実際の入射角度の変化量が小さくなる。
【０００５】
前記分析面の最も平坦な領域を選定する方法としては、下記の(1) および(2) の方法が挙げられる。
(1) 前記分析面の形状を測定し、この測定値に基づいて選定する方法。
(2) 前記試料の分析面に電磁波のビームを所定角度で入射して、前記分析面から反射あるいは発生した電磁波を検出することを、試料に対するビームの入射角度を保持した状態で、前記分析面の全体に渡って行い、得られた検出結果に基づいて選定する方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、試料の分析面に電磁波のビームを所定角度で入射して、前記分析面から反射あるいは発生した電磁波を検出し、この検出値に基づいて前記試料を分析する方法
において、前記分析面の最も平坦な領域にビームが所定角度で入射されるように前記試料の位置を調整することにより、分析面に平坦度の低い領域を有する試料の場合であっても高精度で分析を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
この実施形態では、Ｘ線反射率法に本発明の方法を適用した場合について説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態の方法は、Ｘ線回折装置１とレーザー干渉計２を用いて実施することができる。この方法について図１および２を用いて説明する。図２は、図１をＡ方向から見た図に相当する。
【０００８】
図１に示すように、Ｘ線回折装置１は、Ｘ線源１１と、放物ミラー１２と、第１のスリット１３と、分光器１４と、第２のスリット１５と、第３のスリット１６と、Ｘ線検出器１７を備えている。試料３は、第２のスリット１５と第３のスリット１６との間の所定位置に設置される。
レーザー干渉計２は、レーザー２１と、ビームスプリッター２２と、光学部品２３と、ＣＣＤカメラ２４と、干渉縞解析装置２５とを備えている。光学部品２３は試料３にレーザーを照射して干渉縞を形成するための光学系であり、リファレンス２３ａとピエゾ素子２３ｂとレンズ群（図示せず）を備えている。
【０００９】
試料３とレーザー干渉計２は図２に示すように配置されている。図２では、レーザー干渉計２の光学部品２３以外の構成をまとめて面形状測定装置２０として表示している。試料３の位置調整機構と面形状測定装置２０は独立にテーブル４上に設置されている。
試料３の位置調整機構は、テーブル４上に固定された架台５と、架台５に取り付けられた回転テーブル６と、回転テーブル６から垂直上方に延びるブラケット７と、ブラケット７から面形状測定装置２０に向けて水平に延びる微動機構８とで構成されている。回転テーブル６は、試料３を軸Ｃ1 を中心に回転させるテーブルである。この回転により試料３の分析面とＸ線とのなす角度（Ｘ線の入射角度）θが変化する。試料３を取り付ける試料ステージ９は微動機構８に固定されている。微動機構８は、試料ステージ９を介して試料３を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、軸Ｃ2 を中心とする回転方向、および軸Ｃ3 を中心とする回転方向に移動させる。
【００１０】
第１実施形態の方法で試料３のＸ線反射率を測定する際には、先ず、試料ステージ９に試料３を取り付けた後、試料３の分析面と光学部品２３のリファレンス面が平行になるように、試料ステージ９に光学部品２３を取り付ける。次に、レーザー干渉計２を起動させて、面形状測定装置２０から光学部品２３に向けてレーザーを入射し、試料３の分析面の形状を測定する。
【００１１】
この測定結果は、干渉縞解析装置２５に、例えば図３に示すような画像として表示される。この画像から分析面の最も平坦な領域を選定する。ここでは、領域Ｂを選定した。次に、この領域ＢにＸ線のビームが入射されるように、微動機構８を用いて試料３の位置を調整する。この状態で、通常の方法でθ−２θ走査を行ってＸ線反射率を測定する。
この方法によれば、試料３の分析面の最も平坦な領域ＢにＸ線のビームが所定角度θで入射されるように試料３の位置を調整することにより、このような調整をしない場合と比較して、高精度で分析を行うことができる。
【００１２】
［第２実施形態］
第２実施形態の方法は、図１の構成からレーザー干渉計２を外し、試料３の位置調整機構として図４に示すものを用いて行うことができる。
図４の位置調整機構は、テーブル４上に固定された架台５と、架台５に取り付けられた回転テーブル６と、回転テーブル６から垂直上方に延びるブラケット７と、ブラケット７から水平に延びる微動機構８とで構成されている。回転テーブル６は、試料３を軸Ｃ1 を中心に回転させるテーブルである。この回転により試料３の分析面とＸ線とのなす角度（Ｘ線の入射角度）θが変化する。試料３は微動機構８に取り付けられる。微動機構８は、試料３を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、軸Ｃ2 を中心とする回転方向、および軸Ｃ3 を中心とする回転方向に移動させる。
【００１３】
第２実施形態の方法で試料３のＸ線反射率を測定する際には、先ず、微動機構８に試料３を取り付けた後、回転テーブル６により入射角度θを全反射角度に保持し、Ｘ線検出器１７を、試料３の分析面に対する角度が入射角度θと同じ角度となる位置に設置する。次に、この状態で、Ｘ線ビームを通常の反射率測定時よりも絞ってビーム断面を最小にし、微動機構８により試料３を上下左右に走査して、分析面全体に渡ってＸ線反射強度を測定する。
【００１４】
次に、得られたＸ線反射強度の測定結果から試料３の分析面の形状が推定できるため、Ｘ線反射強度の変化が少ない領域を分析面の最も平坦な領域として選定する。次に、この領域にＸ線のビームが入射されるように、微動機構８を用いて試料３の位置を調整する。この状態で、通常の方法でθ−２θ走査を行ってＸ線反射率を測定する。
この方法によれば、試料３の分析面の最も平坦な領域にＸ線のビームが所定角度θで入射されるように試料３の位置を調整することにより、このような調整をしない場合と比較して、高精度で分析を行うことができる。
【００１５】
ここで、試料３の分析面が図５（ａ）に等高線で示す形状である場合に、Ｄ1 −Ｄ2 に沿った領域Ｄに、基準面Ｓに対する角度θでビームを入射した状態を図５（ｂ）に、Ｅ1 −Ｅ2 に沿った領域Ｅに同じ角度θでビームを入射した状態を図５（ｃ）に示す。図５（ｂ）では、試料３のビーム照射面が平坦でないため、ビーム面内で実際の入射角度α1 ，α2 に大きな差がある（θ＜α1 ≪α2 ）。
【００１６】
これに対して、図５（ｃ）では、試料３のビーム照射面が平坦に近いため、ビーム面内で実際の入射角度β1 ，β2 の差が小さい。図５（ｃ）では、また、領域Ｅが試料３の基準面Ｓとほぼ平行なため、実際の入射角度β1 ，β2 と基準面Ｓに対する入射角度θとのさも小さい。
したがって、領域Ｄにビームを照射した場合と領域Ｅにビームを照射した場合とでは、領域Ｅにビームを照射した場合の方が、入射角度θと実際の入射角度の差が小さいため、より正確な測定を行うことができる。なお、照射面が基準面Ｓに対して傾斜していても平面度が高ければ、その傾斜角に対応させた位置にＸ線検出器を配置することで、平面度が低い場合よりも正確な測定をすることができる。
【００１７】
第１実施形態の方法と第２実施形態の方法を比較すると、第１実施形態の方法の方が、レーザー干渉計を用いて試料の分析面の形状を測定していることから、分析面の最も平坦な領域の選定の確度が高くなる。そのため、分析精度がより高くなるが、レーザー干渉計を用いる分だけ設備コストが高くなる。すなわち、第２実施形態の方法は、第１実施形態の方法よりも設備コストを抑えることができる。
【００１８】
また、第１実施形態では図２に示すように、リファレンスを含む光学部品２３を試料ステージ９に固定しているため、試料３の分析面と光学部品２３のリファレンス面の平行が振動によって変化することが防止される。第１実施形態の方法は、回転テーブル６にリファレンスを含む光学部品２３を取り付けて、試料３の分析面と光学部品２３のリファレンス面を平行に保持してもよく、このようにした方が試料３の付け外しや光軸の調整等がし
易い。しかし、このようにした場合、試料３の分析面と光学部品２３のリファレンス面の平行が振動によって変化しやすいため、Ｘ線源１１を架台５を載せたステージ４とは別のステージに設置する等の振動対策を行うことが好ましい。
【００１９】
また、この実施形態では、Ｘ線反射率法に本発明の方法を適用した場合について説明しているが、本発明の方法は、Ｘ線反射率法に限らず、エリプソメトリー法、全反射螢光Ｘ線分析法、その他のビーム入射を伴う分析方法（試料の分析面に電磁波のビームを所定角度で入射して、前記分析面から反射あるいは発生した電磁波を検出し、この検出値に基づいて前記試料を分析する方法）に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の方法をＸ線反射率法に適用した場合の実施形態を説明するための模式図である。
【図２】第１実施形態の方法が実施可能な装置を示す概略構成図である。
【図３】第１実施形態の方法でレーザー干渉計の干渉縞解析装置で得られた、試料の分析面の画像を示す図である。
【図４】第２実施形態の方法が実施可能な装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  Ｘ線回折装置
１１  Ｘ線源
１２  放物ミラー
１３  第１のスリット
１４  分光器
１５  第２のスリット
１６  第３のスリット
１７  Ｘ線検出器
２  レーザー干渉計
２０  面形状測定装置
２１  レーザー
２２  ビームスプリッター
２３  光学部品
２４  ＣＣＤカメラ
２５  干渉縞解析装置
２３ａ  リファレンス
２３ｂ  ピエゾ素子
３  試料
４  テーブル
５  架台
６  回転テーブル
７  ブラケット
８  微動機構
９  試料ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006105748.tif 000006
【図５】
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