JP2001099791A - 歪みの測定方法及び歪みの測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線回折を利用して結晶などの試料の歪みを
測定する際に、入射Ｘ線の不均一な強度分布の影響を回
避して、歪みの変化の幅が１０^-6を越える場合であって
も、高精度に試料の歪みの変化を求めることが可能な歪
みの測定方法及び歪みの測定装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 Ｘ線検出器１８によって測定された回折
強度曲線を参考にして、そのピークの近傍の複数の角度
位置で結晶試料１６のＸ線回折像をイメージングプレー
ト２０に撮影し、一連のＸ線回折像から、結晶試料１６
上の基準位置に対する所定位置の角度ずれΔθ（Δθ_A
とΔθ_B ）を角度ずれ算出部２４において算出し、この
算出された角度ずれΔθ_A とΔθ_B に基づいて結晶試料
１６上の所定位置の歪みの変化、即ち格子面間隔の相対
変化Δｄ／ｄ及び格子面方位の相対変化Δαを歪み計算
部２６において計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歪みの測定方法及び
歪みの測定装置に係り、特にＸ線回折を利用した結晶な
どの構成原子の配列に周期性を有する試料の歪みの測定
方法及び歪みの測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】結晶など構成原子の配列に周期性を有す
る物質を試料とし、ブラッグ条件を満たして撮影される
Ｘ線回折像には、試料の微かな不完全性を反映して、不
均一な強度分布が観察される。

【０００３】いま、試料のブラッグ角をθとして、試料
上の基準位置に対する着目する所定位置におけるブラッ
グ条件からの角度ずれをΔθとすると、その位置におけ
る歪み成分である格子面間隔の相対変化Δｄ／ｄと格子
面方位の相対変化Δαとは、次の（１）式に示される関
係で結び付けられる（参考文献：S.Kikuta et al.,J.Ap
pl.Phys.5(1966)1047 、M.Imai et al.,J.Electrochem.
Soc.135(1988)1779 、I.Maekawa et al.,J.Appl.Phys.L
ett.62(1993)2980等）。

【０００４】 Δθ＝（Δｄ／ｄ）ｔａｎθ＋Δα （１）

【０００５】撮影されたＸ線回折像の着目する所定位置
における、基準位置に対する回折強度の相対変化をΔＩ
とすると、このΔＩとブラッグ条件からの角度ずれΔθ
とが線形の関係、即ち

【０００６】 ΔＩ＝ｋΔθ （２）

【０００７】にあると見傲せる場合が存在する。ここ
で、ｋは比例係数である。

【０００８】ところで、ＬＳＩ等の半導体デバイスの基
板として使われるＳｉ（シリコン）単結晶の８００面の
Ｘ線の回折強度曲線（ロッキングカーブ）は、図５のグ
ラフに示されるようになる。この図５のグラフにおい
て、横軸は、ブラッグピークの中心を０とした結晶の相
対的な回転角であり、Ｘ線の入射角の相対変化と同一視
されるものである。また、縦軸は回折強度である。即
ち、横軸はブラッグ条件からの角度ずれΔθと結び付け
られ、縦軸は回折強度の相対変化ΔＩと結び付けられ
る。

【０００９】この図５のグラフにおいて、横軸の−０．
４５ａｒｃｓｅｃ付近においては、角度変化に対する強
度変化は線形と見傲すことができる。即ち、この領域に
おいては、上記（２）式が妥当に成立する。そして、こ
の上記（２）式が妥当に成立する範囲は０．２ａｒｃｓ
ｅｃ程度しかないが、この範囲は１０^-6程度の歪みの変
化に対応するものであり、従ってＳｉ単結晶中の主要な
不純物である格子間酸素原子の不均一分布（Ｘ線回折像
においてはストリエーション像として観察される）に起
因する格子歪みの測定には十分に対応することができる
（参考文献：Y.Kudo et al.,J.Appl.Phys.33(1994)L82
3、Y.Kudo et al.,J.Electrochem.Soc.144(1997)4035
）。

【００１０】また、試料をその表面の法線の周りに１８
０度面内回転した後では、格子面方位の相対変化Δαの
効果が反転することから、上記（１）式は次の（３）式
に置き換えられる。

【００１１】 Δθ＝（Δｄ／ｄ）ｔａｎθ−Δα （３）

【００１２】従って、上記（２）式が妥当な場合には、
上記（１）、（３）の２式から試料の歪み成分は次のよ
うに求められる。

【００１３】 Δｄ／ｄ＝（ｋ_B ΔＩ_A ＋ｋ_A ΔＩ_B ）／２ｋ_A ｋ_B ｔａｎθ （４）

【００１４】 Δα＝（ｋ_B ΔＩ_A −ｋ_A ΔＩ_B ）／２ｋ_A ｋ_B （５）

【００１５】ここで、添字Ａは、初めに撮影した試料の
Ｘ線回折像に関する物理量であることを表し、添字Ｂ
は、その試料を表面の法線の周りに１８０度面内回転し
た後において撮影したＸ線回折像に関する物理量である
ことを表している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の試料のＸ線回折像の強度変化に基づいて試料の歪み
の変化を求める方法においては、Ｘ線回折像の強度変化
が、試料の歪みの変化のみならず、試料へ入射するＸ線
の強度分布をも反映すると共に、この入射Ｘ線には一般
に不均一な強度分布が存在するため、歪みの変化の測定
に誤差を生じ易いという問題がある。

【００１７】また、撮影されたＸ線回折像の着目する所
定位置における、基準位置に対する回折強度の相対変化
ΔＩとブラッグ条件からの角度ずれΔθとが線形の関係
にない場合には、上記（２）式は成り立たず、上記の歪
みの求め方は妥当ではなくなる。上記図５のグラフにつ
いて言えば、横軸の−０．４５ａｒｃｓｅｃ近傍におけ
る０．２ａｒｃｓｅｃ程度の角度範囲内に相当する回折
強度の変化以上の変化を引き起こす歪みの変化、即ち１
０^-6を越える歪みの変化については、上記従来の方法を
用いて測定することはできないという問題もある。

【００１８】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、Ｘ線回折を利用して結晶などの試料の
歪みの測定する際に、入射Ｘ線の不均一な強度分布の影
響を回避して、歪みの変化の幅が１０^-6を越える場合で
あっても、高精度に試料の歪みを求めることが可能な歪
みの測定方法及び歪みの測定装置を提供することを目的
とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、以下
の本発明に係る歪みの測定方法及び歪みの測定装置によ
り達成される。即ち、請求項１に係る歪みの測定方法
は、回折Ｘ線を試料に対してブラッグ角近傍の複数の角
度で入射し、試料からのＸ線の回折強度を複数の入射角
度に対応して検出し、この検出した複数の入射角度に対
応するＸ線の回折強度を数値化し、この数値化した複数
の入射角度に対応するＸ線の回折強度を試料の回折強度
曲線にフィッティングして、試料上の基準位置に対する
所定位置の角度ずれを算出し、この算出した基準位置に
対する所定位置の角度ずれに基づいて、試料上の所定位
置の歪みの変化を計算することを特徴とする。

【００２０】このように請求項１に係る歪みの測定方法
においては、試料上の基準位置に対する所定位置の歪み
の変化を求める際に、試料上の基準位置に対する所定位
置の角度ずれを算出し、この角度ずれに基づいて歪みの
変化を計算することにより、従来のＸ線回折像の強度変
化を基にする場合のように試料に入射する回折Ｘ線の不
均一な強度分布に起因する測定誤差を生じることなく、
しかも歪みの変化の幅が十分に大きくても、試料上の基
準位置に対する所定位置の歪みの変化が高精度に測定さ
れる。

【００２１】なお、上記請求項１に係る歪みの測定方法
において、試料上の所定位置の歪みの変化を計算する際
に、試料のブラッグ角をθとおき、試料からのＸ線の回
折強度を試料の回折強度曲線にフィッティングして算出
した試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれをΔ
θ_A とし、試料をその表面の法線の周りに１８０度面内
回転した後、Δθ_A と同様にして算出した試料上の基準
位置に対する同一の所定位置の角度ずれをΔθ_B とする
と、試料上の基準位置に対する所定位置の格子面間隔の
相対変化Δｄ／ｄ及び格子面方位の相対変化Δαは、そ
れぞれ下記の２式

【００２２】 Δｄ／ｄ＝（Δθ_A ＋Δθ_B ）／（２ｔａｎθ） Δα＝（Δθ_A −Δθ_B ）／２ により計算される。

【００２３】また、請求項３に係る歪みの測定装置は、
Ｘ線を放射するＸ線源と、このＸ線源からのＸ線を回折
し、その回折Ｘ線を試料に対してブラッグ角近傍の複数
の角度で入射するコリメータと、試料からのＸ線の回折
強度を複数の角度位置に対応して検出するＸ線検出器
と、このＸ線検出器により検出した複数の角度位置に対
応するＸ線の回折強度を数値化するＸ線回折像数値化処
理部と、このＸ線回折像数値化処理部により数値化した
複数の撮影角度位置に対応する回折強度を試料の回折強
度曲線にフィッティングして、試料上の基準位置に対す
る所定位置の角度ずれを算出する角度ずれ算出部と、こ
の角度ずれ算出部により算出した角度ずれに基づいて、
試料上の所定位置の歪みの変化を計算する歪み計算部と
を有することを特徴とする。

【００２４】このように請求項３に係る歪みの測定装置
においては、試料からのＸ線の回折強度を複数の角度位
置に対応して検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器に
より検出した複数の撮影角度位置に対応する回折強度を
数値化するＸ線回折像数値化処理部と、このＸ線回折像
数値化処理部により数値化した複数の撮影角度位置に対
応する回折強度を試料の回折強度曲線にフィッティング
して、試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれを
算出する角度ずれ算出部と、この角度ずれ算出部により
算出した角度ずれに基づいて、試料上の所定位置の歪み
の変化を計算する歪み計算部とを有することにより、上
記請求項１に係る歪みの測定方法、即ち試料上の基準位
置に対する所定位置の角度ずれを算出し、この角度ずれ
に基づいて試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの
変化を計算することが容易に実現される。

【００２５】なお、上記請求項３に係る歪みの測定装置
において、Ｘ線源とコリメータとの間には、Ｘ線源から
のＸ線を単色化するモノクロメータが設置されているこ
とが望ましい。また、コリメータとしては、試料のＸ線
入射面の湾曲に対応して湾曲可能なコリメータを用いる
ことが好適である。この場合、試料の反りに応じてコリ
メータの湾曲度を調整し、コリメータから出射される回
折Ｘ線の角度拡がりを試料の反りに合致させることが可
能になるため、試料の評価上、十分広い範囲におけるＸ
線回折像が得られる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施
形態に係る歪みの測定装置を示す概略図であり、図２は
図１の歪みの測定装置のイメージングプレートに撮影し
た結晶試料のＸ線回折像を示す図であり、図３は図１の
歪みの測定装置の角度ずれ算出部において複数の撮影角
度位置に対応するＸ線の回折強度を結晶試料の回折強度
曲線にフィッティングした状態を示すグラフであり、図
４は図１の歪みの測定装置の歪み計算部において計算さ
れた結晶試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの変
化を示すグラフである。

【００２７】図１に示されるように、本実施形態に係る
歪みの測定装置は、Ｘ線源としてのシンクロトロン放射
光（図示せず）と、このシンクロトロン放射光から放射
されたシンクロトロン放射光Ｘ線を対称反射によって単
一波長をもつＸ線に単色化する二結晶モノクロメータ１
０と、この単一波長のＸ線のサイズを制限しその形状を
整えるスリット１２と、このスリット１２を通り抜けた
Ｘ線を入射し、非対称ブラッグ反射によって回折Ｘ線を
出射すると共に、その回折Ｘ線の発散角を狭めて平行化
し同時にビーム幅を拡大する湾曲可能なコリメータ１４
と、この湾曲可能なコリメータ１４から出射された回折
Ｘ線を入射し、対称反射によって回折Ｘ線を出射する結
晶試料１６と、この結晶試料１６から出射された回折Ｘ
線の強度を検出するＸ線検出器１８と、結晶試料１６か
らの回折Ｘ線により結晶試料１６のＸ線回折像を撮影す
る撮像媒体、例えばイメージングプレート２０と、この
イメージングプレート２０によって撮影されたＸ線回折
像に記録された回折Ｘ線の強度分布を数値化するＸ線回
折像数値化処理部２２と、このＸ線回折像数値化処理部
２２によって数値化された回折Ｘ線の強度分布を結晶試
料１６の回折強度曲線にフィッティングして、結晶試料
１６上の基準位置に対する所定位置の角度ずれを算出す
る角度ずれ算出部２４と、この角度ずれ算出部２４によ
って算出された角度ずれに基づいて結晶試料１６上の所
定位置の歪みを計算する歪み計算部２６とから構成され
ている。

【００２８】次に、図１の歪みの測定装置を用いて、歪
みの変化を測定する測定方法を説明する。先ず、結晶試
料１６として、デバイスのテストパターンが形成された
Ｓｉウェーハを用意する。このＳｉウェーハは完全性の
高い単結晶であり、入射したＸ線が単結晶の格子面に対
してブラッグ条件を満たすと回折が生じる。そのときの
格子面を回折面と呼ぶ。なお、結晶試料１６としてはこ
のような単結晶が最適であるが、必ずしも単結晶に限定
されるものではなく、多層膜、超格子など原子配列に周
期性が認められるものであれば歪みの変化を測定する対
象とすることが可能である。

【００２９】次いで、Ｘ線源としてのシンクロトロン放
射光から放射されたシンクロトロン放射光Ｘ線を、二結
晶モノクロメータ１０による対称反射によって単一波長
をもつＸ線に単色化する。なお、ここで、Ｘ線源として
シンクロトロン放射光を使用しているが、通常の市販の
Ｘ線発生装置を利用してもよい。その場合、例えばＣｕ
Ｋα線やＭｏＫα線などの特性Ｘ線を用いるのであれ
ば、Ｘ線を単色化するための二結晶モノクロメータ１０
は不要である。

【００３０】また、Ｘ線を単色化するモノクロメータに
二結晶モノクロメータ１０を使用しているが、それはＸ
線の入射方向と回折方向を同一にするためであり、回折
Ｘ線の方向にこだわらなければ、一結晶であっても構わ
ないし、三結晶以上で構成してもよい。但し、それぞれ
偶数個の結晶で同一の反射面を採用すれば、入射Ｘ線と
回折Ｘ線の方向は揃うが、それ以外の場合は必ずしも揃
わない。

【００３１】次いで、この単色化された単一波長のＸ線
のサイズを、スリット１２によって制限しその形状を整
えた後、このスリット１２を通り抜けたＸ線を湾曲可能
なコリメータ１４に入射し、非対称ブラッグ反射によっ
てＸ線を回折すると共に、その回折Ｘ線の発散角を狭め
て平行化し、同時にビーム幅を拡大する。

【００３２】なお、この湾曲可能なコリメータ１４は、
本発明者らの発明に係るＸ線回折顕微鏡装置（特願平１
０−１２７４８６号）の構成要素をなすものであり、そ
の湾曲可能なコリメータ１４をここで用いるのは、次の
理由によるものである。即ち、結晶試料１６としてＳｉ
ウェーハのような薄板状の結晶を対象とする場合、結晶
試料１６には一般に無視できない反りが存在する。この
ため、通常のコリメータを用い、非対称反射を利用して
平行化したＸ線をそのまま結晶試料１６に入射すると、
非常に狭い範囲でしかブラッグ条件が満足されない。例
えば、後に図３に示す本実施形態における結晶試料１６
のＸ線回折像と比較すると、その１／４程度の狭い範囲
でしかＸ線回折像が得られない。従って、本実施形態に
おいては、湾曲可能なコリメータ１４を利用し、結晶試
料１６の反りに応じてコリメータ１４の湾曲度を調整
し、コリメータ１４から出射される回折Ｘ線の角度拡が
りを結晶試料１６の反りに合致させるようにして、結晶
試料１６の評価上、十分広い範囲におけるＸ線回折像を
得ることができるようにしているのである。

【００３３】次いで、この湾曲可能なコリメータ１４か
ら出射された回折Ｘ線を結晶試料１６に入射し、対称反
射によって回折Ｘ線を出射する。続いて、この結晶試料
１６から出射された回折Ｘ線の強度をＸ線検出器１８に
よって検出し、回折強度がピークになる結晶試料１６の
相対回転角、即ち結晶試料１６に対してブラッグ条件が
満される角度を求め、そのような角度位置に結晶試料１
６を配置する。

【００３４】そして、この結晶試料１６をブラッグ条件
が満たされる角度の近傍で段階的に微小回転させなが
ら、コリメータ１４から出射された回折Ｘ線を入射し、
各角度位置で結晶試料１６からの回折Ｘ線の強度をＸ線
検出器１８によって計測し、この計測された回折強度を
結晶試料１６の回転角に対して表示したものが回折強度
曲線であり、その理論計算例が後に説明する図３のグラ
フに示されている。

【００３５】次いで、このＸ線検出器１８によって測定
された回折強度曲線を参考にして、そのピークの近傍の
幾つかの角度位置で結晶試料１６のＸ線回折像を撮像媒
体としてのイメージングプレート２０に撮影する。な
お、ここで、結晶試料１６のＸ線回折像を撮影する撮像
媒体としてイメージングプレート２０を使用している
が、このイメージングプレート２０の代わりに、例えば
Ｘ線フィルムや原子核乾板を使用してもよい。

【００３６】本実施形態においては、デバイスのテスト
パターンが形成されたＳｉウェーハである結晶試料１６
の回折面をＳｉ８００面とし、ブラッグピーク近傍にお
いて−１．５ａｒｃｓｅｃ〜＋１．５ａｒｃｓｅｃまで
の範囲を０．５ａｒｃｓｅｃおきにＸ線回折像を撮影し
た。その範囲や間隔は結晶試料１６に応じて変える。ま
た、撮影間隔は等間隔でなくてもよい。

【００３７】このＸ線回折像の一例として、ピークの中
央に相当する角度位置においてイメージングプレート２
０に撮影された結晶試料１６のＸ線回折像が図２に示さ
れている。この図２において、細かく区分けされた各部
分がテストパターンであり、それらに起因する歪みを反
映して、Ｘ線回折像に強弱のコントラストが形成されて
いる。

【００３８】次いで、このＸ線回折像を用いた計算処理
を行う前に、先ずＸ線回折像に記録された回折Ｘ線の強
度分布を数値化しておく必要がある。この回折Ｘ線の強
度分布の数値化は、Ｘ線回折像数値化処理部２２におい
て行う。具体的には、イメージングプレート２０に対す
る専用の読み取り装置によって回折Ｘ線の強度の数値化
が実行される。なお、撮像媒体として、イメージングプ
レート２０の代わりにＸ線フィルムや原子核乾板を使用
する場合には、スキャナによる読み取りなどによって数
値化が実行される。

【００３９】次いで、一連のＸ線回折像から、結晶試料
１６上の基準位置に対する着目する所定位置における角
度ずれΔθを、角度ずれ算出部２４において算出する。
ここでは一例として、図３の点Ｄに対応する位置におけ
る一連のＸ線回折像から測定され数値化された回折Ｘ線
の強度を、図３のグラフに示す結晶試料１６の回折強度
曲線上に丸印で示す。

【００４０】即ち、図３の点Ｄに対応する位置における
一連の回折Ｘ線の強度変化を、最小二乗法によって図３
のグラフに示す結晶試料１６の回折強度曲線にフィッテ
ィングする。このフィッティングの際のパラメータは、
角度のずれ、強度のオフセット、強度の倍率のみであ
る。一連の強度変化の角度間隔は一定に保つ。そして、
この図３のグラフから分かるように、結晶試料１６上の
点Ｄにおける回折強度曲線の原点からの角度ずれΔθ_C
は−０．０６ａｒｃｓｅｃとなる。

【００４１】ここで、Δθ_C ＝Δθ＋Δθ₀ の関係があ
る。Δθ₀ は回折強度曲線の原点と測定における結晶試
料１６の回転角の原点とのずれであり、一般にΔθ₀ ≠
０である。但し、Δθ₀ はＸ線回折像の位置によらず一
定である。結晶試料１６上の基準位置におけるΔθ_C を
Δθ_C0とすると、その定義からΔθ＝０であるから、Δ
θ_C0＝Δθ₀ となる。従って、結晶試料１６上の点Ｄに
おけるΔθは、

【００４２】 Δθ＝Δθ_C −Δθ_C0 （６） から求められる。

【００４３】このように角度ずれ算出部２４において結
晶試料１６上の基準位置に対する着目する所定位置にお
ける角度ずれΔθを算出する際に用いる回折強度曲線
は、前述のように、実験条件を考慮して、Ｘ線の回折理
論に基づいた計算により得られるものである。但し、Ｘ
線の回折理論に基づいた計算が困難な場合は、実験で測
定された回折強度曲線で代用してもよい。その場合は、
数値化されるＸ線回折像の画素の大きさと同程度の領域
に回折強度曲線を測定するＸ線のサイズを限定すると、
より正確な計算処理ができる。この場合でも、一般に、
限定された領域が結晶試料１６上の基準位置と一致する
とは限らないから、やはりΔθ₀ ≠０であり、上記
（６）式からΔθを求めることになる。

【００４４】次いで、この角度ずれ算出部２４によって
算出された角度ずれΔθに基づいて結晶試料１６上の所
定位置の歪みを、歪み計算部２６において計算する。即
ち、初めの結晶試料１６の配置位置におけるΔθをΔθ
_A とし、結晶試料１６をその表面の法線の周りに１８０
度面内回転した後の配置位置において得られるΔθをΔ
θ_B とすると、上記（１）、（３）の２式から、

【００４５】 Δｄ／ｄ＝（Δθ_A ＋Δθ_B ）／２ｔａｎθ （７）

【００４６】 Δα＝（Δθ_A −Δθ_B ）／２ （８）

【００４７】という関係が得られる。このため、これら
（７）、（８）の２式を用いて結晶試料１６上の基準位
置に対する所定位置の歪みの変化、即ち格子面間隔の相
対変化Δｄ／ｄ及び格子面方位の相対変化Δαを計算す
る。

【００４８】図２における直線Ｅ上の各位置において、
例えば点Ｆを基準位置とする角度ずれΔθ_A とΔθ_B を
求め、上記（７）、（８）の２式を用いて計算した格子
面間隔の相対変化Δｄ／ｄ及び格子面方位の相対変化Δ
αが図４のグラフに示されている。この図４のグラフに
おいて、横軸は、基準位置からの距離であって、図２の
下方が＋方向である。この図４のグラフから明らかなよ
うに、素子パターンに応じた歪みの変化の幅は１０^-6を
大きく越えていて、最大で１０^-5ほどにも達した。従っ
て、この場合の歪みの変化を測定するには、上記の「従
来の技術」では対応できないことが分かる。

【００４９】なお、容易に考えられるように、歪みの変
化の算出範囲は図４に示すように直線に限定されるもの
ではなく、結晶試料１６の全体にまで拡張することが可
能である。その場合でも、基準位置は全体でひとつとす
る。

【００５０】また、ここでは、角度ずれ算出部２４にお
いて結晶試料１６上の基準位置に対する着目する所定位
置における角度ずれΔθ（Δθ_A とΔθ_B ）を算出し、
この角度ずれ算出部２４によって算出された角度ずれΔ
θ_A とΔθ_B に基づいて結晶試料１６上の所定位置の歪
みの変化を歪み計算部２６において計算しているが、こ
れら角度ずれ算出部２４と歪み計算部２６とを分けずに
一体化してそれぞれの処理を実行させてもよい。

【００５１】以上のように本実施形態によれば、結晶試
料１６上の基準位置に対する所定位置の歪みの変化を求
める際に、従来の技術が上記（４）、（５）の２式から
分かるようにＸ線回折像の強度変化を用いているのに対
して、上記（７）、（８）の２式から分かるように角度
ずれΔθ（Δθ_A とΔθ_B ）を用いているため、結晶試
料１６に入射する回折Ｘ線の不均一な強度分布に起因す
る測定誤差を生じることなく、しかも歪みの変化の幅が
１０^-6を越えても、高精度の測定を行うことができる。

【００５２】なお、角度ずれΔθ（Δθ_A とΔθ_B ）の
算出の際には強度変化を用いるが、入射回折Ｘ線の強度
分布がたとえ不均一であっても、それが一連のＸ線回折
像の撮影に際して変化しなければ、入射回折Ｘ線の不均
一な強度分布による影響はない。一般に、一連のＸ線回
折像の撮影は短時間に実行することが可能であるため、
入射Ｘ線の強度分布に時間的な変化は生じない。

【００５３】また、Ｘ線源として通常の実験室系のＸ線
発生装置を用いれば、本実施形態に係る歪みの測定装置
全体を、クリーンルーム内のデバイスプロセスラインに
組み込んで使用することが可能になる。従って、デバイ
ス作製の工程上において必要な場合に、本実施形態に係
る歪みの測定装置を用いてＳｉウェーハ等の歪み測定を
実施すれば、素子の作り込まれるＳｉウェーハ等の歪み
の変化を通じて、素子へのプロセスの影響を調べること
もできる。

【００５４】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
るＸ線回折顕微装置によれば、次のような効果を奏する
ことができる。即ち、請求項１に係る歪みの測定方法に
よれば、試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの変
化を求める際、試料上の基準位置に対する所定位置の角
度ずれを算出し、この角度ずれに基づいて歪みの変化を
計算することにより、従来のＸ線回折像の強度変化を基
にする場合のように試料に入射する回折Ｘ線の不均一な
強度分布に起因する測定誤差を生じることなく、しかも
歪みの変化の幅が十分に大きくても、試料上の基準位置
に対する所定位置の歪みの変化を高精度に測定すること
ができる。

【００５５】また、請求項３に係る歪みの測定装置によ
れば、試料からのＸ線の回折強度を複数の角度位置に対
応して検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器により検
出した複数の撮影角度位置に対応するＸ線の回折強度を
数値化するＸ線回折像数値化処理部と、このＸ線回折像
数値化処理部により数値化した複数の撮影角度位置に対
応するＸ線の回折強度を試料の回折強度曲線にフィッテ
ィングして、試料上の基準位置に対する所定位置の角度
ずれを算出する角度ずれ算出部と、この角度ずれ算出部
により算出した角度ずれに基づいて、試料上の所定位置
の歪みの変化を計算する歪み計算部とを有することによ
り、上記請求項１に係る歪みの測定方法、即ち試料上の
基準位置に対する所定位置の角度ずれを算出し、この角
度ずれに基づいて試料上の基準位置に対する所定位置の
歪みの変化を計算することを容易に実現することが可能
になるため、上記請求項１の場合と同様の効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る歪みの測定装置を示
す概略図である。

【図２】図１の歪みの測定装置のイメージングプレート
に撮影した結晶試料のＸ線回折像を示す図である。

【図３】図１の歪みの測定装置の角度ずれ算出部におい
て複数の撮影角度位置に対応するＸ線の回折強度を結晶
試料の回折強度曲線にフィッティングした状態を示すグ
ラフである。

【図４】図１の歪みの測定装置の歪み計算部において計
算された結晶試料上の基準位置に対する所定位置の歪み
の変化を示すグラフである。

【図５】Ｓｉ単結晶の８００面のＸ線の回折強度曲線
（ロッキングカーブ）を示すグラフである。

【符号の説明】

１０……二結晶モノクロメータ、１２……スリット、１
４……湾曲可能なコリメータ、１６……結晶試料、１８
……Ｘ線検出器、２０……イメージングプレート、２２
……Ｘ線回折像数値化処理部、２４……角度ずれ算出
部、２６……歪み計算部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F067 AA07 AA25 AA32 AA65 BB04 CC17 EE04 HH04 JJ03 KK09 LL02 LL16 NN04 UU02 2G001 AA01 BA24 CA01 DA02 DA09 DA10 EA09 FA08 FA30 GA13 GA14 HA12 JA07 JA11 JA20 KA20 LA11 MA05 SA02 4M106 AA01 BA20 CB30 DH25 DH60

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回折Ｘ線を試料に対してブラッグ角近傍
   の複数の角度で入射し、 前記試料からのＸ線の回折強度を複数の入射角度に対応
   して検出し、 該検出した複数の入射角度に対応するＸ線の回折強度を
   数値化し、 該数値化した複数の入射角度に対応するＸ線の回折強度
   を前記試料の回折強度曲線にフィッティングして、前記
   試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれを算出
   し、 該算出した基準位置に対する所定位置の角度ずれに基づ
   いて、前記試料上の基準位置に対する所定位置の歪みの
   変化を計算することを特徴とする歪みの測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の歪みの測定方法におい
   て、 前記試料のブラッグ角をθとおき、 前記数値化した複数の入射角度に対応するＸ線の回折強
   度を前記試料の回折強度曲線にフィッティングして算出
   した前記試料上の基準位置に対する所定位置の角度ずれ
   をΔθ_A とし、 前記試料をその表面の法線の周りに１８０度面内回転し
   た後、Δθ_A と同様にして算出した前記試料上の基準位
   置に対する同一の所定位置の角度ずれをΔθ_Bとして、 前記試料上の基準位置に対する所定位置の格子面間隔の
   相対変化Δｄ／ｄ及び格子面方位の相対変化Δαを、そ
   れぞれ下記の２式 Δｄ／ｄ＝（Δθ_A ＋Δθ_B ）／（２ｔａｎθ） Δα＝（Δθ_A −Δθ_B ）／２ により計算することを特徴とする歪みの測定方法。
3. 【請求項３】 Ｘ線を放射するＸ線源と、 前記Ｘ線源からのＸ線を回折し、その回折Ｘ線を試料に
   対してブラッグ角近傍の複数の角度で入射するコリメー
   タと、 前記試料からのＸ線の回折強度を複数の角度位置に対応
   して検出するＸ線検出器と、 前記Ｘ線検出器により検出した複数の角度位置に対応す
   る回折強度を数値化するＸ線回折像数値化処理部と、 前記Ｘ線回折像数値化処理部により数値化した複数の撮
   影角度位置に対応する回折強度を前記試料の回折強度曲
   線にフィッティングして、前記試料上の基準位置に対す
   る所定位置の角度ずれを算出する角度ずれ算出部と、 前記角度ずれ算出部により算出した角度ずれに基づい
   て、前記試料上の所定位置の歪みの変化を計算する歪み
   計算部と、 を有することを特徴とする歪みの測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の歪みの測定装置におい
   て、 前記Ｘ線源と前記コリメータとの間に、前記Ｘ線源から
   のＸ線を単色化するモノクロメータが設置されているこ
   とを特徴とする歪みの測定装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の歪みの測定装置におい
   て、 前記コリメータが、前記試料のＸ線入射面の湾曲に対応
   して湾曲可能なコリメータであることを特徴とする歪み
   の測定装置。