[发明专利]X射线检测设备、X射线薄膜检测方法和测量摇摆曲线的方法

说明书

在根据本发明的X射线检查设备中，X射线照射单元40包括用于在垂直方向上聚焦特征X射线的第一X射线光学元件42，以及用于在水平方向上聚焦特征X射线的第二X射线光学元件43。第一X射线光学元件42由具有高结晶度的晶体材料构成。第二X射线光学元件包括多层镜。

技术领域

本发明涉及适用于半导体制造领域等的X射线检查设备以及用于该X射线检查设备的方法，半导体制造领域例如是用于制造具有其中多个薄膜层叠在衬底上的多层结构的元件的技术领域。

背景技术

例如具有其中多个薄膜层叠在衬底上的多层结构的元件之类的半导体等的特性根据要形成的薄膜的例如薄膜的膜厚、密度、结晶度等之类的状态而变化。这些元件的微加工和集成最近已经取得进展，并且这种趋势已经变得显着。因此，需要一种能够准确地测量所形成膜的状态的薄膜检查设备。

作为这种类型的检查设备，已知基于截面透射电子显微镜(TEM)、使用光学干涉或椭圆偏振术的膜厚检查设备、光声设备等的直接测量。截面透射电子显微镜(TEM)的现状是不可能在在线制造工艺中安装截面透射电子显微镜并实时检查作为检查目标的薄膜，并且从制造线提取用于检查的产品在检查后还被丢弃。此外，使用光学干涉或椭圆偏振术的膜厚检查设备和光声设备适用于在线工艺，但是对于数nm的薄膜的测量具有不足的精度。

在使用后丢弃的用于检查的晶片(毯式晶片)对半导体设备制造商造成了巨大的成本负担。特别是，近来半导体晶片的直径增大，因此一个毯式晶片的成本也增加了。

鉴于上述情况，本申请的申请人先前已经提出了一种X射线薄膜检查设备，其可安装在制造成膜产品的工艺中并且可以直接检查产品本身并且以足够的精度检查甚至数nm的薄膜而在检查后不丢弃晶片(参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开申请No.2006-153767

专利文献2：日本专利公开申请No.2013-210377

专利文献3：国际公开No.WO2004/114325

非专利文献

非专利文献1：X-ray thin-film measurement techniques,VIII.Detectors andseries summary/第8页，The Rigaku Journal,28(1),2012

非专利文献2：High-throughput Analysis for Combinatorial Epitaxial ThinFilms by Concurrent X-Ray Diffraction/Journal of the Vacuum Society of JapanVol.54(2011)No.11

非专利文献3：A Convergent Beam,Parallel Detection X-ray DiffractionSystem for Characterizing Combinatorial Epitaxial Thin Films/Proc.SPIE 3941,Combinatorial and Composition Spread Techniques in Materials and DeviceDevelopment,84(May 17,2000)；doi:10.1117/12.385416

发明内容

本发明要解决的问题

此外，在当今先进的LSI(大规模集成电路)的技术领域中，在Si(硅)晶体上薄薄地生长掺杂有Ge(锗)的GeSi(硅锗)层，并且进一步在GeSi层上提供Si晶体层以畸变Si晶体并改善电子的迁移率，因此使用这样形成的称为应变硅的材料已成为主流。