( C2 ) プローブ:X線、分析対象:組成・不純物

分析手法 略号 分析原理 得られる情報 分析感度・スペック 適用例
角度分解X線励起光電子分光法
(Angle-resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy)
ARXPS X線を試料表面に照射し、放出されるエネルギーから、試料表面元素の定性・定量を行なう ・試料表面の元素の定性、定量
・化学結合状態分析
・主成分元素の深さ方向分布、化学結合状態の深さ方向分析
エリア:数十nm~数mm
深さ:数nm~10nm
感度:0.1%程度
・薄膜の深さ方向の組成
・化学結合状態分析(high-kなど)
エネルギー分散X線分光法
(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)
EDX, EDS 半導体検出器を使い、試料から放出された特性X線のエネルギーを受け、それに比例して発生した電気パルスを測定することによって元素分析を行う ・観察試料の構成元素
・SEMやTEMに装着することで、線分析による濃度変化
・元素マッピング機能による元素分布
エリア:数μm(バルク試料)、100nm~(薄膜)(TEM/STEM装着の場合はプローブ径)
深さ:数100nm~数μm
分解能:125eV~
・不良、故障部位の元素分析
・半導体デバイスの断面、表面の元素分析
・異物の元素分析
全反射蛍光X線分析法
(Total Reflection X-ray Fluorescence, Total Reflection X-ray Fluorescence Method)
TXRF 試料にX線を臨界角以下の低角度で照射し、表面から発生する元素固有の蛍光X線のエネルギーと強度から定性・定量分析を行う ・表面の平均不純物濃度
・部分的な不純物濃度(マッピング)
分析対象元素:Na~U
検出下限値:1E9atoms/cm2 (Fe,Ni)、1E7 atoms/cm2 (Fe,Ni)@VPD適用時
・各種プロセス(成膜、洗浄など)の汚染評価
・ウェーハ搬送時の汚染評価(裏面、エッジ、ベベル)
X線吸収微細構造法
(X-ray Absorption Fine Structure)
XAFS 特定の原子にX線を照射し、原子の内核軌道電子を非占有軌道以上のエネルギー状態に励起することにより得られる吸収スペクトル励起状態とエネルギーによりXANES(X-ray Absorption Near Edge Structure:X線吸収端構造)やXAFS(Extended X-ray Absorption Fine Structure: 拡張X線吸収微細構造)と呼ばれる ・化学状態分析、酸化数、対称性
・特定原子種の局所構造(結合距離、配位数)
深さ:10nm~数cm
感度:wt%~10ppm
濃度:0.01mol dm-3 aq.
・high-k材料の化学状態分析、局所構造
・基板上のエッチング残渣
・パッケージング材料の微量元素分析(環境対策、規制対策)
X線光電子分光法
(X-ray Photoelectron Spectroscopy)
XPS X線を試料表面に照射し、放出される電子のエネルギーから、試料表面元素の定性・定量を行なう ・試料表面の元素の定性、定量
・化学結合状態分析
・バンドダイアグラム
・主成分元素の深さ方向分布,化学状態深さ方向分析@イオンスパッタ
エリア:数十nm~数mm
深さ:数nm~10nm
感度:0.1%程度
・基板や配線材料など表面の化学結合状態分析
・ゲート絶縁膜の深さ方向分析
・ゲート絶縁膜と基板のバンドダイアグラム(ゲート絶縁膜と基板、容量絶縁膜と電極)
X線回折法
(X-ray Diffraction)
XRD 試料にX線を照射し、回折したX線から、結晶構造の解析や未知試料の同定分析を行う ・単結晶基板や単結晶薄膜の結晶方位
・薄膜の組成や結晶性、配向性
分解能:⊿d/d=0.0001~0.01%(d:結晶の面間隔)
膜厚:数10nm以上
・基板結晶の結晶方位
・シリサイド膜組成
・配線メタル膜配向性
・高・強誘電体膜の結晶性
・化合物半導体の結晶性、組成、(膜厚)
蛍光X線分析法
(X-ray Fluorescence Analysis, Fluorescent X-ray Analysis)
XRF 試料にX線を照射し、試料から発生する蛍光X線の波長(エネルギー)と強度を測定し、定性・定量分析を行う ・膜厚測定
・組成分析
測定エリア:0.1mmφ~40mmφ
深さ:0.1nm~数μm
定性分析:Be~U
定量分析:ppm
・BPSG膜の膜厚・組成分析
・P doped Poly-SiのP濃度分析
・高・強誘電体薄膜の膜厚・組成分析(HfOx膜、PZT膜等)
・WSix膜の膜厚・組成分析
・裏面電極用多層膜の膜厚分析(Au/Ni/Ti等)
・磁気ディスク・ヘッド用多層膜の膜厚分析
・DLC膜のカーボン膜厚分析