X射线检查装置制造方法及图纸

本发明专利技术的X射线检查装置具备：试样配置部(11)，配置作为检查对象的试样；试样配置部定位机构(30)，使试样配置部(11)移动；测角仪(20)，包括独立回转的第一、第二回转部件(22、23)；X射线照射单元(40)，搭载于第一回转部件(22)；以及二维X射线检测器(50)，搭载于第二回转部件(23)。而且，试样配置部定位机构(30)包括以在测定点P与θs轴及θd轴正交并且在水平方向上延伸的χ轴为中心，使试样配置部(11)以及

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线检查装置
本专利技术涉及适合于半导体制造领域等用于制造多层膜构造的元件的
的X射线检查装置，该多层膜构造的元件在基板上层叠有大量的薄膜。
技术介绍
半导体等在基板上层叠有大量薄膜的多层膜构造的元件的特性根据所形成的薄膜的膜厚、密度、结晶性等的状态而变化。近年来，这些元件的精细化以及集成化得到发展，该倾向越来越明显。因此，人们需求能够准确测定所形成的薄膜的状态的薄膜检查装置。作为这种检查装置，以往已知利用剖面透射电子显微镜(TEM)进行的直接测量、利用光干涉或椭圆偏振仪的膜厚检查装置、声光式装置等。在剖面透射电子显微镜(TEM)中，无法进行嵌入于制造工序中而实时检查检查对象的薄膜的所谓的在线地检查，而且，实际情况是，为了检查用而从生产线取出的产品在检查后将被废弃。另外，利用光干涉或椭圆偏振仪的膜厚检查装置、声光式装置虽然适于在线地检查，但在几nm的薄的膜的测定中精度不够。对于半导体设备厂商来说，一次性使用的检查用晶片(空白晶片)在成本方面造成很大的负担。特别是，近年来，半导体晶片的大口径化不断发展，在一张空白晶片上花费的成本也变得越来越昂贵。鉴于上述情况，在此之前，本专利技术的专利技术人提出有如下在线型的X射线薄膜检查装置：嵌入到成膜产品的制造工序中，直接检查产品本身，即使是几nm的薄的膜也能够以足够的精度进行检查，而无需抛弃晶片(参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-153767号公报专利文献2：日本特开2013-210377号公报专利文献3：国际公开WO2004/114325号
技术实现思路
进而，在当前的尖端LSI(Large-ScaleIntegration，大规模集成电路)的
中，需要严格地测定SiGe、化合物半导体的晶格畸变、应力、组成比、膜厚等。另外，关于LED、半导体激光器(LD)等光学系统设备中使用的III-V族、II-VI族等的化合物半导体薄膜、MEMS等中使用的压电薄膜，严格地测定其结晶性的需求也在增加，要求开发应对这些需求的X射线检查装置。为了应对这些用途、并以在线方式实现高效的检查，例如，必须能够高精度且高吞吐量地实施用于捕捉X射线衍射中的面内(In-plane)衍射的X射线衍射测定、摇摆曲线(RockingCurve)测定等。但是，在以往的在线型X射线检查装置中，尚无能够高精度地实施捕捉这些面内(In-plane)衍射的X射线测定的装置。本专利技术的目的在于提供一种能够嵌入到制造工序、高精度且高效地实施用于捕捉上述面内衍射的X射线测定的在线型的X射线检查装置。即，本专利技术的X射线检查装置具备：试样配置部，配置作为检查对象的试样；试样配置部定位机构，使试样配置部移动；测角仪，包括独立回转的第一回转部件、第二回转部件；X射线照射单元，搭载于第一回转部件，向预先设定的测定点聚光照射X射线；以及二维X射线检测器，搭载于第二回转部件。在此，测角仪包括：θs回转机构，以通过测定点且在水平方向上延伸的θs轴为中心，使第一旋回部件回转，设定来自X射线照射单元的X射线相对配置于试样配置部的试样的入射角；以及θd回转机构，以与θs轴一致的θd轴为中心，使第二旋回部件回转，设定X射线检测器的扫描角。另外，试样配置部定位机构包括：旋转机构，以与配置于试样配置部的试样的表面正交的轴为中心，使试样配置部旋转；X移动机构，使试样配置部及轴向与θs轴及θd轴直角交叉的X方向直线移动；Y移动机构，使试样配置部及轴向与X方向直角交叉的Y方向直线移动；Z移动机构，使试样配置部向与配置于该试样配置部的试样的表面正交的Z方向移动；χ旋转机构，以χ轴为中心而使试样配置部及轴旋转，该χ轴在测定点与θs轴以及θd轴正交且在水平方向上延伸；以及χω旋转机构，以χω轴为中心而使试样配置部及轴旋转，并且通过χ旋转机构而绕χ轴旋转，χω轴在测定点与χ轴正交且与配置于试样配置部的试样的表面平行地延伸。进而，X射线照射单元为如下结构：向与X射线的光轴直角交叉且与θs轴平行的横向聚光X射线，并且向与X射线的光轴直角交叉且与θs轴也直角交叉的纵向也聚光X射线。根据上述结构的本专利技术的X射线检查装置，在驱动χ旋转机构而使配置于试样配置部的试样的表面铅直配置的状态下，对试样表面照射来自X射线照射单元的聚光X射线，并且利用θs回转机构使X射线相对试样的入射角变化，从而能够实施面内衍射的摇摆曲线测定。在此，另外，能够利用二维X射线检测器一并地检测从试样表面以一定范围的衍射角度出现的衍射X射线，所以能够实现高吞吐量下的测定。而且，在试样表面，由X射线照射单元将聚光了的X射线照射在微小光点，所以通过检测从该微小光点出现的衍射X射线，能够实现高分辨率且高精度的测定。另外，优选为：所述X射线照射单元是使X射线在测定点向横向以及纵向分别聚光在100μm以内的半值宽度的结构。另外，优选Y移动机构构成为在通过χ旋转机构水平地配置试样配置部的状态下，使该试样配置部移动的方向(Y方向)与θs轴以及θd轴平行。根据这样的结构，Y移动机构能够兼具作为试样更换机构的功能，该试样更换机构通过使试样配置部向该Y方向移动(水平移动)，向预先设定的试样更换位置配置试样配置部。而且，构成为使利用Y移动机构移动试样配置部的方向(即Y方向)与作为第一回转部件的回转中心的θs轴、作为第二回转部件的回转中心的θd轴平行，从而不会干扰搭载于第一回转部件的X射线照射单元的回转轨迹、搭载于第二回转部件的二维X射线检测器的回转轨迹，而能够使试样配置部水平移动到试样更换位置。因此，能够实现所谓的在线的X射线检查，即嵌入到成膜产品的制造工序中而实时地检查作为检查对象的薄膜。另一方面，通过Y移动机构具备作为试样更换机构的功能，向Y方向的移动距离变长，其结果，不可否认的是Y移动机构将大型化。因此，在本专利技术的X射线检查装置中，设为在Y移动机构上搭载旋转机构，从而减轻驱动旋转机构所需的转矩。由此，能够实现旋转机构的小型化和小功率下的顺利驱动。本专利技术的X射线检查装置具备控制部，该控制部包括对试样配置部定位机构、包括第一回转部件、第二回转部件的测角仪以及X射线照射单元进行控制，从而实施面内衍射的摇摆曲线测定的控制功能。此时，控制部构成为包括如下控制功能：驱动χ旋转机构，使配置于试样配置部的试样的表面铅直配置，驱动Z移动机构，使配置于试样配置部的试样的被检查部位匹配测定点的高度，并且，驱动旋转机构、X移动机构以及Y移动机构，使试样的被检查部位以预先设定的朝向定位到测定点，进而，驱动θs回转机构以及χω旋转机构，从相对试样的表面接近平行的方向照射来自X射线照射单元的X射线，并且，与θs回转机构连动地驱动θd回转机构，向检测从试样依照布拉格定律出现的衍射X射线的位置配置二维X射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线检查装置，其特征在于，具备：/n试样配置部，配置作为检查对象的试样；/n试样配置部定位机构，使所述试样配置部移动；/n测角仪，包括独立回转的第一回转部件、第二回转部件；/nX射线照射单元，搭载于所述第一回转部件，向预先设定的测定点聚光照射X射线；以及/n二维X射线检测器，搭载于所述第二回转部件，/n所述测角仪包括：/nθs回转机构，以通过所述测定点且在水平方向上延伸的θs轴为中心，使所述第一旋回部件回转，设定来自所述X射线照射单元的X射线相对配置于所述试样配置部的试样的入射角；以及/nθd回转机构，以与所述θs轴一致的θd轴为中心，使所述第二旋回部件回转，设定所述X射线检测器的扫描角，/n所述试样配置部定位机构包括：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171228 JP 2017-2530191.一种X射线检查装置，其特征在于，具备：
试样配置部，配置作为检查对象的试样；
试样配置部定位机构，使所述试样配置部移动；
测角仪，包括独立回转的第一回转部件、第二回转部件；
X射线照射单元，搭载于所述第一回转部件，向预先设定的测定点聚光照射X射线；以及
二维X射线检测器，搭载于所述第二回转部件，
所述测角仪包括：
θs回转机构，以通过所述测定点且在水平方向上延伸的θs轴为中心，使所述第一旋回部件回转，设定来自所述X射线照射单元的X射线相对配置于所述试样配置部的试样的入射角；以及
θd回转机构，以与所述θs轴一致的θd轴为中心，使所述第二旋回部件回转，设定所述X射线检测器的扫描角，
所述试样配置部定位机构包括：

旋转机构，以与配置于所述试样配置部的试样的表面正交的轴为中心，使所述试样配置部旋转；
X移动机构，使所述试样配置部及轴向与所述θs轴及θd轴直角交叉的X方向直线移动；
Y移动机构，使所述试样配置部及轴向与所述X方向直角交叉的Y方向直线移动；
Z移动机构，使所述试样配置部向与配置于该试样配置部的试样的表面正交的Z方向移动；
χ旋转机构，以χ轴为中心而使所述试样配置部及轴旋转，该χ轴在所述测定点与所述θs轴以及θd轴正交且在水平方向上延伸；以及
χω旋转机构，以χω轴为中心而使所述试样配置部及轴旋转，并且通过所述χ旋转机构而绕所述χ轴旋转，所述χω轴在所述测定点与所述χ轴正交且与配置于所述试样配置部的试样的表面平行地延伸，
X射线照射单元为如下结构：
向与X射线的光轴直角交叉且与所述θs轴平行的横向聚光X射线，并且向与X射线的光轴直角交叉且与所述θs轴也直角交叉的纵向也聚光X射线。


2.根据权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于，
所述X射线照射单元是使X射线在所述测定点向所述横向以及纵向分别聚光在100μm以内的半值宽度的结构。


3.根据权利要求1或者2所述的X射线检查装置，其特征在于，
所述Y移动机构构成为在通过所述χ旋转机构水平地配置所述试样配置部的状态下，使该试样配置部移动的方向即Y方向与所述θs轴以及θd轴平行，通过使所述试样配置部向该Y方向移动，从而作为向预先设定的试样更换位置配置所述试样配置部的试样更换机构发挥功能。


4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于，
具备控制部，该控制部包括对所述试样配置部定位机构、包括所述第一回转部件、第二回转部件的测角仪以及所述X射线照射单元进行控制，从而实施面内衍射的摇摆曲线测定的控制功能，
所述控制部包括如下控制功能：
驱动所述χ旋转机构，使配置于所述试样配置部的试样的表面铅直配置，
驱动所述Z移动机构，使配置于所述试样配置部的试样的被检查部位匹配所述测定点的高度，并且，
驱动所述旋转机构、X移动机构以及Y移动机构，使所述试样的被检查部位以预先设定的朝向定位到所述测定点，
进而，驱动所述θs回转机构以及χω旋转机构，从相对所述试样的表面接近平行的方向照射来自所述X射线照射单元的X射线，并且，
与所述θs回转机构连动地驱动所述θd回转机构，向检测从所述试样依照布拉格定律出现的衍射X射线的位置配置所述二维X射线检测器，
并且，驱动所述θs回转机构，使X射线相对所述试样的入射角变化，实施面内衍射的摇摆曲线测定。


5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于，
具备控制部，该控制部包括对所述试...

【专利技术属性】
技术研发人员：松嶋直树，尾形洁，表和彦，吉原正，伊藤义泰，本野宽，高桥秀明，樋口明房，梅垣志朗，浅野繁松，山口僚太郎，洞田克隆，
申请(专利权)人：株式会社理学，
类型：发明
国别省市：日本;JP