して、レフリカと同様の鋳型によってハターン形成す L−」1μm るナノインフリント技術が開発されている81， 図5．3 孔底の転移ピットを観察 する不良解析手法と観察結果1）
116
5．3 X線吸収によるシリコン孔深さの非破壊計測
SEMでは、電子ビームを1mnほど￡でに微細に絞・）て試料表面を走査して、発生した 2次電子の信号強度から像を形成して精密な観察を行う5uい このような電f：ビーム技術 を応用して、電子ビームによって発生したX線を検出することによって、高アスヘクト比 の溝や孔の深さを計測する方法を考案し、EXAI）（Electi on−Beam X−Ray Adsorption Method ofNondestructive Depth Measuremem for Silicon Trench）と命名したTi以下 に検討した結果について述べる一
計測の原理は、図5．4に示したように、孔内へ電t ・ピー一ムを照射し、イL底のSiでX線 を発生させ、斜め方向（Si基板面に対して角度θの戊∫向）から、自己吸収に主・て減衰し、
たSii iKα線の強度を測定する そして、孔底で発生したX線の強度（1。）1□ I L」1り乏収後 の強度（ld）の比によって、孔深さは次の関係式から算出するこ㌧ができる
d−一≒θh〔ldI o〕
ここで、μは吸収係数であり、Ioは電子ビームをSi基板表面に照射した際のx線検出強
度である一
Electron BeQm
［ to X−rQy An（ユlyser
／ Io
X−rQy GenerQtion
AreQ Si Sub．
図5．4 X線吸収法（EXAD）によるSi孔深さの測定原理7）
117
実際の計測では、エネルキー分解能が133eVo）エネルキー分散型蛍光X線分析装置
（EDX）を搭載したSEM装置を用いて、ウJ・ 一ハのSEM観察像をもとにして計測すべ
き孔パター一ンに電f一ビームを固定し、 ・定時間X線強度の測定を行った Sii iK （t線は1．7
keVの特性X線であり、そのエネルキー以上の電f一ビームを照射することによって発生さ せることができる ここでは、電f一
ピー一噛ネ7・・ LXJi ．一を姐り1 ° @…h 一 一一 一 −ew「
も1一分に高い10keVとして測定を
行・・た
吸収イ系数 （μ） は、 ∫ め深さ（ノ）わ か／）た・1］ン ノルを川いて、Id／lo（ノ）
上七を7貝1㍑ゼ『1一ることにkって斗ξy）て才3 く、 本 だ馬灸ぐ｛L、［ zl 5．5（ノ）1則定糸吉牙↓
から、 Siソ）自己吸収係数lL約 0．1μ
mlと見積もることができたなお、
この図で、検川角度（θ）を13、
】9 、28 の3種類について測定し たが、検出角度が小さいほど、孔底
からのx線が通過するSi基板中の
距離が長くなるために強度減衰は顕筈になっている 図5．
として測定した結果を図5．6に示す
「
﹂︒
㌔
＼、 r＼＼
︑○＼＼︑︑ ＼
尽ーートー
5 ︵︒H＼℃二倉︒り⊂①芒三星
2 3 4 5 6
Trench Depth（μm）
図5．5 孔深さとX線検出強度の関係（深さが既知の孔 にて吸収係数を算出するために測定した結果）7）
1に示した深さ約5μmの孔ハターンのサンフルを用いて、検出角度（θ）を2sc 10秒間のIoのX線カウント数が3166であり、同
じくIdのカウント数が347であることから、孔深さは5．2μmと計算される。この結果は、
断面SEM観察やレフリカによる計測とよく一致した，、
なお、電子ビームの加速エネルギーを10keVとしていることによって、 Si基板中での X線の発生領域の×きさは、電子の進入深さから判断して、直径が約1μmの球状の領域 になる、EDX分析の場合には電子進入による広がり（約1μm）が空間分解能ということ になるが、本EXAD法ではIdとIoの比をとることによって相殺されて測定誤差とはなら ない 深さを測定する位置の空間分解能は、電子ビーム幅の約10nmである。
118
EXAD法における深さ測定誤差要因として注意寸べき点は、以下のような事柄である 工 電子ビーム電流量の安定性：電子ビームの電流量は、X線強度と比例関係となるの で、X線強度を測定している問に変動寸ると、ldと1。の誤差となる このため、
電流量を一定に保つ補正機能をSEMに装備しておくとkい
②電子ビーム照射中の汚染：電子ビームを一点に照射して測定するために、SEMの
真空度が悪い場合には、電子ビームにアシストされた汚染物の堆積がノLじて、X線強度を低下させる、SEMの測定室の真空度｛［101Pa以下が好Rしい
③隣接溝の影響：孔底からのX線が通過するSi基板の経路c・ ）途中に別の孔が存在す ると、そこを通過する間、X線の吸収がないために、計測されるX線の強度が大 きくなる、その結果、孔の深さが浅く見積もられる、X線の検出ノ∫向を他の孔が存 在しない方向を選んで設定するか、孔パターンの位置し∵｝／イズの情報から補正す ることが必要である．なお、Sio2がx線通過経路にある場合は、Si原臼）密度（約 1／2）を考慮して補正をする、、
その他に、孔底で発生する反射電子が孔側壁に再人射して発生するX線も誤〆：要因にな る可能性があるが、図5．5に示した検量線でそのような誤差は補lllできていうと考える
﹀↑苗⊂Φ芸H
・⊥．・一．．＿一
［
1 Id
1 ．オ
↑1「7F
347劔ノ
＿」．＿＿一＿L
316
ロ ベ ，＿ r −Lエユ
0 1
n
ll ／L・
止担
r
Jム ＿ ．ー．ーLAム n ロ
2 3 4 X−ray Energy（keV）
Id・k・e・p｛一μ（d・r）℃・se・e｝
Io＝k・exp（一μ・r cose（二θ〉
廿・・p（−pd・c・・e・θ）
［・−ll／θEliE °・ii−k ＋ ］
p：clbsorption coefficient k：cOnstant
図5．6 孔底部とSi基板表面からのSi14Kα線のスペクトルと
それに基づく深さ計測1） 7）
119
隣接孔の方向を避けてトレンチキャハシタの深さを順次測定した結果を、図5．7に示す一 測定値は、5．1±0．2μmとなり、断面形状との比較から、EXADによってこのようなメモ
リーアレーの孔パターン深さを精度良く計測できることが確認されたDT）．
一 −
6！一
51
A く∈4｝一
ー3ト ヘ
」： ，