光電子分光分析法
【課題】スペース部の底面からの脱出電子を遮断してライン部の分析が可能な光電子分光分析法を提供する。
【解決手段】 Ｌ／Ｓパターンのライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、特定のライン部１２の側面２の基板１０表面での位置から特定のライン部１２に隣接する他のライン部の側面２に対向する側面の上面６の位置を結ぶ線が底面４となす第１角度を算出し、断面において、底面４から第１角度より小さく、０度より大きい第１検出角を設定し、断面に投影した角度の余角が第１検出角度となり、検出領域の側面２側の一端から他端までの通過距離が、基板１０中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さくなる第２角度を算出し、第２角度を底面４に投影した角度の余角を第２検出角と決定する。Ｌ／Ｓパターンはスペース部１４を挟んで、脱出深度より小さい幅のライン部１２を一定の間隔で配列している。
【解決手段】 Ｌ／Ｓパターンのライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、特定のライン部１２の側面２の基板１０表面での位置から特定のライン部１２に隣接する他のライン部の側面２に対向する側面の上面６の位置を結ぶ線が底面４となす第１角度を算出し、断面において、底面４から第１角度より小さく、０度より大きい第１検出角を設定し、断面に投影した角度の余角が第１検出角度となり、検出領域の側面２側の一端から他端までの通過距離が、基板１０中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さくなる第２角度を算出し、第２角度を底面４に投影した角度の余角を第２検出角と決定する。Ｌ／Ｓパターンはスペース部１４を挟んで、脱出深度より小さい幅のライン部１２を一定の間隔で配列している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子分光分析法に関し、特にラインアンドスペースパターンのライン部側面の光電子分光分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子分光は表面近傍の元素濃度、元素結合状態等を非破壊で検出可能な分析方法であり、代表的な表面分析法として広く用いられている。局所的な表面分析方法はあらゆる分野で重要である。特に、素子サイズがナノ領域に達しようとしているシリコン（Ｓｉ）半導体装置の開発ではナノレベルの元素濃度、元素結合状態を分析する方法が望まれている。Ｓｉ半導体装置の開発では、さらに新構造が導入されており、特定パターンの特定部位の分析方法が必要とされている。
【０００３】
例えば、通常の平面型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）では基板表面にゲート絶縁膜が形成される。そのため、素子と同等のゲート絶縁膜を大面積に形成することで実際の素子のゲート絶縁膜の評価に代えることができる。しかし、フィン型電界効果トランジスタ（Ｆｉｎ−ＦＥＴ）では、チャネルとなるフィン状の半導体膜の側面にゲート絶縁膜が形成される。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、ダウンフローガスエッチング等により、半導体層を選択的に除去してラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンが形成される。Ｌ／Ｓパターンのライン部がフィン状の半導体膜となる。Ｌ／Ｓパターン形成後のライン部の側面の状態、あるいは、ライン部側面に形成されたゲート絶縁膜の状態は、Ｆｉｎ−ＦＥＴの性能に影響を与える。特に、加工された半導体膜の側面は、平面型ＦＥＴにおける表面とは異なる状態であるので、加工した半導体膜そのものの側面を分析する必要がある。
【０００４】
通常の光電子分光法では、１μｍ以下の微小領域を測定することは空間分解能、信号量の点で困難である。Ｆｉｎ−ＦＥＴのチャネルの側面の分析に光電子分光を適用する場合、ライン部の高さは典型的に約１００ｎｍである。したがって、通常の光電子分光法では測定がほとんど不可能である。
【０００５】
しかし、単一のライン部では測定はほとんど不可能であるが、複数のライン部を配列した構造を用いて測定を行うことで、特定部位の集合に対する選択的な分析が可能となる場合がある。例えば、複数のライン部を等間隔に配置したＬ／Ｓパターンの構造を利用した幾何学的なシャドーイングにより、特定の角度方位の光電子を検出する角度分解型光電子分光法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。角度分解型光電子分光においては、スペース部の表面からの光電子を遮断し、ライン部の側面及び上面からの光電子を選択的に測定することが可能である。この場合でも、ライン幅が脱出深度を下回ると、スペース部表面から脱出した光電子は完全には遮断することができない。そのため、ライン部を透過したスペース部の表面からの脱出電子が検出されてしまうため、ライン部の選択的な検出がもはやできない。
【０００６】
また、Ｆｉｎ−ＦＥＴのゲート絶縁膜はライン部の側面に形成されるため、側面のみを選択的に分析することが望ましい。そのためには、ライン幅をできるだけ狭くして、ライン部の上面の側面に対する割合を減らす必要がある。しかしながら、ライン幅が約１０ｎｍ以下に加工されたライン部では、スペース部表面からの脱出電子を遮断することは困難である。更に、ライン部の側面に形成されたゲート絶縁膜等の薄膜を分析する場合、スペース部表面からライン部を透過してくる脱出電子だけでなく、ライン部の半導体膜からの脱出電子も検出されるという新たな問題が生じる。
【０００７】
このように、光電子の脱出深度以下のＬ／Ｓパターンのライン部側面、またはライン部側面に形成された薄膜の選択的な光電子分光を測定するために、光電子の検出角度方位をシャドーイング条件にしても、分析対象部分を光電子が透過して遮断効果がなくなる問題がある。
【非特許文献１】ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テクノロジ（J. Vac. Sci. Technol.）、１９９４年、第Ｂ１３巻、第２号、ｐ．２１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ラインアンドスペースパターンのスペース部の底面からの脱出電子を遮断してライン部の分析が可能な光電子分光分析法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様によれば、（イ）基板表面に配置されたラインアンドスペースパターンの特定のライン部の一側面を含む検出領域を測定対象とする光電子分光分析法であって、（ロ）ライン部の延在方向に直交する方向に沿った断面において、特定のライン部の一側面の基板表面での位置から特定のライン部に隣接する他のライン部の一側面に対向する側面の上面の位置を結ぶ線が基板表面となす第１角度を算出するステップと、（ハ）断面において、基板表面から第１角度より小さく、０度より大きい第１検出角度を設定するステップと、（ニ）断面に投影した角度の余角が第１検出角度となり、検出領域の一側面側の一端から他端までの通過距離が、脱出深度より小さくなる第２角度を算出するステップと、（ホ）第２角度を基板表面に投影した角度の余角を第２検出角度と決定するステップとを含み、（ヘ）ラインアンドスペースパターンはスペース部を挟んで、基板中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さい幅のライン部を一定の間隔で配列した光電子分光分析法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ラインアンドスペースパターンのスペース部の底面からの脱出電子を遮断してライン部の分析が可能な光電子分光分析法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る光電子分析装置は、図１に示すように、試料台５０、ビームソース５２、及び検出器５４を備える。試料台５０は、測定対象物である基板１０を保持する。例えば、試料台５０は、試料台５０の表面に平行な面にＸ軸及びＹ軸、垂直な方向にＺ軸をとる直交座標系において、Ｘ軸及びＺ軸のまわりの回転Ｒｘ、Ｒｚが可能である。
【００１３】
ビームソース５２は、基板１０の表面近傍に入射して光電子を生成するビーム（光）を供給する。ビームとして、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）等のＫα線等のエックス（Ｘ）線が用いられる。検出器５４は、ビームの入射により試料台５０上の基板１０から放出された光電子を検出する。検出器５４には、基板１０から放出された光電子の検出方向を調整可能な回転機構（図示省略）を備える。
【００１４】
図２は、光電効果を説明するエネルギー図である。光電子分光法では、光を測定対象物に照射して構成元素固有の結合エネルギーを反映した光電子の運動エネルギー分布を測定する。図２に示すように、照射する光子のエネルギーをｈν、測定対象物のフェルミ準位から電子の準位までの結合エネルギーＥB、運動エネルギーＥK、測定対象物の真空準位から真空準位までの表面の仕事関数をφsとして、
hν = EB + EK + Φs （１）
の関係がある。測定対象物内の電子が、光子のエネルギーｈνから結合エネルギーＥBと仕事関数Φsを失って、運動エネルギーＥKで真空準位より高い準位にたたき上げられ、測定対象物表面から放出される。測定対象物内の電子状態密度を反映した光電子の運動エネルギー分布が得られるため、構成元素および構成元素の結合の情報を得ることができる。
【００１５】
運動エネルギーＥKを有する光電子が物質中を距離zだけ進むとき、非弾性散乱により電子数Ｎ0が電子数Ｎに指数関数的に減少する。
【００１６】
N = N0・exp[-z / λ (EK)] （２）
λ（ＥK）は、電子の非弾性平均自由行程（ＩＭＦＰ）であり、物質中で電子が非弾性散乱される距離の目安として電子強度が1/eになる距離で定義される。
【００１７】
光電子の非弾性平均自由行程λ（ＥK）は、典型的な光電子分光分析の測定エネルギーで約１ｎｍである。例えば、ｚ＝５・λ（ＥK）ではＮ0／Ｎは約０．７％となる。ここで、非弾性平均自由行程λ（ＥK）の約５倍の距離を、脱出深度Ｙ（ＥK）と定義する。即ち、測定対象物内で、脱出深度Ｙ（ＥK）より深い位置からの光電子は、ほとんど検出されない。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る測定対象物は、図３及び図４に示すように、シリコン（Ｓｉ）半導体基板等の基板１０の表面に配置されたラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンである。Ｌ／Ｓパターンは、幅（スペース幅）Ｗｓのスペース部１４を挟んで、基板１０中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さい幅（ライン幅）Ｗｌのライン部１２を一定の間隔で配列したパターンである。ライン部１２の高さ（ライン高さ）はＨである。ライン幅Ｗｌ、スペース幅Ｗｓ、及びライン高さＨは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等により約１ｎｍ以下の精度で測定することができる。
【００１９】
なお、Ｌ／Ｓパターンの断面形状を矩形としているが、実際は加工精度などによりテーパー状や逆テーパー状となる場合もある。この場合、ライン幅Ｗｌ、及びライン高さＨは、ライン部の形状を矩形で近似した寸法を用いればよい。
【００２０】
Ｌ／Ｓパターンの幾何学的な構造を利用して、特定の部位からの光電子のみを検出することができる。ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、特定のライン部１２の一側面２の基板１０の表面（底面）４での位置から特定のライン部１２に隣接する他のライン部１２の一側面２に対向する側面の上面６の位置を結ぶ線が、底面４となす角度を第１角度θ0とする。第１角度θ0は、
θ0 ＝ tan-1(H/Ws) （３）
と表せる。
【００２１】
例えば、図１に示したＹ軸の方向にライン部１２の延在方向をとる。Ｘ軸の回転Ｒｘにより、Ｌ／ＳパターンをＸ軸に沿った断面内で光電子の検出方向の第１検出角度（チルト角）θを変化させる。チルト角θを、
θ ≦ θ0 （４）
とすれば、検出器５４から底面４がライン部１２の陰になり遮断される。ここで式（４）の条件をシャドーイング条件と定義する。
【００２２】
図５に示すように、非弾性平均自由行程λ（ＥK）は、運動エネルギーＥKが約１０ｅＶ〜約１０4ｅＶの範囲で約１０ｎｍ以下である。ライン部１２の幅Ｗｌが５０ｎｍ以上の場合、シャドーイング条件では上面６と側面２からの光電子のみを検出可能になる。底面４と脱出光電子のなす角を脱出角（第２角度）と定義する。なお、底面４からみた脱出角はθであり、ライン部１２の側面２からみた脱出角は（π／２−θ）になる。
【００２３】
チルト角θを小さくすれば、側面２の上面側と上面６の検出領域からの光電子が検出される。このように、チルト角θを変化させた検出領域間のスペクトルの差を利用して側面２の上側及び下側からの光電子寄与を分離して算出することができる。上面６からの光電子を減らしライン部１２の側面２からの光電子を選択的に検出するためにはシャドーイングの条件を保ちつつ上面６に比して側面２の見込み検出領域をより大きくすればよい。見込みの検出領域はライン幅Ｗｌとスペース幅Ｗｓの比に比例する。したがって、側面２を選択的に分析するためには、上面６の幅、つまりライン幅Ｗｌを狭くすればよい。特に、側面全面を分析する場合には、
θ ＝ tan-1(H/Ws) （５）
のシャドーイング条件でライン幅Ｗｌを狭くすればよい。
【００２４】
シャドーイング条件において、測定対象物の検出領域を通過する光電子の脱出角は（π／2−θ）である。検出領域がライン部１２の半導体膜の場合、検出方向からの見込みの通過距離ｄは、
ｄ0＝Wl/sin(π/2-θ)=Wl/cos(θ), （0<θ<π/2） （６）
となる。
【００２５】
通過距離ｄ0に比べ脱出深度Ｙ（ＥK）が大きい場合には、底面４からの脱出光電子がライン部１２を透過して検出されてしまう。特に、ライン幅Ｗｌが約５０ｎｍ以下になると、図５に示したように、底面４からの脱出光電子はライン部１２を透過できるようになる。
【００２６】
底面４からの脱出光電子がライン部１２を透過して検出される問題を回避するためには、シャドーイング条件を保ちつつ、脱出深度Ｙ（ＥK）と通過距離ｄとの関係が
Y(EK)＜ｄ （７）
の条件を満たすように側面２からの脱出角αを小さくすればよい。脱出角αでの通過距離ｄは
ｄ＝Wl/sinα （８）
となる。
【００２７】
シャドーイングする条件を保つために、チルト角θは一定に保つ必要がある。よって、側面２からの脱出角αを変化させるには、図６に示すように、第２検出角度（アジマス角）φをチルト角θと独立に変化させることが必要となる。ここで、アジマス角φは、脱出角を基板１０の表面に投影した角度の余角である。脱出角α、チルト角θ、及びアジマス角φの関係は、
sinα＝cosφ・cosθ, （0＜θ＜π/2, 0＜φ＜π/2） （９）
α＝sin-1(cosφ・cosθ) （１０）
となる。したがって、脱出角αの変化可能な範囲は、
0 < α < π/2 − θ （１１）
となる。
【００２８】
図７は、チルト角θが４５°の場合のアジマス角φと脱出角αの関係を示している。図７に示すように、アジマス角φを０°から９０°の範囲で変化させることで、脱出角αを０°から４５°の間で変化可能である。
【００２９】
例えば、図１に示したように、試料台５０の回転機構を用いて、回転Ｒｘでチルト角θを、回転Ｒｚでアジマス角φをそれぞれ独立に制御する。このように、式（４）及び式（７）を満たすようにチルト角θ及びアジマス角φを決定することで、底面４からライン部１２を透過する光電子を遮断することが可能である。なお、試料台５０を固定し検出器５４を回転させることによりチルト角θ及びアジマス角φを独立に制御してもよい。また、チルト角θ及びアジマス角φのうちの一方を試料台５０側で制御し、他方を検出器５４で制御してもよい。
【００３０】
測定対象物の検出領域が、図８に示すように、ライン部１２ａのライン状の半導体膜１１の側面に形成された絶縁膜１６である場合は、式（６）の代わりに、
ｄ0＝Wt/sin(π/2-θ)=Wt/cos(θ), （0<θ<π/2） (１２)
とすればよい。ここで、Ｗｔは絶縁膜１６の厚さである。この場合、底面４と半導体膜１１からの脱出光電子が、透過成分となる。
【００３１】
なお、ライン幅Ｗｌは、約５０ｎｍ以上でもよい。しかし、側面２を含む絶縁膜１６の脱出光電子の信号のみを選択的に得たい場合には、ライン幅Ｗｌはより小さいほうが望ましい。
【００３２】
光電子分光分析測定では、信号量の確保のため光電子の取り込み角度は約５°の大きさが必要である。さらに、角度制御性、角度分解の精度を１°とすると、チルト角θは、
θ ≧ ５°±１° （１３）
が望ましい。ライン高さＨに対するライン幅Ｗｌの比は、Ｌ／Ｓパターン形成の加工精度と安定性を考慮すると、
1000・Wl > H （１４）
が望ましい。
【００３３】
また、ライン高さＨに対するスペース幅Ｗｓの比は、式（１３）から、
H/Ws ≧ tan(5°) 〜 0.087 〜 1/10 （１５）
である。上述したように、上面６からの光電子を減らしライン部１２の側面２からの光電子を選択的に検出するためには、ライン幅Ｗｌをスペース幅Ｗｓに比べて狭くすればよい。
【００３４】
Wl ＜ Wｓ （１６）
式（１４）〜（１６）より、スペース幅Ｗｓに対するライン幅Ｗｌの比、及びライン高さＨに対するライン幅Ｗｌの比は、それぞれ
0.0001 < Wl/Ws < 1 （１７）
0.001 < Wl/H < 10 （１８）
が望ましい。例えば、ライン幅Ｗｌが約１０ｎｍの場合、ライン高さＨは約１ｎｍ〜１０μｍの範囲で、スペース幅Ｗｓは約１０ｎｍ〜１００μｍの範囲が望ましい。
【００３５】
また、チルト角θと同様にアジマス角φも角度が９０°近傍で取り込み角度の確保と角度精度を考慮して、
φ ≦ 85°±1° （１９）
が望ましい。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る光電子分光分析では、見込みの脱出深度を変化させている。したがって、脱出深度を変化させて分析を行うことにより、深さ方向の分析を行うことができる。つまり、透過距離ｄ以下の脱出深度内でアジマス角φを変化させることでライン部１２内の元素分布について深さ分析を行うことができる。
【００３７】
また、本発明の実施の形態に係る光電子分光分析により、ライン部１２に対して底面４からの透過電子が判定できる場合、検出条件を変化させて測定することによりライン幅Ｗｌ、ライン部１２内部の元素及び結合状態の分布を分析することが可能である。更に、図８に示したライン部１２ａの場合、半導体膜１１と半導体膜１１側壁に形成された絶縁膜１６からの透過光電子を測定することで絶縁膜１６の厚さＷｔ、絶縁膜１６内部の元素及び結合状態の分布を分析することが可能である。
【００３８】
このように、本発明の実施の形態に係る光電子分光分析によれば、Ｌ／Ｓパターンのスペース部１４の底面４からの脱出電子を遮断してライン部１２の分析が可能となる。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。測定対象物は、図３及び図４に示したＬ／Ｓパターンである。第１検出角度θ及び第２検出角度φは、図１０に示すように、第１検出角度θを分光器の回転Ｒａで、第２検出角度φを試料台５０の回転Ｒｚでそれぞれ独立に設定する。
【００４０】
（イ）ステップＳ１００で、スペース部１４を挟んで、ライン部１２を一定の間隔で基板表面に配列したＬ／Ｓパターンを準備する。
【００４１】
（ロ）ステップＳ１０１で、Ｌ／Ｓパターンのライン部１２の幅Ｗｌ及び高さＨ、並びにスペース部１４の幅Ｗｓ等の形状測定データがあるか判定する。形状測定データが未測定の場合は、ステップＳ１０２で、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ等により、形状の計測を実施する。
【００４２】
（ハ）ステップＳ１０３で、ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、シャドーイング条件を算出する。シャドーイング条件として、特定のライン部１２の側面２の底面４での位置から特定のライン部１２に隣接する他のライン部１２の側面２に対向する側面の上面６の位置を結ぶ線が基板表面となす第１角度が算出される。
【００４３】
（ニ）ステップＳ１０４で、検出器５４の回転Ｒａにより、第１検出角θに設定する。、第１検出角θは、ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、基板１０表面から第１角度より小さく、０度より大きい。
【００４４】
（ホ）ステップＳ１０５で、脱出深度が既知であるか判定する。脱出深度は、基板１０中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される。
【００４５】
（ヘ）脱出深度が既知であれば、ステップＳ１０６で、第２角度を算出する。第２角度は、ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面に投影した角度の余角が第１検出角θとなり、検出領域の側面２側の一端から他端までの通過距離が、脱出深度より小さくなる角度である。
【００４６】
（ト）ステップＳ１０７で、第２角度を基板１０表面に投影した角度の余角を第２検出角φと決定する。ステップＳ１１０で、試料台５０の回転Ｒｚにより、第２検出角φに設定して、光電子分光分析を実施する。
【００４７】
（チ）脱出深度が既知でない場合、ステップＳ１０８で、第１検出角θを保持して
試料台５０の回転Ｒｚにより、第２検出角φを設定する。ステップＳ１０９で、検出器５４にて、底面４からの透過電子が検出されるか判定する。検出された場合は第２検出角φを再設定する。検出されなければ、ステップＳ１０７で、第２検出角φを決定する。
【００４８】
本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法によれば、Ｌ／Ｓパターンのスペース部１４の底面４からの脱出電子を遮断してライン部１２の分析が可能となる。
【００４９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５０】
本発明の実施の形態においては、ビームソース５２のビームとして、Ｘ線を用いている。しかし、ビームは、Ｘ線に限定されず、紫外線（ＵＶ）、シンクロトロン放射光等を用いてもよい。特に、シンクロトロン放射光では、光子のエネルギーｈνを約１ｅＶから約１００ｋｅＶの範囲で変化させることができる。低エネルギー、例えば光電子の運動エネルギーが約１００ｅＶとなる光子を用いれば、脱出深度を浅くすることが可能である。
【００５１】
通常、光電子分光の測定では複数の結合エネルギー領域で測定を行う。シンクロトロン放射光では、入射光のエネルギーを変化させることができる。したがって、複数の結合エネルギー領域の測定に対応できる。このように、本発明の実施の形態に係る光電子分光の測定にシンクロトロン放射光を用いれば、Ｌ／Ｓパターンのスペース部１４の底面４からの脱出電子をより効果的に遮断してライン部１２の分析が可能となる。
【００５２】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る光電子分光分析装置の一例を示す図である。
【図２】光電効果の説明に用いる図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るラインアンドスペースパターンの一例を示す平面概略図である。
【図４】図３に示したラインアンドスペースパターンのＡ−Ａ断面を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態の説明に用いる非弾性平均自由行程と運動エネルギーの関係の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る角度を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態の説明に用いる脱出角とアジマス角の関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るラインアンドスペースパターンの他の例を示す平面概略図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法の説明に用いる光電子分光分析装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
２…側面
４…底面
６…上面
１０…基板
１１…半導体膜
１２…ライン部
１４…スペース部
１６…絶縁膜
５０…試料台
５２…ビームソース
５４…検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子分光分析法に関し、特にラインアンドスペースパターンのライン部側面の光電子分光分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子分光は表面近傍の元素濃度、元素結合状態等を非破壊で検出可能な分析方法であり、代表的な表面分析法として広く用いられている。局所的な表面分析方法はあらゆる分野で重要である。特に、素子サイズがナノ領域に達しようとしているシリコン（Ｓｉ）半導体装置の開発ではナノレベルの元素濃度、元素結合状態を分析する方法が望まれている。Ｓｉ半導体装置の開発では、さらに新構造が導入されており、特定パターンの特定部位の分析方法が必要とされている。
【０００３】
例えば、通常の平面型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）では基板表面にゲート絶縁膜が形成される。そのため、素子と同等のゲート絶縁膜を大面積に形成することで実際の素子のゲート絶縁膜の評価に代えることができる。しかし、フィン型電界効果トランジスタ（Ｆｉｎ−ＦＥＴ）では、チャネルとなるフィン状の半導体膜の側面にゲート絶縁膜が形成される。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、ダウンフローガスエッチング等により、半導体層を選択的に除去してラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンが形成される。Ｌ／Ｓパターンのライン部がフィン状の半導体膜となる。Ｌ／Ｓパターン形成後のライン部の側面の状態、あるいは、ライン部側面に形成されたゲート絶縁膜の状態は、Ｆｉｎ−ＦＥＴの性能に影響を与える。特に、加工された半導体膜の側面は、平面型ＦＥＴにおける表面とは異なる状態であるので、加工した半導体膜そのものの側面を分析する必要がある。
【０００４】
通常の光電子分光法では、１μｍ以下の微小領域を測定することは空間分解能、信号量の点で困難である。Ｆｉｎ−ＦＥＴのチャネルの側面の分析に光電子分光を適用する場合、ライン部の高さは典型的に約１００ｎｍである。したがって、通常の光電子分光法では測定がほとんど不可能である。
【０００５】
しかし、単一のライン部では測定はほとんど不可能であるが、複数のライン部を配列した構造を用いて測定を行うことで、特定部位の集合に対する選択的な分析が可能となる場合がある。例えば、複数のライン部を等間隔に配置したＬ／Ｓパターンの構造を利用した幾何学的なシャドーイングにより、特定の角度方位の光電子を検出する角度分解型光電子分光法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。角度分解型光電子分光においては、スペース部の表面からの光電子を遮断し、ライン部の側面及び上面からの光電子を選択的に測定することが可能である。この場合でも、ライン幅が脱出深度を下回ると、スペース部表面から脱出した光電子は完全には遮断することができない。そのため、ライン部を透過したスペース部の表面からの脱出電子が検出されてしまうため、ライン部の選択的な検出がもはやできない。
【０００６】
また、Ｆｉｎ−ＦＥＴのゲート絶縁膜はライン部の側面に形成されるため、側面のみを選択的に分析することが望ましい。そのためには、ライン幅をできるだけ狭くして、ライン部の上面の側面に対する割合を減らす必要がある。しかしながら、ライン幅が約１０ｎｍ以下に加工されたライン部では、スペース部表面からの脱出電子を遮断することは困難である。更に、ライン部の側面に形成されたゲート絶縁膜等の薄膜を分析する場合、スペース部表面からライン部を透過してくる脱出電子だけでなく、ライン部の半導体膜からの脱出電子も検出されるという新たな問題が生じる。
【０００７】
このように、光電子の脱出深度以下のＬ／Ｓパターンのライン部側面、またはライン部側面に形成された薄膜の選択的な光電子分光を測定するために、光電子の検出角度方位をシャドーイング条件にしても、分析対象部分を光電子が透過して遮断効果がなくなる問題がある。
【非特許文献１】ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テクノロジ（J. Vac. Sci. Technol.）、１９９４年、第Ｂ１３巻、第２号、ｐ．２１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ラインアンドスペースパターンのスペース部の底面からの脱出電子を遮断してライン部の分析が可能な光電子分光分析法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様によれば、（イ）基板表面に配置されたラインアンドスペースパターンの特定のライン部の一側面を含む検出領域を測定対象とする光電子分光分析法であって、（ロ）ライン部の延在方向に直交する方向に沿った断面において、特定のライン部の一側面の基板表面での位置から特定のライン部に隣接する他のライン部の一側面に対向する側面の上面の位置を結ぶ線が基板表面となす第１角度を算出するステップと、（ハ）断面において、基板表面から第１角度より小さく、０度より大きい第１検出角度を設定するステップと、（ニ）断面に投影した角度の余角が第１検出角度となり、検出領域の一側面側の一端から他端までの通過距離が、脱出深度より小さくなる第２角度を算出するステップと、（ホ）第２角度を基板表面に投影した角度の余角を第２検出角度と決定するステップとを含み、（ヘ）ラインアンドスペースパターンはスペース部を挟んで、基板中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さい幅のライン部を一定の間隔で配列した光電子分光分析法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ラインアンドスペースパターンのスペース部の底面からの脱出電子を遮断してライン部の分析が可能な光電子分光分析法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る光電子分析装置は、図１に示すように、試料台５０、ビームソース５２、及び検出器５４を備える。試料台５０は、測定対象物である基板１０を保持する。例えば、試料台５０は、試料台５０の表面に平行な面にＸ軸及びＹ軸、垂直な方向にＺ軸をとる直交座標系において、Ｘ軸及びＺ軸のまわりの回転Ｒｘ、Ｒｚが可能である。
【００１３】
ビームソース５２は、基板１０の表面近傍に入射して光電子を生成するビーム（光）を供給する。ビームとして、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）等のＫα線等のエックス（Ｘ）線が用いられる。検出器５４は、ビームの入射により試料台５０上の基板１０から放出された光電子を検出する。検出器５４には、基板１０から放出された光電子の検出方向を調整可能な回転機構（図示省略）を備える。
【００１４】
図２は、光電効果を説明するエネルギー図である。光電子分光法では、光を測定対象物に照射して構成元素固有の結合エネルギーを反映した光電子の運動エネルギー分布を測定する。図２に示すように、照射する光子のエネルギーをｈν、測定対象物のフェルミ準位から電子の準位までの結合エネルギーＥB、運動エネルギーＥK、測定対象物の真空準位から真空準位までの表面の仕事関数をφsとして、
hν = EB + EK + Φs （１）
の関係がある。測定対象物内の電子が、光子のエネルギーｈνから結合エネルギーＥBと仕事関数Φsを失って、運動エネルギーＥKで真空準位より高い準位にたたき上げられ、測定対象物表面から放出される。測定対象物内の電子状態密度を反映した光電子の運動エネルギー分布が得られるため、構成元素および構成元素の結合の情報を得ることができる。
【００１５】
運動エネルギーＥKを有する光電子が物質中を距離zだけ進むとき、非弾性散乱により電子数Ｎ0が電子数Ｎに指数関数的に減少する。
【００１６】
N = N0・exp[-z / λ (EK)] （２）
λ（ＥK）は、電子の非弾性平均自由行程（ＩＭＦＰ）であり、物質中で電子が非弾性散乱される距離の目安として電子強度が1/eになる距離で定義される。
【００１７】
光電子の非弾性平均自由行程λ（ＥK）は、典型的な光電子分光分析の測定エネルギーで約１ｎｍである。例えば、ｚ＝５・λ（ＥK）ではＮ0／Ｎは約０．７％となる。ここで、非弾性平均自由行程λ（ＥK）の約５倍の距離を、脱出深度Ｙ（ＥK）と定義する。即ち、測定対象物内で、脱出深度Ｙ（ＥK）より深い位置からの光電子は、ほとんど検出されない。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る測定対象物は、図３及び図４に示すように、シリコン（Ｓｉ）半導体基板等の基板１０の表面に配置されたラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンである。Ｌ／Ｓパターンは、幅（スペース幅）Ｗｓのスペース部１４を挟んで、基板１０中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さい幅（ライン幅）Ｗｌのライン部１２を一定の間隔で配列したパターンである。ライン部１２の高さ（ライン高さ）はＨである。ライン幅Ｗｌ、スペース幅Ｗｓ、及びライン高さＨは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等により約１ｎｍ以下の精度で測定することができる。
【００１９】
なお、Ｌ／Ｓパターンの断面形状を矩形としているが、実際は加工精度などによりテーパー状や逆テーパー状となる場合もある。この場合、ライン幅Ｗｌ、及びライン高さＨは、ライン部の形状を矩形で近似した寸法を用いればよい。
【００２０】
Ｌ／Ｓパターンの幾何学的な構造を利用して、特定の部位からの光電子のみを検出することができる。ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、特定のライン部１２の一側面２の基板１０の表面（底面）４での位置から特定のライン部１２に隣接する他のライン部１２の一側面２に対向する側面の上面６の位置を結ぶ線が、底面４となす角度を第１角度θ0とする。第１角度θ0は、
θ0 ＝ tan-1(H/Ws) （３）
と表せる。
【００２１】
例えば、図１に示したＹ軸の方向にライン部１２の延在方向をとる。Ｘ軸の回転Ｒｘにより、Ｌ／ＳパターンをＸ軸に沿った断面内で光電子の検出方向の第１検出角度（チルト角）θを変化させる。チルト角θを、
θ ≦ θ0 （４）
とすれば、検出器５４から底面４がライン部１２の陰になり遮断される。ここで式（４）の条件をシャドーイング条件と定義する。
【００２２】
図５に示すように、非弾性平均自由行程λ（ＥK）は、運動エネルギーＥKが約１０ｅＶ〜約１０4ｅＶの範囲で約１０ｎｍ以下である。ライン部１２の幅Ｗｌが５０ｎｍ以上の場合、シャドーイング条件では上面６と側面２からの光電子のみを検出可能になる。底面４と脱出光電子のなす角を脱出角（第２角度）と定義する。なお、底面４からみた脱出角はθであり、ライン部１２の側面２からみた脱出角は（π／２−θ）になる。
【００２３】
チルト角θを小さくすれば、側面２の上面側と上面６の検出領域からの光電子が検出される。このように、チルト角θを変化させた検出領域間のスペクトルの差を利用して側面２の上側及び下側からの光電子寄与を分離して算出することができる。上面６からの光電子を減らしライン部１２の側面２からの光電子を選択的に検出するためにはシャドーイングの条件を保ちつつ上面６に比して側面２の見込み検出領域をより大きくすればよい。見込みの検出領域はライン幅Ｗｌとスペース幅Ｗｓの比に比例する。したがって、側面２を選択的に分析するためには、上面６の幅、つまりライン幅Ｗｌを狭くすればよい。特に、側面全面を分析する場合には、
θ ＝ tan-1(H/Ws) （５）
のシャドーイング条件でライン幅Ｗｌを狭くすればよい。
【００２４】
シャドーイング条件において、測定対象物の検出領域を通過する光電子の脱出角は（π／2−θ）である。検出領域がライン部１２の半導体膜の場合、検出方向からの見込みの通過距離ｄは、
ｄ0＝Wl/sin(π/2-θ)=Wl/cos(θ), （0<θ<π/2） （６）
となる。
【００２５】
通過距離ｄ0に比べ脱出深度Ｙ（ＥK）が大きい場合には、底面４からの脱出光電子がライン部１２を透過して検出されてしまう。特に、ライン幅Ｗｌが約５０ｎｍ以下になると、図５に示したように、底面４からの脱出光電子はライン部１２を透過できるようになる。
【００２６】
底面４からの脱出光電子がライン部１２を透過して検出される問題を回避するためには、シャドーイング条件を保ちつつ、脱出深度Ｙ（ＥK）と通過距離ｄとの関係が
Y(EK)＜ｄ （７）
の条件を満たすように側面２からの脱出角αを小さくすればよい。脱出角αでの通過距離ｄは
ｄ＝Wl/sinα （８）
となる。
【００２７】
シャドーイングする条件を保つために、チルト角θは一定に保つ必要がある。よって、側面２からの脱出角αを変化させるには、図６に示すように、第２検出角度（アジマス角）φをチルト角θと独立に変化させることが必要となる。ここで、アジマス角φは、脱出角を基板１０の表面に投影した角度の余角である。脱出角α、チルト角θ、及びアジマス角φの関係は、
sinα＝cosφ・cosθ, （0＜θ＜π/2, 0＜φ＜π/2） （９）
α＝sin-1(cosφ・cosθ) （１０）
となる。したがって、脱出角αの変化可能な範囲は、
0 < α < π/2 − θ （１１）
となる。
【００２８】
図７は、チルト角θが４５°の場合のアジマス角φと脱出角αの関係を示している。図７に示すように、アジマス角φを０°から９０°の範囲で変化させることで、脱出角αを０°から４５°の間で変化可能である。
【００２９】
例えば、図１に示したように、試料台５０の回転機構を用いて、回転Ｒｘでチルト角θを、回転Ｒｚでアジマス角φをそれぞれ独立に制御する。このように、式（４）及び式（７）を満たすようにチルト角θ及びアジマス角φを決定することで、底面４からライン部１２を透過する光電子を遮断することが可能である。なお、試料台５０を固定し検出器５４を回転させることによりチルト角θ及びアジマス角φを独立に制御してもよい。また、チルト角θ及びアジマス角φのうちの一方を試料台５０側で制御し、他方を検出器５４で制御してもよい。
【００３０】
測定対象物の検出領域が、図８に示すように、ライン部１２ａのライン状の半導体膜１１の側面に形成された絶縁膜１６である場合は、式（６）の代わりに、
ｄ0＝Wt/sin(π/2-θ)=Wt/cos(θ), （0<θ<π/2） (１２)
とすればよい。ここで、Ｗｔは絶縁膜１６の厚さである。この場合、底面４と半導体膜１１からの脱出光電子が、透過成分となる。
【００３１】
なお、ライン幅Ｗｌは、約５０ｎｍ以上でもよい。しかし、側面２を含む絶縁膜１６の脱出光電子の信号のみを選択的に得たい場合には、ライン幅Ｗｌはより小さいほうが望ましい。
【００３２】
光電子分光分析測定では、信号量の確保のため光電子の取り込み角度は約５°の大きさが必要である。さらに、角度制御性、角度分解の精度を１°とすると、チルト角θは、
θ ≧ ５°±１° （１３）
が望ましい。ライン高さＨに対するライン幅Ｗｌの比は、Ｌ／Ｓパターン形成の加工精度と安定性を考慮すると、
1000・Wl > H （１４）
が望ましい。
【００３３】
また、ライン高さＨに対するスペース幅Ｗｓの比は、式（１３）から、
H/Ws ≧ tan(5°) 〜 0.087 〜 1/10 （１５）
である。上述したように、上面６からの光電子を減らしライン部１２の側面２からの光電子を選択的に検出するためには、ライン幅Ｗｌをスペース幅Ｗｓに比べて狭くすればよい。
【００３４】
Wl ＜ Wｓ （１６）
式（１４）〜（１６）より、スペース幅Ｗｓに対するライン幅Ｗｌの比、及びライン高さＨに対するライン幅Ｗｌの比は、それぞれ
0.0001 < Wl/Ws < 1 （１７）
0.001 < Wl/H < 10 （１８）
が望ましい。例えば、ライン幅Ｗｌが約１０ｎｍの場合、ライン高さＨは約１ｎｍ〜１０μｍの範囲で、スペース幅Ｗｓは約１０ｎｍ〜１００μｍの範囲が望ましい。
【００３５】
また、チルト角θと同様にアジマス角φも角度が９０°近傍で取り込み角度の確保と角度精度を考慮して、
φ ≦ 85°±1° （１９）
が望ましい。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る光電子分光分析では、見込みの脱出深度を変化させている。したがって、脱出深度を変化させて分析を行うことにより、深さ方向の分析を行うことができる。つまり、透過距離ｄ以下の脱出深度内でアジマス角φを変化させることでライン部１２内の元素分布について深さ分析を行うことができる。
【００３７】
また、本発明の実施の形態に係る光電子分光分析により、ライン部１２に対して底面４からの透過電子が判定できる場合、検出条件を変化させて測定することによりライン幅Ｗｌ、ライン部１２内部の元素及び結合状態の分布を分析することが可能である。更に、図８に示したライン部１２ａの場合、半導体膜１１と半導体膜１１側壁に形成された絶縁膜１６からの透過光電子を測定することで絶縁膜１６の厚さＷｔ、絶縁膜１６内部の元素及び結合状態の分布を分析することが可能である。
【００３８】
このように、本発明の実施の形態に係る光電子分光分析によれば、Ｌ／Ｓパターンのスペース部１４の底面４からの脱出電子を遮断してライン部１２の分析が可能となる。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。測定対象物は、図３及び図４に示したＬ／Ｓパターンである。第１検出角度θ及び第２検出角度φは、図１０に示すように、第１検出角度θを分光器の回転Ｒａで、第２検出角度φを試料台５０の回転Ｒｚでそれぞれ独立に設定する。
【００４０】
（イ）ステップＳ１００で、スペース部１４を挟んで、ライン部１２を一定の間隔で基板表面に配列したＬ／Ｓパターンを準備する。
【００４１】
（ロ）ステップＳ１０１で、Ｌ／Ｓパターンのライン部１２の幅Ｗｌ及び高さＨ、並びにスペース部１４の幅Ｗｓ等の形状測定データがあるか判定する。形状測定データが未測定の場合は、ステップＳ１０２で、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ等により、形状の計測を実施する。
【００４２】
（ハ）ステップＳ１０３で、ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、シャドーイング条件を算出する。シャドーイング条件として、特定のライン部１２の側面２の底面４での位置から特定のライン部１２に隣接する他のライン部１２の側面２に対向する側面の上面６の位置を結ぶ線が基板表面となす第１角度が算出される。
【００４３】
（ニ）ステップＳ１０４で、検出器５４の回転Ｒａにより、第１検出角θに設定する。、第１検出角θは、ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面において、基板１０表面から第１角度より小さく、０度より大きい。
【００４４】
（ホ）ステップＳ１０５で、脱出深度が既知であるか判定する。脱出深度は、基板１０中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される。
【００４５】
（ヘ）脱出深度が既知であれば、ステップＳ１０６で、第２角度を算出する。第２角度は、ライン部１２の延在方向に直交する方向に沿った断面に投影した角度の余角が第１検出角θとなり、検出領域の側面２側の一端から他端までの通過距離が、脱出深度より小さくなる角度である。
【００４６】
（ト）ステップＳ１０７で、第２角度を基板１０表面に投影した角度の余角を第２検出角φと決定する。ステップＳ１１０で、試料台５０の回転Ｒｚにより、第２検出角φに設定して、光電子分光分析を実施する。
【００４７】
（チ）脱出深度が既知でない場合、ステップＳ１０８で、第１検出角θを保持して
試料台５０の回転Ｒｚにより、第２検出角φを設定する。ステップＳ１０９で、検出器５４にて、底面４からの透過電子が検出されるか判定する。検出された場合は第２検出角φを再設定する。検出されなければ、ステップＳ１０７で、第２検出角φを決定する。
【００４８】
本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法によれば、Ｌ／Ｓパターンのスペース部１４の底面４からの脱出電子を遮断してライン部１２の分析が可能となる。
【００４９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５０】
本発明の実施の形態においては、ビームソース５２のビームとして、Ｘ線を用いている。しかし、ビームは、Ｘ線に限定されず、紫外線（ＵＶ）、シンクロトロン放射光等を用いてもよい。特に、シンクロトロン放射光では、光子のエネルギーｈνを約１ｅＶから約１００ｋｅＶの範囲で変化させることができる。低エネルギー、例えば光電子の運動エネルギーが約１００ｅＶとなる光子を用いれば、脱出深度を浅くすることが可能である。
【００５１】
通常、光電子分光の測定では複数の結合エネルギー領域で測定を行う。シンクロトロン放射光では、入射光のエネルギーを変化させることができる。したがって、複数の結合エネルギー領域の測定に対応できる。このように、本発明の実施の形態に係る光電子分光の測定にシンクロトロン放射光を用いれば、Ｌ／Ｓパターンのスペース部１４の底面４からの脱出電子をより効果的に遮断してライン部１２の分析が可能となる。
【００５２】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る光電子分光分析装置の一例を示す図である。
【図２】光電効果の説明に用いる図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るラインアンドスペースパターンの一例を示す平面概略図である。
【図４】図３に示したラインアンドスペースパターンのＡ−Ａ断面を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態の説明に用いる非弾性平均自由行程と運動エネルギーの関係の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る角度を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態の説明に用いる脱出角とアジマス角の関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るラインアンドスペースパターンの他の例を示す平面概略図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る光電子分光分析法の説明に用いる光電子分光分析装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
２…側面
４…底面
６…上面
１０…基板
１１…半導体膜
１２…ライン部
１４…スペース部
１６…絶縁膜
５０…試料台
５２…ビームソース
５４…検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に配置されたラインアンドスペースパターンの特定のライン部の一側面を含む検出領域を測定対象とする光電子分光分析法であって、
前記ライン部の延在方向に直交する方向に沿った断面において、前記特定のライン部の前記一側面の前記基板表面での位置から前記特定のライン部に隣接する他のライン部の前記一側面に対向する側面の上面の位置を結ぶ線が前記基板表面となす第１角度を算出するステップと、
前記断面において、前記基板表面から前記第１角度より小さく、０度より大きい第１検出角を設定するステップと、
前記断面に投影した角度の余角が前記第１検出角度となり、前記検出領域の前記一側面側の一端から他端までの通過距離が、前記基板中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さくなる第２角度を算出するステップと、
前記第２角度を前記基板表面に投影した角度の余角を第２検出角と決定するステップ
とを含み、前記ラインアンドスペースパターンはスペース部を挟んで、前記脱出深度より小さい幅の前記ライン部を一定の間隔で配列したことを特徴とする光電子分光分析法。
【請求項２】
前記検出領域が、前記ライン部を形成する半導体膜であることを特徴とする請求項１に記載の光電子分光分析法。
【請求項３】
前記ライン部がライン状の半導体膜及び前記半導体膜の側面に形成された絶縁膜を有し、前記検出領域が前記絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の光電子分光分析法。
【請求項４】
前記直交する方向において、前記スペース部の幅に対する前記ライン部の幅の比が０．０００１より大きく、１より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【請求項５】
前記直交する方向において、前記ライン部の高さに対する前記ライン部の幅の比が０．００１より大きく、１０より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【請求項６】
前記光電子が、エックス線により発生させられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【請求項７】
前記光電子が、シンクロトロン放射光により発生させられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【請求項１】
基板表面に配置されたラインアンドスペースパターンの特定のライン部の一側面を含む検出領域を測定対象とする光電子分光分析法であって、
前記ライン部の延在方向に直交する方向に沿った断面において、前記特定のライン部の前記一側面の前記基板表面での位置から前記特定のライン部に隣接する他のライン部の前記一側面に対向する側面の上面の位置を結ぶ線が前記基板表面となす第１角度を算出するステップと、
前記断面において、前記基板表面から前記第１角度より小さく、０度より大きい第１検出角を設定するステップと、
前記断面に投影した角度の余角が前記第１検出角度となり、前記検出領域の前記一側面側の一端から他端までの通過距離が、前記基板中での光電子の非弾性平均自由行程で規定される脱出深度より小さくなる第２角度を算出するステップと、
前記第２角度を前記基板表面に投影した角度の余角を第２検出角と決定するステップ
とを含み、前記ラインアンドスペースパターンはスペース部を挟んで、前記脱出深度より小さい幅の前記ライン部を一定の間隔で配列したことを特徴とする光電子分光分析法。
【請求項２】
前記検出領域が、前記ライン部を形成する半導体膜であることを特徴とする請求項１に記載の光電子分光分析法。
【請求項３】
前記ライン部がライン状の半導体膜及び前記半導体膜の側面に形成された絶縁膜を有し、前記検出領域が前記絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の光電子分光分析法。
【請求項４】
前記直交する方向において、前記スペース部の幅に対する前記ライン部の幅の比が０．０００１より大きく、１より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【請求項５】
前記直交する方向において、前記ライン部の高さに対する前記ライン部の幅の比が０．００１より大きく、１０より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【請求項６】
前記光電子が、エックス線により発生させられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【請求項７】
前記光電子が、シンクロトロン放射光により発生させられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電子分光分析法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２４１４５８（Ｐ２００８−２４１４５８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８２３４４（Ｐ２００７−８２３４４）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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