1994 年度実績報告書

ナノ積層薄膜の電子密度精密測定法の開発

研究課題

研究課題/領域番号	06555092
研究種目	試験研究(B)
研究機関	東京工業大学
研究代表者	橋爪弘雄東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (10011123)
研究分担者	熊谷一夫理学電機株式会社, 設計部・開発課, 課長小林勇二理学電機株式会社, 設計部・開発課, 主任技師(研究職) 坂田修身東京工業大学, 工業材料研究所, 助手 (40215629)
キーワード	X線反射 / 積層薄膜 / 表面・界面ラフネス / フレネル反射
研究概要	ナノ積層薄膜の電子密度分布を非破壊で精密に測定するため、以下の仕様をもつX線反射率測定装置を設計、製作した。[使用X線]CuKα線、[分散面]鉛直面、[X線光学系]非対称(111)2回反射シリコン単体結晶を入射線モノクロメータおよび反射線アナライザーに使用、[X線検出器]シンチレーション計数管、[試料ゴニオメータ]主軸回転精度0.003°、[測定範囲]X線散乱角0〜10°、[その他]試料取り付け・位置調整台、スリット系。当初計画した水平軸反射計は予算の関係で採用できなかったが、研究目的には差支えない。目的応じて、結晶アナライザーとスリットを使い分けることができる。本装置の特徴は、2回反射シリコン単体結晶をモノクロメータおよびアナライザーに使用するところにあり、このため、ゴニオメータの軸構成が大幅に簡単化されている。非対称反射の採用により、X線強度が約1桁増大した。このため、広い散乱角領域にわたって鏡面反射を測定することが可能になり、電子密度分布の決定精度が向上した。さらに、散漫な非鏡面反射の測定が可能なので、積層薄膜界面のラフネスの面内構造を調べることができる。データ解析プログラムとして、非線形最小二乗アルゴリズムを用いた鏡面反射曲線フィッティング・プログラム・ボルン近似散漫散乱解析プログラムを作成した。これらの設備を用いて物理化学研磨シリコン表面の鏡面反射データを試験的に収集し、解析したところ、表面ラフネス値として3〜20Åを得た。また、この試料の表面ラフネスの面内相関距離は数ミクロンであることが明らかになった。