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MRAM層の膜厚、密度、粗さの測定

アプリケーションノート RSMD008

XTRAIA MF-3000のEDXRFは、MgO層を除く金属層の測定に対応している。測定時間はWDXRFと比較して短く、ウェーハマッピング用途に適している。

また、小径ビームスポットと小さいエッジの除外により、成膜プロセス制御への適用に有効である。

RSMD008 Figure 1図1:MRAMプロセス層のEDXRFスペクトルとX線励起。測定ターゲット層:CoFeB、Cu、Ta、Ti、Pt、Co、W、NiFe、Mo、IrMnなど。


測定性能

測定層 Ru / CoFeB Ta Pt
X線 銅管 Au管 Mo管
入射角度 5° /20° 20° 5°
測定時間 10秒 30秒 10秒

  厚さ
レイヤー Ru 白金 T *CoFeB
単位 オングストローム
平均 199.42 207.10 208.58 202.14
最大 200.60 208.03 209.09 203.09
最小 198.85 206.38 207.36 200.72
範囲 1.75 1.65 1.73 2.37
標準偏差 0.57 0.55 0.68 0.65
R.S.D. (%) 0.28 0.27 0.33 0.32

*CoFeB:固定組成

MRAMのQC構造

  • 複数のX線管による測定
  • PtMnとCoFeBの各組成が固定の場合、XRF測定で判定可能

QC用MRAM金属層測定

層番号 層 元素
L6 白金 白金
L5 Ru Ru
L4 Ti Ti
ル NiFe Ni
L2 CoFeB Co
L1 Ta Ta
SiSub

品質チェック測定(多層)

レイヤー 層 エレメント チューブ
L6 白金 白金 白金
L5 Ru Ru Cu
L4 Ti Ti Cu
ル NiFe Ni 金
L2 CoFeB Co 銅
L1 Ta Ta 金
シリコンサブ

RSMD008 Figure 2


層 白金 Ru Ti NiFe CoFeB Ta
元素 白金 Ru Ti Ni Co Ta
単位 (Å)
1 202.99 201.13 200.29 200.29 199.80 200.00
2 200.80 200.90 199.52 201.46 199.82 200.53
3 200.00 202.21 200.35 197.37 200.00 199.07
4 199.27 203.73 200.25 200.58 199.90 200.40
5 200.31 200.21 200.16 200.28 200.19 200.30
6 199.93 201.24 200.28 199.27 199.81 200.27
7 201.73 202.43 199.89 197.23 200.05 200.67
8 199.67 200.85 201.05 202.77 199.97 198.80
9 200.86 200.96 200.81 201.46 199.93 199.73
10 202.06 201.75 200.28 199.12 199.76 200.13
平均 200.76 201.54 200.29 199.98 199.93 199.99
標準偏差 1.18 1.02 0.43 1.78 0.13 0.62
R.S.D. (%) 0.59 0.51 0.21 0.89 0.06 0.31

RSMD008 Figure 3小エッジ排除による測定

RSMD008 Figure 4CoFeB層のXRR分析

  • 参照試料不要
  • XRRフリンジからの厚さ、密度、粗さ分析

RSMD008 Figure 5

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