WDXRFによるPZTスパッタリングターゲットの組成マッピング

圧電PZT薄膜の成膜品質は、スパッタリングターゲットの組成均一性に大きく依存します。ターゲット内の組成ばらつきは、膜組成やデバイス特性のばらつきにつながるため、ターゲット段階での評価が重要です。

WDXRFは、多元素からなるスパッタリングターゲットの評価において、以下の特長を有します。

  • 高精度・高スループットな組成評価
  • 微量元素を含む多元素同時分析
  • 非破壊測定(前処理不要)
  • ターゲット全体の組成マッピングが可能

AZX 400 は、B~U の広い元素範囲にわたり、スパッタリングターゲットを非破壊で分析できます。交換可能なサンプルアダプターを使用することで、加工済みウェーハの膜厚および組成評価にも対応します。

RSMD0003-AZX400

AZX 400によるPZTスパッタリングターゲットの組成マッピング:

本レポートでは、リガク AZX 400(逐次型WDXRF分光計)を用いて、Pb–Zr–Ti–O 系PZTスパッタリングターゲットの組成マッピングを行っています。

主要元素(この場合、Pb、Zr、Ti)では強いピークが現れます。これらについては、計数損失の可能性を考慮する必要があります(この場合、PbとZrを減らすためにフィルターを使用)。このサンプルには微量のSiとAlが含まれています。

RSMD0003 WDXRF peak intensity for Pb, Zr, Ti, Si, and Al elements of interest

WDXRFによるPb、Zr、Ti、Si、Alのピーク強度

標準試料不要の半定量解析(SQX)

AZX 400ソフトウェアには「SQX」と呼ばれる標準試料を使用しない半定量分析プログラムがあります。このプログラムでは、まず定性スキャンを実行し、検出された元素を参照標準試料を使わずに基礎パラメータ(FP)法で定量化します。今回のSQX分析にはSiとAlが含まれています。

AZX 400測定条件

Element Spectrum Pb Lα Ze Lα Ti Kα Al Kα Si Kα
kV-mA 50 kV - 60 mA 30 kV - 100 mA
Primary Filter *F-Cu *F-Cu *F-Sn OUT OUT
Diameter 20 mm
Counting Time (s) Peak 10 10 10 20 20
Background 5 5 5 10 10

*銅(Cu)やスズ(Sn)などのフィルターは、通常、回折を低減するために使用されますが、背景や過剰な強度を低減する目的でも使用されます。 /p>


10回の再現性試験(中心点)

Component PbP Comp. ZrO₂ Comp. TiO₂ Comp. SiO₂ Comp. Al₂O₃ Comp.
Unit mol% mol% mol% mol% mol%
Data No. 10 10 10 10 10
Average 54.798 2.407 21.659 0.087 0.050
Max. 54.849 23.438 21.722 0.089 0.053
Min. 54.758 23.373 21.575 0.082 0.048
Range 0.091 0.065 0.147 0.007 0.005
Std. Dev. 0.025 0.023 0.041 0.002 0.002
R.S.D. (%) 0.05 0.10 0.19 2.65 3.05

マッピングポイントおよび25点マッピング結果

Component PbP Comp. ZrO₂ Comp. TiO₂ Comp. SiO₂ Comp. Al₂O₃ Comp.
Unit mol% mol% mol% mol% mol%
Data No. 25 25 25 25 25
Average 54.782 23.427 21.654 0.085 0.053
Max. 54.888 23.480 21.860 0.112 0.099
Min. 54.620 23.353 21.501 0.065 0.040
Range 0.268 0.127 0.359 0.047 0.059
Std. Dev. 0.064 0.034 0.090 0.013 0.011
R.S.D. (%) 0.12 0.14 0.41 15.49 19.96

 

RSMD0003 Mapping Points and 25-point Mapping Results

マッピングポイントおよび25点マッピング結果

微量元素の空間分布を示すマップ

AZX 400(逐次型WDXRF分光計)は、スパッタリングターゲットなどの大型・重量試料に加え、さまざまなサイズのウェーハやクーポンの測定に対応できる高い分析柔軟性を備えています。マッピング機能により、微量元素を含む各元素の空間分布を可視化することが可能です。

RSMD0003 Maps depicting the spatial distribution of trace elements

微量元素の空間分布を示すマップ

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