+

WO1993007470A1 - Analyzer - Google Patents

Analyzer Download PDF

Info

Publication number
WO1993007470A1
WO1993007470A1 PCT/JP1992/001265 JP9201265W WO9307470A1 WO 1993007470 A1 WO1993007470 A1 WO 1993007470A1 JP 9201265 W JP9201265 W JP 9201265W WO 9307470 A1 WO9307470 A1 WO 9307470A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
light
ultraviolet light
fluorescence
light source
Prior art date
Application number
PCT/JP1992/001265
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tadahiro Ohmi
Koji Kotani
Original Assignee
Tadahiro Ohmi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tadahiro Ohmi filed Critical Tadahiro Ohmi
Priority to US08/211,381 priority Critical patent/US5578833A/en
Priority to EP19920921002 priority patent/EP0606479A4/en
Publication of WO1993007470A1 publication Critical patent/WO1993007470A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2803—Investigating the spectrum using photoelectric array detector

Definitions

  • the present invention relates to an analyzer. More specifically, the present invention relates to an analyzer capable of surface analysis of trace impurities. Background art
  • a device for evaluating and analyzing trace impurities and particles on a sample surface for example, a wafer surface, a total reflection X-ray fluorescence analyzer and a surface particle detector are known.
  • the former is an analyzer that uses X-rays to evaluate ultra-trace heavy metal impurity contamination on the sample surface, while the latter is for example, using a laser beam to detect minute particles (particles) attached to the sample surface. Evaluation device.
  • fluorescent X-rays 805 are emitted from the impurity substance 804 attached to the surface of the sample 803. This is detected by the X-ray detector 806. Since this fluorescent X-ray 805 has a wavelength (energy) peculiar to the contaminant 804, the contaminant can be identified, and the degree of contamination can be determined from the intensity of the fluorescent X-ray 805. Evaluable.
  • reference numeral 901 denotes a laser light source
  • the laser light 900 generated here is applied to the surface of the sample 904 by, for example, an optical scanning device 903 comprising a rotating polygon mirror. Is scanned. If minute particles (particles) 905 adhere to the surface of the sample 904, the laser light 902 is irregularly reflected by the minute particles 905, and the irregularly reflected light 906 is a photodetector 90. 7, and the fine particles 905 are detected and evaluated.
  • the above butterfly has the following problems.
  • All Si fluorescent X-ray analyzers can detect heavy metals such as copper (Cu), iron (Fe) and chromium (Cr), but sodium (Na), which is a very important impurity in the semiconductor process. ) And carbon (C) cannot be detected. In other words, there are restrictions on the elements that can be detected. Also, the use of X-rays may damage the sample. Specifically, in S i substrate, or in S i-S i 0 2 interface, since the thus cut bonds between atoms, could not be used for the analysis of a wafer in made devices. Furthermore, the use of is dangerous to the human body, and also complicates the structure of the X-ray optics and detector.
  • the fluorescent X-fountain detector requires constant cooling with liquid nitrogen, and its operation is complicated and difficult.
  • a surface particle detection device detects tongue LMt light by particles, and therefore cannot be used for a sample having irregularities other than particles, such as a patterned wafer. There were also problems such as the inability to identify the components of attached particles.
  • the purpose of the present invention is to enable the evaluation of a sample having an uneven surface, and to identify components of trace impurities and minute particles attached to the sample surface. Disclosure of the invention
  • the apparatus includes a stage for holding a sample, a light source that emits ultraviolet light, a unit that collects ultraviolet light emitted from a light source, and irradiates the sample surface with the ultraviolet light.
  • O Action having means for detecting light from the sample surface
  • light elements such as Na can be detected by detecting violet light emitted from the sample surface by using purple light as At light, and non-destructive and no damage to the sample is obtained.
  • the device structure and operation are simple and safe for the human body. Therefore, complicated operations can be performed easily and quickly with ⁇ . Also, By observing the wavelength distribution and intensity of the fluorescence emitted from the sample surface, it becomes possible to identify the components of trace impurities and minute particles attached to the sample surface and measure the degree of contamination.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of the analyzer according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a fluorescence spectrum of an Na element detected by the apparatus of the present invention.
  • Figure 3 shows a measurement example of the distribution in the depth direction.
  • Fig. 4 is a diagram showing the dependence of peak intensity on the incident angle of ultraviolet rays as a concentration distribution in the depth direction.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example using a concave mirror in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of the analyzer according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram of the analyzer according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a BASE type sensor.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of the analyzer according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of the analyzer according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a fluorescence spectrum of an Na element detected by the apparatus of the present invention.
  • FIG. 1 ⁇ is a diagram showing a state of an image combining process according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the analyzer according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a measurement example of the Na distribution on a 5-inch Si wafer.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram of the analyzer according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a spectrum measured from 35 O nm to 400 nm in a device without a specific wavelength selection device.
  • FIG. 15 is a top view of the analyzer according to the seventh embodiment.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram of a conventional total reflection X-ray fluorescence spectrometer.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram of a conventional surface particle detection device.
  • UV light source (mercury lamp), 102. UV light, 103 condensing device (optical lens), 104 sample (Si wafer), 105 impurities, 1 fluorescence, 107 spectrometer (diffraction grating), 108 Photodetector (photo diode detector), 109 sample stage, 201 spectrometer, 202 fluorescence, 203 photomultiplier (photomultiplier tube), 301 spectrometer, 302 fluorescence, 303 photodetector, 401 UV light source , 402 ultraviolet light, 403 condensing device, 404 light scanning device, 405 sample, 406 impurity, 407 fluorescence, 501 sample, 502 stage, 503 stage driving mechanism, 601 ultraviolet light source, 602 condensing device, 603 diffraction grating spectroscopy Vessel, 604 aperture, 6h 5 monochromatic ultraviolet light, 606 sample, 701 mercury lamp, 702 ultraviolet light, 703 light collector, 704 polarizer, 705 single
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the apparatus.
  • an ultraviolet light source 101 for example, ultraviolet light 102 emitted from a mercury lamp is condensed by a condensing device 103, for example, an optical lens, and is collected on a sample stage 109.
  • the held sample 104 is irradiated on the surface of the Si wafer, for example.
  • impurities 105 such as metal elements adhered to the surface of the Si wafer and the surface of the Si wafer, fluorescence 106 having a wavelength corresponding to the type of Si and the metal impurity element is generated.
  • the visible light portion of the fluorescence 106 is generated by a spectroscope 107, for example, a diffraction grating, and is incident on a photodetector 108, for example, a photo diode detector.
  • a spectroscope 107 for example, a diffraction grating
  • a photodetector 108 for example, a photo diode detector.
  • the wavelength of the light contained in the fluorescence 106 can be discriminated. Since the wavelengths of these lights correspond one-to-one with the types of impurities, impurity elements can be identified.
  • the intensity of the light detected by the photodetector 108 makes it possible to quantify these impurities 3 ⁇ 4.
  • the body of the device of the present invention and the remarkable effects obtained are shown below.
  • the first feature is that ultraviolet light is used as incident light. Compared to the case where X-rays are used as incident light as in the conventional analyzer, the sample is non-destructive and does not damage, the danger to the human body is significantly reduced, and the apparatus itself is simple. Therefore, it has become possible to measure a wafer during a process easily and at a high throughput on a semiconductor manufacturing line.
  • the second is that the photodetector 108 detects only the visible light component of the light emitted from the surface of the sample 104 and the impurity 105 attached to the surface of the sample 104. It is that you are.
  • the detector itself can be simplified and complicated operations such as constant cooling with liquid nitrogen can be omitted compared to the case of detecting fluorescent X-rays as in conventional analyzers. Became easier.
  • it has become possible to detect light elements such as Na, which cannot be detected by conventional analyzers.
  • the optical system including a light-collecting device such as a lens for light detection does not require special materials, and the technology developed with conventional photographic technology can be used as it is, making it extremely easy to design and manufacture. It also has features such as being able to.
  • a third feature is that a spectroscope 107 is arranged before the photodetector 108. Using the spectrometer 107 and the movable photodetector 108, the wavelength distribution of the fluorescence emitted from the sample 104 surface and the impurities 105 attached to the sample 104 surface (speckle) ) was observed, and it became possible to identify the chemical composition of the unknown L, the sample 104 and the impurity 105 attached to the surface of the sample 104, that is, the component elements thereof.
  • FIG. 2 shows the fluorescence spectrum of the Na element detected by the apparatus of the present invention.
  • the Si wafer was immersed in ultrapure water containing 1 ppb of Na intentionally, and then dried and used. A large peak due to Na fluorescence was observed at a wavelength of about 589 nm. From the peak intensity, it was found that the contamination concentration of Na on the Si wafer surface was 8 ⁇ 10 U atoms Z cn ⁇ .
  • the ultraviolet light irradiation unit composed of the ultraviolet light source 101 and the condensing device 103 can be moved or the sample stage 1 can be moved.
  • the angle of the 09 with respect to the ultraviolet light irradiation part it is possible to change the depth range of the analysis area of the sample and to obtain the depth distribution of the analyte. It has become.
  • the angle of incidence ⁇ becomes smaller, the depth of incidence of ultraviolet light also decreases.
  • Figure 3 shows an example of measuring the distribution in the depth direction.
  • the sample is a quartz substrate in an example in which Na and Cu are intentionally contaminated by being immersed in ultrapure water containing 10 O ppb.
  • the ultraviolet light source 101 is a mercury lamp as an example, but any other light source that emits ultraviolet light may be used.
  • a deuterium lamp may be used.
  • An excimer laser may be used as a light source, and in that case, the condensing device 103 may be omitted.
  • an optical lens is taken as an example of the light-collecting device 103, any other device having a light-collecting function may be used.
  • a concave mirror may be used.
  • FIG. 5 shows an embodiment using a concave mirror.
  • the Si wafer was used as an example of the sample 104, but of course, the test is not limited to the Si wafer.
  • the spectroscope 107 uses a diffraction grating as an example, but has a spectral effect.
  • a photodetector 108 is used as an example of the photodetector 108, but any other device may be used as long as it has a function.
  • the example in which the detector 108 is a movable device is taken as an example, but even if the photodetector 108 is fixed, a single known detection and measurement of surface concentration can be performed.
  • the fluorescence detection unit has one or a plurality of replaceable identification units. Wavelength light transmission filter and photodetector Also in apparatus, remarkable effect can be expected as shown in this embodiment.
  • Fluorescence contains light of many wavelengths. For example, it is effective to analyze ultraviolet light or infrared light. For example, when ultraviolet light is used, a material that does not absorb ultraviolet light (for example, fluorite or synthetic quartz) may be used for the lens. Such analysis enables more detailed impurity analysis.
  • Embodiment 2 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of the apparatus.
  • the fluorescence detector the fluorescence 202 that has been separated by, for example, a diffraction grating device 201 is incident on a light amplification detection device 203, for example, a photomultiplier tube, and is detected.
  • a light amplification detection device 203 for example, a photomultiplier tube
  • a photomultiplier tube is a photoelectric plate cathode made of cesium, antimony, etc., at least one secondary electron emission plate made of beryllium copper, etc., to which a high voltage is applied, and an electron detection tube.
  • the photoelectric plate cathode receives light, it emits electrons due to the photoelectric effect.
  • the emitted electrons are accelerated by the strong electric field and enter the secondary-electron method plate.
  • many electrons are emitted from the secondary electron emission plate.
  • the electrons emitted here are accelerated by the high electric field applied to the next secondary electron emission plate, and strike the next secondary electron emission plate, producing more electrons. By repeating this, a very large number of electrons are generated from the weak light, and detected as current by the anode.
  • a photomultiplier tube using a photoelectric plate cathode made of cesium and a line-type secondary electron emission plate was employed. The configuration of the other devices is the same as that described in FIG.
  • the detection sensitivity is dramatically improved, and the lower detection limit is 1 X 1 O when no photomultiplier tube is used for Na detection.
  • the lower detection limit could be reduced by one or two digits by using a photomultiplier tube.
  • the photomultiplier a photoelectric plate cathode made of cesium and a photomultiplier using a line-type secondary electron emission plate were used.
  • a photomultiplier tube using a Venetian's blind type box-and-grid type secondary electron emission plate may be used.
  • any other device capable of amplifying and detecting light such as a photomultiplier tube, may be used as the optical amplification detection device 203.
  • a microchannel plate and a fluorescent plate may be used.
  • a device in which a fluorescent plate is arranged on the anode part of a photomultiplier tube, converts electrons into light, and then detects the light with a photodetector may be used.
  • the fluorescence detection unit is composed of the spectroscope 201 and the optical amplification detection device 203, but the fluorescence detection unit has one or a plurality of replaceable specific wavelength light transmission filters. Needless to say, the remarkable effect as shown in the present embodiment can be expected also in the device constituted by the optical amplification detection device.
  • the fluorescent light 302 which is separated by the spectrometer 301, is composed of a plurality of photodetectors 303 arranged in rows, for example.
  • the wavelength distribution (spectrum) of the fluorescent light 302 split by the spectrometer 301 can be measured instantaneously. If the conventional CCD line sensor is not used, It took 5 to 6 minutes to measure fluorescence at wavelengths from 250 nm to 800 nm, but with a CCD line sensor, it can be measured in about 2 seconds, dramatically increasing measurement time. Was able to be shortened. Along with this, continuous measurement of in-situ of a sample in which the histological composition of the sample surface changes rapidly with time, which has been impossible in the past, has become possible.
  • a CCD line sensor is taken as an example of the plurality of photodetectors 303 arranged in a row, but a plurality of photodetectors are arranged so as to form a line (/). Since the detector itself has a signal amplifying action, the use of a BASIS-type line sensor, which is a photodetector that is strong against noise, improves the detection sensitivity, It goes without saying that it is possible to detect even minute light.An example of a BASIS-type sensor is shown in Fig. 8. This sensor force corresponds to each surface element.
  • the ultraviolet light source 401 for example, ultraviolet light 402, which has been scissored from an excimer laser, is collected by a condensing device 403, for example, an optical lens, and then condensed by an optical scanning device 404, for example, each other.
  • a condensing device 403 for example, an optical lens
  • an optical scanning device 404 for example, each other.
  • the photodetection part which detects the sample 405 and the impurity 406 attached to the surface of the sample 405, About this, since it is the same as that of the figure of Example 3, description here is omitted.
  • Other configurations are the same as those described in FIG.
  • the sample surface distribution of the component to be analyzed can be measured at high speed.
  • the shape of the surface of the sample should be displayed on the screen by processing the signal detected from the sample 405 and the impurities 406 attached to the surface of the sample 405). Is possible.
  • the localization state of the specific component due to the sample surface shape can be observed with an image.
  • FIG. 10 schematically shows the state of this image synthesis processing. Fig. 10 shows that Na was segregated and screened at the corners of the pattern on the Si wafer.
  • the optical scanning device 404 two rotating polygon mirrors arranged so that their axes form an angle of about 90 degrees are taken as an example. Any other device that can scan can be used, for example, two movable mirrors that have a swing function and are arranged so that the swing axes are at an angle of about 90 degrees to each other. .
  • the excimer laser is taken as an example of the ultraviolet light source 401, it goes without saying that any other ultraviolet light source may be used, such as a deuterium lamp or a mercury lamp.
  • an optical lens is taken as an example of the condensing device 403, any other device having a condensing effect may be used, for example, a concave mirror.
  • the re-image of the sample is synthesized using the reflected light, but it goes without saying that, for example, if the object has a known composition such as Si, the fluorescence may be used.
  • FIG. 11 shows a fifth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is characterized in that a stage 502 holding a sample 501 is provided with a stage driving mechanism 5 for scanning the stage 502, for example, an XY stage driven by a stepping motor. It is that you are.
  • the ultraviolet light emitting section and the fluorescence detecting section are the same as those in FIG. 7 of the third embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 12 shows an example of measuring the Na distribution on a 5-inch Si wafer.
  • the magnitude of the detected Na concentration on the image was expressed by color or shading, it was possible to confirm which part of the Si wafer and to what extent the Na was distributed.
  • an ultraviolet light unit including the optical scanning device 404 described in Embodiment 4 as its configuration, the ultraviolet light can be scanned by the optical scanning device 404 and the stage driving mechanism can be used. It was possible to realize the rainy way of scanning by 503, and it was possible to observe the localization state of specific components due to the minute shape of the sample surface over a very wide area using a surface image.
  • an XY stage driven by a stepping motor is taken as an example of the stage driving mechanism 503, but it goes without saying that any other device may be used as long as it can drive the stage 502 in a plane.
  • a plurality of light detectors are arranged in a system; ⁇
  • a CCD line sensor is used as an example of the output device 303, but it has a structure in which a plurality of photodetectors are arranged in a row. Anything else can be used.
  • the explanation was made using the device that the fluorescence detector is composed of the feH301 and a plurality of photodetectors 303 arranged in a row, but the fluorescence detector detects multiple sets.
  • FIG. 13 shows a sixth embodiment of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that, after ultraviolet light ⁇ 601, for example, ultraviolet light emitted from a mercury lamp is collected by a condensing device 602 comprising an optical lens, for example, a diffraction grating spectroscope 602 is formed. That is, it is possible to irradiate the sample 606 with only monochromatic ultraviolet light 605 of a specific wavelength, which is incident on a specific wavelength light conversion device composed of the aperture 3 and the aperture 604.
  • Other configurations are the same as those described in the fifth embodiment, and thus description thereof will be omitted.
  • Fig. 14 shows that the mercury lamp was used as an ultraviolet light source to intentionally contaminate the Fe element in a device without a specific wavelength selection device.
  • the light emitted from the mercury lamp which is an ultraviolet light source, includes light having a wavelength of about 360 nm, and the light is reflected on the sample surface and is incident on the fluorescence detection unit, thereby detecting the fluorescence.
  • a peak occurs at a wavelength of 360 nm as shown by 607 in FIG.
  • the peak due to the reflection of the incident light obscures the fluorescence peaks from Fe on the Si wafer (608 and 609 in Fig. 14), making accurate analysis of the Fe element impossible. It will be possible.
  • FIG. 14 shows a spectrum when a similar sample was measured using the inventive apparatus described in the present example and provided with the specific wavelength selecting apparatus.
  • the wavelength of the ultraviolet light irradiating the sample to 250 nm by the diffraction grating spectrometer and the avatar, the detection peak due to the reflection of the incident light disappears and the fluorescence peak of Fe 6 10 and 6 11 were clearly confirmed, and the lower limit of detection was 1 X 1 O 10 atoms Z cm 2 without the optical amplifier.
  • an optical lens is used as an example of the device 62, other devices having a light condensing function may be used.
  • the specific wavelength light selecting device is composed of the diffraction grating spectrometer 603 and the aperture 604 has been described, but other devices may be used as long as they can select monochromatic ultraviolet light of a specific wavelength.
  • a device consisting of a prism and an aperture may be used.
  • the light source itself can emit monochromatic light, for example, if one light source or a plurality of excimer lasers with different excitation wavelengths is used, the specific wavelength light selection device will not be necessary.
  • the detection sensitivity is dramatically improved by arranging the optical amplifier before each of the plurality of light detections n.
  • FIG. 15 shows a seventh embodiment of the present invention.
  • an ultraviolet light source for example, an ultraviolet light emitted from a mercury lamp 701
  • a collector for example, an optical lens 703.
  • a polarizer 704 with the function of selecting only the light component, for example, an Attachment to a Glan prism, so that only a single polarized ultraviolet light 705 irradiates the sample 706
  • the ultraviolet light irradiating section composed of the 7j silver lamp 701, the optical lens 703, and the Glan prism 704 By moving the ultraviolet light irradiating section composed of the 7j silver lamp 701, the optical lens 703, and the Glan prism 704, the sample 706 of the single polarized ultraviolet light 705 is obtained.
  • the angle of incidence can be changed.
  • Other configurations have been described in the fifth embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • the single polarized ultraviolet light 705 selected by the gran prism 704 is supplied to the sample at a brewster incident angle set by moving the ultraviolet light irradiation unit.
  • a state without any S light can be created. Since there was no reflected light, the signal / noise ratio was improved, and the detection sensitivity was dramatically improved.
  • the detection sensitivity is further improved.
  • the lower limit of detection was 5 ⁇ 10 atoms / cm 2 .
  • the case where the grand prism 704 is used as a means for obtaining a single polarized light has been described, but other means may be used as long as a single polarized light can be obtained.
  • a mercury lamp was used as the ultraviolet light source, any other device that can enjoy ultraviolet light may be used. For example, a deuterium lamp may be used.
  • the polarizer is not required.
  • the light ⁇ : lens is taken as an example of the condensing device 703, any other device having a condensing function may be used, for example, a concave mirror may be used. It goes without saying that the detection sensitivity is dramatically improved by arranging an optical amplifier before each of the plurality of photodetectors. Industrial applicability
  • the third aspect of the present invention it is possible to identify the unknown composition of a sample and an impurity attached to the sample surface.
  • the detection sensitivity is dramatically improved.
  • the measurement time can be drastically reduced.
  • the surface branching can be measured at a high speed, and the surface localization state to be measured can be observed by an image.
  • the surface distribution can be measured over a wide range. (Claim 8)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

明細書
分析装置 技術分野
本発明は、 分析装置に係る。 より詳細には、 微量不純物の表面分析が可能な分 析装置に関する。 背景技術
試料表面、 例えばウェハ表面の、 極微量不純物やパーティクルの評価分析装置 としては、 全反射蛍光 X線分析装置や表面パーティクル検出装置が知られてい る。
前者は X線を用いて、 試料表面の極微量重金属不純物汚染を評価する分析装置 であり、 後者は例えばレーザ一光を用いて試料表面に付着した微小粒子 （パ一テ ィクル） を検出するための評価装置である。
以下図 1 6を用いて、 従来の全反射蛍光 X線分析装置の説明をする。 図 1 6に おいて、 8 0 1は X線源であり、 ここで発生した X線 8 0 2は、 試料 8 0 3に対 して、 全反射条件を満たす入射角度 0で照射される （例えば = 0 . 0 5。 ） 。 この X線 8 0 2の照射により、 試料 8 0 3表面に付着した不純物物質 8 0 4から は、 蛍光 X線 8 0 5が放出される。 これを X線検出器 8 0 6で検出する。 この蛍 光 X線 8 0 5は、 汚染物質 8 0 4特有の波長 （エネルギー） を持っているため、 汚染物質の同定が可能であり、 また蛍光 X線 8 0 5の強度から汚染の度合を評価 可能である。
次に、 図 1 7を用いて、 従来の表面パーテイクノレ検出装置について説明する。 図 1 7において、 9 0 1はレーザー光源であり、 ここで発生したレーザー光 9 0 2は、 たとえは回転するポリゴンミラーからなる光走査装置 9 0 3によつ て、 試料 9 0 4表面上を走査される。 試料 9 0 4表面に微小粒子 （パーティク ノレ） 9 0 5が付着していれば、 前記レーザー光 9 0 2ば微小粒子 9 0 5によって 乱反射され、 乱反射光 9 0 6は光検出器 9 0 7で検出され、 微小粒子 9 0 5が検 出評価される。 しかし、上記従蝶置には、 次のような問題がある。全 S i蛍光 X線分析装置 においては、銅 （C u ) 、鉄 （F e ) 、 クロム （C r ) 等の重金属は検出できる が、半導体プロセスにおいて非常に重要な不純物であるナトリウム （N a ) や炭 素（C) は検出できない。 つまり、 検出できる元素に制限がある。 また、 X線を 使用しているため、 試料に損傷を与えることがある。 具体的には、 S i基板中、 あるいは S i— S i 02界面において、 原子同士の結合を切ってしまうため、 デ バイス製 中のウェハの分析には使用できなかった。 さらに、 を使用して いるため人体に対して危険であるとともに、 X線光学系や検出器が構造的に複雑 になってしまう。 また、 蛍光 X泉検出器は、 常時液体窒素冷却を行う必要があ り、操作が複雑で難しい。 一方、 表面パーティクル検出装置においては、 パーテ ィクルによる舌 LM t光を検出するため、 パターン付きウェハ等のパーティクル以 外の凹凸を有する試料での は不可能である。 また、 付着パーティクルの成分 同定ができない等の問題があつた。
本究明は、 N a等の軽 が検出でき、 試料に対して非破壌で損傷を与えず、 かつ、 装置構造および操作が簡単であり、 人体に対して安全で、 パターン付きゥ ェハ等の表面が凹凸の試料の評価が可能で、 かつ試料表面に付着した微量不純物 や微小パーティクルの成分同定が可能な分ネ^置を することを目的とする。 発明の開示
本発明の分機置は、試料を保持するステージと、 紫外光を する光源と、 耀己光源より された紫外光を集光し、 前記試料表面に照射する手段と、 前記 紫外光の照射された前記試料表面より する光を検出する手段を有したことを 徵とする o 作用
本発明では、紫タ光を A t光として用い、試料表面より発光する堂光を検出す ることにより、 N a等の軽元素が検出でき、 試料に対して非破壊で損傷を与え ず、 かつ、 装置構造および操作が簡単であり、 人体に対して安全である。 従つ て、 繁雑な操作が^^で簡単にかつ高速に表面分析を行うことができる。 また、 試料表面より発せられる蛍光の波長分布およびその強度を観察することにより、 試料表面に付着した微量不純物や微小パーティクルの成分同定や汚染の程度を測 定することが可能になる。 図面の簡単な説明
図 1は実施例 1に係る分析装置の概念図である。 図 2は本発明の装置により検 出された N a元素の蛍光スぺク トルを示す図。 図 3は深さ方向分布の測定例を示 す図。 図 4はピーク強度の紫外線入射角依存性を深さ方向の濃度分布として示し た図。 図 5は実施例 1において凹面鏡を用いた例を示す概念図。 図 6は実施例 2 に係る分析装置の概念図である。 図 7は実施例 3に係る分析装置の概念図であ る。 図 8は B AS I S型センサーの一例を示す図。 図 9は実施例 4に係る分析装 置の概念図である。 図 1◦は実施例 4における画像合成の処理の様子を示す図。 図 1 1は実施例 5に係る分析装置の概念図である。 図 1 2は 5インチ S iゥェ ハ一上の N a分布の測定例を示す図。 図 13実施例 6に係る分析装置の概念図で ある。 図 1 4は特定波長選択装置を持たない装置における 3 5 O nmから 400 nmのスぺク トルを測定した様子を示す図。 図 15は実施例 7に係る分析 装置の ¾ 図である。 図 16は従来の全反射蛍光 X線分析装置の概念図である。 図 17は従来の表面パーティクル検出装置の概念図である。
(符号の説明）
101 紫外光光源 （水銀ランプ） 、 102. 紫外光、 103 集光装置 （光 学レンズ） 、 104 試料 (S iウェハ） 、 105 不純物、 1ひ 6 蛍光、 107 分光器 （回折格子） 、 1 08 光検出器 （ホトダイォ—ドディテク ター) 、 109 試料ステージ、 201 分光器、 202 蛍光、 203 光増 幅検出装置 （光電子増倍管） 、 301 分光器、 302 蛍光、 303 光検出 器、 401 紫外光光源、 402 紫外光、 403 集光装置、 404 光走査 装置、 405 試料、 406 不純物、 407 蛍光、 501 試料、 502 ステージ、 503 ステージ駆動機構、 601 紫外光光源、 602 集光装 置、 603 回折格子分光器、 604 アパーチャ一、 6ひ 5 単色紫外光、 606 試料、 701 水銀ランプ、 702 紫外光、 703 集光装置、 7 0 4 偏光子、 7 0 5 単一偏光の紫外光、 7 0 6 試料、 8 0 1 X線源、
8 0 2 X線、 8 0 3 試料、 8 0 4 汚染物質、 8 0 5 蛍光 X線、 9 0 1 レーザー光源、 9 0 2 レーザ一光、 9 0 3 光走査装置、 9 0 4 試料、
9 0 6 舌 LS t光、 9 0 7 光検出器。 発明を実施するための最良の形態 i i
本発明の第 1の実施例を、 図 1を参照して説明する。
図 1は装置の概略図である。本装置においては、紫外光光源 1 0 1、 例えば水 銀ランプから発せられた紫外光 1 0 2は、集光装置 1 0 3、例えば光学レンズに よって集光され、試料ステージ 1 0 9上に保持された試料 1 0 4例えば S iゥェ ハの表面に照射される。 S ίウェハ表面および S iウェハ表面に付着した金属元 素等の不純物 1 0 5からは、 S iおよび金属不純物元 の種類に対応した波長の 蛍光 1 0 6が癸生する。蛍光 1 0 6のうち、可視光の部分は、分光器 1 0 7、 例 えば回折格子によって され、光検出器 1 0 8例えばホトダイォードディテク ターに入射する。 ホ卜ダイォ一ドディテクターの位置を移動させることによつ て、蛍光 1 0 6に含まれる光の波長を弁別することが可能である。 これらの光の 波長は、不純物 の種類と 1対 1の対応がとれるので、不純物元素の同定がで きるのである。 また、光検出器 1 0 8によって検出された光の強度により、 これ らの不純物 ¾ ^の定量化が可能である。
以下に本発明装置の體および得られた顕著な効果を示す。 第 1の特徴は、紫 外光を入射光として用いていることである。従来の分析装置のように X線を入射 光として用いる場合に比べて、試料に対して非破壊で損傷を与えることがなく、 人体に対する危険が著しく減少し、 かつ装置自体も筒単になつた。従って、半導 体製造ラインで容易に、且つ高いスループットでプロセス中のウェハの測定がで きるようになった。
第 2の髓は、試料 1 0 4表面および試料 1 0 4表面に付着した不純物 1 0 5 から努せられる堂光のうち、可視光成分のみを光検出器 1 0 8によって検出して いることである。 従来の分析装置のように蛍光 X線を検出する場合に比べて、 検 出器自体を簡単に出来、 常時液体窒素冷却といった繁雑な作業を省略できるた め、 装置自体が簡単になり操作が非常に容易になった。 さらに、 従来の分析装置 では検出できなかつた N a等の軽元素の検出が可能となつた。 また、 光検出の為 のレンズ等の集光装置を含む光学系は、 特別な材料を必要とせず、 従来の写真技 術等で開発された技術がそのまま便えるため、 極めて容易に設計、 製作できる等 の特徴も有している。
第 3の特徵は、 光検出器 1 0 8の前に分光器 1 0 7を配していることである。 分光器 1 0 7と移動^!能な光検出器 1 0 8により、 試料 1 0 4表面および試料 1 0 4表面に付着した不純物 1 0 5から発せられる蛍光の波長分布 （スぺク ト ル） が観察でき、 既知でな L、試料 1 0 4および試料 1 0 4表面に付着した不純物 1 0 5の化学的組成、 即ちその成分元素の同定可能になった。
図 2に、 本発明の装置により検出された N a元素の蛍光スぺク トルを示す。 試 料としては、 S iウェハを、 N aを意図的に 1 p p b配合した超純水中に浸漬 し、 その後乾燥して用いた。 波長が 5 8 9 n m付近に N aの蛍光による大きな ピークが観察された。 そのピーク強度から、 S i ウェハ表面の N aの汚染濃度 は、 8 X 1 0 U a t o m s Z c n^ということがわかった。
また、 試料 1 0 4に入射する紫外光の入射角度を変更することを目的として、 紫外光光源 1 0 1および集光装置 1 0 3からなる紫外光照射部が移動できるか、 あるいは試料ステージ 1 0 9の紫外光照射部に対する角度を変更できるようにす ることで、 試料の分析領域の深さ方向範囲を変化させることが出来るとともに、 分析対象成分の深さ方向分布が得られることが明らかになつた。 つまり、 入射角 Θが小さくなると、 紫外光の入射深さも減少する。 図 3に、 深さ方向分布の測定 例を示す。 試料は、 N a、 C uを 1 0 O p p b配合した超純水中に浸漬して意図 的に汚染させた例では石英基板である。 N aは、 入射角を小さく していっても ピーク強度はほぼ一定で、 表面にのみ N aが存在することがわかる。 一方、 C u の場合は、 入射角を小さく していくと、 ピーク強度が減少している。 これは、 じ1!が3 iウェハの内部にも存在することを示している。 ピーク強度の紫外線入 射角依存性のデータを計算機によって、 処理を行い、 深さ方向の濃度分布として 出力した例を図 4に示す。
本実施例において、 紫外光光源 1 0 1は水銀ランプを例にとってはいるが、 紫 外光を発する光源であれば他のものでもよく、 例えば重水素ランプでも構わな い。 エキシマレーザ一を光源に用いてもよく、 その場合は集光装置 1 0 3は無く ても構わない。 また、 集光装置 1 0 3として光学レンズを例にとっているが、集 光作用のある装置であれば他のものでもよく、 例えば凹面鏡でも構わない。 凹面 鏡を 1 1 0用いた実施例を図 5に示す。 試料 1 0 4の一例として S iウェハを用 いたが、 もちろん試 ["としては S iウェハに限定されるものではない。 分光器 1 0 7として回折格子を例にとっているが、 分光作用のある装置であれば他のも のでもよく、例えばプリズムでも構わない。 光検出器 1 0 8としてホトダイォ一 ドディテクターを例にとっているが、 出作用のある装置であれば他のもので もよい。 出器 1 0 8が移動可能な装置の場合を例にとったが、 たとえ光検出 器 1 0 8が固定されていたとしても、 既知の単一 の検出および表面濃度の測 定は可能であることは言うまでもない。 また、 蛍光検出部が分光器 1 0 7および 光検出器 1 0 8からなる装置を用いて説明を行ったが、 蛍光検出部が、 一個ある いは交換可能な複数個の特定波長光透過フィルター及び光検出器から構成された 装置においても、 本実施例で示したような顕著な効果が期待できる。
尚、 本実施例では可視光領域の光を検出する場合についてのみ述べたが、 もち ろん、 可視先に限ることはない。 蛍光には多くの波長の光が含まれており、 例え ば紫外光や赤外光を分析することも有効である。 例えば紫外光を用いる場合は、 レンズに紫外光を吸収しない材料 （例えば螢石や合成石英） を用いればよい。 こ のような分析により、 より詳細な不純物分析が可能となる。
(実施例 2) - 本発明の第 2の実施例を図 6を用いて説明する。
図 6は、 装置の概略図を示している。 蛍光検出部において、 例えば回折格子か らなる^;器 2 0 1により分光された蛍光 2 0 2は、 光増幅検出装置 2 0 3、 た とえば光電子増倍管に入射し、 検出されるような構造になっている。 光電子増倍 管とは、 セシウムやアンチモン等からなる光電プレート陰極と、 高電圧が印加さ れた少なくとも一個以上のベリリゥム銅等からなる二次電子放出板と、 電子を検
パ 〜 出する陽極とから構成されている。 光電プレート陰極が光を受けると、 光電効果 により電子を放出する。 放出された電子は、 強電場により加速され、 二次電子法 出板に入射する。 このとき二次電子放出板からは多数の電子が放出される。 さら にここで放出された電子は、 次の二次電子放出板との間に印加された高電界によ つて加速され、 次の二次電子放出板に当たり、 さらに多数の電子をつくる。 この 事を繰り返して、 微弱な光から非 に多数の電子が生成され、 陽極により電流と して検出される。 本実施例では、 セシウムからなる光電プレート陰極と、 ライン 型の二次電子放出板を用いた光電子増倍管を採用した。 その他の装置の構成は図 1で説明したものと同じであるため f¾明は省略する。
蛍光検出部の構成要素として光電子増倍管を採用することによって、 飛躍的に 検出感度が向上し、 N aの検出において、 光電子増倍管を用いなかった場合に検 出下限が 1 X 1 O 10 a t m s / c m2であったのに対し、 光電子増倍管を用いる ことにより、 1桁から 2桁程度検出下限を下げることができた。
本実施例において、 光電子増倍管として、 セシウムからなる光電プレー卜陰極 と、 ライン型の二次電子放出板を用いた光電子増倍管を用いたが、 光電プレート がアンチモンからなる光電子増倍管でも、 また、 ベネチアン 'ブラインド型ゃボ ックスアンドグリッ ド型の二次電子放出板を用いた光電子増倍管でもよい。 さら に、 光増幅検出装置 2 0 3として光電子増倍管を例にとった力 光を増幅検出す る作用にある装置であれば他のものでもよく、 たとえば、 マイクロチャンネルプ レー卜と蛍光板とホトダイォードディテグターからなる装置のように、光電子増 倍管の陽極の部分に蛍光板を配し、 電子を光に変換した後に光検出器で検出する 装置であってもかまわない。
また、 蛍光検出部が分光器 2 0 1および光増幅検出装置 2 0 3からなる装置を 用いて説明を行ったが、 蛍光検出部が、 一個あるいは交換可能な複数個の特定波 長光透過フィルターおよび光増幅検出装置から構成された装置においても、 本実 施例で示したような顕著な効果が期待できることはいうまでもない。
(実施例 3 )
本発明の第 3の実施例を、 図 7を用いて説明する。 分光器 3 0 1により分光さ れた蛍光 3 0 2は、 列をなすように配置された複数個の光検出器 3 0 3、 例え
'こ 紙 ば、 C C Dラインセンサーによって検出されるような構造になっている。 その他 の構成は図 1で説明したものと同じであるため説明は省略する。
C C Dラインセンサ一を用いることにより、 分光器 3 0 1により分光された蛍 光 3 0 2の波長分布（スぺクトル） が瞬時に測定可能となり、 従来 C C Dライン センサ一を用いなかった場合に、 波長が 2 5 0 n mから 8 0 0 nmまでの蛍光を 測定するのに 5分から 6分かかっていたのが、 C C Dラインセンサーを用いる と、 約 2秒で測定できるようになり、 測定時間を飛躍的に短縮することが出来 た。 それにともない、従来不可能であった、 試料表面のィヒ学的組成が時間的に急 速に変化するような試料の i n— s i t u連続測定が可能となつた。
本実施例において、 列をなすように配置された複数個の光検出器 3 0 3として C C Dラインセンサーを例にとつたが、 複数個の光検出器が歹 (/をなすように配置 された構造を持っているものであれば他のものでもよい。 検出器自体が信号増幅 作用を持つことから雑音に強い光検出器である B A S I S型のラインセンサ一を 用いれば、 検出感度が向上し、微細な光でも検出可能となることはいうまでもな い。 なお、 B A S I S型のセンサの一例を図 8に示す。 このセンサ力、'各面素に対 応している。
蛍光検出部が分fcf!3 0 1、 および列をなすように配置された複数個の光検出 器 3 0 3からなる装置を用いて説明を行ったが、 蛍光検出部が、 複数組の特定波 長先透過フィルター、 および検出器から構成された装置においても、 本実施例で 示したような顕著な効果が期待できることはいうまでもない。 また、 複数個の光 検出器各々の前に光増幅装置を配置することで検出感度が飛躍的に向上すること はいうまでもない。
(実施例 4 )
本発明の第 4の実施例を、 図 9を用いて説明する。 紫外光光源 4 0 1、 たとえ ばエキシマレーザ一から癸せられた紫外光 4 0 2は、 集光装置 4 0 3、 たとえば 光学レンズによって集光された後、 光走査装置 4 0 4、 例えば互いの軸が 9 0度 程度の角度をなすように配置された 2個の回転するポリゴンミラ一に入射し、 試 料 4 0 5表面を 2 的に走査することができる。 試料 4 0 5および試料 4 0 5 表面に付着した不純物 4 0 6力、ら努せられる堂光 4 0 7を検出する觉光検出部に ついては、 実施例 3の図 と同じなのでここでの説明は省略する。 その他の構成 は図 1で説明したものと同じであるため説明は省略する。
光走査装置 4 0 4によつて紫外光 4 0 2を走査することによつて、 分析対象成 分の試料表面分布が高速に測定可能となった。 また、 試料 4 0 5および試料 4 0 5表面に付着した不純物 4 0 6から発せられる ほし） 反射紫外光 4 0 8を検 出した信号を処理することにより、 試料表面の形状を画面表示することが可能で ある。 さらに、 蛍光 4 0 7を分光したのち検出することによって試料 4 0 5表面 の特定成分からの信号を分離抽出し、 信号処理により画像化した後、 前述の試料 表面形状の画像に合成することによって、 試料表面形状による前記特定成分の局 在状態を画像によつて観察することが可能となった。 この画像合成の処理の様子 を模式的に図 1 0に示す。 図 1 0力ヽら、 N aは、 S iウェハ上のパターンの隅の 部分に偏析しゃすいことがわかった。
本実施例において、 光走査装置 4 0 4として、 互いの軸が 9 0度程度の角度を なすように配置された 2個の回転するポリゴンミラーを例にあげたが、 紫外光を 試料表面で走査することができる装置であれば他のものでもよく、 たとえば、 首 振り機能を持ち、 首振りの軸が互いに 9 0度程度の角度をなすように配置された 2個の可動ミラーでも構わない。 紫外光光源 4 0 1としてエキシマレ一ザ一を例 にとつたが、 紫外光光源であれば他のものでもよく、 たとえば重水素ランプや水 銀ランプでも構わないことはいうまでもない。 集光装置 4 0 3として光学レンズ を例にとっているが、 集光作用のある装置であれば他のものでもよぐ、 例えば凹 面鏡でも構わない。 また、 反射光を用いて試料の再像を合成したが、 これは例え ば対象が S i等の組成の分かっているものであれば、 その蛍光を用いてもよいこ とはいうまでもない。
(実施例 5 )
図 1 1は、 本発明の第 5の実施例を示すものである。 本実施例における特徴 は、 試料 5 0 1を保持するステージ 5 0 2に、 ステージ 5 0 2を走査することが できるステージ駆動機構 5ひ 3、 たとえばステッピングモーター駆動の X Yス テ一ジが備わっていることである。 紫外光発光部、 および蛍光検出部について は、 実施例 3の図 7と同じなのでここでの説明は省略する。 ステッピングモーター の XYステージにより試料 5 0 1を保持したステー ジ 5 0 2を画することにより、 A t紫外光を試料 5 0 1表面で広範囲に渡つて 走査することができ、 分析対象成分の広範囲の試料表面分布が測定可能となつ た。 図 1 2に、 5インチ S iウェハ上の N a分布の測定例を示す。 検出された N a濃度の大小を色または濃淡で画像上に表現することで、 S iウェハのどの部 分にどの程度 N a分布しているかか確認できた。 また、 紫外光 部として、 そ の構成として実施例 4で説明した光走査装置 4 0 4を含むものを用いることによ つて、紫夕光の、光走査装置 4 0 4による走査とステージ駆動機構 5 0 3による 走査の雨方を実現でき、 非常に広範囲に渡つて試料表面の微細な形状による特定 成分の局在状態を面像によつて観察することが可能となった。
本実施例において、 ステージ駆動機構 5 0 3としてステツビングモーター駆動 の X Yステージを例にあげたが、 ステージ 5 0 2を平面的に駆動できるものであ れば他のものでもよいことはいうまでもない。 歹 !1をなすように配置された複数個 の; ^出器 3 0 3として C C Dラインセンサーを例にとつたが、 複数個の光検出 器が列をなすように配置された構造を持つているものであれば他のものでもよ い。 蛍光検出部が分feH 3 0 1、 および列をなすように配置された複数個の光検 出器 3 0 3からなる装置を用いて説明を行ったが、 蛍光検出部が、 複数組の特定 波: 透過フィルター、 および検出器から構成された装置においても、 本実施例 で示したような顕著な効果が期待できることはいうまでもない。 また、 複数個の 光検出器各々の前に光増幅装置を配置することで検出感度が飛躍的に向上するこ とはいうまでもない。
(実施例 6 J
図 1 3は、 本発明の第 6の実施例を示すものである。 本実施例における特徴 は、 紫外光舰 6 0 1、 たとえば水銀ランプから発せられた紫外光が、 たとえば 光学レンズからなる集光装置 6 0 2により集光された後、 たとえば回折格子分光 器 6 0 3およびアパーチャ一 6 0 4からなる特定波長光翻装置に入射し、 特定 の波長の単色紫外光 6 0 5のみを試料 6 0 6に照射することができることであ る。 その他の構成については、実施例 5で説明したものと同じなので、 ここでの 説明は省略する。 特定波長選択装置によって選択された単一波長の紫外光 6 0 5を試料 6 0 6に 照射することによって、 単一波長紫外光を用いな 、方式の場合に問題となってい た、 紫外線光源から発せられる紫外光中に含まれている可視光成分の試料表面に おける反射ある 、は乱反射による蛍光検出時の迷光の悪影響 （信号ノノィズ比の 劣化) が無くなり、 信号ノノイズ比が約 5 0倍になるなど、 検出感度が飛躍的に 向上した。 また、 分光器 & 0 3に^するアパーチャ一 6 0 4の位置を変えること により、 選択する紫外光の波長を変えることが可能であり、 ある波長の紫外光で 励起した試料から発せられる蛍光の波長カヾ、 励起紫外光の波長に近くて蛍光が検 出不可能であるような場合に、 入射する紫外光の波長を変えることで蛍光が検出 可能となった。
具体的に図を用いて説明する。 図 1 4は、 特定波長選択装置を持たない装置に おいて、 水銀ランプを紫外光光源として用い、 F e元素を意図的に汚染させた
5 i ウェハを試料として、 その蛍光の波長範囲 3 5 0 n mから 4 0 0 n mのスぺ ク トルを測定した結果である。 紫外光光源である水銀ランプから発せられる光の 中には、 波長 3 6 0 n m程度の光も含まれており、 その光が試料表面で反射して 蛍光検出部に入射し、 蛍光の検出スぺク トル中に、 図 1 4の 6 0 7で示されるよ うに、 波長が 3 6 0 n mのところにピークが生じてしまう。 この入射光の反射に よるピークにより、 S iウェハ上の F eからの蛍光ピーク （図 1 4中の 6 0 8お よび 6 0 9 は隠されてしまい、 F e元素の正確な分析が不可能になってしま う。
一方、 特定波長選択装置を備えた、 本実施例で説明する発明装置を用いて、 同 様の試料を測定した場合のスぺクトルを図 1 4に示す。 回折格子分光器とアバ一 チヤ一によつて、 試料に照射する紫外光の波長を 2 5 0 n mに限定することによ つて、 入射光の反射による検出ピークは消失し、 F eの蛍光ピーク 6 1 0および 6 1 1がはっきりと確認でき、 検出下限も、 光増幅装置無しの場合で、 1 X 1 O 10 a t o m s Z c m2であった。
本実施例において、紫外光光源として水銀ランプを用いた場合を説明したが、 水銀ランプ以外の紫外光光源、 たとえば重水素ランプでも同様である。 集光装置
6 0 2として光学レンズを例にとっているが、 集光作用のある装置であれば他の
Γ- 、- > fSi ものでもよく、 例えば凹面鏡でも構わない。 特定波長光選択装置が回折格子分光 器 6 0 3およびアパーチャ一 6 0 4から構成された場合を説明したが、 特定の波 長の単色紫外光を選択できるものであれば他のものでもよく、 たとえばプリズム とアパーチャ一からなる装置でもかまわない。 また、 光源自体で単色光を発光で きる場合、 たとえば光源として 1個あるいは励起波長の異なる複数のェキシマ レ一ザ一を用 t、た場合は、特定波長光選択装置が必要なくなることはいうまでも ない。 また、 複数個の光検出 n 々の前に光増幅装置を配置することで検出感度 が 躍的に向上することはいうまでもない。
(実施例 7 )
図 1 5は、 本発明の第 7の実施例を示すものである。 本実施例における特徵 は、 紫外光光源、 たとえば水銀ランプ 7 0 1から発せられた紫外光 7 0 2が、 集 置、 たとえば光学レンズ 7 0 3によって集光された後、 特定の偏光をもった 光の成分のみを選択する機能を持った偏光子 7 0 4、 たとえばグランプリズムに A tし、単一偏光の紫外光 7 0 5のみが試料 7 0 6を照射する様になつているこ とと、 7j銀ランプ 7 0 1、 光学レンズ 7 0 3、 および前記グランプリズム 7 0 4 からなる紫外光照射部を移動させることにより、 単一偏光紫外光 7 0 5の試料 7 0 6に对するス射角が変更できるようになつていることである。 その他の構成 については、 実施例 5で説明してあるのでここでの説明は省略する。
ある単一偏光先が物質に入射するときに、入射角を、 物質の屈折率によってき まるブリュースター角に設定することで、 反射の無い状態を作り出すことが出来 ることは周知の事実である。 したがって、 本実施例で説明する装置において、 グ ランプリズム 7 0 4により選択された単一偏光紫外光 7 0 5を、 紫外光照射部を 移動させることによって設定したブリユースター入射角で、試料 7 0 6に入射す ることで、 S 光の全く無い状態を作ることができる。 反射光が全く無いことに より、信号/ノイズ比が向上し、検出感度が飛躍的に向上した。 具体的には、 実 施例 6の装置で行つた実験と同様の F e元素の蛍光スぺク トノレ測定を行つた結 果、単一偏光紫外光のプリユースター角 Λ を行わない場合は、 3 5 8 n mおよ び 3 7 2 nmの F e¾ ^の蛍光は、 光によって隠れてしまって検出できなか つたのに対し、 単一偏光紫外光のブリュース夕一角入射を行えば、 前記 2つの F e元素ピークが観察された。 検出下限は、 光増幅装置無しの場合で、 F e元素 では 2 X 1 0 10 a t o m s c であった。
さらに、 実施例 6で説明した回折格子とアパーチャ一による特定波長光選択装 置を紫外光照射部に組み込むことによって、 さらに検出感度が向上し、 光増幅装 置無しの場合で、 F e元素の検出下限は、 5 X 1 0 a t o m s / c m2になつ た。 本実施例において、 単一偏光光を得る手段としてグランプリズム 7 0 4を 用いる場合について説明したが、 単一偏光光が得られれば他の手段でも構わな い。 また、 紫外光光源として水銀ランプを用いたが、 紫外光を楽するものであれ ば他のものでもよく、 たとえば重水素ランプでも構わない。 また、 紫外光光源と して、 端面がブリュースター窓になっているレーザ一光源を用いれば、 偏光子が 無くても良いことはいうまでもない。 集光装置 7 0 3として光^:レンズを例にと つているが、 集光作用のある装置であれば他のものでもよく、 例えば凹面鏡でも 構わない。 また、 複数個の光検出器各々の前に光増幅装置を配置することで検出 感度が飛躍的に向上することはいうまでもない。 産業上の利用可能性
(請求項 1、 2 )
以上説明したように、 請求項 1に係る発明によれば、 従来の装置では検出でき なかった軽元素が検出でき、 試料に対して損傷を与えることなく測定が行え、 人 体に対する危険が著しく減少し、 装置が簡単になり、 かつ装置の操作も簡単にな る。
(請求項 3 )
請求項 3に係る発明によれば、 既知でない試料および試料表面に付着した不純 物のィ匕学的組成の同定が可能になる。
(請求項 4 )
請求項 4に係る発明によれば、 検出感度が飛躍的に向上する。
(請求項 5 )
請求項 5に係る発明によれば、 測定時間が飛躍的に短縮できる。
(請求項 6 ) 請求項 6に係る癸明によれば、表面分市が高速に測定可能となり、 かつ測定対 象の表面局在状態が画像によつて観察できる。
(請求項 7 )
請求項 7に係る発明によれば、 表面分布が広範囲に渡って測定可能となる。 (請求項 8 )
請求項 8に係る発明によれば、 従来測定不可能であつた特定元素の測定が可能 となるとともに検出感度が向上する。

Claims

請求の範囲
1 . 試料を保持するステージと、 紫外光を発光する光源と、 前記光源より発 光された紫外光を集光し、 前記試料表面に照射する手段と、 前記紫外光の照射さ れた前記試料表面より発光する光を検出する手段を有したことを特徴とする分析
2 . 前記光を検出する手段が、 可視光領域の光に対し、 検出機能を有してい ることを特徴とする、 請求項 1記載の分析装置。
3 . 前記光を検出する手段が、 分光器をその構成要素として有していること を特徴 する、 請求項 1又は 2に記載の分析装置。
4. 前記分光器により分光された光を、 少なくとも一台の光増幅装置に入射 するように構成されたことを特徴とする請求項 3記載の分析装置。
5 . 前記分光器により分光された光を、 同時に検出する複数の光検出装置を 備えたことを特徴とする請求項 3記載の分析装置。 '
6 . 前記紫外光を、 前記試料表面で走査する手段を有したことを特徴とする 請求項 1乃至 5の L、ずれか 1項に記載の分析装置。
7. 前記ステージを走査する手段を有したことを特徵とする請求項 1乃至 6 のいずれか 1項に記載の分析装置。
8 . 前記紫外光を、 前記試料表面に照射する以前に分光する手段を有したこ とを特徴とする請求項 1乃至 7の t、ずれか 1項に記載の分析装置。
PCT/JP1992/001265 1991-10-01 1992-10-01 Analyzer WO1993007470A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/211,381 US5578833A (en) 1991-10-01 1992-10-01 Analyzer
EP19920921002 EP0606479A4 (en) 1991-10-01 1992-10-01 Analyzer.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3/280417 1991-10-01
JP3280417A JPH0595035A (ja) 1991-10-01 1991-10-01 分析装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1993007470A1 true WO1993007470A1 (en) 1993-04-15

Family

ID=17624759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1992/001265 WO1993007470A1 (en) 1991-10-01 1992-10-01 Analyzer

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5578833A (ja)
EP (1) EP0606479A4 (ja)
JP (1) JPH0595035A (ja)
WO (1) WO1993007470A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110044913A (zh) * 2019-03-27 2019-07-23 易安基自动化设备(北京)有限公司 一种检测物体的表面清洁度的方法及装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3958134B2 (ja) * 2002-07-12 2007-08-15 キヤノン株式会社 測定装置
US7027163B2 (en) * 2003-01-24 2006-04-11 General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. Grating sensor
US7445938B2 (en) * 2003-01-24 2008-11-04 General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. System and method for detecting presence of analytes using gratings
US7397561B2 (en) * 2005-11-07 2008-07-08 Wafermasters, Incorporated Spectroscopy system
JP5011072B2 (ja) * 2007-11-21 2012-08-29 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP5912293B2 (ja) * 2011-05-24 2016-04-27 株式会社ディスコ レーザー加工装置
DE102012007190B4 (de) * 2012-04-12 2013-11-21 Hochschule Trier - Trier University of Applied Sciences Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentrationsverteilung von einer oder mehreren Substanzen in einer Probe
US10845306B2 (en) * 2017-08-21 2020-11-24 Saudi Arabian Oil Company Determining composition of a sample
US10845307B2 (en) * 2017-08-21 2020-11-24 Saudi Arabian Oil Company Determining composition of a sample

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58210551A (ja) * 1982-06-01 1983-12-07 Fujitsu Ltd フオトルミネツセンス測定方法
JPS61182238A (ja) * 1985-02-07 1986-08-14 Sharp Corp レジスト等有機化合物残渣検査装置
JPS62159028A (ja) * 1986-01-08 1987-07-15 Hitachi Ltd 固体蛍光測定装置
JPS63103951A (ja) * 1986-10-20 1988-05-09 Nec Yamagata Ltd ゴミ検査装置
JPS63168520A (ja) * 1986-12-29 1988-07-12 Shimadzu Corp 分光蛍光光度計
JPH02307164A (ja) * 1989-05-22 1990-12-20 Hitachi Electron Eng Co Ltd 微生物コロニーの検出方式および検出装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4087685A (en) * 1977-01-11 1978-05-02 International Business Machines Corporation Fluorescent microanalytical system and method for detecting and identifying organic materials
JPS5683044A (en) * 1979-12-10 1981-07-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wafer inspection device
DE3037983C2 (de) * 1980-10-08 1983-03-31 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Verfahren und Vorrichtung zur lichtinduzierten rastermikroskopischen Darstellung von Probenparametern in ihrer räumlichen Verteilung
DE3422143A1 (de) * 1984-06-14 1985-12-19 Josef Prof. Dr. Bille Geraet zur wafer-inspektion
JPS61296204A (ja) * 1985-06-25 1986-12-27 Oki Electric Ind Co Ltd パタ−ン寸法測定装置
JPS62269048A (ja) * 1986-05-19 1987-11-21 Hitachi Electronics Eng Co Ltd プリント基板検査装置
JP2520665B2 (ja) * 1987-10-16 1996-07-31 理化学研究所 蛍光顕微分光装置
JP2675029B2 (ja) * 1987-12-07 1997-11-12 株式会社日立製作所 光検出型電気泳動装置
US4844617A (en) * 1988-01-20 1989-07-04 Tencor Instruments Confocal measuring microscope with automatic focusing
JPH02309206A (ja) * 1989-05-24 1990-12-25 Hitachi Ltd 微細深孔計測方法および装置
JPH03246954A (ja) * 1990-02-23 1991-11-05 Fujitsu Ltd 異物処理装置
JPH03269405A (ja) * 1990-03-19 1991-12-02 Fujitsu Ltd 蛍光顕微鏡

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58210551A (ja) * 1982-06-01 1983-12-07 Fujitsu Ltd フオトルミネツセンス測定方法
JPS61182238A (ja) * 1985-02-07 1986-08-14 Sharp Corp レジスト等有機化合物残渣検査装置
JPS62159028A (ja) * 1986-01-08 1987-07-15 Hitachi Ltd 固体蛍光測定装置
JPS63103951A (ja) * 1986-10-20 1988-05-09 Nec Yamagata Ltd ゴミ検査装置
JPS63168520A (ja) * 1986-12-29 1988-07-12 Shimadzu Corp 分光蛍光光度計
JPH02307164A (ja) * 1989-05-22 1990-12-20 Hitachi Electron Eng Co Ltd 微生物コロニーの検出方式および検出装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP0606479A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110044913A (zh) * 2019-03-27 2019-07-23 易安基自动化设备(北京)有限公司 一种检测物体的表面清洁度的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5578833A (en) 1996-11-26
EP0606479A1 (en) 1994-07-20
EP0606479A4 (en) 1994-07-27
JPH0595035A (ja) 1993-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6791099B2 (en) Laser scanning wafer inspection using nonlinear optical phenomena
EP3549160B1 (en) Activation of wafer particle defects for spectroscopic composition analysis
KR102120524B1 (ko) 웨이퍼들 상의 결함들에 대한 정보의 결정
JP2011513740A (ja) 光子混合検出器を用いた時間分解分光分析方法およびシステム
WO1993007470A1 (en) Analyzer
JP2003523510A (ja) 分光分析のための方法および装置
KR100367240B1 (ko) 기판코팅의형광스펙트럼미분측정방법
KR100326286B1 (ko) 레이져-생성된플라스마상의광학적방출분광법에의한동위원소분석공정
JP3003708B2 (ja) 表面分析装置
EP0911627A1 (en) Analysis of chemical elements
JPH01102342A (ja) 蛍光顕微分光装置
Dhamelincourt Laser Raman and fluorescence microprobing techniques
JPH07280732A (ja) けい光分光計
JP2000111477A (ja) 蛍光分析用基板及び蛍光分析装置
JP2688040B2 (ja) 螢光特性検査装置
JP2002181710A (ja) 蛍光検出測定装置
JP2022516217A (ja) 液滴中の不純物を検出および／または測定するための方法および装置
JPH04107839A (ja) 異物検出装置
JP2004271220A (ja) 石英ガラスの評価装置及び方法
JP2002526767A (ja) 物質中に存在する化学元素の同位体選択的測定方法及び測定システム
JPH063271A (ja) 分光分析装置
Zearing et al. Small area measurement of multiple film thicknesses, dopant concentrations and impurity levels using a new infrared microspectrophotometer
JP2001004544A (ja) ラマン分光装置
JPH10115593A (ja) 異物検査方法及びその装置
JPS63121732A (ja) カソ−ドルミネツセンス測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 08211381

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1992921002

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1992921002

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1992921002

Country of ref document: EP

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务，不要输入任何密码和下载