JP2003297891A - 半導体用蛍光x線分析装置 - Google Patents
半導体用蛍光x線分析装置Info
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- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/07—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
- G01N2223/076—X-ray fluorescence
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで、回路パターンに損傷を与えるこ
となく、半導体試料を分析できる半導体用蛍光X線分析
装置を提供する。 【解決手段】 半導体試料1に1次X線B1を照射する
点状の1次X線源3aと、その半導体試料1からの蛍光
X線B2を検出する検出手段5と、前記1次X線B1の
照射領域を直径50μm以下の点状に収束させる集光素
子6と、前記半導体試料1における回路パターン1a間
の切り代であるダイシング部1bを測定部位として認識
する試料認識手段12と、前記ダイシング部1bを前記
照射領域で1次X線B1が照射される測定位置に移動さ
せる移動機構15とを備える。
となく、半導体試料を分析できる半導体用蛍光X線分析
装置を提供する。 【解決手段】 半導体試料1に1次X線B1を照射する
点状の1次X線源3aと、その半導体試料1からの蛍光
X線B2を検出する検出手段5と、前記1次X線B1の
照射領域を直径50μm以下の点状に収束させる集光素
子6と、前記半導体試料1における回路パターン1a間
の切り代であるダイシング部1bを測定部位として認識
する試料認識手段12と、前記ダイシング部1bを前記
照射領域で1次X線B1が照射される測定位置に移動さ
せる移動機構15とを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路パターンが形
成された半導体試料を分析する蛍光X線分析装置におい
て、回路パターンへの損傷防止に関する。
成された半導体試料を分析する蛍光X線分析装置におい
て、回路パターンへの損傷防止に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、回路パターンが形成された半
導体試料(ウェーハ)にX線源から発生させた1次X線
を照射して蛍光X線分析を行う蛍光X線分析装置が知ら
れている(例えば、特許文献1参照)。
導体試料(ウェーハ)にX線源から発生させた1次X線
を照射して蛍光X線分析を行う蛍光X線分析装置が知ら
れている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2002−214166号公報(段
落0008〜0009、図1、2)
落0008〜0009、図1、2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、前記
ウェーハの測定に際し、X線源からの1次X線がウェー
ハに照射される照射領域が広いことから、回路パターン
が形成される部位にも1次X線が照射されてしまい、ウ
ェーハの回路パターンに損傷を与えて、この測定部位ま
たは測定ウェーハを製品として使用できない場合があっ
た。
ウェーハの測定に際し、X線源からの1次X線がウェー
ハに照射される照射領域が広いことから、回路パターン
が形成される部位にも1次X線が照射されてしまい、ウ
ェーハの回路パターンに損傷を与えて、この測定部位ま
たは測定ウェーハを製品として使用できない場合があっ
た。
【0005】このため、測定ウェーハとして、測定のみ
に用いて製品に使用しないダミーウェーハを用いる必要
があるが、近年ウェーハの大口径化に伴い、ウェーハ単
価が上昇し、コスト面でダミーウェーハを用いることが
困難となっている。
に用いて製品に使用しないダミーウェーハを用いる必要
があるが、近年ウェーハの大口径化に伴い、ウェーハ単
価が上昇し、コスト面でダミーウェーハを用いることが
困難となっている。
【0006】本発明は、前記の問題点を解決して、低コ
ストで、回路パターンに損傷を与えることなく、半導体
試料を分析できる半導体用蛍光X線分析装置を提供する
ことを目的としている。
ストで、回路パターンに損傷を与えることなく、半導体
試料を分析できる半導体用蛍光X線分析装置を提供する
ことを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願第1の発明は、回路パターンが形成された半導
体試料に1次X線を照射する点状の1次X線源と、その
半導体試料からの蛍光X線を検出する検出手段とを備え
た蛍光X線分析装置であって、前記1次X線の照射領域
を直径50μm以下の点状に収束させる集光素子と、前
記半導体試料における回路パターン間の切り代であるダ
イシング部を測定部位として認識する試料認識手段と、
前記半導体試料のダイシング部を前記照射領域で1次X
線が照射される測定位置に移動させる移動機構とを備え
ている。
に、本願第1の発明は、回路パターンが形成された半導
体試料に1次X線を照射する点状の1次X線源と、その
半導体試料からの蛍光X線を検出する検出手段とを備え
た蛍光X線分析装置であって、前記1次X線の照射領域
を直径50μm以下の点状に収束させる集光素子と、前
記半導体試料における回路パターン間の切り代であるダ
イシング部を測定部位として認識する試料認識手段と、
前記半導体試料のダイシング部を前記照射領域で1次X
線が照射される測定位置に移動させる移動機構とを備え
ている。
【0008】本願第1の発明によれば、半導体試料のダ
イシング部を測定部位として認識し、この半導体試料の
ダイシング部の位置を、集光素子により照射領域を直径
50μm以下の点状に収束させた1次X線が該ダイシン
グ部のみに照射されるように移動させることにより、半
導体試料のダイシング部を測定することで、回路パター
ンに1次X線照射の損傷を与えることなしに、また従来
のように測定のみに用いる試料を必要としないから低コ
ストで、半導体試料を分析できる。
イシング部を測定部位として認識し、この半導体試料の
ダイシング部の位置を、集光素子により照射領域を直径
50μm以下の点状に収束させた1次X線が該ダイシン
グ部のみに照射されるように移動させることにより、半
導体試料のダイシング部を測定することで、回路パター
ンに1次X線照射の損傷を与えることなしに、また従来
のように測定のみに用いる試料を必要としないから低コ
ストで、半導体試料を分析できる。
【0009】好ましくは、前記集光素子がポリキャピラ
リである。ここで、ポリキャピラリとは、ガラス管のよ
うな細いチューブ状のものを多数束ねたもので、出射側
の束全体の径を出射方向に次第に小さくして、入射する
1次X線を微小に収束させるものをいう。
リである。ここで、ポリキャピラリとは、ガラス管のよ
うな細いチューブ状のものを多数束ねたもので、出射側
の束全体の径を出射方向に次第に小さくして、入射する
1次X線を微小に収束させるものをいう。
【0010】また、好ましくは、前記集光素子がミラー
または分光素子で、その反射面が回転楕円面またはトロ
イダル面(円環側面)である。
または分光素子で、その反射面が回転楕円面またはトロ
イダル面(円環側面)である。
【0011】前記集光素子を、Kirkpatrick-Baez型集光
光学系を構成する2つのミラーまたは分光素子とするこ
ともできる。このような集光素子そのものは公知である
が、それについては後述する。
光学系を構成する2つのミラーまたは分光素子とするこ
ともできる。このような集光素子そのものは公知である
が、それについては後述する。
【0012】本願第2の発明は、回路パターンが形成さ
れた半導体試料に1次X線を照射する1次X線源(点状
でも線状でもよい)と、その半導体試料からの蛍光X線
を検出する検出手段とを備えた蛍光X線分析装置であっ
て、前記1次X線の照射領域を幅50μm以下の線状に
収束させる集光素子と、前記半導体試料における回路パ
ターン間の切り代であるダイシング部を測定部位として
認識する試料認識手段と、前記半導体試料のダイシング
部を前記照射領域で1次X線が照射される測定位置に移
動させる移動機構とを備えている。
れた半導体試料に1次X線を照射する1次X線源(点状
でも線状でもよい)と、その半導体試料からの蛍光X線
を検出する検出手段とを備えた蛍光X線分析装置であっ
て、前記1次X線の照射領域を幅50μm以下の線状に
収束させる集光素子と、前記半導体試料における回路パ
ターン間の切り代であるダイシング部を測定部位として
認識する試料認識手段と、前記半導体試料のダイシング
部を前記照射領域で1次X線が照射される測定位置に移
動させる移動機構とを備えている。
【0013】本願第2の発明によれば、半導体試料のダ
イシング部を測定部位として認識し、この半導体試料の
ダイシング部の位置を、集光素子により照射領域を幅5
0μm以下の線状に収束させた1次X線が該ダイシング
部のみに照射されるように移動させることにより、半導
体試料のダイシング部を測定することで、回路パターン
に1次X線照射の損傷を与えることなしに、また従来の
ように測定のみに用いる試料を必要としないから低コス
トで、半導体試料を分析できる。
イシング部を測定部位として認識し、この半導体試料の
ダイシング部の位置を、集光素子により照射領域を幅5
0μm以下の線状に収束させた1次X線が該ダイシング
部のみに照射されるように移動させることにより、半導
体試料のダイシング部を測定することで、回路パターン
に1次X線照射の損傷を与えることなしに、また従来の
ように測定のみに用いる試料を必要としないから低コス
トで、半導体試料を分析できる。
【0014】好ましくは、前記集光素子がミラーで、そ
の反射面が楕円柱面、円柱面および球面の一群から選ば
れた1つである。また、好ましくは、前記集光素子が分
光素子で、その反射面が楕円柱面または円柱面である。
の反射面が楕円柱面、円柱面および球面の一群から選ば
れた1つである。また、好ましくは、前記集光素子が分
光素子で、その反射面が楕円柱面または円柱面である。
【0015】本願第3の発明は、回路パターンが形成さ
れた半導体試料に1次X線を照射する点状の1次X線源
と、その半導体試料からの蛍光X線を検出する検出手段
とを備えた蛍光X線分析装置であって、前記1次X線の
照射領域を幅50μm以下の線が直交する十字型に収束
させる集光素子と、前記半導体試料における回路パター
ン間の切り代であるダイシング部を測定部位として認識
する試料認識手段と、前記半導体試料のダイシング部を
前記照射領域で1次X線が照射される測定位置に移動さ
せる移動機構とを備えている。
れた半導体試料に1次X線を照射する点状の1次X線源
と、その半導体試料からの蛍光X線を検出する検出手段
とを備えた蛍光X線分析装置であって、前記1次X線の
照射領域を幅50μm以下の線が直交する十字型に収束
させる集光素子と、前記半導体試料における回路パター
ン間の切り代であるダイシング部を測定部位として認識
する試料認識手段と、前記半導体試料のダイシング部を
前記照射領域で1次X線が照射される測定位置に移動さ
せる移動機構とを備えている。
【0016】本願第3の発明によれば、半導体試料のダ
イシング部を測定部位として認識し、この半導体試料の
ダイシング部の位置を、集光素子により照射領域を幅5
0μm以下の線が直交する十字型に収束させた1次X線
が該ダイシング部のみに照射されるように移動させるこ
とにより、半導体試料のダイシング部を測定すること
で、回路パターンに1次X線照射の損傷を与えることな
しに、また従来のように測定のみに用いる試料を必要と
しないから低コストで、半導体試料を分析できる。
イシング部を測定部位として認識し、この半導体試料の
ダイシング部の位置を、集光素子により照射領域を幅5
0μm以下の線が直交する十字型に収束させた1次X線
が該ダイシング部のみに照射されるように移動させるこ
とにより、半導体試料のダイシング部を測定すること
で、回路パターンに1次X線照射の損傷を与えることな
しに、また従来のように測定のみに用いる試料を必要と
しないから低コストで、半導体試料を分析できる。
【0017】好ましくは、前記集光素子が、対向するミ
ラー2対を対向方向が直交するように配置したもので、
各反射面が楕円柱面、円柱面および球面の一群から選ば
れた1つである。また、好ましくは、前記集光素子が、
対向する分光素子2対を対向方向が直交するように配置
したもので、各反射面が楕円柱面または円柱面である。
ラー2対を対向方向が直交するように配置したもので、
各反射面が楕円柱面、円柱面および球面の一群から選ば
れた1つである。また、好ましくは、前記集光素子が、
対向する分光素子2対を対向方向が直交するように配置
したもので、各反射面が楕円柱面または円柱面である。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係
る半導体用蛍光X線分析装置を示す概略図である。本装
置は、半導体試料(ウェーハ)1が載置される試料台2
と、ウェーハ1表面に1次X線B1を照射する点状の1
次X線源3a(ターゲット上の点状焦点)をもつX線管
3と、ウェーハ1からの蛍光X線B2の強度を測定する
検出手段5とを備えている。検出手段5は、平行化のた
めのソーラスリット7、分光器8、検出器9、図示しな
いゴニオメータ等を備えている。
基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係
る半導体用蛍光X線分析装置を示す概略図である。本装
置は、半導体試料(ウェーハ)1が載置される試料台2
と、ウェーハ1表面に1次X線B1を照射する点状の1
次X線源3a(ターゲット上の点状焦点)をもつX線管
3と、ウェーハ1からの蛍光X線B2の強度を測定する
検出手段5とを備えている。検出手段5は、平行化のた
めのソーラスリット7、分光器8、検出器9、図示しな
いゴニオメータ等を備えている。
【0019】図2は、本装置により測定されるウェーハ
1の一例を示す平面図である。図2に示すように、ウェ
ーハ1は、回路パターン(チップ)が形成された回路パ
ターン部1aと、回路パターン1a間の切り代であるダ
イシング部1bを有する。ダイシング部1bの表面は直
交する線状(格子状)で線の幅は、例えば80〜100
μmである。本装置は、ウェーハ1のダイシング部1b
に1次X線B1を照射して、ダイシング部1bから発生
した蛍光X線B2の強度に基づいて、ウェーハ1の膜厚
および膜組成を分析する。
1の一例を示す平面図である。図2に示すように、ウェ
ーハ1は、回路パターン(チップ)が形成された回路パ
ターン部1aと、回路パターン1a間の切り代であるダ
イシング部1bを有する。ダイシング部1bの表面は直
交する線状(格子状)で線の幅は、例えば80〜100
μmである。本装置は、ウェーハ1のダイシング部1b
に1次X線B1を照射して、ダイシング部1bから発生
した蛍光X線B2の強度に基づいて、ウェーハ1の膜厚
および膜組成を分析する。
【0020】本装置では、図1のX線管3とウェーハ1
との間のX線の通路に、2次元集光素子(点状焦点を2
つもつ)としてポリキャピラリ6Aが設けられている。
ポリキャピラリ6Aは、ガラス管のような細いチューブ
状のものを多数束ねたもので、出射側の束全体の外径を
出射方向に次第に小さくして、1次X線源3aから出射
されるX線を、針(スポット)状の1次X線B1に収束
するようにしたものをいう。この1次X線B1の照射領
域はウェーハ1のダイシング部1b表面で直径80μm
以下の点状に収束させる必要があるが、直径50μm以
下の点状であることが好ましい。
との間のX線の通路に、2次元集光素子(点状焦点を2
つもつ)としてポリキャピラリ6Aが設けられている。
ポリキャピラリ6Aは、ガラス管のような細いチューブ
状のものを多数束ねたもので、出射側の束全体の外径を
出射方向に次第に小さくして、1次X線源3aから出射
されるX線を、針(スポット)状の1次X線B1に収束
するようにしたものをいう。この1次X線B1の照射領
域はウェーハ1のダイシング部1b表面で直径80μm
以下の点状に収束させる必要があるが、直径50μm以
下の点状であることが好ましい。
【0021】本装置は、前記試料台2上のウェーハ1を
撮影するCCDカメラのような撮影手段18と、撮影手
段18から得られたウェーハ1の画像を処理する周知の
画像処理手段を有してウェーハ1における回路パターン
部1a間の切り代であるダイシング部1bを測定部位と
して認識する試料認識手段12とを備えている。ウェー
ハ1のダイシング部1bは、その表面の形状と位置が、
例えばX−Y座標上で2次元の画像データとして認識さ
れる。また、1次X線B1の集光点とウェーハ1表面を
一致させるのにウェーハ1の高さデータが必要となるた
め、ウェーハ1の高さを測定する例えばレーザ変位計の
ような高さ測定手段19が設けられている。なお、前記
撮影手段18および高さ測定手段19を本装置と別置き
とし、別の場所でウェーハ1を撮影してその画像を得た
り、ウェーハ1の高さを測定するようにしてもよい。
撮影するCCDカメラのような撮影手段18と、撮影手
段18から得られたウェーハ1の画像を処理する周知の
画像処理手段を有してウェーハ1における回路パターン
部1a間の切り代であるダイシング部1bを測定部位と
して認識する試料認識手段12とを備えている。ウェー
ハ1のダイシング部1bは、その表面の形状と位置が、
例えばX−Y座標上で2次元の画像データとして認識さ
れる。また、1次X線B1の集光点とウェーハ1表面を
一致させるのにウェーハ1の高さデータが必要となるた
め、ウェーハ1の高さを測定する例えばレーザ変位計の
ような高さ測定手段19が設けられている。なお、前記
撮影手段18および高さ測定手段19を本装置と別置き
とし、別の場所でウェーハ1を撮影してその画像を得た
り、ウェーハ1の高さを測定するようにしてもよい。
【0022】本装置は、また、ウェーハ1のダイシング
部1bを前記照射領域(直径50μm以下の点状)で1
次X線B1が照射される測定位置に移動させる移動機構
15と、装置全体を制御する制御手段16とを備えてい
る。
部1bを前記照射領域(直径50μm以下の点状)で1
次X線B1が照射される測定位置に移動させる移動機構
15と、装置全体を制御する制御手段16とを備えてい
る。
【0023】前記移動機構15は、例えば、XYステー
ジ13とZステージ14からなり、試料台2は移動機構
15の上部13aに固定されている。XYステージ上部
13aは、下部13bに対して左右方向Xに移動自在に
設置され、下部13bは、その下のZステージ上部14
aに対し、Y方向に移動自在に設置されている。Zステ
ージ上部14aは、Zステージ下部14bに対し上下方
向Zに移動自在に設置され、Zステージ下部14bはそ
の下のベース17に固定されている。前記制御手段16
は、前記試料認識手段12で認識されたウェーハ1のダ
イシング部1bの画像データおよび高さ測定手段19か
ら得られたウェーハ1の高さデータに基づいて、照射領
域を直径50μm以下の点状に収束させた1次X線B1
がウェーハ1のダイシング部1bの表面に照射される位
置に試料台2を移動させるようにXYステージ13およ
びZステージ14を制御する。
ジ13とZステージ14からなり、試料台2は移動機構
15の上部13aに固定されている。XYステージ上部
13aは、下部13bに対して左右方向Xに移動自在に
設置され、下部13bは、その下のZステージ上部14
aに対し、Y方向に移動自在に設置されている。Zステ
ージ上部14aは、Zステージ下部14bに対し上下方
向Zに移動自在に設置され、Zステージ下部14bはそ
の下のベース17に固定されている。前記制御手段16
は、前記試料認識手段12で認識されたウェーハ1のダ
イシング部1bの画像データおよび高さ測定手段19か
ら得られたウェーハ1の高さデータに基づいて、照射領
域を直径50μm以下の点状に収束させた1次X線B1
がウェーハ1のダイシング部1bの表面に照射される位
置に試料台2を移動させるようにXYステージ13およ
びZステージ14を制御する。
【0024】また、ウェーハ1の回路パターン部1aに
1次X線B1が照射されるのを防止するために、シャッ
タ60が設けられている。シャッタ60を設ける位置
は、ポリキャピラリ(集光素子)6Aとウェーハ(試
料)1との間が好ましいが、スペースの関係で困難な場
合には、図示したように、X線管3とポリキャピラリ6
Aとの間でもよい。シャッタ60は、モータなどを用い
た周知の機構により、1次X線源3aからのX線の光路
に進退自在、つまり開閉自在である。その開閉は、前記
制御手段16により制御され、1次X線B1が照射され
る測定位置にウェーハ1のダイシング部1bが移動され
て測定がなされるときにのみ開かれる。なお、シャッタ
60を設ける代わりに、X線管3のオン、オフをするこ
とも考えられるが、立ち上がりのたびに1次X線B1が
不安定になるので、シャッタ60を設ける方が好まし
い。
1次X線B1が照射されるのを防止するために、シャッ
タ60が設けられている。シャッタ60を設ける位置
は、ポリキャピラリ(集光素子)6Aとウェーハ(試
料)1との間が好ましいが、スペースの関係で困難な場
合には、図示したように、X線管3とポリキャピラリ6
Aとの間でもよい。シャッタ60は、モータなどを用い
た周知の機構により、1次X線源3aからのX線の光路
に進退自在、つまり開閉自在である。その開閉は、前記
制御手段16により制御され、1次X線B1が照射され
る測定位置にウェーハ1のダイシング部1bが移動され
て測定がなされるときにのみ開かれる。なお、シャッタ
60を設ける代わりに、X線管3のオン、オフをするこ
とも考えられるが、立ち上がりのたびに1次X線B1が
不安定になるので、シャッタ60を設ける方が好まし
い。
【0025】つぎに、本装置の動作について説明する。
まず、図1のように、ウェーハ1を試料台2に中心を一
致させて載置する。そして、撮影手段18でウェーハ1
を撮影して、ウェーハ1の画像を得る。得られた画像は
周知の画像処理手段により画像処理され、試料認識手段
12により、ウェーハ1の回路パターン部1a間のダイ
シング部1bがX−Y座標上で2次元の画像データとし
て認識される。また、高さ測定手段19によりウェーハ
1の高さデータを得る。
まず、図1のように、ウェーハ1を試料台2に中心を一
致させて載置する。そして、撮影手段18でウェーハ1
を撮影して、ウェーハ1の画像を得る。得られた画像は
周知の画像処理手段により画像処理され、試料認識手段
12により、ウェーハ1の回路パターン部1a間のダイ
シング部1bがX−Y座標上で2次元の画像データとし
て認識される。また、高さ測定手段19によりウェーハ
1の高さデータを得る。
【0026】つぎに、制御手段16は、試料認識手段1
2で認識されたウェーハ1のダイシング部1bの2次元
画像データおよびウェーハ1の高さデータに基づいて、
移動機構15を制御して、ポリキャピラリ6Aにより照
射領域を直径50μm以下の点状に収束させた1次X線
B1がウェーハ1のダイシング部1bの表面に照射され
る位置に試料台2を移動させる。ウェーハ1のダイシン
グ部1bの幅が80〜100μmであるので、照射領域
を直径50μm以下の点状に収束された1次X線B1は
ウェーハ1のダイシング部1bのみを照射できる。この
状態で、シャッタ60が開き、ウェーハ1のダイシング
部1bに1次X線B1を照射して、ダイシング部1bか
ら発生した蛍光X線B2の強度に基づいて、ウェーハ1
の膜厚および膜組成が分析される。
2で認識されたウェーハ1のダイシング部1bの2次元
画像データおよびウェーハ1の高さデータに基づいて、
移動機構15を制御して、ポリキャピラリ6Aにより照
射領域を直径50μm以下の点状に収束させた1次X線
B1がウェーハ1のダイシング部1bの表面に照射され
る位置に試料台2を移動させる。ウェーハ1のダイシン
グ部1bの幅が80〜100μmであるので、照射領域
を直径50μm以下の点状に収束された1次X線B1は
ウェーハ1のダイシング部1bのみを照射できる。この
状態で、シャッタ60が開き、ウェーハ1のダイシング
部1bに1次X線B1を照射して、ダイシング部1bか
ら発生した蛍光X線B2の強度に基づいて、ウェーハ1
の膜厚および膜組成が分析される。
【0027】このように、第1実施形態の装置によれ
ば、ウェーハ1のダイシング部1bを測定部位として認
識し、このウェーハ1のダイシング部1bの位置を、ポ
リキャピラリ6Aにより照射領域を直径50μm以下の
点状に収束させた1次X線B1が該ダイシング部1bの
みに照射されるように移動させることにより、ウェーハ
1のダイシング部1bを測定することで、回路パターン
1aに1次X線B1照射の損傷を与えることなしに、ま
た従来のように測定のみに用いる試料を必要としないか
ら低コストで、ウェーハ1を分析できる。
ば、ウェーハ1のダイシング部1bを測定部位として認
識し、このウェーハ1のダイシング部1bの位置を、ポ
リキャピラリ6Aにより照射領域を直径50μm以下の
点状に収束させた1次X線B1が該ダイシング部1bの
みに照射されるように移動させることにより、ウェーハ
1のダイシング部1bを測定することで、回路パターン
1aに1次X線B1照射の損傷を与えることなしに、ま
た従来のように測定のみに用いる試料を必要としないか
ら低コストで、ウェーハ1を分析できる。
【0028】第1実施形態の2次元集光素子としては、
ポリキャピラリ6Aの他に、反射面が回転楕円面もしく
はその近似としてのトロイダル面(円環側面)であるミ
ラーまたは分光素子6Bを用いることができる。例え
ば、図3Aに、回転楕円面の長軸まわりの周方向の一部
を反射面6Baとするミラー6B(図では断面を示して
いる)を用いる場合を示す。この回転楕円面ミラー6B
は、点状の1次X線源3a(一方の焦点)からのX線が
回転楕円面6Baで反射して、測定位置にあるウェーハ
1のダイシング部1bの表面(他方の焦点)に1次X線
B1として収束するように配置される。
ポリキャピラリ6Aの他に、反射面が回転楕円面もしく
はその近似としてのトロイダル面(円環側面)であるミ
ラーまたは分光素子6Bを用いることができる。例え
ば、図3Aに、回転楕円面の長軸まわりの周方向の一部
を反射面6Baとするミラー6B(図では断面を示して
いる)を用いる場合を示す。この回転楕円面ミラー6B
は、点状の1次X線源3a(一方の焦点)からのX線が
回転楕円面6Baで反射して、測定位置にあるウェーハ
1のダイシング部1bの表面(他方の焦点)に1次X線
B1として収束するように配置される。
【0029】回転楕円面の長軸まわりの周方向全体を反
射面とするようなミラー6Bを用いる場合には、図4に
示すように、ミラー6Bは、例えば円筒状のケース50
に収められる。ケース50の上面および下面には、1次
X線源3aからのX線がミラー6Bで反射されずに直接
ウェーハ1に照射されることがないよう、輪状の窓(ス
リット)をもつ遮蔽板が設けられている。なお、ミラー
でなく分光素子6Bの場合には、反射面6Baでの反射
はブラッグ反射になり、1次X線B1は回折により収束
されるとともに、単色化される(以下同様)。
射面とするようなミラー6Bを用いる場合には、図4に
示すように、ミラー6Bは、例えば円筒状のケース50
に収められる。ケース50の上面および下面には、1次
X線源3aからのX線がミラー6Bで反射されずに直接
ウェーハ1に照射されることがないよう、輪状の窓(ス
リット)をもつ遮蔽板が設けられている。なお、ミラー
でなく分光素子6Bの場合には、反射面6Baでの反射
はブラッグ反射になり、1次X線B1は回折により収束
されるとともに、単色化される(以下同様)。
【0030】また、第1実施形態の2次元集光素子とし
ては、図5に示すようなKirkpatrick-Baez型集光光学系
を構成する2つのミラーまたは分光素子6Cを用いるこ
ともできる。これは、反射面6C1a,6C2aが楕円
柱面である2つのミラーまたは分光素子6C1,6C2
を、直列に(X線の進行方向に)90度ねじるように配
置したもので、このような集光素子6Cそのものは公知
である。
ては、図5に示すようなKirkpatrick-Baez型集光光学系
を構成する2つのミラーまたは分光素子6Cを用いるこ
ともできる。これは、反射面6C1a,6C2aが楕円
柱面である2つのミラーまたは分光素子6C1,6C2
を、直列に(X線の進行方向に)90度ねじるように配
置したもので、このような集光素子6Cそのものは公知
である。
【0031】次に、本発明の第2実施形態について説明
する。図3Aに示す第2実施形態の装置では、第1実施
形態の2次元集光素子6の代わりに、1次X線B1の照
射領域を幅50μm以下の線状に収束させる1次元集光
素子(線状の焦点を2つもつ)26を設けている。これ
に対応して、1次X線源は、第1実施形態と同様の点状
のもの3aでもよいが、ウェーハ1のダイシング部1b
に照射される1次X線B1の強度を十分なものとするに
は、線状の1次X線源23a(X線管23のターゲット
上の線状焦点で、その幅が実効焦点サイズ(集光素子2
6から見込んだ幅)で50μm以下であり、紙面垂直方
向に延びている)であることが好ましい。その他の構成
は、第1実施形態と同様である。
する。図3Aに示す第2実施形態の装置では、第1実施
形態の2次元集光素子6の代わりに、1次X線B1の照
射領域を幅50μm以下の線状に収束させる1次元集光
素子(線状の焦点を2つもつ)26を設けている。これ
に対応して、1次X線源は、第1実施形態と同様の点状
のもの3aでもよいが、ウェーハ1のダイシング部1b
に照射される1次X線B1の強度を十分なものとするに
は、線状の1次X線源23a(X線管23のターゲット
上の線状焦点で、その幅が実効焦点サイズ(集光素子2
6から見込んだ幅)で50μm以下であり、紙面垂直方
向に延びている)であることが好ましい。その他の構成
は、第1実施形態と同様である。
【0032】第2実施形態の1次元集光素子26として
は、反射面26aが楕円柱面またはその近似としての円
柱面であるミラーまたは分光素子26を用いることがで
きる。1次元集光素子26がミラーで、1次X線源23
aからのX線の入射角がごく浅くて反射面26aでの反
射が全反射となるような場合には、楕円柱面の近似とし
て球面の反射面26aを利用することもできる。例え
ば、楕円柱面ミラー26である1次元集光素子26は、
その反射面26aが紙面垂直方向に延びる楕円柱面の一
部であり、線状の1次X線源23a(一方の焦点)から
のX線が楕円柱面26aで反射して、測定位置にあるウ
ェーハ1のダイシング部1bの表面(他方の焦点)に1
次X線B1として収束するように配置される。線状の1
次X線源23aから楕円柱面ミラー26を介した1次X
線B1のビーム幅W(線状の照射領域の幅)は、図3B
の平面図に示すように、その焦点位置すなわちウェーハ
1のダイシング部1b表面において、線状の1次X線源
23aの実効焦点サイズ程度の幅に収束される。
は、反射面26aが楕円柱面またはその近似としての円
柱面であるミラーまたは分光素子26を用いることがで
きる。1次元集光素子26がミラーで、1次X線源23
aからのX線の入射角がごく浅くて反射面26aでの反
射が全反射となるような場合には、楕円柱面の近似とし
て球面の反射面26aを利用することもできる。例え
ば、楕円柱面ミラー26である1次元集光素子26は、
その反射面26aが紙面垂直方向に延びる楕円柱面の一
部であり、線状の1次X線源23a(一方の焦点)から
のX線が楕円柱面26aで反射して、測定位置にあるウ
ェーハ1のダイシング部1bの表面(他方の焦点)に1
次X線B1として収束するように配置される。線状の1
次X線源23aから楕円柱面ミラー26を介した1次X
線B1のビーム幅W(線状の照射領域の幅)は、図3B
の平面図に示すように、その焦点位置すなわちウェーハ
1のダイシング部1b表面において、線状の1次X線源
23aの実効焦点サイズ程度の幅に収束される。
【0033】このように、第2実施形態の装置によれ
ば、ウェーハ1のダイシング部1bを測定部位として認
識し、このウェーハ1のダイシング部1bの位置を、楕
円柱面ミラーなどの1次元集光素子26により照射領域
を幅50μm以下の線状に収束させた1次X線B1が該
ダイシング部1bのみに照射されるように移動させるこ
とにより、ウェーハ1のダイシング部1bを測定するこ
とで、回路パターン1aに1次X線B1照射の損傷を与
えることなしに、また従来のように測定のみに用いる試
料を必要としないから低コストで、ウェーハ1を分析で
きる。しかも、楕円柱面ミラーなどの1次元集光素子2
6は第1実施形態の2次元集光素子6に比べて製造が容
易なので、装置をより低コストにできる。
ば、ウェーハ1のダイシング部1bを測定部位として認
識し、このウェーハ1のダイシング部1bの位置を、楕
円柱面ミラーなどの1次元集光素子26により照射領域
を幅50μm以下の線状に収束させた1次X線B1が該
ダイシング部1bのみに照射されるように移動させるこ
とにより、ウェーハ1のダイシング部1bを測定するこ
とで、回路パターン1aに1次X線B1照射の損傷を与
えることなしに、また従来のように測定のみに用いる試
料を必要としないから低コストで、ウェーハ1を分析で
きる。しかも、楕円柱面ミラーなどの1次元集光素子2
6は第1実施形態の2次元集光素子6に比べて製造が容
易なので、装置をより低コストにできる。
【0034】次に、本発明の第3実施形態について説明
する。図6Aに示す第3実施形態の装置では、第1実施
形態の2次元集光素子6の代わりに、1次X線B1の照
射領域を幅50μm以下の線が直交する十字型に収束さ
せる集光素子36を設けている。これに対応して、1次
X線源は、第1実施形態と同様の点状のもの3aであ
り、その他の構成も、第1実施形態と同様である。
する。図6Aに示す第3実施形態の装置では、第1実施
形態の2次元集光素子6の代わりに、1次X線B1の照
射領域を幅50μm以下の線が直交する十字型に収束さ
せる集光素子36を設けている。これに対応して、1次
X線源は、第1実施形態と同様の点状のもの3aであ
り、その他の構成も、第1実施形態と同様である。
【0035】第3実施形態の集光素子36としては、図
7Aに示すように、対向するミラーまたは分光素子2対
36−1と36−2,36−3と36−4を対向方向が
直交するように配置したもので、各反射面36−1a,
36−2a,36−3a,36−4aが楕円柱面または
その近似としての円柱面であるもの36を用いることが
できる。集光素子36がミラーで、1次X線源3aから
のX線の入射角がごく浅くて反射面36aでの反射が全
反射となるような場合には、楕円柱面の近似として球面
の反射面36aを利用することもできる。集光素子36
は、例えば角筒状のケース51に収められる。ケース5
1の上面および下面には、1次X線源3aからのX線が
集光素子36で反射されずに直接ウェーハ1に照射され
ることがないよう、矩形の窓(スリット)をもつ遮蔽板
51a,51b(図7B)が設けられている。
7Aに示すように、対向するミラーまたは分光素子2対
36−1と36−2,36−3と36−4を対向方向が
直交するように配置したもので、各反射面36−1a,
36−2a,36−3a,36−4aが楕円柱面または
その近似としての円柱面であるもの36を用いることが
できる。集光素子36がミラーで、1次X線源3aから
のX線の入射角がごく浅くて反射面36aでの反射が全
反射となるような場合には、楕円柱面の近似として球面
の反射面36aを利用することもできる。集光素子36
は、例えば角筒状のケース51に収められる。ケース5
1の上面および下面には、1次X線源3aからのX線が
集光素子36で反射されずに直接ウェーハ1に照射され
ることがないよう、矩形の窓(スリット)をもつ遮蔽板
51a,51b(図7B)が設けられている。
【0036】例えば、対向する楕円柱面ミラー2対36
−1と36−2,36−3と36−4からなる集光素子
36は、各反射面36−1a,36−2a,36−3
a,36−4aが紙面に沿う方向または紙面垂直方向に
延びる楕円柱面の一部であり、点状の1次X線源3a
(一方の焦点)からのX線が各楕円柱面36−1a,3
6−2a,36−3a,36−4aで反射して、測定位
置にあるウェーハ1のダイシング部1bの表面(他方の
焦点)に1次X線B1として収束するように配置され
る。点状の1次X線源3aから集光素子36を介した1
次X線B1の照射領域は、図6Bの平面図に示すよう
に、焦点位置すなわちウェーハ1のダイシング部1b表
面において、直交する線状(十字型)になり、各線の幅
Wは、点状の1次X線源3aの実効焦点サイズ(直径)
程度に収束される。
−1と36−2,36−3と36−4からなる集光素子
36は、各反射面36−1a,36−2a,36−3
a,36−4aが紙面に沿う方向または紙面垂直方向に
延びる楕円柱面の一部であり、点状の1次X線源3a
(一方の焦点)からのX線が各楕円柱面36−1a,3
6−2a,36−3a,36−4aで反射して、測定位
置にあるウェーハ1のダイシング部1bの表面(他方の
焦点)に1次X線B1として収束するように配置され
る。点状の1次X線源3aから集光素子36を介した1
次X線B1の照射領域は、図6Bの平面図に示すよう
に、焦点位置すなわちウェーハ1のダイシング部1b表
面において、直交する線状(十字型)になり、各線の幅
Wは、点状の1次X線源3aの実効焦点サイズ(直径)
程度に収束される。
【0037】このように、第3実施形態の装置によれ
ば、ウェーハ1のダイシング部1bを測定部位として認
識し、このウェーハ1のダイシング部1bの位置を、楕
円柱面ミラーなどからなる集光素子36により照射領域
を幅50μm以下の線が直交する十字型に収束させた1
次X線B1が該ダイシング部1bのみに照射されるよう
に移動させることにより、ウェーハ1のダイシング部1
bを測定することで、回路パターン1aに1次X線B1
照射の損傷を与えることなしに、また従来のように測定
のみに用いる試料を必要としないから低コストで、ウェ
ーハ1を分析できる。
ば、ウェーハ1のダイシング部1bを測定部位として認
識し、このウェーハ1のダイシング部1bの位置を、楕
円柱面ミラーなどからなる集光素子36により照射領域
を幅50μm以下の線が直交する十字型に収束させた1
次X線B1が該ダイシング部1bのみに照射されるよう
に移動させることにより、ウェーハ1のダイシング部1
bを測定することで、回路パターン1aに1次X線B1
照射の損傷を与えることなしに、また従来のように測定
のみに用いる試料を必要としないから低コストで、ウェ
ーハ1を分析できる。
【0038】前記各実施形態においては、平行法の波長
分散型の蛍光X線分析装置に適用しているが、集中法の
波長分散型または半導体検出器を用いたエネルギー分散
型の蛍光X線分析装置に適用してもよい。また、1次X
線の照射領域の収束のためには、1次X線をウェーハに
垂直に照射するのが好ましいが、X線管および集光素子
と他の撮影手段や高さ測定手段などとの位置関係によ
り、前記各実施形態のように、1次X線をウェーハに傾
斜させて照射してもよい。
分散型の蛍光X線分析装置に適用しているが、集中法の
波長分散型または半導体検出器を用いたエネルギー分散
型の蛍光X線分析装置に適用してもよい。また、1次X
線の照射領域の収束のためには、1次X線をウェーハに
垂直に照射するのが好ましいが、X線管および集光素子
と他の撮影手段や高さ測定手段などとの位置関係によ
り、前記各実施形態のように、1次X線をウェーハに傾
斜させて照射してもよい。
【0039】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体用蛍光X線分析装置によれば、低コストで、回路パ
ターンに損傷を与えることなく、半導体試料を分析でき
る。
導体用蛍光X線分析装置によれば、低コストで、回路パ
ターンに損傷を与えることなく、半導体試料を分析でき
る。
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体用蛍光X線
分析装置を示す概略図である。
分析装置を示す概略図である。
【図2】半導体試料の一例を示す平面図である。
【図3A】第1実施形態の装置の変形例、および本発明
の第2実施形態に係る半導体用蛍光X線分析装置を示す
概略図である。
の第2実施形態に係る半導体用蛍光X線分析装置を示す
概略図である。
【図3B】第2実施形態の装置においてウェーハ表面で
収束された1次X線の照射領域を示す平面図である。
収束された1次X線の照射領域を示す平面図である。
【図4】第1実施形態の装置の別の変形例を示す概略図
である。
である。
【図5】第1実施形態の装置のさらに別の変形例で2次
元集光素子として用いられるKirkpatrick-Baez型集光光
学系を示す概略図である。
元集光素子として用いられるKirkpatrick-Baez型集光光
学系を示す概略図である。
【図6A】本発明の第3実施形態に係る半導体用蛍光X
線分析装置を示す概略図である。
線分析装置を示す概略図である。
【図6B】第3実施形態の装置においてウェーハ表面で
収束された1次X線の照射領域を示す平面図である。
収束された1次X線の照射領域を示す平面図である。
【図7A】第3実施形態の装置の集光素子を示す概略図
である。
である。
【図7B】同集光素子が収められるケースの上面および
下面を示す概略図である。
下面を示す概略図である。
1…半導体試料(ウェーハ)、1a…回路パターン、1
b…ダイシング部、3a,23a…1次X線源、5…検
出手段、6,26,36…集光素子、12…試料認識手
段、15…移動機構、B1…1次X線、B2…蛍光X
線。
b…ダイシング部、3a,23a…1次X線源、5…検
出手段、6,26,36…集光素子、12…試料認識手
段、15…移動機構、B1…1次X線、B2…蛍光X
線。
フロントページの続き
(72)発明者 山田 隆
大阪府高槻市赤大路町14番8号 理学電機
工業株式会社内
(72)発明者 河野 久征
大阪府高槻市赤大路町14番8号 理学電機
工業株式会社内
Fターム(参考) 2G001 AA01 BA04 CA01 EA02 EA09
GA04 GA05 GA06 GA08 HA09
HA13 JA04 JA07 KA01 KA11
LA11 MA05 PA11 PA14 SA01
SA02 SA30
4M106 AA01 AA20 BA20 DH25 DH34
DJ03
Claims (12)
- 【請求項1】 回路パターンが形成された半導体試料に
1次X線を照射する点状の1次X線源と、その半導体試
料からの蛍光X線を検出する検出手段とを備えた蛍光X
線分析装置であって、 前記1次X線の照射領域を直径50μm以下の点状に収
束させる集光素子と、 前記半導体試料における回路パターン間の切り代である
ダイシング部を測定部位として認識する試料認識手段
と、 前記半導体試料のダイシング部を前記照射領域で1次X
線が照射される測定位置に移動させる移動機構とを備え
た半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記集光素子がポリ
キャピラリである半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項3】 請求項1において、前記集光素子がミラ
ーで、その反射面が回転楕円面またはトロイダル面であ
る半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項4】 請求項1において、前記集光素子が、Ki
rkpatrick-Baez型集光光学系を構成する2つのミラーで
ある半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項5】 請求項1において、前記集光素子が分光
素子で、その反射面が回転楕円面またはトロイダル面で
ある半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項6】 請求項1において、前記集光素子が、Ki
rkpatrick-Baez型集光光学系を構成する2つの分光素子
である半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項7】 回路パターンが形成された半導体試料に
1次X線を照射する1次X線源と、その半導体試料から
の蛍光X線を検出する検出手段とを備えた蛍光X線分析
装置であって、 前記1次X線の照射領域を幅50μm以下の線状に収束
させる集光素子と、 前記半導体試料における回路パターン間の切り代である
ダイシング部を測定部位として認識する試料認識手段
と、 前記半導体試料のダイシング部を前記照射領域で1次X
線が照射される測定位置に移動させる移動機構とを備え
た半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項8】 請求項7において、前記集光素子がミラ
ーで、その反射面が楕円柱面、円柱面および球面の一群
から選ばれた1つである半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項9】 請求項7において、前記集光素子が分光
素子で、その反射面が楕円柱面または円柱面である半導
体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項10】 回路パターンが形成された半導体試料
に1次X線を照射する点状の1次X線源と、その半導体
試料からの蛍光X線を検出する検出手段とを備えた蛍光
X線分析装置であって、 前記1次X線の照射領域を幅50μm以下の線が直交す
る十字型に収束させる集光素子と、 前記半導体試料における回路パターン間の切り代である
ダイシング部を測定部位として認識する試料認識手段
と、 前記半導体試料のダイシング部を前記照射領域で1次X
線が照射される測定位置に移動させる移動機構とを備え
た半導体用蛍光X線分析装置。 - 【請求項11】 請求項10において、前記集光素子
が、対向するミラー2対を対向方向が直交するように配
置したもので、各反射面が楕円柱面、円柱面および球面
の一群から選ばれた1つである半導体用蛍光X線分析装
置。 - 【請求項12】 請求項10において、前記集光素子
が、対向する分光素子2対を対向方向が直交するように
配置したもので、各反射面が楕円柱面または円柱面であ
る半導体用蛍光X線分析装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002381325A JP2003297891A (ja) | 2002-01-31 | 2002-12-27 | 半導体用蛍光x線分析装置 |
DE10303438A DE10303438A1 (de) | 2002-01-31 | 2003-01-29 | Röntgenfluoreszenzspektrometer für Halbleiter |
US10/353,964 US20030142781A1 (en) | 2002-01-31 | 2003-01-30 | X-ray fluorescence spectrometer for semiconductors |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002-23337 | 2002-01-31 | ||
JP2002023337 | 2002-01-31 | ||
JP2002381325A JP2003297891A (ja) | 2002-01-31 | 2002-12-27 | 半導体用蛍光x線分析装置 |
Publications (1)
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