JP2842879B2 - 表面分析方法および装置 - Google Patents

表面分析方法および装置

Info

Publication number
JP2842879B2
JP2842879B2 JP64000303A JP30389A JP2842879B2 JP 2842879 B2 JP2842879 B2 JP 2842879B2 JP 64000303 A JP64000303 A JP 64000303A JP 30389 A JP30389 A JP 30389A JP 2842879 B2 JP2842879 B2 JP 2842879B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
sample
primary particles
probe beam
analysis method
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP64000303A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02181639A (ja
Inventor
健 二宮
敬三 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP64000303A priority Critical patent/JP2842879B2/ja
Priority to EP90100051A priority patent/EP0377446B1/en
Priority to DE69018838T priority patent/DE69018838T2/de
Priority to US07/460,373 priority patent/US5055679A/en
Publication of JPH02181639A publication Critical patent/JPH02181639A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2842879B2 publication Critical patent/JP2842879B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating 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
    • G01N23/22Investigating 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/178Methods for obtaining spatial resolution of the property being measured
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/10Scanning
    • G01N2201/103Scanning by mechanical motion of stage
    • G01N2201/10353D motion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/10Different kinds of radiation or particles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/30Accessories, mechanical or electrical features
    • G01N2223/33Accessories, mechanical or electrical features scanning, i.e. relative motion for measurement of successive object-parts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/30Accessories, mechanical or electrical features
    • G01N2223/345Accessories, mechanical or electrical features mathematical transformations on beams or signals, e.g. Fourier
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating 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
    • G01N23/22Investigating 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
    • G01N23/2209Investigating 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 using wavelength dispersive spectroscopy [WDS]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は表面分析に係り、特に微小領域の分析におい
て、高分解能化達成に好適な表面分析方法およびその装
置に関する。
[従来の技術] 表面分析において、分析領域の微小化が進められつつ
ある。その理由は、半導体素子製造プロセスに代表され
るように、材料の微小化、薄膜化、複合化に伴ない、微
小領域の物性,構造,電気的特性を知る必要性が増大し
たためである。この微小領域の大きさは、半導体回路素
子のパタンサイズや結晶粒界の大きさから判断して、お
およそ1μmφ以下である。従って、表面分析技術に要
求される面方向分解能(どの程度の微小領域に対し情報
を同定できるかどうか)は、1μm以下である。
[発明が解決しようとする課題] 以上のような要求に対し、表面分析法において面方向
に分解能を高めた方法として、以下に述べる方法があ
る。
その1つは、集光、集束作用を持つ素子やレンズ系を
用いて、プローブビームを試料面上に集光、集束させる
方法である。その代表例は電子顕微鏡やμ−ESCA(グル
ントハナー,エム・アール・エス・ブルテン,第30巻,6
1頁(1987年)。(F.J.Grunthaner.MRS Bulletin 30,61
(1987))である。また、X線の分野では、全反射線や
ゾーンプレートを用いての集光が試みられている(特開
昭61−292600号,同62−265555号公報)。
分解能を高めるもう1つの方法は、プローブビームは
そのままにして、観測系の視野を制限する方法である。
この方法には、電子レンジ系やアパーチャ,強磁場等が
用いられる。たとえば、前述のμ−ESCAでは、軟X線の
集光と同時に電子レンズ系とアパーチャを用い、面方向
分解能の向上をはかっている。また、別のμ−ESCAでは
(ビームソン他,ネイチャー,第290巻,556頁(1981
年)。(G.Beamson et al.,Nature 290.556(198
1))、試料面近傍に強磁場を印加し、試料面から放出
された電子をこの磁場で捕捉して(電にサイクロトロン
運動)、分解能の向上をはかっている。
しかし、これらの方法には以下に述べる問題点があ
る。まず第1に、プローブビームを1μmφ以下の領域
に集光、集束するためには、各種収差を取り除いた超低
収差光学系の開発が必要である。この光学系の開発は、
高度な技術が要求され難しい。電子ビームを除けば、0.
1μmφ以下のイオンビームやX線ビームは実現されて
いない。
第2の問題点は、視野制限型の方法に関する。この方
法では表面分析の高分解能化は望めない。試料表面から
放出される電子を観測する表面分析方法を例に説明す
る。試料面にプローブビームが入射すると、あらゆる方
向に様々な運動エネルギーを持った電子が試料面から放
出される。この射出方向や運動エネルギーのばらつき
は、放出される電子を集め観測する際の収差になる。表
面分析の高分解能化のためには収差をできる限り小さく
する必要があるが、上記収差は電子放出に本質的に付随
する収差であり、取り除くことはできない。
以上述べたように、従来方法には、プローブビームの
集光、集束に関する技術的難しさ、あるいは採用方法が
本質的に不適当という問題点がある。
本発明の目的は、微小領域の表面分析において、面方
向の高分解能化達成に容易、かつ効果的な方法を用いた
表面分析方法、装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、プローブビーム内のビー
ム強度分布、およびこのプローブビームで試料面上を走
査した時の信号の分布を測定する。次に、これら分布に
対し数学的変換(積分変換)を行なう。この変換によ
り、面方向分解能を向上させて表面分析を行なうことが
できる。
プローブビームを単に集光,集束して試料面上に照射
する従来方法では、面方向分解能はプローブビームのビ
ーム径によって決定される。しかし、上記方法では、ビ
ーム径で決定される分解能に比べはるかに高い分解能が
得られる。
[作用] 以下、本発明で用いる数学的変換(積分変換)を説明
する。
分析対象である、試料面上での(たとえば)元素Aの
分布をnA(x,y)とする(簡単のため、以下の説明では
Aの深さ方向分布は考えない。Aが深さ方向分布を持つ
場合でも、ここで述べた説明の本質は変わらない)。こ
のnA(x,y)をいかに高制度に求めるかが、表面分析の
面方向分解能を決定する。一方、プローブビームの試料
面上でのビーム内強度分布をf(η,ζ)とする。今、
このプローブビームが試料面上に照射され(プローブビ
ームの中心は、(x0,y0)にある)、元素Aに関連した
信号Sが検出器によって検出されたとすると、nA,f,Sの
間には次式が成立する。
ここで、K:積分に無関係な定数 F:プローブビーム全入射強度 Ω:積分領域(プローブビーム照射領域) ただし、∫∫f(η,ζ)dηdζ=1。
(1)式において、f(η,ζ)は領域Ω内で定義さ
れた関数であるが、これをΩの外の領域に対しても
(2)式のように拡張する。
この条件下で(1)式にフーリエ変換を適用すると、次
式が成立する。
s(X,Y)=K・F・2πNA(X,Y)(X,Y) (3) ただし、 (3),(4)式より求めるべき分布nA(x,y)は、 となる。(1)式から、S(X,Y)は試料面上の各点に
対応した検出信号である。一方、(X,Y)は、プロー
ブビームの強度分布f(η,ζ)のフーリエ変換であ
る。(6)式より、測定可能(あるいは計算可能)な量
S(X,Y)、(X,Y)をもとに、分布nA(x,y)を計算
によって求めることができる。
nA(x,y)の位置(x,y)に関する決定精度(表面分析
の面方向分解能)は、S(X,Y)およびF(X,Y)、従っ
て、信号Sおよびプローブビーム強度分布fの位置に関
する決定精度と同程度である。Sやfの測定では、プロ
ーブビームのビーム径に比べ、位置座標の変化幅をはか
るに小さくとることができる。この結果、ビーム径の大
きなプローブビームを用いても、面方向に高分解能で表
面分析が可能である。また、ビーム径の小さなプローブ
ビーム(集光,集束されたプローブビーム)を用いた場
合には、より高分解能で表面分析が可能になる。この点
において、本発明は、プローブビームのビーム径で面方
向分解能が決定される従来の表面分析法と決定的に異な
る。さらに、(1)〜(6)式はプローブビームの種類
に無関係に成立する。このことは、本発明がプローブビ
ームを用いるすべての表面分析法を対象にしていること
を示している。
また、本発明は、ビーム内強度分布f(η,ζ)が
η,ζに関し複雑に変化している場合にも有効である。
たとえば、ζを固定してηを変化させた時、f(η,
ζ)に複数の極大値が観測されたとする。この場合、従
来方法では、先に述べたように、全体のビーム径(たと
えば、f(η,ζ)の半値幅)が面方向分解能を決定す
る。しかし、本発明では、各々の極大値に対応するピー
クの(たとえば)半値幅によって面方向分解能が決定さ
れる。従って、従来方法に比べ、この点においても、よ
り高分解能化ができる。
なお、本節の説明では、積分変換としてフーリエ変換
を例に説明したが、これ以外の積分変換の使用ももちろ
ん可能である。
[実施例] 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
〈実施例1〉 第1図に実施例の一例を示した。ビーム源1で発生し
たプローブビーム(もしくは粒子)は、試料3上の試料
2表面に照射される。ここで、ビーム源1は、荷電粒子
源、中性粒子源あるいは光源(シンクロトロン放射光や
レーザも含む)である。ビーム照射により発生した電子
やイオン、中性粒子や光が、検出器5により検出され
る。検出器5は、エネルギー分析可能な検出器(たとえ
ば、静電型エネルギー分析器やエネルギー分散型、波長
分散型X線検出器)や質量分析可能な検出器(たとえば
質量分析計)、あるいは単なる電子,イオン,中性粒
子,光の検出器である。検出器としての種類や性能は問
わない。検出器5はコントローラテクにより制御されて
いる。
一方、試料2の後方にはプローブビーム強度分布測定
用の検出器4が配置されている。前節で述べたように、
プローブビーム強度分布は2次元分布(f(η,ζ),
(2)式)であるから、検出器4も2次元検出器である
ことが望ましい。2次元検出器でない場合には、(第2
図に示された)ナイフエッヂやピンホール、スリット等
と検出器との組合せを用いればよい。検出器4も、検出
器5と同様、電子,イオン中性粒子、あるいは光の検出
器である。プローブビームの強度分布測定時には、プロ
ーブビームを遮らないよう試料2と試料台3は移動し、
必要ならば検出器4が試料2表面位置まで移動するもの
とする。
試料台3は3次元の微小移動が可能である。この微小
移動にはピエゾ素子を利用する。試料台3の微小移動
は、位置制御用コントローラ6により制御されている。
次に、信号およびデータ処理系を説明する。検出器5
からの観測信号は、コントローラ7を介して高速演算処
理装置8に入力される。ここで、高速演算処理装置8
は、大容量メモリー機能,ディスプレー機能等を有す
る。高速演算可能な計算装置である。位置制御コントロ
ーラ6からのプローブビーム照射位置に対応した信号
も、高速演算処理装置8に入力される。この両信号をも
とに、(前記(3)式の)S(X,Y)が求まる。一方、
検出器4からの出力信号は、検出器4のコントローラ10
を介して高速演算処理装置8に入力される。ここでは、
検出器4は2次元検出器であると仮定して説明を進める
(その他の場合は、実施例2の説明を参照)。コントロ
ーラ10からの出力信号は、(前節(5)式の)f(x,
y)に対応するものである。高速演算処理装置8では、
(前節(5)式の)f(x,y)から(X,Y)への変換を
高速で行なう。f(x,y)の測定、(X,Y)の計算は、
S(X,Y)の測定、計算に先だって行なう。
以上、求められたS(X,Y)、(X,Y)をもとに、前
節(6)式に従って高速演算処理装置8で計算を行なえ
ば、求めるべき面方向の分布nA(x,y)が得られる。得
られた結果は、高速演算処理装置8のディスプレー上に
表示できる。また、専用の出力・表示装置9に入力して
出力、表示できる。この結果、分析結果を(たとえば)
画像として出力することが可能になる。
本実施例によれば、試料面上の分析対象物の分布を、
プローブビームのビーム強度分布と検出信号の面内分布
をもとに、数学的変換によって求めることができる。こ
の結果、ビーム径の大きなプローブビームを用いた場合
でも、面方向分解能の高い表面分析が可能になる。
〈実施例2〉 第1図に示した実施例では、ビーム源1と試料2との
間にプローブビーム集光、集束用の光学系は設置されて
いない。しかし、細いプローブビームを用いれば、より
信頼性の高い高分解能分析が可能である。このような分
布には、ビーム源1からのプローブビーム(もしくは粒
子)を集光、集束して試料面に照射し、前節で述べた数
学的変換を用いればよい。第2図にその実施例の一例を
示した。
第2図では、ビーム源1からのプローブビーム(もし
くは粒子)がレンズ系16で集光,集束されて、試料2表
面に照射される。ここで、レンズ系16は、電子レンズ系
や光学レンズ(反射ミラー系も含む)である。どのよう
なレンズ系を用いるかは、プローブビーム(もしくは粒
子)の種類によって決まる。また、加速系41は、集光,
集束に粒子加速が不必要な場合(たとえば、プローブビ
ームが光の場合)、取り去ることができるものとする。
プローブビームの強度分布は、ナイフエッヂ12と検出
器11を用いて測定される(先の実施例1では、この測定
に検出器4のみを用いていた)。ナイフエッフヂ12は、
スリットやピンホールでもよい。
ナイフエッヂ12は、コントローラ14で制御された微小
移動機構13に設置されている。コントローラ14からの位
置制御に対応した信号は、検出器11からの出力信号と共
に処理装置15に入力される。処理装置15では、この両信
号をもとに、f(x,y)を求め、この結果を高速演算処
理装置8に入力する。その他の部分は、第1図に示され
た実施例1と同じである。
本実施例によれば、より微細なプローブビームを用い
ることができるので、実施例1に比べより信頼性の高い
高分解能分析が可能になる。
〈実施例3〉 前節で述べたように、本発明では、観測信号の試料表
面上での分析S(X,Y)を測定する必要がある。すなわ
ちプローブビームは試料表面上を走査しなければならな
い。実施例1および2では、試料台3の微小移動によっ
てこの走査を行なっていた。しかし、プローブビームの
試料面上での走査は、別方式によっても可能である。第
3図にその一例を示した。
第3図では、荷電粒子源17からのビーム(もしくは粒
子)がレンズ系18によって集束され、偏向系19を通過し
た後試料2表面に照射される。偏向系はコントローラ20
で制御されており、これによりプローブビームの試料2
表面上での走査が可能である。
プローブビームの走査に関する信号は、プローブビー
ムの位置信号としてコントローラ20より高速演算処理装
置8に入給される。この位置信号とコントローラ7を介
した検出器5からの観測信号とを用いて、高速演算処理
装置8でS(X,Y)を求める。その他の部分は、前述の
実施例と同じである。
〈実施例4〉 第4図は、荷電粒子以外のプローブビームを偏向する
実施例の一例である。粒子源21からのビーム(もしくは
粒子)が光学系22によって集光、集束され、偏向用光学
系23を通過した後試料2表面に照射される。偏向用光学
系23は駆動機構で24で制御され、その駆動機構24はコン
トローラ25で制御されている。偏向用光学系23は、たと
えば反射鏡でよい。以上の構成により、プローブビーム
の試料2表面上での走査が可能である。
プローブビームの走査に関する信号は、プローブビー
ム位置信号としてコントローラ25より高速演算処理装置
8に入力される。この信号とコントローラ7からの観測
信号とを用いて、高速演算処理装置8内でS(X,Y)が
求まる。その他の部分は、前述の実施例と同じである。
実施例3および4においては、レンズ系18、光学系22
の後方に偏向系19,偏光用光学系22が配置されている。
しかし、この配置は逆になっても同等の効果が得られ
る。
〈実施例5〉 第5図に、プローブビームの試料面上での走査の別実
施例を示した。本実施例は、ビームの発生位置を変化さ
せることにより、プローブビームが試料面上を走査する
実施例の一例である(たとえば、光をプローブビームに
使用する場合、この実施例が適用できる)。
第5図において、粒子源30からのビーム(もしくは粒
子)が集光・集束系29を通過し、偏向系28で偏向されて
ターゲット26に入射する。粒子ビームのターゲット26へ
の入射によって発生したプローブ粒子は、集光・集束系
27を通過して、プロークビームが試料2表面に入射す
る。プローブビーム粒子の発生位置が変化すれば、プロ
ーブビームは試料2表面上を走査できる。
プローブ粒子の発生位置は、偏向系28に接続されたコ
ントローラ31で制御されている。従って、プローブビー
ムの試料2表面上での位置は、このコントローラ31で制
御できる。プローブビームの試料2表面上での位置に対
応する信号は、コントローラ31から高速演算処理装置8
に入力される。この信号とコントローラ7からの出力信
号を用いて、高速演算処理装置8内でS(X,Y)が求ま
る。その他の部分は、前述の実施例と同じである。
実施例3〜5の特長は、試料台3を微小移動する方式
に比べ、より高速の走査ができることにある。すなわ
ち、S(X,Y)がより短時間で求められることにある。
〈実施例6〉 実施例1〜5においては、プローブビームを試料2表
面に照射することによって発生する電子、イオン、中性
粒子や光を検出していた。しかし、前節で述べた高分解
能化の原因は、これら以外にも適用できる。第6図にそ
の実施例の一例を示した。
第6図において、粒子源1からのプローブビーム(も
しくは粒子)が試料34に入力する。この時、プローブビ
ーム中の粒子の一部が試料34を構成する原子、分子と相
互作用して、試料34透過後のビームのエネルギー分布や
強度に変化が生じる。この変化を検出器36によって測定
する。検出器36としては、ビームのエネルギーや強度が
測定できれば、その種類は問わない。
検出器36での検出信号は、検出器36のコントローラ37
を介して高速演算処理装置8に入力される。一方、実施
例1と同じく、プローブビームの位置に関する信号は、
試料台35の微小移動を制御するコントローラ37から高速
演算処理装置8に入力される。従って、本実施例におい
ても、検出信号の分布S(X,Y)を求めることができ
る。
先に述べた実施例と同じく、前節で述べた数学的変換
を高速演算処理装置8で行なうことにより、透過ビーム
を用いる表面分析においても、高分解能分析が可能であ
る。
〈実施例7〉 実施例1から6までは、プローブビームが試料2表面
にほぼ垂直に入射していた。しかし、プローブビームに
よっては、プローブビームの試料面への入射角と放出粒
子の再度分布に相関関係が存在する場合がある(たとえ
ば、光入射による試料表面からの光電子放出等)。この
ような場合は、プローブビームを試料2表面に対し斜入
射にすると都合のよい場合が多い。また、イオン散乱分
光(ISS)や電子エネルギー損失分光(EELS)等のよう
に、試料2表面で反射もしくは散乱したプローブビーム
を観測する場合にも、斜入射方式が多く用いられる。本
実施例は、このような場合の実施例の一例である。
第7図において、ビーム源1からのプローブビーム
(もしくは粒子)は、加速系41,集光,集束系16を通過
して、試料2表面に入射する。先に述べたように、この
入射は斜入射である。試料2表面への入射角は、検出器
5で検出する粒子に最適な入射角となるよう、調節がで
きるものとする。加速系14や集光、集光系16は、先の実
施例と同じく、必要のない場合は取り除くことができる
ものとする。
試料2表面上でのプローブビームの強度分布は、微小
移動機構13に設置されたアパーチャ40と、検出器11を用
いて測定される。アパーチャ40のかわりに、実施例2で
述べたナイフエッヂやスリットを用いてもよい。検出器
11は、プローブビームに正対するよう配置されている。
その他の部分は他実施例と同じである。
〈実施例8〉 第8図は、別の実施例である。本実施例では、プロー
ブビームの試料2表面への入射により発生する電流や音
波を検出して、表面分析を行なう。実施例7と同じく、
加速系41や集光,集束系16は必要のない場合は取り除く
ことができる。
プローブビームの試料2表面への入射により発生した
電流や音波は、センサ43で検出され、コントローラ44に
センサ43の出力信号として送られる。一方、プローブビ
ームの照射位置に対応する信号は、試料台3の微小移動
を制御する位置制御用コントローラ6から高速演算処理
装置8に入力されるこの入力信号と、コントローラ44か
らの出力信号により、高速演算処理装置8内でS(X,
Y)が得られる。その他の部分は実施例と同じである。
実施例6〜8においては、第3図〜第5図に示したよ
うなプローブビームの走査方式は図示しなかった。しか
し、これらの走査方式が実施例6〜8で使用できること
は言うまでもない。
また、プローブビームのビーム内強度分布を測定する
方式が、各実施例に異なっている場合がある。しかし、
これには特別の理由はない。ある実施例で使用できる方
式は、他のすべての実施例で使用できる。プローブビー
ムのビーム内強度分布を測定できる方式であれば、その
方式の方法は問わない。ビーム内強度分布を測定するこ
と自体が各実施例での本質である。
〈実施例9〉 最後に本発明の応用例を述べる。これまでの実施例
は、すべてnA(x,y)を求めるものであった。しかし、
前節(3)〜(5)式に従えば、逆にnA(x,y)からf
(η,ζ)を求めることができる。すなわち、nA(x,
y)が既知の試料(たとえば、金属メッシュ試料)があ
れば、その試料を照射しているビームの強度分布が分か
る。すなわち、ビームの評価が可能である。
第9図にその実施例の一例を示した。第9図におい
て、ビーム源45からのプローブビームが、試料46に照射
されている。ここで、ビーム源45は、評価すべきプロー
ブビームを発生するビーム源である。プローブビームは
集光,集束されていてもよいし、そうでなくてもよい。
また、試料45は、先に述べたようにnA(x,y)が既知の
試料、たとえば金属メッシュ等である。
先の実施例と同様、検出器5からの観測信号と、位置
制御用コントローラ6からの出力信号をもとに、高速演
算処理装置8でS(X,Y)が求められる。一方、nA(x,
y)は既知であるから、nA(x,y)が求められる。一方、
nA(x,y)は既知であるから、nA(x,y)に関する情報を
高速演算処理装置8に入力しておけば、(前節)(4)
式からNA(X,Y)が同装置で求まる。従って、S(X,
Y),NA(X,Y)を用いると、(3)式から(X,Y)が
求まる。(X,Y)からf(η,ζ)を求まるには、
(5)式の送変換を用いればよい。これらの計算は、す
べて高速演算処理装置8で行なう。処理結果は、高速演
算処理装置8のディスプレー上に表示できるし、必要な
らば、出力・表示装置9を用いて、画像として出力でき
る。同様の考え方が、第6図〜第8図に示された構成と
類似の装置構成でも可能であることは言うまでもない。
[発明の効果] 本発明によれば、プローブビームのビーム内強度分布
と、そのプローブビームで試料面上を走査した時に得ら
れる信号分析をもとに、これらの諸量に対し数学的変換
を行なって、表面分析の面方向分解能を向上させること
ができる。
この結果、プローブビームのビーム径で決まる通常の
分解能に比べ、はるかに高い分解能でより高精度な表面
分析が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第8図はそれぞれ本発明の一実施例になる表
面分析装置の概略構成を示すブロック図である。 第9図はプローブビーム強度分布を求めるための一実施
例を示すブロック図である。 1…ビーム源、2…試料、3…試料台、4…検出器、5
…検出器、6…位置制御用コントローラ、7…コントロ
ーラ、8…高速演算処理装置、9…出力・表示装置、10
…コントローラ、11…検出器、12…ナイフエッヂ、13…
微小移動機構、14…コントローラ、15…処理装置、16…
集光・集束系、17…荷電粒子源、18…レンズ系、19…偏
向系、20…コントローラ、21…粒子源、22…光学系、23
…偏光用光学系、24…駆動機構、25…コントローラ、26
…ターゲット、27…集光・集束系、28…偏向系、29…集
光・集束系、30…粒子源、31…コントローラ、34…試
料、35…試料台、36…検出器、37…コントローラ、40…
アパーチャ、41…加速系、43…センサ、44…コントロー
ラ、45…ビーム系、46…試料。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−39594(JP,A) 特開 昭61−275643(JP,A) 特開 昭62−37857(JP,A) 米国特許5055679(US,A) 欧州特許377446(EP,B1) 独国特許69018838(DE,C0) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 23/00 - 23/227 G01N 21/84 - 21/90 JICSTファイル(JOIS)

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分析すべき試料表面に1次粒子を二次元的
    に走査しながら照射する工程と、上記試料表面上での上
    記1次粒子の二次元的な照射強度分布を測定する工程
    と、上記1次粒子の照射によって上記試料表面から放出
    される2次粒子の二次元的な放出強度分布を求める工程
    と、上記1次粒子の照射強度分布および上記2次粒子の
    放出強度分布に対して二次元の積分変換を施す工程とを
    有してなることを特徴とする表面分析方法。
  2. 【請求項2】前記の積分変換がフーリエ変換であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の表面分析方
    法。
  3. 【請求項3】前記1次粒子が電子であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の表面分析
    方法。
  4. 【請求項4】前記1次粒子がイオンであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項または第2項に記載の表面分
    析方法。
  5. 【請求項5】前記1次粒子が電荷を持たない粒子である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
    記載の表面分析方法。
  6. 【請求項6】前記1次粒子が光子であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の表面分析
    方法。
  7. 【請求項7】前記2次粒子が電子であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項から第6項までのいずれかに記
    載の表面分析方法。
  8. 【請求項8】前記2次粒子がイオンであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項から第6項までのいずれかに
    記載の表面分析方法。
  9. 【請求項9】前記2次粒子が電荷を持たない粒子である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第6項まで
    のいずれかに記載の表面分析方法。
  10. 【請求項10】前記2次粒子が光子であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項から第6項までのいずれかに
    記載の表面分析方法。
  11. 【請求項11】前記2次粒子が、前記1次粒子が前記試
    料表面で反射もしくは散乱されて放出される粒子である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第6項まで
    のいずれかに記載の表面分析方法。
  12. 【請求項12】前記1次粒子が、前記試料表面に集束さ
    れて照射されることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    から第11項までのいずれかに記載の表面分析方法。
  13. 【請求項13】1次粒子の発生手段と、上記1次粒子を
    分析すべき試料表面に二次元的に走査しながら照射する
    手段と、上記試料表面上での上記1次粒子の二次元的な
    照射強度分布を測定する手段と、上記1次粒子の照射に
    より上記試料表面から放出される2次粒子を検出して上
    記2次粒子の上記試料表面上での二次元的な放出強度分
    布を求める手段と、上記1次粒子の照射強度分布及び上
    記2次粒子の放出強度分布に対し二次元の積分変換を施
    す演算手段とを有してなることを特徴とする表面分析装
    置。
  14. 【請求項14】前記の積分変換がフーリエ変換であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第13項に記載の表面分析
    装置。
  15. 【請求項15】前記1次粒子が電子であることを特徴と
    する特許請求の範囲第13項または第14項に記載の表面分
    析装置。
  16. 【請求項16】前記1次粒子がイオンであることを特徴
    とする特許請求の範囲第13項または第14項に記載の表面
    分析装置。
  17. 【請求項17】前記1次粒子が電荷を持たない粒子であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第13項または第14項
    に記載の表面分析装置。
  18. 【請求項18】前記1次粒子が光子であることを特徴と
    する特許請求の範囲第13項または第14項に記載の表面分
    析装置。
  19. 【請求項19】前記2次粒子が電子であることを特徴と
    する特許請求の範囲第13項から第18項までのいずれかに
    記載の表面分析装置。
  20. 【請求項20】前記2次粒子がイオンであることを特徴
    とする特許請求の範囲第13項から第18項までのいずれか
    に記載の表面分析装置。
  21. 【請求項21】前記2次粒子が電荷を持たない粒子であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第13項から第18項ま
    でのいずれかに記載の表面分析装置。
  22. 【請求項22】前記2次粒子が光子であることを特徴と
    する特許請求の範囲第13項から第18項までのいずれかに
    記載の表面分析装置。
  23. 【請求項23】前記2次粒子が、前記1次粒子が前記試
    料表面で反射もしくは散乱されて放出される粒子である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第13項から第18項まで
    のいずれかに記載の表面分析装置。
  24. 【請求項24】前記1次粒子が、前記試料表面に集束さ
    れて照射されることを特徴とする特許請求の範囲第13項
    から第23項までのいずれかに記載の表面分析装置。
JP64000303A 1989-01-06 1989-01-06 表面分析方法および装置 Expired - Fee Related JP2842879B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP64000303A JP2842879B2 (ja) 1989-01-06 1989-01-06 表面分析方法および装置
EP90100051A EP0377446B1 (en) 1989-01-06 1990-01-02 Surface analysis method and apparatus
DE69018838T DE69018838T2 (de) 1989-01-06 1990-01-02 Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenanalyse.
US07/460,373 US5055679A (en) 1989-01-06 1990-01-03 Surface analysis method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP64000303A JP2842879B2 (ja) 1989-01-06 1989-01-06 表面分析方法および装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10073941A Division JP2967074B2 (ja) 1998-03-23 1998-03-23 荷電粒子線顕微法および荷電粒子線顕微装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02181639A JPH02181639A (ja) 1990-07-16
JP2842879B2 true JP2842879B2 (ja) 1999-01-06

Family

ID=11470135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP64000303A Expired - Fee Related JP2842879B2 (ja) 1989-01-06 1989-01-06 表面分析方法および装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5055679A (ja)
EP (1) EP0377446B1 (ja)
JP (1) JP2842879B2 (ja)
DE (1) DE69018838T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004205384A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Hitachi Zosen Corp X線検査装置

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2842879B2 (ja) 1989-01-06 1999-01-06 株式会社日立製作所 表面分析方法および装置
US5233191A (en) * 1990-04-02 1993-08-03 Hitachi, Ltd. Method and apparatus of inspecting foreign matters during mass production start-up and mass production line in semiconductor production process
JPH07119716B2 (ja) * 1990-04-19 1995-12-20 株式会社島津製作所 表面分析装置
DE69128104T2 (de) * 1990-05-18 1998-04-09 Hitachi Ltd Elektronenmikroskop, Probenstellglied für ein Elektronenmikroskop und Verfahren zum Beobachten von mikroskopischen Bildern
JP2730270B2 (ja) * 1990-06-05 1998-03-25 富士電機株式会社 磁気記録媒体およびその潤滑剤層の潤滑剤配向度評価法
US5394741A (en) * 1990-07-11 1995-03-07 Olympus Optical Co., Ltd. Atomic probe microscope
US5157251A (en) * 1991-03-13 1992-10-20 Park Scientific Instruments Scanning force microscope having aligning and adjusting means
US5463459A (en) 1991-04-02 1995-10-31 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for analyzing the state of generation of foreign particles in semiconductor fabrication process
GB2258083A (en) * 1991-07-25 1993-01-27 Kratos Analytical Ltd Sample analysis apparatus and method.
US5460034A (en) * 1992-07-21 1995-10-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method for measuring and analyzing surface roughness on semiconductor laser etched facets
US5517128A (en) * 1993-01-05 1996-05-14 Sentech Instruments Gmbh Method and arrangement for charge carrier profiling in semiconductor structure by means of AFM scanning
US5588428A (en) * 1993-04-28 1996-12-31 The University Of Akron Method and apparatus for non-invasive volume and texture analysis
US5874668A (en) * 1995-10-24 1999-02-23 Arch Development Corporation Atomic force microscope for biological specimens
US6184524B1 (en) 1996-08-07 2001-02-06 Gatan, Inc. Automated set up of an energy filtering transmission electron microscope
US5798524A (en) * 1996-08-07 1998-08-25 Gatan, Inc. Automated adjustment of an energy filtering transmission electron microscope
JP3424512B2 (ja) * 1997-07-18 2003-07-07 株式会社日立製作所 粒子ビーム検査装置および検査方法並びに粒子ビーム応用装置
US5847834A (en) * 1997-09-11 1998-12-08 Webview, Inc. Expandable, continuous illumination source for a web inspection assembly and method
US6236429B1 (en) 1998-01-23 2001-05-22 Webview, Inc. Visualization system and method for a web inspection assembly
US6366681B1 (en) * 1999-04-07 2002-04-02 Space Imaging, Lp Analysis of multi-spectral data for extraction of chlorophyll content
US6787773B1 (en) 2000-06-07 2004-09-07 Kla-Tencor Corporation Film thickness measurement using electron-beam induced x-ray microanalysis
US6664541B2 (en) * 2001-10-01 2003-12-16 Kla Tencor Technologies Corporation Methods and apparatus for defect localization
US6801596B2 (en) 2001-10-01 2004-10-05 Kla-Tencor Technologies Corporation Methods and apparatus for void characterization
US6810105B2 (en) * 2002-01-25 2004-10-26 Kla-Tencor Technologies Corporation Methods and apparatus for dishing and erosion characterization
US7365320B2 (en) 2002-10-08 2008-04-29 Applied Materials Israel, Ltd. Methods and systems for process monitoring using x-ray emission
WO2004034044A1 (en) * 2002-10-08 2004-04-22 Applied Materials Israel, Ltd. Methods and systems for process monitoring using x-ray emission
JPWO2004036639A1 (ja) * 2002-10-18 2006-02-16 株式会社日立製作所 エッチング装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法
JP5025236B2 (ja) * 2006-11-29 2012-09-12 キヤノン株式会社 露光装置及び方法、並びに、デバイス製造方法
JP5963453B2 (ja) 2011-03-15 2016-08-03 株式会社荏原製作所 検査装置
US9488630B2 (en) 2013-11-08 2016-11-08 Dow Agrosciences Llc Integrated remote aerial sensing system
JP6228858B2 (ja) * 2014-02-06 2017-11-08 日本電子株式会社 粒子解析装置、およびプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5055679A (en) 1989-01-06 1991-10-08 Hitachi, Ltd. Surface analysis method and apparatus

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3814943A (en) * 1969-08-26 1974-06-04 Sira Institute Method of and apparatus for analysing patterns and inspecting objects
US3971939A (en) * 1975-08-19 1976-07-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Unitary lasser/IR seeker
DE3112758A1 (de) * 1981-03-31 1982-10-07 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg "vorrichtung zur pruefung von koerpern mit periodischen strukturen"
US4635197A (en) * 1983-12-29 1987-01-06 Shell Oil Company High resolution tomographic imaging method
US4679946A (en) * 1984-05-21 1987-07-14 Therma-Wave, Inc. Evaluating both thickness and compositional variables in a thin film sample
DD226380A1 (de) * 1984-07-23 1985-08-21 Univ Halle Wittenberg Verfahren zur lagebestimmung von versetzungen in halbleitern
EP0196531B1 (de) * 1985-03-28 1991-01-16 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Verfahren zur indirekten Bestimmung der Intensitätsverteilung der in einem Korpuskularstrahl-Messgerät erzeugten Korpuskularstrahlpulse
JPS61292600A (ja) * 1985-06-20 1986-12-23 日本電子株式会社 X線光学系
US4680467A (en) * 1986-04-08 1987-07-14 Kevex Corporation Electron spectroscopy system for chemical analysis of electrically isolated specimens
JPS62265555A (ja) * 1986-05-13 1987-11-18 Toshiba Corp 局所構造解析装置
GB8612099D0 (en) * 1986-05-19 1986-06-25 Vg Instr Group Spectrometer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5055679A (en) 1989-01-06 1991-10-08 Hitachi, Ltd. Surface analysis method and apparatus
DE69018838D1 (de) 1989-01-06 1995-06-01 Hitachi Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenanalyse.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004205384A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Hitachi Zosen Corp X線検査装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0377446B1 (en) 1995-04-26
US5055679A (en) 1991-10-08
EP0377446A2 (en) 1990-07-11
JPH02181639A (ja) 1990-07-16
DE69018838T2 (de) 1995-08-24
DE69018838D1 (de) 1995-06-01
EP0377446A3 (en) 1990-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2842879B2 (ja) 表面分析方法および装置
JP2602287B2 (ja) X線マスクの欠陥検査方法及びその装置
US5138158A (en) Surface analysis method and apparatus
JP2016534536A (ja) 非侵襲的荷電粒子ビームモニタ
US4358680A (en) Charged particle spectrometers
JP2001202912A (ja) 荷電粒子線装置の開口と光軸の軸合わせ方法
JP2967074B2 (ja) 荷電粒子線顕微法および荷電粒子線顕微装置
JP4590590B2 (ja) 位置感度の高い検出器による透過オペレーションに対するsem
US6060707A (en) Apparatus and method for analyzing microscopic area
JP3392550B2 (ja) 荷電粒子線の偏向角測定方法及び荷電粒子線装置
KR101377938B1 (ko) 중에너지 이온빔 산란을 이용한 분광분석기
JP2764505B2 (ja) 電子分光方法とこれを用いた電子分光装置
JP2947440B2 (ja) 電子エネルギ損失同時計測装置
Rahul et al. Spectrally resolved ion imaging from laser produced plasmas using CR-39 detectors
CN113984815A (zh) 基于逆康普顿散射x光源的高效康普顿散射成像系统
KR100687074B1 (ko) 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템
KR101052361B1 (ko) 중에너지 이온빔 산란을 이용한 분광분석기
Kelly et al. Proposed configurations for a high-repetition-rate position-sensitive atom probe
JPH0560702A (ja) X線を用いた断層像撮像方法及び装置
JPH0269692A (ja) 荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミラー分析器
JP2903874B2 (ja) 集束イオンビームによるイオン励起型x線分析装置
JP2653084B2 (ja) 表面分析装置
JP2005127967A (ja) 高分解能・化学結合電子・2次イオン顕微鏡装置
JPH08152418A (ja) 光電子分光計測装置
JPH0692946B2 (ja) 隔膜表面の構造を検査する方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees