JP3134852B2 - 結晶歪み測定装置および結晶歪み測定方法 - Google Patents

結晶歪み測定装置および結晶歪み測定方法

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体結晶
中の微小な領域に働く応力に伴う結晶格子歪み(欠陥)
を測定する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、結晶格子歪みを測定する手法とし
て、X線回折を用いる手法が確立されている。X線回折
法では、X線を試料である半導体結晶に照射して得られ
るX線回折の回折線の幅が結晶の歪みによって広がるこ
とを利用して結晶の歪みを測定する手法や、X線を試料
でブラック反射させながら記録して試料全体のマップを
得る手法などが知られている。
【0003】また、結晶の微小部分の歪みを測定する手
法としては、マイクロラマン法がある。一例として、特
開平3-18744号公報にはレーザラマン分光法を用いて結
晶の微小部分の歪みを測定する方法が記載されている。
このレーザラマン分光法を用いた測定方法では、半導体
基板上に形成された薄膜にスリットを形成することによ
り半導体基板の一部を露呈させ、この露呈面にレーザ光
を照射してその反射光の分光スペクトルから結晶歪みを
測定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】半導体結晶を用いる半
導体素子が高集積化され、素子サイズが小さくなると、
半導体結晶中の微小な領域に働く応力に伴う結晶歪みが
問題となる。X線回折を利用する手法においては、照射
するX線のスポットを数μm以下に絞ることが難しく、
上記のような半導体結晶中の微小な領域に働く応力に伴
う結晶歪みを測定することは実質的に不可能であった。
【0005】また、マイクロラマン法を用いる手法にお
いては、その空間分解能はX線回折を用いる場合よりも
高いものの、やはり上記のような半導体結晶中の微小な
領域に働く応力に伴う結晶歪みを測定するのに十分な分
解能を得るまでには至っていない。
【0006】本発明の目的は、半導体結晶中の微小な領
域に働く応力に伴う結晶歪みを測定することが可能な結
晶歪み測定装置および結晶歪み測定方法を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の結晶歪み測定装置は、試料である半
導体結晶の透過形電子顕微鏡像が記録されたネガフィル
ムが取り付けられ、該ネガフィルムのフィルム面に対し
て平行に移動可能なフィルム取付手段と、前記ネガフィ
ルムの記録面に対してレーザ光が垂直に照射されるよう
に設けられたレーザ光源と、前記レーザ光源からのレー
ザ光が前記ネガフィルムに記録された透過形電子顕微鏡
像を透過することによって生成される回折像が投影され
る半透明スクリーンと、前記半透明スクリーンに投影さ
れた回折像を撮像する撮像手段と、前記フィルム取付手
段を移動制御して前記ネガフィルムの記録面上でのレー
ザ光の照射位置を走査するとともに、該走査に同期して
前記撮像手段から撮像画像データを取り込み、該撮像画
像データに基づいて回折像の回折スポットの位置または
強度を測定し、各照射位置に対する回折スポット位置ま
たは回折スポット強度の関係をマッピングする測定・制
御手段とを有することを特徴とする。
【0008】本発明の第2の結晶歪み測定装置は、鏡面
を有し、該鏡面に試料である半導体結晶の透過形電子顕
微鏡像が記録されたネガフィルムが張り付けられ、該ネ
ガフィルムのフィルム面に対して平行に移動可能なフィ
ルム取付手段と、前記ネガフィルムの記録面に対してレ
ーザ光が垂直に照射されるように設けられたレーザ光源
と、前記レーザ光源から照射されたレーザ光が前記ネガ
フィルムに記録された透過形電子顕微鏡像を介して前記
フィルム取付手段の鏡面にて反射されることによって生
成される回折像が投影される半透明スクリーンと、前記
半透明スクリーンに投影された回折像を撮像する撮像手
段と、前記フィルム取付手段を移動制御して前記ネガフ
ィルムの記録面上でのレーザ光の照射位置を走査すると
ともに、該走査に同期して前記撮像手段から撮像画像デ
ータを取り込み、該撮像画像データに基づいて回折像の
回折スポットの位置または強度を測定し、各照射位置に
対する回折スポット位置または回折スポット強度の関係
をマッピングする測定・制御手段とを有する。
【0009】本発明の結晶歪み測定方法は、試料である
半導体結晶の透過形電子顕微鏡像をネガフィルムに一旦
記録し、該ネガフィルムの記録面にレーザ光を垂直に照
射して、前記ネガフィルムに記録された透過形電子顕微
鏡像における散乱によって生じる回折像を半透明スクリ
ーン上に投影し、該投影された回折像の回折スポットの
位置または強度を測定するようにし、該測定を前記記録
面の複数の測定位置で行って、各測定位置に対する回折
スポット位置または回折スポット強度の関係に基づいて
前記半導体結晶の歪みを測定することを特徴とする。
【0010】(作用)上記のとおりの本発明において
は、ネガフィルムに記録された透過形電子顕微鏡像にレ
ーザ光を照射して得られる回折像に基づいて半導体結晶
の歪みを測定するようになっている。この場合、ネガフ
ィルムに照射されるレーザ光のスポット径を小さくする
ことにより空間分解能を高くすることができ、単に透過
形電子顕微鏡を用て観察する場合の空間分解能より高い
空間分解能を得ることができる。よって、本発明では、
従来直接測定することができなかった半導体結晶中の微
小な領域に働く応力に伴う結晶歪みについても測定が可
能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【0012】(実施形態1)図1に、本発明の第1の実
施形態の結晶歪み測定装置の概略構成を示す。
【0013】図1において、ネガフィルム2は、透過形
電子顕微鏡を用いて拡大して観察される、試料である半
導体結晶の透過像が記録されたネガフィルムであって、
フィルム取付部(不図示)に取り付けられる。このフィ
ルム取付部は、ネガフィルム2をフィルム面に平行に移
動することができる。
【0014】He−Neレーザ1は、フィルム取付部に
取り付けられたネガフィルム2の記録面に対して、レー
ザ光が垂直に入射するように設けられる。このHe−N
eレーザ1からのレーザ光がネガフィルム2に記録され
た電子顕微鏡像を透過することによって生成される回折
像が半透明平面スクリーン3上に投影されるようになっ
ている。
【0015】CCDカメラ4は、半透明平面スクリーン
3に投影された回折像を撮像する。このCCDカメラ4
にて撮像された画像データは、測定・制御用コンピュー
タ5へ出力されている。使用するCCDカメラとして
は、高精細なもの(画素数の多いもの)が望ましい。
【0016】測定・制御用コンピュータ5は、フィルム
取付部を移動制御してネガフィルム2の記録面上でのレ
ーザ光の照射位置を走査するとともに、該走査に同期し
てCCDカメラ4から撮像画像データを取り込み、該撮
像画像データに基づいて回折像の各回折スポットの位置
を測定し、各照射位置に対する回折スポット位置の関係
をマッピングする。
【0017】次に、この結晶歪み測定装置における結晶
歪み測定手順について説明する。
【0018】準備段階として、試料として所定の厚さの
半導体結晶(薄片)を用意し、透過形電子顕微鏡を用い
てその半導体結晶の透過像を写真フィルムに記録し、該
写真フィルムを現像してネガフィルム2を作製する。こ
のようにして作製したネガフィルム2を結晶歪み測定装
置のフィルム取付部に取り付けて結晶歪み測定を行う。
【0019】結晶歪み測定では、まず、測定・制御用コ
ンピュータ5がフィルム取付部を制御して、レーザ光の
照射位置をネガフィルム2の記録面上の最初の測定ポイ
ントに移動する。レーザ光の照射位置が最初の測定ポイ
ントにくると、レーザ光が照射される。照射されたレー
ザ光はネガフィルム2を透過し、ネガフィルム2に記録
されている電子顕微鏡像によって散乱されて回折像が生
成される。この回折像は、半透明平面スクリーン3上に
投影され、該投影像がCCDカメラ4によって撮像され
る。測定・制御用コンピュータ5は、このCCDカメラ
4にて撮像された画像データを取り込んで、回折像の各
回折スポットの位置を測定する。
【0020】続いて、測定・制御用コンピュータ5がフ
ィルム取付部を制御して、レーザ光の照射位置をネガフ
ィルム2の記録面上の次の測定ポイントに移動させる。
レーザ光の照射位置が次の測定ポイントにくると、レー
ザ光が照射されて回折像が半透明平面スクリーン3上に
投影され、該投影像がCCDカメラ4によって撮像され
る。測定・制御用コンピュータ5は、上記と同様にし
て、このCCDカメラ4にて撮像された画像データに基
づいて回折像の各回折スポットの位置を測定する。
【0021】上述のようにして、測定・制御用コンピュ
ータ5がネガフィルム2の記録面上でのレーザ光の照射
位置を走査しながら、各照射位置における回折像の回折
スポットの位置を測定し、各照射位置に対する回折スポ
ット位置の関係をマッピングする。測定された回折スポ
ットの位置は結晶格子の配列状態を反映するため、マッ
ピングされた回折スポットの分布情報から結晶格子の歪
み分布を検出することができる。
【0022】マッピングによって結晶格子歪みの分布を
画像化するには、例えば、ネガフィルム2の記録面を格
子状に区切り、格子の各交点(例えば縦横共に1mm間
隔の点)で回折スポットの位置を測定し、該各測定デー
タを測定点数と同じ大きさの2次元配列で格納する。そ
して、その格納した2次元配列データを画像化すること
により、結晶格子歪みの分布の画像化を行う。
【0023】以上の説明では、各照射位置に対する回折
スポット位置の関係をマッピングして、結晶格子歪みの
分布の画像化を行っているが、結晶が極度に歪んで結晶
性が悪化した部分(欠陥部分)を検出する場合には、回
折スポットの強度をマッピングした方が検出し易い場合
がある。
【0024】回折スポットの強度をマッピングする場合
は、測定・制御用コンピュータ5がネガフィルム2の記
録面上でのレーザ光の照射位置を走査しながら、各照射
位置における回折像の各回折スポットの強度を測定し、
各照射位置に対する回折スポット強度の関係をマッピン
グする。このマッピングでは、局所的に回折スポット強
度が変化した部分が欠陥部分と判断される。
【0025】なお、電子顕微鏡像は試料である半導体結
晶の厚さによってその見え方が変わるため、半導体結晶
の厚さが一様でないと、その部分で回折スポットの強度
が変化することになるが、このような場合の回折スポッ
トの強度の変化は、局所的な変化ではなく、ある程度の
範囲にわたって変化する。よって、欠陥部分として半導
体結晶の厚さの違いによる変化が検出されることはな
い。
【0026】(実施形態2)図2に、本発明の第2の実
施形態の結晶歪み測定装置の概略構成を示す。本形態の
結晶歪み測定装置は、フィルム取付部6および入射光反
射用ミラー7が設けられた以外は、上述した第1の実施
形態のものとほぼ同様の構成のものとなっている。図2
中、同じ構成部には同じ符号を付している。
【0027】フィルム取付部6は、鏡面部(鏡面状に加
工した金属あるいは半導体または鏡)を有し、該鏡面部
にネガフィルム2が張り付けられる。このフィルム取付
部6は、ネガフィルム2をフィルム面に対して平行に移
動することができる。
【0028】入射光反射用ミラー7は、He−Neレー
ザ1からのレーザ光をフィルム取付部6に張り付けられ
たネガフィルム2の記録面上に導くためのものである。
この入射光反射用ミラー7は、反射されたレーザ光がフ
ィルム取付部6に張り付けられたネガフィルム2の記録
面に対して垂直に入射するように配設される。
【0029】上述のように構成される結晶歪み測定装置
では、He−Neレーザ1から出射されたレーザ光は、
入射光反射用ミラー7で反射されてフィルム取付部6に
張り付けられたネガフィルム2の記録面に垂直に入射す
る。そして、照射されたレーザ光がネガフィルム2に記
録された透過形電子顕微鏡像を介してフィルム取付部6
の鏡面部にて反射され、透過形電子顕微鏡像によって散
乱されることによって回折像が生成され、該回折像が半
透明平面スクリーン3へ投影される。
【0030】測定・制御用コンピュータ5は、前述の第
1の実施形態の場合と同様にして、ネガフィルム2の記
録面上でのレーザ光の照射位置を走査しながら、各照射
位置における回折像の各回折スポットの位置または強度
を測定し、各照射位置に対する回折スポット位置または
回折スポット強度の関係をマッピングする。
【0031】(実施形態3)図3に、本発明の第3の実
施形態の結晶歪み測定装置の概略構成を示す。本形態の
結晶歪み測定装置は、半透明平面スクリーン3に代えて
半透明半球状スクリーン8が用いられた以外は、上述し
た第1の実施形態のものとほぼ同様の構成のものとなっ
ている。図3中、同じ構成部には同じ符号を付してい
る。
【0032】この結晶歪み測定装置では、He−Neレ
ーザ1から照射されたレーザ光は、ネガフィルム2を透
過し、該ネガフィルム2に記録されている電子顕微鏡像
によって散乱され、これにより回折像が生成される。こ
の回折像は、半透明半球状スクリーン8上に投影され、
該投影像がCCDカメラ4によって撮像される。
【0033】測定・制御用コンピュータ5は、前述の第
1の実施形態の場合と同様にして、ネガフィルム2の記
録面上でのレーザ光の照射位置を走査しながら、各照射
位置における回折像の各回折スポットの位置または強度
を測定し、各照射位置に対する回折スポット位置または
回折スポット強度の関係をマッピングする。
【0034】(実施形態4)図4に、本発明の第4の実
施形態の結晶歪み測定装置の概略構成を示す。本形態の
結晶歪み測定装置は、半透明平面スクリーン3に代えて
半透明半球状スクリーン8が用いられた以外は、上述し
た第2の実施形態のものとほぼ同様の構成のものとなっ
ている。図4中、同じ構成部には同じ符号を付してい
る。
【0035】この結晶歪み測定装置では、He−Neレ
ーザ1から出射されたレーザ光は、入射光反射用ミラー
7で反射されてフィルム取付部6に張り付けられたネガ
フィルム2の記録面に垂直に入射する。そして、照射さ
れたレーザ光がネガフィルム2に記録された電子顕微鏡
像を介してフィルム取付部6の鏡面部にて反射され、電
子顕微鏡像によって散乱されることによって回折像が生
成され、該回折像が半透明半球状スクリーン8へ投影さ
れる。
【0036】測定・制御用コンピュータ5は、前述の第
2の実施形態の場合と同様にして、ネガフィルム2の記
録面上でのレーザ光の照射位置を走査しながら、各照射
位置における回折像の回折スポットの位置または強度を
測定し、各照射位置に対する回折スポット位置または回
折スポット強度の関係をマッピングする。
【0037】(実施形態5)ここでは、ネガフィルム2
に記録された電子顕微鏡写像にて発生する回折像から、
その電子顕微鏡写像おける相対的な格子面間隔および面
方位を求める手法について説明する。
【0038】X線回折や電子線回折により得られる回折
像は結晶面による反射・干渉により生じることから、そ
の回折像から求められる回折スポットの位置から結晶面
に関する情報(相対的な格子面間隔および面方位)を求
めることができる。本形態でも、このことが利用され
る。
【0039】上述の図3または図4に示した結晶歪み測
定装置では、電子顕微鏡写像における散乱により生成さ
れた回折像は半透明半球状スクリーン8上に投影され
る。このような構成の場合、CCDカメラ4で撮像され
た画像データからX線回折や電子線回折における波数ベ
クトルと同等な波数ベクトルを容易に算出することがで
きる。
【0040】具体的には、半透明半球状スクリーンの中
心が、He−Neレーザ1から射出されるレーザ光の光
軸上に位置し、さらに該光軸上にCCDカメラ4のカメ
ラレンズの中心が位置するように配置する。この配置の
場合、直接光あるいは鏡面反射光が半透明半球状スクリ
ーン8上に投影される点を回折パターンの原点とする座
標系を想定すると、CCDカメラ4で撮像された画像上
の各回折スポット(回折点)の座標が波数ベクトルに相
当する。この波数ベクトルからネガフィルム2に記録さ
れた電子顕微鏡写像における相対的な結晶の格子面間隔
および面方位を求めることができる。
【0041】結晶の格子面間隔は、回折パターンの原点
からその結晶面に相当する回折点までの距離に反比例す
る。このことを利用して、回折パターンの原点からそれ
ぞれの結晶面に相当する回折点までの距離の逆数を計算
することにより、結晶の格子面間隔の変化を相対的に調
べることができる。
【0042】結晶の格子面間隔の測定では、測定・制御
用コンピュータ5が、ネガフィルム2の記録面上でのレ
ーザ光の照射位置を走査しながら、各測定点で画像デー
タを取り込み、各画像データについて、回折パターンの
原点から結晶面に相当する回折点までの距離の逆数を計
算して結晶の格子面間隔を求め、各照射位置における格
子面間隔の変化をマッピングする。但し、どの測定点に
おいても、CCDカメラ4のカメラレンズの中心が、ネ
ガフィルム2の記録面のレーザ照射位置から記録面に対
して垂直に伸ばした直線上にあるような配置にする。
【0043】一方、結晶の面方位については、回折パタ
ーンの原点からその結晶面に相当する回折点へ向かう方
向がその結晶面の法線に相当する関係を利用する。例え
ば図5に示すように、回折点の座標を
【0044】
【数11】 と表わすと、
【0045】
【数12】 であれば、
【0046】
【数13】 で与えられる角度が、その回折点に相当する結晶面の、
x軸方向に対する角度に相当し、
【0047】
【数14】 であれば、その回折点に相当する結晶面はy軸に平行で
ある。このようにして、結晶の面方位を求めることがで
きる。
【0048】結晶の面方位の測定では、測定・制御用コ
ンピュータ5が、ネガフィルム2の記録面上でのレーザ
光の照射位置を走査しながら、各測定点で画像データを
取り込み、各画像データについて回折スポットの位置を
測定し、各照射位置での回折スポットの位置に基づいて
面方位を求め、各照射位置における面方位の分布をマッ
ピングする。但し、この測定の場合も、各測定点で、C
CDカメラ4のカメラレンズの中心が、ネガフィルム2
の記録面のレーザ照射位置から記録面に対して垂直に伸
ばした直線上にあるような配置とする。
【0049】(実施形態6)上述した第5の実施形態で
は、波数ベクトルから結晶の格子面間隔および面方位を
求めたが、この波数ベクトルから電子顕微鏡像の相対的
な格子の歪み分布を求めることもできる。本形態では、
波数ベクトルから格子の歪み要素である変形行列を求め
ることにより、相対的な格子の歪み分布を求める手法に
ついて説明する。
【0050】変形行列を求める場合、まず、図5に示す
ような座標系を想定し、該座標系で同一方向あるいは正
反対方向ではない2つの回折点の座標を
【0051】
【数15】 と表わし、実空間の格子ベクトル
【0052】
【数16】 を以下の式により求める。
【0053】
【数17】 ここで、同一方向ではない2つの回折点とは、例えば図
5の座標系において回折点aと、原点から該回折点aへ
引いた直線の延長線上にある回折点の2つの回折点のよ
うな関係にあるもの以外をいう。また、正反対方向では
ない2つの回折点とは、例えば図5の座標系において回
折点aと、該回折点aから原点へ引いた直線の延長線上
にある回折点cの2つの回折点のような関係にあるもの
以外をいう。
【0054】次に、求めた格子ベクトルおよびこれら格
子ベクトルの透過形電子顕微鏡像全体での平均値
【0055】
【数18】 から歪み行列を以下の式により求める。
【0056】
【数19】 求められた歪み行列は、
【0057】
【数20】 と表わすことができる。これは、図6に示すように試料
の半導体結晶の表面に対して水平方向に単位ベクトル
【0058】
【数21】 と垂直方向に単位ベクトル
【0059】
【数22】 がそれぞれ
【0060】
【数23】 方向に電子顕微鏡像の平均的な格子と比較して
【0061】
【数24】 だけ変形したことを表わす。
【0062】上記変形行列に基づく格子の歪み測定で
は、上述の図3または図4に示した結晶歪み測定装置に
おいて、測定・制御用コンピュータ5が、ネガフィルム
2の記録面上でのレーザ光の照射位置を走査しながら、
各測定点で画像データを取り込み、各画像データについ
て上述したような変形行列を求め、該変形行列に基づい
て各照射位置における格子歪みの分布をマッピングす
る。但し、この測定の場合も、各測定点で、CCDカメ
ラ4のカメラレンズの中心が、ネガフィルム2の記録面
のレーザ照射位置から記録面に対して垂直に伸ばした直
線上にあるような配置とする。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、従来直接測定することができなかった半導体結
晶中の微小な領域に働く応力に伴う結晶歪みについても
測定することができ、品質の高い結晶評価を行うことが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の結晶歪み測定装置の
概略を示す構成図である。
【図2】本発明の第2の実施形態の結晶歪み測定装置の
概略を示す構成図である。
【図3】本発明の第3の実施形態の結晶歪み測定装置の
概略を示す構成図である。
【図4】本発明の第4の実施形態の結晶歪み測定装置の
概略を示す構成図である。
【図5】回折パターンの座標系の一例を示す図である。
【図6】結晶格子の変形によるx軸とy軸のベクトル変
化の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 He−Neレーザ 2 ネガフィルム 3 半透明平面スクリーン 4 CCDカメラ 5 測定・制御用コンピュータ 6 フィルム取付部 7 入射光反射用ミラー 8 半透明半球状スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−197423(JP,A) 特開2000−46762(JP,A) 特開 平8−271453(JP,A) 特開 平7−120412(JP,A) 特開 平5−87746(JP,A) 特開2000−65762(JP,A) 欧州特許出願公開989399(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/00 - 23/227 H01L 21/66 JICSTファイル(JOIS)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料である半導体結晶の透過形電子顕微
    鏡像が記録されたネガフィルムが取り付けられ、該ネガ
    フィルムのフィルム面に対して平行に移動可能なフィル
    ム取付手段と、 前記ネガフィルムの記録面に対してレーザ光が垂直に照
    射されるように設けられたレーザ光源と、 前記レーザ光源からのレーザ光が前記ネガフィルムに記
    録された透過形電子顕微鏡像を透過することによって生
    成される回折像が投影される半透明スクリーンと、 前記半透明スクリーンに投影された回折像を撮像する撮
    像手段と、 前記フィルム取付手段を移動制御して前記ネガフィルム
    の記録面上でのレーザ光の照射位置を走査するととも
    に、該走査に同期して前記撮像手段から撮像画像データ
    を取り込み、該撮像画像データに基づいて回折像の回折
    スポットの位置または強度を測定し、各照射位置に対す
    る回折スポット位置または回折スポット強度の関係をマ
    ッピングする測定・制御手段とを有することを特徴とす
    る結晶歪み測定装置。
  2. 【請求項2】 鏡面を有し、該鏡面に試料である半導体
    結晶の透過形電子顕微鏡像が記録されたネガフィルムが
    張り付けられ、該ネガフィルムのフィルム面に対して平
    行に移動可能なフィルム取付手段と、 前記ネガフィルムの記録面に対してレーザ光が垂直に照
    射されるように設けられたレーザ光源と、 前記レーザ光源から照射されたレーザ光が前記ネガフィ
    ルムに記録された透過形電子顕微鏡像を介して前記フィ
    ルム取付手段の鏡面にて反射されることによって生成さ
    れる回折像が投影される半透明スクリーンと、 前記半透明スクリーンに投影された回折像を撮像する撮
    像手段と、 前記フィルム取付手段を移動制御して前記ネガフィルム
    の記録面上でのレーザ光の照射位置を走査するととも
    に、該走査に同期して前記撮像手段から撮像画像データ
    を取り込み、該撮像画像データに基づいて回折像の回折
    スポットの位置または強度を測定し、各照射位置に対す
    る回折スポット位置または回折スポット強度の関係をマ
    ッピングする測定・制御手段とを有することを特徴とす
    る結晶歪み測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の結晶歪
    み測定装置において、 前記半透明スクリーンが平面スクリーンであることを特
    徴とする結晶歪み測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の結晶歪
    み測定装置において、 前記半透明スクリーンが半球状スクリーンであり、該半
    球状スクリーンの中心が、前記レーザ光源から射出され
    るレーザ光の光軸上に位置し、さらに該光軸上に前記撮
    像手段の撮像レンズの中心が位置するように構成したこ
    とを特徴とする結晶歪み測定装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の結晶歪み測定装置にお
    いて、 前記測定・制御手段が、各照射位置で取り込まれた画像
    データのそれぞれについて、前記半球状スクリーンの中
    心に投影された回折スポットを原点とする各回折スポッ
    トの座標から求まる波数ベクトルに基づいて結晶面間隔
    を算出し、各照射位置に対する結晶面間隔の関係をマッ
    ピングすることを特徴とする結晶歪み測定装置。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載の結晶歪み測定装置にお
    いて、 前記測定・制御手段が、各照射位置で取り込まれた画像
    データのそれぞれについて、前記半球状スクリーンの中
    心に投影された回折スポットを原点とする各回折スポッ
    トの座標から求まる波数ベクトルに基づいて結晶の面方
    位を算出し、各照射位置に対する面方位の関係をマッピ
    ングすることを特徴とする結晶歪み測定装置。
  7. 【請求項7】 請求項4に記載の結晶歪み測定装置にお
    いて、 前記測定・制御手段が、各照射位置で取り込まれた画像
    データのそれぞれについて、前記半球状スクリーンの中
    心に投影された回折スポットを原点とする座標系で、そ
    れぞれが前記原点を通る同一直線上には存在しない2つ
    の回折スポットの座標を 【数1】 とし、実空間の格子ベクトル 【数2】 を 【数3】 とし、該格子ベクトルと前記ネガフィルムに記録された
    透過形電子顕微鏡像全体における前記格子ベクトルの平
    均値 【数4】 とから変形行列 【数5】 を求め、該変形行列に基づいて結晶格子の歪みを算出
    し、各照射位置に対する結晶格子の歪みの関係をマッピ
    ングすることを特徴とする結晶歪み測定装置。
  8. 【請求項8】 試料である半導体結晶の透過形電子顕微
    鏡像をネガフィルムに一旦記録し、該ネガフィルムの記
    録面にレーザ光を垂直に照射して、前記ネガフィルムに
    記録された透過形電子顕微鏡像における散乱によって生
    じる回折像を半透明スクリーン上に投影し、該投影され
    た回折像の回折スポットの位置または強度を測定するよ
    うにし、該測定を前記記録面の複数の測定位置で行っ
    て、各測定位置に対する回折スポット位置または回折ス
    ポット強度の関係に基づいて前記半導体結晶の歪みを測
    定することを特徴とする結晶歪み測定方法。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の結晶歪み測定方法にお
    いて、 前記半透明スクリーンとして前記レーザ光源から出射さ
    れるレーザ光の光軸上に中心が位置するように設けられ
    た半球状スクリーンを使用して、該半球状スクリーンの
    中心に投影された回折スポットを原点とする各回折スポ
    ットの座標から求まる波数ベクトルに基づいて結晶面間
    隔を算出するようにし、各照射位置に対する結晶面間隔
    の関係に基づいて前記半導体結晶の歪みを測定すること
    を特徴とする結晶歪み測定方法。
  10. 【請求項10】 請求項8に記載の結晶歪み測定方法に
    おいて、 前記半透明スクリーンとして前記レーザ光源から出射さ
    れるレーザ光の光軸上に中心が位置するように設けられ
    た半球状スクリーンを使用して、該半球状スクリーンの
    中心に投影された回折スポットを原点とする各回折スポ
    ットの座標から求まる波数ベクトルに基づいて結晶の面
    方位を算出し、各照射位置に対する面方位の関係に基づ
    いて前記半導体結晶の歪みを測定することを特徴とする
    結晶歪み測定方法。
  11. 【請求項11】 請求項8に記載の結晶歪み測定装置に
    おいて、 前記半透明スクリーンとして前記レーザ光源から出射さ
    れるレーザ光の光軸上に中心が位置するように設けられ
    た半球状スクリーンを使用して、該半球状スクリーンの
    中心に投影された回折スポットを原点とする座標系で、
    それぞれが前記原点を通る同一直線上には存在しない2
    つの回折スポットの座標を 【数6】 とし、実空間の格子ベクトル 【数7】 を 【数8】 とし、該格子ベクトルと前記ネガフィルムに記録された
    透過形電子顕微鏡像全体における前記格子ベクトルの平
    均値 【数9】 とから変形行列 【数10】 を求め、該変形行列に基づいて結晶の格子歪みを算出
    し、各照射位置に対する結晶の格子歪みの関係に基づい
    て前記半導体結晶の歪みを測定することを特徴とする結
    晶歪み測定方法。
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