JP3361735B2 - 表面分析装置 - Google Patents
表面分析装置Info
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- probe microscope
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- optical microscope
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
- G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
- G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
- G01Q30/025—Optical microscopes coupled with SPM
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は原子間力顕微鏡や磁
気力顕微鏡といったプロ−ブ顕微鏡に試料表面上にある
微小な異物や欠陥の位置を特定し得る機能を付加したシ
ステムに関する。
気力顕微鏡といったプロ−ブ顕微鏡に試料表面上にある
微小な異物や欠陥の位置を特定し得る機能を付加したシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】プロ−ブ顕微鏡の一種である原子間力顕
微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｅ）はＳＴＭの発明者であるＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによっ
て考案（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ ｖｏｌ．５６ ｐ９３０１９８６）されて以来、
新規な絶縁性物質の表面形状観察手段として期待され、
研究が進められている。その原理は先端を充分に鋭くし
た検出チップと試料間に働く原子間力を、前記検出チッ
プが取り付けられているばね要素の変位として測定し、
前記ばね要素の変位量を一定に保ちながら前記試料表面
を走査し、前記ばね要素の変位量を一定に保つための制
御信号を形状情報として、前記試料表面の形状を測定す
るものである。
微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｅ）はＳＴＭの発明者であるＧ．Ｂｉｎｎｉｇらによっ
て考案（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ ｖｏｌ．５６ ｐ９３０１９８６）されて以来、
新規な絶縁性物質の表面形状観察手段として期待され、
研究が進められている。その原理は先端を充分に鋭くし
た検出チップと試料間に働く原子間力を、前記検出チッ
プが取り付けられているばね要素の変位として測定し、
前記ばね要素の変位量を一定に保ちながら前記試料表面
を走査し、前記ばね要素の変位量を一定に保つための制
御信号を形状情報として、前記試料表面の形状を測定す
るものである。
【０００３】ばね要素の変位検出手段としてはトンネル
電流を用いるＳＴＭ方式と光学的方式に大別される。
ＳＴＭ方式は二つの導体を数ナノメータ〜数オングスト
ロームの距離に近付け電圧を印加すると電流が流れ始め
るいわゆるトンネル現象を利用するものである。ばね要
素に導電性を付与しておき、鋭利な金属針をばね要素に
１ナノメータ程度まで接近させてトンネル電流を流し、
その電流値をばね要素の変位信号として制御を行う。
電流を用いるＳＴＭ方式と光学的方式に大別される。
ＳＴＭ方式は二つの導体を数ナノメータ〜数オングスト
ロームの距離に近付け電圧を印加すると電流が流れ始め
るいわゆるトンネル現象を利用するものである。ばね要
素に導電性を付与しておき、鋭利な金属針をばね要素に
１ナノメータ程度まで接近させてトンネル電流を流し、
その電流値をばね要素の変位信号として制御を行う。
【０００４】光学的方式にはいわゆる干渉法そのものを
使った例（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＶａｃｕｕｍ Ｓｃｉ
ｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ６（２）ｐ２６６
Ｍａｒ／Ａｐｒ １９８８）や、レーザー光をばね要素
に照射しその反射光の位置ずれを光検出素子で検出して
変位信号とする、光てこ方式と呼ばれる例（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ６５
（１）、１ ｐ１６４ Ｊａｎｕａｒｙ １９８９）が
報告されている。
使った例（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＶａｃｕｕｍ Ｓｃｉ
ｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ６（２）ｐ２６６
Ｍａｒ／Ａｐｒ １９８８）や、レーザー光をばね要素
に照射しその反射光の位置ずれを光検出素子で検出して
変位信号とする、光てこ方式と呼ばれる例（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ６５
（１）、１ ｐ１６４ Ｊａｎｕａｒｙ １９８９）が
報告されている。
【０００５】プロ−ブ顕微鏡は試料に相対する位置に配
置されたプロ−ブが試料から原子間力を受けるものなら
ば原子間力顕微鏡と称され、磁気力ならば磁気力顕微鏡
と称される様に試料から生じる様々な力を検出して試料
の状態を観察できるものである。
置されたプロ−ブが試料から原子間力を受けるものなら
ば原子間力顕微鏡と称され、磁気力ならば磁気力顕微鏡
と称される様に試料から生じる様々な力を検出して試料
の状態を観察できるものである。
【０００６】プローブ顕微鏡は性能上原子間の形状等の
差を識別できるほど、非常に感度が高い検出部を設けて
いる。そのため、サブミクロンの形状観察、特に深さ方
向（Ｚ軸方向）の形状情報が容易に得る有効な計測機器
とされている。
差を識別できるほど、非常に感度が高い検出部を設けて
いる。そのため、サブミクロンの形状観察、特に深さ方
向（Ｚ軸方向）の形状情報が容易に得る有効な計測機器
とされている。
【０００７】半導体分野においてはデバイスの微小化に
伴いウエ ハ表面の観察に用いられてきている。ウェハ表
面の観察として表面のラフネス（粗さ）の観察がある一
方、これまで以上に微小なウェハ上の異物形状観察の必
要性が上げられている。特にウェハ上の結晶欠陥はＳＥ
Ｍ（走査型電子顕微鏡）では試料表面と結晶欠陥部とが
同成分（シリコン）であるため、高いコントラストが得
にくく、識別が難しいということがある。その点に関し
てもプローブ顕微鏡は容易に高いコントラストもった観
察が可能である。
伴いウエ ハ表面の観察に用いられてきている。ウェハ表
面の観察として表面のラフネス（粗さ）の観察がある一
方、これまで以上に微小なウェハ上の異物形状観察の必
要性が上げられている。特にウェハ上の結晶欠陥はＳＥ
Ｍ（走査型電子顕微鏡）では試料表面と結晶欠陥部とが
同成分（シリコン）であるため、高いコントラストが得
にくく、識別が難しいということがある。その点に関し
てもプローブ顕微鏡は容易に高いコントラストもった観
察が可能である。
【０００８】一方、広いウェハ表面からサブミクロンの
微小な異物の位置を検出する装置としてレーザ光を利用
した異物検査装置がある。また、異物検査装置により得
たウェハ表面上の異物の位置情報をプローブ顕微鏡側の
ステージ座標上に移植する手段として、コンピュータを
用いて異物検査装置とプローブ顕微鏡のステージ座標を
リンクした後、異物や欠陥が存在するであろう試料表面
の周辺にレーザ光を照射し、異物や欠陥により発生する
散乱光をＣＣＤカメラを組み込んだ光学顕微鏡系を用い
て検出し位置補正を行う方法がある。（特平開０８ー２
９３５４）
微小な異物の位置を検出する装置としてレーザ光を利用
した異物検査装置がある。また、異物検査装置により得
たウェハ表面上の異物の位置情報をプローブ顕微鏡側の
ステージ座標上に移植する手段として、コンピュータを
用いて異物検査装置とプローブ顕微鏡のステージ座標を
リンクした後、異物や欠陥が存在するであろう試料表面
の周辺にレーザ光を照射し、異物や欠陥により発生する
散乱光をＣＣＤカメラを組み込んだ光学顕微鏡系を用い
て検出し位置補正を行う方法がある。（特平開０８ー２
９３５４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】試料表面にレーザ光を
照射し異物にレーザ光があたることで散乱した像をＣＣ
Ｄカメラを組み込んだ光学顕微鏡系を用いて確認し位置
補正を行う方法において、試料表面、主にウェハ表面に
おいて、ウェハ上に何らかのパターンが形成されていな
いものに関してはビ−ム光に対し異物のみが散乱するの
で問題ないが、何らかのパターンが形成されているとパ
ターンに散乱がおこり、異物とパターンによる散乱光の
識別が難しくなる。
照射し異物にレーザ光があたることで散乱した像をＣＣ
Ｄカメラを組み込んだ光学顕微鏡系を用いて確認し位置
補正を行う方法において、試料表面、主にウェハ表面に
おいて、ウェハ上に何らかのパターンが形成されていな
いものに関してはビ−ム光に対し異物のみが散乱するの
で問題ないが、何らかのパターンが形成されているとパ
ターンに散乱がおこり、異物とパターンによる散乱光の
識別が難しくなる。
【００１０】そこで、本発明は、たとえウェハ上にパタ
ーンがあったとしてレーザ光照射時の散乱光において、
パターンに寄る散乱光のみを限りなく弱くし、異物によ
る散乱光を減衰させずに検出する手段を構成し、異物の
位置を容易に検出可能とした手段を有する構成のプロ−
ブ顕微鏡の提供を目的とするものである。
ーンがあったとしてレーザ光照射時の散乱光において、
パターンに寄る散乱光のみを限りなく弱くし、異物によ
る散乱光を減衰させずに検出する手段を構成し、異物の
位置を容易に検出可能とした手段を有する構成のプロ−
ブ顕微鏡の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記レーザー
光照射系側と上記光学顕微鏡側に偏光素子を組み込む構
成にすることでパターンによる散乱光成分を減少させる
と共に、上記光学顕微鏡系において上記光学顕微鏡系に
より得られた像をＣＣＤカメラと低光度でも観察可能な
高感度のＣＣＤカメラの２種類で観察できるようにした
ものである。
光照射系側と上記光学顕微鏡側に偏光素子を組み込む構
成にすることでパターンによる散乱光成分を減少させる
と共に、上記光学顕微鏡系において上記光学顕微鏡系に
より得られた像をＣＣＤカメラと低光度でも観察可能な
高感度のＣＣＤカメラの２種類で観察できるようにした
ものである。
【００１２】［作用］
この発明は、上記の手段を講じることにより成されたも
のであるウェハ上のパターンはある一定方向に形成され
ているために、一定の偏光をもつレーザ光に対して散乱
状態が一定となり、偏光の方向も一定として散乱する、
そのため、散乱画像を観察する側である上記光学顕微鏡
側にパターンによる散乱光とは散乱方向の異なる偏光素
子を組み込むことでパターンによる散乱光を減少させる
ことができる。一方、異物には、際だった方向性がない
ため、異物による散乱光には偏光成分はあまり含まれな
い、そのため、異物による散乱光は、光学顕微鏡側に設
けた偏光素子の影響をあまり受けない。そのため、異物
による散乱画像のみを確認しやすくできる。これによ
り、サブミクロンレベルの異物位置の確認がパターン形
成状態のウェハ上でも可能になり、プローブ顕微鏡での
観察ができるようになる。また、ＣＣＤカメラと低光度
でも観察可能な高感度のＣＣＤカメラとの２種類のＣＣ
Ｄカメラを、観察対象の光強度に対して使い分けること
により、種々の状況下において、異物の位置を容易に検
出することができる。
のであるウェハ上のパターンはある一定方向に形成され
ているために、一定の偏光をもつレーザ光に対して散乱
状態が一定となり、偏光の方向も一定として散乱する、
そのため、散乱画像を観察する側である上記光学顕微鏡
側にパターンによる散乱光とは散乱方向の異なる偏光素
子を組み込むことでパターンによる散乱光を減少させる
ことができる。一方、異物には、際だった方向性がない
ため、異物による散乱光には偏光成分はあまり含まれな
い、そのため、異物による散乱光は、光学顕微鏡側に設
けた偏光素子の影響をあまり受けない。そのため、異物
による散乱画像のみを確認しやすくできる。これによ
り、サブミクロンレベルの異物位置の確認がパターン形
成状態のウェハ上でも可能になり、プローブ顕微鏡での
観察ができるようになる。また、ＣＣＤカメラと低光度
でも観察可能な高感度のＣＣＤカメラとの２種類のＣＣ
Ｄカメラを、観察対象の光強度に対して使い分けること
により、種々の状況下において、異物の位置を容易に検
出することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、試料と試料から受ける
原子間力等の物理量を検出する機構を３次元的に相対運
動させる、粗い位置決め的な粗動機構及び微細な位置決
め的な微動機構と、上記試料と上記原子間力等の物理量
を検出する機構間を一定の距離に保つ制御手段と、設置
環境からくる装置への振動伝達を低減させる除振機構
と、装置全体を制御する制御部及びコンピュータを有し
た構成からなり、上記試料表面にビ−ム光を照射するビ
−ム光照射系と上記試料表面を観察する光学顕微鏡系を
有し、上記試料上にある異物が照射されたビ−ム光によ
り散乱することで上記光学顕微鏡系で位置を確認しえる
機能を有した、試料表面形状および状態を観察するプロ
−ブ顕微鏡において、上記ビ−ム光照射系側あるいは上
記光学顕微鏡側に偏光素子を組み込み可能な構成を有し
ているものである。
原子間力等の物理量を検出する機構を３次元的に相対運
動させる、粗い位置決め的な粗動機構及び微細な位置決
め的な微動機構と、上記試料と上記原子間力等の物理量
を検出する機構間を一定の距離に保つ制御手段と、設置
環境からくる装置への振動伝達を低減させる除振機構
と、装置全体を制御する制御部及びコンピュータを有し
た構成からなり、上記試料表面にビ−ム光を照射するビ
−ム光照射系と上記試料表面を観察する光学顕微鏡系を
有し、上記試料上にある異物が照射されたビ−ム光によ
り散乱することで上記光学顕微鏡系で位置を確認しえる
機能を有した、試料表面形状および状態を観察するプロ
−ブ顕微鏡において、上記ビ−ム光照射系側あるいは上
記光学顕微鏡側に偏光素子を組み込み可能な構成を有し
ているものである。
【００１４】上記異物が照射されたビ−ム光により散乱
することで上記光学顕微鏡系で位置を確認しえる機能を
有した、試料表面形状および状態を観察するプロ−ブ顕
微鏡において、上記光学顕微鏡側のみに偏光素子を組み
込み可能な構成を有していても良い。また、上記光学顕
微鏡側に組み込まれる上記偏光素子を、照射するビ−ム
光の偏光とほぼ直交する偏光（照射ビーム光がＰ、もし
くはＳ偏光の場合、ＳもしくはＰの方向）に設置するこ
とが望ましい。
することで上記光学顕微鏡系で位置を確認しえる機能を
有した、試料表面形状および状態を観察するプロ−ブ顕
微鏡において、上記光学顕微鏡側のみに偏光素子を組み
込み可能な構成を有していても良い。また、上記光学顕
微鏡側に組み込まれる上記偏光素子を、照射するビ−ム
光の偏光とほぼ直交する偏光（照射ビーム光がＰ、もし
くはＳ偏光の場合、ＳもしくはＰの方向）に設置するこ
とが望ましい。
【００１５】例えば、上記ビ−ム光照射系側あるいは上
記光学顕微鏡側に組み込まれる上記偏光素子を、互いに
ビーム光の偏光とほぼ直交する偏光（照射ビーム光が
Ｐ、もしくはＳ偏光の場合、ＳもしくはＰ）の方向に設
置する。又、上記ビ−ム光照射系側及び上記光学顕微鏡
側の両方に各々に上記偏光素子を組み込みそれらを、互
いにほぼ直交する偏光方向に設置する。
記光学顕微鏡側に組み込まれる上記偏光素子を、互いに
ビーム光の偏光とほぼ直交する偏光（照射ビーム光が
Ｐ、もしくはＳ偏光の場合、ＳもしくはＰ）の方向に設
置する。又、上記ビ−ム光照射系側及び上記光学顕微鏡
側の両方に各々に上記偏光素子を組み込みそれらを、互
いにほぼ直交する偏光方向に設置する。
【００１６】また、上記偏光素子が上記光学顕微鏡系に
おいて対物レンズ直前に及び上記ビ−ム光照射系側にお
いてはビ−ム光照射後に設けられた構成を有している。
また、上記偏光素子が上記光学顕微鏡系において対物レ
ンズ以降に及び上記ビ−ム光照射系側においてはビ−ム
光照射後に設けられた構成を有している。また、上記光
学顕微鏡系において上記光学顕微鏡系により得られた像
をＣＣＤカメラと低光度でも観察可能は高感度のＣＣＤ
カメラの２種類で観察できる構成を有している。
おいて対物レンズ直前に及び上記ビ−ム光照射系側にお
いてはビ−ム光照射後に設けられた構成を有している。
また、上記偏光素子が上記光学顕微鏡系において対物レ
ンズ以降に及び上記ビ−ム光照射系側においてはビ−ム
光照射後に設けられた構成を有している。また、上記光
学顕微鏡系において上記光学顕微鏡系により得られた像
をＣＣＤカメラと低光度でも観察可能は高感度のＣＣＤ
カメラの２種類で観察できる構成を有している。
【００１７】また、上記ビ−ム光照射系側及び上記光学
顕微鏡側に組み込まれる上記偏光素子において、少なく
とも一方または両方がビ−ム光光路上または光学顕微鏡
光路上に出し入れ可能な構成を有する機構を設けてな
る。また、上記ビ−ム光照射系に光ファイバを用いてビ
ーム発振器からでるビーム光を導く手段を設けるとよ
い。
顕微鏡側に組み込まれる上記偏光素子において、少なく
とも一方または両方がビ−ム光光路上または光学顕微鏡
光路上に出し入れ可能な構成を有する機構を設けてな
る。また、上記ビ−ム光照射系に光ファイバを用いてビ
ーム発振器からでるビーム光を導く手段を設けるとよ
い。
【００１８】また、上記ビ−ム光照射系に鏡等の光学部
品を用いてビーム発振器からでるビーム光を導く手段を
設けてもよい。さらに、上記ビ−ム光照射系のビ−ム光
が上記試料表面に対し入射角が３０°以下で入射可能な
構成を有するとよい。
品を用いてビーム発振器からでるビーム光を導く手段を
設けてもよい。さらに、上記ビ−ム光照射系のビ−ム光
が上記試料表面に対し入射角が３０°以下で入射可能な
構成を有するとよい。
【００１９】
【実施例】以下、図面に基づき実施例について説明して
いく。
いく。
【００２０】図１及び図２は、本発明の概念図を示した
ものである。試料１が試料ホルダ２を介して、三次元動
作ステージ３、４、５に搭載され試料１表面にレーザ発
振器６から発したレーザ光が偏光素子７を介して、また
は、直接に照射される様になっており、試料１表面上の
異物により散乱した散乱光を試料に入射したレーザ光の
偏光方向とほぼ直交する方向に配した偏光素子８を介し
て、光学顕微鏡９に搭載されたＣＣＤカメラ１０を介し
てモニタ１１上に表示する構成になっている。ビ−ム光
を試料１表面上へ照射するまで持っていく方法としてレ
ーザ光を光ファイバー１２を用いる方法と鏡１３等の光
学部品を用いる方法がある。
ものである。試料１が試料ホルダ２を介して、三次元動
作ステージ３、４、５に搭載され試料１表面にレーザ発
振器６から発したレーザ光が偏光素子７を介して、また
は、直接に照射される様になっており、試料１表面上の
異物により散乱した散乱光を試料に入射したレーザ光の
偏光方向とほぼ直交する方向に配した偏光素子８を介し
て、光学顕微鏡９に搭載されたＣＣＤカメラ１０を介し
てモニタ１１上に表示する構成になっている。ビ−ム光
を試料１表面上へ照射するまで持っていく方法としてレ
ーザ光を光ファイバー１２を用いる方法と鏡１３等の光
学部品を用いる方法がある。
【００２１】また、光学顕微鏡９の対物レンズ１４の倍
率が高いものに関しては、試料１表面と対物レンズ１４
間の距離が十分とれない場合には、便宜上、偏光素子８
を対物レンズ１４の後に構成する。
率が高いものに関しては、試料１表面と対物レンズ１４
間の距離が十分とれない場合には、便宜上、偏光素子８
を対物レンズ１４の後に構成する。
【００２２】図３は、前記概念の構成を搭載したプロー
ブ顕微鏡ユニット部の構成を示した図であり、定盤２１
上にプローブ顕微鏡の検出部等の要素部品が構成してあ
る。三次元動作用ステージとして図面上、左右方向に動
作つまりＸ軸方向用のＸ軸ステージ３、図面上、前後方
向に動作つまりＹ軸方向用のＹ軸ステージ４、図面上、
上下前後方向に動作つまりＺ軸方向用のＺ軸ステージ５
及び支持アーム２２が定盤２１上に固定されている。前
記Ｚステージ５上には試料ホルダ２を介して試料１が固
定されている。ウェハの場合、試料固定は真空吸着によ
り行われる。試料１の相対する位置には前記試料１の表
面状態を検出する検出部２３があり、微動機構２４に固
定されている。微動機構２４は電圧を印可することによ
り変形する圧電素子により構成され、前記試料１表面に
対し三次元に検出部２３を移動させるものである。本実
施例においては、検出部２３は前記試料１表面から受け
る原子間力や磁気力と言った物理的力を受け変形する非
常に小さいバネ要素の変位を光学的に検出する構成のも
のが用いられている。いわゆる、レーザー光をばね要素
に照射しその反射光の位置ずれを光検出素子で検出して
変位信号とする、光てこ方式を小型に構成したものであ
る。微動機構２４は前記支持アーム２２に固定されてい
る。
ブ顕微鏡ユニット部の構成を示した図であり、定盤２１
上にプローブ顕微鏡の検出部等の要素部品が構成してあ
る。三次元動作用ステージとして図面上、左右方向に動
作つまりＸ軸方向用のＸ軸ステージ３、図面上、前後方
向に動作つまりＹ軸方向用のＹ軸ステージ４、図面上、
上下前後方向に動作つまりＺ軸方向用のＺ軸ステージ５
及び支持アーム２２が定盤２１上に固定されている。前
記Ｚステージ５上には試料ホルダ２を介して試料１が固
定されている。ウェハの場合、試料固定は真空吸着によ
り行われる。試料１の相対する位置には前記試料１の表
面状態を検出する検出部２３があり、微動機構２４に固
定されている。微動機構２４は電圧を印可することによ
り変形する圧電素子により構成され、前記試料１表面に
対し三次元に検出部２３を移動させるものである。本実
施例においては、検出部２３は前記試料１表面から受け
る原子間力や磁気力と言った物理的力を受け変形する非
常に小さいバネ要素の変位を光学的に検出する構成のも
のが用いられている。いわゆる、レーザー光をばね要素
に照射しその反射光の位置ずれを光検出素子で検出して
変位信号とする、光てこ方式を小型に構成したものであ
る。微動機構２４は前記支持アーム２２に固定されてい
る。
【００２３】また、微動機構２４のＹ軸方向の位置に数
個の対物レンズ２５を有する光学顕微鏡９が構成されて
おり、対物レンズ２５は電動のレボルバに固定されてい
る。これにより、光学顕微鏡９の倍率を変えることがで
きる。光学顕微鏡９の像は高感度ＣＣＤカメラ１０また
は、ＣＣＤカメラ２６介してモニタ１１上に写し出され
る。二台のＣＣＤカメラは観察対象の光強度に対して使
い分けるようになっている。光学顕微鏡９で見た試料位
置と前記検出部２３間の機械構成（配置）上からくる位
置ずれ量は事前に同一の標準試料を用いて測定すること
で算出し、システムに登録することで、三次元ステージ
３、４、５を用いて光学顕微鏡９で見た位置と同じ位置
で検出部２３を用いて検出ができる様になっている。
尚、この方法についての基本的考え方は特開平３−４０
３５６に記載されてある。
個の対物レンズ２５を有する光学顕微鏡９が構成されて
おり、対物レンズ２５は電動のレボルバに固定されてい
る。これにより、光学顕微鏡９の倍率を変えることがで
きる。光学顕微鏡９の像は高感度ＣＣＤカメラ１０また
は、ＣＣＤカメラ２６介してモニタ１１上に写し出され
る。二台のＣＣＤカメラは観察対象の光強度に対して使
い分けるようになっている。光学顕微鏡９で見た試料位
置と前記検出部２３間の機械構成（配置）上からくる位
置ずれ量は事前に同一の標準試料を用いて測定すること
で算出し、システムに登録することで、三次元ステージ
３、４、５を用いて光学顕微鏡９で見た位置と同じ位置
で検出部２３を用いて検出ができる様になっている。
尚、この方法についての基本的考え方は特開平３−４０
３５６に記載されてある。
【００２４】そして、先に示した要素部品の全てが除振
機構２７の定盤２８上に直接もしくは、ゴム等の弾性材
を介して構成されている。弾性材は高周波の振動成分を
プロ−ブ顕微鏡ユニット部に伝えない様にする機能があ
る。また、前記要素部品が防音カバー２９で覆われた構
成になっている。防音カバー２９はプローブ顕微鏡観察
する際、外部からの騒音によるノイズを軽減させる機能
と光学顕微鏡回りを暗くし散乱光をより確認しやすくさ
せる機能を有している。
機構２７の定盤２８上に直接もしくは、ゴム等の弾性材
を介して構成されている。弾性材は高周波の振動成分を
プロ−ブ顕微鏡ユニット部に伝えない様にする機能があ
る。また、前記要素部品が防音カバー２９で覆われた構
成になっている。防音カバー２９はプローブ顕微鏡観察
する際、外部からの騒音によるノイズを軽減させる機能
と光学顕微鏡回りを暗くし散乱光をより確認しやすくさ
せる機能を有している。
【００２５】本実施例では、波長４８８ｎｍ相当のアル
ゴンレーザ光及び５４０ｎｍ相当のグリーンレーザ光を
用いた。そして、ミラー部品を用いたタイプと光ファイ
バーを用いたタイプで試料１表面上にレーザ光を照射さ
せた。照射方向は試料１表面に形成されたパターン線に
対し面内方向で４５°±４５°で照射した。また、試料
１表面に対し入射角が約４０°〜５°となる配置で照射
可能な構成にした。
ゴンレーザ光及び５４０ｎｍ相当のグリーンレーザ光を
用いた。そして、ミラー部品を用いたタイプと光ファイ
バーを用いたタイプで試料１表面上にレーザ光を照射さ
せた。照射方向は試料１表面に形成されたパターン線に
対し面内方向で４５°±４５°で照射した。また、試料
１表面に対し入射角が約４０°〜５°となる配置で照射
可能な構成にした。
【００２６】また、偏光素子８を構成上対物レンズ２５
の前に配置し、偏光素子７を介して試料１にレーザ光を
照射した。前記偏光素子は７、８は空気圧シリンダまた
は、電磁ソレノイド型の駆動機構を用いて抜き差しが外
部より制御できる構成にした。
の前に配置し、偏光素子７を介して試料１にレーザ光を
照射した。前記偏光素子は７、８は空気圧シリンダまた
は、電磁ソレノイド型の駆動機構を用いて抜き差しが外
部より制御できる構成にした。
【００２７】また、光学顕微鏡９の対物レンズ２５の倍
率が高いものに関しては、試料１表面と対物レンズ２５
間の距離が十分とれないため、便宜上、偏光素子８を対
物レンズ２５の後方に配置した。
率が高いものに関しては、試料１表面と対物レンズ２５
間の距離が十分とれないため、便宜上、偏光素子８を対
物レンズ２５の後方に配置した。
【００２８】
【発明の効果】以上示した構成にすることで、ウェハ上
のある一定方向に形成されたパターンはレーザー光を一
定の偏光方向に散乱させる。そのため、散乱光は、偏光
素子により変化し、ある方向で最小となり、ほとんど消
える。それに対し、方向性のなり異物の散乱光は偏光素
子の方向には影響されにくく、そのため、散乱光は消え
ることはない。そのため、パターン上でも異物の識別が
可能になる。これによりパターン上に存在する異物の位
置が特定しやすくなる。そして、光学顕微鏡を組み込ん
だプローブ顕微鏡を用いて容易に高感度なプローブ顕微
鏡観察可能になる。また、ＣＣＤカメラと低光度でも観
察可能な高感度のＣＣＤカメラとの２種類のＣＣＤカメ
ラが設けられ、これらを観察対象の光強度に対して使い
分けることにより、異物により生じる散乱光が大幅に異
なる強度を有する場合においても、光強度に応じて使用
することができる。
のある一定方向に形成されたパターンはレーザー光を一
定の偏光方向に散乱させる。そのため、散乱光は、偏光
素子により変化し、ある方向で最小となり、ほとんど消
える。それに対し、方向性のなり異物の散乱光は偏光素
子の方向には影響されにくく、そのため、散乱光は消え
ることはない。そのため、パターン上でも異物の識別が
可能になる。これによりパターン上に存在する異物の位
置が特定しやすくなる。そして、光学顕微鏡を組み込ん
だプローブ顕微鏡を用いて容易に高感度なプローブ顕微
鏡観察可能になる。また、ＣＣＤカメラと低光度でも観
察可能な高感度のＣＣＤカメラとの２種類のＣＣＤカメ
ラが設けられ、これらを観察対象の光強度に対して使い
分けることにより、異物により生じる散乱光が大幅に異
なる強度を有する場合においても、光強度に応じて使用
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念図を示す図である。
【図２】本発明の概念図を示す図である。
【図３】本発明の構成を搭載したプローブ顕微鏡ユニッ
ト部の構成を示した図である。
ト部の構成を示した図である。
１ 試料
２ 試料ホルダ
３、４、５ Ｘ、Ｙ、Ｚステージ
６ ビ−ム光発振器
７、８ 偏光素子
９ 光学顕微鏡
１０ 高感度ＣＣＤカメラ
１１ モニタ
１２ 光ファイバー
１３ 鏡
１４ 対物レンズ
２１ 定盤
２２ 支持アーム
２３ 検出部
２４ 微動機構
２５ 対物レンズ
２６ ＣＣＤカメラ
２７ 除振機構
２８ 除振機構定盤
２９ 防音カバー
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−29354（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−110454（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−6854（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−170522（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−174768（ＪＰ，Ａ)
特公 平７−86465（ＪＰ，Ｂ２)
藤野直彦、脇山茂，”位置決め機能付
き原子間力顕微鏡の開発”，ぶんせき,
日本，社団法人日本分析化学会，1997年
５月５日，第５号，ｐ．409−413
藤野直彦、脇山茂、大森雅司，“位置
決め機能付き原子間力顕微鏡を用いた洗
浄評価技術”，超音波ＴＥＣＨＮＯ，日
本，1997年11月15日，第９巻、第11号,
ｐ．38−43
藤野直彦、狩野勇、倉本一雄、小林淳
二、脇山茂、大森雅司，“シリコン結晶
起因表面欠陥の原子間力顕微鏡観察と生
成機構”，応用物理，日本，応用物理学
会，1997年７月10日，第66巻、第７号,
ｐ．732−734
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 13/10 - 13/24
G12B 21/20 - 21/24
G01N 21/84 - 21/958
G02B 21/00
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (11)
- 【請求項１】 試料と試料から受ける原子間力等の物理
量を検出する機構を３次元的に相対運動させる、粗い位
置決め的な粗動機構及び微細な位置決め的な微動機構
と、前記試料と前記原子間力等の物理量を検出する機構
間を一定の距離に保つ制御手段と、設置環境からくる装
置への振動伝達を低減させる除振機構と、装置全体を制
御する制御部及びコンピュータを有した構成からなり、
前記試料表面にビーム光を照射するビーム光照射系と前
記試料表面を観察する光学顕微鏡系を有し、前記試料上
にある異物が照射されたビーム光により散乱することで
前記光学顕微鏡系で位置を確認しえる機能を有した、試
料表面形状および状態を観察するプローブ顕微鏡におい
て、前記ビーム光照射系側または前記光学顕微鏡側の少
なくとも一方に偏光素子を組み込み可能な構成と、前記
光学顕微鏡系において前記光学顕微鏡系により得られた
像を低感度のＣＣＤカメラと低光度でも観察可能な高感
度のＣＣＤカメラの２種類で観察できる構成とを有して
いるプローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 前記異物が照射されたビーム光により散
乱することで前記光学顕微鏡系で位置を確認しえる機能
を有した、試料表面形状および状態を観察するプローブ
顕微鏡において、前記光学顕微鏡側のみに偏光素子を組
み込み可能な構成を有している請求項１記載のプローブ
顕微鏡。 - 【請求項３】 前記光学顕微鏡側に組み込まれる前記偏
光素子を、照射するビーム光の偏光とほぼ直交する偏光
（照射ビーム光がＰ、もしくはＳ偏光の場合、Ｓもしく
はＰ）の方向に設置したことを特徴とする請求項１また
は２に記載のプローブ顕微鏡。 - 【請求項４】 前記ビーム光照射系側あるいは前記光学
顕微鏡側に組み込まれる前記偏光素子を、互いにビーム
光の偏光とほぼ直交する偏光（照射ビーム光がＰ、もし
くはＳ偏光の場合、ＳもしくはＰ）の方向に設置したこ
とを特徴とする請求項１に記載のプローブ顕微鏡。 - 【請求項５】 前記ビーム光照射系側及び前記光学顕微
鏡側に組み込まれる前記偏光素子を、互いにほぼ直交す
る偏光方向に設置したことを特徴とする請求項１に記載
のプローブ顕微鏡。 - 【請求項６】 前記偏光素子が前記光学顕微鏡系におい
て対物レンズ直前に及び前記ビーム光照射系側において
はビーム光照射後に設けられた構成を有している請求項
１または２に記載のプローブ顕微鏡。 - 【請求項７】 前記偏光素子が前記光学顕微鏡系におい
て対物レンズ以降に及び前記ビーム光照射系側において
はビーム光照射後に設けられた構成を有している請求項
１または２に記載のプローブ顕微鏡。 - 【請求項８】 前記ビーム光照射系側及び前記光学顕微
鏡側に組み込まれる前記偏光素子において、少なくとも
一方または両方がビーム光光路上または光学顕微鏡光路
上に出し入れ可能な構成を有する機構を設けてなる請求
項１から７のいずれかに記載のプローブ顕微鏡。 - 【請求項９】 前記ビーム光照射系に光ファイバを用い
てビーム発振器からでるビーム光を導く手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプロ
ーブ顕微鏡。 - 【請求項１０】 前記ビーム光照射系に鏡等の光学部品
を用いてビーム発振器からでるビーム光を導く手段を設
けたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載
のプローブ顕微鏡。 - 【請求項１１】 前記ビーム光照射系のビーム光が前記
試料表面に対し入射角が３０°以下で入射可能な構成を
有する請求項１から１０のいずれかに記載のプローブ顕
微鏡。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP33006497A JP3361735B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 表面分析装置 |
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| US09/878,869 US6388249B2 (en) | 1997-12-01 | 2001-06-11 | Surface analyzing apparatus |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33006497A JP3361735B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 表面分析装置 |
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|---|---|
| JPH11160330A JPH11160330A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3361735B2 true JP3361735B2 (ja) | 2003-01-07 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33006497A Expired - Fee Related JP3361735B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 表面分析装置 |
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| JP2002148526A (ja) * | 2000-11-06 | 2002-05-22 | Nikon Corp | 顕微鏡装置 |
| JP2002196258A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Asahi Optical Co Ltd | ビデオ型顕微鏡 |
| JP4681153B2 (ja) * | 2001-06-19 | 2011-05-11 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | レーザ欠陥検出機能を備えた走査型電子顕微鏡におけるｃｃｄカメラ自動切替方法およびシステム |
| US6791095B2 (en) * | 2002-03-21 | 2004-09-14 | Hermes-Microvision (Taiwan) Inc. | Method and system of using a scanning electron microscope in semiconductor wafer inspection with Z-stage focus |
| US7053999B2 (en) * | 2002-03-21 | 2006-05-30 | Applied Materials, Inc. | Method and system for detecting defects |
| US6882417B2 (en) * | 2002-03-21 | 2005-04-19 | Applied Materials, Inc. | Method and system for detecting defects |
| JP2004053550A (ja) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Suruga Seiki Kk | 半導体デバイス検査装置 |
| US8057655B1 (en) * | 2004-08-20 | 2011-11-15 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Sub-micron object control arrangement and approach therefor |
| US20070171502A1 (en) * | 2004-10-19 | 2007-07-26 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Beam deflector and scanning microscope |
| JP4751617B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2011-08-17 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法及びその装置 |
| US7495231B2 (en) * | 2005-09-08 | 2009-02-24 | Agilent Technologies, Inc. | MALDI sample plate imaging workstation |
| CN101256155B (zh) * | 2007-12-18 | 2012-01-04 | 麦克奥迪实业集团有限公司 | 一种利用显微镜进行物体比较的方法及系统 |
| JP5388543B2 (ja) * | 2008-11-05 | 2014-01-15 | キヤノン株式会社 | 外観検査装置 |
| US8228216B2 (en) * | 2010-09-08 | 2012-07-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Systems and methods for data compression |
| JP2014052217A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 異物検査装置、異物検査方法 |
| JP6119784B2 (ja) * | 2015-03-17 | 2017-04-26 | 大日本印刷株式会社 | 異物検査方法 |
| CN106770156A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 厦门大学 | 一种适用于针尖增强拉曼光谱的纳米扫描台 |
| CN108872640B (zh) * | 2018-06-21 | 2020-07-28 | 清华大学 | 一种用于压电力显微镜的微型偏振光加载装置 |
| GB201903891D0 (en) * | 2019-03-21 | 2019-05-08 | Univ Oxford Innovation Ltd | Scattering microscopy |
| CN113030109A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-25 | 广西师范大学 | 一种用于物体表面检测的微探针系统 |
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|---|---|---|---|---|
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- 1997-12-01 JP JP33006497A patent/JP3361735B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-30 US US09/201,182 patent/US6259093B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-06-11 US US09/878,869 patent/US6388249B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (3)
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|---|
| 藤野直彦、狩野勇、倉本一雄、小林淳二、脇山茂、大森雅司，"シリコン結晶起因表面欠陥の原子間力顕微鏡観察と生成機構"，応用物理，日本，応用物理学会，１９９７年７月１０日，第６６巻、第７号，ｐ．７３２−７３４ |
| 藤野直彦、脇山茂，"位置決め機能付き原子間力顕微鏡の開発"，ぶんせき，日本，社団法人日本分析化学会，１９９７年５月５日，第５号，ｐ．４０９−４１３ |
| 藤野直彦、脇山茂、大森雅司，"位置決め機能付き原子間力顕微鏡を用いた洗浄評価技術"，超音波ＴＥＣＨＮＯ，日本，１９９７年１１月１５日，第９巻、第１１号，ｐ．３８−４３ |
Also Published As
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|---|---|
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| JPH11160330A (ja) | 1999-06-18 |
| US20010048076A1 (en) | 2001-12-06 |
| US6259093B1 (en) | 2001-07-10 |
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