JPH01221850A - 赤外線散乱顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、例えば半導体ウェハ等の試料内に介在する結
晶欠陥を、赤外線レーザビームを用いて観察する赤外線
散乱顕微鏡に関する。

（ロ）従来の技術 赤外線レーザビームを用いて試料内に介在する結晶欠陥
を観察する装置は、例えば第７図に示すように、コンデ
ンサレンズ２８によって細く絞った赤外線レーザビーム
ＩＲを試料台５上の試料４の側面方向から試料内に照射
し、試料内に介在する微少析出物等の散乱体によって散
乱する光を、試料４の上方に設けた赤外線ＴＶカメラ６
の受光面に赤外線顕微鏡８を用いて結像し、赤外線ＴＶ
左カメラが出力する信号をＣＰＯ２３に取込み、メモリ
２４に蓄積していた。そして、観察終了後に画像処理を
行いその結果をＣＲＴＩＩに出方することによって散乱
光の像を表示していた。（守矢−男：「レーザトモグラ
フィによる結晶欠陥の観察」応用物理５５　（１９８６
）５４２）（ハ）解決すべき課題 以上のような従来の赤外線散乱顕微鏡では、赤外線レー
ザビームを試料４の側面方向から試料内に照射するので
、第２図のように試料表面に傷があると表面近くの微少
析出物等の散乱体Ｐ１にレーザビームが届がず、試料表
面の深さ数ミクロンの領域を観察することができない、
また、レーザビーム径より浅い所を観察しようとすると
、レーザビームが試料のエツジで散乱され、内部にレー
ザビームが届がない、ところが半導体ウェハ等は鏡面研
磨された力［ＩＩ面のごく浅い領域が最も重要である。

（ニ）課題を解決するための手段 以上の課題を解決するため本発明においては、赤外線レ
ーザビームを試料表面上から試料表面に対して斜めに入
射させるようにした。

さらに、赤外線レーザビームを試料表面上から試料表面
に対して全反射する角度で照射する手段と、試料により
散乱された赤外光を検出する第１の検出器と、試料を透
過しない波長のレーザビームを試料表面上から試料表面
に照射する手段と、試料により散乱されたこの試料を透
過しない波長の光を検出する第２の検出器と、レーザビ
ーム照射位置が試料表面上を走査するようにレーザビー
ムと試料とを相対的に移動させる手段と、この移動手段
による走査に対応して第１及び第２の検出器の出力を蓄
積する第１及び第２の画像メモリと、これら第１及び第
２の画像メモリの内容の差を演算し、得られた差の画像
を表示するデータ処理部とを設けた。

（ホ）作用 赤外線レーザビームを試料表面上から試料表面に対して
斜めに入射させることにより表面近くの微少析出物等に
レーザビームが照射され、その散乱像を観察することが
できる。

また赤外線レーザビームを全反射する角度で照射すると
、赤外線は試料表面下数ミクロンまでしか進入せず極浅
い部分のみの散乱像が得られる。

さらに試料を透過しない波長のレーザビームを試料表面
上から試料表面に照射して散乱像を観察すると、試料表
面の傷の像が得られ、これを上の散乱像から引くと、試
料表面の傷による影響を除去できる。

（へ）実施例 第１図は本発明の第一の実施例を示す構成図である。赤
外線レーザ１（例えば波長１０ミクロンのＣＯ２レーザ
）からの赤外線レーザビームＩ［は反射ミラー２，３に
よって試料台５上の試料４の上から試料表面に対して斜
めに入射する。赤外線レーザビームＩＲは試料表面で第
３図に示すように屈折して進み、試料内に不純物の塊Ｐ
Ｌ、Ｐ２があると散乱光ＳＬ、Ｓ２を生じる。これを赤
外線顕微鏡８の対物レンズ７で集光して赤外線ＴＶ左カ
メラの赤外線検出器９で検出し、ＴＶモニター１１に表
示する０反射ミラー３は赤外線レーザビームＩＲの試料
入射角度調節の役目をしている。また試料台５を移動し
てレーザビーム入射位置を調節できる。焦点調節機構１
２は赤外線顕微鏡８及び赤外線ＴＶ左カメラを上下して
赤外線検出器９の位置に結像するように焦点をあわせる
ためのものである。

また赤外線レーザビームを全反射する角度で照射すると
、第４図に示すように赤外線は試料表面下数ミクロンま
でしか進入せず、極浅い部分にある不純物の塊Ｐ１のみ
からの散乱光の像が得られる。

第５図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。赤
外線レーザ１からの赤外線レーザビームＩＲは可視レー
ザ１６（例えば波長６３３ナノメータのＨｅＮｅレーザ
）からのレーザビームとフィルター１７で加え合わさっ
て試料台５上の試料４の上から試料表面に対して入射角
θで入射し、全反射する０反射・散乱光はフィルター１
８で赤外光と可視光に分けられて、赤外線レーザビーム
の反射光はレーザートラップ１９に捕えられ、散乱光だ
けがレンズ２６で集束して赤外光検出器２１で検出され
る。他方、可視レーザビームの反射光はレーザートラッ
プ２０に捕えられ、散乱光だけがレンズ２７で集束して
可視光検出器２２で検出される。試料４はサンプル走査
ステージ１５によって水平方向（ｘ、ｙ方向）に走査さ
れ、赤外光検出器２１の出力信号と可視光検出器２２の
出力信号は共にＣＰＵ２３に取込まれ、メモリ２４に別
々に蓄積されて赤外光散乱像及び可視光散乱像が形成さ
れる。これら赤外光散乱像及び可視光散乱像は夫々、試
料表面の傷と表面近くの結晶欠陥の合成像及び試料表面
の傷の像となっており、前者から後者を差引くことによ
って表面近くの結晶欠陥のみの画像を得る（第６図参照
）、ただし可視光散乱像は赤外光散乱像より空間分解能
が高いので、画像処理によりややぼやかした像をつくり
、それを赤外光散乱像から差引くようにする。

こうして得られた像を画像表示装置（ＣＲＴ）１１に表
示する。

（ト）効果 本発明によると従来の赤外線散乱顕微鏡では観察できな
かった試料表面の深さ数ミクロンの領域を観察すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図は本発明の実施例を示す構成図であり、
第２図、第３図、第４図、第６図は本発明を説明するた
めの図である。第７図は従来の赤外線散乱顕微鏡の一例
を示す図である。 １・・・・・・赤外線レーザ　　４・・・・・・試料Ｉ
Ｒ・・・・・・赤外線レーザビーム ６・・・・・・赤外線ＴＶ左カメラ　１１・・・・・・
ＣＲＴ８・・・・・・赤外線顕微鏡　　２４・・・・・
・メモリ１６・・・・・・可視レーザ　２１・・・・・
・赤外光検出器２２・・・・・・可視光検出器　　２３
・・・・・・ＣＰＵ第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料内に赤外線レーザビームを照射することによ
   ってその試料中の結晶欠陥により生じる散乱光を顕微鏡
   を介して光検出器で受光し、その散乱像を観察する装置
   において、赤外線レーザビームを試料表面に対して斜め
   に入射させることを特徴とする赤外線散乱顕微鏡。
2. （２）試料内に赤外線レーザビームを照射することによ
   ってその試料中の結晶欠陥により生じる散乱光の像を観
   察する装置において、赤外線レーザビームを試料表面に
   対して全反射する角度で照射する手段と、試料により散
   乱された赤外光を検出する第１の検出器と、試料を透過
   しない波長のレーザビームを試料表面上から試料表面に
   照射する手段と、試料により散乱されたこの試料を透過
   しない波長の光を検出する第２の検出器と、レーザビー
   ム照射位置が試料表面上を走査するようにレーザビーム
   と試料とを相対的に移動させる手段と、この移動手段に
   よる走査に対応して第１及び第２の検出器の出力を蓄積
   する第１及び第２の画像メモリと、これら第１及び第２
   の画像メモリの内容の差を演算し、得られた差の画像を
   表示するデータ処理部とを有することを特徴とする赤外
   線散乱顕微鏡。