JPH0375548A - Crystal-defect inspecting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
この発明は、X線を利用した結晶欠陥検査装置、特にX
線回折顕微法と同様の画像をX線用カメラによって得る
ものに関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention relates to a crystal defect inspection device using X-rays, especially an X-ray
This invention relates to obtaining images using an X-ray camera similar to the line diffraction microscopy method.
[従来の技術]
近年のLSI、VLSIに見られるように素子の集積化
、微細化はその高度化が進んでおり、半導体材料に求め
られる完全性もますます高度化している。そこで、半導
体結晶部の格子欠陥をいかに制御するかが非常に重要な
問題となっており、半導体結晶欠陥の検査の重要性がま
すます大きくなっている。また、水晶、ニオブ酸リチウ
ム(Li Nb 03)などの圧電結晶の利用も電子工
学にとって不可欠なものとなっており、これらの結晶欠
陥検査も非常に重要なものとなってきている。[Prior Art] As seen in recent LSIs and VLSIs, the integration and miniaturization of elements are becoming more sophisticated, and the perfection required of semiconductor materials is also becoming more sophisticated. Therefore, how to control lattice defects in semiconductor crystal parts has become a very important issue, and the importance of inspecting semiconductor crystal defects is becoming more and more important. Furthermore, the use of piezoelectric crystals such as quartz and lithium niobate (LiNb 03) has become essential for electronics, and inspection of defects in these crystals has also become very important.
このような電子工学用結晶の内部欠陥を検査するものと
して、従来から種々のものが提案されているが、その中
で最も基本的、かつ精度の高いものとしてX線回折顕微
法が知られている。Various methods have been proposed to inspect internal defects in crystals for electronics, but X-ray diffraction microscopy is known as the most basic and highly accurate method. There is.
このX線回折顕微法は、第2図に示すようにX線源10
から放射されたX線を第1スリツト12及び第2スリツ
ト14によって微小幅の平行ビームとし試料16に照射
する。試料16によってブラッグ角方向に回折されたX
線は、第3スリツト18を通り写真乾板20などのX線
検出器に直角に入射する。ここで、試料16と写真乾板
20は同期して同じ方向に往復運動する。そこで、この
往復運動を繰り返すことによってX線を写真乾板20上
に積算でき、試料16の広い範囲にわたって鮮明な回折
像を得ることができる。This X-ray diffraction microscopy method uses an X-ray source 10 as shown in FIG.
The first slit 12 and the second slit 14 convert the X-rays emitted from the X-rays into parallel beams with a minute width and irradiate the sample 16 with the X-rays. X diffracted by sample 16 in the Bragg angle direction
The rays pass through the third slit 18 and enter an X-ray detector, such as a photographic plate 20, at right angles. Here, the sample 16 and the photographic plate 20 synchronously reciprocate in the same direction. Therefore, by repeating this reciprocating motion, X-rays can be accumulated on the photographic plate 20, and a clear diffraction image can be obtained over a wide range of the sample 16.
なお、この往復運動は、X線の時間的変動による露出ム
ラを平均化しながら、露出時間を稼いでいるものであり
、X線出力が安定している場合には不要である。Note that this reciprocating movement buys exposure time while averaging exposure unevenness due to temporal fluctuations in X-rays, and is unnecessary when the X-ray output is stable.
[発明が解決しようとする課題]
上述のようなX線回折顕微法によれば、高解像度のX線
回折像が得られるため、電子工学結晶の格子欠陥の形、
種類ならびに位置に関する情報などを知ることができる
。しかし、このX線回折顕微法においては、写真乾板用
いる場合が多いため、これを現像、焼き付けする必要が
あり、更に高解像写真乾板は原理的に低感度であるため
検査結果を得るまでには長時間を要するという問題点が
あった。すなわち、十分な解像度を有する写真を得るた
めには、10時間以上もの長時間を要する等という問題
点があった。[Problems to be Solved by the Invention] According to the above-mentioned X-ray diffraction microscopy method, a high-resolution X-ray diffraction image can be obtained, so that the shape of lattice defects in electronic crystals,
You can find out information about the type and location. However, this X-ray diffraction microscopy method often uses a photographic plate, which must be developed and printed.Furthermore, high-resolution photographic plates have low sensitivity in principle, so it takes a long time to obtain test results. The problem was that it took a long time. That is, there is a problem in that it takes a long time of 10 hours or more to obtain a photograph with sufficient resolution.
この発明は、上述のような問題点を解決することを課題
として為されたものであり、結晶のX線回折像を効率よ
く、高精度で検出できる結晶欠陥検査装置を提供するこ
とを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a crystal defect inspection device that can efficiently and accurately detect X-ray diffraction images of crystals. do.
[課題を解決するための手段]
この発明に係る結晶欠陥検査装置は、X線を試料に照射
するためのX線源と、このX線を微小幅の平行ビームに
規制するスリットと、試料を通過したX線を受け複数の
水平ラインの電気信号として出力するX線用カメラと、
このX線用カメラから出力される所定の複数走査ライン
の電気信号を所定数の画素毎のデジタル信号とするサン
プリング手段と、所定の複数回のサンプリング毎に上記
X線用カメラの視野の所定走査ライン分ずつ試料を間欠
的に移動させる移動手段と、静止中の複数回のサンプリ
ングによって得たデジタル信号を各画素毎に積算すると
ともに、移動後の各画素毎のデジタル信号を試料の位置
と対応させて積算する積算手段と、この積算結果を試料
の位置毎の画像として表示するモニタとを有し、試料の
X線像を複数回の積算値を用いて鮮明な画像としてモニ
タ表示することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A crystal defect inspection apparatus according to the present invention includes an X-ray source for irradiating a sample with X-rays, a slit for regulating the X-rays into a parallel beam of minute width, and a slit for irradiating the sample with X-rays. an X-ray camera that receives the passing X-rays and outputs them as electrical signals on multiple horizontal lines;
sampling means for converting electrical signals of a predetermined plurality of scanning lines outputted from the X-ray camera into digital signals for each predetermined number of pixels; A moving means that moves the sample intermittently line by line, and digital signals obtained by sampling multiple times while stationary are integrated for each pixel, and the digital signal for each pixel after movement is correlated with the position of the sample. and a monitor that displays the integration results as an image for each position of the sample, and is capable of displaying the X-ray image of the sample as a clear image on the monitor using the integrated values of multiple times. Features.
[作用]
X線源より照射されたX線は微小幅の平行ビームとして
試料を通過するが、透過X線は遮蔽板で止められ、X線
用カメラには照射されない。そして、この試料で回折し
たX線はX線用カメラに入射し、このX線用カメラは入
射X線に応じた走査線毎の電気信号を出力する。X線用
カメラから出力された電気信号は所定数の画素毎のデジ
タル信号としてサンプリングされこのサンプリングに同
期して試料が移動される。[Operation] X-rays emitted from the X-ray source pass through the sample as a narrow parallel beam, but the transmitted X-rays are stopped by a shielding plate and are not irradiated to the X-ray camera. Then, the X-rays diffracted by this sample are incident on an X-ray camera, and this X-ray camera outputs an electrical signal for each scanning line according to the incident X-rays. The electrical signal output from the X-ray camera is sampled as a digital signal for each predetermined number of pixels, and the sample is moved in synchronization with this sampling.
ここで、この試料の移動は、所定の微小量ずつ行われ、
移動前と移動後におけるデータは試料の同一位置からの
回折X線に対し重複する。このように静止中の複数回の
サンプリング及び移動前と移動後のデータの積算によっ
て、所定の複数回の積算値として試料の欠陥分布を示す
鮮明な試料のX線像を得ることができる。Here, the sample is moved by a predetermined minute amount,
The data before and after the movement overlap for diffracted X-rays from the same position on the sample. In this manner, by performing multiple samplings while stationary and integrating data before and after movement, a clear X-ray image of the sample showing the defect distribution of the sample can be obtained as a predetermined integrated value of multiple times.
[実施例]
この発明の1実施例に係る結晶欠陥検査装置について図
面に基づいて説明する。[Example] A crystal defect inspection apparatus according to an example of the present invention will be described based on the drawings.
X線源10は、微小焦点X線管などが採用され、例えば
管電圧60kV、2.OkWのものが50kV、管電流
数10mA程度の下で使用される。The X-ray source 10 employs a microfocus X-ray tube, for example, with a tube voltage of 60 kV, 2. The kW type is used at 50kV and tube current of about 10mA.
そして、このX線源10から放射されたX線は、第1ス
リツト12、第2スリツト14を介し試料16に入射す
る。試料16によってブラッグ角方向に反射したX線は
第3スリツト18を介し、X線に対し感度のあるX線用
カメラ(X線ビジコン)30に入射する。ここで、この
例ではX線用カメラ30として水平方向512画素、垂
直方向512ラインのものが採用されている。そして、
このX線用カメラ30からの電気信号は画像処理装置3
2に入力される。The X-rays emitted from this X-ray source 10 enter the sample 16 through the first slit 12 and the second slit 14. The X-rays reflected in the Bragg angle direction by the sample 16 pass through the third slit 18 and enter an X-ray camera (X-ray vidicon) 30 that is sensitive to X-rays. In this example, the X-ray camera 30 has 512 pixels in the horizontal direction and 512 lines in the vertical direction. and,
The electrical signal from this X-ray camera 30 is transmitted to the image processing device 3.
2 is input.
この画像処理部32はサンプリング部34及びコントロ
ーラ部36からなっている。そして、X線用カメラ30
から出力される信号はこのサンプリング部34において
デジタル信号として順次メモリに書き込まれている。す
なわち、X線用カメラ30から入力される5 12X5
12の画素に対応する信号はデジタル信号として、それ
ぞれサンプリング部34内の第1のメモリに記憶される
。The image processing section 32 includes a sampling section 34 and a controller section 36. And an X-ray camera 30
The signals output from the sampling section 34 are sequentially written into the memory as digital signals. That is, 512X5 input from the X-ray camera 30
The signals corresponding to the 12 pixels are each stored in a first memory in the sampling section 34 as digital signals.
そして、コントローラ36から入力される所定時間ごと
のフリーズ指令によって、サンプリング部34内の第1
のメモリにそのとき記憶されているデータがサンプリン
グ部34内の第2のメモリに送られる。Then, in response to a freeze command input from the controller 36 at predetermined time intervals, the first
The data currently stored in the memory is sent to the second memory in the sampling section 34.
データの人力に際しては、X線用カメラ30における5
12X512のデータのすべてが必要ではなく、入射
X線に対応する数ライン分または目的に応じては走査線
方向の一部だけが有効なものである。このため、あらか
じめ設定された走査ライン、例えば3ライン分のデータ
がサンプリング部34内の第1のメモリから第2のメモ
リに送られる。When manually inputting data, 5 in the X-ray camera 30
Not all of the 12×512 data is necessary; only a few lines corresponding to the incident X-rays or a portion in the scanning line direction is useful depending on the purpose. Therefore, data for preset scanning lines, for example, three lines, is sent from the first memory to the second memory in the sampling section 34.
このようにして、サンプリング部34の第2のメモリは
第1のメモリから送られてきたデータ、例えば1ライン
512のデータについて3ライン分のデータを加算記憶
する。この動作は、所定回数のフリーズ指令、例えば5
回分のデータが揃うまで繰り返される。そして、5回分
のデータが供給され、第2のメモリは各画素毎にデータ
を積算して内部に保持する。In this way, the second memory of the sampling section 34 adds and stores three lines of data sent from the first memory, for example, one line of data 512. This operation is performed after a predetermined number of freeze commands, e.g.
It is repeated until the data for each batch is complete. Then, data for five times is supplied, and the second memory integrates the data for each pixel and holds it internally.
このようにして所定回数のデータサンプリング、加算を
終了した場合には、コントローラ36は移動制御部38
のモータコントローラ40に対し移動指令を出力する。When data sampling and addition have been completed a predetermined number of times in this way, the controller 36 controls the movement control unit 38
A movement command is output to the motor controller 40 of.
モータコントローラ40はこの指令に基づきモータ42
を駆動することによって試料16をX線用カメラ30の
走査線幅1ライン分に相当する量だけスリット14とX
線入射方向に垂直な方向に移動する。The motor controller 40 controls the motor 42 based on this command.
By driving the sample 16, the slit 14 and the X
Move in the direction perpendicular to the direction of line incidence.
この試料16の移動によってX線用カメラ30によって
得られる3ライン分のデータは2ライン分が前回のデー
タと重複し、1ライン分のみが更新されたことになる。Due to this movement of the sample 16, two lines of data obtained by the X-ray camera 30 for three lines overlap with the previous data, and only one line is updated.
このようにして、前回の場合と同様に5回のフリーズ指
令性のデータを取り込みサンプリング部34内部の第2
メモリにこれを加算記憶する。In this way, similar to the previous case, the data of the freeze command characteristic is acquired five times, and the second
Add and store this in memory.
2ライン分の重複したデータについては、試料16の同
一の位置に対しての信号であるので、これらは対応する
メモリ上の位置に順次積算する。Since the two lines of duplicate data are signals for the same position on the sample 16, they are sequentially integrated in the corresponding memory positions.
1回の停止中のフリーズ指令によって5回、移動によっ
て3回のデータが重複するので、一つの画素に対して1
5回のデータが積算されることになる。15回積算終了
したラインのデータは、1ライン分試料16が移動した
後、新たな積算の前に、外部記憶装置に出力される。こ
のため、順次試料16を1ライン分ずつ移動することに
よって試料16全体のX線回折像をその積算値として得
ることができる。Data is duplicated 5 times due to the freeze command during one stop and 3 times due to movement, so one pixel is
Data for five times will be accumulated. The data of the line for which 15 integrations have been completed is output to an external storage device after the sample 16 has moved by one line and before new integration. Therefore, by sequentially moving the sample 16 one line at a time, an X-ray diffraction image of the entire sample 16 can be obtained as an integrated value.
このようにして得られた試料16についてのX線回折像
は、コントローラ36からの出力によりモニタ44に表
示される。また、この結果は、コントローラ36からフ
ロッピディスクやハードディスクなどの外部記憶装置4
6にも出力される。The X-ray diffraction image of the sample 16 obtained in this way is displayed on the monitor 44 by the output from the controller 36. Additionally, this result is transmitted from the controller 36 to an external storage device 4 such as a floppy disk or hard disk.
6 is also output.
また、上述の例においてはX線用カメラ30において3
ライン分の情報を得、これを5回繰り返した後1ライン
分試料16を移動した。しかし、これに限らずX線源1
0.試料16の完全性に応じてその回数などを適宜変更
することができる。In addition, in the above example, the X-ray camera 30
Information for each line was obtained, and after repeating this process five times, the sample 16 was moved for one line. However, the X-ray source 1 is not limited to this.
0. The number of times can be changed as appropriate depending on the integrity of the sample 16.
更に、モニタ44に表示する画面は積算されたデータに
ついての画面でもよいし、その時々にサンプリングして
得た3ライン分ずつのデータでもよいが、スイッチの切
り替えによってこれらの画面を適宜切り替えられるよう
にしてもよい。Further, the screen displayed on the monitor 44 may be a screen for integrated data or three lines of data sampled from time to time, but it is possible to switch between these screens as appropriate by switching a switch. You may also do so.
このような実施例においては、X線用カメラ30によっ
てデジタル信号として画像データを積算することができ
るため、X線用カメラ30が受け入れるX線の強度がか
なり小さくてもよい。このため、適切な画像を得るため
の時間が大幅に短縮できる。In such an embodiment, since the X-ray camera 30 can integrate the image data as a digital signal, the intensity of the X-rays received by the X-ray camera 30 may be quite low. Therefore, the time required to obtain an appropriate image can be significantly reduced.
更に、得られたデータはデジタルデータとして記憶され
るので回折線を得るために用いた格子面の違いによって
、必然的に生じる画面の歪みを所定の演算式によって補
正することもでき、同一寸法の画面を得ることもできる
。Furthermore, since the obtained data is stored as digital data, it is possible to correct screen distortions that inevitably occur due to differences in the lattice planes used to obtain the diffraction lines using a predetermined calculation formula. You can also get a screen.
[発明の効果]
以上説明したように、この発明に係る結晶欠陥検査装置
によれば、X線回折像をX線用カメラによ−って乾式で
(電子的に)得ることができ、画像を得るための時間も
短縮化できると共に、そのデータをデジタルデータとし
てフロッピディスクなどに記憶しておくこともできる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the crystal defect inspection apparatus according to the present invention, an X-ray diffraction image can be obtained dry (electronically) using an X-ray camera, and the image can be The time required to obtain the data can be shortened, and the data can also be stored as digital data on a floppy disk or the like.
第1図はこの発明の1実施例に係る結晶欠陥検査装置の
構成を示す構成図、
第2図は従来の結晶欠陥検査装置の構成を示す構成図で
ある。
10 ・・・ X線源
12、 14. 18 ・・・ スリット16 ・・
・ 試料
30 ・・・ X線用カメラ
32 ・・・ 画像処理部
34 ・・・ サンプリング部
36 ・・・ コントローラ
38 ・・・ 移動制御部
40 ・・・ モータコントローラ
42 ・・・ モータ
44 ・・・ モニタFIG. 1 is a block diagram showing the structure of a crystal defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the structure of a conventional crystal defect inspection apparatus. 10... X-ray sources 12, 14. 18...Slit 16...
- Sample 30 ... X-ray camera 32 ... Image processing section 34 ... Sampling section 36 ... Controller 38 ... Movement control section 40 ... Motor controller 42 ... Motor 44 ... monitor
Claims (1)
として出力するX線用カメラと、このX線用カメラから
出力される所定の複数走査ラインの電気信号を所定数の
画素毎のデジタル信号とするサンプリング手段と、 所定の複数回のサンプリング毎に上記X線用カメラの視
野の所定走査ライン分ずつ試料を間欠的に移動させる移
動手段と、 静止中の複数回のサンプリングによって得たデジタル信
号を各画素毎に積算するとともに移動後の各画素毎のデ
ジタル信号を試料の位置と対応させて積算する積算手段
と、 この積算結果を試料の位置毎の画像として表示するモニ
タと、 を有し、 試料のX線像を所定の複数回の積算値としてモニタ表示
することを特徴とする結晶欠陥検査装置。[Claims] An X-ray source for irradiating a sample with X-rays, a slit that regulates the X-rays into a narrow parallel beam, and electrical signals of a plurality of scanning lines that receive the X-rays that have passed through the sample. an X-ray camera that outputs as follows; a sampling means that converts electrical signals of a predetermined plurality of scanning lines outputted from the X-ray camera into digital signals for each predetermined number of pixels; A moving means that intermittently moves the sample by a predetermined scanning line in the field of view of an It has an integration means that integrates the digital signal in correspondence with the position of the sample, and a monitor that displays the integration result as an image for each position of the sample, and the X-ray image of the sample is displayed as the integrated value of a predetermined plurality of times. A crystal defect inspection device characterized by displaying on a monitor.
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