JPH04101441A - 分析装置 - 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】 〔概要〕 半導体表面等の状態及び構造を、ビームを照射して解明
する分析装置に関し、 光強度減衰の低減を図りつつ測定装置等を低真空状態で
設置を行うことを目的とし、 高真空室に配置される被測定物に低真空室に設けられた
ビーム源よりビームを照射し、反射ビームを該低真空室
に設けられた検出器により受光して表面分析を行う分析
装置において、前記高真空室と低真空室との間に、所定
数のビーム通過孔が形成された複数の固定翼と、回転す
る複数の回転翼とて生・しる所定数の間隙のうち一の間
隙より前記ビーム源からのビームを回転軸方向に入射さ
せ、他の一の間隙より前記被測定物からの反射ビームを
し出射させる回転窓を設けるように構成し、また、前記
高真空室に複数の前記低真空室を設けて、該高真空室と
該それぞれの低真空室とに前記回転窓を設けるように構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体表面等の状態及び構造を、ビームを照
射して解明する分析装置に関する。

近年、例えば半導体製造においては、更に微細化、高集
積化が進み、製造工程における半導体表面の状態や構造
の正確な分析が望まれている。そのため、特に高真空状
態なとの異なる圧力下で処理する場合にも直接的に分析
を行う必要かある。

〔従来の技術〕

一般に、高真空室内にある試料の表面分析を行う場合、
試料に赤外線や電子線を照射し、その反射光を受光する
ことによって行っている。

赤外線分光等による分析は、高真空内に置かれた試料に
、低真空下又は大気圧下よりレーザピム等を照射する。

この場合、高真空側と低真空側（大気側）とは窓によっ
て隔離され、語意より照射を行い、反射光を取出す。

一方、電子線分光等による分析は、試料に荷電粒子を照
射することにより放射する二次電子を測定して分析する
ことから測定装置等か高真空状態に直接配置される。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかし、赤外分光等による分析は、窓を介在させて試料
に照射することから、窓材等による吸収を無視すること
かできず、光強度が減衰するという問題かある。また、
電子線分光等による分析では、高価な装置を高真空内に
設置しなければならず困難であるという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、光強
度減衰の低減を図りつつ測定装置等を低真空状態で設置
を行う分析装置を提供することを目自勺とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は高真空室に配置される被測定物に低真空室に
設けられたビーム源よりビームを照射し、反射ビームを
該低真空室に設けられた検出器により受光して表面分析
行う分析装置において、前記高真空室と低真空室との間
に、所定数のビーム通過孔が形成された複数の固定翼と
、回転する複数の回転翼とで生じる所定数の間隙のうち
一の間隙より前記ビーム源からのビームを回転軸方向に
入射させ、他の一の間隙より前記被測定物からの反射ビ
ームを出射させる回転窓を設けるように構成し、また、
前記高真空室に複数の前記低真空室を設けて、該高真空
室と該それぞれの低真空室とに前記回転窓を設けるよう
に構成することにより解決される。

〔作用〕

上述の如く、高真空室は回転窓により高真空状態か維持
される。この状態て、低真空室のビーム源からの回転窓
の固定翼及び回転翼で生じる一の間隙より高真空室内に
入射する。そして、被測定物で反射した反射ビームを、
回転窓の他の一の間隙より低真空室の検出器で受光し、
該被測定物の分析を行うものである。

すなわち、回転窓により高真空状態を維持しつつ、ビー
ムの入射に際して光強度の減衰か低減される。また、こ
れにより検出器なとの測定装置等を低真空側に設置する
ことか可能となる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例の構成図を示す。第１図は本
発明の分析装置の概念図である。第１図の分析装置１に
おいて、高真空室２と低真空室３とか回転窓４により連
結されている。

高真空室２は、被測定物である試料５が配置されると共
に、該試料と回転窓４との間にミラー６ａ、６ｂが設け
られる、そして、排気ダクト７により高真空状態とされ
る。

低真空室３には、回転窓４にビーム８を入射させるビー
ム源９及び回転窓４から出射されるビム１０を検出する
検出器１１が設けられる。また、低真空室３の真空状態
を調整する排気ダクト１２か形成されている。ここで、
ビーム源９は分析に用いられるビームを発するものて、
例えば、赤外線からＸ線に至る光線や、電子ビーム、イ
オンビーム等の荷電粒子あるいは中性粒子を発する。

回転窓４は固定翼１３及び回転翼】４より構成され、制
御装置１５により制御駆動される。

そこで、第２図に回転窓４の断面構成図を示す。

第２図において回転窓４は、真空ポンプ等に用いられる
ものと同様の構造を有し、複数の固定翼１３と回転翼１
４とか軸方向に交互に配置されていて、固定翼１３は外
周部が外枠２１に固定され回転翼１４は中央部か回転軸
２２に固定されている。また回転軸２２は磁気軸受２３
等を介して固定軸２４に軸止され、回転軸２２と固定軸
２４との間に外側が回転し得る高周波モータ２５か装着
されている。

このように磁気軸受２３等を介して回転軸２２を固定軸
２４に軸止し、回転軸２２と固定軸２４との間に高周波
モータ２５か装着されてなる装置では、回転軸２２と固
定軸２４の相対的な位置を維持するための機構が必要で
ある。そこで半径方向マグネット２６．半径方向センサ
２７．軸方向マグネット２８、軸方向センサ２９等か回
転軸２２と固定軸２４との相対的な位置を維持するため
の機構として固定軸２４に装着されている。

なお、位置センサ３０は回転翼１４の同期信号を取り出
すためのセンサてあり、コネクタ３１ａ３１ｂは磁気軸
受２３や高周波モータ２５に電流を供給すると共に、軸
方向センサ２９や位置検出センサ３０から信号を取り出
すためのものである。

また、回転窓４のみ外枠２１の一端には対称位置に、ビ
ーム入射口３２及びビーム取出口３３か形成され、固定
翼１３にはこのビーム入射口３２、ビーム取出口３３に
対向するビーム通過孔３４゜３５かそれぞれ形成されて
いる。従って、ビーム入射口３２より入射した入射ビー
ム８は光通過孔３４を通って通過入射ビーム８ａとなり
、試料５から反射されて入射した反射ビーム１０ａは光
通過孔３５を通って通過反射ビーム（出射ビーム）１０
となりビーム取出口３３より出射される。

固定翼１３は第３図（Ａ）に示す如く外輪１３ａと内輪
１３ｂと複数の羽根１３ｃを有し、第３図（Ｃ）に示す
如く外輪１３ａと内輪１３ｂとに固定された羽根１３ｃ
の面は、それぞれ外輪１３ａおよび内輪１３ｂの面に対
して所定の角度で交わる。そして羽根１３ｃの一部には
対称にビームを通す光通過孔３４．３５が設けられてい
る。

また回転翼１４は第３図（Ｂ）に示す如く複数の羽根１
４ｂの根元か内輪１４ａに固定され、複数の回転翼１４
の内輪１４ａか回転軸２２と一体化されている。第３図
（Ｄ）に示す如く内輪１４ａに固定された羽根１４ｂの
面は内輪１４ａの面と所定の角度で交わり、隣接する羽
根１４ｂの間にはビーム通し得る間隙１４ｃを具えてい
る。

なお、第３図では光通過孔を２個（３４゜３５）形成し
た場合を示しているか、これ以上形成して多数のビーム
の入射、出射を行い、多数の分析を同時に行わせるもの
であってもよい。

また、第４図に第１図における制御装置１５のブロック
図を示し、回転窓４の制御駆動について説明する。

第１図において、制御装置１５は、磁気軸受制御回路４
１、周波数制御回路４２、モータ駆動回路４３、回転数
設定回路４４、保護回路４５、直流電源回路４６から構
成されている。磁気軸受制御回路４１は半径方向センサ
２７や軸方向センサ２９からの信号４１ｃ、４１ｄに基
づいて、回転軸２２か所定の位置を維持しなから安定し
て回転するよう、半径方向マグネット２６や軸方向マグ
ネッ１〜２８に印加する電流を信号４］ａ、４１ｂによ
り制御している。

周波数制御回路４２ては、回転数設定回路４４の回転数
設定信号４４ａに応してモータ駆動周波数信号４２ａを
モータ駆動信号４３ａを高周波モータ２５に送られる。

ここで、信号４２ｂ４２ｃについては後述する。

なお、保護回路４５は、半径方向センサ２７や軸方向セ
ンサ２９、位置検出センサ３０からの信号、及びモータ
駆動回路４３の負荷状態を監視する回路であり、直流電
源回路４６はそれらの回路に電流を供給する回路である
。

そして、第１図の分析装置１の動作を説明すると、まず
、高真空室２には試料５か配置され、排気ダクト７より
排気されて高真空状態とされ、方、低真空室３において
も排気ダクト１２により低真空状態又は大気圧状態にさ
れる。そこで、低真空室３内のビーム源９からの入射ビ
ーム８は回転窓４のビーム入射口３２を通って通過入射
ビム８ａとなり、ミラー６ａて反射しパルス状のビーム
として試料５に照射される。

試料５て反射された反射ビームｌＯａはミラ６ｂて反射
して回転窓４に入射する。そして、回転窓４の通過路位
置が同期していることから反射ビーム１０はビーム取出
口３３より出射され、低真空室３の検出器１１に受光さ
れ、該試料５表面の分析、評価がなされるものである。

このように、検出器等の測定装置を、試料５か配置され
る高真空状態に設置しなくてもよく、低真空状態から窓
等による光減衰なく、測定、分析を行うことかできる。

また、光通過孔（３４３５）を多数形成することにより
、各種の測定、分析を同時に行うことかてきる。

また、第５図に本発明の他の実施例の構成図を示す。第
５図の分析装置ｌは、第１図における低真空室３のビー
ム源９及び検出器１１を斜めに配置し、ビーム源９より
発せられたビーム８（８ａ）が試料５で反射してそのま
ま検出器１１に受光される配置としたものである。この
場合、回転窓４の複数の固定翼１３にはビームの通過路
（５０ａ、５０ｂ）に沿って斜めにビーム通過孔３４．
３５かそれぞれ形成される。これにより、第１図のミラ
ー６ａ、６ｂを省略することかできる。

次に、第６図に第２の発明の一実施例の構成図を示す。

第６図の分析装置ＩＡは高真空室２に２つの低真空室３
，３Ａか回転窓４，４Ａを介在させて設けられたもので
あり、回転窓４，４Ａの構成は第１図と同様である。低
真空室３には２つの検出器１１．２が設けられ、低真空
室３Ａには２つのビーム源９，９が設けられている。ま
た、高真空室２内には試料５が４５度の傾斜で配置され
る。

一方、回転窓４，４Ａは制御装置１５．１５Ａにより同
期して回転制御される。この制御装置１５．１５Ａの構
成は第４図と同様であるが、周波数制御回路４２ては自
己回転信号４２ｂが出力され、外部回転信号４２ｃが入
力される。（第４図参照）。すなわち、制御装置１５の
周波数制御回路４２の自己回転信号４２ｂか制御装置１
５Ａの周波数制御回路４２に外部回転信号４２ｃとして
同期ケーブル１５Ｂにより入力され、制御装置＋５Ａの
周波数制御回路４２の自己回転信号４２ｂか制御装置１
５の周波数制御回路４２に外部回転信号４２ｃとして同
期ケーブル１５Ｂにより入力される。

そして、回転窓４，４Ａを同期させて回転させる場合、
制御装置１５．１５Ａのそれぞれの周波数制御回路４２
．４２において、自己回転信号４２ｂと外部回転信号４
２ｃとを比較することによって回転制御を行うものであ
る。

このような、分析装置ＩＡは、低真空室３Ａのビーム源
９，９より発せられる入射ビーム８，８が回転窓４Ａを
通過し、通過入射ビーム８ａ。

８ａとして試料５に照射される。そして、試料５て反射
した反射ビーム１０ａ、ＩＯａが回転窓４に入射される
。この反射ビーム１０ａ、１０ａか回転窓を通過して出
射された出射ビーム１０゜１０か低真空室３の検出器１
１．１１に受光されるものである。

これにより、ミラーを用いることなく、同時に数種の分
析を行うことかできる。

なお、上記実施例ては２つの低真空室３．３Ａを設けた
場合を示しているか、２つ以上設けても同様の効果を有
するものである。また、回転窓４４Ａの固定翼１３に形
成されるビーム通過孔Ｃ３４，３５）は、第３図に示す
ような２個である必要はなく、２個以上設けることによ
り、より多数の分析を同時に行うことができるものであ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれは、高真空室と低真空室との
間に回転軸方向にビームを取出す回転窓を設けることに
より、光強度減衰の低減を図りつつ測定装置等を低真空
状態で設置して測定、分析を行うことができると共に、
高真空室に複数の低真空室をそれぞれ該回転窓を介在さ
せて設けることにより、多種の分析を同時に行うことか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は第１図の回転窓を示した断面構成図、第３図は
固定翼と回転翼とを示した構成図、第４図は第１図の制
御装置のブロック図、第５図は本発明の他の実施例の構
成図、第６図は第２の発明の一実施例の構成図である。 図において、 １、ＩＡは分析装置、 ２は高真空室、 ３は低真空室、 ４は回転窓、 ５は試料、 ６ａ、６ｂはミラ ９はヒーム源、 １０は出射ビーム、 １１は検出器、 １３は固定翼、 １４は回転翼、 １５は制御装置、 ２１は外枠、 ２２は回転軸、 ２４は固定軸、 ３２はビーム入射口、 ３３はビーム取出口、 ３４．３５はビーム通過孔 を示す。 特許、出願人　富　士　通　株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高真空室（２）に配置される被測定物（５）に、
   低真空室（３）に設けられたビーム源よりビームを照射
   し、反射ビームを該低真空室（３）に設けられた検出器
   （１１）により受光して表面分析を行う分析装置におい
   て、 前記高真空室（２）と低真空室（３）との間に、所定数
   のビーム通過孔（３４、３５）が形成された複数の固定
   翼（１３）と、回転する複数の回転翼（１４）とで生じ
   る所定数の間隙のうち一の間隙より前記ビーム源（９）
   からのビームを回転軸方向に入射させ、他の一の間隙よ
   り前記被測定物（５）からの反射ビームを出射させる回
   転窓（４）を設けることを特徴とする分析装置。
2. （２）前記高真空室（２）に前記低真空室（３）を複数
   設け、 該高真空室（２）と該それぞれの低真空室（３、３＿Ａ
   ）との間に、前記ビームの入射又は出射のための所定数
   の間隙を有する前記回転窓（４、４＿Ａ）を設けること
   を特徴とする請求項（１）記載の分析装置。