JPH0528466B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＸ線マイクロアナライザーに関し、特
に試料面に付着する微粒子等のＸ線分析を可能に
した装置に関する。

［従来技術］ 近時、半導体等の製造分野ではシリコンウエハ
ーや金属等（以下試料と略する）の表面を鏡面状
に研磨等したり、精密加工したりする処理が行な
われており、このような試料等はクリーンルーム
等で加工、処理、保管される。

しかしながら、該材料がクリーンルーム等で厳
重に管理されて加工、処理、保管されたとして
も、材料の製造過程や取り扱いの過程で材料表面
に僅かではあるが微細な傷がついたり、ゴミ等の
浮遊微粒子（0.3μｍ以下）等が付着してしまう。
このように材料表面に分布する少数の微細な傷や
ゴミ等の微粒子は半導体等の分野では性能等に直
接影響を与えるため、これらを分析してその発生
原因や発生源を究明する必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、これらを分析してその発生原因や発
生源を究明する手段としては、光学顕微鏡が内臓
されたＸ線マイクロアナライザーが考えられる
が、従来のＸ線マイクロアナライザーでは、該装
置に組み込まれている落射照明型の光学顕微鏡の
分解能はせいぜい1μｍであるため、光学顕微鏡
の分解能の限界である1μｍ以下の微細な傷やゴ
ミ等の微粒子を識別しその存在位置を確認するこ
とは極めて困難であり、従つて、1μｍ以下の微
細な傷やゴミ等の微粒子を分析してその発生原因
や発生源を究明することができない。

又、例えばシリコンウエハー等の大型試料（６
〜８インチ）では、該試料表面に比較的広範囲に
わたつて分布する僅かな微細な傷や微粒子を分析
するために、試料表面の全域に電子線を照射して
分析することは非常に時間がかかり実用的でな
い。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、例え
ばシリコンウエハー等の比較的大型な試料の試料
面の微細な傷や、その面に付着する微粒子等の位
置を確認してＸ線分析を可能にした装置を提供す
ることを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本目的を達成するための本発明は、試料に電子
線を照射するための電子光学系と、前記電子線の
照射により試料から発生する２次電子を検出する
２次電子検出手段と、該２次電子検出手段からの
信号に基づいて２次電子像を表示する手段と、前
記電子線の照射により試料から発生するＸ線を分
析する手段と、前記試料を移動させる試料移動手
段と、前記電子光学系に組込まれた光学顕微鏡
と、該光学顕微鏡の結像面に該光学顕微鏡による
試料の光学像を撮像する撮像装置とを備えたＸ線
マイクロアナライザーにおいて、前記試料に前記
２次電子検出手段内の光電子増倍管の不感域の波
長を持つレーザー光を照射するためのレーザー照
射手段を備えたことを特徴としている。

［実施例］ 以下図面に基づき本発明の実施例を詳述する。

第１図は本発明の一実施例を説明するための図
で、１は図示しない電子線発生源よりの電子線、
２は集束レンズ、３は対物レンズ、４は走査コイ
ルである。５は電子線１が照射される試料、６は
試料移動装置、７はＸ線検出装置である。８はラ
ンプ等が内臓された光照射部、９は光照射部８の
光路内に配置された焦点合せのためのクロスマー
ク、１０はハーフミラー、１１は反射鏡、１２は
光学反射対物レンズ、１３は接眼レンズであり、
これらによつて光学顕微鏡が形成されている。１
４は光路内に配置された撮像管用ハーフミラー、
１５は撮像装置である。１６は試料面上を照射す
るための例えばヘリウム−ネオン（He−Ne）レ
ーザー発振器、１７は２次電子検出器、１８は陰
極線管である。

以上のように構成された装置において、例えば
シリコンウエハーである試料５の表面に存在する
微粒子ａの位置を確認しＸ線分析を行なう場合に
ついて説明する。

先ず、光照射部８内のランプを点灯すると、該
光照射部８よりの光はクロスマーク９、ハーフミ
ラー１０を経て反射鏡１１により電子線１と同軸
となり、光学反射対物レンズ１２の前方焦点面に
光源の像が結ばれる。又、該光学反射対物レンズ
１２はクロスマーク９の像を試料５の表面近傍に
結ぶ。従つて、光照射部８よりの光の照射に伴う
試料５の像は光学反射対物レンズ１２によつて接
眼レンズ１３の前方の結像位置Ａにできるため、
該試料５の物点の像を接眼レンズ１３によつて拡
大して肉眼で観察することができる。この観察
で、試料移動装置６を操作し、クロスマーク９の
像が試料５の表面に正確に結像されるように、試
料５を光軸方向に移動させる。この場合に試料５
の表面が研磨され凹凸が無く、光学顕微鏡では焦
点が合せられないような場合には、光路内の結像
位置Ａの近傍には撮像管用ミラー１４が移動可能
に配置されているため、該ミラー１４の位置を調
整して、撮像装置１５の受光面にクロスマーク９
の像を結像させて観察することにより、凹凸の少
ない鏡面状の試料においても焦点合せを確実に行
なうことができる。

次に、光照射部６内のランプを消灯して、He
−Neレーザー発振器１６からの例えば波長6328
Å、光径600μｍのレーザ光Ｌを試料面に照射す
る。ここで、該レーザ発振器１６は、光学顕微鏡
の焦点位置に照射されるように配置されており、
又、レーザ発振器１６よりのレーザ光Ｌは拡散す
ることなく照射されるため、第２図に示すように
光学顕微鏡の観察範囲Ａ（400μｍ）はレーザ照射
範囲Ｂ（600μｍ）によつてその全域に亘つて照射
される。このレーザ光Ｌの照射によつて、試料３
の表面のレーザー照射範囲Ｂの範囲内に例えば微
粒子ａが存在する場合は、該微粒子ａからは散乱
光が発生する。該散乱光は、光のコヒーレンス性
によつて干渉及び回折を起し易く、従つて、低倍
率でも実際の大きさよりもはるかに拡がりを持つ
て散乱光が観察されるため、従来光学顕微鏡では
観察されなかつた微粒子ａの存在を撮像装置１５
によつて暗視野像として観察することができる。
又、He−Neレーザー光Ｌとしては、その波長
が、２次電子検出器１７内の光電子増倍管の不感
域の波長となる短いもの、即ち、He−Neレーザ
ー光が選択されている。

従つて、このように構成された装置では、レー
ザー発振器１６からレーザ光Ｌを試料面に照射し
て試料５を水平方向に移動させ、この移動によつ
て、撮像装置１５に輝点Ｐが観察されたならば、
この輝点Ｐを第３図に示すように撮像装置１５の
クロスマークＭの交点の位置（通常は表示画面の
中央）に移動する。これによつて微粒子ａの位置
を確実に確認することができる。又、微粒子ａの
暗視野像を観察しながら電子線１を試料５に照射
して、試料５より発生する２次電子ｅを２次電子
検出器１７によつて検出して陰極線管１８に表示
すれば、該微粒子ａは２次電子像のほぼ中央に位
置するので、かなりの高倍率でも該微粒子ａが走
査像内に観察される。従つて、鏡面性の試料でも
高倍率での走査像観察に基づく焦点合せや、非点
補正を簡単に視野設定して行なうことができる。
これによつて、該微粒子ａの形状も暗視野像と共
に同時に観察することができる。この状態で、電
子線１のビーム電流をＸ線分析に適した値に設定
し、該電子線１を微粒子ａに照射して、該微粒子
ａから発生するＸ線をＸ線検出装置７によつてＸ
線分析することができる。従つて、試料全域を分
析しなくても試料５の表面に広い範囲にわたつて
点在する微粒子ａを短時間で発見し、その位置及
び形状を確実に確認してＸ線分析を短時間で行な
うことができる。

上記は例示であり変型が可能である。上記実施
例では、He−Neレーザー発振器を使用したが、
これに限定されるものでなく、分析対象、２次電
子検出器の特性を考慮して他の発振器を選択すれ
ば良い。

又、撮像装置１５の使用目的を微粒子等の存在
を確認するだけでなく、その位置信号を検出し、
該位置信号によつて試料移動装置を制御して電子
線１を微粒子に照射するように構成して自動Ｘ線
分析システムとしても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、試料に
２次電子検出手段内の光電子増倍管の不感域の波
長を持つレーザー光を照射して試料上に存在する
微粒子等よりの散乱光によつて撮像装置に暗視野
像として表示するようにしたため、微粒子等の存
在を短時間で確認する事ができる。そして、暗視
野像を撮像装置に表示しながら電子線を試料に照
射するので、微粒子等の存在する位置を記憶手段
に一度記憶し、その位置情報を読み出し、読み出
した情報に基づいて微粒子を電子光軸上に設定す
る必要はなく、短時間にして２次電子像を得るこ
とができ、またＸ線分析を行なうことができる。
更に、試料に照射するレーザー光として、２次電
子検出手段内の光電子増倍管の不感域の波長を持
つものを使用しているので、レーザ光を試料に照
射した状態で電子線で試料を走査し、試料から発
生する２次電子をレーザ光の影響なく検出できる
ので、レーザ光の照射中に微粒子を電子線走査像
として正確に観察することができ、検査効率を向
上させることができる。また、微粒子の２次電子
像に対応して、微粒子のＸ線分析を行うことがで
き、その発生原因や発生源の究明に役立てること
ができる。

【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図及
び第３図は本発明を説明するための図である。 １：電子線、２は集束レンズ、３：対物レン
ズ、４：走査コイル、５：試料、６：試料移動装
置、７：Ｘ線検出装置、８：光照射部、９：クロ
スマーク、１０：ハーフミラー、１１：反射鏡、
１２：光学反射対物レンズ、１３：接眼レンズ：
１４：撮像管用ミラー、１５：撮像装置、１６：
ヘリウム−ネオン（He−Ne）レーザー発振器、
１７：２次電子検出器、１８：陰極線管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料に電子線を照射するための電子光学系
   と、前記電子線の照射により試料から発生する２
   次電子を検出する２次電子検出手段と、該２次電
   子検出手段からの信号に基づいて２次電子像を表
   示する手段と、前記電子線の照射により試料から
   発生するＸ線を分析する手段と、前記試料を移動
   させる試料移動手段と、前記電子光学系に組込ま
   れた光学顕微鏡と、該光学顕微鏡の結像面に該光
   学顕微鏡による試料の光学像を撮像する撮像装置
   とを備えたＸ線マイクロアナライザーにおいて、
   前記試料に前記２次電子検出手段内の光電子増倍
   管の不感域の波長を持つレーザー光を照射するた
   めのレーザ照射手段を備えたことを特徴とするＸ
   線マイクロアナライザー。