JPH06148005A

JPH06148005A - 光学ひずみマッピング装置ならびに方法

Info

Publication number: JPH06148005A
Application number: JP2530393A
Authority: JP
Inventors: Michel Sianchetta Stephanie; ミッシェルシアンチェッタステファニー; Canales Dehojins Oferia; カナレスデホジンズオフェリア; Jesus Esbital Jose; ジーザースエスタビルジョーゼ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体デバイス、超小型電子構造体及びＸ線
マスクなどのミクロンスケールデバイスの応力を測定且
つマップする。【構成】複屈折性材料のコーティング２１が被覆され
た検査サンプル２０は光源２２によって照射される。光
源２２からの光は一連のレンズシステム２３、２４、２
５、２６、２７、及び２８を通過し、コリメートされ
る。この光は対物レンズ２９によって検査サンプル２０
に通過され、コーティング２１を通過した後に反射され
る。反射光は一続きの光学システムを通過し、接眼レン
ズ３５、ビデオカメラ３６、測光器３７の三方向に分か
れる。測光器３７の電気出力によって電圧計３９が駆動
される。ビデオカメラ３６によって捕捉された光は、デ
バイスの画像を表示する電気信号を生成し、電気信号を
処理することによってデバイスの画像の等色線に従って
データが生成される。このデータを電子的に解析するこ
とによりデバイス上の応力のマップが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は概して、超小型電子構造
及びそれらのワイヤリングの応力（ストレス）評価に係
り、詳細には、半導体デバイス、相互接続システムを備
えた超小型電子構造及びＸ線マスクの内部のサブミクロ
ン領域の光学ひずみマッピング（写像）を可能にする偏
光器（ポーラリスコープ）の偏光の使用の際の改良シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路チップ内のデバイスの応力及び
該チップの対応パッケージング内のワイヤリングのレベ
ルを評価することを試みる幾つかの技術が種々の研究者
によって用いられている。これらの技術は、とりわけ、
数々の解析的及び数値的モデル（例えば、有限要素
法）、実験的測定法（例えば、曲げビーム技術）、応力
ゲージを用いた方法、及びラマン分光法及び干渉計測定
を含む光学測定法を有するものであった。

【０００３】解析的モデルは一般には、超簡略化仮定と
理想化された物質性質によって限定され、有限要素法等
の数値的方法は境界条件及びメッシュ型によって限定さ
れる。その結果、これらの技法に基づく測定結果は定量
的に使用されるとしても現実の条件とは相当に異なる。
これらの方法によって得られる結果を検査するための最
善の方法は、それらが測定用のサンプルのモデルの境界
条件を示すことであって、それ自体でサンプル上のひず
みを測定することではない。

【０００４】チップの上面に配置されたひずみゲージを
使用することによって提供される情報は、ひずみゲージ
における位置には限定されるが、メタルライン又はチッ
プの検査位置には限定されない。曲げビーム技術の場
合、情報はビームの曲率には限定されるが、デバイスの
メタルライン又はチップの検査位置には限定されない。

【０００５】光のラマン遷移は、周期的に配列した原子
に光子がわずかな非弾性散乱をおこして生じる。完全な
結晶については、ラティス（結晶格子）によって吸収さ
れたエネルギーのスペクトルは尖状ピークについて充分
に定義される。多結晶材料は、非弾性散乱が可能である
大域周波数による拡散ブロードスペクトルを示す。ラマ
ン分光法が超小型電子チップに適用されると、光と二酸
化シリコン（ＳｉＯ₂）絶縁状態又は金属化との拡散相
互作用の結果として測定可能な遷移が生じる。ラマン分
光法による情報は曲げビーム技術と同様に、結果として
シリコン基板の大きな応力効果に限定されるが、金属化
状態での局部応力に対しては感応しない。しかも、超小
型電子パッケージにおけるコーナー及び段部にみられる
ような非弾性散乱物の表面上の形状的変化によっても、
光が散乱される結果となり、ラマンシフトと区別するこ
とが困難な遷移となる。

【０００６】干渉測定技術では、わずかなコントラスト
を有する試料の対比を改良する広範囲の光学技法が述べ
られている。一般に、部分的に銀めっきされたミラーと
観測用のフィルムとの間、及び観測用のフィルムと充分
に透過性のあるか又は完全にミラー化された基板との間
におけるインタフェースでの回折による既知の光学定数
を備えた半透明フィルムの厚さの推論は干渉測定に含ま
れる。同種のフィルムについては、平行等色線が観測用
のフィルムの屈折率及び膜厚に関連のある一定空間に現
れる。観察パターンの異種性は、フィルムの屈折率に影
響を及ぼす特性、例えば温度変化及び結晶のひずみ、の
付随変化に関連する。

【０００７】アメリカ特許第３、９０２、８０５号で
は、応力が加えられたプレート又はフィルムから現れる
光波が２つのビームに分けられる複屈折測定装置が示さ
れている。２つのビームは２つの異なる波長において光
を伝搬するフィルタによってろ波され、そのろ波された
ビームは電気信号に変換されて、その相対的遷移（位相
のずれ）は複屈折の測度として使用される。結果として
得られる位相差は電圧計によって表示されるか、又はオ
シログラフを用いて連続的に記録されることが可能であ
る。しかしながら、上記アメリカ特許による装置は大形
の検査サンプルに限定され、プレート又はフィルムに対
しては平均応力の測定を行なうので、このため超小型電
子回路の種々の地点での局部応力の測定には不適切であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、半導体デバイスと構造体における局部応力領域、な
らびにＸ線放射によるＸ線マスクの応力レベルにおいて
の直接定量的且つ非破壊的測定を行なう無侵略的技法を
提供することである。

【０００９】本発明の別の目的は、超小型電子構造体及
びそれらのワイヤリングの応力評価のための光学的技法
を提供することである。

【００１０】本発明の更に別の目的は、超小型電子構造
体の光学的応力解析に使用するための特定のコーティン
グを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によると、最初に
集積回路（ＩＣ）チップ及び相互接続システムを備えた
超小型電子構造等の半導体デバイス、ならびにＸ線マス
クにおけるサブミクロンスケールでの応力のマッピング
を可能にする偏光器の偏光の使用を改良する。現在ある
偏光器は微小領域に対しては光学的に感応せず、このた
めそれらを記録することはできない。本発明は半導体デ
バイス、超小型電子構造及びＸ線マスクの相対的応力の
光学的測定を可能にする偏光器設計の改良に基づくもの
であり、その測定は該デバイスとその環境における微小
ひずみによる光の磁界の方向の本来の変化に基づいて行
なわれる。

【００１２】本発明はまた、特定のコーティングが複屈
折層として使用可能であるという発見に基づく。該コー
ティングは複屈折性の観点から高感度でなければなら
ず、即ち、高ひずみ光学効果を有する。これらのコーテ
ィングの光学効果（即ち、複合屈折）は、ひずみの振
幅、弾性又は塑性変形であるかどうか、又は動的検査に
おけるローディングとローディングの速度を維持する時
間には関係なく素ひずみ（principle strains ）に対し
て厳密に比例する。コーティング材料に要求される他の
性質には、透過性、時間安定性、処理が容易であるこ
と、温度と湿度を含む環境条件に対して相対的に無感応
であることが含まれる。

【００１３】詳細には、本発明の一態様によって、一定
の化学蒸着（ＣＶＤ）コーティングがひずみ測定用のデ
バイスに適用される。ＰＥＣＶＤ（プラズマ強化ＣＶ
Ｄ）及びＣＶＤの二酸化シリコンは、コーティングがど
のような種類の表面材料にも固着し、選択領域の形状に
一致するという点で本発明を実施する際に使用されるコ
ーティングとして特に有効であることが判明されてい
る。本発明の別の態様によると、スピン適用のポリイミ
ドとブチルメタクリレートを有する他のコーティングを
本発明の実施において使用することもできる。

【００１４】本発明による改良型偏光器では、被覆され
た材料の微細且つ極小のひずみ領域を検出することがで
きる。黒白両方の又は着色フリンジパターンは、パッケ
ージのマイクロ相互接続用のビア・ホール及びチップ上
の（一個又は複数個の）デバイスの微小領域の機械的ひ
ずみ分散の完全な形状を示すものとして理解される。

【００１５】ここに述べられている複屈折技法は干渉測
定の境界内に入るが、さらに一般的形式の干渉測定技法
とは区別される。従来の干渉測定技法から得られる情報
は、複屈折性材料が入出光を回折（振幅）し、歪曲させ
る（振幅）が、部分的に銀メッキされたミラーがフィル
ムの表面又はインタフェースで入出光を単に回折すると
いう点で本発明の場合とは異なる。この特別な度合いの
感度は、超小型電子パッケージに存在する比較的小さな
ひずみの正確な測定を可能にする。

【００１６】

【実施例】材料の応力状態による一時的な複屈折又は二
重屈折を示す材料の屈折率の変化に関わる理論は、１８
５３年にジェームズ・クラーク・マックスウェル氏によ
って最初に報告された。同氏が示したところによれば、
光学材料の屈折率の変化は該材料に荷重されるロードに
直線的に比例するということであった。この観察結果に
基づいて、マックスウェル氏は、これらの屈折率が検査
材料の構造に属するひずみ又は応力に直線的に比例する
ことを証明した。同氏はこれを以下の関係において表し
た。

【００１７】

【数１】

【００１８】また、表面応力状態については以下の通り
である。

【００１９】

【数２】

【００２０】この場合、ｎ₀は応力が加えられていない
材料の屈折率、ｎ₁、ｎ₂及びｎ₃は相互に直交する主
応力の方向における応力が加えられた屈折率、ｃ₁とｃ
₂は応力が加えられた材料の応力光学係数、σ₁、σ₂
及びσ₃は材料内で相互に直交する主応力、を表わす。
さらにまた、次の式を定義することができる。

【００２１】

【数３】

【００２２】この場合、Ｃは相対応力光学係数として既
知である。相対応力光学係数は通常、使用される光の波
長とは関係のない材料定数であると仮定される。

【００２３】式（１）と（２）は応力と光学レスポンス
との基本的関係であり、合わせて応力光学則として周知
である。これらの式では、３つの主屈折率を測定し、３
つの主光軸の方向を設定することによって、ある地点に
おける応力の完全状態を決定できることが指示される。
三次元の場合において測定を行なうことは冗長的である
ので、実際の適用は平面応力（即ち、σ₃＝０）の場合
に限定されてきた。一般に、非透過性サンプルのコーテ
ィングに入り込む平面偏光波は、エントリ地点の主応力
方向に平面偏光される２つの成分に分割される。これら
の成分が同一速度で伝達されないので、それらがコーテ
ィング内から現れる場合に一定の相対経路リターデイシ
ョン（位相遅れ）が生じ、その大きさは（所与の被覆さ
れたサンプル内の）どの地点においてもその地点での主
応力に対する差に正比例する。

【００２４】さらに、リターデイションはサンプルのコ
ーティングの厚さに比例するために、次のように表わす
ことができる。

【００２５】

【数４】

【００２６】この場合、Ｐ（又はσ₁）とＱ（又は
σ₂）は主応力、ｔはコーティングの厚さである。Ｃは
通常、ブルースターによって示される（１ブルースター
＝６．８９５×１０^-9inch²/lb）。

【００２７】一般に、非透過性サンプルのコーティング
内に入り込む平面偏光波は、エントリ地点で主応力の方
向に平面偏光される２つの成分に分割される。生来の結
晶の場合には、これらの成分は同一速度で伝搬されず、
これらがプレートから現れる場合に一定の相対経路リタ
ーデイションが生じ、この大きさは所与のプレートのど
の地点においても主応力の差に正比例する。また、リタ
ーデイションはプレートの厚さに比例する。従って、上
記式（４）を以下のように表わすことができる。

【００２８】

【数５】

【００２９】この場合、Ｒは主応力の方向に伝播する光
ビームの成分間に現れる相対角リターデイション又は位
相のずれである。相対リターデイションＲは、光ビーム
の伝播経路に垂直な方向を有する２つの主応力間の差に
直線的に比例する。相対応力光学係数Ｃは通常では、使
用されるビームの波長とは関係のない材料定数と仮定さ
れる。１．７５２の数値は、〔Ｃ〕がブルースターで、
〔σ〕がｌｂ／ｉｎｃｈ ²で、〔ｔ〕が〔Ｒ〕をÅ（オ
ングストローム）で示すためにインチである場合に使用
される転換因子である。式（５）は、一般に偏光弾性に
適用されるような応力光学則を示す。

【００３０】図面を参照すると、特に図１では、透過性
の光弾性コーティング１１が塗布された検査部品１０の
応力を測定するのに使用される従来の反射偏光器の概略
図が示される。光源１２からの光は偏光子１３と四分の
一波長板１４を通過して、コーティング１１を通過した
後、検査部品１０の表面から反射される。反射光はコー
ティング１１を二回通過した後、第２の四分の一波長板
１５と、１７において観測される検光子（アナライザ）
１６を通過する。四分の一波長板１４と１５は光学的で
あり、光シフトを増加することによって検査部品１０の
応力によって生成される観測効果を強化するために使用
される。検光子１５は、偏光子１４の軸に対して垂直位
置に偏光軸を有する偏光子である。

【００３１】コーティング１１は検査部品１０の応力に
よる複屈折を示すものであり、即ち、コーティング１１
を通過する光は、応力による屈折率の変化により位相遅
れになる。コーティング１１を介して伝搬される２つの
平面偏光光線が相互に関連して位相遅れになると、色つ
きラインが現れる。これらは等色線として知られてい
る。単色光が使用されると、ラインは黒で現れる。白色
光源は色フリンジを生成する。リターデイションの量
は、検査部品１０にかかる応力に正比例する。この種の
光学応力解析は、構造的スチール及びアルミニウム部材
などの大型検査部品の応力を解析するために用いられて
きたが、超小型電子構造にはこれまで適用されていなか
った。

【００３２】偏光器の原理が、集積回路（ＩＣ）などの
半導体デバイス及び相互接続部を備えた超小型電子構造
体においてミクロンスケールで応力を正確にマッピング
することに適用可能であることは、本件出願人によって
確認された。適切な変更例によって本発明はまた、Ｘ線
マスクの放射によって生じる応力をマッピングするため
に使用することもできる。図１に示された従来の反射偏
光器において、オプティックス（光学システム、但し図
示せず）では一般に画像を縮小し、これは実施上の理由
のために検査部品１０のサイズにより必要である。これ
と正反対の問題は、半導体デバイス、超小型電子構造及
びＸ線マスクにおける応力測定において提示される。こ
れに適用するには、画像を極度に拡大することが必要で
ある。次に参照される図２では、これが本発明の好まし
い実施例においていかに達成されるかが示される。

【００３３】光弾性コーティング２１を備えた、集積回
路チップ又はワイヤリング相互接続部を備えた超小型電
子構造体などの検査サンプル２０は以下でさらに詳述さ
れるが、光源２２によって照射される。光源２２は例え
ば、単色光もしくは白色光レーザ、水銀もしくはナトリ
ウムアークランプ、又は適用方法によるその他適切な光
源であってもよい。光源２２からの光は光集結平凸レン
ズ２３、ハーフストップアパーチャ２４、偏光フィルタ
２５、フィールドダイアフラム（絞り）２６、四分の一
波長板２７、及び色消しレンズ対２８を通過する。この
レンズシステムは光源２２からの光をコリメートする。
コリメートされた光は顕微鏡対物レンズ２９によって検
査サンプル２０に通過され、そこで光弾性コーティング
２１を通過した後に反射される。反射光は中間レンズシ
ステム３１、第２の四分の一波長板３２、検光子３３及
び補償板３４を通過する。補償板３４からの光は、接眼
レンズ３５、ビデオカメラ３６、及び測光器３７の三方
向に分割される。測光器３７と補償板３４との中間には
可変カラーフィルタ３８が配置される。測光器３７の電
気出力は電圧計３９を駆動し、そうでなければ以下で詳
述されるように更なる処理を受けることもある。

【００３４】補償板３４は、約５００ｎｍに等しいリタ
ーデイションを生成するのに適切な膜厚のセレナイト層
又はクォーツ層である第１のオーダの赤色補償板であ
る。これは、例えば直交する偏光子（クロス・ポーラ）
によって観測されるとグレー又は白色を示すような非常
に弱い複屈折性材料では特に有効である。これらの種類
の薄膜については、「第１のオーダの」プレートでもあ
る補償板の使用によって「追加−リターデイション」が
示される。これとともに、観察中に第２のオーダの青色
が現れる。観察される材料の複屈折性が高すぎる場合、
「第１のオーダのイエロー」を得るために同一の補償板
を用いてもよい。これは光学的演算の減算と呼ばれる。

【００３５】四分の一波長板３２は、約２５ｎｍのリタ
ーデイションのある均一膜厚の薄膜マイカプレートでも
よい。このプレートの目的は複屈折性の低い材料を、言
い換えれば、観測された複屈折色が第１のオーダである
ときに、補償することである。くさび形石英板（クォー
ツウェッジ）を補償板３４として用いることもできる。
その可変リターデイションは幾つかのオーダの干渉色に
まで拡張する。補償板には他の種類のものもある。これ
らは、ベレクタイプの補償板として周知であり、プレー
トの漸次的に厚くなる部分が光路上に置かれるようにミ
クロメーターねじによって傾斜可能な小型石英又は方解
石（カルサイト）プレートから構成される。結果として
得られる効果は、くさび形石英板の場合と同じであり、
ミクロメーターによってリターデイションを正確に測定
することが可能とされる。ベレク補償板は基準部品であ
り、本発明の好ましい実施例において使用される。多数
の特別目的の補償板（即ち、バビネ、セナルモンなど）
もまた市販されている。これら補償板のすべては、本発
明の教示に従って縦型偏光器の付属品として使用するこ
ともできる。

【００３６】本発明の一実施例において、光学システム
は、実際において縦型反射及び透過偏光器に転換するた
めにカール・ツァイス偏光公理顕微鏡（Carl Zeiss社
製）を修正変更させることによって実行されてきた。詳
細には、この顕微鏡に付加される部品の中には四分の一
波長板２７と３２、及び補償板３４がある。さらに、顕
微鏡の接眼レンズを取り除くこともできる。さらには、
本発明の好ましい実施例での顕微鏡についての修正変更
は以下のリストに示される。

【００３７】除去追加（１）アミチ−ベルトランレンズ（１）アイリス絞り（２）測光ヘッド（３）単色化装置（４）可変カラーフィルタ（５）ミクロメーターを備えたベレク補償板（６）回転式マイカ補償板（７）フォトセンサ（８）温度−応力関連研究用の温度制御を備えた万能ステージ（９）測光器又は光電倍増管

【００３８】本体筒（ボディチューブ）は、対物レンズ
アセンブリの心合わせねじ、補償板用スロット、スライ
ド式載物台にある検光子（偏光ディスク）、及びベルト
ランレンズを有する。これらの最終部品は、水平軸の回
りに所定位置から回転するように取り付けられる必要が
ある。偏光が等方性メディアによる反射及び屈折によっ
て生成可能であっても、本発明の好ましい実施例での使
用に適した唯一の偏光装置は異方性メディアによる光の
二重屈折に基づく。この偏光装置は、カルサイトプリズ
ム又は特別な高品質偏光フィルムであってもよい。しか
しながら、偏光フィルムが非常に強い光で用いられると
フィルムが薄紫色を透過することが観測されている。こ
の「薄紫」色を除去するために、偏光フィルタは光源に
最も近接した、又は検光子に最も近接した位置に置かれ
なければならない。検光子は、検光子もまた（回転可能
であれば）０°の角度位置にあることを仮定すると、偏
光器が０°又は１８０°の角度位置にある場合、その振
動面、即ち、検光子によって透過される光の振動面、が
検光子に対して直角の位置にあるように回転するよう取
り付けられなければならない。互いに関連性を有して配
置されると、偏光子及び検光子は交差配置されていると
言える。アイピース又は接眼レンズは、凸部側が眼の位
置から離れて集束する同種のガラスから成る２つの平凸
レンズから構成される。

【００３９】スタンドは、この言葉の定義の範囲内にお
いて、鏡筒（チューブ）、載物台（ステージ）などを支
持する偏光器の部品を有するものであり、言い換えれ
ば、偏光子、検光子、補償板、及び装置の他の構成要素
が取り付けられる支持体である。万能ステージは、顕微
鏡ステージの平面に対して種々の角度でウェハの平面を
傾斜するように設計されたステージである。これは、傾
斜ウェハ（サンプル）の角度位置を測定する一連の目盛
り環を有する。この装置は光学上の方位の決定、光学的
サインの分散、及び屈折率の比較において役立つ。温度
制御が付加されると、ひずみ測定が異なる温度ごとに得
られ、温度応力関連研究は実行可能である。回転式マイ
カ補償板は、チューブのスロットに挿入可能な目盛り付
き回転式フィッティングに水平方向に取り付けられる薄
膜のプレートから成る。モノクロメーターは、光を変更
修正し、黒色フリンジとして視覚される連続的な等色線
の形状のデータを記録するための分光計の変更修正され
た形式である。上記付属品のすべては、コンデンサ、絞
り、フィルタ、偏光子、検光子、及び補償板、ミクロメ
ーターなどの付属品物体が光学上正確な位置において装
置内に挿入可能であるようにスライダ上に設置されるこ
とが好ましい。

【００４０】図３には、補償板３４を通過する光がビデ
オカメラ３６によって捕捉されて、光学処理システム４
１に入力されるライン４０上の電気信号を生成する。光
学処理システム４１は応力解析コンピュータ４３に対し
て出力を供給する。光学処理システム４１と応力解析コ
ンピュータ４３は完全自動応力解析システムを実行可能
にする。

【００４１】本発明の好ましい実施例による光学処理シ
ステム４１と応力解析コンピュータ４３を説明する前
に、使用されるコーティング２１の種類を検討すること
が必要である。コーティング２１は複屈折の観点から高
感度でなければならない。コーティング２１の複屈折
は、ひずみの振幅、弾性もしくは塑性変形であるか、又
は動的検査におけるローディングとローディングの速度
を維持する時間に関係なく検査サンプル２０の素ひずみ
に対して厳密に比例する。コーティング材料に必要とさ
れる他の性質には、透過性、時間に伴う安定性、処理が
容易であること、及び温度と湿度を有する環境条件に対
して相対的に無感応であること、が含まれる。

【００４２】特定の化学蒸着（ＣＶＤ）コーティング
は、上記で概要を述べたようにコーティング２１の必要
条件を満たすことが確認されている。特に、ＰＥＣＶＤ
（プラズマ強化ＣＶＤ）及びＣＶＤ二酸化シリコンは、
それらがどんな種類の表面材料にも固着し、選択領域の
形状に順応するという点において本発明の実施に使用さ
れるコーティングとして有効であることが確認されてい
る。二酸化シリコン層は白色光を透過するものでなけれ
ばならない。一般的な膜厚は１、０００オングストロー
ムのオーダにある。コーティングの光弾性応答Ｎは以下
のように示される。

【００４３】

【数６】

【００４４】この場合、ε₁とε₂は、σ_{1 ト}σ₂にそ
れぞれ対応する主ひずみ、ｋはひずみ光学応答、及びλ
はメートルで使用される光の波長である。図２に示され
た偏光器の正確な較正に必要とされる最小ひずみはひず
み光学応答、ｋ＝３．０であると仮定すると、以下のよ
うに示される。

【００４５】

【数７】

【００４６】Ｎ＝０．１であるので、適切な補償板を用
いてフリンジを正確に測定することができる。

【００４７】スピン適用のポリイミド及びブチルメタク
リレートを有する他のコーティングもまた、本発明の実
施において使用することができる。平面内と平面外の屈
折率間の適度の異方性を示す薄膜は適切なコーティング
候補材料である。このカテゴリーには、本発明の実施の
際に使用される３、３’、４、４’−ビフェニル−ジア
ンヒドリド−フェニリン−ジアミンポリアミック酸（例
えば、ＩＢＭ５８１０ＢＤＰＡ−ＰＤＡ、デュポン２７
１０、又はヒタチＬ１００）からのサファイア（Ａｌ₂
Ｏ₃）ポリイミド、１、２、４、５−ピロメリトジアン
ヒドリド−４、４’オキシジアニリンポリアミック酸
（例えば、ＩＢＭ・ＰＩ５８７８又はデュポン２５４
０）からのポリイミド、及び１、２、４、５ピロメリト
ジアンヒドリド−４、４’オキシジアニリンポリアミッ
ク酸エチルエーテルからのポリイミドを含む薄膜があ
る。

【００４８】Ｘ線マスクの場合に、マスクは複屈折性材
料では被覆されない。むしろ偏光はＸ線マスクの透過材
料を介して透過され、そのマスク自体の材料は複屈折性
材料の機能を実行する。Ｘ線マスクの透過材料を介して
透過される偏光は、超小型電子構造体の被覆された半導
体デバイスからの反射偏光の場合と同様に拡大されて光
学的に解析される。

【００４９】図３に示された光学処理システム４１と応
力解析コンピュータ４３に戻って説明すると、これらが
最初にビデオカメラ３６からの画像を処理し、次にその
処理された画像を解析するためにプログラム化される一
個のコンピュータとして実行されることは当業者によっ
て理解されるだろう。しかしながら、その実用性を実証
するために本発明の一実施例において、ＩＢＭ・ＸＴパ
ーソナルコンピュータ（ＰＣ／ＸＴ）を光学処理システ
ム４１として使用し、またＩＢＭ・ＰＳ／２パーソナル
コンピュータを応力解析コンピュータ４３として使用し
た。

【００５０】ビデオカメラ３６からの信号は最初にディ
ジタル化されて、応力下の検査サンプル２０のビットマ
ップ化画像を生成する。ビットマップ化画像の各ピクセ
ルは、そのピクセルの色と強度を定義するマルチ−ビッ
トコードによって表示される。ビデオ信号のディジタル
化は光学処理システム４１の機能である。光学処理シス
テム４１としてのＩＢＭ・ＰＣ／ＸＴによって本発明を
実際に実行する場合に、市販されている「フレームグラ
バー」ボードは、コンピュータのオプションスロットの
一つにプラグ挿入される。このフレームグラバーボード
は、アナログ画像信号をビットマップ化ディジタル表示
に変換するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を組
み込んでいる。変換された画像はさらにコンピュータの
ハードディスクに格納される。ＩＢＭ・ＰＣ／ＸＴパー
ソナルコンピュータは市販されているソフトウェアによ
ってプログラム化されて、ビットマップ化画像のカラー
フリンジを分類する。このようにして分類されたデータ
はさらに、後の検索のために格納される。データはま
た、視覚用のコンピュータ４１のモニタ４２上に表示す
ることもできる。

【００５１】ＩＢＭ・ＰＣ／ＸＴパーソナルコンピュー
タ４１によって出力されたデータは、応力解析コンピュ
ータ４３としての働きをするＩＢＭパーソナルシステム
／２（ＰＳ／２）コンピュータに送られる。ＩＢＭ・Ｐ
Ｓ／２コンピュータはデータの応力解析を実行するため
にプログラム化される。詳細には、応力解析コンピュー
タ４３には、応力値と相互関係のある色のデータベース
が備えられている。ＩＢＭ・ＰＣ／ＸＴパーソナルコン
ピュータ４１からのデータのカラーフリンジは応力解析
コンピュータ４３によって整合されて、図２に示された
検査サンプル２０の細部にわたった応力又はひずみマッ
プを生成する。画像情報はヒストグラム形式で、又は応
力解析コンピュータ４３のモニタ４４上の表データとし
て視覚される。パラメータはプロットされ、応力及びひ
ずみレベルはプロッタ又はレーザプリンタ４５上でプロ
ットされて、さらに分散及びその他統計上の情報を決定
する相関関係が得られることになる。

【００５２】図４では、応力解析コンピュータ４３上で
実行されるプログラムのフローチャートが示されてい
る。ＩＢＭ・ＰＣ／ＸＴコンピュータ４１からのディジ
タル化データは機能ブロック５１で整列され、次にオペ
レーションブロック５２においてデータベース５３のデ
ータと比較される。本発明の一態様において、データベ
ース５３はマイケル・レヴィ・インタフェースカラーチ
ャートを含む。オペレーションブロック５２で実行され
る比較の出力は、機能ブロック５４の式（５）に従って
位相の遅れに変換される色の振幅（マグニチュード）で
ある。本発明の別の態様によると、データベース５３は
超小型電子部品の許容可能なレベルの応力を示す基準画
像のデータを有する。この場合にオペレーションブロッ
ク５２で実行される比較の出力は２つの画像間の差であ
る。２つの画像が同一の場合、その差はゼロとなる。ほ
とんどの場合、基準からの多少の偏差は許容可能である
ので、そのためオペレーションブロック５２から出力さ
れた差は、超小型電子デバイスが許容可能なレベルを有
するかどうかを決定するために基準に対して決定ブロッ
ク５５において検査される。いずれの場合においても、
機能ブロック５４と５５の出力はディスプレイ５６で表
示されるか、出力５７で印刷されるか、又はディスク５
８に格納されることになる。

【００５３】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、超小型電子構造体及びそれらのワイヤリングの応力
評価を行なうことが可能であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の反射偏光器の原理を表わす概略図であ
る。

【図２】本発明の実施において使用される縦型反射偏光
器に顕微鏡を転換するための顕微鏡の変更例を示す概略
図である。

【図３】超小型電子デバイスにおける局部の応力を表示
し且つ解析するために使用される構成要素を示すブロッ
ク図である。

【図４】図３のシステムに示されたコンピュータで実行
される画像解析プログラムの論理を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

２０検査サンプル２１コーティング２２光源２９対物レンズ３５接眼レンズ３６ビデオカメラ３７測光器３８可変カラーフィルタ３９電圧計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者オフェリアカナレスデホジンズアメリカ合衆国12550、ニューヨーク州ニューバラ、スーザンドライヴ 12 (72)発明者ジョーゼジーザースエスタビルアメリカ合衆国10027、ニューヨーク州ニューヨーク、ウエストワンハンドレッドトウェンティートゥーストリート 506、アパートメント 23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ミクロンスケールデバイスのサブミクロ
ン領域の光学ひずみマッピングのための装置であって、ひずみがマッピングされるデバイスに一体的な複屈折性
材料と、前記複屈折材料を介して送られる光を供給するための光
源手段と、前記光源手段からの光を偏光するための偏光フィルタ手
段と、前記複屈折性材料を通過する偏光を拡大するための拡大
手段と、前記複屈折性材料からの拡大された偏光を解析するため
の検光子手段と、前記デバイスの画像の等色線に従ってデータを生成する
ための光学処理手段と、前記デバイスのひずみマップを生成するために前記光学
処理手段によって生成されるデータを解析するための応
力解析手段と、を有する光学ひずみマッピング装置。
【請求項２】前記デバイスは半導体デバイス又は超小
型電子構造体であり、前記複屈折性材料層は前記デバイ
スに層状に付着され、複屈折性材料の前記層を通過する
前記偏光は前記デバイスによって反射される請求項１に
記載の光学ひずみマッピング装置。
【請求項３】前記デバイスは透過材料から構成される
Ｘ線マスクであり、前記偏光は前記透過材料を介して前
記検光子手段に進む請求項１に記載の光学ひずみマッピ
ング装置。
【請求項４】前記偏光フィルタ手段に隣接した第１の
四分の一波長板と、前記検光子手段に隣接した第２の四分の一波長板と、を
さらに有するとともに、前記第１と第２の四分の一波長
板は低複屈折性材料を補償する働きをする、請求項１に
記載の光学ひずみマッピング装置。
【請求項５】前記検光子手段に隣接した補償板をさら
に有するとともに、前記補償板は低複屈折性の材料を補
償する働きをする請求項１に記載の光学ひずみマッピン
グ装置。
【請求項６】ミクロンスケールデバイスのサブミクロ
ン領域の光学ひずみマッピングのための方法であって、ひずみがマップされるデバイスに一体的な複屈折性材料
を供給する工程と、前記複屈折性材料を通過する偏光で前記デバイスを照射
する工程と、前記複屈折性材料を通過する偏光を拡大する工程と、前記複屈折性材料を通過する拡大された反射偏光を光学
的に解析する工程と、前記光学的解析工程の後に前記デバイスの画像を表示す
る電気信号を生成する工程と、前記デバイスの前記画像の等色線に従ってデータを生成
するために前記電気信号を処理する工程と、デバイス内の応力のひずみマップを生成するためにデー
タを電気的に解析する工程と、を有する光学ひずみマッピング方法。
【請求項７】前記デバイスは半導体デバイス及び超小
型電子構造体の内の一方であって、前記デバイスと一体
的な複屈折性材料を供給する工程は、デバイスに複屈折
性材料の層を付加することによって実行され、前記複屈
折性材料を通過する前記偏光はデバイスによって反射さ
れる、請求項６に記載の光学ひずみマッピング方法。
【請求項８】前記デバイスは透過材料から成るＸ線マ
スクであり、前記偏光は前記透過材料を通過する請求項
６に記載の光学ひずみマッピング方法。