JPH06267487A

JPH06267487A - Ｘ線分析方法および装置

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Publication number: JPH06267487A
Application number: JP5699293A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ninomiya; 健二宮; Tokuo Kure; 得男久▲禮▼; Katsuhiro Kuroda; 勝広黒田; Itsuki Sudo; 敬己須藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】分析すべき試料表面にコンタミネーションを生
じることなく、かつウエハ等の試料を割ることなくし
て、起伏の大きな個所でも残留物の定性、定量分析が可
能なＸ線分析方法および装置を提供すること。【構成】Ｘ線検出器８の中央部に設けた穴９を通過した
電子線１が、試料３表面に照射される。光源５からの光
をレンズ４により集光して、電子線１の照射領域を含む
領域を局所的に加熱する。電子線照射領域から発生する
蛍光Ｘ線２を、蛍光Ｘ線のエネルギー分析が可能な同軸
型のＸ線検出器８を用いて電子線の近軸方向から観測す
る。【効果】試料表面上へのコンタミネーションの付着を防
止して、電子線照射により発生した蛍光Ｘ線を電子線の
近軸方向から観測できるため、微細孔等を有する起伏の
大きな試料表面についても、精度よく残留物の定性、定
量分析が可能である。さらに、分析後の試料を製造プロ
セスに戻すこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面分析技術に係り、特
に、ウエハ表面上の残留物をコンタミネーションの影響
なく分析可能なＸ線分析方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の高集積化を推進するために
は、ディープサブμｍ以下のレベルでの微細加工技術を
確立しなければならない。例えば、２５６ＭｂＤＲＡＭ
の製作に際しては、直径０．２μｍ、深さ２μｍのコン
タクトホールの加工が要求されている。このような高精
度加工技術を確立するためには、微細加工の正確さを計
測、検査する技術が必要である。これら技術のうち、ド
ライエッチング後の残留物（残膜）の種類と量を分析可
能な技術が特に必要とされている。この残留物分析にお
いて留意すべき点は、（１）残留物の量が極めて微量な
場合があること、および（２）ウエハ表面は必ずしも平
坦ではなく、先のコンタクトホールの例に象徴されるよ
うに、起伏が大きい個所での分析も必要になることであ
る。

【０００３】従来、起伏の大きな個所における残留物分
析は、加工後のウエハを割り、その断面を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより行われていた。ま
た、断面に電子線を照射して発生するオージェ電子を観
測することで、残留物の種類を同定していた（ＡＥＳ分
析）。しかし、これら従来方法には、観察中に生じる試
料のコンタミネーションを防止するための対策が講じら
れていないという問題点があった。先に述べたように、
残留物の量が極めて微量な場合には、このコンタミネー
ションの影響は深刻である。例えば試料に電子線を照射
すると、炭素化合物等のコンタミネーション物質が照射
領域に付着する。一方、分析すべき残留物がフォトレジ
スト等の炭素原子を含む化合物である場合には、炭素原
子からの信号をもとに残留物の種類と量を分析する。従
って、分析中にコンタミネーション物質が付着した場
合、該コンタミネーション物質に含まれる炭素原子と残
留物中の炭素原子との区別が不可能になり、微量な残留
物の種類と量を正確に把握することができないという問
題がある。さらに、試料（ウエハ）を割って観察（分
析）するため、観察（分析）後のウエハを再び製造プロ
セス中に戻してやることができず、従って製造歩留まり
が悪くなるという問題点もあった。

【０００４】ウエハを割ることなく分析可能な分析法と
して蛍光Ｘ線分析法がある。この分析法による分析装置
の一例として、例えば、特開昭６３−２４３８５５号公
報に開示された荷電粒子分析装置がある。この分析装置
では、試料に電子線を照射して、発生する蛍光Ｘ線を観
測する。しかし、この装置にも、コンタミネーション防
止の対策が施されておらず、正確な分析は期待できな
い。さらに、照射電子線の中心軸と２２度の角度をもっ
て配置された分光結晶を蛍光Ｘ線の観測に用いているた
め、試料上の起伏の大きな個所にある残留物の分析も不
可能である（詳細な理由に関しては、後述する）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の分析方法には、コンタミネーション防止対策が施さ
れていため、分析精度が低い，ウエハを割るため歩留ま
りが悪い，起伏の大きな個所にある残留物の分析ができ
ない等の問題点があった。従って、これら従来の分析方
法では、今後の半導体素子の主流である４Ｍｂ以降のＤ
ＲＡＭの製作過程等における残留物の定性、定量分析を
行なうは不可能である。

【０００６】従って、本発明の目的は、コンタミネーシ
ョンの影響がなく、かつウエハ等の試料を割ることなく
して、起伏の大きな個所でも残留物の定性、定量分析が
可能なＸ線分析方法および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、試料表面に加速，収束された電
子線を照射して発生する蛍光Ｘ線を観測することにより
試料表面の分析を行なう表面分析方法において、上記の
電子線照射に伴う試料表面のコンタミネーションを防止
する対策を講じると共に、試料表面からの蛍光Ｘ線を照
射電子線軸と近軸の方向から観測するようにしたことを
特徴としている。

【０００８】

【作用】物質に電子線を照射すると、蛍光Ｘ線が発生す
る。この蛍光Ｘ線のエネルギー（波長）はその物質の構
成元素に固有であるため、上記蛍光Ｘ線のエネルギー分
析を行なうことにより、上記構成元素の同定、従って上
記物質の同定を行うことができる（定性分析）。また、
上記蛍光Ｘ線の発生強度から上記物質の量を把握するこ
とができる（定量分析）。

【０００９】本発明においては、ウエハ（試料）表面上
の残留物に細く収束された電子線を照射する。この電子
線照射により、ウエハを収容している真空チャンバ内の
残留ガスに含まれる炭素原子等が、電子線の照射領域内
に付着する（コンタミネーション）。このコンタミネー
ションの防止手段として、本発明では、電子線照射領域
を含む領域（数１０μｍφ〜数ｍｍφ）を局所的に加熱
する方式を採用している。試料の加熱温度は、１００〜
２００℃程度で十分にコンタミネーションを防止できる
ことがわかった。この局所加熱方式では、加熱に必要な
エネルギー量が少なく効率的であることに加え、加熱に
よるガス発生量も最小限に抑えることができ、真空排気
系に対する負荷も小さくできる。

【００１０】試料加熱手段としては、蛍光Ｘ線観測のた
めの電子線照射に先立って予め試料を加熱するなど、観
測用電子線の照射とは独立に試料を加熱できるものとす
るのが都合がよい。蛍光Ｘ線観測用の検出器が高感度で
ある場合、蛍光Ｘ線の観察中に試料加熱手段を動作させ
ると、検出器が誤動作する場合がある。例えば、レーザ
光等の光を用いて試料加熱を行なう場合、試料表面で散
乱した光がＸ線検出器に到達して、Ｘ線検出器のノイズ
が大きくなり、分析精度の低下を招く可能性がある。こ
れに対し、観測用電子線の照射とは独立に試料加熱手段
を動作させる場合には、そのような問題は生じない。

【００１１】ウエハを割ることなく起伏の大きな個所で
も残留物の分析を可能にするためには、以下に述べるよ
うに、蛍光Ｘ線の観測方法が重要である。ウエハ表面上
の主要な残留物は、酸化膜やフォトレジストである。こ
れらを同定するためには、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）等の
軽元素を検出しなければならない。電子線照射により発
生する蛍光Ｘ線（ＣＫα線やＯＫα線）はエネルギーが
小さいため、これら蛍光Ｘ線の発生位置と蛍光Ｘ線観測
手段との間に障害物があると、蛍光Ｘ線がこの障害物を
透過できず、従って蛍光Ｘ線の観測は不可能である。最
も観測条件の厳しい微細孔内部の観測の場合を例にと
り、以下に、この様子をさらに詳しく説明する。

【００１２】図２に示すように、微細孔１１内に電子線
１を入射させて、孔内底部に存在する残留物１２の分析
を行なう場合を考える。先に述べたように、残留物１２
から放射されるＣＫα線やＯＫα線などの蛍光Ｘ線２は
エネルギーが小さいため、蛍光Ｘ線２の発生位置と観測
位置との間に障害物があると、蛍光Ｘ線２はその障害物
中を透過できず、従って蛍光Ｘ線の観測は不可能であ
る。すなわち、図２においてＡで示した領域（以下で
は、電子線軸と近軸の方向と呼ぶ）から蛍光Ｘ線を観測
することが必要である。ここで、角度αは微細孔の直径
２ａと深さｄを用いて、ｔａｎα＝（ａ／ｄ）により定
義される角度である。なお、微細孔の断面形状が正方形
や長方形等の角形の場合には、上記の直径２ａの代り
に、一辺の長さ（短辺の長さ）が用いられるものとす
る。

【００１３】上記微細孔の代表例としてＤＲＡＭのコン
タクトホールを例にとり、その微細化に伴う上記角度α
の推移を該微細孔のアスペクト比Ｒａ＝（ｄ／２ａ）の
推移と共に図３に示した。図３から明らかなように、今
後の半導体素子の主流である４Ｍｂ以降のＤＲＡＭの微
細孔内観察に当たっては、角度αが２０度以内の近軸領
域内で蛍光Ｘ線を観測することが必要である。先に述べ
たように、特開昭６３−２４３８５５号公報に開示され
た荷電粒子分析装置では、分光結晶が照射電子線の中心
軸と２２度の角度で配置されているため、４Ｍｂ以降の
ＤＲＡＭへの適用は不可能である。これに対し、本発明
で採用されている蛍光Ｘ線の観測手段に関しては、Ｘ線
検出器の受光面の一部もしくは全部、あるいはＸ線検出
器へ蛍光Ｘ線を導くための光学素子の一部もしくは全部
が、この角度αで定義される近軸領域内（すなわち、図
２の領域Ａ内）に設置されるように留意している。この
ような条件を満足させるための観測手段としては様々な
方式が考えられるが、詳細については実施例の項で説明
する。このような観測手段を用いることにより、表面起
伏の小さな試料はもとより、アスペクト比の高い微細孔
等を有する表面起伏の大きな試料についても、残留物の
定性、定量分析が可能になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して
具体的に説明する。

【００１５】＜実施例１＞本発明の最も基本的な実施例
を図１に示した。図では、加速された電子線１がＸ線検
出器８の中央部に設けられた穴９を通過して、試料３
（例えば、ウエハ）の表面に垂直に照射される。電子線
１の集束は、電子レンズ７および６によって行なわれ
る。なお、Ｘ線検出器８に設けられる穴９の直径は、１
〜２ｍｍ程度でよい。

【００１６】先に述べたように、試料３に電子線１を照
射すると、試料３の表面上に炭素原子等（コンタミネー
ション）が付着する。本実施例では、試料３表面を局所
加熱することにより、このコンタミネーションを防止し
ている。この試料表面の局所加熱は、光源５からの光を
レンズ４を用いて試料３表面上に集光することにより行
なわれる。局所加熱する領域は、電子線１の照射領域
（照射スポット）を含む数１０μｍφ〜１ｍｍφ程度の
領域でよい。すなわち、試料３の全表面を加熱する必要
はない。むしろ、試料の全表面を加熱した場合には、試
料表面から大量のガスが放出され、試料を収納する真空
チャンバ内の真空度が低下するので、好ましくない。な
お、局所加熱の温度は、１００〜２００℃程度で十分で
ある。この程度の局所加熱ならば、市販の通常光源から
の光をレンズ４で集光することにより容易に実現でき
る。光源５としては、通常の可視光源または赤外光源で
もよいし、さらには可視領域または赤外領域のレーザ光
源であってもよい。

【００１７】試料３表面の加熱（すなわち、試料３表面
への光照射）は、螢光Ｘ線観測のための電子線１の照射
とは独立して行なわれる（例えば、電子線１の照射前に
試料３表面の加熱のための光照射を行ない、予め試料３
表面を加熱しておく）。このため、試料３表面の分析中
に、試料３表面で散乱した試料表面加熱用の光（光源５
からの光）によってＸ線検出器８や２次電子検出器１０
が誤動作（誤検出）するおそれはない。なお、本実施例
では、光源５からの試料表面加熱用の光の集光にレンズ
４を用いたが、他の集光用光学素子の使用ももちろん可
能である。例えば、全反射鏡を用いて加熱用の光を集光
すれば、色収差なく集光することができるので、本実施
例におけるような微小部の局所加熱には特に便利であ
る。

【００１８】試料３表面への電子線１の照射により、試
料３表面の被照射領域から蛍光Ｘ線２が放射される。こ
の蛍光Ｘ線２は、照射電子線１と同軸に設けられたＸ線
検出器８により検出される。このＸ線検出器８は、例え
ば固体Ｘ線検出器（ＳＳＤ）等によって代表されるよう
な、入射Ｘ線のエネルギー分析機能を有するＸ線検出器
である。なお、このＸ線検出器８の設置位置に関しては
任意である。図１に示されているように電子レンズ６と
７との中間位置でもよいし、あるいはまた電子レンズ６
または７の内部空間内に設置してもよい。

【００１９】Ｘ線検出器８の設置位置に関して特に重要
な点は、試料表面からの蛍光Ｘ線２を受光するＸ線受光
面の全部もしくは一部が、図２に示した領域Ａ（すなわ
ち、照射電子線の中心軸から角度α内の領域）内に収ま
るように、検出器８を設置することである。このＸ線検
出器８により、試料１表面から放射される蛍光Ｘ線２の
エネルギーおよび強度を測定することにより、試料１表
面上の残留物の定性、定量分析ができる。

【００２０】電子線１の照射により、試料３表面からは
２次電子も放出される。図中の検出器１０は、この２次
電子を検出するための２次電子検出器である。ここで、
電子線１を試料３表面上に走査しながら照射して、この
照射電子線の走査に伴なう試料表面からの放出２次電子
を検出することによって、試料３表面の２次電子像が得
られる。この２次電子像を用いると、試料３表面上の分
析すべき残留物が存在する位置を容易に把握でき、それ
により、試料３表面上の分析すべき領域の設定が容易に
できる。

【００２１】本実施例によれば、試料表面のコンタミネ
ーションを防止でき、かつ、発生した蛍光Ｘ線を電子線
軸と近軸の方向から観測できる。この結果、ウエハ表面
上の残留物を、コンタミネーションの影響なく高精度に
分析可能である。また、ウエハを割ることなく分析でき
るため、分析後のウエハを再び製造プロセスに戻すこと
が可能である。

【００２２】＜実施例２＞図４に示した実施例も、光を
用いて試料３表面を加熱して残留物の分析を行なう方法
の一例である。図では、楕円面鏡１４の一方の焦点位置
に光源１５が設置されている。光源１５は、例えば通常
の可視光ランプでよい。楕円面鏡１４のもう一方の焦点
位置には、石英もしくはサファイヤ製の導入ロッド１３
の一端が設置されている。光源１５から放射された光
は、楕円面鏡１４によって反射、集光されて、導入ロッ
ド１３内に入射する。この導入ロッド１３の形状はテー
パ状であり、試料３に近づく程その径が小さくなってい
る。このような形状を採用することにより、導入ロッド
１３に集光作用を持たせることができる。また、導入ロ
ッド１３の先端部（試料側端部）をレンズ状に加工する
ことにより、さらに微小な領域への集光が可能である。
なお、本実施例で採用した導入ロッド１３の形状はあく
までも一例であり、この形状に関しては、必要に応じて
任意に選択できるものとする。また、導入ロッド１３の
材質に関しても、同様に必要に応じて任意に選択できる
ものとする。その他の部分の構成に関しては、実施例１
の場合と同様である。

【００２３】本実施例によれば、試料表面局所加熱用の
光を楕円面鏡１４を用いて導入ロッド１３内に導く構成
としているため、強い光で試料３表面を加熱できる。こ
の結果、試料３表面の局所加熱が容易になる。その他の
効果については、実施例１の場合と同様である。

【００２４】＜実施例３＞実施例１，２では、光を用い
て試料３の表面を加熱していた。しかし、試料３表面の
加熱は他の方法を用いても可能である。本実施例は、超
小型のヒータを用いて試料表面の局所加熱を行なう方法
についてのものである。図５にその具体的な装置構成を
示した。電子線１の照射により試料表面から発生した蛍
光Ｘ線２は回折格子１７に入射して分光され、Ｘ線検出
器１８でもって検出される。Ｘ線検出器１８は２次元検
出器であり、多波長のスペクトル観測を同時に行うこと
ができる。試料３の加熱は、超小型のヒータ１６を用い
て試料（ウエハ）の裏面から行なわれる。ヒータ１６の
加熱面の大きさは１ｍｍφ程度であるため、試料３の局
所領域のみを加熱することができる。

【００２５】本実施例を用いても、実施例１および２と
同等の効果が得られる。

【００２６】＜実施例４＞本実施例も、試料３の裏面か
ら加熱を行う方式についてのものである。具体的な装置
構成を図６に示した。本実施例では、試料３の局所加熱
に電子線照射を用いている。電子源２０から放出された
電子は、電子レンズ１９を用いて試料３の裏面上に加
速、集束される。この電子線の加速エネルギーは１〜５
ｋｅＶ程度でよい。試料裏面上での電子線の照射領域の
大きさは、数１０μｍφ〜１ｍｍφである。この程度の
ビーム径を有する電子線を用いて加熱してもよいし、さ
らに小さなビーム径を持つ電子線を試料裏面上で走査し
て加熱するようにしてもよい。

【００２７】次に、蛍光Ｘ線の検出手段について説明す
る。本実施例では、蛍光Ｘ線の分光に、表面上にＸ線用
多層膜を形成した反射鏡２１を用いている。電子線１の
照射により試料面から発生した蛍光Ｘ線２は反射鏡２１
に入射する。反射鏡２１は電子線照射の妨げにならない
よう、電子線１の中心軸から若干（１〜２ｍｍ）離れて
設置されている。反射鏡２１は紙面に垂直な中心軸２２
の回りに回転可能である。この回転は（図には示されて
いないが）パルスモータ等を用いた回転機構により制御
される。

【００２８】上記した多層膜反射鏡２１は、２種類の異
なる物質（例えば、ＭｏとＳｉ）を薄膜状にして、基板
上に交互に周期的に積み重ねてなる反射鏡である。その
積み重ねの１周期分の厚みをＤ、蛍光Ｘ線２の反射鏡２
１への入射角をθとすると、２Ｄｓｉｎθ＝λなる関係
式を満たす波長λを持った蛍光Ｘ線のみが、この反射鏡
２１によって反射される。従って、周期長Ｄが既知であ
る多層膜反射鏡を用いて入射角θを変化させることがで
きれば、反射鏡２１に入射するＸ線の分光（エネルギー
分析）が可能になる。

【００２９】本実施例では、上記の分光原理を採用して
いる。すなわち、反射鏡２１をその中心軸２２の回りに
回転させることにより、蛍光Ｘ線２の反射鏡２１への入
射角θを変化させている。さらに、この回転に伴って検
出器２３の位置を移動させることにより、反射された蛍
光Ｘ線を検知するようにしている。検出器２３の移動
は、検出器２３が設置されたステージ２５をガイド２６
に沿って移動することにより行なわれる。このステージ
２５の移動は、蛍光Ｘ線の反射方向を表す角度φと上記
の入射角θとの間にφ＝２θの関係が常に成立するよう
に、反射鏡２１の回転と同期して、パルスモータ等を用
いた移動機構により制御されている。コリメータ２４
は、不要なＸ線が検出器２３に到達するのを防止するた
めのものである。

【００３０】反射鏡２１の表面に若干の曲率を設け、反
射鏡２１に集光作用を持たせてもよい。どのような形状
の反射鏡を用いるか、および反射鏡２１の設置位置に関
しては、必要に応じて任意に選択できるものとする。

【００３１】本実施例においても他の実施例と同等の効
果を得ることができる。特に、試料３の加熱に裏面から
の電子線照射を用いているため、試料３に損傷を与える
ことなく、コンタミネーションの影響のない迅速な残留
物の分析が可能である。

【００３２】＜実施例５＞図７に示した実施例は、光照
射により試料３表面を加熱して残留物の分析を行なう方
法についてのものである。試料表面加熱用の光源は、レ
ーザ光源２８である。試料表面を迅速に加熱するために
は炭酸ガスレーザを用いるのが都合がよいが、２００℃
程度までの加熱であれば半導体レーザを用いてもよい。
レーザ光源２８からのレーザ光は、集光光学系２７によ
り試料３表面上に集光される。電子線１の照射により発
生した蛍光Ｘ線２は、電子線１のビーム軸近傍に設置さ
れたエネルギー分析機能を有するＸ線検出器２９により
検出される。

【００３３】本実施例では、試料表面の加熱にレーザ光
を用いているため、試料３表面上への集光が容易であ
り、試料加熱を簡単に行うことができる。この結果、試
料表面上の残留物を迅速かつ正確に分析できる。

【００３４】＜実施例６＞これまで述べた実施例では、
試料３を局所加熱することでコンタミネーションを防止
した。しかし、局所加熱以外の方法でも、試料３表面上
へのコンタミネーションを防ぎながら残留物の分析が可
能である。図８に、このような場合の一実施例を示し
た。図では、ラジカル源３１からのラジカル（化学的に
活性な粒子）をパイプ３０を用いて試料３の表面近傍に
導いている。ラジカルとしては、酸素原子やハロゲン原
子、あるいはオゾン分子等が有効である。ラジカルの生
成手段としては、加熱や光照射、あるいは放電等による
励起方式のものを使用する。試料３表面に電子線１を照
射している状態でこれらのラジカルを導入すると、電子
線１の照射領域内で化学反応が促進される。例えば、試
料表面に炭素原子が吸着している場合、そこに酸素原子
あるいはオゾン分子を導入すると、炭素原子は二酸化炭
素や一酸化炭素になり、試料３表面から離脱する。この
ため、試料３表面への炭素原子の付着（コンタミネーシ
ョン）を防止できる。ハロゲン原子を導入した場合に
も、上記と同等の防止効果が期待できる。その他の構
成、効果に関しては、実施例１の場合と同様である。

【００３５】本実施例によれば、ラジカルとの化学反応
を用いてコンタミネーションの付着を防止できる。従っ
て、加熱すると損傷を生じ易いような試料に対しても、
表面残留物の分析が可能である。

【００３６】＜実施例７＞図９に、光ファイバを用いて
試料加熱用の光を導入する一実施例を示した。本実施例
では、光源３４からの光をレンズ３３を用いて光ファイ
バ３２内に導入する。光ファイバ３２は電子レンズ６に
設けられた導入孔３５を通り、その先端が電子線１の照
射領域の近くに設置されている。光ファイバ３２を通過
した光は、試料３表面上に集光され、この結果、試料３
表面の局所加熱が可能である。光源３４は、可視光源で
も赤外光源でもよい。また、レーザ光源を用いることも
できる。その他の部分に関しては、実施例１の場合と同
様である。

【００３７】ファイバ３２を用いると、光の進路を自由
に曲げることができる。従って、電子レンズ６が試料３
に接近している場合でも、試料加熱用の光の導入が簡単
にできる。この結果、装置構成が容易になるという利点
がある。

【００３８】以上、いくつかの実施例を用いて本発明を
説明した。発生した蛍光Ｘ線を観測するために、様々な
光学素子やＸ線検出器を用いた。より効果的に蛍光Ｘ線
を検出するためには、光学素子や検出器の位置を微調整
する手段が必要である。これらの調整手段は図示されて
いないが、必要に応じて位置調整用微動機構を取付ける
ことができるものとする。ここで述べた実施例の組合せ
も本発明に含まれることは云うまでもない。さらに、個
々の実施例では述べなかったが、蛍光Ｘ線の発生および
検出に必要な手段の大部分は真空中に設置されている。
大気中では、電子線１の生成が不可能であり、大気中の
粒子により蛍光Ｘ線も吸収されるからである。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、収束した電子線を試料
に照射し、電子線照射により残留物から発生する蛍光Ｘ
線を、電子線の近軸方向から観測できる。さらに、試料
の局所加熱やラジカルの導入により、試料表面上へのコ
ンタミネーションの付着を防止できる。このため、ウエ
ハ表面上の残留物をコンタミネーションの影響なくして
定性、定量分析することができ、分析後のウエハを製造
プロセスに戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になるＸ線分析装置の基本構
成を示す図。

【図２】Ｘ線検出器の設置位置を説明するための図。

【図３】ＤＲＡＭの微細化に伴うコンタクトホールの角
度αとアスペクト比Ｒａとの推移を示す図。

【図４】本発明の他の一実施例になるＸ線分析装置の構
成を示す図。

【図５】本発明のさらに他の一実施例になるＸ線分析装
置の構成を示す図。

【図６】本発明のさらに他の一実施例になるＸ線分析装
置の構成を示す図。

【図７】本発明のさらに他の一実施例になるＸ線分析装
置の構成を示す図。

【図８】本発明のさらに他の一実施例になるＸ線分析装
置の構成を示す図。

【図９】本発明のさらに他の一実施例になるＸ線分析装
置の構成を示す図。

【符号の説明】

１…電子線、２…蛍光Ｘ線、３
…試料、４…レンズ、５…光源、
６…電子レンズ、７…電子レンズ、８…
Ｘ線検出器、９…穴、１０…２次電子検出器、
１１…微細孔、１２…残留物、１３…導入
ロッド、１４…楕円面鏡、１５…光源、
１６…ヒータ、１７…回折格子、１
８…Ｘ線検出器、１９…電子レンズ、２０…電子
源、２１…反射鏡、２２…中心軸、
２３…Ｘ線検出器、２４…コリメータ、２５…
ステージ、２６…ガイド、２７…集
光光学系、２８…光源、２９…Ｘ線検出
器、３０…パイプ、３１…ラジカル源、３
２…光ファイバ、３３…レンズ、３４…光源、
３５…導入孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須藤敬己東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料表面に加速，収束された電子線を照射
して発生する蛍光Ｘ線を観測することによって上記試料
の表面分析を行なうＸ線分析方法において、上記電子線
の照射領域を含む領域を局所的に加熱して、上記蛍光Ｘ
線を上記電子線の中心軸から角度２０度の範囲内で観測
することを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項２】試料表面に存在する微細孔内に加速，収束
された電子線を照射して発生する蛍光Ｘ線を観測するこ
とによって上記微細孔内の表面分析を行なうＸ線分析方
法において、上記微細孔の直径を２ａ深さをｄとして
ｔａｎα＝（ａ／ｄ）で表される角度αを規定したと
き、上記電子線の照射領域を含む領域を局所的に加熱し
て、上記蛍光Ｘ線を上記電子線の中心軸から上記の角度
αの範囲内で観測することを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項３】上記した試料の局所的な加熱は、上記した
電子線の照射とは独立に行なわれることを特徴とする請
求項１または２に記載のＸ線分析方法。
【請求項４】上記した電子線の照射領域の加熱温度は、
２００℃以下であることを特徴とする請求項１から３の
いずれかに記載のＸ線分析方法。
【請求項５】上記した試料の局所的な加熱は、可視光も
しくは赤外光を上記電子線の照射領域に集光することに
よって行なわれることを特徴とする請求項１から４のい
ずれかに記載のＸ線分析方法。
【請求項６】上記した可視光もしくは赤外光の集光が、
レンズ、反射鏡、あるいは光学材料で形成されたロッド
もしくはファイバを用いて行なわれることを特徴とする
請求項５に記載のＸ線分析方法。
【請求項７】上記した試料の局所的な加熱は、可視レー
ザ光もしくは赤外レーザ光を上記電子線の照射領域に集
光することによって行なわれることを特徴とする請求項
１から４のいずれかに記載のＸ線分析方法。
【請求項８】上記した可視レーザ光もしくは赤外レーザ
光の集光が、レンズ、反射鏡、あるいは光学材料で形成
されたロッドもしくはファイバを用いて行なわれること
を特徴とする請求項７に記載のＸ線分析方法。
【請求項９】上記した試料の局所的な加熱は、上記試料
の裏面からのヒータを用いた加熱であることを特徴とす
る請求項１から４のいずれかに記載のＸ線分析方法。
【請求項１０】上記した試料の局所的な加熱は、上記試
料の裏面からの加速電子線を用いた加熱であることを特
徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＸ線分析方
法。
【請求項１１】試料表面に加速，収束された電子線を照
射して発生する蛍光Ｘ線を観測することによって上記試
料の表面分析を行なうＸ線分析方法において、上記試料
の表面近傍に化学的に活性な粒子を導入しながら、上記
蛍光Ｘ線を上記電子線の中心軸から角度２０度の範囲内
で観測することを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項１２】上記した蛍光Ｘ線の観測は、上記電子線
の中心軸と同軸に配置されたＸ線検出器を用いて上記蛍
光Ｘ線を分光、検出することによって行なわれることを
特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のＸ線分
析方法。
【請求項１３】上記した蛍光Ｘ線の観測は、多層膜を形
成したＸ線反射鏡を用いて上記蛍光Ｘ線を分光し、分光
後の蛍光Ｘ線をＸ線検出器で検出することによって行な
われることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに
記載のＸ線分析方法。
【請求項１４】上記した蛍光Ｘ線の観測は、多層膜を形
成したＸ線反射鏡をその中心軸の回りに回転させること
によって上記蛍光Ｘ線を分光し、分光後の上記蛍光Ｘ線
を上記Ｘ線反射鏡の回転と同期して移動するＸ線検出器
で検出することによって行なわれることを特徴とする請
求項１から１１のいずれかに記載のＸ線分析方法。
【請求項１５】電子線を加速，収束して試料表面上に照
射する電子線照射手段と、上記電子線の照射領域を含む
領域を上記電子線の照射とは独立に加熱する加熱手段
と、上記電子線の照射によって上記試料表面から発生す
る蛍光Ｘ線を上記電子線の中心軸から２０度の範囲内で
観測する蛍光Ｘ線観測手段とを備えてなることを特徴と
するＸ線分析装置。
【請求項１６】電子線の加速，収束して試料表面上に存
在する微細孔内に照射する電子線照射手段と、上記電子
線の照射領域を含む領域を上記電子線の照射とは独立に
加熱する加熱手段と、上記微細孔の直径を２ａ深さを
ｄとしてｔａｎα＝（ａ／ｄ）で表される角度αを規
定したとき、上記電子線の照射により上記微細孔内から
発生する蛍光Ｘ線を上記電子線の中心軸から上記の角度
αの範囲内で観測する蛍光Ｘ線観測手段とを備えてなる
ことを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項１７】上記加熱手段による上記電子線照射領域
の加熱温度が２００℃以下であることを特徴とする請求
項１５または１６に記載のＸ線分析装置。
【請求項１８】上記加熱手段が、可視光もしくは赤外光
を上記電子線の照射領域に集光する集光手段であること
を特徴とする請求項１５から１７のいずれかに記載のＸ
線分析装置。
【請求項１９】上記可視光もしくは赤外光の集光手段
が、レンズ、反射鏡、あるいは光学材料で形成されたロ
ッドもしくはファイバを用いた集光手段であることを特
徴とする請求項１８に記載のＸ線分析装置。
【請求項２０】上記加熱手段が、可視レーザ光もしくは
赤外レーザ光を上記電子線の照射領域に集光する集光手
段であることを特徴とする請求項１５から１７のいずれ
かに記載のＸ線分析装置。
【請求項２１】上記可視レーザ光もしくは赤外レーザ光
の集光手段が、レンズ、反射鏡、あるいは光学材料で形
成されたロッドもしくはファイバを用いた集光手段であ
ることを特徴とする請求項２０に記載のＸ線分析装置。
【請求項２２】上記加熱手段が、上記試料の裏面からの
ヒータを用いた加熱手段であることを特徴とする請求項
１５から１７ののいずれかに記載のＸ線分析装置。
【請求項２３】上記加熱手段が、上記試料の裏面からの
加速電子線を用いた加熱手段であることを特徴とする請
求項１５から１７のいずれかに記載のＸ線分析装置。
【請求項２４】電子線を加速，収束して試料表面に照射
する電子線照射手段と、化学的に活性な粒子を上記試料
表面の近傍に導入する活性粒子導入手段と、上記電子線
の照射によって上記試料表面から発生する蛍光Ｘ線を上
記電子線の中心軸から２０度の範囲内で観測する蛍光Ｘ
線観測手段とを備えてなることを特徴とするＸ線分析装
置。
【請求項２５】上記の蛍光Ｘ線観測手段が、上記電子線
の中心軸と同軸に配置されたエネルギー分析可能なＸ線
検出器であることを特徴とする請求項１５から２４のい
ずれかに記載のＸ線分析装置。
【請求項２６】上記の蛍光Ｘ線観測手段が、多層膜を形
成したＸ線反射鏡およびＸ線検出器からなっていること
を特徴とする請求項１５から２４のいずれかに記載のＸ
線分析装置。
【請求項２７】上記の蛍光Ｘ線観測手段が、その中心軸
の回りに回転可能な多層膜を形成したＸ線反射鏡および
該Ｘ線反射鏡の回転と同期して移動するＸ線検出器から
なっていることを特徴とする請求項１５から２４のいず
れかに記載のＸ線分析装置。