JPH06318446A - 分析方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有りのままの状態の試料の任意の部位の分析
を迅速・的確かつ高精度に遂行することができる分析技
術を提供する。 【構成】 ウエハ３を収容するベーク処理室１と、フォ
ーカシングレンズ６，ビームエクスパンダ７，ビームス
プリッタ１３ａ，ビームスプリッタ１３ｂ，レーザ発振
器１０からなり、ウエハ３の目的部位にレーザ１９を照
射して加熱する光学系２０と、光学系２０をウエハ３に
対し水平移動させてレーザ１９の照射位置を制御する光
学系ＸＹ駆動ユニット２１と、ウエハ３の加熱部位から
発生したガスｇをキャリアガスとともにＡＰＩＭＳ５に
送るためのキャリアガス供給部１５ａおよび発生ガス取
り出し用配管１６ｂと、主制御部１１を中心とする各部
分の制御系を備え、有りのままの状態のウエハ３の局所
を高精度に選択的に加熱して分析部位のみでの局所的な
ガスｇの発生を促し、高精度の分析を行う分析装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分析技術に関し、特
に、半導体製造工程などで使用される、半導体ウエハ上
に成膜、塗布された膜質の状態及び膜形成過程を管理お
よび評価する技術などに適用して有効な技術に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造工程におけるウエハ
プロセスでは、ウエハに形成される回路構造の極微細化
などに伴って、極微量の不純物の存在が製品歩留り等に
大きく影響することが懸念されている。このため、たと
えば、試料としてウエハを加熱して不純物をガス化し、
大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩＭＳ）等の高感度の
分析装置に導いて不純物を構成する原因物質の特定や濃
度の測定等を行うことが必須となっている。

【０００３】従来、このような分析技術では、たとえ
ば、１９９０年６月２８日発行、「超ＬＳＩウルトラク
リーンテクノロジーワークショップＮｏ．５」、ウルト
ラクリーンレジストプロセッシング、アウトガスフリー
レジストプロセス、Ｐ６１、等の文献に記載されている
ように、石英チューブにヒータ線を巻き付けて加熱制御
する構造のチャンバを設け、ウエハの目的部位を切断し
て当該チャンバ内に挿入し、加熱および分析を行う装置
が用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来の分析装置では、ウエハの目的部位を切断して試
料として用いる必要があるため、たとえば実工程を流れ
るウエハ等の非破壊分析には用いることができず、分析
対象が限定されるとともに、試料全体が加熱されるため
分析位置を試料の切断寸法以下に特定することはできな
い。すなわち、異物や汚染物質の位置を詳細には特定で
きないという問題がある。また、切断加工などの余分な
作業のために、分析作業の所要時間の増大や作業の煩雑
化等の問題もある。

【０００５】さらに、試料が収容されるチャンバの全体
を加熱するため、発生するガスの濃度が高く、分析前に
希釈するなどの余分な操作が必要になるとともに、チャ
ンバの壁面からのガスの発生や、ウエハの切断時におけ
る工具等からの汚染によって試料以外の物質が分析結果
に紛れ込むことは避けがたく、分析精度の信頼性が低下
するという問題もある。

【０００６】さらに、たとえば、ウエハ全体における不
純物の分布を知りたい場合には、上述のような煩雑な作
業を分析箇所の数だけ繰り返して実行する必要があり、
詳細な分布の把握は実際上困難となる。

【０００７】本発明の目的は、有りのままの状態の試料
の任意の部位の分析を迅速・的確かつ高精度に遂行する
ことが可能な分析技術を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、試料における分析結
果の分布状態を迅速かつ詳細に把握することが可能な分
析技術を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１１】本発明の分析方法は、エネルギビームの照
射によって試料の特定部位を選択的に励起し、特定部位
から発生するガスを捕捉して分析するものである。

【００１２】また、本発明は、請求項１記載の分析方法
において、ビーム口径が可変な電磁波からなるエネルギ
ビームの選択的な照射によって試料の特定部位を任意の
面積で励起し、発生したガスを大気圧イオン化質量分析
計に導いて分析を行うものである。

【００１３】また、本発明は、請求項１または２記載の
分析方法において、試料における複数の特定部位の分析
を、エネルギビームによる試料の相対的な走査によって
連続して行い、分析結果を、物質別または濃度別に識別
可能に試料の背景画像上に一括してマップ表示するもの
である。

【００１４】また、本発明の分析装置は、試料の特定部
位にエネルギビームを選択的に照射して励起する局所励
起手段と、特定部位から発生するガスを捕捉するガス捕
捉手段と、捕捉されたガスを分析する分析手段とからな
るものである。

【００１５】また、本発明は、請求項４記載の分析装置
において、エネルギビームは、ビーム口径が可変な電磁
波からなり、分析手段は、大気圧イオン化質量分析計か
らなるものである。

【００１６】また、本発明は、請求項４または５記載の
分析装置において、エネルギビームに対して試料の任意
の特定部位を相対的に位置決めする位置決め手段と、特
定部位を観察する観察光学系とを備えたものである。

【００１７】また、本発明は、請求項４，５または６記
載の分析装置において、ガス捕捉手段は、試料が収容さ
れる第１のチャンバと、第１のチャンバにキャリアガス
を供給する第１のキャリアガス供給配管と、試料から発
生するガスをキャリアガスとともに分析手段に導く第１
の発生ガス取り出し配管とからなる第１のガス捕捉機
構、試料に対するエネルギビームの照射位置の近傍に吸
引口先端部が位置付けられ、当該エネルギビームの試料
に対する相対的な移動に連動するように構成された第１
のノズルからなる第２のガス捕捉機構、その内部を軸方
向にエネルギビームが通過し、当該エネルギビームの試
料に対する照射位置の直上部に吸引口先端部が開口する
とともに、当該エネルギビームの試料に対する相対的な
移動に連動するように構成された第２のノズルからなる
第３のガス捕捉機構、試料に対して下端部が所定の間隙
をなすようにエネルギビームの当該試料に対する照射位
置を取り囲む第２のチャンバと、この第２のチャンバ内
にキャリアガスを供給して当該第２のチャンバ内を陽圧
に保つ第２のキャリアガス供給配管と、照射部位から発
生するガスをキャリアガスとともに分析手段に導く第２
の発生ガス取り出し配管とからなる第４のガス捕捉機
構、の少なくとも一つからなるものである。

【００１８】また、本発明は、請求項４，５，６または
７記載の分析装置において、試料におけるエネルギビー
ムの照射位置の温度を計測する温度計測手段と、試料の
背面を冷却する冷却手段とを備え、当該照射位置におけ
る温度の計測値を、局所励起手段にフィードバックする
ことにより、エネルギビームによる試料の照射位置の励
起温度を局所的に所望の値に制御するものである。

【００１９】また、本発明は、請求項６記載の分析装置
において、位置決め手段および局所励起手段を連動させ
て制御する制御コンピュータと、試料の画像を表示する
画像表示手段とを備え、所望の走査速度で試料上をエネ
ルギビームによって連続的にスポット加熱を行いなが
ら、分析手段による分析結果をエネルギビームの照射位
置情報とともに記録し、分析結果を、物質別または濃度
別に識別可能に、画像表示手段における試料の背景画像
上に一括してマップ表示するものである。

【００２０】

【作用】上記した手段によれば、たとえば、有りのまま
の試料上の異物などの目的の領域にエネルギビームを照
射して選択的に励起させ、発生したガスを捕捉して分析
するので、エネルギビームの強度を加減して励起状態を
制御することにより、発生するガスの量を適正に制御で
きるとともに、試料に切断などの特別な加工を施す必要
もない。また、加工時の汚染や、チャンバの全体加熱に
よる汚染ガスの混入の懸念もない。このため、有りのま
まの状態の試料の任意の部位の分析を迅速・的確かつ高
精度に遂行することが可能となる。

【００２１】また、エネルギビームによって試料を相対
的に走査し、走査部位からの発生ガスの捕捉および分析
を連続的に、あるいは間欠的に行うことにより、たとえ
ば、試料全体における分析結果の分布状態を迅速かつ詳
細に把握することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００２３】（実施例１）図１は、本発明の一実施例で
ある分析方法が実施される分析装置の構成の一例を示す
ブロック図であり、図２および図３は、それぞれ、その
一部を示す平面図、および側面図である。

【００２４】本実施例では、一例として、半導体ウエハ
（以下、単にウエハと記す）を試料として分析する場合
について説明する。

【００２５】ベーク処理室１の内部には、ウエハチャッ
ク２が設けられ、ウエハ３が載置されている。このベー
ク処理室１には、キャリアガス供給配管１６ａ，バルブ
１７ａを介して、キャリアガス供給部１５ａが接続され
ている。キャリアガス供給部１５ａは、特に図示しない
が、たとえば、ガス源、マスフローコントローラ、モレ
キュラーシーブス（分子篩）等によって構成されてお
り、高純度の窒素ガス等の不活性ガスを所望の流量で安
定にベーク処理室１に供給することが可能になってい
る。

【００２６】また、ベーク処理室１には、発生ガス取り
出し用配管１６ｂ、バルブ１７ｃを介して大気圧イオン
化質量分析計５が接続されている。バルブ１７ｃの上流
側における発生ガス取り出し用配管１６ｂは分岐してお
り、バルブ１７ｂ、ガス排出管１６ｃを介して排気部１
５ｂに接続されている。バルブ１７ｃの下流側には、バ
ルブ１７ｄを介して置換ガス供給部１５ｃが接続されて
いる。バルブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、バル
ブ制御部１８によって連携したタイミングで開閉制御さ
れる。この大気圧イオン化質量分析計５は、大気圧下で
のイオン化および質量分析法による検出技術を組み合わ
せることで、ガス状試料を構成する元素の種別や濃度
を、たとえば１ppb 以下の高感度で測定することが可能
なものである。

【００２７】ベーク処理室１の内壁は、ガス等の発生を
回避するため、たとえば高純度の石英で構成する。ま
た、前述の各配管の内壁は、ガス等の吸着を防止するた
め、たとえば、表面を不動態化処理したステンレス鋼な
どで構成する。

【００２８】ベーク処理室１の上部には、透明体からな
る窓４が設けられており、その上には、光学系２０が、
その光軸を垂直にして設けられている。光学系２０は、
光軸上に配置されたフォーカシングレンズ６、ビームエ
クスパンダ７、ビームスプリッタ１３ｂ、ビームスプリ
ッタ１３ａ、サーモグラフ８と、ビームスプリッタ１３
ｂの側方に配置され、当該ビームスプリッタ１３ｂ、ビ
ームエクスパンダ７、フォーカシングレンズ６、窓４を
介してレーザ１９をベーク処理室１内のウエハ３に照射
するレーザ発振器１０とを含んでいる。窓４の材質は、
エネルギの損失を生じることなくレーザ１９を透過させ
る材質が選択されている。

【００２９】ビームスプリッタ１３ａの側方には、観察
光学系１４が設けられており、目視やカメラ等により、
ウエハ３におけるレーザ１９の照射部位の観察が可能に
なっている。

【００３０】フォーカシングレンズ６は、レンズ制御部
１２によって制御され、ウエハ３上に結ぶレーザ１９の
スポットの口径の調整などを行う。レンズ制御部１２お
よびレーザ発振器１０、バルブ制御部１８は、主制御部
１１によって統括して制御されている。

【００３１】サーモグラフ８は、ウエハ３におけるレー
ザ１９の照射部位の温度を観測し、表面温度モニタ９を
介して、主制御部１１に伝達し、当該主制御部１１は、
当該計測値によるフィードバック制御によって、レーザ
１９の照射によるウエハ３の目的部位の局部的な加熱温
度を所望の値に随意に制御する。

【００３２】光学系２０の全体は、ベーク処理室１の上
部に設けられた光学系ＸＹ駆動ユニット２１に載置され
ている。主制御部１１は、この光学系ＸＹ駆動ユニット
２１によって光学系２０の全体を水平面内で移動させる
ことにより、ベーク処理室１の内部で静止しているウエ
ハ３の任意の位置に対して、レーザ１９の照射位置を位
置決めする。

【００３３】以下、本実施例の作用について説明する。

【００３４】ベーク処理室１のウエハチャック２上にウ
エハ３を載置し、密閉する。そして、まず、バルブ１７
ａおよび１７ｂを開いて、高純度のキャリアガスによっ
てベーク処理室１の内部を置換する。

【００３５】同時に、光学系ＸＹ駆動ユニット２１を作
動させることにより、光学系２０の光軸を、ウエハ３の
目的の部位に位置決めする。この位置決め操作は、たと
えば観察光学系１４によってウエハ３の表面をモニタす
ることによって行うことができる。

【００３６】その後、レーザ１９の照射によってウエハ
３の目的の部位を加熱する。この時の加熱温度の制御は
ウエハ３の表面温度をサーモグラフ８で測定し、主制御
部１１によりレーザ発振器１０の出力をフィードバック
制御することで行う。

【００３７】また、ウエハ３上におけるレーザ１９の照
射領域の設定はフォーカシングレンズ６を動作させ、焦
点位置を変化させることにより設定する。

【００３８】こうして、ウエハ３の目的の部位の選択的
な加熱を開始すると同時に、バルブ１７ｂを閉じるとと
もに、バルブ１７ｃを開き、ベーク処理室１を通過する
キャリアガスを大気圧イオン化質量分析計５の側に導入
する。これにより、ウエハ３におけるレーザ１９の照射
部位から発生したガスｇは、キャリアガスとともに大気
圧イオン化質量分析計５に流入し、分析される。

【００３９】所定の分析操作の後、ウエハ３における他
の部位に移動して測定する場合には、まず、バルブ１７
ｃを閉じるとともにバルブ１７ｂを開き、ベーク処理室
１の雰囲気をキャリアガスで置換して初期化するととも
に、バルブ１７ｄを開き、純粋なキャリアガスによって
大気圧イオン化質量分析計５の内部を清浄状態に初期化
する。

【００４０】以降は、光学系ＸＹ駆動ユニット２１を作
動させて、レーザ１９の照射部位を決定し、上述の一連
の操作を繰り返す。

【００４１】レーザ１９の照射部位の決定は、観察光学
系１４によるウエハ３の状況の観察に限らず、たとえ
ば、前段の異物検査工程などにおいて取得された異物等
の座標を主制御部１１に入力しておき、複数の異物等の
対象位置に自動的に位置決めしながら、上述のような一
連の分析操作を自動的に繰り返すようにしてもよい。

【００４２】このように、本実施例の分析方法および装
置によれば、ウエハ３の目的の特定部位のみを所望の面
積および温度で選択的に加熱して目的のガスｇのみを発
生させるので、試料作成のためにウエハ３を切断する等
の煩雑な作業は全く不要である。また、ガスの発生も目
的部位の異物や汚染物質に限られるため、ベーク処理室
１の壁面から発生するガスが混入するなどの懸念がな
く、しかも、ガス濃度も、従来の全体加熱の場合のよう
に、必要以上に高くなることがなく、分析前の希釈操作
なども不要となる。この結果、有りのままの状態のウエ
ハ３の任意の部位の分析を迅速・的確かつ高精度に遂行
することが可能となる。

【００４３】さらに、ウエハ３から目的部位のみを切り
出すなどの破壊的な操作が不要であり、実際の半導体プ
ロセスを流れるウエハ３を有りのままに損なうことなく
分析対象とする、いわゆるインライン分析作業も容易で
あり、半導体プロセスにおける不良解析の迅速化、正確
化等に大きな効果がある。

【００４４】なお、上記の説明では、エネルギビームの
一例としてレーザ１９を用いる場合について説明した
が、レーザに限らず、紫外線ビームや赤外線ビームなど
を用いてウエハ３の目的の部位を励起し、分析対象物か
らのガスｇの発生を促す構成としてもよい。

【００４５】（実施例２）図４は、本発明の他の実施例
である分析装置の要部を示す略断面図である。この実施
例２の場合には、ベーク処理室１０１の内部に、回転チ
ャック１０２を設けてウエハ３を載置するとともに、ウ
エハ３に対するレーザ１９の照射位置の近傍に吸引口先
端部１０３ａが位置付けられ、当該レーザ１９のウエハ
３に対する相対的な移動に連動するように構成されたノ
ズル１０３を配置したところが、前記実施例１の場合と
異なるものである。

【００４６】すなわち、ノズル１０３は、ベーク処理室
１０１の壁面を、ベアリング１０３ｂを介して貫通し、
ウエハ３の径方向に変位自在にされており、レーザ１９
の光学系２０の当該径方向の直線変位に連動する構造と
なっている。このため吸引口先端部１０３ａは常に、ウ
エハ３に対するレーザ１９の照射位置の近傍に位置付け
られ、当該照射位置から発生するガスｇのみを、選択的
に捕捉して大気圧イオン化質量分析計５に的確に導くこ
とができる。

【００４７】また、本実施例の場合、ウエハ３が載置さ
れる回転チャック１０２には、ウエハ３を背面側から冷
却する冷却機構１０２ａが装着されている。この冷却機
構としては、たとえば、ペルチェ効果等を利用して外部
からの通電により、冷却温度を随意に設定可能なものを
用いることができる。このようなウエハ３の冷却操作に
より、レーザ１９の照射による照射部位の熱が周囲に拡
散して加熱部位が暈けることが回避され、目的部位の局
部加熱をより確実なものとすることができる。

【００４８】また、ウエハ３を載置した回転チャック１
０２の回転変位と、光学系２０（レーザ１９）の径方向
の変位とを組み合わせることで、レーザ１９の照射位置
は、ウエハ３の任意の位置に設定される。

【００４９】このように、本実施例の場合には、ノズル
１０３によって、レーザ１９の照射位置から発生するガ
スｇのみを的確に捕集できるので、ベーク処理室１０１
等の壁面から発生するガスが分析目的のガスｇに混入す
ることがなく、分析精度がより向上する。

【００５０】（実施例３）図５は、本発明のさらに他の
実施例である分析装置の要部を示す略断面図である。

【００５１】この実施例３の場合には、上部中央にレー
ザ１９の透過する窓２０４を備え、回転チャック１０２
に載置されたウエハ３に対して下端部が所定の間隙をな
すように、レーザ１９のウエハ３に対する照射位置を取
り囲むチャンバ２０１と、このチャンバ２０１内にキャ
リアガスを供給して当該チャンバ２０１内を陽圧に保つ
キャリアガス供給配管２０２と、前記照射位置から発生
するガスｇをキャリアガスとともに大気圧イオン化質量
分析計５に導く発生ガス取り出し配管２０３とを備えた
ところが、前記実施例１の場合と異なっている。

【００５２】また、特に図示しないが、チャンバ２０１
の全体は、レーザ１９の光学系２０と連動する構成とな
っており、当該レーザ１９の照射位置の移動に追随して
移動する。

【００５３】すなわち、ウエハ３に対するレーザ１９の
照射部位を取り囲むチャンバ２０１の内部は、キャリア
ガス供給配管２０２から供給されるキャリアガスによっ
て常に陽圧に保たれているため、外部雰囲気のノイズと
なるガスが、分析目的のガスｇに混入する懸念がなく、
発生ガス取り出し配管２０３によって目的のガスｇをそ
のまま大気圧イオン化質量分析計５に導くことができ、
高い分析精度を実現することができる。

【００５４】（実施例４）図６は、本発明のさらに他の
実施例である分析装置の要部を示す略断面図である。

【００５５】この実施例４の場合には、ウエハ３に照射
されるレーザ１９が内部を軸方向に通過し、当該レーザ
１９のウエハ３に対する照射位置の直上部に吸引口先端
部３０１ａが開口するとともに、当該レーザ１９のウエ
ハ３に対する相対的な移動に連動するように構成された
円筒状の捕集ノズル３０１を備えたところが、前記実施
例１の場合と異なる。捕集ノズル３０１の頂部には、レ
ーザ１９が透過する窓３０１ｂが配置されているととも
に、側面には、大気圧イオン化質量分析計５に接続され
る発生ガス取り出し配管３０１ｃが設けられている。

【００５６】このような構成により、本実施例の場合に
も、ウエハ３の任意領域に対するレーザ１９の照射部位
から発生するガスｇのみを的確に捕捉して大気圧イオン
化質量分析計５に供給することができ、分析精度が向上
する。

【００５７】（実施例５）図７は、本発明のさらに他の
実施例である分析装置の要部を示す略断面図であり、図
８は、その一部を取り出して示す略平面図である。

【００５８】この実施例５の場合には、マイクロ波を用
いてウエハ３の特定部位を励起するところが、前述の各
実施例と異なっている。

【００５９】すなわち、本実施例では、ウエハ３が載置
されるウエハチャック４０２を収容するチャンバ４０１
の上部には、導波管４０３を介してマグネトロンなどか
らなるマイクロ波発振器４０４が接続されている。導波
管４０３のチャンバ４０１に対する接続部には、図８に
例示されるように、たとえば、井桁状に組み合わせられ
た複数の可動片４０５ｂからなり、マイクロ波発振器４
０４からチャンバ４０１の内部に導入されるマイクロ波
４０４ａの通過する開口部４０５ａの口径および、当該
開口部の位置を随意に変化させることが可能な可変アパ
ーチャ４０５が設けられている。これにより、マイクロ
波４０４ａのウエハ３に対する照射部位および当該照射
部位の面積を随意に設定するものである。

【００６０】チャンバ４０１には、当該チャンバ４０１
内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管４０６
と、ウエハ３におけるマイクロ波４０４ａの照射部位か
ら発生するガスｇをキャリアガスとともに、図示しない
大気圧イオン化質量分析計等に導く発生ガス取り出し用
配管４０７が接続されている。

【００６１】このような構成により、本実施例の分析装
置の場合にも、マイクロ波４０４ａのウエハ３の目的部
位への選択的な照射によって、分析対象から目的のガス
ｇを的確に発生させることができ、高精度の分析を迅
速、簡便、かつ的確に遂行することができる。

【００６２】（実施例６）図９は、本発明のさらに他の
実施例である分析装置の要部を示す概念図であり、図１
０は、その作用の一例を示す概念図である。

【００６３】本実施例の場合には、実施例１における大
気圧イオン化質量分析計５および主制御部１１に分析用
コンピュータ５０１を接続し、観察光学系１４には、顕
微鏡用表示画面５０２を接続した構成となっている。顕
微鏡用表示画面５０２は、観察光学系１４から得られる
ウエハ３の任意の部位の拡大画像を表示するものであ
り、当該ウエハ３に付着した異物などの詳細な観察が可
能である。

【００６４】また、分析用コンピュータ５０１は、たと
えば、大気圧イオン化質量分析計５から得られる分析結
果と、主制御部１１から得られる当該分析結果に対応し
たウエハ３での座標とを記録する機能、さらには、こう
して得られた分析結果を、含有する物質別に分類し、ウ
エハ３の背景画像に重ね合わせて表示画面５０１ａにマ
ップ表示として出力する機能、分析結果を特定の物質の
濃度別に分類し、各濃度レベル毎に、異なる色や濃淡
で、ウエハ３の背景画像に重ね合わせて表示画面５０１
ａにマップ表示として出力する機能、などがプログラム
されている。

【００６５】そして、作業者は、たとえば、顕微鏡用表
示画面５０２に得られるウエハ３の拡大観察画像を見な
がら、ウエハ３における評価したい部位を決め、当該部
位にレーザ１９を照射することによって選択的に加熱励
起し、当該部位からのガスｇの発生を促して大気圧イオ
ン化質量分析計５により分析する操作を行う、というよ
うなきめ細かな分析作業を行うことができる。

【００６６】また、一定の走査速度で、レーザ１９の照
射によるウエハ３のスポット加熱を連続して行い、その
時に発生する分析対象のガスｇを、検出された物質毎に
マップ表示したり、濃度別にマップ表示することができ
る。この場合には、たとえば特定の汚染物質のウエハ３
における分布などが、表示画面５０１ａの画像から一目
瞭然に把握できることとなり、たとえば、不良解析の自
動化や迅速化などに大きく寄与できる。

【００６７】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００６８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
ウエハの分析に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、非破壊で高精度の分析が要
求される用途などに広く適用できる。

【００６９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００７０】すなわち、本発明の分析方法によれば、有
りのままの状態の試料の任意の部位の分析を迅速・的確
かつ高精度に遂行することができる、という効果が得ら
れる。また、試料における分析結果の分布状態を迅速か
つ詳細に把握することができる、という効果が得られ
る。

【００７１】本発明の分析装置によれば、有りのままの
状態の試料の任意の部位の分析を迅速・的確かつ高精度
に遂行することができる、という効果が得られる。ま
た、試料における分析結果の分布状態を迅速かつ詳細に
把握することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である分析装置の構成の一例
を示すブロック図である。

【図２】その一部を示す平面図である。

【図３】その一部を示す側面図である。

【図４】本発明の他の実施例である分析装置の要部を示
す略断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例である分析装置の要
部を示す略断面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例である分析装置の要
部を示す略断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例である分析装置の要
部を示す略断面図である。

【図８】その一部を取り出して示す略平面図である。

【図９】本発明のさらに他の実施例である分析装置の要
部を示す概念図である。

【図１０】その作用の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１ ベーク処理室 ２ ウエハチャック ３ ウエハ（試料） ４ 窓 ５ 大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩＭＳ）（分析手
段） ６ フォーカシングレンズ ７ ビームエクスパンダ ８ サーモグラフ ９ 表面温度モニタ １０ レーザ発振器 １１ 主制御部 １２ レンズ制御部 １３ａ ビームスプリッタ １３ｂ ビームスプリッタ １４ 観察光学系 １５ａ キャリアガス供給部 １５ｂ 排気部 １５ｃ 置換ガス供給部 １６ａ キャリアガス供給配管（第１のキャリアガス供
給配管） １６ｂ 発生ガス取り出し用配管（第１の発生ガス取り
出し用配管） １６ｃ ガス排出管 １７ａ バルブ １７ｂ バルブ １７ｃ バルブ １７ｄ バルブ １８ バルブ制御部 １９ レーザ（エネルギビーム） ２０ 光学系 ２１ 光学系ＸＹ駆動ユニット（位置決め手段） １０１ ベーク処理室 １０２ 回転チャック １０２ａ 冷却機構（冷却手段） １０３ ノズル（第１のノズル） １０３ａ 吸引口先端部 １０３ｂ ベアリング ２０１ チャンバ（第２のチャンバ） ２０２ キャリアガス供給配管（第２のキャリアガス供
給配管） ２０３ 発生ガス取り出し配管（第２の発生ガス取り出
し用配管） ２０４ 窓 ３０１ 捕集ノズル（第２のノズル） ３０１ａ 吸引口先端部 ３０１ｂ 窓 ３０１ｃ 発生ガス取り出し配管 ４０１ チャンバ ４０２ ウエハチャック ４０３ 導波管 ４０４ マイクロ波発振器 ４０４ａ マイクロ波（エネルギビーム） ４０５ 可変アパーチャ（位置決め手段） ４０５ａ 開口部 ４０５ｂ 可動片 ４０６ キャリアガス供給管 ４０７ 発生ガス取り出し用配管 ５０１ 分析用コンピュータ ５０１ａ 表示画面 ５０２ 顕微鏡用表示画面 ｇ 分析対象のガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 譲治 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 田宮 洋一郎 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 金井 昭司 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 黒岩 慶造 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 中野 和男 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エネルギビームの照射によって試料の特
   定部位を選択的に励起し、前記特定部位から発生するガ
   スを捕捉して分析することを特徴とする分析方法。
2. 【請求項２】 ビーム口径が可変な電磁波からなるエネ
   ルギビームの選択的な照射によって前記試料の前記特定
   部位を任意の面積で励起し、発生した前記ガスを大気圧
   イオン化質量分析計に導いて分析を行うことを特徴とす
   る請求項１記載の分析方法。
3. 【請求項３】 前記試料における複数の前記特定部位の
   分析を、前記エネルギビームによる前記試料の相対的な
   走査によって連続して行い、分析結果を、物質別または
   濃度別に識別可能に前記試料の背景画像上に一括してマ
   ップ表示することを特徴とする請求項１または２記載の
   分析方法。
4. 【請求項４】 試料の特定部位にエネルギビームを選択
   的に照射して励起する局所励起手段と、前記特定部位か
   ら発生するガスを捕捉するガス捕捉手段と、捕捉された
   前記ガスを分析する分析手段とからなることを特徴とす
   る分析装置。
5. 【請求項５】 前記エネルギビームは、ビーム口径が可
   変な電磁波からなり、前記分析手段は、大気圧イオン化
   質量分析計からなることを特徴とする請求項４記載の分
   析装置。
6. 【請求項６】 前記エネルギビームに対して前記試料の
   任意の前記特定部位を相対的に位置決めする位置決め手
   段と、前記特定部位を観察する観察光学系とを備えたこ
   とを特徴とする請求項４または５記載の分析装置。
7. 【請求項７】 前記ガス捕捉手段は、 前記試料が収容される第１のチャンバと、前記第１のチ
   ャンバにキャリアガスを供給する第１のキャリアガス供
   給配管と、前記試料から発生する前記ガスを前記キャリ
   アガスとともに前記分析手段に導く第１の発生ガス取り
   出し配管とからなる第１のガス捕捉機構、 前記試料に対する前記エネルギビームの照射位置の近傍
   に吸引口先端部が位置付けられ、当該エネルギビームの
   前記試料に対する相対的な移動に連動するように構成さ
   れた第１のノズルからなる第２のガス捕捉機構、 その内部を軸方向に前記エネルギビームが通過し、当該
   エネルギビームの前記試料に対する照射位置の直上部に
   吸引口先端部が開口するとともに、当該エネルギビーム
   の前記試料に対する相対的な移動に連動するように構成
   された第２のノズルからなる第３のガス捕捉機構、 前記試料に対して下端部が所定の間隙をなすように前記
   エネルギビームの当該試料に対する照射位置を取り囲む
   第２のチャンバと、この第２のチャンバ内にキャリアガ
   スを供給して当該第２のチャンバ内を陽圧に保つ第２の
   キャリアガス供給配管と、前記照射部位から発生する前
   記ガスを前記キャリアガスとともに前記分析手段に導く
   第２の発生ガス取り出し配管とからなる第４のガス捕捉
   機構、 の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項４，
   ５または６記載の分析装置。
8. 【請求項８】 前記試料における前記エネルギビームの
   照射位置の温度を計測する温度計測手段と、前記試料の
   背面を冷却する冷却手段とを備え、当該照射位置におけ
   る温度の計測値を、前記局所励起手段にフィードバック
   することにより、前記エネルギビームによる前記試料の
   前記照射位置の励起温度を局所的に所望の値に制御する
   ことを特徴とする請求項４，５，６または７記載の分析
   装置。
9. 【請求項９】 前記位置決め手段および前記局所励起手
   段を連動させて制御する制御コンピュータと、前記試料
   の画像を表示する画像表示手段とを備え、所望の走査速
   度で前記試料上を前記エネルギビームによって連続的に
   スポット加熱を行いながら、前記分析手段による分析結
   果を前記エネルギビームの照射位置情報とともに記録
   し、分析結果を、物質別または濃度別に識別可能に、前
   記画像表示手段における前記試料の背景画像上に一括し
   てマップ表示することを特徴とする請求項６記載の分析
   装置。