JPH085471A - Method and device for measuring stress - Google Patents

Method and device for measuring stress

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JPH085471A
JPH085471A JP13459594A JP13459594A JPH085471A JP H085471 A JPH085471 A JP H085471A JP 13459594 A JP13459594 A JP 13459594A JP 13459594 A JP13459594 A JP 13459594A JP H085471 A JPH085471 A JP H085471A
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JP
Japan
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ultraviolet
sample
laser light
stress
stress measuring
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Application number
JP13459594A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sakata
寛 坂田
Norio Ishizuka
典男 石塚
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a stress measuring device, which can facilitate the visualization of the measuring point and the specification of the measuring position with the Raman spectrometry and which can accurately measure the stress value of a very fine part and the distribution condition. CONSTITUTION:A sample 8 is irradiated with the ultraviolet laser beam 2 from a first ultraviolet laser beam source 1, and the reflected ultraviolet laser beam is detected by an ultraviolet image sensor 9, and the surface condition of the sample 8 is displayed in an image processing device 11. On the other hand, the sample 8 is irradiated with the ultraviolet laser beam 13 from a second ultraviolet laser beam source 12, and the Raman scattering beam is detected by a spectrometer 16 and the detecting unit 17, and the Raman spectrum is read by a computer 10. Stress value is obtained on the basis of the frequency shift value of each scanning point, and the distribution condition is displayed in the image processing device 11. Center of a faceplate of the image processing device 11 and the center of a spot of the ultraviolet laser are made to coincide with each other, and the sample 8 is moved so that the measuring position coincides with the center of the faceplate of the image processing device 11, and the stress of the specified position is measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、微小部の応力測定方法
および応力測定装置に係り、特に、試料がLSI素子の
ように極微小な試料において測定位置を特定化した箇所
の応力測定に好適な応力測定方法および応力測定装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stress measuring method and a stress measuring device for a minute portion, and is particularly suitable for stress measurement at a location where the measuring position is specified in an extremely minute specimen such as an LSI element. To a simple stress measuring method and a stress measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の微小部の応力測定方法および装置
については、Appl. Phys. Lett.,Vol.40, No.10 (198
2), pp895〜898において、ラマン分光法による応力測定
方法および応力測定装置が論じられている。
2. Description of the Related Art Appl. Phys. Lett., Vol.40, No.10 (198)
2), pp895-898, a stress measurement method and a stress measurement device by Raman spectroscopy are discussed.

【0003】この従来技術では、ラマンスペクトルに基
づいて、試料における応力を測定する。Arイオンレー
ザまたはKrイオンレーザ等の強い単色光線を試料に照
射すると、その試料の分子振動に起因して入射光が周波
数シフトし、入射光とは周波数が異なるラマン散乱光が
発生する。周波数シフトしたラマン散乱光強度を測定し
た結果をラマンスペクトルという。ラマンスペクトルが
ピークを示す周波数を参照すれば、試料を定性的に分析
でき、ラマン散乱光強度を参照すれば、試料を定量的に
分析できる。試料に応力が負荷されると、ラマンスペク
トルがピークを示す周波数位置がシフトする。このシフ
ト量を検出すれば、試料に負荷された応力を定量的に評
価できる。
In this conventional technique, the stress in the sample is measured based on the Raman spectrum. When a sample is irradiated with a strong monochromatic light beam such as an Ar ion laser or a Kr ion laser, the incident light is frequency-shifted due to the molecular vibration of the sample, and Raman scattered light having a frequency different from that of the incident light is generated. The result of measuring the frequency-shifted Raman scattered light intensity is called a Raman spectrum. The sample can be analyzed qualitatively by referring to the frequency at which the Raman spectrum shows a peak, and the sample can be analyzed quantitatively by referring to the Raman scattered light intensity. When stress is applied to the sample, the frequency position where the Raman spectrum shows a peak shifts. By detecting this shift amount, the stress applied to the sample can be quantitatively evaluated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の応力測定方
法および応力測定装置においては、試料の形態を観察し
測定位置を特定する際に、例えば、LSI素子のよう
に、サブマイクロメータないしナノメータオーダーの極
微小部で構造が複雑に変化する試料の場合は、可視領域
の白色光等を用いているので、測定箇所の可視化および
測定位置の特定化が困難であり、試料の分析および応力
測定の精度が悪くなる欠点があった。なお、本明細書で
は、測定箇所における試料の形態をCRT等に表示させ
または撮影し観察できるようにすることを「測定箇所の
可視化」と表現し、その測定箇所の位置を必要な精度で
決定することを「測定位置の特定化」と表現する。
In the conventional stress measuring method and stress measuring apparatus described above, when observing the morphology of the sample and specifying the measurement position, for example, as in an LSI device, a sub-micrometer or nanometer order. In the case of a sample in which the structure changes intricately at the microscopic part, it is difficult to visualize the measurement point and to specify the measurement position because white light in the visible region is used. There was a drawback that the accuracy deteriorated. In this specification, displaying the morphology of the sample at the measurement location on a CRT or the like or allowing it to be photographed and observed is referred to as "visualization of the measurement location", and the position of the measurement location is determined with the required accuracy. What to do is expressed as "specification of the measurement position".

【0005】本発明の目的は、測定箇所の可視化および
測定位置の特定化が容易であり、サブマイクロメータな
いしナノメータオーダーの極微小部の応力値または応力
分布を高精度に測定することが可能な応力測定方法およ
び応力測定装置を提供することである。
The object of the present invention is to easily visualize the measurement location and to specify the measurement location, and it is possible to measure the stress value or the stress distribution in the micro-micrometer portion of the submicrometer or nanometer order with high accuracy. A stress measuring method and a stress measuring device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の応力測定方法および応力測定装置
を提案する。
In order to achieve the above object, the present invention proposes the following stress measuring method and stress measuring device.

【0007】第1の応力測定方法は、可視レーザ光源と
この可視レーザ光源からのレーザ光を試料表面にスポッ
ト状に照射する対物レンズと分光器と試料表面からのラ
マン散乱光を分光器に導くハーフミラーと分光されたラ
マン散乱光を検出する検出器とを用いてラマン分光法に
より試料における応力を測定する応力測定方法におい
て、ラマン分光法の実行に先立ち、可視レーザ光源から
のレーザ光を試料に照射し、試料からの反射光をイメー
ジセンサにより検出し、測定箇所の可視化および特定化
を実行し、ラマン分光法により測定箇所における応力値
または応力分布を測定する応力測定方法である。
In the first stress measuring method, a visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and Raman scattered light from the sample surface are guided to a spectroscope. In a stress measurement method for measuring stress in a sample by Raman spectroscopy using a half mirror and a detector that detects the separated Raman scattered light, a laser beam from a visible laser light source is sampled before the Raman spectroscopy is performed. It is a stress measuring method in which the stress value or the stress distribution at the measurement point is measured by Raman spectroscopy by irradiating the sample with light, detecting the reflected light from the sample with an image sensor, visualizing and specifying the measurement point.

【0008】第2の応力測定方法は、可視レーザ光源と
この可視レーザ光源からのレーザ光を試料表面にスポッ
ト状に照射する対物レンズと分光器と試料表面からのラ
マン散乱光を分光器に導くハーフミラーと分光されたラ
マン散乱光を検出する検出器とを用いてラマン分光法に
より試料における応力を測定する応力測定方法におい
て、ラマン分光法の実行に先立ち、第2可視レーザ光源
からのレーザ光を試料に照射し、試料からの反射光をイ
メージセンサにより検出し、測定箇所の可視化および特
定化を実行し、ラマン分光法により測定箇所における応
力値または応力分布を測定する応力測定方法である。
In the second stress measuring method, a visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and Raman scattered light from the sample surface are guided to the spectroscope. In a stress measuring method for measuring stress in a sample by Raman spectroscopy using a half mirror and a detector for detecting dispersed Raman scattered light, a laser beam from a second visible laser light source is provided before the Raman spectroscopy is performed. Is applied to a sample, the reflected light from the sample is detected by an image sensor, the measurement point is visualized and specified, and the stress value or stress distribution at the measurement point is measured by Raman spectroscopy.

【0009】第1および第2の応力測定方法において
は、反射光をイメージセンサに導く光学系として共焦点
型光学系を用いることができる。
In the first and second stress measuring methods, a confocal optical system can be used as an optical system for guiding the reflected light to the image sensor.

【0010】第3の応力測定方法は、可視レーザ光源と
この可視レーザ光源からのレーザ光を試料表面にスポッ
ト状に照射する対物レンズと分光器と試料表面からのラ
マン散乱光を分光器に導くハーフミラーと分光されたラ
マン散乱光を検出する検出器とを用いてラマン分光法に
より試料における応力を測定する応力測定方法におい
て、ラマン分光法の実行に先立ち、紫外レーザ光源から
の紫外レーザ光を試料に照射し、試料からの反射光を紫
外イメージセンサにより検出し、測定箇所の可視化およ
び特定化を実行し、ラマン分光法により測定箇所におけ
る応力値または応力分布を測定する応力測定方法であ
る。
In the third stress measuring method, a visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and Raman scattered light from the sample surface are guided to a spectroscope. In a stress measurement method for measuring stress in a sample by Raman spectroscopy using a half mirror and a detector that detects the separated Raman scattered light, an ultraviolet laser light from an ultraviolet laser light source is emitted before performing Raman spectroscopy. It is a stress measurement method in which a sample is irradiated, the reflected light from the sample is detected by an ultraviolet image sensor, the measurement point is visualized and specified, and the stress value or stress distribution at the measurement point is measured by Raman spectroscopy.

【0011】第3の応力測定方法において、反射光を紫
外イメージセンサに導く光学系として共焦点型光学系を
用いることができる。
In the third stress measuring method, a confocal optical system can be used as an optical system for guiding the reflected light to the ultraviolet image sensor.

【0012】第3の応力測定方法において、応力測定を
真空中で実行することが望ましく、例えば10μPa〜
50kPaの真空中で実行する。
In the third stress measuring method, it is desirable to carry out the stress measurement in a vacuum, for example, 10 μPa-
Perform in a vacuum of 50 kPa.

【0013】第4の応力測定方法は、紫外レーザ光源と
この紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料表面にス
ポット状に照射する紫外対物レンズと分光器と試料表面
からの紫外ラマン散乱光を分光器に導く紫外ハーフミラ
ーと分光された紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを
用いて紫外ラマン分光法により試料における応力を測定
する応力測定方法において、紫外ラマン分光法の実行に
先立ち、可視レーザ光源からのレーザ光を試料に照射
し、試料からの反射光をイメージセンサにより検出し、
測定箇所の可視化および特定化を実行し、紫外ラマン分
光法により測定箇所における応力値または応力分布を測
定する応力測定方法である。
The fourth stress measuring method is an ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and ultraviolet Raman scattered light from the sample surface. In a stress measurement method that measures the stress in a sample by ultraviolet Raman spectroscopy using an ultraviolet half mirror that guides the sample to the detector and a detector that detects spectrally separated Raman scattered light, a visible laser beam is emitted prior to the execution of ultraviolet Raman spectroscopy. The sample is irradiated with the laser light from the light source, the reflected light from the sample is detected by the image sensor,
This is a stress measurement method in which the measurement value is visualized and specified, and the stress value or stress distribution at the measurement point is measured by ultraviolet Raman spectroscopy.

【0014】第4の応力測定方法において、反射光をイ
メージセンサに導く光学系として共焦点型光学系を用い
ることができる。
In the fourth stress measuring method, a confocal optical system can be used as an optical system for guiding the reflected light to the image sensor.

【0015】第4の応力測定方法において、応力測定を
真空中で実行することが望ましく、例えば10μPa〜
50kPaの真空中で実行する。
In the fourth stress measuring method, it is desirable to carry out the stress measurement in a vacuum, for example, 10 μPa-
Perform in a vacuum of 50 kPa.

【0016】第5の応力測定方法は、紫外レーザ光源と
この紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料表面にス
ポット状に照射する紫外対物レンズと分光器と試料表面
からの紫外ラマン散乱光を分光器に導く紫外ハーフミラ
ーと分光された紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを
用いて紫外ラマン分光法により試料における応力を測定
する応力測定方法において、紫外ラマン分光法の実行に
先立ち、紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料に照
射し、試料からの反射光を紫外イメージセンサにより検
出し、測定箇所の可視化および特定化を実行し、紫外ラ
マン分光法により測定箇所における応力値または応力分
布を測定する応力測定方法である。
The fifth stress measuring method is an ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source on the sample surface in a spot shape, a spectroscope, and ultraviolet Raman scattered light from the sample surface. In the stress measurement method for measuring the stress in the sample by the ultraviolet Raman spectroscopy using an ultraviolet half mirror that guides the sample to the detector and a detector that detects the separated ultraviolet Raman scattered light, an ultraviolet laser is used before the execution of the ultraviolet Raman spectroscopy. The sample is irradiated with the ultraviolet laser light from the light source, the reflected light from the sample is detected by the ultraviolet image sensor, the measurement point is visualized and specified, and the stress value or stress distribution at the measurement point is measured by the ultraviolet Raman spectroscopy. This is a stress measuring method to be measured.

【0017】第6の応力測定方法は、紫外レーザ光源と
この紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料表面にス
ポット状に照射する紫外対物レンズと分光器と試料表面
からの紫外ラマン散乱光を分光器に導く紫外ハーフミラ
ーと分光された紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを
用いて紫外ラマン分光法により試料における応力を測定
する応力測定方法において、紫外ラマン分光法の実行に
先立ち、第2紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料
に照射し、試料からの反射光を紫外イメージセンサによ
り検出し、測定箇所の可視化および特定化を実行し、紫
外ラマン分光法により測定箇所における応力値または応
力分布を測定する応力測定方法である。
The sixth stress measuring method is an ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and ultraviolet Raman scattered light from the sample surface. In a stress measuring method for measuring stress in a sample by ultraviolet Raman spectroscopy using an ultraviolet half mirror guided to a vessel and a detector for detecting dispersed ultraviolet Raman scattered light, prior to execution of ultraviolet Raman spectroscopy, The sample is irradiated with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser source, the reflected light from the sample is detected by the ultraviolet image sensor, the measurement point is visualized and specified, and the stress value or stress at the measurement point is measured by the ultraviolet Raman spectroscopy. This is a stress measuring method for measuring distribution.

【0018】第5および第6の応力測定方法において、
反射光を紫外イメージセンサに導く光学系として共焦点
型光学系を用いることができる。
In the fifth and sixth stress measuring methods,
A confocal optical system can be used as an optical system that guides the reflected light to the ultraviolet image sensor.

【0019】第5および第6の応力測定方法において、
応力測定を真空中で実行することが望ましく、例えば1
0μPa〜50kPaの真空中で実行する。
In the fifth and sixth stress measuring methods,
It is desirable to perform stress measurements in vacuum, eg 1
It is carried out in a vacuum of 0 μPa to 50 kPa.

【0020】第1の応力測定装置は、可視レーザ光源と
この可視レーザ光源からのレーザ光を試料表面にスポッ
ト状に照射する対物レンズと分光器と試料表面からのラ
マン散乱光を分光器に導くハーフミラーと分光されたラ
マン散乱光を検出する検出器とを備え、ラマン分光法に
より試料における応力を測定する応力測定装置におい
て、可視レーザ光源と、この可視レーザ光源からのレー
ザ光を所定走査周波数で主走査方向およびこれと直交す
る副走査方向に偏光させ試料に向けて出力する偏光手段
と、偏光されたレーザ光を試料に照射し試料からの反射
光を集光する対物レンズと、少なくとも主走査方向に規
則的に配列された複数の受光素子を含み対物レンズによ
り集光された反射光を受光し電気信号に変換するイメー
ジセンサとからなり、測定箇所を可視化して特定化する
手段を設けた応力測定装置である。
The first stress measuring apparatus guides a visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. A stress measuring device comprising a half mirror and a detector for detecting the separated Raman scattered light, in a stress measuring device for measuring stress in a sample by Raman spectroscopy, a visible laser light source, and a laser beam from this visible laser light source at a predetermined scanning frequency. In the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal thereto, a polarizing means for outputting the polarized light to the sample, an objective lens for irradiating the sample with polarized laser light and condensing reflected light from the sample, The image sensor includes a plurality of light receiving elements arranged regularly in the scanning direction and receives the reflected light condensed by the objective lens and converts it into an electric signal. The measurement point is the stress measuring device provided with means for specifying to visualize.

【0021】第1の応力測定装置において、偏光手段
は、具体的には、可視レーザ光源からの可視レーザ光を
試料上で走査する acousto-optical AO素子とガルバ
ノミラーとを含む。
In the first stress measuring apparatus, the polarizing means specifically includes an acousto-optical AO element for scanning the visible laser light from the visible laser light source on the sample and a galvano mirror.

【0022】第1の応力測定装置において、イメージセ
ンサに入射する光束の一部を受光して試料の焦点情報を
検出する合焦検出手段を備えると、解像度が上がる。
If the first stress measuring device is provided with the focus detecting means for receiving a part of the light beam incident on the image sensor and detecting the focus information of the sample, the resolution is improved.

【0023】第1の応力測定装置において、試料を少な
くとも主走査方向と直交する方向に駆動する試料駆動手
段を備えることができる。
The first stress measuring device may include sample driving means for driving the sample at least in a direction orthogonal to the main scanning direction.

【0024】第2の応力測定装置は、可視レーザ光源と
この可視レーザ光源からのレーザ光を試料表面にスポッ
ト状に照射する対物レンズと分光器と試料表面からのラ
マン散乱光を分光器に導くハーフミラーと分光されたラ
マン散乱光を検出する検出器とを備え、ラマン分光法に
より試料における応力を測定する応力測定装置におい
て、第2可視レーザ光源と、この第2可視レーザ光源か
らのレーザ光を所定走査周波数で主走査方向およびこれ
と直交する副走査方向に偏光させ試料に向けて出力する
偏光手段と、偏光されたレーザ光を試料に照射し試料か
らの反射光を集光する対物レンズと、少なくとも主走査
方向に規則的に配列された複数の受光素子を含み対物レ
ンズにより集光された反射光を受光し電気信号に変換す
るイメージセンサとからなり、測定箇所を可視化し特定
化する手段を設けた応力測定装置である。
The second stress measuring device guides the visible laser light source, the objective lens for irradiating the laser light from the visible laser light source to the sample surface in a spot shape, the spectroscope, and the Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. A stress measuring device comprising a half mirror and a detector for detecting spectrally separated Raman scattered light, in a stress measuring device for measuring stress in a sample by Raman spectroscopy, a second visible laser light source, and a laser light from the second visible laser light source. And a polarizing means for polarizing the laser beam at a predetermined scanning frequency in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal thereto and outputting the polarized laser light to the sample, and an objective lens for condensing the reflected light from the sample. And an image sensor that includes at least a plurality of light receiving elements regularly arranged in the main scanning direction, receives the reflected light condensed by the objective lens, and converts the reflected light into an electric signal. Rannahli, the measurement point is a stress measuring device provided with means for specifying visualized.

【0025】第2の応力測定装置において、偏光手段
は、具体的には、第2可視レーザ光源からの可視レーザ
光を試料上で走査するAO素子とガルバノミラーとを含
む。
In the second stress measuring device, the polarization means specifically includes an AO element for scanning the visible laser light from the second visible laser light source on the sample and a galvano mirror.

【0026】第2の応力測定装置において、イメージセ
ンサに入射する光束の一部を受光して試料の焦点情報を
検出する合焦検出手段を備えると、解像度が上がる。
If the second stress measuring device is provided with the focus detecting means for receiving a part of the light beam incident on the image sensor and detecting the focus information of the sample, the resolution is improved.

【0027】第2の応力測定装置において、試料を少な
くとも主走査方向と直交する方向に駆動する試料駆動手
段を備えることができる。
The second stress measuring device may include sample driving means for driving the sample at least in the direction orthogonal to the main scanning direction.

【0028】第3の応力測定装置は、可視レーザ光源と
この可視レーザ光源からのレーザ光を試料表面にスポッ
ト状に照射する対物レンズと分光器と試料表面からのラ
マン散乱光を分光器に導くハーフミラーと分光されたラ
マン散乱光を検出する検出器とを備え、ラマン分光法に
より試料における応力を測定する応力測定装置におい
て、紫外レーザ光源、この紫外レーザ光源からの紫外レ
ーザ光を所定走査周波数で主走査方向およびこれと直交
する副走査方向に偏光させ試料に向けて出力する偏光手
段と、偏光された紫外レーザ光を試料に照射し試料から
の反射光を集光する対物レンズと、少なくとも主走査方
向に規則的に配列された複数の受光素子を含み対物レン
ズにより集光された反射光を受光し電気信号に変換する
紫外イメージセンサとからなり、測定箇所を可視化し特
定化する手段を設けた応力測定装置である。
The third stress measuring device guides a visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In a stress measuring device comprising a half mirror and a detector for detecting the separated Raman scattered light, in a stress measuring device for measuring the stress in a sample by Raman spectroscopy, an ultraviolet laser light source, and an ultraviolet laser light from this ultraviolet laser light source at a predetermined scanning frequency In the main scanning direction and in the sub-scanning direction orthogonal thereto, a polarizing means for outputting toward the sample, an objective lens for irradiating the sample with polarized ultraviolet laser light and condensing the reflected light from the sample, An ultraviolet image sensor including a plurality of light receiving elements arranged regularly in the main scanning direction and receiving reflected light condensed by an objective lens and converting it into an electric signal. Made, the measurement point is a stress measuring device provided with means for specifying visualized.

【0029】第3の応力測定装置において、偏光手段
は、紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料上で走査
する紫外AO素子と紫外ガルバノミラーとを含む。
In the third stress measuring apparatus, the polarization means includes an ultraviolet AO element for scanning the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source on the sample and an ultraviolet galvanometer mirror.

【0030】第3の応力測定装置において、紫外イメー
ジセンサに入射する光束の一部を受光して試料の焦点情
報を検出する合焦検出手段を備えると、解像度が上が
る。
If the third stress measuring device is provided with the focus detecting means for receiving a part of the light beam incident on the ultraviolet image sensor and detecting the focus information of the sample, the resolution is improved.

【0031】第3の応力測定装置において、試料を少な
くとも主走査方向と直交する方向に駆動する試料駆動手
段を備えることができる。
The third stress measuring device may include sample driving means for driving the sample at least in the direction orthogonal to the main scanning direction.

【0032】第4の応力測定装置は、紫外レーザ光源と
この紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料表面にス
ポット状に照射する紫外対物レンズと分光器と試料表面
からの紫外ラマン散乱光を分光器に導くハーフミラーと
分光された紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを備
え、紫外ラマン分光法により試料における応力を測定す
る応力測定装置において、可視レーザ光源と、この可視
レーザ光源からのレーザ光を所定走査周波数で主走査方
向およびこれと直交する副走査方向に偏光させ試料に向
けて出力する偏光手段と、偏光されたレーザ光を試料に
照射し試料からの反射光を集光する対物レンズと、少な
くとも主走査方向に規則的に配列された複数の受光素子
を含み対物レンズにより集光された反射光を受光し電気
信号に変換するイメージセンサとからなり、測定箇所を
可視化し特定化する手段を設けた応力測定装置である。
The fourth stress measuring apparatus is an ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and ultraviolet Raman scattered light from the sample surface. In a stress measuring device that includes a half mirror that guides the detector and a detector that detects dispersed ultraviolet Raman scattered light, in a stress measuring device that measures stress in a sample by ultraviolet Raman spectroscopy, a visible laser light source and a laser from the visible laser light source. Polarizing means for polarizing light in a main scanning direction and a sub-scanning direction orthogonal thereto at a predetermined scanning frequency and outputting the polarized light to a sample, and an objective for irradiating the sample with polarized laser light and collecting reflected light from the sample. An image that includes a lens and a plurality of light receiving elements that are regularly arranged in at least the main scanning direction and receives the reflected light condensed by the objective lens and converts it into an electric signal. It consists of a Jisensa, the measurement point is a stress measuring device provided with means for specifying visualized.

【0033】第4の応力測定装置において、偏光手段
は、具体的には、可視レーザ光源からの可視レーザ光を
試料上で走査するAO素子とガルバノミラーとを含む。
In the fourth stress measuring device, the polarization means specifically includes an AO element for scanning the visible laser light from the visible laser light source on the sample and a galvanometer mirror.

【0034】第4の応力測定装置において、イメージセ
ンサに入射する光束の一部を受光して試料の焦点情報を
検出する合焦検出手段を備えると、解像度が上がる。
If the fourth stress measuring device is provided with the focus detecting means for receiving a part of the light beam incident on the image sensor and detecting the focus information of the sample, the resolution is improved.

【0035】第4の応力測定装置において、試料を少な
くとも主走査方向と直交する方向に駆動する試料駆動手
段を備えることができる。
The fourth stress measuring device may include sample driving means for driving the sample at least in the direction orthogonal to the main scanning direction.

【0036】第5の応力測定装置は、紫外レーザ光源と
この紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料表面にス
ポット状に照射する紫外対物レンズと分光器と試料表面
からの紫外ラマン散乱光を分光器に導く紫外ハーフミラ
ーと分光された紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを
備え、紫外ラマン分光法により試料における応力を測定
する応力測定装置において、紫外レーザ光源と、この紫
外レーザ光源からのレーザ光を所定走査周波数で主走査
方向およびこれと直交する副走査方向に偏光させ試料に
向けて出力する偏光手段と、偏光された紫外レーザ光を
試料に照射し試料からの反射光を集光する紫外対物レン
ズと、少なくとも主走査方向に規則的に配列された複数
の受光素子を含み紫外対物レンズにより集光された反射
光を受光し電気信号に変換する紫外イメージセンサとか
らなり、測定箇所を可視化し特定化する手段を設けた応
力測定装置である。
The fifth stress measuring device is an ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and ultraviolet Raman scattered light from the sample surface. Equipped with an ultraviolet half mirror and a detector to detect the dispersed ultraviolet Raman scattered light, in the stress measuring device to measure the stress in the sample by ultraviolet Raman spectroscopy, an ultraviolet laser light source, and from this ultraviolet laser light source Polarizing means for polarizing the laser light at a predetermined scanning frequency in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal thereto and outputting it toward the sample, and irradiating the sample with polarized ultraviolet laser light to collect the reflected light from the sample. It includes an ultraviolet objective lens and at least a plurality of light receiving elements regularly arranged in the main scanning direction, receives reflected light condensed by the ultraviolet objective lens, and receives an electric signal. Consists of a UV image sensor for converting into the measurement point is a stress measuring device provided with means for specifying visualized.

【0037】第5の応力測定装置において、偏光手段
は、紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料上で走査
する紫外AO素子と紫外ガルバノミラーとを含む。
In the fifth stress measuring apparatus, the polarization means includes an ultraviolet AO element for scanning the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source on the sample and an ultraviolet galvano mirror.

【0038】第5の応力測定装置において紫外イメージ
センサに入射する光束の一部を受光して試料の焦点情報
を検出する合焦検出手段を備えると、解像度が上がる。
If the fifth stress measuring device is provided with the focus detecting means for receiving a part of the light beam incident on the ultraviolet image sensor and detecting the focus information of the sample, the resolution is improved.

【0039】第5の応力測定装置において、試料を少な
くとも主走査方向と直交する方向に駆動する試料駆動手
段を備えることができる。
The fifth stress measuring device can be provided with a sample driving means for driving the sample at least in a direction orthogonal to the main scanning direction.

【0040】第6の応力測定装置は、紫外レーザ光源と
この紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を試料表面にス
ポット状に照射する紫外対物レンズと分光器と試料表面
からの紫外ラマン散乱光を分光器に導く紫外ハーフミラ
ーと分光された紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを
備え、紫外ラマン分光法により試料における応力を測定
する応力測定装置において、第2紫外レーザ光源と、こ
の第2紫外レーザ光源からの紫外レーザ光を所定走査周
波数で主走査方向およびこれと直交する副走査方向に偏
光させ試料に向けて出力する偏光手段と、偏光された紫
外レーザ光を試料に照射し試料からの反射光を集光する
紫外対物レンズと、少なくとも主走査方向に規則的に配
列された複数の受光素子を含み紫外対物レンズにより集
光された反射光を受光し電気信号に変換する紫外イメー
ジセンサとからなり、測定箇所を可視化し特定化する手
段を設けた応力測定装置である。
The sixth stress measuring apparatus is an ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with ultraviolet laser light from this ultraviolet laser light source, a spectroscope, and ultraviolet Raman scattered light from the sample surface. In a stress measuring device equipped with an ultraviolet half mirror that guides the sample to a detector and a detector that detects spectrally separated Raman scattered light, the second ultraviolet laser light source and the second ultraviolet laser are used in a stress measuring device that measures stress in a sample by ultraviolet Raman spectroscopy. A polarizing means for polarizing the ultraviolet laser light from the laser light source in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal to this at a predetermined scanning frequency and outputting it toward the sample, and irradiating the sample with the polarized ultraviolet laser light An ultraviolet objective lens that collects reflected light and at least a plurality of light-receiving elements that are regularly arranged in the main scanning direction are included. It consists of a UV image sensor for converting the optical and electrical signals, a measurement point is the stress measuring device provided with means for specifying visualized.

【0041】第6の応力測定装置において、偏光手段
は、具体的には、第2紫外レーザ光源からの紫外レーザ
光を試料上で走査する紫外AO素子と紫外ガルバノミラ
ーとを含む。
In the sixth stress measuring device, the polarization means specifically includes an ultraviolet AO element for scanning the ultraviolet laser light from the second ultraviolet laser light source on the sample and an ultraviolet galvano mirror.

【0042】第6の応力測定装置において、紫外イメー
ジセンサに入射する光束の一部を受光して試料の焦点情
報を検出する合焦検出手段を備えると、解像度が上が
る。
If the sixth stress measuring device is provided with a focus detecting means for receiving a part of the light beam incident on the ultraviolet image sensor and detecting the focus information of the sample, the resolution is improved.

【0043】第6の応力測定装置において、試料を少な
くとも主走査方向と直交する方向に駆動する試料駆動手
段を備えることができる。
The sixth stress measuring device may include sample driving means for driving the sample at least in the direction orthogonal to the main scanning direction.

【0044】紫外レーザを用いるいずれの応力測定装置
においても、少なくとも紫外レーザ光の光路を真空にす
る手段を備えることが望ましく、例えば、少なくとも紫
外レーザ光の光路を10μPa〜50kPaの真空にす
る手段を備える。
It is desirable that any stress measuring device using an ultraviolet laser is provided with a means for making at least the optical path of the ultraviolet laser light a vacuum. For example, a means for making at least the optical path of the ultraviolet laser light a vacuum of 10 μPa to 50 kPa. Prepare

【0045】[0045]

【作用】レーザ光または紫外レーザ光は、白色光と比較
してコヒーレントな光すなわち同波長かつ同位相の光で
あるから、試料表面のコントラストが鮮明になり、白色
光を用いた場合よりも、測定箇所の可視化および測定位
置の特定化を高精度に実行できる。特に、紫外レーザを
用いた場合は、従来の可視領域のレーザ光の場合よりも
波長が短いため、レーザスポット径が小さくなり、試料
形態をさらに鮮明に観察できる。
[Function] Since the laser light or the ultraviolet laser light is coherent light as compared with white light, that is, the light having the same wavelength and the same phase, the contrast of the sample surface becomes clear, and compared with the case of using white light. Visualization of measurement points and specification of measurement positions can be performed with high accuracy. In particular, when an ultraviolet laser is used, the wavelength is shorter than in the case of conventional laser light in the visible region, so the laser spot diameter becomes smaller and the sample morphology can be observed more clearly.

【0046】したがって、本発明の応力測定方法によれ
ば、サブマイクロメータないしナノメータオーダーの極
微小部の測定箇所の可視化および測定位置の特定化を高
精度に実行でき、極微小部の応力値および/または応力
分布を高精度に測定可能となる。
Therefore, according to the stress measuring method of the present invention, it is possible to perform the visualization of the measurement points of the submicrometer or nanometer-order micro-fine portion and the specification of the measurement position with high accuracy, and the stress value of the micro-fine portion and It is possible to measure the stress distribution with high accuracy.

【0047】また、本発明の応力測定装置は、レーザ光
または紫外レーザ光を発生するレーザ光源または紫外レ
ーザ光源と、レーザ光または紫外レーザ光を試料上で走
査する acousto-optical AO素子または紫外AO素子
とガルバノミラーまたは紫外ガルバノミラーと、レーザ
光または紫外レーザ光および反射光を集光する対物レン
ズまたは紫外対物レンズと、試料からの反射光を受光し
て電気信号を出力するイメージセンサまたは紫外イメー
ジセンサとを含んでいる。この応力測定装置において
は、白色光と比較してはるかにコヒーレントなレーザ光
または紫外レーザ光を用いるので、試料表面のコントラ
ストが鮮明になり、サブマイクロメータないしナノメー
タオーダーの極微小部の応力値および/または応力分布
を精度良く検出し、応力を高精度に測定できる。
Further, the stress measuring device of the present invention comprises a laser light source or an ultraviolet laser light source for generating a laser beam or an ultraviolet laser beam, and an acousto-optical AO element or an ultraviolet AO element for scanning the sample with the laser beam or the ultraviolet laser beam. Element and galvanometer mirror or ultraviolet galvanometer mirror, objective lens or ultraviolet objective lens that collects laser light or ultraviolet laser light and reflected light, and image sensor or ultraviolet image that receives reflected light from the sample and outputs an electrical signal It includes a sensor. In this stress measuring device, since the laser light or the ultraviolet laser light, which is much more coherent than white light, is used, the contrast of the sample surface becomes clear, and the stress value of the microscopic portion on the order of submicrometer or nanometer and The stress distribution can be detected with high accuracy and the stress can be measured with high accuracy.

【0048】さらに、真空中で応力を測定すると、紫外
レーザ光の強度の減衰を抑えることが可能となり、応力
をより高精度に測定できる。
Further, when the stress is measured in vacuum, the attenuation of the intensity of the ultraviolet laser light can be suppressed, and the stress can be measured with higher accuracy.

【0049】本発明の応力測定方法または応力測定装置
は、半導体における応力測定に用いれば、半導体製造方
法または半導体製造装置に適用でき、半導体製造プロセ
スの改善と製造される半導体の歩留まりの向上に役立
つ。
The stress measuring method or the stress measuring apparatus of the present invention can be applied to a semiconductor manufacturing method or a semiconductor manufacturing apparatus if it is used for measuring stress in a semiconductor, and is useful for improving a semiconductor manufacturing process and improving a yield of manufactured semiconductors. .

【0050】[0050]

【実施例】次に、図面を参照して、本発明による応力測
定装置の実施例を説明する。図1は、本発明による紫外
ラマン分光法を用いた応力測定装置の一実施例の基本的
構成を示す系統図である。図1において、第1紫外レー
ザ光源1から出力された紫外レーザ光2は、紫外 acous
to-optical AO素子3,紫外ミラー4,紫外ガルバノ
ミラー5,紫外ハーフミラーまたはビームスプリッタ
6,紫外対物レンズ7を通り、試料8に照射される。第
1紫外レーザ光源1の出力は、例えば数mW〜数Wであ
り、紫外レーザ光2の波長は、例えば0.1〜0.4μm
である。試料8で反射した紫外レーザ光2は、紫外対物
レンズ7を通り、紫外イメージセンサ9で検出されて、
電気信号に変換される。電気信号は、ここには図示して
いない増幅器により増幅された後、コンピュータ10に
読み込まれ、画像処理装置11により処理されて、試料
の表面形態を表示する。紫外イメージセンサ9は、リニ
アイメージセンサでも、2次元イメージセンサでもよ
い。
Embodiments of the stress measuring device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing a basic configuration of an embodiment of a stress measuring device using ultraviolet Raman spectroscopy according to the present invention. In FIG. 1, the ultraviolet laser light 2 output from the first ultraviolet laser light source 1 is an ultraviolet acous
A sample 8 is irradiated through a to-optical AO element 3, an ultraviolet mirror 4, an ultraviolet galvano mirror 5, an ultraviolet half mirror or a beam splitter 6, and an ultraviolet objective lens 7. The output of the first ultraviolet laser light source 1 is, for example, several mW to several W, and the wavelength of the ultraviolet laser light 2 is, for example, 0.1 to 0.4 μm.
Is. The ultraviolet laser light 2 reflected by the sample 8 passes through the ultraviolet objective lens 7, is detected by the ultraviolet image sensor 9, and
It is converted into an electric signal. The electric signal is amplified by an amplifier (not shown), read into the computer 10 and processed by the image processing device 11 to display the surface morphology of the sample. The ultraviolet image sensor 9 may be a linear image sensor or a two-dimensional image sensor.

【0051】一方、第2紫外レーザ光源12から出た紫
外レーザ光13は、紫外ミラー14を通り、紫外対物レ
ンズ7によって絞られ、試料8に照射される。紫外レー
ザの試料8上でのスポット径すなわち照射径の最小値
は、使用する紫外レーザの波長と同程度である。レンズ
等の光学系を変えると、前記最小値以上の任意の大きさ
のスポット径に変更できる。
On the other hand, the ultraviolet laser light 13 emitted from the second ultraviolet laser light source 12 passes through the ultraviolet mirror 14, is focused by the ultraviolet objective lens 7, and is irradiated onto the sample 8. The minimum value of the spot diameter of the ultraviolet laser on the sample 8, that is, the irradiation diameter is about the same as the wavelength of the ultraviolet laser used. By changing the optical system such as a lens, it is possible to change the spot diameter to any size larger than the minimum value.

【0052】本発明は、シリコン,ゲルマニウム,ガリ
ウム・砒素化合物等の半導体材料やカーボン,グラファ
イト,ダイアモンド,セラミックス等の各種材料の測定
に好適な応力測定方法および応力測定装置であるが、こ
こでは、試料としてシリコンを用いた場合について述べ
る。シリコン試料8の分子振動に起因して発生したラマ
ン散乱光は、紫外対物レンズ7を通り、紫外ハーフミラ
ー15により分光器16に導かれ、検出器17で検出さ
れる。検出器17としては、光電子増倍管またはマルチ
チャネル検出器または charge-coupled device CCD
検出器等を用いる。検出器17が検出したラマンスペク
トルは、コンピュータ10に読み込まれる。試料8は、
微動ステージ18上に置かれている。微動ステージ18
は、ここでは図示していないが、移動機構を備えてお
り、水平2軸および上下1軸の3軸方向に移動できる。
例えば1nm〜1mmのステップでステージ18を移動
させると、紫外レーザ光13を試料8上で走査できる。
紫外レーザ光13の走査に同期して、各走査位置におけ
るラマンスペクトルと微動ステージ18に設けた位置セ
ンサからの位置情報とをコンピュータ10に読み込ませ
る。コンピュータ10は、各走査点での周波数シフト値
から応力値を求め、画像処理装置11にその応力分布を
表示する。
The present invention is a stress measuring method and a stress measuring apparatus suitable for measuring semiconductor materials such as silicon, germanium, gallium-arsenic compounds, and various materials such as carbon, graphite, diamond, and ceramics. The case where silicon is used as the sample will be described. The Raman scattered light generated due to the molecular vibration of the silicon sample 8 passes through the ultraviolet objective lens 7, is guided to the spectroscope 16 by the ultraviolet half mirror 15, and is detected by the detector 17. As the detector 17, a photomultiplier tube, a multi-channel detector or a charge-coupled device CCD
Use a detector, etc. The Raman spectrum detected by the detector 17 is read by the computer 10. Sample 8 is
It is placed on the fine movement stage 18. Fine movement stage 18
Although not shown here, is equipped with a moving mechanism and can move in three axial directions of two horizontal axes and one vertical axis.
For example, when the stage 18 is moved in steps of 1 nm to 1 mm, the ultraviolet laser light 13 can be scanned on the sample 8.
In synchronization with the scanning of the ultraviolet laser light 13, the computer 10 is caused to read the Raman spectrum at each scanning position and the position information from the position sensor provided on the fine movement stage 18. The computer 10 obtains the stress value from the frequency shift value at each scanning point and displays the stress distribution on the image processing device 11.

【0053】画像処理装置11の画面中心には、例えば
十字型のマークを配置し、このマークが、第1紫外レー
ザ光2のスポット中心および第2紫外レーザ光13のス
ポット中心に一致するように調整してある。試料8は、
微動ステージ18上に置かれており、このステージ18
には位置センサが設けられているので、その位置情報に
基づいて、試料8を任意の位置に移動できる。そこで、
試料8の測定箇所が画像処理装置11の画面中心のマー
クに一致するように試料8を移動させると、特定化され
た測定位置における応力を測定できる。
A cross-shaped mark, for example, is arranged at the center of the screen of the image processing device 11 so that this mark coincides with the spot center of the first ultraviolet laser beam 2 and the spot center of the second ultraviolet laser beam 13. It is adjusted. Sample 8 is
It is placed on the fine movement stage 18, and this stage 18
Since the position sensor is provided in, the sample 8 can be moved to an arbitrary position based on the position information. Therefore,
When the sample 8 is moved so that the measurement point of the sample 8 coincides with the mark at the center of the screen of the image processing apparatus 11, the stress at the specified measurement position can be measured.

【0054】本実施例では、画像処理装置11の画面中
心が第1紫外レーザ光2のスポット中心および第2紫外
レーザ光13のスポット中心に一致するように設定して
あるが、画像処理装置11の画面中心とは異なる箇所を
選んで、その箇所にマークを設け、そのマークに第1紫
外レーザ光2のスポット中心および第2紫外レーザ光1
3のスポット中心が一致するように設定してもよい。
In the present embodiment, the center of the screen of the image processing device 11 is set so as to coincide with the spot center of the first ultraviolet laser light 2 and the spot center of the second ultraviolet laser light 13, but the image processing device 11 Select a location different from the center of the screen, and provide a mark at that location, and mark the spot at the spot center of the first ultraviolet laser beam 2 and the second ultraviolet laser beam 1.
You may set so that the spot centers of 3 may correspond.

【0055】本実施例の紫外ミラー14および紫外ハー
フミラー15は、第1紫外レーザ光を照射する時には移
動できるように、ここでは図示していないが、移動機構
を備えている。
Although not shown here, the ultraviolet mirror 14 and the ultraviolet half mirror 15 of this embodiment are provided with a moving mechanism so that they can be moved when the first ultraviolet laser beam is irradiated.

【0056】本実施例に用いる紫外レーザは、Arイオ
ンレーザ,N2レーザ,He−Cdレーザ,エキシマレ
ーザのいずれかである。エキシマレーザとしては、H2
レーザ,Ar2レーザ,Kr2レーザ,Xe2レーザ,A
rClレーザ,ArFレーザ,KrClレーザ,KrF
レーザ,XeFレーザ,XeBrレーザ,XeClレー
ザ,XeFレーザ等がある。
The ultraviolet laser used in this embodiment is any one of Ar ion laser, N 2 laser, He-Cd laser and excimer laser. As an excimer laser, H 2
Laser, Ar 2 laser, Kr 2 laser, Xe 2 laser, A
rCl laser, ArF laser, KrCl laser, KrF
There are lasers, XeF lasers, XeBr lasers, XeCl lasers, XeF lasers and the like.

【0057】紫外対物レンズ7は、ハロゲン化アルカリ
レンズ、特に、LiFレンズ,MgF2レンズ,蛍石
(CaF2)レンズを用いることが望ましい。また、紫
外対物レンズ7は、合成石英レンズ,天然水晶から作っ
た溶融石英レンズ,サファイアガラス(Al23)レン
ズ,紫外透過ガラスレンズ等で形成してもよい。
As the ultraviolet objective lens 7, it is desirable to use an alkali halide lens, particularly a LiF lens, a MgF 2 lens, or a fluorite (CaF 2 ) lens. Further, the ultraviolet objective lens 7 may be formed of a synthetic quartz lens, a fused silica lens made of natural quartz, a sapphire glass (Al 2 O 3 ) lens, an ultraviolet transmission glass lens, or the like.

【0058】図2は、紫外ラマン分光法を用いた本発明
による応力測定装置の他の実施例の構成を示す系統図で
ある。図2の実施例は、図1の実施例において、試料8
と紫外イメージセンサ9との間にピンホール19を設け
た例である。ここでは図示していないが、ピンホール1
9が焦点位置になるように、紫外イメージセンサ9に入
射する光束の一部を受光して試料の焦点情報を検出する
合焦検出手段を備えている。したがって、本実施例にお
いては、試料8の表面に焦点が合うように紫外レーザ光
2を照射し、ピンホール19が焦点位置になるように反
射光を紫外イメージセンサ9に集光しているので、高解
像度が実現される。また、ピンホール19により不要な
散乱光を大幅に除去できるから、コントラストの高い映
像が得られる。
FIG. 2 is a system diagram showing the configuration of another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention using the ultraviolet Raman spectroscopy. The embodiment of FIG. 2 is similar to the embodiment of FIG.
In this example, a pinhole 19 is provided between the ultraviolet image sensor 9 and the ultraviolet image sensor 9. Although not shown here, the pinhole 1
A focus detection unit is provided to detect a focus information of the sample by receiving a part of the light beam incident on the ultraviolet image sensor 9 so that the focus position 9 is obtained. Therefore, in the present embodiment, the ultraviolet laser light 2 is irradiated so that the surface of the sample 8 is focused, and the reflected light is focused on the ultraviolet image sensor 9 so that the pinhole 19 is at the focal position. , High resolution is realized. Moreover, since unnecessary scattered light can be largely removed by the pinhole 19, a high-contrast image can be obtained.

【0059】なお、以後のピンホールを設けた実施例に
おいては、説明を繰り返さないが、いずれも、本実施例
と同様の合焦検出手段を備えることができる。
It should be noted that, in the following embodiments provided with pinholes, the description will not be repeated, but any of them can be provided with the same focus detection means as in this embodiment.

【0060】図3は、紫外ラマン分光法を用いた本発明
による応力測定装置の別の実施例の構成を示す系統図で
ある。図3の実施例は、図1の実施例における紫外AO
素子3,紫外ミラー4,紫外ガルバノミラー5,紫外ハ
ーフミラーまたはビームスプリッタ6,紫外対物レンズ
7,試料8,紫外イメージセンサ9,紫外ミラー14,
紫外ハーフミラー15,微動ステージ18を真空室20
内に設けた例である。本実施例のこれらの構成要素は、
高真空中(10μPa〜0.1Pa)または中真空中
(0.1〜100Pa)だけでなく、低真空中(100
Pa以上)または大気中に設置してもよい。ただし、紫
外レーザ光は空気中では強度減衰が大きいので、より真
空度の高い雰囲気中で照射すると、減衰を小さくでき
る。
FIG. 3 is a system diagram showing the configuration of another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention using the ultraviolet Raman spectroscopy. The embodiment of FIG. 3 is the ultraviolet AO in the embodiment of FIG.
Element 3, UV mirror 4, UV galvano mirror 5, UV half mirror or beam splitter 6, UV objective lens 7, sample 8, UV image sensor 9, UV mirror 14,
Ultraviolet half mirror 15, fine movement stage 18 in vacuum chamber 20
It is an example provided inside. These components of this example are
Not only in high vacuum (10 μPa-0.1 Pa) or medium vacuum (0.1-100 Pa), but also in low vacuum (100
(Pa or more) or may be installed in the atmosphere. However, since the intensity of ultraviolet laser light is greatly attenuated in air, the attenuation can be reduced by irradiating it in an atmosphere having a higher degree of vacuum.

【0061】図4は、紫外ラマン分光法を用いた本発明
による応力測定装置のさらに他の実施例の構成を示す系
統図である。図4の実施例は、図2の実施例における紫
外AO素子3,紫外ミラー4,紫外ガルバノミラー5,
紫外ハーフミラーまたはビームスプリッタ6,紫外対物
レンズ7,試料8,紫外イメージセンサ9,紫外ミラー
14,紫外ハーフミラー15,微動ステージ18,ピン
ホール19を真空室20内に設けた例である。本実施例
のこれらの構成要素は、高真空中(10μPa〜0.1
Pa)または中真空中(0.1〜100Pa)だけでな
く、低真空中(100Pa以上)または大気中に設置し
てもよい。ただし、紫外レーザ光は空気中では強度減衰
が大きいので、より真空度の高い雰囲気中で照射する
と、減衰を小さくできる。
FIG. 4 is a system diagram showing the construction of still another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention using the ultraviolet Raman spectroscopy. In the embodiment of FIG. 4, the ultraviolet AO element 3, the ultraviolet mirror 4, the ultraviolet galvano mirror 5, and the like in the embodiment of FIG.
This is an example in which an ultraviolet half mirror or beam splitter 6, an ultraviolet objective lens 7, a sample 8, an ultraviolet image sensor 9, an ultraviolet mirror 14, an ultraviolet half mirror 15, a fine movement stage 18, and a pinhole 19 are provided in a vacuum chamber 20. These components of this example were tested in high vacuum (10 μPa-0.1).
Pa) or medium vacuum (0.1 to 100 Pa), as well as low vacuum (100 Pa or more) or air. However, since the intensity of ultraviolet laser light is greatly attenuated in air, the attenuation can be reduced by irradiating it in an atmosphere having a higher degree of vacuum.

【0062】図5は、図1の実施例の応力測定装置を装
備した半導体製造装置の一実施例の構成を示す系統図で
ある。この場合の半導体製造装置は、具体的には真空蒸
着装置である。本実施例の真空蒸着装置においては、真
空槽を形成するベルジャ25内に、微動ステージ18に
固定されたシリコン基板等の試料8が配置され、この試
料8に対向して、蒸着物質が入った蒸発源26が配置さ
れている。試料8は、ヒータ27により所定温度に加熱
され、しかも、負の直流バイアス電圧源29からのバイ
アス電圧を印加されている。また、ベルジャ25内は、
ここでは図示しない真空ポンプにより1〜10kPa程
度の真空度に保たれている。例えば周知の電子銃加熱方
式で蒸発源26を加熱し、蒸着物質を蒸発させ、試料8
上に蒸着させながら、応力測定装置により紫外レーザ照
射点の応力をその場で測定する。応力測定装置の構成お
よび動作等は、図1の実施例について上述した通りであ
る。ベルジャ25内に紫外レーザ光2または13が入る
時またはベルジャ25から反射光またはラマン散乱光が
出る時の紫外窓24としては、ハロゲン化アルカリ窓、
特に、LiF窓、MgF2窓,蛍石(CaF2)窓を用い
ることが望ましい。また、紫外窓24は、合成石英窓,
天然水晶から作った溶融石英窓,サファイアガラス(A
23)窓,紫外透過ガラス窓等でもよい。
FIG. 5 is a system diagram showing the configuration of an embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus equipped with the stress measuring apparatus of the embodiment of FIG. The semiconductor manufacturing apparatus in this case is specifically a vacuum vapor deposition apparatus. In the vacuum vapor deposition apparatus of this embodiment, a sample 8 such as a silicon substrate fixed to the fine movement stage 18 is arranged in a bell jar 25 forming a vacuum chamber, and a vapor deposition substance is placed facing the sample 8. An evaporation source 26 is arranged. The sample 8 is heated to a predetermined temperature by the heater 27, and the bias voltage from the negative DC bias voltage source 29 is applied. Also, inside the bell jar 25,
Here, the vacuum degree is maintained at about 1 to 10 kPa by a vacuum pump (not shown). For example, the evaporation source 26 is heated by a well-known electron gun heating method to evaporate the vapor deposition material, and the sample 8
The stress at the UV laser irradiation point is measured in-situ with the stress measuring device while vapor deposition on the surface. The structure and operation of the stress measuring device are as described above for the embodiment of FIG. As the ultraviolet window 24 when the ultraviolet laser light 2 or 13 enters the bell jar 25 or when the reflected light or the Raman scattered light is emitted from the bell jar 25, an alkali halide window,
Particularly, it is desirable to use a LiF window, a MgF 2 window, or a fluorite (CaF 2 ) window. The ultraviolet window 24 is a synthetic quartz window,
Fused quartz window made from natural quartz, sapphire glass (A
L 2 O 3 ) window, ultraviolet transparent glass window, etc. may be used.

【0063】図6は、図1の実施例のレーザ光源を一つ
にした応力測定装置の実施例の構成を示す系統図であ
る。すなわち、図1の実施例における第1紫外レーザ光
源1と第2紫外レーザ光源12とを共通化し、紫外レー
ザ光源を一つにした例である。このように紫外レーザ光
源を一つにすると、応力測定装置を小型化できる。
FIG. 6 is a system diagram showing the construction of an embodiment of a stress measuring device having one laser light source of the embodiment of FIG. That is, this is an example in which the first ultraviolet laser light source 1 and the second ultraviolet laser light source 12 in the embodiment of FIG. In this way, by using only one ultraviolet laser light source, the stress measuring device can be downsized.

【0064】図7は、図2の実施例のレーザ光源を一つ
にした応力測定装置の実施例の構成を示す系統図であ
る。本実施例は、図6に示す実施例において、試料8と
紫外イメージセンサ9との間にピンホール19を設けた
とも考えられる。試料8の表面に焦点が合うように紫外
レーザ光2を照射し、ピンホール19が焦点位置になる
ように反射光を紫外イメージセンサ9に集光しているの
で、高解像度が実現される。また、ピンホール19によ
り不要な散乱光を大幅に取り除けるから、コントラスト
の高い映像が得られる。
FIG. 7 is a system diagram showing the construction of an embodiment of a stress measuring device having one laser light source of the embodiment of FIG. In this embodiment, it can be considered that the pinhole 19 is provided between the sample 8 and the ultraviolet image sensor 9 in the embodiment shown in FIG. Since the ultraviolet laser beam 2 is irradiated so that the surface of the sample 8 is focused and the reflected light is focused on the ultraviolet image sensor 9 so that the pinhole 19 is at the focal position, high resolution is realized. Moreover, since unnecessary scattered light can be largely removed by the pinhole 19, a high-contrast image can be obtained.

【0065】図8は、図3の実施例のレーザ光源を一つ
にした応力測定装置の実施例の構成を示す系統図であ
る。すなわち、図3の実施例における第1紫外レーザ光
源1と第2紫外レーザ光源12を共通化し、紫外レーザ
光源を一つにした例である。このように紫外レーザ光源
を一つにすると、応力測定装置を小型化できる。
FIG. 8 is a system diagram showing the construction of an embodiment of a stress measuring device having one laser light source of the embodiment of FIG. That is, this is an example in which the first ultraviolet laser light source 1 and the second ultraviolet laser light source 12 in the embodiment of FIG. In this way, by using only one ultraviolet laser light source, the stress measuring device can be downsized.

【0066】図9は、図4の実施例のレーザ光源を一つ
にした応力測定装置の実施例の構成を示す系統図であ
る。本実施例は、図8に示す実施例において、試料8と
紫外イメージセンサ9との間にピンホール19を設けた
とも考えられる。試料8の表面に焦点が合うように紫外
レーザ光2を照射し、ピンホール19が焦点位置になる
ように反射光を紫外イメージセンサ9に集光しているの
で、高解像度が実現される。また、ピンホール19によ
り不要な散乱光を大幅に取り除けるから、コントラスト
の高い映像が得られる。
FIG. 9 is a system diagram showing the construction of an embodiment of a stress measuring apparatus having one laser light source of the embodiment of FIG. In the present embodiment, it can be considered that the pinhole 19 is provided between the sample 8 and the ultraviolet image sensor 9 in the embodiment shown in FIG. Since the ultraviolet laser beam 2 is irradiated so that the surface of the sample 8 is focused and the reflected light is focused on the ultraviolet image sensor 9 so that the pinhole 19 is at the focal position, high resolution is realized. Moreover, since unnecessary scattered light can be largely removed by the pinhole 19, a high-contrast image can be obtained.

【0067】図10は、通常ラマン分光法すなわち可視
光線領域でのラマン分光法を用いた本発明による応力測
定装置の一実施例の基本的構成を示す系統図である。図
10において、第1レーザ光源30から出力されたレー
ザ光31は、AO素子32,ミラー33,ガルバノミラ
ー34,ハーフミラーまたはビームスプリッタ35,対
物レンズ36を通り,試料8に照射される。第1レーザ
光源30の出力は、例えば数mW〜数Wであり、レーザ
光31の波長は、例えば0.4〜0.65μmである。試
料8で反射されたレーザ光31は、対物レンズ36を通
り、イメージセンサ37で検出されて、電気信号に変換
される。電気信号は、ここでは図示していない増幅器で
増幅された後、コンピュータ10に読み込まれ、画像処
理装置11により処理されて、試料の表面形態を表示す
る。イメージセンサ37は、リニアイメージセンサで
も、2次元イメージセンサでもよい。
FIG. 10 is a system diagram showing the basic construction of an embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention using the ordinary Raman spectroscopy, that is, Raman spectroscopy in the visible light region. In FIG. 10, the laser light 31 output from the first laser light source 30 passes through the AO element 32, the mirror 33, the galvano mirror 34, the half mirror or beam splitter 35, and the objective lens 36, and is irradiated onto the sample 8. The output of the first laser light source 30 is, for example, several mW to several W, and the wavelength of the laser light 31 is, for example, 0.4 to 0.65 μm. The laser light 31 reflected by the sample 8 passes through the objective lens 36, is detected by the image sensor 37, and is converted into an electric signal. The electric signal is amplified by an amplifier (not shown), read into the computer 10 and processed by the image processing device 11 to display the surface morphology of the sample. The image sensor 37 may be a linear image sensor or a two-dimensional image sensor.

【0068】一方、第2レーザ光源38から出たレーザ
光39は、ミラー40を通り、対物レンズ36によって
絞られ、試料8に照射される。レーザの試料8上でのス
ポット径すなわち照射径の最小値は、使用するレーザの
波長と同程度である。レンズ等の光学系を変えると、前
記最小値以上の任意の大きさのスポット径に変更でき
る。
On the other hand, the laser light 39 emitted from the second laser light source 38 passes through the mirror 40, is focused by the objective lens 36, and is irradiated onto the sample 8. The minimum value of the spot diameter of the laser on the sample 8, that is, the irradiation diameter is about the same as the wavelength of the laser used. By changing the optical system such as a lens, it is possible to change the spot diameter to any size larger than the minimum value.

【0069】本発明は、シリコン,ゲルマニウム,ガリ
ウム・砒素化合物等の半導体材料やカーボン,グラファ
イト,ダイアモンド,セラミックス等の各種材料の測定
に好適な応力測定方法および応力測定装置であるが、こ
こでは、試料としてシリコンを用いた場合について述べ
る。シリコン試料8の分子振動に起因して発生したラマ
ン散乱光は、対物レンズ36を通り、ハーフミラー41
により分光器16に導かれ、検出器17で検出される。
検出器17としては、光電子増倍管またはマルチチャネ
ル検出器またはCCD検出器等を用いる。検出器17が
検出したラマンスペクトルは、コンピュータ10に読み
込まれる。試料8は、微動ステージ18上に置かれてい
る。微動ステージ18は、ここでは図示していないが、
移動機構を備えており、水平2軸および上下1軸の3軸
方向に移動できる。例えば1nm〜1mmのステップで
ステージ18を移動させると、レーザ光39を試料8上
で走査できる。レーザ光39の走査に同期して、各走査
位置におけるラマンスペクトルと微動ステージ18に設
けた位置センサからの位置情報とをコンピュータ10に
読み込ませる。コンピュータ10は、各走査点での周波
数シフト値から応力値を求め、画像処理装置11にその
応力分布を表示する。
The present invention is a stress measuring method and a stress measuring apparatus suitable for measuring semiconductor materials such as silicon, germanium, gallium / arsenic compounds, and various materials such as carbon, graphite, diamond, and ceramics. The case where silicon is used as the sample will be described. The Raman scattered light generated due to the molecular vibration of the silicon sample 8 passes through the objective lens 36 and passes through the half mirror 41.
Is guided to the spectroscope 16 and detected by the detector 17.
As the detector 17, a photomultiplier tube, a multi-channel detector, a CCD detector, or the like is used. The Raman spectrum detected by the detector 17 is read by the computer 10. The sample 8 is placed on the fine movement stage 18. The fine movement stage 18 is not shown here,
Equipped with a moving mechanism, it can move in three axial directions: two horizontal axes and one vertical axis. For example, when the stage 18 is moved in steps of 1 nm to 1 mm, the laser light 39 can be scanned on the sample 8. In synchronization with the scanning of the laser beam 39, the computer 10 is caused to read the Raman spectrum at each scanning position and the position information from the position sensor provided on the fine movement stage 18. The computer 10 obtains the stress value from the frequency shift value at each scanning point and displays the stress distribution on the image processing device 11.

【0070】画像処理装置11の画面中心には、例えば
十字型のマークを配置し、このマークが、第1レーザ光
31のスポット中心および第2レーザ光39のスポット
中心に一致するように調整してある。試料8は、微動ス
テージ18上に置かれており、このステージ18には位
置センサが設けられているので、その位置情報に基づい
て、試料8を任意の位置に移動できる。そこで、試料8
の測定箇所が画像処理装置11の画面中心のマークに一
致するように試料8を移動させると、特定化された測定
位置における応力を測定できる。
A cross-shaped mark, for example, is arranged at the center of the screen of the image processing device 11, and the mark is adjusted so that it coincides with the spot center of the first laser beam 31 and the spot center of the second laser beam 39. There is. The sample 8 is placed on the fine movement stage 18, and the stage 18 is provided with a position sensor. Therefore, the sample 8 can be moved to an arbitrary position based on the position information. Therefore, sample 8
When the sample 8 is moved so that the measurement point of (1) coincides with the mark at the center of the screen of the image processing apparatus 11, the stress at the specified measurement position can be measured.

【0071】本実施例では、画像処理装置11の画面中
心が第1レーザ光31のスポット中心および第2レーザ
光39のスポット中心に一致するように設定してある
が、画像処理装置11の画面中心とは異なる箇所を選ん
で、その箇所にマークを設け、そのマークに第1レーザ
光31のスポット中心および第2レーザ光39のスポッ
ト中心が一致するように設定してもよい。
In the present embodiment, the screen center of the image processing device 11 is set so as to coincide with the spot center of the first laser beam 31 and the spot center of the second laser beam 39. A position different from the center may be selected, a mark may be provided at the position, and the spot center of the first laser light 31 and the spot center of the second laser light 39 may be set to coincide with the mark.

【0072】本実施例のミラー40およびハーフミラー
41は、第1レーザ光を照射する時には移動できるよう
に、ここでは図示していないが、移動機構を備えてい
る。
Although not shown here, the mirror 40 and the half mirror 41 of this embodiment are provided with a moving mechanism so that they can be moved when the first laser beam is irradiated.

【0073】図11は、通常ラマン分光法を用いた本発
明による応力測定装置の他の実施例の構成を示す系統図
である。本実施例は、図10に示す実施例において、試
料8と紫外イメージセンサ9との間にピンホール19を
設けたとも考えられる。試料8の表面に焦点が合うよう
にレーザ光31を照射し、ピンホール19が焦点位置に
なるように反射光をイメージセンサ37に集光している
ので、高解像度が実現される。また、ピンホール19に
より不要な散乱光を大幅に取り除けるから、コントラス
トの高い映像が得られる。
FIG. 11 is a system diagram showing the configuration of another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention which normally uses Raman spectroscopy. In the present embodiment, it can be considered that the pinhole 19 is provided between the sample 8 and the ultraviolet image sensor 9 in the embodiment shown in FIG. Since the laser beam 31 is irradiated so that the surface of the sample 8 is focused and the reflected light is focused on the image sensor 37 so that the pinhole 19 is at the focal position, high resolution is realized. Moreover, since unnecessary scattered light can be largely removed by the pinhole 19, a high-contrast image can be obtained.

【0074】図12は、通常ラマン分光法を用いた本発
明による応力測定装置の別の実施例の構成を示す系統図
である。本実施例は、図10に示す実施例における第1
レーザ光源30と第2レーザ光源38を共通化して、紫
外レーザ光源を一つにしたとも考えられる。このように
紫外レーザ光源を一つにすると、応力測定装置を小型化
できる。
FIG. 12 is a system diagram showing the construction of another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention which normally uses Raman spectroscopy. This embodiment is the first embodiment in the embodiment shown in FIG.
It is also considered that the laser light source 30 and the second laser light source 38 are made common and one ultraviolet laser light source is used. In this way, by using only one ultraviolet laser light source, the stress measuring device can be downsized.

【0075】図13は、通常ラマン分光法を用いた本発
明による応力測定装置のさらに他の実施例の構成を示す
系統図である。本実施例は、図12に示す実施例におい
て、試料8とイメージセンサ37との間にピンホール1
9を設けたとも考えられる。試料8の表面に焦点が合う
ようにレーザ光31を照射し、ピンホール19が焦点位
置になるように反射光をイメージセンサ37に集光して
いるので、高解像度が実現される。また、ピンホール1
9により不要な散乱光を大幅に取り除けるから、コント
ラストの高い映像が得られる。
FIG. 13 is a system diagram showing the construction of still another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention which normally uses Raman spectroscopy. In this embodiment, the pinhole 1 is provided between the sample 8 and the image sensor 37 in the embodiment shown in FIG.
It is considered that 9 is provided. Since the laser beam 31 is irradiated so that the surface of the sample 8 is focused and the reflected light is focused on the image sensor 37 so that the pinhole 19 is at the focal position, high resolution is realized. Also, pinhole 1
Since unnecessary scattered light can be largely removed by 9, a high-contrast image can be obtained.

【0076】図14は、ラマン分光法を用いた本発明に
よる応力測定方法の一実施例の測定手順を示すフローチ
ャートである。図15は、図14の実施例における工程
1の試料形態の観察の詳細な手順を示すフローチャート
である。この手順は、紫外ラマン分光法でも通常ラマン
分光法でも、基本的には変わらないが、ここでは、紫外
ラマン分光法に関する図1の実施例について、図14お
よび図15を参照しながら説明する。なお、上記の「測
定箇所の可視化」は、工程1の手順に相当し、「測定位
置の特定化」は、工程2の手順に相当する。
FIG. 14 is a flow chart showing the measuring procedure of an embodiment of the stress measuring method according to the present invention using Raman spectroscopy. FIG. 15 is a flow chart showing the detailed procedure of observing the sample morphology in step 1 in the example of FIG. This procedure is basically the same for both ultraviolet Raman spectroscopy and ordinary Raman spectroscopy, but here, the embodiment of FIG. 1 relating to ultraviolet Raman spectroscopy will be described with reference to FIGS. 14 and 15. The above-mentioned "visualization of the measurement location" corresponds to the procedure of step 1, and the "specification of the measurement position" corresponds to the procedure of step 2.

【0077】工程1においては、まず、紫外ミラー14
と紫外ハーフミラー15とを紫外対物レンズ7から紫外
イメージセンサ9への光路外に移動させておく。そこ
で、図15に手順を示すように、微動ステージ18に固
定された試料台上に試料8を載せる。この状態で、紫外
AO素子3,紫外ミラー4,紫外ガルバノミラー5,紫
外ハーフミラー6,紫外対物レンズ7を介して、第1紫
外レーザ光源1からのレーザ光2を試料8に照射する。
紫外対物レンズ7は、試料8からの反射光を紫外イメー
ジセンサ9上に結像させる。紫外イメージセンサ9から
の電気信号をコンピュータ10に取り込み、画像処理装
置11の例えばCRT上に試料8の形態を表示する。そ
こで、オペレータは、試料8の形態を観察する。工程2
においては、微動ステージ18を駆動して、試料8の形
態の中から測定すべき個所を選択し、画像処理装置11
のCRT上の十字型のマークと合わせ、測定位置を特定
化する。工程3においては、形態観察時に紫外対物レン
ズ7から紫外イメージセンサ9への光路外に移動させて
あった紫外ミラー14および紫外ハーフミラー15を前
記光路に戻して、紫外ミラー14,紫外ハーフミラー1
5,対物レンズ7を介して、特定化された測定位置に第
2紫外レーザ光源12からのレーザ光13を照射する。
工程4においては、紫外対物レンズ7および紫外ハーフ
ミラー15を介して、試料8からの紫外ラマン散乱光を
分光器16に導入する。工程5においては、分光器16
により分光されたラマンスペクトルの各成分を検出す
る。工程6においては、コンピュータ10が、ラマンス
ペクトルのピーク値や散乱光強度に基づき、試料8にお
ける応力値および/または応力分布を算出し、画像処理
装置11のCRT上に表示する。
In step 1, first, the ultraviolet mirror 14 is used.
And the ultraviolet half mirror 15 are moved outside the optical path from the ultraviolet objective lens 7 to the ultraviolet image sensor 9. Therefore, as shown in the procedure in FIG. 15, the sample 8 is placed on the sample table fixed to the fine movement stage 18. In this state, the sample 8 is irradiated with the laser light 2 from the first ultraviolet laser light source 1 through the ultraviolet AO element 3, the ultraviolet mirror 4, the ultraviolet galvano mirror 5, the ultraviolet half mirror 6, and the ultraviolet objective lens 7.
The ultraviolet objective lens 7 forms an image of the reflected light from the sample 8 on the ultraviolet image sensor 9. The electric signal from the ultraviolet image sensor 9 is taken into the computer 10, and the form of the sample 8 is displayed on the CRT of the image processing apparatus 11, for example. Then, the operator observes the morphology of the sample 8. Process 2
In step 1, the fine movement stage 18 is driven to select a measurement point from the form of the sample 8 and the image processing apparatus 11
The measurement position is specified by matching with the cross-shaped mark on the CRT. In step 3, the ultraviolet mirror 14 and the ultraviolet half mirror 15, which had been moved out of the optical path from the ultraviolet objective lens 7 to the ultraviolet image sensor 9 at the time of morphological observation, are returned to the optical path, and the ultraviolet mirror 14 and the ultraviolet half mirror 1 are returned.
5. Through the objective lens 7, the laser beam 13 from the second ultraviolet laser light source 12 is applied to the specified measurement position.
In step 4, the ultraviolet Raman scattered light from the sample 8 is introduced into the spectroscope 16 via the ultraviolet objective lens 7 and the ultraviolet half mirror 15. In step 5, the spectroscope 16
Each component of the Raman spectrum separated by is detected. In step 6, the computer 10 calculates the stress value and / or the stress distribution in the sample 8 based on the peak value of the Raman spectrum and the scattered light intensity, and displays it on the CRT of the image processing apparatus 11.

【0078】本発明の応力測定方法のこれらの工程にお
いては、従来の白色光に代えて、レーザ光または紫外レ
ーザ光を試料に照射し、その反射光を検出し、測定箇所
の可視化および特定化を行うので、サブマイクロメータ
ないしナノメータオーダーの領域の応力値を正確に検出
でき、従来困難であった極微小部の応力または応力分布
の測定が可能となる。
In these steps of the stress measuring method of the present invention, instead of the conventional white light, the sample is irradiated with laser light or ultraviolet laser light, the reflected light is detected, and the measurement point is visualized and specified. Therefore, the stress value in the sub-micrometer or nanometer order region can be accurately detected, and it becomes possible to measure the stress or stress distribution in the extremely small portion, which was difficult in the past.

【0079】なお、二つのレーザ光源を用いる上記各実
施例は、測定箇所の可視化および測定位置の特定化に紫
外レーザ光を用いた場合は、ラマン分光にも紫外レーザ
光を用いる例であり、測定箇所の可視化および測定位置
の特定化に通常レーザ光を用いた場合は、ラマン分光に
も通常レーザ光を用いる例であったが、測定箇所の可視
化および測定位置の特定化に紫外レーザ光を用いる場合
に、ラマン分光には通常レーザ光を用いても本発明が成
立ち、それとは逆に、測定箇所の可視化および測定位置
の特定化に通常レーザ光を用いる場合に、ラマン分光に
は紫外レーザ光を用いても本発明が成立つことは、上記
の説明から明らかであろう。したがって、煩雑さを避け
るために、ここではそのような変形例の構成および作用
の詳細な説明を省略する。
The above-mentioned respective embodiments using two laser light sources are examples in which the ultraviolet laser light is also used for Raman spectroscopy when the ultraviolet laser light is used for visualization of the measurement location and specification of the measurement position. When normal laser light was used for visualization of measurement points and specification of measurement positions, it was an example of using normal laser light for Raman spectroscopy as well, but ultraviolet laser light was used for visualization of measurement points and specification of measurement positions. When used, the present invention is established even if a normal laser beam is used for Raman spectroscopy, and conversely, when a normal laser beam is used for visualization of a measurement point and specification of a measurement position, Raman spectroscopy is performed with an ultraviolet ray. It will be apparent from the above description that the present invention can be established by using laser light. Therefore, in order to avoid complexity, detailed description of the configuration and operation of such a modification is omitted here.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明の応力測定方法によれば、白色光
に代えて、レーザ光または紫外レーザ光を試料に照射
し、その反射光を検出し、測定箇所の可視化および特定
化を実行するので、従来は困難であったサブマイクロメ
ータないしナノメータオーダーの極微小部の応力値また
は応力分布を正確に測定できる。
According to the stress measuring method of the present invention, instead of white light, the sample is irradiated with laser light or ultraviolet laser light, the reflected light is detected, and the measurement location is visualized and specified. Therefore, it is possible to accurately measure the stress value or the stress distribution in the submicrometer or nanometer-order ultrafine portion, which has been difficult in the past.

【0081】また、本発明の応力測定装置によれば、レ
ーザ光または紫外レーザ光を発生するレーザ光源または
紫外レーザ光源と、レーザ光または紫外レーザ光を試料
上で走査するAO素子または紫外AO素子とガルバノミ
ラーまたは紫外ガルバノミラーと、レーザ光または紫外
レーザ光および試料からの反射光を集光する対物レンズ
または紫外対物レンズと、前記反射光を受光して電気信
号を出力するイメージセンサまたは紫外イメージセンサ
とを設けてあるから、サブマイクロメータないしナノメ
ータオーダーの極微小部の応力値または応力分布を高精
度に測定可能である。
According to the stress measuring device of the present invention, a laser light source or an ultraviolet laser light source for generating a laser beam or an ultraviolet laser beam, and an AO element or an ultraviolet AO element for scanning the sample with the laser beam or the ultraviolet laser beam. And a galvano mirror or an ultraviolet galvano mirror, an objective lens or an ultraviolet objective lens that collects laser light or ultraviolet laser light and reflected light from a sample, and an image sensor or an ultraviolet image that receives the reflected light and outputs an electric signal Since the sensor is provided, it is possible to measure the stress value or the stress distribution of the micro-part in the sub-micrometer or nanometer order with high accuracy.

【0082】さらに、真空中で応力を測定すると、紫外
レーザ光の強度の減衰を抑えることが可能となり、応力
をより高精度に測定できる。
Further, when the stress is measured in vacuum, the attenuation of the intensity of the ultraviolet laser light can be suppressed, and the stress can be measured with higher accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による紫外ラマン分光法を用いた応力測
定装置の一実施例の基本的構成を示す系統図である。
FIG. 1 is a system diagram showing a basic configuration of an embodiment of a stress measuring apparatus using ultraviolet Raman spectroscopy according to the present invention.

【図2】紫外ラマン分光法を用いた本発明による応力測
定装置の他の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 2 is a system diagram showing the configuration of another embodiment of the stress measuring device according to the present invention using ultraviolet Raman spectroscopy.

【図3】紫外ラマン分光法を用いた本発明による応力測
定装置の別の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 3 is a system diagram showing the configuration of another embodiment of the stress measuring device according to the present invention using ultraviolet Raman spectroscopy.

【図4】紫外ラマン分光法を用いた本発明による応力測
定装置のさらに他の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 4 is a system diagram showing the configuration of still another embodiment of the stress measuring device according to the present invention using ultraviolet Raman spectroscopy.

【図5】図1の実施例の応力測定装置を装備した半導体
製造装置の一実施例の構成を示す系統図である。
5 is a system diagram showing a configuration of an embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus equipped with the stress measuring apparatus of the embodiment of FIG.

【図6】図1の実施例のレーザ光源を一つにした応力測
定装置の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 6 is a system diagram showing a configuration of an embodiment of a stress measuring device having one laser light source of the embodiment of FIG.

【図7】図2の実施例のレーザ光源を一つにした応力測
定装置の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 7 is a system diagram showing a configuration of an embodiment of a stress measuring device having one laser light source of the embodiment of FIG.

【図8】図3の実施例のレーザ光源を一つにした応力測
定装置の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 8 is a system diagram showing a configuration of an embodiment of a stress measuring device having one laser light source of the embodiment of FIG.

【図9】図4の実施例のレーザ光源を一つにした応力測
定装置の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 9 is a system diagram showing a configuration of an embodiment of a stress measuring device having one laser light source of the embodiment of FIG.

【図10】通常ラマン分光法すなわち可視光線領域での
ラマン分光法を用いた本発明による応力測定装置の一実
施例の基本的構成を示す系統図である。
FIG. 10 is a system diagram showing a basic configuration of an embodiment of a stress measuring device according to the present invention using normal Raman spectroscopy, that is, Raman spectroscopy in the visible light region.

【図11】通常ラマン分光法を用いた本発明による応力
測定装置の他の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 11 is a system diagram showing the configuration of another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention using normal Raman spectroscopy.

【図12】通常ラマン分光法を用いた本発明による応力
測定装置の別の実施例の構成を示す系統図である。
FIG. 12 is a system diagram showing the configuration of another embodiment of the stress measuring device according to the present invention using normal Raman spectroscopy.

【図13】通常ラマン分光法を用いた本発明による応力
測定装置のさらに他の実施例の構成を示す系統図であ
る。
FIG. 13 is a system diagram showing the configuration of still another embodiment of the stress measuring apparatus according to the present invention using the normal Raman spectroscopy.

【図14】ラマン分光法を用いた本発明による応力測定
方法の一実施例の測定手順を示すフローチャートであ
る。
FIG. 14 is a flowchart showing a measurement procedure of an example of a stress measuring method according to the present invention using Raman spectroscopy.

【図15】図14の実施例における工程1の測定箇所の
可視化(試料形態の観察)の詳細な手順を示すフローチャ
ートである。
15 is a flowchart showing a detailed procedure of visualization (observation of sample morphology) of a measurement site in step 1 in the example of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 紫外レーザ光源 2 紫外レーザ光 3 紫外AO素子 4 紫外ミラー 5 紫外ガルバノミラー 6 紫外ハーフミラーまたはビームスプリッタ 7 紫外対物レンズ 8 試料 9 紫外イメージセンサ 10 コンピュータ 11 画像処理装置 12 紫外レーザ光源 13 紫外レーザ光 14 紫外ミラー 15 紫外ハーフミラー 16 分光器 17 検出器 18 微動ステージ 19 ピンホール 20 真空室 21 紫外窓 22 紫外窓 23 紫外窓 24 紫外窓 25 ベルジャ 26 蒸発源 27 ヒータ 28 ヒータ電源 29 バイアス電圧源 30 レーザ光源 31 レーザ光 32 AO素子 33 ミラー 34 ガルバノミラー 35 ハーフミラーまたはビームスプリッタ 36 対物レンズ 37 イメージセンサ 38 レーザ光源 39 レーザ光 40 ミラー 41 ハーフミラー 1 UV Laser Light Source 2 UV Laser Light 3 UV AO Element 4 UV Mirror 5 UV Galvano Mirror 6 UV Half Mirror or Beam Splitter 7 UV Objective Lens 8 Sample 9 UV Image Sensor 10 Computer 11 Image Processing Device 12 UV Laser Light Source 13 UV Laser Light 14 ultraviolet mirror 15 ultraviolet half mirror 16 spectroscope 17 detector 18 fine movement stage 19 pinhole 20 vacuum chamber 21 ultraviolet window 22 ultraviolet window 23 ultraviolet window 24 ultraviolet window 25 bell jar 26 evaporation source 27 heater 28 heater power supply 29 bias voltage source 30 laser Light source 31 Laser light 32 AO element 33 Mirror 34 Galvano mirror 35 Half mirror or beam splitter 36 Objective lens 37 Image sensor 38 Laser light source 39 Laser light 40 Mirror 41 Half mirror

Claims (52)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可視レーザ光源と当該可視レーザ光源か
らのレーザ光を試料表面にスポット状に照射する対物レ
ンズと分光器と前記試料表面からのラマン散乱光を前記
分光器に導くハーフミラーと分光されたラマン散乱光を
検出する検出器とを用いてラマン分光法により前記試料
における応力を測定する応力測定方法において、 前記ラマン分光法の実行に先立ち、前記可視レーザ光源
からのレーザ光を前記試料に照射し、前記試料からの反
射光をイメージセンサにより検出し、測定箇所の可視化
および特定化を実行し、 前記ラマン分光法により前記測定箇所における応力値ま
たは応力分布を測定することを特徴とする応力測定方
法。
1. A visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and a half mirror and a spectroscope for guiding Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In the stress measurement method of measuring the stress in the sample by Raman spectroscopy using a detector that detects the Raman scattered light, prior to performing the Raman spectroscopy, the laser light from the visible laser light source to the sample And the reflected light from the sample is detected by an image sensor to visualize and specify the measurement point, and the stress value or stress distribution at the measurement point is measured by the Raman spectroscopy. Stress measurement method.
【請求項2】 請求項1に記載の応力測定方法におい
て、 前記反射光を前記イメージセンサに導く光学系として共
焦点型光学系を用いることを特徴とする応力測定方法。
2. The stress measuring method according to claim 1, wherein a confocal optical system is used as an optical system that guides the reflected light to the image sensor.
【請求項3】 可視レーザ光源と当該可視レーザ光源か
らのレーザ光を試料表面にスポット状に照射する対物レ
ンズと分光器と前記試料表面からのラマン散乱光を前記
分光器に導くハーフミラーと分光されたラマン散乱光を
検出する検出器とを用いてラマン分光法により前記試料
における応力を測定する応力測定方法において、 前記ラマン分光法の実行に先立ち、第2可視レーザ光源
からのレーザ光を前記試料に照射し、前記試料からの反
射光をイメージセンサにより検出し、測定箇所の可視化
および特定化を実行し、 前記ラマン分光法により前記測定箇所における応力値ま
たは応力分布を測定することを特徴とする応力測定方
法。
3. A visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and a half mirror and a spectroscope for guiding Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In the stress measuring method for measuring the stress in the sample by Raman spectroscopy using a detector for detecting the Raman scattered light, the laser light from the second visible laser light source is aforesaid prior to the execution of the Raman spectroscopy. Irradiating the sample, the reflected light from the sample is detected by an image sensor, the visualization and specification of the measurement location is performed, and the stress value or stress distribution at the measurement location is measured by the Raman spectroscopy. Stress measurement method.
【請求項4】 請求項3に記載の応力測定方法におい
て、 前記反射光を前記イメージセンサに導く光学系として共
焦点型光学系を用いることを特徴とする応力測定方法。
4. The stress measuring method according to claim 3, wherein a confocal optical system is used as an optical system for guiding the reflected light to the image sensor.
【請求項5】 可視レーザ光源と当該可視レーザ光源か
らのレーザ光を試料表面にスポット状に照射する対物レ
ンズと分光器と前記試料表面からのラマン散乱光を前記
分光器に導くハーフミラーと分光されたラマン散乱光を
検出する検出器とを用いてラマン分光法により前記試料
における応力を測定する応力測定方法において、 前記ラマン分光法の実行に先立ち、紫外レーザ光源から
の紫外レーザ光を前記試料に照射し、前記試料からの反
射光を紫外イメージセンサにより検出し、測定箇所の可
視化および特定化を実行し、 前記ラマン分光法により前記測定箇所における応力値ま
たは応力分布を測定することを特徴とする応力測定方
法。
5. A visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and a half mirror and a spectroscope for guiding Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In the stress measurement method for measuring the stress in the sample by Raman spectroscopy using a detector for detecting the Raman scattered light, prior to the execution of the Raman spectroscopy, the ultraviolet laser light from an ultraviolet laser light source the sample The reflected light from the sample is detected by an ultraviolet image sensor, visualization and specification of the measurement point is performed, and the stress value or stress distribution at the measurement point is measured by the Raman spectroscopy. Stress measurement method.
【請求項6】 請求項5に記載の応力測定方法におい
て、 前記反射光を前記紫外イメージセンサに導く光学系とし
て共焦点型光学系を用いることを特徴とする応力測定方
法。
6. The stress measuring method according to claim 5, wherein a confocal optical system is used as an optical system that guides the reflected light to the ultraviolet image sensor.
【請求項7】 請求項5または6に記載の応力測定方法
において、 前記応力測定を真空中で実行することを特徴とする応力
測定方法。
7. The stress measuring method according to claim 5, wherein the stress measuring is performed in a vacuum.
【請求項8】 請求項5または6に記載の応力測定方法
において、 前記応力測定を10μPa〜50kPaの真空中で実行
することを特徴とする応力測定方法。
8. The stress measurement method according to claim 5, wherein the stress measurement is performed in a vacuum of 10 μPa to 50 kPa.
【請求項9】 紫外レーザ光源と当該紫外レーザ光源か
らの紫外レーザ光を試料表面にスポット状に照射する紫
外対物レンズと分光器と前記試料表面からの紫外ラマン
散乱光を前記分光器に導く紫外ハーフミラーと分光され
た紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを用いて紫外ラ
マン分光法により前記試料における応力を測定する応力
測定方法において、 前記紫外ラマン分光法の実行に先立ち、可視レーザ光源
からのレーザ光を前記試料に照射し、前記試料からの反
射光をイメージセンサにより検出し、測定箇所の可視化
および特定化を実行し、 前記紫外ラマン分光法により前記測定箇所における応力
値または応力分布を測定することを特徴とする応力測定
方法。
9. An ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and an ultraviolet ray for guiding the ultraviolet Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In a stress measurement method for measuring the stress in the sample by ultraviolet Raman spectroscopy using a half mirror and a detector for detecting the dispersed ultraviolet Raman scattered light, prior to the execution of the ultraviolet Raman spectroscopy, from the visible laser light source The sample is irradiated with the laser beam of, the reflected light from the sample is detected by an image sensor, the visualization and the specification of the measurement location are performed, and the stress value or the stress distribution at the measurement location is measured by the ultraviolet Raman spectroscopy. A method for measuring stress, which comprises measuring.
【請求項10】 請求項9に記載の応力測定方法におい
て、 前記反射光を前記イメージセンサに導く光学系として共
焦点型光学系を用いることを特徴とする応力測定方法。
10. The stress measuring method according to claim 9, wherein a confocal optical system is used as an optical system for guiding the reflected light to the image sensor.
【請求項11】 請求項9または10に記載の応力測定
方法において、 前記応力測定を真空中で実行することを特徴とする応力
測定方法。
11. The stress measuring method according to claim 9 or 10, wherein the stress measuring is performed in a vacuum.
【請求項12】 請求項9または10に記載の応力測定
方法において、 前記応力測定を10μPa〜50kPaの真空中で実行
することを特徴とする応力測定方法。
12. The stress measuring method according to claim 9 or 10, wherein the stress measuring is performed in a vacuum of 10 μPa to 50 kPa.
【請求項13】 紫外レーザ光源と当該紫外レーザ光源
からの紫外レーザ光を試料表面にスポット状に照射する
紫外対物レンズと分光器と前記試料表面からの紫外ラマ
ン散乱光を前記分光器に導く紫外ハーフミラーと分光さ
れた紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを用いて紫外
ラマン分光法により前記試料における応力を測定する応
力測定方法において、 前記紫外ラマン分光法の実行に先立ち、前記紫外レーザ
光源からの紫外レーザ光を前記試料に照射し、前記試料
からの反射光を紫外イメージセンサにより検出し、測定
箇所の可視化および特定化を実行し、 前記紫外ラマン分光法により前記測定箇所における応力
値または応力分布を測定することを特徴とする応力測定
方法。
13. An ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and an ultraviolet ray for guiding the ultraviolet Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In the stress measurement method for measuring the stress in the sample by ultraviolet Raman spectroscopy using a half mirror and a detector for detecting the separated ultraviolet Raman scattered light, prior to the execution of the ultraviolet Raman spectroscopy, the ultraviolet laser light source The sample is irradiated with an ultraviolet laser beam from, the reflected light from the sample is detected by an ultraviolet image sensor, the visualization and specification of the measurement point is performed, and the stress value at the measurement point by the ultraviolet Raman spectroscopy or A stress measuring method characterized by measuring a stress distribution.
【請求項14】 請求項13に記載の応力測定方法にお
いて、 前記反射光を前記紫外イメージセンサに導く光学系とし
て共焦点型光学系を用いることを特徴とする応力測定方
法。
14. The stress measuring method according to claim 13, wherein a confocal optical system is used as an optical system for guiding the reflected light to the ultraviolet image sensor.
【請求項15】 請求項13または14に記載の応力測
定方法において、 前記応力測定を真空中で実行することを特徴とする応力
測定方法。
15. The stress measuring method according to claim 13 or 14, wherein the stress measuring is performed in a vacuum.
【請求項16】 請求項13または14に記載の応力測
定方法において、 前記応力測定を10μPa〜50kPaの真空中で実行
することを特徴とする応力測定方法。
16. The stress measuring method according to claim 13 or 14, wherein the stress measuring is performed in a vacuum of 10 μPa to 50 kPa.
【請求項17】 紫外レーザ光源と当該紫外レーザ光源
からの紫外レーザ光を試料表面にスポット状に照射する
紫外対物レンズと分光器と前記試料表面からの紫外ラマ
ン散乱光を前記分光器に導く紫外ハーフミラーと分光さ
れた紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを用いて紫外
ラマン分光法により前記試料における応力を測定する応
力測定方法において、 前記紫外ラマン分光法の実行に先立ち、第2紫外レーザ
光源からの紫外レーザ光を前記試料に照射し、前記試料
からの反射光を紫外イメージセンサにより検出し、測定
箇所の可視化および特定化を実行し、 前記紫外ラマン分光法により前記測定箇所における応力
値または応力分布を測定することを特徴とする応力測定
方法。
17. An ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and an ultraviolet ray for guiding the ultraviolet Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In a stress measurement method for measuring stress in the sample by ultraviolet Raman spectroscopy using a half mirror and a detector that detects spectrally separated Raman scattered light, a second ultraviolet laser is provided prior to performing the ultraviolet Raman spectroscopy. Irradiating the sample with ultraviolet laser light from a light source, detecting the reflected light from the sample with an ultraviolet image sensor, performing visualization and specification of the measurement point, the stress value at the measurement point by the ultraviolet Raman spectroscopy Alternatively, a stress measuring method characterized by measuring a stress distribution.
【請求項18】 請求項17に記載の応力測定方法にお
いて、 前記反射光を前記紫外イメージセンサに導く光学系とし
て共焦点型光学系を用いることを特徴とする応力測定方
法。
18. The stress measuring method according to claim 17, wherein a confocal optical system is used as an optical system for guiding the reflected light to the ultraviolet image sensor.
【請求項19】 請求項17または18に記載の応力測
定方法において、 前記応力測定を真空中で実行することを特徴とする応力
測定方法。
19. The stress measuring method according to claim 17, wherein the stress measuring is performed in a vacuum.
【請求項20】 請求項17または18に記載の応力測
定方法において、 前記応力測定を10μPa〜50kPaの真空中で実行
することを特徴とする応力測定方法。
20. The stress measuring method according to claim 17, wherein the stress measuring is performed in a vacuum of 10 μPa to 50 kPa.
【請求項21】 可視レーザ光源と当該可視レーザ光源
からのレーザ光を試料表面にスポット状に照射する対物
レンズと分光器と前記試料表面からのラマン散乱光を前
記分光器に導くハーフミラーと分光されたラマン散乱光
を検出する検出器とを備え、ラマン分光法により前記試
料における応力を測定する応力測定装置において、 前記可視レーザ光源と、当該可視レーザ光源からのレー
ザ光を所定走査周波数で主走査方向およびこれと直交す
る副走査方向に偏光させ前記試料に向けて出力する偏光
手段と、偏光されたレーザ光を前記試料に照射し前記試
料からの反射光を集光する前記対物レンズと、少なくと
も前記主走査方向に規則的に配列された複数の受光素子
を含み前記対物レンズにより集光された反射光を受光し
電気信号に変換するイメージセンサとからなり、測定箇
所を可視化し特定化する手段を設けたことを特徴とする
応力測定装置。
21. A visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and a half mirror and a spectroscope for guiding Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. And a detector for detecting Raman scattered light, in a stress measuring device for measuring the stress in the sample by Raman spectroscopy, the visible laser light source, the laser light from the visible laser light source at a predetermined scanning frequency Polarizing means for polarizing and outputting toward the sample in a scanning direction and a sub-scanning direction orthogonal to the scanning direction, and an objective lens for irradiating the sample with polarized laser light to collect reflected light from the sample, At least a plurality of light receiving elements arranged regularly in the main scanning direction is included to receive the reflected light condensed by the objective lens and convert it into an electric signal. Consists of a Jisensa, stress measuring device, characterized in that a means for specifying to visualize the measurement point.
【請求項22】 請求項21に記載の応力測定装置にお
いて、 前記偏光手段が、前記可視レーザ光源からの可視レーザ
光を前記試料上で走査する acousto-optical AO素子
とガルバノミラーとを含むことを特徴とする応力測定装
置。
22. The stress measuring apparatus according to claim 21, wherein the polarizing means includes an acousto-optical AO element for scanning the visible laser light from the visible laser light source on the sample and a galvano mirror. Characteristic stress measuring device.
【請求項23】 請求項21または22に記載の応力測
定装置において、 前記イメージセンサに入射する光束の一部を受光して試
料の焦点情報を検出する合焦検出手段を備えたことを特
徴とする応力測定装置。
23. The stress measuring device according to claim 21 or 22, further comprising: focus detecting means for receiving a part of a light beam incident on the image sensor to detect focus information of a sample. Stress measuring device.
【請求項24】 請求項21ないし23のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 前記試料を少なくとも前記主走査方向と直交する方向に
駆動する試料駆動手段を備えたことを特徴とする応力測
定装置。
24. The stress measuring apparatus according to claim 21, further comprising a sample driving unit that drives the sample at least in a direction orthogonal to the main scanning direction. measuring device.
【請求項25】 可視レーザ光源と当該可視レーザ光源
からのレーザ光を試料表面にスポット状に照射する対物
レンズと分光器と前記試料表面からのラマン散乱光を前
記分光器に導くハーフミラーと分光されたラマン散乱光
を検出する検出器とを備え、ラマン分光法により前記試
料における応力を測定する応力測定装置において、 第2可視レーザ光源と、当該第2可視レーザ光源からの
レーザ光を所定走査周波数で主走査方向およびこれと直
交する副走査方向に偏光させ前記試料に向けて出力する
偏光手段と、偏光されたレーザ光を前記試料に照射し前
記試料からの反射光を集光する前記対物レンズと、少な
くとも前記主走査方向に規則的に配列された複数の受光
素子を含み前記対物レンズにより集光された反射光を受
光し電気信号に変換するイメージセンサとからなり、測
定箇所を可視化し特定化する手段を設けたことを特徴と
する応力測定装置。
25. A visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and a half mirror and a spectroscope for guiding Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. A detector for detecting the generated Raman scattered light, and a stress measuring device for measuring the stress in the sample by Raman spectroscopy, wherein the second visible laser light source and the laser light from the second visible laser light source are scanned in a predetermined manner. Polarizing means for polarizing in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal thereto at a frequency and outputting toward the sample, and the objective for irradiating the sample with polarized laser light and collecting the reflected light from the sample A lens and a plurality of light receiving elements regularly arranged in the main scanning direction are included, and the reflected light condensed by the objective lens is received and converted into an electric signal. Consists of a image sensor, the stress measuring device, characterized in that a means for specifying to visualize the measurement point.
【請求項26】 請求項25に記載の応力測定装置にお
いて、 前記偏光手段が、前記第2可視レーザ光源からの可視レ
ーザ光を前記試料上で走査するAO素子とガルバノミラ
ーとを含むことを特徴とする応力測定装置。
26. The stress measuring device according to claim 25, wherein the polarization unit includes an AO element for scanning the visible laser light from the second visible laser light source on the sample and a galvano mirror. And stress measuring device.
【請求項27】 請求項25または26に記載の応力測
定装置において、 前記イメージセンサに入射する光束の一部を受光して試
料の焦点情報を検出する合焦検出手段を備えたことを特
徴とする応力測定装置。
27. The stress measuring apparatus according to claim 25 or 26, further comprising: focus detecting means for receiving a part of a light beam incident on the image sensor to detect focus information of a sample. Stress measuring device.
【請求項28】 請求項25ないし27のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 前記試料を少なくとも前記主走査方向と直交する方向に
駆動する試料駆動手段を備えたことを特徴とする応力測
定装置。
28. The stress measuring apparatus according to claim 25, further comprising sample driving means for driving the sample in at least a direction orthogonal to the main scanning direction. measuring device.
【請求項29】 可視レーザ光源と当該可視レーザ光源
からのレーザ光を試料表面にスポット状に照射する対物
レンズと分光器と前記試料表面からのラマン散乱光を前
記分光器に導くハーフミラーと分光されたラマン散乱光
を検出する検出器とを備え、ラマン分光法により前記試
料における応力を測定する応力測定装置において、 紫外レーザ光源、当該紫外レーザ光源からの紫外レーザ
光を所定走査周波数で主走査方向およびこれと直交する
副走査方向に偏光させ前記試料に向けて出力する偏光手
段と、偏光された紫外レーザ光を前記試料に照射し前記
試料からの反射光を集光する前記対物レンズと、少なく
とも前記主走査方向に規則的に配列された複数の受光素
子を含み前記対物レンズにより集光された反射光を受光
し電気信号に変換する紫外イメージセンサとからなり、
測定箇所を可視化し特定化する手段を設けたことを特徴
とする応力測定装置。
29. A visible laser light source, an objective lens for irradiating the sample surface with laser light from the visible laser light source in a spot shape, a spectroscope, and a half mirror and a spectroscope for guiding Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. In the stress measuring device comprising a detector for detecting the Raman scattered light, which measures the stress in the sample by Raman spectroscopy, an ultraviolet laser light source, an ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source is mainly scanned at a predetermined scanning frequency. Direction and a polarizing means for polarizing in the sub-scanning direction orthogonal thereto and outputting toward the sample, the objective lens for irradiating the sample with polarized ultraviolet laser light and condensing the reflected light from the sample, At least the plurality of light receiving elements regularly arranged in the main scanning direction are included and the reflected light condensed by the objective lens is received and converted into an electric signal. It consists of an outer image sensor,
A stress measuring device comprising means for visualizing and specifying a measurement point.
【請求項30】 請求項29に記載の応力測定装置にお
いて、 前記偏光手段が、前記紫外レーザ光源からの紫外レーザ
光を前記試料上で走査する紫外AO素子と紫外ガルバノ
ミラーとを含むことを特徴とする応力測定装置。
30. The stress measuring device according to claim 29, wherein the polarizing means includes an ultraviolet AO element for scanning the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source on the sample and an ultraviolet galvano mirror. And stress measuring device.
【請求項31】 請求項29または30に記載の応力測
定装置において、 前記紫外イメージセンサに入射する光束の一部を受光し
て試料の焦点情報を検出する合焦検出手段を備えたこと
を特徴とする応力測定装置。
31. The stress measuring device according to claim 29, further comprising a focus detecting means for receiving a part of a light beam incident on the ultraviolet image sensor and detecting focus information of the sample. And stress measuring device.
【請求項32】 請求項29ないし31のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 前記試料を少なくとも前記主走査方向と直交する方向に
駆動する試料駆動手段を備えたことを特徴とする応力測
定装置。
32. The stress measuring apparatus according to claim 29, further comprising sample driving means for driving the sample at least in a direction orthogonal to the main scanning direction. measuring device.
【請求項33】 紫外レーザ光源と当該紫外レーザ光源
からの紫外レーザ光を試料表面にスポット状に照射する
紫外対物レンズと分光器と前記試料表面からの紫外ラマ
ン散乱光を前記分光器に導くハーフミラーと分光された
紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを備え、紫外ラマ
ン分光法により前記試料における応力を測定する応力測
定装置において、 可視レーザ光源と、当該可視レーザ光源からのレーザ光
を所定走査周波数で主走査方向およびこれと直交する副
走査方向に偏光させ前記試料に向けて出力する偏光手段
と、偏光されたレーザ光を前記試料に照射し前記試料か
らの反射光を集光する前記対物レンズと、少なくとも前
記主走査方向に規則的に配列された複数の受光素子を含
み前記対物レンズにより集光された反射光を受光し電気
信号に変換するイメージセンサとからなり、測定箇所を
可視化し特定化する手段を設けたことを特徴とする応力
測定装置。
33. An ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating the sample surface with ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and a half for guiding the ultraviolet Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. A stress measuring device comprising a mirror and a detector for detecting dispersed UV Raman scattered light, in a stress measuring device for measuring stress in the sample by UV Raman spectroscopy, a visible laser light source, and a predetermined laser light from the visible laser light source. Polarizing means for polarizing in a main scanning direction and a sub-scanning direction orthogonal thereto at a scanning frequency and outputting toward the sample; The objective lens and at least the plurality of light receiving elements regularly arranged in the main scanning direction are included, and the reflected light condensed by the objective lens is received to generate electricity. Consists an image sensor that converts the item, the stress measuring device, characterized in that a means for specifying to visualize the measurement point.
【請求項34】 請求項33に記載の応力測定装置にお
いて、 前記偏光手段が、前記可視レーザ光源からの可視レーザ
光を前記試料上で走査するAO素子とガルバノミラーと
を含むことを特徴とする応力測定装置。
34. The stress measuring device according to claim 33, wherein the polarization unit includes an AO element that scans the visible laser light from the visible laser light source on the sample and a galvanometer mirror. Stress measuring device.
【請求項35】 請求項33または34に記載の応力測
定装置において、 前記イメージセンサに入射する光束の一部を受光して試
料の焦点情報を検出する合焦検出手段を備えたことを特
徴とする応力測定装置。
35. The stress measuring apparatus according to claim 33, further comprising a focus detecting unit that receives a part of a light beam incident on the image sensor and detects focus information of a sample. Stress measuring device.
【請求項36】 請求項33ないし35のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 前記試料を少なくとも前記主走査方向と直交する方向に
駆動する試料駆動手段を備えたことを特徴とする応力測
定装置。
36. The stress measuring device according to claim 33, further comprising a sample driving unit that drives the sample at least in a direction orthogonal to the main scanning direction. measuring device.
【請求項37】 紫外レーザ光源と当該紫外レーザ光源
からの紫外レーザ光を試料表面にスポット状に照射する
紫外対物レンズと分光器と前記試料表面からの紫外ラマ
ン散乱光を前記分光器に導く紫外ハーフミラーと分光さ
れた紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを備え、紫外
ラマン分光法により前記試料における応力を測定する応
力測定装置において、 前記紫外レーザ光源と、当該紫外レーザ光源からのレー
ザ光を所定走査周波数で主走査方向およびこれと直交す
る副走査方向に偏光させ前記試料に向けて出力する偏光
手段と、偏光された紫外レーザ光を前記試料に照射し前
記試料からの反射光を集光する前記紫外対物レンズと、
少なくとも前記主走査方向に規則的に配列された複数の
受光素子を含み前記紫外対物レンズにより集光された反
射光を受光し電気信号に変換する紫外イメージセンサと
からなり、測定箇所を可視化し特定化する手段を設けた
ことを特徴とする応力測定装置。
37. An ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating a sample surface with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and an ultraviolet ray for guiding the ultraviolet Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. A stress measuring device comprising a half mirror and a detector for detecting spectrally separated Raman scattered light, in a stress measuring device for measuring stress in the sample by ultraviolet Raman spectroscopy, the ultraviolet laser light source, and laser light from the ultraviolet laser light source. Polarizing means for polarizing in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal to this at a predetermined scanning frequency and outputting toward the sample, and polarized ultraviolet laser light is irradiated to the sample to collect reflected light from the sample. The ultraviolet objective lens that shines,
An ultraviolet image sensor, which includes at least a plurality of light receiving elements regularly arranged in the main scanning direction, receives reflected light condensed by the ultraviolet objective lens and converts the reflected light into an electric signal, and visualizes and specifies a measurement point. A stress measuring device, characterized in that means for converting the stress is provided.
【請求項38】 請求項37に記載の応力測定装置にお
いて、 前記偏光手段が、前記紫外レーザ光源からの紫外レーザ
光を前記試料上で走査する紫外AO素子と紫外ガルバノ
ミラーとを含むことを特徴とする応力測定装置。
38. The stress measuring device according to claim 37, wherein the polarizing means includes an ultraviolet AO element that scans the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source on the sample, and an ultraviolet galvanometer mirror. And stress measuring device.
【請求項39】 請求項37または38に記載の応力測
定装置において、 前記紫外イメージセンサに入射する光束の一部を受光し
て試料の焦点情報を検出する合焦検出手段を備えたこと
を特徴とする応力測定装置。
39. The stress measuring device according to claim 37 or 38, further comprising focus detecting means for receiving a part of a light beam incident on the ultraviolet image sensor and detecting focus information of the sample. And stress measuring device.
【請求項40】 請求項37ないし39のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 前記試料を少なくとも前記主走査方向と直交する方向に
駆動する試料駆動手段を備えたことを特徴とする応力測
定装置。
40. The stress measuring device according to claim 37, further comprising a sample driving unit that drives the sample in at least a direction orthogonal to the main scanning direction. measuring device.
【請求項41】 紫外レーザ光源と当該紫外レーザ光源
からの紫外レーザ光を試料表面にスポット状に照射する
紫外対物レンズと分光器と前記試料表面からの紫外ラマ
ン散乱光を前記分光器に導く紫外ハーフミラーと分光さ
れた紫外ラマン散乱光を検出する検出器とを備え、紫外
ラマン分光法により前記試料における応力を測定する応
力測定装置において、 第2紫外レーザ光源と、当該第2紫外レーザ光源からの
紫外レーザ光を所定走査周波数で主走査方向およびこれ
と直交する副走査方向に偏光させ前記試料に向けて出力
する偏光手段と、偏光された紫外レーザ光を前記試料に
照射し前記試料からの反射光を集光する前記紫外対物レ
ンズと、少なくとも前記主走査方向に規則的に配列され
た複数の受光素子を含み前記紫外対物レンズにより集光
された反射光を受光し電気信号に変換する紫外イメージ
センサとからなり、測定箇所を可視化し特定化する手段
を設けたことを特徴とする応力測定装置。
41. An ultraviolet laser light source, an ultraviolet objective lens for irradiating a sample surface with the ultraviolet laser light from the ultraviolet laser light source, a spectroscope, and an ultraviolet ray for guiding the ultraviolet Raman scattered light from the sample surface to the spectroscope. A stress measuring device comprising a half mirror and a detector for detecting dispersed ultraviolet Raman scattered light, wherein the stress measuring device measures stress in the sample by ultraviolet Raman spectroscopy, comprising: a second ultraviolet laser light source; and a second ultraviolet laser light source. A polarizing means for polarizing the ultraviolet laser light of the predetermined scanning frequency in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal thereto and outputting toward the sample, and irradiating the sample with polarized ultraviolet laser light from the sample By the ultraviolet objective lens including the ultraviolet objective lens that collects reflected light, and at least a plurality of light receiving elements that are regularly arranged in the main scanning direction. Consists of a UV image sensor for converting an electrical signal to receive light reflected light, stress measurement apparatus characterized in that a means for specifying to visualize the measurement point.
【請求項42】 請求項41に記載の応力測定装置にお
いて、 前記偏光手段が、前記第2紫外レーザ光源からの紫外レ
ーザ光を前記試料上で走査する紫外AO素子と紫外ガル
バノミラーとを含むことを特徴とする応力測定装置。
42. The stress measuring device according to claim 41, wherein the polarizing means includes an ultraviolet AO element for scanning the ultraviolet laser light from the second ultraviolet laser light source on the sample and an ultraviolet galvano mirror. A stress measuring device characterized by:
【請求項43】 請求項41または42に記載の応力測
定装置において、 前記紫外イメージセンサに入射する光束の一部を受光し
て試料の焦点情報を検出する合焦検出手段を備えたこと
を特徴とする応力測定装置。
43. The stress measuring device according to claim 41 or 42, further comprising: focus detecting means for receiving a part of a light beam incident on the ultraviolet image sensor and detecting focus information of the sample. And stress measuring device.
【請求項44】 請求項41ないし43のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 前記試料を少なくとも前記主走査方向と直交する方向に
駆動する試料駆動手段を備えたことを特徴とする応力測
定装置。
44. The stress measuring apparatus according to claim 41, further comprising sample driving means for driving the sample at least in a direction orthogonal to the main scanning direction. measuring device.
【請求項45】 請求項29ないし44のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 少なくとも紫外レーザ光の光路を真空にする手段を備え
たことを特徴とする応力測定装置。
45. The stress measuring device according to any one of claims 29 to 44, further comprising means for evacuating an optical path of at least an ultraviolet laser beam.
【請求項46】 請求項29ないし44のいずれか一項
に記載の応力測定装置において、 少なくとも紫外レーザ光の光路を10μPa〜50kP
aの真空にする手段を備えたことを特徴とする応力測定
装置。
46. The stress measuring device according to claim 29, wherein at least the optical path of the ultraviolet laser light is 10 μPa to 50 kP.
A stress measuring device comprising means for applying a vacuum of a.
【請求項47】 請求項1から20に記載のいずれかの
応力測定方法を半導体における応力測定に用いることを
特徴とする半導体製造方法。
47. A semiconductor manufacturing method, wherein the stress measuring method according to claim 1 is used for stress measurement in a semiconductor.
【請求項48】 請求項21から46に記載のいずれか
の応力測定装置を半導体における応力測定のために備え
ることを特徴とする半導体製造装置。
48. A semiconductor manufacturing apparatus comprising the stress measuring apparatus according to claim 21 for measuring stress in a semiconductor.
【請求項49】 請求項47に記載の半導体製造方法を
用いることを特徴とする半導体製造プロセス。
49. A semiconductor manufacturing process using the semiconductor manufacturing method according to claim 47.
【請求項50】 請求項48に記載の半導体製造装置を
用いることを特徴とする半導体製造プロセス。
50. A semiconductor manufacturing process using the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 48.
【請求項51】 請求項49に記載の半導体製造プロセ
スを用いて製造した半導体。
51. A semiconductor manufactured using the semiconductor manufacturing process according to claim 49.
【請求項52】 請求項50に記載の半導体製造プロセ
スを用いて製造した半導体。
52. A semiconductor manufactured using the semiconductor manufacturing process according to claim 50.
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