DE19515574A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Röntgenanalyse - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur RöntgenanalyseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein die Oberflächenanalysetech
nik, und spezieller betrifft sie ein Verfahren und eine Vor
richtung zum Analysieren von Rückständen auf der Oberfläche
einer Probe mittels Röntgenstrahlung.
Um Großintegration von Halbleiter-Bauelementen zu fördern,
ist es erforderlich, eine Technologie für feine Muster im
unteren Submikrometerbereich zu errichten. Zum Beispiel ist
bei der Herstellung von 1-Gb-DRAMs ein Mustererzeugungspro
zeß für Kontaktlöcher mit einem Durchmesser von 0,16 µm und
einer Tiefe von 2 µm erforderlich. Um einen Prozeß für der
art feine Muster zu errichten, sind Analysetechniken zum
Messen und Untersuchen der Genauigkeit des feinen Musters
erforderlich. Insbesondere sind Analysetechniken erforder
lich, die dazu verwendet werden können, die Zusammensetzung
und Dicke von Rückständen zu analysieren. Bei dieser Rück
standsanalyse ist ein zu berücksichtigender Punkt, daß die
Oberfläche einer Probe, z. B. eines Wafers, nicht notwendi
gerweise flach ist, sondern daß auch Bereiche mit großen
Stufen, wie die bereits genannten kleinen Kontaktlöcher,
analysiert werden müssen.
Herkömmliche Rückstandsanalyse zum Analysieren von Bereichen
mit großen Stufen wird dadurch ausgeführt, daß ein herge
stellter Wafer zerstört wird und der Querschnitt desselben
mittels eines REM (Rasterelektronenmikroskop) betrachtet
wird. Bei dieser Technik kann jedoch die Zusammensetzung von
Rückständen nur durch deren Form erkannt werden, und darüber
hinaus kann der Wafer nach der Analyse nicht in den Her
stellprozeß zurückgeführt werden, da er zerstört wurde. Zu
anderen Schwierigkeiten mit dieser Technik gehört die Tat
sache, daß es schwierig ist, eine Spur eines Rückstands in
der Größenordnung einiger weniger nm zu beobachten. Bei der
Entwicklung integrierter Halbleiter-Bauelemente über dem
Gb-Bereich werden die obengenannten Probleme, die zu einer Ver
schlechterung der Ausbeute und der Analysegenauigkeit füh
ren, als entscheidende Probleme angesehen.
Andererseits existiert ein Röntgenanalyseverfahren, das Ana
lysen ohne Zerstörung eines Wafers ermöglicht. Ein Beispiel
eines typischen Röntgenanalyseverfahrens ist die Verwendung
einer Analyseeinrichtung mit geladenen Teilchen, wie in der
Veröffentlichung 63-243 855 zu einer japanischen Patentanmel
dung offenbart. Bei dieser Analyseeinrichtung mit geladenen
Teilchen wird ein Elektronenstrahl auf die Oberfläche einer
Probe gerichtet. Dann wird Röntgenstrahlung beobachtet, wie
sie an der Oberfläche der Probe aufgrund des Anwendens des
Elektronenstrahls erzeugt wird. Die Röntgenstrahlung wird
mittels eines Lichtteilerkristalls beobachtet, der unter
einem Winkel von ungefähr 22° geneigt zur Mittelachse des
Elektronenstrahls steht.
Um qualitative und quantitative Rückstandsanalyse mittels
Röntgenstrahlung auszuführen, ist der Ort, an dem eine Ein
richtung zum Beobachten der Röntgenstrahlung angebracht ist,
von Bedeutung. Insbesondere muß diese Einrichtung, um zu
verhindern, daß die an der Oberfläche der Probe erzeugte
Röntgenstrahlung durch ein Hindernis absorbiert wird, an
einer Stelle angebracht sein, an der kein derartiges Hinder
nis vorhanden ist. Unglücklicherweise existiert jedoch bis
her kein klarer Standard betreffend den Ort zum Anbringen
einer Einrichtung zum Beobachten von Röntgenstrahlung, und
einem derartigen Installationsort wurde bisher nicht viel
Aufmerksamkeit geschenkt. Im Fall der vorstehend genannten
Analyseeinrichtung mit geladenen Teilchen ist, wie genannt,
ein Lichtteilerkristall unter einem Winkel von 22° angeord
net. Dennoch kann die Absorption von Röntgenstrahlung in
einigen Fällen vermieden werden. Insbesondere im Fall groß
integrierter Speicher wie DRAMs mit mehr als 4 Mb, die für
die Zukunft als hauptsächliche Halbleiter-Bauelemente gese
hen werden, ist es, wenn nur eine Analyseeinrichtung mit ge
ladenen Teilchen verwendet wird, unmöglich, qualitative und
quantitative Rückstandsanalysen an der Oberfläche einer Pro
be auszuführen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Röntgenanalyse zu schaffen, die eine quali
tativen und quantitativen Rückstandsanalyse an der Oberflä
che einer Probe mit hoher Genauigkeit ausführen können, ohne
daß die Probe zerstört wird.
Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die
Lehren der unabhängigen Ansprüche 1 bis 3 und hinsichtlich
der Vorrichtung durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche
14 bis 16 gelöst.
Die Erfindung schafft eine Elektronenstrahl-Einstrahlein
richtung zum Einstrahlen und Fokussieren eines Elektronen
strahls mit niedriger Beschleunigung und zum Aufstrahlen
desselben auf die Oberfläche einer Probe, und eine Röntgen
beobachtungseinrichtung zum Beobachten von Röntgenstrahlung,
die aufgrund der Anwendung des eingestrahlten Elektronen
strahls an der Oberfläche der Probe erzeugt wird, und zwar
von einer Position her, die von einer Stelle dicht neben dem
eingestrahlten Elektronenstrahl aus betrachtet wird.
Wenn ein Elektronenstrahl auf eine Substanz angewandt wird,
wird von dieser Röntgenstrahlung erzeugt. Die Energie (oder
Wellenlänge) der erzeugten Röntgenstrahlung ist eine Größe,
die einem die Substanz aufbauenden Element eigen ist. Demge
mäß kann das Element und damit die Substanz dadurch identi
fiziert werden, daß die Energie der erzeugten Röntgenstrah
lung analysiert wird. Eine derartige Analyse ist als quali
tative Analyse bekannt. Außerdem kann Information zur Menge
einer Substanz (oder einer Filmdicke) aus der Indensität der
Röntgenstrahlung erhalten werden. Eine Analyse, die Informa
tion zur Filmdicke gibt, wird als quantitative Analyse be
zeichnet.
Damit Rückstandsanalyse sogar in Bereichen mit großen Stufen
ohne Zerstörung der Probe (z. B. eines Wafers) ausgeführt
werden kann, ist ein Verfahren zum Beobachten der an der
Oberfläche der Probe erzeugten Röntgenstrahlung von Bedeu
tung. Es existieren zwei Typen hauptsächlicher Rückstände
bei Herstellprozessen für Halbleiter-Bauelemente: Silizium
oxidfilme und Photoresistschichten. Um Komponenten dieser
Rückstände zu identifizieren, muß Röntgenstrahlung identifi
ziert werden, wie sie von leichten Elementen wie C(Kohlen
stoff)-, O(Sauerstoff)- und Si(Silizium)-Atomen erzeugt
wird. Die Menge an Energie derartiger Ckα- oder OKα-Röntgen
strahlung, wie sie bei Anwendung eines Elektronenstrahls auf
eine Substanz erzeugt wird, hat einen kleinen Wert von unter
1 keV. Demgemäß kann derartige Röntgenstrahlung nicht durch
ein Hinternis treten, falls ein solches zwischen dem die
Röntgenstrahlung erzeugenden Ort und einer Beobachtungsein
richtung für diese Röntgenstrahlung vorhanden ist. Dann kann
die Röntgenstrahlung nicht beobachtet werden. Obwohl Rönt
genstrahlung durch Hindernisse tritt, wird der größte Teil
derselben dadurch absorbiert, so daß die Strahlung nicht er
faßt werden kann. Der Zustand der Röntgenbeobachtung wird
unten detaillierter, gestützt auf ein Beispiel betreffend
Rückstandsanalyse innerhalb eines feinen Lochs, die unter
den strengsten Beobachtungsbedingungen ausgeführt werden
muß, beschrieben. Ein Beispiel für ein feines Loch ist das
eingangs genannte Kontaktloch.
Fig. 2 zeigt einen einfallenden Elektronenstrahl 1, der in
ein feines Loch H an der Oberfläche einer Probe 2 eintritt.
Wie bereits beschrieben, muß erzeugte Röntgenstrahlung 5 von
einer Position in einer Richtung, in der kein Hindernis zwi
schen dem die Röntgenstrahlung erzeugenden Ort und der Beob
achtungseinrichtung vorliegt, beobachtet werden. Das heißt,
daß es erforderlich ist, die Röntgenstrahlung 5 von einer
Position in einem Bereich A in Fig. 2 aus zu beobachten, der
das überdeckt, was nachfolgend als Richtungen nahe am Elek
trodenstrahl bezeichnet wird. Hierbei ist ein Winkel Θ so
definiert, daß tanΘ dem Wert a/d entspricht, wobei a und d
der Radius bzw. die Tiefe des feinen Lochs H sind. Wenn
Röntgenstrahlung, die durch ein Hindernis getreten ist, zur
Erfassung ausreichend stark ist, wird der Winkel Θ gering
fügig größer als arctan(a/d). Die Abschwächung von Röntgen
strahlung während des Hindurchlaufens durch ein Hindernis
hängt nicht nur von der Energie der Röntgenstrahlung und den
im Hindernis enthaltenen Elementen ab, sondern hauptsächlich
vom Transmissionsweg der Röntgenstrahlung innerhalb des Hin
dernisses. Das heißt, daß der Winkel Θ so definiert werden
kann, daß tanΘ im wesentlichen a/d entspricht. Wenn an Groß
integration zukünftiger Halbleiter-Bauelemente wie Speichern
über einem 4-Mb-DRAM gedacht wird, ist es erforderlich, in
einem Kontaktloch erzeugte Röntgenstrahlung von einer Posi
tion aus zu beobachten, die mit dem Elektronenstrahl einen
Winkel Θ von weniger als 20° bildet. Bei der bekannten Ana
lyseeinrichtung mit geladenen Teilchen, wie sie in der oben
genannten Offenlegung 63-243 855 zu einer japanischen Patent
anmeldung offenbart ist, ist ein Lichtteilerkristall zum Be
obachten der erzeugten Röntgenstrahlung an einer Position in
einer Richtung angeordnet, die einen Winkel Θ von 22° zur
Mittelachse des Elektronenstrahls bildet. Demgemäß kann die
se Analyseeinrichtung mit geladenen Teilchen nicht auf die
Rückstandsanalyse in einem Kontaktloch eines Bauelements
über einem 4-Mb-DRAM angewandt werden. Im Gegensatz zu die
ser Anordnung ist die durch die Erfindung geschaffene Ein
richtung zum Beobachten von Röntgenstrahlung so konzipiert,
daß ein Röntgendetektor vorhanden ist, dessen Detektorfläche
teilweise oder vollständig in einem Bereich mit dem obenge
nannten Winkel Θ von weniger als 20° oder in dem in Fig. 2
dargestellten Bereich A liegt, oder ein optisches Bauteil
vorhanden ist, das teilweise oder ganz im Bereich A liegt,
um die Röntgenstrahlung zum Röntgendetektor zu leiten. Hin
sichtlich Einrichtungen zum Beobachten von Röntgenstrahlung
kann an eine Vielzahl von Techniken gedacht werden. Diese
Techniken werden in der folgenden detaillierten Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiel nacheinander erläutert.
Wie oben beschrieben, kann durch Anwenden eines Elektronen
strahls auf die Oberfläche einer Probe und durch Beobachten
der an der Oberfläche erzeugten Röntgenstrahlung von einer
Position in einer Richtung nahe am Elektronenstrahl qualita
tive und quantitative Rückstandsanalyse für die Oberfläche
einer Probe mit großen Stufen wie bei Kontaktlöchern, und
damit erst recht bei einer Probe mit kleinen Stufen, ausge
führt werden.
Diese und andere Aufgaben und viele der zugehörigen Vorteile
der Erfindung werden leicht ersichtlich, wenn dieselbe unter
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in
Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger er
kennbar wird.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das im Querschnitt
einen vereinfachten Aufbau eines Ausführungsbeispiels zeigt,
das eine Realisierung einer erfindungsgemäßen Röntgenanaly
sevorrichtung ist;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm im Querschnitt, auf
das gestützt bereits eine Position erläutert wurde, an der
ein Röntgendetektor anzubringen ist;
Fig. 3 bis 7 sind schematische Diagramme, die im Querschnitt
einen vereinfachten Aufbau anderer Ausführungsbeispiele zei
gen, die eine Realisierung einer erfindungsgemäßen Röntgen
analysevorrichtung sind;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das im Querschnitt eine typische
Struktur eines Kontaktlochs in einem Halbleiter-Bauelement
zeigt;
Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Signalin
tensität von Röntgenstrahlung von der Dicke eines SiO₂-Films
zeigt;
Fig. 10 und 11 sind schematische Diagramme, die im Quer
schnitt einen vereinfachten Aufbau anderer Ausführungsbei
spiele zeigen, die eine Realisierung einer erfindungsgemäßen
Röntgenanalysevorrichtung sind;
Fig. 12 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Er
läutern einer Position, an der ein Röntgendetektor im Fall
einer schräg stehenden Probe angebracht wird;
Fig. 13 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Er
läutern des Zustand von einem Detektor eintreffender
Röntgenstrahlung nach dem Durchlaufen einer Probe;
Fig. 14 und 15 sind Diagramme, die Kurven zeigen, die die
Beziehung zwischen dem Erfassungswinkel von Röntgenstrah
lung, wie in Fig. 13 dargestellt, und der Transmissionsrate
zeigt;
Fig. 16 und 18 sind schematische Querschnittsdiagramme zum
Erläutern von Techniken zum Beurteilen des Öffnungszustands
eines Kontaktlochs unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Röntgenanalyseverfahrens;
Fig. 17 und 19 sind Kurvendiagramme, die Röntgenspektren
wiedergeben, wie sie durch die durch die Fig. 16 bzw. 18
veranschaulichten Techniken erfaßt werden.
Das grundlegende Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig. 1 dargestellt. Wie in dieser Figur gezeigt, wird ein
beschleunigter Elektronenstrahl 1 rechtwinklig auf die Ober
fläche einer Probe 2 gerichtet. Hierbei ist der Elektronen
strahl 1 so konvergiert, daß sein Durchmesser auf einen Wert
verringert ist, der ausreichend klein im Vergleich zur Größe
eines Abscheidungsbereichs eines Rückstands auf der Oberflä
che der zu analysierenden Probe 2 ist. Ein Beispiel für die
Größe eines solchen Abscheidungsbereichs ist der Durchmesser
eines feinen Lochs. Dazu wird die Beschleunigungsenergie des
Elektronenstrahls 1 auf einen Wert unter 5 keV eingestellt.
Der Elektronenstrahl 1 wird durch eine Objektivlinse 3 und
eine Kondensorlinse 4 konvergiert.
Die Anwendung des eingestrahlten Elektronenstrahls 1 auf die
Oberfläche der Probe 2 bewirkt die Erzeugung von Röntgen
strahlung 5 durch den Rückstand an der Oberfläche der Probe
2. Diese Röntgenstrahlung 5 wird von einem Detektor 6 er
faßt, der an einer Position in einer Richtung dicht beim
Elektronenstrahl 1 zwischen der Objektivlinse 3 und der Kon
densorlinse 4 angebracht ist. Ein repräsentativer Detektor 6
hat Energieanalysierfunktion und beinhaltet dazu einen Rönt
gen-Festkörperdetektor und ein Parpicon (Bilderzeugungsröh
re). Ein wesentlicher zu berücksichtigender Punkt ist die
Anbringung des Detektors 6 in solcher Weise, daß seine Ober
fläche zum Erfassen der Röntgenstrahlung 5 teilweise oder
ganz innerhalb des in Fig. 2 dargestellten Bereichs A liegt.
Um den Detektor 6 auf diese Weise anzubringen, ist es demge
mäß erforderlich, ihn an einer Position so dicht wie möglich
am Elektronenstrahl 1 zu montieren, so daß der Abstand zwi
schen ihm und dem Elektronenstrahl 1 einen Wert in der Grö
ßenordnung von 1 mm hat. Daher ist es wesentlich, den Elek
tronenstrahl 1 zu einem ausreichend dünnen Strahl zu bün
deln, damit er nicht auf den Detektor 6 trifft. Durch Messen
der Energie und der Intensität der Röntgenstrahlung 5 mit
tels des Detektors 6 kann eine qualitative und quantitative
Rückstandsanalyse ausgeführt werden.
Röntgenstrahlung mit viel Energie, wie SiKα-Röntgenstrah
lung, kann eine Substanz mit einer Dicke von einigen µm
durchdringen. Derartige hochenergetische Röntgenstrahlung
kann selbst von einem Detektor 7 erfaßt werden, der neben
der den Elektronenstrahl einstrahlenden Einheit angeordnet
ist. Wiederum kann dieser Detektor 7 ein Röntgen-Festkörper
detektor oder dergleichen mit Energieanalysierfunktion sein.
Durch Vergleich der von den Detektoren 6 und 7 erfaßten In
tensitäten kann der Schwächungsfaktor von durch eine Sub
stanz laufender Röntgenstrahlung erhalten werden. Aus dem
Schwächungsfaktor kann wiederum die Dicke der Substanz her
geleitet werden. Unter Verwendung dieser Information ist es
möglich, z. B. die Tiefe eines feinen Lochs an der Oberflä
che der Probe 2 herauszufinden.
Die Anwendung eines Elektronenstrahls 1 auf die Oberfläche
einer Probe 2 führt auch zur Erzeugung von Sekundärelektro
nen. Um diese zu erfassen, ist ein Sekundärelektronendetek
tor 8 vorhanden. Durch Erfassen der Sekundärelektronen wäh
rend eines Abrastern des Elektronenstrahls 1 über die Ober
fläche der Probe 2 kann ein Sekundärelektronenbild erhalten
werden. Unter Verwendung des Sekundärelektronenbilds kann
leicht Information zur Position von Rückständen erhalten
werden, und die Position kann auch leicht eingestellt wer
den.
Der Detektor 6 ist in einem Gehäuse 9 untergebracht, das in
einer Richtung verstellt werden kann, wie sie durch einen
Pfeil in der Figur gekennzeichnet ist. Dieses Prinzip ermög
licht es, den Abstand des Gehäuses 9 zum Elektronenstrahl 1
immer konstant zu halten, also auch dann, wenn Röntgenana
lyse durch Ändern der Beschleunigungsspannung und der Kon
vergierbedingungen für den Elektronenstrahl 1 ausgeführt
wird.
Bei einer qualitativen und quantitativen Analyse eines
Rückstands an der Bodenfläche eines feinen Lochs, wie eines
Kontaktlochs, durch Erfassen von Röntgenstrahlung, wie sie
durch das Anwenden eines eingestrahlten Elektronenstrahls
auf den Rückstand erzeugt wurde, muß eine Röntgenbeobach
tungseinrichtung an einer Position über dem feinen Loch nahe
bei der Mittelachse des eingestrahlten Elektronenstrahls
vorhanden sein, damit die die Röntgenstrahlung erzeugende
Bodenfläche des feinen Lochs direkt von dieser Position aus
betrachtet werden kann, um Absorption der erzeugten Röntgen
strahlung durch die Seitenwand des feinen Lochs zu vermei
den. Wenn die Röntgenbeobachtungseinrichtung an einer Posi
tion nahe an der Mittelachse des Elektronenstrahls angeord
net wird, ist es erforderlich, darauf zu achten, daß die
Röntgenbeobachtungseinrichtung einen nachteiligen Einfluß
auf den eingestrahlten Elektronenstrahl hat. Aus diesem
Grund ist es erwünscht, die den Röntgendetektor 6 aufbauen
den Komponenten aus unmagnetischem Material wie Aluminium,
Kupfer oder rostfreiem Stahl, der einer Entmagnetisierungs
behandlung unterzogen wurde, aufzubauen. Außerdem ist es im
Fall eines in ein Gehäuse 9, wie bereits genannt, einge
schlossenen Röntgendetektors 6 auf entsprechende Weise er
wünscht, zumindest die Komponenten auf der Seite des Rönt
gendetektors 6, die dem Elektronenstrahl 1 zugewandt ist,
einschließlich des Gehäuses 9, aus dem vorstehend genannten
unmagnetischen Metall herzustellen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Aufbauten, bei denen der Elektronen
strahl 1 rechtwinklig zur Bodenfläche der Probe 2 aufge
strahlt wird. Wenn die Probe 2 schräg gestellt wird, kann
der zulässige Bereich von Winkeln, unter denen die an der
Bodenfläche des feinen Lochs erzeugte Röntgenstrahlung beob
achtet wird, vergrößert werden. Es sei z. B. angenommen, daß
die Probe 2 um einen Winkel Θ gegen die Horizontale geneigt
ist, wie in Fig. 12 dargestellt. Es ist zu beachten, daß Θ
zuvor so definiert wurde, daß tanΘ den Wert a/d hat, wobei
a und d der Radius bzw. die Tiefe eines feinen Lochs sind.
In diesem Fall entspricht ein Winkel α, unter dem Röntgen
strahlung von einer Position über dem feinen Loch beobachtet
werden kann, ohne daß sie durch die Seitenwand des feinen
Lochs behindert wird, dem Wert 2×Θ, was zu einem zulässigen
Bereich von Erfassungswinkeln führt, der doppelt so groß ist
wie der bei einer nicht geneigten Probe 2. Auf diese Weise
kann durch Schrägstellen der Oberfläche der Probe 2 relativ
zum eingestrahlten Elektronenstrahl 1 der zulässige Bereich
von Beobachtungswinkeln für Röntgenstrahlung erweitert wer
den, was es ermöglicht, die Empfindlichkeit der Röntgener
fassung entsprechend zu erhöhen. Darüber hinaus kann die
Röntgenstrahlung einfach beobachtet werden.
Es ist zu beachten, daß der zulässige Bereich von Winkeln,
die zur Mittelachse des Elektronenstrahls bestehen und unter
denen die Röntgenstrahlung beobachtet wird, nicht notwendi
gerweise auf die Bereiche der Winkel Θ und α beschränkt ist,
wie in den Fig. 2 bzw. 12 dargestellt. Wie in Fig. 13 ge
zeigt, gehört zur Röntgenstrahlung, wie sie an der Boden
fläche eines feinen Lochs durch das Anwenden eines einge
strahlten Elektronenstrahls erzeugt wird, auch Röntgenstrah
lung 5′, die die Seitenwand des feinen Lochs durchdringt,
bevor sie am Detektor 6 eintrifft, zusätzlich zur Röntgen
strahlung 5, die am Detektor 6 ankommt, ohne durch die Sei
tenwand des feinen Lochs behindert zu werden. In diesem Fall
hat die Transmissionsrate der durchdringenden Röntgenstrah
lung 5′ einen variablen Wert, der vom Material, aus dem die
Seitenwand des feinen Lochs besteht, dem Typ (oder der Ener
gie) der Röntgenstrahlung und der Lochgröße (d. h. dem
Durchmesser und der Tiefe) des feinen Lochs abhängt. Es sei
z. B. angenommen, daß das Material der Seitenwand ein Re
sistfilm ist wie im Fall eines Kontaktlochs eines Halblei
ter-Bauelements. Für diesen Fall ist in Fig. 14 die Abhän
gigkeit der Transmissionsrate Rt der von Elementen wie C, O
oder Si, wie bereits genannt, erzeugten Röntgenstrahlung vom
zur Mittelachse des eingestrahlten Elektronenstrahls gebil
deten Erfassungswinkel (Θd) dargestellt. Unter der Transmis
sionsrate Rt ist die Rate zu verstehen, mit der Röntgen
strahlung die Resistfilm-Seitenwand durchdringt und am De
tektor 6 ankommt. Es ist zu beachten, daß die Figur die Ab
hängigkeit für die folgenden Lochabmessungen zeigt: Loch
durchmesser (2a) 0,2 µm, Tiefe (d) 1 µm und Seitenverhältnis
d/2a 5,0. In diesem Fall ist der Winkel Θ vorab so defi
niert, daß tanΘ den Wert a/d hat, was 5,71° ist. Aus der
Figur ist erkennbar, daß Kohlenstoff-Röntgenstrahlung bei
nahe ganz absorbiert wird, sobald sie in den Resistfilm ein
tritt. Bei einem Erfassungswinkel Θd, der den Winkel Θ
(= 5,71°) übersteigt, kann demgemäß keine Kohlenstoff-Rönt
genstrahlung beobachtet werden. Im Ergebnis muß der Erfas
sungswinkel Θd kleiner als der Winkel Θ sein, damit Kohlen
stoff-Röntgenstrahlung am Detektor 6 ankommen kann. Anderer
seits durchläuft Sauerstoff-Röntgenstrahlung den Resistfilm
mit einer Transmissionsrate von ungefähr 10% und kann dem
gemäß selbst dann am Detektor 6 ankommen, wenn der Erfas
sungswinkel auf 20° eingestellt ist. Was Silizium-Röntgen
strahlung betrifft, ist die Absorptionsrate durch den Re
sistfilm sehr niedrig. Demgemäß durchdringt Silizium-Rönt
genstrahlung den Resistfilm mit einer Transmissionsrate von
ungefähr 80% und kann daher selbst dann am Detektor 6 an
kommen, wenn der Erfassungswinkel auf 60° eingestellt ist.
Aus diesem Grund kann Röntgenstrahlung mit einer Energie
über der von Silizium und Aluminium auch unter einem Winkel
von mehr als 22° zur Mittelachse des Elektronenstrahls beob
achtet werden, wie es allgemein bekannt ist.
Fig. 15 zeigt, wie sich die Transmissionsrate von Sauer
stoff-Röntgenstrahlung mit einer Änderung des Seitenverhält
nisses d/2a eines Kontaktlochs unter denselben Bedingungen
wie oben beschrieben ändert. Aus der Figur ist erkennbar,
daß, je kleiner das Seitenverhältnis d/2a ist, der Transmis
sionsweg im wesentlichen um so kürzer ist, d. h. der Weg in
der Seitenwand des Kontaktlochs, der von Sauerstoff-Röntgen
strahlung zurückgelegt wird, die von einer Röntgenquelle an
der Bodenfläche des Kontaktlochs herrührt und die Seitenwand
des Kontaktlochs zum Detektor 6 durchdringt. Im Ergebnis
nimmt die Transmissionsrate der Röntgenstrahlung zu. Demge
mäß kann, wenn die Bodenfläche eines Kontaktlochs mit klei
nem Seitenverhältnis analysiert wird, die Analyse mit hohem
Empfindlichkeitsgrad z. B. dadurch ausgeführt werden, daß
die gesamte Röntgenstrahlung unter Erfassungswinkeln kleiner
als 20° zur Mittelachse des eingestrahlten Elektronenstrahls
erfaßt wird. Es ist zu beachten, daß bei den vorstehend be
schriebenen Beispielen die Seitenwand des Kontaktlochs aus
einem Material mit einer solchen Eigenschaft besteht, daß
Röntgenstrahlung sehr einfach hindurchdringen kann. Jedoch
ist es erforderlich, Maßnahmen gegen die Tatsache zu tref
fen, daß im Fall einer Lochseitenwand aus einem SiO₂-Film
oder anderen Materialien die Transmissionsrate für Röntgen
strahlung verringert ist. Aus der vorstehend gegebenen Er
läuterung ist es erkennbar, daß dann, wenn ein Röntgendetek
tor unter einem Winkel angebracht wird, der es ermöglicht,
daß auch Röntgenstrahlung beobachtet werden kann, die durch
die Seitenwand des Kontaktlochs gedrungen ist, in manchen
Fällen die Größe des erfaßten Signals erhöht werden kann,
was hochempfindliche Analysen ermöglicht. Demgemäß besteht
für die Position zum Beobachten von Röntgenstrahlung gemäß
der Erfindung keine Beschränkung nur auf den Bereich mit den
Obergrenzen, wie sie durch den Winkel Θ festgelegt sind, der
so definiert ist, daß tanΘ den Wert a/d hat. Statt dessen
kann die Beobachtung an einer Position in einem Bereich von
Winkeln ausgeführt werden, in dem nach oben emittierte Rönt
genstrahlung nach dem Durchdringen der Seitenwand des Kon
taktlochs ebenfalls erfaßt werden kann. Dennoch ist es er
wünscht, Röntgenstrahlung mit einem Winkel unter 20° zu be
obachten.
Durch die Erfindung kann Röntgenstrahlung, wie sie durch das
Anwenden eines Elektronenstrahls mit niedriger Energie auf
die Oberfläche einer Probe erzeugt wird, von einer Position
in einer Richtung nahe am Elektronenstrahl beobachtet wer
den. Demgemäß kann qualitative und quantitative Rückstands
analyse an der Oberfläche der Probe mit hoher Empfindlich
keit selbst bei einer Probe mit großen Oberflächenstufen
ausgeführt werden, ohne die Probe zu zerstören. Im Ergebnis
kann die Probe (z. B. ein Wafer) in den Fertigungsprozeß
rückgeführt werden.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Er
findung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel durch
läuft ein beschleunigter Elektronenstrahl 1 ein Durchgangs
loch 11 in der Mitte eines Detektors 10, der zwischen einer
Objektivlinse 3 und einer Kondensorlinse 4 angebracht ist.
Der eingestrahlte Elektronenstrahl 1 wirkt dann rechtwinklig
auf die Oberfläche einer Probe 2 ein. Ausreichende Funktion
ergibt sich mit einem Durchgangsloch 11 mit einem Durchmes
ser im Bereich von ungefähr 0,1 bis 5 mm. Durch Anwendung
des eingestrahlten Elektronenstrahls 1 erzeugte Röntgen
strahlung 5 wird durch den Detektor 10 erfaßt, um analysiert
zu werden.
Da die Form der für den Detektor 10 verwendeten Erfassungs
vorrichtung einem Torus ähnelt, kann der Erfassungsbereich
der Erfassungsvorrichtung im Vergleich zu demjenigen beim
beim ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Detektor 6 ver
größert werden. Genauer gesagt, hat der Detektor 10 im Ge
gensatz zum Erfassungsfläche von lediglich 30 mm² im Fall
des Detektors 6 einen Erfassungsfläche von 150 mm², d. h.
den fünffachen Wert. Im Ergebnis kann die Rückstandsanalyse
mit hoher Empfindlichkeit, im Vergleich zu der beim ersten
Ausführungsbeispiel, ausgeführt werden.
Es ist jedoch zu beachten, daß die Form des Detektors 10
nicht notwendigerweise einem Torus ähneln muß, wie vorste
hend beschrieben. Statt dessen kann ein Detektor mit anderer
Struktur als Ersatz verwendet werden, solange der Erfas
sungsbereich seiner Erfassungsvorrichtung wesentlich erhöht
ist. Z. B. können mehrere Detektoren 6, die dem beim ersten
Ausführungsbeispiel verwendeten Detektor entsprechen, um den
Elektronenstrahl 1 herum angeordnet werden. Als andere Al
ternative kann die Einheit zum Aufnehmen des Detektors 6 im
Gehäuse 9 ringförmig konstruiert sein, wobei mehrere Erfas
sungsvorrichtungen so angeordnet sind, daß sie eine kreis
förmige Struktur bilden. Ein wesentliches Merkmal dieses
Ausführungsbeispiels ist die Tatsache, daß die Erfassungs
fläche der Erfassungsvorrichtung wesentlich erhöht ist, ohne
daß der Elektronenstrahl 1 behindert ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, da bei diesem
Ausführungsbeispiel die Empfangsfläche des Detektors im Ver
gleich zu der beim ersten Ausführungsbeispiel vergrößert
werden kann, Rückstandsanalyse mit hoher Empfindlichkeit
auszuführen.
Ein noch anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig. 4 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein
Detektor 6 mit Energieanalysierfunktion im Innenraum inner
halb einer Objektivlinse 3 angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Detektor 6 mit der
selben Struktur wie der beim ersten Ausführungsbeispiel zum
Erfassen von Röntgenstrahlung verwendet. Jedoch kann auch
ein Detektor 10 mit koaxialer Torusform wie derjenige beim
zweiten Ausführungsbeispiel in einem Innenraum innerhalb der
Objektivlinse 3 angebracht werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Detektor 6 an einer
Position dichter an der Probe 2 als im Fall des ersten und
zweiten Ausführungsbeispiels angebracht werden, was es er
möglicht, ein Röntgenerfassungssignal mit hoher Intensität
zu erhalten. Im Ergebnis kann Rückstandsanalyse mit höherer
Empfindlichkeit ausgeführt werden.
Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein
Detektor 6 mit Energieanalysierfunktion im Innenraum der
Kondensorlinse 4 angebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Detektor 6 mit derselben Struktur wie der beim er
sten Ausführungsbeispiel zum Erfassen von Röntgenstrahlung
verwendet. Jedoch kann auch ein Detektor 10 mit koaxialer
Form, wie der beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendete,
ebenfalls in einem Innenraum der Kondensorlinse 4 angebracht
werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand des Detektors
6 von der Oberfläche der Probe 2 im Vergleich zu den Abstän
den beim ersten bis dritten Ausführungsbeispiel lang. Demge
mäß ist die Intensität des erhaltenen Röntgenerfassungssi
gnals leicht verringert. Jedoch kann bei erhöhtem Abstand
des Detektors 6 zur Oberfläche der Probe 2 eine Analyse
einer Probe mit einem Winkel Θ kleiner als dem in Fig. 2
dargestellten ausgeführt werden, was heißt, daß ein Rück
stand in einem feinen Loch mit einem kleineren Durchmesser
2a analysiert werden kann.
Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig. 6 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der
Detektor 6 unter der Objektivlinse 3 angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Abstand des Detek
tors 6 zur Oberfläche der Probe 2 im Vergleich zum Fall beim
ersten bis dritten Ausführungsbeispiel verkürzt werden. Dem
gemäß kann an der Oberfläche der Probe 2 erzeugte Röntgen
strahlung ohne Abschwächung erfaßt werden. Im Ergebnis kann
Rückstandsanalyse mit hoher Empfindlichkeit, im Vergleich zu
der beim ersten bis vierten Ausführungsbeispiel, ausgeführt
werden.
Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig. 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein
torusförmiger Röntgendetektor 10 mit einem Durchgangsloch 11
in seiner Mitte zum Hindurchlassen eines eingestrahlten
Elektronenstrahls 1 unter der Objektivlinse 3 angeordnet.
Sehr ähnlich wie beim fünften Ausführungsbeispiel ist der
Abstand des Detektors 10 zur Oberfläche der Probe 2 bei die
sem Ausführungsbeispiel verkürzt, und darüber hinaus kann,
sehr ähnlich wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, die Er
fassungsfläche der Erfassungsvorrichtung vergrößert werden.
Im Ergebnis kann Rückstandsanalyse mit hoher Empfindlich
keit, im Vergleich zu der beim ersten bis fünften Ausfüh
rungsbeispiel, ausgeführt werden.
Gemäß der Beschreibung zu diesem Ausführungsbeispiel wird
ein Analyseablauf zum Ausführen einer quantitativen Analyse
hinsichtlich der Dicke eines Rückstands auf der Oberfläche
einer Probe erläutert.
Zunächst wird der Strahlstrom eines Elektronenstrahls 1 un
ter Verwendung einer Meßeinrichtung wie eines Faradaybecher-Sammlers,
der innerhalb einer Analysiervorrichtung vorhanden
ist, gemessen. Obwohl die Einrichtung zum Messen des Strahl
stroms nicht an einer speziell vorgeschriebenen Position an
gebracht sein muß, ist es erwünscht, diese Einrichtung am
Probenhalter zum Halten einer Probe 2 anzubringen. Dann wird
die Position von Rückstand an der Oberfläche der zu analy
sierenden Probe 2 mittels eines Sekundärelektronendetektors
8 analysiert. Schließlich wird quantitative Analyse hin
sichtlich der Rückstandsdicke gemäß einem Verfahren ausge
führt, wie es bei einem der vorstehenden Ausführungsbeispie
le 1 bis 6 verwendet ist.
Bei den Analyseverfahren und -vorrichtungen, wie sie durch
die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele 1 bis 6 reali
siert sind, ist einer der Faktoren, der eine Verschlechte
rung der Genauigkeit der Rückstandsdicke-Analyse hervorruft,
eine Schwankung des Strahlstroms des Elektronenstrahls 1 aus
verschiedenen Gründen. Da die Größe der an der Oberfläche
der Probe 2 erzeugten Röntgenstrahlung 5 proportional zur
Stromdichte des eingestrahlten Elektronenstrahls ist, ändert
sich die Stärke der erzeugten Röntgenstrahlung mit dem
Strahlstrom. Demgemäß kann die Rückstandsdicke nicht genau
gemessen werden. Um die Rückstandsdicke mit hoher Genauig
keit zu messen, ist es demgemäß erforderlich, die Beziehung
zwischen der Stromstärke des Elektronenstrahls und der Meß
signalstärke für die Röntgenstrahlung 5 klarzustellen. Gemäß
dem Meßablauf dieses Ausführungsbeispiels wird die Meßsi
gnalintensität für die Röntgenstrahlung 5 nach einer Messung
der Stromstärke des Elektronenstrahls gemessen. Demgemäß
kann Information zur Beziehung zwischen der Stromstärke des
Elektronenstrahls und der Meßsignalintensität für die Rönt
genstrahlung 5 erhalten werden. Im Ergebnis kann die Rück
standsdicke mit hoher Genauigkeit durch Normierung der Meß
signalintensität für die Röntgenstrahlung 5 unter Verwendung
der Stromstärke des Elektronenstrahls gemessen werden.
Im Fall einer Analysevorrichtung, die mit einer Positions
meß(Positionsüberwachungs)-Einheit, einem Speicher und einem
Antriebssteuerungsmechanismus für einen Probentisch dersel
ben versehen ist, werden die Position des Meßinstruments für
den Elektronenstrahlstrom sowie die Position eines Instru
ments zum Ausführen einer quantitativen Analyse der Probe,
oder mehrerer derartiger Positionen für die quantitative
Analyse, wenn anwendbar, in den Speicher eingespeichert.
Durch Verstellen des Probentischs mit hoher Geschwindigkeit
in eine beliebige Position können die Messung des Elektro
nenstrahlstroms und die Analyse der Probenoberfläche abwech
selnd mit hohem Wirkungsgrad ausgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht es dieses Ausfüh
rungsbeispiel, Information zum Elektronenstrahlstrom und zur
Meßsignalintensität für die Röntgenstrahlung 5 genau zu er
halten, und die Rückstandsdicke kann demgemäß mit hoher Ge
nauigkeit dadurch gemessen werden, daß die Meßsignalintensi
tät für die Röntgenstrahlung 5 mittels des Elektronenstrahl
stroms normiert wird.
Durch die Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels wird ein
Analyseablauf erläutert, der dazu dient, eine quantitative
Analyse für die Dicke von Rückstand auf der Oberfläche einer
Probe auszuführen, wobei sich dieser Ablauf von dem des
siebten Ausführungsbeispiels unterscheidet.
Zunächst wird die Intensität der von einer Bezugsprobe, de
ren Materialeigenschaften vorab bekannt sind, erzeugten
Röntgenstrahlung gemessen. Obwohl die Bezugsprobe nicht an
einer speziell vorgegebenen Position angeordnet werden muß,
ist es erwünscht, die Bezugsprobe auf einem Probenhalter zum
Halten einer Probe 2 anzuordnen. Dann wird die Position von
Rückstand auf der Oberfläche der zu analysierenden Probe 2
mittels eines Sekundärelektronendetektors 8 erfaßt. Schließ
lich wird eine quantitative Analyse der Rückstandsdicke ge
mäß einem der Verfahren ausgeführt, wie sie beim ersten bis
sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
Das obenbeschriebene siebte Ausführungsbeispiel verwendet
ein Analyseverfahren mit einer Normierung der Meßsignalin
tensität für die Röntgenstrahlung 5 durch den Elektronen
strahlstrom. Andererseits wird bei diesem Ausführungsbei
spiel ein Analyseverfahren vorgenommen, bei dem die Meßsi
gnalintensität für die Röntgenstrahlung 5 durch die Meßsi
gnalintensität der von der Bezugsprobe erzeugten Röntgen
strahlung 5 normiert wird. Auch beim Verfahren dieses Aus
führungsbeispiels werden dieselben Wirkungen wie beim sieb
ten Ausführungsbeispiel erhalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Messung der Dicke
einer teilweise entfernten unteren Schicht an der Oberfläche
des Bodens eines Lochs, wie sie sich bei einem Mustererzeu
gungsprozeß für ein Kontaktloch in einem Halbleiter-Her
stellprozeß ergibt, erläutert. Bei der Messung wird ein Ver
fahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 8 verwen
det.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das Querschnitte von Kontaktlöchern
in einem Halbleiter-Bauelement zeigt. Ein Isolierfilm 13,
ein Gateisolierfilm 14 und eine Gateelektrode 15 sind auf
einem Siliziumsubstrat 12 vorhanden. 16 bezeichnet eine
Source- und Drainschicht mit hoher Konzentration, wohingegen
17 eine Resistschicht bezeichnet. Unter dieser liegt ein
Zwischenschicht-Isolierfilm. 19 und 20 sind Kontaktlöcher.
Ein weiteres Kontaktloch 21 ist vorhanden, um die Dicke
eines entfernten Materials einer darunterliegenden Schicht,
nämlich des Isolierfilms 13 zur Elementisolation, zu bestim
men.
Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß im
Halbleiter-Bauelement ein Kontaktloch ausgebildet ist, das
dazu verwendet wird, die Dicke eines entfernten Materials,
das eine darunterliegende Schicht bildete, zu bestimmen. Zum
Messen der Rückstandsdicke des elementisolierenden Isolier
films 13 an der Oberfläche des Bodens des Kontaktlochs 21
wird ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1
bis 8 verwendet. Aus der Differenz zwischen der ursprüngli
chen Dicke des elementisolierenden Isolierfilms 13 vor der
Mustererzeugung des Kontaktlochs 21 sowie der Dicke nach der
Kontaktloch-Mustererzeugung kann die Dicke bestimmt werden,
mit der das Material der darunterliegenden Schicht entfernt
wurde.
Bei der Messung der Rückstandsdicke des elementisolierenden
Isoliermaterials 13 ist der Punkt zu berücksichtigen, daß es
erforderlich ist, die Beschleunigungsspannung des Elektro
nenstrahls zweckentsprechend abhängig von der Rückstands
dicke einzustellen. In Fig. 9 ist die Abhängigkeit der
Signalstärke der Röntgenstrahlung von der Dicke des Isolier
films (einem SiO₂-Film) dargestellt. Aus der Figur ist es
erkennbar, daß die Signalintensität für die Röntgenstrahlung
bei einer Beschleunigungsspannung von 2 keV hoch ist, daß
jedoch andererseits für relativ hohe Werte der Dicke des
SiO₂-Films die Signalintensität der Röntgenstrahlung in Sät
tigung geht, was es unmöglich macht, die Dicke des SiO₂-Films
zu messen. Bei einer Beschleunigungsspannung von 5 keV
ist dagegen die Signalintensität der Röntgenstrahlung ge
ring, jedoch kann die Dicke eines dickeren SiO₂-Films gemes
sen werden. Die Tatsache, daß die Signalintensität der Rönt
genstrahlung um so höher ist, je niedriger die Beschleuni
gungsspannung ist, ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die
Gesamtmenge an Röntgenstrahlung eine Funktion der Beschleu
nigungsspannung ist. Bei einer Beschleunigungsspannung, die
ungefähr das Dreifache der Energie der Röntgenstrahlung ist
(ungefähr 0,5 keV im Fall von OKα-Röntgenstrahlung), er
reicht die Gesamtmenge an Röntgenstrahlung den Maximalwert;
siehe hierzu "Optical Systems for Soft X-rays" von A. G.
Michette, Plenum Press, New York, 186, S. 22. Es ist zu be
achten, daß dann, wenn die Beschleunigungsspannung auf einen
Wert über 5 keV erhöht wird, die Signalstärke der Röntgen
strahlung deutlich abnimmt, was es unmöglich macht, eine
Rückstandsdicke zu messen. Die Tatsache, daß die Messung der
Dicke eines SiO₂-Films um so besser möglich ist, je höher
die Beschleunigungsspannung ist, ist der Tatsache zuzu
schreiben, daß der Einstrahlungsbereich von Elektronen in
den Film um so tiefer ist, je höher die Beschleunigungsspan
nung ist. Aus den vorstehend beschriebenen Gründen ist es
erforderlich, die Beschleunigungsspannung im Fall eines dün
nen SiO₂-Films auf 2 keV zu verringern, sie aber im Fall
eines dicken SiO₂-Films auf 5 keV zu erhöhen.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß diesem Ausführungs
beispiel ein Kontaktloch ausgebildet, um die Dicke abzu
schätzen, mit der ein auf einem Halbleiter-Bauelement vor
handenes Material einer unteren Schicht entfernt wurde.
Durch Messen der Rückstandsdicke des Materials der unteren
Schicht an der Oberfläche des Bodens des Kontaktlochs mit
geeigneter Beschleunigungsspannung kann eine Echtzeitauswer
tung für die Dicke ausgeführt werden, mit der das Material
der unteren Schicht entfernt wurde.
Dieses Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Ermit
teln, ob ein bei einem Halbleiter-Herstellprozeß hergestell
tes Kontaktloch vollständig geöffnet ist oder nicht. Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren gemäß einem
der Ausführungsbeispiele 1 bis 8 verwendet.
Fig. 16 zeigt einen Zustand, bei dem eine Analyse eines
SiO₂-Rückstands an der Oberfläche des Bodens eines Kontakt
lochs in einem Halbleiter-Bauelement ausgeführt wird. Wie in
der Figur dargestellt, ist ein Kontaktloch H in einem SiO₂-Film
2 in einem Siliziumsubstrat 2′ ausgebildet. Auf dem
Boden des Kontaktlochs H existiert ein SiO₂-Rückstand 2′′.
Auf den SiO₂-Rückstand 2′′ wirkt ein eingestrahlter Elektro
nenstrahl 1 mit einer Beschleunigungsspannung von 5 keV. Im
Fall eines SiO₂-Rückstands 2′′ mit kleiner Dicke h ermöglicht
es ein Elektronenstrahl 1 mit einer Beschleunigungsspannung
von 5 keV, daß eingestrahlte Elektronen den SiO₂-Rückstand
2′′ leicht durchdringen können und am Siliziumsubstrat 2′ an
kommen. Demgemäß erstreckt sich ein Röntgenstrahlung 5 er
zeugender Bereich P bis in tiefe Stellen im Siliziumsubstrat
2′. Für diesen Fall ist das Spektrum der erzeugten Röntgen
strahlung 5 in Fig. 17 dargestellt. Da der Röntgenerzeu
gungsbereich P einen Abschnitt im Siliziumsubstrat 2′ hat,
der größer als der Abschnitt im SiO₂-Rückstand 2′′ ist, ist
die Signalintensität der Si-Röntgenstrahlung hoch, und ande
rerseits ist die Signalintensität der O-Röntgenstrahlung vom
SiO₂-Rückstand 2′′ gering. Aus diesem Grund ist es erforder
lich, die Meßzeit zu verlängern, um das Vorhandensein/Fehlen
eines dünnen SiO₂-Rückstands zu ermitteln. Außerdem ist bei
einer hohen Beschleunigungsspannung von 5 keV das Ausmaß an
Störsignalen, wie sie durch die sogenannte Bremsstrahlung
hervorgerufen werden, groß, und von der Seitenwand (die
ebenfalls ein SiO₂-Film ist) des Kontaktlochs durch an der
Oberfläche des Bodens des Lochs reflektierte Elektronen er
zeugte Röntgenstrahlung wird ebenfalls unvermeidlich erfaßt,
was die Analysegenauigkeit verringert.
Im Fall eines Elektronenstrahls mit einer geringen Beschleu
nigungsspannung von 2 keV ist dagegen die Verteilung des
Röntgenstrahlung im Siliziumsubstrat 2′ erzeugenden Bereichs
P klein im Vergleich mit der bei der obenbeschriebenen Be
schleunigungsspannung von 5 keV, wie in Fig. 18 dargestellt.
Für diesen Fall ist das Spektrum der erzeugten Röntgenstrah
lung in Fig. 19 dargestellt. Wie beim obigen neunten Ausfüh
rungsbeispiel beschrieben, erreicht die Signalstärke der
O-Röntgenstrahlung bei einer Beschleunigungsspannung von 1,5
bis 2 keV ihren Maximalwert. In diesem Fall ist daher die
Signalstärke der O-Röntgenstrahlung hoch im Vergleich zu der
in Fig. 17 dargestellten. Im Fall einer Beschleunigungsspan
nung von 2 keV ist es dagegen schwierig, Si-Röntgenstrahlung
zu erregen, und außerdem ist die Erstreckung des Röntgen
strahlung-Erzeugungsbereichs P im Siliziumsubstrat 2′ klein.
Demgemäß ist die Signalstärke der Si-Röntgenstrahlung nied
rig. Darüber hinaus werden bei einer niedrigen Beschleuni
gungsspannung nur wenig reflektierte Elektronen und Stör
signale durch Bremsstrahlung erzeugt, was es ermöglicht, das
Hintergrundrauschen zu verringern und die Anzahl fehlerhaf
ter Signale, wie sie von der Seitenwand eines Kontaktlochs
herrühren, zu verringern. Im Ergebnis kann eine Analyse mit
tels Sauerstoffröntgenstrahlung mit hohem Empfindlichkeits
grad ausgeführt werden. Aus diesen Gründen ist es möglich,
das Vorhandensein/Fehlen von SiO₂-Rückstand an der Oberflä
che des Bodens eines Kontaktlochs zu ermitteln.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht es dieses Ausfüh
rungsbeispiel, von leichten Elementen wie C und O erzeugte
Röntgenstrahlung mit hoher Empfindlichkeit zu analysieren,
wenn die Röntgenanalyse dadurch ausgeführt wird, daß der
eingestrahlte Elektronenstrahl mit einer geringen Beschleu
nigungsspannung von 2 keV beschleunigt wird. Im Ergebnis ist
es innerhalb kurzer Zeit möglich, zu ermitteln, ob die Öff
nung eines Kontaktlochs vollständig ist oder nicht.
In Fig. 10 ist ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Er
findung dargestellt. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel,
bei dem eine Einrichtung zum Beheizen der Oberfläche einer
Probe 2 vorhanden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird
ein Bereich an der Oberfläche der Probe 2 einschließlich
eines Orts, auf den ein eingestrahlter Elektronenstrahl 1
gerichtet wird, erwärmt, während der eingestrahlte Elektro
nenstrahl 1 auf den Ort gerichtet wird. Indessen wird Rück
stand an der Oberfläche der Probe 2 unter Verwendung eines
Verfahrens analysiert, wie es bei einem der Ausführungsbei
spiel 1 bis 7 verwendet wird. Als Einrichtung zum Erwärmen
der Oberfläche der Probe 2 wird ein Halbleiterlaser 22 mit
einer Wellenlänge von 800 nm verwendet, um eingestrahltes
Laserlicht auf die Oberfläche der Probe 2 zu richten. Auf
diese Weise wird ein Bereich an der Oberfläche der Probe 2
mit einem Durchmesser von ungefähr 5 mm, auf den das Laser
licht wirkt, auf eine Temperatur von 200°C erwärmt.
Wenn ein eingestrahlter Elektronenstrahl 1 auf die Oberflä
che der Probe 2 wirkt, haftet eine Kohlenstoffverbindung in
demjenigen Bereich an der Oberfläche der Probe 2 an, auf den
der Elektronenstrahl 1 wirkt. Wenn die Intensität der durch
den Rückstand erzeugten Röntgenstrahlung z. B. wegen gerin
ger Rückstandsdicke klein ist, ist die Analyseempfindlich
keit während der Analyse des Rückstands an der Oberfläche
der Probe 2 wegen der Wirkung der anhaftenden Kohlenstoff
verbindung gering. Um einen dünnen Rückstand mit hoher Em
pfindlichkeit zu analysieren, ist es demgemäß erforderlich,
zu verhindern, daß wegen der Anwendung dieses Elektronen
strahls eine Kohlenstoffverbindung an der Oberfläche der
Probe 2 anhaftet. Durch Erwärmen dieser Oberfläche auf eine
Temperatur von 200°C gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann
ein Anhaften einer Kohlenstoffverbindung an der Oberfläche
der Probe 2 verhindert werden, was es ermöglicht, daß eine
Rückstandsanalyse selbst dann mit hoher Empfindlichkeit aus
geführt werden kann, wenn die Intensität der durch den Rück
stand erzeugten Röntgenstrahlung gering ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Halbleiterlaser als
Einrichtung zum Erwärmen der Oberfläche einer Probe verwen
det. Es ist jedoch zu beachten, daß für die Einrichtung zum
Erwärmen der Oberfläche einer Probe nicht notwendigerweise
eine Beschränkung auf einen Halbleiterlaser besteht. Es kann
jede Heizeinrichtung verwendet werden, solange sie die Ober
fläche der Probe in ausreichender Weise erwärmen kann. Es
ist zu beachten, daß es erforderlich ist, um das Anhaften
einer Kohlenstoffverbindung an der Oberfläche einer Probe zu
verhindern, die Heiztemperatur für die Oberfläche der Probe
auf einen Wert über 100°C einzustellen.
Es kann durch eine andere Technik als Erwärmen der Probe
verhindert werden, daß eine Kohlenstoffverbindung an der
Oberfläche derselben anhaftet. Die Einrichtung zum Erzeugen
von Röntgenstrahlung durch Anwenden eines eingestrahlten
Elektronenstrahls sowie die Einrichtung zum Analysieren der
erzeugten Röntgenstrahlung sind in einer Vakuumkammer unter
gebracht. Wenn das Vakuum in der Vakuumkammer auf 1,33×10-6 hPa
(1×10-6 Torr) oder weniger eingestellt wird, kann
die Menge von in der Vakuumkammer existierenden Kohlenstoff
verbindungen verringert werden, wodurch verhindert werden
kann, daß eine Kohlenstoffverbindung an der Oberfläche einer
Probe anhaftet.
Wie vorstehend beschrieben, kann das Anhaften einer Kohlen
stoffverbindung an der Oberfläche einer Probe gemäß diesem
Ausführungsbeispiel durch Erwärmen der Oberfläche der Probe
verhindert werden, was es ermöglicht, einen Rückstand mit
hoher Empfindlichkeit zu messen.
Die Analyseverfahren und -vorrichtungen gemäß den Ausfüh
rungsbeispielen 1 bis 10 können mit Zusatzfunktionen verse
hen werden, um ihre Universalität als Analyseverfahren bzw.
-vorrichtungen zu erweitern. Als Zusatzfunktionen kann an
die Funktion des Messens der Abmessungen eines feinen Mu
sters (oder eine Längenmeßfunktion) und eine Funktion zum
Beschleunigen des Elektronenstrahls auf hohe Geschwindigkeit
gedacht werden. In Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel dar
gestellt, das diese Zusatzfunktionen beinhaltet. Wie in die
ser Figur dargestellt, wird ein von einer Elektronenstrahl
quelle 23 abgestrahlter Elektronenstrahl 1 durch eine Kon
densorlinse 4 und eine Objektivlinse 3 konvergiert, bevor er
auf die Oberfläche einer in einer Probenkammer 30 angeordne
ten Probe 2 angewandt wird. Von der Oberfläche der Probe 2
durch Einwirkung des Elektronenstrahls 1 erzeugte Röntgen
strahlung 5 wird durch einen Röntgendetektor 6 mit Energie
analysierfunktion erfaßt, der in einer Vakuumkammer 29 ange
bracht ist. Der Röntgendetektor 6 ist an einer Position in
einer Richtung dicht bei der Mittelachse des Elektronen
strahls 1 angebracht, gesehen von der Position auf der Ober
fläche der Position 2, auf die der eingestrahlte Elektronen
strahl 1 wirkt. Das vom Röntgendetektor 6 ausgegebene Rönt
generfassungssignal wird durch eine Steuerung 24 verarbei
tet, bevor es an eine Steuerungs- und Verarbeitungseinrich
tung 25 übertragen wird, wo Analyseergebnisse dargestellt
werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Beschleunigungsener
gie für den Elektronenstrahl 1 unter Verwendung einer Steue
rungseinrichtung 26 frei zwischen 0,1 und 200 keV verändert
werden. Im Fall eines Elektronenstrahls 1 mit niedriger Be
schleunigungsenergie kann qualitative und quantitative Ana
lyse für einen Rückstand an der Oberfläche der Probe 2 durch
Erfassen der an der Oberfläche der Probe 2 erzeugten Rönt
genstrahlung ausgeführt werden, wie insoweit beschrieben.
Was einen Elektronenstrahl 1 mit hoher Beschleunigungsener
gie über 50 keV betrifft, kann dagegen ein Bild für die
Oberfläche der Probe 2 dadurch erhalten werden, daß Sekun
där- und reflektierte Elektronen von der Oberfläche der Pro
be 2 erfaßt werden. Insbesondere verfügt ein Elektron mit
hoher Beschleunigungsenergie auch über ausreichend hohe
Energie zum Durchdringen einer Substanz. So kann z. B. eine
Form innerhalb eines feinen Lochs durch Erfassen reflektier
ter Elektronen beobachtet werden. Diese Sekundär- und re
flektierten Elektronen werden unter Verwendung eines Elek
tronendetektors 27 erfaßt. Im Ergebnis kann nicht nur die
Form innerhalb eines feinen Lochs beobachtet werden, sondern
es ist auch möglich, die Art eines Elements zu erkennen, das
die Form bildet, oder dergleichen.
Die in Fig. 11 dargestellte Vorrichtung hat die Zusatzfunk
tion des Messens der Länge eines feinen Musters. Die Abmes
sungen eines feinen Musters werden typischerweise so gemes
sen, wie es nachfolgend beschrieben wird. Die Oberfläche der
Probe 2 wird dadurch mittels des Elektronenstrahls 1 abgera
stert, daß ein in der Objektivlinse 3 vorhandener Ablenker
mittels der Steuerungseinrichtung 26 gesteuert wird. An der
Oberfläche der Probe 2 erzeugte Sekundärelektronen werden
erfaßt, um auf einem Anzeigeschirm der Steuerungs- und Ver
arbeitungseinrichtung 26 ein Sekundärelektronenbild der
Oberfläche der Probe 2 anzuzeigen. In diesem Fall funktio
niert ein Elektronenstrahl 1 mit einer Beschleunigungsener
gie unter 5 keV. Während das Sekundärelektronenbild beobach
tet wird, zeigt sich ein feines Muster, dessen Abmessungen
zu messen sind. Auf diese Weise kann Information betreffend
die Abmessungen eines feinen Musters aus dem Ausmaß der Ab
lenkung des Elektronenstrahls 1 erhalten werden. Anstelle
einer Ablenkung des Elektronenstrahls 1 kann ein Probentisch 28
mittels einer Tischsteuereinrichtung 32 verstellt werden.
Dann können die Abmessungen des feinen Musters auch aus dem
Verstellweg herausgefunden werden.
Es ist zu beachten, daß das Innere eines Elektronenein
strahlsystems zum Anwenden eines eingestrahlten Elektronen
strahls 1 auf die Oberfläche einer Probe 2 und zum Erzeugen
von Röntgenstrahlen wie auch von Sekundär- und reflektierten
Elektronen von derselben, wie auch das Innere eines Erfas
sungssystems zum Erfassen der erzeugten Röntgenstrahlung,
wie auch von Sekundär- und reflektierten Elektronen unter
Verwendung eines Abpumpsystems 31 auf Hochvakuum evakuiert
sind.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht es dieses Ausfüh
rungsbeispiel, die Form von Rückständen zu beobachten und
die Abmessungen eines feinen Lochs zu messen, zusätzlich zu
einer qualitativen und quantitativen Analyse von Rückstän
den. Im Ergebnis kann vollständigere Information zu einem
feinen Muster erhalten werden.
Die Erfindung wurde insoweit dadurch erläutert, daß ver
schiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden. Um Rönt
genstrahlung wirkungsvoll zu erfassen, sind Einrichtungen
zum feinen Einstellen der Positionen optischer Elemente und
eines Detektors erforderlich. Obwohl diese Einstelleinrich
tungen in den Figuren nicht dargestellt sind, können, falls
erforderlich, Positions-Feineinstellstrukturen vorhanden
sein. Außerdem gehören Kombinationen beliebiger der obenan
gegebenen Ausführungsbeispiele zum Schutzbereich der Erfin
dung. Ferner sind die meisten der zum Erzeugen und Messen
von Röntgenstrahlung erforderlichen Einrichtungen in Vakuum
kammern angeordnet, obwohl dies bei den Erläuterungen zu den
Ausführungsbeispielen nicht angegeben ist. Es ist zu beach
ten, daß dann, wenn durch Teilchen in der Luft nur wenig
Röntgenstrahlung absorbiert wird, Proben in einem schwachen
Vakuum angeordnet werden können.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist es erkennbar, daß von
einem Rückstand an der Oberfläche einer Probe durch Anwen
dung eines eingestrahlten und konvergierten Elektronen
strahls auf die Oberfläche der Probe erzeugten Röntgenstrah
lung von einer Position in einer Richtung nahe am Elektro
nenstrahl beobachtet werden kann. Im Ergebnis kann qualita
tive und quantitative Analyse für Rückstände an der Oberflä
che einer Probe mit großen Stufen, wie bei Kontaktlöchern,
erst recht bei einer Probe mit kleinen Stufen, ausgeführt
werden. Darüber hinaus ist die Analyse zerstörungsfrei, was
es ermöglicht, die Probe nach der Analyse wieder dem Her
stellprozeß zuzuführen.
Dem Fachmann ist es ersichtlich, daß die vorstehende Be
schreibung nur eine solche zu bevorzugten Ausführungsbei
spielen des offenbarten Verfahrens und der Vorrichtung ist,
weswegen eine Vielzahl von Änderungen und Modifizierungen an
der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Grundge
danken und dem Schutzbereich derselben abzuweichen.
Claims (36)
1. Röntgenanalyseverfahren mit den folgenden Schritten:
- - Aufstrahlen eines durch eine Kondensorlinse (4) und eine Objektivlinse (3) zu einem dünnen Strahl konvergierten eingestrahlten Elektronenstrahls (1) auf das Innere eines feinen Lochs an der Oberfläche einer Probe (2);
- - Beobachten von Röntgenstrahlung (5), wie sie von einem Rückstand im Inneren des feinen Lochs durch den genannten Elektronenstrahl erzeugt wird; und
- - Ausführen einer qualitativen und quantitativen Analyse für den Rückstand;
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Röntgenstrahlung mittels eines Röntgendetektors (6; 10) mit Energieanalysierfunktion beobachtet wird, der im Innenraum der Kondensorlinse, im Innenraum der Objektivlinse oder zwischen der Kondensorlinse und der Objektivlinse ange ordnet ist; und
- - nur diejenige Röntgenstrahlung vom Röntgendetektor erfaßt wird, die im Winkelbereich von -Θ bis +Θ abgestrahlt wird, wobei Θ der Winkel zur Mittelachse des Elektronenstrahls ist, wobei dieser Winkel Θ so definiert ist, daß tanΘ im wesentlichen a/d entspricht, wobei a und d der Radius bzw. die Tiefe des feinen Lochs sind.
2. Röntgenanalyseverfahren mit den folgenden Schritten:
- - Aufstrahlen eines durch eine Kondensorlinse (4) und eine Objektivlinse (3) zu einem dünnen Strahl konvergierten eingestrahlten Elektronenstrahls (1) auf das Innere eines feinen Lochs an der Oberfläche einer Probe (2);
- - Beobachten von Röntgenstrahlung (5), wie sie von einem Rückstand im Inneren des feinen Lochs durch den genannten Elektronenstrahl erzeugt wird; und
- - Ausführen einer qualitativen und quantitativen Analyse für den Rückstand;
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Röntgenstrahlung mittels eines Röntgendetektors (6; 10) mit Energieanalysierfunktion beobachtet wird, der zwi schen der Objektivlinse und der Probe angeordnet ist; und
- - nur diejenige Röntgenstrahlung vom Röntgendetektor erfaßt wird, die im Winkelbereich von -Θ bis +Θ abgestrahlt wird, wobei Θ der Winkel zur Mittelachse des Elektronenstrahls ist, wobei dieser Winkel Θ so definiert ist, daß tanΘ im wesentlichen a/d entspricht, wobei a und d der Radius bzw. die Tiefe des feinen Lochs sind.
3. Röntgenanalyseverfahren mit den folgenden Schritten:
- - Aufstrahlen eines durch eine Kondensorlinse (4) und eine Objektivlinse (3) zu einem dünnen Strahl konvergierten eingestrahlten Elektronenstrahls (1) auf das Innere eines feinen Lochs an der Oberfläche einer Probe (2);
- - Beobachten von Röntgenstrahlung (5), wie sie von einem Rückstand im Inneren des feinen Lochs durch den genannten Elektronenstrahl erzeugt wird; und
- - Ausführen einer qualitativen und quantitativen Analyse für den Rückstand;
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Röntgenstrahlung mittels eines Röntgendetektors (6; 10) mit Energieanalysierfunktion beobachtet wird, der im Innenraum der Kondensorlinse, im Innenraum der Objektivlinse oder zwischen der Kondensorlinse und der Objektivlinse ange ordnet ist; und
- - nur diejenige Röntgenstrahlung vom Röntgenstrahldetektor erfaßt wird, die in den Winkelbereich von -20° bis +20° gegen die Mittelachse des Elektronenstrahls abgestrahlt wird.
4. Röntgenanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlstrom des Elektro
nenstrahls (1) vor der Erfassung der Röntgenstrahlung (5)
gemessen wird.
5. Röntgenanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenanalyse einer Be
zugsprobe vor der Analyse der Probe (2) ausgeführt wird.
6. Röntgenanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich an der Oberfläche
der Probe (2), der den Ort, auf den der Elektronenstrahl (1)
gestrahlt wird, erwärmt wird, während der eingestrahlte
Elektronenstrahl auf den Ort einwirkt.
7. Röntgenanalyseverfahren nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Bereich auf eine Temperatur über 100°C
erwärmt wird.
8. Röntgenanalyseverfahren nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Bereich dadurch erwärmt wird, daß mit
einem eingestrahlten und konvergierten optischen Strahl auf
den Bereich eingewirkt wird.
9. Röntgenganalyseverfahren nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der optische Strahl sichtbares Licht oder
Infrarotlicht ist.
10. Röntgenanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstand Atome minde
stens eines der folgenden Elemente enthält: Kohlenstoff,
Sauerstoff, Silizium.
11. Röntgenanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (1) eine
Energie aufweist, durch die Atome mit mindestens einem der
Elemente Kohlenstoff, Sauerstoff und Silizium zum Erzeugen
von Röntgenstrahlung erregt werden können.
12. Röntgenanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (1) eine
Energie unter 5 keV aufweist.
13. Röntgenanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (1) eine
Energie aufweist, die weniger als das Zehnfache der Energie
der zu beobachtenden Röntgenstrahlung (5) ist.
14. Röntgenanalysevorrichtung zum Ausführen einer qualita
tiven und quantitativen Analyse eines Rückstands innerhalb
eines feinen Lochs an der Oberfläche einer Probe (2) durch
Ausführen der folgenden Schritte:
- - Aufstrahlen eines durch eine Kondensorlinse (4) und eine Objektivlinse (3) zu einem dünnen Strahl konvergierten eingestrahlten Elektronenstrahls (1) auf das Innere des feinen Lochs; und
- - Beobachten von Röntgenstrahlung (5), wie sie vom Rückstand durch den eingestrahlten Elektronenstrahl erzeugt wird, mit tels eines Röntgendetektors (6; 10) mit Energieanalysier funktion;
dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgendetektor im Innenraum
der Kondensorlinse, im Innenraum der Objektivlinse oder zwi
schen der Kondensorlinse und der Objektivlinse und innerhalb
eines Winkelbereichs von -Θ bis +Θ angebracht ist, wobei Θ
der zur Mittelachse des Elektronenstrahls gebildete Winkel
ist, der so definiert ist, daß tanΘ im wesentlichen den Wert
a/d hat, wobei a und d der Radius bzw. die Tiefe des feinen
Lochs sind.
15. Röntgenanalysevorrichtung zum Ausführen einer qualita
tiven und quantitativen Analyse eines Rückstands innerhalb
eines feinen Lochs an der Oberfläche einer Probe (2) durch
Ausführen der folgenden Schritte:
- - Aufstrahlen eines durch eine Kondensorlinse (4) und eine Objektivlinse (3) zu einem dünnen Strahl konvergierten eingestrahlten Elektronenstrahls (1) auf das Innere des feinen Lochs; und
- - Beobachten von Röntgenstrahlung (5), wie sie vom Rückstand durch den eingestrahlten Elektronenstrahl erzeugt wird, mit tels eines Röntgendetektors (6; 10) mit Energieanalysier funktion;
dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgendetektor zwischen der
Kondensorlinse und der Objektivlinse und innerhalb eines
Winkelbereichs von -Θ bis +Θ angebracht ist, wobei Θ der zur
Mittelachse des Elektronenstrahls gebildete Winkel ist, der
so definiert ist, daß tanΘ im wesentlichen den Wert a/d hat,
wobei a und d der Radius bzw. die Tiefe des feinen Lochs
sind.
16. Röntgenanalysevorrichtung zum Ausführen einer qualita
tiven und quantitativen Analyse eines Rückstands innerhalb
eines feinen Lochs an der Oberfläche einer Probe (2) durch
Ausführen der folgenden Schritte:
- - Aufstrahlen eines durch eine Kondensorlinse (4) und eine Objektivlinse (3) zu einem dünnen Strahl konvergierten eingestrahlten Elektronenstrahls (1) auf das Innere des feinen Lochs; und
- - Beobachten von Röntgenstrahlung (5), wie sie vom Rückstand durch den eingestrahlten Elektronenstrahl erzeugt wird, mit tels eines Röntgendetektors (6; 10) mit Energieanalysier funktion;
dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgendetektor im Innenraum
der Kondensorlinse, im Innenraum der Objektivlinse oder zwi
schen der Kondensorlinse und der Objektivlinse und innerhalb
eines Winkelbereichs von -20° bis +20° angebracht ist.
17. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgendetektor (10)
torusförmig ist, mit einem Durchgangsloch in seiner Mitte,
durch das der Elektronenstrahl (1) hindurchtritt.
18. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Messen des
Strahlstroms.
19. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ausführen
einer Röntgenanalyse einer Bezugsprobe.
20. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (22) zum
Beheizen eines Bereichs der Oberfläche der Probe (2), der
den Ort beinhaltet, auf den der Elektronenstrahl (1) ge
strahlt wird, wobei das Beheizen erfolgt, während der Elek
tronenstrahl eingestrahlt wird.
21. Röntgenanalysevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (22) eine Einrichtung
zum Anwenden eines eingestrahlten und konvergierten opti
schen Strahls auf den Bereich ist.
22. Röntgenanalysevorrichtung nach Anspruch 21, dadurch ge
kennzeichnet, daß der optische Strahl sichtbares Licht oder
Infrarotlicht ist.
23. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (1)
über solche Energie verfügt, daß er Atome mindestens eines
der Elemente Kohlenstoff, Sauerstoff und Silizium zum Erzeu
gen Röntgenstrahlung erregen kann.
24. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (1)
eine Energie unter 5 keV hat.
25. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, gekennzeichnet durch eine Abpumpeinrichtung zum Eva
kuieren des Raums (30), der die Probe (2) umgibt.
26. Röntgenanalysevorrichtung nach Anspruch 25, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abpumpeinrichtung den die Probe (2)
umgebenden Raum (30) auf ein Vakuum unter 1,33×10-6 hPa
abpumpen kann.
27. Röntgenanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 14
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des
dem Elektronenstrahl (1) ausgesetzten Röntgendetektors (6;
10) aus unmagnetischem Material besteht.
28. Halbleiter-Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß es
unter Ausführung einer qualitativen und quantitativen Ana
lyse von Rückständen an der Oberfläche eines Wafers (2) un
ter Verwendung eines Röntgenanalyseverfahrens gemäß einem
der vorstehenden Ansprüche hergestellt wurde.
29. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 28, dadurch gekenn
zeichnet, daß an der Oberfläche des Wafers (2) ein Bereich
vorhanden ist, der zur Analyse von Rückständen verwendet
wird.
30. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 28 oder
29, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Wafers
(2) ein Lochmuster (21) zur Verwendung bei der Analyse der
Rückstände vorhanden ist.
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