JP3135920B2 - 表面分析方法および装置 - Google Patents

表面分析方法および装置

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泰裕 三井
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は表面分析技術の改良に係り、特に、被分析試
料の表面上に存在している残留物の定性，定量分析に適
した表面分析方法および該方法を実施するための装置に
関するものである。
〔背景技術〕
半導体素子の高集積化を推進するためには、ディープ
サブミクロン以下のレベルでの微細加工技術を確立しな
ければならない。例えば、256MbDRAMの製作では、直径
0.2μｍ、深さ２μｍのコンタクトホールの加工が要求
されている。このような高精度の加工技術を確立するた
めには、微細加工の正確さを計測，検査する技術が必要
である。これら技術のうち、ドライエッチング後の残留
物（残膜）の種類と量とを分析可能な技術が特に必要と
されている。この残留物分析において留意すべき点は、
ウエハ表面は必ずしも平坦ではなく、先のコンタクトホ
ールの例に象徴されるように、起伏が大きい箇所での分
析も必要になると云う点である。
従来、起伏の大きな箇所における残留物分析は、加工
後のウエハを割って、その断面を走査型電子顕微鏡（SE
M）で観察することにより行われていた。しかし、この
方法には、単なる形状観察であるため残留物の種類の同
定が不可能であること、ウエハを割ってしまうため観察
後のウエハを製造プロセスに戻せないこと、また、数nm
オーダの極微量の残膜の観察が困難であること、等の問
題点があった。Gb以降の半導体集積回路素子の開発で
は、歩留まりや分析精度の低下を意味する上記問題点は
致命的である。
一方、ウエハを割ることなく分析可能な分析方法とし
て蛍光Ｘ線分析法がある。この分析法の一例としては、
例えば特開昭63−243855号公報に開示された荷電粒子分
析装置がある。この分析装置では、試料に電子線を照射
して、電子線照射により発生した蛍光Ｘ線を観測する。
蛍光Ｘ線の観測には、照射電子線の中心軸と22度の角度
で配置された分光結晶が用いられている。
蛍光Ｘ線を用いて残留物を定性，定量分析するために
は、蛍光Ｘ線の観測手段の設置位置が重要である。すな
わち、発生した蛍光Ｘ線の吸収を避けるために、蛍光Ｘ
線の発生位置が直視できる場所に観測手段を設置しなけ
ればならない。しかし、蛍光Ｘ線観測手段の設置位置に
関しては、これまで明確な基準がなく、注意が払われて
いなかった。例えば、先に述べた荷電粒子分析装置で
は、分光結晶が22度の角度で配置されているが、このよ
うな角度では発生した蛍光Ｘ線の吸収を避けることがで
きない場合がある。特に、今後の半導体素子の主流であ
る4Mb以降のDRAMに関しては、この荷電粒子分析装置で
は、試料表面上の残留物の定性，定量分析は不可能であ
る。
〔発明の開示〕
したがって、本発明の目的は、ウエハを割ることなく
して、試料表面上の残留物を高精度に定性，定量分析す
ることの可能な表面分析方法およびその方法を実施する
ための装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明においては、試料表
面に加速，集束された電子線を照射して該電子線の照射
により試料表面から放射される蛍光Ｘ線を観測すること
によって上記試料表面に存在する残留物の分析を行う表
面分析方法において、上記電子線の照射により上記試料
表面から放射される蛍光Ｘ線を上記電子線の中心軸に対
して近軸の方向から観測することを特徴としている。
すなわち、本発明によれば、試料表面に存在する微細
孔の内部に加速，集束された電子線を照射して該電子線
の照射により上記微細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線
を観測することによって上記微細孔の内部に存在する残
留物の分析を行う表面分析方法において、上記微細孔の
内径を2a深さをｄとしたとき、上記電子線の照射により
上記微細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線を上記電子線
の中心軸からtanα＝（a/d）で定義される角度αの範囲
内（近軸方向）において観測することを特徴とする表面
分析方法が提供される。
また、本発明によれば、試料表面に加速，集束された
電子線を照射して該電子線の照射により試料表面から放
射される蛍光Ｘ線を観測することによって上記試料表面
に存在する残留物の分析を行う表面分析方法において、
上記電子線の照射により試料表面から放射される蛍光Ｘ
線を上記電子線の中心軸から角度20度の範囲内（近軸方
向）で観測することを特徴とする表面分析方法が提供さ
れる。
ここで、分析対象としての上記残留物は炭素原子，酸
素原子およびシリコン原子のうちのいずれかを含む残留
物であることができる。また、上記電子線のエネルギー
は、炭素原子，酸素原子およびシリコン原子のうちのい
ずれかを励起してその蛍光Ｘ線を放射させることのでき
るエネルギーに選択されるのがよい。具体的には、上記
電子線のエネルギーは、5keV以下であることが望まし
く、さらには、観測すべき蛍光Ｘ線のエネルギーの10倍
以下であることが望ましい。
また、上記の蛍光Ｘ線の観測は、上記電子線の中心軸
と同軸に配置された中央に開孔を有する円環状のＸ線検
出器を用いて上記蛍光Ｘ線を分光して検出することによ
って行われることができる。この場合、上記電子線は、
上記Ｘ線検出器の中央開孔を通して上記試料表面に照射
されることができる。また、上記Ｘ線検出器は、上記電
子線を集束させるための電子レンズの内側に配置される
ことができる。
また、上記の蛍光Ｘ線の観測は上記電子線の中心軸上
に設けられたＸ線検出器を用いて上記蛍光Ｘ線を分光し
て検出することによって行われることもできる。この場
合は、上記電子線は上記Ｘ線検出器が設けられている位
置において該Ｘ線検出器を迂回するように偏向された上
で上記試料表面に照射されることができる。
さらに、上記の蛍光Ｘ線の観測は上記電子線の中心軸
の近傍に設けられたＸ線反射鏡によって上記蛍光Ｘ線を
反射させ、この反射された蛍光Ｘ線を上記電子線の中心
軸外に設けられたＸ線検出器によって分光検出すること
によって行われることもできる。この場合、上記Ｘ線反
射鏡は上記蛍光Ｘ線を全反射させる全反射鏡であること
ができる。また、上記Ｘ線反射鏡は、平面鏡であっても
よいし、円筒面鏡、球面鏡、トロイダル鏡または回転二
次曲面から構成される非球面鏡であってもよい。さら
に、上記Ｘ線反射鏡の反射面の曲率を可変に構成するこ
ともできる。
さらにまた、上記の蛍光Ｘ線の観測は、上記電子線の
中心軸の近傍に設けられた多層膜反射鏡によって上記蛍
光Ｘ線を分光反射させ、この分光反射された蛍光Ｘ線を
上記電子線の中心軸外に設けられたＸ線検出器によって
検出するように構成することもできる。さらに、上記の
多層膜反射鏡を回転させることによって上記蛍光Ｘ線に
対する分光条件を変化させ、該多層膜反射鏡の回転に同
期して上記Ｘ線検出器を上記多層膜反射鏡によって分光
反射された蛍光Ｘ線を検出できる位置に移動させるよう
に構成することもできる。
さらにまた、上記の蛍光Ｘ線の観測は、上記電子線の
中心軸の近傍に設けられた回折格子によって上記蛍光Ｘ
線を分光反射させ、この分光反射された蛍光Ｘ線を上記
電子線の中心軸外に設けられたＸ線検出器によって検出
するように構成することもできる。
なお、上記した多層膜反射鏡や回折格子によって分光
反射された蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器は複数
のＸ線検出素子を二次元的に配列してなる二次元検出器
とすることができる。
また、上記電子線は、それが上記試料表面に入射する
直前において偏向されてから上記試料表面に照射される
ように構成することができる。
さらに、上記試料表面上の上記電子線によって照射さ
れている領域を局所的に加熱することが望ましく、この
場合の加熱温度は100〜200℃とするのが望ましい。上記
の局所的な加熱は、加熱すべき領域に集光された光を照
射することによって行なわれることができる。また、加
熱のために照射する光は、可視光または赤外光であるこ
とができる。
また、本発明によれば、試料表面に存在する微細孔の
内部に細く集束された電子線を照射せしめる電子線照射
手段と、上記電子線の照射によって上記微細孔の内部か
ら放射される蛍光Ｘ線を観測する蛍光Ｘ線観測手段とを
備えてなる表面分析装置において、上記の蛍光Ｘ線観測
手段は、上記微細孔の内径を2a,深さをｄとしたとき、
上記微細孔の内部に照射される上記電子線の中心軸から
tanα＝（a/d）で定義される角度αの範囲内に放射され
た上記蛍光Ｘ線を分光して検出する機能を備えたもので
あることを特徴とする表面分析装置が提供される。
本発明によれば、また、試料表面に細く集束された電
子線を照射せしめる電子線照射手段と、上記電子線の照
射によって上記試料表面から放射される蛍光Ｘ線を観測
する蛍光Ｘ線観測手段とを備えてなる表面分析装置にお
いて、上記の蛍光Ｘ線観測手段は、上記試料表面に照射
される上記電子線の中心軸から角度20度の範囲内に放射
された上記蛍光Ｘ線を分光して検出する機能を備えたも
のであることを特徴とする表面分析装置が提供される。
さらにまた、上記した本発明による表面分析装置に
は、試料表面上における上記電子線の照射位置を測定す
る手段、この測定された照射位置を基にして異なる二つ
の照射位置間の距離を算出する手段とをさらに備えさせ
ることができる。さらにまた、上記した本発明による表
面分析装置には、試料表面に形成されたパターンの座標
データに基づいて試料表面上の分析位置を自動設定する
手段をさらに備えさせることができる。さらには、上記
したパターンの座標データと上記した分析位置を含む試
料表面領域の観察像とを同時に表示することのできる表
示手段をさらに備えさせることができる。上記の表示手
段は、分析すべき試料表面に施された表面処理のプロセ
スデータに基づいて指定された試料表面領域における断
面模式図を表示する機能をさらに備えているものである
ことができる。
上述した本発明の構成による作用について説明すると
以下のとおりである。
物質に電子線を照射すると、蛍光Ｘ線が発生する。こ
の蛍光Ｘ線のエネルギー（波長）は元素に固有であるた
め、上記蛍光Ｘ線のエネルギー分析を行うことにより、
元素の同定、従って物質の同定を行うことができる（定
性分析）。また、この蛍光Ｘ線の発生強度から物質の量
を把握することができる（定量分析）。
ウエハを割ることなく起伏の大きな箇所でも残留物の
分析を可能にするためには、蛍光Ｘ線の観測方法が重要
である。半導体素子製造プロセスにおける主要残留物
は、Si酸化膜やフォトレジストである。これらの残留物
を同定するためには、Ｃ、Ｏ、Si等の軽元素を検出しな
ければならない。電子線照射により発生したCKα線やOK
α線は、そのエネルギーが小さいため（＜1keV）、蛍光
Ｘ線の発生位置と蛍光Ｘ線の観測手段との間に障害物が
ある場合にはこの障害物の内部を透過できないため、こ
れらの蛍光Ｘ線を検出することは不可能である。最も観
測条件の厳しい微細孔を例にとり、この様子をさらに詳
しく説明する。
第２図に、被分析試料２の表面にある微細孔ｈ内に電
子線１が入射している様子を示す。微細孔ｈの底面の電
子線照射位置からは蛍光Ｘ線５が放出されるが、先に述
べたように、この蛍光Ｘ線５の観測は、その発生位置と
観測手段との間に障害物がないと云う条件の下で行われ
なければならない。すなわち、第２図において領域Ａ内
の方向（以下では、電子線１に対して近軸の方向と呼
ぶ）から蛍光Ｘ線５を観測することが必要である。ここ
で、角αは微細孔ｈの直径2aと深さｄとからtanα＝（a
/d）により定義される角度である。微細孔ｈの代表例と
してDRAMのコンタクトホールを例にとり、この角αの推
移を微細孔ｈのアスペクト比（2a/d）と共に第３図に示
した。第３図から明らかなように、今後の半導体素子の
主流である4Mb以降のDRAMに関しては、角αが20度以下
の領域内で蛍光Ｘ線を観測する必要がある。例えば特開
昭63−243855号公報に示された荷電粒子分析装置におい
ては、蛍光Ｘ線検出用の分光結晶が入射電子線の中心軸
に対して約22度の角度でもって配置されているため、4M
b以降のDRAMにおけるコンタクトホール内部の分析に適
用することは不可能である。これに対し、本発明におけ
る蛍光Ｘ線の観測手段にあっては、Ｘ線検出器の受光面
の一部もしくは全部、あるいは、Ｘ線検出器へ蛍光Ｘ線
を導くための光学素子の一部もしくは全部が、第２図の
角αで規定される領域Ａ内に設置されるように配慮され
ている。このような観測手段としては様々な方式のもの
が考えられるが、それらの詳細については後掲の実施例
の中で説明する。このような観測手段を用いることによ
り、起伏の小さい試料表面はもとより微細孔等を有する
起伏の大きな試料表面についても、残留物の定性，定量
分析が可能となる。
次に電子線の加速エネルギーについて述べる。Si酸化
膜に加速エネルギーが2keVと5keVの電子線を照射して、
発生した蛍光Ｘ線（OKα線、エネルギー約0.5keV）の強
度の酸化膜厚依存性を測定した結果を第４図に示す。第
４図から明らかなように電子線の加速エネルギーが低い
方がより大きな蛍光Ｘ線強度が得られることがわかる。
蛍光Ｘ線の収量は照射電子線の加速エネルギーの関数で
あり、蛍光Ｘ線のエネルギーをＥとすると、その収量は
照射電子線の加速エネルギーが3E程度のところで最大値
をとる傾向にある（A.G.Michette;Optical systems for
soft X−rays;Prenum Press,New York,1986;p.22）。
さらに実験を重ねた結果、フォトレジストの検出に用い
るCKα線（エネルギー線0.3keV）に関しては、１〜2keV
の電子線照射により、nmオーダの厚さのフォトレジスト
残膜の検出が可能であることがわかった。また、Siから
の蛍光Ｘ線の検出には、２〜5keVの電子ビーム照射が最
適であることも判った。これらの実験から明らかなよう
に、C,O,Si等の軽元素を含む残留物の検出に際しては照
射電子線の加速エネルギーを5keV以下に制限することに
よりnmオーダの厚さのものでも検出が可能となる。
最後に、蛍光Ｘ線分析の空間分解能について説明す
る。蛍光Ｘ線分析において空間分解能を低下させる主要
因は反射電子である。この反射電子の影響を調べるた
め、Siウエハ上にSi酸化膜でパターンを形成しパターン
側壁から距離χだけ離れた位置に3keVの電子線を照射し
て、反射電子によりパターン側壁から放出される蛍光Ｘ
線（OKα線）の強度を測定した。第５図に示したよう
に、パターン側壁から距離χ＝25nmの所に電子線を照射
しても、蛍光Ｘ線（OKα線）の発生強度は小さく、反射
電子の影響は無視できることがわかった。また、レジス
トパターンに対しても照射電子線の加速エネルギーが1.
5keVにおいて上記と同様の結果が得られた。さらに詳し
い実験から、照射電子線の加速エネルギーを検出しよう
とする蛍光Ｘ線のエネルギーの10倍以内に抑えることに
より、反射電子によって生じる蛍光Ｘ線の影響をほぼ完
全に取り除くことができることがわかった。第５図から
帰結される空間分解能（10nmオーダ）は、DRAMのパター
ン最小寸法（4Mbで約１μm,4Gbで約0.1μｍ）に比べ十
分に小さい。したがって、本分析技術は今後の半導体素
子の表面分析に最適である。
以上述べたように、加速エネルギーが5keV以下の電子
線を試料表面に照射して、発生する蛍光Ｘ線を照射電子
線に対して近軸の方向から観測することにより、試料を
割ることなくして、nmオーダの厚さの極微量残留物（残
膜）を0.1μｍ以下の空間分解能でもって定性，定量分
析できることがわかった。
本発明のさらに他の特徴並びに奏する作用効果につい
ては、以下の実施例についての説明の中で順次明らかに
されよう。
〔図面の簡単な説明〕
第１図は、本発明の一実施例になる表面分析装置の概
略構成図， 第２図は、本発明におけるＸ線検出器の設置位置を説
明するための断面模式図， 第３図は、DRAMに関する各種パラメータの推移を説明
するための曲線図， 第４図、蛍光Ｘ線強度のSi酸化膜厚依存性を示す曲線
図， 第５図は、反射電子によってパタン側壁から放出され
る蛍光Ｘ線の強度を示す曲線図， 第６図は、本発明の他の一実施例になる表面分析装置
の概略構成図， 第７図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第８図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第９図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第10図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第11図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第12図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第13図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第14図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第15図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第16図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図， 第17図は、本発明のさらに他の一実施例における半導
体装置の製造工程を示す断面模式図， 第18図は、本発明のさらに他の一実施例における表面
画面の構成を示す模式図， 第19図は、本発明のさらに他の一実施例になる表面分
析装置の概略構成図，である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下に、本発明の実施例につき図面を参照して具体的
に説明する。
＜実施例１＞ 第１図に、本発明の最も基本的な一実施例を示す。第
１図において、加速された電子線１がＸ線検出器８の中
央部に設けられた開孔９を通過して試料２（例えば、半
導体ウエハ）の表面に垂直に照射されている。ここで、
電子線１のビーム径は試料２表面上における分析すべき
残留物の堆積領域の大きさ（例えば試料表面に形成され
た微細孔の直径）に比べて十分小さく選定され、電子線
１の加速エネルギーは5keV以下に制御されている。電子
線１の集束および加速は電子レンズ３および11により行
われている。なお、開孔９の直径は、0.1〜5mm程度でよ
い。
電子線１の照射により、試料２表面上の残留物から蛍
光Ｘ線５が発生する。この蛍光Ｘ線５は、電子線１と同
軸に設けられたＸ線検出器８で検出される。Ｘ線検出器
８は、Ｘ線固体検出器（SSD）やハーピコン（撮像管）
等に代表されるようなエネルギー分析機能を有する検出
器である。検出器８の電子線軸方向における設置場所に
関しては任意である。第１図に示されているように電子
レンズ３と11との中間部に設けてもよいし、電子レンズ
３の内側に設置してもよい。Ｘ線検出器８の設置に関し
て重要な点は、Ｘ線検出器８の受光面の全部もしくは一
部が、第２図に示した領域（角αが20度以下の領域）Ａ
内に収まるようにすることである。このような条件の下
で、Ｘ線検出器８で蛍光Ｘ線５のエネルギーおよび強度
を測定することにより試料表面上の残留物の定性，定量
分析ができる。
例えばSiKα線等の高いエネルギーをもつ蛍光Ｘ線６
は、数μｍ程度の厚みを有する試料物質中を透過するこ
とができる。このような高エネルギーの蛍光Ｘ線につい
ては電子線照射位置の側方に設置されたＸ線検出器４を
用いても検出が可能である。このＸ線検出器４はもやり
エネルギー分析機能を備えたＸ線固体検出器などでよ
い。さらに、Ｘ線検出器８および４からの出力信号強度
を比較することにより、試料物質中を透過することによ
る蛍光Ｘ線６の減衰率を知ることができる。この減衰率
から蛍光Ｘ線６の試料物質中での透過距離を求めること
が可能であり、さらにこの透過距離から例えば試料２表
面上に存在する微細孔の深さを知ることが可能である。
電子線１の照射により、試料２表面から二次電子７が
放出される。検出器10はこの二次電子７を検出するため
のものである。電子線１で試料２の表面上を走査しなが
ら、この二次電子７を検出することにより、試料２の表
面の二次電子像を得ることができる。この二次電子像を
観察することにより、試料表面上における分析すべき残
留物の存在位置を容易に把握でき、それに基づいて試料
表面上での分析位置の設定が容易にできる。
本実施例によれば、低エネルギー電子線１の照射によ
って試料２表面から放出される蛍光Ｘ線５を照射電子線
１の近軸方向から観測できるため、表面起伏の大きな試
料でも、試料を割ることなく、その表面残留物を高精度
で定性，定量分析することが可能である。従って、分析
後に試料（例えば半導体ウエハ）を再び製造プロセスに
戻してやることが可能となる。
＜実施例２＞ 第６図に、本発明の他の一実施例を示す。本実施例
は、Ｘ線検出器15の中央部に電子線１を通過させるため
の開孔（第１図における開孔９）を設けることができな
い場合についてのものである。本実施例では、電子線偏
向器13を用いて、検出器15のハウジング14を避けるよう
に電子線１を偏向させている。ハウジング14の側面を通
過した電子線１は、電子線偏向器12によって今度は逆方
向に偏向され元の軌道（光軸）上に戻され、試料２の表
面に垂直に照射される。電子線１の照射により試料表面
から発生した蛍光Ｘ線５は、光軸上に設けられたＸ線検
出器15によって検出され、エネルギー分析される。
Ｘ線検出器15を納めたハウジング14は図中の矢印で示
すように光軸に対して直角方向に移動可能に構成されて
いる。これにより、例えば二次電子像を用いて分析すべ
き残留物の位置を把握する場合には、ハウジング14を光
軸上から側方に退けかつ偏向器12,13による電子線１の
偏向（迂回）を行わせずに、電子線１を試料２の表面上
に走査しながら照射することによって、試料２表面の二
次電子像を観察することができる。この二次電子像の観
察によって分析位置を把握した後、ハウジング14を前進
させて検出器15を光軸上に位置させ、偏向器12,13によ
って電子線１を偏向（迂回）させて、試料２表面上の分
析位置に電子線１を照射する。このように、二次電子像
の観察による分析位置の把握時には電子線１を偏向（迂
回）させないようにすることによって、高分解能での分
析位置の把握ができる。
本実施例によれば、Ｘ線検出器の中央部に電子線の通
過孔を設けることができない場合でも、試料表面上の残
留物の分析が可能である。その他の効果は実施例１の場
合と同じである。
＜実施例３＞ 第７図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。本実
施例は、試料２表面からの蛍光Ｘ線５をＸ線検出器17に
導くのにＸ線反射鏡16を利用した例である。電子線１の
照射により試料２表面から放出された蛍光Ｘ線５は、Ｘ
線反射鏡16で反射され、電子線軸（光軸）を外れた場所
に設置されているＸ線検出器17に導かれる。Ｘ線反射鏡
16の材質は任意であるが、本実施例では、Siウエハに金
もしくは白金を蒸着してＸ線の反射面としている（金や
白金の蒸着はＸ線の反射率を高めるのに効果的であ
る）。図ではＸ線反射鏡16は平面鏡であるが、表面に曲
率を持たせた反射鏡を用いてもよい。例えば、円筒面鏡
や球面鏡、あるいはトロイダル面鏡や楕円面鏡等の非球
面鏡の使用も可能である。反射鏡16の設置位置に関して
は、必要に応じて任意に選択できるものとする。このよ
うに、Ｘ線反射鏡を用いることにより、第２図に示した
領域Ａ内の蛍光Ｘ線５を効率良く光軸外に設置されたＸ
線検出器17に導くことができる。その他に関しては、実
施例１もしくは実施例２の場合と同じである。
本実施例においても、実施例１の場合と同等の効果が
得られる。
＜実施例４＞ 第８図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。先の
実施例１〜３では、エネルギー分析機能をもったＸ線検
出器を蛍光Ｘ線の検出に用いた。しかし、実施例３（第
７図）における反射鏡16に波長分散機能を持たせること
により、エネルギー分析機能を有しないＸ線検出器を使
用することも可能である。本実施例はこのような場合の
一構成例である。
第８図において、電子線１の照射により試料２表面か
ら放出された蛍光Ｘ線５は反射鏡18によって反射されＸ
線検出器19によって検出される。反射鏡18はその表面に
Ｘ線用の多層反射膜を形成した反射鏡である。ここで、
反射鏡18は電子線１の試料表面への照射の妨げにならな
いように、電子線１の中心軸から若干（0.1〜2mm）離れ
て設置されている。電子線１の中心軸を挾むようにして
複数個の反射鏡を設置してもよい。反射鏡18はｚ軸に平
行な中心軸23の回りに回転可能である。この回転は（図
には示されていないが）パルスモータ等を用いた回転機
構により行われるものとする。
多層膜反射鏡は、異なる２種類の物質（例えばMoとS
i）を薄膜状にして基板上に交互に周期的に積み重ねて
なる反射鏡である。この積み重ねの１周期の厚みをＤと
しＸ線の反射鏡への斜入射角をθとすると、2Dsinθ＝
λなる関係式を満たすような波長λを持ったＸ線のみが
反射される。従って、周期長Ｄが既知である多層膜反射
鏡を用いてＸ線の入射角θを変化させることができれ
ば、該反射鏡に入射するＸ線の分光（エネルギー分析）
が可能になる。ここで、多層膜の周期長Ｄとしては１〜
20nmの範囲内に選定するのが適当である。
第８図に示した実施例では、上述した分光原理を採用
している。すなわち、反射鏡18をその中心軸23の回りに
回転させることにより、蛍光Ｘ線５の反射鏡18への入射
角θを変化させている。さらに、この回転に伴い検出器
19の位置を移動させることにより、反射鏡18で分光反射
された蛍光Ｘ線５を検出している。検出器19の移動は、
検出器19を載せたステージ20をガイド22に沿って移動さ
せることにより行われる。このステージ20の移動は、反
射鏡18の中心軸23から見て検出器19の中心位置と電子線
１の中心軸とがなす角をφとしたとき、φ＝２θなる関
係が常に成立するように、反射鏡18の回転に同期して例
えばパルスモータ等を用いた移動機構（図示せず）によ
り制御されている。なお、コリメータ21は、不要なＸ線
が検出器19に到達するのを防止するためのものである。
第８図に示された反射鏡18は、その表面に若干の曲率
を与えて集光作用を持たせてあるが、このような集光作
用を持たせることは必ずしも必要ではない。本実施例の
本質は、多層膜反射鏡を用いて蛍光Ｘ線を分光させるこ
とにある。反射鏡18の形状および設置位置に関しては、
必要に応じて任意に選択、変更できるものとする。
本実施例においても、実施例１の場合と同等の効果が
得られる。
＜実施例５＞ 第９図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。本実
施例もエネルギー分析機能を持たないＸ線検出器を使用
した場合の一構成例である。
本実施例では、上記した多層膜反射鏡の代りに回折格
子24を分光用光学素子として用いている。試料２表面か
ら放出された蛍光Ｘ線５は、電子線１の近軸方向に配置
された回折格子24に入射して分光され、検出器25によっ
て検出される。この検出器25は多数の検出素子を二次元
状に配列してなる二次元検出素子アレーであり、これに
より多波長のスペクトル観測を同時に行うことができ
る。このため、先の実施例４に比べて、分析に要する時
間を短くできるという利点がある。その他に関しては、
実施例４の場合と同様である。
＜実施例６＞ 第10図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。本実
施例は、電子レンズ26の内側にエネルギー分析機能を有
する同軸型のＸ線検出器29を設置した例である。電子レ
ンズ27中を通過して電子レンズ26中に入射した電子線１
は、Ｘ線検出器29を保持しているハウジング28にあけら
れた小孔28′および検出器29の中央開孔30を通過して、
試料２の表面に垂直に照射される。試料表面からの蛍光
Ｘ線５は検出器29で検出される。
本実施例では蛍光Ｘ線５の検出用に同軸型の検出器29
を用いているが、先の実施例で挙げた反射鏡18（第８
図）や回折格子24（第９図）を電子レンズ26の内側に設
置することも可能である。この場合、反射または回折さ
れた蛍光Ｘ線５が検出器19または25に到達できるよう
に、電子レンズ26の内部に蛍光Ｘ線５を通過させるため
の空間を確保する必要があることは云うまでもない。
本実施例では、検出器29を試料２の近くに設置できる
ため、その分より大きな信号強度が得られる。この結
果、分析感度が向上し、より微量の残留物の分析が可能
となる。
＜実施例７＞ 第11図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。微細
孔内の残留物を分析するためには、サブミクロンオーダ
ーの直径の微細孔内に電子線をポイントビームとして照
射しなければならない。試料が設置されている真空室
（試料室）内の真空度が悪い場合には、この電子線のポ
イントビーム照射により、照射領域に炭素原子等による
コンタミネーションが発生する場合がある。本実施例
は、このコンタミネーションの発生を防止するための一
構成例である。
本実施例においては、上記したコンタミネーションの
発生を防ぐために、試料２の表面を加熱する手段を設け
た。具体的には、光源32からの光（例えば可視光あるい
は赤外線）を集光レンズ31で集光して試料２の表面に照
射する構成を採っている。試料２表面の加熱温度は、10
0〜200℃程度とするのがよい。また、試料２の全表面を
加熱する必要はなく、電子線１の照射領域を含む数10μ
ｍφ〜1mmφ程度の限定された領域を局所的に加熱する
だけでよい。この程度の加熱は、市販の光源からの光を
レンズで集光することにより、数秒〜数十秒の加熱時間
で容易に行うことができる。
本実施例では加熱用の光の集光にレンズ31を用いた
が、他の集光用光学素子の使用も勿論可能である。例え
ば、全反射鏡を用いれば色収差なく集光できるので、微
小部の加熱に便利である。なお、本実施例において示し
た試料２表面の加熱手段は、本発明の他の全ての実施例
の装置構成に対しても付設可能であることは云うまでも
ない。
本実施例によれば、試料表面への電子線の照射中にそ
の照射領域を加熱することができるため、コンタミネー
ションの影響を低減した精度の良い残留物分析ができ
る。とくに、レジスト等の炭素原子を含んだ残留物の高
精度分析に好都合である。
＜実施例８＞ 第12図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。これ
まで述べた実施例では、実施例２の場合を除いて電子線
１の軌道はほぼ直線状であった。しかし、電子線１が試
料２表面に到達する以前にその軌道を緩やかに曲げるこ
とで、Ｘ線検出器の設置が簡単になる場合がある。本実
施例は、このような場合の一構成例である。
本実施例では、電子レンズ34,33を通過した電子線１
が試料２表面に入射する直前で、該電子線１を緩やかに
偏向させている。この偏向には、例えば図に示すように
紙面に対して垂直方向に磁場Ｂを形成すればよい（本実
施例の本質を明確に示すために、磁場の形成手段は図示
省略してある）。偏向後の電子線１は試料２の表面にほ
ぼ垂直に入射するものとする。電子線１の入射により試
料２表面から放射された蛍光Ｘ線５は、エネルギー分析
機能を備えた検出器35で検出される。蛍光Ｘ線５の分光
手段として実施例４で用いた多層膜反射鏡18や実施例５
で用いた回折格子24を使用することも可能である。
本実施例では、電子線１の偏向に磁場Ｂを用いたが磁
場以外の偏向手段を採用することもできることは勿論で
ある。本実施例の本質は、電子線１が試料２の表面に入
射する直前で電子線１を偏向することにより、検出器35
の設置条件を簡単にし、試料２に入射する電子線１と近
軸方向に放射される蛍光Ｘ線５を容易に検出できるよう
にした点にある。
本実施例によれば、電子線１を偏向させて試料２の表
面に入射させているため、検出器35の設置空間をより大
きくとることができ、検出器35の設置が容易になる。そ
の結果、使用可能なＸ線検出器の範囲も広がるため、装
置構成が容易になる。
＜実施例９＞ 第13図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。先の
実施例８では、電子線１を試料２表面の直前で偏向して
いた。しかし、この電子線１の偏向を他の部分で行って
も同等の効果が得られる。本実施例は、そのような装置
構成の一例である。
第13図では、電子レンズ36と電子レンズ３との間で電
子線１の偏向を行わせている。偏向後の電子線１は試料
２の表面に垂直に入射せしめられる。試料２表面からの
蛍光Ｘ線（偏向後の電子線軸に対して近軸方向に放射さ
れた蛍光Ｘ線）５は、試料２の真上に設けられた検出器
37によって検出される。なお、実施例８の場合と同じ
く、電子線１の偏向には磁場Ｂを用いている。その他に
関しては、実施例８の場合と同じである。
本実施例においても、実施例８の場合と同等の効果が
得られる。
＜実施例10＞ 第14図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。実施
例３（第７図）において、反射鏡16の曲率が可変であれ
ば、試料２表面からの蛍光Ｘ線５をより効率良く集光す
ることができる。本実施例は、反射鏡の曲率を可変にし
た装置構成の一例である。
第14図において、反射鏡38の材質は先の実施例３にお
ける反射鏡16のそれと同じである。ただし、本実施例の
場合には反射鏡38は全体が可撓性を持つように作られて
いる。反射鏡38の一端は支持台39に固定され、支持台39
は矢印で示す方向に移動可能な可動アーム40に取付けら
れている。反射鏡38の他端は自由端であり、その背面を
矢印方向に微小移動可能な微動アーム41を用いて押圧で
きる構造となっている。この微動アーム41を操作して反
射鏡38の自由端位置を調節することにより、反射鏡38の
曲率を任意に設定できる。反射鏡38の曲率を変化させる
と、蛍光Ｘ線５の反射方向と集光状態とが変化するた
め、それに合わせてエネルギー分析可能な検出器42の設
置位置を調節することが必要になる。この調節は検出器
43を格納しているハウジング43を矢印で示す方向に移動
させることにより行われる。その他の構成に関しては、
実施例３の場合と同じである。
本実施例によれば、反射鏡38の曲率が可変であるた
め、蛍光Ｘ線５を効率良く集光して、検出器42に入射さ
せることができる。この結果、残留物分析の分析感度が
向上する。
＜実施例11＞ 第15図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。先の
実施例１〜10で述べた分析装置に他の機能を付加するこ
とにより、分析装置としての汎用性を広げることができ
る。付加する機能としては、微細パタンの寸法測定の機
能（測長機能）や電子線の高加速化の機能が考えられ
る。本実施例はそのような多機能化を計った装置構成の
一例である。
第15図において、電子源44からの電子線１は、電子レ
ンズ系48、49により加速，集束されて、試料室46内に置
かれた試料２の表面に照射される。試料室46の内部は真
空排気系47によって高真空に排気されていることは云う
までもない。電子線１の照射により試料２表面から放出
された蛍光Ｘ線５は、電子レンズ系48と49との間の検出
器室45内に電子線１に対して同軸かつ近軸方向に設置さ
れたエネルギー分析機能を有する検出器８によって検出
される。検出器８からの検出信号は、コントローラ50で
処理された上で、制御・処理装置53に送られ、そこで分
析結果が表示される。
本実施例では、制御装置51により電子源44および電子
レンズ系48の動作条件を制御することによって電子線１
の加速エネルギーを0.1keV〜200keVの間で自由に変化さ
せることができるように構成されている。低加速エネル
ギーの場合には、これまで述べてきたように蛍光Ｘ線を
検出することにより残留物の定性・定量分析が可能であ
り、高加速エネルギー（＞50keV）の場合には、試料２
表面からの二次電子や反射電子を検出することにより試
料２表面の走査像を表示させることができる。特に、高
加速エネルギーの電子は物質内部を透過する能力が高い
ため、反射電子を検出することにより、例えば試料表面
に存在する微細孔の内部形状を観察することができる。
この二次電子や反射電子の検出には電子検出器54が用い
られる。この結果、試料表面の形状観察に加え、その形
状を構成している元素の種類等の同定も可能となる。
第15図に示された装置には、微細パターンの測長機能
も付加されている。微細パターンの寸法測定は、試料表
面上における電子線の照射位置を測定する手段と、測定
された照射位置データを基にして異なる二つの照射位置
間の距離を求める手段とを付加することによって達成さ
れる。具体的には、例えば以下に述べるようにして行わ
れる。制御装置51を用いて電子レンズ系48,49を制御す
ることにより、電子線１で試料２表面上を走査して、制
御・処理装置53の表示画面上に試料２表面の二次電子像
を映し出す。この場合の電子線１の加速エネルギーは5k
eV以下でよい。この二次電子像を観察することによっ
て、寸法測定すべき微細パターン上の２点を指定し、こ
の２点間での電子線１の偏向量もしくは制御装置52によ
って駆動制御されるステージ55の移動量から上記２点間
の距離（パターン寸法）を知ることができる。
以上述べたように、本実施例では、試料表面上の残留
物の定性・定量分析に加えて、残留物の形状観測や微細
孔の寸法測定も可能である。この結果、試料表面上の微
細パターンに関してより総合的な情報を得ることが可能
である。
＜実施例12＞ 第16図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。本実
施例は、本発明による表面分析装置を半導体などの製造
装置に接続して用いる場合の一例である。
第16図において、本発明による分析装置60にゲートバ
ルブ64を介して搬送経路63が接続されている。搬送経路
63の内部は真空排気されるか、または窒素ガスなどの制
御された雰囲気に保たれる。搬送経路63の他の２端に
は、それぞれゲートバルブ65、66を介して、微細加工装
置61,62が接続されている。本実施例では、微細加工装
置61としてレジストパターン形成装置を、微細加工装置
62としてエッチング装置を接続した。
本実施例の装置構成による半導体製造工程の一例を第
17図を用いて説明する。ここに例示する工程は、ウエハ
（シリコン基板）70上に設けられた絶縁膜72にコンタク
ト孔77を形成するための工程である。
先ず、ウエハ70上にコンタクト孔を形成すべき絶縁膜
72を堆積し、さらにその上に感光性のレジスト層71を塗
布した上で、該ウエハ70をレジストパターン形成装置61
内に導入し、レジストパターン形成を行う（同図
（ａ））。このレジストパターン形成には周知の露光，
現像装置を用いることができる。例えば、露光装置に
は、紫外線露光装置や電子線描画装置などが知られてお
り、また、現像装置には、湿式現像装置や酸素プラズマ
によるドライ現像装置などが知られている。
レジストパターン形成装置61内でパターン形成処理さ
れたウエハ70は、次いで搬送経路63を経由して本発明に
よる表面分析装置60内に導入されて検査される。これに
より、良好な開口部73と残膜75のある不良開口部74との
判別ができる。第17図は断面模式図であるが、製造プロ
セス途上のウエハは断面を切り出して観察すると云う訳
には行かない。特に深い開口内の残膜は本発明の表面分
析装置60によって初めて検出が可能となるのである。
不良開口74が在ると判定されたウエハは再度レジスト
パターン形成装置61内に戻され、残膜量に応じた追加現
像が行なわれる。この際、ウエハの搬送は真空や窒素雰
囲気の下で行われているので、搬送時にパターン表面の
変質が起らず、追加処理の制御性が向上する。ウエハを
大気中搬送すると、レジストパターン表面の酸化や湿気
の吸着が生じ追加処理が行えなくなる場合がある。
このようにして良好なレジストパターンを形成した
後、ウエハ70をエッチング装置62内に移して絶縁膜72の
ドライエッチングを行う。絶縁膜72がシリコン酸化膜で
ある場合にはフレオンガスを用いたドライエッチングで
加工する。ここで、一般に微細で深い開口のドライエッ
チングでは、エッチング速度が低下してしばしば開口不
良を生じることが知られている。
エッチング処理されたウエハ70は、再び本発明による
表面分析装置60内に搬入されて、表面の分析検査が行わ
れる。その結果、同図（ｂ）に示すようにエッチング形
成された開口77内にエッチング残膜76が在る場合には、
エッチング不良と判定される。エッチング不良と判定さ
れたウエハ70は、再度エッチング装置62内に戻され、追
加のエッチング処理が行われる。かくして、同図（ｃ）
に示すようにエッチング残膜の全くない良好な開口（コ
ンタクト孔）77が得られる。
このように、本発明による表面分析装置60によって加
工状態をモニターしながら微細開口の加工を行なうこと
によって、微細な開口（例えばコンタクト孔）を有する
半導体装置を、不良開口を生じることなく、歩留まり良
く製造することができる。なお、第16図の装置構成にお
いて、本発明による表面分析装置60と微細加工装置61,6
2とは必ずしも常に接続されている必要はなく、ゲート
バルブ65,66を介して必要な時だけ接続するようにして
もよい。また、必要に応じて、搬送経路63に設けられた
予備のゲートバルブ67を介して、その他任意所望の微細
加工装置を本発明による表面分析装置60と接続するよう
にしても良いことは云うまでもない。
＜実施例13＞ 第18図に、本発明のさらに他の一実施例を示す。本発
明の表面分析装置で半導体装置パターンに対応した多数
の孔の開口状況を判別する場合には、次に述べるような
分析結果の表示方法を用いるのが効果的である。
すなわち、本実施例では、ウエハ表面のパターンの実
像（二次電子像）80とマスクパターン像81とを一つの表
示画面上に並べて表示させる。マスクパターン像81上に
おける分析点83の座標を分析点指定部82で指定すると、
直ちにウエハ表面上における分析点83を含む対応領域の
実像80が表示画面上に表示されるように、ウエハステー
ジの動きが連動制御されている。この際ウエハステージ
の位置精度は通常は完全ではなく、ウエハ位置が指定位
置から少しずれるので、マスクパターン像81に合致する
実像（二次電子像）80が表示されるように、実像80の画
像処理に基づいてウエハ位置の補正を行なう。このよう
にしてマスクパターン像81上で分析点位置（例えば分析
すべき孔の位置）を次々と指定し、順次自動分析する。
分析結果は、主に検出された物質が何であるかによっ
て、画面上に色分けなどの手法で分類して表示する。こ
の分類表示の内訳を示す分類表示部84も同じ表示画面上
に設けておくのがよい。また、分析点の位置を示す表示
マーク83をマスクパターン像81上や実像（二次電子像）
80上に入れておくことによって、分析位置が正しいかど
うかを逐次確認できる。
第19図に、マスク情報表示画面95を有する分析装置の
一構成例を示す。本実施例の装置は分析部90と制御表示
部91とからなっている。制御表示部91においては、二次
電子検出器93からの検出信号に基づいて試料（ウエハ）
92表面の実像（二次電子像）を表示する実像表示画面94
に隣接してそれとは別の表示画面95を設けて、この表示
画面95上にマスク情報を表示させている。半導体装置の
素子パターン数は非常に膨大なものであるので、ウエハ
92の位置と連動して対応する設計パターン（マスクパタ
ーン）を次々と表示させ、このマスクパターン上で所望
の分析点を次々と指定することによって、ウエハの表面
分析を行っていくのが最も効率が良い。さらに、制御表
示部91には、ウエハ品種毎のプロセス情報を入力できる
ようにしておき、マスクパターン上で指定した位置の断
面図をマスク情報表示画面95上に表示するようにする
と、分析結果の解析がより効率的に行える。
以上、種々の実施例を挙げて説明してきたように、本
発明では、試料表面から放出された蛍光Ｘ線を観測する
ために、様々な光学素子やＸ線検出器を用いた。より効
果的に蛍光Ｘ線を検出するためには上記の光学素子や検
出器の位置を微調整する手段が必要である。これらの調
整手段は図示されていないが、必要に応じて位置調整用
微動機構を取付けることができるものとする。なお、こ
れまでに挙げた実施例の種々の組合せも本発明に含まれ
ることは云うまでもない。さらに、個々の実施例では述
べなかったが、蛍光Ｘ線の発生および検出に必要な手段
の大部分は真空中に設置されていることは云うまでもな
い。なお、大気中の粒子による蛍光Ｘ線の吸収が少ない
場合には、試料を比較的低真空下に設置することも可能
である。
以上詳述したところから明らかなように、本発明によ
れば、収束した電子線を試料表面に照射し、試料表面上
の残留物から放出される蛍光Ｘ線を電子線の近軸方向か
ら観測できる。このため、表面起伏の小さな試料はもと
より、表面起伏の大きな試料に対しても試料表面上の残
留物について高精度の定性，定量分析が可能になる。さ
らに、本発明による表面分析方法は、非破壊分析法であ
るため、分析後の試料を再び製造プロセスに戻してやる
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 勝廣 東京都八王子市南陽台２−15−11 (72)発明者 志知 広康 東京都八王子市暁町１−47−２ 日立大 和田アパートＥ404 (56)参考文献 特開 平２−168548（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−3129（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−150555（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−149685（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許615123（ＥＰ，Ｂ１) 米国特許5481109（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 23/225 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】試料表面に存在する細孔に電子線を照射
    し、該細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線を観測する表
    面分析方法において、前記電子線のエネルギーが観測す
    べき蛍光Ｘ線のエネルギーの10倍以下にする工程と、前
    記細孔の内径を2a、深さをｄとしたとき、tanα＝a/dで
    定義される角度αの範囲で観測する工程とを有すること
    を特徴とする表面分析方法。
  2. 【請求項２】試料表面に存在する細孔に電子線を照射
    し、該細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線を観測する表
    面分析方法において、前記電子線が通過する近傍に設け
    られたＸ線反射鏡によって前記蛍光Ｘ線を反射させる工
    程と、前記細孔の内径を2a、深さをｄとしたとき、tan
    α＝a/dで定義される角度αの範囲で観測する工程とを
    有することを特徴とする表面分析方法。
  3. 【請求項３】試料表面に存在する細孔に電子線を照射
    し、該細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線を観測する表
    面分析方法において、前記細孔の内径を2a、深さをｄと
    したとき、tanα＝a/dで定義される角度αを含む範囲に
    Ｘ線検出器を２次元的に配置して蛍光Ｘ線を観測する工
    程を有することを特徴とする表面分析方法。
  4. 【請求項４】前記電子線が前記細孔に入射する前に偏向
    される工程を含むことを特徴する請求項３記載の表面分
    析方法。
  5. 【請求項５】試料表面に存在する細孔に電子線を照射
    し、該細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線を観測する表
    面分析装置において、前記電子線のエネルギーを観測す
    べき蛍光Ｘ線のエネルギーの10倍以下にする手段と、前
    記細孔の内径を2a、深さをｄとしたとき、tanα＝a/dで
    定義される角度αを含む範囲に設定したＸ線検出器とを
    具備することを特徴とする表面分析装置。
  6. 【請求項６】試料表面に存在する細孔に電子線を照射
    し、前記細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線を観測する
    表面分析装置において、前記電子線が通過する近傍に設
    けられた蛍光Ｘ線を反射するＸ線反射鏡と、前記細孔の
    内径を2a、深さをｄとしたとき、tanα＝a/dで定義され
    る角度αの範囲を含む位置に配置されたＸ線検出器とを
    具備してなることを特徴とする表面分析装置。
  7. 【請求項７】試料表面に存在する細孔に電子線を照射
    し、該細孔の内部から放射される蛍光Ｘ線を観測する表
    面分析装置において、前記電子線が前記細孔に入射する
    前に偏向する偏向手段と、前記細孔の内径を2a、深さを
    ｄとしたとき、tanα＝a/dで定義される角度αを含む範
    囲に配置されたＸ線検出器とを具備してなることを特徴
    とする表面分析装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012058148A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Jeol Ltd Ｘ線検出システム

Families Citing this family (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877498A (en) * 1992-09-28 1999-03-02 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for X-ray analyses
JPH07294460A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Hitachi Ltd Ｘ線分析方法および装置
US5594246A (en) * 1994-04-11 1997-01-14 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for x-ray analyses
DE4408057B4 (de) * 1994-03-07 2008-12-24 Ifg-Institute For Scientific Instruments Gmbh Vorrichtung zur Röntgenfluoreszenzspektroskopie und deren Verwendung
US5798525A (en) * 1996-06-26 1998-08-25 International Business Machines Corporation X-ray enhanced SEM critical dimension measurement
US5900667A (en) * 1996-10-04 1999-05-04 Etec Systems, Inc. Operating a solid state particle detector within a magnetic deflection field so as to minimize eddy currents
JP2001505303A (ja) * 1996-10-16 2001-04-17 ステリス コーポレイション 医療用及び歯科用器具の清浄度及び完全性評価のためのスキャン装置
FI101504B (fi) * 1997-01-03 1998-06-30 Nordic Envicon Oy Menetelmä alkuaineiden kvantitatiiviseksi määrittämiseksi ilmansaastei den leviämisen selvittämiseksi päästölähteen ympäristössä
JPH1196958A (ja) * 1997-09-19 1999-04-09 Hitachi Ltd 分析電子顕微鏡
US5923432A (en) * 1997-12-18 1999-07-13 Steris Corporation Cleaning efficacy real time indicator
DE69940100D1 (de) * 1998-01-27 2009-01-29 Noran Instr Inc Wellenlänge-dispersives röntgenstrahlungsspektrometer mit röntgenstrahlung-kollimatoropik für erhöhter sensitivität über einen weiten energie-bereich
US6269144B1 (en) 1998-03-04 2001-07-31 William P. Dube Method and apparatus for diffraction measurement using a scanning x-ray source
US6146795A (en) * 1998-09-02 2000-11-14 Advanced Micro Devices, Inc. Method for manufacturing memory devices
US6479818B1 (en) 1998-09-17 2002-11-12 Thermo Noran Inc. Application of x-ray optics to energy dispersive spectroscopy
US6266390B1 (en) * 1998-09-21 2001-07-24 Spectramet, Llc High speed materials sorting using x-ray fluorescence
US6351516B1 (en) * 1999-12-14 2002-02-26 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. Detection of voids in semiconductor wafer processing
JP3990981B2 (ja) * 2000-12-15 2007-10-17 ケイエルエイ−テンコー コーポレイション 基板を検査するための方法及び装置
JP4738610B2 (ja) 2001-03-02 2011-08-03 株式会社トプコン 基板表面の汚染評価方法及び汚染評価装置と半導体装置の製造方法
US6995847B2 (en) 2002-05-24 2006-02-07 Honeywell International Inc. Methods and systems for substrate surface evaluation
CN1820194B (zh) * 2003-07-30 2012-06-13 应用材料以色列公司 具有多检测器的扫描电子显微镜和基于多检测器成像方法
US20060026807A1 (en) * 2003-08-07 2006-02-09 Carnevali Jeffrey D Quick release mounting apparatus
US7094616B2 (en) * 2004-03-04 2006-08-22 International Business Machines Corporation High resolution cross-sectioning of polysilicon features with a dual beam tool
GB0411401D0 (en) * 2004-05-21 2004-06-23 Tissuomics Ltd Penetrating radiation measurements
US7075073B1 (en) * 2004-05-21 2006-07-11 Kla-Tencor Technologies Corporation Angle resolved x-ray detection
JP4479354B2 (ja) * 2004-06-01 2010-06-09 Ｊｆｅスチール株式会社 亜鉛系めっき鋼板の表層酸化膜の膜厚測定方法
JP4695857B2 (ja) * 2004-08-25 2011-06-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体検査方法および半導体検査装置
US7804934B2 (en) 2004-12-22 2010-09-28 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Accurate measurement of layer dimensions using XRF
US7110491B2 (en) * 2004-12-22 2006-09-19 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. Measurement of critical dimensions using X-ray diffraction in reflection mode
US7115866B1 (en) * 2005-04-28 2006-10-03 Kla-Tencor Technologies, Inc. Site stepping for electron beam micro analysis
CN101133300B (zh) * 2005-09-26 2010-09-08 杰富意钢铁株式会社 镀锌类钢板的表层氧化膜的膜厚测定方法
KR101374308B1 (ko) * 2005-12-23 2014-03-14 조르단 밸리 세미컨덕터즈 리미티드 Ｘｒｆ를 사용한 층 치수의 정밀 측정법
US7519153B1 (en) * 2006-03-24 2009-04-14 Kla-Tencor Technologies Corporation X-ray metrology with diffractors
US7481579B2 (en) * 2006-03-27 2009-01-27 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. Overlay metrology using X-rays
US20070274447A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-29 Isaac Mazor Automated selection of X-ray reflectometry measurement locations
US7535989B2 (en) * 2006-10-17 2009-05-19 Innov-X Systems, Inc. XRF system with novel sample bottle
US8064570B2 (en) * 2006-12-20 2011-11-22 Innov-X-Systems, Inc. Hand-held XRF analyzer
IL180482A0 (en) * 2007-01-01 2007-06-03 Jordan Valley Semiconductors Inspection of small features using x - ray fluorescence
EP1978354A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-08 Panalytical B.V. Wavelength dispersive X-ray Fluorescence Apparatus with energy dispersive detector in the form of a silicon drift detector to improve background supression
US8053279B2 (en) * 2007-06-19 2011-11-08 Micron Technology, Inc. Methods and systems for imaging and cutting semiconductor wafers and other semiconductor workpieces
US7680243B2 (en) * 2007-09-06 2010-03-16 Jordan Valley Semiconductors Ltd. X-ray measurement of properties of nano-particles
US20090086899A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Repositioning X-ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US8041005B2 (en) * 2007-09-28 2011-10-18 The Invention Science Fund I, Llc X-ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US7653173B2 (en) * 2007-09-28 2010-01-26 Searete Llc Combining X-ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US7825376B2 (en) * 2007-09-28 2010-11-02 The Invention Science Fund I Scintillator aspects for X-ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US7738627B2 (en) * 2007-09-28 2010-06-15 The Invention Science Fund I, Llc Geometric X-ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US7702066B2 (en) * 2007-09-28 2010-04-20 Searete Llc Portable aspects for x-ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US8000438B2 (en) * 2007-09-28 2011-08-16 The Invention Science Fund I, Llc Tool based X-ray fluorescence visualizing, imaging, or information providing
US7660385B2 (en) * 2007-09-28 2010-02-09 Searete Llc Time of flight aspects for X-Ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US20090086903A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Searete LLC, a limited liability corporation of Selective elemental color providing for X-ray fluorescence visualization, imaging, or information providing
US7773722B2 (en) * 2007-09-28 2010-08-10 The Invention Science Fund I, Llc Personal transportable X-ray fluorescence visualizing, imaging, or information providing
US7664224B2 (en) * 2007-09-28 2010-02-16 Searete Llc X-ray fluorescence visualizing, imaging, or information providing of chemicals, compounds, or biological materials
US7724867B2 (en) * 2007-09-28 2010-05-25 Invention Science Fund I, Llc Proximity-based X-Ray fluorescence visualizer, imager, or information provider
US20100017020A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Bradley Hubbard-Nelson Sorting system
AU2010248074B2 (en) * 2009-05-15 2014-11-06 Fei Company Electron microscope with integrated detector(s)
US8243878B2 (en) * 2010-01-07 2012-08-14 Jordan Valley Semiconductors Ltd. High-resolution X-ray diffraction measurement with enhanced sensitivity
US8687766B2 (en) 2010-07-13 2014-04-01 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Enhancing accuracy of fast high-resolution X-ray diffractometry
US8437450B2 (en) 2010-12-02 2013-05-07 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Fast measurement of X-ray diffraction from tilted layers
CZ2011154A3 (cs) * 2011-03-23 2012-06-06 Tescan A.S. Zpusob analýzy materiálu fokusovaným elektronovým svazkem s využitím charakteristického rentgenového zárení a zpetne odražených elektronu a zarízení k jeho provádení
JP2013002910A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 Toshiba Corp パターン検査方法およびパターン検査装置
DE102011080341A1 (de) 2011-08-03 2013-02-07 Carl Zeiss Nts Gmbh Verfahren und Teilchenstrahlgerät zur Erzeugung eines Bildes eines Objekts
US8781070B2 (en) 2011-08-11 2014-07-15 Jordan Valley Semiconductors Ltd. Detection of wafer-edge defects
CN102323282A (zh) * 2011-08-23 2012-01-18 上海华碧检测技术有限公司 一种汽车电子中接触端子的失效分析方法
CN102393401A (zh) * 2011-08-25 2012-03-28 上海华碧检测技术有限公司 一种空气污染颗粒物中重金属元素含量的检测方法
US9390984B2 (en) 2011-10-11 2016-07-12 Bruker Jv Israel Ltd. X-ray inspection of bumps on a semiconductor substrate
JP5909431B2 (ja) * 2012-09-27 2016-04-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
US9389192B2 (en) 2013-03-24 2016-07-12 Bruker Jv Israel Ltd. Estimation of XRF intensity from an array of micro-bumps
GB201317026D0 (en) 2013-09-25 2013-11-06 Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd X-ray analysis in air
US9632043B2 (en) 2014-05-13 2017-04-25 Bruker Jv Israel Ltd. Method for accurately determining the thickness and/or elemental composition of small features on thin-substrates using micro-XRF
US9726624B2 (en) 2014-06-18 2017-08-08 Bruker Jv Israel Ltd. Using multiple sources/detectors for high-throughput X-ray topography measurement
US9606073B2 (en) 2014-06-22 2017-03-28 Bruker Jv Israel Ltd. X-ray scatterometry apparatus
US9829448B2 (en) 2014-10-30 2017-11-28 Bruker Jv Israel Ltd. Measurement of small features using XRF
JP2016098468A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 特種東海製紙株式会社 ガラス板合紙用木材パルプ及びガラス板用合紙
US10215553B2 (en) 2015-03-12 2019-02-26 Apple Inc. Thin PSD for laser-scanning systems
US9829445B2 (en) 2015-12-03 2017-11-28 Apple Inc. Testing diffraction or diffusion of a light beam
JP6999268B2 (ja) 2016-01-11 2022-01-18 ブルカー テクノロジーズ リミテッド Ｘ線スキャタロメトリーのための方法および装置
US9972474B2 (en) 2016-07-31 2018-05-15 Fei Company Electron microscope with multiple types of integrated x-ray detectors arranged in an array
US10816487B2 (en) 2018-04-12 2020-10-27 Bruker Technologies Ltd. Image contrast in X-ray topography imaging for defect inspection
JP2019191168A (ja) 2018-04-23 2019-10-31 ブルカー ジェイヴィ イスラエル リミテッドＢｒｕｋｅｒ Ｊｖ Ｉｓｒａｅｌ Ｌｔｄ． 小角ｘ線散乱測定用のｘ線源光学系
US11181490B2 (en) 2018-07-05 2021-11-23 Bruker Technologies Ltd. Small-angle x-ray scatterometry
RU2707980C1 (ru) * 2019-05-16 2019-12-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Способ формирования изображения поверхности объекта
US11781999B2 (en) 2021-09-05 2023-10-10 Bruker Technologies Ltd. Spot-size control in reflection-based and scatterometry-based X-ray metrology systems

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS553129A (en) * 1978-06-21 1980-01-10 Jeol Ltd X-ray analyzer for scanning electron microscope or the like
JPS61132847A (ja) * 1984-11-30 1986-06-20 Sumitomo Metal Ind Ltd ２層メツキ被膜の螢光ｘ線分析方法及び装置
JPS63243855A (ja) * 1987-03-31 1988-10-11 Shimadzu Corp 荷電粒子分析装置
JPH0552779A (ja) * 1991-08-26 1993-03-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 走査型電子顕微鏡像の観察方法
JPH05190633A (ja) * 1992-01-17 1993-07-30 Hitachi Ltd 固体表面元素分析装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012058148A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Jeol Ltd Ｘ線検出システム

Also Published As

Publication number Publication date
DE69325157D1 (de) 1999-07-08
EP0615123A1 (en) 1994-09-14
DE69325157T2 (de) 2000-01-20
WO1994008232A1 (en) 1994-04-14
EP0615123B1 (en) 1999-06-02
EP0615123A4 (en) 1995-04-19
US5481109A (en) 1996-01-02

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