JPH01201135A - 赤外線散乱トモグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば半導体ウニ八等の試料内に介在する結
晶欠陥を細く絞った赤外線レーザビームで観察する装置
に関する。

〈従来の技術〉 一般に、赤外線レーザビームを用いて試料内の結晶欠陥
を観察する装置は、例えば第５図に示すように、コンデ
ンサレンズ１０によって細く絞られた赤外線レーザビー
ムＩＲを試料Ｔの側面方向から試料Ｔ内に照射し、試料
Ｔ内に介在する微小析出物等の散乱体によって散乱する
光を、試料Ｔの上方に設けられた赤外ビジコン３の受光
面に赤外線顕微鏡４を用いて結像し、赤外ビジコン３が
出力する信号をフレームメモリ１１内に採り込んで記憶
し、さらに画像処理装置１２に蓄積する。そして、観察
終了後に画像処理を行い、その内容をフレームメモリ１
１を介して画像表示装置ＣＲＴ１３に出力することによ
って、ＣＲＴｌ　３に散乱光の像を表示するよう構成さ
れている。（守矢−男：「レーザトモグラフィによる結
晶欠陥の観察」応用物理５５　（１９８６）　５４２） 〈発明が解決しようとする課題〉 一般に、試料内に介在する微小析出物等の散乱体による
散乱光は、その散乱体の大きさに対して特徴的な角度分
布、すなわち強度分布を示すことが知られている（Ｍａ
ｘ　Ｂｏｒｎ　ａｎｄ　Ｅｍｉｌ　Ｗｏｌｆ　：　Ｐｒ
１ｎｃｉｐｌｅｓｏｆ　０ｐｔｉｃｓ、　８１３．５）
。しかも、散乱体が球状ではなく、直方体や針状等、複
雑な形状を有している場合、その散乱光は散乱体の形状
を反映した方位依存性のある強度分布を示すと考えられ
、従っである一つの散乱体に注目して、その散乱光の強
度分布を観察すれば、注目した散乱体の形状についての
情報を得ることができる。

ところが、従来の装置では、赤外線顕微鏡４の視野内の
散乱体により生じる散乱光すべてを捕らえてしまうので
、一つの散乱体からの散乱光だけを観察するのは困難で
あった。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
って、その構成を実施例に対応する第１図を参照しつつ
説明すると、本発明は、所定の大きさを貫通孔（ピンホ
ール）５ａが穿たれ、赤外線顕微鏡４の結像面Ｆに沿っ
て設置し得る遮蔽板（マスク）５と、赤外線顕微鏡４に
よる試料Ｔ中の任意の散乱体からの散乱像の中心と貫通
孔５ａの中心とを一致させるための位置決め手段（移動
マスク支持台）６を備え、試料Ｔ中の任意の散乱体から
の散乱光を貫通孔５ａを介して光検出手段（赤外ビジコ
ン）３に導き得るよう構成したことを特徴としている。

〈作用〉 例えば、あらかじめ従来の方法によって試料Ｔ全体の散
乱像を採取しておき、その画像に基づいて任意の一つの
散乱像の中心近傍に貫通孔５ａの中心が一致するよう遮
蔽板５を結像面Ｆ上に沿って設置することにより、一つ
の散乱体からの散乱光は貫通孔５ａを通過して進行する
が、他の散乱体からの散乱光はとんどは、光検出手段３
の前段でその進行を遮蔽板５によって遮られることにな
る。従って、貫通孔５ａを通過した後の散乱光を光検出
手段３で受光すれば、一つの散乱体からの散乱光の強度
分布を知ることができる。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

サンプルステージ１の鉛直方向上方には、赤外線顕微鏡
４および移動ビジコン支持台７によって支持される赤外
ビジコン３が順次配設されており、例えば半導体ウニｌ
”１等の試料Ｔはサンプルステー７１上に載せられる。

ビジコン支持台７は７、セ気的な駆動信号または下動操
作により、赤外ごシコン３を赤外線顕微鏡４の光１１１
Ａに沿っ（′上下に移動させることができる。

試料Ｔの側方にはＹＡＧレーザ装置８が配設されており
、その発振赤外線レーザビームＩＲは、プリズム９によ
って反射され、赤外線用のコンデンサレンズ１０を通過
して試料Ｔ内に入射するよう構成されている。これらの
ＹＡＧレーザ装置８、プリズム９、およびコンデンサレ
ンズ１０からなるレーザビーム系２０は移動レーザビー
ム支持台２１によって支持されている。

移動レーザビーム系支持台２１は、あらかじめ設定した
走査信号、またはドライバ６ａからの駆動信号に基づい
て、レーザビーム系２０をＹ□力方向平行移動させ、赤
外線レーザビームＩＲの水平面（Ｘｉ　　Ｙｔ面）にお
けるＹＴ力方向の走査、または赤外線レーザビームＩＲ
の試料ＴへのＹＴ力方向おける入射位置の変更を行なう
よう構成されている。

赤外ビジコン３は、公知のものであって、試料Ｔからの
散乱光を赤外線顕微鏡４を介して受光することによって
、その光量に応じた信号を出力するよう構成されており
、その出力信号は、フレームメモリ１１内に採り込まれ
て記憶され、さらに画像処理装置１２内に蓄積される。

画像処理装置１２は、一つの観察が終了した後、蓄積し
たデータの積算を行い、さらにその積算後のデータ暗電
流分を差し引く等の画像処理を行い処理後の画像信号を
画像合成回路１４に出力するよう構成されている。

画像合成回路１４は、画像処理装置１２からの画像信号
と指標表示信号供給回路１５が出力する指標表示信号と
を合成する機能を有しており、その合成後の信号はフレ
ームメモリ１１を介してＣＲＴｌ３に供給される。なお
、指標表示信号が供給されないときには、画像処理装置
１２からの画像信号だけがＣＲＴｌ３に供給される。

指標表示信号供給回路１５は、先にキーボード１６から
供給される表示指令信号に基づいて、ＣＲＴｌ３の画面
上の後述する起点に指標を表示するための信号を出力す
る機能を有しており、さらに、その指標は、次にキーボ
ード１日から構成される装置指令信号に基づいて移動す
るよう構成されている。すなわち、先のキーボード１６
の操作により指示指令信号を供給することによって、第
２図のＣＲＴｌ　３の画面の表示例に示すように、指標
Ｍを、その先端部が基点Ｐに合うように表示することが
でき、そして、次のキーボード１６の操作により位置指
令信号を供給することによって、指標ＭをＸ、およびＹ
ｃ力方向移動させて、目標とする位置に表示することが
できる。ここで、ＣＲＴｌ３の図面上の基点Ｐは、装置
側において、赤外ビジコン３の受光面３ａを赤外線顕微
鏡４の結像面Ｆに合わせたときに、その受光面３ａと赤
外線顕微鏡４の光軸Ａとが交わる点に一致するように設
定された点である。また、ＣＲＴの画面上のＸ、および
Ｙ、方向と装置側の結像面Ｆに沿うＸＦおよびＹＦ力方
向は互いに対応している。

さて、赤外ビジコン３の前段には、赤外顕微鏡４の結像
面Ｆに沿って一つのピンホール５ａが穿れたマスク５が
設けられている。マスク５は移動マスク支持台６によっ
て支持されている。

移動マスク支持台６は、位置側ｊ■回路１７からの位置
制御信号に基づいてドライバ６ａが出力する駆動信号に
従って、マスク５つまりピンホール５ａを結像面Ｆに沿
ってＸＦおよびＹＦ力方向移動させるよう構成されてい
る。

位置制御回路１７は、キーボード１６から指標表示信号
供給回路１５に供給される位置指令信号と同じ信号に基
づいて、指標ＭがＸＣおよびＹｃ力方向移動する距離に
相当する装置側の結像面Ｆ上におけるＸＦおよびＹ、方
向の距離、および試料ＴのＸ　Ｔ　−Ｙ　を面上におけ
るＹア方向の距離を算出し、その各演算結果に基づく位
置制御信号それぞれをドライバ６ａに出力するよう構成
されている。

すなわち、キーボード１６の操作により指標ＭのＣＲＴ
ｌ３の画面上の表示位置をＸＣおよびＹ。

方向に移動させたときには、ピンホール５ａが、指標Ｍ
の移動距離に相当した結像面Ｆにおける距離だけ、ＸＦ
およびＹＦ力方向指標Ｍが移動する向きと同じ向きに移
動し、また、赤外線レーザビームＩＲの試料ＴへのＹＴ
力方向おける入射位置が、指標ＭのＹ、方向への移動距
離に相当した試料ＴのＸｉ　　Ｙｔ画面上おける距離だ
け、指標Ｍが移動する向きと同じ向きに変更されること
になる。

次に観察手順を説明する。

まず、マスク５のピンホール５ａの中心を赤外線顕微鏡
４の光軸Ａに合わせ、この位置からマスク５をＸＦ方向
に移動させて、赤外ビジコン３が上下移動するのに支障
のない位置に待機させてお次に、赤外ビジコン３を降下
させてその受光面３ａを赤外線顕微鏡４の結像面Ｆに合
わせる。この状態で、赤外線レーザビームＩＲを試料Ｔ
の全域に亘って走査することによって得られた散乱像を
ＣＲＴｌ３に表示する。この観察終了後、赤外ビジコン
３を上方に、マスク５が移動するのに支障のない位置ま
で逃しておく。

次に待機させておいたマスク５を先に移動させた向きと
逆向きに同じ距離だけ移動させてピンホール５ａの中心
を光軸Ａに再び合わせておく。さらに、レーザビーム系
２０を手動操作等によりＹＴ力方向平行移動させて、赤
外線レーザビームＩＲの中心を赤外線顕微鏡４の光軸Ａ
に合わせておく。

そして、キーボード１６を操作して、第２図に示すよう
に、ＣＲＴｌ３の画面上の基点Ｐに指標Ｍを表示する。

次いで、キーボード１６を操作して指標Ｍを移動させて
、その先端を注目したい散乱像Ｓの中心近傍に合わせる
。この操作により、マスク５のピンホール５ａも移動し
、その中心は先の観￥−乙７おいて結像面Ｆ上で結像し
ていた散乱像のうちＣＲＴｌ３の画面上で注目した散乱
像の中心近傍に合うことになり、また、レーザビーム系
２０もＹ１方向に移動し、その発振レーザビームＩＲの
中心は、ＣＲＴ　１３の画面上で注目した散乱像を結ぶ
散乱光を生じる散乱体の中心近傍に合うことになる。こ
の状態で試料Ｔ中に赤外線レーザビームＩＲを照射すれ
ば、試料Ｔ中の散乱体により生じる散乱光のうち、上記
の注目した散乱像を結像する散乱光だけが、マスク５の
ピンホール５ａを通過することになり、このピンホール
５ａを通過した後の散乱光を、赤外ビジコン３を移動さ
せてその受光面３ａで受光することによって、その散乱
光の強度分布画像がＣＲＴｌ３の画面上に表示されるこ
とになる。なお、ピンホール５ａを通過する散乱光の中
には、赤外線顕微鏡４の光軸Ａ方向における他の散乱体
による散乱光が迷光として混じる虞れもあるが、この迷
光となる散乱光は結像面Ｆ上でピントが合っておらず、
この光量は無視し得る程小さいので、得られた強度分布
像に悪影響が及ぶことはない。

なお、以上の実施例では、ピンホール５ａを通過した散
乱光を、直接赤外ビジコン３で受光するよう構成してい
るが、本発明は、これに限られることなく、第３図に示
すように、ピンホール５ａを通過した散乱光を赤外線用
の凹レンズ３１を介して赤外ビジコン３で受光するよう
構成してもよく、この場合、赤外ビジコン３の移動量を
少なくすることができる。

また、以上の実施例では、試料Ｔ全体の散乱像の観察お
よび注目した散乱像の強度分布の観察を同じ赤外ビジコ
ン３を用いて行っているが、本発明は、これに限られる
ことなく、第４図に示すように、赤外ビジコン３の受光
面３ａを赤外線顕微鏡４の結像面Ｆに合わせておき、赤
外線顕微鏡４を経た散乱光の光束をビームスプリッタ４
１を用いて二方向に分け、ビームスプリンタ４１により
反射される散乱光の結像面Ｆ４上に沿って先の実施例と
同様なマスク５を設け、マスク５のピンホール５ａを通
過する散乱光を赤外ディテクタ４２で受光するよう構成
してもよく、この場合、赤外ビジコン３の移動機構を省
くことができる。

さらに、以上の実施例では、試料Ｔ全体の観察終了後、
注目したい一つの散乱像の中心近傍にピンホール５ａの
中心を合わせ、さらに、その散乱光を生じる散乱体に赤
外線レーザビームＩＲの中心を合わせるよう構成してい
るが、試料Ｔの全体の観察終了後、ピンホール５ａおよ
び赤外線レーザビームＩＲの中心を赤外線顕微鏡４の光
軸Ａに合わせて固定しておき、試料Ｔを水平面（Ｘ、−
７１面）に沿って平行移動させて、注目したい散乱体の
中心近傍を赤外線顕微鏡４の光軸Ａに合わせるよう構成
してもよい。

さらにまた、以上の実施例では、画像処理装置１２、画
像合成回路１４、指標表示信号供給回路１５、およびピ
ンホール位置制御回路１８を個別に設けているが、本発
明は、これに限られることなく、これらの各機能を一つ
のマイクロコンピュータ等内にソフトウェアとして組み
込んでもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、光検出手段の前
段に貫通孔が穿たれてなる遮蔽板を設け、この遮蔽板に
より注目したい散乱体からの散乱光だけを光検出手段で
受光するよう構成したから、注目した散乱体からの散乱
光の強度分布画像を得ることができ、その分布画像の方
位依存性を検討することにより、注目した散乱体の形状
を知ることができる。

なお、試料中には、赤外線顕微鏡の解像力の限界よりも
小さな例えば０．１μｍ程度の微小析出物散乱体が線状
または面状等に分布しており、従来の装置では、その個
々の形状だけでなく、分布状態も知ることが不可能であ
ったが、本発明によれば、少なくとも分布状態の方位を
知ることが可能で、例えばこの種の観察をさらに微細に
推し進めて行く上に当り、寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の構成を示すブロック図、 第２図はＣＲＴｌ　３の画面の表示例を示す図、第３図
および第４図は、本発明の他の実施例を説明するための
図、 第５図は赤外線散乱トモグラフィ装置の従来例を示すブ
ロック図である。 ３・・・・赤外ビジコン ４・・・・赤外線顕微鏡 ５・・・・マスク ５ａ・・・ピンホール ６・・・・位移マスク支持台 Ｆ・・・・結像面 Ｔ・・・・試料 特許出願人　　　　株式会社島津製作所代　理　人　　
　　弁理士　西１）新 第２図　Ｙ。 第３図　　　　第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料内に赤外線レーザビームを照射し、その試料内に介
   在する散乱体によって生じる散乱光を赤外線顕微鏡を介
   して光検出手段で受光し、その散乱像を観察する装置に
   おいて、所定の大きさの貫通孔が穿たれ、上記赤外線顕
   微鏡の結像面に沿って設置し得る遮蔽板と、上記赤外線
   顕微鏡による試料中の任意の散乱体からの散乱像の中心
   と上記貫通孔の中心とを一致させるための位置決め手段
   を備え、試料中の任意の散乱体からの散乱光を上記貫通
   孔を介して上記光検出手段に導き得るよう構成したこと
   を特徴とする、赤外線散乱トモグラフィ装置。