JPH03277932A - 応力測定法 - Google Patents
応力測定法Info
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- JPH03277932A JPH03277932A JP7691090A JP7691090A JPH03277932A JP H03277932 A JPH03277932 A JP H03277932A JP 7691090 A JP7691090 A JP 7691090A JP 7691090 A JP7691090 A JP 7691090A JP H03277932 A JPH03277932 A JP H03277932A
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
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。
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〕
本発明は微小部の応力測定装置及び応力測定方法に係り
、特に、被測定試料がＬＳＩ素子の様に微小で段差があ
り、その応力測定が困難な場合に好適な応力測定方法に
関する。
、特に、被測定試料がＬＳＩ素子の様に微小で段差があ
り、その応力測定が困難な場合に好適な応力測定方法に
関する。
従来、ラマン分光法による応力測定方法及び装置につい
ては、リソラド ステート エレクトロニクス、第２３
巻（１９８０）第３１頁から第３３頁（Ｓｏｌｉｄ−５
ｔａｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏｊｌ １２
３ 。
ては、リソラド ステート エレクトロニクス、第２３
巻（１９８０）第３１頁から第３３頁（Ｓｏｌｉｄ−５
ｔａｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏｊｌ １２
３ 。
（１９８０）ｐｐ３１−３３）、及び、日経マイクロデ
バイス、１９８７年１２月号、第１７３頁〜第１７８頁
において論じられている。
バイス、１９８７年１２月号、第１７３頁〜第１７８頁
において論じられている。
被測定試料にレーザ等の強い単色光を照射すると、試料
の原子９分子の格子振動に起因してラマン散乱光が発生
する。この散乱光の入射光からの振動数変化量に対する
ラマン散乱光強度を測定したものをマランスペクトルと
いう。このピークの振動数位置から定性分析、散乱光強
度から定量分析が行える。また、応力が負荷されるとラ
マンスペクトルのピークの振動数位置がシフトし、この
シフト量、および、シフト方向を検出することにより、
応力値が求められる。
の原子９分子の格子振動に起因してラマン散乱光が発生
する。この散乱光の入射光からの振動数変化量に対する
ラマン散乱光強度を測定したものをマランスペクトルと
いう。このピークの振動数位置から定性分析、散乱光強
度から定量分析が行える。また、応力が負荷されるとラ
マンスペクトルのピークの振動数位置がシフトし、この
シフト量、および、シフト方向を検出することにより、
応力値が求められる。
半導体等の微小部の応力を測定する場合は、光源をレン
ズ等で小さく絞って集光した後に試料に照射し、測定さ
れたラマンスペクトルからその微小部分の応力を求める
ことになる。さらに、被測定試料の表面の二次元的な応
力分布は、光源、あるいは、試料台を走査してラマンス
ペクトルをそのつど測定することによって応力を求め、
この各点での応力値を内挿することによって求められる
。
ズ等で小さく絞って集光した後に試料に照射し、測定さ
れたラマンスペクトルからその微小部分の応力を求める
ことになる。さらに、被測定試料の表面の二次元的な応
力分布は、光源、あるいは、試料台を走査してラマンス
ペクトルをそのつど測定することによって応力を求め、
この各点での応力値を内挿することによって求められる
。
しかし１段差のある被測定試料の二次元的な応力分布を
測定する場合には、段差の部分で集光レンズから試料ま
での距離が変わり、焦点が試料表面に合わなくなり、ス
ポット径が変化したり、光の強度が変化することになる
ので測定精度が悪くなる欠点があった。
測定する場合には、段差の部分で集光レンズから試料ま
での距離が変わり、焦点が試料表面に合わなくなり、ス
ポット径が変化したり、光の強度が変化することになる
ので測定精度が悪くなる欠点があった。
また、これまでの計測方法では試料表面から光源の浸透
する深さまでの応力情報が得られるだけであり、三次元
的な応力分布は測定できなかった。
する深さまでの応力情報が得られるだけであり、三次元
的な応力分布は測定できなかった。
本発明の目的は、段差の存在する被測定試料の応力分布
をより高精度に求めることのできる応力測定方法を提供
することにある。
をより高精度に求めることのできる応力測定方法を提供
することにある。
上記目的は、ラマン分光法を用いた、表面を走査して行
う応力分布測定法において被測定試料からの反射光を受
光し、これを用いて焦点が合うように試料台もしくはレ
ンズを適当に移動させるよう制御することにより達成で
きる。
う応力分布測定法において被測定試料からの反射光を受
光し、これを用いて焦点が合うように試料台もしくはレ
ンズを適当に移動させるよう制御することにより達成で
きる。
第２図に示した様に、試料からの反射光は焦点が合って
いる場合にはレンズにより再度集光され焦点面が受光器
の前段に置かれたピンホールの位置となるので強い反射
光が受光器で検出できる。
いる場合にはレンズにより再度集光され焦点面が受光器
の前段に置かれたピンホールの位置となるので強い反射
光が受光器で検出できる。
しかし、焦点が合っていない場合にはレンズを通過した
反射光の焦点面はピンホールの位置から外れるので受光
器で検出できる光量は少なくなる。
反射光の焦点面はピンホールの位置から外れるので受光
器で検出できる光量は少なくなる。
よって、受光器の光量が最大となる様にレンズあるいは
試料台の位置を制御することにより、常に試料表面が焦
点面と一致し、試料表面を走査してラマンスペクトルを
得る場合にその凹凸にかかわらず、試料表面に照射され
るレーザのスポット径や強度を一定とすることができる
。これにより応力測定領域が常に一定に保てるので測定
誤差を減らすことができる。また、さらに、受光器の光
量が最大の場合のみにかかわらず、光量を一定に保つよ
うに制御することによってスポット径を一定に保つこと
は可能である。
試料台の位置を制御することにより、常に試料表面が焦
点面と一致し、試料表面を走査してラマンスペクトルを
得る場合にその凹凸にかかわらず、試料表面に照射され
るレーザのスポット径や強度を一定とすることができる
。これにより応力測定領域が常に一定に保てるので測定
誤差を減らすことができる。また、さらに、受光器の光
量が最大の場合のみにかかわらず、光量を一定に保つよ
うに制御することによってスポット径を一定に保つこと
は可能である。
また、照射するレーザは、その波長により試料への浸透
深さが変化するので、波長の異なるレーザを複数用いて
ラマン分光法による応力測定を行えば、それぞれ、異な
った深さまでの応力情報が得られることになる。これら
を比較することによって応力の深さ方向の分布を知るこ
とができる。
深さが変化するので、波長の異なるレーザを複数用いて
ラマン分光法による応力測定を行えば、それぞれ、異な
った深さまでの応力情報が得られることになる。これら
を比較することによって応力の深さ方向の分布を知るこ
とができる。
また、表面に段差のある試験片において、ラマン分光法
による応力測定を表面を走査して平面内での応力分布を
求め、がっ、使用するレーザの波長を変化させて深さ方
向の応力分布が求められる様にする。さらに、第２図に
示す様な焦点合せ機構を設けて、その試料台と対物レン
ズ間の距離の走査中の移動量を読み取ることにより１表
面の三次元形状が求められこれにより、空間における座
標値とその点での応力値が対応させられるようになる。
による応力測定を表面を走査して平面内での応力分布を
求め、がっ、使用するレーザの波長を変化させて深さ方
向の応力分布が求められる様にする。さらに、第２図に
示す様な焦点合せ機構を設けて、その試料台と対物レン
ズ間の距離の走査中の移動量を読み取ることにより１表
面の三次元形状が求められこれにより、空間における座
標値とその点での応力値が対応させられるようになる。
これらの三つのデータ（平面内応力分布。
深さ方向応力分布２表面の三次元形状）を得ることがで
き、これにより三次元の応力分布を求めることができる
。
き、これにより三次元の応力分布を求めることができる
。
以下１本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に示す実施例は、試料表面に段差が存在する場合
にも高精度に応力測定が可能であり、さらに三次元の応
力分布が測定できるように考案した装置の模式図である
。それぞれ波長の異なるレーザ光源１ ａ、１ ｂ、１
ｃがら出たレーザ光線２ａ。
にも高精度に応力測定が可能であり、さらに三次元の応
力分布が測定できるように考案した装置の模式図である
。それぞれ波長の異なるレーザ光源１ ａ、１ ｂ、１
ｃがら出たレーザ光線２ａ。
２ｂ、２ｃは凹レンズ、凸レンズを通りシャッタ５に導
かれる。シャッタ５は波長の異なるレーザ光線２ａ、２
ｂ、２ｃのうち、一つを選択して試料に照射する役割を
持ち１時分割して選択するレーザ光線を切替えることが
できる。シャッタ時分割制御器１９により制御されたシ
ャッタ５により選択された一つのレーザ光線はダイクロ
イックミラー６により導かれ、対物レンズ１５により絞
られた後に試料１３に照射される。試料１３の表面で反
射した光は対物レンズ１５を通り、ハーフミラ−７、ビ
ームスプリッタ１６で反射され凸レンズ１８で絞られピ
ンホール板８に到達する。
かれる。シャッタ５は波長の異なるレーザ光線２ａ、２
ｂ、２ｃのうち、一つを選択して試料に照射する役割を
持ち１時分割して選択するレーザ光線を切替えることが
できる。シャッタ時分割制御器１９により制御されたシ
ャッタ５により選択された一つのレーザ光線はダイクロ
イックミラー６により導かれ、対物レンズ１５により絞
られた後に試料１３に照射される。試料１３の表面で反
射した光は対物レンズ１５を通り、ハーフミラ−７、ビ
ームスプリッタ１６で反射され凸レンズ１８で絞られピ
ンホール板８に到達する。
対物レンズ１５により絞られたレーザ光が試料１３の表
面に焦点を結んでいる場合は、試料表面からの反射光は
ピンホール板８のピンボールの位置に焦点を結ぶことが
でき、光は受光器９に導入される。しかし、試料１３の
表面にレーザ光が焦点を結ばない場合は、試料表面から
の反射光もピンホール板８の位置には焦点は結ばず、ピ
ンホールを通り受光器に達する光は少なくなる。この場
合は微動ステージ１４を対物レンズ１５に対して移動さ
せて受光器９に入射する光量が最大となる様にビームス
ポット径制御器１２で制御する。この際に焦点合せのた
めに対物レンズ１５を制御して移動させ焦点合せを行っ
てもよい。また、ビームスポット径制御器１２から微動
ステージ、もしくは、対物レンズ１５で移動量（Ｚ）を
コンピュータ１１に取込む。さらに、その時の微動ステ
ージ１４の平面走査時の平面内位置座標（ｘ、ｙ）をコ
ンピュータ１１に読込むことにより、ラマンスペクトル
測定点の試料中の座標値がコンピュータで認識できる。
面に焦点を結んでいる場合は、試料表面からの反射光は
ピンホール板８のピンボールの位置に焦点を結ぶことが
でき、光は受光器９に導入される。しかし、試料１３の
表面にレーザ光が焦点を結ばない場合は、試料表面から
の反射光もピンホール板８の位置には焦点は結ばず、ピ
ンホールを通り受光器に達する光は少なくなる。この場
合は微動ステージ１４を対物レンズ１５に対して移動さ
せて受光器９に入射する光量が最大となる様にビームス
ポット径制御器１２で制御する。この際に焦点合せのた
めに対物レンズ１５を制御して移動させ焦点合せを行っ
てもよい。また、ビームスポット径制御器１２から微動
ステージ、もしくは、対物レンズ１５で移動量（Ｚ）を
コンピュータ１１に取込む。さらに、その時の微動ステ
ージ１４の平面走査時の平面内位置座標（ｘ、ｙ）をコ
ンピュータ１１に読込むことにより、ラマンスペクトル
測定点の試料中の座標値がコンピュータで認識できる。
一方、試料表面から出たラマン光は対物レンズ１５、ハ
ーフミラ−７、凸レンズ１７を通り、分光計１０に導か
れ、得られたラマンスペクトルはコンピュータ１１に読
込まれる。
ーフミラ−７、凸レンズ１７を通り、分光計１０に導か
れ、得られたラマンスペクトルはコンピュータ１１に読
込まれる。
また、その際にシャッタ５を時分割して開閉し、レーザ
光源１ａ、ｌｂ、ｌｃを、順次、選択することによって
、各々の波長に対するラマンスペクトルを得る。この各
々の波長に応じたラマンスペクトルをコンピュータ１１
によって比較することにより応力の深さ方向の分布が求
められる。そしてこの深さ方向の情報を含んだ各々の応
力値は測定した場所の座標値とともにコンピュータ１１
に記憶される。この時点では、深さ方向の応力分布は試
料表面に対する相対的なものでしかない。しかし、試料
の表面の凹凸の量と表面からの深さ方向の応力分布をコ
ンピュータ１１で処理することにより、絶対座標におけ
る応力分布に変換することができる。たとえば、照射さ
れるレーザ光に平行な方向の座標系で、試料台の座標を
基準とすれば、本発明によって試料台から試料表面まで
の距離、すなわち１表面の座標値がわかり、試料表面か
らある深さの応力分布がわかるので、結局はある座標で
の応力値がわかることになる。
光源１ａ、ｌｂ、ｌｃを、順次、選択することによって
、各々の波長に対するラマンスペクトルを得る。この各
々の波長に応じたラマンスペクトルをコンピュータ１１
によって比較することにより応力の深さ方向の分布が求
められる。そしてこの深さ方向の情報を含んだ各々の応
力値は測定した場所の座標値とともにコンピュータ１１
に記憶される。この時点では、深さ方向の応力分布は試
料表面に対する相対的なものでしかない。しかし、試料
の表面の凹凸の量と表面からの深さ方向の応力分布をコ
ンピュータ１１で処理することにより、絶対座標におけ
る応力分布に変換することができる。たとえば、照射さ
れるレーザ光に平行な方向の座標系で、試料台の座標を
基準とすれば、本発明によって試料台から試料表面まで
の距離、すなわち１表面の座標値がわかり、試料表面か
らある深さの応力分布がわかるので、結局はある座標で
の応力値がわかることになる。
さらに、コンピュータ１１を用いて微動ステージから得
られる走査面内の座標値を考慮して応力値を三次元的に
内挿することにより、三次元応力分布を算出することが
できる。また、この三次元応力分布をコンピュータ１１
によりある試料断面の応力分布として表示することも可
能である。
られる走査面内の座標値を考慮して応力値を三次元的に
内挿することにより、三次元応力分布を算出することが
できる。また、この三次元応力分布をコンピュータ１１
によりある試料断面の応力分布として表示することも可
能である。
さらに、本発明の他の実施例として、レーザ光源に可変
波長レーザを用いて波長を複数回変化させ、その度ごと
にラマンスペクトルを測定することにより深さ方向の応
力分布を測定する方法、および、装置がある。これによ
ればレーザ光源は一つであり、レーザ光線を切替えるシ
ャッタも不要となるので簡便となる。
波長レーザを用いて波長を複数回変化させ、その度ごと
にラマンスペクトルを測定することにより深さ方向の応
力分布を測定する方法、および、装置がある。これによ
ればレーザ光源は一つであり、レーザ光線を切替えるシ
ャッタも不要となるので簡便となる。
また、本発明の他の実施例として、第１図の装置に改造
を加え、受光器９から出た光量を示す信号をビームスポ
ット径制御器１２に導入し、このビームスポット径制御
器１２で対物レンズ１５を動かし、ビームスポット一定
となる様に制御した方法および装置がある。微動ステー
ジ１４を移動させるよりも装置が簡便となる利点がある
。
を加え、受光器９から出た光量を示す信号をビームスポ
ット径制御器１２に導入し、このビームスポット径制御
器１２で対物レンズ１５を動かし、ビームスポット一定
となる様に制御した方法および装置がある。微動ステー
ジ１４を移動させるよりも装置が簡便となる利点がある
。
また、本発明の他の実施例として、第１図の装置に改造
を加え、微動ステージの回転角を制御できるようにした
装置がある。試料が傾いている場合には試料からのレー
ザ反射光が照射されるレーザの光軸に対して傾くことが
ら、ピンホール板８に入射する光量が減少する。よって
微動ステージを回転させ光量が最大となるように制御す
ることによって試料表面をレーザ照射光に対して垂直に
することができるので、スポット径が一定となり誤差が
生じにくい。
を加え、微動ステージの回転角を制御できるようにした
装置がある。試料が傾いている場合には試料からのレー
ザ反射光が照射されるレーザの光軸に対して傾くことが
ら、ピンホール板８に入射する光量が減少する。よって
微動ステージを回転させ光量が最大となるように制御す
ることによって試料表面をレーザ照射光に対して垂直に
することができるので、スポット径が一定となり誤差が
生じにくい。
さらに、本発明の他の実施例として、ピンホール板８を
通る反射光が最大となるように、ビームスポット径制御
器１２で制御する場合の他に、ピンホール板８を通る反
射光量が任意の一定量となる様に制御できるようにした
例がある。これにより、対物レンズ１５の焦点の位置を
変化させることができるので試料表面に当るビームスポ
ット径を変えることができ、応力測定領域を変化させる
ことができる。
通る反射光が最大となるように、ビームスポット径制御
器１２で制御する場合の他に、ピンホール板８を通る反
射光量が任意の一定量となる様に制御できるようにした
例がある。これにより、対物レンズ１５の焦点の位置を
変化させることができるので試料表面に当るビームスポ
ット径を変えることができ、応力測定領域を変化させる
ことができる。
本発明によれば、試料に段差があっても照射されるレー
ザのスポット径が常に一定なので、より高精度な応力測
定ができる。
ザのスポット径が常に一定なので、より高精度な応力測
定ができる。
また、本発明によれば、試料に照射されるレーザの浸入
深さが変わるので、表面からの深さ方向の応力分布を求
めることができる。
深さが変わるので、表面からの深さ方向の応力分布を求
めることができる。
第１図は本発明の一実施例に係る応力測定装置の系統図
、第２図は本発明におけるビームスポット径を一定にす
るための機構の説明図である。 １ａ・・・レーザ光源ａ、１ｂ・・・レーザ光源す、１
ｃ・・・レーザ光１ｃ、２ａ・・・レーザ光ａ、２ｂ・
・・レーザ光ｂ、２ｃ・・・レーザ光Ｃ１３・・・凹レ
ンズ、４・・・凸レンズ、５・・・シャッタ、６・・・
ダイクロイックミラー ７・・・ハーフミラ−１８・・
・ピンホール板、９・・・受光器。
、第２図は本発明におけるビームスポット径を一定にす
るための機構の説明図である。 １ａ・・・レーザ光源ａ、１ｂ・・・レーザ光源す、１
ｃ・・・レーザ光１ｃ、２ａ・・・レーザ光ａ、２ｂ・
・・レーザ光ｂ、２ｃ・・・レーザ光Ｃ１３・・・凹レ
ンズ、４・・・凸レンズ、５・・・シャッタ、６・・・
ダイクロイックミラー ７・・・ハーフミラ−１８・・
・ピンホール板、９・・・受光器。
Claims (1)
- １、ラマン分光法を用いた応力測定方法において照射す
るレーザ光のスポット径を一定にする制御を行うことを
特徴とする応力測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7691090A JPH03277932A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 応力測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7691090A JPH03277932A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 応力測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03277932A true JPH03277932A (ja) | 1991-12-09 |
Family
ID=13618837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7691090A Pending JPH03277932A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 応力測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03277932A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7817268B2 (en) | 2004-08-27 | 2010-10-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Alignment system for spectroscopic analysis |
| JP2013160610A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Advantest Corp | 接触圧力検出装置および接点圧力測定装置 |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP7691090A patent/JPH03277932A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7817268B2 (en) | 2004-08-27 | 2010-10-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Alignment system for spectroscopic analysis |
| JP2013160610A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Advantest Corp | 接触圧力検出装置および接点圧力測定装置 |
| US8919204B2 (en) | 2012-02-03 | 2014-12-30 | Advantest Corporation | Contact pressure detection apparatus and contact point pressure measurement apparatus |
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