JPH0595035A

JPH0595035A - 分析装置

Info

Publication number: JPH0595035A
Application number: JP3280417A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Koji Kotani; 光司小谷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1993-04-16
Also published as: WO1993007470A1; EP0606479A4; EP0606479A1; US5578833A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、Ｎａ等の軽元素が検出でき、試料
に対して非破壊で損傷を与えず、かつ、装置構造および
操作が簡単であり、人体に対して安全で、パターン付き
ウエハ等の表面が凹凸の試料の評価が可能で、かつ試料
表面に付着した微量不純物や微小パーティクルの成分同
定が可能な分析装置を提供することを目的とする。【構成】試料を保持するステージと、紫外光を発光す
る光源と、前記光源より発光された紫外光を集光し、前
記試料表面に照射する手段と、前記紫外光の照射された
前記試料表面より発光する光を検出する手段を有したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分析装置に係る。より
詳細には、微量不純物の表面分析が可能な分析装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】試料表面、例えばウエハ表面の、極微量
不純物やパーティクルの評価分析装置としては、全反射
蛍光Ｘ線分析装置や表面パーティクル検出装置が知られ
ている。

【０００３】前者はＸ線を用いて、試料表面の極微量重
金属不純物汚染を評価する分析装置であり、後者は例え
ばレーザー光を用いて試料表面に付着した微小粒子（パ
ーティクル）を検出するための評価装置である。

【０００４】以下図１６を用いて、従来の全反射蛍光Ｘ
線分析装置の説明をする。図１６において、８０１はＸ
線源であり、ここで発生したＸ線８０２は、試料８０３
に対して、全反射条件を満たす入射角度θで照射される
（例えばθ＝０．０５°）。このＸ線８０２の照射によ
り、試料８０３表面に付着した不純物物質８０４から
は、蛍光Ｘ線８０５が放出される。これをＸ線検出器８
０６で検出する。この蛍光Ｘ線８０５は、汚染物質８０
４特有の波長（エネルギー）を持っているため、汚染物
質の同定が可能であり、また蛍光Ｘ線８０５の強度から
汚染の度合を評価可能である。

【０００５】次に、図１７を用いて、従来の表面パーテ
ィクル検出装置について説明する。図１７において、９
０１はレーザー光源であり、ここで発生したレーザー光
９０２は、たとえは回転するポリゴンミラーからなる光
走査装置９０３によって、試料９０４表面上を走査され
る。試料９０４表面に微小粒子（パーティクル）９０５
が付着していれば、前記レーザー光９０２は微小粒子９
０５によって乱反射され、乱反射光９０６は光検出器９
０７で検出され、微小粒子９０５が検出評価される。

【０００６】しかし、上記従来装置には、次のような問
題がある。全反射蛍光Ｘ線分析装置においては、銅（Ｃ
ｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）等の重金属は検出で
きるが、半導体プロセスにおいて非常に重要な不純物で
あるナトリウム（Ｎａ）や炭素（Ｃ）は検出できない。
つまり、検出できる元素に制限がある。また、Ｘ線を使
用しているため、試料に損傷を与えることがある。具体
的には、Ｓｉ基板中、あるいはＳｉ−ＳｉＯ₂界面にお
いて、原子同士の結合を切ってしまうため、デバイス製
造途中のウエハの分析には使用できなかった。さらに、
Ｘ線を使用しているため人体に対して危険であるととも
に、Ｘ線光学系や検出器が構造的に複雑になってしま
う。また、蛍光Ｘ線検出器は、常時液体窒素冷却を行う
必要があり、操作が複雑で難しい。一方、表面パーティ
クル検出装置においては、パーティクルによる乱反射光
を検出するため、パターン付きウエハ等のパーティクル
以外の凹凸を有する試料での検査は不可能である。ま
た、付着パーティクルの成分同定ができない等の問題が
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｎａ等の軽
元素が検出でき、試料に対して非破壊で損傷を与えず、
かつ、装置構造および操作が簡単であり、人体に対して
安全で、パターン付きウエハ等の表面が凹凸の試料の評
価が可能で、かつ試料表面に付着した微量不純物や微小
パーティクルの成分同定が可能な分析装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の分析装置は、試
料を保持するステージと、紫外光を発光する光源と、前
記光源より発光された紫外光を集光し、前記試料表面に
照射する手段と、前記紫外光の照射された前記試料表面
より発光する光を検出する手段を有したことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明では、紫外光を入射光として用い、試料
表面より発光する蛍光を検出することにより、Ｎａ等の
軽元素が検出でき、試料に対して非破壊で損傷を与え
ず、かつ、装置構造および操作が簡単であり、人体に対
して安全である。従って、繁雑な操作が不要で簡単にか
つ高速に表面分析を行うことができる。また、試料表面
より発せられる蛍光の波長分布およびその強度を観察す
ることにより、試料表面に付着した微量不純物や微小パ
ーティクルの成分同定や汚染の程度を測定することが可
能になる。

【００１０】

【実施例】（実施例１）本発明の第１の実施例を、図１
を参照して説明する。

【００１１】図１は装置の概略図である。本装置におい
ては、紫外光光源１０１、例えば水銀ランプから発せら
れた紫外光１０２は、集光装置１０３、例えば光学レン
ズによって集光され、試料ステージ１０９上に保持され
た試料１０４例えばＳｉウエハの表面に照射される。Ｓ
ｉウエハ表面およびＳｉウエハ表面に付着した金属元素
等の不純物１０５からは、Ｓｉおよび金属不純物元素の
種類に対応した波長の蛍光１０６が発生する。蛍光１０
６のうち、可視光の部分は、分光器１０７、例えば回折
格子によって分光され、光検出器１０８例えばホトダイ
オードディテクターに入射する。ホトダイオードディテ
クターの位置を移動させることによって、蛍光１０６に
含まれる光の波長を弁別することが可能である。これら
の光の波長は、不純物元素の種類と１対１の対応がとれ
るので、不純物元素の同定ができるのである。また、光
検出器１０８によって検出された光の強度により、これ
らの不純物元素の定量化が可能である。

【００１２】以下に本発明装置の特徴および得られた顕
著な効果を示す。第１の特徴は、紫外光を入射光として
用いていることである。従来の分析装置のようにＸ線を
入射光として用いる場合に比べて、試料に対して非破壊
で損傷を与えることがなく、人体に対する危険が著しく
減少し、かつ装置自体も簡単になった。従って、半導体
製造ラインで容易に、且つ高いスループットでプロセス
中のウエハの測定ができるようになった。

【００１３】第２の特徴は、試料１０４表面および試料
１０４表面に付着した不純物１０５から発せられる蛍光
のうち、可視光成分のみを光検出器１０８によって検出
していることである。従来の分析装置のように蛍光Ｘ線
を検出する場合に比べて、検出器自体を簡単に出来、常
時液体窒素冷却といった繁雑な作業を省略できるため、
装置自体が簡単になり操作が非常に容易になった。さら
に、従来の分析装置では検出できなかったＮａ等の軽元
素の検出が可能となった。また、光検出の為のレンズ等
の集光装置を含む光学系は、特別な材料を必要とせず、
従来の写真技術等で開発された技術がそのまま使えるた
め、極めて容易に設計、製作できる等の特徴も有してい
る。

【００１４】第３の特徴は、光検出器１０８の前に分光
器１０７を配していることである。分光器１０７と移動
可能な光検出器１０８により、試料１０４表面および試
料１０４表面に付着した不純物１０５から発せられる蛍
光の波長分布（スペクトル）が観察でき、既知でない試
料１０４および試料１０４表面に付着した不純物１０５
の化学的組成、即ちその成分元素の同定可能になった。

【００１５】図２に、本発明の装置により検出されたＮ
ａ元素の蛍光スペクトルを示す。試料としては、Ｓｉウ
エハを、Ｎａを意図的に１ｐｐｂ配合した超純水中に浸
漬し、その後乾燥して用いた。波長が５８９ｎｍ付近に
Ｎａの蛍光による大きなピークが観察された。そのピー
ク強度から、Ｓｉウエハ表面のＮａの汚染濃度は、８×
１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²ということがわかった。

【００１６】また、試料１０４に入射する紫外光の入射
角度を変更することを目的として、紫外光光源１０１お
よび集光装置１０３からなる紫外光照射部が移動できる
か、あるいは試料ステージ１０９の紫外光照射部に対す
る角度を変更できるようにすることで、試料の分析領域
の深さ方向範囲を変化させることが出来るとともに、分
析対象成分の深さ方向分布が得られることが明らかにな
った。つまり、入射角θが小さくなると、紫外光の入射
深さも減少する。図３に、深さ方向分布の測定例を示
す。試料は、Ｎａ、Ｃｕを１００ｐｐｂ配合した超純水
中に浸漬して意図的に汚染させた例では石英基板であ
る。Ｎａは、入射角を小さくしていってもピーク強度は
ほぼ一定で、表面にのみＮａが存在することがわかる。
一方、Ｃｕの場合は、入射角を小さくしていくと、ピー
ク強度が減少している。これは、ＣｕがＳｉウエハの内
部にも存在することを示している。ピーク強度の紫外線
入射角依存性のデータを計算機によって、処理を行い、
深さ方向の濃度分布として出力した例を図４に示す。

【００１７】本実施例において、紫外光光源１０１は水
銀ランプを例にとってはいるが、紫外光を発する光源で
あれば他のものでもよく、例えば重水素ランプでも構わ
ない。エキシマレーザーを光源に用いてもよく、その場
合は集光装置１０３は無くても構わない。また、集光装
置１０３として光学レンズを例にとっているが、集光作
用のある装置であれば他のものでもよく、例えば凹面鏡
でも構わない。凹面鏡を１１０用いた実施例を図５に示
す。試料１０４の一例としてＳｉウエハを用いたが、も
ちろん試料としてはＳｉウエハに限定されるものではな
い。分光器１０７として回折格子を例にとっているが、
分光作用のある装置であれば他のものでもよく、例えば
プリズムでも構わない。光検出器１０８としてホトダイ
オードディテクターを例にとっているが、光検出作用の
ある装置であれば他のものでもよい。光検出器１０８が
移動可能な装置の場合を例にとったが、たとえ光検出器
１０８が固定されていたとしても、既知の単一元素の検
出および表面濃度の測定は可能であることは言うまでも
ない。また、蛍光検出部が分光器１０７および光検出器
１０８からなる装置を用いて説明を行ったが、蛍光検出
部が、一個あるいは交換可能な複数個の特定波長光透過
フィルター及び光検出器から構成された装置において
も、本実施例で示したような顕著な効果が期待できる。

【００１８】尚、本実施例では可視光領域の光を検出す
る場合についてのみ述べたが、もちろん、可視光に限る
ことはない。蛍光には多くの波長の光が含まれており、
例えば紫外光や赤外光を分析することも有効である。例
えば紫外光を用いる場合は、レンズに紫外光を吸収しな
い材料（例えば螢石や合成石英）を用いればよい。この
ような分析により、より詳細な不純物分析が可能とな
る。

【００１９】（実施例２）本発明の第２の実施例を図６
を用いて説明する。

【００２０】図６は、装置の概略図を示している。蛍光
検出部において、例えば回折格子からなる分光器２０１
により分光された蛍光２０２は、光増幅検出装置２０
３、たとえば光電子増倍管に入射し、検出されるような
構造になっている。光電子増倍管とは、セシウムやアン
チモン等からなる光電プレート陰極と、高電圧が印可さ
れた少なくとも一個以上のベリリウム銅等からなる二次
電子放出板と、電子を検出する陽極とから構成されてい
る。光電プレート陰極が光を受けると、光電効果により
電子を放出する。放出された電子は、強電場により加速
され、二次電子法出板に入射する。このとき二次電子放
出板からは多数の電子が放出される。さらにここで放出
された電子は、次の二次電子放出板との間に印可された
高電界によって加速され、次の二次電子放出板に当た
り、さらに多数の電子をつくる。この事を繰り返して、
微弱な光から非常に多数の電子が生成され、陽極により
電流として検出される。本実施例では、セシウムからな
る光電プレート陰極と、ライン型の二次電子放出板を用
いた光電子増倍管を採用した。その他の装置の構成は図
１で説明したものと同じであるため説明は省略する。

【００２１】蛍光検出部の構成要素として光電子増倍管
を採用することによって、飛躍的に検出感度が向上し、
Ｎａの検出において、光電子増倍管を用いなかった場合
に検出下限が１×１０¹⁰ａｔｍｓ／ｃｍ²であったのに
対し、光電子増倍管を用いることにより、１桁から２桁
程度検出下限を下げることができた。

【００２２】本実施例において、光電子増倍管として、
セシウムからなる光電プレート陰極と、ライン型の二次
電子放出板を用いた光電子増倍管を用いたが、光電プレ
ートがアンチモンからなる光電子増倍管でも、また、ベ
ネチアン・ブラインド型やボックスアンドグリッド型の
二次電子放出板を用いた光電子増倍管でもよい。さら
に、光増幅検出装置２０３として光電子増倍管を例にと
ったが、光を増幅検出する作用にある装置であれば他の
ものでもよく、たとえば、マイクロチャンネルプレート
と蛍光板とホトダイオードディテクターからなる装置の
ように、光電子増倍管の陽極の部分に蛍光板を配し、電
子を光に変換した後に光検出器で検出する装置であって
もかまわない。

【００２３】また、蛍光検出部が分光器２０１および光
増幅検出装置２０３からなる装置を用いて説明を行った
が、蛍光検出部が、一個あるいは交換可能な複数個の特
定波長光透過フィルターおよび光増幅検出装置から構成
された装置においても、本実施例で示したような顕著な
効果が期待できることはいうまでもない。

【００２４】（実施例３）本発明の第３の実施例を、図
７を用いて説明する。分光器３０１により分光された蛍
光３０２は、列をなすように配置された複数個の光検出
器３０３、例えば、ＣＣＤラインセンサーによって検出
されるような構造になっている。その他の構成は図１で
説明したものと同じであるため説明は省略する。

【００２５】ＣＣＤラインセンサーを用いることによ
り、分光器３０１により分光された蛍光３０２の波長分
布（スペクトル）が瞬時に測定可能となり、従来ＣＣＤ
ラインセンサーを用いなかった場合に、波長が２５０ｎ
ｍから８００ｎｍまでの蛍光を測定するのに５分から６
分かかっていたのが、ＣＣＤラインセンサーを用いる
と、約２秒で測定できるようになり、測定時間を飛躍的
に短縮することが出来た。それにともない、従来不可能
であった、試料表面の化学的組成が時間的に急速に変化
するような試料のｉｎ−ｓｉｔｕ連続測定が可能となっ
た。

【００２６】本実施例において、列をなすように配置さ
れた複数個の光検出器３０３としてＣＣＤラインセンサ
ーを例にとったが、複数個の光検出器が列をなすように
配置された構造を持っているものであれば他のものでも
よい。検出器自体が信号増幅作用を持つことから雑音に
強い光検出器であるＢＡＳＩＳ型のラインセンサーを用
いれば、検出感度が向上し、微細な光でも検出可能とな
ることはいうまでもない。なお、ＢＡＳＩＳ型のセンサ
の一例を図８に示す。このセンサが各画素に対応してい
る。

【００２７】蛍光検出部が分光器３０１、および列をな
すように配置された複数個の光検出器３０３からなる装
置を用いて説明を行ったが、蛍光検出部が、複数組の特
定波長光透過フィルター、および検出器から構成された
装置においても、本実施例で示したような顕著な効果が
期待できることはいうまでもない。また、複数個の光検
出器各々の前に光増幅装置を配置することで検出感度が
飛躍的に向上することはいうまでもない。

【００２８】（実施例４）本発明の第４の実施例を、図
９を用いて説明する。紫外光光源４０１、たとえばエキ
シマレーザーから発せられた紫外光４０２は、集光装置
４０３、たとえば光学レンズによって集光された後、光
走査装置４０４、例えば互いの軸が９０度程度の角度を
なすように配置された２個の回転するポリゴンミラーに
入射し、試料４０５表面を２次元的に走査することがで
きる。試料４０５および試料４０５表面に付着した不純
物４０６から発せられる蛍光４０７を検出する蛍光検出
部については、実施例３の図７と同じなのでここでの説
明は省略する。その他の構成は図１で説明したものと同
じであるため説明は省略する。

【００２９】光走査装置４０４によって紫外光４０２を
走査することによって、分析対象成分の試料表面分布が
高速に測定可能となった。また、試料４０５および試料
４０５表面に付着した不純物４０６から発せられる
（乱）反射紫外光４０８を検出した信号を処理すること
により、試料表面の形状を画面表示することが可能であ
る。さらに、蛍光４０７を分光したのち検出することに
よって試料４０５表面の特定成分からの信号を分離抽出
し、信号処理により画像化した後、前述の試料表面形状
の画像に合成することによって、試料表面形状による前
記特定成分の局在状態を画像によって観察することが可
能となった。この画像合成の処理の様子を模式的に図１
０に示す。図１０から、Ｎａは、Ｓｉウエハ上のパター
ンの隅の部分に偏析しやすいことがわかった。

【００３０】本実施例において、光走査装置４０４とし
て、互いの軸が９０度程度の角度をなすように配置され
た２個の回転するポリゴンミラーを例にあげたが、紫外
光を試料表面で走査することができる装置であれば他の
ものでもよく、たとえば、首振り機能を持ち、首振りの
軸が互いに９０度程度の角度をなすように配置された２
個の可動ミラーでも構わない。紫外光光源４０１として
エキシマレーザーを例にとったが、紫外光光源であれば
他のものでもよく、たとえば重水素ランプや水銀ランプ
でも構わないことはいうまでもない。集光装置４０３と
して光学レンズを例にとっているが、集光作用のある装
置であれば他のものでもよく、例えば凹面鏡でも構わな
い。また、反射光を用いて試料の再像を合成したが、こ
れは例えば対象がＳｉ等の組成の分かっているものであ
れば、その蛍光を用いてもよいことはいうまでもない。

【００３１】（実施例５）図１１は、本発明の第５の実
施例を示すものである。本実施例における特徴は、試料
５０１を保持するステージ５０２に、ステージ５０２を
走査することができるステージ駆動機構５０３、たとえ
ばステッピングモーター駆動のＸＹステージが備わって
いることである。紫外光発光部、および蛍光検出部につ
いては、実施例３の図７と同じなのでここでの説明は省
略する。

【００３２】ステッピングモーター駆動のＸＹステージ
により試料５０１を保持したステージ５０２を駆動する
ことにより、入射紫外光を試料５０１表面で広範囲に渡
って走査することができ、分析対象成分の広範囲の試料
表面分布が測定可能となった。図１２に、５インチＳｉ
ウエハ上のＮａ分布の測定例を示す。検出されたＮａ濃
度の大小を色または濃淡で画像上に表現することで、Ｓ
ｉウエハのどの部分にどの程度Ｎａ分布しているかが確
認できた。また、紫外光発光部として、その構成として
実施例４で説明した光走査装置４０４を含むものを用い
ることによって、紫外光の、光走査装置４０４による走
査とステージ駆動機構５０３による走査の両方を実現で
き、非常に広範囲に渡って試料表面の微細な形状による
特定成分の局在状態を画像によって観察することが可能
となった。

【００３３】本実施例において、ステージ駆動機構５０
３としてステッピングモーター駆動のＸＹステージを例
にあげたが、ステージ５０２を平面的に駆動できるもの
であれば他のものでもよいことはいうまでもない。列を
なすように配置された複数個の光検出器３０３としてＣ
ＣＤラインセンサーを例にとったが、複数個の光検出器
が列をなすように配置された構造を持っているものであ
れば他のものでもよい。蛍光検出部が分光器３０１、お
よび列をなすように配置された複数個の光検出器３０３
からなる装置を用いて説明を行ったが、蛍光検出部が、
複数組の特定波長光透過フィルター、および検出器から
構成された装置においても、本実施例で示したような顕
著な効果が期待できることはいうまでもない。また、複
数個の光検出器各々の前に光増幅装置を配置することで
検出感度が飛躍的に向上することはいうまでもない。

【００３４】（実施例６）図１３は、本発明の第６の実
施例を示すものである。本実施例における特徴は、紫外
光光源６０１、たとえば水銀ランプから発せられた紫外
光が、たとえば光学レンズからなる集光装置６０２によ
り集光された後、たとえば回折格子分光器６０３および
アパーチャー６０４からなる特定波長光選択装置に入射
し、特定の波長の単色紫外光６０５のみを試料６０６に
照射することができることである。その他の構成につい
ては、実施例５で説明したものと同じなので、ここでの
説明は省略する。

【００３５】特定波長選択装置によって選択された単一
波長の紫外光６０５を試料６０６に照射することによっ
て、単一波長紫外光を用いない方式の場合に問題となっ
ていた、紫外線光源から発せられる紫外光中に含まれて
いる可視光成分の試料表面における反射あるいは乱反射
による蛍光検出時の迷光の悪影響（信号／ノイズ比の劣
化）が無くなり、信号／ノイズ比が約５０倍になるな
ど、検出感度が飛躍的に向上した。また、分光器６０３
に対するアパーチャー６０４の位置を変えることによ
り、選択する紫外光の波長を変えることが可能であり、
ある波長の紫外光で励起した試料から発せられる蛍光の
波長が、励起紫外光の波長に近くて蛍光が検出不可能で
あるような場合に、入射する紫外光の波長を変えること
で蛍光が検出可能となった。具体的に図を用いて説明す
る。図１４は、特定波長選択装置を持たない装置におい
て、水銀ランプを紫外光光源として用い、Ｆｅ元素を意
図的に汚染させたＳｉウエハを試料として、その蛍光の
波長範囲３５０ｎｍから４００ｎｍのスペクトルを測定
した結果である。紫外光光源である水銀ランプから発せ
られる光の中には、波長３６０ｎｍ程度の光も含まれて
おり、その光が試料表面で反射して蛍光検出部に入射
し、蛍光の検出スペクトル中に、図１４の６０７で示さ
れるように、波長が３６０ｎｍのところにピークが生じ
てしまう。この入射光の反射によるピークにより、Ｓｉ
ウエハ上のＦｅからの蛍光ピーク（図１４中の６０８お
よび６０９）は隠されてしまい、Ｆｅ元素の正確な分析
が不可能になってしまう。一方、特定波長選択装置を備
えた、本実施例で説明する発明装置を用いて、同様の試
料を測定した場合のスペクトルを図６（ｃ）に示す。回
折格子分光器とアパーチャーによって、試料に照射する
紫外光の波長を２５０ｎｍに限定することによって、入
射光の反射による検出ピークは消失し、Ｆｅの蛍光ピー
ク６１０および６１１がはっきりと確認でき、検出下限
も、光増幅装置無しの場合で、１×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／
ｃｍ²であった。

【００３６】本実施例において、紫外光光源として水銀
ランプを用いた場合を説明したが、水銀ランプ以外の紫
外光光源、たとえば重水素ランプでも同様である。集光
装置６０２として光学レンズを例にとっているが、集光
作用のある装置であれば他のものでもよく、例えば凹面
鏡でも構わない。特定波長光選択装置が回折格子分光器
６０３およびアパーチャー６０４から構成された場合を
説明したが、特定の波長の単色紫外光を選択できるもの
であれば他のものでもよく、たとえばプリズムとアパー
チャーからなる装置でもかまわない。また、光源自体で
単色光を発光できる場合、たとえば光源として１個ある
いは励起波長の異なる複数のエキシマレーザーを用いた
場合は、特定波長光選択装置が必要なくなることはいう
までもない。また、複数個の光検出器各々の前に光増幅
装置を配置することで検出感度が飛躍的に向上すること
はいうまでもない。

【００３７】（実施例７）図１５は、本発明の第７の実
施例を示すものである。本実施例における特徴は、紫外
光光源、たとえば水銀ランプ７０１から発せられた紫外
光７０２が、集光装置、たとえば光学レンズ７０３によ
って集光された後、特定の偏光をもった光の成分のみを
選択する機能を持った偏光子７０４、たとえばグランプ
リズムに入射し、単一偏光の紫外光７０５のみが試料７
０６を照射する様になっていることと、水銀ランプ７０
１、光学レンズ７０３、および前記グランプリズム７０
４からなる紫外光照射部を移動させることにより、単一
偏光紫外光７０５の試料７０６に対する入射角が変更で
きるようになっていることである。その他の構成につい
ては、実施例５で説明してあるのでここでの説明は省略
する。

【００３８】ある単一偏光光が物質に入射するときに、
入射角を、物質の屈折率によってきまるブリュースター
角に設定することで、反射の無い状態を作り出すことが
出来ることは周知の事実である。したがって、本実施例
で説明する装置において、グランプリズム７０４により
選択された単一偏光紫外光７０５を、紫外光照射部を移
動させることによって設定したブリュースター入射角
で、試料７０６に入射することで、反射光の全く無い状
態を作ることができる。反射光が全く無いことにより、
信号／ノイズ比が向上し、検出感度が飛躍的に向上し
た。具体的には、実施例６の装置で行った実験と同様の
Ｆｅ元素の蛍光スペクトル測定を行った結果、単一偏光
紫外光のブリュースター角入射を行わない場合は、３５
８ｎｍおよび３７２ｎｍのＦｅ元素の蛍光は、反射光に
よって隠れてしまって検出できなかったのに対し、単一
偏光紫外光のブリュースター角入射を行えば、前記２つ
のＦｅ元素ピークが観察された。検出下限は、光増幅装
置無しの場合で、Ｆｅ元素では２×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／
ｃｍ²であった。さらに、実施例６で説明した回折格子
とアパーチャーによる特定波長光選択装置を紫外光照射
部に組み込むことによって、さらに検出感度が向上し、
光増幅装置無しの場合で、Ｆｅ元素の検出下限は、５×
１０⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²になった。本実施例において、
単一偏光光を得る手段としてグランプリズム７０４を用
いる場合について説明したが、単一偏光光が得られれば
他の手段でも構わない。また、紫外光光源として水銀ラ
ンプを用いたが、紫外光を発するものであれば他のもの
でもよく、たとえば重水素ランプでも構わない。また、
紫外光光源として、端面がブリュースター窓になってい
るレーザー光源を用いれば、偏光子が無くても良いこと
はいうまでもない。集光装置７０３として光学レンズを
例にとっているが、集光作用のある装置であれば他のも
のでもよく、例えば凹面鏡でも構わない。また、複数個
の光検出器各々の前に光増幅装置を配置することで検出
感度が飛躍的に向上することはいうまでもない。

【００３９】

【発明の効果】（請求項１、２）以上説明したように、
請求項１に係る発明によれば、従来の装置では検出でき
なかった軽元素が検出でき、試料に対して損傷を与える
ことなく測定が行え、人体に対する危険が著しく減少
し、装置が簡単になり、かつ装置の操作も簡単になる。

【００４０】（請求項３）請求項３に係る発明によれ
ば、既知でない試料および試料表面に付着した不純物の
化学的組成の同定が可能になる。

【００４１】（請求項４）請求項４に係る発明によれ
ば、検出感度が飛躍的に向上する。

【００４２】（請求項５）請求項５に係る発明によれ
ば、測定時間が飛躍的に短縮できる。

【００４３】（請求項６）請求項６に係る発明によれ
ば、表面分布が高速に測定可能となり、かつ測定対象の
表面局在状態が画像によって観察できる。

【００４４】（請求項７）請求項７に係る発明によれ
ば、表面分布が広範囲に渡って測定可能となる。

【００４５】（請求項８）請求項８に係る発明によれ
ば、従来測定不可能であった特定元素の測定が可能とな
るとともに検出感度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る分析装置の概念図である。

【図２】本発明の装置により検出されたＮａ元素の蛍光
スペクトルを示す図。

【図３】深さ方向分布の測定例を示す図。

【図４】ピーク強度の紫外線入射角依存性を深さ方向の
濃度分布として示した図。

【図５】実施例１において凹面鏡を用いた例を示す概念
図。

【図６】実施例２に係る分析装置の概念図である。

【図７】実施例３に係る分析装置の概念図である。

【図８】ＢＡＳＩＳ型センサーの一例を示す図。

【図９】実施例４に係る分析装置の概念図である。

【図１０】実施例４における画像合成の処理の様子を示
す図。

【図１１】実施例５に係る分析装置の概念図である。

【図１２】５インチＳｉウエハー上のＮａ分布の測定例
を示す図。

【図１３】実施例６に係る分析装置の概念図である。

【図１４】特定波長選択装置を持たない装置における３
５０ｎｍから４００ｎｍのスペクトルを測定した様子を
示す図。

【図１５】実施例７に係る分析装置の概念図である。

【図１６】従来の全反射蛍光Ｘ線分析装置の概念図であ
る。

【図１７】従来の表面パーティクル検出装置の概念図で
ある。

【符号の説明】

１０１紫外光光源（水銀ランプ）、１０２紫外光、１０３集光装置（光学レンズ）、１０４試料（Ｓｉウエハ）、１０５不純物、１０６蛍光、１０７分光器（回折格子）、１０８光検出器（ホトダイオードディテクター）、１０９試料ステージ、２０１分光器、２０２蛍光、２０３光増幅検出装置（光電子増倍管）、３０１分光器、３０２蛍光、３０３光検出器、４０１紫外光光源、４０２紫外光、４０３集光装置、４０４光走査装置、４０５試料、４０６不純物、４０７蛍光、５０１試料、５０２ステージ、５０３ステージ駆動機構、６０１紫外光光源、６０２集光装置、６０３回折格子分光器、６０４アパーチャー、６０５単色紫外光、６０６試料、７０１水銀ランプ、７０２紫外光、７０３集光装置、７０４偏光子、７０５単一偏光の紫外光、７０６試料、８０１Ｘ線源、８０２Ｘ線、８０３試料、８０４汚染物質、８０５蛍光Ｘ線、９０１レーザー光源、９０２レーザー光、９０３光走査装置、９０４試料、９０６乱反射光、９０７光検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を保持するステージと、紫外光を発
光する光源と、前記光源より発光された紫外光を集光
し、前記試料表面に照射する手段と、前記紫外光の照射
された前記試料表面より発光する光を検出する手段を有
したことを特徴とする分析装置。
【請求項２】前記光を検出する手段が、可視光領域の
光に対し、検出機能を有していることを特徴とする、請
求項１記載の分析装置。
【請求項３】前記光を検出する手段が、分光器をその
構成要素として有していることを特徴とする、請求項１
又は２に記載の分析装置。
【請求項４】前記分光器により分光された光を、少な
くとも一台の光増幅装置に入射するように構成されたこ
とを特徴とする請求項３記載の分析装置。
【請求項５】前記分光器により分光された光を、同時
に検出する複数の光検出装置を備えたことを特徴とする
請求項３記載の分析装置。
【請求項６】前記紫外光を、前記試料表面で走査する
手段を有したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か１項に記載の分析装置。
【請求項７】前記ステージを走査する手段を有したこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
分析装置。
【請求項８】前記紫外光を、前記試料表面に照射する
以前に分光する手段を有したことを特徴とする請求項１
乃至７のいずれか１項に記載の分析装置。