JPH06347343A - 応力測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、測定箇所の可視化及び特定化
を行うことにより、極微小部（サブマイクロメ−タ又は
ナノメ−タオ−ダ−）の応力値又は応力分布状態を精度
良く求める応力測定方法及び装置を提供することにあ
る。 【構成】電子銃１から出た電子線２は試料６に照射さ
れ、発生した２次電子は検出器７で検出され、画像処理
装置９により試料の表面形態を表示する。レ−ザ光源１
０から出たレ−ザ光１１は試料６に照射され、発生した
ラマン散乱光は検出器１６で検出され、得られたラマン
スペクトルはコンピュ−タ８に読み込まれる。各走査点
での周波数シフト値から応力値を求め、画像処理装置９
によりその応力分布状態を表示する。画像処理装置９の
画面の中心は電子線のスポット中心及びレ−ザのスポッ
ト中心に一致するように設定してあるので、微動ステ−
ジ１７により測定箇所を画像処理装置９の画面の中心に
一致するように試料６を移動することにより、特定化し
た箇所の応力を測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微小部の応力測定方法及
び装置に係り、特に、被測定試料がＬＳＩ素子のように
極微小で、特定の箇所の応力測定が困難な場合に好適な
応力測定方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の微小部の応力測定方法について
は、アプライド フィジックス レタ−ズ、第４０巻、
第１０号（１９８２年）第８９５頁から第８９８頁（Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．４０，ＮＯ．
１０（１９８２），ｐｐ８９５−８９８）においてラマ
ン分光法による応力測定方法及び装置に関する内容が論
じられている。

【０００３】この従来技術では、以下のようにして応力
測定を行う。被測定試料に強い単色光線（この装置で
は、Ａｒイオンレ−ザ又はＫｒイオンレ−ザ等を使用）
を照射すると、その試料の分子振動に起因して入射光が
周波数シフトし、入射光と周波数が異なるラマン散乱光
が発生する。

【０００４】その周波数シフトしたラマン散乱光強度を
測定したものをラマンスペクトルといい、このラマンス
ペクトルがピ−クを示す周波数位置から定性分析がで
き、また、散乱光強度から定量分析ができる。応力が負
荷されるとラマンスペクトルがピ−クを示す周波数位置
がシフトし、このシフト量を検出することにより応力の
定量的評価を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の応力測定
方法及び装置は、測定試料の形態観察及び測定位置の特
定化を行うのに、白色光等を用いているので、例えば、
ＬＳＩ素子のように、極微小部（サブマイクロメ−タ又
はナノメ−タオ−ダ−）で構造が複雑に変化する試料の
場合は、測定箇所の可視化及び特定化が困難のため、測
定の精度が悪くなる欠点があった。

【０００６】本発明の目的は、測定箇所の可視化及び特
定化を行うことにより、極微小部（サブマイクロメ−タ
又はナノメ−タオ−ダ−）の応力値又は応力分布状態を
精度良く求める応力測定方法及び装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ラマン分光
法による応力測定方法において、電子線を照射して発生
する２次電子を検出し、測定箇所の可視化及び特定化を
行うことにより、達成される。

【０００８】また、上記目的は、レ−ザ光源とレンズ等
の光学系と分光器と検出器とからなる装置において、電
子線を発生する電子銃と、電子線を走査する走査機構と
試料から発生する２次電子を検出する検出器とを設けた
ことにより、達成される。さらに、真空中において応力
測定を行うことにより達成される。

【０００９】本発明の応力測定方法は、次のいずれかの
構成を特徴とする。◆ （１）レ−ザ光源と、レ−ザ光を被応力測定物表面にス
ポット状に絞るための対物レンズと、散乱光を分光計に
導くためのハ−フミラ−と、分光器とを備えたラマン分
光法による応力測定方法において、電子線を照射して発
生する２次電子を検出し、測定箇所の可視化及び特定化
を行うことにより、極微小部の応力値又は応力分布状態
を測定すること。

【００１０】（２）紫外レ−ザ光源と、紫外レ−ザ光を
被応力測定物表面にスポット状に絞るための紫外用対物
レンズと、散乱光を分光計に導くための紫外用ハ−フミ
ラ−と、分光器とを備えた紫外ラマン分光法による応力
測定方法において、電子線を照射して発生する２次電子
を検出し、測定箇所の可視化及び特定化を行うことによ
り、極微小部の応力値又は応力分布状態を測定するこ
と。

【００１１】（３）（１）または（２）において、電子
線の照射位置とレ−ザの照射位置とを一致させる、或い
は電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを一致させる、或
いは電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを独立にするこ
と。

【００１２】（４）（１）乃至（３）のいずれかにおい
て、前記応力測定を真空中で行うこと、或いは前記応力
測定を１０μＰａ〜５０ｋＰａ程度の真空中で行うこ
と。

【００１３】本発明の応力測定装置は、次のいずれかの
構成を特徴とする。◆ （５）レ−ザ光源と、レ−ザ光を被応力測定物表面にス
ポット状に絞る対物レンズと、散乱光を分光計に導くハ
−フミラ−と、分光器とを備えたラマン分光法による応
力測定装置において、電子銃と、該電子銃から発生する
電子線を走査する走査機構と、２次電子検出器とを備え
ること。

【００１４】（６）紫外レ−ザ光源と、紫外レ−ザ光を
被応力測定物表面にスポット状に絞るための紫外用対物
レンズと、散乱光を分光計に導くための紫外用ハ−フミ
ラ−と、分光器とを備えた紫外ラマン分光法による応力
測定装置において、電子銃と、該電子銃から発生する電
子線を走査する走査機構と、２次電子検出器とを備える
こと。

【００１５】（７）（５）または（６）において、電子
線の照射位置とレ−ザの照射位置とを一致させること、
或いは電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを一致させる
こと、或いは電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを独立
にすること。

【００１６】（８）（５）乃至（７）において、少なく
ともレ−ザ又は紫外レ−ザの光の光路又は電子線の経路
を真空にすること、或いは少なくともレ−ザ又は紫外レ
−ザの光の光路又は電子線の経路を１０μＰａ〜５０ｋ
Ｐａ程度の真空にすること。

【００１７】以上の応力測定方法や応力測定装置は半導
体製造方法やその装置に用いるのに好適であり、またこ
れらの半導体製造方法や半導体製造装置は半導体製造プ
ロセスに適用するに好適である。

【００１８】

【作用】上記のように、電子線を照射して発生する２次
電子を検出し、測定箇所の可視化及び特定化を行うこと
により、サブマイクロメ−タ又はナノメ−タオ−ダ−の
領域の応力値を検出することが可能となり、従来困難で
あった極微小部の応力又は応力分布の測定が可能とな
る。

【００１９】また、上記のように、電子線を発生する電
子銃と、電子線を走査する走査機構と試料から発生する
２次電子を検出する検出器とを設けたことにより、極微
小部（サブマイクロメ−タ又はナノメ−タオ−ダ−）の
応力又は応力分布を精度良く把握することができるの
で、高精度の測定を行うことが可能となる。

【００２０】更に、真空中で応力測定を行うことによ
り、レ−ザ光又は紫外レ−ザ光の強度又は電子線の強度
の減衰を小さくすることができ、高精度の応力測定が可
能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。◆図１に示す実施例は、本発明の応力測定装置の基
本的態様である。この図において、電子銃１（本実施例
では電界放射型）から出た電子線２（加速電圧０．１〜
５０ｋＶ）は、コンデンサレンズ３、偏向コイル４、対
物レンズ５を通り試料６に照射される。試料６から発生
した２次電子は検出器７で検出され、増幅器（図示せ
ず）で増幅された後、コンピュ−タ８に読み込まれ、画
像処理装置９により試料の表面形態を表示する。

【００２２】更に、レ−ザ光源１０から出たレ−ザ光１
１はミラ−１２を通り対物レンズ１３により絞られ試料
６に照射される。ここで、レ−ザの試料６上でのスポッ
ト径（照射径）の最小値は使用レ−ザの波長と同程度で
ある。それ以上はレンズ等の光学系を変えることにより
任意の大きさに変えることができる。

【００２３】また、本発明はシリコン、ゲルマニウム、
ガリウム・砒素化合物等の半導体材料やカ−ボン、グラ
ファイト、ダイアモンド、セラミックス各材料の測定に
好適な方法及び装置であるが、本実施例では試料として
シリコンを用いた場合について述べる。

【００２４】試料６（シリコン）の分子振動に起因して
発生したラマン散乱光は対物レンズ１３を通り、ハ−フ
ミラ−１４により分光器１５に導かれ検出器１６で検出
される。ここで、検出器１６としては、光電子増倍管又
は多チャンネル検出器又はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）検出器等を
用いる。得られたラマンスペクトルはコンピュ−タ８に
読み込まれる。

【００２５】試料６は、微動ステ−ジ１７上に置かれて
おり、このステ−ジ１７を移動させる（移動ステップ量
１ｎｍ〜１ｍｍ）ことで、レ−ザ光１１を試料６上で走
査し、各走査位置におけるラマンスペクトルと微動ステ
−ジ１７に設けた位置センサ（図示せず）からの位置情
報をコンピュ−タ８に読み込ませる。

【００２６】ここで、微動ステ−ジ１７は移動機構（図
示せず）が付いており、３軸（本実施例では水平２軸及
び上下１軸）方向に移動することができる。コンピュ−
タ８により各走査点での周波数シフト値から応力値を求
め、画像処理装置９によりその応力分布状態を表示す
る。

【００２７】画像処理装置９の画面の中心にはマ−ク
（本実施例では十字型）が設けられており、このマ−ク
は電子線２のスポット中心及びレ−ザ光１１のスポット
中心に一致するように設定してある。

【００２８】試料６は、微動ステ−ジ１７上に置かれて
おり、このステ−ジ１７には位置センサ（図示せず）が
設けられているので、この位置情報から任意の位置に試
料６を移動することができる。従って、試料６の測定箇
所を画像処理装置９の画面の中心のマ−クに一致するよ
うに試料６を移動することにより、特定化した箇所の応
力を測定することができる。

【００２９】本実施例では、画像処理装置９の画面の中
心が電子線２のスポット中心及びレ−ザ光１１のスポッ
ト中心に一致するように設定してあるが、画像処理装置
９の画面の中心以外の箇所を選んで、その箇所にマ−ク
を設け、そのマ−クに電子線２のスポット中心及びレ−
ザ光１１のスポット中心が一致するように設定しても良
い。

【００３０】本実施例では、ミラ−１２、対物レンズ１
３及びハ−フミラ−１４を用いているが、これらのミラ
−１２、対物レンズ１３及びハ−フミラ−１４は、電子
線を照射する時には移動できるように、移動機構（図示
せず）を付けている。

【００３１】図２に示す実施例は、他の発明の基本的態
様である。この図において、電子銃１（本実施例では電
界放射型）から出た電子線２（加速電圧０．１〜５０ｋ
Ｖ）は、コンデンサレンズ３、偏向コイル４、対物レン
ズ５を通り試料６に照射される。試料６から発生した２
次電子は検出器７で検出され、増幅器（図示せず）で増
幅された後、コンピュ−タ８に読み込まれ、画像処理装
置９により試料の表面形態を表示する。

【００３２】更に、紫外レ−ザ光源１９から出た紫外レ
−ザ光２０は紫外用ミラ−２１を通り紫外用対物レンズ
２２により絞られ試料６に照射される。ここで、紫外レ
−ザとして、Ａｒイオンレ−ザ又はＮ₂レ−ザ又はＨｅ
−Ｃｄレ−ザ又はＨ₂レ−ザ、Ａｒ₂レ−ザ、Ｋｒ₂レ−
ザ、Ｘｅ₂レ−ザ、ＡｒＣｌレ−ザ、ＡｒＦレ−ザ、Ｋ
ｒＣｌレ−ザ、ＫｒＦレ−ザ、ＸｅＦレ−ザ、ＸｅＢｒ
レ−ザ、ＸｅＣｌレ−ザ、ＸｅＦレ−ザ等のエキシマレ
−ザを用いると良い。紫外用対物レンズ２２としては、
ハロゲン化アルカリ、特にＬｉＦ製、ＭｇＦ₂製或いは
蛍石（ＣａＦ₂）製レンズを用いると良い。

【００３３】合成石英製、天然水晶から作った溶融石英
製、サファイアガラス（Ａｌ₂Ｏ₃）製あるいは紫外透過
ガラス製のものでも良い。また、紫外レ−ザの試料６上
でのスポット径（照射径）の最小値は、使用する紫外レ
−ザの波長と同程度である。それ以上はレンズ等の光学
系を変えることにより任意の大きさに変えることができ
る。

【００３４】また、本発明はシリコン、ゲルマニウム、
ガリウム・砒素化合物等の半導体材料やカ−ボン、グラ
ファイト、ダイアモンド、セラミックス各材料の測定に
好適な方法及び装置であるが、本実施例では試料として
シリコンを用いた場合について述べる。

【００３５】試料６（シリコン）の分子振動に起因して
発生したラマン散乱光は紫外用対物レンズ２２を通り、
紫外用ハ−フミラ−２３により分光器１５に導かれ検出
器１６で検出される。得られたラマンスペクトルはコン
ピュ−タ８に読み込まれる。

【００３６】試料６は、微動ステ−ジ１７上に置かれて
おり、このステ−ジ１７を移動させる（移動ステップ量
１ｎｍ〜１ｍｍ）ことで、紫外レ−ザ光２０を試料６上
で走査し、各走査位置におけるラマンスペクトルと微動
ステ−ジ１７に設けた位置センサ（図示せず）からの位
置情報をコンピュ−タ８に読み込ませる。

【００３７】ここで、微動ステ−ジ１７は移動機構（図
示せず）が付いており、３軸（本実施例では水平２軸及
び上下１軸）方向に移動することができる。コンピュ−
タ８により各走査点での周波数シフト値から応力値を求
め、画像処理装置９によりその応力分布状態を表示す
る。

【００３８】画像処理装置９の画面の中心にはマ−ク
（本実施例では十字型）が設けられており、このマ−ク
は電子線２のスポット中心及び紫外レ−ザ光１１のスポ
ット中心に一致するように設定してある。試料６は、微
動ステ−ジ１７上に置かれており、このステ−ジ１７に
は位置センサ（図示せず）が設けられているので、この
位置情報から任意の位置に試料６を移動することができ
る。

【００３９】従って、試料６の測定箇所を画像処理装置
９の画面の中心のマ−クに一致するように試料６を移動
することにより、特定化した箇所の応力を測定すること
ができる。

【００４０】本実施例では、画像処理装置９の画面の中
心が電子線２のスポット中心及び紫外レ−ザ光２０のス
ポット中心に一致するように設定してあるが、画像処理
装置９の画面の中心以外の箇所を選んで、その箇所にマ
−クを設け、そのマ−クに電子線２のスポット中心及び
紫外レ−ザ光２０のスポット中心が一致するように設定
しても良い。

【００４１】本実施例では、紫外用ミラ−２１、紫外用
対物レンズ２２及び紫外用ハ−フミラ−２３を用いてい
るが、これらの紫外用ミラ−２１、紫外用対物レンズ２
２及び紫外用ハ−フミラ−２３は、電子線を照射すると
きには移動できるように、移動機構（図示せず）を付け
ている。

【００４２】以上の図１及び図２に示した実施例では、
電子線のビ−ム軸とレ−ザ光の光軸とが一致する構造と
したが、一致させなくても良い。図３及び図４に、一致
させず、独立させた場合の実施例を示す。独立させた場
合は、電子線による測定箇所の可視化及び特定化を行っ
た後、移動又は回転機構（図示せず）を有する微動ステ
−ジ２６の移動又は回転により、特定化した箇所にレ−
ザのスポット中心が一致するように試料を設置すれば良
い。

【００４３】図３において、レ−ザ光源１０から出たレ
−ザ光１１はミラ−２４及び１２を通り対物レンズ１３
により絞られ試料６に照射される。試料６の分子振動に
起因して発生したラマン散乱光は対物レンズ１３を通
り、ハ−フミラ−１４及びミラ−２５により分光器１５
に導かれ検出器１６で検出される。

【００４４】図４において、紫外レ−ザ光源１９から出
た紫外レ−ザ光２０は紫外用ミラ−２７及び２１を通り
紫外用対物レンズ２２により絞られ試料６に照射され
る。試料６の分子振動に起因して発生したラマン散乱光
は紫外用対物レンズ２２を通り、紫外用ハ−フミラ−２
３及び紫外用ミラ−２８により分光器１５に導かれ検出
器１６で検出される。

【００４５】図５に示す実施例は、図１に示す実施例に
おける電子銃１、コンデンサレンズ３、偏向コイル４、
対物レンズ５、試料６、検出器７、ミラ−１２、対物レ
ンズ１３、ハ−フミラ−１４及び微動ステ−ジ１７を真
空室１８内に設けたものである。

【００４６】これらを高真空中（１０μＰａ〜０．１Ｐ
ａ）又は中真空中（０．１〜１００Ｐａ）でなく、低真
空中（１００Ｐａ以上）又は大気中に設けても良い。但
し、電子線は空気中では強度の減衰が大きいため、より
真空側の雰囲気中で行うことにより、減衰を小さくでき
る。

【００４７】図６に示す実施例は、図２に示す実施例に
おける電子銃１、コンデンサレンズ３、偏向コイル４、
対物レンズ５、試料６、検出器７、紫外用ミラ−２１、
紫外用対物レンズ２２、紫外用ハ−フミラ−２３及び微
動ステ−ジ１７を真空室１８内に設けたものである。

【００４８】これらを高真空中（１０μＰａ〜０．１Ｐ
ａ）又は中真空中（０．１〜１００Ｐａ）でなく、低真
空中（１００Ｐａ以上）又は大気中に設けても良い。但
し、電子線は空気中では強度の減衰が大きいため、より
真空側の雰囲気中で行うことにより、減衰を小さくでき
る。

【００４９】真空室１８内に紫外レ−ザ光２０が入ると
き又は真空室１８からラマン散乱光が出るときの紫外用
窓３１又は３２としては、ハロゲン化アルカリ、特にＬ
ｉＦ製、ＭｇＦ₂製或いは蛍石（ＣａＦ₂）製窓を用いる
と良い。合成石英製、天然水晶から作った溶融石英製、
サファイアガラス（Ａｌ₂Ｏ₃）製或いは紫外透過ガラス
製のものでも良い。

【００５０】図７に示す実施例は、図３に示す実施例に
おける電子銃１、コンデンサレンズ３、偏向コイル４、
対物レンズ５、試料６、検出器７、ミラ−１２及び２４
及び２５、対物レンズ１３、ハ−フミラ−１４及び微動
ステ−ジ２６を真空室１８内に設けたものである。

【００５１】これらを高真空中（１０μＰａ〜０．１Ｐ
ａ）又は中真空中（０．１〜１００Ｐａ）でなく、低真
空中（１００Ｐａ以上）又は大気中に設けても良い。但
し、電子線は空気中では強度の減衰が大きいため、より
真空側の雰囲気中で行うことにより、減衰を小さくでき
る。

【００５２】図８に示す実施例は、図４に示す実施例に
おける電子銃１、コンデンサレンズ３、偏向コイル４、
対物レンズ５、試料６、検出器７、紫外用ミラ−２１及
び２７及び２８、紫外用対物レンズ２２、紫外用ハ−フ
ミラ−２３及び微動ステ−ジ２６を真空室１８内に設け
たものである。

【００５３】これらを高真空中（１０μＰａ〜０．１Ｐ
ａ）又は中真空中（０．１〜１００Ｐａ）でなく、低真
空中（１００Ｐａ以上）又は大気中に設けても良い。但
し、電子線は空気中では強度の減衰が大きいため、より
真空側の雰囲気中で行うことにより、減衰を小さくでき
る。

【００５４】真空室１８内に紫外レ−ザ光２０が入ると
き又は真空室１８からラマン散乱光が出るときの紫外用
窓３１又は３２としては、ハロゲン化アルカリ、特にＬ
ｉＦ製、ＭｇＦ₂製あるいは蛍石（ＣａＦ₂）製窓を用い
ると良い。合成石英製、天然水晶から作った溶融石英
製、サファイアガラス（Ａｌ₂Ｏ₃）製或いは紫外透過ガ
ラス製のものでも良い。

【００５５】レ−ザ光源として紫外レ−ザを用いると、
空気中ではレ−ザ光の強度の減衰が大きくなることがあ
るため、真空中で行うことにより、減衰を小さくでき
る。空気中での強度の減衰が大きくない通常のレ−ザを
用いる場合でも真空にして差し支えはないが、使用する
光学系を真空仕様にしなければならないため、その分コ
ストが掛かる。

【００５６】図９及び図１０に、紫外レ−ザを用いた場
合の実施例を示す。これらの実施例は、紫外レ−ザ光源
１９から出た紫外レ−ザ光２０及び発生したラマン散乱
光の各光路を真空室１８内に設けたものである。また、
これらの実施例では、電子線２及び発生した２次電子の
経路を真空室１８内に設けている。従って、レ−ザ光の
光路又は電子線の経路を真空にすることにより、極微小
部の応力値又は応力分布状態の測定を精度良く行うこと
ができる。

【００５７】以上に示した実施例の中で、電子線のビ−
ム軸とレ−ザ光の光軸とが一致する構造においては、ミ
ラ−１２、対物レンズ１３及びハ−フミラ−１４の代わ
りに、又は、紫外用ミラ−２１、紫外用対物レンズ２２
及び紫外用ハ−フミラ−２３の代わりに、これらを一体
化したミラ−、例えば、カセグレイン・シュワルツチャ
イルド対物ミラ−（Ｃａｓｓｅｇｒａｉｎ−Ｓｃｈｗａ
ｒｚｃｈｉｌｄ ｍｉｒｒｏｒ ｏｂｊｅｃｔｉｖ
ｅ）、あるいは反射顕微鏡対物レンズ（Ｒｅｆｌｅｃｔ
ｉｎｇ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）を使用しても良い。

【００５８】また、これらのミラ−１２、対物レンズ１
３及びハ−フミラ−１４、又は、紫外用ミラ−２１、紫
外用対物レンズ２２及び紫外用ハ−フミラ−２３、又
は、これらを一体化したミラ−、例えば、カセグレイン
・シュワルツチャイルド対物ミラ−（Ｃａｓｓｅｇｒａ
ｉｎ−Ｓｃｈｗａｒｚｃｈｉｌｄ ｍｉｒｒｏｒ ｏｂ
ｊｅｃｔｉｖｅ）、あるいは反射顕微鏡対物レンズ（Ｒ
ｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）は、電子線
を照射する時には移動できるように、移動機構を付けて
も良い。

【００５９】図１１に示す実施例は、他の発明の基本的
態様であり、応力測定装置付きの半導体製造装置であ
り、特に、真空蒸着装置の例である。

【００６０】この蒸着装置によれば、真空槽を形成する
ベルジャ−３３内に、ステ−ジ１７に固定されたシリコ
ン基板等の試料６が配され、該試料６に対向して蒸着物
質が入った蒸着源３４が配されている。試料６はヒ−タ
−３５で所定温度に加熱されると共に、負の直流バイア
ス電圧３７が印加されている。

【００６１】また、ベルジャ−３３内は真空ポンプ（図
示せず）により１〜１０ｋＰａ程度の真空に引かれてい
る。蒸発源３４を電子銃加熱方式（図示せず）により加
熱蒸発させて、試料６上に蒸着させながら、応力測定装
置によりレ−ザ照射点の応力をその場観察で測定するも
のである。該応力測定装置の構成及び動作等について
は、上述してある。

【００６２】図１２に示す実施例は、他の発明の基本的
態様であり、紫外レ−ザを用いた応力測定装置付きの半
導体製造装置であり、特に、真空蒸着装置の例である。

【００６３】この蒸着装置によれば、真空槽を形成する
ベルジャ−３３内に、ステ−ジ１７に固定されたシリコ
ン基板等の被測定試料６が配され、該試料６に対向して
蒸着物質が入った蒸着源３４が配されている。試料６は
ヒ−タ−３５で所定温度に加熱されると共に、負の直流
バイアス電圧３７が印加されている。

【００６４】また、ベルジャ−３３内は真空ポンプ（図
示せず）により１〜１０ｋＰａ程度の真空に引かれてい
る。蒸発源３４を電子銃加熱方式（図示せず）により加
熱蒸発させて、試料６上に蒸着させながら、応力測定装
置により紫外レ−ザ照射点の応力をその場観察で測定す
るものである。該応力測定装置の構成及び動作等につい
ては、上述してある。

【００６５】ベルジャ−３３内に紫外レ−ザ光２０が入
る時又はベルジャ−３３からラマン散乱光が出る時の紫
外用窓３１としては、ハロゲン化アルカリ、特にＬｉＦ
製、ＭｇＦ₂製或いは蛍石（ＣａＦ₂）製窓を用いると良
い。合成石英製、天然水晶から作った溶融石英製、サフ
ァイアガラス（Ａｌ₂Ｏ₃）製或いは紫外透過ガラス製の
ものでも良い。

【００６６】本発明における測定箇所の可視化、特定化
及び応力測定手順は図１３の基本フロ−チャ−トに示し
たように、次の各ステップによる。◆ 第１ステップ；測定条件、測定デ−タ数又は測定繰り返
し回数を指定する。

【００６７】第２ステップ；試料に電子線を照射し、発
生した２次電子を検出する。◆ 第３ステップ；試料の形態観察を行い（可視化）、測定
箇所を選定する。

【００６８】第４ステップ；試料を移動し、選定した測
定箇所とレ−ザ照射箇所とを一致させる（測定箇所の特
定化）。◆ 第５ステップ；レ−ザを照射し、発生したラマン散乱光
を検出する。

【００６９】第６ステップ；得られたラマンスペクトル
から応力値を算出する。◆ 第７ステップ；得られた応力値をモニタ−に表示する。

【００７０】このフロ−チャ−トは、１箇所の応力を測
定する場合である。◆図１４に他の発明の基本フロ−チ
ャ−トを示す。これは図１３の実施例におけるレ−ザの
代わりに紫外レ−ザを用いた例である。

【００７１】応力分布測定のように、２箇所以上の応力
を測定する場合には、図１５の基本フロ−チャ−トに示
したように、次の各ステップによる。◆ 第１ステップ；測定条件、測定デ−タ数又は測定繰り返
し回数を指定する。

【００７２】第２ステップ；試料に電子線を照射し、発
生した２次電子を検出する。◆ 第３ステップ；試料の形態観察を行い（可視化）、測定
箇所を選定する。

【００７３】第４ステップ；試料を移動し、選定した測
定箇所とレ−ザ照射箇所とを一致させる（測定箇所の特
定化）。◆ 第５ステップ；レ−ザを照射し、発生したラマン散乱光
を検出する。

【００７４】第６ステップ；得られたラマンスペクトル
から応力値を算出する。◆ 第７ステップ；１ステップ試料を移動し、指定デ−タ数
又は指定繰り返し回数以上かどうか判定する。それ未満
の場合は、第２ステップ〜第６ステップを繰り返す。

【００７５】第８ステップ；得られた応力値、応力分布
図をモニタ−に表示する。◆図１６に他の発明の基本フ
ロ−チャ−トを示す。これは図１５の実施例におけるレ
−ザの代わりに紫外レ−ザを用いた例である。

【００７６】図１７に他の発明の基本フロ−チャ−トを
示す。一回の試料形態観察（可視化）で応力測定の全領
域が観察可能な場合は、図１７のように、次の各ステッ
プによる。◆ 第１ステップ；測定条件を指定する。

【００７７】第２ステップ；試料に電子線を照射し、発
生した２次電子を検出する。◆ 第３ステップ；試料の形態観察を行い（可視化）、測定
箇所を選定する。

【００７８】第４ステップ；測定デ−タ数又は測定繰り
返し回数を指定する。◆ 第５ステップ；試料を移動し、選定した測定箇所とレ−
ザ照射箇所とを一致させる（測定箇所の特定化）。

【００７９】第６ステップ；レ−ザを照射し、発生した
ラマン散乱光を検出する。◆ 第７ステップ；得られたラマンスペクトルから応力値を
算出する。

【００８０】第８ステップ；１ステップ試料を移動し、
指定デ−タ数又は指定繰り返し回数以上かどうか判定す
る。それ未満の場合は、第５ステップ〜第７ステップを
繰り返す。◆ 第９ステップ；得られた応力値、応力分布図をモニタ−
に表示する。

【００８１】図１８に他の発明の基本フロ−チャ−トを
示す。これは図１７の実施例におけるレ−ザの代わりに
紫外レ−ザを用いた例である。

【００８２】

【発明の効果】上述のとおり、本発明に係る方法は、電
子線を照射して発生する２次電子を検出し、測定箇所の
可視化及び特定化を行うものであるから、従来困難であ
った極微小部（サブマイクロメ−タ又はナノメ−タオ−
ダ−）の応力値又は応力分布状態を把握できる効果があ
る。

【００８３】また、本発明に係る装置は、電子線を発生
する電子銃と、電子線を走査する走査機構と試料から発
生する２次電子を検出する検出器とを設けたものである
から、極微小部（サブマイクロメ−タ又はナノメ−タオ
−ダ−）の応力値又は応力分布状態を精度良く把握する
効果がある。

【００８４】また、真空中で応力測定を行うことによ
り、レ−ザ光又は紫外レ−ザ光の強度又は電子線の強度
の減衰を小さくすることができ、高精度の応力測定がで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図２】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図３】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図４】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図５】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図６】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図７】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図８】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図９】本発明の一実施例に係る応力測定装置の構成図
である。

【図１０】本発明の他の実施例に係る応力測定装置の構
成図である。

【図１１】本発明の一実施例に係る応力測定装置付きの
半導体製造装置の構成図である。

【図１２】本発明の他の実施例に係る応力測定装置付き
の半導体製造装置の構成図である。

【図１３】本発明の一実施例に係る応力測定方法のフロ
−チャ−トである。

【図１４】本発明の他の実施例に係る応力測定方法のフ
ロ−チャ−トである。

【図１５】本発明の他の実施例に係る応力測定方法のフ
ロ−チャ−トである。

【図１６】本発明の他の実施例に係る応力測定方法のフ
ロ−チャ−トである。

【図１７】本発明の他の実施例に係る応力測定方法のフ
ロ−チャ−トである。

【図１８】本発明の他の実施例に係る応力測定方法のフ
ロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１…電子銃、２…電子線、３…コンデンサレンズ、４…
偏向コイル、５…対物レンズ、６…試料、７…検出器、
８…コンピュ−タ、９…画像処理装置、１０…レ−ザ光
源、１１…レ−ザ光、１２…ミラ−、１３…対物レン
ズ、１４…ハ−フミラ−、１５…分光器、１６…検出
器、１７…微動ステ−ジ、１８…真空室、１９…紫外レ
−ザ光源、２０…紫外レ−ザ光、２１…紫外用ミラ−、
２２…紫外用対物レンズ、２３…紫外用ハ−フミラ−、
２４…ミラ−、２５…ミラ−、２６…移動又は回転機構
付き微動ステ−ジ、２７…紫外用ミラ−、２８…紫外用
ミラ−、２９…窓、３０…窓、３１…紫外用窓、３２…
紫外用窓、３３…ベルジャ−、３４…蒸発源、３５…ヒ
−タ−、３６…ヒ−タ−電源、３７…バイアス電圧。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レ−ザ光源と、レ−ザ光を被応力測定物表
   面にスポット状に絞るための対物レンズと、散乱光を分
   光計に導くためのハ−フミラ−と、分光器とを備えたラ
   マン分光法による応力測定方法において、電子線を照射
   して発生する２次電子を検出し、測定箇所の可視化及び
   特定化を行うことにより、極微小部の応力値又は応力分
   布状態を測定することを特徴とする応力測定方法。
2. 【請求項２】紫外レ−ザ光源と、紫外レ−ザ光を被応力
   測定物表面にスポット状に絞るための紫外用対物レンズ
   と、散乱光を分光計に導くための紫外用ハ−フミラ−
   と、分光器とを備えた紫外ラマン分光法による応力測定
   方法において、電子線を照射して発生する２次電子を検
   出し、測定箇所の可視化及び特定化を行うことにより、
   極微小部の応力値又は応力分布状態を測定することを特
   徴とする応力測定方法。
3. 【請求項３】電子線の照射位置とレ−ザの照射位置とを
   一致させることを特徴とする請求項１又は２に記載の応
   力測定方法。
4. 【請求項４】電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを一致
   させることを特徴とする請求項１又は２に記載の応力測
   定方法。
5. 【請求項５】電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを独立
   にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の応力測
   定方法。
6. 【請求項６】レ−ザ光源と、レ−ザ光を被応力測定物表
   面にスポット状に絞る対物レンズと、散乱光を分光計に
   導くハ−フミラ−と、分光器とを備えたラマン分光法に
   よる応力測定装置において、電子銃と、該電子銃から発
   生する電子線を走査する走査機構と、２次電子検出器と
   を備えることを特徴とする応力測定装置。
7. 【請求項７】紫外レ−ザ光源と、紫外レ−ザ光を被応力
   測定物表面にスポット状に絞るための紫外用対物レンズ
   と、散乱光を分光計に導くための紫外用ハ−フミラ−
   と、分光器とを備えた紫外ラマン分光法による応力測定
   装置において、電子銃と、該電子銃から発生する電子線
   を走査する走査機構と、２次電子検出器とを備えること
   を特徴とする応力測定装置。
8. 【請求項８】電子線の照射位置とレ−ザの照射位置とを
   一致させることを特徴とする請求項６又は７に記載の応
   力測定装置。
9. 【請求項９】電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを一致
   させることを特徴とする請求項６又は７に記載の応力測
   定装置。
10. 【請求項１０】電子線のビ−ム軸とレ−ザの光軸とを独
    立にすることを特徴とする請求項６又は７に記載の応力
    測定装置。
11. 【請求項１１】前記応力測定を真空中で行うことを特徴
    とする請求項１乃至５いずれかに記載の応力測定方法。
12. 【請求項１２】前記応力測定を１０μＰａ〜５０ｋＰａ
    程度の真空中で行うことを特徴とする請求項１乃至５い
    ずれかに記載の応力測定方法。
13. 【請求項１３】少なくともレ−ザ又は紫外レ−ザの光の
    光路又は電子線の経路を真空にすることを特徴とする請
    求項６乃至１０いずれかに記載の応力測定装置。
14. 【請求項１４】少なくともレ−ザ又は紫外レ−ザの光の
    光路又は電子線の経路を１０μＰａ〜５０ｋＰａ程度の
    真空にすることを特徴とする請求項６乃至１０いずれか
    に記載の応力測定装置。
15. 【請求項１５】請求項１乃至５のいずれかまたは１１若
    しくは１２に記載のいずれかの応力測定方法又は請求項
    ６乃至１０のいずれかまたは１３若しくは１４に記載の
    いずれかの応力測定装置を用いることを特徴とする半導
    体製造方法。
16. 【請求項１６】請求項１乃至５のいずれかまたは１１若
    しくは１２に記載のいずれかの応力測定方法又は請求項
    ６乃至１０のいずれかまたは１３若しくは１４に記載の
    いずれかの応力測定装置を用いることを特徴とする半導
    体製造装置。
17. 【請求項１７】請求項１５に記載の半導体製造方法また
    は請求項１６に記載の半導体製造装置を用いることを特
    徴とする半導体製造プロセス。
18. 【請求項１８】請求項１７に記載の半導体製造プロセス
    を用いて製造することを特徴とする半導体。