JPH08159992A - 表面欠陥評価装置 - Google Patents
表面欠陥評価装置Info
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- JPH08159992A JPH08159992A JP6231781A JP23178194A JPH08159992A JP H08159992 A JPH08159992 A JP H08159992A JP 6231781 A JP6231781 A JP 6231781A JP 23178194 A JP23178194 A JP 23178194A JP H08159992 A JPH08159992 A JP H08159992A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の表面欠陥を高い空間分解能で、高精度
かつ短時間で評価することができる表面欠陥評価装置を
提供する。 【構成】 表面欠陥評価装置１は、非巻線型の陰極を有
するＸ線発生器１０と、Ｘ線発生器１０からのＸ線束を
整形するためのスリット装置２１と、スリット装置２１
を通過したスリット状のＸ線束が斜め入射して、所定結
晶面で回折させるための回折結晶２２と、回折結晶２２
から出射したＸ線束を整形するためのスリット装置３０
と、スリット装置２１を通過したスリット状のＸ線束が
半導体ウエハ等の試料ＳＰに斜め入射して、所定結晶面
で回折するＸ線束の強度分布を検出する写真乾板４１
と、写真乾板４１の背面側に設置され、Ｘ線束の強度を
検出するためのスリット装置４２およびシンチレータ４
３などで構成される。
かつ短時間で評価することができる表面欠陥評価装置を
提供する。 【構成】 表面欠陥評価装置１は、非巻線型の陰極を有
するＸ線発生器１０と、Ｘ線発生器１０からのＸ線束を
整形するためのスリット装置２１と、スリット装置２１
を通過したスリット状のＸ線束が斜め入射して、所定結
晶面で回折させるための回折結晶２２と、回折結晶２２
から出射したＸ線束を整形するためのスリット装置３０
と、スリット装置２１を通過したスリット状のＸ線束が
半導体ウエハ等の試料ＳＰに斜め入射して、所定結晶面
で回折するＸ線束の強度分布を検出する写真乾板４１
と、写真乾板４１の背面側に設置され、Ｘ線束の強度を
検出するためのスリット装置４２およびシンチレータ４
３などで構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線の回折現象を利用
して、単結晶試料に含まれる格子欠陥や格子歪などの欠
陥の空間分布を測定するＸ線トポグラフ法を用いた表面
欠陥評価装置に関する。
して、単結晶試料に含まれる格子欠陥や格子歪などの欠
陥の空間分布を測定するＸ線トポグラフ法を用いた表面
欠陥評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線トポグラフ法は、転位密度が少ない
良質の単結晶について、転位、積層欠陥、双晶面、不純
物析出、偏析等の欠陥を観察することができる。測定分
解能は、Ｘ線源の大きさ、装置の幾何学的条件、Ｘ線の
波長幅、写真乾板の粒子の大きさ等で決定される。Ｘ線
トポグラフ法には種々の方法が提案されている。
良質の単結晶について、転位、積層欠陥、双晶面、不純
物析出、偏析等の欠陥を観察することができる。測定分
解能は、Ｘ線源の大きさ、装置の幾何学的条件、Ｘ線の
波長幅、写真乾板の粒子の大きさ等で決定される。Ｘ線
トポグラフ法には種々の方法が提案されている。
【０００３】ラング法では、スポット状のＸ線束を薄い
試料に照射して、試料を通過した回折Ｘ線を写真乾板に
記録し、試料および写真乾板を結晶面に沿って走査する
ことによって、広い領域の欠陥分布を一枚の写真に撮影
する。
試料に照射して、試料を通過した回折Ｘ線を写真乾板に
記録し、試料および写真乾板を結晶面に沿って走査する
ことによって、広い領域の欠陥分布を一枚の写真に撮影
する。
【０００４】ヘルグ−バレット法では、Ｘ線源を遠ざけ
てスリットによってＸ線束を平行性を良くしてから試料
に入射させる。写真乾板を試料表面近くに配置して、表
面で反射した回折Ｘ線が乾板に対して垂直に入るように
構成している。
てスリットによってＸ線束を平行性を良くしてから試料
に入射させる。写真乾板を試料表面近くに配置して、表
面で反射した回折Ｘ線が乾板に対して垂直に入るように
構成している。
【０００５】二結晶法では、スポット状のＸ線束を第１
結晶で回折させて平行性を良くし、さらに試料である第
２結晶に照射して、試料から反射回折したＸ線を写真乾
板に記録する。
結晶で回折させて平行性を良くし、さらに試料である第
２結晶に照射して、試料から反射回折したＸ線を写真乾
板に記録する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｘ線トポグラフ法では、Ｘ線管の陰極としてタングステ
ンから成る巻線型のフィラメントが使用されているた
め、陰極から放射される電子線の強度分布がフィラメン
トの疎密分布に対応して不均一となり、陽極ターゲット
から発生するＸ線の強度分布は空間的に均一でなくな
る。このような不均一なＸ線束を用いると、写真乾板上
での記録濃度にムラが発生し、測定精度が著しく低下す
ることになる。
Ｘ線トポグラフ法では、Ｘ線管の陰極としてタングステ
ンから成る巻線型のフィラメントが使用されているた
め、陰極から放射される電子線の強度分布がフィラメン
トの疎密分布に対応して不均一となり、陽極ターゲット
から発生するＸ線の強度分布は空間的に均一でなくな
る。このような不均一なＸ線束を用いると、写真乾板上
での記録濃度にムラが発生し、測定精度が著しく低下す
ることになる。
【０００７】本発明の目的は、試料の表面欠陥を高い空
間分解能で、高精度かつ短時間に評価することができる
表面欠陥評価装置を提供することである。
間分解能で、高精度かつ短時間に評価することができる
表面欠陥評価装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線束を発生
するためのＸ線発生器と、Ｘ線発生器からのＸ線束を所
定結晶面で回折させるための回折結晶と、回折結晶で回
折したＸ線束を試料表面に対して斜めに照射し、試料の
所定結晶面で回折するＸ線束の強度分布を検出するため
のＸ線撮像手段とを備える表面欠陥評価装置において、
Ｘ線発生器は陽極および非巻線型の陰極を有し、陽極上
に電子の線焦点を形成して、線焦点長手方向に対して略
垂直方向にスリット状のＸ線束を発生し、該Ｘ線束の長
手方向を試料への入射平面に対して略平行に設定するこ
とを特徴とする表面欠陥評価装置である。また本発明
は、試料表面に関して、Ｘ線束の入射角度と回折角度と
が相違することを特徴とする。また本発明は、前記陰極
は、ＬａＢ6 結晶またはＬａＢ6 焼結体から成る熱電子
発生部を有し、熱電子発生部のジュール加熱による直熱
型または熱電子発生部を発熱体で挟んだ傍熱型であるこ
とを特徴とする。また本発明は、Ｘ線束を発生するため
のＸ線発生器と、Ｘ線発生器からのＸ線束を所定結晶面
で回折させるための回折結晶と、回折結晶で回折したＸ
線束を試料表面に対して斜めに照射し、試料の所定結晶
面で回折するＸ線束の強度分布を検出するためのＸ線撮
像手段と、試料を保持し、その姿勢を調整するための試
料保持手段と、試料で回折するＸ線束の強度を検出する
ためのＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段からの出力に基づ
いて、前記試料保持手段を制御するための制御手段とを
備えることを特徴とする表面欠陥評価装置である。
するためのＸ線発生器と、Ｘ線発生器からのＸ線束を所
定結晶面で回折させるための回折結晶と、回折結晶で回
折したＸ線束を試料表面に対して斜めに照射し、試料の
所定結晶面で回折するＸ線束の強度分布を検出するため
のＸ線撮像手段とを備える表面欠陥評価装置において、
Ｘ線発生器は陽極および非巻線型の陰極を有し、陽極上
に電子の線焦点を形成して、線焦点長手方向に対して略
垂直方向にスリット状のＸ線束を発生し、該Ｘ線束の長
手方向を試料への入射平面に対して略平行に設定するこ
とを特徴とする表面欠陥評価装置である。また本発明
は、試料表面に関して、Ｘ線束の入射角度と回折角度と
が相違することを特徴とする。また本発明は、前記陰極
は、ＬａＢ6 結晶またはＬａＢ6 焼結体から成る熱電子
発生部を有し、熱電子発生部のジュール加熱による直熱
型または熱電子発生部を発熱体で挟んだ傍熱型であるこ
とを特徴とする。また本発明は、Ｘ線束を発生するため
のＸ線発生器と、Ｘ線発生器からのＸ線束を所定結晶面
で回折させるための回折結晶と、回折結晶で回折したＸ
線束を試料表面に対して斜めに照射し、試料の所定結晶
面で回折するＸ線束の強度分布を検出するためのＸ線撮
像手段と、試料を保持し、その姿勢を調整するための試
料保持手段と、試料で回折するＸ線束の強度を検出する
ためのＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段からの出力に基づ
いて、前記試料保持手段を制御するための制御手段とを
備えることを特徴とする表面欠陥評価装置である。
【０００９】
【作用】本発明に従えば、Ｘ線発生器において非巻線型
の陰極を用いることによって、該陰極から均一な強度を
持つ電子線が放射され、陽極上の線焦点から均一強度の
Ｘ線束が発生する。そのため、写真乾板等のＸ線撮像手
段で撮影されるＸ線情報に陰極の誤差要因が混入しなく
なって、濃度ムラの少ないＸ線トポグラフが得られ、高
精度の評価が可能になる。
の陰極を用いることによって、該陰極から均一な強度を
持つ電子線が放射され、陽極上の線焦点から均一強度の
Ｘ線束が発生する。そのため、写真乾板等のＸ線撮像手
段で撮影されるＸ線情報に陰極の誤差要因が混入しなく
なって、濃度ムラの少ないＸ線トポグラフが得られ、高
精度の評価が可能になる。
【００１０】また、陽極上に形成される線焦点の長手方
向に対して略垂直方向にスリット状のＸ線束を発生し、
該Ｘ線束の長手方向を試料への入射平面に対して略平行
に設定している。たとえば、従来の点焦点によるＸ線束
が１ｍｍ×１ｍｍ程度の断面であるのと比べて、本発明
によるＸ線束は１０ｍｍ×０．１ｍｍ程度の断面が実現
可能となる。これによって、試料でのＸ線照射領域が拡
大して、一度に撮影できる面積がたとえば２００ｍｍ×
３０ｍｍ程度に大きくなり、全体の測定時間を短縮化で
きる。
向に対して略垂直方向にスリット状のＸ線束を発生し、
該Ｘ線束の長手方向を試料への入射平面に対して略平行
に設定している。たとえば、従来の点焦点によるＸ線束
が１ｍｍ×１ｍｍ程度の断面であるのと比べて、本発明
によるＸ線束は１０ｍｍ×０．１ｍｍ程度の断面が実現
可能となる。これによって、試料でのＸ線照射領域が拡
大して、一度に撮影できる面積がたとえば２００ｍｍ×
３０ｍｍ程度に大きくなり、全体の測定時間を短縮化で
きる。
【００１１】さらに、Ｘ線束の長手方向に関して、回折
結晶でのブラッグ反射によってほぼ平行化されるため、
この方向の空間分解能はあまり劣化しない。また、Ｘ線
束の幅方向は従来と比べてより小さくなるため、幅方向
の空間分解能が格段に向上し、たとえば５μｍ程度の空
間分解能が容易に達成できる。
結晶でのブラッグ反射によってほぼ平行化されるため、
この方向の空間分解能はあまり劣化しない。また、Ｘ線
束の幅方向は従来と比べてより小さくなるため、幅方向
の空間分解能が格段に向上し、たとえば５μｍ程度の空
間分解能が容易に達成できる。
【００１２】また、試料表面に関して、Ｘ線束の入射角
度と回折角度とが相違する、いわゆる非対称反射の配置
を採用することによって、試料表面に対して斜めに存在
する結晶面でのＸ線回折が検出可能になり、Ｘ線束の入
射角度を小さく設定でき、試料でのＸ線照射領域をより
拡大することができる。さらに、回折結晶での回折面格
子間隔と試料での回折面格子間隔とを相違させることが
可能になり、回折結晶および試料の両方で回折条件を満
足するＸ線波長が限定的になる。したがって、Ｘ線発生
器からのＸ線が白色Ｘ線やマルチスペクトルであって
も、Ｘ線撮像手段に到達するＸ線が単色化され、所定以
外のＸ線波長によるゴースト像が回避される。
度と回折角度とが相違する、いわゆる非対称反射の配置
を採用することによって、試料表面に対して斜めに存在
する結晶面でのＸ線回折が検出可能になり、Ｘ線束の入
射角度を小さく設定でき、試料でのＸ線照射領域をより
拡大することができる。さらに、回折結晶での回折面格
子間隔と試料での回折面格子間隔とを相違させることが
可能になり、回折結晶および試料の両方で回折条件を満
足するＸ線波長が限定的になる。したがって、Ｘ線発生
器からのＸ線が白色Ｘ線やマルチスペクトルであって
も、Ｘ線撮像手段に到達するＸ線が単色化され、所定以
外のＸ線波長によるゴースト像が回避される。
【００１３】また、Ｘ線発生器の陰極はＬａＢ6 結晶ま
たはＬａＢ6 焼結体から成る熱電子発生部を有すること
によって、熱電子放出効率が良好な非巻線型の陰極を実
現できる。さらに、陰極が熱電子発生部のジュール加熱
による直熱型または熱電子発生部を発熱体で挟んだ傍熱
型であることによって、陰極の温度分布が均一になり、
強度分布の均一な電子線が得られる。
たはＬａＢ6 焼結体から成る熱電子発生部を有すること
によって、熱電子放出効率が良好な非巻線型の陰極を実
現できる。さらに、陰極が熱電子発生部のジュール加熱
による直熱型または熱電子発生部を発熱体で挟んだ傍熱
型であることによって、陰極の温度分布が均一になり、
強度分布の均一な電子線が得られる。
【００１４】また本発明によれば、試料で回折するＸ線
束の強度を検出しながら、試料の姿勢を調整することが
可能になり、たとえば試料でのＸ線回折強度が最大にな
るように試料の姿勢を調整することによって、Ｘ線撮像
手段に到達するＸ線強度が大きくなり、測定感度が最良
となる配置を容易に設定できる。
束の強度を検出しながら、試料の姿勢を調整することが
可能になり、たとえば試料でのＸ線回折強度が最大にな
るように試料の姿勢を調整することによって、Ｘ線撮像
手段に到達するＸ線強度が大きくなり、測定感度が最良
となる配置を容易に設定できる。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す正面図であ
る。表面欠陥評価装置１は、Ｘ線束を発生するＸ線発生
器１０と、Ｘ線発生器１０からのＸ線束を整形するため
のスリット装置２１と、スリット装置２１を通過したス
リット状のＸ線束が斜め入射して、所定結晶面で回折さ
せるための回折結晶２２と、回折結晶２２から出射した
Ｘ線束を整形するためのスリット装置３０と、スリット
装置２１を通過したスリット状のＸ線束が半導体ウエハ
等の試料ＳＰに斜め入射して、所定結晶面で回折するＸ
線束の強度分布を検出する写真乾板４１と、写真乾板４
１の背面側に設置され、Ｘ線束の強度を検出するための
スリット装置４２およびシンチレータ４３などで構成さ
れる。
る。表面欠陥評価装置１は、Ｘ線束を発生するＸ線発生
器１０と、Ｘ線発生器１０からのＸ線束を整形するため
のスリット装置２１と、スリット装置２１を通過したス
リット状のＸ線束が斜め入射して、所定結晶面で回折さ
せるための回折結晶２２と、回折結晶２２から出射した
Ｘ線束を整形するためのスリット装置３０と、スリット
装置２１を通過したスリット状のＸ線束が半導体ウエハ
等の試料ＳＰに斜め入射して、所定結晶面で回折するＸ
線束の強度分布を検出する写真乾板４１と、写真乾板４
１の背面側に設置され、Ｘ線束の強度を検出するための
スリット装置４２およびシンチレータ４３などで構成さ
れる。
【００１６】Ｘ線発生器１０は、陰極から放射された電
子が陽極に衝突して、陽極材料に固有のＸ線を発生する
ものであり、図１では陽極を回転させるためのモータ１
１が取付けられた回転陽極型のものを示す。なお、陽極
が固定された固定Ｘ線管も同様に使用可能である。Ｘ線
発生器１０には、陰極および陽極に印加される電圧を制
御する高圧回路１２や、陰極および陽極の周囲を真空状
態に保つための真空ポンプ１３が設置される。Ｘ線発生
器１０は水平面に対して上向きに傾斜するように支持台
１４に支持され、さらに基台２に固定されている。
子が陽極に衝突して、陽極材料に固有のＸ線を発生する
ものであり、図１では陽極を回転させるためのモータ１
１が取付けられた回転陽極型のものを示す。なお、陽極
が固定された固定Ｘ線管も同様に使用可能である。Ｘ線
発生器１０には、陰極および陽極に印加される電圧を制
御する高圧回路１２や、陰極および陽極の周囲を真空状
態に保つための真空ポンプ１３が設置される。Ｘ線発生
器１０は水平面に対して上向きに傾斜するように支持台
１４に支持され、さらに基台２に固定されている。
【００１７】図２（ａ）はＸ線発生器１０の陽極１５お
よび陰極１６の配置を示す概略斜視図であり、図２
（ｂ）は陰極１６の構造図である。銅やモリブデン等か
ら成る陽極１５が円柱状に形成され、一定速度で回転す
るように軸支される。陽極１５の側面に対向して、陽極
１５の回転軸と長手方向とが略平行になるように陰極１
６が配置される。
よび陰極１６の配置を示す概略斜視図であり、図２
（ｂ）は陰極１６の構造図である。銅やモリブデン等か
ら成る陽極１５が円柱状に形成され、一定速度で回転す
るように軸支される。陽極１５の側面に対向して、陽極
１５の回転軸と長手方向とが略平行になるように陰極１
６が配置される。
【００１８】陰極１６は、フィラメント構造を持たない
非巻線型であって、図２（ｂ）に示すように、細長のＬ
ａＢ6 焼結体から成る熱電子発生部１６ａをカーボン等
の発熱体１６ｂで挟んだ傍熱型陰極であり、積層方向に
電流を流すことによって電気抵抗の大きい発熱体１６ｂ
が加熱されて、熱電子発生部１６ａが高温になって熱電
子がスリット状に放射される。こうして均一な強度分布
を持つ電子線が得られる。
非巻線型であって、図２（ｂ）に示すように、細長のＬ
ａＢ6 焼結体から成る熱電子発生部１６ａをカーボン等
の発熱体１６ｂで挟んだ傍熱型陰極であり、積層方向に
電流を流すことによって電気抵抗の大きい発熱体１６ｂ
が加熱されて、熱電子発生部１６ａが高温になって熱電
子がスリット状に放射される。こうして均一な強度分布
を持つ電子線が得られる。
【００１９】陰極１６と陽極１５の間には高電圧が印加
されているため、図２（ａ）に示すように、陰極１６か
ら出た電子は、陰極１６の形状をほぼ保ちながら陽極１
５に衝突して線焦点１７を形成する。線焦点１７からは
放射状にＸ線が発生するが、線焦点１７の長手方向に対
して略垂直方向で、かつ陽極１６の側面の接線方向に発
生するＸ線をスリット１８で取り出すことによって、均
一な強度分布を持つスリット状のＸ線束を得ている。
されているため、図２（ａ）に示すように、陰極１６か
ら出た電子は、陰極１６の形状をほぼ保ちながら陽極１
５に衝突して線焦点１７を形成する。線焦点１７からは
放射状にＸ線が発生するが、線焦点１７の長手方向に対
して略垂直方向で、かつ陽極１６の側面の接線方向に発
生するＸ線をスリット１８で取り出すことによって、均
一な強度分布を持つスリット状のＸ線束を得ている。
【００２０】以上の説明において、陰極１６がＬａＢ6
焼結体を用いた傍熱型陰極である例を説明したが、熱電
子発生部１６ａはＬａＢ6 結晶で形成してもよく、また
ＬａＢ6 以外の材料を使用しても構わない。さらに陰極
１６は、発熱体１６ｂを用いないで、熱電子発生部１６
ａの通電によってそれ自体がジュール熱を発生する直熱
型でもよい。
焼結体を用いた傍熱型陰極である例を説明したが、熱電
子発生部１６ａはＬａＢ6 結晶で形成してもよく、また
ＬａＢ6 以外の材料を使用しても構わない。さらに陰極
１６は、発熱体１６ｂを用いないで、熱電子発生部１６
ａの通電によってそれ自体がジュール熱を発生する直熱
型でもよい。
【００２１】図１に戻って、Ｘ線発生器１０から上向き
発生したＸ線束は、スリット装置２１を通過してＸ線束
の平行化と断面形状の整形が行われる。このときＸ線束
の断面ＸＢは、１０ｍｍ×０．１ｍｍ程度のものが得ら
れ、その長手方向は紙面平行になる。
発生したＸ線束は、スリット装置２１を通過してＸ線束
の平行化と断面形状の整形が行われる。このときＸ線束
の断面ＸＢは、１０ｍｍ×０．１ｍｍ程度のものが得ら
れ、その長手方向は紙面平行になる。
【００２２】スリット装置２１を通過したＸ線束は、回
折結晶２２に斜め入射して、所定結晶面で回折する。回
折結晶２２は、たとえば転位が極力少ないＳｉ、Ｇｅ等
の単結晶材料が用いられ、その表面はたとえば（１１
１）結晶面に設定される。回折結晶２２はコ字状のホル
ダ２３の上内面に固定され、Ｘ線束はホルダ２３の中を
通過する。ホルダ２３は、各制御軸毎にモータが取付け
られた微動ステージ２４に搭載され、遠隔制御によって
回折結晶の姿勢および高さを高精度で調整可能にしてい
る。回折結晶２２では、回折結晶面の格子間隔、Ｘ線波
長および入射角で決まるブラッグ反射条件を満足するＸ
線束だけが所定角度で回折する。
折結晶２２に斜め入射して、所定結晶面で回折する。回
折結晶２２は、たとえば転位が極力少ないＳｉ、Ｇｅ等
の単結晶材料が用いられ、その表面はたとえば（１１
１）結晶面に設定される。回折結晶２２はコ字状のホル
ダ２３の上内面に固定され、Ｘ線束はホルダ２３の中を
通過する。ホルダ２３は、各制御軸毎にモータが取付け
られた微動ステージ２４に搭載され、遠隔制御によって
回折結晶の姿勢および高さを高精度で調整可能にしてい
る。回折結晶２２では、回折結晶面の格子間隔、Ｘ線波
長および入射角で決まるブラッグ反射条件を満足するＸ
線束だけが所定角度で回折する。
【００２３】回折結晶２２で回折したＸ線束は、スリッ
ト装置３０を通過してＸ線束の平行化と断面形状の整形
が行われ、試料ＳＰの表面に対して小さい角度で入射
し、試料ＳＰの所定結晶面で回折する。このときＸ線束
の長手方向は、試料への入射平面（紙面平行）に対して
略平行に設定されている。
ト装置３０を通過してＸ線束の平行化と断面形状の整形
が行われ、試料ＳＰの表面に対して小さい角度で入射
し、試料ＳＰの所定結晶面で回折する。このときＸ線束
の長手方向は、試料への入射平面（紙面平行）に対して
略平行に設定されている。
【００２４】試料ＳＰの所定結晶面で回折したＸ線束
は、そのまま平行に進行してホルダ４０に着脱自在に装
着された写真乾板４１を感光させる。所定の露光が終了
すると、試料ＳＰおよび写真乾板４１をＸ線束に対して
相対的に移動させて、再びＸ線束による撮影を行い、こ
れを繰返すことによって試料ＳＰの全面を撮影すること
ができる。その後、現像処理を経て回折Ｘ線の強度分布
が濃度変化として記録される。
は、そのまま平行に進行してホルダ４０に着脱自在に装
着された写真乾板４１を感光させる。所定の露光が終了
すると、試料ＳＰおよび写真乾板４１をＸ線束に対して
相対的に移動させて、再びＸ線束による撮影を行い、こ
れを繰返すことによって試料ＳＰの全面を撮影すること
ができる。その後、現像処理を経て回折Ｘ線の強度分布
が濃度変化として記録される。
【００２５】試料ＳＰが欠陥の少ない完全結晶である場
合は、入射Ｘ線束の殆ど全てがＸ線回折条件を満足する
ため、写真乾板４１への露光量が多くなり、濃度が高く
なる。一方、試料ＳＰに欠陥が存在する場合は、欠陥部
分でＸ線回折条件を満足しなくなり、写真乾板４１への
露光量が減少して、濃度が低くなる。したがって、記録
濃度の低い部分に対応して、試料ＳＰに表面欠陥が存在
することになる。
合は、入射Ｘ線束の殆ど全てがＸ線回折条件を満足する
ため、写真乾板４１への露光量が多くなり、濃度が高く
なる。一方、試料ＳＰに欠陥が存在する場合は、欠陥部
分でＸ線回折条件を満足しなくなり、写真乾板４１への
露光量が減少して、濃度が低くなる。したがって、記録
濃度の低い部分に対応して、試料ＳＰに表面欠陥が存在
することになる。
【００２６】なお、Ｘ線撮像手段として、写真乾板４１
の代わりに、感光フィルム、半導体エリアセンサ、ＩＰ
（イメージングプレート）等を使用しても、同様なＸ線
トポグラフを得ることができる。
の代わりに、感光フィルム、半導体エリアセンサ、ＩＰ
（イメージングプレート）等を使用しても、同様なＸ線
トポグラフを得ることができる。
【００２７】図３は、試料ＳＰのＸ線回折の様子を示す
拡大図である。回折結晶２２の表面である（１１１）面
で回折したＸ線束は、試料ＳＰの表面をほぼ全て照射す
るように低い角度で入射する。なお、試料ＳＰとしてＳ
ｉウエハを使用する場合、表面の切断面は（１００）面
であることが多い。試料ＳＰに入射したＸ線束は、試料
ＳＰの（３１１）結晶面に対してブラッグ反射条件を満
たしており、（３１１）面に関してＸ線の入射角と反射
角が一致している。一方、試料ＳＰの表面と（３１１）
面とは所定角度で交差しているため、試料ＳＰの表面に
関してＸ線束の入射角と回折角とが相違する非対称反射
の配置となっている。なお、試料ＳＰの回折結晶面は
（３１１）面に限られず、他の面指数の結晶面を使用し
ても構わなない。試料ＳＰの姿勢を調整して、任意の結
晶面を選択するために、試料ＳＰは各制御軸毎にモータ
が取付けられた微動ステージ３２に保持されている。微
動ステージ３２は制御回路４４によって制御され、シン
チレータ４３からの出力をモニタしながら動作する。試
料ＳＰの姿勢および高さを調整する場合は、写真乾板４
１をホルダ４０から取り外して、ホルダ４０の背面側に
設置されたシンチレータ４３に試料ＳＰで回折したＸ線
束を直接入射させ、シンチレータ４３からの出力が最大
になるように微動ステージ３２を制御する。
拡大図である。回折結晶２２の表面である（１１１）面
で回折したＸ線束は、試料ＳＰの表面をほぼ全て照射す
るように低い角度で入射する。なお、試料ＳＰとしてＳ
ｉウエハを使用する場合、表面の切断面は（１００）面
であることが多い。試料ＳＰに入射したＸ線束は、試料
ＳＰの（３１１）結晶面に対してブラッグ反射条件を満
たしており、（３１１）面に関してＸ線の入射角と反射
角が一致している。一方、試料ＳＰの表面と（３１１）
面とは所定角度で交差しているため、試料ＳＰの表面に
関してＸ線束の入射角と回折角とが相違する非対称反射
の配置となっている。なお、試料ＳＰの回折結晶面は
（３１１）面に限られず、他の面指数の結晶面を使用し
ても構わなない。試料ＳＰの姿勢を調整して、任意の結
晶面を選択するために、試料ＳＰは各制御軸毎にモータ
が取付けられた微動ステージ３２に保持されている。微
動ステージ３２は制御回路４４によって制御され、シン
チレータ４３からの出力をモニタしながら動作する。試
料ＳＰの姿勢および高さを調整する場合は、写真乾板４
１をホルダ４０から取り外して、ホルダ４０の背面側に
設置されたシンチレータ４３に試料ＳＰで回折したＸ線
束を直接入射させ、シンチレータ４３からの出力が最大
になるように微動ステージ３２を制御する。
【００２８】図１に戻って、微動ステージ２４、３２、
スリット装置２１、３０、ホルダ４０およびシンチレー
タ４３等は、防振台２０の上に固定され、外部からの振
動がＸ線露光に悪影響を与えるのを防止しており、特に
回転陽極の駆動源であるモータ１１からの振動を防止す
るため、支持台１４と分離して設置されている。
スリット装置２１、３０、ホルダ４０およびシンチレー
タ４３等は、防振台２０の上に固定され、外部からの振
動がＸ線露光に悪影響を与えるのを防止しており、特に
回転陽極の駆動源であるモータ１１からの振動を防止す
るため、支持台１４と分離して設置されている。
【００２９】図４（ａ）は試料ＳＰでの対称反射の配置
を示し、図４（ｂ）は試料ＳＰでの非対称反射の配置を
示す。Ｘ線発生器１０の線焦点１７から、たとえばＣｕ
−Ｋα１線（以下、Ｘ１という）、Ｃｕ−Ｋα２線（以
下、Ｘ２という）という異なる波長のＸ線が発生して、
回折結晶２２の（１１１）面で回折する。
を示し、図４（ｂ）は試料ＳＰでの非対称反射の配置を
示す。Ｘ線発生器１０の線焦点１７から、たとえばＣｕ
−Ｋα１線（以下、Ｘ１という）、Ｃｕ−Ｋα２線（以
下、Ｘ２という）という異なる波長のＸ線が発生して、
回折結晶２２の（１１１）面で回折する。
【００３０】図４（ａ）において、Ｘ１はブラッグ角α
の回折条件を満たし、Ｘ２はブラッグ角βの回折条件を
満たす。さらに、試料ＳＰの（１１１）面は、回折結晶
２２の（１１１）面と同じ格子面間隔を持ち、かつ互い
に平行に配置されており、試料ＳＰに入射するＸ１、Ｘ
２は、同様にブラッグ角α、βの回折条件をそれぞれ満
足する。そのため、Ｘ１、Ｘ２ともに写真乾板に到達
し、波長の違いによって回折角がずれているため、Ｘ線
トポグラフにゴースト像が発生して、観察し難くくな
る。
の回折条件を満たし、Ｘ２はブラッグ角βの回折条件を
満たす。さらに、試料ＳＰの（１１１）面は、回折結晶
２２の（１１１）面と同じ格子面間隔を持ち、かつ互い
に平行に配置されており、試料ＳＰに入射するＸ１、Ｘ
２は、同様にブラッグ角α、βの回折条件をそれぞれ満
足する。そのため、Ｘ１、Ｘ２ともに写真乾板に到達
し、波長の違いによって回折角がずれているため、Ｘ線
トポグラフにゴースト像が発生して、観察し難くくな
る。
【００３１】一方、図４（ｂ）において、試料ＳＰの回
折面は、回折結晶２２の（１１１）面と異なる格子面間
隔を持つ（３１１）面に設定され、試料ＳＰに入射する
Ｘ１がブラッグ角γの回折条件を満足するように、試料
ＳＰの回折面が角度設定される。また、試料ＳＰに入射
するＸ２は、（３１１）面ではブラッグ反射条件を満足
しないため、回折されないでそのまま通過することにな
る。したがって、Ｘ１だけが写真乾板に到達するため、
ゴースト像が無く、高い解像度のＸ線トポグラフを得る
ことができる。
折面は、回折結晶２２の（１１１）面と異なる格子面間
隔を持つ（３１１）面に設定され、試料ＳＰに入射する
Ｘ１がブラッグ角γの回折条件を満足するように、試料
ＳＰの回折面が角度設定される。また、試料ＳＰに入射
するＸ２は、（３１１）面ではブラッグ反射条件を満足
しないため、回折されないでそのまま通過することにな
る。したがって、Ｘ１だけが写真乾板に到達するため、
ゴースト像が無く、高い解像度のＸ線トポグラフを得る
ことができる。
【００３２】図５は、試料ＳＰのＸ線照射領域を示す図
である。試料ＳＰとしてＩＣ製造用のＳｉウエハを用い
る場合、切断面である表面は（１００）面であることが
多く、Ｘ線回折面として傾斜した高次の結晶面、たとえ
ば（３１１）面を使用すると、Ｘ線束の入射方向と結晶
面とのなす角度γは２８．０６０度となり、（１００）
の表面と（３１１）面とのなす角度δは２５．２３９度
となるので、入射角εは引算して２．８２１度になる。
このような小さい入射角εは、一度に撮影できる領域が
大きくなることを意味し、入射Ｘ線束の幅ｔ、入射角ε
および照射野の長さＬを用いて、ｔ＝Ｌ×ｓｉｎεが成
立する。
である。試料ＳＰとしてＩＣ製造用のＳｉウエハを用い
る場合、切断面である表面は（１００）面であることが
多く、Ｘ線回折面として傾斜した高次の結晶面、たとえ
ば（３１１）面を使用すると、Ｘ線束の入射方向と結晶
面とのなす角度γは２８．０６０度となり、（１００）
の表面と（３１１）面とのなす角度δは２５．２３９度
となるので、入射角εは引算して２．８２１度になる。
このような小さい入射角εは、一度に撮影できる領域が
大きくなることを意味し、入射Ｘ線束の幅ｔ、入射角ε
および照射野の長さＬを用いて、ｔ＝Ｌ×ｓｉｎεが成
立する。
【００３３】たとえば、直径８インチのＳｉウエハを端
から端まで一度に測定するには、Ｌ＝２００ｍｍ、ε＝
２．８２１度を代入すると、ｔ＝９．８４ｍｍが求ま
る。すなわち、約１０ｍｍの線焦点を持つＸ線発生器を
使用することによって、８インチウエハの表面欠陥を短
時間に評価できることになる。
から端まで一度に測定するには、Ｌ＝２００ｍｍ、ε＝
２．８２１度を代入すると、ｔ＝９．８４ｍｍが求ま
る。すなわち、約１０ｍｍの線焦点を持つＸ線発生器を
使用することによって、８インチウエハの表面欠陥を短
時間に評価できることになる。
【００３４】図６は、Ｘ線トポグラフの撮影の様子を示
す斜視図である。Ｘ線発生器１０から縦長のＸ線束が発
生して、回折結晶２２によって回折して、８インチウエ
ハ等の試料ＳＰに対して長さＬの細長い領域ＸＷを照射
している。領域ＸＷの幅は、Ｘ線発生器１０からある程
度拡がって３０ｍｍ程度になるため、試料ＳＰを領域Ｘ
Ｗの直角方向にステップ搬送させながら約７回に分けて
Ｘ線露光を行うことによって、試料ＳＰの全体の表面欠
陥を１枚の写真乾板に収めることができる。
す斜視図である。Ｘ線発生器１０から縦長のＸ線束が発
生して、回折結晶２２によって回折して、８インチウエ
ハ等の試料ＳＰに対して長さＬの細長い領域ＸＷを照射
している。領域ＸＷの幅は、Ｘ線発生器１０からある程
度拡がって３０ｍｍ程度になるため、試料ＳＰを領域Ｘ
Ｗの直角方向にステップ搬送させながら約７回に分けて
Ｘ線露光を行うことによって、試料ＳＰの全体の表面欠
陥を１枚の写真乾板に収めることができる。
【００３５】なお、試料ＳＰをステップ搬送する度に、
搬送誤差によって回折条件から外れることがあるため、
写真乾板４１を装着する前にシンチレータ４３を用いて
各搬送位置毎に微動ステージ３２の最適姿勢を予めメモ
リ等に記憶しておいた後、撮影開始後は各搬送位置に対
応して微動ステージ３２の調整を行う。こうして試料Ｓ
Ｐをステップ搬送しても、最適な姿勢を迅速に設定する
ことができる。
搬送誤差によって回折条件から外れることがあるため、
写真乾板４１を装着する前にシンチレータ４３を用いて
各搬送位置毎に微動ステージ３２の最適姿勢を予めメモ
リ等に記憶しておいた後、撮影開始後は各搬送位置に対
応して微動ステージ３２の調整を行う。こうして試料Ｓ
Ｐをステップ搬送しても、最適な姿勢を迅速に設定する
ことができる。
【００３６】こうして従来の方法ではＸ線照射領域が２
０ｍｍ×２０ｍｍ程度であったため、ウエハ１枚の撮影
に約１日必要であったが、本発明ではウエハ１枚につき
約１時間で完了することができる。
０ｍｍ×２０ｍｍ程度であったため、ウエハ１枚の撮影
に約１日必要であったが、本発明ではウエハ１枚につき
約１時間で完了することができる。
【００３７】また、本発明では高分解能の撮影が可能に
なるため、Ｘ線発生器１０と試料ＳＰとの距離を近付け
ても所望の分解能が確保される。したがって、従来の方
法ではＸ線源と試料との間の距離が２ｍ程度必要であっ
たが、本発明では６０ｃｍ程度に縮めることが可能にな
り、それによってＸ線強度も増加するため、全体の測定
感度の向上、測定時間の短縮化が図られる。
なるため、Ｘ線発生器１０と試料ＳＰとの距離を近付け
ても所望の分解能が確保される。したがって、従来の方
法ではＸ線源と試料との間の距離が２ｍ程度必要であっ
たが、本発明では６０ｃｍ程度に縮めることが可能にな
り、それによってＸ線強度も増加するため、全体の測定
感度の向上、測定時間の短縮化が図られる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、Ｘ
線発生器において非巻線型の陰極を用いることによっ
て、強度が均一なＸ線束が発生するため、濃度ムラの少
ないＸ線トポグラフが得られ、高精度の評価が可能にな
る。また、試料でのＸ線照射領域が拡大して、全体の測
定時間を短縮化できる。
線発生器において非巻線型の陰極を用いることによっ
て、強度が均一なＸ線束が発生するため、濃度ムラの少
ないＸ線トポグラフが得られ、高精度の評価が可能にな
る。また、試料でのＸ線照射領域が拡大して、全体の測
定時間を短縮化できる。
【００３９】また、試料表面に関して、Ｘ線束の入射角
度と回折角度とが相違する、いわゆる非対称反射の配置
を採用することによって、Ｘ線撮像手段に到達するＸ線
が単色化され、所定以外のＸ線波長によるゴースト像が
回避される。
度と回折角度とが相違する、いわゆる非対称反射の配置
を採用することによって、Ｘ線撮像手段に到達するＸ線
が単色化され、所定以外のＸ線波長によるゴースト像が
回避される。
【００４０】また、Ｘ線発生器の陰極から強度分布の均
一な電子線を発生することが可能になり、Ｘ線束の強度
が均一化される。
一な電子線を発生することが可能になり、Ｘ線束の強度
が均一化される。
【００４１】また、試料で回折するＸ線束の強度を検出
しながら、試料の姿勢を調整することが可能になり、測
定感度が最良となる配置を容易に設定できる。
しながら、試料の姿勢を調整することが可能になり、測
定感度が最良となる配置を容易に設定できる。
【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。
【図２】図２（ａ）はＸ線発生器１０の陽極１５および
陰極１６の配置を示す概略斜視図であり、図２（ｂ）は
陰極１６の構造図である。
陰極１６の配置を示す概略斜視図であり、図２（ｂ）は
陰極１６の構造図である。
【図３】試料ＳＰのＸ線回折の様子を示す拡大図であ
る。
る。
【図４】図４（ａ）は試料ＳＰでの対称反射の配置を示
し、図４（ｂ）は試料ＳＰでの非対称反射の配置を示
す。
し、図４（ｂ）は試料ＳＰでの非対称反射の配置を示
す。
【図５】試料ＳＰのＸ線照射領域を示す図である。
【図６】Ｘ線トポグラフの撮影の様子を示す斜視図であ
る。
る。
１ 表面欠陥評価装置 ２ 基台 １０ Ｘ線発生器 １１ モータ １２ 高圧回路 １３ 真空ポンプ １４ 支持台 １５ 陽極 １６ 陰極 １７ 線焦点 １８ スリット ２０ 防振台 ２１、３０、４２ スリット装置 ２２ 回折結晶 ２３、４０ ホルダ ２４、３２ 微動ステージ ４１ 写真乾板 ４３ シンチレータ ４４ 制御回路
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｘ線束を発生するためのＸ線発生器と、 Ｘ線発生器からのＸ線束を所定結晶面で回折させるため
の回折結晶と、 回折結晶で回折したＸ線束を試料表面に対して斜めに照
射し、試料の所定結晶面で回折するＸ線束の強度分布を
検出するためのＸ線撮像手段とを備える表面欠陥評価装
置において、 Ｘ線発生器は陽極および非巻線型の陰極を有し、陽極上
に電子の線焦点を形成して、線焦点長手方向に対して略
垂直方向にスリット状のＸ線束を発生し、該Ｘ線束の長
手方向を試料への入射平面に対して略平行に設定するこ
とを特徴とする表面欠陥評価装置。 - 【請求項２】 試料表面に関して、Ｘ線束の入射角度と
回折角度とが相違することを特徴とする請求項１記載の
表面欠陥評価装置。 - 【請求項３】 前記陰極は、ＬａＢ6 結晶またはＬａＢ
6 焼結体から成る熱電子発生部を有し、熱電子発生部の
ジュール加熱による直熱型または熱電子発生部を発熱体
で挟んだ傍熱型であることを特徴とする請求項１記載の
表面欠陥評価装置。 - 【請求項４】 Ｘ線束を発生するためのＸ線発生器と、 Ｘ線発生器からのＸ線束を所定結晶面で回折させるため
の回折結晶と、 回折結晶で回折したＸ線束を試料表面に対して斜めに照
射し、試料の所定結晶面で回折するＸ線束の強度分布を
検出するためのＸ線撮像手段と、 試料を保持し、その姿勢を調整するための試料保持手段
と、 試料で回折するＸ線束の強度を検出するためのＸ線検出
手段と、 Ｘ線検出手段からの出力に基づいて、前記試料保持手段
を制御するための制御手段とを備えることを特徴とする
表面欠陥評価装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231781A JP2959745B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 表面欠陥評価装置 |
| US08/428,566 US5568531A (en) | 1994-09-27 | 1995-04-25 | Surface defect evaluating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231781A JP2959745B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 表面欠陥評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159992A true JPH08159992A (ja) | 1996-06-21 |
| JP2959745B2 JP2959745B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=16928937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6231781A Expired - Fee Related JP2959745B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 表面欠陥評価装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5568531A (ja) |
| JP (1) | JP2959745B2 (ja) |
Cited By (1)
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| JP2008082939A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Rigaku Corp | ２結晶法ｘ線トポグラフィ装置 |
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| JP3944330B2 (ja) * | 1999-04-12 | 2007-07-11 | 株式会社リガク | Ｘ線回折装置及びｘ線ロッキングカーブの測定方法 |
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| FR2828933A1 (fr) * | 2001-08-27 | 2003-02-28 | Corning Inc | Procede de determination de la qualite optique d'un monocristal de fluorure et element optique |
| US7120309B2 (en) * | 2001-11-08 | 2006-10-10 | Lightsharp Llc | Ghost image correction system and method |
| DE102006009247B4 (de) * | 2006-02-28 | 2007-12-27 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Verfahren zum Abschätzen der kristallinen Textur gestapelter Metallleitungen in Mikrostrukturbauelementen |
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| JPH06267693A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-09-22 | Toshiba Corp | Ｘ線照射装置 |
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1994
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1995
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| JP2959745B2 (ja) | 1999-10-06 |
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