(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上の異物の形状を観察するための光学顕微鏡と、
ウェハ上の異物を光学顕微鏡の視野内に移送する機能を有するステージと、
ウェハをウェハカセットから取り出してステージにセットするウェハ搬送機構と、
ウェハ上の異物の化学結合を励起する少なくとも１台のラマン励起用レーザと、ラマン励起用レーザの光軸を前記光学顕微鏡の光軸に一致させてウェハ上の異物にレーザ光を照射すると共に、レーザ光によって励起された異物から放出されるラマン散乱光を光学顕微鏡の光軸から取り出す為に設けられた少なくとも１台のラマン分析用光学系と、
前記ラマン分析用光学系によってウェハ上の異物から取り出されたラマン散乱光を分光分析するラマン分光計と、
前記ステージ、ウェハ搬送機構、及びラマン分光計を制御する制御手段と
から成る顕微ラマン分光システムであって、
前記制御手段は、予め別の異物検査装置により求められた異物の位置情報に基づいて、ウェハがセットされた前記ステージを駆動し、光学顕微鏡の視野内にその異物の像を再現させるようにしたことを特徴とする顕微ラマン分光システム。
【請求項２】
前記光学顕微鏡は、ＣＣＤカメラを備えていることを特徴とする請求項１記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項３】
前記ラマン励起用レーザとウェハ上の異物との間の光路は、少なくとも反射鏡および／または光学レンズによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項４】
前記ラマン分析用光学系とラマン分光計との間の光路は、少なくとも光ファイバによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項５】
前記制御手段は、コンピュータであることを特徴とする請求項１記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項６】
内蔵されたデータベースに基づいて、測定された異物のラマンスペクトルから少なくとも異物の物質名を検索する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項７】
ウェハ上の異物の形状を観察するための光学顕微鏡と、
ウェハ上の異物を光学顕微鏡の視野内に移送する機能を有するステージと、
ウェハをウェハカセットから取り出してステージにセットするウェハ搬送機構と、
ウェハ上の異物の化学結合を励起する少なくとも１台のラマン励起用レーザと、ウェハ上の異物を励起する少なくとも１台のラマン励起用以外の励起用レーザと、
前記ラマン励起用レーザからのレーザ光、及び、ラマン励起用以外の励起用レーザからのレーザ光の中から、１つを選んでレーザ光を切り換える切り換え手段と、
前記ラマン励起用レーザを含む少なくとも２台の励起用レーザの光軸を、前記光学顕微鏡の光軸に一致させてウェハ上の異物にレーザ光を照射すると共に、レーザ光によって励起された異物から放出される励起光を、光学顕微鏡の光軸から取り出す為に設けられた、ラマン分析用光学系を含む少なくとも２台の分光分析用光学系と、
ラマン分析用光学系によってウェハ上の異物から取り出された励起光を分光分析するラマン分光計と、
ラマン分析用光学系以外の分光分析用光学系によってウェハ上の異物から取り出された励起光を分光分析するラマン分光計以外の分光計と、
前記ステージ、ウェハ搬送機構、ラマン分光計、及びラマン分光計以外の分光計を制御する制御手段と
から成る顕微ラマン分光システムであって、
前記制御手段は、予め別の異物検査装置により求められた異物の位置情報に基づいて、ウェハがセットされた前記ステージを駆動し、光学顕微鏡の視野内にその異物の像を再現させるようにしたことを特徴とする顕微ラマン分光システム。
【請求項８】
前記光学顕微鏡は、ＣＣＤカメラを備えていることを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項９】
前記ラマン励起用レーザとウェハ上の異物との間の光路は、少なくとも反射鏡および／または光学レンズによって構成されていることを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１０】
前記ラマン励起用以外の励起用レーザとウェハ上の異物との間の光路は、少なくとも反射鏡および／または光学レンズによって構成されていることを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１１】
前記ラマン励起用以外の励起用レーザは、ホトルミネッセンス励起用レーザ、または蛍光励起用レーザの内の１つを少なくとも含むことを特徴とする請求項７または１０記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１２】
前記レーザ光を切り換える切り換え手段は、可動鏡であることを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１３】
前記ラマン分析用光学系とラマン分光計との間の光路は、少なくとも光ファイバによって構成されていることを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１４】
前記ラマン分析用光学系以外の分光分析用光学系とラマン分光計以外の分光計との間の光路は、少なくとも光ファイバによって構成されていることを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１５】
前記ラマン分析用光学系以外の分光分析用光学系は、ホトルミネッセンス分光分析用光学系、または蛍光分光分析用光学系の内の１つを少なくとも含むことを特徴とする請求項７または１４記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１６】
前記ラマン分光計以外の分光計は、ホトルミネッセンス分光計、または蛍光分光計の内の１つを少なくとも含むことを特徴とする請求項７または１４記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１７】
前記制御手段は、コンピュータであることを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【請求項１８】
内蔵されたデータベースに基づいて、測定された異物の各種スペクトルから少なくとも異物の物質名を検索する機能を備えたことを特徴とする請求項７記載の顕微ラマン分光システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの表面に付着した異物などの非破壊分析に用いられる顕微ラマン分光システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩは、３年から４年のサイクルで微細化、高集積化が図られているが、それに伴い、製品としての歩留まりは悪化することが一般的である。そこで、製品のコストを低減するための方法として、製品の歩留まりを向上させることが要求されている。
【０００３】
ＬＳＩ製品の歩留まりが良くない原因は、製造過程で半導体ウェハの表面に微小な異物が付着し、集積回路の焼き付け工程で、パターンの正しい焼き付けが阻害されるためであると言われている。従って、歩留まりを向上させるためには、この異物が何であるかの特定を行なうと共に、異物の付着を阻止することが重要になってくる。
【０００４】
微小試料の成分の特定を行なうための手段として、従来から広く用いられてきたのが、光学顕微鏡とレーザラマン分光器を組み合わせた顕微ラマン分光システムである。これは、顕微鏡にレーザ光を導入し、顕微鏡下に置かれた微小試料にレーザ光を集光し、微小試料からの散乱光を顕微鏡で収集し、それをラマン分光計に導入してラマンスペクトルを得るものである。
【０００５】
試料からの散乱光には、弾性散乱光と非弾性散乱光がある。一般に、弾性散乱光をレーリー散乱光、非弾性散乱光をラマン散乱光と呼ぶ。ラマン散乱光はレーリー散乱光の約１００万分の１の強度でしかないため、ラマンスペクトルを得るためには、レーリー散乱光を光学フィルタで除去した上で、分光しなければならない。このラマンスペクトルを分析することで、その試料を構成している化学成分名を特定することができる。
【０００６】
一方、半導体ウェハ上の異物の形状の観察を行なうための手段としては、予め計測されている異物の座標値を得て、顕微鏡下にその座標を再現して異物を観察する機能、いわゆるレビュー機能を備えたレビュー光学顕微鏡システムがある。これは、試料を乗せる試料台を制御しているコンピュータに異物の座標値を入力して、試料台を目的の位置に移動させることにより、光学顕微鏡の直下に異物を搬送して、異物の形状観察ができるようにするものである。
【０００７】
また、光学顕微鏡の代わりに、レビュー機能を備えた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使う方法も発明されており、これを用いれば、より微小な異物の形状観察を行なうことができる。このようなシステムを、一般に、レビューＳＥＭシステムと呼んでいる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成において、従来の顕微ラマン分光システムの問題点は、レビュー機能を持たないため、ウェハ上の異物を顕微鏡下の測定位置に設定することが極めて困難なことである。例えば、シリコンウェハを例に取れば、ウェハ径は通常８インチ（Φ２００ｍｍ）もあり、そのウェハ上のミクロン、サブミクロンの大きさの異物を、顕微鏡だけを使って探し出すことは非常に困難である。このために、半導体製造分野では、異物を探し、その位置座標と大きさを表示する専用の異物検査装置がある。しかし、レビュー機能を持たない従来の顕微ラマン分光システムでは、専用の異物検査装置によって得られたせっかくの異物の検査結果（位置情報など）を利用することができず、結果的に、成分分析能力に優れたラマン分光法の特徴を、半導体ウェハ上の異物検査に生かすことができないという問題があった。
【０００９】
一方、専用の異物検査装置で得た異物の位置座標とその大きさに関する情報を利用しようとすれば、レビュー光学顕微鏡システムやレビューＳＥＭシステムに頼らなければならない。すなわち、異物検査装置によって異物情報を記録されたウェハは、その異物情報に基づいて試料台上に設置され、異物はレビュー光学顕微鏡やレビューＳＥＭの視野内に移動されて、顕微鏡像として観察される。そして、その形状の観察結果から、異物の物質名を推定する。しかし、形状観察のみで物質名を推定することには限界があるため、例えば、レビューＳＥＭでは、Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を併用して、異物の特性Ｘ線から原子名を判定することが行なわれてきた。しかしながら、ＥＤＳに頼ることは、単に形状観察のみに頼るよりは有効であるものの、やはり有機物や軽い元素の判定ができないという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、ラマン分光法特有の分析能力を有効に利用でき、しかも、異物検査装置によって得られた異物情報をも利用することができる顕微ラマン分光システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明にかかる顕微ラマン分光システムは、
ウェハ上の異物の形状を観察するための光学顕微鏡と、
ウェハ上の異物を光学顕微鏡の視野内に移送する機能を有するステージと、
ウェハをウェハカセットから取り出してステージにセットするウェハ搬送機構と、
ウェハ上の異物の化学結合を励起する少なくとも１台のラマン励起用レーザと、ラマン励起用レーザの光軸を前記光学顕微鏡の光軸に一致させてウェハ上の異物にレーザ光を照射すると共に、レーザ光によって励起された異物から放出されるラマン散乱光を光学顕微鏡の光軸から取り出す為に設けられた少なくとも１台のラマン分析用光学系と、
前記ラマン分析用光学系によってウェハ上の異物から取り出されたラマン散乱光を分光分析するラマン分光計と、
前記ステージ、ウェハ搬送機構、及びラマン分光計を制御する制御手段と
から成る顕微ラマン分光システムであって、
前記制御手段は、予め別の異物検査装置により求められた異物の位置情報に基づいて、ウェハがセットされた前記ステージを駆動し、光学顕微鏡の視野内にその異物の像を再現させるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
また、前記光学顕微鏡は、ＣＣＤカメラを備えていることを特徴としている。
【００１３】
また、前記ラマン励起用レーザとウェハ上の異物との間の光路は、少なくとも反射鏡および／または光学レンズによって構成されていることを特徴としている。
【００１４】
また、前記ラマン分析用光学系とラマン分光計との間の光路は、少なくとも光ファイバによって構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、前記制御手段は、コンピュータであることを特徴としている。
【００１６】
また、内蔵されたデータベースに基づいて、測定された異物のラマンスペクトルから少なくとも異物の物質名を検索する機能を備えたことを特徴としている。
【００１７】
また、ウェハ上の異物の形状を観察するための光学顕微鏡と、
ウェハ上の異物を光学顕微鏡の視野内に移送する機能を有するステージと、
ウェハをウェハカセットから取り出してステージにセットするウェハ搬送機構と、
ウェハ上の異物の化学結合を励起する少なくとも１台のラマン励起用レーザと、ウェハ上の異物を励起する少なくとも１台のラマン励起用以外の励起用レーザと、
前記ラマン励起用レーザからのレーザ光、及び、ラマン励起用以外の励起用レーザからのレーザ光の中から、１つを選んでレーザ光を切り換える切り換え手段と、
前記ラマン励起用レーザを含む少なくとも２台の励起用レーザの光軸を、前記光学顕微鏡の光軸に一致させてウェハ上の異物にレーザ光を照射すると共に、レーザ光によって励起された異物から放出される励起光を、光学顕微鏡の光軸から取り出す為に設けられた、ラマン分析用光学系を含む少なくとも２台の分光分析用光学系と、
ラマン分析用光学系によってウェハ上の異物から取り出された励起光を分光分析するラマン分光計と、
ラマン分析用光学系以外の分光分析用光学系によってウェハ上の異物から取り出された励起光を分光分析するラマン分光計以外の分光計と、
前記ステージ、ウェハ搬送機構、ラマン分光計、及びラマン分光計以外の分光計を制御する制御手段と
から成る顕微ラマン分光システムであって、
前記制御手段は、予め別の異物検査装置により求められた異物の位置情報に基づいて、ウェハがセットされた前記ステージを駆動し、光学顕微鏡の視野内にその異物の像を再現させるようにしたことを特徴としている。
【００１８】
また、前記光学顕微鏡は、ＣＣＤカメラを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、前記ラマン励起用レーザとウェハ上の異物との間の光路は、少なくとも反射鏡および／または光学レンズによって構成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、前記ラマン励起用以外の励起用レーザとウェハ上の異物との間の光路は、少なくとも反射鏡および／または光学レンズによって構成されていることを特徴としている。
【００２１】
また、前記ラマン励起用以外の励起用レーザは、ホトルミネッセンス励起用レーザまたは蛍光励起用レーザの内の１つを少なくとも含むことを特徴としている。
【００２２】
また、前記レーザ光を切り換える切り換え手段は、可動鏡であることを特徴としている。
【００２３】
また、前記ラマン分析用光学系とラマン分光計との間の光路は、少なくとも光ファイバによって構成されていることを特徴としている。
【００２４】
また、前記ラマン分析用光学系以外の分光分析用光学系とラマン分光計以外の分光計との間の光路は、少なくとも光ファイバによって構成されていることを特徴としている。
【００２５】
また、前記ラマン分析用光学系以外の分光分析用光学系は、ホトルミネッセンス分光分析用光学系、または蛍光分光分析用光学系の内の１つを少なくとも含むことを特徴としている。
【００２６】
また、前記ラマン分光計以外の分光計は、ホトルミネッセンス分光計、または蛍光分光計の内の１つを少なくとも含むことを特徴としている。
【００２７】
また、前記制御手段は、コンピュータであることを特徴としている。
【００２８】
また、内蔵されたデータベースに基づいて、測定された異物の各種スペクトルから少なくとも異物の物質名を検索する機能を備えたことを特徴としている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明にかかる顕微ラマン分光システムの一実施例を示したものである。図中１は、ウェハカセットを収納するウェハカセット台である。ウェハカセット台１に置かれたウェハカセット中のウェハは、ウェハ搬送機構２によって光学顕微鏡下のステージ３に搬送される。ステージ３には、予め別の異物検査装置によって検出され、記録されたウェハ上の異物の位置座標値に基づいて、顕微鏡の視野内にその異物を移送するステージ機能があり、異物は顕微鏡の直下に自動的に移送される。
【００３０】
４は光学顕微鏡である。光学顕微鏡４の光軸、ラマン励起用レーザ５からのレーザ光の光軸、及び、光学顕微鏡４からの戻り散乱光をラマン分光計８に導くための接続光学系６の光軸は、レーザ導入光学系７によって一致させるように組み立てられている。光学顕微鏡４からの戻り散乱光は、レーザ導入光学系７、及び接続光学系６を介して、光ファイバ９により、ラマン分光計８に導かれる。
【００３１】
ウェハカセット台１、ウェハ搬送機構２、ステージ３、及び、ラマン分光計８は、コンピュータ１０により、一括して制御されている。
【００３２】
また、接続光学系６には、試料の散乱光からレーリー散乱光を取り除き、ラマン散乱光のみを透過させる光学フィルタ１１、及び、光学フィルタ１１を透過したラマン散乱光を光ファイバ９に集光するための光学レンズ１２の機能が設けられ、これらをラマン分析用光学系とも呼んでいる。
【００３３】
この光学系の１つの特徴は、ラマン励起用レーザ５とウェハ上の異物とを結ぶラマン光学系を、反射鏡と光学レンズを用いることによって、光ファイバを介することなく構成し、ダイレクトにレーザ光をウェハ上の異物に照射できるようにしたことである。これにより、レーザスポットを回折限界まで集光して異物に照射することが可能になり、ラマン現象の位置的な分解能をレーザ光の回折限界のレベルにまで高めることが可能になった。
【００３４】
また、この光学系のもう１つの特徴は、ラマン分光計８の入射側、すなわち、ラマン散乱光の受光側において、光ファイバを採用したことである。これにより、光路を自由に曲げることが可能になり、ラマン分光計８の設置位置の自由度を大きく確保できるため、ラマン分光計８を顕微鏡４の下に組み込んでコンパクトな構成としたり、ラマン分光計８を顕微鏡４から離れた位置に設置したりすることが可能になった。
【００３５】
このような構成において、本実施例は、次のように動作する。先ず、コンピュータ１０の指令に基づいて、ウェハ搬送機構２が、ウェハカセット台１のウェハカセットからウェハを取り出して、ステージ３の上に設置する。コンピュータ１０には、予め別の異物検査装置による検査で得られた各ウェハの異物位置情報が、それらのシステムから転送されて記憶されている。コンピュータ１０は、セットされたウェハの異物の位置情報に基づいてステージ３を駆動してウェハを移送し、光学顕微鏡４の視野内に異物の像が入るようにウェハの位置を設定する。
【００３６】
ウェハ上の異物には、光学顕微鏡４の光源から照明光が照射され、異物の形状を肉眼、またはＣＣＤカメラで観察することが可能になる。また、ラマン励起用レーザ５（例えば、アルゴンレーザ）から照射されたレーザ光は、接続光学系６及びレーザ導入光学系７を介して、光学顕微鏡４の光軸に沿って異物に照射され、異物を構成している物質の化学結合を励起する。励起された異物から発生した散乱光は、光学顕微鏡４の光軸から、レーザ導入光学系７及び接続光学系６を介して取り出され、光学フィルタ１１でレーリー散乱光を取り除かれた後、ラマン散乱光のみが光学レンズ１２で集光されて、光ファイバ９に導入される。
【００３７】
光ファイバに導入されたラマン散乱光は、ラマン分光計８で分光され、ラマンスペクトルとして、コンピュータ１０に送られる。コンピュータ１０には、種々の物質に由来するラマンスペクトルが、データベースとして予め用意されている。そこで、測定されたラマンスペクトルをそのデータベースに掛けて、一致するラマンスペクトルを検索させ、少なくとも異物の物質名を同定する作業を、コンピュータ１０によって行なわせる。これにより、光学顕微鏡下に観察された異物の化学成分を短時間のうちに特定することができ、異物が何に由来するかを知ることができる。
【００３８】
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。たとえば、ラマン励起用レーザ５に加え、更にホトルミネッセンス励起用レーザ、蛍光励起用レーザなどの励起用レーザを用意し、これらの励起用レーザ間を切り換えることにより、ラマン分光分析以外に、ホトルミネッセンス分光分析や蛍光分光分析を行なえるシステムに展開することもできる。
【００３９】
図２は、本発明にかかる顕微ラマン分光システムの別の実施例を示したものである。図中１は、ウェハカセットを収納するウェハカセット台である。ウェハカセット台１に置かれたウェハカセット中のウェハは、ウェハ搬送機構２によって光学顕微鏡下のステージ３に搬送される。ステージ３には、予め別の異物検査装置によって検出され、記録されたウェハ上の異物の位置座標値に基づいて、顕微鏡の視野内にその異物を移送するステージ機能があり、異物は顕微鏡の直下に自動的に移送される。
【００４０】
４は光学顕微鏡である。光学顕微鏡４の光軸、ラマン励起用レーザ５からのレーザ光の光軸、及び、光学顕微鏡４からの戻り散乱光をラマン分光計８に導くための接続光学系６の光軸は、レーザ導入光学系７によって一致させるように組み立てられている。光学顕微鏡４からの戻り散乱光は、レーザ導入光学系７、及び接続光学系６を介して、光ファイバ９により、ラマン分光計８に導かれる。
【００４１】
レーザ導入光学系７には、可動鏡１３が設けられている。ラマン励起用レーザ５と並列に設けられたホトルミネッセンス励起用レーザ、または蛍光励起用レーザなどの励起用レーザ１４からのレーザ光は、ラマン励起用レーザ５からのレーザ光と可動鏡１３によって切り換えられることにより、接続光学系１５を介してステージ３上の試料に導かれるようになっている。光学顕微鏡４の光軸、励起用レーザ１４からのレーザ光の光軸、及び、光学顕微鏡４からの戻り励起光をホトルミネッセンス分光計や蛍光分光計などの分光計１６に導くための接続光学系１５の光軸は、レーザ導入光学系７によって一致させるように組み立てられているので、光学顕微鏡４からの戻り励起光は、レーザ導入光学系７、及び接続光学系１５を介して、光ファイバ１７により、ホトルミネッセンス分光計や蛍光分光計などの分光計１６に導かれる。
【００４２】
ウェハカセット台１、ウェハ搬送機構２、ステージ３、ラマン分光計８、及び、ホトルミネッセンス分光計または蛍光分光計などの分光計１６は、コンピュータ１０により、一括して制御されている。また、接続光学系６、及び、接続光学系１５には、それぞれ、試料の散乱光からレーリー散乱光を取り除く光学フィルタ１１、１８、及び、光学フィルタを透過した励起光を光ファイバに集光するための光学レンズ１２、１９の機能が設けられている。
【００４３】
この光学系の１つの特徴は、ラマン励起用レーザ５及び励起用レーザ１４とウェハ上の異物とを結ぶ光学系全体を、反射鏡と光学レンズを用いることによって、光ファイバを介することなく構成し、ダイレクトにレーザ光をウェハ上の異物に照射できるようにしたことである。これにより、レーザスポットを回折限界まで集光して異物に照射することが可能になり、観測位置の分解能をレーザ光の回折限界のレベルにまで高めることが可能になった。
【００４４】
また、この光学系のもう１つの特徴は、ラマン分光計８、及び、ホトルミネッセンス分光計または蛍光分光計などの分光計１６の入射側、すなわち、励起光の受光側において、光ファイバを採用したことである。これにより、光路を自由に曲げることが可能になり、ラマン分光計８、及び、ホトルミネッセンス分光計または蛍光分光計などの分光計１６の設置位置の自由度を大きく確保できるため、ラマン分光計８、及び、ホトルミネッセンス分光計または蛍光分光計などの分光計１６を顕微鏡４の下に組み込んでコンパクトな構成としたり、ラマン分光計８、及び、ホトルミネッセンス分光計または蛍光分光計などの分光計１６を、顕微鏡４から離れた位置に設置したりすることが可能になった。
【００４５】
このような構成において、本実施例は、次のように動作する。先ず、ラマン分光分析を行ないたい場合には、コンピュータ１０の指令に基づいて、ウェハ搬送機構２が、ウェハカセット台１のウェハカセットからウェハを取り出して、ステージ３の上に設置する。コンピュータ１０には、予め別の異物検査装置による検査で得られた各ウェハの異物位置情報が、それらのシステムから転送されて記憶されている。コンピュータ１０は、セットされたウェハの異物の位置情報に基づいてステージ３を駆動してウェハを移送し、光学顕微鏡４の視野内に異物の像が入るようにウェハの位置を設定する。
【００４６】
ウェハ上の異物には、光学顕微鏡４の光源から照明光が照射され、異物の形状を肉眼、またはＣＣＤカメラで観察することが可能になる。また、ラマン励起用レーザ５（例えば、アルゴンレーザ）から照射されたレーザ光は、接続光学系６及びレーザ導入光学系７を介して、光学顕微鏡４の光軸に沿って異物に照射され、異物を構成している物質の化学結合を励起する。
【００４７】
なお、このとき、レーザ導入光学系７内の可動鏡１３を、予め、ラマン励起用レーザ５と光学顕微鏡４とを結ぶ光軸を遮らない位置へ移動させておく必要があることは言うまでもない。
【００４８】
さて、励起された異物から発生した散乱光は、光学顕微鏡４の光軸から、レーザ導入光学系７及び接続光学系６を介して取り出され、光学フィルタ１１でレーリー散乱光を取り除かれた後、ラマン散乱光のみが光学レンズ１２で集光されて、光ファイバ９に導入される。
【００４９】
光ファイバ９に導入されたラマン散乱光は、ラマン分光計８で分光され、ラマンスペクトルとして、コンピュータ１０に送られる。コンピュータ１０には、種々の物質に由来するラマンスペクトルが、データベースとして予め用意されている。そこで、測定されたラマンスペクトルをそのデータベースに掛けて、一致するラマンスペクトルを検索させ、少なくとも異物の物質名を同定する作業を、コンピュータ１０によって行なわせる。これにより、光学顕微鏡下に観察された異物の化学成分を短時間のうちに特定することができ、異物が何に由来するかを知ることができる。
【００５０】
次に、ラマン分光分析を行なった試料位置と全く同一試料位置のホトルミネッセンス分光分析や蛍光分光分析などを行ないたい場合には、レーザ導入光学系７に設けられた可動鏡１３を、ラマン励起用レーザ５と光学顕微鏡４とを結ぶ光軸上に移動させて該光軸を遮断すると共に、励起用レーザ１４からのレーザ光を、接続光学系１５及びレーザ導入光学系７を介して、光学顕微鏡４の光軸に沿って導入し、異物に向けて照射する。
【００５１】
励起された異物から発生したホトルミネッセンスや蛍光は、光学顕微鏡４の光軸から、レーザ導入光学系７及び接続光学系１５を介して取り出され、光学フィルタ１８でレーリー散乱光を取り除かれた後、ホトルミネッセンスや蛍光のみが光学レンズ１９で集光されて、光ファイバ１７に導入される。
【００５２】
光ファイバ１７に導入されたホトルミネッセンスや蛍光は、ホトルミネッセンス分光計や蛍光分光計などの分光計１６で分光され、ホトルミネッセンススペクトル、あるいは蛍光スペクトルとして、コンピュータ１０に送られる。コンピュータ１０には、種々の物質に由来するホトルミネッセンススペクトルあるいは蛍光スペクトルが、データベースとして予め用意されている。そこで、測定されたホトルミネッセンススペクトルあるいは蛍光スペクトルをそのデータベースに掛けて、一致するスペクトルを検索させ、少なくとも異物の物質名を同定する作業を、コンピュータ１０によって行なわせる。これにより、光学顕微鏡下に観察された異物の化学成分を短時間のうちに特定することができ、異物が何に由来するかを知ることができる。
【００５３】
なお、本実施例では、励起用レーザとして、１台のラマン励起用レーザと、１台のラマン励起用以外の励起用レーザとを、２台並べて設置したが、これらの励起用レーザの台数は、必ずしも１台ずつに限定されるものではない。それぞれが２台以上の複数台であっても差し支えない。また、複数台のラマン励起用レーザのみを備え、ラマン励起用以外の励起用レーザを備えていない顕微ラマン分光システムもまた、本発明の範疇に入ることは言うまでもない。
【００５４】
また、本実施例では、ホトルミネッセンスを励起する目的で試料にレーザ光を照射する際に、反射鏡と光学レンズによる接続光学系を採用したが、ホトルミネッセンス分析に用いられる励起用レーザには、紫外線レーザのような大型装置が多い。また、ホトルミネッセンス分析は、異物分析のみならず、試料の局所分析にも使用されるため、ラマン分光分析や蛍光分光分析の場合ほどには、レーザ光の照射範囲を細く絞る必要がない。従って、ホトルミネッセンスを励起させる場合に限っては、励起用レーザの設置場所にフレキシビリティを持たせる目的で、レーザ光の接続光学系に光ファイバを採用しても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明の顕微ラマン分光システムによれば、光学顕微鏡にレビュー機能を備えたので、ウェハ上の異物を自動的に探し出して、ラマンスペクトルを測定することが可能になった。また、ラマンスペクトルのデータベースを設けたので、測定されたラマンスペクトルから物質名を短時間に検索することができるようになった。また、励起用のレーザ光を反射鏡と光学レンズで集光して異物に照射すると共に、異物からの散乱光を光ファイバによってラマン分光計に導くようにしたので、照射時にレーザ光を回折限界まで絞ることが可能になると共に、ラマン分光計の設置位置を自由に決めることが可能になった。また、レーザ導入光学系に可動鏡を設けて、複数の光軸を切り換え可能に構成したので、ラマン分光分析を行なえると同時に、ラマン分光分析を行なった試料位置と全く同一試料位置のホトルミネッセンス分光分析や蛍光分光分析をも行なえるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・ウェハカセット台、２・・・ウェハ搬送機構、３・・・ステージ、４・・・光学顕微鏡、５・・・ラマン励起用レーザ、６・・・接続光学系、７・・・レーザ導入光学系、８・・・ラマン分光計、９・・・光ファイバ、１０・・・コンピュータ、１１・・・光学フィルタ、１２・・・光学レンズ、１３・・・可動鏡、１４・・・励起用レーザ、１５・・・接続光学系、１６・・・分光計、１７・・・光ファイバ、１８・・・光学フィルタ、１９・・・光学レンズ。
【図１】
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【図２】
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