JPH0694618A - Microscopic raman spectro photometer for measuring stress - Google Patents
Microscopic raman spectro photometer for measuring stressInfo
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- JPH0694618A JPH0694618A JP24448592A JP24448592A JPH0694618A JP H0694618 A JPH0694618 A JP H0694618A JP 24448592 A JP24448592 A JP 24448592A JP 24448592 A JP24448592 A JP 24448592A JP H0694618 A JPH0694618 A JP H0694618A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】顕微ラマン分光光度計において、応力分布の迅
速な測定を可能にする。
【構成】検出器として2次元型検出器を用い、入射スリ
ットの幅を検出器の素子の幅以下に設定し、かつ試料台
を傾け、さらにスリットと垂直方向の試料台移動機構を
設けた。
【効果】ラマンスペクトルの分解能を高くすることが出
来、かつスリット方向の測定を一度に行うことが出来る
ので、応力分布の迅速な測定が可能である。
(57) [Abstract] [Purpose] To enable rapid measurement of stress distribution in a Raman spectrophotometer. [Structure] A two-dimensional detector is used as a detector, the width of an entrance slit is set to be equal to or less than the width of an element of the detector, the sample stage is tilted, and a sample stage moving mechanism perpendicular to the slit is provided. [Effect] Since the resolution of the Raman spectrum can be increased and the measurement in the slit direction can be performed at one time, the stress distribution can be measured quickly.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は顕微ラマン分光光度計に
おいて、試料のラマンピーク波数の変化を測定すること
により試料の応力を求める方法に関し、2次元検出器と
ステージ移動機構を用いることにより試料の応力分布を
迅速に求めるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for obtaining a stress of a sample by measuring a change in Raman peak wave number of the sample in a micro Raman spectrophotometer, and using a two-dimensional detector and a stage moving mechanism. The stress distribution of is quickly obtained.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のラマン分光光度計の例として、実
開昭58−1151号公報に記載の装置がある。この装
置は図12に示すような構成となっている。レーザ光源
1から発生した入射レーザビーム2は顕微鏡対物レンズ
5下に置いた試料6に照射される。試料6から発生した
ラマン光7は分光器の回折格子15a,15bで分光さ
れた後、検出器24により検出される。2. Description of the Related Art As an example of a conventional Raman spectrophotometer, there is an apparatus described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-1151. This device has a structure as shown in FIG. An incident laser beam 2 generated from a laser light source 1 is applied to a sample 6 placed under a microscope objective lens 5. The Raman light 7 generated from the sample 6 is separated by the diffraction gratings 15a and 15b of the spectroscope and then detected by the detector 24.
【0003】ところで、河東田隆「レーザラマン分光法
による半導体の評価」(東京大学出版会)に述べられて
いるように、ラマン光の波数の変化量と試料の応力とは
ほぼ比例することが知られている。この方法で試料の応
力を測定するためには、一般に1cm~ 1以下の波数分
解能でラマン光の波数を測定する必要がある。ところ
が、上記従来技術では、ラマンピークの波数を高分解能
で測定することと、試料の多くの点のラマンスペクトル
を同時に得ることとの両立が配慮されておらず、試料の
応力の2次元分布を得るためには、試料台を移動しなが
ら、各微小点毎にラマンスペクトルを測定し、一回ごと
にスペクトルのピーク波数から応力値を算出する必要が
あったため、測定に時間がかかった。By the way, as described in Takashi Kawatoda, "Evaluation of Semiconductors by Laser Raman Spectroscopy" (The University of Tokyo Press), it is known that the amount of change in the wave number of Raman light and the stress of the sample are approximately proportional. ing. In order to measure the stress of the sample by this method, it is generally necessary to measure the wave number of Raman light with a wave number resolution of 1 cm to 1 or less. However, in the above-mentioned conventional technique, it is not considered to measure the wave number of the Raman peak with high resolution and simultaneously obtain the Raman spectra of many points of the sample at the same time. In order to obtain it, it was necessary to measure the Raman spectrum at each minute point while moving the sample stage, and to calculate the stress value from the peak wave number of the spectrum each time, so the measurement took time.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ラ
マンピークの波数を高分解能で測定することと、試料の
多くの点のラマンスペクトルを同時に得ることとの両立
が配慮されていない。このため、応力の2次元分布を測
定するためには、試料台を移動しながら、各微小点毎に
ラマンスペクトルを測定し、一回ごとにスペクトルのピ
ーク波数から応力値を算出する必要があった。このた
め、2次元の広範囲の応力分布の測定では測定回数が多
く、時間がかかった。In the above-mentioned prior art, it is not considered to measure both the Raman peak wave number with high resolution and to simultaneously obtain Raman spectra of many points of the sample. Therefore, in order to measure the two-dimensional distribution of stress, it is necessary to measure the Raman spectrum at each minute point while moving the sample stage and calculate the stress value from the peak wave number of the spectrum each time. It was Therefore, the measurement of the stress distribution over a wide range in two dimensions requires a large number of measurements and takes time.
【0005】本発明の目的はラマンピークの波数を高分
解能で測定することと、試料の多くの点のラマンスペク
トルを同時に得ることとを両立させ、試料の応力の2次
元分布を迅速に得ること可能にすることにある。An object of the present invention is to simultaneously obtain the Raman peak wavenumber with high resolution and simultaneously obtain Raman spectra of many points of the sample at the same time, and quickly obtain a two-dimensional distribution of stress of the sample. To enable.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、検出器として2次元検出器を用い、2次元検出器の
上に出来るスリット像の幅が1画素の幅以下となるよう
にスリット幅を設定することにより、入射スリットと平
行な直線上の多数の点のラマンスペクトルを高波数分解
能で測定して、この方向の応力分布を一回の測定で得る
ようにし、かつ入射スリットと垂直な方向の応力分布は
試料台を移動することで得るようにすることにより、試
料台を入射スリットと平行な方向に移動する必要を無く
して応力の2次元分布を迅速に得ることを可能にしたも
のである。In order to achieve the above object, a two-dimensional detector is used as a detector so that the width of a slit image formed on the two-dimensional detector is 1 pixel or less. By setting the slit width, the Raman spectrum of many points on a straight line parallel to the entrance slit is measured with high wavenumber resolution so that the stress distribution in this direction can be obtained by a single measurement. By obtaining the stress distribution in the vertical direction by moving the sample stage, it is possible to quickly obtain a two-dimensional stress distribution without the need to move the sample stage in the direction parallel to the entrance slit. It was done.
【0007】[0007]
【作用】本発明の作用を図1,2,3により説明する。The operation of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0008】図1は装置の一例の構成を示す側面図であ
る。1はレーザ光源、2はレーザ光、3はレンズ系、4
はハーフミラー、5は対物レンズ、6は試料、7はラマ
ン光、8は鏡、9はスリット結像レンズ、10は入射ス
リット、14a,bは凹面鏡、15aは回折格子、20
は2次元検出器、21はデータ処理装置、22は表示装
置、30は試料台、31は固定台、32は試料台移動機
構、wはスリット幅、YはY座標である。本図は分光器
を1段型としたものを示している。また、図2の上と下
の図はは同装置の上面図及び回折格子15a上から見た
断面図である。hはスリット高さ、XはX座標である。
図3は2次元検出器20上にできた像を示す。V1〜V5
は入射スリット10と平行な方向、W1〜W5はこれと垂
直な方向の画素番地を示す。FIG. 1 is a side view showing the structure of an example of the apparatus. 1 is a laser light source, 2 is laser light, 3 is a lens system, 4
Is a half mirror, 5 is an objective lens, 6 is a sample, 7 is Raman light, 8 is a mirror, 9 is a slit imaging lens, 10 is an entrance slit, 14a and b are concave mirrors, 15a is a diffraction grating, 20
Is a two-dimensional detector, 21 is a data processing device, 22 is a display device, 30 is a sample stand, 31 is a fixed stand, 32 is a sample stand moving mechanism, w is a slit width, and Y is a Y coordinate. This figure shows a single-stage spectroscope. The upper and lower views of FIG. 2 are a top view of the same device and a cross-sectional view seen from above the diffraction grating 15a. h is the slit height, and X is the X coordinate.
FIG. 3 shows the image produced on the two-dimensional detector 20. V 1 to V 5
Indicates a pixel address in a direction parallel to the entrance slit 10, and W 1 to W 5 indicate pixel addresses in a direction perpendicular to this.
【0009】レーザ光源1から出たレーザ光2はレンズ
3と対物レンズ5により、試料6上の広い範囲を照射す
る。これにより、試料6からはラマン光7が放出され
る。このラマン光7をスリット結像レンズ9によりスリ
ット10上に結像させる。この像をさらに回折格子15
aで分光した後、2次元検出器20上に結像させる。こ
こで、2次元検出器の上に出来るスリット10の像の幅
が1画素の幅以下となるようにスリット10の幅を設定
し、かつ試料台30を傾斜させて周辺部のピントをずら
すことにより、2次元検出器20で検出されるラマンス
ペクトルの波数分解能を高くすることが出来る作用があ
る。2次元検出器20のX軸方向の素子番地をV、これ
と垂直な方向の素子番地をWとする。図2に示すよう
に、番地Vは入射スリット10上の像の高さh方向の位
置に対応し、さらに試料の測定位置のX座標に対応す
る。また、番地Vは図1に示すように、ラマン光7の波
数に対応する。すなわち、図3に示すように、2次元検
出器20上にできた像を行列I(V,W)で表すと、各
V行毎にスペクトル{I(V1,W)}〜{I(V5,
W)}ができる。これより、各V行ごとに信号強度がピ
ークとなる番地Wを求めることにより、試料のX軸方向
の応力分布を迅速に求めることができる。さらに、プロ
グラムにより、試料台30をY軸方向に逐次移動し、試
料の各点の応力値を上記番地Vから求めたX座標値及び
試料台30のY座標値の関数として表示することによ
り、応力分布を迅速に測定できる作用がある。The laser light 2 emitted from the laser light source 1 is irradiated onto a wide range on the sample 6 by the lens 3 and the objective lens 5. As a result, the Raman light 7 is emitted from the sample 6. The Raman light 7 is imaged on the slit 10 by the slit imaging lens 9. This image is further analyzed by the diffraction grating 15
After being separated by a, the image is formed on the two-dimensional detector 20. Here, the width of the slit 10 is set so that the width of the image of the slit 10 formed on the two-dimensional detector is equal to or less than the width of one pixel, and the sample table 30 is tilted to shift the focus of the peripheral portion. Thereby, there is an effect that the wave number resolution of the Raman spectrum detected by the two-dimensional detector 20 can be increased. The element address in the X-axis direction of the two-dimensional detector 20 is V, and the element address in the direction perpendicular to this is W. As shown in FIG. 2, the address V corresponds to the position in the height h direction of the image on the entrance slit 10, and further corresponds to the X coordinate of the measurement position of the sample. Further, the address V corresponds to the wave number of the Raman light 7 as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3, if the image formed on the two-dimensional detector 20 is represented by a matrix I (V, W), spectra {I (V 1 , W)} to {I (for each V row. V 5 ,
W)} is possible. From this, the stress distribution in the X-axis direction of the sample can be quickly obtained by obtaining the address W where the signal intensity reaches the peak for each V row. Further, by the program, the sample table 30 is sequentially moved in the Y-axis direction, and the stress value at each point of the sample is displayed as a function of the X coordinate value obtained from the address V and the Y coordinate value of the sample table 30. The stress distribution can be measured quickly.
【0010】[0010]
(実施例1)本発明の実施例1を図1,2により説明す
る。(Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0011】図1は実施例1の装置の構成を示す側面図
である。1はレーザ光源、2はレーザ光、3はレンズ
系、4はハーフミラー、5は対物レンズ、6は試料、7
はラマン光、8は鏡、9はスリット結像レンズ、10は
入射スリット、14a,bは凹面鏡、15aは回折格
子、20は2次元検出器、21はデータ処理装置、22
は表示装置、30は試料台、31は固定台、32は試料
台移動機構、wはスリット幅、YはY座標である。本図
は分光器を1段型としたものを示している。また、図2
の上と下の図はは同装置の上面図及び回折格子15a上
から見た断面図である。hはスリット高さ、XはX座標
である。FIG. 1 is a side view showing the structure of the apparatus of the first embodiment. 1 is a laser light source, 2 is laser light, 3 is a lens system, 4 is a half mirror, 5 is an objective lens, 6 is a sample, 7
Is Raman light, 8 is a mirror, 9 is a slit imaging lens, 10 is an entrance slit, 14a and b are concave mirrors, 15a is a diffraction grating, 20 is a two-dimensional detector, 21 is a data processing device, 22
Is a display device, 30 is a sample table, 31 is a fixed table, 32 is a sample table moving mechanism, w is a slit width, and Y is a Y coordinate. This figure shows a single-stage spectroscope. Also, FIG.
The top and bottom views are a top view of the device and a sectional view of the diffraction grating 15a as viewed from above. h is the slit height, and X is the X coordinate.
【0012】レーザ光源1から出たレーザ光2はレンズ
3と対物レンズ5により、試料6上の広い範囲を照射す
る。これにより、試料6からはラマン光7が放出され
る。このラマン光7をスリット結像レンズ9によりスリ
ット10上に結像させる。この像をさらに回折格子15
aで分光した後、2次元検出器20上に結像させる。こ
こで、スリット10の幅wを狭くし、かつ試料台30を
傾斜させて周辺部のピントをずらすことにより、2次元
検出器20で検出されるラマンスペクトルの波数分解能
を高くすることが出来る。これにより、2次元検出器2
0上のピーク位置W,W’からラマン波数を高分解能に
測定でき、試料の応力を測定できる。また、スリット1
0の高さhを大きくすることにより、試料のX軸方向の
ラマン像を2次元検出器20で検出できる。これから試
料のY方向の位置と応力との関係を1回で求めることが
出来る。また、試料台30を傾いた固定台31の上で、
X軸と垂直なY軸方向に摺動させることにより、試料の
ピントをずらすことなくY方向の測定位置を可変でき
る。これより、X軸方向に試料を動かす必要がなく、応
力分布を迅速に測定できる。The laser light 2 emitted from the laser light source 1 illuminates a wide range on the sample 6 by the lens 3 and the objective lens 5. As a result, the Raman light 7 is emitted from the sample 6. The Raman light 7 is imaged on the slit 10 by the slit imaging lens 9. This image is further analyzed by the diffraction grating 15
After being separated by a, the image is formed on the two-dimensional detector 20. Here, by narrowing the width w of the slit 10 and tilting the sample table 30 to shift the focus of the peripheral portion, the wave number resolution of the Raman spectrum detected by the two-dimensional detector 20 can be increased. As a result, the two-dimensional detector 2
The Raman wave number can be measured with high resolution from the peak positions W and W'on 0, and the stress of the sample can be measured. Also, slit 1
By increasing the height h of 0, the Raman image of the sample in the X-axis direction can be detected by the two-dimensional detector 20. From this, the relationship between the position of the sample in the Y direction and the stress can be obtained once. In addition, on the fixed base 31 that tilts the sample base 30,
By sliding in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis, the measurement position in the Y-direction can be changed without shifting the focus of the sample. Therefore, it is not necessary to move the sample in the X-axis direction, and the stress distribution can be measured quickly.
【0013】実施例1では分光器を1段型で焦点距離6
40mm、回折格子の刻線数は1800本/mm、波長
線分散は0.7nm/mmのものを用いた。レーザ光の
波長を514.5nmとすると、波数線分散は(1/5
14.5×10~ 9)2×0.7×10~ 9=2600m~
1/mm=26cm~ 1/mmとなる。また、2次元検
出器20の1素子の大きさは22μm×22μm、素子
数はスペクトルの方向に578個、X軸方向に385個
である。また、対物レンズ5として無限遠集光型で倍率
が50倍、焦点距離f3が5mmのものを、スリット結
像レンズ9として焦点距離f4が225mmのものを用
いた。これより、入射スリット10上の像の試料に対す
る倍率は45倍である。入射スリット10の幅wを20
γμm、高さhを8.5mmに設定すると、波数分解能
は2次元検出器20の素子の大きさによって決まり、2
6cm~ 1/mm×0.022mm=0.6cm~ 1であ
る。また、一度に測定できる試料6のX方向の位置分解
能及び幅は2次元検出器20の素子の大きさ、素子数及
び入射スリット上10の像の試料に対する倍率によって
決まり、それぞれ0.022mm/45=0.5μm及
び0.022mm×385/45=0.19mmであ
る。In the first embodiment, the spectroscope is a one-stage type and the focal length is 6
40 mm, the number of engraved lines of the diffraction grating was 1800 lines / mm, and the wavelength line dispersion was 0.7 nm / mm. If the wavelength of the laser light is 514.5 nm, the wave number line dispersion is (1/5
14.5 × 10 ~ 9 ) 2 × 0.7 × 10 ~ 9 = 2600m ~
1 / mm = 26 cm to 1 / mm. The size of one element of the two-dimensional detector 20 is 22 μm × 22 μm, and the number of elements is 578 in the spectrum direction and 385 in the X-axis direction. Further, as the objective lens 5, an infinite focusing lens with a magnification of 50 times and a focal length f 3 of 5 mm was used, and as the slit imaging lens 9, a focal length f 4 of 225 mm was used. Therefore, the magnification of the image on the entrance slit 10 with respect to the sample is 45 times. The width w of the entrance slit 10 is 20
When γμm and the height h are set to 8.5 mm, the wave number resolution is determined by the size of the element of the two-dimensional detector 20.
It is a 6cm ~ 1 /mm×0.022mm=0.6cm~ 1. Further, the X-direction positional resolution and width of the sample 6 that can be measured at one time are determined by the size of the elements of the two-dimensional detector 20, the number of elements, and the magnification of the image on the entrance slit 10 with respect to the sample, and each is 0.022 mm / 45. = 0.5 μm and 0.022 mm × 385/45 = 0.19 mm.
【0014】(実施例2)本発明の実施例2を図4に示
す。本実施例は実施例1で試料9を傾けると同時に、レ
ンズ3としてX方向に光の収束または拡大の作用をもつ
円柱レンズを用いたものである。これにより、試料6を
照射するレーザ光をX方向には広がり、Y方向には収束
したものとすることが出来る。これより、入射スリット
10の幅wを絞ることに加えてさらに波数分解能を向上
させることが出来る。(Embodiment 2) Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the sample 9 is tilted in the first embodiment, and at the same time, a cylindrical lens having a function of converging or expanding light in the X direction is used as the lens 3. As a result, the laser light that irradiates the sample 6 can be expanded in the X direction and converged in the Y direction. As a result, in addition to narrowing the width w of the entrance slit 10, the wave number resolution can be further improved.
【0015】(実施例3)本発明の実施例3を図5に示
す。本実施例は分光器を3段の加分散型としたもので、
実施例1と比べて3倍の波数分解能0.2cm~ 1が得
られる。(Embodiment 3) Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the spectroscope is a three-stage addition-dispersion type,
A wave number resolution of 0.2 cm to 1 which is three times that of Example 1 can be obtained.
【0016】(実施例4)本発明の実施例4のプログラ
ムを図6〜8に示す。図6はメインルーチンを示す。最
初に装置固有の定数である、2次元検出器20の素子の
大きさSX,SY(SXはX軸方向の幅、SYはこれと垂直
方向の幅)、分光器の波数線分散Dを、あらかじめプロ
グラム内に定数として記憶させておく。次に本プログラ
ムを実行順序にしたがって説明する。(Embodiment 4) A program of Embodiment 4 of the present invention is shown in FIGS. FIG. 6 shows the main routine. First, the device-specific constants S X , S Y (S X is the width in the X-axis direction, S Y is the width in the direction perpendicular to this), which are device-specific constants, and the wavenumber line of the spectroscope. The variance D is stored as a constant in the program in advance. Next, the program will be described in the order of execution.
【0017】(1)パラメータを入力する。ここでK
MIN,KMAXは測定波数の下限及び上限値であり、2次元
検出器20で検出されるスペクトルのうち、応力の計算
に用いるピークの波数範囲を選択するためのものであ
る。K0は応力が0の状態に対応する波数である。
YMIN,YMAX,DYは測定位置のY座標の始点、終点及
び間隔である。Mは入射スリット10上の像の試料6に
対する倍率、X0は測定位置の中心のX座標値である。
DTはラマン波数の変化と応力とを結び付ける比例定数
である。これは前述の文献によると(1) Input parameters. Where K
MIN and K MAX are the lower and upper limits of the measured wave number, and are for selecting the peak wave number range used for stress calculation in the spectrum detected by the two-dimensional detector 20. K 0 is the wave number corresponding to the state where the stress is 0.
Y MIN , Y MAX and D Y are the start point, end point and interval of the Y coordinate of the measurement position. M is the magnification of the image on the entrance slit 10 with respect to the sample 6, and X 0 is the X coordinate value of the center of the measurement position.
D T is a proportional constant that connects the change in Raman wave number and the stress. This is according to the above mentioned literature
【0018】[0018]
【数1】 [Equation 1]
【0019】で与えられる。ここで、p,qは歪とバネ
定数とを結ぶパラメータ、S11,S12は応力とひずみと
を結ぶ弾性パラメータである。Is given by Here, p and q are parameters that connect strain and spring constant, and S 11 and S 12 are elastic parameters that connect stress and strain.
【0020】(2)分光器を波数K0に設定する。(2) The spectroscope is set to the wave number K0.
【0021】(3)KMIN,KMAXを画素番地WMIN,W
MAXに変換する。(3) K MIN and K MAX are pixel addresses W MIN and W
Convert to MAX .
【0022】(4)YMIN,YMAX,DYからY軸方向の
測定点数UMAXを求める。(4) Obtain the number of measurement points U MAX in the Y-axis direction from Y MIN , Y MAX , D Y.
【0023】(5)Uを0からUMAXまで1ずつ増加さ
せ、試料台のY方向の位置をYMINからYMAXまで逐次移
動しながら、2次元検出器20の信号の読み込み及びデ
ータ処理を行なう。(5) U is increased by 1 from 0 to U MAX by 1 and the position of the sample stage in the Y direction is sequentially moved from Y MIN to Y MAX to read the signal of the two-dimensional detector 20 and process the data. To do.
【0024】(6)データの出力を行なう。(6) Data is output.
【0025】図6は上記(5)で用いるデータ読み込み
を行なうサブルーチンを示す。本プログラムを実行順序
にしたがって説明する。FIG. 6 shows a subroutine for reading data used in (5) above. This program will be described in the order of execution.
【0026】(1)2次元検出器20の信号を行列I
(V,W)に読み込む。ここでV,WはそれぞれX軸方
向及びこれと垂直方向の画素番地である。(1) The signal of the two-dimensional detector 20 is converted into the matrix I
Read to (V, W). Here, V and W are pixel addresses in the X-axis direction and in the direction perpendicular thereto, respectively.
【0027】(2)行列Iの各V行ごとにスムージング
とピーク波数の検出を行う。ピーク波数は各V行ごと
に、行列KPの(U,V)要素に入れる。但し、このピ
ーク波数の検出はメインルーチンの(3)で決めた画素
番地WMINとWMAXの間で行なう。さらに、このピーク波
数から応力を求め行列Tの(U,V)要素に入れる。(2) Smoothing and peak wave number detection are performed for each V row of the matrix I. The peak wave number is entered in the (U, V) element of the matrix K P for each V row. However, the peak wave number is detected between the pixel addresses W MIN and W MAX determined in (3) of the main routine. Further, the stress is calculated from this peak wave number and is entered in the (U, V) element of the matrix T.
【0028】以上の処理により、行列KP及びTの各要
素には測定位置のX,Y座標に対応した値が入ってい
る。By the above processing, each element of the matrices KP and T contains values corresponding to the X and Y coordinates of the measurement position.
【0029】図7はデータの出力を行なうサブルーチン
を示す。本プログラムは測定位置のX座標、Y座標、ピ
ーク波数、応力を対応させて出力するものである。以上
のプログラムにより、試料の応力の2次元分布を迅速に
測定できる。FIG. 7 shows a subroutine for outputting data. This program outputs the X coordinate, Y coordinate, peak wave number, and stress of the measurement position in association with each other. With the above program, the two-dimensional distribution of stress in the sample can be measured quickly.
【0030】(実施例5)実施例5のデータ読み込みサ
ブルーチンを図9に示す。メインルーチンとデータ出力
サブルーチンは実施例4と同じである。本実施例では実
施例4のスムージングの代わりにカーブフィッティング
を用いてスペクトルの平滑化を行っている。このカーブ
フィッティングはスペクトルのピークをガウス関数、ロ
ーレンツ関数等で最小2乗法を用いて近似するものであ
る。(Fifth Embodiment) FIG. 9 shows a data reading subroutine of the fifth embodiment. The main routine and the data output subroutine are the same as in the fourth embodiment. In the present embodiment, instead of the smoothing of the fourth embodiment, curve fitting is used to smooth the spectrum. In this curve fitting, the peak of the spectrum is approximated by a least square method using a Gaussian function, a Lorentz function or the like.
【0031】(実施例6)本発明の装置により液晶表示
素子の配線上のSiN膜のラマンスペクトルを測定した
結果を図10に示す。このSiN膜のラマンスペクトル
の波数の変化から応力を測定した。定数DTは応力が既
知の標準試料のラマンスペクトルを測定して求めた。試
料の平面図を図11の上の図に、応力分布の測定結果を
図11の下の図に示す。斜線部は配線を示す。また、1
00〜400は応力値(GPa)を示す。このように、
本発明によれば、試料の応力分布を迅速に測定すること
ができる。Example 6 FIG. 10 shows the result of measurement of the Raman spectrum of the SiN film on the wiring of the liquid crystal display element by the device of the present invention. The stress was measured from the change in the wave number of the Raman spectrum of this SiN film. The constant D T was obtained by measuring the Raman spectrum of a standard sample with known stress. The top view of the sample is shown in the upper diagram of FIG. 11, and the measurement result of the stress distribution is shown in the lower diagram of FIG. The shaded area indicates wiring. Also, 1
00-400 shows a stress value (GPa). in this way,
According to the present invention, the stress distribution of a sample can be measured quickly.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、ラマンスペクトルによ
り試料の応力を測定する際に必要な高波数分解能を得る
ことが出来、しかもX方向に試料を動かす必要がないの
で応力分布を迅速に測定できる。According to the present invention, it is possible to obtain a high wave number resolution necessary for measuring the stress of a sample by Raman spectrum, and it is not necessary to move the sample in the X direction, so that the stress distribution can be measured quickly. it can.
【図1】実施例1の装置の構成を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a configuration of an apparatus according to a first embodiment.
【図2】実施例1の装置の構成を示す側面図及び断面図
である。2A and 2B are a side view and a cross-sectional view showing the configuration of the device according to the first embodiment.
【図3】2次元検出器20上の像を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an image on a two-dimensional detector 20.
【図4】実施例2の装置の構成を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing the configuration of the apparatus of Example 2.
【図5】実施例3の装置の構成を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing a configuration of an apparatus of Example 3.
【図6】実施例4のメインルーチンを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a main routine of a fourth embodiment.
【図7】実施例4のデータ読み込みサブルーチンを示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing a data reading subroutine of the fourth embodiment.
【図8】実施例4のデータ出力サブルーチンを示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing a data output subroutine of the fourth embodiment.
【図9】実施例5のデータ読み込みサブルーチンを示す
図である。FIG. 9 is a diagram showing a data reading subroutine of the fifth embodiment.
【図10】ラマンスペクトルの測定例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a measurement example of a Raman spectrum.
【図11】応力分布の測定例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of measurement of stress distribution.
【図12】従来技術の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional technique.
1…レーザ光源、 2…レーザ光、 3…レンズ、 3’…円柱レンズ、 4…ハーフミラー、 5…対物レンズ、 6…試料、 7…ラマン光、 8…平面鏡、 9…スリット結像レンズ、 10…入射スリット、 14a〜f…凹面鏡、 15a〜c…回折格子、 16a〜e…平面鏡、 20…2次元検出器、 21…データ処理装置、 22…表示装置、 30…試料台、 31…固定台、 32…試料台移動機構、 h…入射スリット10の高さ、 w…入射スリット10の幅、 V,V’,W…画素番地、 X,Y…座標、 K0…応力が0であるときの波数、 KMIN…測定波数の下限、 KMAX…測定波数の上限、 YMIN…Y軸方向の測定位置の始点、 YMAX…Y軸方向の測定位置の終点、 DY…Y軸方向の測定位置の間隔、 M…入射スリット10にできる像の試料に対する倍率、 X0…X軸方向の測定位置の中央、 DT…波数の変化と応力を結び付ける比例定数、 SX…X軸方向の素子の大きさ、 SY…Y軸方向の素子の大きさ、 D…波数線分散。1 ... Laser light source, 2 ... Laser light, 3 ... Lens, 3 '... Cylindrical lens, 4 ... Half mirror, 5 ... Objective lens, 6 ... Sample, 7 ... Raman light, 8 ... Plane mirror, 9 ... Slit imaging lens, 10 ... Entrance slit, 14a-f ... Concave mirror, 15a-c ... Diffraction grating, 16a-e ... Plane mirror, 20 ... Two-dimensional detector, 21 ... Data processing device, 22 ... Display device, 30 ... Sample stand, 31 ... Fixed base, 32 ... sample table moving mechanism, the height of h ... entrance slit 10, the width of w ... entrance slit 10, V, V ', W ... pixel address, X, Y ... coordinate and K 0 ... stress is zero Wave number at time, K MIN ... lower limit of measured wave number, K MAX ... upper limit of measured wave number, Y MIN ... start point of measurement position in Y-axis direction, Y MAX ... end point of measurement position in Y-axis direction, DY ... Y-axis direction Of the measurement position of M, the sample of the image formed on the M ... entrance slit 10 Magnification, X 0 ... center of measurement position in the X-axis direction, D T ... proportional constant for connecting wave number change and stress, S X ... element size in X-axis direction, S Y ... element size in Y-axis direction Well, D ... Wave number line dispersion.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若菜 茂 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所茂原工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeru Wakana 3300 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi Ltd. Mobara factory
Claims (6)
学手段と、1段または多段の分光器と、該分光器の入口
に設けたスリットと、2次元検出器とからなるラマン分
光光度計において、上記スリットに平行でかつレーザ光
の光軸に対して傾斜させた試料台と、該試料台の移動機
構とを設けたことを特徴とする応力測定用顕微ラマン分
光光度計。1. Raman spectroscopy comprising a laser light source, optical means for irradiating a sample with a laser, a single-stage or multi-stage spectroscope, a slit provided at the entrance of the spectroscope, and a two-dimensional detector. A micro Raman spectrophotometer for stress measurement, comprising a sample stage that is parallel to the slit and is inclined with respect to the optical axis of the laser beam, and a mechanism for moving the sample stage.
学手段と、1段または多段の分光器と、該分光器の入口
に設けたスリットと、2次元検出器とからなるラマン分
光光度計において、レーザ光の光路上に上記スリットと
平行な方向のみに光の収束または拡散の作用を持つ光学
素子を設け、かつ該試料台の移動機構を設けたことを特
徴とする応力測定用顕微ラマン分光光度計。2. Raman spectroscopy comprising a laser light source, optical means for irradiating a sample with a laser, a single-stage or multi-stage spectroscope, a slit provided at the entrance of the spectroscope, and a two-dimensional detector. In a photometer, for stress measurement, which is provided with an optical element having a light converging or diffusing action only in a direction parallel to the slit on the optical path of the laser beam, and a moving mechanism for the sample stage. Microscopic Raman spectrophotometer.
おいて、上記2次元検出器の上に出来るスリット像の幅
が上記2次元検出器の1画素の幅以下であるようなスリ
ット幅を持つことを特徴とする応力測定用顕微ラマン分
光光度計。3. The Raman spectrophotometer according to claim 1 or 2, wherein the slit width formed on the two-dimensional detector is less than the width of one pixel of the two-dimensional detector. Micro Raman spectrophotometer for stress measurement characterized by having.
ラマン分光光度計において、上記2次元検出器上に生じ
たラマンスペクトルの処理及び上記試料台移動機構の制
御を行うプログラムであり、 (1)上記試料台の位置を上記スリットと垂直なY軸方
向に、あらかじめ入力した値に基づき逐次移動する命令 (2)上記2次元検出器上の像を行列I(V,W)(V
は上記スリットと平行、Wは上記スリットと垂直な方向
の画素番地を表す)に格納する処理 (3)上記行列Iの各V行毎にラマンスペクトルのピー
クに対応する番地Wを求める処理 (4)上記2次元検出器の画素番地V及びWからそれぞ
れ試料上の測定位置のX座標並びにラマンピーク波数及
び応力を求める処理 (5)上記ラマンピーク波数及び応力を上記試料台のY
軸方向の位置と上記試料上の測定位置のX座標との関数
として表示する処理 を含むことを特徴とするプログラム。4. A Raman spectrophotometer according to any one of claims 1 to 3, which is a program for processing a Raman spectrum generated on the two-dimensional detector and controlling the sample stage moving mechanism. (1) A command to sequentially move the position of the sample table in the Y-axis direction perpendicular to the slit based on a value input in advance (2) An image on the two-dimensional detector is arranged in a matrix I (V, W) ( V
Is a pixel parallel to the slit, and W is a pixel address in a direction perpendicular to the slit) (3) A process of obtaining an address W corresponding to the peak of the Raman spectrum for each V row of the matrix I (4) ) Processing for obtaining the X coordinate of the measurement position on the sample and the Raman peak wavenumber and stress from the pixel addresses V and W of the two-dimensional detector, respectively (5) The Raman peak wavenumber and the stress for the sample table Y
A program comprising: displaying as a function of the axial position and the X coordinate of the measurement position on the sample.
のスムージングまたはカーブフィッティング、あるいは
この両者を含めたことを特徴とするプログラム。5. The program according to claim 4, including smoothing of spectrum or curve fitting, or both of them.
計及び請求項4又は5記載のプログラムを備えたことを
特徴とする半導体の応力評価装置。6. A semiconductor stress evaluation apparatus comprising the Raman spectrophotometer according to claim 1, 2 or 3 and the program according to claim 4 or 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24448592A JPH0694618A (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Microscopic raman spectro photometer for measuring stress |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24448592A JPH0694618A (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Microscopic raman spectro photometer for measuring stress |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694618A true JPH0694618A (en) | 1994-04-08 |
Family
ID=17119372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24448592A Pending JPH0694618A (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Microscopic raman spectro photometer for measuring stress |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694618A (en) |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP24448592A patent/JPH0694618A/en active Pending
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