JPH0462858A - 異物の観察、分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は異物の観察、分析方法に係り、特に、半導体ウ
ェハの」二に付着した少数の微小異物の観が、分析を行
うのに好適な異物の観察、分析方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体のようなサブミクロンデバイスでは、製品の信頼
性向」二と歩留まり確保のために、欠陥や不良の原因と
なる微小異物の低減が大きな課題である。このため、ミ
ラーウェハを半導体製造装置に通過させ、ミラーウェハ
上に捕集した微小異物を観察、分析して発塵源を同定、
対策することが一般に行われている。

従来より、こうして捕集したミラーウェハ上の微小異物
を観察、分析する方法として、まず、ウェハ」二の異物
を異物検出装置で検出し、次いで検出された異物の位置
情報をもとに異物を観察、分析袋打の視野内に捉えて異
物を観察、分析する方法が知られている。

例えば、キャラクタライゼーション　オフ　スモール　
パティクル　オン　ザ　サーフェス　オフ　ニス　アイ
　ウォータ、フシノ　ノブカッ。

キューシュー　エレク１〜ロニク　メタル　ニスイー工
１１アイ／ジャパン１１月　８９’東京（Ｃｈａｒａｃ
ｔｅｒｉ、ｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｍａｌｌ、　Ｐａｒ
ｔｉｃｌｅ　ｏｎ　ｔｈｅＳｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　Ｓ　
Ｉ　Ｗａｔｅｒ、Ｆｕｊｊ、ｎｏ　Ｎｏｂｕｋａｔｓｕ
、Ｋｙｕｓｈ。

ＩＥ］、ｃｃｔｒｏｎｊｃ　Ｍｅｔａｌ　Ｃｏ、Ｉ、ｔ
ｄ、、　Ｔｅｃｈ、Ｐｒｏｃ、ｏｆ　５ＥＮＴ／ＪＡＰ
ＡＮ、　Ｎｏｖ、　’　８９　Ｔｏｋｙｏ）では第５図
に示すように １）表面検査装置てウェハ表面の微粒子を検出する。

２）ウェハ表面の微粒子の座標を読み取る。

３）ＳＥＭの座標にあうように座標変換を行う。

の三ステップにより異物を視野的に捉えてＳＥＭ／ＥＤ
Ｘにより観察・同定を行っている。この場合、ウェハ座
標は第５図に示されているようにオリフラを基へ１！に
して設定している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記の方法ではつきのような問題点があった。

サブミクロンデバイスで問題になる微小な異物を観察、
分析するには異物を高倍率に拡大することが必要である
か、この場合、視野の領域が小さくなる。例えば、０．
３μｍの異物は三千倍に拡大すれば約１　ｍｍの大きさ
に見えて視野内での観察、分析が可能となるが、この場
合、視野の領域はわずか３０　Ｘ　４０μｍ程度にすき
ない。したがって、異物を観察、分析装置の視野内に捉
えるには、異物を視野内に高精度に位置決めすることが
重要である。

ところが、ミラーウェハではウェハ面上に座標系の基準
となる対象物がないため、前述のように、ウェハの座標
系はオリフラを基準にして設定している。しかし、オリ
フラはウェハの結晶面方位とウェハの粗位置合わせのた
めに設けられているものであり、位置決めのための基準
は誤差が大きく精度が不十分である。

また、オリフラは光学顕微鏡やレーザ散乱による異物検
出装置なとの光学的手段では容易に検出てき、位置精度
も高い。しかし、８１３Ｍなどの電子的手段では焦点深
度が大きくウェハ面、オリフラ部端面の両方の画像が得
られてしまうため、オリフラのエツジは形状などから判
断して検出せざるをえない。このため、オリフラの高精
度な位置検出が難しく、また、オリフラ検出を自動化し
て効率的な観察、分析を行うのも難しい。

この発表例では、ＳＥＭの位置再現性は±８０μｍ、こ
れに表面検査装置の位置再現性±５０μｍを含めると探
索すべき領域は±１３０μｍとなり、−千倍の倍率で十
五視野の観察が必要であると報告されている。ステージ
の位置誤差やウェハのアライメント誤差などを考慮にい
れても座標系設定の位置誤差が大きいものと推測される
。特にミラーウェハでは、表面が鏡面であるため異物の
周囲に特徴がなく、異物が視野からはずれている場合に
は位置の手がかりがないばかりでなくＳＥＭでの焦点合
わせも困難になるため、異物を視野内で発見することは
極めて難しい。

本発明の目的は、ウェハ座標系を高精度に設定すること
により、異物検出装置で検出された異物を高精度に観察
、分析装置（ＳＥＭ／ＥＤＸなと）の視野内に捉えて、
異物の観察、分析を効率的に行うことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、ミラーウェハ上の所定の
位置に、光学的手段と電子的手段（電子顕微鏡ＳＥＭ）
の両方で検知できる手段で座標基準となるＪｊ；準マー
カを設ける。そして、これを基準にしてウェハの座標系
を設定し、異物検出装置で検出された異物の座標を、Ｓ
ＥＭの座標に変換してＳＥＭの視野内に捉えることによ
り、ＳＥＭ／ＥＤＸによる異物の観察、分析を効率的に
行う。

〔作用〕

ミラーウェハ上に設けられた座標基準となる基準マーカ
に基づいてウェハの座標系を設定することにより、ウェ
ハの座標系を高精度に設定できる。

この座標基準は光学的手段と電子的手段（電子顕微鏡Ｓ
ＥＭ）の両方で検知できるので、異物検出装置、電子顕
微鏡の座標を高精度に設定でき、また相互に座標を変換
できる。従って、異物検出装置で検出された異物を高精
度に電子顕微鏡の視野内に捉えられるので、ＳＥＭ／Ｅ
ＤＸによる異物のＲ察、分析を効率的に行うことができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、ウェハ１のオリフラ２の近傍に設けられた座
標基準３をもとにウェハ座標系Ｘｗ−Ｙｗ４を設定し、
異物検出系座標系Ｘ、　Ｉ　−Ｙ　、　５、Ｒ察分析系
（ＳＥＭ／ＥＤＸ）座標系Ｘｓ　　Ｙｓ６の間で座標変
換を行う方法を示す。

ここでは座標基準３は、オリフラ２直近のオリフラと概
略平行な直線マーカｍの両端に位置する基７＜（マーカ
ａ、ｂから構成される。ウェハ座標系Ｘｗ−Ｙｗ４は基
準マーカａを原点として、基準マーカａ、ｂを結ぶ直線
をＸ軸とする直交座標系として設定している。

異物の座標変換はつぎの手順て行う（第２図参考）。検
出系］、ＳＥＭ系Ｓての基準マーカａ、ｂの座標をそれ
ぞれ、（Ｘ−ａ＋、　ＹａｋＬ（Ｘ＋、＋、　Ｙｂ＋）
；　（Ｘａｓ、　ＹａｓＬ（Ｘｈｓ、　Ｙｂ５）であら
れす。また、検出系］、、ＳＥＭ系Ｓ、ウェハ系Ｗての
異物Ｐの座標をそれぞれ、（Ｘ、ｐ＋　、　ＹＦＩ）、
（Ｘｐｓ、　Ｙｐｓ）。

（Ｘ、　ｐｗ　、　Ｙ　ｐ、＃）であられす。ます、検
出系ｊて異物Ｐと基準マーカａ、ｂを検出する。これら
の座標情報をもとに、異物Ｐの座標を検出系（Ｘｐｔ。

ＹＰｌ）からウェハ系（ｘｐｗ、　Ｙｐｗ）へＸｐｗ　
　＝　　ｃｏｓＯ＋−５ｉｎＬ　　Ｘｐｔ−Ｘａ＋Ｙｐ
ｗ　　＝　　ｓｊｎθ＋　　ｃｏｓＯ＋　　　ＹＦＩ　
　ＹａｋＣＯ８θ＋＝（Ｘｂ＋　　Ｘａ＋）／　（（Ｘ
ｂ＋　　Ｘａ＋）２＋（Ｙｂ＋　　Ｙａｋ）２）”５ｊ
ｎＯ＋＝（Ｙｂ＋　　Ｙａｔ）／（（Ｘｂ＋　　Ｘａ＋
）２＋（Ｙ＋、ｔ　　Ｙａｋ）２）”により変換する。

つぎに、ＳＥＭ／ＥＤＸ系Ｓて基準マーカａ。

１〕を検出し、この座標情報をもとに、異物Ｐの座標を
ウェハ系（Ｘ、　ｒｗ　、　Ｙ　ｐｗ）からＳＥＭ系（
Ｘ、ｐｓ、　Ｙｐｓ）へ Ｘｐｓ　　＝　　ｃａＳｅｓ　　　ｓｉｎ　Ｏｓ　　　
Ｘ＋＋ｗ十ＸａｓＹ＋＋ｓ　　＝　　ｓｊ、ｎＯｓ　ｃ
ａＳｅｓ　　Ｙｐｗ＋Ｙａｓ錫、０ｓ＝（Ｘ、ｂｓ　　
Ｘ、ａｓ）／（（Ｘｂｓ　　Ｘａｓ）２＋（Ｙｂｓ　　
Ｙａｓ）２）”５ｉｎＯｓ＝（Ｙｂｓ　　Ｙａｓ）／（
（Ｘｂｓ　　Ｘａｓ）２＋（Ｙ＋、ｓ　　Ｙａｓ）２）
””により変換する。そしてこの位置座標をもとに異物
Ｉ）をＳ　Ｅ　Ｍ　／　ＥＤ　Ｘの視野に移動し、観察
、分析を行う。このようにして異物Ｐの座標を変換する
場合、検出系ｉ、ＳＥＭ系Ｓての異物座標は座標基準（
基準マーカ）をもとに高精度に決定できるので、検出系
Ｓで検出した異物を高精度にＳ　Ｅ　Ｍ／ＥＤＸ系Ｓの
視野にとらえることができ、効率的に異物の観察、分析
が行える。

また第１図の実施例では、座標基７（ハとなる基準マー
カａ、ｂが、オリフラ２直近のオリフラと平行な直線マ
ーカｍにより概略結合されているので、オリフラをもと
に直線マーカｍ、基準マーカａ。

ｂを容易に検知できる利点がある。さらに座標系の原点
（すなわち基準マーカａ）を光学顕微鏡。

電子顕微鏡で目視で確認できる利点がある。

マーカの形成方法は、リソグラフィー、レーザマーキン
ク、ＣＶＤなどがあげられる。またポリスチレンラテッ
クスなどの標準粒子を付着させても良い。

第３図は基準マーカの形状の例を示す。基準マーカの形
状は、付着異物と容易に区別でき、光学的手段、電子的
手段の両方で検知できることが必要である。

第３図（ａ）は、一定の幅をもった線で形成された十字
型の基準マーカであり十字の交点を原点とする。マーカ
が直線で構成されているので形成が容易であり、また、
原点を目視で確認できる利点がある。マーカの線幅を１
μｍとすれば±０．５μｍの精度で座標系を設定できる
。

第３図（ｂ）は、十字型の基準マーカの周囲に枠を形成
した例である。十字の交点を原点とする。

マーカの全体形状が大きいので、光学的手段（光散乱）
あるいは電子的手段（電子顕微鏡）のいずれでも容易に
検知できる利点がある。

第３図（ｃ）は独立した点状の基準マーカである。光散
乱式の異物検出装置で基準マーカを自動的に検出する場
合に、原点の回りで外乱となる散乱光が発生せず、しか
も、基準マーカが原点と一致するので、原点の位置を高
精度に設定できる利点がある。

第３図（ｄ）は、座標基準となる点状の基準マーカを中
心に一定の距離をおいて線状のマーカを十字型に形成し
た例である。ここて線状マーカと点状マーカの距離は異
物検出装置の空間分解能よりも大きくとる。線状マーカ
と点状マーカか距離をおいているため、光散乱式の異物
検出装置で基準マーカを自動的に検出する場合に、点状
の基準マーカの回りで外乱となる散乱光が発生せず、し
かも、基準マーカが原点と一致するので、原点の位置を
高精度に設定できる利点がある。また、基準マーカを容
易に目視で検知できる利点がある。

第３図（ｅ）は標準粒子を一個だけ独立して付着させ、
これを基準マーカとした例である。基７（１マーカを形
成する際にリングラフィなどの高価な手段を用いる必要
がない。また光散乱式の異物検出装置で基準マーカを自
動的に検出する場合に、原点の回りで外乱となる散乱光
が発生せずしかも基準マーカが原点と一致するので、原
点の位置を高精度に設定できる利点がある。

第３図（ｆ）は、座標基準となる標準粒子の周囲に別の
標準粒子をある一定のパターンをもって付着させた例で
ある。付着のパターンは、ここては十字型であるが、円
形、矩形など任膚：でよい。

マーカ全体の形状か大きいので、容易に検知できる利点
がある。マーカを形成する際にリソグラフィなどの高価
な手段を用いる必要がない。

以上（ａ）〜（ｆ）で述へたマーカの断面は、凸型凹型
いずれてもよく、また断面形状は矩形でなくとも半球状
、正角形など任意でよい。

第４図は、座標基準となる基準マーカの位置。

座標系の設定方法について示す。

第４図（ａ）は、第１図の実施例と同様であり、座標基
準３は、オリフラ２直近のオリフラと概略平行な直線マ
ーカｍの両端に位置する基準マーカａ、ｂから構成され
る。ウェハ座標系ＸＷ−ＹＷ／］は基準マーカａを原点
どして、基準マーカａ＋ｂを結ふ直線をＸｌｌ１ｌＩＩ
とする直交座標系として設定している。オリフラをもと
に直線マーカｍ、基僧マーカａ、１〕を容易に検知でき
る利点がある。さらに座標系の原点（すなわち基準マー
カａ）を光学顕微鏡、電子顕微鏡で目視て確認できる利
点がある。

第４図（１））は、第４図（ａ）において直線マーカｍ
を除いて、基準マーカａ、ｂのみて構成した例である。

異物検出装置で基準マーカを自動的に検出する場合に、
直線マーカによる外乱が発生しにくい利点がある。

基準マーカは第４図（ｃ）のように必ずしもオリフラ近
くになくてもよい。

また、第４図（ｄ）のように三個（あるいはそれ以上）
の基準マーカにより座標系を設定してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウェハ上の微小異物の観察、分析を行
うさいに、ミラーウェハ上の座標基ハｆ！に基づいてウ
ェハの座標系を設定することにより、ウェハの座標系を
高精度に設定できる。この座標基準は光学的手段と電子
的手段（電子顕微鏡ＳＥＭ）の両方で検知できるので、
異物検出装置、電子顕微鏡の座標を高精度に設定でき、
また相互に座標を変換できる。従って、異物検出装置で
検出された異物を高精度に電子顕微鏡の視野内に捉えら
れるのて、ＳＥＭ／ＥＤＸによる異物の観察・分析を効
率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ウェハ」二の座標基準をもとにウェハ。 異物検出系、観察分析系の座標系の間で座標変換を行う
本発明の一実施例の方法を示す説明図、第２図は、ウェ
ハ上の座標基準をもとにウェハ、異物検出系、観察分析
系の座標系の間で座標変換を行う手順を示すフローチャ
ーＩ・、第３図は基準マーカの形状の例を示す説明図、
第４図は基準マーカの位巴、座標系の設定を示す説明図
、第５図は参考文献の座標変換の方法を示す説明図であ
る。 １　ウェハ、２・オリフラ、３　座標基準、ａ。 ＳｊｎθＬ　＝　（Ｙｂｉ−Ｙａｉ）／（（Ｘｂｉ−Ｘ
ａｉＪ”＋（Ｙｂ３−Ｙａｉ）λ）１／Ｌｃｏｓθｓ　
＝　（Ｘｂｓ−Ｘｑｓ）／［（Ｘｂｓ−Ｘａｓ）”＋（
Ｔｈｓ−Ｙａｓ）’）”／’ｓｉｎθｓ　＝　（Ｙｂｓ
−Ｙｑｓ）／（（Ｘｂｓ−Ｘａｓ）’＋（Ｙｂｓ（ｕｓ
）”）’／’岩λ目 応３図 （ｂ） （Ｃ） （ｃＬ） 口 口＝＝＝＝コ ロ：＝＝＝コ （ｅ） け） ○ ○ ○ ○○○○○ 棺牛図 （磁）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ウェハ上に座標基準を設けて座標系を設定すること
   を特徴とする異物の観察、分析方法。