JPH07119717B2 - 半導体材料評価装置 - Google Patents

半導体材料評価装置

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JPH07119717B2
JPH07119717B2 JP1323061A JP32306189A JPH07119717B2 JP H07119717 B2 JPH07119717 B2 JP H07119717B2 JP 1323061 A JP1323061 A JP 1323061A JP 32306189 A JP32306189 A JP 32306189A JP H07119717 B2 JPH07119717 B2 JP H07119717B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は半導体材料の表面に付着した異物の有無を検査
するとともにその成分の分析を自動的に行う半導体材料
評価装置に関する。
<従来の技術> 従来、シリコン基板上に付着した異物の分析を行う方法
としては次のようなものが掲げられる。
まず、市販のLSI用ウェハー異物検査装置を用いてシリ
コン基板上の異物の有無をその全範囲にわたって検査
し、異物の像を当該シリコン基板の形状図形とともにプ
リントアウトする。そしてシリコン基板を光学顕微鏡に
セットし、プリントアウトされたものを参考にしなが
ら、シリコン基板上の異物を探し出して観察する。その
後、シリコン基板を分析装置にセットする。なお、現在
の段階では、半導体製造上、問題とされる異物の大きさ
はサブミクロンオーダであり、この制限を受けて、分析
装置としては像分解能の高い電子顕微鏡を有する電子線
プローブマイクロアナライザやオージェ電子分光分析装
置等が採用されている。
そして、分析装置に付属の電子顕微鏡を用いてシリコン
基板上の異物の確認を行い、これが行われると、分析装
置を動作させ、シリコン基板上に付着した全ての表面付
着物の分析測定を行う。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上記従来例による場合には、次に述べる
ような諸欠点が指摘されている。即ち、ウェハー異物検
査装置によりシリコン基板上の異物の付着箇所が判ると
はいえ、その後、作業者が光学顕微鏡や電子顕微鏡等を
操作してシリコン基板に付着した異物が確認する必要が
あり、異物の大きさがミクロンオーダを下回っているこ
とも考慮に入れると、当該作業は煩わしいものとなって
いる。特に、シリコン基板に付着した全ての異物の成分
の傾向が判らないことには意味がないので、上記作業の
煩わしさはシリコン基板を円滑に検査する上で大きな支
障となる。
また、電子線プローブマイクロアナランザやオージェ電
子分光分析装置であれば、シリコン基板に付着した異物
の組成が電子線の照射により変化することもあり、正確
な成分分析を行う上でも妨げとなり得る。
第3図を参照して更に詳しく説明する。この図では電子
線プローブマイクロアナライザ50の内部にてウェハー40
に付着した異物41に電子線cが照射され、異物41から所
定角度で出た電子線dがディテクタ51により検出されて
いる様子が示されている。即ち、電子線プローブマイク
ロアナライザ50により異物41の分析測定を行う場合に
は、ビームである電子線cの照射位置を微調整し、電子
線cがウエハー40上の異物41にが正確に照射される必要
があり、分析すべき異物41が多数あるならば、この調整
だけでも非常に大変である。
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その
目的とするところは、半導体材料の表面に付着した異物
の正確な分析を自動的に行うことができる半導体材料評
価装置を提供することにある。
<課題を解決するための手段> 本発明に係る半導体材料評価装置は、評価されるべき半
導体材料の表面に付着した異物の有無を検査するととも
に当該異物の付着箇所を与える座標値をデータとして出
力する異物検査装置と、前記半導体材料を移動させる移
動機構と、移動後の半導体材料の異物の成分を測定する
全反射蛍光X線分析装置とを具備しており、前記移動機
構は、半導体材料を装着して異物検査装置と全反射蛍光
X線分析装置との間で移動する移動ステージと、この移
動ステージに装着された半導体材料が異物検査装置にお
ける測定位置に達した時及び全反射蛍光X線分析装置に
おける測定位置に達した時に移動ステージの移動を停止
させる移動停止手段とを有しており、全反射蛍光X線分
析装置における分析時には、前記異物検査装置から出力
された座標値のデータに基づいて前記移動ステージを作
動させるようにしてある。
<作用> まず、異物検査装置を動作させると、これにセットされ
た半導体材料に付着した異物の有無が検査される。異物
があるときには更に異物の付着箇所を示す座標値のデー
タが出力される。このデータに基づいて移動ステージが
動作すると、半導体材料が全反射蛍光X線分析装置に運
ばれ、その後全反射蛍光X線分析装置の内部において半
導体材料上の異物がX線照射位置に位置合わせをされ
る。そして全反射蛍光X線分析装置を動作させると、X
線が異物に照射され、当該異物の成分の測定が行われ
る。そして全反射蛍光X線分析装置で未だ成分測定が行
われていない異物があるときには、当該異物に対してX
線を照射するべく、移動ステージを動作させ、同様の過
程を経て異物の成分の測定を行う。
<実施例> 以下、本発明にかかる半導体材料評価装置の一実施例を
図面を参照して説明する。第1図は半導体材料評価装置
の簡略構成図、第2図は全反射蛍光X線分析装置の内部
にてウェハー上の異物にX線が照射されている様子を示
す模式図である。
ここに掲げる半導体材料評価装置は、ウェハー異物検査
装置10、全反射蛍光X線分析装置20、移動ステージ30を
含む移動機構300とを組み合わせた装置であり、ウェハ
ー40に付着した異物41の成分分析を正確に自動的に行う
ような基本構成となっている。まず、ウェハー異物検査
装置10について説明する。
ウェハー異物検査装置10は、既存の装置であるが故に、
内部の様子については図示省略されているが、移動ステ
ージ30上にセットされたウェハー40(半導体材料に相当
する)の表全面にわたって光ビームを走査照射し、これ
から反射した光ビームをディテクタにより検出し、ウェ
ハー40に付着した異物41に関する情報を信号として出力
するような構成となっている。ウェハー異物検査装置10
にて出力された信号の中にはウェハー40上の異物41の有
無を示すデータと、異物41が有る場合にはこの全てにつ
いての座標値の数値データが含まれており、図外のマイ
クロコンピュータに逐次導入されている。
マイクロコンピュータは本案装置の全体を制御するメイ
ンプログラムが予め格納されており、これにはウェハー
40に付着した異物1に関する情報をもとに移動ステージ
30を動作させる命令を生成する機能が含まれている。
移動機構300は、移動ステージ30と、移動停止手段310と
を有している。
移動ステージ30はウェハー40をウェハー異物検査装置10
の測定位置と全反射蛍光X線分析装置20の測定位置とに
かけて交互に移動させるとともに、ウェハー異物検査装
置10、全反射蛍光X線分析装置20に夫々定められたX−
Y座標系、X′−Y′座標系についてウェハー40を位置
決め制御するような基本構成となっている。なお、ウェ
ハー異物検査装置10、全反射蛍光X線分析装置20が平行
配置されている関係上、X−Y座標系、X′−Y′座標
系における各軸方向は互いに平行となっている。
更に詳しく説明すると、図中31はX−Yテーブルであり
その中央部にはウェハー40が位置決め可能に装着できる
ようになっている。X−Yテーブル31はベース板X軸用
サーボモータ321に連結された移動テーブル32と、Y軸
用サーボモータ331に連結された移動テーブル33とから
構成され、板状のベース板34上に取付けられている。ベ
ース板34はガイド部材35によりY軸方向に移動自在とな
っている上に、この側面にはガイド部材35と同じ方向に
ボール螺子36が貫通するようになっている。ボール螺子
36の片側にはモータ(図示せず)が連結されており、モ
ータを動作させるとボール螺子36が回転することによ
り、ベース板34がY軸方向に交互に移動するようになっ
ている。
また、ベース板34の手前側面中央部には上下方向に移動
停止手段310を構成する位置決めV溝341が形成されてお
り、このV溝341には、ガイド部材35に対して平行に且
つ互い間隔を開けて配置された移動停止手段310を構成
する位置検出用接触センサ37a、37bのノッチ先端部(図
外)が入り込むようになっている。位置検出用接触セン
サ37a、37bの各検出信号のデータは、上記マイクロコン
ピュータに逐次導入されており、上記モータの停止のタ
イミングを与えるべく利用されている。
即ち、モータを駆動させると、ウェハー40が全反射蛍光
X線分析装置20側からウェハー異物検査装置10側に移動
し、その後、位置検出用接触センサ37aのノッチ先端部
がベース板34のV溝341に入り込むと、このタイミング
でモータが停止する。すると、ウェハー40はウェハー異
物検査装置10の上記測定位置に位置決めされ、これでウ
ェハー40のX−Yテーブル31によるX−Y座標系につい
ての位置決め制御が行われる状態となる。
一方、モータを上記とは逆方向に駆動させると、ウェハ
ー40がウェハー異物検査装置10側から全反射蛍光X線分
析装置20側に移動し、その後、位置検出用接触センサ37
bのノッチ先端部がベース板34のV溝341に入り込むと、
このタイミングでモータが停止する。すると、ウェハー
40は全反射蛍光X線分析装置20の上記測定位置に位置決
めされ、これでウェハー40のX−Yテーブル31による
X′−Y′座標系についての位置決め制御が行われる状
態となる。
次に、全反射蛍光X線分析装置20について説明する。
全反射蛍光X線分析装置20は、ウェハー異物検査装置10
と同じく既存の装置であって、第2図に示すように移動
ステージ30上にセットされたウェハー40の表面に対して
所定角度で側方からX線aを照射し、これから出た特性
X線bをシンチレータ21により検出し、ウェハー40に付
着した複数(図示例では4個)の異物41の成分に関する
データを信号として出力するように構成となっている。
この信号は上記マイクロコンピュータに逐次導入されて
いる。
上記のように構成された半導体材評価装置の動作説明を
行う。
まず、ウェハー40を移動ステージ30にセットした後、移
動ステージ30を動作させて、ウェハー40をウェハー異物
検査装置10の測定位置に移動停止手段310で停止させて
位置決めする。また、必要であればX−Yテーブル31を
動作させてウェハー40をX−Y座標系において位置決め
制御する。その後、ウェハー異物検査装置10を動作さ
せ、ウェハー40に異物41が無ければ、マイクロコンピュ
ータ40に接続されたディスプレイ(図示せず)等に異物
41が無い旨の表示を行うが、異物41があればこの全てに
ついてX−Y座標系による座標値のデータをマイクロコ
ンピュータ40の所定メモリに格納する。そして移動ステ
ージ30を動作させ、ウェハー40を全反射蛍光X線分析装
置20の測定位置に移動停止手段310で停止させて位置決
めする。これと前後して、異物41のX−Y座標系による
座標値のデータを全てX′−Y′座標系による座標値の
データにローレンツ変換し、所定のメモリに格納する。
ところで、全反射蛍光X線分析装置20では第2図に示す
ようにシンチレータ21の大きさに対応する領域を一度に
測定することができる。それ故、本案装置においては、
ウェハー40を全反射蛍光X線分析装置20のX′−Y′座
標系による測定可能領域毎に分割し、異物41が存在する
領域ごとにX線aを照射するようにしている。
より具体的には、メモリに格納された異物41のX′−
Y′座標系による座標値のデータを上記測定可能領域に
対応する座標エリアごとに検索し、当該座標エリアに異
物41が存在すれば、当該測定可能領域にX線aを照射す
るべくX−Yテーブル31を動作させる。これを繰り返す
と、ウェハー40に付着した異物41の全てについての成分
分析が全反射蛍光X線分析装置20により行われる。この
測定分析のデータは逐次上記マイクロコンピュータに導
かれ、ここでウェハー40に付着した異物41の分析結果を
上記ディスプレイ等に表示し、併せてウェハー40の材料
評価が行なわれる。これでウェハー40の分析測定が終了
する。
なお、本発明にかかる半導体材料評価装置は上記実施例
に限定されず、移動ステージについては構造簡略化の観
点から、ターンテーブルを応用した形態を採っても良
い。
<発明の効果> 以上、本発明にかかる半導体材料評価装置による場合に
は、装置構成上、半導体材料の表面に付着した異物の分
析を自動的に行うことができ、従来のように煩わしい作
業を行う必要が無い。また、半導体材料上の全ての異物
の組成分析をするにあたり、一度に測定することができ
る範囲が大きいので、異物の大きさに関係なく、半導体
材料側と全反射蛍光X線分析装置側との位置合わせを非
常に楽にすることができる。しかも電子線ではなくX線
が異物に照射されるようになっているので、異物の正確
な成分分析を行う上でも非常に大きなメリットがある。
また、本発明に係る半導体材料評価装置には、半導体材
料を装着して異物検査装置と全反射蛍光X線分析装置と
の間で移動する移動ステージと、この移動ステージに装
着された半導体材料が異物検査装置における測定位置に
達した時及び全反射蛍光X線分析装置における測定位置
に達した時に移動ステージの移動を停止させる移動停止
手段とを有する移動機構が設けられている。従って、こ
の移動機構によって、半導体材料は自動的に異物検査装
置でも全反射蛍光X線分析装置でも所定の位置に位置決
めされるため、従来のような煩わしい位置決め作業を行
う必要がなくよりスピィーディーに検査を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明にかかる半導体材料評価装置
の一実施例を説明するための図であって、第1図は半導
体材料評価装置の簡略構成図、第2図は全反射蛍光X線
分析装置の内部にてウェハー上の異物にX線が照射され
ている様子を示す模式図である。第3図は従来の半導体
材料評価装置の欠点を説明するための図であって、説明
するための図であって、電子線マイクロアナライザの内
部にてウェハー上の異物に電子線が照射されている様子
を示す模式図である。 10……ウェハー異物検査装置 20……全反射蛍光X線分析装置 30……移動ステージ 40……ウェハー 41……異物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】評価されるべき半導体材料の表面に付着し
    た異物の有無を検査するとともに当該異物の付着箇所を
    与える座標値をデータとして出力する異物検査装置と、 前記半導体材料を移動させる移動機構と、 移動後の半導体材料の異物の成分を測定する全反射蛍光
    X線分析装置とを具備しており、 前記移動機構は、半導体材料を装着して異物検査装置と
    全反射蛍光X線分析装置との間で移動する移動ステージ
    と、この移動ステージに装着された半導体材料が異物検
    査装置における測定位置に達した時及び全反射蛍光X線
    分析装置における測定位置に達した時に移動ステージの
    移動を停止させる移動停止手段とを有しており、 全反射蛍光X線分析装置における分析時には、前記異物
    検査装置から出力された座標値のデータに基づいて前記
    移動ステージを作動させることを特徴とする半導体材料
    評価装置。
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