JPH09283582A - 異物組成自動分析装置及び異物組成自動分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異物組成自動分析装置及び異物組成自動分析
方法に関し、被分析試料上の異物の組成分析を自動的
に、且つ、高速度で行う。 【解決手段】 欠陥検査装置によって予め測定した被分
析試料表面に存在する異物の位置、及び、予め設定した
各サイズに関するデータを少なくとも含む欠陥検査デー
タを基にして、異物組成分析装置の観測中心位置に異物
の位置を自動的に合わせる手段、観測中心位置の所定の
領域に所定のエネルギーに加速した電子ビームを照射す
る手段、その領域から発生した蛍光Ｘ線及びオージェ電
子の少なくとも一方を検出する手段、及び、検出結果を
解析する手段を異物組成自動分析装置に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は異物組成自動分析装
置及び異物組成自動分析方法に関するものであり、特
に、半導体ウェハの加工時に発生する欠陥、汚染、或い
は、加工不良等の諸情報を高速度に且つ自動的に分析す
る異物組成自動分析装置及び異物組成自動分析方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の集積度がますます向
上し、最小加工線幅は１／３から１／４μｍ（クオータ
サブミクロン）以下になりつつあるが、それに伴って半
導体装置の加工中に発生する半導体ウェハの汚染や、微
粒子の半導体ウェハへの付着等に起因する加工不良の発
生がますます問題となってきている。

【０００３】即ち、発生する微粒子の量は、微粒子の大
きさに依存し、微粒子が小さくなるほど量が多くなり、
最小加工線幅の微細化に伴って加工に不所望な影響を与
える微粒子の量が飛躍的に増加するためである。

【０００４】したがって、この様な加工不良の発生原因
を解明しその低減を図るために、半導体ウェハやＬＣＤ
基板（液晶表示装置基板）上に発生する微小欠陥や付着
する異物の数や位置、及び、大まかな大きさ等を高速の
欠陥検査装置で検査し、プロセスが正常に行われている
か否かを常々監視し、その結果を各工程にフィードバッ
クして製造装置を最良状態に維持管理することが日常的
になされている。

【０００５】しかし、いかに製造装置の維持管理を入念
に行ってもプラズマエッチング装置、ＣＶＤ装置（化学
気相成長装置）、スパッタ装置などでは、所定のプロセ
スを行った際に、製造装置内機構の摩耗粉や反応生成
物、或いは、製造装置内付着物が剥離・飛散して、半導
体ウェハやＬＣＤ基板上に付着することが多々あり、製
品の歩留りを低下させる最も大きな原因となっている。

【０００６】この様な付着物の発生原因を究明し、付着
発生を低減するためには付着物の元素組成、分布、及
び、その化合状態を知る必要があるが、欠陥検出装置は
非常に高速度で欠陥の有無と欠陥の位置、及び、欠陥の
大まかなサイズを計測することができるものの、欠陥の
元素組成、分布、及び、化合状態等は計測できなかっ
た。

【０００７】したがって、この様な半導体ウェハに存在
する欠陥箇所の異物の元素組成や化合状態等の測定は、
ＳＥＭ−ＥＤＸ装置（走査型電子顕微鏡−エネルギー分
散型Ｘ線解析装置）やオージェ分析装置等の異物組成分
析装置を用いて行っている。

【０００８】例えば、欠陥検査装置によって得た欠陥位
置データに基づいて、異物組成分析装置の視野内に異物
を大まかな精度で導入したのち、専任の作業者によって
被分析異物の位置合わせを行い、その異物上に電子線励
起Ｘ線を発生させるに十分な加速エネルギーを有する電
子ビームを照射し、異物元素から放出される特性Ｘ線、
即ち、蛍光Ｘ線、或いは、オージェ電子のエネルギー値
及び強度を測定して、異物元素の同定、及び、異物元素
の存在量の決定を行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の異物組
成分析装置を用いた場合には、欠陥の元素組成や化合状
態等の計測は可能であるが、この様な測定・解析を自動
的に、且つ、高速度で行う装置が存在せず、専任の作業
者の手動操作によって行っており、例えば、一点の異物
を位置合わせ・測定するのに１分以上を要するため、ウ
ェハ全体の異物を計測するに数時間を要することにな
り、この作業を多数枚の半導体ウェハに行うと膨大な時
間がかかるという欠点がある。

【００１０】したがって、本発明は、半導体ウェハ等の
被分析試料上の異物の組成分析を自動的に、且つ、高速
度で行うことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、異物組成自動分析装置において、欠陥
検査装置によって予め測定した被分析試料表面に存在す
る異物の位置、及び、予め設定した各サイズに関するデ
ータを少なくとも含む欠陥検査データを基にして、異物
組成分析装置の観測中心位置に異物の位置を自動的に合
わせる手段、観測中心位置の所定の領域に所定のエネル
ギーに加速した電子ビームを照射する手段、その領域か
ら発生した蛍光Ｘ線及びオージェ電子の少なくとも一方
を検出する手段、及び、検出結果を解析する手段を備え
ることを特徴とする。

【００１２】この様に、本発明においては、の工程と
して欠陥検査装置によって予め測定した被分析試料表面
に存在する異物の位置、及び、予め設定した各サイズ毎
の異物の数を少なくとも含む欠陥検査データを読み込
み、の工程において異物組成分析装置の観測中心位置
に異物の位置合わせを行い、の工程において蛍光Ｘ線
或いはオージェ電子に基づいて異物組成分析を行うこと
によって、従来専任の作業者によって膨大な時間をかけ
て行っていた異物組成分析を自動的に、且つ、高速度で
行うことができる。

【００１３】なお、蛍光Ｘ線及びオージェ電子は電子ビ
ームの照射によって同時に発生するので、分析を蛍光Ｘ
線及びオージェ電子の両方を用いて行っても良いもので
あり、両方用いて行うことによって分析精度が高まる。

【００１４】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、各種欠陥検査装置の位置計測誤差に関する２次元デ
ータ群、異物組成分析装置の位置設定誤差に関する２次
元データ、及び、各種欠陥検査装置と異物組成分析装置
間における位置設定誤差補正２次元データ群を格納する
手段を有し、被分析異物の組成を分析する際に、当該試
料を検査した欠陥検査装置の位置計測誤差補正２次元デ
ータを位置設定誤差補正２次元データ群から検索し、被
分析異物の中心との位置設定誤差が最小となるように、
試料ステージの送り量を随時補正する手段を有すること
を特徴とする。

【００１５】この様に、の工程で、位置計測用マーカ
ーを設けた標準ウェハを用いて、予め各種欠陥検査装置
の位置計測誤差に関する２次元データ群及び異物組成分
析装置の位置設定誤差に関する２次元データを測定し、
この結果に基づいて求めた各種欠陥検査装置毎の欠陥検
査装置と異物組成分析装置間における位置設定誤差補正
２次元データ群を読み込み、及びの工程で、位置設
定誤差補正２次元データに基づいて試料ステージの送り
量を随時補正することによって、被分析異物の位置合わ
せを精度良く自動的に行うことができる。

【００１６】（３）また、本発明は、上記（２）におい
て、位置設定誤差補正を行ったのちに存在する各種欠陥
検査装置と異物組成分析装置との間の残留位置設定誤差
を予め計測した残留位置設定誤差２次元データ群を格納
する手段を有し、被分析異物の組成を分析する際に、当
該試料を検査した欠陥検査装置の残留位置設定誤差２次
元データを残留位置設定誤差２次元データ群から検索
し、残留位置設定誤差２次元データに基づいて、所望位
置における残留位置設定誤差の範囲に電子ビームを拡散
照射あるいは走査照射することを特徴とする。

【００１７】上記（２）の様な位置設定誤差補正を行っ
ても、さらに残留位置設定誤差が存在するので、この残
留位置設定誤差を予め測定しておき、の工程において
所望位置における残留位置設定誤差の範囲に電子ビーム
を拡散照射あるいは走査照射することによって照***度
が高まる。

【００１８】（４）また、本発明は、予め測定した被分
析試料表面に存在する異物の位置、及び、予め設定した
各サイズに関するデータを少なくとも含む欠陥検査デー
タを基にして、異物組成分析装置の観測中心位置に前記
異物の位置を自動的に合わせたのち、観測中心位置の所
定の領域に所定のエネルギーに加速した電子ビームを照
射して、電子ビーム照射領域から発生した蛍光Ｘ線及び
オージェ電子の少なくとも一方を検出し、次いで、検出
結果を解析する異物組成自動分析方法において、電子ビ
ーム照射領域を複数の微小領域に分割し、分割した微小
領域に順次電子ビームを照射し、得られた測定結果を微
小領域毎に格納し、予め設定した被分析元素に関するデ
ータが得られた領域の測定結果のみを用いて解析するこ
とを特徴とする。

【００１９】また、異物組成自動分析方法としても、
の工程において電子ビーム照射領域を複数の微小領域に
分割して計測を行い、の微小領域データ演算処理工程
において、予め設定した被分析元素に関するデータが得
られた領域の測定結果のみを用いて解析することによっ
て、ＳｉやＡｌ等の分析対象外の下地元素信号だけが検
出された領域のデータを排除し、有為なデータのみを用
いて解析することによってＳ／Ｎ比を高めることができ
る。

【００２０】（５）また、本発明は、位置設定誤差補正
を行ったのちに存在する各種欠陥検査装置と異物組成分
析装置との間の残留位置設定誤差を予め計測して残留位
置設定誤差２次元データ群として格納し、被分析異物の
組成を分析する際に、当該被分析試料を検査した欠陥検
査装置の残留位置設定誤差２次元データを前記残留位置
設定誤差２次元データ群から検索し、残留位置設定誤差
２次元データに基づいて、所望位置における残留位置設
定誤差の範囲に電子ビームを拡散照射あるいは走査照射
する異物組成自動分析方法において、欠陥検査装置によ
って予め得られた被分析異物の位置データに基づいて、
各位置における残留位置設定誤差或いは試料ステージの
移動に要する時間の総和の内の少なくとも一方が最小に
なるように、被分析異物の観測順序を並び変えることを
特徴とする。

【００２１】被分析異物の位置データは、欠陥検査装置
における走査方向に沿って並べられているが、並べられ
ている順序に沿って電子ビームの照射を行った場合に
は、試料ステージの移動に要する時間がかかるので、
の工程において予め試料ステージの総移動時間が最小に
なるように観測順序を並び変えることによって、分析時
間を短縮することができ、また、残留位置設定誤差は、
場合によっては試料ステージの移動の仕方によって変化
するので、この変化を考慮して観測順序を並べ変えても
良い。

【００２２】（６）また、本発明は、位置設定誤差補正
を行ったのちに存在する各種欠陥検査装置と異物組成分
析装置との間の残留位置設定誤差を予め計測して残留位
置設定誤差２次元データ群として格納し、被分析異物の
組成を分析する際に、当該被分析試料を検査した欠陥検
査装置の残留位置設定誤差２次元データを前記残留位置
設定誤差２次元データ群から検索し、残留位置設定誤差
２次元データに基づいて、所望位置における残留位置設
定誤差の範囲に電子ビームを拡散照射あるいは走査照射
する異物組成自動分析方法において、欠陥検査装置によ
って予め得られた位置データによる被分析異物の位置に
おける残留位置設定誤差範囲またはこの範囲より幾分大
きな領域を電子ビーム走査手段或いは光学手段で観測し
て、被分析異物の中心位置、大きさ、及び、形状を計測
し、計測結果に基づいて電子ビームの形状及び照射位置
を決定することを特徴とする。

【００２３】この様に、電子ビーム走査手段或いはレー
ザ干渉計等の光学手段で被分析異物の中心位置、大き
さ、及び、形状を計測し、計測結果をフィードバックす
ることによって、電子ビーム照***度をさらに高めるこ
とができる。

【００２４】（７）また、本発明は、上記（４）乃至
（６）のいずれかにおいて、予め設定した被分析元素に
起因する蛍光Ｘ線或いはオージェ電子のエネルギー範囲
のみ計数・解析を行うことを特徴とする。

【００２５】この様に、被分析元素を下地元素以外の特
定の元素に設定し、且つ、それに起因する蛍光Ｘ線或い
はオージェ電子のエネルギー範囲のみ計測することによ
って、計測時間を大幅に短縮することができる。

【００２６】（８）また、本発明は、上記（４）乃至
（７）のいずれかにおいて、被分析試料における計測領
域を、任意の形状の領域に限定することを特徴とする。

【００２７】分析目的によっては、半導体ウェハ全面の
異物を計測する必要はないので、欠陥検査の結果、異物
分布密度の高い領域等の特定の領域を計測領域として限
定することによって、計測時間を短縮することができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図２乃至図
６を参照して説明する。まず、図２を参照して本発明の
実施に用いる異物組成自動分析装置の概略的構成を説明
する。 図２参照 本発明の実施の形態の異物組成自動分析装置の機械的構
成は従来のＳＥＭ−ＥＤＸ装置と同様に、電子ビーム鏡
筒１１、電子ビーム照射室１２、及び、ロードロック装
置１３から構成されており、装置外の検査待ちウェハ１
９は、ロードロック装置１３を介して、電子ビーム照射
室１２内に設けた試料ステージ１８上に載置・固定され
る。

【００２９】そして、電子ビーム制御装置１４からの指
令により電子ビーム鏡筒１１内に設けられた電子銃１５
から放出された電子ビーム１６は、同じく電子ビーム制
御装置１４によって制御される偏向器１７によって偏向
され、ウェハの所定領域に照射される。

【００３０】この場合、試料ステージ１８は制御装置２
１によって移動量を制御されることになるが、その制御
は、欠陥検査装置２９によって予め計測し、フロッピー
ディスク等の外部記憶装置３０に格納した欠陥検査デー
タ３１を演算装置２３内に読み込むと共に、異物組成自
動分析装置の有する位置設定誤差に関する２次元データ
や機種／機番データ等の位置制御歪データ２２も読み込
み、演算装置２３内において欠陥検査データ３１と位置
制御歪データ２２とを対比することによって、各位置に
おける位置設定誤差補正２次元データを計算し、その結
果を記憶装置に格納しておく。

【００３１】この欠陥検査データ３１は、工場内にある
各種の欠陥検査装置毎の位置計測誤差に関する２次元デ
ータ群を含む機種／機番データ、被分析対象となるウェ
ハの番号、及び、その欠陥位置に関する２次元データを
含むものであり、各種の欠陥検査装置の機種／機番デー
タは予め異物組成自動分析装置内に格納しておき、装置
内に搬入されたウェハのウェハ番号に基づいてこのウェ
ハの欠陥検査に用いた欠陥検査装置の位置計測誤差補正
に関する２次元データを読み出し、この位置設定誤差補
正２次元データに基づいて試料ステージ１８を随時補正
する。

【００３２】また、電子ビームの照射によって発生した
特性Ｘ線はＸ線検出器２０で検出され、この検出信号は
信号処理装置２４及び検出信号記憶装置２５を介してデ
ータ演算装置２６で分析されることになり、分析結果は
必要に応じて表示装置２８で表示される。

【００３３】なお、図における中央制御装置２７は、演
算装置２３やデータ演算装置２６等の装置全体の工程管
理を行うものであり、ＬＡＮ等を介して各種データベー
スとリンクさせるものである。

【００３４】次に、図３乃至図６を参照して、本発明の
実施の形態の分析方法の詳細を説明する。 図３（ａ）及び（ｂ）参照 図３（ａ）は、欠陥検査装置の位置計測誤差及び異物組
成自動分析装置の位置設定誤差を予め計測するための標
準ウェハ４１を示すものであり、高精度の電子ビーム露
光装置を用いて標準ウェハ４１の要所要所に位置計測用
マーカー４２を描画しておく。

【００３５】図３（ｂ）参照 次いで、欠陥検査装置或いは異物組成自動分析装置にお
いて、標準ウェハ４１を用いて計測した測定マーカー位
置４４と標準ウェハ４２自体のマーカー位置４３とを比
較することによって、各位置における誤差Δｘ及びΔｙ
を２次元データとして求め、この２次元データを図２に
おける欠陥検査データ３１及び位置制御歪データ２２と
して格納する。

【００３６】次いで、各欠陥検査装置の位置計測誤差に
関する２次元データと、異物組成自動分析装置の位置設
定誤差に関する２次元データに基づいて、両装置間にお
ける位置設定誤差補正２次元データを計算して、この各
欠陥検査装置に関する位置設定誤差補正２次元データ群
を異物組成自動分析装置内の記憶手段に格納しておく。

【００３７】次いで、欠陥検査装置によって被分析ウェ
ハ上の欠陥・異物について、その中心位置及び大まかな
サイズを測定する。なお、この大まかなサイズとは、分
析者が任意に設定するものであり、例えば、０．１μｍ
以下をＳサイズの異物、０．１〜０．３μｍをＭサイズ
の異物、０．３μｍ以上をＬサイズの異物いう基準を設
定することによって、各サイズ毎に分類することができ
る。

【００３８】この計測データを、ウェハ番号及び欠陥検
査装置の機種／機番データと共に図２に示す外部記憶装
置３０に欠陥検査データ３１として格納し、この欠陥検
査データ３１を演算装置２３に供給して、既に格納して
ある位置設定誤差補正２次元データ群から各ウェハ毎の
位置設定誤差補正２次元データを読み出し、この位置設
定誤差補正２次元データに基づいて、試料ステージ１８
を移動させて被分析異物を電子ビーム照射領域に持って
行く。

【００３９】この場合、微小異物の元素組成を分析する
際に、下地元素からの信号、即ち、ノイズを除去してＳ
／Ｎ比を向上させるためには、極力、異物上のみに電子
ビームを照射する必要があるが、０．１〜０．３μｍの
被分析異物に電子ビームを照射しようとすると、経験
上、被分析異物の大きさの１／２程度の位置設定精度が
必要となる。

【００４０】しかし、欠陥検査装置や異物組成自動分析
装置の試料ステージには直線歪、直交歪、或いは、送り
歪等の個々の歪があり、パルスモータ等の送り量だけの
制御では±２μｍ程度の位置設定誤差が発生してしま
い、十分吟味した試料ステージでも±０．５μｍの残留
位置設定誤差が残ることになる。

【００４１】しかし、この残留位置設定誤差に関して
は、試料ステージにバネ等によって一方向の予圧を与え
てガタによる影響を低減したり、試料ステージの移動方
向対して垂直な横方向の予圧を与え首振りを抑制した
り、或いは、一方向からの送りを行う等の配慮を行うこ
とによって、位置設定の再現性を正規分布の標準偏差の
３倍の３σが±０．３μｍ程度になるように低減するこ
とができる。

【００４２】したがって、位置設定誤差補正２次元デー
タに基づいて試料ステージの送り量を随時補正するとと
もに、±０．３μｍの残留位置設定誤差の範囲に電子ビ
ームを照射することによって、位置設定後に画像処理等
の付加的位置計測を用いなくとも異物組成分析を精度良
く行うことができる。

【００４３】なお、この場合の電子ビームの照射方法
は、絞った電子ビームによって±０．３μｍの残留位置
設定誤差の範囲、即ち、０．６μｍ×０．６μｍの領域
を走査しても良いし、半径０．３μｍのぼかした円形の
電子ビームを照射しても良く、どちらの方法を用いても
正常に分析できる確率を３σの定義である９９．７％に
維持できるが、円形の電子ビームを用いた方が、照射面
積が少ないので、同じ照射密度であるとすると、π×
０．３×０．３／０．６×０．６＝π／４≒０．７８で
あるので、分析時間を７８％に短縮することができる。

【００４４】図４（ａ）及び（ｂ）参照 図４は、被分析ウェハ４５における異物４６の観測順序
を示すもので、図４（ａ）は異物４６の測定を欠陥検査
装置によって測定した異物の位置データの順序にしたが
って行った場合を示すものである。

【００４５】即ち、通常の欠陥検査装置は、Ｘ−Ｙ方向
に順次隙間無く走査する方式と、蚊取線香の様に回転し
ながら順次内側に向かって、或いは、外側に向かって走
査する方式とがあり、図４（ａ）はＸ−Ｙ方向に順次隙
間無く走査する方式によって得た位置データに基づく場
合を示している。

【００４６】図４（ｂ）参照 しかし、この様に欠陥検査装置による検出順序に沿って
電子ビームの照射を行った場合には、試料ステージの移
動に要する時間が最小にならないので、電子ビームの照
射の前に予め異物の位置データに基づいて総移動時間が
最短になる様に照射順序を並び変えて、図４（ｂ）に示
す様な順序で行う必要がある。

【００４７】なお、異物の数が多い場合には、全ての可
能性について計算すると、順序の並び変えの計算に必要
な時間が膨大になるので、必ずしも全ての可能性につい
て計算する必要はなく、したがって、場合によっては厳
密な意味での最短時間とならない場合もある。

【００４８】図５（ａ）参照 図５（ａ）は、異物分析結果を示す図であり、ＡｌのＫ
α線である１．４９ｋｅＶ、ＳｉのＫα線である１．７
４ｋｅＶ、ＣａのＫα線である３．６９ｋｅＶ、及び、
ＦｅのＫα線である６．４０ｋｅＶの各蛍光Ｘ線を、エ
ネルギー分散型のＬｉドープＳｉ検出器とパルス波高値
分析器を組み合わせて観測したものであり、Ｘ線エネル
ギー値から元素の種類を同定し、その計測強度、即ち、
カウント数から当該元素の存在量が決定される。

【００４９】この様な同定及び決定は、図２に示す検出
信号記憶装置２５及びデータ演算装置２６を用いて行う
ものであるが、実際には、他の元素からの信号や外部か
らのノイズが混入するので、元素の同定と量を決定する
にはかなり高度な演算処理を必要とし、そのためにかな
りの時間を必要とし、高速計測には向かないものであ
る。

【００５０】したがって、高速計測する場合には、予め
別の観測手段や本計測装置での予備観測等により、主だ
った元素や着目する元素を予めいくつか選択しておき、
当該元素が放出する蛍光Ｘ線のエネルギー範囲のみを計
数・演算すれば良い。

【００５１】図５（ｂ）参照 例えば、Ａｌ配線が設けられているＳｉウェハ表面にＣ
ａとＦｅの微粒子が有るか否かを計測する場合、Ａｌと
Ｓｉは当然存在している元素であるため改めて観測する
必要はなく、着目しているＣａの３．６９ｋｅＶとＦｅ
の６．４０ｋｅＶを中心として、図に示すように測定系
の持つエネルギー拡がり程度よりわずかに広いエネルギ
ー範囲を計数・演算すれば良く、この様にエネルギー範
囲を限定することによって分析時間を短縮することがで
きる。

【００５２】この様にして得られた分析結果を、予め計
測してある観測領域の位置情報にしたがって、図２にお
ける表示装置２８に任意に表示することによって、特定
の元素の発生源及び進入方向等の加工不良の発生原因を
究明することができる。

【００５３】なお、上記の実施の形態においては、電子
ビームの残留位置設定誤差を３σの±０．３μｍに設定
しているが、本発明の分析のように、多数の異物の組成
を分析し、それを統計処理して結果を得る様な場合に
は、数％の観測ミスがあっても、即ち、１００点の観測
の内、数点は分析領域から異物の位置がずれて観測でき
なくてもさほど大きな問題とならないので、残留位置設
定誤差を２σの±０．２μｍに設定しても良く、２σの
場合には９５％の確率で正常な分析を行うことができ、
さらに１σにしても６８％確率で正常な分析を行うこと
ができ、目的とする分析精度と計測時間とのバランスを
考慮して、電子ビームの照射領域を決定すれば良い。

【００５４】この様に、２σの±０．２μｍの残留位置
設定誤差の範囲をぼかした円形の電子ビームで照射すれ
ば、π×０．２×０．２／０．６×０．６＝π／９≒
０．３５であるので、正常に分析できる確率を９５％以
上に維持した状態で、１点当たりの分析時間を３５％に
まで短縮することができる。

【００５５】また、上記の実施の形態のように、０．１
μｍの異物に対して±０．３の領域を電子ビームで照射
した場合、本来的に必要な分析領域の８倍もの不要領域
を同時に分析することになるが、電子励起Ｘ線を発生さ
せるに十分なエネルギー、例えば、２０ｋｅＶに加速し
た電子ビームをＳｉウェハに照射した場合、入射した電
子ビームはＳｉ原子に衝突・散乱してウェハ表面から飛
び出す反射電子あるいは２次電子がかなり存在し、これ
らの電子によっても表面にある異物元素から特性Ｘ線が
発生する。

【００５６】また、Ｓｉ原子からはＳｉ特有のＫα線、
Ｋβ線からの１．７４ｋｅＶと１．８４ｋｅＶの特性Ｘ
線が強い強度で発生し、この特性Ｘ線のエネルギーより
低い特性Ｘ線を持つ元素、例えば、Ａｌ，Ｍｇ，Ｎａ，
Ｆ，Ｏ，Ｃ，Ｂ等からは２次励起Ｘ線を発生する。

【００５７】この反射電子、２次電子、或いは、下地原
子による特性Ｘ線による励起領域は、入射電子ビーム中
心から離れると急激に減少し、元素に大きく依存するが
０．１μｍ程度入射電子ビーム中心から離れても十分な
励起強度が得られる。

【００５８】したがって、この励起距離０．１μｍを考
慮すると、残留位置設定誤差の範囲の内、励起距離だけ
内側を、即ち、残留位置設定誤差が±０．３μｍである
場合、±０．２μｍの領域を照射することによって、異
物元素からの蛍光Ｘ線を十分な強度で観測することがで
きる。

【００５９】この場合、±０．２μｍの矩形領域を電子
ビームで走査した場合、±０．３μｍの矩形領域を電子
ビームで走査するのに比べて、０．２×０．２／０．３
×０．３＝４／９≒０．４４、即ち、４４％にまで分析
時間を短縮することができる。

【００６０】また、別の観点からは、０．１μｍの異物
に対して±０．３の領域を電子ビームで照射した場合、
本来的に必要な分析領域の８倍もの不要領域を同時に分
析しており、不要領域からは下地ＳｉウェハからのＳｉ
元素に起因するＳｉ蛍光Ｘ線が強力に発せられ、分析異
物のＳ／Ｎ比を劣化させることになる。

【００６１】この場合、±０．３μｍの電子ビーム照射
領域を、１辺が０．２μｍ角の９個の微小領域に分割
し、この微小領域毎に従来の照射時間の１／９の時間づ
つ電子ビームを照射して、得られた検出信号を積算して
も同じ結果が得られることになる。

【００６２】したがって、微小領域毎の分析信号を別々
に記憶しておき、着目している元素信号が検出された微
小領域の分析信号だけを積算することによって、不要領
域からの下地元素信号強度を下げることができ、検出信
号のＳ／Ｎ比を向上することができる。

【００６３】この場合、着目元素からの信号がわずかに
でも検出された微小領域の信号を全て積算する必要はな
く、Ｓ／Ｎ比が最大になるように各微小領域の信号を取
捨選択すれば良く、さらに、各微小領域の分析信号強度
やＳ／Ｎ比、最大信号強度の得られた微小領域からの距
離を考慮した演算処理を行うことによって、Ｓ／Ｎ比は
より向上する。

【００６４】なお、この場合の各微小領域の検出信号デ
ータの演算処理は、リアルタイムに行っても良いし、或
いは、一連の測定が終了したのちに一括して演算処理を
行っても良いものである。

【００６５】また、各微小領域間の異物組成元素信号強
度分布を計算することによって、異物中心と異物のおお
まかな形状が求められ、得られた結果に基づいて、再び
この領域に電子ビームを照射して再分析を行っても良
く、オージェ電子の検出の場合も同様である。

【００６６】この場合、さらに被分析異物の位置精度を
必要とする場合には、電子ビーム走査手段や、レーザ干
渉計等の光学手段を用いて被分析異物の中心位置、サイ
ズ、及び形状等を計測し、電子ビームの照射位置及び照
射形状を決定することによりより高精度の分析が可能に
なる。

【００６７】図６（ａ）及び（ｂ）参照 また、半導体基板上に数百個の欠陥がある場合、必ずし
も全数を計測する必要のない場合があり、図６（ａ）に
示す様に被分析ウェハ４５の表面に、Ｌサイズの異物４
７、Ｍサイズの異物４８、及び、Ｓサイズの異物４９が
分散した形で測定された場合、例えば、Ｍサイズの異物
４８の密度の高い領域を適当に選択して測定領域５０を
限定することによって、分析時間を短縮することができ
る。

【００６８】この場合の測定領域５０の限定は、作業者
がマニュアルで行うのが一般的であるが、別個のソフト
を用意しておき、異物の位置データ及びサイズデータに
基づいて、自動的に設定しても良い。

【００６９】図６（ｃ）参照 また、他の限定の方法としては、特定のサイズの異物の
みを測定するようにしても良いものであり、欠陥検査装
置によって得られている異物のサイズデータに基づいて
自動的に計測することができるものであり、図において
はＬサイズの異物４７のみを計測する場合を示してい
る。

【００７０】また、上記の実施の形態の説明において
は、蛍光Ｘ線の検出をエネルギー分散型のＬｉドープＳ
ｉ検出器とパルス波高値分析器を組み合わせて行ってい
るが、波長分散型検出器を複数個用いて行っても良いも
のである。

【００７１】また、上記の実施の形態の説明において
は、蛍光Ｘ線を測定することによって異物の組成分析を
行っているが、ＮａやＣ等の軽い原子の測定や、微細な
欠陥の測定には向かないので、ＮａやＣ等の軽い原子の
測定や、微細な欠陥の測定を行う場合には、オージェ電
子を測定することによって異物の組成分析を行うことが
望ましい。

【００７２】また、電子ビームの照射によって、蛍光Ｘ
線とオージェ電子は同時に発生するので、両者を同時に
計測しても良いものであり、両者の異なった特性が互い
に補い合うことによって、あらゆる元素に対しても精度
の高い分析が可能になる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、異物組成分析装置の位
置設定誤差と各欠陥検出装置の位置計測誤差との間の位
置設定誤差補正データ、及び、残留位置設定誤差データ
を予め異物組成分析装置に格納しておくことによって、
各ウェハの異物組成分析を自動的に、且つ、高速度に行
うことができ、製品歩留り向上に寄与するところが大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の実施の形態の概略的構成の説明図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態における位置計測誤差の説
明図である。

【図４】異物分析順序の説明図である。

【図５】異物分析結果の説明図である。

【図６】測定領域限定法の説明図である。

【符号の説明】

１０ 異物組成分析装置 １１ 電子ビーム鏡筒 １２ 電子ビーム照射室 １３ ロードロック装置 １４ 電子ビーム制御装置 １５ 電子銃 １６ 電子ビーム １７ 偏向器 １８ 試料ステージ １９ ウェハ ２０ Ｘ線検出器 ２１ 制御装置 ２２ 位置制御歪データ ２３ 演算装置 ２４ 信号処理装置 ２５ 検出信号記憶装置 ２６ データ演算装置 ２７ 中央制御装置 ２８ 表示装置 ２９ 欠陥検出装置 ３０ 外部記憶装置 ３１ 欠陥検査データ ４１ 標準ウェハ ４２ 位置計測用マーカー ４３ マーカー位置 ４４ 測定マーカー位置 ４５ 被分析ウェハ ４６ 異物 ４７ Ｌサイズの異物 ４８ Ｍサイズの異物 ４９ Ｓサイズの異物 ５０ 測定領域

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 欠陥検査装置によって予め測定した被分
   析試料表面に存在する異物の位置、及び、予め設定した
   各サイズに関するデータを少なくとも含む欠陥検査デー
   タを基にして、異物組成分析装置の観測中心位置に前記
   異物の位置を自動的に合わせる手段、前記観測中心位置
   の所定の領域に所定のエネルギーに加速した電子ビーム
   を照射する手段、前記領域から発生した蛍光Ｘ線及びオ
   ージェ電子の少なくとも一方を検出する手段、及び、前
   記検出手段による検出結果を解析する手段を備えること
   を特徴とする異物組成自動分析装置。
2. 【請求項２】 上記各種の欠陥検査装置の位置計測誤差
   に関する２次元データ群、上記異物組成分析装置の位置
   設定誤差に関する２次元データ、及び、前記各種欠陥検
   査装置と異物組成分析装置間における位置設定誤差補正
   ２次元データ群を格納する手段を有し、被分析異物の組
   成を分析する際に、当該被分析試料を検査した欠陥検査
   装置の位置計測誤差補正２次元データを前記位置設定誤
   差補正２次元データ群から検索し、前記被分析異物の中
   心との位置設定誤差が最小となるように、試料ステージ
   の送り量を随時補正する手段を有することを特徴とする
   請求項１記載の異物組成自動分析装置。
3. 【請求項３】 上記位置設定誤差補正を行ったのちに存
   在する各種欠陥検査装置と異物組成分析装置との間の残
   留位置設定誤差を予め計測した残留位置設定誤差２次元
   データ群を格納する手段を有し、上記被分析異物の組成
   を分析する際に、当該被分析試料を検査した欠陥検査装
   置の残留位置設定誤差２次元データを前記残留位置設定
   誤差２次元データ群から検索し、前記残留位置設定誤差
   ２次元データに基づいて、所望位置における前記残留位
   置設定誤差の範囲に電子ビームを拡散照射あるいは走査
   照射することを特徴とする請求項２記載の異物組成自動
   分析装置。
4. 【請求項４】 予め測定した被分析試料表面に存在する
   異物の位置、及び、予め設定した各サイズに関するデー
   タを少なくとも含む欠陥検査データを基にして、異物組
   成分析装置の観測中心位置に前記異物の位置を自動的に
   合わせたのち、前記観測中心位置の所定の領域に所定の
   エネルギーに加速した電子ビームを照射して、前記電子
   ビーム照射領域から発生した蛍光Ｘ線及びオージェ電子
   の少なくとも一方を検出し、次いで、前記検出結果を解
   析する異物組成自動分析方法において、前記電子ビーム
   照射領域を複数の微小領域に分割し、前記分割した微小
   領域に順次電子ビームを照射し、得られた測定結果を前
   記微小領域毎に格納し、予め設定した被分析元素に関す
   るデータが得られた領域の測定結果のみを用いて解析す
   ることを特徴とする異物組成自動分析方法。
5. 【請求項５】 位置設定誤差補正を行ったのちに存在す
   る各種欠陥検査装置と異物組成分析装置との間の残留位
   置設定誤差を予め計測して残留位置設定誤差２次元デー
   タ群として格納し、被分析異物の組成を分析する際に、
   当該被分析試料を検査した欠陥検査装置の残留位置設定
   誤差２次元データを前記残留位置設定誤差２次元データ
   群から検索し、前記残留位置設定誤差２次元データに基
   づいて、所望位置における前記残留位置設定誤差の範囲
   に電子ビームを拡散照射あるいは走査照射する異物組成
   自動分析方法において、前記欠陥検査装置によって予め
   得られた被分析異物の位置データに基づいて、各位置に
   おける残留位置設定誤差或いは試料ステージの移動に要
   する時間の総和の内の少なくとも一方が最小になるよう
   に、前記被分析異物の観測順序を並び変えることを特徴
   とする異物組成自動分析方法。
6. 【請求項６】 位置設定誤差補正を行ったのちに存在す
   る各種欠陥検査装置と異物組成分析装置との間の残留位
   置設定誤差を予め計測して残留位置設定誤差２次元デー
   タ群として格納し、被分析異物の組成を分析する際に、
   当該被分析試料を検査した欠陥検査装置の残留位置設定
   誤差２次元データを前記残留位置設定誤差２次元データ
   群から検索し、前記残留位置設定誤差２次元データに基
   づいて、所望位置における前記残留位置設定誤差の範囲
   に電子ビームを拡散照射あるいは走査照射する異物組成
   自動分析方法において、前記欠陥検査装置によって予め
   得られた位置データによる被分析異物の位置における残
   留位置設定誤差範囲または該範囲より幾分大きな領域を
   電子ビーム走査手段或いは光学手段で観測して、前記被
   分析異物の中心位置、大きさ、及び、形状を計測し、計
   測結果に基づいて電子ビームの形状及び照射位置を決定
   することを特徴とする異物組成自動分析方法。
7. 【請求項７】 上記予め設定した被分析元素に起因する
   蛍光Ｘ線或いはオージェ電子のエネルギー範囲のみ計数
   ・解析を行うことを特徴とする請求項４乃至６記載の異
   物組成自動分析方法。
8. 【請求項８】 上記被分析試料における計測領域を、任
   意の形状の領域に限定することを特徴とする請求項４乃
   至７記載の異物組成自動分析方法。