JPH11125602A

JPH11125602A - 異物分析方法及び装置

Info

Publication number: JPH11125602A
Application number: JP8171226A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kano; 英司狩野; Takashi Kido; 隆城戸; Koji Honma; 孝治本間; Masayoshi Tsuchiya; 政義土屋
Original assignee: Advantest Corp; Chemitronics Co Ltd
Current assignee: Advantest Corp; Chemitronics Co Ltd
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】物体表面上の微細な異物の検出と分析とを短時
間で自動的に行うことができ、半導体製造ラインなどで
のインライン計測にも適するものを提供する。【解決手段】検査対象の物体（ウェハ１１）をＸＹステ
ージ２１上に載置し、まず、レーザ光源３３からの相対
的に大きなスポットサイズ（例えば１０００μｍ）のレ
ーザ光を用いて物体（ウェハ１１）の表面を走査し、異
物を検出してその異物の概略位置を求める。次に、レー
ザ光源３２からの相対的に小さなスポットサイズ（例え
ば１０μｍ）のレーザ光を用いて物体（ウェハ１１）の
表面を走査し、レーザビームにおける動径方向のレーザ
光強度分布も利用して、スポットサイズよりも細かい位
置精度で異物の精測位置を求める。そしてこの精測位置
の近傍に対し、走査型電子銃４１によって電子ビームを
走査し、二次電子像や特性Ｘ線を観測して異物の分析を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の表面に付着
した異物を検出して分析する異物分析方法及び装置に関
し、特に、半導体デバイス製造時に製造ラインに対して
インラインで導入でき、半導体集積回路や半導体ウェハ
のような物体の表面に付着した微小異物を検出し、その
形状、成分を分析して異物の付着低下を図るために使用
される異物分析方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体集積回路の高集積化に伴っ
て、その生産技術を高性能化し、信頼性や歩留りを高め
ることは必要不可欠なことであるが、これら信頼性や歩
留りを左右する重要な要因として、製造途中において半
導体集積回路や半導体ウェハ表面に付着した異物が挙げ
られる。製造途中における異物の付着量と、製造ライン
が安定に動作しているか否か、及び歩留りとの間には、
密接な関係がある。

【０００３】製造途中における表面への異物の付着量を
少なくするためには、製造途中において異物を検出する
必要がある上に、検出した異物の成分、形状その他の特
徴を分析して異物を特定する必要がある。しかしなが
ら、従来の異物計測装置は、異物の組成分析の機能を有
せず単に異物の数を計測するだけのパーティクルカウン
タや、あるいは、組成分析をすることができても分析時
間が長く、分析も自動化されてはおらず、パーティクル
カウンタによる位置情報を必要とするものであったりし
て、インライン用としては実用的でない計測装置であっ
た。以下、図１を参照して、物体の表面に付着している
異物を検出して分析する従来の異物分析装置を説明す
る。以下の説明では、半導体集積回路ウェハを検査対象
とするものとする。

【０００４】この従来の異物分析装置は、検査対象のウ
ェハ１１を載置し、ＸＹの両方向にウェハ１１を移動で
き、またウェハ１１を回転させることのできるＸＹθス
テージ２４と、光学的に異物を検出する異物検査装置３
１と、電子線源として使用される走査型電子銃４１と、
電子線が照射されたウェハ１１からのＸ線を検出しエネ
ルギ分析を行うエネルギ分散型Ｘ線検出器４２と、電子
線が照射されたウェハ１１からの二次電子を検出する二
次電子検出器４３とを備えており、異物分析装置を構成
するこれらの装置・部品類は、全て、図示しない真空容
器内に収容されている。真空容器内において、異物検査
装置３１と走査型電子顕微鏡４１とは離れて配置し、走
査型電子銃４１の近傍にエネルギ分散型Ｘ線検出器４２
と二次電子検出器４３が配置している。走査型電子銃４
１は、細く絞った電子ビームによって物体の表面のある
範囲内を走査できるようなものであり、電子線発生源と
しての電子銃、電子レンズ系、電子ビームの走査系など
を含んだものである。走査型電子銃４１と二次電子検出
器４３とを組み合わせると、通常の走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）が構成される。

【０００５】また、ＸＹθステージ２４は、真空容器の
底部に配置され、異物検査装置３１や走査型電子銃４
１、各検出器４２,４３の下方をＸＹ方向にウェハ１１
を移動させ、異物検査装置３１や走査型電子銃４１の直
下の位置にウェハ１１を位置決めできるものである。Ｘ
Ｙθステージ２４には、Ｘ方向の移動量を計測するため
のＸ方向エンコーダ２２ａとＹ方向の移動量を計測する
ためのＹ方向エンコーダ２２ｂが取り付けられている。

【０００６】以上のように構成される従来の異物分析装
置による異物の検出、観察及び分析動作について説明す
る。

【０００７】まず、図示しない駆動制御装置によってＸ
Ｙθステージ２４を駆動制御し、ウェハ１１を異物検査
装置３１の下方に配置させる。ここで、ＸＹθステージ
２４をＸＹ方向に微動させながら異物検査装置３１から
レーザ光をウェハ１１の表面に照射し、表面に付着して
いる微小異物に起因する散乱光を異物検査装置３１のレ
ーザ光検出部により観測して、表面に付着した異物を検
出する。ウェハ１１表面の異物を検出したときのＸ方向
エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読み
が、異物の付着している表面位置を示している。

【０００８】次に、ＸＹθステージ２４を駆動制御して
ウェハ１１を走査型電子銃４１の下方に配置し、先に検
出した異物の付着した表面位置を参照しながら、ＸＹθ
ステージ２４をＸＹ方向に微動させ、付着した異物が走
査型電子銃４１からの電子の焦点に一致するように位置
決めを行う。これにより観察されるべき異物は、エネル
ギ分散型Ｘ線検出器４２、二次電子検出器４３の視野内
に納まる。ここで、走査型電子銃４１から照射された電
子ビームにより異物から発生する二次電子を二次電子検
出器４３で検出することによって、異物の外形形状を観
察することができる。同様に、走査型電子銃４１によっ
て照射された電子ビームにより異物から発生する特性Ｘ
線をエネルギ分散型Ｘ線検出器４２で検出・分析するこ
とによって、異物の組成をＸ線分析することができる。

【０００９】以上、従来の異物分析装置を用いた異物の
検出・分析の手順を説明したが、詳細は、例えば、特開
平６−３０８０３９号公報に記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の異物分
析装置は、物体表面に付着した異物の検出、検出された
異物の外形形状の観察及び成分分析を行うことが可能な
装置であるが、外形形状の観察操作及び成分分析操作に
はオペレータによる複雑な操作を必要ととし、高いスル
ープットを必要とする製造ライン内で使用したり、自動
計測に用いたりするには適していない。その理由とし
て、異物検査装置で異物を検出する際に用いられるレー
ザ光源のスポットサイズと、異物を分析するときに走査
型電子銃から照射される電子ビームのスポットサイズと
が著しく異なっていることが挙げられる。例えば、半導
体レーザからのレーザ光のスポットサイズは１０μｍ程
度であり、このレーザ光のスポットの範囲内に異物があ
ることを検知したとしても、電子ビームは一般的にはス
ポットサイズを０.１μｍ程度にして用いられることが
多いから、異物に電子ビームを正確に照射することは容
易ではない。また、電子ビームのスポットサイズと同程
度のピッチでＸＹステージを微動させ、検査対象の位置
決め精度を向上させようとすると、計測時間がかかりす
ぎ、インライン計測としては現実的ではなくなる。さら
に、物体表面が常に平坦であることは希であり、例え
ば、物休表面に対して４５゜の角度でレーザ光を照射し
た場合、物体表面にある１μｍの凸部分の上に異物があ
った場合、検出される位置の誤差はｌμｍになってしま
う。物体表面の凹凸による誤差だけでも数μｍもある位
置に、直径が０.１μｍ程度の電子ビームを照射するこ
とは難しい。

【００１１】以上のように、レーザ光源による異物の検
出位置に電子ビームを照射することを自動で行うことは
難しく、現状では、オペレータが走査型電子顕微鏡画像
を見ながら位置の補正を行っているのが実際である。

【００１２】本発明の目的は、物体表面上の微細な異物
の検出と分析とを短時間で自動的に行うことができ、半
導体製造ラインなどでのインライン計測にも適した異物
分析方法及び装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の異物分析方法
は、検査対象の物体の表面に存在する異物を検出して分
析する異物分析方法であって、第１のスポットサイズの
レーザ光を用いて物体の表面を走査し、異物を検出して
当該異物の概略位置を求める第１の工程と、第１のスポ
ットサイズよりも小さく、かつ動径方向にレーザ光強度
が変化する第２のスポットサイズのレーザ光を用い、概
略位置の近傍で前記第２のスポットサイズのレーザ光を
走査し、第２のスポットサイズよりも高い位置精度で異
物の精測位置を求める第２の工程と、精測位置の近傍で
電子ビームを走査し、異物の分析を行う第３の工程とを
有する。

【００１４】この異物分析方法において、第３の工程と
しては、二次電子像の観測による異物の形状分析と、電
子ビームの照射に伴って発生するＸ線のエネルギ分析に
よる異物の成分分析とを少なくとも含む工程を用いるこ
とができる。また、物体を移動ステージ上に載置し、移
動ステージを駆動制御することによって第１の工程及び
第２の工程でのレーザ光の走査を行い、第３の工程で
は、位置決め後、移動ステージを動かさない状態で電子
ビームの走査を行うことができる。

【００１５】本発明の異物分析装置は、真空容器を有
し、検査対象の物体の表面に存在する異物を検出して分
析する異物分析装置であって、真空容器内に、物体を載
置して位置決めする位置決め手段と、第１のスポットサ
イズで物体にレーザ光を照射する第１のレーザ光源と、
第１のスポットサイズよりも小さい第２のスポットサイ
ズで物体にレーザ光を照射する第２のレーザ光源と、物
体の表面の異物によって散乱されたレーザ光を検出する
レーザ検出器と、物体の表面に電子ビームを照射する電
子銃と、電子ビームによる二次電子を検出する二次電子
検出器と、電子ビームを照射したことにより発生するＸ
線を検出してそのＸ線のエネルギを測定するＸ線検出器
とが設けられ、物体上へのレーザ光の照射によって異物
の存在が確認された位置に、電子ビームの照射が行われ
る。

【００１６】本発明の異物分析装置では、第１のレーザ
光源からのレーザ光と第２のレーザ光が同軸であるよう
にすることができ、その場合には、第１のレーザ光源と
第２のレーザ光源が、相互の位置関係を変化させないよ
うに組み合わされ、かつ、位置決め手段の移動平面に対
して平行な軸を回転軸として一体的に回動できるように
真空容器に取り付けられているようにすることができ、
さらに、第１のレーザ光源と第２のレーザ光源とからな
る組み合わせを、軸の延びる方向に複数配置することも
できる。

【００１７】また、本発明の異物分析装置では、物体に
対する第１のレーザ光源からレーザ光の照射角度と第２
の光源からレーザ光の照射角度が異なるようにしてもよ
く、その場合には、物体に対する第１のレーザ光源から
レーザ光の照射角度と第２の光源からのレーザ光の照射
角度の一方が、物体に対する電子ビームの照射角度と同
一であるようにしてもよい。

【００１８】さらに本発明の異物分析装置では、真空容
器内における第２のレーザ光源からのレーザ光の照射位
置と電子ビームの照射位置が同一であるようにすること
ができる。

【００１９】さて、本発明は、異物検出に使用するレー
ザ光源をレーザ光のスポットサイズを変えて複数個用意
し、検出時間の高速化と位置精度の向上を図ったもので
ある。最初に、スポットサイズの大きな光源で物体表面
の全面を走査してしまい、表面上に存在する異物の位置
の概略を把握し、次にスポットサイズの小さい光源を用
いて、異物が存在している部分のみを精度良く測定する
ことにより、高速化と位置精度の向上とを実現すること
ができる。その際、小さい方のスポットサイズを例えば
１０μｍとすると、レーザ光の強度は、このスポットサ
イズの中で一様ではなく、中心で強く周辺で弱いガウス
型分布となる。このため、小さい方のスポットサイズよ
りさらに細かい精度で、異物の位置を精度よく求めるこ
とが可能になる。

【００２０】また、検査対象の物体の表面に凹凸があっ
た場合、照射角度に起因する誤差があるので、異なる照
射角度の光源からの検出位置は一致しない。本発明で
は、この不一致を積極的に利用し、一致しない距離と照
射角度との差から、検出位置の誤差の補正を行ってもよ
い。さらに本発明では、物体の表面上の異物が存在する
位置に関する情報（異物が存在する位置の情報、異物が
存在している可能性が高い部分の情報、物体上の分析を
したいと考えている部分の情報など）を記録媒体などに
予め格納しておき、この情報を記録媒体から読み出して
自動的に異物の検出・分析を行うようにすることもでき
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して、説明する。

【００２２】《第１の実施の形態》図２は、本発明の第
１の実施の形態の異物分析装置の構成を示す斜視図であ
る。ここでは、半導体集積回路ウェハを検査の対象とし
て説明を行う。

【００２３】検査対象のウェハ１１は、ＸＹの両方向に
ウェハ１１を移動できるＸＹステージ２１上に載置され
ている。ＸＹステージ２１には、Ｘ方向の移動量や位置
を計測するためのＸ方向エンコーダ２２ａとＹ方向の移
動量や位置を計測するためのＹ方向エンコーダ２２ｂが
取り付けられている。各エンコーダ２２ａ,２２ｂに代
えて、レーザ干渉計によって位置を計測するようにして
もよい。このＸＹテーブル２１は、不図示の真空容器内
でその真空容器の底部に配置されており、この真空容器
には、スポットサイズの小さな（例えば１０μｍ）レー
ザビームの光源であるレーザ光源３２と、スポットサイ
ズの大きな（例えば１０００μｍ）レーザビームの光源
であるレーザ光源３３と、電子線源として使用される走
査型電子銃４１と、電子線が照射されたウェハ１１から
のＸ線を検出するエネルギ分散型Ｘ線検出器４２と、電
子線が照射されたウェハ１１からの二次電子を検出する
二次電子検出器４３とを備えており、レーザ光源３２か
らのレーザ光とレーザ光源３３からのレーザ光が同軸と
なってウェハ１１の同じ場所に同じ角度で当たるよう
に、レーザ光源３２,３３は相互に組み合わされて配置
している。１つのレーザ光源を用い、光学系での絞りな
ど調節することによって、大きなスポットサイズのレー
ザ光と小さなスポットサイズのレーザ光とを選択的にウ
ェハ１１に照射できるようにしてもよい。なお、走査型
電子銃４１とは、従来の技術で述べたものと同様に、例
えば、数μｍ四方の領域でウェハ１１の表面を細く絞っ
た電子ビームで走査できるもののことである。

【００２４】真空容器内において、レーザ光源３２,３
３からのレーザ光が照射される位置と走査型電子銃４１
からの電子ビームが照射される位置は異なっており、ウ
ェハ１１は不図示の制御駆動装置によりＸＹステージ２
１を駆動することによって、これら２つの位置間を移動
し、所定の照射位置に位置決めされる。

【００２５】次に、この異物分析装置を用いた異物の検
出及び分析動作について説明する。

【００２６】まず、制御駆動装置（不図示）によりＸＹ
ステージ２１をＸＹ方向に動かしながら、スポットサイ
ズの大きいレーザ光源３３よりレーザ光をウェハ１１に
照射する。レーザ光がウェハ１１の全面を走査できるよ
うにＸＹステージ２１を動かし、異物からの散乱光がレ
ーザ検出器３４で観測されたときのＸ方向エンコーダ２
２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読みを、散乱光が検
出されるごとに記憶しておく。このとき、用いるレーザ
光源３３のスポットサイズが１０００μｍ程度の大きい
ものとし、ステージの移動ピッチも１０００μｍにすれ
ば、ウェハ１１全面を移動させる時間は１〜２分程度で
あり、ウェハ１１上の異物検出マップを高速に得ること
ができる（この例の場合、異物検出マップのメッシュは
１０００μｍ）。ただし、ウェハ１１の全面検査を高速
に行える半面、検出された異物は１０００μｍ×１００
０μｍの範囲の中では、どこに位置するかはわからな
い。

【００２７】次に、レーザ光源３３を消灯し、スポット
サイズの小さい（例えば１０μｍ程度）レーザ光源３２
よりレーザ光をウエハ１１に照射する。さきほど記憶し
たウェハ上の１０００μｍ×１０００μｍの範囲内をレ
ーザ光が走査できるようにＸＹステージ２１を動かし、
異物からの散乱光がレーザ検出器３４で観測されたとき
のＸ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂ
の読みを改めて記憶する。このとき、ＸＹステージ２１
の移動ピッチをレーザ光源３２のスポットサイズと同程
度の１０μｍにすれば、１０００μｍ×１０００μｍの
範囲を移動させる時間は３０秒程度である。この段階
で、検出された異物は１０μｍ×１０μｍの範囲の中に
位置する。

【００２８】次に、１０μｍ×１０μｍの範囲内に位置
決めされた異物に対して、レーザ光源３２よりレーザ光
を照射し、ＸＹステージ２１の移動ピッチを１μｍにす
る。レーザ光源３２のスポットサイズは１０μｍであっ
ても、一般的に、レーザ光の強度分布はこのスポット内
で一定ではなく、ある分布（ガウシアン分布）をもち、
中心に行けば行くほど強度が強くなる。したがって、レ
ーザ検出器３４で観測される異物からの散乱光強度が最
大になるときにＸＹステージ２１を止めれば、１μｍ×
ｌμｍの範囲内に異物を位置決めすることができる。１
０μｍ×１０μｍの範囲を１μｍピッチで移動させる時
間は３秒程度である。

【００２９】以上の操作によって、１μｍ×１μｍの範
囲内に検出した異物を位置決めすることができる。そし
て、この１μｍ×１μｍの範囲に対し走査型電子銃４１
で電子ビームを照射して走査することにより、この範囲
内の成分分析をエネルギ分散型Ｘ線検出器４２を用いて
１分程度で行うことができる。また、電子ビーム照射に
よって、特性Ｘ線と共に発生する二次電子を二次電子検
出器４３で検出すれば、二次電子像（すなわち、走査型
電子顕微鏡像）を得ることができる。

【００３０】以上の操作によって、ウェハ上の異物検
出、分析を、高速に（例えば、ウェハ上に異物が５〜６
個あった場合、分析結果を得るまでで１０分以内）自動
で（上記の操作でオペレータが判断を下さなければいけ
ない要素は全くない）行うことができる。

【００３１】《第２の実施の形態》次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。図３は、この第２の実
施の形態での異物分析装置の構成を示す斜視図である。

【００３２】第２の実施の形態の異物分析装置は、図２
を用いて上述した第１の実施の形態の異物分析装置をほ
ぼ同様の構成のものであるが、レーザ光源３２,３３か
ら照射されるレーザ光を任意の１方向に走査できるよう
になっている点で相違する。すなわち、第１の実施の形
態では、レーザ光源３２,３３は真空容器に固定されて
いたのに対し、この第２の実施の形態では、レーザ光源
３２,３３は、相互の位置関係を変化させないように組
み合わされ、かつ、これらレーザ光源３２,３３の組み
合わせが１点を支持点としてＸＹ平面に平行な軸の周り
を回動できるように、真空容器に取り付けられている。
このように構成することにより、各レーザ光源３２,３
３からのレーザ光はウェハ１１上で走査線３５を描くこ
とになり、このようなレーザ光によりウェハ１１上面を
１方向に走査しながら異物の検出を実施すれば、異物を
検出するに必要な時間を短縮することができる。この第
２の実施の形態において、レーザ光源３２,３３を回動
軸の延びる方向に１列に整列して複数配置することによ
り、ウェハ１１上面を走査するに必要な時間は、レーザ
光源の組合せ（レーザ光源３２とレーザ光源３３の組合
せ）の数に反比例させて短縮させることが可能になる。
第２の実施の形態での異物の検出と分析は、上述の第１
の実施の形態での場合と同様に行なわれる。

【００３３】《第３の実施の形態》次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。図４は、この第３の実
施の形態での異物分析装置の構成を示す斜視図である。

【００３４】第３の実施の形態の異物分析装置は、図２
を用いて上述した第１の実施の形態の異物分析装置とほ
ぼ同様の構成のものであるが、用いる複数のレーザ光源
の物体（ここではウェハ１１）に対する照射角度を、そ
れぞれ変えた点である。すなわち第１の実施の形態で
は、物体（ウェハ１１）から見たレーザ光源３２,３３
の角度は同一であるが、この実施の形態では、レーザ光
源３２からのレーザ光は角度θ₁でウェハ１１を照射
し、レーザ光源３３からのレーザ光は角度θ₂でウェハ
１１を照射するように、各レーザ光源３２,３３は真空
容器に取り付けられている。

【００３５】一般に、半導体集積回路ウェハは、その製
造工程が進めば進むほど、ウェハ表面に作成される配線
や膜などが複雑になるので、表面の凹凸も目立ってく
る。したがって、例えば図５に示すように、ウェハ１１
表面のｔだけ厚みがある部分に異物１２がある場合、凸
部がない場合に比ベて、レーザ光源３２による検出では
△ｘ₁、レーザ光源３３による検出では△ｘ₂だけ位置ず
れが生じる。２つのレーザ光源３２,３３の同じ異物１
２に対する検出位置は、照射角度をそれぞれθ₁とθ₂と
変えると、凸部上に異物１２がある場合、△ｘ（＝Δｘ
₂−Δｘ₁）のずれが観測される。ここで、観測された△
ｘと、既知である角度θ₁,θ₂より、レーザ光による異
物検出位置から実際に走査型電子銃４１によって電子ビ
ームが照射される位置を補正（レーザ光源３２の検出位
置からだと△ｘ₁、レーザ光源３３の検出位置からだと
△ｘ₂）することができる。以下に、その計算を説明す
る。

【００３６】レーザ光源３２による位置ずれ△ｘ₁と照
射角度θ₁及び表面凸部の厚さｔとの関係式は次式で与
えられる。

【００３７】ｔａｎ θ₁＝ｔ／△ｘ₁ …(1) 同様に、レーザ光源３３による位置ずれ△ｘ₂と照射角
度θ₂及び表面凸部の厚さｔとの関係式は次式で与えら
れる。

【００３８】ｔａｎ θ₂＝ｔ／△ｘ₂ …(2) 一方、観測されるずれ△ｘは次式で表すことができる。

【００３９】△ｘ＝△ｘ₂−△ｘ₁ …(3) レーザ光源３２を用いた検出位置からの補正値は△ｘ₁
であり、レーザ光源３３を用いた検出位置からの補正値
は△ｘ₂であり、上式よりｔを消去することにより、各
補正値を求めることができる。

【００４０】 △ｘ₁＝△ｘ・ｔａｎ θ₂／（ｔａｎ θ₁−ｔａｎ θ₂）， △ｘ₂＝△ｘ・ｔａｎ θ₁／（ｔａｎ θ₁−ｔａｎ θ₂） …(4) 走査型電子銃４１からの電子ビームがほぼ垂直にウェハ
１１に照射されるとすれば、上述の各補正値△ｘ₁,△ｘ
₂に基づいて異物の位置の補正を行えばよいし、また、
走査型電子銃４１から電子ビームの照射角度とビームス
ポットが小さい方のレーザ光源３２の照射角度を同一に
すれば、レーザ光源３２による検出位置とレーザ光源３
３による検出位置とのずれ△ｘがそのまま補正値とな
る。

【００４１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、上述の各実施の形態では、すべて、真空容器内に
おける別の場所で、レーザ光による異物検出と電子ビー
ムによる異物分析とが行われている。電子ビームによる
走査範囲が微細であることから、ＸＹステージ２１の位
置再現性には高い精度が要求される。例えば、電子ビー
ムの走査範囲が１μｍ×１μｍの範囲であれば、ＸＹス
テージ２１の位置再現性には１μｍ以下の高精度が要求
され、このように位置再現性の精度を向上させるため
に、ＸＹステージ２１をゆっくり動かす必要が生じる場
合がある。これに対し、真空容器内におけるレーザ光に
よる異物検出部分と電子ビームによる異物分析部分を分
けず、物体のレーザ光照射位置と電子ビーム照射位置を
一致させるように各装置を設置すれば、測定時間を高速
に保つことができる。

【００４２】また、上述の各実施の形態では、半導体ウ
ェハの全面検査を念頭において説明を行ったが、別の異
物検出装置で測定した結果の座標データや異物サイズデ
ータ、物体上に異物の在在する可能性が高いと思われる
部分や、特に物体上の分析をしたいと考えている部分の
データなどを、あらかじめ磁気ディスクなどの記録媒体
などを通じて認識できるようにすれば、さらに高速で異
物分析を自動で行うことができる。

【００４３】さらに本発明では、物体表面の異物を分析
する方法は、電子ビーム照射によって発生する特性Ｘ線
をエネルギ分散Ｘ線検出器で分析する方法に限定される
ものではなく、例えば、オージェ電子分光分析を行うよ
うな構成としてもよい。上述の各実施の形態では、二次
電子像を観測して異物の形状の観察を行っているが、真
空容器内の真空度が１０Ｐａ程度と低い場合には、反射
電子検出器を用いて観察像を得るようにすれば、上述の
場合とほぼ同様の効果が得られる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、物体の表
面上に付着した異物の検出、観察、成分分析を簡単な操
作ないし自動的に行うことができるようにしたことによ
り、半導体デバイス製造工程ライン内などで、異物の検
出と分析および形状把握を容易、短時間に実施すること
ができるようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の異物分析装置の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施の形態の異物分析装置の構
成を示す斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の異物分析装置の構
成を示す斜視図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態の異物分析装置の構
成を示す斜視図である。

【図５】第３の実施の形態を説明するための図である。

【符号の説明】

１１ウェハ１２異物２１ＸＹステージ２２ａＸ方向エンコーダ２２ｂＹ方向エンコーダ２４ＸＹθステージ３１異物検査装置３２レーザ光源（スポットサイズの小さい光源）３３レーザ光源（スポットサイズの大きい光源）３４レーザ検出器３５レーザ光の走査線４１走査型電子銃４２エネルギ分散型Ｘ線検出器４３二次電子検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｌ (72)発明者本間孝治東京都東大和市立野２丁目703番地株式会社ケミトロニクス内 (72)発明者土屋政義神奈川県横浜市緑区十日市場町871−８株式会社シグマテック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象の物体の表面に存在する異物を
検出して分析する異物分析方法であって、第１のスポットサイズのレーザ光を用いて前記物体の表
面を走査し、異物を検出して当該異物の概略位置を求め
る第１の工程と、前記第１のスポットサイズよりも小さく、かつ動径方向
にレーザ光強度が変化する第２のスポットサイズのレー
ザ光を用い、前記概略位置の近傍で前記第２のスポット
サイズのレーザ光を走査し、前記第２のスポットサイズ
よりも高い位置精度で前記異物の精測位置を求める第２
の工程と、前記精測位置の近傍で電子ビームを走査し、前記異物の
分析を行う第３の工程とを有する異物分析方法。
【請求項２】前記第３の工程が、二次電子像の観測に
よる前記異物の形状分析と、前記電子ビームの照射に伴
って発生するＸ線のエネルギ分析による前記異物の成分
分析とを少なくとも含む、請求項１に記載の異物分析方
法。
【請求項３】前記物体を移動ステージ上に載置し、前
記移動ステージを駆動制御することによって前記第１の
工程及び第２の工程での前記レーザ光の走査を行い、前
記第３の工程では、位置決め後、前記移動ステージを動
かさない状態で前記電子ビームの走査を行う請求項１ま
たは２に記載の異物分析方法。
【請求項４】真空容器を有し、検査対象の物体の表面
に存在する異物を検出して分析する異物分析装置であっ
て、前記真空容器内に、前記物体を載置して位置決めする位
置決め手段と、第１のスポットサイズで前記物体にレー
ザ光を照射する第１のレーザ光源と、前記第１のスポッ
トサイズよりも小さい第２のスポットサイズで前記物体
にレーザ光を照射する第２のレーザ光源と、前記物体の
表面の異物によって散乱されたレーザ光を検出するレー
ザ検出器と、前記物体の表面に電子ビームを照射する電
子銃と、前記電子ビームによる二次電子を検出する二次
電子検出器と、前記電子ビームを照射したことにより発
生するＸ線を検出してそのＸ線のエネルギを測定するＸ
線検出器とが設けられ、前記物体上への前記レーザ光の照射によって異物の存在
が確認された位置に、前記電子ビームの照射が行われる
異物分析装置。
【請求項５】前記第１のレーザ光源からのレーザ光と
前記第２のレーザ光が同軸である請求項４に記載の異物
分析装置。
【請求項６】前記第１のレーザ光源と前記第２のレー
ザ光源が、相互の位置関係を変化させないように組み合
わされ、かつ、前記位置決め手段の移動平面に対して平
行な軸を回転軸として一体的に回動できるように前記真
空容器に取り付けられている、請求項５に記載の異物分
析装置。
【請求項７】前記第１のレーザ光源と前記第２のレー
ザ光源とからなる組み合わせが、前記軸の延びる方向に
複数配置している請求項６に記載の異物分析装置。
【請求項８】前記物体に対する前記第１のレーザ光源
からレーザ光の照射角度と前記第２の光源からレーザ光
の照射角度が異なる請求項４に記載の異物分析装置。
【請求項９】前記物体に対する前記第１のレーザ光源
からレーザ光の照射角度と前記第２の光源からのレーザ
光の照射角度の一方が、前記物体に対する前記電子ビー
ムの照射角度と同一である請求項８に記載の異物分析装
置。
【請求項１０】前記真空容器内における前記第２のレ
ーザ光源からのレーザ光の照射位置と前記電子ビームの
照射位置が同一である請求項４乃至９いずれか１項に記
載の異物分析装置。
【請求項１１】前記第１のレーザ光源からのレーザ光
を用いて前記異物の概略位置を求め、その後、前記第２
のレーザ光源からのレーザ光を用いて前記第２のスポッ
トサイズより高い位置精度で前記異物の精測位置を求
め、前記精測位置に基づいて前記電子ビームの照射を行
う請求項４乃至１０いずれか１項に記載の異物分析装
置。
【請求項１２】前記物体の表面上の異物が存在する位
置に関する情報が与えられ、前記情報に基づいて異物の
検出と分析を行う請求項４乃至１０いずれか１項に記載
の異物分析装置。