JPH11218498A - Method for inspecting foreign matter - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inspecting a foreign matter for rapidly identifying a type of a fine foreign matter which becomes a problem in manufacturing a very large scale integrated circuit (VLSI) by detecting the matter. SOLUTION: A fine laser beam from a laser source 5 is introduced into a rotary elliptical mirror 7 through a hole 7a opened at the mirror 7, scattered by a foreign matter 13, reflected by the mirror 7, and converged to a scattered light detector B disposed at a focus of the mirror 7. Thus, a position of the matter is detected. A controller 4 drives a sample scanning mechanism 3 to move a foreign matter searching unit 2 to a position where the matter is detected. The unit 2 has a scanning type probe microscope, which pushes a probe 10a at an end of a cantilever 10 against the matter to measure a forth curve and identifies and estimate a type of the matter from the measured curve.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おいて、マスクや、ウエハ上に残る異物を検査する方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for inspecting a mask or foreign matter remaining on a wafer in a semiconductor manufacturing process.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体集積回路の高
密度化に伴って、集積回路上に残るゴミが問題となって
いる。これは、ゴミの付着により、回路パターンに欠陥
を生じ、集積回路の不良原因となるためである。特に、
リソグラフィー用のマスク上にゴミが乗っている場合
は、そのマスクを使用する全てのウエハに欠陥が入り、
不良品となってしまうため、マスク上でのゴミを取り除
くことは特に重要である。2. Description of the Related Art With the increase in the density of semiconductor integrated circuits such as ICs and LSIs, dust remaining on integrated circuits has become a problem. This is because the adhesion of dust causes a defect in the circuit pattern and causes a failure of the integrated circuit. Especially,
If dust is on the lithography mask, all wafers using that mask will have defects,
It is particularly important to remove dust on the mask because it will result in a defective product.

【０００３】よって、マスクやウエハ上にゴミが乗って
いるかどうかは、異物検査装置によって常にチェックし
ておく必要がある。これら異物検査は、レーザー光をマ
スクやウエハ上に照射して走査し、ゴミによる散乱光を
検出することにより、異物の有無を検査する異物検査装
置によって行なわれている。Therefore, it is necessary to always check whether dust is present on the mask or the wafer by a foreign matter inspection device. These foreign substance inspections are performed by a foreign substance inspection apparatus that irradiates a laser beam onto a mask or a wafer to scan and detects scattered light due to dust, thereby inspecting the presence or absence of foreign substances.

【０００４】このように、マスクやウエハ上に残るゴミ
は、異物検査により見つけることができる。もし、マス
ク上にゴミが残っていることがわかれば、マスクはその
まま使用せず、ゴミが無くなるまで洗浄が施される。[0004] As described above, dust remaining on a mask or a wafer can be found by foreign substance inspection. If it is found that dust remains on the mask, the mask is not used as it is, but is cleaned until the dust disappears.

【０００５】一方、ゴミの発生原因を探ることも非常に
重要である。特に、半導体製造ラインの立ち上げ時に
は、歩留まりを向上させるため、頻繁に発生するゴミに
対しては、そのゴミの特定をすることにより、その発生
原因を調査し、ゴミの発生を防止する対策を施す必要が
ある。[0005] On the other hand, it is also very important to find the cause of dust generation. In particular, when starting up a semiconductor manufacturing line, in order to improve the yield, frequently occurring dust is identified, the cause of the dust is investigated, and measures to prevent the occurrence of dust are taken. Need to be applied.

【０００６】このように、ゴミの特定をすることは、ゴ
ミの発生原因を特定することだけでなく、一旦付着した
ゴミをどのように除去するのかを検討する上でも非常に
重要である。たとえば、ゴミが、作業者から落ちる有機
物のようなゴミであれば、紫外線によるアッシングなど
が有効であるのに対し、機械系から出る金属粉のゴミに
対しては、アッシングは効果を示さない。[0006] As described above, identifying dust is very important not only for identifying the cause of dust generation but also for examining how to remove dust once adhered. For example, if the garbage is organic garbage falling from a worker, ashing with ultraviolet rays is effective, whereas ashing with metal powder escaping from a mechanical system has no effect.

【０００７】そこで、マスクやウエハ上にゴミが存在す
る場合、ゴミの種類の判別をすることが行われている。
現在は、たとえば走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)による形態
観察、又は電子線による蛍光Ｘ線分析、全反射による斜
入射の蛍光Ｘ線分析、光電子分光などにより、残ってい
るゴミがどのようなものかを調べている。Therefore, when dust is present on a mask or a wafer, the type of dust is determined.
At present, what kind of dust is left by morphological observation using a scanning electron microscope (SEM), X-ray fluorescence analysis by electron beam, X-ray fluorescence analysis by oblique incidence by total reflection, photoelectron spectroscopy, etc. Is examining.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、集積回
路の高密度化に伴い、従来よりも少ない量のゴミでも問
題となり、かつ、従来よりも小さいゴミであっても問題
となるようになってきている。よって、現状の検査装置
では感度や空間分解能が足りず、問題となる微小なゴミ
の種類を十分に識別できないという問題点がある。However, with the increase in the density of integrated circuits, a smaller amount of dust than before has become a problem, and even a smaller amount of dust has become a problem. I have. Therefore, the current inspection apparatus has a problem that the sensitivity and the spatial resolution are insufficient, and the type of minute dust that is a problem cannot be sufficiently identified.

【０００９】すなわち、現在使われている蛍光Ｘ線分
析、光電子分光などによるゴミの同定は、半導体製造上
問題となるような微小なゴミに対しては、感度が十分で
はない。これは、これらの分析方法が、ある領域からの
蛍光、又は光電子をエネルギー分析するため、測定感度
を満足させるには、ある程度のゴミの大きさが必要にな
るためである。That is, the identification of dust by X-ray fluorescence analysis, photoelectron spectroscopy, or the like, which is currently used, is not sufficiently sensitive to minute dust that poses a problem in semiconductor manufacturing. This is because these analysis methods perform energy analysis of fluorescence or photoelectrons from a certain area, so that a certain size of dust is required to satisfy measurement sensitivity.

【００１０】また、ＳＥＭや、光電子分光装置などの分
析装置は、測定に際して高真空が必要である。従って、
ゴミの分析をするためには、マスクやウエハなどを真空
中に導入し、分析を行わなければならない。特に、集積
回路で問題となるような微細なゴミに関しては、ゴミ自
体が非常に小さいため、高感度検出をする必要がある。
このような高感度検出を行うときには、特に真空度を高
める必要があり、高真空にするための時間がかかるとい
う問題がある。また、これらの測定装置は、高真空を扱
う装置であるため、装置自体も大きく、取り扱いも煩雑
である。An analyzer such as an SEM or a photoelectron spectrometer requires a high vacuum for measurement. Therefore,
In order to analyze dust, it is necessary to introduce a mask or a wafer into a vacuum and perform the analysis. In particular, with respect to fine dust that may cause a problem in an integrated circuit, the dust itself is very small, so that it is necessary to perform high-sensitivity detection.
When such high-sensitivity detection is performed, it is necessary to particularly increase the degree of vacuum, and there is a problem that it takes time to achieve a high vacuum. In addition, since these measuring devices handle high vacuum, the devices themselves are large and the handling is complicated.

【００１１】また、現在の分析方法では、特に軽元素の
検出は難しい。軽元素は、光電子分光によって検出する
ことができるが、現状では、半導体製造で問題となるよ
うな微小な軽元素からなる有機物を効果的に検出する技
術が確立されていない。[0011] Further, it is difficult to detect particularly light elements by the current analysis method. The light element can be detected by photoelectron spectroscopy, but at present, a technique for effectively detecting an organic substance composed of a minute light element which is a problem in semiconductor manufacturing has not been established.

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、現在製造可能な超ＬＳＩの製造上問題となる
ような微細な異物を検出し、さらにその種類を迅速に識
別することができる異物検査方法を提供することを課題
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and is intended to detect a minute foreign matter which may be a problem in the manufacture of a currently-manufacturable VLSI and to quickly identify the type. An object of the present invention is to provide a method for inspecting foreign substances that can be performed.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、レーザ光を試料面に照射し、その反射
光を測定することにより異物の存在と位置を確認し、異
物の存在位置に走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーを
移動させ、異物とカンチレバーとの間のフォースカーブ
を求めることにより、異物を検査することを特徴とする
異物検査方法（請求項１）である。A first means for solving the above problems is to irradiate a laser beam onto a sample surface and measure the reflected light to confirm the presence and position of the foreign matter, and A foreign matter inspection method is characterized in that a foreign matter is inspected by moving a cantilever of a scanning probe microscope to an existing position and obtaining a force curve between the foreign matter and the cantilever (claim 1).

【００１４】本手段においては、レーザ光を利用した異
物検査方法と、走査型プローブ顕微鏡を利用した異物検
査方法を併用する。前者は、検出精度は悪いが、高速で
試料面を走査することができるので、まず、この方法を
使用して異物の存在を検出する。そして、異物の存在が
検出されたら、その位置に走査型プローブ顕微鏡のカン
チレバーを移動させ、カンチレバーを異物に近接させて
フォースカーブを求める。フォースカーブを求めること
により、異物とカンチレバーの探針間の弾性特性、吸着
力等が測定できるので、異物の検査（異物の種類の識別
等）を行うことができる。In this means, a foreign substance inspection method using a laser beam and a foreign substance inspection method using a scanning probe microscope are used together. In the former, although the detection accuracy is low, the sample surface can be scanned at a high speed. Therefore, first, the presence of a foreign substance is detected using this method. Then, when the presence of the foreign matter is detected, the cantilever of the scanning probe microscope is moved to that position, and the force curve is obtained by bringing the cantilever close to the foreign matter. By obtaining the force curve, the elastic property, the attraction force, and the like between the foreign matter and the probe of the cantilever can be measured.

【００１５】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、さらに、走査型プローブ顕微
鏡の走査により異物の曲率半径を求め、この曲率半径、
予め計測してあるカンチレバーの探針先端の曲率半径、
及びフォースカーブの測定により求めたカンチレバーの
探針先端と異物との吸着力から、カンチレバーの探針先
端と異物との間の付着仕事を計測することにより異物を
検査することを特徴とするもの（請求項２）である。[0015] A second means for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the first means, further, a radius of curvature of the foreign matter is obtained by scanning with a scanning probe microscope,
The radius of curvature of the tip of the cantilever probe measured in advance,
And inspecting the foreign matter by measuring the adhesion work between the probe tip of the cantilever and the foreign matter from the attraction force between the probe tip of the cantilever and the foreign matter obtained by measuring the force curve ( Claim 2).

【００１６】本手段においては、走査型プローブ顕微鏡
を、たとえば原子間力顕微鏡として使用して異物存在場
所を走査することにより、異物の曲率半径を求めること
ができる。一方、フォースカーブの測定により、カンチ
レバーの探針先端と異物との吸着力が測定できる。そし
て、カンチレバーの探針先端の曲率半径は予め測定して
求めておく。これら３つの量が分かれば、カンチレバー
の探針先端と異物との間の付着仕事を計測することがで
きるので、これにより異物の検査（異物の種類の識別
等）を行うことができる。In this means, the radius of curvature of the foreign matter can be obtained by scanning the place where the foreign matter exists using a scanning probe microscope, for example, as an atomic force microscope. On the other hand, by measuring the force curve, the attraction force between the tip of the probe of the cantilever and the foreign matter can be measured. The radius of curvature of the tip of the probe of the cantilever is measured and obtained in advance. If these three quantities are known, it is possible to measure the adhesion work between the tip of the probe of the cantilever and the foreign matter, so that inspection of the foreign matter (identification of the type of foreign matter, etc.) can be performed.

【００１７】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、予め各種の物質とカンチレバ
ーの探針先端との付着仕事を計測しておき、計測された
付着仕事と比較することにより、異物の種類の同定又は
推定を行うことを特徴とするもの（請求項３）である。A third means for solving the above-mentioned problem is as follows.
In the second means, the work of adhesion between various substances and the tip of the probe of the cantilever is measured in advance, and the type of the foreign matter is identified or estimated by comparing the work with the measured adhesion work. (Claim 3).

【００１８】カンチレバー先端との付着仕事は、各異物
に固有であるので、予め各異物を構成する物質につい
て、カンチレバーの探針先端との付着仕事を計測してお
き、これらと計測された付着仕事を比較することによ
り、異物の種類の同定又は推定を行うことができる。Since the work of adhesion to the tip of the cantilever is specific to each foreign matter, the work of adhesion to the probe tip of the cantilever is measured in advance for the substances constituting each foreign matter, and the work of adhesion measured with these is measured. Can be identified or estimated.

【００１９】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に使
用される装置の一例を示す図である。図１において１は
異物検出装置、２は異物検出部、３は試料走査機構、４
は制御部、５はレーザ光源、６は集光レンズ、７は回転
楕円鏡、７ａは回転楕円鏡７に開けられた孔、８は散乱
光検出器、９はレーザ光源、１０はカンチレバー、１０
ａはカンチレバーの探針、１１はカンチレバー駆動機
構、１２は２分割フォトディテクタ、１３は異物、１４
は試料、１５はステージである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an apparatus used in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a foreign substance detection device, 2 denotes a foreign substance detection unit, 3 denotes a sample scanning mechanism,
Is a control unit, 5 is a laser light source, 6 is a condenser lens, 7 is a spheroid mirror, 7a is a hole formed in the spheroid mirror 7, 8 is a scattered light detector, 9 is a laser light source, 10 is a cantilever, 10
a is a cantilever probe, 11 is a cantilever driving mechanism, 12 is a two-part photodetector, 13 is a foreign substance, 14
Denotes a sample and 15 denotes a stage.

【００２０】異物検出器１は、レーザ光により異物の存
在とその位置を検出する機構を有し、その機構は、レー
ザー光源５、レーザー光線を集光するための集光レンズ
６、散乱光を集光するための回転楕円鏡７、散乱光を検
出するための散乱光検出器８とを有している。The foreign substance detector 1 has a mechanism for detecting the presence and the position of the foreign substance using a laser beam. The mechanism includes a laser light source 5, a condenser lens 6 for condensing the laser beam, and a scattered light collector. It has a spheroidal mirror 7 for emitting light and a scattered light detector 8 for detecting scattered light.

【００２１】レーザ光源５からの細いレーザ光は、回転
楕円鏡７に開けられた孔７ａを通して回転楕円鏡７内に
入り、試料１４の表面を照射する。照射される試料１４
の場所は、回転楕円鏡の１つの焦点に位置しており、他
の焦点に散乱光検出器８が置かれている。レーザ光が照
射された試料１４の表面に異物１３が無い場合は、レー
ザ光は試料１４表面で正反射され、再び孔７ａを通って
回転楕円鏡７の外部に導かれる。The thin laser light from the laser light source 5 enters the spheroid mirror 7 through a hole 7a formed in the spheroid mirror 7, and irradiates the surface of the sample 14. Sample 14 to be irradiated
Is located at one focal point of the spheroidal mirror, and the scattered light detector 8 is placed at the other focal point. When there is no foreign matter 13 on the surface of the sample 14 irradiated with the laser light, the laser light is specularly reflected on the surface of the sample 14 and is guided to the outside of the spheroid mirror 7 again through the hole 7a.

【００２２】レーザ光が照射された試料１４の表面に異
物１３が存在すると、図示されているように、レーザ光
がこの異物１３により散乱され、回転楕円鏡７によって
反射され、回転楕円鏡７の焦点に置かれた散乱光検出器
８に集光される。異物１３による散乱光は非常に微弱で
あるが、回転楕円鏡７を使った光学系を用いているの
で、回転楕円鏡７の一方の焦点から発する光は全てもう
一方の焦点に集光するという性質により、散乱光は、散
乱光検出器８が設置されているもう一方の焦点に効率よ
く集光される。従って、微弱な散乱光しか発生しない非
常に小さいゴミに対しても、高感度でその存在を検出す
ることができる。If foreign matter 13 is present on the surface of the sample 14 irradiated with the laser light, the laser light is scattered by the foreign matter 13 and reflected by the spheroidal mirror 7 as shown in FIG. The light is focused on the scattered light detector 8 placed at the focal point. Although the scattered light by the foreign matter 13 is very weak, since the optical system using the spheroidal mirror 7 is used, all the light emitted from one focal point of the spheroidal mirror 7 is condensed to the other focal point. Due to the nature, the scattered light is efficiently focused on the other focal point where the scattered light detector 8 is installed. Therefore, it is possible to detect the presence of very small dust that generates only weak scattered light with high sensitivity.

【００２３】試料走査機構３は、ステージ１５上に試料
１４を載置して、制御部４の指令により水平面内で試料
１４を２次元的に移動し、これにより、レーザ光に試料
１４面を２次元的に走査させる。このように、試料１４
をレーザ光により２次元的に走査し、散乱光検出器８で
散乱光が検出された時点で、レーザが照射されている試
料１４の部分にゴミ等の異物が存在すると判断する。こ
のときの試料１４上のレーザ光の位置は、試料１４の座
標値をステージ１５の移動量で管理している制御部４に
より検出される。ステージ１５の移動量は、ステージ１
５に設けたポジションエンコーダの出力や、制御部４か
らの駆動パルスの数で管理できる。The sample scanning mechanism 3 places the sample 14 on the stage 15 and moves the sample 14 two-dimensionally in a horizontal plane in accordance with a command from the control unit 4, whereby the surface of the sample 14 is irradiated with laser light. Scan two-dimensionally. Thus, the sample 14
Is two-dimensionally scanned by a laser beam, and when the scattered light is detected by the scattered light detector 8, it is determined that a foreign substance such as dust exists in the portion of the sample 14 irradiated with the laser. At this time, the position of the laser beam on the sample 14 is detected by the control unit 4 which manages the coordinate value of the sample 14 by the amount of movement of the stage 15. The amount of movement of the stage 15 is
5 and the number of drive pulses from the control unit 4.

【００２４】以上の光走査による異物検出は、応答が速
いので、ステージ１５を高速で移動させることにより、
試料全面における異物の存在を高速で検知することがで
きるが、異物の形状、寸法、種別を検知することはでき
ない。Since the above-described foreign object detection by optical scanning has a fast response, by moving the stage 15 at high speed,
The presence of foreign matter on the entire surface of the sample can be detected at high speed, but the shape, size, and type of foreign matter cannot be detected.

【００２５】光走査による検査で異物の存在とその位置
が検出されると、制御部４は試料走査機構３に指令を出
して、試料１４上の異物の存在位置に、異物検査部２の
カンチレバー１０の探針１０ａが位置するようにステー
ジ１５を移動させる。When the presence and the position of the foreign matter are detected by the inspection by the optical scanning, the control unit 4 issues a command to the sample scanning mechanism 3 and the cantilever of the foreign matter inspection unit 2 is moved to the existence position of the foreign matter on the sample 14. The stage 15 is moved so that the ten probes 10a are located.

【００２６】異物検査部２は、走査型プローブ顕微鏡か
らなり、レーザー光源９と、先端に異物検査用の探針１
０ａのついたカンチレバー１０とカンチレバー１０を被
験面に対して垂直方向に駆動する駆動機構１１と、カン
チレバー１０の撓みを光テコ式に検出する２分割フォト
ディテクター１２とを有している。The foreign substance inspection section 2 is composed of a scanning probe microscope, and has a laser light source 9 and a probe 1 for foreign substance inspection at its tip.
The apparatus includes a cantilever 10 having Oa, a drive mechanism 11 for driving the cantilever 10 in a direction perpendicular to the test surface, and a two-segment photodetector 12 for detecting bending of the cantilever 10 in an optical lever type.

【００２７】まず、原子間力顕微鏡の周知の使用方法の
一つであるフォースカーブの測定を異物１３に対して行
う。すなわち、カンチレバー１０の探針１０ａを、異物
１３に押し付け、次に異物１３から引き離して、探針１
０ａと試料との距離（駆動機構１１でカンチレバー１０
を移動させた距離）と、２分割フォトディテクタ１２で
測定したカンチレバーの変位との関係を測定する。する
と、周知のように、図２に示すようなカーブが得られ
る。First, measurement of a force curve, which is one of the well-known methods of using an atomic force microscope, is performed on a foreign substance 13. That is, the probe 10a of the cantilever 10 is pressed against the foreign matter 13 and then separated from the foreign matter 13 so that the probe 1
0a and the distance between the sample (the cantilever 10
Is measured) and the displacement of the cantilever measured by the two-segment photodetector 12 is measured. Then, as is well known, a curve as shown in FIG. 2 is obtained.

【００２８】図２の経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄは、探針１０ａ
を異物１３に接近させたときに得られるフォースカー
ブ、経路Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇは、探針１０ｂを異物１３から
遠ざけたときに得られるフォースカーブである。探針１
０ａを異物１３から十分遠いＡ地点から探針を異物１３
方向に近づけていくと、異物１３と探針１０ａとの間
で、徐々に引力が働き、カンチレバー１０が撓んでい
く。しかしながら、Ｂ地点を超えてもっとカンチレバー
１０を異物１３に近づけると、次に安定なＣ地点に不連
続にジャンプする。これをスナップイン、あるいはジャ
ンプインと呼ぶ。さらに探針１０ａを押し込んでいく
と、異物１３表面と探針１０ａとの間の引力は徐々に小
さくなり、やがて剛体の斥力が働き、カンチレバー１０
は斥力が働くことにより、引力とは逆の方向に撓んでい
き、Ｄ地点に至る。The route A → B → C → D in FIG.
Is a force curve obtained when the probe approaches the foreign matter 13, and a path D → E → F → G is a force curve obtained when the probe 10 b is moved away from the foreign matter 13. Tip 1
0a is moved from the point A sufficiently far from the
When approaching the direction, the attractive force gradually acts between the foreign matter 13 and the probe 10a, and the cantilever 10 bends. However, when the cantilever 10 is moved closer to the foreign substance 13 beyond the point B, the jump jumps to the next stable point C discontinuously. This is called snap-in or jump-in. When the probe 10a is further pushed in, the attractive force between the surface of the foreign substance 13 and the probe 10a gradually decreases, and a repulsive force of a rigid body finally works, thereby causing the cantilever 10 to move.
Due to the repulsive force, the material deflects in the direction opposite to the attractive force and reaches the point D.

【００２９】逆に、探針１０ａを異物１３に押しつけた
状態から、探針１０ａを離していく場合は、初めのうち
は、異物１３と探針１０ａとの間に働く斥力を受け、そ
れが次第に引力に変わっていく。通常、探針１０ａを接
近させていったときに、探針がジャンプインしたＣ地点
を過ぎても、異物１３の吸着力はカンチレバー１０のバ
ネの力と釣り合う交点があり、すぐには試料から離れ
ず、Ｅ地点までくっついたままである。Ｅ地点を過ぎる
と、突然異物１３表面と探針１０ａ間で働く力とバネの
力の交点が無くなり、安定なＦ地点に移動する。これを
スナップアウトと呼ぶ。Ｆ地点ではすでに、引力がほと
んど働かない領域に達しているので、そのあとは、カン
チレバー１０はほとんどたわまないままＧ地点に至る。Conversely, when the probe 10a is separated from the state in which the probe 10a is pressed against the foreign substance 13, initially, a repulsive force acting between the foreign substance 13 and the probe 10a receives a repulsive force. It gradually turns into gravity. Normally, when the probe 10a is approached, even after passing the point C where the probe jumps in, there is an intersection where the adsorption force of the foreign matter 13 is balanced with the force of the spring of the cantilever 10, and immediately from the sample. He does not leave and remains attached to point E. After passing the point E, the intersection between the force acting between the surface of the foreign matter 13 and the probe 10a and the force of the spring disappears, and the point moves to the stable point F. This is called a snapout. At the point F, the cantilever 10 has reached the point G with almost no deflection since it has already reached the area where the gravitational force hardly works.

【００３０】このようなフォースカーブを利用すると、
異物１３表面の物性をさらに詳細に理解することができ
る。具体的には、Ｃ−Ｄ間又はＤ−Ｅ間の直線の傾き
は、異物１３に探針１０ａを押し込んだときの斥力を示
しており、これは、異物１３の弾性を反映している。ま
た、Ｅの地点は、異物１３表面の吸着力と、カンチレバ
ー１０のたわみ力が釣り合っているところであるので、
Ｅ−Ｆ間の距離は、異物１３と探針１０ａの吸着力を示
している。Using such a force curve,
The physical properties of the surface of the foreign matter 13 can be understood in more detail. More specifically, the inclination of the straight line between CD and DE indicates the repulsive force when the probe 10a is pushed into the foreign material 13, and this reflects the elasticity of the foreign material 13. Further, the point E is where the attraction force on the surface of the foreign matter 13 and the bending force of the cantilever 10 are balanced.
The distance between E and F indicates the attraction force between the foreign matter 13 and the probe 10a.

【００３１】記録されたフォースカーブは、探針先端１
０ａと、異物１３との間の相互作用を反映したものであ
るから、このフォースカーブを解析することにより、異
物１３がどのようなものであるのかを知ることができ
る。The recorded force curve corresponds to the tip 1 of the probe.
Since the interaction between Oa and the foreign substance 13 is reflected, by analyzing this force curve, it is possible to know what the foreign substance 13 is.

【００３２】本発明の第１の実施の形態においては、こ
のうち、特に異物１３と探針１０ａの吸着力に着目して
いる。すなわち、図２におけるＥ−Ｆ間の距離を測定す
ることにより、異物１３と探針１０ａの吸着力が測定で
きるので、これを測定することにより、異物の種類の識
別等の検査を行うことができる。In the first embodiment of the present invention, attention is paid particularly to the attraction force between the foreign matter 13 and the probe 10a. That is, by measuring the distance between EF in FIG. 2, the attraction force between the foreign matter 13 and the probe 10 a can be measured. By measuring this, it is possible to perform an inspection such as identification of the type of the foreign matter. it can.

【００３３】具体的には、予めゴミの種類に応じて測定
したフォースカーブから、Ｅ−Ｆ間の距離をゴミの種類
に対応させて記憶しておき、測定したＥ−Ｆ間の距離と
の比較対応からゴミの種類を特定したり、又は、Ｅ−Ｆ
間の距離はＥ点の大きさに関連するので、ゴミの種類に
応じたＥ点の大きさを測定して記憶しておき、測定した
Ｅ点の大きさとの比較対応からごみの種類を特定すれば
よい。勿論、ゴミの種類に応じて予め測定したフォース
カーブと、測定したフォースカーブのパターンマッチン
グによりゴミの種類を特定することもできる。More specifically, the distance between E and F is stored in association with the type of dust from a force curve previously measured in accordance with the type of dust, and the difference between the measured distance between E and F is calculated. Specify the type of garbage from the comparison, or use EF
Since the distance between them is related to the size of point E, the size of point E according to the type of dust is measured and stored, and the type of garbage is specified by comparing with the measured size of point E. do it. Of course, the type of dust can be specified by pattern matching between a force curve measured in advance according to the type of dust and the measured force curve.

【００３４】また、本発明の第２の実施の形態において
は、異物１３と探針１０ａとの間の弾性に着目してい
る。すなわち、図２におけるＣ−Ｄ間又はＤ−Ｅ間の直
線の傾きを測定することにより、異物１３と探針１０ａ
との間の弾性が測定できるので、これを測定することに
より、異物の種類の識別等の検査を行うことができる。In the second embodiment of the present invention, attention is paid to the elasticity between the foreign matter 13 and the probe 10a. That is, by measuring the inclination of the straight line between CD and DE in FIG. 2, the foreign matter 13 and the probe 10a are measured.
By measuring this elasticity, it is possible to perform an inspection such as identification of the type of foreign matter.

【００３５】この場合も、予め工程中に存在する可能性
のあるゴミ種類に応じて測定したＣ−Ｄ間又はＤ−Ｅ間
の直線の傾きをゴミの種類に対応させて記憶しておき、
測定したゴミのフォースカーブから求めた対応する部分
の直線の傾きと比較対応させることにより、ゴミの種類
を特定することができる。勿論、第１の実施の形態にお
けると同じように、ゴミの種類に応じて予め測定したフ
ォースカーブと、測定したフォースカーブのパターンマ
ッチングによりゴミの種類を特定することもできる。Also in this case, the inclination of a straight line between CD and DE measured according to the type of dust that may be present in the process is stored in advance in correspondence with the type of dust.
The type of dust can be identified by comparing and comparing the slope of the straight line of the corresponding portion obtained from the measured force curve of the dust. Of course, as in the first embodiment, the type of dust can be specified by pattern matching between a force curve measured in advance according to the type of dust and the measured force curve.

【００３６】本発明の第３の実施の形態においては、前
記フォースカーブの測定に加え、異物検査装置２を原子
間力顕微鏡として使用し、異物１３の形状と曲率半径を
計測する。すなわち、カンチレバー１０の探針１０ａ
を、異物１３に原子間力が働く距離にまで近接させ、２
分割フォトディテクタ１２の出力を測定することによ
り、カンチレバー１０の撓み、すなわちカンチレバー１
０の探針１０ａに働く力を計測する。そして、この力が
一定になるように、駆動機構１１によってカンチレバー
１０を垂直方向に駆動しながら、制御部４により試料走
査機構３を駆動して試料１４を２次元的に走査する。探
針１０ａに働く力（原子間力）を一定に保つということ
は、探針１０ａの先端と異物１３との距離を一定に保つ
ことを意味するので、駆動機構１１によりカンチレバー
１０を上下させた量を検出することにより、異物１３の
形状を測定することができ、これから異物１３の曲率半
径を求めることができる。In the third embodiment of the present invention, in addition to the measurement of the force curve, the foreign matter inspection device 2 is used as an atomic force microscope, and the shape and radius of curvature of the foreign matter 13 are measured. That is, the probe 10a of the cantilever 10
Is brought close to the distance at which the atomic force acts on the foreign matter 13, and 2
By measuring the output of the split photodetector 12, the deflection of the cantilever 10, ie, the cantilever 1
The force acting on the zero probe 10a is measured. The control unit 4 drives the sample scanning mechanism 3 to scan the sample 14 two-dimensionally while driving the cantilever 10 in the vertical direction so that the force is constant. To keep the force (atomic force) acting on the probe 10a constant means to keep the distance between the tip of the probe 10a and the foreign matter 13 constant. Therefore, the cantilever 10 was moved up and down by the drive mechanism 11. By detecting the amount, the shape of the foreign matter 13 can be measured, and the radius of curvature of the foreign matter 13 can be obtained from the shape.

【００３７】以上は、原子間力顕微鏡による周知の形状
計測方法であり、測定に際しては、コンタクトモード、
ノンコンタクトモード、間欠的接触モード（タッピング
モード）等の周知の計測方法を適宜選択して使用でき
る。The above is a known shape measurement method using an atomic force microscope.
Known measurement methods such as a non-contact mode and an intermittent contact mode (tapping mode) can be appropriately selected and used.

【００３８】本発明の第３の実施の形態においては、先
に原子間力顕微鏡のコンタクトモード又はノンコンタク
トモードで測定した異物１３の曲率半径と、フォースカ
ーブで測定した異物１３と探針１０ａの吸着力、及び予
め測定した探針１０ａ先端の曲率半径から、探針１０ａ
先端と異物１３との間の付着仕事を求め、この付着仕事
により異物の種類の識別等の検査を行っている。In the third embodiment of the present invention, the radius of curvature of the foreign substance 13 previously measured in the contact mode or the non-contact mode of the atomic force microscope, and the radius of the foreign substance 13 and the probe 10a measured in the force curve. From the suction force and the radius of curvature of the tip of the probe 10a measured in advance, the probe 10a
The attachment work between the tip and the foreign matter 13 is obtained, and an inspection such as identification of the type of the foreign matter is performed based on the attachment work.

【００３９】すなわち、固体粒子間の吸着力Ｆは、 F=2π(R1R2/(R1+R2))W132 …（１） で表される。ここで、R1,R2は粒子１、２の曲率半径、W
132は媒質３中で媒質１と２を接触させるときの付着仕
事である。That is, the adsorptive force F between the solid particles is represented by F = 2π (R1R2 / (R1 + R2)) W132 (1) Here, R1 and R2 are the radii of curvature of particles 1 and 2, W
Reference numeral 132 denotes an attachment work when the media 1 and 2 are brought into contact in the medium 3.

【００４０】また、表面自由エネルギーγは、それぞれ
の物質によって異なる値を持つ。また、γ12は２つの媒
質１と２が接触しているときに、それらの界面で働く表
面エネルギーの変化を示すものとする。The surface free energy γ has a different value depending on each substance. Also, γ12 indicates a change in surface energy acting on the interface between the two media 1 and 2 when they are in contact with each other.

【００４１】媒質１と、媒質２の表面自由エネルギーを
それぞれγ1、γ2とし、媒質１と媒質２を接触させると
きにする仕事をW12とすると、 γ12=γ1+γ2-W12 …（２） で表される。Assuming that the surface free energies of the medium 1 and the medium 2 are γ1 and γ2, respectively, and the work to be performed when the medium 1 and the medium 2 are brought into contact is W12, the following equation is obtained: γ12 = γ1 + γ2-W12 (2) Is done.

【００４２】従って、第３の媒質（例えば液体、大気な
どの雰囲気）の中で媒質１と２を分離するときの付着仕
事W132は媒質１と２を分離する仕事W12だけでなく、媒
質３同士を分離する仕事W33が加わり、更に媒質１と媒
質３、媒質２と媒質３は接したままであるので、その寄
与W13とW23を差し引くことにより W132≒W12+W33-W13-W23 …（３） =γ13+γ23-γ12 …（４） と表される。Accordingly, the adhesion work W132 for separating the media 1 and 2 in the third medium (for example, an atmosphere such as liquid or air) is not limited to the work W12 for separating the media 1 and 2, Is added, and the medium 1 and the medium 3 and the medium 2 and the medium 3 are still in contact with each other. Therefore, by subtracting the contributions W13 and W23, W132 ≒ W12 + W33-W13-W23 (3) = γ13 + γ23-γ12 (4)

【００４３】（２）式において、γ1とγ2は、van der
Waals理論に基づいて理論的に計算することもできる
し、実験的に計測することもできる。W12も実験的に計
測できるので、予め種々の物質に対してW12を計測して
おけば、γ12も種々の物質同士について予め求めること
ができる。同様にして、γ13、γ23も種々の物質同士に
ついて求めることができる。In the equation (2), γ1 and γ2 are van der
It can be calculated theoretically based on Waals theory or measured experimentally. Since W12 can also be measured experimentally, γ12 can be obtained in advance for various substances by measuring W12 for various substances in advance. Similarly, γ13 and γ23 can be obtained for various substances.

【００４４】一方、付着力Ｆと曲率半径から、まず
（１）式により付着仕事W132を知ることができる。ここ
で、媒質１が探針であるとすると、（４）式の右辺であ
るγ13+γ23-γ12が測定された付着仕事W132に等しくな
る媒質２（付着物）と媒質３（雰囲気）の組み合わせを
求めることにより、両方の媒質を決定することができ
る。On the other hand, from the adhesive force F and the radius of curvature, first, the adhesive work W132 can be known from equation (1). Here, assuming that the medium 1 is a probe, a combination of the medium 2 (adhered substance) and the medium 3 (atmosphere) in which γ13 + γ23−γ12 on the right side of the equation (4) is equal to the measured adhesion work W132. , Both media can be determined.

【００４５】より現実的な方法としては、考えられる全
ての媒質２（付着物）と媒質３（雰囲気）に対して、所
定の探針（媒質１）を用いたときの付着仕事W132を予め
求めておき、実際に測定された付着仕事W132に一番近い
付着仕事W132を有する媒質２（付着物）と媒質３（雰囲
気）の組み合わせが存在していると決定する方法を採用
することが好ましい。As a more realistic method, an adhesion work W132 when a predetermined probe (medium 1) is used is obtained in advance for all conceivable media 2 (adhesion) and medium 3 (atmosphere). It is preferable to adopt a method of determining that there is a combination of the medium 2 (attachment) and the medium 3 (atmosphere) having the adhesion work W132 closest to the actually measured adhesion work W132.

【００４６】以上の実施例の説明においては、異物の形
状と曲率半径を測定するのに原子間力顕微鏡を用いた
が、他の走査型プローブ顕微鏡、すなわち走査型トンネ
ル顕微鏡等を使用してもよい。In the above description of the embodiment, the atomic force microscope was used to measure the shape and radius of curvature of the foreign matter. However, other scanning probe microscopes, that is, a scanning tunnel microscope or the like may be used. Good.

【００４７】図３に、本発明の実施の形態の１例のフロ
ーチャートを示す。まず、ステップＳ１０１において、
ステーション１５をＸ方向に連続して移動させ、Ｘ方向
の移動の終了後Ｙ方向へステップ的に移動させ、再びＸ
方向の移動を行い、これを繰り返すことによりＸ、Ｙの
２次元所定領域を走査する。そして、走査時に検出器８
からの信号が発生しているかどうかを判断し（ステップ
Ｓ１０２）、信号が発生している場合はその走査点（ビ
ームが照射されているところ）に異物があるとして、ス
テップＳ１０３においてその座標値を通し番号をつけて
順次記憶する。FIG. 3 shows a flowchart of an example of the embodiment of the present invention. First, in step S101,
The station 15 is continuously moved in the X direction, and is moved stepwise in the Y direction after the movement in the X direction is completed.
The movement in the direction is performed, and by repeating this, a predetermined two-dimensional X and Y area is scanned. Then, when scanning, the detector 8
Is determined (step S102). If a signal is generated, it is determined that there is a foreign substance at the scanning point (where the beam is irradiated), and the coordinate value is determined in step S103. Assign serial numbers and store them sequentially.

【００４８】そして、ステーション１５を単位量移動さ
せるたびに、ステップＳ１０４において、全領域の走査
が終了したかを判定する。全領域の走査が終了していな
い場合は、ステップＳ１０１に戻り、走査を続行する。Each time the station 15 is moved by a unit amount, it is determined in step S104 whether scanning of the entire area has been completed. If the scanning of all the regions has not been completed, the process returns to step S101 and the scanning is continued.

【００４９】全領域の走査が終了している場合は、ステ
ップＳ１０５において、ステップＳ１０３で記憶した座
標値（異物がある位置）にカンチレバー１０ａの探針が
くるように、順次ステージ１５移動させ、当該位置にお
いてフォースカーブを取得する。そして、記憶された全
ての座標値についてフォースカーブを取得したかどうか
をステップＳ１０６で判定し、記憶された全ての座標値
についてフォースカーブが取得されるまでステップ１０
５の動作を行う。If the scanning of the entire area is completed, in step S105, the stage 15 is sequentially moved so that the probe of the cantilever 10a comes to the coordinate value (the position where the foreign matter is stored) stored in step S103. Get the force curve at the position. Then, it is determined in step S106 whether or not the force curves have been acquired for all the stored coordinate values, and step 10 is performed until the force curves have been acquired for all the stored coordinate values.
5 is performed.

【００５０】記憶された全ての座標値についてフォース
カーブが取得されたとき、前述した方法によりフォース
カーブの解析を行ってゴミの種類を判定し、通し番号毎
に座標軸に対応させて表示する（ステップＳ１０７）。When the force curves are acquired for all the stored coordinate values, the type of dust is determined by analyzing the force curves by the above-described method, and displayed in correspondence with the coordinate axes for each serial number (step S107). ).

【００５１】このフローチャートに示した方法では、予
めゴミの存在点を全て検出しておき、その後各ゴミの存
在点でフォースカーブを取得しているが、このような方
法でなく、スキャニングの途中でゴミの存在が検出され
る毎に、その点でスキャニングを中断し、その点でのフ
ォースカーブを取得してからスキャニングを再開するよ
うにしてもよい。In the method shown in this flowchart, all the existing points of dust are detected in advance, and then a force curve is acquired at each existing point of dust. However, instead of such a method, scanning is performed during scanning. Whenever the presence of dust is detected, the scanning may be interrupted at that point, and the force curve at that point may be acquired before scanning is resumed.

【００５２】[0052]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、レーザ光
を試料面に照射し、その反射光を測定することにより異
物の存在と位置を確認し、異物の存在位置に走査型プロ
ーブ顕微鏡のカンチレバーを移動させ、異物とカンチレ
バーとの間のフォースカーブを求めることにより、異物
を検査することを特徴とするものであるので、異物の検
出と検査が高速で行え、これまで困難であった異物の分
析が可能となる。また、従来の分析装置では必要であっ
た大がかりな真空装置を伴った分析装置は不要となり、
大気中で容易に分析を行うことができる。As described above, the present invention irradiates a sample surface with a laser beam, and measures the reflected light to confirm the presence and position of a foreign substance. It is characterized by inspecting foreign matter by moving the cantilever and finding the force curve between the foreign matter and the cantilever. Analysis becomes possible. In addition, an analyzer with a large-scale vacuum device that was necessary in the conventional analyzer becomes unnecessary,
Analysis can be easily performed in the atmosphere.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施の形態に使用される装置の一例を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図２】フォースカーブを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a force curve.

【図３】本発明の実施の形態の例を示すフローチャート
である。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…異物検出装置、２…異物検査部、３…試料走査機
構、４…制御部、５…レーザー光源、６…集光レンズ、
７…回転楕円鏡、７ａ…孔、８…散乱光検出器、９…レ
ーザー光源、１０…カンチレバー、１０ａ…探針、１１
…カンチレバー駆動機構、１２…２分割フォトディテク
ター、１３…異物、１４…試料、１５…ステージDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Foreign substance detection apparatus, 2 ... Foreign substance inspection part, 3 ... Sample scanning mechanism, 4 ... Control part, 5 ... Laser light source, 6 ... Condensing lens,
7 spheroid mirror, 7a hole, 8 scattered light detector, 9 laser light source, 10 cantilever, 10a probe, 11
... cantilever drive mechanism, 12 ... two-segment photodetector, 13 ... foreign matter, 14 ... sample, 15 ... stage

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 レーザ光を試料面に照射し、その反射光
を測定することにより異物の存在と位置を確認し、異物
の存在位置に走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーを移
動させ、異物とカンチレバーとの間のフォースカーブを
求めることにより、異物を検査することを特徴とする異
物検査方法。1. A method of irradiating a laser beam onto a sample surface, measuring reflected light thereof to confirm the presence and position of a foreign substance, moving a cantilever of a scanning probe microscope to a position where the foreign substance is present, and A foreign substance inspection method by obtaining a force curve between the two. 【請求項２】 請求項１に記載の異物検査方法であっ
て、さらに、走査型プローブ顕微鏡の走査により異物の
曲率半径を求め、この曲率半径、予め計測してあるカン
チレバーの探針先端の曲率半径、及びフォースカーブの
測定により求めたカンチレバーの探針先端と異物との吸
着力から、カンチレバーの探針先端と異物との間の付着
仕事を計測することにより異物を検査することを特徴と
する異物検査方法。2. The foreign matter inspection method according to claim 1, further comprising obtaining a radius of curvature of the foreign matter by scanning with a scanning probe microscope, and calculating the radius of curvature and the curvature of the tip of the cantilever probe measured in advance. Inspecting foreign matter by measuring the adhesion work between the probe tip of the cantilever and the foreign matter from the adsorption force between the probe tip of the cantilever and the foreign matter obtained by measuring the radius and force curve. Foreign matter inspection method. 【請求項３】 請求項２に記載の異物検査方法であっ
て、予め各種の物質とカンチレバーの探針先端との付着
仕事を計測しておき、計測された付着仕事と比較するこ
とにより、異物の種類の同定又は推定を行うことを特徴
とする異物検査方法。3. The foreign matter inspection method according to claim 2, wherein the work of adhesion between various substances and the tip of the probe of the cantilever is measured in advance, and the measured foreign matter is compared with the measured work of adhesion. A foreign matter inspection method characterized by identifying or estimating the type of the foreign matter.