JPS60218845A - 異物検査装置 - 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】 〔発明め利用分野〕 本発明は、微細異物検査装置に関し、＠にＬＳＩ用フォ
トマスク、レティクル又はウェア等ｌ）ヨミ盃　１ｆ　
ム＋噛と　１　占　脅り文ｍ　１）ｈ−へ　６１市もド
ブ交ぷ＃導Ｂ　ｌｚ　ＮＦＩする。

〔発明の背景〕

一般に１例えばＬＳＩ、磁気バブルメモリなどは１μｍ
程度の微細な回路パターンで構成されているが、マスク
やウェハを製造する過程において、微細な異物が付着す
ることがあり、これらの異物は製造されたマスク、ウェ
ハの回路パターン等の欠陥原因となる。異物の付着は、
半導体製造のプロセスの多くの工程で生ずるため。

異物検査はその数量だけでなく、大きさの検出。

物質の同定も重要である。

このような、ＬＳＩウェハ上の異物検査には当初数百倍
の顕微鏡を使って目視検査が行なわれてきたが１作業の
疲労をさそい、検査能率の低下をきたすだけでなく１回
路パターンがより微細化するに伴いミクロン単位の異物
検査は極めて困難であった。

そこで１例えば回路パターンを有する被検査物の場合、
比較的上方よりレーザ光を被検査物に照射して乱反射光
を様々？ｒ方向から隼光し。

異物検査を行なうことも提案されている（例えば、特開
昭５４−１２８６８２　、日立評論Ｖｏ１．６２　、　
Ａ１１第１５頁以下など）。

しかし、これらの異物検査方法では、異物の存在位置は
検出できるが、異物の分析や、光の波長と同程度あるい
はそれより小さい異物の大きさの検出あるいは組成の分
析はできなかった。

このため、最近では走査電子顕微鏡（以下「ＳＥＭ」と
略す）を用いた異物検査装置が使用されている。

従来、このようなＳＥＭを用いた異物検査装置としては
、第１図に示すような構成のものが知られている。

ここで、５１は陰極、５２は陽極である。５５　、５４
はいずれも電子レンズであるが、５５はコンデンサレン
ズとして機能させ、５４は対物レンズとして機能させて
いる。１はＬＳＩウェハであり、５５は電子ビームをＬ
ＳＩウェハ１の表面上で走査させるための偏向コイルで
ある。電子ビームをＬＳＩウェハ１に照射すると、ＬＳ
Ｉウニ／１１の表面からは、その形状１組成等に依存し
て２次電子１反射電子、Ｘ線等を発生させるが。

それらは検出器５６で検出する。次に、５７は、検出器
５６からの出力を増幅するための増幅器であり、増幅さ
れた出力は、ＣＲＴ５Ｂの輝度変調電極へ供給される。

４０はＣＲＴ５Ｂの偏向コイルである。電子ビーム用偏
向コイル５５並びにＣＲＴ用偏向コイル４０には、走査
制御回路５９の出力が供給される。ＳＥＭの電子ビーム
の走査とＣＲＴ５Ｂの走査は同期し、検出器５６で得ら
れる検出信号がＣＲＴ５Ｂに表示される。

このような異物検査装置を使用すると、異物の解析１分
析が比較的自由に行うことができるが１例えば回路パタ
ーンが形成されていない鏡面ウェハに対して異物検査を
行った場合には。

ＳＥＮ信号にノイズ成分が非常に多く含まれることから
フィルタリング処理に時間が掛かり。

全面自動検査には長時間を要することとなる。

また、半導体素子等は、　Ｓｉ　、　５ｉ０２などの絶
縁物上に形成するので、１７１子ビームをＬＳＩウェハ
上に長時間照射すると、ＬＳＩウェハ表面に電子が帯電
する、いわゆるチャージアップ現象が発生するため１画
質が劣化しＳｉＮが不足する。。

Ａｌ薄膜をＬＳＩウェハ表面忙蒸着するととＫより、チ
ャージアップ現象を防止できるが、工程途中のＬＳＩウ
ェハには適用できない。さらＫ。

電子ビームはコンタミネーション（試料表面へのカーボ
ンの付着）Ｉ！ｆｉ−のダメージをＬＳＩウェハに与え
るおそれがある。

そこで、低加速ＳＥＮを使用すれば、これらチャージア
ップ現象やコンタミネーション等を防止できるが、ノイ
ズ成分が増々多くなってしまい、全面自動検査には更に
長時間を要する。

さらに、回路パターンの形成されたウェハに対しては、
パターンと異物の自動分類ができず。

自動検査が行い得ないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、微細異物の大きさ１組成等を分析可能
な異物検査装置を提供することＫある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために１本発明においてｂｔ、ＬＳ
Ｉウェハ等の表面上に付着している異物の位置及び大き
さを検出するレーザ等の光学的手段と、検出した異物の
形状１組成分析を行う走査電子顕微鏡を同じ真空試料室
内に配設するよ５にした異物検査装置を提供する。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

尚、図面中間−箇所には同一符号を付しである。第２図
は本発明に係る異物検査装置の一例を示す構成図である
。１ｏは真空試料室で、１１はＬＳＩウェハなどの被検
査物を載置する試料ステージである。１４は試料ステー
ジ１１を回転させるためのモータであり、１５はエンコ
ーダである。

１６は移動ステージであって、レーザ等の光学的手段を
用いた異物検出部１２とＳＥＭ１５のそれぞれの視野間
及び視野内を移動する。１９は移動ステージ１６を移動
させるためのモータであって。

ネジ１７とカップリング１８を介して、移動ステージに
接続している。２０はエンコーダである。２１は試料走
査部であって、モータ１４　、１９に接続しそれらの駆
動制御を行う。２２はＬＳＩウェハ１の被検査試料に付
着している異物の付着位置を記憶する座標記憶部である
。この座標記憶部２２は、異物検出部１２で検出した異
物検出信号２５とエンコーダ１５　、２０からの出力を
入力するよう罠なっている。異物検出信号２５は、異物
検出部１２がＬＳＩウェハ１上の異物を検知すると１例
えば、”Ｅｉｙｋ’　レベルとなる。２４は異物検査装
置全体の制御を行う制御部である。また、２５は試料交
換用の窓であり、２６は真空ポンプである。

被検査物であるＬＳＩウェハ１は試料交換用窓２５から
真空試料室１０内の試料ステージ１１上に載置される。

レーザ等の光学的手段を用いた異物検出部１２は１例え
ば第５図（α）に示すように。

モータ１４と１９によりらせん形に移動するＬＳＩウェ
ハ１上の異物を検出する。異物を検出するレベルに立上
る。その立上りで、エンコーダ１５２０の出力が座標記
憶部２２にラッチされ、ＬＳＩウェハ１上の異物の位置
が記憶される。したがって異物の位置は極座標で得られ
る。ＬＳＩウェハ１の全面あるいは数チップ分の検査が
終了すると、移動ステージ１６はモータ１９によりＳＥ
Ｍ１５の視野内に移動する。検出した異物の位置座標は
、座標記憶部２２に記憶されているので。

そのデータに基き試料走査部２１はモータ１４　、１９
を微小駆動し、試料ステージ１１．移動ステージ１６を
位置決めする。このことにより観察したい位置の異物の
ＳＥＭ信号を得ることができる。

ＬＳＩウェハ上に回路パターンのない鏡面ウェハの場合
、異物検出部１２は例えば第４図に示す構成とする。回
転あるいは並進が可能な試料ステージ１１上忙載置した
ＬＳＩウェハ１に対し、レーザ５からレーザ光を略真上
から照射する。

ＬＳＩウェハ１の表面に付着している異物５からの散乱
光を検出器６で検出し、その検出値はアンプ７により増
幅されメモリ８に異物５０位置と大きさを記憶する。こ
の繰り返しによりＬＳＩウェハ１上の異物マツプ作成器
９により異物マツプを作成する。試料ステージ１１は回
転あるいは並進が可能なので、第５図（α）忙示すよう
にレーザビームがＬＳＩウェハ１上をらせん形に走査す
るようにＬＳＩウェハな移動させることができ、第５図
（ｂ）　Ｋ示すようにも走査させることができる。また
回路パターンの付いたＬＳＩウェハの場合には、異物検
査部１２は例えば第５図に示す構成とする。第５図にお
いて、Ｓ偏光レーザ２７により％　Ｓ偏光レーザ光をＬ
ＳＩウェハ１上に角度Ｐで照射する。Ｐは約１度である
。ここで照射レーザ光とウェハ法線（Ｚ軸）のなす面に
、垂直に振動する偏光をＳ偏光、平行に振動する偏光な
Ｐ偏光と呼ぶ。このとき、ＬＳＩウェハ１上のパターン
部分からの散乱光は偏光方向が変化せず、実線で示すＳ
偏光のまま対物レンズ２Ｂのはうに進むが、異物に当っ
たレーザ光は偏光方向が変化するため点線で示すＰ偏光
成分を多く含んでいる。そこで、対物しンズ２８の後方
にＳ偏光を遮断する偏光板２９を設け、これを通過した
光を光電素子５ｏで検出するととＫより、異物からの散
乱光（Ｐ偏光成分）だけを検出する。これにより１回路
パターンの付いたＬＳＩウェハ上の異物の存在位置を検
出することができる。次に、５Ｅｌｄ１５は例えば第１
図に示した構成とすることができる。その詳細は前述し
たので省略する。このＳＥＭ１５からのＳＥＮ信号を分
析することＫより異物の解析、分析を行う。なお、異物
検出信号２５が、ＬＳＩウェハ１上の異物を検出した時
　Ｌｏｗレベルとなる場合には、エンコーダ１５，２０
の出方は異物検出信号２５の立下がりで座標記憶部２２
にラッチされ、ＬＳＩウェハ上の異物の位置が記憶され
る。

次に、本発明の他の実施例を第６図にもとづいて説明す
る。この実施例においては、異物検出部１２と５ＥＮ１
ｓを同一位置の試料に対してさらに有効に働かせる機構
を備えている。即ち。

レーザ４２から照射したレーザ光をビームエキスパンダ
４５、光学レンズホルダ４４を介してＬＳＩウェハ１に
集光する。異物による散乱光を検出器４５によって検出
する異物検出部１２は、モータ４６により試料ステージ
１１上に出し入れできるようになっている。第６図は異
物検出時のモードを示している。異物分析のモードでは
、光学レンズホルダ４４が図中において右側に移動する
。

そして、５１Ｍ１５の視野内ＩＣＬＳＩウェハ１だけが
置かれ異物の像を観察できる。ＬＳＩウェハ１は、異物
検出時にはモータ１４　、１９によりらせん形に連続的
に移動し、ＳＥＨによる観察。

分析時には座標記憶部２２と試料走査部２１により必要
量だけ移動する。５１Ｍ１５が長焦点（長作動距離）で
ない場合には、必要に応じてＺ軸機構４７を使用する。

Ｚ軸機構４７は、モータ４８によりＬＳＩウェハ１を５
１Ｍ１５の焦点位置１例えば４９の位置まで移動させる
ことができ、鮮明なＳＥＨ像が得られる。

第２図、第６図において、励起源として電子を用い、Ｌ
ＳＩウェハ１からの反射１次電子な検出器５６で検出す
れば、低速電子エネルギ損失スペクトル分析となり１表
面の分析が可能であり、分子や振動状態まで調べること
ができる。

同様Ｊｆ：、、ＬＳＩウェハ１からのオージェ電子を検
出器５６で検出すれば１元素分析が可能となる。。

また、Ｘ線を検出する検出器５６を用意すれば。

微小部の元素分析も可能となる。このように、微小異物
の組成才で含めた詳細な観察１分析を行うことができる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＬＳＩウェハなどの被検査物表面に付
着している異物について、Ｓ偏光レーザなどの光学的手
段により付着位置を高速で検出するとともに、高分解能
の走査顕微鏡で観察・分析を行うことができるので、微
細異物検査を正確にしかも被検査物を損傷させるおそれ
なく行うことができる。さらに、異物゛の存在位置を短
時間で検出できるので、全体の検査時間を飛躍的に短か
くすることができる。したがって、走査電子顕微鏡にお
けるチャージアップ現象も防止できる。また、高速、高
分解能で異物検査を行うことができるので製造工程のチ
ェックが可能となり、半導体製品の歩留り低下の大きな
原因である異物の付着を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査電子顕微鏡の構成を示す構成図、第２図は
本発明の一実施例に係る異物検査装置の構成を示す構成
図、第５図はＬＳＩウエノ１上の走査方向を示す模式図
、第４図は被検査物が回路パターンの付いていない場合
の本発明に係る異物検査装置における異物検出部の構成
を示す構成図、第５図は同じく被検査物が回路・くター
ンの付いている場合の異物検出部の構成を示す構成図、
第６図は本発明の他の実施例に係る異物検査装置の構成
を示す構成図である。 １・・・ＬＳＩウェハ、５・・・異物、１１・・・試料
ステージ、１２・・・異物検出部、１５・・・走査電子
顕微鏡、１４゜１９　、４６　、４８・・・モータ、１
５．２０・・・エンコーダ、１６８１．移動ステージ、
２１・・・試料走査部、２２・・・座標記憶部、２５・
・・異物検出信号、２４・・・制御部、２７・・・Ｓ偏
光レーザ、２８・・・対物レンズ、２９・・・偏光板、
５０・・・光電素子、５１・・・陰極、３２・・・陽極
、５５　、５４・・・電子レンズ、５５．４０・・・偏
向コイル、５６．４５・・・検出器、５Ｂ・・・ＣＲＴ
、５９・・・走査制御回路１．４２・・・レーｖ、　４
５・・・ビームエキスパンダ、４４・・・光学レンズホ
ルダ、４７・・・Ｚ軸機構。 第３図 第４目 第５０ 乙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物を載置する試料ステージ部と、この試料ス
   テージ部を所定の動きで移動させる駆動部と、前記試料
   ステージ部上の被検査物に光ビームを照射する光学系と
   、前記被検査物からの反射光を受光し異物の位置及び大
   きさの情報を検出する検出手段と、前記異物の分析・解
   析手段を備えた走査電子顕微鏡とから成る異物検査装置
   。 ２、　検出手段が異物の位置及び／又は大きさについて
   の情報を記憶する異物情報記憶部を備えている特許請求
   の範囲第１項記載の異物検査装置。