JPH10160685A - レーザビーム及び電子ビームの照射位置調整方法、レーザビームを用いた異物検出装置、走査型電子顕微鏡及び異物分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザビームや電子ビームの照射位置の調整
を容易に行えるようにする。 【解決手段】 ＸＹ方向に駆動されるＸＹステージ２１
には、周囲とは組成が異なる部分５１ａを有するプレー
ト５１が設置される。ＸＹステージ２１の上方には、Ｘ
Ｙステージ２１に向けてレーザビームを照射するレーザ
光源３２と、照射したレーザビームの散乱光を検出する
第１の光検出器３３と、照射したレーザビームの反射光
を検出する第２の光検出器３４とが配置される。レーザ
ビームをＸＹプレート２１に照射し、第２の光検出器３
４で検出された反射光強度が最大となったときの位置
を、ＸＹステージ２１の基準位置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絞り込まれたレー
ザビームを物体表面に照射して物体表面に付着した異物
を光学的に検出する異物検出装置や、電子ビームを物体
表面に照射することで物体表面を観察する電子顕微鏡、
さらには、異物検出装置で検出された異物の組成分析を
行う異物分析装置に関し、特に、それらに用いられる光
ビームや電子ビームの照射位置の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡の高倍率化によって、肉眼で
は確認できないサブミクロンといった微細なものを簡単
に観察できるようになった反面、見たい対象物を顕微鏡
の視野内に収めることは、手間がかかり、根気のいる作
業になっている。例えば、半導体ウェハ上に付着した微
小なゴミや、ウェハ上に作製した微小な配線、あるいは
作製した配線の欠陥部分など、直径が２００ｍｍから３
００ｍｍになりつつあるウェハ面積の中から、１μｍ以
下の対象物を探して観測することは大変難しい。

【０００３】広大なウェハ面積の中から微小異物を検出
するには、ウェハに光を照射して異物からの光散乱を検
出する異物検出装置によって実現されているが、異物の
存在や大きさがわかるだけで具体的な形状は観察できな
い。そこで、異物検出装置で異物を検出した後、検出し
た異物の位置座標を基に電子顕微鏡の視野内に試料を移
動させ、走査型電子顕微鏡観察による形状観察や、エネ
ルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）による組成分析を行う
方法が一般的に行われている。

【０００４】この種の異物分析装置として、例えば、特
開平６−３０８０３９号公報に記載されたものがある。
以下、この従来の異物分析装置について、図４を用いて
説明する。この装置は、検査対象のウェハ１１１を搭載
し、ＸＹの両方向にウェハ１１１を移動できるＸＹステ
ージ１２１と、光学的に異物を検出する異物検出装置１
３１と、電子ビーム源として使用される走査型電子銃１
４１と、電子ビームが照射されたウェハ１１１からのＸ
線を検出してエネルギ分析を行うエネルギ分散型のＸ線
検出器１４２と、電子ビームが照射されたウェハ１１１
からの二次電子を検出する二次電子検出器１４３とを備
えている。

【０００５】異物分析装置を構成するこれらの装置及び
部品類は全て、不図示の真空容器内に収納されている。
真空容器内において、異物検出装置１３１と走査型電子
銃１４１とは離れて配置され、走査型電子銃１４１の近
傍には、Ｘ線検出器１４２と二次電子検出器１４３とが
配置されている。異物検出装置１３１は、レーザ光を発
するレーザ光源、レーザ光源からのレーザ光を細く絞り
込む光学レンズ系及びレーザ光を検出する光検出部など
で構成される。走査型電子銃１４１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で構成される。走査型電子
銃１４１と二次電子検出器１４３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。

【０００６】また、ＸＹステージ１２１は真空容器の底
部に配置され、異物検出装置１３１や走査型電子銃１４
１の下方でＸＹ方向にウェハ１１１を移動させ、異物検
出装置１３１や走査型電子銃１４１の直下の位置にウェ
ハ１１１を位置決めできるものである。ＸＹステージ１
２１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１２２ａと、Ｙ方向の移動量を計測するためのＹ
方向エンコーダ１２２ｂとが取り付けられている。

【０００７】次に、上記の異物検出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。

【０００８】まず、不図示の駆動制御装置によってＸＹ
ステージ１２１を駆動制御し、ウェハ１１１を異物検出
装置１３１の下方に配置させる。ここで、ＸＹステージ
１２１をＸＹ方向に微動させながら異物検出装置１３１
からレーザ光をウェハ１１１の表面に照射し、ウェハ１
１１の表面に付着している微小な異物に起因する散乱光
を異物検出装置１３１の光検出部により観測して、ウェ
ハ１１１上の異物を検出する。ウェハ１１１の表面の異
物を検出したときのＸ方向エンコーダ１２２ａ及びＹ方
向エンコーダ１２２ｂの読みが、異物の付着している位
置を示している。

【０００９】次に、再びＸＹステージ１２１を駆動制御
してウェハ１１１を走査型電子銃１４１の下方に移動さ
せ、先に検出した異物の付着した表面位置を参考にしな
がら、ＸＹステージ１２１をＸＹ方向に微動させ、異物
が走査型電子銃１４１からの電子ビームの焦点に一致す
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、Ｘ線検出器１４２及び二次電子検出器１４３の
視野内に収まる。

【００１０】ここで、走査型電子銃１４１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１４３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１４
１から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Ｘ線検出器１４２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。

【００１１】

【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
測に用いられる場合には適していない。

【００１２】その理由として、異物検出装置で異物を検
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桁違いに大きく異なるこ
と、また、両者を同じ位置に照射することが困難である
ことが挙げられる。例えば、異物検出装置のレーザ光源
として一般的に用いられる半導体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、走査型電
子銃から照射される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た
め、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。これは、異物に電子ビームが当たっているのか、
それとも当たっていないのかの判別ができないことに起
因している。

【００１３】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。

【００１４】そこで本発明は、レーザビームや電子ビー
ムの照射位置の調整を容易に行える調整方法を提供し、
さらには、これらの調整方法を適用して微小な対象物を
容易に検出し、あるいは観察、分析を行える異物検出装
置、走査型電子顕微鏡及び異物分析装置を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のレーザビームの照射位置調整方法は、ステージ
上に載置された試料にレーザ光源からレーザビームを照
射しながら前記ステージと前記レーザ光源とを相対的に
移動させ、前記試料からの散乱光を検出することで前記
試料の表面に付着している異物を検出する際のレーザビ
ームの照射位置の調整方法であって、周囲とは組成が異
なる部分を有する１枚のプレートを前記ステージ上に設
置しておき、前記レーザビームを前記プレートに照射す
ることによって生じる反射光強度を測定し、前記反射光
強度の変化が最大となった位置を、前記ステージと前記
レーザ光源との相対移動の基準位置とするものである。

【００１６】本発明の電子ビームの照射位置調整方法
は、ステージ上に載置された試料に電子ビーム源から電
子ビームを照射し、前記ステージと前記電子ビーム源と
を相対的に移動させながら前記試料から発生する特性Ｘ
線を検出することで前記試料の組成分析を行、あるいは
二次電子を検出することで前記試料の表面形状を観察す
る際の電子ビームの照射位置の調整方法であって、周囲
とは組成が異なる部分を有する１枚のプレートを前記ス
テージ上に設置しておき、前記電子ビームを前記組成が
異なる部分に照射することによって発生する特性Ｘ線を
検出し、そのときの位置を、前記ステージと前記電子ビ
ーム源との相対移動の基準位置とするものである。

【００１７】本発明のレーザビーム及び電子ビームの照
射位置調整方法は、ステージ上に載置された試料にレー
ザ光源からレーザビームを照射しながら前記ステージと
前記レーザ光源とを相対的に移動させ、前記試料からの
散乱光を検出することで前記試料の表面に付着している
異物を検出した後、検出された異物に電子ビーム源から
電子ビームを照射し、前記異物から発生する特性Ｘ線を
検出することで前記試料の組成分析を行う際の、レーザ
ビーム及び電子ビームの照射位置の調整方法であって、
周囲とは組成が異なる部分を有する１枚のプレートを前
記ステージ上に設置しておき、前記レーザビームを前記
プレートに照射することによって生じる反射光強度を測
定し、前記反射光強度の変化が最大となった位置を基準
位置として前記異物を検出した後、前記電子ビームを前
記組成が異なる部分に照射することによって発生する特
性Ｘ線を検出し、そのときの位置を基準として、前記異
物を検出したときの位置まで前記ステージと前記電子ビ
ーム源とを相対的に移動させるものである。

【００１８】本発明は、ステージへのレーザビームある
いは電子ビームの照射位置を正確に認識し、レーザビー
ムあるいは電子ビームの照射位置を調整するものであ
る。そのために、ステージ上に周囲とは組成が異なる部
分を有する１枚のプレートを設置しておき、この組成が
異なる部分にレーザビームあるいは電子ビームが照射さ
れることによって得られる物理的特性の変化を検出し、
そのときの位置を基準位置としてレーザビームあるいは
電子ビームの照射位置を調整する。

【００１９】レーザビームをプレートに照射した場合に
は、レーザビームは、照射した部分の組成に依存した反
射率で反射する。従って、この反射光の強度を測定する
ことによって、レーザビームがプレートの組成が異なる
部分に照射されているか否かを知ることができる。つま
り、測定された反射光強度の変化が最大となったとき、
レーザビームはプレート上の組成が異なる部分に照射さ
れていることになる。また、組成が異なる部分を凸状あ
るいは凹状とすれば、レーザビームがこの部分に照射さ
れることによって生じる散乱光の有無を検出することに
よって、レーザビームが組成が異なる部分に照射されて
いることを知ることができる。そして、このときの位置
を基準としてレーザビームの照射位置を調整すること
で、レーザビームは所望の位置に照射される。

【００２０】また、電子ビームをステージ上のプレート
に照射した場合には、電子ビームが照射された部分から
はその組成に依存した特性Ｘ線が発生する。従って、こ
の特性Ｘ線を検出して組成分析をすることによって、電
子ビームがプレートの組成が異なる部分に照射されてい
るか否かを知ることができる。このときの位置を基準と
して電子ビームの照射位置を調整することで、電子ビー
ムは所望の位置に照射される。

【００２１】さらに、レーザビームの照射により試料表
面の異物を検出し、その検出した異物への電子ビームの
照射による特性Ｘ線を検出して異物の組成分析を行う場
合は、上記のレーザビームの照射位置の調整と、電子ビ
ームの照射位置の調整とを順に行い、レーザビームの照
射の基準位置と電子ビームの照射の基準位置とを一致さ
せることにより、異物の組成分析を行う際に電子ビーム
は異物が検出された位置に正確に照射される。

【００２２】また、プレートに組成が異なる部分を複数
設けることで、それぞれの組成が異なる部分についてレ
ーザビームや電子ビームとステージとの位置合せを行っ
たときのステージとの相対的な移動量と、各組成が異な
る部分の実際の間隔を比較すれば、レーザビームや電子
ビームの照射位置誤差が測定される。さらに、これら複
数の組成が異なる部分の面積を異なるものとすること
で、レーザビームや電子ビームを照射したことによって
得られる各検出器の応答を比較すれば、異物の大きさと
各検出器の応答との関係を簡便に知ることができる。

【００２３】

【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。

【００２４】（第１の実施形態）図１は、本発明を適用
した異物検出装置の一例の概略構成を示す斜視図であ
る。

【００２５】不図示の駆動制御装置によってＸ方向及び
Ｙ方向に駆動制御されるＸＹステージ２１上には、周囲
とは組成が異なる部分５１ａを有する１枚のプレート５
１が設置されている。ＸＹステージ２１は、異物の有無
の検査対象となる半導体集積回路ウェハなどの試料が載
置されるものであり、プレート５１は、試料と重ならな
い位置に配置される。

【００２６】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２
２ｂとが取り付けられている。なお、より精密な位置計
測のために、各エンコーダのかわりにレーザ干渉計を設
置してもよい。

【００２７】ＸＹステージ２１の上方には、ＸＹステー
ジ２１に向けてレーザビームを照射するレーザ光源３２
と、照射したレーザビームの散乱光を検出する第１の光
検出器３３と、照射したレーザビームの反射光を検出す
る第２の光検出器３４とが配置されている。レーザ光源
３２から発せられたレーザビームは不図示の光学レンズ
系を介して細く絞り込まれ、１０μｍ程度のスポット光
となって照射される。これらレーザ光源３２や光検出器
３３の配置位置関係及び機能は従来の異物検出装置と同
様であるので、その詳細な説明は省略する。また、ＸＹ
ステージ２１、レーザ光源３２及び各光検出器３３，３
４など、異物検出装置を構成する機構、部品類は必要に
応じて不図示の真空容器内に収納されている。

【００２８】上記構成に基づき、ＸＹステージ２１上に
試料を載置してレーザ光源３２で試料表面にレーザビー
ムを照射し、試料表面に付着している異物に起因する散
乱光を第１の光検出器３３で検出することによって試料
表面の異物の検出を行うわけであるが、それに先立ち、
ＸＹステージ２１に対するレーザビームの照射位置の位
置合せを行う。

【００２９】そのために、レーザ光源３２からのレーザ
ビームがプレート５１上の組成が異なる部分５１ａに照
射されるように、ＸＹステージ２１を微動させる。この
とき、予めプレート５１を設置した位置をメモリ等の外
部記憶装置に入力しておけば、組成が異なる部分５１ａ
の近辺にレーザビームが照射される程度まで、自動でＸ
Ｙステージ２１を移動させることができる。

【００３０】光を物質に照射したときの反射光強度は、
照射した光の波長における物質固有の反射率に依存す
る。従って、レーザビームが組成が異なる部分５１ａに
当たった場合、反射光強度の変化が第２の光検出器３４
によって検出されるので、反射光強度の変化が最大のと
ころでＸＹステージ２１の微動を停止させれば、そのと
きのＸ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２
ｂの読みが、レーザビームが組成が異なる部分５１ａに
照射されているときのＸＹステージ２１の位置である。

【００３１】組成が異なる部分５１ａの大きさは、照射
されるレーザビームのスポットサイズと一致することが
好ましいが、レーザビームのスポットサイズが組成が異
なる部分５１ａの大きさに比べて大きい場合でも、一般
的に光源の強度分布はスポット内で一定のものではな
く、中心にいけば行くほど強くなる分布（ガウシアン分
布）を持っているから、反射光強度の変化が一番大きい
ところでＸＹステージ２１を止めたとき、スポットの中
心部分に組成が異なる部分５１ａが位置すると考えれば
問題はない。

【００３２】ＸＹステージ２１の移動をを止めたら、そ
の位置でのＸ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコー
ダ２２ｂの読みを記憶する。以降は、記憶した位置を原
点としてＸＹステージ２１を動かせば、組成が異なる部
分５１ａの位置を基準としてＸＹステージ２１上のどの
位置にレーザビームが照射されているかを知ることがで
き、所望の位置にレーザビームを照射することが可能と
なる。すなわち、組成が異なる部分５１ａの位置をレー
ザビームの照射の基準位置とすることで、レーザビーム
の照射位置の調整を容易に行える。そして、レーザビー
ムをＸＹステージ２１上の試料に照射し、第１の光検出
器３３で散乱光を検出することにより、試料表面に付着
している異物を検出する。

【００３３】また、組成が異なる部分５１ａにレーザビ
ームを照射するようにＸＹステージ２１を微動させると
きに、Ｘ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２
２ｂの読みとともに第２の光検出器３４の出力を記憶し
ておけば、その出力と、組成が異なる部分５１ａの大き
さとを比較することによって、実際に試料に照射されて
いるレーザビームのスポットサイズを知ることができ
る。レーザビームのスポットサイズはレーザ光源３２や
光学レンズ系の位置、あるいはＸＹステージ２１の垂直
方向の位置によって決まるから、これらを制御すること
によって所望のスポットサイズ、所望の位置にレーザビ
ームを照射することが可能となる。

【００３４】用いる光源が複数になった場合でも、１つ
目の光源を上記のように位置合せした後、ＸＹステージ
２１と１つ目の光源との相対位置は固定して、２つ目以
降の光源の位置を同様に調整して位置合せすれば、複数
のレーザビームをそれぞれ任意のスポットサイズで、同
じ位置に照射することが可能となる。

【００３５】さらに、ＸＹステージ２１を動作させたと
きには、ＸＹステージ２１の駆動機構に起因するバック
ラッシュなどの不可避的な誤差が生じてしまうが、上記
の位置合せを定期的に行うことで誤差の重畳をなくすこ
とができる。また、このことは、ＸＹステージ２１の繰
り返し再現性を任意に測定可能であることも意味する。

【００３６】以上の過程は、第２の光検出器３４の出力
をフィードバックさせてＸＹステージ２１を微動させる
ことによって、全て自動で行うこともできる。

【００３７】本実施形態では、組成が異なる部分５１ａ
の検出に、反射光強度の変化を利用した例を述べたが、
組成が異なる部分５１ａを凸状または凹状とし、この凸
状または凹状の部分にレーザビームが照射されたときに
生じる散乱光を検出すれば、同様のことが行える。この
場合、散乱光の検出には、異物検出に用いられる第１の
光検出器３３を利用することができる。

【００３８】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。図２は、本発明を適用した
走査型電子顕微鏡の一例の概略構成を示す斜視図であ
る。なお、図２において、第１の実施形態と同様の構成
のものについては図１と同じ符号を付している。

【００３９】図２に示すように、本実施形態においても
第１の実施形態と同様に周囲とは組成が異なる部分５１
ａを有するプレート５１が、観察対象となる試料を載置
するＸＹステージ２１上に設置されている。ＸＹステー
ジ２１の上方には電子ビーム源として使用される走査型
電子銃４１と、電子ビームが照射された物質からの特性
Ｘ線を検出するＸ線検出器４２と、電子ビームが照射さ
れた物質からの二次電子を検出する二次電子検出器４３
とが配置されている。

【００４０】なお、走査型電子銃４１とは、例えば数μ
ｍ四方の領域でＸＹステージ２１上を細く絞った電子ビ
ームで走査できるもののことであり、二次電子検出器４
３で二次電子を検出することによって二次電子像（すな
わち走査型電子顕微鏡像）を得ることができる。また、
電子ビームが照射された部分からはその組成に対応した
特性Ｘ線も放出され、Ｘ線検出器４２でこの特性Ｘ線を
検出してエネルギ分析を行うことで試料の組成分析も行
うことができ、本走査型電子顕微鏡は、組成分析装置と
しての機能も有する。これらＸＹステージ２１、走査型
電子銃４１、Ｘ線検出器４２及び二次電子検出器４３な
ど、走査型電子顕微鏡、組成分析装置を構成する機構、
部品類は必要に応じて不図示の真空容器内に収納されて
いる。

【００４１】上記構成に基づき、ＸＹステージ２１上に
試料を載置し、走査型電子銃４１から試料表面に電子ビ
ームを照射し、試料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、試料または試料の特
定部位の外形形状を観察するわけであるが、それに先立
ち、ＸＹステージ２１に対する電子ビームの照射位置の
位置合せを行う。

【００４２】そのために、走査型電子銃４１からの電子
ビームがプレート５１上の組成が異なる部分５１ａに照
射されるように、ＸＹステージ２１を移動させる。この
とき、予めプレート５１を設置した位置をメモリ等の外
部記憶装置に入力しておけば、組成が異なる部分５１ａ
の近辺に電子ビームが照射される程度まで自動でＸＹス
テージ２１を移動させることができる。電子ビームをプ
レート５１に照射させたら、次に、電子ビームが照射さ
れている部分から放出される特性Ｘ線をＸ線検出器４２
で検出する。そして、組成が異なる部分５１ａの組成が
検出されているか否かをＸＹステージ２１を微動させな
がら測定し、組成の変化が最大のところでＸＹステージ
２１の微動を停止させれば、そのときのＸ方向エンコー
ダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読みが、電子ビ
ームが組成が異なる部分５１ａに照射されているときの
位置である。

【００４３】ＸＹステージ２１の移動をを止めたら、そ
の位置でのＸ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコー
ダ２２ｂの読みを記憶する。以降は、記憶した位置を原
点としてＸＹステージ２１を動かすか、あるいは電子ビ
ームを走査させれば、組成が異なる部分５１ａの位置を
基準としてＸＹステージ２１上のどの位置に電子ビーム
が照射されているかを知ることができ、所望の位置に電
子ビームを照射することが可能となる。すなわち、組成
が異なる部分５１ａの位置を電子ビームの照射の基準位
置とすることで、電子ビームの照射位置の調整を容易に
行える。そして、電子ビームをＸＹステージ２１上の試
料に照射し、試料からの二次電子を二次電子検出器４３
で検出することで、試料表面の観察を行うことができ
る。さらに、試料に異物が付着していた場合にはその異
物に電子ビームを照射し、異物からの特性Ｘ線をＸ線検
出器４２で検出することで、異物の組成分析も行うこと
ができる。

【００４４】また、組成が異なる部分５１ａに電子ビー
ムを照射するようにＸＹステージ２１を微動させるとき
に、Ｘ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２
ｂの読みとともにＸ線検出器４２の出力を記憶しておけ
ば、その出力と、組成が異なる部分５１ａの大きさとを
比較することによって、実際に試料に照射されている電
子ビームのスポットサイズを知ることができる。電子ビ
ームのスポットサイズは走査型電子銃４１内のレンズ系
の設定や位置、あるいはＸＹステージ２１の垂直方向の
位置によって決まるから、これらを制御することによっ
て所望のスポットサイズ、所望の位置にレーザビームを
照射することが可能となる。

【００４５】さらに、ＸＹステージ２１を動作させたと
きには、ＸＹステージ２１の駆動機構に起因するバック
ラッシュなどの不可避的な誤差が生じてしまうが、上記
の位置合せを定期的に行うことで誤差の重畳をなくすこ
とができる。また、このことは、ＸＹステージ２１の繰
り返し再現性を任意に測定可能であることも意味する。

【００４６】以上の過程は、Ｘ線検出器４２の出力をフ
ィードバックさせてＸＹステージ２１を微動させること
によって、全て自動で行うこともできる。

【００４７】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。図３は、本発明を適用した
異物分析装置の一例の概略構成を示す斜視図である。な
お、図３において、第１の実施形態と同様の構成のもの
及び第２の実施形態と同様のものについては、それぞれ
図１、図２と同じ符号を付している。

【００４８】本実施形態はウェハ１１の表面に付着した
異物を異物検出装置３１で検出し、さらに、検出した異
物を電子顕微鏡により観察し、エネルギー分散型Ｘ線分
析により組成分析するものである。異物検出装置３１は
光学的に異物を検出するもので、レーザ光を発するレー
ザ光源、レーザ光源からのレーザ光を細く絞り込む光学
レンズ系及びレーザ光を検出する光検出部などで構成さ
れる。Ｘ線検出器４２は、電子ビームが照射されたウェ
ハ１１からの特性Ｘ線を検出してエネルギ分析を行うも
のである。また、ＸＹステージ２１上には、上述した各
実施形態と同様に、周囲とは組成が異なる部分５１ａを
有するプレート５１が設置されている。

【００４９】すなわち本実施形態の異物分析装置は、第
１の実施形態で説明した異物検出装置と第２の実施形態
で説明した走査型電子顕微鏡及び異物分析装置とを組み
合せたものであり、本実施形態の異物分析装置を構成す
るこれらの装置、部品類は不図示の真空容器内に収納さ
れている。

【００５０】次に、本実施形態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。

【００５１】まず、第１の実施形態と同様にして、異物
検出装置３１からのレーザビームの照射位置の位置合せ
を行い、その後、異物検出装置３１によりウェハ１１の
表面に付着している異物を検出する。このときのＸ方向
エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読みを
記憶しておく。

【００５２】次いで、ＸＹステージ２１を走査型電子銃
４１の下方に移動させ、今度は第２の実施形態と同様に
して、走査型電子銃４１からの電子ビームの照射位置の
位置合せを行う。そして、Ｘ方向エンコーダ２２ａ及び
Ｙ方向エンコーダ２２ｂの読みが、異物検出装置３１で
の異物検出時に記憶しておいた読みと同じになる位置に
ＸＹステージ２１を移動させる。異物検出時のＸ方向エ
ンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読みは組
成が異なる部分５１ａの位置を基準とした位置であるか
ら、走査型電子銃４１による電子ビームの照射位置も同
じく組成が異なる部分５１ａの位置を基準として調整す
ることで、異物が検出された位置と同じ位置に正確に電
子ビームを照射することができる。

【００５３】以上のように、プレート５１に組成が異な
る部分５１ａを設け、この組成が異なる部分５１ａにレ
ーザビームあるいは電子ビームが照射されることによっ
て得られる、それぞれのビームに応じた物理的特性の変
化を検出することで、１枚のプレート５１で２種のビー
ムの位置合せが可能となる。２種のビームの位置合せ
は、ウェハ１１の検査前に予め行っておいてもよい。

【００５４】これにより、広大なウェハ面積の中の微小
な異物であっても、異物に対して容易に電子ビームを照
射することができ、二次電子検出器４３で二次電子を検
出することによる異物の外形形状の観察、及び、Ｘ線検
出器４２による異物の組成分析を容易に、かつ短時間で
行える。

【００５５】本実施形態では、異物検出装置３１で異物
を検出した後、ＸＹステージ２１を移動させて、検出し
た異物の観察及び分析を行っているが、観察対象の異物
の大きさが微細である場合、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、異物の大きさ
が１μｍ以下のときに、組成分析のために電子ビームの
走査範囲を１μｍ×１μｍの範囲に狭める必要性が生じ
る場合がある。このときＸＹステージ２１の位置再現性
には１μｍ以下の精度が要求される。このような位置再
現性の精度を向上させるためには、ＸＹステージ２１を
低速で移動させたり、コストのかかる高精度のステージ
を用いる必要性が生じ、検査に要する時間あるいは装置
のコストに直接影響を及ぼすことがある。

【００５６】これに対し、レーザビームによる異物検出
部分と電子ビームによる異物検出部分とを分けずに、レ
ーザビーム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。レーザビームの位置合わせは上述の第１の実
施形態のように行い、電子ビームの位置合わせは第２の
実施形態のようにして行うことができ、１枚のプレート
５１で２種のビームの位置合せが可能となる。この場合
についても当然ながら、誤差の重畳防止や、ＸＹステー
ジ２１の繰り返し再現性の測定も同じ方法で実現でき
る。

【００５７】以上の過程は、Ｘ線検出器４２の出力をフ
ィードバックさせてＸＹステージ２１を微動させること
によって、全て自動で行うこともできる。つまり、異物
の検出、外径形状観察及び組成分析を全自動で行うこと
ができる。

【００５８】（その他の実施形態）上述した各実施形態
では、組成が異なる部分を１箇所とした例で説明した
が、組成が異なる部分の数を複数とすることによって、
レーザビームや電子ビームの照射位置誤差の補正を行う
こともできる。

【００５９】組成が異なる部分については、他の測定手
段により大きさや間隔を高精度に知ることができるの
で、レーザビームや電子ビームの位置合せを全ての組成
が異なる部分について行い、エンコーダで計測されたス
テージの移動量と、組成が異なる部分の実際の間隔とを
比較することで、レーザビームや電子ビームの照射位置
誤差やステージの位置誤差を簡便に測定でき、その補
正、調整を行うことができる。

【００６０】さらに、組成が異なる部分の面積をそれぞ
れ異なったものとした場合には、それぞれの組成が異な
る部分について、その面積と、レーザビームや電子ビー
ムを照射したことによって得られる各検出器の応答とを
比較することによって、異物の大きさと各検出器の応答
との関係を簡便に知ることができ、異物の大きさを測定
する際の校正に利用することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ステージ
に周囲とは組成が異なる部分を有するプレートを設置
し、レーザビームや電子ビームをステージ上の試料に照
射する際に、この組成が異なる部分を基準位置とするこ
とにより、レーザビームや電子ビームの照射位置の調整
を容易に全自動で行うことができる。特に、レーザビー
ムの照射により試料表面の異物を検出し、その検出した
異物への電子ビームの照射による二次電子を検出して異
物の表面形状を観察する場合や、電子ビームの照射によ
る特性Ｘ線を検出して異物の組成分析を行う場合には、
広大な試料面積中の微小な異物であっても、異物が検出
された位置と同じ位置に容易に全自動で電子ビームを照
射することができる。

【００６２】その結果、上記の照射位置の調整を異物検
出装置、走査型電子顕微鏡あるいは異物分析装置に適用
することにより、試料中の異物の検出、検出した異物の
観察、さらには検出した異物の組成分析を容易かつ短時
間に、全自動で行うことができる。

【００６３】また、組成が異なる部分を複数とすること
で、レーザビームや電子ビームの照射位置誤差を補正す
ることもできるし、さらに、これら組成が異なる部分を
面積が異なるものとすることで、異物の大きさを測定す
る際の校正にも利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した異物検出装置の一例の概略構
成を示す斜視図である。

【図２】本発明を適用した走査型電子顕微鏡の一例の概
略構成を示す斜視図である。

【図３】本発明を適用した異物分析装置の一例の概略構
成を示す斜視図である。

【図４】従来の異物分析装置の概略構成を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

２１ ＸＹステージ ２２ａ Ｘ方向エンコーダ ２２ｂ Ｙ方向エンコーダ ３１ 異物検出装置 ３２ レーザ光源 ３３ 第１の光検出器 ３４ 第２の光検出器 ４１ 走査型電子銃 ４２ Ｘ線検出器 ４３ 二次電子検出器 ５１ プレート ５１ａ 組成が異なる部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ Ｌ (72)発明者 市川 直次郎 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

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステージ上に載置された試料にレーザ光
   源からレーザビームを照射しながら前記ステージと前記
   レーザ光源とを相対的に移動させ、前記試料からの散乱
   光を検出することで前記試料の表面に付着している異物
   を検出する際のレーザビームの照射位置の調整方法であ
   って、 周囲とは組成が異なる部分を有する１枚のプレートを前
   記ステージ上に設置しておき、 前記レーザビームを前記プレートに照射することによっ
   て生じる反射光強度を測定し、前記反射光強度の変化が
   最大となった位置を、前記ステージと前記レーザ光源と
   の相対移動の基準位置とするレーザビームの照射位置調
   整方法。
2. 【請求項２】 前記組成が異なる部分を凸状または凹状
   とし、前記レーザビームを前記組成が異なる部分に照射
   することによって生じる散乱光を検出し、そのときの位
   置を前記ステージと前記レーザ光源との相対移動の基準
   位置とする請求項１に記載のレーザビームの照射位置調
   整方法。
3. 【請求項３】 前記プレート上に前記組成が異なる部分
   を複数設けておき、前記複数の組成が異なる部分につい
   て前記反射光強度の測定により前記レーザビームの照射
   位置合せを行ったときの前記ステージと前記レーザ光源
   との相対移動量を測定し、前記複数の組成が異なる部分
   の実際の間隔と前記相対移動量とを比較し、前記ステー
   ジと前記レーザ光源との相対的な位置誤差を求める請求
   項１または２に記載のレーザビームの照射位置調整方
   法。
4. 【請求項４】 ステージ上に載置された試料に電子ビー
   ム源から電子ビームを照射し、前記ステージと前記電子
   ビーム源とを相対的に移動させながら前記試料から発生
   する特性Ｘ線を検出することで前記試料の組成分析を行
   う際の電子ビームの照射位置の調整方法であって、 周囲とは組成が異なる部分を有する１枚のプレートを前
   記ステージ上に設置しておき、 前記電子ビームを前記組成が異なる部分に照射すること
   によって発生する特性Ｘ線を検出し、そのときの位置
   を、前記ステージと前記電子ビーム源との相対移動の基
   準位置とする電子ビームの照射位置調整方法。
5. 【請求項５】 ステージ上に載置された試料に電子ビー
   ム源から電子ビームを照射し、前記ステージと前記電子
   ビーム源とを相対的に移動させながら前記試料から発生
   する二次電子を検出することで前記試料の表面形状を観
   察する際の電子ビームの照射位置の調整方法であって、 周囲とは組成が異なる部分を有する１枚のプレートを前
   記ステージ上に設置しておき、 前記電子ビームを前記組成が異なる部分に照射すること
   によって発生する特性Ｘ線を検出し、そのときの位置
   を、前記ステージと前記電子ビーム源との相対移動の基
   準位置とする電子ビームの照射位置調整方法。
6. 【請求項６】 前記プレート上に前記組成が異なる部分
   を複数設けておき、前記複数の組成が異なる部分につい
   て前記特性Ｘ線の検出により前記電子ビームの照射位置
   合せを行ったときの前記ステージと前記電子ビーム源と
   の相対移動量を測定し、前記複数の組成が異なる部分の
   実際の間隔と前記相対移動量とを比較し、前記ステージ
   と前記レーザ光源との相対的な位置誤差を求める請求項
   ４または５に記載のレーザビームの照射位置調整方法。
7. 【請求項７】 ステージ上に載置された試料にレーザ光
   源からレーザビームを照射しながら前記ステージと前記
   レーザ光源とを相対的に移動させ、前記試料からの散乱
   光を検出することで前記試料の表面に付着している異物
   を検出した後、検出された異物に電子ビーム源から電子
   ビームを照射し、前記異物から発生する特性Ｘ線を検出
   することで前記試料の組成分析を行う際の、レーザビー
   ム及び電子ビームの照射位置の調整方法であって、 周囲とは組成が異なる部分を有する１枚のプレートを前
   記ステージ上に設置しておき、 前記レーザビームを前記プレートに照射することによっ
   て生じる反射光強度を測定し、前記反射光強度の変化が
   最大となった位置を基準位置として前記異物を検出した
   後、 前記電子ビームを前記組成が異なる部分に照射すること
   によって発生する特性Ｘ線を検出し、そのときの位置を
   基準として、前記異物を検出したときの位置まで前記ス
   テージと前記電子ビーム源とを相対的に移動させるレー
   ザビーム及び電子ビームの照射位置調整方法。
8. 【請求項８】 ステージ上に載置された試料にレーザビ
   ームを照射するためのレーザ光源と、前記レーザビーム
   が照射された試料からの散乱光を検出する光検出器とを
   有し、前記レーザビームを照射しながら前記ステージと
   前記レーザ光源とを相対的に移動させ、前記試料からの
   散乱光を検出することで前記試料の表面に付着している
   異物を検出する異物検出装置において、 レーザビームが照射された物質からの反射光を検出する
   第２の光検出器を有するとともに、 前記ステージ上には周囲とは組成が異なる部分を有する
   １枚のプレートが設置され、 前記ステージと前記レーザ光源とは、前記プレートに前
   記レーザビームを照射したときに前記第２の光検出器で
   測定された反射光の強度の変化が最大となる位置を基準
   として相対的に移動されることを特徴とする異物検出装
   置。
9. 【請求項９】 前記プレートに前記組成が異なる部分が
   複数箇所設けられている請求項８に記載の異物検出装
   置。
10. 【請求項１０】 前記複数の組成が異なる部分は、それ
    ぞれ面積が異なっている請求項９に記載の異物検出装
    置。
11. 【請求項１１】 ステージ上に載置された試料に電子ビ
    ームを照射するための電子ビーム源と、前記電子ビーム
    が照射された試料からの特性Ｘ線を検出するＸ線検出器
    とを有し、前記ステージと前記電子ビーム源とを相対的
    に移動させながら前記二次電子を検出することで前記試
    料の表面を観察する走査型電子顕微鏡において、 電子ビームが照射された物質からの特性Ｘ線を検出する
    Ｘ線検出器を有するとともに、 前記ステージ上には周囲とは組成が異なる部分を有する
    １枚のプレートが設置され、 前記ステージと前記電子ビーム源とは、前記電子ビーム
    が前記組成が異なる部分に照射されることによって発生
    する特性Ｘ線が前記Ｘ線検出器で検出された位置を基準
    として相対的に移動されることを特徴とする走査型電子
    顕微鏡。
12. 【請求項１２】 前記プレートに前記組成が異なる部分
    が複数箇所設けられている請求項１１に記載の走査型電
    子顕微鏡。
13. 【請求項１３】 ステージ上に載置された試料にレーザ
    光源からレーザビームを照射し前記試料からの散乱光を
    検出することで前記試料に付着した異物を検出する異物
    検出装置と、前記試料に電子ビームを照射するための電
    子ビーム源と、電子ビームが照射された試料からの特性
    Ｘ線を検出するＸ線検出器とを有し、前記異物検出装置
    で前記異物を検出した後、検出された異物に前記電子ビ
    ーム源で電子ビームを照射し前記Ｘ線検出器でＸ線を検
    出して前記異物の組成を分析する異物分析装置におい
    て、 前記ステージ上には周囲とは組成が異なる部分を有する
    １枚のプレートが設置され、 前記異物を検出する際の前記ステージと前記レーザ光源
    との相対的な基準位置を、前記レーザビームを前記プレ
    ートに照射することによって前記異物検出装置で検出さ
    れた反射光強度の変化が最大となった位置とし、前記異
    物の組成を分析する際の前記ステージと前記電子ビーム
    源との相対的な基準位置を、前記電子ビームが前記組成
    が異なる部分に照射されることによって発生する特性Ｘ
    線が前記Ｘ線検出器で検出された位置としたことを特徴
    とする異物分析装置。
14. 【請求項１４】 電子ビームが照射された物質からの二
    次電子を検出する二次電子検出手段をさらに有する請求
    項１３に記載の異物分析装置。