JPH03181848A - 半導体材料評価装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半導体材料の表面に付着した異物の有無を検査
するとともにその成分の分析を自動的に行う半導体材料
評価装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、シリコン基板上に付着した異物の分析を行う方法
としては次のようなものが掲げられる。

まず、市販のＬＳＩ用ウェハー異物検査装置を用いてシ
リコン基板上の異物の有無をその全範囲にわたって検査
し、異物の像を当該シリコン基板の形状図形とともにプ
リントアウトする。そしてシリコン基板を光学顕微鏡に
セットし、プリントアウトされたものを参考にしながら
、シリコン基板上の異物を探し出して観察する。その後
、シリコン基板を分析装置にセットする。なお、現在の
段階では、半導体製造上、問題とされる異物の大きさは
サブごクロンオーダであり、この制限を受けて、分析装
置としては像分解能の高い電子顕微鏡を有する電子線プ
ローブマイクロアナライザやオージェ電子分光分析装置
等が採用されている。

そして、分析装置に付属の電子顕微鏡を用いてシリコン
基板上の異物の確認を行い、これが行われると、分析装
置を動作させ、シリコン基板上に付着した全ての表面付
着物の分析測定を行う。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来例による場合には、次に述べる
ような諸欠点が指摘されている。即ち、ウェハー異物検
査装置によりシリコン基板上の異物の付着箇所が判ると
はいえ、その後、作業者が光学顕微鏡や電子顕微鏡等を
操作してシリコン基板に付着した異物を確認する必要が
あり、異物の大きさがミクロンオーダを下回っているこ
とも考慮に入れると、当該作業は煩わしいものとなって
いる。特に、シリコン基板に付着した全ての異物の成分
の傾向が判らないことには意味がないので、上記作業の
煩わしさはシリコン基板を円滑に検査する上で大きな支
障となる。

また、電子線プローブマイクロアナランザやオージェ電
子分光分析装置であれば、シリコン基板に付着した異物
の組成が電子線の照射により変化することこともあり、
正確な成分分析を行う上でも妨げとなり得る。

第３図を参照して更に詳しく説明する。この図では電子
線プローブマイクロアナライザ５０の内部にてウェハー
４０に付着した異物４１に電子線Ｃが照射され、異物４
１から所定角度で出た電子線ｄがディテクタ５１により
検出されている様子が示されている。即ち、電子線プロ
ーブマイクロアナライザ５０により異物４１の分析測定
を行う場合には、ビームである電子線Ｃの照射位置を微
調整し、電子線Ｃがウェハー４０上の異物４１に電子線
Ｃが正確に照射される必要があり、分析すべき異物４１
が多数あるならば、この調整だけでも非常に大変である
。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その
目的とするところは、半導体材料の表面に付着した異物
の正確な分析を自動的に行うことができる半導体材料評
価装置を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明にかかる半導体材料評価装置は、評価されるべき
半導体材料の表面に付着した異物の有無を検査するとと
もに当該異物の付着箇所を与える座標値をデータとして
出力する異物検査装置と、前記半導体材料を移動させる
移動ステージと、移動後の半導体材料上の異物の成分を
測定する全反射蛍光Ｘ線分析装置とを具備しており、前
記異物検査装置から出力された座標値のデータに基づい
て前記移動ステージを動作させるようにしである。

〈作用〉 まず、異物検査装置を動作させると、これにセットされ
た半導体材料に付着した異物の有無が検査される。異物
があるときには更に異物の付着箇所を示す座標値のデー
タが出力される。このデータに基づいて移動ステージが
動作すると、半導体材料が全反射蛍光Ｘ線分析装置に運
ばれ、その後全反射蛍光Ｘ線分析装置の内部において半
導体材料上の異物がＸ線照射位置に位置合わせをされる
。

そして全反射蛍光Ｘ線分析装置を動作させると、Ｘ線が
異物に照射され、当該異物の成分の測定が行われる。そ
して全反射蛍光Ｘ線分析装置で未だ成分測定が行われて
いない異物があるときには、当該異物に対してＸ線を照
射するべく、移動ステージを動作させ、同様の過程を経
て異物の成分の測定を行う。

〈実施例〉 以下、本発明にかかる半導体材料評価装置の一実施例を
図面を参照して説明する。第１図は半導体材料評価装置
の簡略構成図、第２図は全反射蛍光Ｘ線分析装置の内部
にてウェハー上の異物にＸ線が照射されている様子を示
す模式図である。

ここに掲げる半導体材料評価装置は、ウェハー異物検査
装置ｌＯ１全反射蛍光Ｘ線分析装置２０、移動ステージ
３０とを組み合わせた装置であり、ウェハー４０に付着
した異物４１の成分分析を正確に自動的に行うような基
本構成となっている。まず、ウェハー異物検査装置１０
について説明する。

ウェハー異物検査装置１０は、既存の装置であるが故に
、内部の様子については図示省略されているが、移動ス
テージ３０上にセットされたウェハー４０（半導体材料
に相当する）の表全面にわたって光ビームを走査照射し
、これから反射した光ビームをディテクタにより検出し
、ウェハー４０に付着した異物４１に関する情報を信号
として出力するような構成となっている。ウェハー異物
検査装置１０にて出力された信号の中にはウェハー４０
上の異物４１の有無を示すデータと、異物４１が有る場
合にはこの全てについての座標値の数値データが含まれ
ており、図外のマイクロコンピュータに逐次導入されて
いる。

マイクロコンピュータは氷室装置の全体を制御するメイ
ンプログラムが予め格納されており、これにはウェハー
４０に付着した異物４１に関する情報をもとに移動ステ
ージ３０を動作させる命令を生成する機能が含まれてい
る。

移動ステージ３０はウェハー４０をウェハー異物検査装
置ＩＯの測定位置と全反射蛍光Ｘ線分析装置２０の測定
位置とにかけて交互に移動させるとともに、ウェハー異
物検査装置１０、全反射蛍光Ｘ線分析装置２０に・夫々
窓められたＸ−Ｙ座標系、Ｘ’　−Ｙ’座標系について
ウェハー４０を位置決め制御するような基本構成となっ
ている。なお、ウェハー異物検査装置１０、全反射蛍光
Ｘ線分析装置２０が平行配置されている関係上、Ｘ−Ｙ
座標系、Ｘ’　−Ｙ’座標系における各軸方向は互いに
平行となっている。

更に詳しく説明すると、図中３１はＸ−Ｙテーブルであ
りその中央部にはウェハー４０が位置決め可能に装着で
きるようになっている。Ｘ−Ｙテーブル３１はペース板
Ｘ軸用サーボモータ３２１に連結された移動テーブル３
２と、Ｙ軸周サーボモータ３３１に連結された移動テー
ブル３３とから構成され、板状のベース板３４上に取付
けられている。ベース板３４はガイド部材３５によりＹ
軸方向に移動自在となっている上に、この側面にはガイ
ド部材３５と同じ方向にボール螺子３６が貫通するよう
になっている。ボール螺子３６の片側にはモータ（図示
せず）が連結されており、モータを動作させるとボール
螺子３６が回転することにより、ベース板３４がＹ軸方
向に交互に移動するようになっている。

また、ベース板３４の手前側面中央部には上下方向に位
置決めＶ溝３４１が形成されており、このＶ溝３４１に
は、ガイド部材３５に対して平行に且つ互い間隔を開け
て配置された位置検出用接触センサ３７ａ　、３７ｂの
ノツチ先端部（図外）が入り込むようになっている。位
置検出用接触センサ３７ａ　、３７ｂの各検出信号のデ
ータは、上記マイクロコンピュータに逐次導入されてお
り、上記モータの停止のタイミングを与えるべく利用さ
れている。

即ち、モータを駆動させると、ウェハー４０が全反射蛍
光Ｘ線分析装置２０側からウェハー異物検査装置１０側
に移動し、その後、位置検出用接触センサ３７ａのノツ
チ先端部がベース板３４の■溝３４１に入り込むと、こ
のタイミングでモータが停止する。

すると、ウェハー４０はウェハー異物検査装置ｌＯの上
記測定位置に位置決めされ、これでウェハー４０のＸ−
Ｙテーブル３１によるＸ−Ｙ座標系についての位置決め
制御が行われる状態となる。

一方、モータを上記とは逆方向に駆動させると、ウェハ
ー４０がウェハー異物検査装置ｌＯ側から全反射蛍光Ｘ
線分析装置２０側に移動し、その後、位置検出用接触セ
ンサ３７ｂのノツチ先端部がベース板３４のＶ溝３４１
に入り込むと、このタイミングでモータが停止する。す
ると、ウェハー４０は全反射蛍光Ｘ線分析装置２０の上
記測定位置に位置決めされ、これでウェハー４０のｘ−
Ｙテーブル３１によるＸ′Ｙ′座標系についての位置決
め制御が行われる状態となる。

次に、全反射蛍光Ｘ線分析装置２０について説明する。

全反射蛍光Ｘ線分析装置２０は、ウェハー異物検査装置
１０と同じく既存の装置であって、第２図に示すように
移動ステージ３０上にセットされたウェハー４０の表面
に対して所定角度で側方からＸ　ｔＩｓａを照射し、こ
れから出た特性Ｘ線すをシンチレータ２１により検出し
、ウェハー４０に付着した複数（図示例では４個）の異
物４１の酸分に関するデータを信号として出力するよう
に構成となっている。

この信号は上記マイクロコンピュータに逐次導入されて
いる。

上記のように構成された半導体材評価装置の動作説明を
行う。

まず、ウェハー４０を移動ステージ３０にセットした後
、移動ステージ３０を動作させて、ウェハー４０をウェ
ハー異物検査装２１０の測定位置に位置決めする。また
、必要であればＸ−Ｙテーブル３１を動作させてウェハ
ー４０をＸ−Ｙ座標系において位置決め制御する。その
後、ウェハー異物検査装置１０を動作させ、ウェハー４
０に異物４１が無ければ、マイクロコンピュータ４０に
接続されたデイスプレィ（図示せず）等に異物４１が無
い旨の表示を行うが、異物４１があればこの全てについ
てｘ−Ｙ座標系による座標値のデータをマイクロコンピ
ュータ４０の所定メモリに格納する。そして移動ステー
ジ３０を動作させ、ウェハー４０を全反射蛍光Ｘ線分析
装置２０の測定位置に位置決めする。これと前後して、
異物４１のＸ−Ｙ座標系による座標値のデータを全てｘ
’−ｙ’座標系による座標値のデータにローレンツ変換
し、所定のメモリに格納する。

ところで、全反射蛍光Ｘ線分析装置２０では第２図に示
すようにシンチレータ２１の大きさに対応する領域を一
度に測定することができる。それ故、車室装置において
は、ウェハー４０を全反射蛍光Ｘ線分析装置２０のＸ’
−Ｙ’座標系による測定可能領域毎に分割し、異物４Ｉ
が存在する領域ごとにＸ線ａを照射するようにしている
。

より具体的には、メモリに格納された異物４１のＸ’−
Ｙ’座標系による座標値のデータを上記測定可能領域に
対応する座標エリアごとに検索し、当該座標エリアに異
物４１が存在すれば、当該測定可能領域にＸ線ａを照射
するべく　Ｘ−Ｙテーブル３１を動作させる。これを繰
り返すと、ウェハー４０に付着した異物４１の全てにつ
いての成分分析が全反射蛍光Ｘ線分析装置２０により行
われる。この測定分析のデー・夕は逐次上記マイクロコ
ンピュータに導かれ、ここでウェハー４０に付着した異
物４１の分析結果を上記デイスプレィ等に表示し、併せ
てウェハー４０の材料評価が行なわれる。これでウェハ
ー４０の分析測定が終了する。

なお、本発明にかかる半導体材料評価装置は上記実施例
に限定されず、移動ステージについては構造簡略化の観
点から、ターンテーブルを応用した形態を採っても良い
。

〈発明の効果〉 以上、本発明にかかる半導体材料評価装置による場合に
は、装置構成上、半導体材料の表面に付着した異物の分
析を自動的に行うことができ、従来のように煩わしい作
業を行う必要が無い。また、半導体材料上の全ての異物
の組成分析をするにあたり、−度に測定することができ
る範囲が大きいので、異物の大きさに関係なく、半導体
材料側と全反射蛍光ｘ、１分析装置側との位置合わせを
非常に楽にすることができる。しかも電子線ではなくＸ
線が異物に照射されるようになっているので、異物の正
確な成分分析を行う上でも非常に大きなメリットがある
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明にかかる半導体材料評価装置
の一実施例を説明するための図であって、第１図は半導
体材料評価装置の簡略構成図、第２図は全反射蛍光Ｘ線
分析装置の内部にてウェハー上の異物にＸ線が照射され
ている様子を示す模式図である。第３図は従来の半導体
材料評価装置の欠点を説明するための図であって、説明
するための図であって、電子線マイクロアナライザの内
部にてウェハー上の異物に電子線が照射されている様子
を示す模式図である。 １０・ ２０・ ３０・ ４０・ ４１・ ウェハー異物検査装置 全反射蛍光Ｘ線分析装置 移動ステージ ウェハー 異物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）評価されるべき半導体材料の表面に付着した異物
   の有無を検査するとともに当該異物の付着箇所を与える
   座標値をデータとして出力する異物検査装置と、前記半
   導体材料を移動させる移動ステージと、移動後の半導体
   材料上の異物の成分を測定する全反射蛍光Ｘ線分析装置
   とを具備しており、前記異物検査装置から出力された座
   標値のデータに基づいて前記移動ステージを動作させる
   ことを特徴とする半導体材料評価装置。