JPH10123068A - 異物位置の検出方法、異物分析方法、および異物分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料上に付着した異物の位置検出と電子ビー
ム照射位置への異物中心の位置決めをする。 【解決手段】 走査型電子銃４１からＸＹステージ１１
上に載置された半導体ウエハ２１に向けて電子ビームを
照射および走査する。次に、第１のＸ線検出器４２ａと
第２のＸ線検出器４２ｂを用いて半導体ウエハ２１上に
付着している微小異物３１から発生する特性Ｘ線を検出
する。そして、前記の各Ｘ線検出器４２ａ、４２ｂから
出力された２つの出力信号を相対評価することで、微小
異物３１の位置を検出し、中心の位置決めをする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体関連デバイ
ス製造プロセスにおける、半導体ウエハ、液晶画面用ガ
ラスなどの表面上に付着した異物の検出および分析を行
う異物分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体関連工業においては、半導
体デバイス、液晶ディスプレーパネルなどの製造に高度
な製造技術が使われており、特にＬＳＩ製造プロセスに
おいては半導体ウエハにミクロン、サブミクロンの寸法
の配線パターン、トランジスタ素子が形成されている。
このような製造プロセスはクリーンルーム内に置かれ、
さらにクリーン化された装置を用いることによって、環
境からの汚染、特に粉塵、ごみから守られる。

【０００３】しかしながら、クリーン化を完全に保つこ
とは困難であり、環境汚染、装置内汚染によって、ミク
ロン、サブミクロンのオーダーの粒子状の異物が半導体
ウエハに付着する。その結果、形成された配線や素子が
破壊され最終的に不良のデバイスが製造されてしまう。
すなわち、ＬＳＩ製造プロセスにおいて半導体ウエハに
付着する異物を減少させることは、生産管理上、半導体
ウエハ製造の歩留りを向上させるのに有効な手段とな
る。異物を減少させるためには、まず半導体ウエハ上に
付着した異物を同定（位置、大きさ、形状、組成など）
し、いつ、どの工程で付着したのかをつきとめる必要が
ある。

【０００４】従来、半導体ウエハ上に付着した異物の検
出には異物検査装置や走査型電子顕微鏡が用いられ、半
導体ウエハ上に付着した異物の組成分析には電子線励起
エネルギー分散Ｘ線分析装置やオージェ電子分光分析装
置などが用いられている。これらの装置はそれぞれ独立
して用いられ、試料のロード、アンロード、移動、組成
分析はオペレータの手動操作で行われている。

【０００５】例えば走査型電子顕微鏡による顕微画像
（ＳＥＭ像）にて半導体ウエハ上の異物の位置と形状を
確認した後にウエハを電子線励起エネルギー分散Ｘ線分
析装置に移し、電子線が照射される位置に異物が置かれ
るように半導体ウエハを位置決めして異物の組成分析を
行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような装置の組み合せによる異物の分析方法では、以下
のような問題点を有していた。

【０００７】まず最初に走査型電子顕微鏡で直径が２０
０ｍｍから３００ｍｍの半導体ウエハ試料表面全部のＳ
ＥＭ像を観察して数ミクロン程度の大きさである異物の
位置を特定するが、それには膨大な時間が必要であり、
オペレータへの負担は多大なものとなる。さらに、その
結果得られる画像データは膨大なものとなるにもかかわ
らず、その画像データだけからでは異物の組成に関する
データを得ることはできない。

【０００８】そこで次に、半導体ウエハを電子線励起エ
ネルギー分散Ｘ線分析装置等に移して半導体ウエハ上の
異物の組成分析を行う必要がある。このとき、粒子状の
異物に電子銃から放射された一次電子が直接放射されな
ければならない。電子ビームが異物の大きさの範囲内に
おいてその中心付近に照射されたときが、異物から発生
する特性Ｘ線の量が最も多く、Ｘ線検出効率が最も高く
なるためである。電子ビームが異物からずれて部分的に
試料表面に照射されると、試料表面からの特性Ｘ線も発
生し、異物からの特性Ｘ線検出のＳ／Ｎ比が低下して検
出感度が悪くなる。また、異物が化合物や混合物であっ
たり、試料の材質と全く同じ成分であった場合、異物か
ら発生した特性Ｘ線のみを検出していないと、組成分析
の結果の信頼性が著しく損なわれる。

【０００９】従来、異物は試料移動装置（例えばＸＹス
テージ）の駆動によって試料の移動と共に電子ビーム照
射位置に移動されるが、異物の大きさが０．１ミクロン
程度の微小なものであれば、試料移動装置あるいは駆動
制御装置そのものの機械的位置決め精度では、たとえそ
れらが高精度であっても、走査型電子顕微鏡で特定した
異物の位置を正確に再現することは困難である。したが
って、このような移動装置によって異物サイズ以下の精
度で位置決めを行うことは困難であった。

【００１０】また、特に半導体ウエハの生産工程内で異
物の同定を行う場合には、その頻度が高いため連続的に
行う必要があり、そのためには半導体ウエハの搬送、半
導体ウエハ上の異物の位置の特定、異物の分析は全て自
動的に行うのが最適である。

【００１１】しかし、従来技術による異物の検出・組成
分析方法ではそれらの作業を一つの装置のみで行うこと
はできず、オペレータは複数の装置を駆使して、装置を
代えるごとに試料のロード、アンロード、移動等の作業
を行わなければならない。したがって、このような装置
の組み合わせによる方法は、作業が繁雑であるために全
自動化が困難であり、検査頻度が高い生産工程内で行う
には不適であった。

【００１２】上記の問題に鑑み、本発明の第１の目的
は、高精度の移動機構を有する試料移動装置に依存する
ことなく、試料上に付着した異物の位置を検出し、かつ
異物の中心を電子ビームの照射位置に位置決めをするこ
とができる異物位置の検出方法および異物分析装置を提
供することである。

【００１３】本発明の第２の目的は、異物の位置の検出
および組成の分析を一装置にて行うことができる異物分
析装置を提供することであり、さらにはそれらを連続的
かつ自動的に行うことにより、検査頻度が高い生産工程
内で使用できる異物分析方法および異物分析装置を提供
することである。

【００１４】本発明の第３の目的は、異物の位置の検出
および組成、大きさ、形状等の分析を一装置にて行うこ
とができる異物分析装置を提供することであり、さらに
はそれらを連続的かつ自動的に行うことにより、検査頻
度が高い生産工程内で使用できる異物分析方法および異
物分析装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の異物位置の検出
方法は、電子ビームを試料に連続的に照射および走査す
るステップと、少なくとも２以上のＸ線検出器を用いて
前記試料上に付着している異物から発生する特性Ｘ線を
検出するステップと、前記Ｘ線検出器から出力される少
なくとも２以上の出力信号を相対評価するステップとか
らなる。これにより、試料の着脱や装置間の移動を伴わ
ずに異物の位置検出と電子ビーム照射位置への位置決め
を行えるので、特に高精度なステージ等を使用する必要
がなくなる。

【００１６】本発明の異物分析方法は、電子ビームを試
料に連続的に照射および走査するステップと、少なくと
も２以上のＸ線検出器を用いて前記試料上に付着してい
る異物から発生する特性Ｘ線を検出するステップと、前
記Ｘ線検出器から出力される少なくとも２以上の出力信
号を相対評価するステップと、前記異物に電子ビームを
照射して前記異物の組成を分析するステップとからな
る。すなわち、上述のように異物の位置検出と電子ビー
ム照射位置への位置決めを行った後に異物に電子ビーム
を照射するものであるが、このように異物の位置が検出
されたときには、異物の中心は電子ビームの照射位置に
位置した状態にあるため、異物の位置を検出した後にそ
のまま組成分析を行える。

【００１７】さらに、前記異物に電子ビームを照射して
前記異物の組成を分析するステップが、電子ビームを前
記異物の中心に照射するステップと、Ｘ線検出器を用い
て前記異物から発生する特性Ｘ線を検出するステップ
と、検出した前記特性Ｘ線により前記異物の組成を分析
するステップとからなることにより、異物の中心位置を
正確に特定した後に異物の中心に電子ビームが照射され
るので、試料からのバックグラウンドノイズが発生しな
い。

【００１８】また、前記異物に電子ビームを照射して前
記異物の組成を分析するステップの後に、前記異物の周
辺に電子ビームを走査して前記異物の電子顕微鏡像を得
るステップをさらに有することにより、異物の位置の検
出および組成分析だけでなく、大きさ、形状等の観察を
も一装置にて行うことができる。この場合、前記異物の
電子顕微鏡像を得るステップが、電子ビームを前記異物
付近に連続的に照射するステップと、二次電子検出器を
用いて前記異物から放出する二次電子を検出するステッ
プと、検出した前記二次電子により前記異物の電子顕微
鏡像を得るステップとからなることにより、異物の位置
を正確に特定した後に異物の付近に電子ビームを照射す
るので、得られるＳＥＭ像は予め設定しておいた範囲内
に限定され、観察時間および異物の画像データ量が最小
限で済む。

【００１９】本発明の異物分析装置は、試料が載置され
るステージと、前記試料表面に電子ビームを照射および
走査する電子銃と、前記電子銃により電子ビームが照射
された試料から発生した特性Ｘ線を検出する、少なくと
も２つのＸ線検出器とを有する。これにより、それぞれ
のＸ線検出器からの出力信号を相対評価すれば、従来の
ように、異物の位置を特定した後に異物を分析する際
に、試料の着脱や装置間の移動を伴わずに検査試料上に
付着した異物の位置が検出され、かつ異物の中心を電子
ビームの照射位置に位置決めされる。さらに、このよう
に異物の中心位置が検出されたときには、異物の中心は
電子ビームの照射位置に位置した状態にあるため、異物
の位置の検出をした後にそのまま組成分析を行える。

【００２０】さらに、前記電子銃により電子ビームが照
射された試料から放出した二次電子を検出する二次電子
検出器を有することにより、異物の位置の検出および組
成だけでなく、大きさ、形状等の観察をも行うことがで
きる。

【００２１】そして、前記Ｘ線検出器が前記ステージの
表面に対する垂直軸に対して互いに等角度に配置される
ことにより、異物の中心位置を正しく検出するために出
力信号を補正変換する必要がない。

【００２２】また、前記Ｘ線検出器の数は４つであり、
前記ステージの表面に対する垂直軸回りにそれぞれ９０
度間隔で配置されることにより、電子ビームを異物に照
射した結果発生する特性Ｘ線について、直行する２軸方
向についての出力信号が得られることから、異物の中心
位置が効率よく正確に認識される。

【００２３】

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

【００２４】（第１の実施形態）図１は、本発明の異物
分析装置の第１の実施形態の概略構成図である。

【００２５】図２は、図１に示した異物分析装置によっ
て電子ビームを微小異物３１に照射したときの、電子ビ
ーム照射位置とＸ線検出器の出力信号の関係図である。

【００２６】図１に示すように、ＸＹステージ１１に
は、試料の半導体ウエハ２１が載置されており、半導体
ウエハ２１上には微小異物３１が付着している。なお、
ＸＹステージ１１は不図示の駆動制御装置などの移動手
段によってＸ方向およびＹ方向に移動される。

【００２７】ＸＹステージ１１の上方には、試料に向け
て電子ビームを照射および走査する走査型電子銃４１
と、電子ビームが照射された物質から発生した特性Ｘ線
を検出する第１のＸ線検出器４２ａおよび第２のＸ線検
出器４２ｂと、電子ビームが照射された物質から得られ
た二次電子を検出する二次電子検出器４３が配置されて
いる。第１のＸ線検出器４２ａと第２のＸ線検出器４２
ｂはＸＹステージ１１表面に対する垂直軸に対して互い
に等角度に配置されていることが望ましい。また、第１
のＸ線検出器４２ａ、第２のＸ線検出器４２ｂおよび二
次電子検出器４３の検出部は試料上の電子ビーム被照射
部に向けられている。なお、走査型電子銃４１とは、例
えば数μｍ四方の領域に細かく収束させた電子ビームで
ＸＹステージ１１上を走査できるものをいう。これらＸ
Ｙステージ１１、走査型電子銃４１、第１のＸ線検出器
４２ａ、第２のＸ線検出器４２ｂ、および二次電子検出
器４３などは、不図示の真空容器内に収容されている。

【００２８】次に、本実施形態の異物分析装置の動作に
ついて説明する。

【００２９】微小異物３１を含む半導体ウエハ２１の表
面部分に、広範囲にわたり走査型電子銃４１から電子ビ
ームを走査すると、微小異物３１から発生する特性Ｘ線
を各Ｘ線検出器４２ａ、４２ｂにより検出することがで
きる。

【００３０】一般に、物質に照射された電子ビームは物
質内部にまで侵入し、その物質から発生する特性Ｘ線は
ある広がりを持つことが知られている。したがって、電
子ビームの照射位置が微小異物３１の中心から多少ずれ
た場合でも、図２に示すように各Ｘ線検出器４２ａ、４
２ｂの出力は零にならない。また、微小異物３１から放
出される特性Ｘ線の量が一定であっても、各Ｘ線検出器
４２ａ、４２ｂが配置される位置や角度、Ｘ線検出器の
内部構造、半導体ウエハ２１上の凹凸や微小異物３１の
形状などによって検出効率（出力）は大きく左右され
る。

【００３１】本実施形態における構成では、図２のよう
に、微小異物３１の中心ではなく中心から僅かにずれた
位置から発生する特性Ｘ線の検出出力が最大であること
が多い。したがって、図１のように、ＸＹステージ１１
表面に対する垂直軸に対して互いに等角度に各Ｘ線検出
器４２ａ、４２ｂを配置して特性Ｘ線を検出しながら電
子ビームを走査した場合、その出力信号として図２に示
すような２つの放物線状の検出感度曲線が得られ、おの
おのの曲線のピーク値はそれぞれ検出されたＸ線検出器
側にずれる結果になる。

【００３２】すなわち、電子ビームの照射位置が図１の
Ｘ方向に移動するにつれて、第１のＸ線検出器４２ａか
らの出力は低レベルの初期出力値（エネルギーカウント
数）から漸次増加し、頂点を越えて低下する。一方、第
２のＸ線検出器４２ｂからの出力は、曲線の位置が多少
第２のＸ線検出器４２ｂの側にシフトした位置におい
て、第１のＸ線検出器４２ａでの初期出力値よりも比較
的低いレベルの出力値から漸次増加し、頂点を越えて低
下する。このとき、これら２つの検出感度曲線の出力レ
ベルが一致した点が微小異物３１の走査上の中心位置で
ある。各Ｘ線検出器４２ａ、４２ｂが配置される位置や
角度、微小異物３１の形状、大きさによっては、上記の
ように検出出力の結果に差がでないこともあるが、その
ときは検出感度曲線の出力レベルのピーク値が微小異物
３１の走査上の中心位置である。このように微小異物３
１の中心位置が検出されたときには、微小異物３１の中
心は電子ビームの照射位置に位置した状態にある。

【００３３】以上のように２つの出力信号を相対評価す
ることにより、半導体ウエハ２１上の微小異物３１の中
心位置を正確に検出し、かつ微小異物３１の中心位置を
電子ビームの照射位置に位置決めすることができる。な
お、第１のＸ線検出器４２ａと第２のＸ線検出器４２ｂ
がＸＹステージ１１表面に対する垂直軸に対して互いに
等角度に配置されていれば、微小異物３１の中心位置を
正しく検出するために出力信号を補正変換する必要がな
く、迅速かつ正確に微小異物３１の中心位置を特定する
ことができる。

【００３４】次に、微小異物３１の中心に電子ビームを
照射し、微小異物３１から発生する特性Ｘ線を各Ｘ線検
出器４２ａ、４２ｂにて検出して分析することにより、
微小異物３１の組成分析を行うことができる（電子プロ
ーブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ））。

【００３５】続いて、上記によって位置が特定された微
小異物３１の付近に範囲を絞り、走査型電子銃４１によ
り電子ビームを照射する。このとき、微小異物３１から
放出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、二次電子像（すなわち走査型電子顕微鏡像
（ＳＥＭ像））を得ることができる。

【００３６】以上のように、本異物分析装置では一連の
同定作業において半導体ウエハ２１の着脱や装置間の移
動を伴わないので、例えば半導体ウエハ３１を再装着し
た後に微小異物３１の中心位置を再現するためにオペレ
ータの高度な操作技術や特別に高精度なＸＹステージを
必要とすることがない。したがって、特に高精度なＸＹ
ステージ等に依存することなく半導体ウエハ２１上の微
小異物３１の位置を検出し、かつ電子ビームの照射位置
に微小異物３１の中心の位置決めを行なうことができ
る。

【００３７】さらに、上記のように微小異物３１の中心
位置が検出されたときには、微小異物３１の中心は電子
ビームの照射位置に位置した状態にある。また、前述の
通り本異物分析装置はＸ線検出器４２ａ、４２ｂを備え
ているため、微小異物３１の位置の検出をした後にその
まま組成分析を行うことができる。したがって、異物の
位置の検出および組成の分析を一装置にて行うことがで
きる。

【００３８】さらには、本異物分析装置には二次電子検
出器４３が備えられているので、微小異物３１の位置の
検出および組成だけでなく、大きさ、形状等の観察をも
一装置にて行うことができる。なお、微小異物３１の組
成分析だけが検査目的である場合には、本実施形態の異
物分析装置の構成から二次電子検出器４３を取り除いて
もよい。

【００３９】また、微小異物３１の中心位置を正確に特
定できることから、微小異物３１の中心に電子ビームを
照射できるので、半導体ウエハ２１からのバックグラウ
ンドノイズ無しに組成分析を行うことができる。さら
に、予め設定しておいた範囲内に限定してＳＥＭ像を得
ることができるので、微小異物３１の画像データ量およ
び観察時間を最小限にすることができる。

【００４０】以上のように半導体ウエハ２１上の微小異
物３１の位置検出および組成分析、形状、大きさのＳＥ
Ｍ観察からなる一連の同定作業を一つの異物分析装置で
行うことができるため、検出装置から分析装置へ半導体
ウエハ２１を移動する度にそのロード、アンロード等を
繰り返す必要がなく、オペレータへの負担を大きく軽減
することができる。

【００４１】上記の説明ではＸＹステージ１１を固定し
て電子ビームを走査させることにより電子ビームを試料
に連続的に照射して微小異物３１の同定を行ったが、走
査型電子銃４１を固定してＸＹステージ１１を連続的に
移動させても同様の結果が得られる。さらに電子ビーム
の走査とＸＹステージ１１の連続的移動を組み合せれ
ば、試料の半導体ウエハ２１の直径が２００ｍｍから３
００ｍｍといった大きなものであっても、上記と同様の
結果を得ることができる。

【００４２】さらには、本実施形態の構成に、走査型電
子銃４１またはＸＹステージ１１を移動させる駆動制御
装置もしくはその両方を、Ｘ線検出器４２ａ、４２ｂか
らの出力信号により制御するための制御システムを加え
れば、微小異物３１の位置検出、正確な位置決め、組成
分析、および必要であれば形状・大きさの観察からなる
一連の異物同定作業を全自動で行うことができ、本異物
分析装置を検査頻度が高い生産管理の目的にも使用する
ことができる。

【００４３】Ｘ線検出器を２つとしたことで、本異物検
出装置の部品点数の増加を抑えて製造コストを抑えるこ
とができるとともに、微小異物３１の中心位置検出過程
において処理すべき出力信号数が最小限であるため、迅
速に微小異物３１の位置検出および中心位置の特定を行
うことができる。

【００４４】なお、本実施形態においては試料として半
導体ウエハ２１を例に挙げて説明したが、試料はその他
にも液晶画面用ガラスなどの半導体関連デバイス全般に
適用することができる。

【００４５】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について図面を参照して説明する。

【００４６】図３は本発明の異物分析装置の第２の実施
形態の概略斜視図であり、図４は本発明の異物分析装置
の第２の実施形態の平面図である。

【００４７】図３に示すように、本実施形態ではＸ線検
出に第１のＸ線検出器４２ａ、第２のＸ線検出器４２
ｂ、第３のＸ線検出器４２ｃ、第４のＸ線検出器４２ｄ
の４つのＸ線検出器が用いられる。第１のＸ線検出器４
２ａと第２のＸ線検出器４２ｂはＸＹステージ１１表面
に対する垂直軸に対して互いに等角度に配置されてい
る。さらに、第１のＸ線検出器４２ａと第２のＸ線検出
器４２ｂを前記垂直軸を中心に９０度回転した位置に、
第３のＸ線検出器４２ｃおよび第４のＸ線検出器４２ｄ
が配置されている。すなわち、図４に示すように、４つ
のＸ線検出器４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、ＸＹ
ステージ１１表面に対する垂直軸回りにそれぞれ９０度
間隔で配置されている。

【００４８】なお、その他の構成は第１の実施形態と同
様であるのでその説明は省略し、図３において第１の実
施形態と同様の構成については図１と同じ符号を付して
いる。

【００４９】次に、本実施形態の異物分析装置の動作に
ついて説明する。

【００５０】微小異物３１の位置検出過程においては、
まずＸＹステージ１１をＸ軸方向に移動しながら走査型
電子銃４１から電子ビームを半導体ウエハ２１に照射
し、微小異物３１から発生する特性Ｘ線を第１のＸ線検
出器４２ａおよび第２のＸ線検出器４２ｂで検出する。
このときの出力信号は第１の実施形態の場合と同様に図
２のようになる。以上により、微小異物のＸ軸方向の中
心位置を特定する。次にＸＹステージ１１をＹ軸方向に
移動しながら電子ビームを半導体ウエハ２１に照射し、
微小異物３１から発生する特性Ｘ線を第３のＸ線検出器
４２ｃおよび第４のＸ線検出器４２ｄで検出する。この
ときの出力信号も第１の実施形態と同様に図２のように
なる。以上により、微小異物３１のＹ軸方向の中心位置
を特定する。

【００５１】これらの結果により、半導体ウエハ２１上
の一点（Ｘ，Ｙ）に微小異物３１の中心位置が特定され
る。なお、微小異物３１の平面形状によっては４つのＸ
線検出器の出力結果が一致せず、微小異物３１の中心位
置が一点に特定できないこともある。この場合でも、Ｘ
軸方向あるいはＹ軸方向の一方向のみの中心位置に関し
てであれば、上述のようにＸ軸上の中心位置とＹ軸上の
中心位置はすでに特定されているので、微小異物３１の
いずれかの軸上の中心位置を電子ビームの照射点に合わ
せることができる。

【００５２】以上のように、第１実施形態における効果
に加えて、電子ビームを微小異物３１に照射した結果発
生する特性Ｘ線について、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２つの
出力信号が得られることから、微小異物３１の中心位置
を効率よく正確に認識することができる。そのため、微
小異物３１の正確な中心位置に電子ビームを照射できる
ので、特性Ｘ線の検出感度が向上し、より正確な組成分
析を行うことができる。

【００５３】さらに、４つのＸ線検出器４２ａ、４２
ｂ、４２ｃ、４２ｄは、ＸＹステージ１１表面に対する
垂直軸回りにそれぞれ９０度間隔で配置されているの
で、微小異物３１の中心位置を正しく検出するために出
力信号を補正変換する必要がなく、迅速かつ正確に微小
異物３１の中心位置を特定することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の異物位置
の検出方法は、電子ビームを試料に連続的に照射および
走査するステップと、少なくとも２以上のＸ線検出器を
用いて前記試料上に付着している異物から発生する特性
Ｘ線を検出するステップと、前記Ｘ線検出器から出力さ
れる少なくとも２以上の出力信号を相対評価するステッ
プとからなるので、特に高精度なステージ等に依存する
ことなく試料上の異物の位置を検出し、かつ電子ビーム
の照射位置に異物の中心の位置決めを行なうことができ
る。

【００５５】本発明の異物分析方法は、電子ビームを試
料に連続的に照射および走査するステップと、少なくと
も２以上のＸ線検出器を用いて前記試料上に付着してい
る異物から発生する特性Ｘ線を検出するステップと、前
記Ｘ線検出器から出力される少なくとも２以上の出力信
号を相対評価するステップと、前記異物に電子ビームを
照射して前記異物の組成を分析するステップとからなる
ので、特に高精度なステージ等に依存することなく、試
料上の異物の位置検出と、電子ビーム照射位置への異物
中心の位置決めを行なうことができる。さらに、このよ
うに異物の位置が検出されたときには、異物の中心は電
子ビームの照射位置に位置した状態にあるため、異物の
位置を検出した後にそのまま同一の装置で組成分析を行
うことができる。

【００５６】さらに、前記異物に電子ビームを照射して
前記異物の組成を分析するステップが、電子ビームを前
記異物の中心に照射するステップと、前記Ｘ線検出器を
用いて前記異物から発生する特性Ｘ線を検出するステッ
プと、検出した前記特性Ｘ線により前記異物の組成を分
析するステップとからなることにより、試料からのバッ
クグラウンドノイズ無しに組成分析を行うことができ
る。

【００５７】また、前記異物に電子ビームを照射して前
記異物の組成を分析するステップの後に、前記異物の周
辺に電子ビームを走査して前記異物の電子顕微鏡像を得
るステップをさらに有することにより、異物の位置の検
出および組成分析だけでなく、大きさ、形状等の観察を
も一装置にて行うことができる。この場合、前記異物の
周辺に電子ビームを走査して前記異物の電子顕微鏡像を
得るステップが、電子ビームを前記異物の付近に連続的
に照射するステップと、二次電子検出器を用いて前記異
物から放出する二次電子を検出するステップと、検出し
た前記二次電子により前記異物の電子顕微鏡像を得るス
テップとからなることにより、異物の位置を正確に特定
した後に微小異物の付近に電子ビームを照射するので、
観察時間および異物の画像データ量を最小限にすること
ができる。

【００５８】本発明の異物分析装置は、試料が載置され
るステージと、前記試料表面に電子ビームを照射および
走査する電子銃と、前記電子銃により電子ビームが照射
された試料から発生した特性Ｘ線を検出する、少なくと
も２つのＸ線検出器とを有することにより、特に高精度
の移動機構を有する試料移動装置に依存することなく、
試料上に付着した異物の位置を検出し、かつ異物の中心
を電子ビームの照射位置に位置決めすることができる。
さらに、このように異物の中心位置が検出されたときに
は、異物の中心は電子ビームの照射位置に位置した状態
にあるため、異物の位置の検出をした後にそのまま組成
分析を行うことができ、異物の位置の検出および組成の
分析を一装置にて行うことができる。

【００５９】さらに、前記電子銃により電子ビームが照
射された試料から放出した二次電子を検出する二次電子
検出器を有することにより、微小異物の位置の検出およ
び組成だけでなく、大きさ、形状等の観察をも一装置に
て行うことができる。

【００６０】また、前記ステージを移動させる移動手段
をさらに有することにより、検査対象である試料の直径
が２００ｍｍから３００ｍｍといった大きなものであっ
ても、本異物分析装置にて分析することができる。この
場合、Ｘ線検出器から出力された出力信号により前記電
子銃および前記ステージのすくなくとも一方を制御する
制御システムをさらに有することにより、異物の位置検
出、正確な位置決め、組成分析からなる一連の異物同定
作業を全自動で行うことができ、本異物分析装置を使用
頻度が高い生産工程内でも使用可能とすることができ
る。

【００６１】そして、前記Ｘ線検出器が前記ステージの
表面に対する垂直軸に対して互いに等角度に配置される
ことにより、異物の中心位置を正しく検出するために出
力信号を補正変換する必要がなく、迅速かつ正確に異物
の中心位置を特定することができる。

【００６２】また、前記Ｘ線検出器の数は４つであり、
前記ステージの表面に対する垂直軸回りにそれぞれ９０
度間隔で配置されることにより、異物の中心位置が効率
よく正確に認識することができる。そのため、異物の正
確な中心位置に電子ビームを照射できるので、特性Ｘ線
の検出感度が向上し、より正確な組成分析を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異物分析装置の第１の実施形態の概略
構成図である。

【図２】図１に示した異物分析装置によって電子ビーム
を微小異物３１に照射したときの、電子ビーム照射位置
とＸ線検出器の出力信号の関係図である。

【図３】本発明の異物検査装置の第２の実施形態の概略
斜視図である。

【図４】本発明の異物検査装置の第２の実施形態の平面
図である。

【符号の説明】

１１ ＸＹステージ ２１ 半導体ウエハ ３１ 微小異物 ４１ 走査型電子銃 ４２ａ 第１のＸ線検出器 ４２ｂ 第２のＸ線検出器 ４２ｃ 第３のＸ線検出器 ４２ｄ 第４のＸ線検出器 ４３ 二次電子検出器

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを試料に連続的に照射および
   走査するステップと、 少なくとも２以上のＸ線検出器を用いて前記試料上に付
   着している異物から発生する特性Ｘ線を検出するステッ
   プと、 前記Ｘ線検出器から出力される少なくとも２以上の出力
   信号を相対評価するステップとからなる異物位置の検出
   方法。
2. 【請求項２】 電子ビームを試料に連続的に照射および
   走査するステップと、 少なくとも２以上のＸ線検出器を用いて前記試料上に付
   着している異物から発生する特性Ｘ線を検出するステッ
   プと、 前記Ｘ線検出器から出力される少なくとも２以上の出力
   信号を相対評価するステップと、 前記異物に電子ビームを照射して前記異物の組成を分析
   するステップとからなる異物分析方法。
3. 【請求項３】 前記異物に電子ビームを照射して前記異
   物の組成を分析するステップは、電子ビームを前記異物
   の中心に照射するステップと、 前記Ｘ線検出器を用いて前記異物から発生する特性Ｘ線
   を検出するステップと、 検出した前記特性Ｘ線により前記異物の組成を分析する
   ステップとからなる請求項２記載の異物分析方法。
4. 【請求項４】 前記異物に電子ビームを照射して前記異
   物の組成を分析するステップの後に、前記異物の周辺に
   電子ビームを走査して前記異物の電子顕微鏡像を得るス
   テップをさらに有する請求項２または３項記載の異物分
   析方法。
5. 【請求項５】 前記異物の周辺に電子ビームを走査して
   前記異物の電子顕微鏡像を得るステップは、電子ビーム
   を前記異物付近に連続的に照射するステップと、 二次電子検出器を用いて異物から放出する二次電子を検
   出するステップと、 検出した前記二次電子により前記異物の電子顕微鏡像を
   得るステップとからなる請求項４記載の異物分析方法。
6. 【請求項６】 試料が載置されるステージと、 前記試料表面に電子ビームを照射および走査する電子銃
   と、 前記電子銃により電子ビームが照射された試料から発生
   した特性Ｘ線を検出する、少なくとも２つのＸ線検出器
   とを有する異物分析装置。
7. 【請求項７】 前記電子銃により電子ビームが照射され
   た試料から放出した二次電子を検出する二次電子検出器
   をさらに有する請求項６記載の異物分析装置。
8. 【請求項８】 前記ステージを移動させる移動手段をさ
   らに有する請求項６または７記載の異物分析装置。
9. 【請求項９】 前記Ｘ線検出器から出力された出力信号
   により前記電子銃および前記ステージのすくなくとも一
   方を制御する制御システムをさらに有する請求項８記載
   の異物分析装置。
10. 【請求項１０】 前記Ｘ線検出器が前記ステージの表面
    に対する垂直軸に対して互いに等角度に配置されてなる
    請求項６から９のいずれか１項記載の異物分析装置。
11. 【請求項１１】 前記Ｘ線検出器の数は４つであり、前
    記ステージの表面に対する垂直軸回りにそれぞれ９０度
    間隔で配置されてなる請求項６から１０のいずれか１項
    記載の異物分析装置。