JP2002181725A - 微小異物解析方法、分析装置、半導体装置の製造方法および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異物検査装置と分析装置とを用いて試料表面
の微小異物を解析する際に、微小異物の位置を、受光装
置に損傷を与えずに、能率よく高精度であらためて分析
装置上で検出する方法および装置を提供する。 【解決手段】 その微小異物の試料表面における位置を
分析装置１０上であらためて検出する分析装置での位置
検出工程を備え、この位置検出工程は、異物検査装置３
０で求められた微小異物の大きさ情報または散乱光強度
情報を用いて、受光装置における信号強度を予測して、
ビーム光２３の強度と受光装置５のゲインとの組み合わ
せを選定する組合せ選定工程を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば半導体装
置を形成するシリコンウエハや、液晶表示装置を形成す
る透明基板などの平面状試料の表面に存在する微小異物
について解析する微小異物解析方法、そこで用いられる
分析装置およびそれらを用いた半導体装置および液晶表
示装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】１６ＭビットＤＲＡＭ(Dynamic Random
Access Memory)などに代表される超高集積ＬＳＩ等の半
導体装置の製造における歩留りは、ウェハに付着した異
物に起因する不良要因によって決まるといわれている。
これは、形成されるパターンが微細化されるにつれて、
従来では問題とされなかった微小サイズの異物が汚染源
として働くようになってきたためである。一般に、問題
となる微小異物の大きさは、製造しようとする超高集積
ＬＳＩ等の半導体装置が有する最小配線幅の数分の一と
いわれている。このため、最小配線幅０．５μｍの１６
ＭビットＤＲＡＭにおいては、直径０．１μｍレベル以
上の微小異物が問題となる。このような微小異物は、汚
染物質となり、回路パターンの断線や短絡を引き起こす
原因となり、不良品の発生や信頼性の低下に直接結びつ
く。このため、微小異物の付着状態などの実態を定量的
に精度よく計測・分析して把握し、これを管理すること
が、歩留り向上のキーポイントとなっている。

【０００３】このような分析や計測を行う手段として、
従来より、シリコンウェハなどの平面状試料の表面に存
在する微小異物の存在位置を検出することができる異物
検査装置が用いられている。従来の異物検査装置として
は、日立電子エンジニアリング（株）製、装置名ＩＳ-
２０００およびＬＳ-６０００、米国のTencor社製の装
置名サーフスキャン６２００、ならびにEstek社製の装
置名ＷＩＳ-９０００などがある。上記のいずれの装置
も光散乱現象を応用した測定原理に基いている。異物検
査装置の測定原理やそれを実現するための装置構成につ
いては、たとえば文献「高性能半導体プロセス用分析・
評価技術」ｐ１１１-１２９、（（株）リアライズ社、
半導体基盤技術研究会編）に詳細に説明されている。

【０００４】図９は、異物検査装置ＬＳ-６０００を用
いて、径６インチのシリコンウェハ上に存在する０．１
μｍ以上の微小異物について実際に計測した結果を表わ
すＣＲＴの表示画面を示す図である。この表示画面で
は、微小異物のおおよその位置および大きさごとの個
数、その粒度分布図しか示されていない。図９中に示さ
れる円は、径６インチのシリコンウェハの外周を表わ
し、その中に存在する点が微小異物の存在する位置を示
している。なお、ここに記載するパーティクルまたは微
小異物とは、ウェハに対して、凸部、凹部、付着粒子、
欠陥など何らかの異なる部分を意味し、このためビーム
光に対して散乱を生じる部分である。しかし、図９から
分るように、従来の異物検査装置から得られる情報は、
シリコンウェハなどの試料表面に存在する微小異物の大
きさおよび試料表面における存在位置のみであるため、
その微小異物が何であるかなどの組成等の同定をするこ
とはできない。このため、個々の微小異物について適当
な分析装置を用いることにより、直接観察したり、また
は組成分析したりすることにより、その実体（内容）の
特定が必要となる。

【０００５】異物検査装置によって検出された試料表面
上の微小異物の同定方法として、たとえば次に示す方法
が提案されている（特開平07-325041号公報、特開平08-
029354号公報）。まず、あらかじめ座標が定義された異
物検査装置により検出された微小異物の試料上の位置
を、分析装置のもつ座標系に高精度にリンクさせる。こ
の高精度のリンクには、イメージインテンシファイア(I
mage Intensifier)を搭載したＣＣＤ(Charge Coupled D
evice)カメラをキーデバイスとする光散乱現象利用シス
テムが用いられる。次いで、特定された微小異物につい
て分析装置の機能を用いて、分析、検査および評価を行
う、という方法である。上記のイメージインテンシファ
イアは、人間の目に見えないような微弱な光学像を数万
倍に増強して十分に目に見える像を形成するための装置
であり、暗視装置や様々な微弱光の２次元計測に用いら
れる。イメージインテンシファイアを搭載したＣＣＤカ
メラについては、たとえば、特開平5-187914号公報に開
示されている。

【０００６】図面を参照しながら、従来の分析装置によ
る微小異物の位置決め方法、分析方法について次に説明
する。図１０は従来の微小異物の分析方法の基本構成を
示す図である。図１０において、Ａｒレーザ発振器１０
４から出射された検出用ビーム光１０５は、平面状のシ
リコンウェハ表面に照射され、そこに存在する異物１０
７によって散乱される。この検出用ビーム光１０５に対
しては、偏光板１１２により偏光をかけることもでき
る。検出用ビーム光が照射された試料１０２の表面の部
分、すなわちスポット部１１３は、暗視野部に備えられ
た顕微鏡１１１によって観察される。顕微鏡１１１と分
析装置１０３のもつ視野中心は、ほぼ一致するように配
置されている。顕微鏡１１１には、イメージインテンシ
ファイアを搭載したＣＣＤカメラ１０９が取り付けら
れ、ＣＲＴ１１０により観察位置の画像が出力される。
試料であるシリコンウェハ１０２は、ｘ-ｙアクチュエ
ータ１の上に載せられている。分析装置１０３による分
析結果である出力データは表示器１２２に表示される。

【０００７】次に、この従来の分析装置を用いて平面状
のシリコンウェハである試料１０２の表面に存在する異
物１０７を検査する際の分析手順について説明する。

【０００８】従来のパーティクル検出装置（異物検査装
置）や分析装置に採用されるステージ座標の定義方法お
よびそれぞれの座標のリンク精度については、上記した
特開平07-325041号公報、特開平08-029354号公報に開示
されている。これら公報に開示されているほとんどの装
置において採用されている座標系はｘ-ｙ座標系であ
る。測定される試料であるウェハに対して、各装置のも
つ座標系および原点位置の決め方は次の（１）および
（２）の複数の方法がある。（１）ウェハがもつオリフ
ラのフラット線方向をｘ軸（またはｙ軸）方向とし、ウ
ェハ面内でのその法線方向をｙ軸（またはｘ軸）方向と
する。また、ウェハの最外周とｙ軸との交点を（O,y)と
し、ｘ軸との交点を(x,O)として定義する。（２）ウェ
ハがもつオリフラのフラット線方向をｘ軸（またはｙ
軸）方向とし、ウェハ面内でのその法線方向をｙ軸（ま
たはｘ軸）方向とする。また、ウェハの最外周を３点以
上測定して、これを円または楕円の方程式に当てはめる
ことにより、ウェハの中心位置を(O,O)として定義す
る。

【０００９】上記のような方法で定義された座標系をも
とにして、パーティクル検出装置での試料表面における
座標と分析装置での試料表面における座標とがリンクさ
れる。しかしながら、これらの座標リンクは、精度にお
いて、数１００μｍのずれを有している。このため、上
記座標リンクを行った上で、この誤差を補正するため
に、分析装置上であらためて微小異物の試料表面におけ
る位置を検出する次に示す方法を付加することが提案さ
れた（特開平07-325041号公報）。

【００１０】まず、試料（シリコンウェハ）１０２を分
析装置のｘ-ｙアクチュエータ１０１の上にセッティン
グする。次に、ｘ-ｙアクチュエータ１０１を駆動する
ことにより、異物検出用ビーム光５が照射される位置で
あるスポット部１１３に、あらかじめパーティクル検出
装置を用いて大まかに座標観測をしておいた異物１０７
があるとおもわれるシリコンウェハ１０２の表面の位置
を移動させる。次に、ｘ-ｙアクチュエータ１０１をｘ-
ｙ方向に操作しながら、シリコンウェハ１０２の表面を
暗視野部から観察する。光路上に異物１０７があれば、
ｘ-ｙアクチュエータ１０１の座標(x₁,y₁)において散乱
光１０８が観察される（図１１参照）。このとき、光路
上に異物１０７が無ければ、異物検出用ビーム光１０５
は、シリコンウェハ１０２の表面において正反射される
ため、暗視野部からの反射ビーム光１０６を観察するこ
とはできない。この現象についてさらに詳しく説明す
る。

【００１１】図１２は、検出用ビーム光１０５をシリコ
ンウェハ１０２の表面に照射したときのビーム光照射位
置と、そこに存在する異物１０７の示す散乱光１０８を
顕微鏡１１１を用いて暗視野観察する際の模式図であ
る。図１２に示す観測系は、暗視野部に設置した顕微鏡
１１１の観察視野範囲Ａが、シリコンウェハ１０２の上
に照射される検出用ビーム光１０５のもつシリコンウェ
ハ１０２上のスポット径１１３を覆う形で記してある。
図１２から、スポット径１１３の内部にある異物１０７
の存在位置は、シリコンウェハ１０２上において散乱光
１０８の発生があるため、顕微鏡１１１による散乱光１
０８の観察によって特定することができる。一方、同じ
スポット径１１３の内部でも、異物１０７の存在しない
部分では、検出用ビーム光１０５は完全に正反射するた
め、暗視野部に設置した顕微鏡１１１では何も観察する
ことができない。これらのことから、異物より格段に大
きいスポット径１１３をもつ検出用ビーム光１０５を用
いても、暗視野部に設置した顕微鏡１１１から異物１０
７による散乱光１０８を観察することができる。この結
果、スポット径１１３内にある位置の検出を容易に行う
ことができる。なお、検出用ビーム光１０５のシリコン
ウェハ１０２上のスポット径１１３が観察視野範囲Ａよ
り大きくても、異物の位置は顕微鏡による散乱光１０８
の観察により特定することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
分析装置に用いられているイメージインテンシファイア
を搭載したＣＣＤカメラは、微弱な光学像を数万倍に増
強するため、光学像を得るためのカメラのダイナミック
レンジが狭い。すなわち、カメラの入射光に対する増幅
率が一定の条件下で、光学像を観察することができる明
るさの範囲が狭い。このため、その範囲より入射光が強
い場合には、ＣＣＤカメラの蛍光面の焼き付き等によっ
て損傷の問題が発生する。逆に入射光が上記範囲より弱
い場合には、光学像が得られないという問題がある。こ
のため、人力またはコンピュータ制御により、時間をか
けて徐々にカメラゲイン、すなわちカメラに入射する光
に対しての増幅率を上げるか、またはレーザ光の強度を
徐々に上げることにより、最適なカメラゲインとレーザ
光強度とを設定する。この後、この最適なカメラゲイン
とレーザ光強度の下で、対象とする光学象の観察が実施
される。図１３に、レーザ光強度とカメラゲインとの調
整工程を含む従来の分析装置においてあらためて行う異
物解析方法における位置決めの手順を示す。

【００１３】このレーザ光強度とカメラゲインとの調整
工程では、かなり長い調整時間を必要とし、また気付か
ないうちに過大な入射光がカメラに入射され、カメラ寿
命をいちじるしく短縮するという問題があった。過大な
入射光によるカメラ寿命の短縮を防止するためには、過
大な入射光をプロテクトする機能が付加され、過大な入
射光の入射時に即座にカメラゲインを０にする機能を付
加すればよい。しかし、このような機能の付加により、
本来の目的である微小異物の観察が妨げられるという問
題を生じる。また、最適なレーザ光強度と最適なカメラ
ゲインとの組み合わせによって観察可能な光学像を得る
ためは、対象とする異物ごとに時間をかけた調整が必要
となる。

【００１４】また、イメージインテンシファイアは、微
弱な光の下で使われることを想定しており、それよりも
強い光の下ではハロー現象が問題になることが知られて
いる。イメージインテンシファイアの構成、ハロー現象
およびイメージインテンシファイアを搭載したＣＣＤカ
メラの特性については、多くの開示がなされている（た
とえば、特開平2-33840号公報、特開平06-295690号公
報）。光電面で光電変換されたスポット光の光電子は、
加速され、高加速電界により光電面からの光電子を数千
倍の２次電子に増幅する機器であるマイクロチャンネル
プレート（ＭＣＰ）によって増倍される。増倍された電
子は、加速電界により加速され、蛍光面を叩き蛍光を発
生させる。このとき、蛍光面上に蒸着されたアルミメタ
ルバック表面で電子が散乱される。その一部はＭＣＰに
向かうが、加速電界で押し戻されて蛍光面に再入射し、
蛍光を生じる。蛍光面での反射電子量は、入射電子より
２桁低い値であるが、強烈なスポット光のような場合に
は相対的に反射電子量が増え、ハロー現象を引き起こ
す。このため、蛍光面で散乱された電子によって、スポ
ット光を中心とした光が入射していない場所が、光るこ
とになる。このため、ハロー現象が強くなると、本来は
光が入射していない場所からの光が目立つため、画質を
いちじるしく劣化させてしまうという問題がある。

【００１５】本発明は、上記特開平07-325041号公報に
提案された方法等において、微小異物の試料表面におけ
る位置を分析装置上であらためて検出する際に必要とさ
れる光学系の調整に時間がかかるという問題点を解消す
るためになされた。

【００１６】本発明の目的は、異物検査装置と分析装置
とを用いて試料表面の微小異物を解析する際に、試料表
面における微小異物の位置を、受光装置に損傷を与えず
に、能率よく分析装置上であらためて高精度で検出する
微小異物解析方法および分析装置を提供することにあ
る。

【００１７】また、本発明のその他の目的は、半導体装
置または液晶表示装置の製造工程において、上記の微小
異物解析方法および分析装置を適用することにより上記
半導体装置等の製造歩留りや品質を向上させる半導体装
置の製造方法および液晶表示装置の製造方法を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の微小異物解析方
法は、異物検査装置において試料表面に存在する微小異
物のその試料表面における位置と大きさとを、微小異物
からの散乱光を測定することによって求め、次いで、試
料を、ビーム光出射装置と受光装置とを有する分析装置
の座標ステージに移し、異物検査装置で求められた位置
を分析装置の座標ステージの座標にリンクさせ、その分
析装置において試料表面における微小異物を解析する解
析方法である。この解析方法は、リンクされた位置を含
む試料の部分領域にビーム光出射装置からのビーム光を
スポット照射し、微小異物によるビーム光の散乱光を暗
視野部において受光装置で受光する際の信号強度を、異
物検査装置で求められた微小異物の大きさ情報および散
乱光強度情報のうちの少なくとも一方を用いて予測し
て、ビーム光の強度と受光装置のゲインとの組み合わせ
を選定する組合せ選定工程と、その組合せ選定工程で選
定されたビーム光強度と受光装置のゲインとの組合せに
おいて、ビーム光の散乱光を受光し、その微小異物の試
料表面における位置を検出する位置検出工程とを備える
（請求項１）。

【００１９】異物検査装置から分析装置への座標リンク
は比較的大きな誤差を含むので、分析装置で試料表面に
おける位置をあらためて高精度で測定することが必須で
ある。このあらためて行う位置測定に際して多くの時間
を費やしていたビーム光強度と受光装置のゲイン（感
度）との調整を、自動的に能率よく行うことができる。
すなわち、異物検査装置で測定した微小異物の大きさ情
報等を用いて信号強度を予測し、組合せ選定工程におい
てビーム光の強度（ビーム光出射装置の出力）と受光装
置のゲインとを選定することにより、容易に調整するこ
とができる。このため、受光装置の寿命を短縮すること
なく、上記座標リンクにおける誤差を能率よく解消し、
微小異物の正確な位置を高精度で決めることができる。
この結果、正確な位置に基いて、次に行う分析におい
て、たとえば微小異物の局所分析等さらに踏み込んだ高
度な分析を行うことが可能となる。

【００２０】上記本発明の微小異物解析方法では、組合
せ選定工程において、受光装置における信号強度が微小
異物を認識するのに十分大きく、かつその信号強度を生
じるために受光装置が損傷を受けないように、ビーム光
強度と受光装置のゲインとの組合せを選定することが望
ましい（請求項２）。

【００２１】上記の組合せの選定を行うことにより、受
光装置に損傷等を生じることなく微小異物の試料表面に
おける正確な位置をあらためて高精度で知ることが可能
となる。このため、受光装置の寿命を長くでき、正確な
位置に基いて微小異物の組成分析または内容分析などさ
らに突っ込んだ局所分析を能率よく行うことが可能にな
る。

【００２２】上記本発明の微小異物解析方法は、組合せ
選定工程では、異物検査装置で求められた標準試料サン
プルについての微小異物の大きさおよび散乱光強度のう
ちの少なくとも一方と、分析装置におけるビーム光強度
と、受光装置のゲインと、受光装置において受光した標
準試料サンプルの微小異物についての散乱光の信号強度
とのあらかじめ導出された関係、すなわち、標準試料サ
ンプルの微小異物の大きさまたは散乱光強度に対するビ
ーム光強度と受光装置のゲインとの組合せにおける散乱
光の信号強度の相対的関係に基いて、試料の微小異物の
異物検査装置での微小異物の大きさおよび散乱光強度の
うちの少なくとも一方から、受光装置での散乱光の信号
強度を予測し、その信号強度が所定の範囲内に入るよう
に、ビーム光強度と受光装置のゲインとの組合せを選定
することが望ましい（請求項３）。

【００２３】ビーム光を照射された微小異物から散乱さ
れる散乱光強度等は、あらかじめ標準粒子を散布した基
板を用いて、標準粒子径または異物検査装置での散乱光
強度と、ビーム光強度と、分析装置での散乱光強度との
間に実験式を求めることが可能である。このため、異物
検査装置によってあらかじめ検出された微小異物の大き
さまたは散乱光強度に基いて、あらためて分析装置で位
置を検出する際の散乱光の強度予測を行うことができ
る。この強度予測において、（ａ）受光装置が損傷しな
いこと、および（ｂ）微小異物を明確に識別できるこ
と、の２条件を満たす照射光のビーム強度と受光装置の
ゲインとの組合せ条件を設定することができる。この結
果、上記微小異物の大きさまたは検査装置の散乱光強度
に基いて、上記の実験式を用いて、最適組合せを選定す
ることができる。

【００２４】上記本発明の微小異物解析方法では、受光
装置を、たとえばイメージインテンシファイアを搭載し
たＣＣＤカメラとし、組合せ選定工程において選定され
る受光装置のゲインを、ＣＣＤカメラにおけるゲインと
することができる（請求項４）。

【００２５】イメージインテンシファイアを搭載したＣ
ＣＤカメラは、光の強度を１万倍以上にする高感度受光
装置であるが、ダイナミックレンジが狭く、このために
損傷が生じ易い。したがって、上記構成を用いることに
より、狭いダイナミックレンジに適合するビーム光の強
度とカメラゲインとの組み合わせを選定して、カメラ寿
命を短縮させることなく、能率よく高精度の位置検出を
分光装置であらためて行うことができる。

【００２６】上記本発明の微小異物解析方法では、試料
を異物検査装置から分析装置の座標ステージ上に移す作
業がたとえば試料移送装置によって自動的に行われる試
料自動移送工程を備えることが望ましい（請求項５）。

【００２７】上記試料移送装置を用いて自動的に試料を
移送することにより、分析装置の座標ステージ上の同じ
位置に再現性よく試料を移すことができ、座標リンクに
おける誤差を少なくすることが可能となる。また、移送
に伴う人的な汚染をなくすことができ、試料の清浄度の
確保にとって有利となる。

【００２８】上記本発明の微小異物解析方法では、分析
装置での位置検出工程の後、分析装置の分析機能を用い
て微小異物の内容を分析する分析工程を備えることが望
ましい（請求項６）。

【００２９】上記の構成の後、まず微小異物の位置を正
確に把握することができ、分布している微小異物の特定
を座標によって行うことが可能となる。このため、微小
異物の正確な位置に基いて、たとえばＥＰＭＡ(Electro
n Probe Micro-Analyser)等における電子ビーム照射を
その微小異物に対して行うことが可能となる。この結
果、正確な分析を行うことができ、かつ分析結果を誤っ
た微小異物に対応させることがなくなる。

【００３０】上記本発明の微小異物解析方法では、位置
検出工程において検出された微小異物の試料表面におけ
る位置を、その分析装置に備える記憶部に登録する異物
位置登録工程を備えることが望ましい（請求項７）。

【００３１】この構成により、ＥＰＭＡ等の分析の際に
実際に微小異物の部分の測定対象位置に正確に電子ビー
ムを照射することができる。その結果、たとえば微小異
物について、より踏み込んだ各部分の組成を求めたり、
またより正確な分析を行うことが可能になる。

【００３２】上記本発明の微小異物解析方法では、試料
をたとえば半導体装置用の半導体基板とし、微小異物を
その半導体基板上の異物とすることができる（請求項
８）。

【００３３】この構成により、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、各
種不揮発メモリ等の半導体装置に用いられる半導体基板
（半導体基板だけでなく半導体装置を製造中の半導体基
板を含む）の上の異物を、受光装置の寿命を短縮するこ
となく能率よく高精度で解析することができる。ＤＲＡ
Ｍ、ＳＲＡＭ、各種不揮発メモリ等の半導体装置は、た
とえば、携帯電話器、携帯端末装置、パソコン、テレビ
等の表示装置に用いられる。

【００３４】上記本発明の微小異物解析方法では、試料
をたとえば液晶表示装置用の透明基板とし、微小異物を
その透明基板上の異物とすることができる（請求項
９）。

【００３５】この構成により液晶表示装置用の透明基板
（透明基板だけでなく、液晶表示装置の回路等を半導体
膜上に製造中の透明基板を含む）の上の異物を、受光装
置を損なうことなく能率よく高精度で解析することがで
きる。なお、上記の透明基板は絶縁性基板であることが
望ましい。たとえば、液晶表示装置がアクティブマトリ
ックス方式の液晶表示の場合には、この透明基板の上に
薄膜トランジスタ（TFT:Thin Film Transistor）を形成
する。ＴＦＴの形成にあたっては、透明基板の上にアモ
ルファスシリコン膜を成膜しトランジスタを形成する。
アモルファスシリコンを結晶化して電荷担体の移動度を
向上させるために多結晶体シリコン膜とする場合もあ
る。このＴＦＴの製造過程において、本発明の微小異物
解析方法を有効に適用することができる。この液晶表示
装置は、たとえば、携帯電話器、携帯端末装置、パソコ
ン、テレビ等の表示装置に用いられる。

【００３６】上記本発明の微小異物解析方法では、分析
装置が、たとえば原子間力顕微鏡、走査型磁気力顕微
鏡、走査型プローブ顕微鏡、金属顕微鏡、レーザ顕微
鏡、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscop
e)、電子プローブマイクロアナリシス装置(Electron Pr
obe Micro-Analyser)、Ｘ線電子分光装置(X-ray Photoe
lectron Spectrometer)、紫外線電子分光装置(Ultravio
let Photoelectron Spectroscope)、二次イオン質量分
析装置(Secondary Ion Mass Spectrometer)、飛行時間
型質量分析装置( Time of Flight-SIMS)、走査型オージ
ェ電子分光装置(Scanning Auger Electron Spectromete
r)、高速反射電子線回折装置(Reflection High Energy
Electron Diffraction)、電子エネルギー損失分光装置
(Electron Energy-Loss Spectrometer)、集束イオンビ
ーム装置(Focused Ion Beam Instruments)、粒子線励起
Ｘ線分光装置(Particle Induced X-ray Emission)、顕
微フーリエ変換赤外分光装置、顕微ラマン分光装置、フ
ォトルミネッセンス装置（Photoluminescence Spectrom
eter)よりなる群から選ばれた少なくとも１つであるこ
とが望ましい（請求項１０）。

【００３７】上記の構成により、微小異物について半導
体装置や液晶表示装置の製造現場等で行うことが可能
な、組成解析、結晶構造解析、界面状態解析等のほとん
どすべての分析方法を用いて、微小異物について正確な
位置情報を能率よく得ることができる。この結果、分析
装置の能力を十分発揮して分析することが可能となる。

【００３８】上記本発明の微小異物解析方法では、微小
異物の解析において、異物検査装置での検査から分析装
置における分析完了までをコンピュータ制御によって行
うことが望ましい（請求項１１）。

【００３９】この構成により、分析装置におけるゲイン
調整が自動化され、多数の微小異物を連続して解析する
ことにより高能率化を実現することができる。また、最
適ビーム光強度とカメラゲインとの組合せが自動的に実
現されるので、人手によって上記組合せを行う場合、過
誤により、過大の光量によってＣＣＤカメラ等の受光装
置が損傷を受ける事態を避けることができる。

【００４０】本発明の半導体装置の製造方法は、洗浄工
程、成膜工程、露光工程、エッチング工程、イオン注入
工程、拡散工程および熱処理工程を含む半導体装置の製
造方法であって、工程の少なくとも１つの工程は検査工
程を含み、その検査工程における微小異物の検査におい
て、上記の微小異物解析方法のいずれかが用いられるこ
とが望ましい（請求項１２）。

【００４１】この構成により、半導体装置の検査工程に
おいて微小異物を能率よく高精度で解析することができ
るので、高生産性をもって歩留りよく半導体装置を製造
することができる。

【００４２】本発明の液晶表示装置の製造方法は、透明
基板の上に少なくとも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およ
び画素電極が設けられた液晶表示装置用薄膜トランジス
タ基板と、対向基板とを一定間隔を保持して結合し、そ
の一定間隔の隙間に液晶材料を注入する工程を含む液晶
表示装置の製造方法であって、液晶表示装置用ＴＦＴ基
板およびその基板に対向する対向基板のいずれか一方の
製造工程の中の少なくとも１つの工程は検査工程を含
み、その検査工程での微小異物の検査において、上記の
微小異物解析方法のいずれかが用いられることが望まし
い（請求項１３）。

【００４３】この構成により、液晶表示装置の検査工程
において微小異物を能率よく高精度で解析することがで
きるので、高生産性をもって歩留りよく液晶表示装置を
製造することができる。なお、上記の透明基板は絶縁性
基板であることが望ましい。

【００４４】本発明の分析装置は、異物検査装置で求め
られた微小異物の試料表面における位置を座標ステージ
の座標にリンクさせる座標リンク部と、その座標を含む
試料表面の部分領域にビーム光をスポット照射し、微小
異物によるビーム光の散乱光を暗視野部において受光す
る受光装置を含む光学系と、光学系において受光された
散乱光の情報に基いて微小異物の試料表面における位置
を特定する位置特定部と、その微小異物の内容を分析す
る分析機能を有する分析装置部と、異物検査装置で求め
られた微小異物の大きさ情報およびその異物検査装置で
測定された散乱光強度のうちの少なくとも一方を用い
て、光学系においてその微小異物による散乱光を検出す
るためのビーム光の強度と受光装置のゲインとの組み合
わせ条件を選定する光強度-ゲイン条件選定部とを備え
る（請求項１４）。

【００４５】上記の光強度-ゲイン条件選定部を備えた
分析装置を用いることにより、受光装置を過大な散乱光
で損傷することなく、能率よく分析装置での試料表面に
おける微小異物の位置をあらためて高精度で検出するこ
とができる。

【００４６】本発明の分析装置では、異物検査装置で求
められた標準試料サンプルについての微小異物の大きさ
および散乱光強度のうちの少なくとも一方と、光学系に
おけるビーム光強度と、受光装置のゲインと、受光装置
において受光した標準試料サンプルの微小異物について
の散乱光の信号強度とのあらかじめ導出された関係、す
なわち、標準試料サンプルの微小異物の大きさまたは散
乱光強度に対するビーム光強度と受光装置のゲインとの
組合せにおける散乱光の信号強度の相対的関係であっ
て、測定対象の試料表面の微小異物の大きさおよび散乱
光強度のうちの少なくとも一方を異物検査装置で測定
し、その測定値に基いて受光装置における微小異物によ
る散乱光の信号強度が、受光装置において微小異物を認
識するのに十分大きく、その信号強度を生じるために受
光装置が損傷を受けない程度に小さいように、光強度-
ゲイン条件選定部によってビーム光強度と受光装置のゲ
インとの組合せを選択するのに用いられる関係、を記憶
する記憶部を備えることが望ましい（請求項１５）。

【００４７】微小異物から散乱される散乱光強度等は、
あらかじめ標準粒子を散布した基板を用いて、ビーム光
強度と、受光装置のゲインとを振って実験的に求めるこ
とができる。また、この実験的に求めた関係は、ミー理
論やレイリー理論を用いて信頼性を検証することができ
る。このため、異物検査装置によってあらかじめ検出さ
れた微小異物の大きさまたはそこで測定された散乱光強
度に基いて、分析装置であらためて位置を検出する際の
散乱光の強度予測をシミュレートすることができる。こ
の強度予測において、（ａ）受光装置が損傷しないこ
と、および（ｂ）微小異物を明確に識別できること、の
２条件を満たす照射光のビーム強度と受光装置のゲイン
とを設定することができる。この結果、上記微小異物の
大きさに基いて演算装置において演算するのみで、最適
な組合せを選定することができる。

【００４８】本発明の分析装置では、異物検査装置で求
められた微小異物の試料表面における位置情報と、微小
異物の大きさ情報および微小異物の散乱光強度情報のう
ちの少なくとも一方とを受信する異物検査結果受信手段
を備えることが望ましい（請求項１６）。

【００４９】この構成により、異物検査装置によって求
めた微小異物の試料表面における位置を分析装置の座標
ステージにスムースにリンクすることができる。また、
異物検査装置によって測定された微小異物の大きさまた
は異物検査装置で測定された散乱光強度に基いて、分析
装置であらためて行う位置測定における散乱光強度の予
測をスムースに行うことができる。この結果、微小異物
の試料表面における位置検出を分析装置においてあらた
めて行う際に、受光装置を過大な散乱光で損傷させずま
た良好な位置測定ができる範囲内の最適なビーム光強度
と受光装置のゲインとの組合せを選定することができ
る。

【００５０】本発明の分析装置では、受光装置が、イメ
ージインテンシファイアを搭載したＣＣＤカメラである
（請求項１７）。

【００５１】イメージインテンシファイアを搭載したＣ
ＣＤカメラは、光の強度を１千倍以上にする高感度受光
装置であるが、ダイナミックレンジが狭く、このために
損傷が生じ易い。したがって、上記構成を用いることに
より、狭いダイナミックレンジに適合するビーム光の強
度とカメラゲインとの組み合わせを選定して、カメラ寿
命を短縮させることなく、高感度で能率よく位置検出を
分光装置で行うことができる。

【００５２】本発明の分析装置では、光強度-ゲイン条
件選定部によって選定された条件を用いて検出された微
小異物の試料表面における位置を登録する異物位置登録
手段を備えることが望ましい（請求項１８）。

【００５３】この構成により、分析装置は微小異物の正
確な位置を知り、その正確な位置をもとにして各種の分
析を高精度で行うことが可能となる。

【００５４】本発明の分析装置では、試料を異物検査装
置から分析装置の座標ステージ上に移送する試料自動移
送手段を備えている（請求項１９）。

【００５５】この構成により、試料を異物検査装置から
分析装置に自動的に正確な位置に再現性よく移送するこ
とができ、座標リンクの精度を高めることができる。

【００５６】本発明の分析装置では、分析装置部が、原
子間力顕微鏡、走査型磁気力顕微鏡、走査型プローブ顕
微鏡、金属顕微鏡、レーザ顕微鏡、走査型電子顕微鏡(S
canning Electron Microscope)、電子プローブマイクロ
アナリシス装置(Electron Probe Micro-Analyser)、Ｘ
線電子分光装置(X-ray Photoelectron Spectrometer)、
紫外線電子分光装置(Ultraviolet Photoelectron Spect
roscope)、二次イオン質量分析装置(Secondary Ion Mas
s Spectrometer)、飛行時間型質量分析装置( Time of F
light-SIMS)、走査型オージェ電子分光装置(Scanning A
uger ElectronSpectrometer)、高速反射電子線回折装置
(Reflection High Energy Diffraction)、電子エネルギ
ー損失分光装置(Electron Energy-Loss Spectromete
r)、集束イオンビーム装置(Focused Ion Beam Instrume
nts)、粒子線励起Ｘ線分光装置(Particle Induced X-ra
y Emission)、顕微フーリエ変換赤外分光装置、顕微ラ
マン、フォトルミネッセンス装置（Photoluminescence
Spectrometer)よりなる群から選ばれた少なくとも１つ
であることが望ましい（請求項２０）。

【００５７】上記の構成により、微小異物について半導
体装置や液晶表示装置の製造現場等で行うことができ
る、組成解析、結晶構造解析、表面状態解析等のほとん
どすべての分析方法を用いて、微小異物について正確な
位置情報を能率よく得ることができる。このため、分析
装置の能力を十分発揮して分析することが可能となる。

【００５８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。

【００５９】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における異物解析装置３０と分析装置１０の概略
構成図である。図１には、分析装置における分析機能と
して原子間力顕微鏡（以下、ＡＦＭ：Atomic Force Mic
roscopy）を構成する圧電素子７とカンチレバー８とが
示されているが、分析機能はＡＦＭに限られず上記した
各種の分析機能を有することができる。分析装置１０に
おいて試料表面に存在する微小異物の位置をあらためて
検出するために、互いに協働して位置合わせを行う座標
系と光学系とが設けられている。座標ステージ１の上に
サンプルホルダー２が設けられ、そのサンプルホルダー
２にサンプル３１が装着される。異物検査装置３０から
分析装置のサンプルホルダー２にウェハ３１を移動させ
る手段は、異物検査装置と分析装置とが別構成になって
いる場合には、人力による。しかし、異物検査装置３０
と分析装置とが連結され、一体化されている場合には、
自動搬送装置によって異物検査装置３０から分析装置の
サンプルホルダー２に自動搬送するほうが人的汚染等の
問題をなくし、また、再現性よく移動することができ
る。このサンプル表面における微小異物の位置を検出す
るために、微小異物に照射するビーム光の光源であるレ
ーザ発振装置４、そのレーザ光をサンプル表面に集光す
る集光レンズ等の光学系１１、光強度測定器１４、微小
異物に散乱された光を受光するイメージインテンシファ
イアを搭載したＣＣＤカメラ５などが配置されている。
微小異物からの散乱光は、対物レンズ１３や接眼レンズ
１４等の光学系を経て、ＣＣＤカメラ５によって受光さ
れ、ＣＲＴ１５等に表示される。分析装置制御部６は、
異物検査装置３０で測定された微小異物の試料表面にお
ける位置情報、大きさ情報、これらの情報を得るために
採取された散乱光に関する情報を受け入れ、記憶する。
また、分析装置制御部６では、あらかじめ標準粒子サン
プルについて得られた異物検査装置３０で求められた微
小異物の大きさまたは散乱光強度と、その標準粒子サン
プルの検出におけるレーザ発振装置の出力と、ＣＣＤカ
メラのゲインと、ＣＣＤカメラからの信号出力と、の関
係をあらわすキャリブレーションデータを蓄積する記憶
部を有している。この分析装置制御部は、さらにこのキ
ャリブレーションデータに基いて、異物検査装置３０の
情報をフロッピー３２等に格納した試料の微小異物の大
きさ情報等を用いて、レーザ光発振装置の出力とＣＣＤ
カメラのゲインインとの組合せを適切にするための組合
せ選定部を備えている。

【００６０】異物検査装置３０としては、日立電子エン
ジニアリング（株）製の装置名ＩＳ-２０００、ＬＳ-６
０００または米国のＴｅｎｃｏｒ社製の装置名サーフス
キャン６２００、Ｅｓｔｅｋ社製の装置名ＷＩＳ-９０
００等を用いることができる。また、イメージインテン
シファイアを搭載したＣＣＤカメラ５は、浜松ホトニク
ス（株）製のＩＣＣＤ３００/ＤＦＳ２であり、レーザ
発振装置は最大出力１００ｍＷ、波長４８８ｎｍのＡｒ
レーザである。

【００６１】分析装置として例示したＡＦＭ装置１０は
大型ステージ付きのＡＦＭ装置であり、異物検査装置３
０で測定した微小異物の試料表面における座標を粗くリ
ンクさせるためのソフトと、上述の座標をあらためて高
精度に検出するための上述の部分を備えている。異物検
査装置で検出した微小異物について、ＡＦＭ装置では、
次の手順によりあらためて高精度の位置検出を行う。
１）異物検査装置によって検出、測定された微小異物の
座標情報および微小異物の径または微小異物からの散乱
光強度情報を、フロッピー（登録商標）等の媒体を用い
るなどしてＡＦＭ装置に入力する。

【００６２】また、フロッピー等の媒体を用いずに、異
物検査装置によって求めた微小異物の試料表面における
位置または散乱光の強度を分析装置に設けた受信装置に
直接送信することもできる。この送受信システムは無線
で行ってもよいし、有線で行ってもよい。このような送
受信システムにより、異物検査装置の測定データを分析
装置の座標ステージに自動的にリンクすることができ
る。２）異物検査装置で検出された座標は、コンピュー
タを用いた座標変換により、ＡＦＭ装置の座標系に変換
される。３）微小異物をあらためてＡＦＭ装置で高精度
で検出する際用いられる照射用レーザ光２３の出力およ
びＣＣＤカメラゲインを、標準粒子サンプルについて得
られたキャリブレーションデータを基に、微小異物の径
または散乱光強度から選定する。この選定は、ＡＦＭ制
御部に備えられた光強度-カメラゲイン組合せ選定部に
よって行われる。ただし、外部に設けた同等の機能動作
部を用いてもよい。４）移植座標値を用い、観察したい
微小異物を含むサンプル（ウェハ、透明基板等）の表面
にデフォーカスしたレーザ光を斜め照射する。このと
き、３）で選定された照射用レーザ光２３の強度とＣＣ
Ｄカメラ５のゲインとの組合せが用いられる。５）微小
異物によって散乱される光を暗視野部に設けた光学顕微
鏡を介して高感度ＣＣＤカメラによって検出する。６）
散乱光の位置から微小異物の位置座標値を高精度に特定
する。

【００６３】これまでの操作により、微小異物の試料表
面における位置は分析装置においてあらためて高精度に
検出される。次いで、分析を行う場合は下記の操作を続
ける。６）高精度に検出された座標データにしたがって
ＡＦＭ装置の探針プローブを微小異物の上に移動する。
７）探針プローブを走査させることにより、ＡＦＭ観察
を行う。

【００６４】分析装置であらためて行う高精度の位置決
めまでは、図２に示す手順に要約することができる。従
来の手順である図１３との比較で明らかなように、本発
明においては、レーザ光強度とカメラゲインとの調整に
時間をとられることなく、高能率で高精度の位置決めを
行うことができる。（実施の形態１に対する補足−標準
粒子サンプルを用いたキャリブレーション−）図３は、
標準粒子サンプルを用いたキャリブレーションデータを
作成するための一つの方法を示す分析装置の部分構成図
である。微小異物からの散乱光に比例したＣＣＤカメラ
の信号強度を検出するためのオシロスコープ１７とＶＴ
Ｒ１６と落射光ランプ２１とが付け加えられている以外
は、図１の分析装置の光学系と同じである。落射光ラン
プ２1は直径０．５μｍのポリスチレンラテックス標準
粒子等の明視野観察を行うために設けられている。レー
ザ発振器４から出射されたレーザ光２３は、集光レンズ
等の光学系１１を経てスポット部２５に照射され、微小
異物がある場合はそこで散乱され対物レンズ１３等を経
てＣＣＤカメラ５で受光され、オシロスコープ１７やＣ
ＲＴ１５に表示される。

【００６５】１個の異物による散乱光を検出したＣＣＤ
カメラから出力される信号の信号強度の時間推移を図４
に示す。図４（ａ）はＣＣＤカメラのゲインが小さい場
合であり、また図４（ｂ）はＣＣＤカメラのゲインが中
程度の場合である。１箇所から散乱される散乱光を検出
したＣＣＤカメラの出力信号はカメラゲインとともに増
大することが分る。さらにカメラゲインを上げると、図
４（ｃ）に示すように、信号もやや強くなるものの、そ
れ以上にノイズが増加し、信号対ノイズ比が劣化するこ
とが分る。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の中では、図４
（ｂ）が信号対ノイズ比が高く、適度の範囲にある。

【００６６】径０．０８μｍの標準粒子サンプルを用い
て、レーザ光強度と、ＣＣＤカメラゲインとを変えて、
ＣＣＤ信号強度を測定した結果を図５に示す。当然のこ
とながら、レーザ光強度の増加およびＣＣＤカメラゲイ
ンの増大につれてＣＣＤ信号強度が大きくなることが分
るが、ある値から飽和することも分る。ＣＣＤカメラゲ
インを３（任意強度）に固定して、ＣＣＤ信号強度とレ
ーザ光強度との関係を図６に示す。図６に示す範囲内で
は、ＣＣＤ信号強度は、レーザ光強度に比例して増大す
ることが分る。このような図を粒子径の異なる標準粒子
サンプルについて求め、レーザ光強度１．０ｍＷ、ＣＣ
Ｄカメラゲイン２．５の場合のＣＣＤ信号強度と粒子径
との関係を図７に示す。

【００６７】求められた各関係において、ＣＣＤ信号強
度が、（ａ）ＣＣＤカメラを損傷するほど大きくなく、
かつ（ｂ）散乱光の位置を明確に識別できるほど大きい
範囲を求めれば、これがキャリブレーションデータであ
る。図８は、上記のようにして求めた（ａ）と（ｂ）と
をともに満たすレーザ光強度とＣＣＤカメラゲインとの
組合せの一例を示す概念図である。このようなキャリブ
レーションデータを格納しておき、異物検査装置で求め
られた微小異物の径または散乱光強度から、適切なレー
ザ光強度とＣＣＤカメラゲインとの組合せを選定するこ
とができる。

【００６８】（実施の形態２−本発明の基本思想の検証
実験−）本発明を成立させる基本思想を検証する実験を
行った。

【００６９】まず、複数枚の清浄な信越シリコン社製Ｆ
Ｚタイプの６インチ径のウェハ表面に、日本合成ゴム
（株）の販売する各種粒子径のポリスチレンラテックス
標準粒子（ＰＳＬ:Polystyrene Latex、商品名：ＳＴＡ
ＤＥＸ）を日本合成ゴム（株）製の粒子散布装置ＪＳＲ
ＡＥＲＯＭＡＳＴＥＲ-１を用いて、それぞれの粒子径
ごとに散布した。次いで、異物検査装置３０により、各
ウェハ上の異物、すなわちポリスチレンラテックス粒子
の粒子径を測定した。この測定結果によれば、上記装置
によって散布したポリスチレンラテックス標準粒子径と
同じ値の異物がウェハ全面に数百個計測された。なお、
散布したポリスチレンラテックス標準粒子以外の粒径の
異物数は３％以下であった。

【００７０】次に、図１により説明する。まず、粒子径
０．５μｍのポリスチレンラテックス標準粒子を散布し
たシリコンウェハ３１を、分析装置１０の座標ステージ
であるｘ-ｙアクチュエータ１上のサンプルホルダー２
にセッティングし、ｘ-ｙアクチュエータ１を駆動させ
る。この駆動により、異物検出用ビーム光２３が照射さ
れる位置であるスポット部２５に、異物検出装置３０に
より大まかに座標観測された径０．５μｍの微小異物が
あると思われる位置を移動させる。この移動により微小
異物はスポット部２５の中に配置され、異物検出用ビー
ム光２３を散乱光２４として散乱させる。この散乱光２
４は、異物検出用ビーム光２３の暗視野部において、イ
メージインテンシファイアを搭載したＣＣＤカメラ５に
よって感度よく観察することができる。

【００７１】次に、レーザ光強度およびカメラゲインを
調整して、レーザ光強度とカメラゲインとの適切な組合
せ条件を選定した。ポリスチレンラテックス標準粒子に
よる散乱光は、接眼レンズの倍率５倍また対物レンズの
倍率２０倍とした顕微鏡１１において、直径約２ｍｍの
円範囲の視野内に明確に確認することができた。なお、
顕微鏡の視野より広い範囲でウェハ３１の表面にレーザ
光がフォーカス照射されている。次いで、レーザ光強度
およびカメラゲインの組合せを同じにして、他の粒子に
ついて同様の手順で散乱光の観察を試みたところ、粒子
径０．５μｍのすべての粒子に対して、顕微鏡視野内に
おいて確実に１箇所以上の散乱光として確認でき、ｘ-
ｙアクチュエータをｘ-ｙ方向に操作しながら分析装置
におけるｘ-ｙ座標系の位置（ｘ₁，ｙ₁）として登録す
ることができた。この結果より、粒子径がほぼ同じ場
合、同一のレーザ光強度およびカメラゲインにおいて、
任意の微小異物の散乱光の検出が可能であると判断され
た。なお、同様の結果は、図３に示す装置でも確認する
ことができた。また、０．５μｍの粒子を落射光によっ
て照明することにより、接眼レンズの倍率を１０として
観察することも可能であった。

【００７２】次に、先ほどの径０．５μｍの微小異物の
観察で用いたレーザ光強度とカメラゲインとの組合せを
変えずに、粒子径０．１μｍのポリスチレンラテックス
標準粒子を散布したシリコンウェハ３１に対して、異物
検出用レーザ光２３を照射して散乱光の観察を行ったと
ころ、散乱光の検出はできなかった。そこで、レーザ光
強度を高めるとともに、カメラゲインを大きくしたとこ
ろ、顕微鏡の視野内に散乱光を明確に認めその位置を識
別することができた。次に、このレーザ光とカメラゲイ
ンとの組合せを変えることなく、径０．１μｍの他の粒
子について同様に散乱光の観察を試みたところ、散乱光
を顕微鏡視野内に認め、その位置を識別することができ
た。また、粒子径０．１μｍのポリスチレンラテックス
標準粒子を散布した別のシリコンウェハ２について、上
記レーザ光強度とカメラゲインとの組合せを変えること
なく、同様の手順により散乱光の観察を試みたところ、
すべての異物について散乱光を顕微鏡の視野内に明確に
確認することができた。

【００７３】次いで、径０．１μｍの異物の観察で用い
たレーザ光強度およびカメラゲインを用いて、粒子径
０．５μｍのポリスチレンラテックス粒子を散布したシ
リコンウェハに対して散乱光の検出を試みたところ、散
乱光の検出を顕微鏡視野内で確認することができなかっ
た。これは、過大な入射光からＣＣＤカメラを保護する
ために備えられた保護機構が作用して、過大な入射光を
プロテクトしたため、ＣＣＤカメラが作動しなかったこ
とによる。そこで、レーザ光強度を弱くするとともにカ
メラゲインを小さくして再調整したところ、顕微鏡視野
内に明確に散乱光を確認することができた。上記のレー
ザ光強度を弱くするとともにカメラゲインを小さくする
再調整において、レーザ光強度を強くしてもカメラゲイ
ンを十分低くすることにより、また、逆にレーザ光強度
を小さくしてもカメラゲインを高くすることにより、散
乱光を確認することができる。

【００７４】上記の現象は次のように説明することがで
きる。ミーやレイリーの散乱理論によれば、同一の異物
に対する散乱光強度は照射するレーザ光強度に比例する
ため、ＣＣＤカメラに入射する散乱光強度もレーザ光強
度に比例する。これは、実験において、レーザ光強度に
比例してＣＣＤカメラで検出される散乱光強度が増加す
ることを確認することにより、実証された。一方、用い
たＣＣＤカメラでは、入射する散乱光を確認できるダイ
ナミックレンジが限られているために、散乱光を確認す
るには、入射する散乱光強度が増減した分だけカメラゲ
インを逆比例の関係で調整する必要がある。

【００７５】各粒子径のポリスチレンラテックス標準粒
子を散布したシリコンウェハを用い、各種の粒子径の異
なる微小異物の観察に適した最適のレーザ光強度とカメ
ラゲインとの組合せの関係を実験で求めた。この組合せ
の関係によれば、カメラゲイン一定の条件におけるポリ
スチレンラテックス標準粒子の粒子径に対する最適のレ
ーザ光強度は、ポリスチレンラテックス標準粒子の径が
小さくなるにしたがって、大きくする必要がある。特
に、ポリスチレンラテックス標準粒子の径が０．１μｍ
以下において、急激に大きくする必要がある。一方、レ
ーザ光強度一定の条件では、ポリスチレンラテックス標
準粒子の径が小さくなるにしたがって、最適のカメラゲ
インは大きくする必要がある。特に、ポリスチレンラテ
ックス標準粒子の径が０．１μｍ以下において、急激に
大きくする必要があるが、カメラゲインで調整できる調
整幅以上の調整が必要となり、最適の組合せ条件を選定
できない場合もあった。しかし、このような場合でも、
レーザ光強度を大きくすることにより、最適の組合せを
選定することが可能である。このようなポリスチレンラ
テックス標準粒子に対する散乱光の特性は、おおむねミ
ーやレイリーの散乱理論に合致する特性であると考えら
れる。粒子径の異なる異物の観察に適した最適なレーザ
光強度とカメラゲインとの組合せは、上述したように実
験的に求めることが可能である。また、上記の散乱光の
特性は、おおむねミーやレイリーの散乱理論に矛盾しな
いので、最適組合せ条件を実験式として整理することも
できる。なお、分析装置における微小異物によって上記
散乱光を発生させる光学系、散乱光を受光するカメラゲ
インの範囲、ダイナミックレンジの特性等は装置ごとに
微妙に異なる。このため、それぞれの装置において、上
記の実験と同様な方法を用いて、径の異なる微小異物に
対する最適条件を求めておくことか、または推定してお
くことが望ましい。

【００７６】異物検査装置において、粒子径が異なる異
物が付着するシリコンウェハ上の異物の粒子径とその大
まかな座標を測定し、分析装置のステージのサンプルホ
ルダー２にシリコンウェハを移し、異物検出用ビーム光
の照射位置をシリコンウェハ上におけるその異物がある
とおもわれる位置に移動させる。次いで、あらかじめ微
小異物の粒子径に対応する大きさのポリスチレンラテッ
クス標準粒子を用いて求めた最適なレーザ光強度とカメ
ラゲインとの組合せを用いて、シリコンウェハ上の微小
異物の散乱光を観察したところ、顕微鏡視野内に明確な
散乱光を確認することができた。このことは、異物検査
装置で求められた微小異物の大きさを基に、対応するポ
リスチレンラテックス標準粒子の径についてあらかじめ
求めておいた最適なレーザ光強度とカメラゲインとの組
合せを用いることにより、従来、人手によって行ってい
たレーザ光強度およびカメラゲインの調整を省略できる
ことを示している。

【００７７】（実施の形態３）本発明の実施の形態３で
は、レーザ光強度とＣＣＤカメラゲインとの組合せの選
定において、異物検査装置で測定される微小異物からの
散乱光強度を用いる場合について説明する。この実施の
形態２では、図１に示した装置を用いた。異物検査装置
では、試料上の微小異物からの散乱光強度からその微小
異物の大きさを測定している。また、微小異物の散乱光
の位置から位置座標を求めている。このため、分析装置
において最適なビーム光強度とＣＣＤカメラのゲインと
の組合せを選定するために、異物検査装置で測定された
微小異物による散乱光強度をそのまま用いて、微小異物
の大きさの代用とすることが原理的に可能である。

【００７８】異物検査装置において、各種の径の異物が
付着するシリコンウェハ上のこれら異物の大きさまたは
上記の散乱光の強度、およびこれらの大まかな位置座標
を測定する。これらの情報をもとに、異物検出用ビーム
光が照射される位置にその微小異物があるとおもわれる
シリコンウェハ上の位置を移動させる。次に、異物検査
装置で測定された散乱光の強度情報に基いて、最適なビ
ーム光強度とＣＣＤカメラゲインとの組合せを選定す
る。このようにして求めたビーム光強度とＣＣＤカメラ
ゲインとの組合せを用いて、シリコンウェハ上の微小異
物を観察することにより、微小異物に起因する散乱光を
確認し、その位置を明確に識別することができる。

【００７９】この方法によれば、異物検査装置において
微小異物の大きさを求めずにその散乱光強度を求め、そ
の散乱光強度に基いて分析装置でのレーザ光強度とＣＣ
Ｄカメラゲインとの組合せを選定することができる。こ
のため、より簡略な異物検査装置を用いて、本発明の微
小異物検査装置を構成することが可能になる。

【００８０】（実施の形態４）本発明の実施の形態４で
は、微小異物の位置をあらためて高精度で検出した後、
引き続いて分析機能に基いて分析する場合について説明
する。本実施の形態においても、図１に示す装置を用い
た。ただし、分析装置はＡＦＭ装置に限定されず、他の
分析装置部を用いることができることは言うまでもな
い。まず、製造ラインの不具合の原因が混在する種々の
ウェハ上の微小異物を異物検査装置にて測定し、測定さ
れた任意の微小異物に対して、異物検査装置と分析装置
との座標リンクを行う。次いで、実施の形態２の方法に
したがって、分析装置においてあらためて微小異物の位
置の高精度検出を行い、微小異物の試料表面における高
精度の位置特定を行った。この後、分析装置（原子間力
顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、走査型磁気力顕微鏡、
走査型プローブ顕微鏡、金属顕微鏡、レーザ顕微鏡、走
査型電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナリシス装
置、Ｘ線電子分光装置、紫外線電子分光装置、二次イオ
ン質量分析装置、飛行時間型質量分析装置、走査型オー
ジェ電子分光装置、高速反射電子線回折装置、電子エネ
ルギー損失分光装置、集束イオンビーム装置、粒子線励
起Ｘ線分光装置、顕微フーリエ変換赤外分光装置、顕微
ラマン、フォトルミネッセンス装置等）を用いて、その
微小異物の内容について分析を実施して、高精度の分析
を能率よく実施することができる。上記の分析装置とそ
の分析機能を種々の微小異物に適用して得た分析内容に
ついては、特開平07-325041号公報および特開平08-0293
54号公報に開示されている。この実施の形態４において
得られた分析結果は、上記先行文献に開示されている内
容とほぼ一致する。

【００８１】本発明の微小異物解析方法は、たとえば次
のような製造工程に用いることが有効である。（Ａ）少
なくとも洗浄工程、成膜工程、露光工程、エッチング工
程、イオン注入工程、拡散工程および熱処理工程を含む
工程からなる半導体装置の製造方法、または（Ｂ）透明
基板に少なくとも薄膜トランジスタと画素電極が設けら
れたＴＦＴ基板と、透明基板に少なくとも対向電極が設
けられた対向基板とを一定間隔を保持して周囲で貼着
し、その一定間隔の隙間に液晶材料を注入する液晶表示
装置の製造方法、において発生する微小異物による不具
合の原因追求に際して、上記の微小異物解析方法を適用
することにより、微小異物の同定または予測を行うこと
が可能になる。これにより、速やかに不具合箇所を排除
したり、不具合原因を抑止することが可能になり、半導
体装置や液晶表示装置の製造歩留りを向上させ、かつこ
れら装置の品質の信頼性を向上させることが可能にな
る。

【００８２】（実施の形態５）本発明の実施の形態５で
は、異物検査装置と分析装置との座標リンクおよび分析
装置での微小異物の位置の検出をあらためて行う場合の
一連の操作を、コンピュータによって実施させる場合に
ついて説明する。本実施の形態では、装置の基本構成に
図１に示す装置を用い、コンピュータはこの装置に内臓
されているものを用いたが、それに限定されるものでは
なく、外部に設けたものでもよい。まず、異物検査装置
により径の異なる微小異物が付着するシリコンウェハ上
の任意の微小異物の粒子径または異物検査装置での散乱
光強度、および試料表面における位置を測定し、これら
の情報を分析装置のコンピュータに格納する。この格納
された情報に基いて、上記のセッティング手順にしたが
って分析装置のコンピュータ制御により、異物検出用ビ
ーム光が照射される位置に、その異物があるとおもわれ
るシリコンウェハの位置を移動させる。次いで、上記格
納された微小異物の大きさ情報や異物検査装置での散乱
光強度情報に基いて、最適なビーム光強度とＣＣＤカメ
ラのゲインとの組合せを分析装置のコンピュータ制御に
より自動選定する。分析装置においてこの組合せを用い
て、微小異物による散乱光をＣＣＤカメラにより観察す
ることにより、微小異物に起因する散乱光を確認しその
位置を明確にすることができる。次に、分析装置の座標
上において、散乱光の位置を微小異物の位置として分析
装置のコンピュータに認識させることにより、微小異物
の試料表面における位置を高精度で把握することが可能
となる。

【００８３】（実施の形態６）本発明の実施の形態６で
は、分析装置の分析機能を用いて微小異物を分析装置の
コンピュータ制御のもとに自動的に分析する場合につい
て説明する。本実施の装置については、実施の形態５と
同じである。しかし、分析機能としては、ＡＦＭ装置に
限定されず、たとえば、光、Ｘ線、電磁波、電子、中性
化学種、イオン、フォノンなどを試料表面に照射し、試
料表面を構成する原子等との相互作用により放射される
二次粒子線を検出することにより試料表面の色調、立体
像、元素分析、化学構造、結晶構造を調べる機能を挙げ
ることができる。

【００８４】上記のようにコンピュータ制御により分析
を行うことにより、歩留りを低下させていた微小異物の
内容評価が短時間で可能となる。このため、半導体装置
および液晶表示装置の製造工程における不具合箇所の推
定とその解消対策とに大きく寄与することができる。

【００８５】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形
態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発
明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許
請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範
囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を
含むものである。

【００８６】

【発明の効果】本発明の微小異物解析方法等を用いるこ
とにより、人手によるレーザ光強度とカメラゲインとの
調整を省略して、微小異物の大きさから散乱光の強度を
予測することができるので、その予測に基いて最適なレ
ーザ光強度とカメラゲインとの組合せを選定することが
できる。このため、カメラを過大な入射光により損傷さ
せることなく、短時間で能率よく微小異物の位置を分析
装置においてあらためて高精度で検出することができ
る。このため、分析装置による分析操作の高能率化が実
現され、この微小異物の正確な位置に基いて、分析装置
の分析機能を構成する粒子線を精度よく分析対象の微小
異物に照射し、高度の微小分析をすることができる。

【００８７】また、上記微小異物解析方法を用いた本発
明の半導体装置の製造方法では、製造プロセス途中で随
時ウェハを抜き取り、全数検査によりウェハ表面の微小
異物の状況を短時間のうちに検出することができる。こ
のため、製造プロセスにおける微小異物の発生状況や発
生原因を知り、直ちに製造プロセスにフィードバックす
ることが可能となる。この結果、サブミクロンオーダの
配線となる超ＬＳＩの製造プロセスにおいても微小異物
に基く不具合を最小限に抑制することが可能となり、品
質の向上と歩留りの向上とをもたらすことが可能とな
る。

【００８８】また、上記微小異物解析方法を用いた本発
明の液晶表示装置の製造方法では、薄膜トランジスタや
信号配線などの形成工程の途中で抜き取り検査により、
短時間のうちに微小異物の発生状況や発生原因を知るこ
とができる。このため、高精細化にともなう微細配線を
設ける液晶表示装置においても断線などの事故を防止す
ることができ、液晶表示装置の品質を高め、歩留りを向
上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における微小異物解析
装置の概略構成図である。

【図２】 実施の形態１において微小異物の分析を行う
際の手順を示す図である。

【図３】 実施の形態１においてキャリブレーションデ
ータを得るための装置構成の部分を示す図である。

【図４】 図３の装置を用いて測定したＣＣＤ信号を示
す図である。（ａ）はＣＣＤカメラのゲインが小さい場
合であり、（ｂ）は中程度の場合であり、また（ｃ）は
大の場合である。

【図５】 レーザ光強度とＣＣＤカメラゲインを変えて
測定したＣＣＤ信号を示す図である。

【図６】 レーザ光強度とＣＣＤ信号強度との関係を示
す図である。

【図７】 粒子径とＣＣＤ信号強度との関係を示す図で
ある。

【図８】 キャリブレーションデータの一例を示す図で
ある。

【図９】 異物検査装置で得られるデータを示す図であ
る。

【図１０】 従来の微小異物解析装置であらためて微小
異物の位置を解析する際の原理図である。

【図１１】 ビーム光が試料上の微小異物に照射され散
乱される様子を示す図である。

【図１２】 暗視野部において観察される微小異物から
の散乱光を示す図である。

【図１３】 従来の微小異物解析装置において微小異物
を解析する手順を示す図である。

【符号の説明】

１ 座標ステージ、２ サンプルホルダー、４ レーザ
光発振器、５ ＣＣＤカメラ、６ 分析装置制御部（Ａ
ＦＭ装置制御部）、７ 圧電素子、８ カンチレバー、
１０ 分析装置、１１ 光学系（集光レンズ等）、１２
接眼レンズ、１３ 対物レンズ、１４ 光強度測定
器、１５ ＣＲＴ、１６ ＶＴＲ、１７オシロスコー
プ、２１ 落射光ランプ、２３ ビーム光（レーザ
光）、２４ 散乱光、２５ スポット部、３０ 異物検
査装置、３１ ウェハ（試料）、３２フロッピーディス
ク（データ移送手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 13/16 Ｇ０１Ｎ 13/16 Ａ 13/22 13/22 Ａ 23/20 23/20 23/225 23/225 23/227 23/227 Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA49 BB02 CC19 CC25 FF41 GG04 HH04 HH16 JJ03 JJ26 PP24 SS13 2G001 AA01 AA03 AA04 AA05 AA07 BA05 BA06 BA07 BA08 BA09 BA18 CA01 CA03 CA05 DA01 FA01 FA06 GA04 HA13 JA16 KA01 KA03 KA08 KA12 LA05 LA11 MA04 MA05 PA01 PA30 2G051 AA51 AA73 AB01 BA10 BB05 CA03 CA04 CA11 CB05 DA07 EA14 FA10 2H088 FA13 FA17 HA01 MA20 4M106 AA01 CA43 DB02 DB04 DB20 DH01 DH12 DH13 DH24 DH25 DH50 DJ21

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異物検査装置において試料表面に存在す
   る微小異物のその試料表面における位置と大きさとを、
   前記微小異物からの散乱光を測定することによって求
   め、次いで、前記試料を、ビーム光出射装置と受光装置
   とを有する分析装置の座標ステージに移し、前記異物検
   査装置で求められた位置を前記分析装置の座標ステージ
   の座標にリンクさせ、その分析装置において前記試料表
   面における微小異物を解析する解析方法であって、 前記リンクされた位置を含む前記試料の部分領域に前記
   ビーム光出射装置からのビーム光をスポット照射し、前
   記微小異物による前記ビーム光の散乱光を暗視野部にお
   いて前記受光装置で受光する際の信号強度を、前記異物
   検査装置で求められた微小異物の大きさ情報および散乱
   光強度情報のうちの少なくとも一方を用いて予測して、
   前記ビーム光の強度と前記受光装置のゲインとの組み合
   わせを選定する組合せ選定工程と、 前記組合せ選定工程で選定されたビーム光強度と受光装
   置のゲインとの組合せにおいて、前記ビーム光の散乱光
   を受光し、その微小異物の前記試料表面における位置を
   検出する位置検出工程とを備える、微小異物解析方法。
2. 【請求項２】 前記組合せ選定工程では、前記受光装置
   における信号強度が前記微小異物を認識するのに十分大
   きく、かつその信号強度を生じるために受光装置が損傷
   を受けないように、前記ビーム光強度と受光装置のゲイ
   ンとの組合せを選定する、請求項１に記載の微小異物解
   析方法。
3. 【請求項３】 前記組合せ選定工程では、前記異物検査
   装置で求められた標準試料サンプルの微小異物の大きさ
   または散乱光強度に対して、あらかじめ算出されたビー
   ム光強度と受光装置のゲインとの組合せにおける散乱光
   の信号強度の相対的関係に基いて、前記試料の微小異物
   の異物検査装置での微小異物の大きさおよび散乱光強度
   のうちの少なくとも一方から、前記受光装置での散乱光
   の信号強度を予測し、その信号強度が所定の範囲内に入
   るように、前記ビーム光強度と受光装置のゲインとの組
   合せを選定する、請求項１または２に記載の微小異物解
   析方法。
4. 【請求項４】 前記受光装置が、イメージインテンシフ
   ァイアを搭載した電荷結合素子カメラであり、前記組合
   せ選定工程において選定される電荷結合素子カメラのゲ
   インは、前記電荷結合素子におけるゲインである、請求
   項１〜３のいずれかに記載の微小異物解析方法。
5. 【請求項５】 前記試料を前記異物検査装置から前記分
   析装置の座標ステージ上に移す作業が、試料移送装置に
   よって自動的に行われる試料自動移送工程を備える、請
   求項１〜４のいずれかに記載の微小異物解析方法。
6. 【請求項６】 前記分析装置での位置検出工程の後、前
   記分析装置の分析機能を用いて前記微小異物の内容を分
   析する分析工程を備える、請求項１〜５のいずれかに記
   載の微小異物解析方法。
7. 【請求項７】 前記位置検出工程において検出された前
   記微小異物の試料表面における位置を、その分析装置に
   備える記憶部に登録する異物位置登録工程を備える、請
   求項１〜６のいずれかに記載の微小異物解析方法。
8. 【請求項８】 前記試料が半導体装置用の半導体基板で
   あり、前記微小異物がその半導体基板上の異物である、
   請求項１〜７のいずれかに記載の微小異物解析方法。
9. 【請求項９】 前記試料が液晶表示装置用の透明基板で
   あり、前記微小異物がその透明基板上の異物である、請
   求項１〜７のいずれかに記載の微小異物解析方法。
10. 【請求項１０】 前記分析装置が、原子間力顕微鏡、走
    査型磁気力顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡、金属顕微
    鏡、レーザ顕微鏡、走査型電子顕微鏡、電子プローブマ
    イクロアナリシス装置、Ｘ線電子分光装置、紫外線電子
    分光装置、二次イオン質量分析装置、飛行時間型質量分
    析装置、走査型オージェ電子分光装置、高速反射電子線
    回折装置、電子エネルギー損失分光装置、集束イオンビ
    ーム装置、粒子線励起Ｘ線分光装置、顕微フーリエ変換
    赤外分光装置、顕微ラマン分光装置、フォトルミネッセ
    ンス装置よりなる群から選ばれた少なくとも１つであ
    る、請求項１〜９のいずれかに記載の微小異物解析方
    法。
11. 【請求項１１】 前記微小異物の解析において、異物検
    査装置での検査から分析装置における分析完了までをコ
    ンピュータ制御によって行う、請求項１〜１０のいずれ
    かに記載の微小異物解析方法。
12. 【請求項１２】 洗浄工程、成膜工程、露光工程、エッ
    チング工程、イオン注入工程、拡散工程および熱処理工
    程を含む半導体装置の製造方法であって、前記工程の少
    なくとも１つの工程は検査工程を含み、その検査工程で
    の微小異物の検査において、請求項１〜１１のいずれか
    に記載の微小異物解析方法が用いられる、半導体装置の
    製造方法。
13. 【請求項１３】 透明基板の上に少なくとも薄膜トラン
    ジスタおよび画素電極が設けられた液晶表示装置用薄膜
    トランジスタ基板と、その基板に対向する対向基板とを
    一定間隔を保持して結合し、その一定間隔の隙間に液晶
    材料を注入する工程を含む液晶表示装置の製造方法であ
    って、前記液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板および
    前記対向基板のいずれか一方の製造工程の中の少なくと
    も１つの工程は検査工程を含み、その検査工程での微小
    異物の検査において、前記請求項１〜１１のいずれかに
    記載の微小異物解析方法が用いられる、液晶表示装置の
    製造方法。
14. 【請求項１４】 異物検査装置で求められた微小異物の
    試料表面における位置を座標ステージの座標にリンクさ
    せる座標リンク部と、その座標を含む前記試料表面の部
    分領域にビーム光をスポット照射し、前記微小異物によ
    る前記ビーム光の散乱光を暗視野部において受光する受
    光装置を含む光学系と、前記光学系において受光された
    散乱光の情報に基いて前記微小異物の試料表面における
    位置を特定する位置特定部と、その微小異物の内容を分
    析する分析機能を有する分析装置部と、前記異物検査装
    置で求められた微小異物の大きさ情報およびその異物検
    査装置で測定された散乱光強度のうちの少なくとも一方
    を用いて、前記光学系においてその微小異物による散乱
    光を検出するための前記ビーム光の強度と前記受光装置
    のゲインとの組み合わせ条件を選定する光強度-ゲイン
    条件選定部とを備える、分析装置。
15. 【請求項１５】 前記異物検査装置で求められた標準試
    料サンプルの微小異物の大きさまたは散乱光強度に対し
    て、あらかじめ算出されたビーム光強度と受光装置のゲ
    インとの組合せにおける散乱光の信号強度の相対的関係
    であって、測定対象の試料表面の微小異物の大きさおよ
    び散乱光強度のうちの少なくとも一方を前記異物検査装
    置で測定し、その測定値に基いて前記受光装置における
    前記微小異物による散乱光の信号強度が、前記受光装置
    において前記微小異物を認識するのに十分大きく、その
    信号強度を生じるために前記受光装置が損傷を受けない
    程度に小さいように、前記光強度-ゲイン条件選定部に
    よってビーム光強度と受光装置のゲインとの組合せを選
    択するのに用いられる関係、を記憶する記憶部を備え
    る、請求項１４に記載の分析装置。
16. 【請求項１６】 前記異物検査装置で求められた前記微
    小異物の試料表面における位置情報と、前記微小異物の
    大きさ情報および前記微小異物の散乱光強度情報のうち
    の少なくとも一方とを受信する異物検査結果受信手段を
    備える、請求項１４または１５のいずれかに記載の分析
    装置。
17. 【請求項１７】 前記受光装置が、イメージインテンシ
    ファイアを搭載した電荷結合素子カメラである、請求項
    １４〜１６のいずれかに記載の分析装置。
18. 【請求項１８】 前記光強度-ゲイン条件選定部によっ
    て選定された条件を用いて検出された微小異物の試料表
    面における位置を登録する異物位置登録手段を備える、
    請求項１４〜１７のいずれかに記載の分析装置。
19. 【請求項１９】 前記試料を前記異物検査装置から前記
    分析装置の座標ステージ上に移送する試料自動移送手段
    を備える、請求項１４〜１８のいずれかに記載の分析装
    置。
20. 【請求項２０】 前記分析装置部が、原子間力顕微鏡、
    走査型磁気力顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡、金属顕微
    鏡、レーザ顕微鏡、走査型電子顕微鏡、電子プローブマ
    イクロアナリシス装置、Ｘ線電子分光装置、紫外線電子
    分光装置、二次イオン質量分析装置、飛行時間型質量分
    析装置、走査型オージェ電子分光装置、高速反射電子線
    回折装置、電子エネルギー損失分光装置、集束イオンビ
    ーム装置、粒子線励起Ｘ線分光装置、顕微フーリエ変換
    赤外分光装置、顕微ラマン、フォトルミネッセンス装置
    よりなる群から選ばれた少なくとも１つである、請求項
    １４〜１９のいずれかに記載の分析装置。