JP2981117B2 - 微小異物の検出および検査方法、それに用いられる走査型プローブ顕微鏡ならびにこれらを用いた半導体素子または液晶表示素子の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばシリコンウェ
ハや液晶表示素子用のガラス基板上など平面状の試料表
面に存在する微小異物の存在位置を検出する方法、さら
に詳しくは、あらかじめ座標が定義されたパーティクル
検査装置により検出、位置特定された微小異物の存在位
置を走査型プローブ顕微鏡などの他の分析装置のもつ座
標と座標リンクすることにより、その特定された微小異
物についてその３次元的形状も含めて、簡単に観察、分
析、検査、評価できるようにするための微小異物の検出
および検査方法、そのための機能を付加した走査型プロ
ーブ顕微鏡などの他の分析装置ならびにこれらを用いた
半導体素子もしくは液晶表示素子の製法に関するもので
ある。

【０００２】ここに微小異物とは、試料表面に突出する
付着粒子のほか、試料表面の窪みや結晶欠陥などを含む
試料表面の異常部分を意味する。また、走査型プローブ
顕微鏡などの他の分析装置とは、原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、磁気力顕微鏡
（ＭＦＭ）などのもつ観察装置、分析装置、検査装置、
評価装置をいう。

【０００３】

【従来の技術】４Ｍ、１６Ｍビット−ＤＲＡＭなどに代
表される超高集積ＬＳＩの製造における歩留りは、ウェ
ハ付着異物に起因する不良に、ほとんど左右されるとい
われている。

【０００４】これはパターン幅が微細化されるに従い、
前工程の製造プロセスにおいてウェハに付着する、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な
るためである。一般的にこの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のもつ最小配線
幅の数分の一といわれており、このことから１６Ｍビッ
ト−ＤＲＡＭ（最小配線幅０．５μｍ）においては、直
径０．１μｍレベルの微小異物が対象となっている。こ
のような微小異物は汚染物質となって回路パターンの断
線、ショートを引き起こすなどの原因となり不良の発生
や品質、信頼性の低下に大きくつながっている。そのた
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
測および分析して把握し、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。

【０００５】これを行う手段として、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
存在位置を検出できるパーティクル検査装置が用いられ
ている。なお、従来のパーティクル検査装置としては、
日立電子エンジニアリング（株）製、商品名；ＩＳ−２
０００、ＬＳ−６０００あるいは米国、Ｔｅｎｃｏｒ社
製、商品名；サーフスキャン６２００、Ｅｓｔｅｋ社
製、商品名；ＷＩＳ−９０００などがある。またこれら
のパーティクル検査装置に用いられる測定原理やそれを
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」、１１１〜
１２９頁、半導体基盤技術研究会編、（株）リアライズ
社発行に詳細に記載されている。

【０００６】図１１はパーティクル検査装置ＬＳ−６０
００を用いて、実際の６インチシリコンウェハ上に存在
する微小異物（０．１μｍ以上）について計測した結果
を表わすＣＲＴの表示画面を示す。すなわちこの表示画
面には微小異物のおおよその位置と大きさごとの個数お
よびその粒度分布しか示されない。図１１中に示される
円は、６インチシリコンウェハの外周を表現し、その中
に存在する点が、微小異物の存在する位置に対応してあ
る。

【０００７】しかし、図１１からもわかるように従来の
パーティクル検査装置からえられる情報は、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
試料表面上での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実態についての同定はできない。

【０００８】さらに、従来より、シリコンウェハなどの
平面状の試料表面の３次元の微細形状を観察するために
高い分解能を有する原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕
微鏡などの走査型プローブ顕微鏡が用いられている。

【０００９】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、カンチレバ
ーの先端に形成されたＳｉ₃Ｎ₄などからなるピラミッド
型の突起状の探針を試料の表面まで近づけ、試料と探針
とのあいだに働く原子間力（ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌ
ｓ力）を一定（通常は１０^-9Ｎ程度）に保つように試料
の高さｚを制御しながら、試料をｘ−ｙ面内で走査し、
このときのｚ軸制御信号をモニタすることによって、試
料表面の３次元形状を知る装置である。

【００１０】図１２は、シリコンウェハなどの試料表面
の観察に用いられている従来の原子間力顕微鏡（たとえ
ばディジタル インスツルメンツ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉ
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社製 、商品名ナノスコープ
エイ エフ エム（ＮａｎｏＳｃｏｐｅ ＡＦＭ））の
基本構成を示す説明図である。

【００１１】図１２において１は試料２の表面を走査す
るために用いられる探針であり、カンチレバー３の先端
に設けられたＳｉ₃Ｎ₄からなるピラミッド型の突起であ
る。探針１を試料２に近づけると原子同士の接触による
斥力によってカンチレバーがたわむ。そのため、カンチ
レバー３のたわみの大きさは、探針１と試料２とのあい
だに働く原子間力の大きさに比例する。カンチレバー３
のたわみの検出には、カンチレバー３の反射面に半導体
レーザなどのレーザ光源５である発光素子から照射され
たたわみ検出用レーザ光４の反射方向の変化を利用して
検出される（光てこ方式）。カンチレバー３からの反射
光はフォトダイオードなどの受光素子６によって検出さ
れる。このカンチレバー３のたわみを一定に保つように
試料高さｚを制御しながら、ｘｙｚ微動素子アクチュエ
ータ７をｘ−ｙ面内で走査することにより試料表面の３
次元形状を測定する。このときのｘｙｚ微動素子アクチ
ュエータ７に加えられる各軸の制御信号は、マイコンに
入力され、画像処理のあと試料表面の３次元測定結果と
して表示される。

【００１２】走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）は、金属
製探針を試料の極めて近傍（約１ｎｍ）まで近づけ、試
料と金属製探針とのあいだに流れるトンネル電流を一定
に保つように試料の高さｚを制御しながら、金属製探針
をｘ−ｙ面内で走査し、このときのｚ軸制御信号をモニ
タすることによって、試料表面の３次元形状を知る装置
である。

【００１３】図１３は、シリコンウェハなどの試料表面
の観察に用いられている従来の走査型トンネル顕微鏡
（たとえばディジタル インスツルメンツ（Ｄｉｇｉｔ
ａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社製、商品名ナノスコー
プ エス ティー エム（ＮａｎｏＳｃｏｐｅ ＳＴ
Ｍ））の基本構成を示す説明図である。

【００１４】図１３において、２１は試料２の表面を走
査するために用いられる金属製探針であり、たとえばタ
ングステン線が用いられ、その先端は電解研摩によって
鋭い形状に形成されている。金属製探針２１と試料２と
のあいだには直流電源２３によってバイアス電圧が印加
されている。

【００１５】試料表面の３次元測定は、まず、バイアス
電圧が印加された金属製探針２１をｘｙｚ微動素子アク
チュエータ２７を用いて試料２の表面近傍に近づけ、電
流計２４で計測管理された所定量のトンネル電流が両者
間に流れるようにする。つぎに、トンネル電流の大きさ
が一定になるように金属製探針２１の高さｚを制御しな
がら、金属製探針２１をｘｙｚ微動素子アクチュエータ
２７を用いて、金属製探針２１をｘ−ｙ面内で走査す
る。このときのｘｙｚ微動素子アクチュエータ２７に加
えられる各軸の制御信号は、マイコンに入力され、画像
処理のあと試料表面の３次元測定結果として表示され
る。

【００１６】なお、従来の原子間力顕微鏡または走査型
トンネル顕微鏡については、たとえば東レリサーチセン
ター（株）発行、「ザ ティー アール シー ニュー
ス（ＴＨＥ ＴＲＣ ＮＥＷＳ）」第３８号（１９９２
年１月）３３〜３９頁、（株）日立製作所発行、「気楽
に読めるＳＴＭ読本」（１９９１年）に詳細に記載され
ている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】走査型プローブ顕微鏡
などの適当な分析装置を用いることにより、個々の微小
異物を直接観察したりあるいは組成分析してその実態を
同定することが望まれている。しかし、従来の分析装置
についてみると、たとえば、走査型プローブ顕微鏡は、
単にシリコンウェハなどの試料表面上の任意の位置に探
針を接触させ、走査するものであるため、その任意の位
置の試料表面の状態のみを観察する装置である。そのた
め、シリコンウェハなどの表面に存在するごく少数で、
かつ、サブミクロンあるいはそれ以下の単位の微細な結
晶欠陥などの異物のみを見つけ出して検査するという要
求に対して、走査型プローブ顕微鏡の探針を異物の存在
する位置に合わせることは極めて困難である。たとえ
ば、６インチのシリコンウェハの面積を佐渡島の面積に
たとえると、０．３μｍの異物の大きさはゴルフボール
の大きさに相当するため、このような大きさの異物の存
在する位置を検出し、かつ、特定し、その位置に探針を
合わせることは、極めて困難である。したがって、任意
のサブミクロン単位またはサブサブミクロン単位の微細
な結晶欠陥などの異物のみを見つけ出して３次元観察す
ることは不可能に近い。また、位置検出のために予めパ
ーティクル検査装置を用いるとしても、個々の微小異物
が存在するウェハ上の位置は、パーティクル検査装置の
もつ座標において定義されるため、分析装置がもつ座標
に一致させることが困難である。また、個々の微小異物
が存在するウェハ上の位置は、パーティクル検査装置の
もつウェハ上でのレーザ光の集積面積に依存したピクセ
ル（通常は２０μｍ×２００μｍの領域）により定義さ
れるため、用いられるピクセルのもつ面積に相当する分
だけの誤差を本来的に有してしまう。また、パーティク
ル検査装置で異物検査したウェハなどの試料を走査型プ
ローブ顕微鏡などのパーティクル検査装置でない分析装
置にセッティングするばあい、どうしても新たなセッテ
ィングに伴う座標ずれ誤差が発生してしまう。そのた
め、微小異物の実態同定を行うには、何らかの方策を用
いることにより、パーティクル検査装置のもつ座標と走
査型プローブ顕微鏡などの分析装置のもつ座標を完全に
リンクさせ、かつピクセルに依存した誤差をなくすか、
あるいはパーティクル検査装置から特定された微小異物
の位置を新たに再検出するなどの方法により走査型プロ
ーブ顕微鏡などの分析装置のもつ座標に登録することに
より誤差をなくすことが必要となる。なお、従来のパー
ティクル検査装置のもつレーザ光の集光面積について
は、たとえば文献、「高性能半導体プロセス用分析・評
価技術」１１１〜１２９頁、半導体基盤技術研究会編、
（株）リアライズ社発行に詳細に記載されており、おお
よそ２０μｍ×２００μｍである。

【００１８】そこで、パーティクル検査装置および走査
型プローブ顕微鏡などの分析装置のｘｙステージがもつ
座標について調べた。その結果、ほとんどの装置におい
て採用されるｘｙステージの座標は、ｘ−ｙ座標系であ
ることがわかった。また、被測定試料であるウェハに対
しての各装置のもつ座標軸および原点位置の決め方は、
（１）ウェハがもつオリフラのフラット線方向をｘ軸
（もしくはｙ軸）方向とし、ウェハ面内でのその法線方
向をｙ軸（もしくはｘ軸）方向とし、かつ、ウェハの最
外周とｙ軸との交点を（０、ｙ）とし、ｘ軸との交点を
（ｘ、０）として定義する方法、あるいは（２）ウェハ
がもつオリフラのフラット線方向をｘ軸（もしくはｙ
軸）方向とし、ウェハ面内でその法線方向をｙ軸（もし
くはｘ軸）方向とし、かつ、ウェハの最外周を３点以上
測定して（ただし、オリフラの部分は避ける）、これを
円あるいは楕円の方程式に当てはめることで、ウェハの
中心位置を求め、（０、０）として定義する方法が採用
されている。

【００１９】しかし、これらの方法では、各ウェハがも
つオリフラ部やウェハの最外周部の表面精度あるいは微
妙な大きさの違い、またはウェハの試料台上でのセッテ
ィングの加減あるいは微妙なウェハのそりなどによっ
て、どうしても座標軸および原点位置あるいは中心位置
が、各ウェハごとあるいはセッティングごとにずれを生
じ、その結果としてこの方法を採用した装置間（パーテ
ィクル検査装置と走査型プローブ顕微鏡などの分析装置
間）では、どうしても個々のウェハに対する座標軸およ
び原点位置にずれが生じる。そこで前記理由により発生
するずれ量について、格子状のパターンを刻んだウェハ
複数枚を用いて、種々の装置について調査したところ、
精度のいい装置間（日立電子エンジニアリング（株）
製、パーティクル検査装置、商品名；ＩＳ−２０００と
（株）日立製作所製、測長ＳＥＭ、商品名；Ｓ−７００
０）でさえ、ｘ−ｙ座標表示において、原点位置あるい
は中心位置およびその中に定義できる任意の点に対し概
ね（±１００μｍ、±１００μｍ）のずれ量をもつこと
が判明した。そのため、パーティクル検査装置で検出さ
れるウェハ上の任意の位置にある微小異物について、走
査型プローブ顕微鏡などの分析装置を用いて観察あるい
は分析し、評価しようとするばあい、少なくとも、パー
ティクル検査装置で検出される微小異物の存在すると考
えられる位置を中心として、（±１００μｍ、±１００
μｍ）以上の範囲を網羅した範囲（２００μｍ×２００
μｍ＝４００００μｍ²）において、走査型プローブ顕
微鏡などの分析装置を用いて観察し、その微小異物の位
置を確認したのちに、その部分を拡大するなどの何らか
の方法により、当初の目的であるその微小異物を観察
し、あるいは分析することが必要となる。そのため、か
なりの時間を要することになる。

【００２０】いま、この領域の大きさが微小異物に対し
てどのような大きさであるかの理解を試みる。現在、比
較的高い分解能をもつと考えられる１００万画素のＣＣ
Ｄカメラでこの４００００μｍ²（２００μｍ×２００
μｍ）の範囲を観察したと仮定して、そのＣＣＤカメラ
の１画素が占める検出範囲（面積）を計算し、検出が可
能であると考えられる最小微小異物の大きさについて考
察する。前記の条件下において１画素の占める検出範囲
は、計算から０．０４μｍ²（４万μｍ²÷１００万＝
０．２μｍ×０．２μｍ）と求まる。一方、１画素に満
たない大きさの物の識別は困難であるから、微小異物の
検出限界は０．０４μｍ²（０．２μｍ×０．２μｍ）
となる。すなわち、投影面積が０．０４μｍ²以下の大
きさ（直径約０．２μｍ）の微小異物を直接１００万画
素のＣＣＤカメラを用い検出することは、困難であり、
その位置を特定することは不可能に近いと思われる。

【００２１】このことから、従来、パーティクル検査装
置で検出される直径約０．２μｍ以下の微小異物につい
て、パーティクル検査装置のもつ座標をもとにして、走
査型プローブ顕微鏡などの分析装置のもつ座標とリンク
させることにより、その微小異物の位置を特定して、直
接微小異物を観察あるいは評価することが困難であった
ことも理解できるように思われる。

【００２２】本発明はかかる問題を解消するためになさ
れたものであり、試料表面の微小な異物の存在する位置
を簡単に見つけ出す微小異物の検出方法、見つけ出した
試料表面の欠陥部分のみを選択的に３次元観察を行うこ
とができる微小異物の検査方法およびそのための走査型
プローブ顕微鏡を提供することを目的とする。

【００２３】また、パーティクル検査装置のもつ座標上
において位置が求められた微小異物に対して、走査型プ
ローブ顕微鏡などの他のパーティクル検査装置でない分
析装置のもつ座標上においてその微小異物を再び見つけ
だすことにより、その微小異物の位置を精度よく分析装
置のもつ座標とリンクさせまたは登録し、微小異物の観
察、分析および評価をできるようにするための方法およ
びそのための装置を提供することを目的とする。

【００２４】さらに、本発明は、分析装置のもつ座標上
においてパーティクル検査装置で検出できなかった微小
異物についても新しく見つけだすことにより、その微小
異物の位置を精度よく分析装置のもつ座標に登録し、微
小異物の観察、分析および評価をできるようにするため
の方法およびそのための装置を提供することを目的とす
る。

【００２５】本発明のさらに他の目的は半導体素子もし
くは液晶表示素子の製造工程において、前記走査型プロ
ーブ顕微鏡を用いてウェハやガラスなどの絶縁性透明基
板表面の微小異物を検査することにより、半導体素子も
しくは液晶表示素子などの歩留りを向上し、かつ、信頼
性を向上することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の微小異物の検出
方法は、試料表面に微小異物検出用のビーム光を照射
し、該微小異物による前記ビーム光の変化を観察するこ
とにより前記試料の微小異物のｘ−ｙ面内の存在位置を
検出することを特徴とする。

【００２７】前記ビーム光としてレーザ光を使用するこ
とが、光の指向性が強く異物によるビーム光の変化であ
るコントラスト比を高めることができ、異物を確実に観
察でき、異物の位置を正確に特定化できるため好まし
い。

【００２８】前記ビーム光の変化を観察するには前記ビ
ーム光の暗視野部から前記ビーム光の乱反射光を検出す
ることにより、または前記ビーム光の明視野部から前記
ビーム光の暗部を検出することにより行える。

【００２９】また、前記ビーム光の変化の観察は前記試
料表面の前記ビーム光スポットに顕微鏡の焦点を合わ
せ、または前記ビーム光のスポットに受光素子を対向せ
しめることにより行うことが、微小異物を簡単にしかも
確実に検出することができて好ましい。

【００３０】本発明の微小異物の検査方法は、試料表面
に微小異物検出用のビーム光を照射し、該微小異物によ
る前記ビーム光の変化を観察することにより前記試料の
微小異物のｘ−ｙ面内の存在位置を検出し、走査型プロ
ーブ顕微鏡の探針の位置と前記試料の微小異物の存在位
置の位置合わせをし、ついで前記走査型プローブ顕微鏡
により前記微小異物の３次元像を測定する微小異物の検
査方法であって、前記試料は、あらかじめパーティクル
検査装置により表面の微小異物とその位置を検出された
ものであり、前記ビーム光による微小異物の存在位置の
検出は、前記パーティクル検査装置の座標と前記走査型
プローブ顕微鏡の座標とのずれを視野内に網羅できる広
さの視野で行ない、あらかじめ前記パーティクル検査装
置の座標に対して位置検出のされた微小異物をあらため
て走査型プローブ顕微鏡の座標上の位置として検出する
ことを特徴とする。

【００３１】また、前記走査型プローブ顕微鏡の探針を
前記試料に近接させて該探針による前記微小異物検出用
のビーム光の変化を観察することにより前記探針のｘ−
ｙ面内での位置（ｘ₀、ｙ₀）を設定し、前記微小異物の
ｘ−ｙ面内の存在位置（ｘ₁、ｙ₁）の検出値により前記
走査型プローブ顕微鏡の探針または前記試料を（ｘ₁−
ｘ₀、ｙ₁−ｙ₀）だけ移動させて前記走査型プローブ顕
微鏡の探針と前記試料の微小異物の存在位置の位置合わ
せをすることができて好ましい。

【００３２】前記検査方法における試料が製造工程の途
中における半導体素子または液晶表示素子あるいはこれ
らの素子が形成されつつある半導体ウェハまたは絶縁性
透明基板であるばあい、半導体素子または液晶表示素子
の歩留りを向上させることができるため好ましい。

【００３３】さらに、本発明の走査型プローブ顕微鏡
は、あらかじめ表面上の微小異物とその位置をパーティ
クル検査装置によって検査された試料の表面の微小異物
を検査する走査型プローブ顕微鏡であって、試料に走査
型プローブ顕微鏡の探針を近接せしめるための試料また
は探針を３次元的に微動せしめるｘｙｚ微動素子アクチ
ュエータと、前記試料表面の異物を検出するための異物
検出用ビーム光源と、該ビーム光源からの光の異物によ
る乱反射光を検出するための暗視野部に設けられ、前記
パーティクル検査装置の座標と前記走査型プローブ顕微
鏡の座標とのずれを視野内に網羅できる広さの視野を有
するビーム光の変化検出器と、前記試料表面の異物の存
在位置を前記走査型プローブ顕微鏡の座標上の位置とし
て検出するｘ−ｙアクチュエータとを備え、前記試料表
面の３次元像を測定するものである。

【００３４】前記ビーム光の変化検出器はビーム光源か
らの光の異物による暗部を検出するため、明視野部に設
けられてもよい。

【００３５】前記ビーム光源はレーザ光源であることが
好ましい。

【００３６】さらに、本発明の原子間力顕微鏡は、カン
チレバーと、該カンチレバーの先端に設けられた試料表
面に近接する探針と、該カンチレバーのたわみを検出す
るための発光素子および受光素子と、前記試料またはカ
ンチレバーを３次元的に微動せしめるｘｙｚ微動素子ア
クチュエータとからなり、前記試料表面の３次元像を測
定する原子間力顕微鏡であって、前記試料表面の異物を
検出するための異物検出用ビーム光源と、前記試料表面
の位置を検出できるｘ−ｙアクチュエータとがさらに具
備されているものである。

【００３７】さらに、本発明の走査型トンネル顕微鏡
は、試料表面に近接され、該試料とのあいだにトンネル
電流が流される金属製探針と、該金属製探針または前記
試料を３次元的に微動せしめるｘｙｚ微動素子アクチュ
エータとからなり、前記試料表面の３次元像を測定する
走査型トンネル顕微鏡であって、前記試料表面の異物を
検出するための異物検出用ビーム光源と、前記試料表面
の位置を特定し、かつ、登録することができるｘ−ｙア
クチュエータとがさらに具備されているものである。

【００３８】本発明の微小異物の検出方法は、パーティ
クル検査装置において試料表面の微小異物の位置を求
め、該試料を走査型プローブ顕微鏡の座標ステージ上に
移し、前記パーティクル検査装置で求められた微小異物
の位置を該走査型プローブ顕微鏡のステージの座標に大
まかにリンクさせ、前記パーティクル検査装置の座標と
前記走査型プローブ顕微鏡の座標とのずれを網羅できる
広さの領域にビーム光を照射し、該微小異物を再度検出
して前記走査型プローブ顕微鏡の座標に該再度検出され
た微小異物の位置を前記走査型プローブ顕微鏡の座標上
の位置として登録することを特徴とする。

【００３９】

【００４０】前記ビーム光をレーザ光とすることによ
り、スポット部内の暗部を検出するときも、スポット部
の光の指向性がより高まり、前記スポット部内部の暗部
とそうでないところのコントラスト比を高めたり、乱反
射光の散乱強度を高めることができるため、より容易に
微小異物を検出することができて好ましい。

【００４１】さらに、前記ビーム光を偏光板を通過させ
るなどの方法によりＳ偏光とすることにより、光の指向
性がより高まり、前記スポット部内部のコントラスト比
をさらに高め、より容易に微小異物を検出することがで
きて好ましい。

【００４２】前記微小異物の再度の検出は、前記ビーム
光の暗視野部から、前記ビーム光の乱反射光を検出する
ことによるものであっても、前記ビーム光の明視野部か
ら、前記ビーム光の乱反射による暗部を検出することに
よるものであってもよく、また、それは前記走査型プロ
ーブ顕微鏡に設けられた顕微鏡を試料表面の前記ビーム
光のスポットに焦点を合わせて観察されることによりな
されるのが好ましい。

【００４３】前記顕微鏡の接眼部にＣＣＤカメラが取り
つけられると、画像情報をＣＲＴで出力できるため、顕
微鏡での観察がより容易になり、またビーム光観察に伴
う観察者への安全が確保できて好ましい。

【００４４】前記ＣＣＤカメラがイメージインテンシフ
ァイヤーを搭載していると、微弱な乱反射光の検出も可
能となって好ましい。

【００４５】また、前記微小異物の再度の検出は、前記
分析装置に設けられた受光素子を用いてなされてもよ
い。

【００４６】前記顕微鏡の視野範囲もしくは前記受光素
子が反射光を感知する前記試料表面上の領域範囲が、前
記パーティクル検査装置と前記走査型プローブ顕微鏡の
座標とのずれ誤差の範囲となる領域より広いと、パーテ
ィクル検査装置で検出できた微小異物を走査型プローブ
顕微鏡で検出もれすることがなくなるため好ましい。

【００４７】前記走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕
微鏡または走査型トンネル顕微鏡であることが、微小異
物の位置特定後、その微小異物の３次元像を正確に観察
できるため好ましい。

【００４８】前記検出方法における試料が製造工程の途
中における半導体素子または液晶表示素子あるいはこれ
らの素子が形成されつつある半導体ウェハまたは絶縁性
透明基板であるばあい、半導体素子または液晶表示素子
の歩留りを向上することができるため好ましい。

【００４９】本発明の半導体素子の製法は、洗浄工程、
イオン注入、拡散工程、ＣＶＤ工程、エッチング工程、
露光工程、熱処理工程からなる半導体装置の製法におい
て、前記各工程の少なくとも１つの工程が検査工程を伴
い、前記検査工程のうちの少なくとも１つが前記微小異
物の検出方法、検査方法または走査型プローブ顕微鏡を
用いて行う検査であることが、製造工程において確実に
微小異物を検出し、対策を講ずることができ、歩留り向
上とともに信頼性が向上するため好ましい。

【００５０】また本発明の液晶表示素子の製法は、絶縁
性透明基板に少なくとも薄膜トランジスタと画素電極と
が設けられたＴＦＴ基板と、絶縁性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隙を保持し
て周囲で貼着し、該間隙に液晶材料を注入する液晶表示
素子の製法であって、前記ＴＦＴ基板または対向基板の
製造工程である洗浄工程、成膜工程、露光工程、エッチ
ング工程、イオン注入工程、ＣＶＤ工程、熱処理工程の
少なくとも１つの工程が検査工程を伴い、該検査工程の
少なくとも１つが前記微小異物の検出方法、検査方法ま
たは走査型プローブ顕微鏡を用いて行う検査であること
が、製造工程において確実に微小異物を検出し、対策を
講ずることができ、歩留り向上とともに信頼性が向上す
るため好ましい。

【００５１】

【作用】本発明によれば、試料表面に照射される異物検
出用ビーム光の試料表面での変化を暗視野部または明視
野部から検出することにより、微小異物の存在位置を検
出している。たとえば、暗視野部からビーム光のスポッ
トを観察しながら試料をｘ−ｙ面内で移動すると、該照
射位置に異物が存在しないとき、ビーム光はすべて正反
射され、暗視野部から乱反射光が観察されることはな
い。一方、異物が存在するとき、ビーム光はその大きさ
に依存した形で乱反射されるため、暗視野部から乱反射
光が観察されることになる。このばあい、たとえ異物の
大きさが試料表面のビーム光のあたるスポット部の大き
さよりかなり小さくても、同様に観察が可能である。そ
のため必ずしもビーム光を異物の大きさと同等の大きさ
まで絞り込む必要はない。また、ビーム光の当たるスポ
ット部を大きくすることにより、異物の存在の有無を判
断できる試料上の評価面積を大きくすることができる。
その結果、サブミクロンに限らず、サブサブミクロンま
たはそれ以下の数ｎｍ程度の微小異物の存在位置
（ｘ₁、ｙ₁）をも容易に検出することができる。

【００５２】また、試料表面から反射されるビーム光を
明視野部から検出するばあい、たとえば、照射位置に異
物が存在しなければ、ビーム光はすべて正反射され、明
視野部からスポット部内部に暗部は観察されない。一
方、異物が存在するとき、照射される光は、微小異物な
どの表面形状に依存した形で乱反射する。そのためその
光の光軸は歪められ、それ以外の鏡面状の試料表面から
の正反射光の光軸とは、大きくはずれる。このように微
小異物などが正反射を阻害した部分が暗部となり、前述
のようなサブサブミクロン程度の微小異物でも容易にそ
の存在位置が検出される。なお、明視野部から観察され
る前記スポット部内部の暗部の位置と微小異物などが存
在する位置は一致する。その結果試料表面から反射され
るビーム光を明視野部から検出することにより、微小異
物の存在位置（ｘ₁、ｙ₁）を容易に検出することができ
る。

【００５３】また、本発明によれば、走査型プローブ顕
微鏡などの分析装置とともにパーティクル検査装置を用
いるばあい、これらの各々の装置のもつ座標を大まかに
リンクさせたときに生ずるずれを網羅する試料表面上の
範囲において、微小異物の検出を行い、分析装置のもつ
座標にその存在位置を（ｘ₁、ｙ₁）として新たに登録す
るものである。そのため、パーティクル検査装置と分析
装置の座標のずれが大きくても、容易に微小異物の位置
を精度よく検出できる。たとえば、そのずれがたとえ数
千μｍであったとしても、５倍程度の対物レンズを用い
ることで、パーティクル検査装置で検出された微小異物
の位置を顕微鏡の視野内に網羅できる。

【００５４】本発明の微小異物の位置を定める手段で
は、スポット照射したビーム光の変化を観察することに
より微小異物を検出してその異物の位置を決めるため、
対象となる微小異物がパーティクル検査装置で検出でき
ないような微小異物に対しても、分析装置の座標上にお
いて存在を検出し、その位置を定めることができる。

【００５５】前述の微小異物の存在位置が走査型プロー
ブ顕微鏡の探針の位置と一致するように、前記試料また
は前記探針を移動させることにより、容易に位置合わせ
をすることができ、微小異物の３次元像を測定でき、検
査できる。たとえば試料表面のビーム光照射位置近傍に
走査型プローブ顕微鏡の探針を近づけると、探針にビー
ム光が照射され、探針部でビーム光の乱反射光または暗
部が生じるため、暗視野部または明視野部からこの乱反
射光または暗部を観察することにより、容易に探針の先
端の位置（ｘ₀、ｙ₀）を設定することができる。たとえ
探針の先端にビーム光があたらなくても、探針の幾何学
的構造が既知であることにより、探針の先端の位置は容
易にわかる。そのため探針の先端上の位置（ｘ₀、ｙ₀）
を設定することができる。

【００５６】つぎに走査型プローブ顕微鏡の探針の位置
（ｘ₀、ｙ₀）に、ビーム光の暗視野部からの観察により
検出した微小異物の存在位置（ｘ₁、ｙ₁）を（ｘ₁−
ｘ₀、ｙ₁−ｙ₀）だけ相対的に移動するように試料また
は走査型プローブ顕微鏡の探針を移動させることによ
り、微小異物の位置を試料観察位置に容易に合わせるこ
とができる。これによって走査型プローブ顕微鏡の探針
を異物に直接、接触させることができるため、走査型プ
ローブ顕微鏡を用いて、微小異物の３次元像を容易に検
査することができる。

【００５７】なお、前述の暗視野部または明視野部から
の乱反射光または暗部の検出は、顕微鏡または受光素子
を暗視野部または明視野部側に配設し、しかも顕微鏡の
焦点を、ビーム光の試料表面でのスポット部に位置合わ
せするか、または受光素子を試料表面でのビーム光のス
ポット部に対向させることにより、簡単に、しかも確実
に検出することができる。

【００５８】本発明の半導体素子または液晶表示素子の
製法によれば、半導体素子または液晶表示素子の各製造
工程ごとまたはいずれかの工程で、抜取りによりまたは
全数について前記微小異物の検査方法により半導体ウェ
ハまたは絶縁性透明基板などの表面を検査するため、そ
のプロセスにフィードバックすることにより改善した
り、不良品を排除することができ、歩留りを向上できる
とともに信頼性が向上する。

【００５９】

【実施例】

［実施例１］図１は本発明の微小異物の検出および検査
方法の一実施例において用いられる走査型プローブ顕微
鏡の一例である原子間力顕微鏡の基本構成を示す説明図
である。図１において１３は平面状の試料表面に存在す
る異物１１を検出するための異物検出用ビーム光８を照
射するために設けられたＡｒレーザである。１２は試料
２を載せたｘｙｚ微動素子アクチュエータ７をｘ−ｙ面
内で移動するために設けられたｘ−ｙアクチュエータで
ある。カンチレバー３は、これをｘ−ｙ面内で移動する
ために設けられた第２のｘ−ｙアクチュエータ１５にＡ
ＦＭ制御系１７を介して接続されている。なお、図中、
図１２と同一の符号は、同一または相当部分を示す。

【００６０】図１（ａ）に示されるように、鏡面研磨さ
れた試料２（三菱マテリアルシリコン（株）製ＣＺ（面
方位；１００）シリコンウェハ）で、日立電子エンジニ
アリング（株）製表面検査装置ＩＳ−２０００を用い、
異物のおおよその存在位置を観測した試料）の表面にＡ
ｒレーザ１３を用い異物検出用ビーム光８を照射する。
つぎにｘｙｚ微動素子アクチュエータ７を駆動して探針
１を試料２の表面近傍まで下げるとともに第２のｘ−ｙ
アクチュエータ１５をｘ−ｙ面内で操作し、異物検出用
ビーム光８を探針１の最先端近傍におおよそ照射し、Ａ
ｒレーザ１３側の暗視野部から顕微鏡１６またはフォト
ダイオード、フォトトランジスタなどのビーム光の変化
検出器で反射光を観察しながらＡｒレーザ１３と探針１
の位置関係を調整する。このときの第２のｘ−ｙアクチ
ュエータ１５の示す座標を（ｘ₀、ｙ₀）とする。なお、
顕微鏡１６の焦点位置は、試料２上の異物検出用ビーム
光８が反射する位置に調整してある。また、顕微鏡の代
りにフォトダイオードなどの受光素子を使用するばあい
は、受光素子が試料２上の異物検出用ビーム光８が反射
する位置に対向するように配設されている。

【００６１】つぎに、試料２の表面において、観察した
い異物１１があると思われる位置（前述のあらかじめ観
察しておいた位置）の近傍に異物検出用ビーム光８を照
射する。図２は異物検出用ビーム光８を試料表面に照射
したときのビーム光照射位置と、そこに存在する異物１
１の示す乱反射光１０を顕微鏡１６を用いて暗視野部か
ら観察したときの模式図である。図２に示す観察系は暗
視野部に設置した顕微鏡１６の観察視野範囲Ａが、試料
２上に照射される異物検出用ビーム光８の有する試料２
上のスポット径Ｂを覆う形で記してある。図２に示すよ
うに、スポット径Ｂの内部に在る異物１１のその存在位
置は、試料２上において乱反射光１０の発生があるた
め、顕微鏡１６による乱反射光１０の観察によって特定
できる。一方、同じスポット径の内部でも、異物１１の
存在しない部分は、検出用ビーム光８のビームは完全に
正反射するため、暗視野部に設置した顕微鏡１６でなに
も観察できない。これらのことから、異物よりはるかに
大きいスポット径Ｂを有する異物検出用ビーム光８を用
いても、暗視野部に設置した顕微鏡１６から異物１１に
よる乱反射光１０を観察することができ、その結果スポ
ット径内にある位置特定を容易に高精度で行える。

【００６２】なお、たとえ使用する光の波長より短い長
さの異物に対しても、乱反射は生ずるため、その異物の
存在する位置は、少なくとも用いた光の波長の長さの１
／２の範囲で正確に特定することができる。そのため、
対象とする異物の大きさは、サブミクロンに限らず、サ
ブサブミクロンまたはそれ以下の数ｎｍ程度の大きさま
で検出することができる。その結果、大きな試料内の非
常に小さな異物でも容易にその異物の存在位置を用いた
光の波長の１／２の長さの測定精度で正確に特定するこ
とができ、効率的に検査をすることができる。

【００６３】つぎにｘ−ｙアクチュエータ１２をｘ−ｙ
面内で操作しながら、試料２の表面を同様に暗視野部か
ら観察する。光路上に異物１１があればｘ−ｙアクチュ
エータ１２の座標（ｘ₁、ｙ₁）において乱反射光１０が
観察される（図１（ｂ）、図２参照）。

【００６４】そこで、ｘ−ｙアクチュエータ１２または
第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ₁−ｘ₀、ｙ₁−
ｙ₀）だけ移動（すなわち微小異物１１を試料観察位置
に移動）させ、ｘｙｚ微動素子アクチュエータ７を調整
することにより、試料表面に探針を１０^-9Ｎ程度の原子
間力（斥力）が加わるように接触させ、たとえばレーザ
光源５からの反射光を受光素子６により観測することに
より、原子間力顕微鏡による測定を行う。

【００６５】このようにすることによって、（ｘ₁、
ｙ₁）において観察された異物１１の３次元形状を原子
間力顕微鏡により測定することができる。図３に測定結
果の一例を示す。図３は半導体ウェハの表面のファセッ
トからなる窪みの例で、（ａ）は平面図、（ｂ）、
（ｃ）はそれぞれ（ａ）のｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線に沿って
観察した異物の深さプロファイルである。図３（ａ）〜
（ｃ）から異物１１はシリコンウェハ表面に存在するｂ
−ｂ線方向に約１４００ｎｍ、ｃ−ｃ線方向に約５６０
ｎｍ、最大の深さ約３００ｎｍの窪みであることがわか
る。

【００６６】なお、本実施例では異物検出用ビーム光の
光源として、Ａｒレーザを用いたが、レーザ光は指向性
の強いビーム光がえられるため、ビームスポット径のコ
ントラストを明瞭にすることができ、小さな異物でも正
確にその位置を検出することができて好ましい。しか
し、異物検出用ビーム光の光源としてはＡｒレーザに限
定されるものではなく、半導体レーザなどの他のレーザ
光、または赤外線光、白色光、可視光、紫外線光を光学
レンズなどでビーム状に絞った光で、ビーム光がえられ
るものであれば、いかなる光源であってもよい。以下の
実施例においても異物検出用ビーム光源としてＡｒレー
ザを用いた例で説明するが、同様にこれに限定されな
い。なお、フォトダイオードのばあいは、ＣＣＤ画像素
子のように配列することにより、観察することができ
る。

【００６７】［実施例２］図４は本発明の微小異物の検
出方法の他の実施例を説明するための走査型プローブ顕
微鏡として原子間力顕微鏡を用いた他の実施例の説明図
である。

【００６８】本実施例では異物検出用ビーム光の異物に
よる変化や探針１の先端による変化をＡｒレーザ１３の
ビーム光の明視野部から顕微鏡２０により観測すること
により、異物の位置を検出したり、異物と探針の位置関
係を調整するものである。他の部分は実施例１と同じで
あり、図４において図１と同じ部分には同じ符号を付し
てある。また、試料２や試料２と探針１の位置合わせな
どは実施例１と同じ条件により行った。

【００６９】本実施例のビーム光の明視野部からビーム
光の変化を検出する方法について説明する。試料２の表
面に照射される異物検出用ビーム光８のスポット部１８
内に異物が存在しなければ、異物検出用ビーム光８は試
料２の表面において正反射されるため、正反射される反
射ビーム光９を観察する明視野部からの顕微鏡２０によ
る観察においては、スポット部１８内全面が明るく、暗
部を観察することはできない。一方、スポット部１８内
に異物が存在するときは、異物に向かったビーム光８は
異物により正反射が妨げられる。そのため、明視野部か
ら反射ビーム光９を観察すると異物部分に暗部１９が観
察される（図４（ｂ）参照）。そのため、暗部１９が観
察された位置の座標（ｘ₁、ｙ₁）を知ることができ、実
施例１と同様にｘ−ｙアクチュエータ１２または第２の
ｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ₁−ｘ₀、ｙ₁−ｙ₀）だ
け移動させ、探針１の位置と異物の位置合わせをし、異
物１１の３次元形状を原子間力顕微鏡により測定するこ
とができる。なお本実施例では反射ビーム光９の観察を
顕微鏡２０で行ったが、ビーム光の変化を検出できるも
のであればよく、フォトダイオードやフォトトランジス
タなどの受光素子をスポット部に対向させたビーム光の
変化を検出するビーム光の変化検出器であればよい。な
お、フォトダイオードなどのばあいはＣＣＤ画像素子の
ように配列することにより、暗部での観察をすることが
できる。

【００７０】［実施例３］図５は本発明の微小異物の検
出方法の他の実施例において用いられる走査型プローブ
顕微鏡の他の例である走査型トンネル顕微鏡の基本構成
を示す説明図である。図５において１３は試料表面に異
物１１を検出するための異物検出用ビーム光８を照射す
るために設けられたＡｒレーザである。１２は試料２を
ｘ−ｙ面内で走査するために設けられたｘ−ｙアクチュ
エータである。なお、金属製探針２１はこれをｘ−ｙ面
内で移動するために設けられた第２のｘ−ｙアクチュエ
ータ１５にＳＴＭ制御系２８を介して接続されている。
図中、図１もしくは図１２、１３において用いられた符
号と同一の符号は、同一または相当部分を示す。

【００７１】図５（ａ）に示されるように、実施例１と
同じ三菱マテリアルシリコン（株）製ＣＺ（面方位；１
００）シリコンウェハからなる鏡面研磨された試料２の
表面にＡｒレーザ１３を用いて異物検出用ビーム光８を
照射する。つぎにｘｙｚ微動素子アクチュエータ２７を
駆動して金属製探針２１を試料２の表面近傍まで下げる
とともに第２のｘ−ｙアクチュエータ１５をｘ−ｙ面内
で操作することにより、異物検出用ビーム光８が金属製
探針２１の最先端近傍におおよそ照射されるように暗視
野部から顕微鏡１６またはフォトダイオードなどのビー
ム光変化検出器により反射光を観察しながら調整する。
このときの第２のｘ−ｙアクチュエータ１５の示す座標
は（ｘ₃、ｙ₃）である。なお、顕微鏡１６の焦点位置
は、試料２の表面上で異物検出用ビーム光８が反射する
位置に調整してある。また顕微鏡に代えてフォトダイオ
ードを使用するばあいは、試料２上の異物検出用ビーム
光８が反射する位置にフォトダイオードが対向するよう
に配設されている。

【００７２】つぎに試料２の表面において、観察したい
異物１１のあると思われる位置近傍に異物検出用ビーム
光８を照射する。このとき光路上に異物１１がなけれ
ば、異物検出用ビーム光８は試料２の表面において正反
射されるため、暗視野部からの反射レーザ光９の観察は
できない。つぎにｘ−ｙアクチュエータ１２をｘ−ｙ方
向に操作しながら、試料２の表面を実施例１と同様に暗
視野部から観察する。光路内に異物１１があればｘ−ｙ
アクチュエータ１２の座標（ｘ₄、ｙ₄）において乱反射
光１０が観察される（図５（ｂ）参照）。

【００７３】そこで、ｘ−ｙアクチュエータ１２または
第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ₄−ｘ₃、ｙ₄−
ｙ₃）だけ移動（すなわち、微小異物１１の位置を試料
観察位置に移動）させ、そののち、ｘｙｚ微動素子アク
チュエータ２７を調整することにより、試料表面に金属
製探針２１を接触させて走査型トンネル顕微鏡による測
定を行う。

【００７４】このようにすることによって、（ｘ₄、
ｙ₄）において観察された異物１１は、実施例１の結果
と同様の３次元測定の結果がえられた。

【００７５】［実施例４］図６は本発明の微小異物の検
出方法の他の実施例で、走査型プローブ顕微鏡として走
査型トンネル顕微鏡を用いた他の実施例を説明する図で
ある。

【００７６】本実施例では異物検出用ビーム光の異物に
よる変化や探針１の先端による変化をＡｒレーザ１３の
ビーム光の明視野部から顕微鏡２０により観察すること
により異物の位置を検出したり、異物と探針の位置関係
を調整するものである。他の部分は実施例３と同じであ
り、図６において図５と同じ部分には同じ符号を付して
ある。また、試料２や試料２と探針１の位置合わせなど
は実施例１と同じ条件により行った。

【００７７】本実施例のビーム光の明視野部からビーム
光の変化を検出する方法は実施例２で説明した方法と同
じで、ビーム光８のスポット部１８内に異物が存在しな
ければ顕微鏡２０などのビーム光の変化検出器によって
は暗部が観察されず、スポット部１８内に異物が存在す
るときは異物部分に暗部１９が観察され、異物の位置
（ｘ₃、ｙ₃）を知ることができる。このばあい、顕微鏡
２０の焦点位置は前述と同様に、試料２の表面上で異物
検出用ビーム光８が反射する位置、すなわちスポット部
１８に合わせてある。またフォトダイオードなどの受光
素子のばあいはスポット部１８に対向するように配置さ
れる。

【００７８】そのため、走査型トンネル顕微鏡の探針２
１と異物の位置合わせをし、異物の３次元形状を同様に
測定することができた。

【００７９】［実施例５］図７は本発明の微小異物の検
出方法の他の実施例において用いられる走査型プローブ
顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡の基本構成を示す説
明図である。図７においてＡｒレーザ１３の出力は１５
ｍＷであり、ビーム光８は、偏光板３３により、各方向
に偏光できるようになっている。Ａｒレーザ１３が照射
される試料２表面を暗視野部から観察するために設けら
れた顕微鏡１６には、イメージインテンシファイヤーを
搭載したＣＣＤカメラ３１が取りつけられ、ＣＲＴ３２
により観察位置の画像が出力される。本実施例では試料
２としてシリコンウェハが用いられる。これを載せたｘ
ｙｚ微動素子アクチュエータ７（８インチ径シリコンウ
ェハまで搭載可能）をｘ−ｙ面内で移動するためにｘ−
ｙアクチュエータ１２が設けられる。図７において、図
１および図１２と同一の符号は、同一または相当部分を
示す。

【００８０】まず、複数枚の鏡面研磨されたシリコンウ
ェハ２｛三菱マテリアルシリコン（株）製ＣＺ（面方
位；１００）６インチ径シリコンウェハ｝を、パーティ
クル検査装置｛米国；Ｔｅｎｃｏｒ社製・商品名；サー
フスキャン６２００｝にかけ、シリコンウェハ２上に存
在する異物のおおよその大きさおよびそのおおよその存
在位置を観測する。シリコンウェハ２上には、たとえ
ば、それぞれランダムな位置に平均０．１〜０．２μｍ
レベル径の異物が約８０個、０．２〜０．３μｍレベル
径の異物が約３個存在する。

【００８１】つぎに、シリコンウェハ２がもつオリフラ
のフラット線方向をｘ軸方向とし、ウェハ面内でのその
法線方向をｙ軸方向とし、かつ、ウェハの最外周を３点
測定して（ただし、オリフラの部分は避ける）、これを
円の方程式に当てはめることで、ウェハの中心位置を求
め、（０、０）とすることで、シリコンウェハ２をｘｙ
ｚ微動素子アクチュエータ７上にセッティングし、図７
（ａ）に示されるように、鏡面研磨されたシリコンウェ
ハ２の表面にＡｒレーザ１３を用い異物検出用ビーム光
８を照射する。つぎにｘｙｚ微動素子アクチュエータ７
を駆動して探針１をシリコンウェハ２表面近傍まで下げ
るとともに第２のｘ−ｙアクチュエータ１５をｘ−ｙ面
内で操作し、異物検出用ビーム光８を探針１の最先端近
傍に照射し、Ａｒレーザ１３の暗視野部から顕微鏡１６
またはフォトダイオードなどを介したＣＲＴ３２などで
反射光を観察しながらＡｒレーザ１３と探針１の位置関
係を調整し、探針１の最先端位置を顕微鏡の視野の中心
にもっていく（なお必ずしも中心とする必要はなく予め
決めた顕微鏡の視野内の所定の位置にすればよい）。な
お、今回用いた顕微鏡の対物レンズは５倍で、接眼レン
ズは２０倍であり、その顕微鏡が網羅できる視野の直径
は約２ｍｍの範囲であった。このときの第２のｘ−ｙア
クチュエータ１５の示す座標を（ｘ₀、ｙ₀）とする。な
お、顕微鏡１６の焦点位置は、シリコンウェハ２上の異
物検出用ビーム光８が反射する位置に調整してある。な
お、ビーム光の大きさは約２ｍｍ×４ｍｍであった。ま
た、顕微鏡の代わりにフォトダイオードを使用するばあ
いは、フォトダイオードがシリコンウェハ２上の異物検
出用ビーム光８が反射する位置に対向するように配置さ
れている。

【００８２】つぎにｘｙｚ微動素子アクチュエータ７を
駆動して探針１をシリコンウェハ２表面近傍から遠ざけ
る。

【００８３】つぎに、異物検出用ビーム光８が照射され
る位置に、第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を駆動させ
ることにより、予めパーティクル検査装置を用いおおま
かに座標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物１
１のあると思われる位置（前述の予め観測していた位
置）にシリコンウェハ２を移動させる。

【００８４】つぎにｘ−ｙアクチュエータ１２をｘ−ｙ
方向に操作しながら、シリコンウェハ２の表面を同様に
暗視野部から観察する。光路上に異物１１があればｘ−
ｙアクチュエータ１２の座標（ｘ₁、ｙ₁）において乱反
射光１０が観測される（図７（ｂ）参照）。

【００８５】なおこのとき、光路上に異物１１がなけれ
ば異物検出用ビーム光８はシリコンウェハ２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９を
観察することはできない。この観察状態は図２の模式図
で示され、実施例１のばあいと同様に説明される。

【００８６】なお、今回評価したシリコンウェハ２につ
いては、予めパーティクル検査装置を用いおおまかに座
標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物１１のあ
ると思われる位置において、顕微鏡が網羅できる直径約
２ｍｍの範囲の視野に確実に１カ所以上の乱反射光を確
認できた（なお、ほとんどのばあいにおいて、１カ所で
の乱反射光が観察され、２カ所以上の観察は希であっ
た）。なお、観察された乱反射光の強さは、Ａｒレーザ
１３の出力を強くするにつれ強くなり、また、０．１〜
０．２μｍレベル径の異物より、０．２〜０．３μｍレ
ベル径の異物の方が強かった。また、ＣＲＴ３２により
出力される乱反射光の強さは、イメージインテンシファ
イヤーを搭載したＣＣＤカメラ３１の検出感度を高くす
るほど強くなった。また、シリコンウェハ表面に対し
て、ビーム光をＳ偏光としたばあいに最も明るくなりＳ
／Ｎもよかった。そこでそれぞれの乱反射光が観察され
た位置ｎｍを異物ｎの存在する位置と仮定して、顕微鏡
の視野の中心にもっていき（なお必ずしも中心とする必
要はなく予め決めた顕微鏡の視野内の所定の位置にすれ
ばよい）、ｘ−ｙアクチュエータ１２の座標（ｘ_n、
ｙ_m）に異物ｎの存在位置として登録した。

【００８７】そこで、ｘ−ｙアクチュエータ１２または
第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ_n−ｘ₀、ｙ_m−
ｙ₀）だけ移動（すなわち微小異物ｎを探針１の最先端
位置に移動）させ、ｘｙｚ微動素子アクチュエータ７を
調整することにより、シリコンウェハ２表面に探針１を
１０^-9Ｎ程度の原子間力（斥力）が加わるように接触さ
せ、原子間力顕微鏡による測定を行った。このようにす
ることによって、（ｘ_n、ｙ_m）において観測された異物
ｎの３次元形状を原子間力顕微鏡により測定することが
できた。観測された異物には、盛り上がったものや、ス
クラッチのようなものなど種々のものがあった。

【００８８】［実施例６］図８は本発明の微小異物の検
出方法の他の実施例において用いられる走査型トンネル
顕微鏡の基本構成を示す説明図である。図８において金
属製探針２１はこれをｘ−ｙ面内で移動するために設け
られた第２のｘ−ｙアクチュエータ１５に走査型トンネ
ル顕微鏡の制御系２８を介して接続されている。その他
図中において図１、図７、図１２および図１３と同一の
符号は、同一または相当部分を示す。

【００８９】まず、シリコンウェハ２をｘ−ｙアクチュ
エータ１２上にセッティングし、図８（ａ）に示される
ように、鏡面研磨されたシリコンウェハ２の表面にＡｒ
レーザ１３を用い異物検出用ビーム光８を照射する。つ
ぎにｘｙｚ微動素子アクチュエータ２７を駆動して金属
製探針２１をシリコンウェハ２表面近傍まで下げるとと
もに第２のｘ−ｙアクチュエータ１５をｘ−ｙ面内で操
作することにより、異物検出用ビーム光８が金属製探針
２１の最先端近傍に照射されるように暗視野部から顕微
鏡１６またはフォトダイオードなどを介したＣＲＴ３２
などで乱反射光を観察しながら調整し、金属製探針２１
の最先端の位置を顕微鏡の視野の中心にもっていく（な
お必ずしも中心とする必要はなく予め決めた顕微鏡の視
野内の所定の位置にすればよい）。なお、今回用いた顕
微鏡の対物レンズは５倍で、接眼レンズは２０倍であ
り、その顕微鏡が網羅できる視野の直径は約２ｍｍの範
囲であった。このときの第２のｘ−ｙアクチュエータ１
５の示す座標は（ｘ₃、ｙ₃）である。なお顕微鏡１６の
焦点位置は、シリコンウェハ２表面上で異物検出用ビー
ム光８が反射する位置に調整してある。また顕微鏡に代
えてフォトダイオードなどを使用するばあいはシリコン
ウェハ２上の異物検出用ビーム光８が反射する位置に、
フォトダイオードが対向するように配置されている。

【００９０】つぎに、ｘｙｚ微動素子アクチュエータ２
７を駆動して探針２１をシリコンウェハ２表面近傍から
遠ざける。

【００９１】つぎに、異物検出用ビーム光８が照射され
る位置に、第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を駆動させ
ることにより、予めパーティクル検査装置を用いおおま
かに座標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物１
１のあると思われる位置（前述の予め観測していた位
置）にシリコンウェハ２を移動させる。

【００９２】つぎにｘ−ｙアクチュエータ１２をｘ−ｙ
方向に操作しながらシリコンウェハ２の表面を暗視野部
から観察する。異物があればｘ−ｙアクチュエータ１２
の座標（ｘ₄、ｙ₄）において乱反射光１０が観測される
（図８（ｂ）参照）。なお、今回評価したシリコンウェ
ハ２については、予めパーティクル検査装置を用いおお
まかに座標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物
１１のあると思われる位置において、顕微鏡が網羅でき
る直径約２ｍｍの範囲の視野に確実に１カ所以上の乱反
射光を確認できた。なお、シリコンウェハ２の表面に対
して、偏光板３３を調整し、Ｓ偏光としたときに最もコ
ントラスト比がよく、評価しやすかった。そこでそれぞ
れの乱反射光が観察された位置ｎｎを異物ｎの存在する
位置と仮定して、顕微鏡の視野の中心にもっていき、ｘ
−ｙアクチュエータ１２の座標（ｘ_nn、ｙ_mm）に異物ｎ
の存在位置として登録した。

【００９３】そこで、ｘ−ｙアクチュエータ１２または
第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ_nn−ｘ₃、ｙ_mm
−ｙ₃）だけ移動させ、その後、ｘｙｚ微動素子アクチ
ュエータ２７を調整することにより、シリコンウェハ２
表面に金属製探針２１を近づけて走査型トンネル顕微鏡
による測定を行う。

【００９４】このようにすることによって、（ｘ_nn、ｙ
_mm）において観測された異物ｎは、実施例５と同様の３
次元形状の測定結果がえられた。

【００９５】［実施例７］図９は本発明の微小異物の検
出方法の一実施例において用いられる走査型プローブ顕
微鏡の一例である原子間力顕微鏡の基本構成を示す説明
図である。図９において顕微鏡２０には、イメージイン
テンシファイヤーを搭載したＣＣＤカメラ３１が取りつ
けられ、ＣＲＴ３２により観察位置の画像が出力され
る。図１、図４、図７および図１２と同一の符号は、同
一または相当部分を示す。

【００９６】まず、実施例５と同様に図９（ａ）に示さ
れるように、シリコンウェハ２をｘｙｚ微動素子アクチ
ュエータ７上にセッティングし、実施例５と同様にして
Ａｒレーザ１３と探針１の位置関係を調整し、探針１の
最先端位置を顕微鏡の視野の中心にもっていったときの
第２のｘ−ｙアクチュエータ１５の示す座標を（ｘ₀、
ｙ₀）とする。なお、顕微鏡２０の焦点位置は、シリコ
ンウェハ２上に異物検出用ビーム光８が反射する位置に
調整してある。また、顕微鏡の代わりにフォトダイオー
ドなどを使用するばあいは、フォトダイオードがシリコ
ンウェハ２上の異物検出用ビーム光８が反射する位置に
対向するように配置されている。

【００９７】つぎに、ｘｙｚ微動素子アクチュエータ７
を駆動して探針１をシリコンウェハ２表面近傍から遠ざ
ける。

【００９８】つぎに、異物検出用ビーム光８が照射され
る位置に、第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を駆動させ
ることにより、予めパーティクル検査装置を用いおおま
かに座標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物１
１のあると思われる位置（前述の予め観測していた位
置）にシリコンウェハ２を移動させる。

【００９９】つぎにｘ−ｙアクチュエータ１２をｘ−ｙ
方向に操作しながら、シリコンウェハ２の表面を同様に
明視野部に設置した顕微鏡２０を用い観察する。Ａｒレ
ーザ１３がシリコンウェハ２表面に照射される位置であ
るスポット部１８上に異物１１があれば異物１１に向か
ったビーム光８は異物１１により正反射を妨げられる。
そのため明視野部から反射ビーム光９を観察すると異物
の部分に暗部１９が観察される（図９（ｂ）参照）。そ
のため暗部１９が観察された位置の座標（ｘ₁、ｙ₁）を
知ることができ、実施例５と同様にｘ−ｙアクチュエー
タ１２または第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ₁
−ｘ₀、ｙ₁−ｙ₀）だけ移動させ、探針１の位置と異物
の位置合わせをし、異物１１の３次元形状を原子間力顕
微鏡により測定することができる。なおこのとき、スポ
ット部１８上に異物１１がなければ異物検出用ビーム光
８はシリコンウェハ２表面において正反射されるため、
明視野部からの暗部１９を観察することはできない。こ
れらのことから、異物よりはるかに大きいスポット径を
もつ検出用ビーム光８を用いても、明視野部に設置した
顕微鏡２０から異物１１により暗部１９を観察すること
ができ、その結果スポット半径内にある位置特定は容易
に高精度で行える。

【０１００】なお、今回評価したシリコンウェハ２につ
いては、予めパーティクル検査装置を用いおおまかに座
標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物１１のあ
ると思われる位置において、顕微鏡が網羅できる直径約
２ｍｍの範囲の視野に確実に１カ所以上の暗部１９が確
認できた（なお、ほとんどのばあいにおいて、１カ所で
の暗部１９が観察され、２カ所以上の観察は希であっ
た）。なお、観察された暗部のコントラストは、０．１
〜０．２μｍレベル径の異物より、０．２〜０．３μｍ
レベル径の異物の方が強かった。

【０１０１】なお、シリコンウェハ２表面に対してビー
ム光８を偏光板３３を調整することでＳ偏光としたとき
に最もＳ／Ｎがよくなった。そこでそれぞれの暗部１９
が観察された位置ｎｍを異物ｎの存在する位置と仮定し
て、顕微鏡の視野の中心にもっていき（なお必ずしも中
心とする必要はなく予め決めた顕微鏡の視野内の所定の
位置にすればよい）、ｘ−ｙアクチュエータ１２の座標
（ｘ_n、ｙ_m）に異物ｎの存在位置として登録した。

【０１０２】そこで、ｘ−ｙアクチュエータ１２または
第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ_n−ｘ₀、ｙ_m−
ｙ₀）だけ移動（すなわち微小異物ｎを探針１の最先端
位置に移動）させ、ｘｙｚ微動素子アクチュエータ７を
調整することにより、シリコンウェハ２表面に探針１を
１０^-9Ｎの原子間力（斥力）が加わるように接触させ、
原子間力顕微鏡による測定を行った。このようにするこ
とによって、（ｘ_n、ｙ_m）において観測された異物ｎの
３次元形状を実施例５と同様に原子間力顕微鏡により測
定することができた。

【０１０３】［実施例８］図１０は本発明の微小異物の
検出方法の他の実施例において用いられる走査型トンネ
ル顕微鏡の基本構成を示す説明図である。図１０におい
て２０はＡｒレーザ１３が照射されるシリコンウェハ２
表面を明視野部から観察するために設けられた顕微鏡で
ある。顕微鏡２０には、ＣＣＤカメラ３１が取りつけら
れ、ＣＲＴ３２により観察位置の画像が出力される。金
属製探針２１は第２のｘ−ｙアクチュエータ１５に走査
型トンネル顕微鏡の制御系２８を介して接続されてい
る。図中、図１、図４、図５、図８および図１３と同一
の符号は同一または相当部分を示す。

【０１０４】まず、実施例５と同じ、複数枚の鏡面研磨
されたシリコンウェハ２をパーティクル検査装置にか
け、シリコンウェハ２上に存在する異物のおおよその大
きさおよびそのおおよその存在位置を観測した。

【０１０５】つぎに、実施例６と同様にして、シリコン
ウェハ２をｘ−ｙアクチュエータ１２にセッティング
し、図１０（ａ）に示されるようにシリコンウェハ２の
表面にＡｒレーザ１３を用い検出用ビーム光８を照射す
る。つぎにｘｙｚ微動素子アクチュエータ２７を駆動し
て金属製探針２１をシリコンウェハ２表面近傍まで下げ
るとともに第２のｘ−ｙアクチュエータ１５をｘ−ｙ面
内で操作することにより、異物検出用ビーム光８が金属
製探針２１の最先端近傍におおよそ照射されるように明
視野部から顕微鏡２０またはフォトダイオードなどを介
したＣＲＴ３２などで観察しながら調整し、金属製探針
２１の最先端の位置を顕微鏡の視野の中心にもっていく
（なお必ずしも中心とする必要はなく予め決めた顕微鏡
の視野内の所定の位置にすればよい）。なお、今回用い
た顕微鏡の対物レンズは５倍で、接眼レンズは２０倍で
あり、その顕微鏡が網羅できる視野の直径は約２ｍｍの
範囲であった。このときの第２のｘ−ｙアクチュエータ
１５の示す座標は（ｘ₃、ｙ₃）である。なお顕微鏡２０
の焦点位置は、シリコンウェハ２表面上で異物検出用ビ
ーム光８が反射する位置に調整してある。また顕微鏡に
代えてフォトダイオードなどを使用するばあいはシリコ
ンウェハ２上に異物検出用ビーム光８が反射する位置に
フォトダイオードなどが対向するように配置されてい
る。

【０１０６】つぎにｘｙｚ微動素子アクチュエータ２７
を駆動して金属製探針２１をシリコンウェハ２表面近傍
から遠ざける。

【０１０７】つぎに、異物検出用ビーム光８が照射され
る位置に、第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を駆動させ
ることにより、予めパーティクル検査装置を用いおおま
かに座標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物１
１のあると思われる位置（前述の予め観測していた位
置）にシリコンウェハ２を移動させる。

【０１０８】つぎにｘ−ｙアクチュエータ１２をｘ−ｙ
方向に操作しながら、シリコンウェハ２の表面を同様に
明視野部から観察する。スポット部１８上に異物１１が
あればｘ−ｙアクチュエータ１２の座標（ｘ₄、ｙ₄）に
おいて暗部１９が観測される（図１０（ｂ）参照）。

【０１０９】なお、今回評価したシリコンウェハ２につ
いては、予めパーティクル検査装置を用いおおまかに座
標観測をしていたシリコンウェハ２表面の異物１１のあ
ると思われる位置において、顕微鏡が網羅できる直径約
２ｍｍの範囲の視野に確実に１カ所以上の暗部１９が確
認できた。なお、シリコンウェハ２表面に対して、偏光
板３３を調整し、Ｓ偏光としたとき最もコントラスト比
がよく、評価しやすかった。そこでそれぞれの暗部１９
が観察された位置ｎｎを異物ｎの存在する位置と仮定し
て、顕微鏡の視野の中心にもっていき、ｘ−ｙアクチュ
エータ１２の座標（ｘ_nn、ｙ_mm）に異物ｎの存在位置と
して登録した。

【０１１０】そこで、ｘ−ｙアクチュエータ１２または
第２のｘ−ｙアクチュエータ１５を（ｘ_nn−ｘ₃、ｙ_mm
−ｙ₃）だけ移動させ、そののち、ｘｙｚ微動素子アク
チュエータ２７を調整することにより、シリコンウェハ
２表面に金属製探針２１を接触させて走査型トンネル顕
微鏡による測定を行う。

【０１１１】このようにすることによって、（ｘ_nn、ｙ
_mm）において観測された異物ｎは、実施例５と同様の３
次元測定の結果がえられた。

【０１１２】［実施例９］本実施例は半導体素子の製法
の一実施例で、半導体素子の製造工程に前述の本発明に
よる原子間力顕微鏡を用いて半導体ウェハ表面の異物を
検査する例である。

【０１１３】たとえば、シリコンウェハ表面の絶縁膜上
にアルミニウム配線を形成するため、前面にたとえばス
パッタリングなどによりアルミニウム膜を０．０５〜
０．５μｍ程度の厚さ成膜する。そののち従来のパーテ
ィクル検査装置によりシリコンウェハ表面の異物の存在
する大まかな位置を調べ、そのｘ、ｙ座標を調べる。

【０１１４】ついで原子間力顕微鏡のｘ−ｙステージ上
にシリコンウェハをそのオリフラ部分とシリコンウェハ
円周上の３点で求めた中心により位置合わせをして載置
する。

【０１１５】パーティクル検査装置と原子間力顕微鏡の
ｘ−ｙステージ上でのｘ、ｙ座標の相関は±１００〜±
５００μｍ程度が限度である。前述のパーティクル検査
装置で調べた微小異物の存在位置であるｘ、ｙ座標近傍
の領域に原子間力顕微鏡の異物検出用ビーム光を当て、
前述の方法で微小異物の位置を正確に特定するととも
に、その形状を測定する。パーティクル検査装置と原子
間力顕微鏡のｘ、ｙ座標には前述のように±１００〜±
５００μｍ程度の誤差が生じるが、前述のように異物検
出用ビーム光はそのスポット径が２０００〜５０００μ
ｍ程度で、位置ずれをカバーする範囲にあり、微小異物
の位置を簡単に正確に特定することができる。

【０１１６】従来のパーティクル検査装置による検査で
は比較的大きい異物でその存在しか知れなかったため、
その異物が半導体素子に悪影響するのか否かについては
判定できなかった。しかし本発明によれば、微小異物の
位置を正確に特定するとともに、原子間力顕微鏡により
直接その異物の形状を３次元的に知ることができ、たと
えば凸状の異物か凹状の異物か、また凹状の深さおよび
幅などを直ちに知ることができる。あとでパターニング
して配線を形成するばあい、凸状の異物部分は問題とな
りにくいが、凹状の異物部分はアルミニウム膜がなかっ
たり、薄くなっていたり、あるいは配線幅が狭くなって
いたりするため、断線の原因となる。そのため、その深
さおよび幅によっては重要な欠陥となる。サブミクロン
ルールでは配線幅が０．５μｍ以下で一般にこの１／５
以上の欠陥部があると信頼性上好ましくないと言われて
おり、０．１μｍ以上の幅で成膜した膜厚の１／５以上
の凹部があると信頼性上よくない。したがってパーティ
クル検査装置で調べた異物の数のうち５％以上がそのよ
うな凹状異物であればそのアルミニウムの成膜工程に発
塵、発塵物のはがれに伴う膜の剥離などの欠陥があると
してフィードバックし、改善することができる。また、
微小異物の位置が正確に特定できているため、不良とな
る微小異物に伴なうチップを特定することもできる。

【０１１７】本実施例では配線形成のためのアルミニウ
ム膜成膜後の検査工程について説明したが、半導体素子
には洗浄、イオン拡散、成膜工程、露光、エッチングな
どの種々の工程が繰り返され、その各々の工程ごとに抜
取りで、または全数検査で同様に行うことができる。

【０１１８】さらに本実施例では原子間力顕微鏡を用い
て検査を行ったが、原子間力顕微鏡以外に走査型トンネ
ル顕微鏡など他の走査型プローブ顕微鏡によっても同様
に検査をすることができる。

【０１１９】本実施例によれば、半導体素子の製造プロ
セスにおいて、半導体ウェハ上の微小異物を正確に特定
することができ、製造プロセスにフィードバックして改
善することができるとともに不良品を排除できるため、
超ＬＳＩの製造においても歩留りを向上し、さらに信頼
性を向上することができる。

【０１２０】さらに本実施例によれば、従来のパーティ
クル検査装置では検出できなかった０．１μｍ以下の微
小異物でもみつけることができ、パーティクル検査装置
でみつかった微小異物近傍のさらに微小の異物をも検査
することができ、パーティクル検査装置でみつかるよう
な微小異物の発生原因の究明に役立つばあいもある。

【０１２１】［実施例１０］本実施例は液晶表示素子の
製法の一実施例で、液晶表示素子の製造工程に前述の本
発明による分析装置のうち、原子間力顕微鏡を用いて絶
縁性透明基板上の異物の分析を行った例である。

【０１２２】すなわち、液晶表示素子はたとえばガラス
などの絶縁性透明基板に各画素のスイッチング素子とし
ての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）や各画素
間に設けられるゲート配線、ソース配線、画素電極など
が設けられたＴＦＴ基板と、対向電極などが設けられた
対向基板とが一定間隙を保持して周囲で貼着され、その
間隙に液晶材料が注入されることより製造される。最近
の液晶表示素子は高精細化、開口率の向上などの要請に
ともない、ゲート配線などの信号配線は狭幅化し、画素
電極などとの間隙も狭くなり、信号配線の断線や配線間
短絡などが生じ易くなっている。

【０１２３】本発明ではこのＴＦＴ基板の製造プロセス
において、成膜工程や露光、エッチング工程など種々の
工程が行われるが、たとえばゲート電極およびゲート配
線を形成するため、絶縁性透明基板の全面にタングステ
ンなどの金属膜が０．１〜１μｍ程度の厚さに形成され
たあとに、原子間力顕微鏡を用いて成膜表面の異物を検
査し、分析した。

【０１２４】半導体ウェハのばあいと同様にパーティク
ル検査装置により成膜表面の異物の存在する大まかな位
置を調べる。ついで原子間力顕微鏡のｘ−ｙステージ上
に絶縁性透明基板をその位置決めマークを基準に位置合
わせをして載置する。

【０１２５】パーティクル検査装置と原子間力顕微鏡の
ｘ−ｙステージ上でのｘ、ｙ座標の相関は±１００〜±
５００μｍ程度が限度であるが、本発明の位置決め方法
により前記実施例９のばあいと同様に微小異物の位置を
正確に特定できた。

【０１２６】そののち、原子間力顕微鏡により異物を観
測した結果、その３次元形状を知ることができた。その
結果、その異物が凸状か凹状かにより、またその大きさ
や深さにより不良となる原因の異物が存在するばあいは
その異物が発生しないように製造プロセスにフィードバ
ックすることにより異物不良を減ずることができる。

【０１２７】本実施例では配線形成のためのアルミニウ
ム膜成膜線の分析について説明したが、絶縁膜の成膜工
程やエッチング工程後など、あらゆる工程のあとで抜き
取りまたは全数検査により分析することができる。

【０１２８】さらに本実施例では原子間力顕微鏡を用い
たが、原子間力顕微鏡以外に走査型トンネル顕微鏡を用
いることができる。

【０１２９】本実施例によれば、液晶表示素子の製造プ
ロセスにおいて、絶縁性透明基板上の微小異物を正確に
特定することができ、製造プロセスにフィードバックし
て改善することができるとともに、不良品を排除できる
ため、超精細化した多画素の液晶表示素子においても高
い歩留りがえられ信頼性が向上する。

【０１３０】前記各実施例では異物検出用ビーム光をう
るためＡｒレーザを使用したが、Ａｒレーザに限定され
ず、ビーム光がえられるものであれば、半導体レーザな
ど他のレーザあるいは赤外線光、白色光、可視光、紫外
光を光学レンズなどでビーム状に絞ったいかなる光であ
ってもよい。またｘ−ｙアクチュエータ１２で試料（シ
リコンウェハ）２を移動させたが、第２のｘ−ｙアクチ
ュエータにより顕微鏡の探針側を移動させてもよく、相
対的に位置合わせをすればよい。また前記各実施例では
第２のｘ−ｙアクチュエータを設けて最初の探針の位置
を求めたが、探針の位置は固定したままで、最初の探針
の位置を測定しておけば、第２のｘ−ｙアクチュエータ
は必ずしも必要ではない。さらに前述の説明以外の他の
構成部分は従来の原子間力顕微鏡または走査型トンネル
顕微鏡と同じ構成で、その機能を発揮する範囲で変更し
うる。

【０１３１】なお、実施例５〜８では試料２としてシリ
コンウェハを例にあげて述べたが、絶縁性透明基板など
他の平面状基板（少しは表面に凹凸があってもよい）で
も、同様の効果がえられ、試料２が必ずしもシリコンウ
ェハに限定されるものではない。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、試料表
面に異物を検出するための検出用ビーム光を照射すると
共に、暗視野部または明視野部での試料表面からの乱反
射光または暗部をたとえば、顕微鏡もしくはフォトダイ
オードなどのビーム光の変化検出器により検出すること
により、微小異物の存在位置を見つけ出し、かつ走査型
プローブ顕微鏡の探針のある位置と、その微小異物の位
置とを相対的に移動させているため、微小異物の部分の
みに走査型プローブ顕微鏡の探針を接触させることがで
きる。また、さらに、微小異物の検出にパーティクル検
査装置をあわせて用いるとき、それがもつ座標と分析装
置のもつ座標をリンクさせたときにたとえ数千μｍのず
れが生じたとしても、これを網羅する試料表面上の範囲
にスポット照射されたビーム光の変化を観察することに
より、微小異物の存在を検出し、その位置を分析装置の
座標上に定めることができる。

【０１３３】たとえパーティクル検査装置で検出できな
いような微小異物であっても、本発明の走査型プローブ
顕微鏡において検出が可能なものもあり、検出のもれを
防止できる。

【０１３４】したがって、広い試料の中で微小な異物を
簡単に検出することができ、微小異物の存在する範囲の
みに選択的に３次元測定をすることができるため、測定
時間を大幅に短縮し、早期に試料の品質評価を行うこと
ができる。

【０１３５】また、本発明の半導体素子または液晶表示
素子の製法によれば、半導体ウェハまたは絶縁性透明基
板上の微小異物を正確に把握できて対応処理ができるた
め、サブミクロン以下の微細なパターンでも欠陥を防止
することができ、集積度が非常に高い超ＬＳＩにおいて
も歩留りを向上できるとともに、使用途中で不良になる
欠陥も防止することができて、信頼性が大幅に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の微小異物の検査方法の一実施例を説
明する図で、原子間力顕微鏡の基本構成を示す説明図で
ある。

【図２】 ビーム光の異物による乱反射光を暗視野部か
ら観察したときの模式図である。

【図３】 本発明の原子間力顕微鏡により測定された異
物の像を示す図で、（ａ）はＡＦＭ像、（ｂ）、（ｃ）
はそれぞれ（ａ）のｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線に沿って観察さ
れた異物の深さプロファイルである。

【図４】 原子間力顕微鏡を用いた本発明の微小異物の
検査方法の他の実施例を説明する図である。

【図５】 本発明の微小異物の検査方法の他の実施例を
説明する図で、走査型トンネル顕微鏡の基本構成を示す
説明図である。

【図６】 走査型トンネル顕微鏡を用いた本発明の微小
異物の検査方法のさらに他の実施例を説明する図であ
る。

【図７】 本発明の微小異物の検査方法の他の実施例を
説明する図で、原子間力顕微鏡の基本構成を示す説明図
である。

【図８】 本発明の微小異物の検査方法の一実施例を説
明する図で、走査型トンネル顕微鏡の基本構成を示す説
明図である。

【図９】 原子間力顕微鏡を用いた本発明の微小異物の
検査方法のさらに他の実施例を説明する図である。

【図１０】 走査型トンネル顕微鏡を用いた本発明の微
小異物の検査方法のさらに他の実施例を説明する図であ
る。

【図１１】 パーティクル検査装置ＬＳ−６０００でシ
リコンウェハ上の微小異物について計測した結果の一例
を示す。

【図１２】 従来の原子間力顕微鏡の基本構成を示す説
明図である。

【図１３】 従来の走査型トンネル顕微鏡の基本構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 探針、２ 試料（シリコンウェハ）、３ カンチレ
バー、５ レーザ光源、６ 受光素子、７ ｘｙｚ微動
素子アクチュエータ、８ 異物検出用ビーム光、１０
乱反射光、１１ 異物、１２ ｘ−ｙアクチュエータ、
１３ Ａｒレーザ、１５ 第２のｘ−ｙアクチュエー
タ、１６ 顕微鏡、１９ 暗部、２０ 顕微鏡、２１
金属製探針、２７ ｘｙｚ微動素子アクチュエータ、３
１ ＣＣＤカメラ、３２ ＣＲＴ、３３ 偏光板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩野 勇 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (72)発明者 和田 理 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (72)発明者 黒川 博志 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (72)発明者 堀 浩一郎 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式 会社 北伊丹製作所内 (72)発明者 服部 信美 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式 会社 ユー・エル・エス・アイ開発研究 所内 (72)発明者 関根 正廣 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式 会社 北伊丹製作所内 (72)発明者 大森 雅司 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式 会社 北伊丹製作所内 (72)発明者 倉本 一雄 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (72)発明者 小林 淳二 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (56)参考文献 特開 平２−93304（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−58102（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−186248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−67844（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218163（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 37/00 G01N 21/84 - 21/91 G01B 11/30 H01L 21/66

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料表面に微小異物検出用のビーム光を
   照射し、該微小異物による前記ビーム光の変化を観察す
   ることにより前記試料の微小異物のｘ−ｙ面内の存在位
   置を検出し、走査型プローブ顕微鏡の探針の位置と前記
   試料の微小異物の存在位置の位置合わせをし、ついで前
   記走査型プローブ顕微鏡により前記微小異物の３次元像
   を測定する微小異物の検査方法であって、 前記試料は、あらかじめパーティクル検査装置により表
   面の微小異物とその位置を検出されたものであり、 前記ビーム光による微小異物の存在位置の検出は、前記
   パーティクル検査装置の座標と前記走査型プローブ顕微
   鏡の座標とのずれを視野内に網羅できる広さの視野で行
   ない、あらかじめ前記パーティクル検査装置の座標に対
   して位置検出のされた微小異物をあらためて走査型プロ
   ーブ顕微鏡の座標上の位置として検出する ことを特徴と
   する微小異物の検査方法。
2. 【請求項２】 前記走査型プローブ顕微鏡の探針を前記
   試料に近接させて該探針による前記微小異物検出用のビ
   ーム光の変化を観察することにより前記探針のｘ−ｙ面
   内での位置（ｘ₀、ｙ₀）を設定し、前記微小異物のｘ−
   ｙ面内の存在位置（ｘ₁、ｙ₁）の検出値により前記走査
   型プローブ顕微鏡の探針または前記試料を（ｘ₁−ｘ₀、
   ｙ₁−ｙ₀）だけ移動させて前記走査型プローブ顕微鏡の
   探針と前記試料の微小異物の存在位置の位置合わせをす
   ることを特徴とする請求項１記載の微小異物の検査方
   法。
3. 【請求項３】 前記試料が製造工程の途中における半導
   体素子もしくは該素子が形成されつつある半導体ウェハ
   である請求項１または２記載の微小異物の検査方法。
4. 【請求項４】 前記試料が製造工程の途中における液晶
   表示素子もしくは該素子が形成されつつある絶縁性透明
   基板である請求項１または２記載の微小異物の検査方
   法。
5. 【請求項５】 あらかじめ表面上の微小異物とその位置
   をパーティクル検査装置によって検査された試料の表面
   の微小異物を検査する走査型プローブ顕微鏡であって、
   試料に走査型プローブ顕微鏡の探針を近接せしめるため
   の試料または探針を３次元的に微動せしめるｘｙｚ微動
   素子アクチュエータと、前記試料表面の異物を検出する
   ための異物検出用ビーム光源と、該ビーム光源からの光
   の異物による乱反射光を検出するための暗視野部に設け
   られ、前記パーティクル検査装置の座標と前記走査型プ
   ローブ顕微鏡の座標とのずれを視野内に網羅できる広さ
   の視野を有するビーム光の変化検出器と、前記試料表面
   の異物の存在位置を前記走査型プローブ顕微鏡の座標上
   の位置として検出するｘ−ｙアクチュエータとを備え、
   前記試料表面の３次元像を測定する走査型プローブ顕微
   鏡。
6. 【請求項６】 あらかじめ表面上の微小異物とその位置
   をパーティクル検査装置によって検査された試料の表面
   の微小異物を検査する走査型プローブ顕微鏡であって、
   試料に走査型プローブ顕微鏡の探針を近接せしめるため
   の試料または探針を３次元的に微動せしめるｘｙｚ微動
   素子アクチュエータと、前記試料表面の異物を検出する
   ための異物検出用ビーム光源と、該ビーム光源からの光
   の異物による暗部を検出するための明視野部に設けら
   れ、前記パーティクル検査装置の座標と前記走査型プロ
   ーブ顕微鏡の座標とのずれを視野内に網羅できる広さの
   視野を有するビーム光の変化検出器と、前記試料表面の
   異物の存在位置を前記走査型プローブ顕微鏡の座標上の
   位置として検出するｘ−ｙアクチュエータとを備え、前
   記試料表面の３次元像を測定する走査型プローブ顕微
   鏡。
7. 【請求項７】 前記ビーム光源がレーザ光源である請求
   項５または６記載の走査型プローブ顕微鏡。
8. 【請求項８】 前記走査型プローブ顕微鏡が、カンチレ
   バーと、該カンチレバーの先端に設けられ、試料表面に
   近接する探針と、該カンチレバーのたわみを検出するた
   めの発光素子および受光素子と、前記試料またはカンチ
   レバーを３次元的に微動せしめるｘｙｚ微動素子アクチ
   ュエータとからなり、前記試料表面の３次元像を測定す
   る原子間力顕微鏡である請求項５または６記載の走査型
   プローブ顕微鏡。
9. 【請求項９】 前記走査型プローブ顕微鏡が、試料表面
   に近接され、該試料とのあいだにトンネル電流が流され
   る金属製探針と、該金属製探針または前記試料を３次元
   的に微動せしめるｘｙｚ微動素子アクチュエータとから
   なり、前記試料表面の３次元像を測定する走査型トンネ
   ル顕微鏡である請求項５または６ 記載の走査型プローブ
   顕微鏡。
10. 【請求項１０】 パーティクル検査装置において試料表
    面の微小異物の位置を求め、該試料を走査型プローブ顕
    微鏡の座標ステージ上に移し、前記パーティクル検査装
    置で求められた微小異物の位置を該走査型プローブ顕微
    鏡の座標ステージの座標に大まかにリンクさせ、前記パ
    ーティクル検査装置の座標と前記走査型プローブ顕微鏡
    の座標とのずれを網羅できる広さの領域にビーム光を照
    射し、該微小異物の存在位置を前記走査型プローブ顕微
    鏡の座標上の位置として再度検出して前記走査型プロー
    ブ顕微鏡の座標に該再度検出された微小異物の位置を登
    録する微小異物の検出方法。
11. 【請求項１１】 前記ビーム光がレーザ光である請求項
    １０記載の微小異物の検出方法。
12. 【請求項１２】 前記ビーム光がＳ偏光である請求項１
    ０または１１記載の微小異物の検出方法。
13. 【請求項１３】 前記微小異物の再度の検出は、前記ビ
    ーム光の暗視野部から、前記ビーム光の乱反射光を検出
    することによるものである請求項１０、１１または１２
    記載の微小異物の検出方法。
14. 【請求項１４】 前記微小異物の再度の検出は、前記ビ
    ーム光の明視野部から、前記ビーム光の乱反射による暗
    部を検出することによるものである請求項１０、１１ま
    たは１２記載の微小異物の検出方法。
15. 【請求項１５】 前記微小異物の再度の検出は、顕微鏡
    を通しての観察によりなされ、該顕微鏡の焦点は、前記
    試料表面の前記ビーム光のスポットに合わせられる請求
    項１０、１１、１２、１３または１４記載の微小異物の
    検出方法。
16. 【請求項１６】 前記顕微鏡の接眼部にＣＣＤカメラが
    取りつけられている請求項１５記載の微小異物の検出方
    法。
17. 【請求項１７】 前記ＣＣＤカメラがイメージインテン
    シファイヤーを搭載している請求項１６記載の微小異物
    の検出方法。
18. 【請求項１８】 前記顕微鏡の視野範囲が、前記パーテ
    ィクル検査装置と前記走査型プローブ顕微鏡の座標との
    ずれ誤差の範囲となる領域より広い請求項１５、１６ま
    たは１７記載の微小異物の検出方法。
19. 【請求項１９】 前記微小異物の再度の検出は、受光素
    子を用いてなされる請求項１０、１１、１２、１３また
    は１４記載の微小異物の検出方法。
20. 【請求項２０】 前記受光素子が反射光を感知する前記
    試料表面上の領域範囲が、前記ずれ誤差の範囲となる領
    域より広い請求項１９記載の微小異物の検出方法。
21. 【請求項２１】 前記走査型プローブ顕微鏡が請求項８
    記載の原子間力顕微鏡である請求項１０記載の微小異物
    の検出方法。
22. 【請求項２２】 前記走査型プローブ顕微鏡が請求項９
    記載の走査型トンネル顕微鏡である請求項１０記載の微
    小異物の検出方法。
23. 【請求項２３】 前記試料が製造工程の途中における半
    導体素子もしくは該素子が形成されつつある半導体ウェ
    ハである請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、
    １６、１７、１８、１９、２０、２１または２２記載の
    微小異物の検出方法。
24. 【請求項２４】 前記試料が製造工程の途中における液
    晶表示素子もしくは該素子が形成されつつある絶縁性透
    明基板である請求項１０、１１、１２、１３、１４、１
    ５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２記
    載の微小異物の検出方法。
25. 【請求項２５】 洗浄工程、イオン注入、拡散工程、Ｃ
    ＶＤ工程、エッチング工程、露光工程、熱処理工程から
    なる半導体素子の製法において、前記各工程の少なくと
    も１つの工程が検査工程を伴い、前記検査工程のうちの
    少なくとも１つが請求項１０記載の微小異物の検出方法
    によって検出された位置を検査する工程である半導体素
    子の製法。
26. 【請求項２６】 洗浄工程、イオン注入、拡散工程、Ｃ
    ＶＤ工程、エッチング工程、露光工程、熱処理工程から
    なる半導体素子の製法において、前記各工程の少なくと
    も１つの工程が検査工程を伴い、前記検査工程のうちの
    少なくとも１つが請求項１または２記載の微小異物の検
    査方法である半導体素子の製法。
27. 【請求項２７】 洗浄工程、イオン注入、拡散工程、Ｃ
    ＶＤ工程、エッチング工程、露光工程、熱処理工程から
    なる半導体素子の製法において、前記検査工程の少なく
    とも１つの工程が検査工程を伴い、前記検査工程のうち
    の少なくとも１つが請求項５または６記載の走査型プロ
    ーブ顕微鏡を用いて微小異物の検査をする工程である半
    導体素子の製法。
28. 【請求項２８】 絶縁性透明基板に少なくとも薄膜トラ
    ンジスタと画素電極とが設けられたＴＦＴ基板と、絶縁
    性透明基板に少なくとも対向電極が設けられた対向基板
    とを一定間隙を保持して周囲で貼着し、該間隙に液晶材
    料を注入する液晶表示素子の製法であって、前記ＴＦＴ
    基板または対向基板の製造工程である洗浄工程、成膜工
    程、露光工程、エッチング工程、イオン注入工程、ＣＶ
    Ｄ工程、熱処理工程の少なくとも１つの工程が検査工程
    を伴い、該検査工程の少なくとも１つが請求項１０記載
    の方法により微小異物の検査をする工程である液晶表示
    素子の製法。
29. 【請求項２９】 絶縁性透明基板に少なくとも薄膜トラ
    ンジスタと画素電極とが設けられたＴＦＴ基板と、絶縁
    性透明基板に少なくとも対向電極が設けられた対向基板
    とを一定間隙を保持して周囲で貼着し、該間隙に液晶材
    料を注入する液晶表示素子の製法であって、前記ＴＦＴ
    基板または対向基板の製造工程である洗浄工程、成膜工
    程、露光工程、エッチング工程、イオン注入工程、ＣＶ
    Ｄ工程、熱処理工程の少なくとも１つの工程が検査工程
    を伴い、該検査工程の少なくとも１つが請求項１または
    ２記載の微小異物の検査方法である液晶表示素子の製
    法。
30. 【請求項３０】 絶縁性透明基板に少なくとも薄膜トラ
    ンジスタと画素電極とが設けられたＴＦＴ基板と、絶縁
    性透明基板に少なくとも対向電極が設けられた対向基板
    とを一定間隙を保持して周囲で貼着し、該間隙に液晶材
    料を注入する液晶表示素子の製法であって、前記ＴＦＴ
    基板または対向基板の製造工程である洗浄工程、成膜工
    程、露光工程、エッチング工程、イオン注入工程、ＣＶ
    Ｄ工程、熱処理工程の少なくとも１つの工程が検査工程
    を伴い、該検査工程の少なくとも１つが請求項５または
    ６記載の走査型プローブ顕微鏡を用いて微小異物の検査
    をするものである液晶表示素子の製法。