JP3514555B2 - 異物評価装置および異物評価方法 - Google Patents

異物評価装置および異物評価方法

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    • Y10S977/852—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for detection of specific nanostructure sample or nanostructure-related property

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、異物評価装置および
異物評価方法に関し、より特定的には、半導体ウェハの
表面上に付着した微粒子などの異物の寸法、個数、種別
を計測／分析するための異物評価装置および異物評価方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、Ｌａｙｌｅｉｇｈ−Ｄｅｂｙ
ｅ近似などを用いて、光散乱強度の角度分布から半導体
ウエハの表面上の微粒子などの異物の寸法および個数を
調べる異物評価装置は知られている。
【０００３】図１１は、従来の異物評価装置の一例を概
略的に示す構成図である。図１１を参照して、従来の異
物評価装置７００では、試料（半導体ウエハ）２１０を
二次元走査するためのステージ２２０を有する試料載置
部２００が設けられている。また、試料２１０の表面へ
照射される光ビーム１１０を発生させるための投光部１
００が設けられている。投光部１００と試料載置部２０
０との間には、試料２１０の表面によって散乱された散
乱光を集光するための集光部３００が設置されている。
集光部３００は、回転楕円面形状を有している。この集
光部３００によって集光された散乱光の焦点（Ｆ２）に
は、集光された散乱光の総量を測定するための受光部５
００が設置されている。また、投光部１００および試料
載置部２００を駆動するとともに受光部５００からの出
力信号を処理するための計測制御部６００が設置されて
いる。
【０００４】次に、上記の構造を有する従来の異物評価
装置７００の動作について説明する。まず、計測制御部
６００から投光部１００に駆動信号を送る。それによ
り、投光部１００から光ビーム１１０が発生される。光
ビーム１１０は集光部３００に設けられた光ビーム入射
孔３１０を通過して入射光１２０となる。入射光１２０
は、試料２１０の表面上の異物２３０に照射される。そ
して、入射光１２０と試料２１０とが交差する点が集光
部３００の一方の焦点（Ｆ１）となっている。入射光１
２０の異物２３０への照射により発生した散乱光を、集
光部３００によって他方の焦点（Ｆ２）に集める。焦点
（Ｆ２）に集められた散乱光が受光部５００によって受
光される。これにより、異物２３０に対応した光散乱強
度量が測定される。その結果、異物２３０の寸法を計測
することが可能となる。上記のような動作をステージ２
２０を移動しながら行なうことによって、試料２１０の
表面上の異物２３０を検出し、その寸法および個数を計
測することが可能となる。
【０００５】図１２は、試料２１０の表面上に異物２３
０が存在する場合（Ｐ）と、試料２１０の表面上に異物
２３０が存在しない場合（Ｎ）との光散乱強度分布を示
した相関図である。
【０００６】図１２を参照して、光散乱角度θ＝０での
光散乱強度をＩ0 とし、その他の光散乱角度θでの光散
乱強度をＩとする。そして、規格化したｌｏｇ（Ｉ／Ｉ
0 ）を光散乱角度θに応じてプロットしてある。図１２
に示されるように、試料２１０の表面に異物２３０が存
在する場合（Ｐ）の方が、異物２３０の存在しない場合
（Ｎ）よりも光散乱角度θの大きい範囲での散乱光の総
量が大きくなる。それにより、異物２３０の有無および
その個数を検出することが可能となる。また、光散乱強
度量から異物２３０の寸法をも知ることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の異物評価装置７００では、試料２１０の表面に付
着した異物２３０の有無，個数および寸法は計測できる
が、その異物２３０の種別を分析することができないと
いう欠点があった。異物２３０の寸法が大きい場合に
は、物理分析や化学分析などの手法を用いて、その種別
を分析することは可能である。しかしながら、ますます
パターンの微細化が進展する半導体装置においては、異
物２３０の寸法が０．１μｍ以下となる場合が考えら
れ、このような場合には、上記の物理分析などの方法を
適用することはできない。
【０００８】一方、従来から、異物２３０の種別を分析
する手法に関しては様々なものが提案されている。この
異物２３０の種別を分析するための装置と、上記のよう
な異物の数や位置座標を検出する装置とを１つのシステ
ム内に設けるという技術が、特開平５−２１５６１号公
報に開示されている。
【０００９】しかしながら、この特開平５−２１５６１
号公報に開示された装置では、異物の検出を行なう検出
部と、異物の分析を行なう分析部とは、互いに別個の装
置としてシステム内に組込まれている。そのため、試料
２１０を検出部から分析部へ搬送する必要がある。その
ため、搬送中に異物の位置が移動したり、異物の消失す
るという問題が懸念される。また、検出部から分析部へ
試料２１０を搬送した後、分析部においてこの試料２１
０の位置決めが行なわれる。そのため、検出部において
検出された異物２３０の位置座標の原点の位置と、分析
部における異物２３０の位置座標の原点の位置との間に
誤差が生じる可能性が大きいと言える。以上のことよ
り、検出部と分析部とを別個の装置として設けることに
よって、異物２３０を検出した後、異物２３０の分析作
業が不正確かつ困難になりやすいという問題点があっ
た。
【００１０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、試料表
面に付着した微小な異物の検出と種別の分析とを正確か
つ容易に行なうことが可能となる異物評価装置を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る異物評価
装置は、水平方向に延びるガイドと、試料載置部と、測
定部と、分析部とを備える。試料載置部はガイドに固定
され、その上に試料が載置される。測定部は、ガイドに
スライド可能に取付けられ、試料載置部上に移動するこ
とにより異物の数や位置を測定する。分析部は、ガイド
にスライド可能に取付けられ、試料載置部上に移動する
ことにより異物の種別を分析する。
【００１２】この発明に係る異物評価方法は、試料表面
に付着した異物の数、位置および種別を検知するための
異物評価方法であって、下記の各工程を備える。水平方
向に延びるガイドに固定され試料を載置した試料載置部
上に、ガイドに沿って測定部をスライド移動させ、異物
の数や位置を測定する。ガイドに沿って分析部を試料載
置部上にスライド移動させ、異物の種別を分析する。
【００１３】
【作用】この発明に係る異物評価装置によれば、試料載
置部がガイドに固定される。そして、この固定された試
料載置部上に、測定部と分析部とが順次ガイドに沿って
スライド移動することにより、異物の数，位置の測定
と、異物の種別の分析とが行なえる。そのため、特開平
５−２１５６１号公報の場合のように、測定部から分析
部へと試料を搬送する必要がなくなる。そのため、試料
の搬送に起因して生じる、異物の移動や消失あるいは試
料の位置ずれなどの問題点を解消することが可能とな
る。それにより、正確かつ容易に異物の評価を行なうこ
とが可能となる。
【００１４】
【００１５】
【実施例】以下、図１〜図１０を用いて、この発明に係
る異物評価装置の実施例について説明する。
【００１６】（第１実施例）まず、図１〜図７を用い
て、この発明の第１の実施例について説明する。図１
は、この発明の第１の実施例における異物評価装置１を
示す斜視図である。
【００１７】図１を参照して、本実施例における異物評
価装置１は、投光部１０と、試料載置部２０と、集光部
３０と、記憶部４０と、受光部５０と、計測制御部６０
と、ガイドとなるフレーム（架台）７０と、解析部（分
析部）８０とを備える。
【００１８】投光部１０は、試料載置部２０の上方に設
置され、試料（半導体ウエハ）２１の表面へ照射される
光ビーム１２を発生させる。試料載置部２０は、フレー
ム７０に固定され、試料２１を二次元走査するためのス
テージ２２を有する。試料２１とステージ２２との間に
は、試料２１をＸＹＺの三次元方向に走査／移動の可能
な円筒型圧電素子２４が介在している。
【００１９】集光部３０は、スライド可能にフレーム７
０に取付けられ、この集光部３０の上部は、２つの焦点
Ｆ１，Ｆ２を有する回転楕円面の一部分によって形成さ
れている。また、集光部３０の回転楕円部分はミラーか
らなる内面を有している。さらに、集光部３０には、光
ビーム１２を通過させるための光ビーム入射孔３１が設
けられている。また、集光部３０には、集光部３０の回
転楕円面がウエハ２１上に位置するように集光部３０を
移動させる際に、ウエハ２１を通過させるための切欠き
部３３が設けられている。
【００２０】集光部３０の回転楕円面の内面のミラーに
よって反射された散乱光１３が集光する焦点Ｆ２には、
光散乱強度量を測定するための受光部５０が設置されて
いる。投光部１０，試料載置部２０，受光部５０には、
計測制御部６０が接続されている。この計測制御部６０
は、投光部１０と試料載置部２０の動作を制御するとと
もに、受光部５０からの出力信号を処理する。より具体
的には、計測制御部６０は、光ビーム１２の動作制御と
光ビーム１２の調光制御を行なうとともに、ステージ２
２の送り動作制御をも行なう。さらに、計測制御部６０
は、受光部５０の動作制御を行なうとともに、受光部５
０の入出力信号の解析によって異物２３の検出，寸法お
よび個数の算出を行なう。そして、計測制御部６０は、
その算出結果を表示することができる。計測制御部６０
には、記憶部４０が接続されており、試料２１の表面に
おける異物２３の位置座標，寸法あるいは個数などの情
報が記憶部４０に記憶される。
【００２１】フレーム７０は、中空の四角形状を有して
おり、集光部３０と解析部８０との直線運動案内面とし
ての機能を有する。フレーム７０がこのような形状を有
することにより、中空の空間を配線の引出用の空間とし
て使用できる。また、軽量化も可能となる。集光部３０
と受光部５０とは一体化されており、フレーム７０に沿
って、Ｓ１方向あるいはＳ２方向へスライド移動可能で
ある。上記の集光部３０と受光部５０と計測制御部６０
とによって、異物２３の数や位置などを測定するための
測定部が構成される。
【００２２】解析部８０には、導電性のカンチレバー８
１と、光ビーム１２のカンチレバー８１による反射光１
４の変位を検出するための光位置検出器８２が設けられ
ている。カンチレバー８１の先端には、探針８３が設け
られている。この解析部８０と計測制御部６０とによっ
て、異物２３の種別の分析が行なえる。
【００２３】次に、上記の構造を有する異物評価装置１
の動作について説明する。まず、図１に示される解析部
８０をＫ１方向に移動させる。そして、投光部１０から
の光ビーム１２が光ビーム入射孔３１を通過するような
位置にまで、フレーム７０に沿って集光部３０と受光部
５０とをＳ１方向へスライド移動させる。このとき、切
欠き部３３が設けられることにより、この切欠き部３３
を通過して試料２１は集光部３０下に配置される。そし
て、ステージ２２をＸＹ方向に二次元走査し、異物２３
を検出した際には、その寸法，個数，位置座標を計測制
御部６０によって測定する。そして、このデータが記憶
部４０に記憶される。このようにして、試料２１の表面
全面にわたって異物２３の検出を行なう。
【００２４】上記の異物２３の検出作業が終了すれば、
集光部３０と受光部５０とをＳ２方向へスライド移動さ
せ、解析部８０をＫ２方向へスライド移動させる。この
とき、投光部１０からの光ビーム１２がカンチレバー８
１を照射するように、解析部８０と投光部１０の位置決
めがなされる。
【００２５】なお、フレーム７０には、集光部３０およ
び受光部５０と、解析部８０とを、ステージ２２に対し
て所定の位置に位置決めするためのストッパ機構が設け
られる。より詳しくは、このストッパ機構により、集光
部３０および受光部５０をＳ１方向へ移動させた場合で
も、光ビーム１２が試料２１の所定位置（位置座標の原
点）に照射されるように集光部３０および受光部５０の
位置決めが行なわれる。また、上記のストッパ機構によ
り、解析部８０をＫ２方向へ移動させた場合においても
同様に、光ビーム１２がカンチレバー８１に入射する位
置でかつ試料２１の所定位置（位置座標の原点）に光ビ
ーム１２が照射されるように解析部８０の位置決めが行
なわれる。
【００２６】このようなストッパ機構の一例が図７に示
されている。図７は、ストッパ機構２６を示す断面図で
ある。図７を参照して、フレーム７０の所定位置には、
Ｖ溝７０ａが設けられる。一方、解析部８０の所定位置
には、凹部８４が設けられ、この凹部８４内にスプリン
グ２７とボール（金属球）２８が設置される。そして、
このボール２８がＶ溝７０ａに嵌合することにより、解
析部８０は、所定位置に位置決めされる。受光部５０に
も同様にストッパ機構が設けられる。
【００２７】次に、既に記憶部４０に記憶されている異
物２３の位置情報などの情報を計測制御部６０によって
読出す。そして、この情報に従って、ステージ２２を駆
動し、カンチレバー８１の先端に取付けられた導電性の
探針８３の直下に異物２３を移動させる。そして、円筒
型圧電素子２４によって、試料２１を上下方向（Ｚ方
向）に移動させる。
【００２８】ここで、図６を用いて、円筒型圧電素子２
４の構造について説明する。図６は、円筒型圧電素子２
４を示す斜視図である。図６に示されるように、円筒型
圧電素子２４の外周面には、互いに対向する位置に一対
のＸ電極２５ａと一対のＹ電極２５ｂとが形成される。
それにより、ＸＹ方向の伸縮も可能となる。また、円筒
型圧電素子２４の内表面には、Ｚ電極２５ｃが形成され
る。そして、Ｚ電極２５ｃに所定の電圧を印加すること
により、円筒型圧電素子２４を上下方向（Ｚ方向）に変
形させる。それにより、試料２１を上方に移動させ、探
針８３と異物２３とを接触させることが可能となる。
【００２９】計測制御部６０には、導電性のカンチレバ
ー８１と試料２１との間に直流電圧を印加することので
きる機能が与えられている。そのため、この計測制御部
６０から直流電圧を異物２３に印加し、この異物２３を
帯電させることが可能となる。なお、異物２３を帯電さ
せる前に、カンチレバー８１が一定の撓みを保持するよ
うに制御する必要がある。
【００３０】このようにカンチレバー８１の撓みが一定
となるように制御するためのフィードバック回路につい
て以下に説明する。円筒型圧電素子２４が図６に示され
るような構造を有することにより、ステージ２２が静止
した状態であっても、三次元微動走査を行なわせること
が可能となる。そして、この円筒型圧電素子２４によっ
て試料２１を上方に移動させ、カンチレバー８１に光ビ
ーム１２を照射し、その反射光を光位置検出器８２によ
って受光する。そして、この光位置検出器８２からの出
力信号が、計測制御部６０へ送られる。この情報を基に
して、カンチレバー８１の撓みが一定となるように、計
測制御部６０によって円筒型圧電素子２４の上下方向
（Ｚ方向）の駆動電圧を制御する。すなわち、光位置検
出器８２，円筒型圧電素子２４のＺ電極２５ｃ，計測制
御部６０はフィードバック回路を形成しており、このフ
ィードバック回路によってカンチレバー８１の撓みが一
定となるように制御することが可能となる。すなわち、
解析部８０は、周知の原子間力顕微鏡の動作を行なえる
機能を有していることとなる。
【００３１】上記のようなフィードバック動作を行なう
ことによりカンチレバー８１の撓みが一定となるように
制御するとともに、円筒型圧電素子２４にＸＹＺの三次
元方向の動作を行なわせ、異物２３の原子間力顕微鏡像
を取得することも可能である。原子間力顕微鏡像は立体
像であり、周知のように１０分の数ｎｍの高解像度で
０．１μｍ以下の異物２３の形状観察および寸法測定が
可能である。
【００３２】計測制御部６０によって異物２３を帯電さ
せた後、探針８３と異物２３の接触動作を停止し、両者
の間の距離を一定に保つ。すなわち、原子間力顕微鏡像
を取得するような状態で、円筒型圧電素子２４によって
試料２１を走査する。それにより、探針８３と帯電した
異物２３との間の静電力の二次元情報が得られる。
【００３３】計測制御部６０によって、一定の直流電圧
を一定時間印加して、異物２３を接触帯電させた後、上
述の静電力の二次元情報の時間的変化を調べる。すなわ
ち、帯電電荷分布の時間的変化を、解析部８０からの入
力データとして計測制御部６０が取込み、そのデータを
処理する。それにより、異物２３の種別を判断すること
が可能となる。なお、上述のような異物の評価が終了し
た後、解析部８０をＫ１方向へスライド移動させ、試料
２１を取出す。
【００３４】次に、図２〜図５を用いて、本実施例にお
ける解析部８０と計測制御部６０とによる異物２３の種
別判定の動作原理について詳しく説明する。図２〜図５
は、異物２３の種別判定を行なうための動作原理を説明
するための模式図である。
【００３５】まず、図２および図３を用いて、異物２３
が絶縁性を有する場合について説明する。図２を参照し
て、計測制御部６０によって円筒型圧電素子２４のＺ電
極２５ｃに所定の電圧を印加し、試料２１を押し上げ
る。それにより、異物２３と探針８３の先端とを接触さ
せる。次に、スイッチＳＷを閉じ、直流電圧Ｖｃを導電
性のカンチレバー８１，探針８３を通じて異物２３に与
える。それにより、異物２３を帯電させる。このときの
電荷量をＱで示す。
【００３６】なお図２において、試料２１は、たとえば
シリコンのような半導体ウエハ２１１の上に、たとえば
シリコン酸化膜からなる絶縁膜２１２が形成されたもの
とする。異物２３が有機物のような絶縁性のものである
場合には、図２に示されるように、異物２３の下部と絶
縁膜２１２の表面に逆極性の電荷が誘起される。なお、
異物２３と探針８３の先端が接触しているか否かは、い
わゆるフォース曲線を描かせることによって確認でき
る。
【００３７】次に、図３を参照して、スイッチＳＷを開
き、フィードバック動作を再開する。ここで、異物２３
が上述のように帯電しているため、探針８３に、異物２
３の電荷と逆極性の電荷が誘起される。それにより、静
電力が働き、探針８３が異物２３に近づく。それによ
り、探針８３と異物２３との間隔δ′は、異物２３が帯
電していない状態における探針８３と異物２３との間の
距離δよりも小さくなっている。異物２３の周囲では、
探針８３と絶縁膜２１２との間隔はδとなる。
【００３８】次に、図４および図５を用いて、異物２３
が導電性を有する場合について説明する。図４を参照し
て、スイッチＳＷを閉じ、電圧Ｖｃを異物２３に印加す
る。それにより、異物２３内全体が均一に帯電する。こ
のときの電荷量がＱ″で示される。そして、異物２３の
直下に位置する絶縁膜２１２の表面に、電荷量Ｑ″を構
成する電荷と逆極性の電荷が誘起される。なお、この場
合には、異物２３の直下だけでなく、異物２３の周辺２
３ａにおいても、上記の逆極性の電荷は誘起される。
【００３９】次に、図５を参照して、スイッチＳＷを開
く。それにより、探針８３に異物２３と逆極性の電荷が
誘起され、異物２３の電荷量はＱ′″となる。この場
合、異物２３の周囲２３ａにおいて誘起された電荷の影
響を受け、探針８３と異物２３との間隔がδ″（＞
δ′）となる。
【００４０】上述のように、同じ寸法，形状の異物２３
であっても、導電性を有するか非導電性を有するかによ
って静電力が異なる。また、探針８３を、異物２３を含
む領域内で三次元的に微走査を行なうことによって静電
力分布を調べることにより、異物２３の周辺の誘起電荷
の有無で異物２３の導電性がわかる。さらに、スイッチ
ＳＷを開いた状態で、静電力分布の時間的変化を調べる
ことにより、導電性か非導電性かを判断することが可能
となる。以上の原理を用いることによって、上記の本実
施例の解析部８０によって異物２３の種別の評価を行な
うことが可能となる。
【００４１】以上説明したように、本実施例によれば、
試料２１を搬送することなく、異物の検出とその種別の
分析とを行なうことが可能となる。このように、試料２
１を搬送しないので、異物が位置ずれすることはほとん
どない。また、集光部３０あるいは解析部８０は、試料
載置部２０に対して極めて精度よく位置決めを行なうこ
とが可能である。これらのことより、異物の検出および
種別の分析が確実かつ容易に行なえる。すなわち、信頼
性の高い異物の評価を行なうことが可能である。
【００４２】また、投光部１０を、集光部３０と解析部
８０とに共通のものとすることも可能である。それによ
り、投光部１０の光軸合わせが不要となる。このこと
も、精度の高い異物の評価に寄与する。さらに、フレー
ム７０を介して集光部３０と受光部５０と解析部８０と
を一体化しているので、従来例に比べ、装置自体も小型
化することが可能となる。
【００４３】なお、異物２３が導電性を有するか非導電
性を有するかの判定手法としては、次のようなものもあ
る。たとえば、試料２１がその表面に絶縁膜２１２を有
しない場合、図２に示されるように電圧Ｖｃを印加し、
試料２１に流れる電流Ｉｃの関係、Ｖ−Ｉ（電圧−電
流）特性を調べることにより、異物２３が導電性を有す
るか否かを判定できる。
【００４４】また、大きい電圧Ｖｃをパルス的に印加
し、異物２３を含む領域でコロナ放電を発生させ、原子
間力顕微鏡像を調べてもよい。異物２３が熱的変形を受
けやすい有機物である場合には、電圧Ｖｃの印加前後で
原子間力顕微鏡像に著しい変化が見られる。それによ
り、異物２３が有機物であるか否かを判定できる。
【００４５】さらに、図２に示されるように、探針８３
を異物２３に接触させ、直流電圧を印加する。このと
き、電流Ｉｃが大きい場合であれば、トンネル分光によ
る異物２３の評価を行なえる。すなわち、試料２１に絶
縁膜２１２がないかもしくは極めて膜厚が小さく異物２
３が導電性の場合、絶縁膜２１２がなくて非常に厚さの
小さい非導電性の異物２３がある場合には、異物２３と
探針８３に約１ｎｍ程度の間隔を持たせても１ｎＡ程度
のトンネル電流が流れる場合がある。この場合には、電
流電圧（Ｉ／Ｖ）変換器Ａｍｐの出力を、光位置検出器
８２の出力の代わりに用いて、フィードバック動作さ
せ、いわゆる走査型トンネル顕微鏡として作用させるこ
ともできる。そして、異物２３の位置座標上で、一時的
にフィードバック動作を停止して、電圧Ｖｃを変化させ
る。この状態で、（ｄＩｃ／ｄＶｃ）あるいは（ｄＩｃ
／ｄＶｃ）／Ｖｃを測定する。このようなトンネル分光
を行なうことによって、さらに異物２３の性質を詳しく
評価することが可能となる。
【００４６】（第２実施例）次に、図９を用いて、この
発明の第２の実施例について説明する。図９は、この発
明の第２の実施例における異物評価装置１を示す一部切
欠き斜視図である。
【００４７】図９を参照して、本実施例における異物評
価装置１では、解析部８０が、探針レバー部８５と反射
光受光壁部８６とに分割されている。より詳しくは、図
９に示されるように、探針レバー部８５は、フレーム７
０に跨がるような形で設けられ、カンチレバー８１は、
フレーム７０の長手方向に延在する。また、反射光受光
壁部８６は、集光部３０および受光部５０の側面に沿う
ように壁状に設けられる。このような構成を有すること
により、図１に示される第１の実施例の場合よりも装置
の剛性を向上させることが可能となる。
【００４８】反射光受光壁部８６には、光位置検出器８
２が設けられる。そして、集光部３０には、光ビーム１
２の入射孔３１の他に、カンチレバー８１に照射された
光の反射光１４を通過させ、その反射光１４を光位置検
出器８２へ入射させるための反射光射出孔３２が設けら
れる。それ以外の構造に関しては、上記の第１の実施例
と同様である。したがって、説明は省略する。
【００４９】（第３実施例）次に、図１０を用いて、こ
の発明の第３の実施例について説明する。図１０は、こ
の発明の第３の実施例における異物評価装置１を示す一
部切欠き斜視図である。
【００５０】図１０を参照して、本実施例における異物
評価装置１では、フレーム７０は、内部空間を規定する
ようにほぼ箱形状を有しており、その底部には底板７５
が設けられている。そして、この底板７５には、この底
板７５に対して垂直方向に立上がる支持棒７４が取付け
られる。この支持棒７４が、ガイドとしての機能を有す
る。この支持棒７４には、軸方向に延びるようにキー溝
７６が設けられる。そして、支持棒７４には、試料載置
部固定具７２が嵌め込まれる。なお、図示されてはいな
いが、試料載置部固定具７２にはキーが挿入されてい
る。この試料載置部固定具７２は、試料載置部台７１に
固定されている。
【００５１】そして、試料載置部固定具７２には固定具
止めねじ７３が設けられている。この固定具止めねじ７
３によって、試料載置部固定具７２は支持棒７４に対し
て所定位置に固定される。上記のように、試料載置部固
定具７２が支持棒７４に嵌め込まれることによって、支
持棒７４に沿って上下方向に試料載置部固定具７２をス
ライド移動させることが可能となる。それにより、この
試料載置部固定具７２に固定されている試料載置部台７
１は、支持棒７４に沿って上下方向に移動される。試料
載置部２０は、試料載置部台７１に取付けられているの
で、この試料載置部台７１とともに上下方向に移動す
る。
【００５２】一方、フレーム７０の上部には、集光部３
０が取付けられている。また、フレーム７０の所定位置
には、受光部５０が取付けられる。また、本実施例で
は、図９に示されるように、解析部８０は、外箱（想像
線で示される）を有しており、試料載置部２０を覆うよ
うに試料載置部台７１上に被せられる。なお、この解析
部８０の構造に関しては後に詳しく説明する。
【００５３】次に、図９に示されるような構造を有する
本実施例における異物評価装置１の動作について説明す
る。まず、支持棒７４に沿って試料載置部台７１ととも
に試料載置部２０を押し上げ、固定具止めねじ７３によ
って所定位置に固定する。そして、前述の第１の実施例
の場合と同様の方法で異物の有無および位置座標を検出
する。そして、記憶部４０にその情報を記憶させる。
【００５４】次に、固定具止めねじ７３を緩め、試料載
置部台７１および試料載置部２０を下方へ移動させる。
そして、それらを所定の位置で固定具止めねじ７３によ
って固定する。その後、解析部８０を試料載置部台７１
上に被せる。そして、前述の第１の実施例の場合と同様
の方法で異物２３の種別を判断する。
【００５５】上述のように、本実施例によれば、１つの
装置内において、試料載置部２０を上下方向に移動させ
るだけで異物の数，位置および種別を判定することが可
能となる。そのため、異物２３の消失，位置ずれはほと
んど生じない。それにより、正確かつ容易に異物２３の
評価が行なえる。また、投光部１０は図９に示されるよ
うに１つでよい。それにより、投光部１０の光軸合わせ
が不要となる。また、集光部３０および受光部５０と、
解析部８０とを上下に配置することにより、上記の第１
および第２の実施例の場合よりもさらに装置を小型化す
ることが可能となる。
【００５６】ここで、図１０を用いて、解析部８０の一
例について説明する。図１０を参照して、解析部８０
は、たとえば金属製の外箱を有する。このように金属製
の外箱を有することにより、外部からの電磁波を遮蔽す
ることが可能となる。つまり、ノイズに対して強いもの
となる。
【００５７】また、外箱内には、外箱の対向する側壁の
内表面に沿って一対の立壁が設けられ、この一対の立壁
の底部は、一対の梁８０ａによって連結されている。そ
して、一方の立壁に光位置検出器８２が設けられ、他方
の立壁にカンチレバー８１が設けられる。このように、
光位置検出器８２とカンチレバー８１とがそれぞれ立壁
に設けられることにより、相対的な位置ずれを効果的に
抑制できる。そして、上記の一対の立壁部と梁８０ａと
によって空洞８０ｂが規定される。この空洞８０ｂの形
状は、試料載置部２０と相似形状であり、空洞８０ｂの
寸法は試料載置部２０の寸法より少し大きいものであ
る。
【００５８】また、解析部８０の外箱は、試料載置部台
７１とほぼ同形で、試料載置部台７１より少し小さい寸
法を有する。したがって、解析部８０の外箱の底面を試
料載置部台７１の上面で支え、かつ空洞８０ｂ内にステ
ージ２２を挿入することが可能となる。なお、解析部８
０の外箱には、投光部１０からの光を解析部８０内に照
射するための孔部（図示せず）が設けられることが好ま
しい。上記のような構成を有することにより、上記の第
１および第２の実施例の場合と同様に、異物２３の種別
の判定を行なうことが可能となる。
【００５９】なお、上記の本実施例においては、試料載
置部台７１と試料載置部固定具７２を切り離した場合に
ついて説明したが、両者は一体化されたものであっても
よい。また、カンチレバー８１への入射光として、投光
部１０の光ビーム１２を用いることを前提として説明し
たが、解析部８０の上部、すなわちカンチレバー８１の
上側と光位置検出器８２の上部とを架橋し、探針８３の
上方に位置する架橋箇所へ別の投光部を設けてもよい。
投光部としては、半導体レーザを用いてもよい。
【００６０】また、導電性のカンチレバーは、Ｓｉ3 Ｎ
4 の表面に１．５ｎｍ程度の厚みにＣｒをコーティング
し、さらにその上に厚さ５０ｎｍ程度のＡｕをコーティ
ングすることによって得ることができる。また、光位置
検出器は、たとえば、２分割または４分割のシリコンフ
ォトダイオード配置のフォト位置センサを使用すること
も可能である。さらに、カンチレバー８１への直流電圧
印加，円筒型圧電素子２４のＸＹ二次元走査に関して
は、計測制御部６０に含まれているコンピュータとそれ
に接続されたＤＡ変換器を駆動して、それらに電圧を供
給することが可能である。また、異物２３を介在させて
カンチレバー８１に流れる電流を調べる場合には、ＡＤ
変換器を駆動し、コンピュータで読取る。さらに、大き
い供給電源が必要な場合、小さい電流を読取る場合に
は、ＤＡ変換器の後、ＡＤ変換器の前にオペアンプのよ
うな増幅器を設ければよい。
【００６１】なお、今回開示された実施例はすべての点
で例示であって制限的なものではないと考えられるべき
である。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれることが意図される。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、試料を搬送することなく、異物の数や位置の検出お
よび異物の種別の判定を行なうことが可能となる。それ
により、搬送中に起こり得る異物の移動や消失といった
問題を効果的に回避することが可能となる。それによ
り、信頼性の高い異物の評価が行なえるとともに、異物
の評価の作業自体も容易なものとなる。また、測定部と
分析部とを一体化して１つの装置内に組込むことによ
り、装置自体をも小型化できる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例における異物評価装
置を示す斜視図である。
【図２】 異物が絶縁物である場合の異物の種別の判定
方法の第１工程を示す模式図である。
【図３】 異物が絶縁物である場合の異物の種別の判定
方法の第２工程を示す模式図である。
【図４】 異物が導電性を有する場合の異物の種別の判
定方法の第１工程を示す模式図である。
【図５】 異物が導電性を有する場合の異物の種別の判
定方法の第２工程を示す模式図である。
【図６】 この発明に係る円筒型圧電素子を示す斜視図
である。
【図７】 この発明に係るストッパ機構を示す断面図で
ある。
【図８】 この発明の第２の実施例における異物評価装
置を示す一部切欠き斜視図である。
【図９】 この発明の第３の実施例における異物評価装
置を示す一部切欠き斜視図である。
【図１０】 この発明の第３の実施例において使用され
る解析部の一例を示す斜視図である。
【図１１】 従来の異物評価装置の構成を示す構成図で
ある。
【図１２】 試料表面上に異物が存在する場合（Ｐ）
と、試料の表面上に異物が存在しない場合（Ｎ）との光
散乱強度分布を示す相関図である。
【符号の説明】
１ 異物評価装置、１０ 投光部、２０ 試料載置部、
２１ 試料、２２ ステージ、３０ 集光部、４０ 記
憶部、５０ 受光部、６０ 計測制御部、７０フレー
ム、８０ 解析部、８１ カンチレバー、８２ 光位置
検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西岡 直 兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地 菱電セ ミコンダクタシステムエンジニアリング 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−34124（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−92095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/88 H01L 21/66

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 試料表面に付着した異物の数、位置およ
    び種別を検知するための異物評価装置であって、 水平方向に延びるガイドと、 前記ガイドに固定され、その上に前記試料が載置される
    試料載置部と、 前記ガイドにスライド可能に取付けられ、前記試料載置
    部上に移動することにより前記異物の数や位置を測定す
    るための測定部と、 前記ガイドにスライド可能に取付けられ、前記試料載置
    部上に移動することにより前記異物の種別を分析するた
    めの分析部と、を備えた異物評価装置。
  2. 【請求項２】 前記測定部と前記分析部とは、前記試料
    載置部を間に挟むように前記試料載置部の両側にそれぞ
    れ配置される、請求項１に記載の異物評価装置。
  3. 【請求項３】 前記異物評価装置は、さらに、前記試料
    載置部の上方に配置され、前記試料載置部上に載置され
    た前記試料の表面に光を照射するための、前記測定部と
    前記分析部とに対して共通の１つの投光部を備える、請
    求項１または２に記載の異物評価装置。
  4. 【請求項４】 前記測定部は、 ミラーからなる内面を有し、回転楕円面形状を有する集
    光部と、 前記集光部に設けられ、前記投光部により発せられた光
    を前記集光部下に配置される前記試料に照射するための
    孔と、 前記孔を通して前記試料に照射された光の反射光を受光
    する受光部とを備え、 前記分析部は、 探針を有するカンチレバーと、 前記投光部からの光が前記カンチレバーに照射されるこ
    とにより生じる反射光の変位を検出する光位置検出器と
    を備える、請求項３に記載の異物評価装置。
  5. 【請求項５】 前記集光部には、前記集光部を前記試料
    載置部上に移動させる際に、前記試料を通過させるため
    の切欠き部が設けられる、請求項４に記載の異物評価装
    置。
  6. 【請求項６】 前記受光部と前記光位置検出器には、前
    記受光部と前記光位置検出器により得られた情報を処理
    するための計測制御部が接続され、 前記計測制御部には、前記計測制御部で処理されたデー
    タを記憶するための記憶部が接続される、請求項４に記
    載の異物評価装置。
  7. 【請求項７】 前記分析部は、前記カンチレバーを含む
    探針レバー部と、前記光位置検出器を含む反射光受光壁
    部とを有し、 前記反射光受光壁部は、前記光位置検出器が前記集光部
    よりも上方に位置するように前記測定部の側部に取付け
    られ、 前記集光部には、さらに、前記カンチレバーに照射され
    た光の反射光を前記光位置検出器に導くための孔が設け
    られ、 前記探針レバー部は、前記ガイドに跨がるように取付け
    られ、 前記カンチレバーは、前記ガイドの長手方向に延在す
    る、請求項４に記載の異物評価装置。
  8. 【請求項８】 前記ガイドには、前記測定部および前記
    分析部を前記試料載置部に対して一定の位置に位置決め
    するためのストッパ機構が設けられる、請求項１に記載
    の異物評価装置。
  9. 【請求項９】 前記ガイドは、中空部を有する四角形状
    の枠材からなる、請求項１に記載の異物評価装置。
  10. 【請求項１０】 試料表面に付着した異物の数、位置お
    よび種別を検知するための異物評価方法であって、 水平方向に延びるガイドに固定され前記試料を載置した
    試料載置部上に、前記ガイドに沿って測定部をスライド
    移動させ、前記異物の数や位置を測定する工程と、 前記ガイドに沿って分析部を前記試料載置部上にスライ
    ド移動させ、前記異物の種別を分析する工程と、を備え
    た異物評価方法。
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