JP3858669B2 - 表面検査用補助治具を用いた同点測定方法 - Google Patents
表面検査用補助治具を用いた同点測定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板等の基板表面の検査測定技術に関し、特に、半導体基板表面検査装置に対応した大きさに満たない半導体基板の表面を検査する際に使用する補助治具、及びこの補助治具を用いて半導体基板表面に点在するパーティクル、ピット、突起、マウンド等についての同点測定を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板表面検査装置は、本来、測定できる半導体基板の大きさが決まっており、例えば、パーティクルカウンタでは、装置に対応した直径（以下、「装置対応直径」という場合がある）の半導体基板の表面上に点在するパーティクルや欠陥等を検出し、その位置の座標を計測することができる。
【０００３】
上記のように基板表面上のパーティクルや欠陥等の位置を座標として計測する場合、一般的な方法としては、半導体基板に形成されている任意の外周位置及びノッチやオリエンテーションフラット（オリフラ）の位置を検出してアライメントを行い、半導体基板の中心を基準、すなわち原点（０，０）として測定を行っている。なお、検査装置によっては、基準を基板の中心とは別の位置に設定して測定を行うものもある。
【０００４】
例えば、いわゆるレビュー式半導体基板表面検査装置では、図１０に示されるように、ステージ（不図示）上に載っている半導体基板２０の外周（エッジ）の４点（▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼）を検出して半導体基板の中心座標を求め、ステージではなく、半導体基板の中心を基準座標（０，０）として表面上のパーティクルや欠陥の座標を計測し、ノッチ２２の左右の角の２点（▲５▼，▲６▼）によりアライメントを行っている。
【０００５】
また、他の一般的な半導体表面検査装置の中心座標の出し方としては、図１１に示されるように、機械的な方法でステージ（不図示）の中、もしくは上から半導体基板２０を囲むようなピン２１が出て基板２０が常にステージの一定位置にセットされる状態になり、その中心を基準（原点）とし、ノッチ２２の左右の角の２点によりアライメントを行うものもある。なお、アライメントにおいて、ノッチ若しくはオリフラの位置（方向）を任意で設定できる機能を具備した検査装置もある。
【０００６】
レビュー式半導体基板表面検査装置により半導体基板表面のパーティクルや欠陥等について同点測定を行う場合、基板表面上のパーティクルや欠陥等について測定した後、検査装置から取り出した基板に対し、例えば、洗浄、熱処理あるいは半導体薄膜成長を行い、この同じ基板の表面のパーティクルや欠陥等について再び測定（同点測定）を行う。具体的には、レビュー式半導体基板表面検査装置で最初に測定した欠陥等の座標を読み込み、アライメント及びキャリブレーションを行う。そして２回目以降の測定では、最初に測定した欠陥のNo.またはその座標を入力することによって基板表面上のパーティクルや欠陥の同点測定を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体基板表面検査装置に対応した大きさ（直径）に満たない半導体基板の表面検査をしようとしても、搬送系（搬送用ロボット、アライナー）やステージの物理的制約があり、そのままでは測定することができない。例えば、マーキング機能を具備するレーザーテック社製のパーティクル検査装置MAGICS（Multiple image Acquisition for Giga-bit pattern Inspection with Confocal System）では、直径３００ｍｍと２００ｍｍの半導体基板に対応したものがあるが、この装置では、直径１５０ｍｍの半導体基板の表面検査を行うことができない。
１５０ｍｍの半導体基板について測定するための治具もあるが、測定の際の移送や回転により半導体基板が動いてしまって、パーティクルや欠陥の座標を安定して測定できないという問題があった。
【０００８】
また、表面検査装置は、前記図１０及び図１１で示したように、被測定物の外周に基づいてアライメントを行うので、治具を用いた場合は治具の外周に基づいてアライメントを行うこととなり、装置対応直径未満の半導体基板自体のアライメントを行うことはできない。
このため、一度検査装置から治具を取り出し、基板を治具から外して洗浄、熱処理、あるいは半導体薄膜成長等を行った後、再び基板を治具に入れて基板表面のパーティクルや欠陥等の同点測定（同点観察）をしようとしても、治具と基板の位置関係を最初に測定したときと同じとするのは実質的に不可能である上、検査装置は治具の外周を基準としてアライメントと外周合わせ（半導体基板の中心出し）を行うことになるので、結果的に、治具を使って半導体基板上のパーティクルや欠陥の同点観察をすることは不可能であった。また、マニュアル操作で半導体基板のアライメントや外周合わせを行うことは非常に困難であった。
【０００９】
従って、本発明では、半導体基板表面検査装置に対応した大きさに満たない半導体基板について、同点測定を可能とすることができる補助治具及び同点測定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、表面検査装置により該装置に対応した大きさに満たない基板の表面を検査する際に使用する補助治具であって、前記表面検査装置に対応した大きさを有するとともに、前記基板を収容する収容部と、該収容部に収容された基板を固定するための固定部を有することを特徴とする表面検査用補助治具が提供される。
装置に対応した大きさに満たない基板を上記のような補助治具に収容して固定することで、補助治具と基板が一体化される。そして、補助治具は表面検査装置に対応した大きさを有しているので、補助治具と一体化された基板について、物理的制約を受けることなく検査装置により安定して表面検査を行うことができる。
【００１１】
この場合、収容部は、表面検査装置に対応した大きさを有する半導体ウエーハの中央に形成されたくり貫き部またはザグリ部からなることが好ましい。
このように装置に対応した所望の大きさを有する半導体ウエーハからなる補助治具とし、これにくり貫き部またはザグリ部を形成して収容部とすれば、装置対応直径未満の半導体基板の表面を検査する場合の補助治具として好適に使用することができる。
【００１２】
また、固定部は、収容部の底面に設けられた吸着用の孔を有する膜または粘着膜からなることが好ましい。
このような膜を用いた補助治具であれば、基板を収容部内にしっかりと固定することができるため、測定時に移送されたり、回転されたりした場合でも、基板が治具から飛び出すのを防ぐことができ、また、測定する半導体基板等の着脱も容易となる。
【００１３】
さらに、収容部は、該収容部に収容される基板の外周から１ｍｍ〜５ｍｍ大きく形成されていることが好ましい。
このように収容される基板より若干大きい程度の収容部であれば、基板の外周と収容部の内周が必要以上に擦れ合わず、発塵を防ぐことができる。また、治具の中心と基板の中心が大きくずれることもないので、基板の表面全体を好適に測定することができる。
【００１４】
また、前記収容部の内側に、該収容部に収容される基板の位置決めをするためのガイド手段を設けることもできる。
このようなガイド手段を設けておけば、治具内で基板がずれたり、回転したりするのを確実に防ぎ、位置決めが容易となるので表面検査をより好適に行うことができる。
【００１５】
本発明では、前記したような表面検査補助治具を用いた同点測定方法が提供される。
すなわち、表面検査装置により該表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対して同点測定を行う方法であって、
前記基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付すとともに、該基板を前記本発明に係る補助治具に収容して前記表面検査装置により基板の表面を検査して検出された測定点の座標を計測し、該測定点の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、
前記基板を補助治具から外した後、再度前記表面検査装置により前記基板の表面を検査する際、基板を前記補助治具に再度収容して前記基板に付したマークの座標を計測し、該マークの座標データを前記外部計算機に入力し、該マークの座標に基づいて前記測定点の座標データを変換し、該座標変換データに基づいて同点測定を行うことを特徴とする同点測定方法が提供される。
【００１６】
このような方法によれば、表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対しても同点測定を行うことができるので、パーティクルの数や欠陥の形状等の変化を表面検査装置によって追跡観察することができる。
【００１７】
さらに本発明では、表面検査装置により測定を行った後、他の検査装置により同点測定を行う方法も提供される。
すなわち、表面検査装置により該表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対して前記表面検査装置以外の他の検査装置により同点測定を行う方法であって、
前記基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付すとともに、該基板を前記本発明に係る補助治具に収容して前記表面検査装置により基板の表面を検査して検出された測定点の座標を計測し、該測定点の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、
前記基板を補助治具から外した後、前記他の検査装置により前記基板表面上の測定点について同点測定を行う際、前記基板に付したマークの座標を計測し、該マークの座標データを前記外部計算機に入力し、該マークの座標に基づいて前記測定点の座標データを変換し、該座標変換データに基づいて前記他の検査装置により同点測定を行うことを特徴とする同点測定方法が提供される。
【００１８】
このような方法によれば、表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対し、先に表面検査装置で測定したパーティクルや欠陥等について、他の検査装置による同点測定を行うことができる。従って、パーティクルの数や欠陥の形状等の変化あるいは同定等を他の検査装置によって別の観点から追跡観察することができる。
【００１９】
上記方法により、測定すべき基板としては、オリエンテーションフラット又はノッチが形成された半導体基板を好適に用いることができる。
このように本発明に係る同点測定方法を半導体基板表面の同点測定に適用すれば、装置対応直径未満の半導体基板表面上のパーティクル、欠陥、突起、マウンド等について好適に追跡観察することができる。
【００２０】
さらに本発明では、前記表面検査装置により前記補助治具に収容した基板の表面の測定を行う際、前記基板の外周部より外側を測定対象から除くことが好ましい。
基板を補助治具に収容して表面検査装置により測定を行う場合、補助治具の内周部や基板の外周部はパーティクルや欠陥の集合体として誤って検出されることがあるが、上記のように基板の外周部より外側を測定対象から除くことで、そのような誤った検出を防ぐことができる。
【００２１】
前記表面検査装置としては、パーティクルカウンタを好適に使用することができる。
パーティクルカウンタを用いれば、基板表面上のパーティクル、欠陥、マウンド等を輝点として検出し、その位置の座標を計測することができるので、好適に追跡観察を行うことができる。
【００２２】
また、前記他の検査装置としては、座標に基づく測定が可能な光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡を好適に使用することができる。
このような検査装置を使用して同点測定を行えば、レビュー式半導体基板表面検査装置と同様な効果が得られ、基板表面上のパーティクルや欠陥等について詳細に評価することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明についてさらに詳細に説明する。本発明に係る表面検査用補助治具、表面検査装置、測定する基板等は下記のものに限定されないが、好適な態様の一つとして、シリコンウエーハから作製した補助治具、及びこれを用いて装置対応直径未満のシリコン基板の表面を検査測定する場合について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の表面検査用補助治具１の一例を示したものであり、表面検査装置に対応した大きさ（例えば直径２００ｍｍ）を有する治具用シリコンウエーハ２の中央にくり貫き部３を形成したものと、底面（裏面）に設けた膜５とから構成されている。
【００２５】
中央のくり貫き部３は、収容部として機能し、その形状、大きさ等は、測定すべき装置対応直径未満（例えば直径１５０ｍｍ）の半導体基板を収容することができれば特に限定されないが、好ましくは、治具用半導体ウエーハの同心円とし、また、収容される基板の直径より若干大きいことが好ましい。具体的には、収容される基板の外周から１ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍ大きく形成されていることが好ましい。
【００２６】
この程度の大きさの収容部であれば、治具の収容部の内周と基板の外周とが擦れ合わず、発塵を防ぐことができる。また、測定の際、治具の中心と基板の中心がほぼ合致するので、治具の内周部や基板の外周部を測定対象領域から外すため、外側の一定の幅を除外して測定を行っても、基板表面のほぼ全体を測定することができる。なお、治具のくり貫き部と測定目的とする半導体基板の中心が大きくずれていると、基板表面で測定されない部分が大きくなってしまう場合があるので、測定すべき基板の大きさを考慮してくり貫き部を形成するのが望ましい。このようなくり貫き部の形成の仕方は特に限定されず、例えば、研削やエッチングにより形成させることができる。
【００２７】
一方、裏面に設けた膜５は、使用する半導体表面検査装置の搬送系やステージの真空チャック形状に合わせてあけた吸着用の孔７を有し、収容部３に収容された半導体基板を吸引固定するための固定部として機能する。固定部の膜５は、搬送中や測定中に治具１の中心に置かれた半導体基板を固定するものであれば特に限定されず、例えば、粘着膜、あるいは半導体基板を載せても滑らない表面の摩擦係数が大きな膜を用いても良い。
なお、これらの膜の材質に関しても特に限定されず、例えば塩化ビニール、フッ素樹脂、ラップ樹脂、シリコーン樹脂などを好適に使用できる。このような固定部の膜５を設けるには、中央をくり貫いたウエーハの裏面に接着剤等を用いて貼着すれば良い。
【００２８】
収容部の内側には、収容部に収容される基板の位置決めをするためのガイド手段を設けることもできる。図３及び図４は、それぞれ測定する装置対応直径未満の半導体基板のノッチやオリフラに対応したガイド手段（ストッパー）９，９´の一例を示している。このようなガイド手段は必須のものではないが、例えば、図３に示されるようなノッチ用のガイド手段９を設けておけば、アライメント効果を持たせることができる。すなわち、治具にノッチやオリフラの位置を固定するためのガイド手段９，９´を設けることにより、測定する半導体基板を治具に対して常に一定方向に向けて固定することができ、測定の際、治具のアライメントをすれば、測定する基板について間接的にアライメントをしているのと同じ効果を奏することができる。なお、ガイド手段の位置や形状は特に限定されず、測定する基板の形状等に応じて適宜決定すれば良い。
【００２９】
図２は、本発明の表面検査用補助治具の他の例を示しており、表面検査装置に対応した大きさ（例えば、直径２００ｍｍ）を有する治具用シリコンウエーハ２´の中央にザグリ部４を形成したものと、ザグリ部４内の底面に設けた膜５´とから構成されている。
【００３０】
このようなザグリ部４も、図１のくり貫き部３と同様、測定すべき装置対応直径未満（例えば、直径１５０ｍｍ）の半導体基板を収容する収容部として機能する。ザグリ部４の大きさ、形成の仕方等に関しては、前記くり貫き部３と同様であり、ガイド手段を設けることに関しても同様である。
ザグリ部４内に設ける膜５´に関しては、ザグリ部４内に収容された基板を固定するものであれば特に限定されず、粘着膜若しくは摩擦係数の大きな膜を使用することが好ましい。
【００３１】
さらに別の態様として、検査装置がザグリ部内の半導体基板と治具を真空チャック出来るように治具用ウエーハと膜の両方に吸着用の孔をあけたものとしても良い。
【００３２】
次に、図１に示される表面検査用補助治具を用い、表面検査装置（MAGICS）によりこの表面検査装置に対応した大きさに満たない半導体基板に対して同点測定を行う方法について説明する。
図５は、本発明の同点測定方法の第１の態様を示すフロー図である。
本発明の同点測定方法は、図５に示したようにマークを付した装置対応直径未満の半導体基板を補助治具に収容して表面検査装置で基板表面のパーティクルや欠陥等について座標の測定を行い（Ａ，Ｂ）、再度測定する際、マークの位置の座標に基づいて外部計算機で座標変換してアライメントを行い（Ｃ，Ｄ，Ｅ）、この座標変換データに基づいて最初に測定した基板表面のパーティクルや欠陥等について同点測定を行う（Ｆ）ことを主な特徴としている。
【００３３】
まず、表面検査前に半導体基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付す（Ａ）。このマークを基板のアライメント点とする。図６及び図７は、それぞれマーキングの一例を示したものである。マークの位置は任意であるが、後で行う座標変換の精度を上げるため、図６及び図７に示されるように、半導体基板１０の中心に点対称で且つ中心から離れた位置にマーク１１，１１´を付すのが好ましい。
なお、マークの付け方は特に限定されず、MAGICS付帯のマーキング機能を利用しても、レーザーマーカーを使用しても、あるいはダイヤモンドペンによりマーキングしても良い。
【００３４】
マーキングを行った後、基板を補助治具１に収容して表面検査装置により基板表面を検査し、検出されたパーティクルや欠陥による測定点（輝点）の座標を計測する（Ｂ）。
補助治具１の膜５には、半導体表面検査装置の搬送系やステージの真空チャック形状に合わせて孔７が形成されており、治具１と測定する半導体基板が吸着されるような構造となっている。そのため、補助治具１内に収容された半導体基板は固定されて治具１と一体化し、あたかも装置対応半導体基板とみなすことができる。これにより、半導体表面検査装置の搬送系を使用して治具内に収容された半導体基板表面を装置対応直径の半導体基板と同様に検査することができる。
【００３５】
具体的には、基板を収容した治具１を半導体基板表面検査装置のステージにセットして測定を行うが、測定の際、このステージは回転したりＸＹ方向に移動したりして、治具の外周部を検出し、パーティクル等の座標が計測される。このとき、本発明に係る治具１に収容された半導体基板は、収容部の下面に設けられた膜の孔７を通じて吸引固定されているため、回転したり移動したりしても外に飛び出すようなことは無い。また、装置によってはプレアライナーがあり、プレアライナー上でアライメントをするときにプレアライナーのステージが回転する間や搬送する間に治具１から半導体基板が飛び出すようなことも無い。
【００３６】
なお、補助治具１を使用した測定では、検査装置が治具の内周部や測定する半導体基板の外周部をパーティクル等の集合体として検出してしまうことがあるので、基板の外周部及び、その外側を測定対象から除くことが好ましい。具体的には、測定対象領域が治具の内周部より内側、特に、測定される基板の外周部より内側になるように、半導体基板表面検査装置の測定用プログラムのエッジエクスクルージョンを設定することが好ましい。例えば２００ｍｍ径の補助治具に１５０ｍｍの半導体基板を収容して表面測定を行う場合は、エッジエクスクルージョンを３０ｍｍ前後にセットして測定を行えば、測定される基板の外周部は測定対象領域から外れ、外周部をパーティクル等の集合体として誤って測定されるのを避けることができる。
【００３７】
次に、測定点（輝点）の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力する（Ｃ）。このような外部計算機としては、例えばコンピュータを使用し、これに表面検査装置で計測した測定点の位置の座標データを、マークの座標を基準として新たな座標データに変換することができるような座標変換ソフトをインストールしておけば良い。なお、他の検査装置の座標系にも変換できるソフトを使用すれば、前記表面検査装置以外の他の検査装置で同点測定を行う場合にも対応させることができる。
【００３８】
次に、装置から補助治具を取り出し、半導体基板を補助治具から外した後、再度前記表面検査装置により基板の表面を検査する（Ｄ）。
この間、すなわち一度半導体基板を補助治具から外してから次の表面測定を行うまでの間は特に制約されないが、例えば半導体基板の洗浄や熱処理、あるいは半導体薄膜成長などの何らかの処理を施しておけば、その後の再度の表面検査で同点測定を行うことで、処理前後でのパーティクルの数や欠陥の形状等の変化を追跡観察することができる。
【００３９】
再度の表面検査では、基板を補助治具に再度収容して基板に付したマークの座標を計測する。このときの測定は、先に行った表面検査と同様に、補助治具１に基板を収容してこれを表面検査装置のステージにセットし、基板表面上のマークの位置の座標を計測する。
【００４０】
次に、マークの座標データを前記外部計算機（座標変換ソフトがインストールされたコンピュータ）に入力し、マークの座標に基づいて前記測定点の座標データを変換する（Ｅ）。そして、この座標変換データに基づいて同点測定を行うことができる（Ｆ）。
【００４１】
すなわち、アライメントとして２点以上のマークの座標を外部コンピュータに入力すると、１回目に測定したパーティクル等の座標が、２回目の測定でステージにセットされた基板表面上の座標に変換されるので、１回目に測定した座標と２回目に測定した座標の対応が分かり、パーティクルや欠陥等の測定対象物の同点観察が可能となる。これにより１回目と２回目の表面測定の間に何らかの表面処理を施した場合は、処理前後においてパーティクルの数や欠陥の形状等の変化を追跡観察することができる。
【００４２】
さらに、本発明による同点測定方法の第２の態様として、表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対して表面検査装置以外の他の検査装置により同点測定を行うこともできる。すなわち、例えばパーティクルカウンタを用いて最初の表面検査を行い、次いで、座標に基づく測定が可能な走査型電子顕微鏡（SEM）を使用して同点測定を行うことができる。
【００４３】
最初に行うパーティクルカウンタによる表面検査は、基本的には前記した同点測定方法と同様である。すなわち、半導体基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付し、この基板を図１又は図２に示されるような補助治具に収容して表面検査装置により基板の表面を検査し、検出された測定点（輝点）の座標を計測する。そして測定点の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力する。
【００４４】
次に、補助治具を表面検査装置から取り出し、半導体基板を補助治具から外し、必要に応じて基板の洗浄、熱処理あるいは半導体薄膜成長等を行った後、他の検査装置により基板表面上の測定点について同点測定を行う。
具体的には、座標に基づく測定が可能なSEMを使用し、基板に付してあるマークの座標を計測する。このとき、上記SEMが基板の大きさに対応している場合は補助治具を使用する必要は無いが、基板がSEMが対応できる大きさに満たない場合には、ここでも上記補助治具を使用することができる。
【００４５】
SEMで計測したマークの座標データを前記外部計算機に入力し、このマークの座標に基づいて表面検査装置における測定点の座標データをSEMで観察するためのものに変換する。すなわち、パーティクルカウンタで計測した２点以上のマークの座標とSEMで計測した前記マークの座標を基準とすれば、他の測定点であるパーティクルや欠陥等の座標を、SEMにおける座標に変換することができる。
そして、この座標変換データに基づいてSEMにより同点測定を行うことが可能となる。
【００４６】
以上のように、レビュー式半導体表面検査装置以外の一般的な半導体表面検査装置であっても、その都度、半導体基板表面検査装置でパーティクルや欠陥の測定をした後、座標に基づく測定が可能なSEM等でレビューすることにより、レビュー式半導体基板表面検査装置と同様な効果が得られる。
【００４７】
【実施例】
実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
MAGICS（レーザーテック社製 M-350 WAFER PATTERN INSPECTION SYSTEM）に対応した大きさの半導体ウエーハ（２００ｍｍ径）の中央部分をくり貫き、装置未対応の半導体基板（１５０ｍｍ径）を収容することができる収容部を形成した。この中央をくり貫いた半導体ウエーハの裏面に膜を貼り付け、さらに、膜の中央付近に真空吸着用の多数の細孔をあけて図２に示されるような補助治具を作製した。
【００４８】
前記のように作製した補助治具の収容部に直径１５０ｍｍの測定用半導体基板を収容し、これを検査装置のロケーターにセットしてマニュアル操作で治具ごと検査装置のステージ上にロードした。ロード後、補助治具のアライメントを行い、治具の中心を求めた。
次いで、ステージを移動させ、治具に収容された半導体基板の表面の２箇所に、装置に具備されたマーキング機能によりマーキングを行った。なお、ここでは、図６に示されるように、半導体基板の中心の点対称となるエッジ近傍にマークを付した。
【００４９】
測定用プログラムのエッジエクスクルージョンを２７ｍｍに設定し、補助治具に収容された半導体基板の表面について１回目の検査測定を行った。具体的には、基板表面上のパーティクルや欠陥等をMAGICSにより輝点として検出し、これらの輝点及びマークの位置の座標を計測した。図８（ａ）は、この１回目の測定点を示している。測定後、検査装置から治具ごと取り出し、さらに治具から基板を外した。
【００５０】
上記のように一旦外した半導体基板を約９０°回転させて再び治具に収容し、１回目の測定と同様にして２回目の表面検査測定を行った。図８（ｂ）は、この２回目の測定点を示している。
１回目の測定座標と２回目の測定座標を、座標変換ソフトがインストールされたコンピュータに入力し、マークの座標に基づいて１回目に測定した座標データの変換を行った。その結果を表１に示した。なお、表１では、アライメントを行うための座標（マークの座標）の背景に網かけを施し、また、１回目と２回目の座標の対応をわかりやすくするため、それぞれ欠陥No.を付すとともに、座標の対応欄を設けてある。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に示されるように、２回目測定でマークに相当する欠陥No.１０とNo.１７は、それぞれ１回目測定の欠陥No.２１とNo.１に対応しており、これらの２点の座標を基準に他の測定点の座標を変換した。
このような座標変換データに基づくことで１回目の測定点と２回目の測定点の対応が明確となり、対応するパーティクルや欠陥の同点測定を行うことができるようになった。
【００５３】
さらに、図８（ａ）に示した１回目の測定点と図８（ｂ）に示した２回目の測定点を重ね合わせると図９のようになり、１回目と２回目に測定したパーティクルや欠陥の位置が一致することが確認できた。
【００５４】
なお、前記したように、２回目の測定では測定する半導体基板を１回目の位置に対して約９０°ずらして治具に収容したが、上記結果から、補助治具に半導体基板のオリフラやノッチのガイド手段が無く、測定ごとに測定する半導体基板のオリフラやノッチが一定方向に定まらなくても、基板に付したマークの座標に基づいて座標変換ソフトで正確に座標変換できることが確認された。
【００５５】
（比較例）
従来の補助治具に直径１５０ｍｍの測定用半導体基板を収容して１回目の表面測定を行った。一旦、治具から基板を外して、約９０°回転させて治具に収容し、１回目に測定した保存しておいたファイルを装置に取り込み、アライメントしてキャリブレーションを行った。測定用プログラムのエッジエクスクルージョンを２７ｍｍに設定して２回目の測定を行った。
【００５６】
アライメントは治具に対して行うだけであり、１回目の測定座標と２回目の測定座標を一致させることはできなかった。
【００５７】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５８】
例えば、上記実施形態においては、１５０ｍｍのシリコン基板を、シリコンウエーハ等から作製した補助治具に収容して２００ｍｍ対応のパーティクルカウンタを使用して表面測定を行う場合について説明したが、本発明はこれらのものに限定されず、例えば、補助治具に使用するウエーハの大きさは３００ｍｍ径のものでも良く、その材質は、例えばSiCでも良い。
【００５９】
また、同点測定方法の流れに関しても、実質的に変更を加えるものでなければ、必ずしも図５に示した順序に従う必要はなく、例えば、実施例で行われたように、基板を補助治具に収容してからマーキングを行ったり、２回目の測定を行った後に、１回目と２回目の座標データを外部コンピュータに入力して座標変換しても良い。
また、同点測定方法の第２の態様では、他の検査装置としてSEMを使用する場合について説明したが、例えば、座標に基づく測定が可能な光学顕微鏡などでも好適に追跡観察することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、基板表面へのマーキングと、補助治具と、外部計算機による座標変換を組み合わせることで装置対応直径未満の半導体基板についても表面の欠陥やパーティクル等の同点測定を行うことができる。従って、例えば洗浄、熱処理あるいは半導体薄膜成長などの各工程ごとに同点測定を行うことで、欠陥やパーティクルの形態変化を追跡調査でき、これによりパーティクルや欠陥の発生原因を前工程に遡って明らかにすることができる。その結果、エピタキシャル層欠陥や加工起因の欠陥、結晶起因の欠陥を判別することができ、原因が解明されることによりこれらの欠陥を低減することができるとともに歩留まりの向上につなげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面検査補助治具の一例である。
（ａ）平面概略図
（ｂ）断面概略図
【図２】本発明に係る表面検査補助治具の他の例である。
（ａ）平面概略図
（ｂ）断面概略図
【図３】ノッチ用ガイド手段の一例である。
【図４】オリフラ用ガイド手段の一例である。
【図５】本発明による同点測定方法の一例を示すフロー図である。
【図６】マーキング位置の一例である。
【図７】マーキング位置の他の例である。
【図８】実施例で測定した１回目と２回目の測定点を示す図である。
（ａ）１回目の測定における測定点
（ｂ）２回目の測定における測定点
【図９】１回目の測定点と２回目の測定点を重ねたものを示す図である。
【図１０】レビュー式半導体基板表面検査装置で半導体基板表面の中心出し及びアライメントを行う際に計測する基板外周位置の一例である。
【図１１】半導体基板表面検査装置で半導体基板表面の中心出し及びアライメントを行う際の別の一例である。
【符号の説明】
１，１´…表面検査補助治具、 ２，２´…治具用半導体ウエーハ、
３…くり貫き部（収容部）、 ４…ザグリ部（収容部）、
５…吸着用の膜（固定部）、 ５´…粘着膜（固定部）、 ６…ノッチ、
７…吸着用の孔、 ８…オリエンテーションフラット（オリフラ）、
９…ノッチ用ガイド手段、 ９´…オリフラ用ガイド手段、
１０…装置対応直径未満の半導体基板、 １１，１１´…マーク、
２０…半導体基板、 ２１…ピン、 ２２…ノッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板等の基板表面の検査測定技術に関し、特に、半導体基板表面検査装置に対応した大きさに満たない半導体基板の表面を検査する際に使用する補助治具、及びこの補助治具を用いて半導体基板表面に点在するパーティクル、ピット、突起、マウンド等についての同点測定を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板表面検査装置は、本来、測定できる半導体基板の大きさが決まっており、例えば、パーティクルカウンタでは、装置に対応した直径（以下、「装置対応直径」という場合がある）の半導体基板の表面上に点在するパーティクルや欠陥等を検出し、その位置の座標を計測することができる。
【０００３】
上記のように基板表面上のパーティクルや欠陥等の位置を座標として計測する場合、一般的な方法としては、半導体基板に形成されている任意の外周位置及びノッチやオリエンテーションフラット（オリフラ）の位置を検出してアライメントを行い、半導体基板の中心を基準、すなわち原点（０，０）として測定を行っている。なお、検査装置によっては、基準を基板の中心とは別の位置に設定して測定を行うものもある。
【０００４】
例えば、いわゆるレビュー式半導体基板表面検査装置では、図１０に示されるように、ステージ（不図示）上に載っている半導体基板２０の外周（エッジ）の４点（▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼）を検出して半導体基板の中心座標を求め、ステージではなく、半導体基板の中心を基準座標（０，０）として表面上のパーティクルや欠陥の座標を計測し、ノッチ２２の左右の角の２点（▲５▼，▲６▼）によりアライメントを行っている。
【０００５】
また、他の一般的な半導体表面検査装置の中心座標の出し方としては、図１１に示されるように、機械的な方法でステージ（不図示）の中、もしくは上から半導体基板２０を囲むようなピン２１が出て基板２０が常にステージの一定位置にセットされる状態になり、その中心を基準（原点）とし、ノッチ２２の左右の角の２点によりアライメントを行うものもある。なお、アライメントにおいて、ノッチ若しくはオリフラの位置（方向）を任意で設定できる機能を具備した検査装置もある。
【０００６】
レビュー式半導体基板表面検査装置により半導体基板表面のパーティクルや欠陥等について同点測定を行う場合、基板表面上のパーティクルや欠陥等について測定した後、検査装置から取り出した基板に対し、例えば、洗浄、熱処理あるいは半導体薄膜成長を行い、この同じ基板の表面のパーティクルや欠陥等について再び測定（同点測定）を行う。具体的には、レビュー式半導体基板表面検査装置で最初に測定した欠陥等の座標を読み込み、アライメント及びキャリブレーションを行う。そして２回目以降の測定では、最初に測定した欠陥のNo.またはその座標を入力することによって基板表面上のパーティクルや欠陥の同点測定を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体基板表面検査装置に対応した大きさ（直径）に満たない半導体基板の表面検査をしようとしても、搬送系（搬送用ロボット、アライナー）やステージの物理的制約があり、そのままでは測定することができない。例えば、マーキング機能を具備するレーザーテック社製のパーティクル検査装置MAGICS（Multiple image Acquisition for Giga-bit pattern Inspection with Confocal System）では、直径３００ｍｍと２００ｍｍの半導体基板に対応したものがあるが、この装置では、直径１５０ｍｍの半導体基板の表面検査を行うことができない。
１５０ｍｍの半導体基板について測定するための治具もあるが、測定の際の移送や回転により半導体基板が動いてしまって、パーティクルや欠陥の座標を安定して測定できないという問題があった。
【０００８】
また、表面検査装置は、前記図１０及び図１１で示したように、被測定物の外周に基づいてアライメントを行うので、治具を用いた場合は治具の外周に基づいてアライメントを行うこととなり、装置対応直径未満の半導体基板自体のアライメントを行うことはできない。
このため、一度検査装置から治具を取り出し、基板を治具から外して洗浄、熱処理、あるいは半導体薄膜成長等を行った後、再び基板を治具に入れて基板表面のパーティクルや欠陥等の同点測定（同点観察）をしようとしても、治具と基板の位置関係を最初に測定したときと同じとするのは実質的に不可能である上、検査装置は治具の外周を基準としてアライメントと外周合わせ（半導体基板の中心出し）を行うことになるので、結果的に、治具を使って半導体基板上のパーティクルや欠陥の同点観察をすることは不可能であった。また、マニュアル操作で半導体基板のアライメントや外周合わせを行うことは非常に困難であった。
【０００９】
従って、本発明では、半導体基板表面検査装置に対応した大きさに満たない半導体基板について、同点測定を可能とすることができる補助治具及び同点測定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、表面検査装置により該装置に対応した大きさに満たない基板の表面を検査する際に使用する補助治具であって、前記表面検査装置に対応した大きさを有するとともに、前記基板を収容する収容部と、該収容部に収容された基板を固定するための固定部を有することを特徴とする表面検査用補助治具が提供される。
装置に対応した大きさに満たない基板を上記のような補助治具に収容して固定することで、補助治具と基板が一体化される。そして、補助治具は表面検査装置に対応した大きさを有しているので、補助治具と一体化された基板について、物理的制約を受けることなく検査装置により安定して表面検査を行うことができる。
【００１１】
この場合、収容部は、表面検査装置に対応した大きさを有する半導体ウエーハの中央に形成されたくり貫き部またはザグリ部からなることが好ましい。
このように装置に対応した所望の大きさを有する半導体ウエーハからなる補助治具とし、これにくり貫き部またはザグリ部を形成して収容部とすれば、装置対応直径未満の半導体基板の表面を検査する場合の補助治具として好適に使用することができる。
【００１２】
また、固定部は、収容部の底面に設けられた吸着用の孔を有する膜または粘着膜からなることが好ましい。
このような膜を用いた補助治具であれば、基板を収容部内にしっかりと固定することができるため、測定時に移送されたり、回転されたりした場合でも、基板が治具から飛び出すのを防ぐことができ、また、測定する半導体基板等の着脱も容易となる。
【００１３】
さらに、収容部は、該収容部に収容される基板の外周から１ｍｍ〜５ｍｍ大きく形成されていることが好ましい。
このように収容される基板より若干大きい程度の収容部であれば、基板の外周と収容部の内周が必要以上に擦れ合わず、発塵を防ぐことができる。また、治具の中心と基板の中心が大きくずれることもないので、基板の表面全体を好適に測定することができる。
【００１４】
また、前記収容部の内側に、該収容部に収容される基板の位置決めをするためのガイド手段を設けることもできる。
このようなガイド手段を設けておけば、治具内で基板がずれたり、回転したりするのを確実に防ぎ、位置決めが容易となるので表面検査をより好適に行うことができる。
【００１５】
本発明では、前記したような表面検査補助治具を用いた同点測定方法が提供される。
すなわち、表面検査装置により該表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対して同点測定を行う方法であって、
前記基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付すとともに、該基板を前記本発明に係る補助治具に収容して前記表面検査装置により基板の表面を検査して検出された測定点の座標を計測し、該測定点の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、
前記基板を補助治具から外した後、再度前記表面検査装置により前記基板の表面を検査する際、基板を前記補助治具に再度収容して前記基板に付したマークの座標を計測し、該マークの座標データを前記外部計算機に入力し、該マークの座標に基づいて前記測定点の座標データを変換し、該座標変換データに基づいて同点測定を行うことを特徴とする同点測定方法が提供される。
【００１６】
このような方法によれば、表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対しても同点測定を行うことができるので、パーティクルの数や欠陥の形状等の変化を表面検査装置によって追跡観察することができる。
【００１７】
さらに本発明では、表面検査装置により測定を行った後、他の検査装置により同点測定を行う方法も提供される。
すなわち、表面検査装置により該表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対して前記表面検査装置以外の他の検査装置により同点測定を行う方法であって、
前記基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付すとともに、該基板を前記本発明に係る補助治具に収容して前記表面検査装置により基板の表面を検査して検出された測定点の座標を計測し、該測定点の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、
前記基板を補助治具から外した後、前記他の検査装置により前記基板表面上の測定点について同点測定を行う際、前記基板に付したマークの座標を計測し、該マークの座標データを前記外部計算機に入力し、該マークの座標に基づいて前記測定点の座標データを変換し、該座標変換データに基づいて前記他の検査装置により同点測定を行うことを特徴とする同点測定方法が提供される。
【００１８】
このような方法によれば、表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対し、先に表面検査装置で測定したパーティクルや欠陥等について、他の検査装置による同点測定を行うことができる。従って、パーティクルの数や欠陥の形状等の変化あるいは同定等を他の検査装置によって別の観点から追跡観察することができる。
【００１９】
上記方法により、測定すべき基板としては、オリエンテーションフラット又はノッチが形成された半導体基板を好適に用いることができる。
このように本発明に係る同点測定方法を半導体基板表面の同点測定に適用すれば、装置対応直径未満の半導体基板表面上のパーティクル、欠陥、突起、マウンド等について好適に追跡観察することができる。
【００２０】
さらに本発明では、前記表面検査装置により前記補助治具に収容した基板の表面の測定を行う際、前記基板の外周部より外側を測定対象から除くことが好ましい。
基板を補助治具に収容して表面検査装置により測定を行う場合、補助治具の内周部や基板の外周部はパーティクルや欠陥の集合体として誤って検出されることがあるが、上記のように基板の外周部より外側を測定対象から除くことで、そのような誤った検出を防ぐことができる。
【００２１】
前記表面検査装置としては、パーティクルカウンタを好適に使用することができる。
パーティクルカウンタを用いれば、基板表面上のパーティクル、欠陥、マウンド等を輝点として検出し、その位置の座標を計測することができるので、好適に追跡観察を行うことができる。
【００２２】
また、前記他の検査装置としては、座標に基づく測定が可能な光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡を好適に使用することができる。
このような検査装置を使用して同点測定を行えば、レビュー式半導体基板表面検査装置と同様な効果が得られ、基板表面上のパーティクルや欠陥等について詳細に評価することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明についてさらに詳細に説明する。本発明に係る表面検査用補助治具、表面検査装置、測定する基板等は下記のものに限定されないが、好適な態様の一つとして、シリコンウエーハから作製した補助治具、及びこれを用いて装置対応直径未満のシリコン基板の表面を検査測定する場合について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の表面検査用補助治具１の一例を示したものであり、表面検査装置に対応した大きさ（例えば直径２００ｍｍ）を有する治具用シリコンウエーハ２の中央にくり貫き部３を形成したものと、底面（裏面）に設けた膜５とから構成されている。
【００２５】
中央のくり貫き部３は、収容部として機能し、その形状、大きさ等は、測定すべき装置対応直径未満（例えば直径１５０ｍｍ）の半導体基板を収容することができれば特に限定されないが、好ましくは、治具用半導体ウエーハの同心円とし、また、収容される基板の直径より若干大きいことが好ましい。具体的には、収容される基板の外周から１ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜５ｍｍ大きく形成されていることが好ましい。
【００２６】
この程度の大きさの収容部であれば、治具の収容部の内周と基板の外周とが擦れ合わず、発塵を防ぐことができる。また、測定の際、治具の中心と基板の中心がほぼ合致するので、治具の内周部や基板の外周部を測定対象領域から外すため、外側の一定の幅を除外して測定を行っても、基板表面のほぼ全体を測定することができる。なお、治具のくり貫き部と測定目的とする半導体基板の中心が大きくずれていると、基板表面で測定されない部分が大きくなってしまう場合があるので、測定すべき基板の大きさを考慮してくり貫き部を形成するのが望ましい。このようなくり貫き部の形成の仕方は特に限定されず、例えば、研削やエッチングにより形成させることができる。
【００２７】
一方、裏面に設けた膜５は、使用する半導体表面検査装置の搬送系やステージの真空チャック形状に合わせてあけた吸着用の孔７を有し、収容部３に収容された半導体基板を吸引固定するための固定部として機能する。固定部の膜５は、搬送中や測定中に治具１の中心に置かれた半導体基板を固定するものであれば特に限定されず、例えば、粘着膜、あるいは半導体基板を載せても滑らない表面の摩擦係数が大きな膜を用いても良い。
なお、これらの膜の材質に関しても特に限定されず、例えば塩化ビニール、フッ素樹脂、ラップ樹脂、シリコーン樹脂などを好適に使用できる。このような固定部の膜５を設けるには、中央をくり貫いたウエーハの裏面に接着剤等を用いて貼着すれば良い。
【００２８】
収容部の内側には、収容部に収容される基板の位置決めをするためのガイド手段を設けることもできる。図３及び図４は、それぞれ測定する装置対応直径未満の半導体基板のノッチやオリフラに対応したガイド手段（ストッパー）９，９´の一例を示している。このようなガイド手段は必須のものではないが、例えば、図３に示されるようなノッチ用のガイド手段９を設けておけば、アライメント効果を持たせることができる。すなわち、治具にノッチやオリフラの位置を固定するためのガイド手段９，９´を設けることにより、測定する半導体基板を治具に対して常に一定方向に向けて固定することができ、測定の際、治具のアライメントをすれば、測定する基板について間接的にアライメントをしているのと同じ効果を奏することができる。なお、ガイド手段の位置や形状は特に限定されず、測定する基板の形状等に応じて適宜決定すれば良い。
【００２９】
図２は、本発明の表面検査用補助治具の他の例を示しており、表面検査装置に対応した大きさ（例えば、直径２００ｍｍ）を有する治具用シリコンウエーハ２´の中央にザグリ部４を形成したものと、ザグリ部４内の底面に設けた膜５´とから構成されている。
【００３０】
このようなザグリ部４も、図１のくり貫き部３と同様、測定すべき装置対応直径未満（例えば、直径１５０ｍｍ）の半導体基板を収容する収容部として機能する。ザグリ部４の大きさ、形成の仕方等に関しては、前記くり貫き部３と同様であり、ガイド手段を設けることに関しても同様である。
ザグリ部４内に設ける膜５´に関しては、ザグリ部４内に収容された基板を固定するものであれば特に限定されず、粘着膜若しくは摩擦係数の大きな膜を使用することが好ましい。
【００３１】
さらに別の態様として、検査装置がザグリ部内の半導体基板と治具を真空チャック出来るように治具用ウエーハと膜の両方に吸着用の孔をあけたものとしても良い。
【００３２】
次に、図１に示される表面検査用補助治具を用い、表面検査装置（MAGICS）によりこの表面検査装置に対応した大きさに満たない半導体基板に対して同点測定を行う方法について説明する。
図５は、本発明の同点測定方法の第１の態様を示すフロー図である。
本発明の同点測定方法は、図５に示したようにマークを付した装置対応直径未満の半導体基板を補助治具に収容して表面検査装置で基板表面のパーティクルや欠陥等について座標の測定を行い（Ａ，Ｂ）、再度測定する際、マークの位置の座標に基づいて外部計算機で座標変換してアライメントを行い（Ｃ，Ｄ，Ｅ）、この座標変換データに基づいて最初に測定した基板表面のパーティクルや欠陥等について同点測定を行う（Ｆ）ことを主な特徴としている。
【００３３】
まず、表面検査前に半導体基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付す（Ａ）。このマークを基板のアライメント点とする。図６及び図７は、それぞれマーキングの一例を示したものである。マークの位置は任意であるが、後で行う座標変換の精度を上げるため、図６及び図７に示されるように、半導体基板１０の中心に点対称で且つ中心から離れた位置にマーク１１，１１´を付すのが好ましい。
なお、マークの付け方は特に限定されず、MAGICS付帯のマーキング機能を利用しても、レーザーマーカーを使用しても、あるいはダイヤモンドペンによりマーキングしても良い。
【００３４】
マーキングを行った後、基板を補助治具１に収容して表面検査装置により基板表面を検査し、検出されたパーティクルや欠陥による測定点（輝点）の座標を計測する（Ｂ）。
補助治具１の膜５には、半導体表面検査装置の搬送系やステージの真空チャック形状に合わせて孔７が形成されており、治具１と測定する半導体基板が吸着されるような構造となっている。そのため、補助治具１内に収容された半導体基板は固定されて治具１と一体化し、あたかも装置対応半導体基板とみなすことができる。これにより、半導体表面検査装置の搬送系を使用して治具内に収容された半導体基板表面を装置対応直径の半導体基板と同様に検査することができる。
【００３５】
具体的には、基板を収容した治具１を半導体基板表面検査装置のステージにセットして測定を行うが、測定の際、このステージは回転したりＸＹ方向に移動したりして、治具の外周部を検出し、パーティクル等の座標が計測される。このとき、本発明に係る治具１に収容された半導体基板は、収容部の下面に設けられた膜の孔７を通じて吸引固定されているため、回転したり移動したりしても外に飛び出すようなことは無い。また、装置によってはプレアライナーがあり、プレアライナー上でアライメントをするときにプレアライナーのステージが回転する間や搬送する間に治具１から半導体基板が飛び出すようなことも無い。
【００３６】
なお、補助治具１を使用した測定では、検査装置が治具の内周部や測定する半導体基板の外周部をパーティクル等の集合体として検出してしまうことがあるので、基板の外周部及び、その外側を測定対象から除くことが好ましい。具体的には、測定対象領域が治具の内周部より内側、特に、測定される基板の外周部より内側になるように、半導体基板表面検査装置の測定用プログラムのエッジエクスクルージョンを設定することが好ましい。例えば２００ｍｍ径の補助治具に１５０ｍｍの半導体基板を収容して表面測定を行う場合は、エッジエクスクルージョンを３０ｍｍ前後にセットして測定を行えば、測定される基板の外周部は測定対象領域から外れ、外周部をパーティクル等の集合体として誤って測定されるのを避けることができる。
【００３７】
次に、測定点（輝点）の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力する（Ｃ）。このような外部計算機としては、例えばコンピュータを使用し、これに表面検査装置で計測した測定点の位置の座標データを、マークの座標を基準として新たな座標データに変換することができるような座標変換ソフトをインストールしておけば良い。なお、他の検査装置の座標系にも変換できるソフトを使用すれば、前記表面検査装置以外の他の検査装置で同点測定を行う場合にも対応させることができる。
【００３８】
次に、装置から補助治具を取り出し、半導体基板を補助治具から外した後、再度前記表面検査装置により基板の表面を検査する（Ｄ）。
この間、すなわち一度半導体基板を補助治具から外してから次の表面測定を行うまでの間は特に制約されないが、例えば半導体基板の洗浄や熱処理、あるいは半導体薄膜成長などの何らかの処理を施しておけば、その後の再度の表面検査で同点測定を行うことで、処理前後でのパーティクルの数や欠陥の形状等の変化を追跡観察することができる。
【００３９】
再度の表面検査では、基板を補助治具に再度収容して基板に付したマークの座標を計測する。このときの測定は、先に行った表面検査と同様に、補助治具１に基板を収容してこれを表面検査装置のステージにセットし、基板表面上のマークの位置の座標を計測する。
【００４０】
次に、マークの座標データを前記外部計算機（座標変換ソフトがインストールされたコンピュータ）に入力し、マークの座標に基づいて前記測定点の座標データを変換する（Ｅ）。そして、この座標変換データに基づいて同点測定を行うことができる（Ｆ）。
【００４１】
すなわち、アライメントとして２点以上のマークの座標を外部コンピュータに入力すると、１回目に測定したパーティクル等の座標が、２回目の測定でステージにセットされた基板表面上の座標に変換されるので、１回目に測定した座標と２回目に測定した座標の対応が分かり、パーティクルや欠陥等の測定対象物の同点観察が可能となる。これにより１回目と２回目の表面測定の間に何らかの表面処理を施した場合は、処理前後においてパーティクルの数や欠陥の形状等の変化を追跡観察することができる。
【００４２】
さらに、本発明による同点測定方法の第２の態様として、表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対して表面検査装置以外の他の検査装置により同点測定を行うこともできる。すなわち、例えばパーティクルカウンタを用いて最初の表面検査を行い、次いで、座標に基づく測定が可能な走査型電子顕微鏡（SEM）を使用して同点測定を行うことができる。
【００４３】
最初に行うパーティクルカウンタによる表面検査は、基本的には前記した同点測定方法と同様である。すなわち、半導体基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付し、この基板を図１又は図２に示されるような補助治具に収容して表面検査装置により基板の表面を検査し、検出された測定点（輝点）の座標を計測する。そして測定点の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力する。
【００４４】
次に、補助治具を表面検査装置から取り出し、半導体基板を補助治具から外し、必要に応じて基板の洗浄、熱処理あるいは半導体薄膜成長等を行った後、他の検査装置により基板表面上の測定点について同点測定を行う。
具体的には、座標に基づく測定が可能なSEMを使用し、基板に付してあるマークの座標を計測する。このとき、上記SEMが基板の大きさに対応している場合は補助治具を使用する必要は無いが、基板がSEMが対応できる大きさに満たない場合には、ここでも上記補助治具を使用することができる。
【００４５】
SEMで計測したマークの座標データを前記外部計算機に入力し、このマークの座標に基づいて表面検査装置における測定点の座標データをSEMで観察するためのものに変換する。すなわち、パーティクルカウンタで計測した２点以上のマークの座標とSEMで計測した前記マークの座標を基準とすれば、他の測定点であるパーティクルや欠陥等の座標を、SEMにおける座標に変換することができる。
そして、この座標変換データに基づいてSEMにより同点測定を行うことが可能となる。
【００４６】
以上のように、レビュー式半導体表面検査装置以外の一般的な半導体表面検査装置であっても、その都度、半導体基板表面検査装置でパーティクルや欠陥の測定をした後、座標に基づく測定が可能なSEM等でレビューすることにより、レビュー式半導体基板表面検査装置と同様な効果が得られる。
【００４７】
【実施例】
実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
MAGICS（レーザーテック社製 M-350 WAFER PATTERN INSPECTION SYSTEM）に対応した大きさの半導体ウエーハ（２００ｍｍ径）の中央部分をくり貫き、装置未対応の半導体基板（１５０ｍｍ径）を収容することができる収容部を形成した。この中央をくり貫いた半導体ウエーハの裏面に膜を貼り付け、さらに、膜の中央付近に真空吸着用の多数の細孔をあけて図２に示されるような補助治具を作製した。
【００４８】
前記のように作製した補助治具の収容部に直径１５０ｍｍの測定用半導体基板を収容し、これを検査装置のロケーターにセットしてマニュアル操作で治具ごと検査装置のステージ上にロードした。ロード後、補助治具のアライメントを行い、治具の中心を求めた。
次いで、ステージを移動させ、治具に収容された半導体基板の表面の２箇所に、装置に具備されたマーキング機能によりマーキングを行った。なお、ここでは、図６に示されるように、半導体基板の中心の点対称となるエッジ近傍にマークを付した。
【００４９】
測定用プログラムのエッジエクスクルージョンを２７ｍｍに設定し、補助治具に収容された半導体基板の表面について１回目の検査測定を行った。具体的には、基板表面上のパーティクルや欠陥等をMAGICSにより輝点として検出し、これらの輝点及びマークの位置の座標を計測した。図８（ａ）は、この１回目の測定点を示している。測定後、検査装置から治具ごと取り出し、さらに治具から基板を外した。
【００５０】
上記のように一旦外した半導体基板を約９０°回転させて再び治具に収容し、１回目の測定と同様にして２回目の表面検査測定を行った。図８（ｂ）は、この２回目の測定点を示している。
１回目の測定座標と２回目の測定座標を、座標変換ソフトがインストールされたコンピュータに入力し、マークの座標に基づいて１回目に測定した座標データの変換を行った。その結果を表１に示した。なお、表１では、アライメントを行うための座標（マークの座標）の背景に網かけを施し、また、１回目と２回目の座標の対応をわかりやすくするため、それぞれ欠陥No.を付すとともに、座標の対応欄を設けてある。
【００５１】
【表１】
表１に示されるように、２回目測定でマークに相当する欠陥No.１０とNo.１７は、それぞれ１回目測定の欠陥No.２１とNo.１に対応しており、これらの２点の座標を基準に他の測定点の座標を変換した。
このような座標変換データに基づくことで１回目の測定点と２回目の測定点の対応が明確となり、対応するパーティクルや欠陥の同点測定を行うことができるようになった。
【００５３】
さらに、図８（ａ）に示した１回目の測定点と図８（ｂ）に示した２回目の測定点を重ね合わせると図９のようになり、１回目と２回目に測定したパーティクルや欠陥の位置が一致することが確認できた。
【００５４】
なお、前記したように、２回目の測定では測定する半導体基板を１回目の位置に対して約９０°ずらして治具に収容したが、上記結果から、補助治具に半導体基板のオリフラやノッチのガイド手段が無く、測定ごとに測定する半導体基板のオリフラやノッチが一定方向に定まらなくても、基板に付したマークの座標に基づいて座標変換ソフトで正確に座標変換できることが確認された。
【００５５】
（比較例）
従来の補助治具に直径１５０ｍｍの測定用半導体基板を収容して１回目の表面測定を行った。一旦、治具から基板を外して、約９０°回転させて治具に収容し、１回目に測定した保存しておいたファイルを装置に取り込み、アライメントしてキャリブレーションを行った。測定用プログラムのエッジエクスクルージョンを２７ｍｍに設定して２回目の測定を行った。
【００５６】
アライメントは治具に対して行うだけであり、１回目の測定座標と２回目の測定座標を一致させることはできなかった。
【００５７】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５８】
例えば、上記実施形態においては、１５０ｍｍのシリコン基板を、シリコンウエーハ等から作製した補助治具に収容して２００ｍｍ対応のパーティクルカウンタを使用して表面測定を行う場合について説明したが、本発明はこれらのものに限定されず、例えば、補助治具に使用するウエーハの大きさは３００ｍｍ径のものでも良く、その材質は、例えばSiCでも良い。
【００５９】
また、同点測定方法の流れに関しても、実質的に変更を加えるものでなければ、必ずしも図５に示した順序に従う必要はなく、例えば、実施例で行われたように、基板を補助治具に収容してからマーキングを行ったり、２回目の測定を行った後に、１回目と２回目の座標データを外部コンピュータに入力して座標変換しても良い。
また、同点測定方法の第２の態様では、他の検査装置としてSEMを使用する場合について説明したが、例えば、座標に基づく測定が可能な光学顕微鏡などでも好適に追跡観察することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、基板表面へのマーキングと、補助治具と、外部計算機による座標変換を組み合わせることで装置対応直径未満の半導体基板についても表面の欠陥やパーティクル等の同点測定を行うことができる。従って、例えば洗浄、熱処理あるいは半導体薄膜成長などの各工程ごとに同点測定を行うことで、欠陥やパーティクルの形態変化を追跡調査でき、これによりパーティクルや欠陥の発生原因を前工程に遡って明らかにすることができる。その結果、エピタキシャル層欠陥や加工起因の欠陥、結晶起因の欠陥を判別することができ、原因が解明されることによりこれらの欠陥を低減することができるとともに歩留まりの向上につなげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面検査補助治具の一例である。
（ａ）平面概略図
（ｂ）断面概略図
【図２】本発明に係る表面検査補助治具の他の例である。
（ａ）平面概略図
（ｂ）断面概略図
【図３】ノッチ用ガイド手段の一例である。
【図４】オリフラ用ガイド手段の一例である。
【図５】本発明による同点測定方法の一例を示すフロー図である。
【図６】マーキング位置の一例である。
【図７】マーキング位置の他の例である。
【図８】実施例で測定した１回目と２回目の測定点を示す図である。
（ａ）１回目の測定における測定点
（ｂ）２回目の測定における測定点
【図９】１回目の測定点と２回目の測定点を重ねたものを示す図である。
【図１０】レビュー式半導体基板表面検査装置で半導体基板表面の中心出し及びアライメントを行う際に計測する基板外周位置の一例である。
【図１１】半導体基板表面検査装置で半導体基板表面の中心出し及びアライメントを行う際の別の一例である。
【符号の説明】
１，１´…表面検査補助治具、 ２，２´…治具用半導体ウエーハ、
３…くり貫き部（収容部）、 ４…ザグリ部（収容部）、
５…吸着用の膜（固定部）、 ５´…粘着膜（固定部）、 ６…ノッチ、
７…吸着用の孔、 ８…オリエンテーションフラット（オリフラ）、
９…ノッチ用ガイド手段、 ９´…オリフラ用ガイド手段、
１０…装置対応直径未満の半導体基板、 １１，１１´…マーク、
２０…半導体基板、 ２１…ピン、 ２２…ノッチ。
Claims (7)
- 表面検査装置により該表面検査装置に対応した大きさに満たない基板に対して同点測定を行う方法であって、
前記基板の表面の少なくとも２箇所にマークを付すとともに、該基板を、前記表面検査装置に対応した大きさを有するとともに、前記基板を収容する収容部と、該収容部に収容された基板を固定するための固定部を有する表面検査用補助治具に収容して前記表面検査装置により基板の表面を検査して検出された測定点の座標を計測し、該測定点の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、
前記基板を補助治具から外した後、再度前記表面検査装置により前記基板の表面を検査する際、基板を前記補助治具に再度収容して前記基板に付したマークの座標を計測し、該マークの座標データを前記外部計算機に入力し、該マークの座標に基づいて前記測定点の座標データを変換し、該座標変換データに基づいて同点測定を行うことを特徴とする同点測定方法。 - 前記表面検査用補助治具として、前記収容部が、前記表面検査装置に対応した大きさを有する半導体ウエーハの中央に形成されたくり貫き部またはザグリ部からなるものを使用することを特徴とする請求項１に記載の同点測定方法。
- 前記表面検査用補助治具として、前記収容部が、該収容部に収容される基板の外周から１ｍｍ〜５ｍｍ大きく形成されているものを使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の同点測定方法。
- 前記表面検査用補助治具として、前記収容部の内側に、該収容部に収容される基板の位置決めをするためのガイド手段が設けられているものを使用することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の同点測定方法。
- 前記基板として、オリエンテーションフラット又はノッチが形成された半導体基板を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の同点測定方法。
- 前記表面検査装置により前記補助治具に収容した基板の表面の測定を行う際、前記基板の外周部より外側を測定対象から除くことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の同点測定方法。
- 前記表面検査装置として、パーティクルカウンタを使用することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の同点測定方法。
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